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1. Einführung ¹⁸

In dieser Anlage wird das Verfahren zur Bestimmung der Schadstoffemissionen Personenkraftwagen und leichten Nutzfahrzeugen mit einem portablen Emissionsmesssystem beschrieben.

2. Symbole, Parameter und Einheiten

3. Allgemeine Anforderungen

3.1. PEMS

Die Prüfungen sind mit einem PEMS, bestehend aus den in den Absätzen 3.1.1 bis 3.1.5 genannten Bauteilen, durchzuführen. Falls zutreffend kann eine Verbindung mit dem Motorsteuergerät des Fahrzeugs hergestellt werden, um maßgebliche Motor- und Fahrzeugparameter gemäß Absatz 3.2 zu bestimmen.

3.1.1. Analysatoren zur Bestimmung der Konzentration von Schadstoffen im Abgas

3.1.2. Ein oder mehrere Instrumente oder Sensoren zur Messung oder Bestimmung des Abgasmassendurchsatzes

3.1.3. Ein GNSS-Empfänger zur Bestimmung von Position, Höhe und Geschwindigkeit des Fahrzeugs

3.1.4. Falls zutreffend Sensoren und andere Geräte, die kein Teil des Fahrzeugs sind, z.B. zur Messung von Umgebungstemperatur, relativer Feuchtigkeit und Luftdruck

3.1.5. Eine vom Fahrzeug unabhängige Energiequelle zur Energieversorgung des PEMS

3.2. Prüfparameter

Die in Tabelle A4/1 angegebenen Prüfparameter sind mit einer konstanten Frequenz von mindestens 1,0 Hz zu messen und gemäß den Anforderungen in Anlage 7 Absatz 10 mit einer Abtastfrequenz von 1,0 Hz aufzuzeichnen und zu melden. Wenn Parameter vom ECU geliefert werden, können diese mit einer erheblich höheren Frequenz erfasst werden, die Aufzeichnungsfrequenz muss jedoch 1,0 Hz betragen. Die Analysatoren, Durchsatzmessinstrumente und Sensoren des PEMS müssen die Anforderungen der Anlagen 5 und 6 erfüllen.

Tabelle A4/1: Prüfparameter

3.4. Einbau des PEMS

3.4.1. Allgemeines

Der Einbau des PEMS geschieht nach den Anweisungen des PEMS-Herstellers unter Einhaltung der örtlichen Gesundheits- und Sicherheitsvorschriften. Wenn das PEMS im Fahrzeug eingebaut ist, sollte das Fahrzeug mit Gasüberwachungsgeräten oder Warnsystemen für gefährliche Gase (z.B. CO) ausgerüstet sein. Das PEMS ist so einzubauen, dass elektromagnetische Störungen während der Prüfung möglichst gering gehalten werden und es ist dafür zu sorgen, dass das PEMS möglichst geringen Einwirkungen durch Stöße, Schwingungen, Staub und Temperaturschwankungen ausgesetzt ist. Beim Einbau und beim Betrieb des PEMS sind Leckagen zu vermeiden und Wärmeverluste so gering wie möglich zu halten. Einbau und Betrieb des PEMS dürfen nicht zu einer veränderten Beschaffenheit des Abgases oder einer übermäßigen Verlängerung des Auspuffrohrs führen. Um die Entstehung von Partikeln zu vermeiden, müssen die Anschlüsse bei den bei der Prüfung zu erwartenden Abgastemperaturen thermisch stabil sein. Es wird empfohlen, für den Anschluss des Verbindungsrohrs an die Mündung des Fahrzeugauspuffs Teile aus Elastomeren zu vermeiden. Falls jedoch Anschlüsse aus Elastomeren zum Einsatz kommen, ist dafür zu sorgen, dass sie keinen Kontakt mit dem Abgas haben, damit Artefakte vermieden werden. Wird die Prüfung mit Anschlüssen aus Elastomeren nicht bestanden, so ist die Prüfung ohne Verwendung von Anschlüssen aus Elastomeren zu wiederholen.

3.4.2. Zulässiger Abgasgegendruck

Durch den Einbau und den Betrieb der PEMS-Probenahmesonden darf sich der statische Druck an der Auspuffmündung nicht übermäßig in der Weise erhöhen, dass dies Auswirkungen auf die Repräsentativität der Messungen haben könnte. Es wird daher empfohlen, nur eine einzige Probenahmesonde in derselben Ebene zu installieren. Verlängerungen zur Erleichterung der Probenahme oder Verbindungen mit dem Abgasmassendurchsatzmesser müssen, soweit dies technisch machbar ist, eine mindestens ebenso große Querschnittsfläche aufweisen wie das Auspuffrohr.

