Europäische Union

Delegierte Verordnung (EU) 2017/654 der Kommission vom 19. Dezember 2016 zur Ergänzung der Verordnung (EU) 2016/1628 des Europäischen Parlaments und des Rates hinsichtlich technischer und allgemeiner Anforderungen in Bezug auf die Emissionsgrenzwerte und die Typgenehmigung von Verbrennungsmotoren für nicht für den Straßenverkehr bestimmte mobile Maschinen und Geräte

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Quellenkennung: 32017R0654. Spätere Änderungen sind nicht automatisch in dieser Fassung enthalten.

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ln. ii) Der Gesamtdurchsatz der Verdünnungsluft n airdil [mol] wird mit der mittleren Konzentration der Hintergrundemission multipliziert. Dabei kann es sich um ein nach Zeit oder nach Durchsatz gewichtetes Mittel (d. h. einen verhältnisgleich beprobten Hintergrund) handeln. Das Produkt aus n airdil und der mittleren Konzentration einer Hintergrundemission bildet die Gesamtmenge einer Hintergrundemission. iii) Handelt es sich beim Ergebnis um eine molare Größe, wird diese durch Multiplikation mit der Molmasse der Emission M gas [g/mol] in die Masse der Hintergrundemission m bkgnd [g] umgerechnet. iv) Zur Korrektur um die Hintergrundemissionen wird die Gesamtmasse der Hintergrundemission von der Gesamtmasse abgezogen. v) Der Gesamtdurchsatz der Verdünnungsluft kann durch eine direkte Durchsatzmessung ermittelt werden. In diesem Fall wird die Gesamtmasse der Hintergrundemission anhand des Durchsatzes der Verdünnungsluft n airdil berechnet. Die Masse der Hintergrundemission wird von der Gesamtmasse abgezogen. Das Ergebnis wird für bremsspezifische Emissionsberechnungen verwendet. vi) Der Gesamtdurchsatz der Verdünnungsluft kann aus dem Gesamtdurchsatz des verdünnten Abgases und dem chemischen Gleichgewicht von Kraftstoff, Ansaugluft und Abgas gemäß Nummer 3.4 ermittelt werden. In diesem Fall muss die Gesamtmasse der Hintergrundemission anhand des Gesamtdurchsatzes des verdünnten Abgases n dexh berechnet werden. Dieses Ergebnis wird anschließend mit der nach Durchsatz gewichteten mittleren Fraktion der Verdünnungsluft im verdünnten Abgas multipliziert. Unter Berücksichtigung der beiden Fälle v und vi sind die Gleichungen 7-115 und 7-116 anzuwenden: oder (7-115) (7-116) Dabei gilt: m gas = Gesamtmasse der gasförmigen Emission [g] m bkgnd = Gesamtmasse der Hintergrundemissionen [g] m gascor = Masse des in Bezug auf Hintergrundemissionen korrigierten Gases [g] M gas = Molmasse der generischen gasförmigen Emission [g/mol] x gasdil = Konzentration der gasförmigen Emission in der Verdünnungsluft [mol/mol] n airdil = Moldurchsatz der Verdünnungsluft [mol] = nach Durchsatz gewichtete mittlere Fraktion der Verdünnungsluft im verdünnten Abgas [mol/mol] = Gasfraktion der Hintergrundemission [mol/mol] n dexh = Gesamtdurchsatz des verdünnten Abgases [mol] 3.6.2. Umrechnung der Konzentration vom trockenen in den feuchten Bezugszustand Für die Umrechnung der Konzentration verdünnter Proben vom trockenen in den feuchten Bezugszustand werden dieselben Beziehungen verwendet wie bei Rohabgasen (Nummer 3.5.2). Für Verdünnungsluft wird eine Feuchtigkeitsmessung zur Berechnung der Wasserdampffraktion x H2Odildry [mol/mol] mithilfe von Gleichung 7-96 durchgeführt: (siehe Gleichung 7-96) Dabei gilt: x