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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nen: (7-107) Dabei gilt: M gas = Molmasse der generischen Emission [g/mol] ṅ exh = Moldurchsatz des Abgases, feucht [mol/s] = mittlere Molfraktion der gasförmigen Emission, feucht [mol/mol] Δt = Dauer des Prüfintervalls c) Bei der Stichprobenahme kann die Gleichung 7-104 unabhängig davon, ob der Durchsatz variabel oder konstant ist, mithilfe von Gleichung 7-108 vereinfacht werden: (7-108) Dabei gilt: M gas = Molmasse der generischen Emission [g/mol] ṅ exh i = momentaner Moldurchsatz des Abgases, feucht [mol/s] = mittlere Molfraktion der gasförmigen Emission, feucht [mol/mol] ƒ = Datenerfassungsfrequenz [Hz] N = Zahl der Messungen [-] 3.5.2. Umrechnung der Konzentration vom trockenen in den feuchten Bezugszustand Die Parameter für diese Nummer werden den Ergebnissen des gemäß Nummer 3.4.3 berechneten chemischen Gleichgewichts entnommen. Zwischen der Molkonzentration des Gases im gemessenen Durchsatz x gasdry und x gas [mol/mol], ausgedrückt jeweils auf trockener und feuchter Basis, besteht die folgende Beziehung (Gleichungen 7-109 und 7-110): (7-109) (7-110) Dabei gilt: x H2O = Wassermolfraktion im gemessenen Durchsatz, feucht [mol/mol] x H2Odry = Wassermolfraktion im gemessenen Durchsatz, trocken [mol/mol] Bei gasförmigen Emissionen wird für die generische Konzentration x [mol/mol] eine Korrektur für das abgeschiedene Wasser mithilfe von Gleichung 7-111 vorgenommen: (7-111) Dabei gilt: x [emission]meas = Molfraktion der Emission im gemessenen Durchsatz am Ort der Messung [mol/mol] x H2O[emission]meas = Wassermenge im gemessenen Durchsatz bei der Konzentrationsmessung [mol/mol] x H2Oexh = Wassermenge am Durchsatzmessgerät [mol/mol] 3.5.3. Moldurchsatz des Abgases Der Durchsatz des Rohabgases kann direkt gemessen oder auf der Grundlage des chemischen Gleichgewichts gemäß Nummer 3.4.3 berechnet werden. Die Ermittlung des Moldurchsatzes des Rohabgases erfolgt anhand des gemessenen Moldurchsatzes der Ansaugluft oder des Massendurchsatzes des Kraftstoffs. Der Moldurchsatz des Rohabgases kann aus den Emissionsproben ṅ exh auf der Grundlage des gemessenen Moldurchsatzes der Ansaugluft ṅ int oder des gemessenen Massendurchsatzes des Kraftstoffs ṁfuel und den mithilfe des chemischen Gleichgewichts gemäß Nummer 3.4.3 berechneten Werten ermittelt werden. Die Lösung für das chemische Gleichgewicht gemäß Nummer 3.4.3 erfolgt mit derselben Frequenz, mit der ṅ int oder ṁfuel aktualisiert und aufgezeichnet werden. a) Kurbelgehäuse-Durchfluss. Der Rohabgasdurchsatz kann nur dann auf der Basis von ṅ int oder ṁfuel berechnet werden, wenn zumindest einer der folgenden Sachverhalte auf den Emissionsdurchsatz des Kurbelgehäuses zutrifft: i) Der Prüfmotor verfügt über ein Produktions-Emissionsminderungssystem mit einem geschlossenen Kurbelgehäuse, das den Kurbelgehäuse-Durchfluss hinter dem Durchsatzmessgerät für die Ansaugluft zurück in die Ansaugluft leitet; ii) Während der Emissionsprüfung wird der Durchsatz des offenen Kurbelgehäuses gemäß Anhang VI Nummer 6.10 in das Abgas geleitet; iii) Emissionen und Durchsatz des offenen Kurbelgehäuses werden gemessen und zu den bremsbetriebspezifischen Emissionen