3.4.3. Abgasmassendurchsatzmesser (EFM)

Der Abgasmassendurchsatzmesser (EFM) ist, falls vorhanden, gemäß den Empfehlungen des EFM-Herstellers an die Auspuffendrohre des Fahrzeugs anzuschließen. Der Messbereich des EFM muss dem Bereich der bei der Prüfung erwarteten Abgasmassendurchsatzwerte entsprechen. Es wird empfohlen, den EFM so auszuwählen, dass der maximal zu erwartende Durchsatz während der Prüfung mindestens 75 % des gesamten EFM-Bereichs erreicht, den gesamten EFM-Bereich aber nicht überschreitet. Die Anbringung des EFM und der Auspuffadapter oder der Verbindungsstücke darf den Betrieb des Motors oder des Abgasnachbehandlungssystems nicht beeinträchtigen. Vor und hinter dem Durchsatzsensor müssen mindestens vier Rohrdurchmesser oder 150 mm gerades Rohr liegen, je nachdem, welcher Wert größer ist. Bei der Prüfung von Mehrzylindermotoren mit verzweigtem Auspuffkrümmer empfiehlt es sich, den Abgasmassendurchsatzmesser hinter die Stelle zu setzen, an der sich die Auspuffkrümmer vereinigen, und die Querschnittsfläche der Rohrleitung so zu vergrößern, dass die Querschnittsfläche der Rohrleitung eine mindestens ebenso große Querschnittsfläche für die Stichprobe aufweist. Wenn dies nicht möglich ist, kann eine Messung des Abgasdurchsatzes mit mehreren Abgasmassendurchsatzmessern durchgeführt werden. Aufgrund der großen Vielfalt der Auspuffrohr-Konfigurationen und -Abmessungen sowie der Abgasmassendurchsatzwerte können bei Auswahl und Einbau des oder der EFM Kompromisse notwendig sein, die sich nach bestem fachlichen Ermessen richten müssen. Der Einbau eines EFM, dessen Durchmesser geringer ist als der Durchmesser der Mündung des Auspuffrohrs oder die Gesamtquerschnittsfläche mehrerer Mündungen, ist zulässig, wenn damit die Messgenauigkeit verbessert und der Betrieb oder das Abgasnachbehandlungssystem nach Absatz 3.4.2 dadurch nicht beeinträchtigt werden. Es wird empfohlen, den EFM-Aufbau mit Fotos zu dokumentieren.

3.4.4. Globales Satellitennavigationssystem (GNSS)

Die GNSSS-Antenne wird so nah wie möglich an der höchsten Stelle des Fahrzeugs angebracht, damit ein guter Empfang des Satellitensignals gewährleistet ist. Der Einfluss der angebrachten GNSS-Antenne auf den Betrieb des Fahrzeugs muss so gering wie möglich sein.

3.4.5. Verbindung mit dem Motorsteuergerät (ECU)

Falls gewünscht, können die in Tabelle A4/1 aufgeführten Fahrzeug- und Motorparameter mithilfe eines Datenloggers aufgezeichnet werden, welcher gemäß nationalen oder Normen wie ISO 15031-5 oder SAE J1979, OBD-II, EOBD oder WWH-OBD mit dem ECU oder dem Fahrzeugnetz verbunden ist. Die Hersteller müssen Label gegebenenfalls offenlegen, damit die benötigten Parameter identifiziert werden können.

3.4.6. Sensoren und Hilfseinrichtungen

Fahrzeuggeschwindigkeitssensoren, Temperatursensoren, Kühlmittelthermoelemente oder sonstige Messeinrichtungen, die nicht Teil des Fahrzeugs sind, sind so einzubauen, dass eine repräsentative, zuverlässige und genaue Messung des jeweiligen Parameters gewährleistet ist, ohne dass der Betrieb des Fahrzeugs oder die Funktion anderer Analysatoren, Durchsatzmessgeräte, Sensoren und Signale übermäßig beeinträchtigt wird. Sensoren und Nebenverbraucher sind unabhängig vom Fahrzeug mit Energie zu versorgen. Etwaige sicherheitsrelevante Beleuchtungseinrichtungen für Befestigungen und Anbauteile von PEMS-Bauteilen außerhalb des Führerhauses des Fahrzeugs dürfen durch die Fahrzeugbatterie mit Strom versorgt werden.

3.5. Emissionsprobenahme

Die Emissionsprobenahme muss repräsentativ sein und an Stellen durchgeführt werden, an denen das Abgas gut durchmischt und der Einfluss der Umgebungsluft unterhalb der Probenahmestelle so gering wie möglich ist. Falls zutreffend, sind die Emissionsproben unterhalb des Abgasmassendurchsatzmessers zu nehmen, wobei ein Mindestabstand von 150 mm zum Durchsatzsensor einzuhalten ist. Die Probenahmesonden sind oberhalb des Punktes, an dem das Abgas aus der PEMS- Probenahmeeinrichtung in die Atmosphäre entlassen wird, anzubringen, wobei der Abstand zu diesem Punkt mindestens 200 mm oder den dreifachen Auspuffrohrdurchmesser betragen muss, je nachdem, welcher Wert größer ist.

Wird vom PEMS ein Teil der Probe ins Auspuffrohr zurückgeleitet, muss dies nach der Probenahmesonde so geschehen, dass die Beschaffenheit des Abgases an den Probenahmestellen nicht verändert wird. Wird die Länge der Probenahmeleitung geändert, müssen die Systemtransportzeiten überprüft und gegebenenfalls korrigiert werden. Ist das Fahrzeug mit mehr als einem Auspuff ausgerüstet, müssen alle betriebsbereiten Auspuffrohre vor der Probenahme und Messung des Abgasdurchsatzes angeschlossen werden.