H2Odil = Wassermolfraktion im Verdünnungsluftdurchsatz [mol/mol] 3.6.3. Moldurchsatz des Abgases a) Berechnung mittels des chemischen Gleichgewichts Der Moldurchsatz ṅ exh [mol/s] kann auf der Basis des Massendurchsatzes des Kraftstoffs ṁ fuel mithilfe von Gleichung 7-113 berechnet werden: (siehe Gleichung 7-113) Dabei gilt: ṅ exh = Moldurchsatz des Rohabgases, dessen Emissionen gemessen werden ṁ fuel = Kraftstoffdurchsatz einschließlich der Feuchtigkeit der Ansaugluft [g/s] w C = Kohlenstoffmassenfraktion des jeweiligen Kraftstoffs [g/g] x H2Oexhdry = Menge an H2O pro Trockenmol des gemessenen Durchsatzes [mol/mol] M C = Molekülmasse von Kohlenstoff: 12,0107 g/mol x Ccombdry = Menge an Kohlenstoff aus Kraftstoff im Abgas pro Mol trockenes Abgas [mol/mol] b) Messung Der Moldurchsatz des Abgases kann mithilfe von drei Systemen gemessen werden: i) PDP-Moldurchsatz. Auf der Grundlage der Drehzahl, mit der die Verdrängerpumpe (PDP) bei einem Prüfintervall arbeitet, werden die anhand des Kalibrierungsverfahrens gemäß Anlage 1 berechnete entsprechende Steigung a 1 und der Achsabschnitt a 0 [-] zur Ermittlung des Moldurchsatzes ṅ [mol/s] mithilfe von Gleichung 7-117 herangezogen: (7-117) Dabei gilt: (7-118) Dabei gilt: a 1 = Kalibrierkoeffizient [m3/s] a 0 = Kalibrierkoeffizient [m3/rev] p in, p out = Eintritts-/Austrittsdruck [Pa] R = molare Gaskonstante [J/(mol·K)] T in = Eintrittstemperatur [K] V rev = von der PDP gefördertes Volumen [m3/rev] f n.,PDP = PDP-Drehzahl [rev/s] ii) SSV-Moldurchsatz. Auf der Basis der gemäß Anlage 1 ermittelten Gleichung für C d bezogen auf Re # ist der Moldurchsatz des subsonischen Venturirohrs (SSV) während einer Emissionsprüfung ṅ [mol/s] mithilfe von Gleichung 7-119 zu berechnen: (7-119) Dabei gilt: p in = Eintrittsdruck [Pa] A t = Querschnitt der Venturieinschnürung [m2] R = molare Gaskonstante [J/(mol·K)] T in = Eintrittstemperatur [K] Z = Kompressibilitätsfaktor M mix = Molmasse des verdünnten Abgases [kg/mol] C d = Durchflusskoeffizient des SSV [-] C f = Durchsatzkoeffizient des SSV [-] iii) CFV-Moldurchsatz. Zur Berechnung des Moldurchsatzes durch ein Venturirohr oder eine Kombination von Venturirohren sind der jeweilige mittlere Wert C d sowie andere gemäß Anlage 1 ermittelte Konstanten zu verwenden. Der Moldurchsatz ṅ [mol/s] während einer Emissionsprüfung ist mithilfe von Gleichung 7-120 zu berechnen: (7-120) Dabei gilt: p in = Eintrittsdruck [Pa] A t = Querschnitt der Venturieinschnürung [m2] R = molare Gaskonstante [J/(mol·K)] T in = Eintrittstemperatur [K] Z = Kompressibilitätsfaktor M mix = Molmasse des verdünnten Abgases [kg/mol] C d = Durchflusskoeffizient des CFV [-] C f = Durchsatzkoeffizient des CFV [-] 3.7. Partikelbestimmung 3.7.1. Probenahme a) Probenahme aus einem variablen Durchsatz: Bei der Stichprobenahme aus einem variablen Abgasdurchsatz muss eine zum veränderlichen Abgasdurchsatz verhältnisgleiche Probe entnommen werden. Der Durchsatz wird über ein Prüfintervall integriert, um den Gesamtdurchsatz zu ermitteln. Zur Berechnung der PM-Gesamtmasse m PM [g] ist mithilfe von Gleichung 7-121 die mittlere PM-Konzentration (die bereits in Einheiten der Masse pro Mol der Probe angegeben ist) mit dem Gesamtdurchsatz zu multiplizieren: (7-121) Dabei gilt: ṅi = momentaner Moldurchsatz des Abgases [mol/s] = mittlere