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

Konsolidierte Fassung

Konsolidierungsdatum: 2021-09-13

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

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tren in dem Instrument verfügbar sind. Das Absorptionsspektrum (Intensität/Wellenlänge) wird aus dem gemessenen Interferogramm (Intensität/Zeit) mittels der Fourier-Transform-Methode errechnet. 2.1.2. Einbau und Probenahme Das FTIR ist entsprechend den Anweisungen des Geräteherstellers anzubringen. Für die Bewertung ist die NH3-Wellenlänge auszuwählen. Der Probenweg (Probenahmeleitung, Vorfilter und Ventile) muss aus rostfreiem Stahl oder Polytetrafluorethylen (PTFE) bestehen und auf Werte zwischen 383 K (110 °C) und 464 K (191 °C) aufgeheizt werden, um NH3-Verluste und Probenahmeartefakte zu minimieren. Des Weiteren muss die Probenahmeleitung so kurz wie möglich sein. 2.1.3. Kreuzinterferenz Die spektrale Auflösung der NH3-Wellenlänge muss innerhalb von 0,5 cm– 1 liegen, um die Kreuzinterferenz von anderen in den Abgasen vorhandenen Gasen zu minimieren. 2.2. Nichtdispersiver Ultraviolett-Resonanzabsorptionsanalysator (im Folgenden „NDUV“) 2.2.1. Messgrundsatz Der NDUV beruht auf einem rein physikalischen Prinzip, es sind keinerlei Hilfsgase und keinerlei Ausrüstung erforderlich. Das wichtigste Element des Fotometers ist eine elektrodenlose Entladungslampe. Sie erzeugt eine hochaufgelöste Strahlung im Ultraviolettbereich, welche die Messung verschiedener Bestandteile wie NH3 ermöglicht. In dem fotometrischen System wird die Strahlung in einem Strahlenteiler in einen Mess- und einen Referenzpfad gesplittet (zeitlich differenzierter Doppelstrahl, dual beam in time design). Um eine hohe Stabilität des Messsignals zu erreichen, ist der zeitlich differenzierte Doppelstrahl mit einem räumlich differenzierten Doppelstrahl (dual beam in space) kombiniert. Durch die Verarbeitung der Signale wird dafür gesorgt, dass die Nullpunktdrift praktisch zu vernachlässigen ist. Im Kalibriermodus des Analysators wird, um einen genauen Kalibrierwert zu erzielen, eine abgedichtete Quarzküvette in den Strahlengang geneigt, da alle Reflexionen und Absorptionsverluste der Küvettenfenster kompensiert werden. Da die Gasfüllung der Küvette sehr stabil ist, führt diese Kalibriermethode zu einer sehr hohen Langzeitstabilität des Fotometers. 2.2.2. Einbau Der Analysator ist in einem Analysenschrank, der die extraktive Probenahme gemäß den Vorschriften des Geräteherstellers nutzt, anzubringen. Die Anbringungsstelle des Analysators muss das vom Hersteller spezifizierte Gewicht tragen können. Der Probenweg (Probenahmeleitung, Vorfilter und Ventile) muss aus rostfreiem Stahl oder Polytetrafluorethylen (PTFE) bestehen und auf Werte zwischen 383 K (110 °C) und 464 K (191 °C) aufgeheizt werden. Des Weiteren muss die Probenahmeleitung so kurz wie möglich sein. Beeinträchtigungen der Messung durch Abgastemperatur und -druck, Umgebung der Anbringung und Erschütterungen sind zu minimieren. Der Gasanalysator ist vor Kälte, Wärme, Temperaturschwankungen, starken Luftströmungen, Staubansammlungen, korrosiver Atmosphäre und Erschütterungen zu schützen. Um ein Aufheizen zu verhindern, ist für ausreichende Luftzirkulation zu sorgen. Zur Wärmeableitung ist die gesamte Oberfläche zu nutzen. 