Ist der Motor mit einer Anlage zur Abgasnachbehandlung versehen, muss die Abgasprobe unterhalb dieser Anlage entnommen werden. Bei der Prüfung eines Fahrzeugs mit einem verzweigten Auspuffkrümmer muss der Einlass der Sonde so weit strömungsabwärts angebracht sein, dass die Probe für die durchschnittlichen Schadstoffemissionen aller Zylinder repräsentativ ist. Bei Mehrzylindermotoren mit getrennten Auspuffkrümmern, etwa bei V-Motoren, müssen die Probenahmesonden strömungsabwärts hinter der Stelle, an der sich die Auspuffkrümmer vereinigen, platziert werden. Ist dies technisch nicht machbar, ist eine Probenahme an mehreren Stellen, an denen das Abgas gut durchmischt ist, in Betracht zu ziehen. In diesem Fall müssen Anzahl und Lage der Probenahmesonden soweit möglich der Anzahl und der Lage der Abgasmassendurchsatzmesser entsprechen. Bei ungleichen Abgasströmen ist eine proportionale Probenahme oder eine Probenahme mit mehreren Analysatoren in Betracht zu ziehen.

Bei Partikelmessungen sind die Partikel der Mitte des Abgasstroms zu entnehmen. Werden für die Emissionsprobenahme mehrere Sonden verwendet, sollte die Partikelprobenahmesonde oberhalb der übrigen Probenahmesonden angebracht werden. Die Partikelprobenahmesonde sollte keinen Einfluss auf die Probenahme von gasförmigen Schadstoffen haben. Der Typ und die Spezifikationen der Sonde sowie ihre Befestigung sind detailliert zu dokumentieren (z.B. L-Form oder mit 45-Grad-Winkelschnitt, Innendurchmesser, mit oder ohne Flansch usw.).

Für die Messung von Kohlenwasserstoffen ist die Probenahmeleitung auf 463 ± 10 K (190 ± 10 °C) zu heizen. Für die Messung anderer gasförmiger Bestandteile mit oder ohne Kühler ist sie auf mindestens 333 K (60 °C) zu heizen, um Kondensation zu vermeiden und eine angemessene Durchlasseffizienz der verschiedenen Gase sicherzustellen. Bei Niederdruck-Probenahmesystemen kann die Temperatur entsprechend der Druckabnahme gesenkt werden, wenn das Probenahmesystem bei allen limitierten gasförmigen Schadstoffen eine Durchlasseffizienz von 95 % gewährleistet. Bei der Entnahme von nicht am Auspuffendrohr verdünnten Partikelproben ist die Probenahmeleitung ab der Stelle, an der die Probe aus dem Rohabgas entnommen wird, bis zu der Stelle, an der die Verdünnung erfolgt oder an der sich der Partikeldetektor befindet, auf mindestens 373 K (100 °C) zu beheizen. Die Zeit, die die Probe in der Partikelprobenahmeleitung verweilt, bis sie zum ersten Mal verdünnt wird oder den Partikeldetektor erreicht, muss weniger als 3 s betragen.

Alle Teile des Probenahmesystems (vom Auspuff bis zum Partikeldetektor), die mit unverdünnten oder verdünnten Abgasen in Berührung kommen, müssen so konstruiert sein, dass die Ablagerung von Partikeln so gering wie möglich ist. Zur Vermeidung elektrostatischer Effekte müssen alle Teile aus antistatischem Material bestehen.

4. Verfahren vor der Prüfung ^{17 18}

4.1. PEMS-Dichtheitsprüfung

Nach dem Einbau des PEMS ist jedes in das Fahrzeug eingebaute PEMS mindestens einmal auf Dichtheit zu prüfen; dies geschieht nach dem vom PEMS-Hersteller vorgeschriebenen oder nach dem folgenden Verfahren. Die Sonde ist von der Auspuffanlage zu trennen und das Ende zu verstopfen. Die Pumpe des Analysators ist einzuschalten. Ist das System dicht, müssen nach einer Stabilisierungsphase alle Durchsatzmesser annähernd null anzeigen. Ist dies nicht der Fall, sind die Probenahmeleitungen zu überprüfen und der Fehler zu beheben.

Die Leckrate auf der Unterdruckseite darf 0,5 % des tatsächlichen Durchsatzes für den geprüften Teil des Systems nicht überschreiten. Die Analysatoren- und Bypass-Durchflüsse können zur Schätzung der tatsächlichen Durchsätze verwendet werden.

Alternativ kann das System auf mindestens 20 kPa Unterdruck (80 kPa absolut) evakuiert werden. Nach einer Stabilisierungsphase darf die Druckzunahme Δp im System folgenden Wert nicht übersteigen:

Dabei gilt:

Als Alternative ist am Anfang der Probenahmeleitung durch Umstellung von Null- auf Justiergas eine sprunghafte Konzentrationsveränderung herbeizuführen, wobei dieselben Druckverhältnisse wie im normalen Betrieb des Systems herrschen müssen. Wird für einen korrekt kalibrierten Analysator nach einem ausreichend langen Zeitraum eine Konzentration angezeigt, die ≤ 99 % der eingeleiteten Konzentration beträgt, ist die Leckage zu beheben.