PM-Konzentration [g/mol] Δti = Intervall der Probenahme [s] b) Probenahme aus einem konstanten Durchsatz Bei der Stichprobenahme aus einem konstanten Abgasdurchsatz muss der mittlere Moldurchsatz, aus dem die Probe entnommen wird, ermittelt werden. Zur Berechnung der PM-Gesamtmasse m PM [g] ist die mittlere PM-Konzentration mithilfe von Gleichung 7-122 mit dem Gesamtdurchsatz zu multiplizieren: (7-122) Dabei gilt: ṅ = Moldurchsatz des Abgases [mol/s] = mittlere PM-Konzentration [g/mol] Δt = Dauer des Prüfintervalls [s] Bei der Probenahme mit einem konstanten Verdünnungsverhältnis (DR) wird m PM [g] mithilfe von Gleichung 7-123 berechnet: (7-123) Dabei gilt: m PMdil = Partikelmasse in der Verdünnungsluft [g] DR = Verdünnungsverhältnis [-], definiert als Verhältnis zwischen der Masse der Emission m und der Masse des verdünnten Abgases m dil/exh (DR = m/m dil/exh) Das Verdünnungsverhältnis DR kann als Funktion von x dil/exh ausgedrückt werden (Gleichung 7-124): (7-124) 3.7.2. Hintergrundkorrektur Zur Hintergrundkorrektur der Partikelmasse ist der in Nummer 3.6.1 beschriebene Ansatz anzuwenden. Durch Multiplikation von mit dem Gesamtdurchsatz der Verdünnungsluft wird die Hintergrund-Gesamtmasse der PM (m PMbkgnd [g]) ermittelt. Durch Abziehen der Hintergrund-Gesamtmasse von der Gesamtmasse wird die hintergrundkorrigierte Partikelmasse m PMcor [g] ermittelt (Gleichung 7-125): (7-125) Dabei gilt: m PMuncor = nicht korrigierte Partikelmasse [g] = mittlere PM-Konzentration in der Verdünnungsluft [g/mol] n airdil = Moldurchsatz der Verdünnungsluft [mol] 3.8. Zyklusarbeit und spezifische Emissionen 3.8.1. Gasförmige Emissionen 3.8.1.1. Dynamische Prüfzyklen (NRTC und LSI-NRTC) und RMC Für Rohabgas bzw. verdünntes Abgas wird auf die Nummern 3.5.1 bzw. 3.6.1 verwiesen. Die resultierenden Werte für die Leistung Pi [kW] werden über ein Prüfintervall integriert. Die Gesamtarbeit W act [kWh] ist mithilfe von Gleichung 7-126 zu berechnen: (7-126) Dabei gilt: Pi = momentane Motorleistung [kW] ni = momentane Motordrehzahl [rpm] Ti = momentanes Motordrehmoment [N·m] W act = tatsächliche Zyklusarbeit [kWh] ƒ = Datenerfassungsfrequenz [Hz] N = Zahl der Messungen [-] Wurden gemäß Anhang VI Anlage 2 Hilfseinrichtungen angebracht, so wird das momentane Motordrehmoment in Gleichung 7-126 nicht angepasst. Wurden nach Anhang VI Nummern 6.3.2 und 6.3.3 dieser Verordnung anzubringende Hilfseinrichtungen nicht installiert, oder sind Hilfseinrichtungen angebracht, die für die Prüfung ausgebaut werden sollten, ist der in Gleichung 7-126 verwendete Wert Ti mithilfe von Gleichung 7-127 zu korrigieren: T i = T i ,meas + T i, AUX (7-127) Dabei gilt: Ti ,meas = Messwert des momentanen Motordrehmoments Ti, AUX = entsprechender Wert für das Drehmoment, der für den Betrieb von Hilfseinrichtungen nach Anhang VI Nummer 7.7.2.3.2 dieser Verordnung bestimmt wurde Die spezifischen Emissionen e gas [g/kWh] sind in Abhängigkeit von der Art des Prüfzyklus wie folgt zu berechnen. (7-128) Dabei gilt: m gas = Gesamtmasse der Emission [g/test] W act = Zyklusarbeit [kWh] Bei der NRTC-Prüfung ist das endgültige Prüfergebnis e gas [g/kWh] für andere gasförmige Emissionen als CO2 ein gewichteter Durchschnittswert aus dem Prüflauf mit Kaltstart und dem Prüflauf mit Warmstart, berechnet mithilfe der Gleichung 7-129: (7-129) Dabei gilt: m cold die Masse der Gasemissionen bei der NRTC-Prüfung mit Kaltstart [g] W act, cold die tatsächliche Zyklusarbeit bei der NRTC-Prüfung mit Kaltstart [kWh] m hot die Masse der Gasemissionen bei der NRTC-Prüfung mit Warmstart [g] W act, hot die tatsächliche Zyklusarbeit bei der NRTC-Prüfung mit Warmstart [kWh] Bei der NRTC-Prüfung ist das endgültige Prüfergebnis e CO2 [g/kWh] für CO2 aus dem NRTC mit Warmstart mithilfe von Gleichung 7-130 zu berechnen: (7-130) Dabei ist: m CO2, hot die CO2-Emissionsmenge bei der NRTC-Prüfung mit Warmstart [g] W act, hot die tatsächliche Zyklusarbeit bei der NRTC-Prüfung mit Warmstart [kWh] 3.8.1.2. Einzelphasen-NRSC Die spezifischen Emissionen e gas [g/kWh] sind mithilfe von Gleichung 7-131 zu berechnen: (7-131) Dabei gilt: ṁ gas, i = mittlerer Massendurchsatz der Emission für die Prüfphase i [g/h] Pi = Motorleistung für die Prüfphase i [kW] mit Pi = P mi + P aux i (siehe Anhang VI Nummern 6.3 und 7.7.1.3) WFi = Wichtungsfaktor für die Prüfphase i [-] 3.8.2. Partikelemissionen 3.8.2.1. Dynamische Prüfzyklen (NRTC und LSI-NRTC) und RMC Die partikelspezifischen Emissionen sind durch Umwandlung von Gleichung 7-128 in Gleichung 7-132 zu berechnen, wobei e gas [g/kWh] bzw. m gas [g/test] durch e PM [g/kWh] bzw. m PM [g/test] ersetzt werden: (7-132) Dabei gilt: m PM = Gesamtmasse der Partikelemission, berechnet gemäß Nummer 3.7.1 [g/test] W act = Zyklusarbeit [kWh] Die Emissionen während des dynamischen Kombinationszyklus (d. h. NRTC mit Kaltstart und NRTC mit Warmstart) sind gemäß Nummer 3.8.1.1 zu berechnen. 3.8.2.2. Einzelphasen-NRSC Die partikelspezifische Emission e PM [g/kWh] ist wie folgt zu berechnen: 3.8.2.2.1. Für das Einfachfilterverfahren mithilfe von Gleichung 7-133: (7-133) Dabei gilt: Pi = Motorleistung für die Prüfphase i [kW] mit Pi = P mi + P aux i (siehe Anhang VI Nummern 6.3 und 7.7.1.3) WFi = Wichtungsfaktor für die Prüfphase i [-] ṁ PM = Partikelmassendurchsatz [g/h] 3.8.2.2.2. Für das Mehrfachfilterverfahren mithilfe von Gleichung 7-134: (7-134) Dabei gilt: Pi = Motorleistung für die Prüfphase i [kW] mit Pi = P mi + P aux i (siehe Anhang VI Nummern 6.3 und 7.7.1.3) WFi = Wichtungsfaktor für die Prüfphase i [-] ṁ PM i = Partikelmassendurchsatz in der Prüfphase i [g/h] Bei der Einfachfiltermethode ist der effektive Wichtungsfaktor WF eff i für jede Prüfphase mithilfe von Gleichung 7-135 zu berechnen: (7-135) Dabei gilt: m smpldexh i = Masse der verdünnten Abgasprobe, die den Partikel-Probenahmefilter in der Prüfphase i durchströmt [kg] m smpldexh = Masse der verdünnten Abgasprobe, die die Partikel-Probenahmefilter durchströmt [kg] ṁ eqdexhwet i = äquivalenter Massendurchsatz des verdünnten Abgases in der Prüfphase i [kg/s] = durchschnittlicher äquivalenter Massendurchsatz des verdünnten Abgases [kg/s] Der Wert der effektiven Wichtungsfaktoren darf von den Werten der in Anhang XVII Anlage 1 aufgeführten Wichtungsfaktoren um höchstens 0,005 (absoluter Wert) abweichen. 