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.

Originaldateien und Anlagen

Weitere gespeicherte Fassungen

Durchsuchbarer Text in vereinfachter Darstellung. Tabellen, Abbildungen und verbindliche Gestaltung bitte anhand der Originaldateien prüfen.

momentaner Massendurchsatz des Kraftstoffs [kg/s] ▼M2 w C = Kohlenstoffgehalt des Kraftstoffs [Massenprozent] (siehe Gleichung 7-82 in Nummer 3.3.3.1 oder Tabelle 7.3) ▼B H a = Feuchtigkeit der Ansaugluft [g H2O/kg trockener Luft] k fd = zusätzliches Verbrennungsvolumen, trocken [m3/kg Kraftstoff] c CO2d = Konzentration des trockenen CO2 im Rohabgas [ %] c CO2d,a = Konzentration des trockenen CO2 in der Umgebungsluft [ %] c COd = Konzentration des trockenen CO im Rohabgas [ppm] c HCw = Konzentration des feuchten HC im Rohabgas [ppm] wobei der Faktor k fd [m3/kg Kraftstoff] im trockenen Bezugszustand mithilfe von Gleichung 7-22 berechnet wird, indem das im Zuge der Verbrennung gebildete Wasser von k f abgezogen wird: k fd = k f – 0,11118 · w H (7-22) Dabei gilt: k f = kraftstoffspezifischer Faktor für Gleichung 7-5 [m3/kg Kraftstoff] w H = Wasserstoffgehalt des Kraftstoffs [Massenprozent] 2.2. Verdünnte gasförmige Emissionen 2.2.1. Masse der gasförmigen Emissionen Der Abgasmassendurchsatz ist mit einem System zur Probenahme mit konstantem Volumen (CVS) zu messen, das mit einer Verdrängerpumpe (PDP), einem Venturirohr mit kritischer Strömung (CFV) oder einem subsonischen Venturirohr (SSV) ausgestattet ist. Bei Systemen mit konstantem Massendurchsatz (d. h. mit Wärmetauscher) ist die Schadstoffmasse m gas [g/test] mithilfe von Gleichung 7-23 zu bestimmen: m gas = k h · k · u gas · c gas · m ed (7-23) Dabei gilt: u gas ist das Verhältnis zwischen der Dichte des Abgasbestandteils und der Dichte der Luft gemäß Tabelle 7.2 oder berechnet mithilfe von Gleichung 7-34 [-] c gas = mittlere hintergrundkorrigierte Konzentration des Abgasbestandteils, feucht [ppm] bzw. [Vol.- %] k h = NOx-Korrekturfaktor [-], nur anzuwenden für die NOx-Emissionsberechnung k = 1 für c gasr,w, i in [ppm], k = 10 000 für c gasr,w, i in [Vol.- %] m ed = Gesamtmasse des verdünnten Abgases über den Zyklus [kg/test] Für Systeme mit Durchsatzkompensation (ohne Wärmetauscher) ist die Schadstoffmasse m gas [g/test] durch Berechnung der momentanen Massenemissionen sowie Integration und Hintergrundkorrektur mithilfe von Gleichung 7-24 zu bestimmen: (7-24) Dabei gilt: c e = Emissionskonzentration im verdünnten Abgas, feucht [ppm] oder [Vol.- %] c d = Emissionskonzentration in der Verdünnungsluft, feucht [ppm] oder [Vol.- %] m ed, i = Masse des verdünnten Abgases während des Zeitintervalls i [kg] m ed = Gesamtmasse des verdünnten Abgases über den Zyklus [kg] u gas = Wert aus Tabelle 7.2 [-] D = Verdünnungsfaktor (siehe Gleichung 7-28 in Nummer 2.2.2.2) [-] k h = NOx-Korrekturfaktor [-], nur anzuwenden für die NOx-Emissionsberechnung k = 1 für c in [ppm], k = 10 000 für c in [Vol.- %] Die Werte für die Konzentrationen c gas, c e und c d können entweder in einer Stichprobe gemessen werden (in einem Beutel; nicht zulässig für NOx und HC) oder durch Integration aus kontinuierlichen Messungen als Durchschnittswert ermittelt werden. Auch m ed, i muss durch Integration über den Prüfzyklus als Durchschnittswert ermittelt werden. Die nachstehenden Gleichungen zeigen, wie die benötigten Größen (c e, u gas und m ed) zu berechnen sind. 2.2.2. Umrechnung der Konzentration vom trockenen in den feuchten Bezugszustand Alle nach Nummer 2.2.1 im trockenen Bezugszustand gemessenen Konzentrationen sind mithilfe der Gleichung 7-3 in den feuchten Bezugszustand umzurechnen. 