4.2. Starten und Stabilisieren des PEMS

Das PEMS ist einzuschalten, aufzuheizen und nach den Spezifikationen des PEMS-Herstellers zu stabilisieren, bis wichtige Funktionsparameter, beispielsweise Drücke, Temperaturen und Durchsätze ihre Betriebssollwerte erreicht haben, bevor die Prüfung beginnt. Zur Gewährleistung einer ordnungsgemäßen Funktionsweise kann das PEMS während der Konditionierung des Fahrzeugs eingeschaltet bleiben oder aufgewärmt und stabilisiert werden. Das System muss frei von Warnsignalen und Fehleranzeigen sein.

4.3. Vorbereitung des Probenahmesystems

Das Probenahmesystem, bestehend aus Probenahmesonde und Probenahmeleitungen, ist für die Prüfung nach den Anweisungen des PEMS-Herstellers vorzubereiten. Es muss sichergestellt sein, dass das Probenahmesystem sauber und frei von kondensierter Feuchtigkeit ist.

4.4. Vorbereitung des Abgasmassendurchsatzmessers (EFM)

Wird zur Messung des Abgasmassendurchsatzes ein EFM eingesetzt, ist dieser nach den Spezifikationen des EFM-Herstellers zu spülen und für den Betrieb vorzubereiten. Durch dieses Verfahren sind gegebenenfalls Kondensate und Rückstände aus den Leitungen und den dazugehörigen Messanschlüssen zu entfernen.

4.5. Überprüfung und Kalibrierung der Analysatoren für die Messung der gasförmigen Emissionen

Die Kalibrierung des Nullpunkts und der Messbereichsgrenze des Analysators ist mit Kalibriergasen durchzuführen, die den Anforderungen von Anlage 5 Absatz 5 entsprechen. Die Kalibriergase sind so zu wählen, dass sie dem bei der RDE-Prüfung erwarteten Bereich der Schadstoffkonzentrationen entsprechen. Um die Drift von Analysatoren zu minimieren, wird empfohlen, die Kalibrierung des Nullpunkts und der Messbereichsgrenze von Analysatoren bei einer Umgebungstemperatur vorzunehmen, die der Temperatur, der die Prüfausrüstung während der RDE-Fahrt ausgesetzt ist, möglichst nahekommt.

4.6. Überprüfung des Analysators für die Messung von Partikelemissionen

Das Nullniveau des Analysators ist mithilfe von Proben von Umgebungsluft, die durch einen HEPA-Filter hindurchgeleitet wurden, an einer geeigneten Entnahmestelle, idealerweise am Einlass der Probenahmeleitung, aufzuzeichnen. Das Signal wird 2 min lang mit einer konstanten Frequenz eines Vielfachen von 1,0 Hz aufgezeichnet und ein Durchschnittswert ermittelt. Die endgültige Konzentration liegt innerhalb der Spezifikationen des Herstellers, darf jedoch 5000 Partikel pro Kubikzentimeter nicht überschreiten.

4.7. Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit

Die Fahrzeuggeschwindigkeit ist mit mindestens einem der folgenden Verfahren zu bestimmen:

1. mit einem Sensor (z.B. einem optischen oder einem Mikrowellensensor); wird die Fahrzeuggeschwindigkeit mit einem Sensor ermittelt, muss die Geschwindigkeitsmessung den Anforderungen von Anlage 5 Absatz 8 entsprechen; stattdessen kann die vom Sensor ermittelte Gesamtfahrstrecke mit einem Bezugswert verglichen werden, der aus einem digitalen Straßennetz oder einer topographischen Karte stammt. Die vom Sensor ermittelte Gesamtstrecke darf nicht um mehr als 4 % vom Bezugswert abweichen.
2. mit dem ECU; wird die Fahrzeuggeschwindigkeit mit dem ECU bestimmt, ist die Gesamtfahrstrecke nach Anlage 6 Absatz 3 zu validieren und das Geschwindigkeitssignal des ECU einzustellen, falls dies notwendig ist, um die Anforderungen von Anlage 6 Absatz 3 zu erfüllen. Stattdessen kann die vom ECU bestimmte Gesamtfahrstrecke mit einem Bezugswert verglichen werden, der aus einem digitalen Straßennetz oder einer topographischen Karte stammt. Die vom ECU ermittelte Gesamtstrecke darf nicht um mehr als 4 % vom Bezugswert abweichen.
3. ein GNSS; wird die Fahrzeuggeschwindigkeit mit einem GNSS-Gerät ermittelt, ist die Gesamtfahrstrecke mit den Messungen nach einem anderen Verfahren gemäß Anlage 4 Absatz 6.5 abzugleichen.

4.8. Überprüfung der Einstellung des PEMS

Die Richtigkeit der Verbindungen zu allen Sensoren und gegebenenfalls zum ECU ist zu überprüfen. Wenn Motorparameter abgerufen werden, muss sichergestellt werden, dass die Werte vom ECU korrekt gemeldet werden (z.B. muss der Wert der Motordrehzahl [rpm] bei eingeschalteter Zündung aber abgeschaltetem Verbrennungsmotor null betragen). Das PEMS muss frei von Warnsignalen und Fehleranzeigen funktionieren.

5. Durchführung der Emissionsprüfung ¹⁷

5.1. Prüfbeginn

Die Probenahme sowie die Messung und Aufzeichnung der Parameter müssen vor dem Prüfbeginn (gemäß Nummer 2.6.5. des vorliegenden Anhangs) beginnen. Vor dem Prüfbeginn ist zu sicherzustellen, dass alle notwendigen Parameter vom Datenlogger aufgezeichnet werden.