3.8.3. Anpassungen bei Emissionsminderungssystemen mit sporadischer (periodischer) Regenerierung Mit Ausnahme der Motoren der Klasse RLL sind für Motoren, die mit einem Abgasnachbehandlungssystem mit sporadischer (periodischer) Regenerierung (siehe Anhang VI Nummer 6.6.2) ausgestattet sind, die nach Nummer 3.8.1 und 3.8.2 berechneten spezifischen Emissionen für gasförmige Schadstoffe und luftverunreinigende Partikel entweder anhand des einschlägigen multiplikativen Anpassungsfaktors oder des einschlägigen additiven Anpassungsfaktors zu korrigieren. Fand während der Prüfung keine sporadische Regenerierung statt, so ist der aufwärtswirksame Anpassungsfaktor anzuwenden (k ru,m oder k ru,a). Fand während der Prüfung eine sporadische Regenerierung statt, so ist der abwärtswirksame Anpassungsfaktor anzuwenden (k rd,m oder k rd,a). Beim Einzelphasen-NRSC, für den für jede Prüfphase Anpassungsfaktoren bestimmt wurden, werden diese bei der Berechnung des gewichteten Emissionsergebnisses auf jede Phase angewendet. 3.8.4. Anpassungen bei Verschlechterungsfaktoren Die gemäß Nummer 3.8.1 und 3.8.2 berechneten spezifischen Emissionen für gasförmige Schadstoffe und luftverunreinigende Partikel, gegebenenfalls einschließlich des Anpassungsfaktors nach Nummer 3.8.3 bei sporadischer Regenerierung, sind ebenfalls anhand des nach den Anforderungen des Anhangs III bestimmten einschlägigen multiplikativen oder additiven Verschlechterungsfaktors zu korrigieren. 3.9. Kalibrierung des Durchsatzes des verdünnten Abgases (CVS) und damit verbundene Berechnungen Dieser Abschnitt beschäftigt sich mit den Berechnungen zur Kalibrierung verschiedener Durchsatzmessgeräte. Nummer 3.9.1 enthält eine Beschreibung der Umrechnung der Messwerte des Bezugsdurchsatzmessgeräts zur Verwendung in den molbasierten Kalibriergleichungen. Die weiteren Nummern betreffen die Kalibrierungsberechnungen für bestimmte Arten von Durchsatzmessgeräten. 3.9.1. Umrechnung der Messungen von Bezugsmesseinrichtungen Die Kalibriergleichungen in diesem Abschnitt nutzen den Moldurchsatz ṅ ref als Bezugsgröße. Misst die verwendete Bezugsmesseinrichtung den Durchsatz in einer anderen Messgröße, wie dem Standard-Volumendurchsatz ̇ stdref, dem tatsächlichen Volumendurchsatz ̇ actdref oder dem Massendurchsatz ṁ ref, werden die Messwerte der Referenzmesseinrichtungen mithilfe der Gleichungen 7-136, 7-137 und 7-138 in einen Moldurchsatz umgerechnet, wobei zu beachten ist, dass sich die Werte für Volumendurchsatz, Massendurchsatz, Druck, Temperatur und Molmasse während einer Emissionsprüfung zwar ändern können, doch für jeden einzelnen Einstellwert während der Kalibrierung eines Durchsatzmessgeräts so konstant wie möglich gehalten werden sollten: (7-136) Dabei gilt: ṅ ref = Bezugsmoldurchsatz [mol/s] ̇ stdref = Bezugsvolumendurchsatz, korrigiert auf einen Standarddruck und eine Standardtemperatur [m3/s] ̇ actref = Bezugsvolumendurchsatz beim tatsächlichen Druck und der tatsächlichen Temperatur [m3/s] ṁ ref = Bezugsmassendurchsatz [g/s] p std = Standarddruck [Pa] p act = tatsächlicher Gasdruck [Pa] T std = Standardtemperatur [K] T act = tatsächliche Gastemperatur [K] R = molare Gaskonstante [J/(mol · K)] M mix = Molmasse des Gases [g/mol] 3.9.2. PDP-Kalibrierungsberechnungen Für jede Begrenzerposition sind die nachstehenden Werte aus den gemäß Anhang VI Nummer 8.1.8.4 ermittelten Mittelwerten wie folgt zu berechnen: a) PDP-Volumendurchsatz je Umdrehung V rev (m3/rev): (7-137) Dabei gilt: = Mittelwert des Bezugsmoldurchsatzes [mol/s] R = molare Gaskonstante [J/(mol · K)] = mittlere Eintrittstemperatur [K] = mittlerer Eintrittsdruck [Pa] = mittlere Drehzahl [rev/s] b