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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) Korrekturfaktor für PDP-Verlust K s [s/rev]: (7-138) Dabei gilt: = mittlerer Bezugsmoldurchsatz [mol/s] = mittlere Eintrittstemperatur [K] = mittlerer Eintrittsdruck [Pa] = mittlerer Austrittsdruck [Pa] = mittlere PDP-Drehzahl [rev/s] R = molare Gaskonstante [J/(mol · K)] c) durch Berechnung der Steigung a 1 und des Achsabschnitts a 0 gemäß Anlage 4 ist eine Regressionsanalyse nach der Fehlerquadratmethode für den PDP-Volumendurchsatz je Umdrehung V rev bezogen auf den Korrekturfaktor für den PDP-Verlust K s durchzuführen; d) das Verfahren gemäß den Buchstaben a bis c dieser Nummer ist für jede Drehzahl, mit der die PDP betrieben wird, zu wiederholen; e) Tabelle 7.4 zeigt die Berechnungen für unterschiedliche Werte von : Tabelle 7.4 Beispiel für PDP-Kalibrierdaten [rev/min] [rev/s] a 1 [m3/min] a 1 [m3/s] a 0 [m3/rev] 755,0 12,58 50,43 0,8405 0,056 987,6 16,46 49,86 0,831 – 0,013 1 254,5 20,9 48,54 0,809 0,028 1 401,3 23,355 47,30 0,7883 – 0,061 f) Für jede Drehzahl, mit der die PDP betrieben wird, sind die entsprechende Steigung a 1 und der entsprechende Achsabschnitt a 0 zur Berechnung des Durchsatzes während der Emissionsprüfung gemäß Nummer 3.6.3 Buchstabe b heranzuziehen. 3.9.3. Gleichungen und zulässige Annahmen für Venturirohre In diesem Abschnitt werden die anwendbaren Gleichungen und zulässigen Annahmen zur Kalibrierung eines Venturirohrs und zur Berechnung des Durchsatzes mithilfe eines Venturirohrs beschrieben. Da die Funktion eines subsonischen Venturirohrs (SSV) und eines Venturirohrs mit kritischem Durchsatz (CFV) ähnlich ist, sind die auf sie anwendbaren Gleichungen praktisch identisch; die einzige Ausnahme bildet die Gleichung zur Beschreibung des Druckverhältnisses r (d. h. r SSV bezogen auf r CFV). Die anwendbaren Gleichungen gehen von einer eindimensionalen, isentropen, reibungsfreien, kompressiblen Strömung eines idealen Gases aus. In Nummer 3.9.3 Buchstabe d werden andere zulässige Annahmen beschrieben. Ist die Annahme, dass es sich beim gemessenen Durchsatz um ein ideales Gas handelt, nicht zulässig, sehen die anwendbaren Gleichungen eine Korrektur erster Ordnung für das Verhalten eines realen Gases, nämlich den Kompressibilitätsfaktor Z, vor. Muss nach bestem fachlichen Ermessen ein anderer Wert als Z = 1 verwendet werden, kann eine geeignete Zustandsgleichung zur Ermittlung der Werte für Z als Funktion der gemessenen Drücke und Temperaturen angewendet werden, oder es können nach bestem fachlichen Ermessen einschlägige Kalibriergleichungen entwickelt werden. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Gleichung für den Durchsatzkoeffizienten C f auf der Annahme für ideales Gas, dass der isentrope Exponent γ gleich dem spezifischen Wärmeverhältnis cp /c V ist, basiert. Muss nach bestem fachlichen Ermessen ein isentroper Exponent für reales Gas verwendet werden, kann entweder eine geeignete Zustandsgleichung zur Ermittlung der Werte für γ als Funktion der gemessenen Drücke und Temperaturen angewendet oder es können einschlägige Kalibriergleichungen entwickelt werden. Der Moldurchsatz des Abgases ṅ [mol/s] ist mithilfe von Gleichung 7-139 zu berechnen: (7-139) Dabei gilt: C d = gemäß Nummer 3.9.3 Buchstabe a ermittelter Durchflusskoeffizient [-] C f = gemäß Nummer 3.9.3 Buchstabe b ermittelter Durchsatzkoeffizient [-] A t = Querschnitt der Venturieinschnürung [m2] p in = absoluter statischer Druck am Venturieintritt [Pa] Z = Kompressibilitätsfaktor [-] M mix = Molmasse des Gasgemischs [kg/mol] R = molare Gaskonstante [J/(mol · K)] T in = absolute Temperatur am Venturieintritt [K] a) C d wird mithilfe der gemäß Anhang VI Nummer 8.1.8.4 gesammelten Daten anhand von Gleichung 7-140 berechnet: (7-140) Dabei gilt: ṅ ref = Bezugsmoldurchsatz [mol/s] Für die anderen Symbole siehe Gleichung 7-139. b) C f wird anhand eines der folgenden Verfahren berechnet: i) Ausschließlich bei CFV-Durchsatzmessgeräten wird C fCFV aus der Tabelle 7.5 auf der Grundlage der Werte für β (Verhältnis zwischen dem Durchmesser der Venturieinschnürung und dem Durchmesser des Eintritts) und γ (spezifisches Wärmeverhältnis des Gasgemischs) abgeleitet, wobei Zwischenwerte durch lineare Interpolation zu bestimmen sind: Tabelle 7.5 C fCFV bezogen auf β und γ für CFV-Durchsatzmessgeräte C fCFV β γ exh=1,385 γ dexh= γ air =1,399 0,000 0,6822 0,6846 0,400 0,6857 0,6881 0,500 0,6910 0,6934 0,550 0,6953 0,6977 0,600 0,7011 0,7036 0,625 0,7047 0,7072 0,650 0,7089 0,7114 0,675 0,7137 0,7163 0,700 0,7193 0,7219 0,720 0,7245 0,7271 0,740 0,7303 0,7329 0,760 0,7368 0,7395 0,770 0,7404 0,7431 0,780 0,7442 0,7470 0,790 0,7483 0,7511 0,800 0,7527 0,7555 0,810 0,7573 0,7602 0,820 0,7624 0,7652 0,830 0,7677 0,7707 0,840 0,7735 0,7765 0,850 0,7798 0,7828 ii) Für jedes CFV- oder SSV-Durchsatzmessgerät kann C f mithilfe von Gleichung 7-141 berechnet werden: (7-141) Dabei gilt: γ = isentroper Exponent [-]. Bei einem idealen Gas handelt es sich dabei um das spezifische Wärmeverhältnis des Gasgemischs cp /c V r = gemäß Buchstabe c Ziffer 3 dieser Nummer ermitteltes Druckverhältnis β = Verhältnis zwischen dem Durchmesser der Venturieinschnürung und dem Durchmesser des Eintritts c) Das Druckverhältnis r ist wie folgt zu berechnen: i) Ausschließlich bei SSV-Systemen wird r SSV mithilfe von Gleichung 7-142 berechnet: (7-142) Dabei gilt: Δp ssv = statischer Differenzdruck; Venturieintritt abzüglich Venturieinschnürung [Pa] ii) Ausschließlich bei CFV-Systemen wird r CFV iterativ mithilfe von Gleichung 7-143 berechnet: (7-143) d) Hinsichtlich der anwendbaren Gleichungen dürfen die folgenden vereinfachenden Annahmen getroffen werden, oder es können nach bestem fachlichen Ermessen zu Prüfzwecken geeignetere Werte entwickelt werden: i) Für Emissionsprüfungen innerhalb des gesamten Bereichs von Rohabgas, verdünntem Abgas und Verdünnungsluft kann davon ausgegangen werden, dass sich das Gasgemisch wie ein ideales Gas verhält: Z = 1 ii) Innerhalb des gesamten Rohabgasbereichs kann ein konstantes spezifisches Wärmeverhältnis von γ = 1,385 angenommen werden. iii) Innerhalb des gesamten Bereichs von verdünntem Abgas und Luft (z. B. Kalibrierluft oder Verdünnungsluft) kann ein konstantes spezifisches Wärmeverhältnis von γ = 1,399 angenommen werden. iv) Innerhalb des gesamten Bereichs von verdünntem Abgas und Luft kann die Molmasse des Gemischs M mix [g/mol] rein als Funktion der Wassermenge x H2O in der Verdünnungsluft oder Kalibrierluft gemäß Nummer 3.3.2 ermittelt und mithilfe von Gleichung 7-144 berechnet werden: M mix=M air· (1 –x H2O) +M H2O· (x H2O) (7-144) Dabei gilt: M air = 28,96559 g/mol M H2O = 18,01528 g/mol x H2O = Wassermenge in der Verdünnungs- oder Kalibrierluft [mol/mol] v) Innerhalb des gesamten Bereichs von verdünntem Abgas und Luft kann für alle Kalibrier- und Prüfzwecke von einer konstanten Molmasse des Gemischs M mix ausgegangen werden, sofern die angenommene Molmasse um nicht mehr als ± 1 % von der geschätzten minimalen und maximalen Molmasse während der Kalibrierung und Prüfung abweicht. Diese Annahme kann getroffen werden, wenn eine ausreichende Kontrolle der Wassermenge in der Kalibrierluft und in der Verdünnungsluft gewährleistet ist oder wenn genug Wasser aus der Kalibrierluft und der Verdünnungsluft abgeschieden wird. Die Tabelle 7.6 enthält Beispiele für zulässige Bereiche des Taupunkts der Verdünnungsluft bezogen auf den Taupunkt der Kalibrierluft. Tabelle 7.6 Beispiele für die Taupunkte von Verdünnungs- und Kalibrierluft, bei denen ein konstanter Wert für M mix angenommen werden kann Bei T dew der Kalibrierluft (°C) gleich … Annahme der folgenden Konstante M mix (g/mol) für die nachstehenden Bereiche von T dew (°C) während Emissionsprüfungen (6) dry 28,96559 trocken bis 18 0 28,89263 trocken bis 21 5 28,86148 trocken bis 22 10 28,81911 trocken bis 24 15 28,76224 trocken bis 26 20 28,68685 – 8 bis 28 25 28,58806 12 bis 31 30 28,46005 23 bis 34 3.9.4. SSV-Kalibrierung a) Molbasierter Ansatz. Zur Kalibrierung eines SSV-Durchsatzmessgeräts ist folgendermaßen vorzugehen: i) Für jeden Bezugsmoldurchsatz ist unter Verwendung des Durchmessers der Venturieinschnürung d t die Reynolds-Zahl Re # zu berechnen (Gleichung 7-145). Da zur Berechnung von Re# die dynamische Viskosität μ benötigt wird, kann nach bestem fachlichen Ermessen ein spezifisches Viskositätsmodell zur Ermittlung von μ für das Kalibriergas (in der Regel Luft) herangezogen werden (Gleichung 7-146). Alternativ kann zur Annäherung an μ auch das Viskositätsmodell nach Sutherland mit drei Koeffizienten verwendet werden (siehe Tabelle 7.7): (7-145) Dabei gilt: d t = Durchmesser der SSV-Einschnürung [m] M mix = Molmasse des Gemischs [kg/mol] ṅ ref = Bezugsmoldurchsatz [mol/s] und unter Verwendung des Viskositätsmodells nach Sutherland mit drei Koeffizienten: (7-146) Dabei gilt: μ = dynamische Viskosität des Kalibriergases [kg/(m ߦ s)] μ 0 = Bezugsviskosität nach Sutherland [kg/(m·s)] S = Sutherland-Konstante [K] T 0 = Bezugstemperatur nach Sutherland [K] T in = absolute Temperatur am Eintritt des Venturirohrs [K] Tabelle 7.7 Parameter des Viskositätsmodells nach Sutherland mit drei Koeffizienten Gas (7) μ 0 T0 S Temperaturbereich innerhalb eines Fehlers von ± 2 % Druckgrenzwert kg /(m · s) K K K kPa Luft 1,716 × 10– 5 273 111 170 bis 1 900 ≤ 1 800 CO2 1,370 × 10– 5 273 222 190 bis 1 700 ≤ 3 600 H2O 1,12 × 10– 5 350 1 064 360 bis 1 500 ≤ 10 000 O2 1,919 × 10– 5 273 139 190 bis 2 000 ≤ 2 500 N2 1,663 × 10– 5 273 107 100 bis 1 500 ≤ 1 600 ii) Eine Gleichung für C d bezogen auf Re# ist unter Verwendung von Wertepaaren für (Re# , C d) zu erstellen. C d wird gemäß Gleichung 7-140 berechnet, wobei C f Gleichung 7-141 entnommen wird, oder es kann stattdessen ein beliebiger mathematischer Ausdruck einschließlich einer Polynom- oder Potenzreihe verwendet werden. Bei Gleichung 7-147 handelt es sich um ein Beispiel für einen gängigen mathematischen Ausdruck, der dazu dient, C d und Re# miteinander in Beziehung zu setzen (7-147) iii) zur Ermittlung der Koeffizienten mit der besten Übereinstimmung und zur Berechnung der Regressionsstatistik der Gleichung, des Standardfehlers des Schätzwerts SEE und des Bestimmungskoeffizienten r 2 wird eine Regressionsanalyse nach der Fehlerquadratmethode gemäß Anlage 3 vorgenommen; iv) erfüllt die Gleichung die Kriterien SEE < 0,5 % n ref max (oder ṁ refmax) und r 2 ≥ 0,995, kann die Gleichung zur Ermittlung von C d für Emissionsprüfungen gemäß Nummer 3.6.3 Buchstabe b herangezogen werden; v) werden die Kriterien für SEE und r 2 nicht eingehalten, können zur Erfüllung der Regressionsstatistik nach bestem fachlichen Ermessen Messpunkte aus der Kalibrierung weggelassen werden. Zur Einhaltung der Kriterien müssen mindestens sieben Messpunkte aus der Kalibrierung verwendet werden; vi) können Ausreißer durch das Weglassen von Punkten nicht behoben werden, sind Abhilfemaßnahmen zu ergreifen. Beispielsweise ist ein anderer mathematischer Ausdruck für die Gleichung C d bezogen auf Re# zu wählen, das System ist auf Lecks zu prüfen oder der Kalibriervorgang muss wiederholt werden. Muss der Kalibriervorgang wiederholt werden, sind auf die Messungen engere Toleranzen anzuwenden, und für die Stabilisierung der Durchsätze ist mehr Zeit vorzusehen; vii) wenn die Gleichung die Regressionskriterien erfüllt, kann sie ausschließlich zur Ermittlung von Durchsätzen verwendet werden, die sich innerhalb des Bereichs der Referenzdurchsätze befinden, die zur Einhaltung der Regressionskriterien der Gleichung C d bezogen auf Re# herangezogen werden. 