Zur Erleichterung des Zeitabgleichs wird empfohlen, die vom Zeitabgleich betroffenen Parameter entweder mit einem einzigen Aufzeichnungsgerät oder mit einem synchronisierten Zeitstempel aufzuzeichnen.

5.2. Prüfung

Die Probenahme sowie die Messung und Aufzeichnung der Parameter müssen während der gesamten Straßenprüfung des Fahrzeugs erfolgen. Der Motor kann ausgeschaltet und neu gestartet werden, aber die Emissionsprobenahme und die Aufzeichnung der Parameter muss fortgesetzt werden. Ein wiederholtes Abwürgen des Motors (d. h. unbeabsichtigtes Abstellen des Motors) sollte während einer RDE-Fahrt vermieden werden. Etwaige Warnsignale, die auf Mängel des PEMS hindeuten, sind zu dokumentieren und zu überprüfen. Erscheinen während der Prüfung etwaige Fehleranzeigen, so ist die Prüfung ungültig. Die Parameter müssen mit einer Datenvollständigkeit von über 99 % aufgezeichnet werden. Eine Unterbrechung der Datenmessung und -aufzeichnung ist nur bei unbeabsichtigtem Signalverlust oder zwecks Wartung des PEMS zulässig, sofern der Unterbrechungszeitraum weniger als 1 % der Gesamtfahrdauer beträgt und eine zusammenhängende Dauer von 30 s nicht überschreitet. Unterbrechungen können vom PEMS direkt aufgezeichnet werden, die Einführung von Unterbrechungen in den aufgezeichneten Parameter über die Vorverarbeitung, den Austausch oder die Nachbearbeitung der Daten ist jedoch nicht zulässig. Falls eine automatische Nullpunkteinstellung vorgenommen wird, muss diese anhand eines rückverfolgbaren Nullstandards erfolgen, der dem für die Nullpunkteinstellung des Analysators verwendeten ähnelt. Es wird dringend empfohlen, die Wartung des PEMS in Zeiträumen mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit von null einzuleiten.

5.3. Prüfungsende

Zu lange Leerlaufzeiten nach der Beendigung der Fahrt sind zu vermeiden. Die Datenerfassung muss nach dem Prüfungsende (gemäß Absatz 2.6.6 dieses Anhangs) und bis zum Ablauf der Ansprechzeit der Probenahmesysteme fortgesetzt werden. Bei Fahrzeugen, die mit einer Signalfunktion zur Erkennung des Auftretens einer Regenerierung ausgerüstet sind, ist die OBD-Überprüfung durchzuführen und unmittelbar nach der Datenerfassung und vor einer weiteren gefahrenen Strecke zu dokumentieren.

6. Verfahren nach der Prüfung

6.1. Überprüfung des Analysators für die Messung gasförmiger Emissionen

Die Kalibriergase zur Überprüfung des Nullpunkts und des Messbereichs der Analysatoren für gasförmige Emissionen müssen mit denen identisch sein, die zur Bewertung der Nullpunkt- und Ausschlagsdrift des Analysators gegenüber der Kalibrierung vor der Prüfung gemäß Absatz 4.5 verwendet werden. Eine Nullpunkteinstellung des Analysators vor Nachprüfung der Justierausschlagsdrift ist zulässig, wenn festgestellt wurde, dass die Nullpunktdrift innerhalb des zulässigen Bereichs lag. Die Überprüfung der Drift nach der Prüfung ist so bald wie möglich nach der Prüfung, und bevor das PEMS oder einzelne Analysatoren oder Sensoren abgeschaltet werden oder in einen Nicht-Betriebs-Modus schalten, abzuschließen. Die Differenz zwischen den Ergebnissen vor und nach der Prüfung muss den Anforderungen von Tabelle A4/2 entsprechen.

Tabelle A4/2: Zulässige Drift der Analysatoren während einer PEMS-Prüfung

Ist bei der Nullpunkt- und bei der Justierausschlagsdrift die Differenz zwischen den Ergebnissen vor und nach der Prüfung höher als zulässig, sind alle Prüfergebnisse ungültig und die Prüfung ist zu wiederholen.

6.2. Überprüfung des Analysators für die Messung von Partikelemissionen

Das Nullniveau des Analysators ist gemäß Absatz 4.6 aufzuzeichnen.

6.3. Überprüfung der Emissionsmessungen bei der Straßenprüfung

Die Konzentration des für die Kalibrierung der Analysatoren gemäß Absatz 4.5 bei Prüfbeginn verwendeten Justiergases muss mindestens 90 % der Konzentrationswerte abdecken, die von 99 % der Messungen der gültigen Teile der Emissionsprüfung erzielt wurden. Es ist zulässig, dass bei 1 % der Gesamtzahl der zur Bewertung herangezogenen Messungen die Konzentration des verwendeten Justiergases bis zu einem Faktor von zwei überschreiten wird. Sind diese Anforderungen nicht erfüllt, ist die Prüfung ungültig.