2.2.3. Querempfindlichkeit Um Querempfindlichkeiten von Begleitgasen möglichst gering zu halten, ist ein geeigneter Spektralbereich zu wählen. Typische Bestandteile, die bei der NH3-Messung zu Querempfindlichkeiten führen, sind SO2, NO2 und NO. Zusätzlich können weitere Methoden zur Verringerung von Querempfindlichkeiten angewandt werden. a) Einsatz von Interferenzfiltern b) Ausgleich von Querempfindlichkeiten durch Messung von Querempfindlichkeiten verursachenden Bestandteilen und Nutzung des Messsignals zur Kompensierung 2.3. Laser-Infrarot-Analysator 2.3.1. Messgrundsatz Ein Infrarotlaser, etwa eine abstimmbare Laserdiode oder ein Quantenkaskadenlaser (QCL) kann im nahen bzw. mittleren Infrarotbereich, in dem Stickstoffverbindungen einschließlich NH3 stark absorbieren, kohärentes Licht abstrahlen Diese Laseroptiken können im Pulsbetrieb ein hochauflösendes schmalbandiges Spektrum im nahen oder mittleren Infrarotbereich abstrahlen. Laser-Infrarot-Analysatoren können daher Interferenzen reduzieren, die durch die Überschneidung der Absorptionsspektren von gleichzeitig im Motorabgas vorkommenden Gasen hervorgerufen werden. 2.3.2. Einbau Der Analysator ist entweder direkt im Auspuffrohr (in situ) anzubringen oder in einem Analysenschrank, der die extraktive Probenahme gemäß den Vorschriften des Geräteherstellers nutzt. Bei Einbau in einen Analysenschrank muss der Probenweg (Probenahmeleitung, Vorfilter und Ventile) aus rostfreiem Stahl oder Polytetrafluorethylen (PTFE) bestehen und auf Werte zwischen 383 K (110 o°) und 464 K (191 °C) aufgeheizt werden, um NH3-Verluste und Probenahmefehler zu minimieren. Des Weiteren muss die Probenahmeleitung so kurz wie möglich sein. Beeinträchtigungen der Messung durch Abgastemperatur und -druck, Umgebung der Anbringung und Erschütterungen sind zu minimieren; oder es müssen Kompensationstechniken angewendet werden. Gegebenenfalls darf partikelfreie Luft, die im Zusammenhang mit der in-situ-Messung zum Schutz des Instruments verwendet wird, nicht die Konzentration jeglicher Abgasbestandteile, die nach dem Gerät gemessen werden, beeinträchtigen; ansonsten muss die Probenahme anderer Abgasbestandteile vor dem Gerät stattfinden. 2.3.3. Kontrolle der Querempfindlichkeit für Laser-Infrarot-NH3-Analysatoren 2.3.3.1. Umfang und Häufigkeit Wird NH3 mithilfe eines Laser-Infrarot-Analysators gemessen, muss die Querempfindlichkeit nach der Erstinstallation des Analysators und nach umfangreichen Wartungstätigkeiten überprüft werden. 2.3.3.2. Messgrundsätze für die Überprüfung der Querempfindlichkeit Querempfindlichkeitsgase können den Betrieb bestimmter Laser-Infrarot-Analysatoren stören, in dem sie ein Ansprechverhalten wie bei NH3 hervorrufen. Wenn der Analysator zur Überprüfung der Erfüllung der Querempfindlichkeitsanforderungen Kompensierungsalgorithmen verwendet, die Messwerte anderer Gase auswerten, müssen derartige Messungen gleichzeitig durchgeführt werden, um die Kompensierungsalgorithmen während der Kontrolle der Querempfindlichkeit des Analysators zu überprüfen. Die Interferenzgase für Laser-Infrarot-Analysatoren sind nach bestem fachlichen Ermessen zu bestimmen. Dabei ist zu beachten, dass die