3.9.5. CFV-Kalibrierung a) Einige CFV-Durchsatzmessgeräte bestehen aus einem einzelnen Venturirohr, während sich andere aus mehreren Venturirohren zusammensetzen, wobei unterschiedliche Kombinationen von Venturirohren eingesetzt werden, um verschiedene Durchsätze zu messen. Für aus mehreren Venturirohren bestehende CFV-Durchsatzmessgeräte kann entweder jedes Venturirohr einzeln kalibriert werden, um für jedes Venturirohr einen separaten Durchflusskoeffizienten C d zu ermitteln, oder jede Kombination von Venturirohren kann gemeinsam kalibriert werden. Wird eine Kombination von Venturirohren kalibriert, dient die Summe der aktiven Fläche der Venturieinschnürungen als A t, die Quadratwurzel aus der Summe der Quadrate der aktiven Durchmesser der Venturieinschnürungen als d t und das Verhältnis zwischen den Venturieinschnürungen und den Eintrittsdurchmessern als Verhältnis zwischen der Venturieinschnürung und dem Eintrittsdurchmesser als Verhältnis zwischen der Quadratwurzel aus der Summe der aktiven Durchmesser der Venturieinschnürungen (d t) und dem Durchmesser des gemeinsamen Eingangs zu allen Venturirohren (D). Zur Ermittlung von C d für ein einzelnes Venturirohr oder eine einzelne Kombination von Venturirohren ist folgendermaßen vorzugehen: i) Mit den bei jedem Einstellwert der Kalibrierung gesammelten Daten ist anhand der Gleichung 7-140 für jeden Punkt ein eigener Wert C d zu berechnen; ii) die mittlere und die Standardabweichung aller C d-Werte sind anhand der Gleichungen 7-155 und 7-156 zu berechnen; iii) ist die Standardabweichung aller C d-Werte kleiner oder gleich 0,3 % des Mittelwerts von C d, wird in Gleichung 7-120 der Mittelwert von C d eingesetzt und die CFV-Werte dürfen nur bis zum niedrigsten während der Kalibrierung gemessenen Wert r verwendet werden; r= 1 – (Δp/pin ) (7-148) iv) überschreitet die Standardabweichung aller C d-Werte 0,3 % des Mittelwerts von C d, sind die C d-Werte wegzulassen, die dem beim niedrigsten Wert r während der Kalibrierung gemessenen Datenpunkt entsprechen; v) verbleiben weniger als sieben Datenpunkte, sind Abhilfemaßnahmen wie die Überprüfung der Kalibrierdaten oder die Wiederholung des Kalibriervorgangs zu ergreifen. Wird der Kalibriervorgang wiederholt, wird empfohlen, eine Leckprüfung durchzuführen, auf die Messungen engere Toleranzen anzuwenden und für die Stabilisierung der Durchsätze mehr Zeit vorzusehen; vi) verbleiben sieben oder mehr C d-Werte, müssen die mittlere und die Standardabweichung der verbleibenden C d-Werte neu berechnet werden; vii) ist die Standardabweichung der verbleibenden C d-Werte kleiner oder gleich 0,3 % des Mittelwerts der verbleibenden C d-Werte, wird der Mittelwert von C d in Gleichung 7-120 eingesetzt und die CFV-Werte dürfen nur bis zum niedrigsten zu den verbleibenden C d -Werten gehörigen Wert r verwendet werden; viii) überschreitet die Standardabweichung der verbleibenden C d-Werte noch immer 0,3 % des Mittelwerts der verbleibenden C d-Werte, sind die Schritte gemäß Buchstabe e Ziffern 4 bis 8 dieser Nummer zu wiederholen. (1) Siehe tiefgestellte Indizes, z. B.: ṁ für Trockenluft-Massendurchsatz, ṁ für Kraftstoff-Massendurchsatz usw. (2) Verdünnungsverhältnis r d in Abschnitt 2 und DR in Abschnitt 3: unterschiedliche Symbole bei gleicher Bedeutung und identischen Gleichungen. Verdünnungsfaktor D in Abschnitt 2 und x dil in Abschnitt 3: unterschiedliche Symbole bei gleicher physikalischer