6.4. Konsistenzprüfung der Daten zur Höhenlage des Fahrzeugs

Wurde die Höhenlage nur mit einem GNSS gemessen, sind die GNSS-Höhendaten auf Konsistenz zu überprüfen und erforderlichenfalls zu korrigieren. Die Konsistenz der Daten ist durch Vergleich von Breiten- und Längengrad- sowie von Höhendaten des GNSS zu überprüfen, wobei die Höhe durch ein digitales Geländemodell oder eine topografische Karte im geeigneten Maßstab anzuzeigen ist. Messungen, die von der Höhenangabe der topografischen Karte um mehr als 40 m abweichen, sind manuell zu korrigieren. Die ursprünglichen und unkorrigierten Daten sind aufzubewahren und alle korrigierten Daten sind zu kennzeichnen.

Die Daten zur momentanen Höhe sind auf Vollständigkeit zu prüfen. Datenlücken sind durch Dateninterpolation zu füllen. Die Richtigkeit der interpolierten Daten ist anhand einer topografischen Karte zu überprüfen. Es wird empfohlen, interpolierte Daten zu korrigieren, wenn folgende Bedingung zutrifft:

Die Höhenkorrektur ist wie folgt anzuwenden:

Dabei ist:

6.5. Konsistenzprüfung der GNSS-Daten zur Fahrzeuggeschwindigkeit

Die vom GNSS bestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit ist auf Konsistenz zu prüfen, indem die Gesamtfahrstrecke berechnet und mit Bezugswerten verglichen wird, welche entweder von einem Sensor, dem validierten ECU oder auch von einem digitalen Straßennetz oder einer topographischen Karte stammen. Offensichtliche Fehler in den GNSS-Daten sind vor der Konsistenzprüfung beispielsweise mithilfe eines Koppelnavigationssensors obligatorisch zu korrigieren. Die ursprünglichen und unkorrigierten Daten sind aufzubewahren und alle korrigierten Daten sind zu kennzeichnen. Die korrigierten Daten dürfen sich nicht über einen ununterbrochenen Zeitraum von mehr als 120 s oder eine Gesamtdauer von mehr als 300 s erstrecken. Die mithilfe der korrigierten GNSS-Daten berechnete Gesamtstrecke darf von den Bezugswerten um nicht mehr als 4 % abweichen. Wenn die GNSS-Daten diese Anforderungen nicht erfüllen und keine andere verlässliche Quelle für Daten zur Fahrzeuggeschwindigkeit zur Verfügung steht, ist die Prüfung ungültig.

6.6. Konsistenzprüfung der Umgebungstemperatur

Die Umgebungstemperaturdaten sind auf Konsistenz zu überprüfen und inkonsistente Werte sind zu korrigieren, indem Ausreißer durch das Mittel der benachbarten Werte ersetzt werden. Die ursprünglichen und unkorrigierten Daten sind aufzubewahren und alle korrigierten Daten sind zu kennzeichnen.

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1. Einführung

In dieser Anlage werden die Spezifikationen und Kalibrierung der PEMS-Bauteile und -Signale festgelegt.

2. Symbole, Parameter und Einheiten

3. Nachprüfung der Linearität

3.1. Allgemeines

Die Genauigkeit und die Linearität der Analysatoren, Durchsatzmessgeräte, Sensoren und Signale müssen auf internationale oder nationale Normen rückführbar sein. Alle Sensoren oder Signale, die nicht unmittelbar zurückverfolgt werden können, z.B. vereinfachte Durchsatzmessinstrumente, sind alternativ mithilfe von Rollenprüfstand-Laborausrüstung zu kalibrieren, welche wiederum nach nationalen oder internationalen Normen kalibriert wurde.

3.2. Linearitätsanforderungen

Alle Analysatoren, Durchsatzmessgeräte, Sensoren und Signale müssen die Linearitätsanforderungen nach Tabelle A5/1 erfüllen. Werden die Werte für den Luftdurchsatz, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder den Abgasmassendurchsatz vom ECU bezogen, muss der berechnete Abgasmassendurchsatz die Linearitätsanforderungen nach Tabelle A5/1 erfüllen.

Tabelle A5/1: Linearitätsanforderungen für Messparameter und -systeme

Messparameter/-instrument		Steigung a1	Standardabweichung vom Schätzwert SEE	Bestimmungskoeffizient r2
Kraftstoffdurchsatz 17	≤ 1 % xmax	0,98 - 1,02	≤ 2 % von xmax	≥ 0,990
Luftdurchsatz 15	≤ 1 % xmax	0,98 - 1,02	≤ 2 % von xmax	≥ 0,990
Abgasmassendurchsatz	≤ 2 % xmax	0,97 - 1,03	≤ 3 % von xmax	≥ 0,990
Gasanalysatoren	≤ 0,5 % max	0,99 - 1,01	≤ 1 % von xmax	≥ 0,998
Drehmoment 18	≤ 1 % xmax	0,98 - 1,02	≤ 2 % von xmax	≥ 0,990
Partikelzahl-Analysatoren 19	≤ 5 % xmax	0,85 - 1,15 20	≤ 10 % von xmax	≥ 0,950

3.3. Häufigkeit der Nachprüfungen der Linearität

Die Linearitätsanforderungen nach Nummer 3.2 sind nachzuprüfen:

1. für jeden Gasanalysator mindestens alle zwölf Monate oder wenn eine Reparatur oder ein Komponentenwechsel oder eine Änderung erfolgt, der oder die die Kalibrierung beeinflussen könnte
2. für andere maßgebliche Instrumente wie die Partikelzahl-Analysatoren, Abgasmassendurchsatzmesser und rückverfolgbar kalibrierte Sensoren, wenn Schäden festgestellt werden, entsprechend den Anforderungen der internen Kontrollverfahren, des Instrumentenherstellers, aber höchstens ein Jahr vor der tatsächlichen Prüfung.