Art der Querempfindlichkeit außer bei H2O von der vom Gerätehersteller gewählten NH3-Infrarot-Absorptionsbande abhängig ist. Für jeden Analysator ist die NH3-Infrarot-Absorptionsbande zu bestimmen. Für jede HN3-Infrarot-Absorptionsbande ist nach bestem fachlichen Ermessen zu bestimmen, welche Querempfindlichkeitsgase bei der Überprüfung zu verwenden sind. 3. Emissionsprüfverfahren 3.1. Überprüfung der Analysatoren Vor der Emissionsprüfung müssen die Arbeitsbereiche der Analysatoren eingestellt werden. Es sind Emissionsanalysatoren mit automatischer oder manueller Bereichsumschaltung zulässig. Während eines Prüfzyklus darf der Bereich der Emissionsanalysatoren nicht umgeschaltet werden. Das Nullgas- und Kalibriergasansprechen muss festgestellt werden, wenn die Vorschriften von Nummer 3.4.2 nicht für das Instrument gelten. Für das Justiergasansprechen ist ein NH3-Gas, das den Spezifikationen von Nummer 4.2.7 entspricht, zu verwenden. Die Verwendung von Bezugszellen, die NH3-Justiergase enthalten, ist zulässig. 3.2. Erfassung emissionsrelevanter Daten Mit Beginn der Prüffolge ist gleichzeitig die NH3-Datenerfassung zu beginnen. Die NH3-Konzentration ist kontinuierlich zu messen und mit mindestens 1 Hz in einem Computersystem zu speichern. 3.3. Arbeitsgänge im Anschluss an die Prüfung Nach Abschluss der Prüfung ist die Probenahme fortzusetzen, bis die Systemansprechzeiten abgelaufen sind. Die Bestimmung der Drift der Analysatoren gemäß Nummer 3.4.1 ist nur dann erforderlich, wenn die Informationen in Abschnitt 3.4.2 nicht verfügbar sind. 3.4. Analysator-Drift 3.4.1. So bald wie möglich, aber nicht später als 30 Minuten, nachdem der Prüfzyklus abgeschlossen wurde, oder während der Abstellphase, sind das Nullgas- und das Kalibriergasansprechen des Analysators zu bestimmen. ►M2 Die Driftdifferenz zwischen den Messergebnissen vor und nach der Prüfung muss unter 2 Prozent vom Skalenendwert liegen. ◄ 3.4.2. Die Bestimmung der Analysator-Drift ist in den folgenden Situationen nicht erforderlich: a) Wenn die vom Gerätehersteller in den Nummern 4.2.3 und 4.2.4 angegebene Nullpunktdrift und Messbereichsdrift den Anforderungen in Nummer 3.4.1 entspricht; b) wenn das Zeitintervall der vom Gerätehersteller in den Nummern 4.2.3 und 4.2.4 angegebenen Nullpunktdrift und Messbereichsdrift die Dauer der Prüfung überschreitet. 4. Spezifikationen der Analysatoren und Überprüfung 4.1. Linearitätsanforderungen Der Analysator muss den in Tabelle 6.5 dieses Anhangs angegebenen Linearitätsanforderungen entsprechen. Die Linearitätsprüfung gemäß Nummer 8.1.4 dieses Anhangs ist mindestens bei der Minimalfrequenz nach Tabelle 6.4 dieses Anhangs durchzuführen. Mit vorheriger Zustimmung der Genehmigungsbehörde sind weniger als 10 Referenzpunkte zulässig, wenn eine gleiche Genauigkeit nachgewiesen werden kann. Für die Lineraritätsprüfung ist ein NH3-Gas, das den Spezifikationen von Nummer 4.2.7 entspricht, zu verwenden. Die Verwendung von Bezugszellen, die NH3-Justiergase enthalten, ist zulässig. Geräte, deren Signale für Kompensierungsalgorithmen verwendet werden, müssen den Linearitätsanforderungen entsprechen, die in Tabelle 6.5 dieses Anhangs angegeben sind. Die Linearität ist in den Abständen zu prüfen, die in hausinternen Audit-Verfahren, vom Gerätehersteller oder in Normen der ISO 9000-Reihe festgelegt sind. 4.2. Spezifikationen zu den Analysatoren Messbereich und Ansprechzeit der Analysegeräte müssen den Genauigkeitsanforderungen für die Messung der NH3-Konzentrationen im dynamischen und stationären Betrieb entsprechen. 