hinzugerechnet; iv) Mithilfe von Emissionsdaten oder einer technischen Analyse kann nachgewiesen werden, dass sich die Vernachlässigung des Durchsatzes der Emissionen des offenen Kurbelgehäuses nicht nachteilig auf die Einhaltung der geltenden Normen auswirkt; b) Berechnung des Moldurchsatzes auf der Basis der Ansaugluft. Auf der Grundlage von ṅint ist der Moldurchsatz des Abgases ṅexh [mol/s] mithilfe von Gleichung 7-112 zu berechnen: (7-112) Dabei gilt: ṅexh = Moldurchsatz des Rohabgases, dessen Emissionen gemessen werden [mol/s] ṅint = Moldurchsatz der Ansaugluft einschließlich der Feuchtigkeit der Ansaugluft [mol/s] x int/exhdry = Menge der zur Erzeugung tatsächlicher Verbrennungsprodukte benötigten Ansaugluft pro Mol trockenes Rohabgas oder verdünntes Abgas [mol/mol] x raw/exhdry = Menge an unverdünntem Abgas ohne Luftüberschuss pro Mol trockenes Rohabgas oder verdünntes Abgas [mol/mol] x H2Oexhdry = Wassermenge im Abgas pro Trockenmol trockenes Abgas [mol/mol] c) Berechnung des Moldurchsatzes auf der Basis des Massendurchsatzes des Kraftstoffs Auf der Grundlage von ṁfuel ist der Moldurchsatz des Abgases ṅexh [mol/s] wie folgt zu berechnen: Bei Laborprüfungen kann diese Berechnung nur für Einzelphasen-NRSC oder RMC verwendet werden (Gleichung 7-113). ▼M2 (7-113) ▼B 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] d) Berechnung des Moldurchsatzes des Abgases auf der Grundlage des gemessenen Moldurchsatzes der Ansaugluft, des Moldurchsatzes des verdünnten Abgases und des chemischen Gleichgewichts in verdünntem Zustand Der Moldurchsatz des Abgases ṅ exh [mol/s] kann auf der Grundlage des gemessenen Moldurchsatzes der Ansaugluft ṅ int oder des gemessenen Moldurchsatzes des verdünnten Abgases ṅ dexh und den mithilfe des chemischen Gleichgewichts gemäß Nummer 3.4.3 errechneten Werten ermittelt werden. Das chemische Gleichgewicht muss auf den Konzentrationen des verdünnten Abgases beruhen. Für Berechnungen des kontinuierlichen Durchsatzes ist das chemische Gleichgewicht gemäß Nummer 3.4.3 mit derselben Frequenz zu lösen, mit der ṅ int oder ṅ dexh aktualisiert und aufgezeichnet werden. Der so errechnete Wert ṅ dexh kann für die Überprüfung des PM-Verdünnungsverhältnisses, die Berechnung des Moldurchsatzes der Verdünnungsluft bei der Hintergrundkorrektur nach Nummer 3.6.1 und für die Berechnung der Emissionsmasse nach Nummer 3.5.1 für im Rohabgas gemessene Spezies verwendet werden. Auf der Grundlage des Moldurchsatzes des verdünnten Abgases und der Ansaugluft ist der Moldurchsatz des Abgases ṅ [mol/s] wie folgt zu berechnen: (7-114) wobei gilt: ṅ exh = Moldurchsatz des Rohabgases, dessen Emissionen gemessen werden [mol/s] x int/exhdry = Menge der zur Erzeugung der tatsächlichen Verbrennungsprodukte benötigten Ansaugluft pro Mol trockenes Rohabgas oder verdünntes Abgas [mol/mol] x raw/exhdry = Menge an unverdünntem Abgas ohne Luftüberschuss pro Mol trockenes Rohabgas oder verdünntes Abgas [mol/mol] x H2Oexh = Wassermenge im Abgas pro Mol Abgas [mol/mol] ṅ dexh = Moldurchsatz des verdünnten Abgases, dessen Emissionen gemessen werden [mol/s] ṅ int = Moldurchsatz der Ansaugluft einschließlich der Feuchtigkeit der Ansaugluft [mol/s] 3.6. Verdünnte gasförmige Emissionen ▼M2 3.6.1. Berechnung