Die Linearitätsanforderungen nach Absatz 3.2 für Sensoren oder ECU-Signale, die nicht direkt rückverfolgbar sind, sind für jeden PEMS-Fahrzeug-Aufbau einmal mit Messeinrichtung auf dem Rollenprüfstand nachzuprüfen.

3.4. Verfahren der Nachprüfung der Linearität

3.4.1. Allgemeine Anforderungen

Die maßgeblichen Analysatoren, Instrumente und Sensoren sind in die normalen Betriebsbedingungen nach den Empfehlungen des jeweiligen Herstellers zu versetzen. Sie sind mit den für sie angegebenen Temperaturen, Drücken und Durchsätzen zu betreiben.

3.4.2. Allgemeines Verfahren

Die Linearität ist für jeden normalen Betriebsbereich durch folgende Schritte zu überprüfen:

1. Der Analysator, das Durchsatzmessgerät oder der Sensor ist durch Eingabe eines Nullsignals auf null zu stellen. Bei Gasanalysatoren ist gereinigte synthetische Luft oder Stickstoff auf möglichst direktem und kurzem Weg in die Eintrittsöffnung des Analysators einzuleiten.
2. Der Analysator, das Durchsatzmessgerät oder der Sensor ist durch Eingabe eines Justiersignals zu justieren. Bei Gasanalysatoren ist ein geeignetes Justiergas auf möglichst direktem und kurzem Weg in die Eintrittsöffnung des Analysators einzuleiten.
3. Die Nulleinstellung nach Buchstabe a ist zu wiederholen.
4. Zur Nachprüfung der Linearität sind mindestens 10 gültige Bezugswerte (einschließlich null) in etwa gleichem Abstand einzugeben. Die Bezugswerte für die Konzentration der Bestandteile, den Abgasmassendurchsatz oder andere maßgebliche Parameter sind so auszuwählen, dass sie der bei den Emissionsprüfungen erwarteten Wertespanne entsprechen. Bei Messungen des Abgasmassendurchsatzes können Bezugspunkte unterhalb von 5 % des maximalen Kalibrierwerts von der Nachprüfung der Linearität ausgeschlossen werden.
5. Bei Gasanalysatoren sind bekannte Gaskonzentrationen gemäß Absatz 5 in die Einlassöffnung des Analysators einzuleiten. Es ist ausreichend Zeit für die Signalstabilisierung vorzusehen. Bei Partikelzahlanalysatoren müssen die Konzentrationen der Partikelzahl mindestens das Zweifache der (unter Nummer 6.2 festgelegten) Nachweisgrenze betragen.
6. Die zu bewertenden Werte und, falls notwendig, die Bezugswerte sind 30 Sekunden lang (Partikelzahlanalysatoren: 60 s) mit einer konstanten Frequenz eines Vielfachen von 1,0 Hz aufzuzeichnen.
7. Die arithmetischen Mittel der über 30 s (oder 60 s) aufgezeichneten Werte sind für die Berechnung der Parameter der linearen Regression nach der Fehlerquadratmethode mit folgender Formel für die beste Anpassung zu verwenden:

   y = a₁x + a₀

   Dabei gilt:

   ist der tatsächliche Wert des Messsystems

   a₁ ist die Steigung der Regressionsgeraden

   x ist der Bezugswert

   a₀ ist der y-Achsabschnitt der Regressionsgeraden

   Die Standardabweichung vom Schätzwert (SEE) des geschätzten Verlaufs y über x und der Bestimmungskoeffizient (r²) sind für jeden einzelnen Messparameter und jedes Messsystem zu berechnen.

8. Die Parameter der linearen Regression müssen den Bestimmungen der Tabelle A5/1 entsprechen.

3.4.3. Anforderungen an die Nachprüfung der Linearität auf einem Rollenprüfstand

Durchsatz-Messinstrumente ohne Rückverfolgungsmöglichkeit oder Sensoren und ECU-Signale, bei denen eine direkte Kalibrierung nach rückverfolgbaren Normen nicht möglich ist, sind auf einem Rollenprüfstand zu kalibrieren. Das Verfahren richtet sich nach den Vorschriften der UN-Regelung Nr. 154, soweit diese anwendbar sind. Falls erforderlich, ist das zu kalibrierende Instrument bzw. der zu kalibrierende Sensor am Prüffahrzeug anzubringen und gemäß den Anforderungen von Anlage 4 zu betreiben. Das Kalibrierverfahren richtet sich soweit möglich nach den Anforderungen des Absatzes 3.4.2. Es sind mindestens 10 geeignete Bezugswerte auszuwählen, um sicherzustellen, dass mindestens 90 % des bei der RDE-Prüfung erwarteten Höchstwertes erfasst werden.