Bedeutung; Gleichung 7-124 bildet die Beziehung zwischen x dil und DR ab. (3) n.f. = noch festzulegen. (4) In Abschnitt 2 wird die Bedeutung tiefgestellter Indizes durch die zugehörige Messgröße bestimmt; beispielsweise kann der tiefgestellte Index „d“ in „ c d = Konzentration im trockenen Bezugszustand“ für trocken stehen, in „ p d = Sättigungsdampfdruck der Verdünnungsluft“ oder „ k w,d = Korrekturfaktor für die Umrechnung vom trockenen zum feuchten Bezugszustand der Verdünnungsluft“ für Verdünnungsluft oder in „ r d “ für Verdünnungsverhältnis. (5) Bezogen auf einen Kraftstoff mit der chemischen Formel CHαOεNδSγ. (6) Bezogen auf einen Kraftstoff mit der chemischen Formel CHαOβSγNδ. (7) Besonderes Augenmerk ist auf die unterschiedlichen Bedeutungen des Symbols β in den beiden Abschnitten zur Emissionsberechnung zu legen: In Abschnitt 2 ist damit ein Kraftstoff mit der chemische Formel CHαSγNδOε (d. h. der Formel CβHαSγNδOε wobei β = 1, wenn von einem Kohlenstoffatom pro Molekül ausgegangen wird) gemeint, in Abschnitt 3 bei CHαOβSγNδ hingegen das Sauerstoff-Kohlenstoff-Verhältnis. Unter diesen Umständen entspricht β in Abschnitt 3 ε in Abschnitt 2. (8) Massenfraktion w in Verbindung mit dem tiefgestellten Symbol des chemischen Bestandteils. (1) Kraftstoffabhängig. (2) Bei l = 2, trockener Luft, 273 K und 101,3 kPa. (3) u-Werte ± 0,2 % für folgende Massenverteilung: C = 66 – 76 %; H = 22 – 25 %; N = 0 – 12 %. (4) NMHC auf der Grundlage von CH2,93 (für Gesamt-HC ist der u gas–Faktor für CH4 zu verwenden). (5) u-Werte ± 0,2 % für folgende Massenverteilung: C3 = 70 – 90 %; C4 = 10 – 30 %. (9) Kraftstoffabhängig. (10) Bei l = 2, trockener Luft, 273 K und 101,3 kPa. (11) u-Werte ± 0,2 % für folgende Massenverteilung: C = 66 – 76 %; H = 22 – 25 %; N = 0 – 12 %. (12) NMHC auf der Grundlage von CH2,93 (für Gesamt-HC ist der u gas–Faktor für CH4 zu verwenden). (13) u-Werte ± 0,2 % für folgende Massenverteilung: C3 = 70 – 90 %; C4 = 10 – 30 %. (6) Bereich gültig für alle Kalibrierungen und Emissionsprüfungen oberhalb des Luftdruckbereichs von 80,000 bis 103,325 kPa. (7) Es sind die aufgeführten, nur für reine Gase geltenden Tabellenwerte zu verwenden. Die Parameter dürfen zur Berechnung der Viskosität von Gasgemischen nicht kombiniert werden. Anlage 1 Driftkorrektur 1. Umfang und Häufigkeit Mithilfe der Berechnungen gemäß dieser Anlage wird ermittelt, ob die Ergebnisse eines Prüfintervalls durch die Drift des Gasanalysators ungültig werden. Werden die Ergebnisse eines Prüfintervalls durch die Drift nicht ungültig, muss das Ansprechverhalten des Gasanalysators während des Prüfintervalls einer Driftkorrektur gemäß dieser Anlage unterzogen werden. Für alle nachfolgenden Emissionsberechnungen sind die driftkorrigierten Ergebnisse des Gasanalysators zu verwenden. Der zulässige Schwellenwert für die Drift des Gasanalysators über ein Prüfintervall ist in Anhang VI Nummer 8.2.2.2 angegeben. 2. Korrekturgrundsätze Für die Berechnungen gemäß dieser Anlage wird das zu einem