der Emissionsmasse und Hintergrundkorrektur Die Masse der gasförmigen Emissionen m gas [g/test] ist als Funktion der Moldurchsätze der Emissionen wie folgt zu berechnen: a) Kontinuierliche Probenahme, variabler Durchsatz, zu berechnen mithilfe von Gleichung 7-106: (siehe Gleichung 7-106) Dabei gilt: Mgas = Molmasse der generischen Emission [g/mol] ṅexhi = momentaner Moldurchsatz des Abgases, feucht [mol/s] xgasi = momentane generische Molkonzentration des Gases, feucht [mol/mol] f = Datenerfassungsfrequenz [Hz] N = Zahl der Messungen [-] b) Kontinuierliche Probenahme, konstanter Durchsatz, zu berechnen mithilfe von Gleichung 7-107: [siehe Gleichung (7-107)] Dabei gilt: Mgas = Molmasse der generischen Emission [g/mol] ṅexh = Moldurchsatz des Abgases, feucht [mol/s] = μέσοmittlere Molfraktion der gasförmigen Emission, feucht [mol/mol] Δt = Dauer des Prüfintervalls c) Bei der Stichprobenahme ist unabhängig davon, ob der Durchsatz variabel oder konstant ist, Gleichung 7-108 anzuwenden: (siehe Gleichung 7-108) Dabei gilt: Mgas = Molmasse der generischen Emission [g/mol] ṅexhi = momentaner Moldurchsatz des Abgases, feucht [mol/s] = mittlere Molfraktion der gasförmigen Emission, feucht [mol/mol] f = Datenerfassungsfrequenz [Hz] N = Zahl der Messungen [-] d) Bei verdünntem Abgas werden die für die Masse der Schadstoffe berechneten Werte korrigiert, indem die Masse der durch die Verdünnungsluft bedingten Hintergrundemissionen abgezogen wird: i) Als erstes wird der Moldurchsatz der Verdünnungsluft nairdil [mol/s] während des Prüfintervalls ermittelt. Dabei kann es sich um eine gemessene Größe oder um eine aus dem Durchsatz des verdünnten Abgases und der nach Durchsatz gewichteten mittleren Fraktion der Verdünnungsluft im verdünnten Abgas berechnete Größe handeln. 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) m gascor = m gas – m bkgnd (7-116) Dabei ist: 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] ▼B 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) ►M2 PDP-Moldurchsatz. Auf der Grundlage der Drehzahl, mit der die Verdrängerpumpe (PDP) bei einem Prüfintervall arbeitet, werden die anhand des Kalibrierungsverfahrens gemäß Nummer 3.9.2 berechnete entsprechende Steigung a 1 und der Achsabschnitt a 0 [-] zur Berechnung des Moldurchsatzes ṅ [mol/s] mithilfe von Gleichung 7-117 verwendet: ◄ (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) ►M2 SSV-Moldurchsatz. Auf der Grundlage der gemäß Nummer 3.9.4 ermittelten Gleichung für C d bezogen auf R e # 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) ►M2 CFV-Moldurchsatz. Zur Berechnung des Moldurchsatzes durch ein Venturirohr oder eine Kombination von Venturirohren sind der jeweilige mittlere Wert C d sowie andere gemäß Nummer 3.9.5 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: ▼M2 (7-126) ▼B 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 [-] ▼M2 Δti = Messzeitraum [s] ▼B 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) ▼M2 Dabei ist: T i,meas der Messwert des momentanen Motordrehmoments T i,AUX der entsprechende Wert für das für den Betrieb von Hilfseinrichtungen erforderliche Drehmoment; bestimmt nach Anhang VI Nummer 7.7.2.3 Buchstabe b ▼B 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: