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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(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] ▼M2 Pi = Motorleistung für die Prüfphase i [kW]; diese wird berechnet durch Addition der gemessenen Leistung P meas [kW] und der für den Betrieb von Hilfseinrichtungen erforderlichen Leistung P AUX [kW], die nach der Gleichung 6-8 (P i = P meas + P AUX) in Anhang VI berechnet wird ▼B WFi = Wichtungsfaktor für die Prüfphase i [-] ▼M2 N mode = Anzahl der Phasen im anwendbaren Einzelphasen-NRSC ▼B 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: ▼M2 (7-133) ▼B Dabei gilt: ▼M2 Pi = Motorleistung für die Prüfphase i [kW]; diese wird berechnet durch Addition der gemessenen Leistung P meas [kW] und der für den Betrieb von Hilfseinrichtungen erforderlichen Leistung P AUX [kW], die nach der Gleichung 6-8 (P i = P meas + P AUX) in Anhang VI berechnet wird ▼B WFi = Wichtungsfaktor für die Prüfphase i [-] ṁ PM = Partikelmassendurchsatz [g/h] ▼M2 N mode = Anzahl der Phasen im anwendbaren Einzelphasen-NRSC ▼B 3.8.2.2.2. Für das Mehrfachfilterverfahren mithilfe von Gleichung 7-134: ▼M2 (7-134) ▼B Dabei gilt: ▼M2 P i = Motorleistung für die Prüfphase i [kW]; diese wird berechnet durch Addition der gemessenen Leistung P meas [kW] und der für den Betrieb von Hilfseinrichtungen erforderlichen Leistung P AUX [kW], die nach der Gleichung 6-8 (P i = P meas + P AUX) in Anhang VI berechnet wird ▼B WFi = Wichtungsfaktor für die Prüfphase i [-] ṁ PM i = Partikelmassendurchsatz in der Prüfphase i [g/h] ▼M2 N mode = Anzahl der Phasen im anwendbaren Einzelphasen-NRSC ▼B 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 V̇ stdref, dem tatsächlichen Volumendurchsatz V̇ 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] V̇ stdref = Bezugsvolumendurchsatz, korrigiert auf einen Standarddruck und eine Standardtemperatur [m3/s] V̇ 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) 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: ▼M2 (7-140) ▼B 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 () 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 (1) Bereich gültig für alle Kalibrierungen und Emissionsprüfungen oberhalb des Luftdruckbereichs von 80,000 bis 103,325 kPa. 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·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 () 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 (1) Es sind die aufgeführten, nur für reine Gase geltenden Tabellenwerte zu verwenden. Die Parameter dürfen zur Berechnung der Viskosität von Gasgemischen nicht kombiniert werden. 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