2.2.2.1. Verdünntes Abgas Konzentrationen im trockenen Bezugszustand sind mithilfe einer der beiden folgenden Gleichungen [(7-25) oder (7-26)] in den feuchten Bezugszustand umzurechnen: (7-25) oder (7-26) Dabei gilt: α = Wasserstoff-Kohlenstoff-Molverhältnis des Kraftstoffs [-] c CO2w = CO2-Konzentration im verdünnten Abgas, feucht [Volumenprozent] c CO2d = CO2-Konzentration im verdünnten Abgas, trocken [Volumenprozent] Der Korrekturfaktor k w2 für die Umrechnung vom trockenen in den feuchten Bezugszustand berücksichtigt den Wassergehalt sowohl der Ansaug- als auch der Verdünnungsluft und ist mithilfe der Gleichung 7-27 zu berechnen: (7-27) Dabei gilt: H a = Feuchtigkeit der Ansaugluft [g H2O/kg trockener Luft] H d = Feuchtigkeit der Verdünnungsluft [g H2O/kg trockener Luft] D = Verdünnungsfaktor (siehe Gleichung 7-28 in Nummer 2.2.2.2) [-] 2.2.2.2. Verdünnungsfaktor Der Verdünnungsfaktor D [-] (der für die Hintergrundkorrektur und die Berechnung von k w2 benötigt wird) ist mithilfe von Gleichung 7-28 zu berechnen: (7-28) Dabei gilt: F S = stöchiometrischer Faktor [-] c CO2,e = CO2-Konzentration im verdünnten Abgas, feucht [Volumenprozent] c HC,e = HC-Konzentration im verdünnten Abgas, feucht [ppm C1] c CO,e = CO-Konzentration im verdünnten Abgas, feucht [ppm] Der stöchiometrische Faktor ist mithilfe von Gleichung 7-29 zu berechnen: (7-29) Dabei gilt: α = Wasserstoff-Kohlenstoff-Molverhältnis des Kraftstoffs [-] Ist die Kraftstoffzusammensetzung unbekannt, können alternativ folgende stöchiometrische Faktoren verwendet werden: F S (Diesel) = 13,4 FS (LPG) = 11,6 FS (Erdgas) = 9,5 FS (E10) = 13,3 FS (E85) = 11,5 Wird eine direkte Messung des Abgasdurchsatzes durchgeführt, kann der Verdünnungsfaktor D [-] mithilfe von Gleichung 7-30 berechnet werden: (7-30) Dabei gilt: qV CVS ist der Volumendurchsatz des verdünnten Abgases [m3/s] qV ew = Volumendurchsatz des Rohabgases [m3/s] 2.2.2.3. Verdünnungsluft k w,d = (1 – k w3) · 1,008 (7-31) Dabei ist: (7-32) Dabei gilt: H d = Feuchtigkeit der Verdünnungsluft [g H2O/kg trockener Luft] 2.2.2.4. Bestimmung der hintergrundkorrigierten Konzentration Um die Nettokonzentration der Schadstoffe zu bestimmen, sind die durchschnittlichen Hintergrundkonzentrationen der gasförmigen Schadstoffe in der Verdünnungsluft von den gemessenen Konzentrationen abzuziehen. Die Durchschnittswerte der Hintergrundkonzentrationen können mithilfe der Beutelmethode oder durch laufende Messungen mit Integration bestimmt werden. Es ist Gleichung 7-33 zu verwenden: (7-33) Dabei gilt: c gas = Nettokonzentration des gasförmigen Schadstoffs [ppm] oder [Vol.- %] c gas,e = Emissionskonzentration im verdünnten Abgas, feucht [ppm] oder [Vol.- %] c d = Emissionskonzentration in der Verdünnungsluft, feucht [ppm] oder [Vol.- %] D = Verdünnungsfaktor (siehe Gleichung 7-28 in Nummer 2.2.2.2) [-] 2.2.3. Abgasbestandteilspezifischer Faktor u Der abgasbestandteilspezifische Faktor u gas verdünnter Gase kann entweder mithilfe von Gleichung 7-34 berechnet oder Tabelle 7.2 entnommen werden; in Tabelle 7.2 wird davon ausgegangen, dass die Dichte des verdünnten Abgases der Dichte der Luft entspricht. (7-34) Dabei gilt: M gas = Molmasse des Abgasbestandteils [g/mol] M d,w = Molmasse des verdünnten Abgases [g/mol] ▼M2 M da,w = Molmasse der Verdünnungsluft [g/mol] (siehe Gleichung 7-144 in Nummer 3.9.3) M r,w = Molmasse des Rohabgases [g/mol] (siehe Anlage 2 Nummer 5). ▼B D = Verdünnungsfaktor (siehe Gleichung 7-28 in Nummer 2.2.2.2) [-] Tabelle 7.2 u-Werte für das verdünnte Abgas (für die in ppm ausgedrückte Emissionskonzentration) und Dichte der Abgasbestandteile Kraftstoff ρe Gas NOx CO HC CO2 O2 CH4 rgas [kg/m3] 2,053 1,250 (1) 1,9636 1,4277 0,716 ugas (2) Diesel (nicht für den Straßenverkehr bestimmter Dieselkraftstoff) 1,2943 0,001586 0,000966 0,000482 0,001517 0,001103 0,000553 Ethanol für bestimmte Selbstzündungsmotoren (ED95) 1,2768 0,001609 0,000980 0,000780 0,001539 0,001119 0,000561 Erdgas/ Biomethan (3) 1,2661 0,001621 0,000987 0,000528 (4) 0,001551 0,001128 0,000565 Propan 1,2805 0,001603 0,000976 0,000512 0,001533 0,001115 0,000559 Butan 1,2832 0,001600 0,000974 0,000505 0,001530 0,001113 0,000558 LPG (5) 1,2811 0,001602 0,000976 0,000510 0,001533 0,001115 0,000559 Benzin (E10) 1,2931 0,001587 0,000966 0,000499 0,001518 0,001104 0,000553 Ethanol (E85) 1,2797 0,001604 0,000977 0,000730 0,001534 0,001116 0,000559 (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 %. 2.2.4. Berechnung des Massendurchsatzes des Abgases 2.2.4.1. PDP-CVS-System Sofern die Temperatur des verdünnten Abgases m ed während des Zyklus mithilfe eines Wärmetauschers konstant in einem Toleranzbereich von ± 6 K gehalten wird, ist der Massendurchsatz des verdünnten Abgases [kg/test] über den Zyklus mithilfe von Gleichung 7-35 zu berechnen: (7-35) Dabei gilt: V 0 = unter Prüfbedingungen gefördertes Gasvolumen je Pumpenumdrehung [m3/rev] n P = Gesamtzahl der Pumpenumdrehungen je Prüfung [rev/test] p p = absoluter Druck am Pumpeneintritt [kPa] = mittlere Temperatur des verdünnten Abgases am Pumpeneintritt [K] 1,293 kg/m3 = Luftdichte bei 273,15 K und 101,325 kPa Wird ein System mit Durchsatzkompensation (d. h. ohne Wärmetauscher) verwendet, so ist die Masse des verdünnten Abgases m ed, i [kg] während des Zeitintervalls mithilfe von Gleichung 7-36 zu berechnen: (7-36) Dabei gilt: V 0 = unter Prüfbedingungen gefördertes Gasvolumen je Pumpenumdrehung [m3/rev] p p = absoluter Druck am Pumpeneintritt [kPa] n P, i = Gesamtzahl der Pumpenumdrehungen je Zeitintervall i = mittlere Temperatur des verdünnten Abgases am Pumpeneintritt [K] 1,293 kg/m3 = Luftdichte bei 273,15 K und 101,325 kPa 2.2.4.2. CFV-CVS-System Sofern die Temperatur des verdünnten Abgases während des Zyklus mithilfe eines Wärmetauschers konstant in einem Toleranzbereich von ± 11 K gehalten wird, ist der Massendurchsatz m ed [g/test] über den Zyklus mithilfe von Gleichung 7-37 zu berechnen: (7-37) Dabei gilt: t = Zyklusdauer [s] K V = Kalibrierkoeffizient des Venturirohrs mit kritischer Strömung für Normalzustand p p = absoluter Druck am Eintritt des Venturirohrs [kPa] T = absolute Temperatur am Eintritt des Venturirohrs [K] 1,293 kg/m3 = Luftdichte bei 273,15 K und 101,325 kPa Wird ein System mit Durchsatzkompensation (d. h. ohne Wärmetauscher) verwendet, so ist die Masse des verdünnten Abgases m ed, i [kg] während des Zeitintervalls mithilfe von Gleichung 7-38 zu berechnen: (7-38) Dabei gilt: Dti = Zeitintervall der Prüfung [s] K V = Kalibrierkoeffizient des Venturirohrs mit kritischer Strömung für Normalzustand p p = absoluter Druck am Eintritt des Venturirohrs [kPa] T = absolute Temperatur am Eintritt des Venturirohrs [K] 1,293 kg/m3 = Luftdichte bei 273,15 K und 101,325 kPa 2.2.4.3. SSV-CVS-System Sofern die Temperatur des verdünnten Abgases während des Zyklus mithilfe eines Wärmetauschers konstant in einem Toleranzbereich von ± 11 K gehalten wird, ist die Masse des verdünnten Abgases m ed [kg/test] über den Zyklus mithilfe von Gleichung 7-39 zu berechnen: m ed = 1,293 · q V SSV · Δt (7-39) Dabei gilt: 1,293 kg/m3 = Luftdichte bei 273,15 K und 101,325 kPa Δt = Zyklusdauer [s] qV SSV = Luftdurchsatz bei Standardbedingungen (101,325 kPa, 273,15 K) [m3/s] Dabei gilt: (7-40) Dabei gilt: A 0 = Sammlung von Konstanten und Einheitenumrechnungen = 0,0056940 d V = Durchmesser der SSV-Einschnürung [mm] C d = Durchflusskoeffizient des SSV [-] p p = absoluter Druck am Eintritt des Venturirohrs [kPa] T in = Temperatur am Eintritt des Venturirohrs [K] r p = Verhältnis zwischen den absoluten statischen Drücken an der Einschnürung und am Eintritt des SSV, [-] r D = Verhältnis zwischen den Innendurchmessern an der Einschnürung und am Eintritt des SSV [-] Wird ein System mit Durchsatzkompensation (d. h. ohne Wärmetauscher) verwendet, so ist die Masse des verdünnten Abgases m ed, i [kg] während des Zeitintervalls mithilfe von Gleichung 7-41 zu berechnen: m ed, i = 1,293 · q V SSV · Δt i (7-41) Dabei gilt: 1,293 kg/m3 = Luftdichte bei 273,15 K und 101,325 kPa Δti = Zeitintervall [s] qV SSV = Volumendurchsatz des SSV [m3/s] 2.3. Berechnung der Partikelemission ▼M2 2.3.1. Dynamische Prüfzyklen (NRTC und LSI-NRTC) und RMC Nach der Auftriebskorrektur der Partikel-Probenahmemasse ist gemäß Anhang VI Nummer 8.1.13.2.5 die Partikelmasse zu berechnen. ▼B 2.3.1.1. Teilstrom-Verdünnungssystem 2.3.1.1.1. Berechnung auf der Grundlage des Probenahmeverhältnisses Die Partikelemission über den Zyklus m PM [g] ist mithilfe von Gleichung 7-42 zu berechnen: (7-42) Dabei gilt: m f = über den Zyklus abgeschiedene Partikelmasse [mg] r s = durchschnittliches Probenahmeverhältnis über den Prüfzyklus [-] Wobei: (7-43) Dabei gilt: m se = Probenmasse des Rohabgases über den Zyklus [kg] m ew = Probenmasse des Rohabgases über den Zyklus [kg] m sep = Masse des verdünnten Abgases, das die Partikelabscheidefilter durchströmt [kg] m sed = Masse des verdünnten Abgases, das den Verdünnungstunnel durchströmt [kg] Bei einem System mit Vollstrom-Probenahme sind m sep und m sed identisch. 2.3.1.1.2. Berechnung auf der Grundlage des Verdünnungsverhältnisses Die Partikelemission über den Zyklus m PM [g] ist mithilfe von Gleichung 7-44 zu berechnen: (7-44) Dabei gilt: m f = über den Zyklus abgeschiedene Partikelmasse [mg] m sep = Masse des verdünnten Abgases, das die Partikelabscheidefilter durchströmt [kg] m edf = Masse des äquivalenten verdünnten Abgases über den Zyklus [kg] Die Gesamtmasse des äquivalenten verdünnten Abgases über den Zyklus m edf [kg] ist mithilfe von Gleichung 7-45 zu bestimmen: (7-45) wobei: ▼M2 (7-46) ▼B (7-47) Dabei gilt: qm edf, i = momentaner äquivalenter Massendurchsatz des verdünnten Abgases [kg/s] qm ew, i = momentaner Massendurchsatz des Abgases, feucht [kg/s] r d, i = momentanes Verdünnungsverhältnis [-] qm dew, i = momentaner Massendurchsatz des verdünnten Abgases, feucht [kg/s] qm dw,i = momentaner Massendurchsatz der Verdünnungsluft [kg/s] f = Datenerfassungsfrequenz [Hz] N = Zahl der Messungen [-] 2.3.1.2. Vollstrom-Verdünnungssystem Die Emissionsmenge ist mithilfe von Gleichung 7-48 zu berechnen: (7-48) Dabei ist: m f = die über den Zyklus abgeschiedene Partikel- Probenahmemasse [mg] m sep = die Masse des verdünnten Abgases, das die Partikelabscheidefilter durchströmt [kg] m ed = die Masse des verdünnten Abgases über den gesamten Zyklus [kg] Dabei gilt: m sep = m set– m ssd (7-49) Dabei ist: m set = die Masse des durch den Partikelfilter geleiteten doppelt verdünnten Abgases [kg] m ssd = die Masse der Sekundärverdünnungsluft [kg] 2.3.1.2.1. Hintergrundkorrektur Mithilfe von Gleichung 7-50 kann eine Hintergrundkorrektur für die Partikelmasse m PM,c [g] vorgenommen werden: (7-50) Dabei gilt: m f = über den Zyklus abgeschiedene Partikelmasse [mg] m sep = Masse des verdünnten Abgases, das die Partikelabscheidefilter durchströmt [kg] m sd = Masse der Verdünnungsluft, Probenahme mittels Probenentnehmer für Hintergrundpartikel [kg] m b = abgeschiedene Hintergrundpartikelmasse der Verdünnungsluft [mg] m ed = Masse des verdünnten Abgases über den Zyklus [kg] D = Verdünnungsfaktor (siehe Gleichung 7-28 in Nummer 2.2.2.2) [-] 2.3.2. Berechnung für Einzelphasen-NRSC 2.3.2.1. Verdünnungssystem Alle Berechnungen müssen auf den Mittelwerten der einzelnen Prüfphasen i während der Probenahmedauer beruhen. a) Bei Teilstrom-Verdünnungssystemen ist der äquivalente Massendurchsatz des verdünnten Abgases mithilfe der Gleichung 7-51 und des in Abbildung 9.2 dargestellten Systems mit Durchsatzmessung zu ermitteln: (7-51) (7-52) Dabei gilt: qm edf = äquivalenter Massendurchsatz des verdünnten Abgases [kg/s] qm ew = Massendurchsatz des Abgases, feucht [kg/s] r d = Verdünnungsverhältnis [-] qm dew = Massendurchsatz des verdünnten Abgases, feucht [kg/s] qm dw = Massendurchsatz der Verdünnungsluft [kg/s] b) Bei Vollstrom-Verdünnungssystemen wird qm dew als qm edf verwendet. 2.3.2.2. Berechnung des Partikelmassendurchsatzes Der Durchsatz der Partikelemission über den Zyklus q mPM [g/h] ist mithilfe von Gleichung 7-53, 7-56, 7-57 oder 7-58 zu berechnen: a) Für das Einfachfilterverfahren (7-53) (7-54) (7-55) Dabei gilt: qm PM = Partikelmassendurchsatz [g/h] m f = über den Zyklus abgeschiedene Partikelmasse [mg] = durchschnittlicher äquivalenter Massendurchsatz des verdünnten Abgases, feucht [kg/s] qm edf i = äquivalenter Massendurchsatz des verdünnten Abgases, feucht, in der Prüfphase i [kg/s] WFi = Wichtungsfaktor für die Prüfphase i [-] m sep = Masse des verdünnten Abgases, das die Partikelabscheidefilter durchströmt [kg] m sep i = Masse der verdünnten Abgasprobe, die den Partikel-Probenahmefilter in der Prüfphase i durchströmt [kg] N = Zahl der Messungen [-] b) Für das Mehrfachfilterverfahren (7-56) Dabei gilt: qm PM i = Partikelmassendurchsatz in der Prüfphase i [g/h] m f i = in der Prüfphase i abgeschiedene Partikelmasse [mg] qm edf i = äquivalenter Massendurchsatz des verdünnten Abgases, feucht, in der Prüfphase i [kg/s] m sep i = Masse der verdünnten Abgasprobe, die den Partikel-Probenahmefilter in der Prüfphase i durchströmt [kg] Die Partikelmasse wird über den Prüfzyklus durch Addition der