4.2.1. Minimale Nachweisgrenze Der Analysator muss unter allen Prüfbedingungen eine minimale Nachweisgrenze von < 2 ppm haben. 4.2.2. Genauigkeit Die Genauigkeit, definiert als die Abweichung des abgelesenen Messwertes vom Bezugswert, darf ± 3 % vom Ablesewert oder ± 2 ppm nicht überschreiten; es gilt der jeweils größere Wert. 4.2.3. Nullpunktdrift Die Drift des Ansprechens auf das Nullgas und das entsprechende Zeitintervall müssen vom Hersteller des Messgeräts spezifiziert werden. 4.2.4. Messbereichsdrift Die Drift des Ansprechens auf das Justiergas und das entsprechende Zeitintervall müssen vom Hersteller des Messgeräts spezifiziert werden. 4.2.5. Systemansprechzeit Die Systemansprechzeit darf ≤ 20 s sein. 4.2.6. Anstiegzeit Die Anstiegzeit des Analysegeräts darf ≤ 5 s sein. 4.2.7. NH3-Kalibriergas Das Gasgemisch mit folgender chemischer Zusammensetzung muss verfügbar sein. NH3 und gereinigter Stickstoff. Die tatsächliche Konzentration des Kalibriergases darf um höchstens ± 3 % vom Nennwert abweichen. Die NH3-Konzentration ist als Volumenanteil auszudrücken (Volumenprozent oder ppm als Volumenanteil). ▼M2 Das Verfallsdatum der Kalibriergase ist aufzuzeichnen. ▼B 4.2.8. Querempfindlichkeits-Prüfverfahren Die Überprüfung der Querempfindlichkeit ist folgendermaßen durchzuführen: a) Der NH3-Analysator ist wie bei einer Emissionsprüfung einzuschalten, zu betreiben, zu nullen und zu justieren. b) Ein befeuchtetes Querempfindlichkeits-Prüfgas wird erzeugt, indem ein aus mehreren Bestandteilen zusammengesetztes Justiergas durch ein abgedichtetes Gefäß mit destilliertem Wasser geleitet wird. Wird die Probe nicht durch einen Probentrockner geleitet, muss die Gefäßtemperatur so reguliert werden, dass ein H2O-Pegel erzeugt wird, der mindestens so hoch ist wie der während der Emissionsprüfung erwartete Höchstwert. Die Konzentration des Querempfindlichkeits-Justiergases muss mindestens so hoch sein wie der während der Prüfung erwartete Höchstwert. c) Das befeuchtete Querempfindlichkeits-Prüfgas wird in das Probenahmesystem eingeleitet. d) Die Wassermolfraktion x H2O des befeuchteten Querempfindlichkeits-Prüfgases wird so nahe wie möglich am Eintritt des Analysators gemessen. Beispielsweise sind zur Berechnung von x H2O der Taupunkt Tdew und der absolute Druck p total zu messen. e) Kondensatbildung in den Übertragungsleitungen, Verbindungsstücken oder Ventilen zwischen dem Punkt, an dem x H2O gemessen wird, und dem Analysator ist nach bestem fachlichen Ermessen zu vermeiden. f) Für die Stabilisierung des Ansprechverhaltens des Analysators ist hinreichend Zeit vorzusehen. g) Während der Analysator die Probenkonzentration misst, werden mindestens 30 s lang Daten aufgezeichnet. Das arithmetische Mittel dieser Daten ist zu berechnen. h) Der Analysator arbeitet vorschriftsmäßig, wenn das Ergebnis der Messung nach Buchstabe g dieses Abschnitts der Toleranz gemäß dieser Nummer entspricht. i) Querempfindlichkeitsprüfungen für einzelne Querempfindlichkeitsgase können auch getrennt durchgeführt werden. Falls die verwendeten Querempfindlichkeitsgas-Pegel größer sind als die während der Prüfung erwarteten Höchstwerte, kann jede beobachtete Querempfindlichkeit heruntergerechnet werden, und zwar durch Multiplikation des beobachteten Werts mit dem Verhältnis zwischen dem erwarteten Höchstwert der Konzentration und dem bei dieser Prüfung verwendeten tatsächlichen Wert. Separate Querempfindlichkeitsprüfungen mit H2O-Konzentrationen, die geringer sind als die bei der Prüfung erwarteten Höchstwerte (abgesenkt auf bis zu 0,025 mol/mol H2O-Gehalt) dürfen verwendet werden, die beobachtete H2O-Querempfindlichkeit ist jedoch hochzurechnen, und zwar durch Multiplikation des beobachteten Werts mit dem Verhältnis zwischen dem erwarteten Höchstwert der H2O-Konzentration zu dem bei dieser Prüfung verwendeten tatsächlichen Wert. Die Summe der hoch- oder heruntergerechneten Querempfindlichkeitswerte muss innerhalb der unter Buchstabe j dieser Nummer spezifizierten Toleranzen für kombinierte Querempfindlichkeiten liegen. ▼M2 j) Die kombinierte Querempfindlichkeit des Analysators muss innerhalb von ± 2 % des geltenden Mittelwerts von Ammoniak (NH3) gemäß Anhang IV Nummer 3.4 liegen. ▼B 5. Alternative Systeme Andere Systeme oder Analysatoren können von der Genehmigungsbehörde zugelassen werden, wenn mit ihnen erwiesenermaßen gleichwertige Ergebnisse gemäß Nummer 5.1.1 dieses Anhangs erzielt werden. In diesem Fall ist in dieser Nummer mit „Ergebnis“ die für den anwendbaren Zyklus berechnete mittlere NH3-Konzentration gemeint. Anlage 5 Beschreibung des Systemansprechverhaltens 1. Diese Anlage enthält die Bezeichnung der Zeiten, die bei der Beschreibung des Ansprechverhaltens von Analysesystemen und sonstigen Messsystemen auf ein Eingangssignal bedeutsam sind. 2. Es werden folgende Zeiten gemäß Abbildung 6-11 unterschieden: 2.1. Die Ansprechverzögerung ist der Zeitunterschied zwischen der Änderung der am Bezugspunkt zu messenden Komponente und dem Systemansprechen von 10 % der Endablesung (t 10), wobei die Probenahmesonde als Bezugspunkt gilt. 2.2. Die Ansprechzeit ist der Zeitunterschied zwischen der Änderung der am Bezugspunkt zu messenden Komponente und dem Systemansprechen von 90 % der Endablesung (t 90), wobei die Probenahmesonde als Bezugspunkt gilt. 2.3. Die Anstiegzeit ist die Zeit für den Anstieg des angezeigten Messwertes von 10 % auf 90 % des Endwertes (t 90 – t 10). 2.4. Die Wandlungszeit ist der Zeitunterschied zwischen der Änderung der am Bezugspunkt zu messenden Komponente und dem Systemansprechen von 50 % der Endablesung (t 50), wobei die Probenahmesonde als Bezugspunkt gilt. ▼M2 2.5. Die Sprungeingangszeit ist der Zeitpunkt, an dem eine Änderung an dem Parameter eintritt, der gerade gemessen wird. ▼M2 Abbildung 6.11 Darstellung des Systemansprechverhaltens ▼B ANHANG VII Methoden für die Datenauswertung und für Berechnungen 1. Allgemeine Anforderungen Die Berechnung der Emissionen wird entweder gemäß Abschnitt 2 (massenbasierte Berechnungen) oder Abschnitt 3 (molbasierte Berechnungen) durchgeführt. Eine Mischung der beiden Methoden ist nicht erlaubt. Es ist nicht erforderlich, die Berechnungen sowohl nach Abschnitt 2 als auch nach Abschnitt 3 durchzuführen. Die besonderen Anforderungen für die Partikelzahlmessung sind, sofern sie gelten, in Anlage 5 festgelegt. 1.1. Allgemeine Symbole Abschnitt 2 Abschnitt 3 Einheit Messgröße A m2 Fläche At m2 Querschnitt der Venturieinschnürung b, D 0 a 0 n.f. (3) y-Achsabschnitt der Regressionsgeraden A/F st — stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis C — Koeffizient C d C d — Durchflusskoeffizient C f — Durchsatzkoeffizient c x ppm, Vol.-% Konzentration/Molfraktion (μmol/mol = ppm) c d (1) ppm, Vol.-% Konzentration im trockenen Bezugszustand c w (1) ppm, Vol.-% Konzentration im feuchten Bezugszustand cb (1) ppm, Vol.-% Hintergrundkonzentration D x dil — Verdünnungsfaktor (2) D 0 m3/rev Achsabschnitt der PDP-Kalibrierfunktion d d m Durchmesser d V m Innendurchmesser an der Einschnürung des Venturirohrs e e g/kWh bremsspezifische Basis e gas e gas g/kWh spezifische Emission gasförmiger Bestandteile e PM e PM g/kWh spezifische Partikelemissionen E 1 – PF % Umwandlungseffizienz (PF = Durchlassanteil) F s — stöchiometrischer Faktor ƒ Hz Frequenz f c — Kohlenstofffaktor γ — spezifisches Wärmeverhältnis H g/kg absolute Feuchtigkeit K — Korrekturfaktor K V CFV-Kalibrierfunktion k f m3/kg Kraftstoff kraftstoffspezifischer Faktor k h — Feuchtigkeitskorrekturfaktor für NOx, Dieselmotoren k Dr k Dr — abwärtswirksamer Anpassungsfaktor k r k r — multiplikativer Regenerierungsfaktor k Ur k Ur — aufwärtswirksamer Anpassungsfaktor k w,a — Korrekturfaktor für die Umrechnung vom trockenen zum feuchten Bezugszustand der Ansaugluft k w,d — Korrekturfaktor für die Umrechnung vom trockenen zum feuchten Bezugszustand der Verdünnungsluft k w,e — Korrekturfaktor für die Umrechnung vom trockenen zum feuchten Bezugszustand des verdünnten Abgases k w,r — Korrekturfaktor für die Umrechnung vom trockenen zum feuchten Bezugszustand des Rohabgases μ μ kg/(m·s) dynamische Viskosität M M g/mol Molmasse (3) M a (1) g/mol Molmasse der Ansaugluft M e v g/mol Molmasse des Abgases M gas M gas g/mol Molmasse der gasförmigen Bestandteile m M kg Masse m a 1 n.f. (3) Steigung der Regressionsgeraden Ν m2/s kinematische Viskosität m d v kg Masse der durch die Partikel-Probenahmefilter geleiteten Verdünnungsluftprobe m ed (1) kg Gesamtmasse des verdünnten Abgases über einen Prüfzyklus m edf (1) kg Masse des äquivalenten verdünnten Abgases über einen Prüfzyklus m ew (1) kg Gesamtmasse des verdünnten Abgases über einen Prüfzyklus m f (1) mg abgeschiedene Partikelmasse m f,d (1) mg abgeschiedene Partikelmasse der Verdünnungsluft m gas m gas g Masse der gasförmigen Emissionen über einen Prüfzyklus m PM m PM g Masse der Partikelemissionen über einen Prüfzyklus m se (1) kg Masse der Abgasproben über einen Prüfzyklus m sed (1) kg Masse des verdünnten Abgases, das den Verdünnungstunnel durchströmt m sep (1) kg Masse des verdünnten Abgases, das die Partikelabscheidefilter durchströmt m ssd kg Masse der Sekundärverdünnungsluft N — Gesamtanzahl einer Reihe n mol Stoffmenge ṅ mol/s Stoffdurchsatz n f n min– 1 Motordrehzahl n p r/s PDP-Pumpendrehzahl P P kW Leistung p p kPa Druck p a kPa trockener atmosphärischer Druck p b kPa atmosphärischer Gesamtdruck p d kPa Sättigungsdampfdruck der Verdünnungsluft