Soll ein Durchsatzmessgerät, ein Sensor oder ein ECU-Signal zur Bestimmung des Abgasdurchflusses ohne Rückverfolgungsmöglichkeit kalibriert werden, ist ein rückverfolgbar kalibrierter Bezugsabgasdurchsatzmesser oder die CVS mit dem Auspuff des Fahrzeugs zu verbinden. Es muss sichergestellt sein, dass das Abgas vom Abgasmassendurchsatzmesser nach Anlage 4 Absatz 3.4.3 exakt gemessen wird. Das Fahrzeug ist bei konstanter Stellung der Drosselklappe, bei gleichbleibendem Getriebegang und bei gleichbleibender Lasteinstellung des Rollenprüfstandes zu betreiben.

4. Analysatoren für die Messung der gasförmigen Bestandteile

4.1. Zulässige Analysatortypen

4.1.1. Standardanalysatoren

Die gasförmigen Bestandteile sind mit den in Anhang B5 Absatz 4.1.4 der UN-Regelung Nr. 154 spezifizierten Analysatoren zu messen. Ein NO₂/NO-Konverter ist nicht erforderlich, wenn ein NDUV-Analysator sowohl NO als auch NO₂ misst.

4.1.2. Andere Analysatoren

Analysatoren, die den Konstruktionsspezifikationen in Absatz 4.1.1 nicht entsprechen, sind zulässig, wenn sie die Anforderungen in Absatz 4.2 erfüllen. Der Hersteller hat dafür zu sorgen, dass der alternative Analysator über den gesamten Bereich der Konzentrationen der Schadstoffe und der gemeinsam mit ihnen auftretenden Gase, der bei Fahrzeugen erwartet werden kann, welche mit zulässigen Kraftstoffen unter den gemäßigten und erweiterten Bedingungen einer gültigen RDE-Prüfung gemäß den Absätzen 5, 6 und 7 der vorliegenden Anlage betriebenen werden, gegenüber einem Standardanalysator eine gleichwertige oder höhere Messgenauigkeit erreicht. Auf Verlangen muss der Hersteller des Analysators als Nachweis, dass die Messgenauigkeit des alternativen Analysators ständig und verlässlich der Messgenauigkeit von Standardanalysatoren entspricht, zusätzliche schriftliche Informationen vorlegen. Diese zusätzlichen Informationen müssen enthalten:

1. eine Beschreibung der theoretischen Grundlagen und der technischen Bauteile des alternativen Analysators;
2. den Nachweis der Gleichwertigkeit mit dem jeweiligen Standardanalysator nach Absatz 4.1.1 im erwarteten Bereich der Schadstoffkonzentrationen und Umgebungsbedingungen der Typgenehmigungsprüfung nach UN-Regelung Nr. 154 sowie eine Validierungsprüfung nach Anlage 6 Absatz 3 für je ein Fahrzeug mit Fremd- und Selbstzündungsmotor; der Hersteller des Analysators muss die Signifikanz der Gleichwertigkeit innerhalb der zulässigen Toleranzen nach Anlage 6 Absatz 3.3 nachweisen;
3. den Nachweis der Gleichwertigkeit mit dem jeweiligen Standardanalysator nach Absatz 4.1.1 im Hinblick auf den Einfluss des Luftdrucks auf die Messgenauigkeit des Analysators; durch die Nachweisprüfung ist der Ausschlag auf Justiergas mit einer Konzentration innerhalb des Messbereichs des Analysators zu bestimmen, um den Einfluss des Luftdrucks unter gemäßigten und erweiterten Höhenlage-Bedingungen gemäß Absatz 5.2 zu überprüfen. Eine solche Prüfung kann in einer Prüfkammer für Höhenlage-Bedingungen durchgeführt werden;
4. einen Nachweis der Gleichwertigkeit mit dem jeweiligen Standardanalysator nach Absatz 4.1.1 in mindestens drei Straßenprüfungen, die die Anforderungen dieser Anlage erfüllen
5. einen Nachweis, dass der Einfluss von Vibrationen, Beschleunigungen und der Umgebungstemperatur auf die Ablesewerte des Analysators den Anforderungen hinsichtlich des Rauschens von Analysatoren nach Absatz 4.2.4 entspricht.

Die Genehmigungsbehörden können zusätzliche Informationen zur Untermauerung der Gleichwertigkeit verlangen oder die Genehmigung verweigern, wenn die fehlende Gleichwertigkeit eines alternativen Analysators mit einem Standardanalysator durch Messungen nachgewiesen ist.

4.2. Spezifikationen der Analysatoren

4.2.1. Allgemeines

Zusätzlich zu den für jeden Analysator in Absatz 3 festgelegten Linearitätsanforderungen ist von den Herstellern der Analysatoren die Übereinstimmung der jeweiligen Analysatortypen mit den Spezifikationen der Absätze 4.2.2 bis 4.2.8 nachzuweisen. Messbereich und Ansprechzeit der Analysatoren müssen zur Messung der Konzentration der Abgasbestandteile bei den geltenden Abgasnormen im instationären und stationären Betrieb mit ausreichender Genauigkeit geeignet sein. Die Empfindlichkeit der Analysatoren gegenüber Stößen, Vibrationen, Alterung, Unterschieden bei Temperatur und Luftdruck sowie elektromagnetischen Störungen und anderen Einflüssen im Zusammenhang mit dem Betrieb des Fahrzeugs und des Analysators muss so weit wie möglich eingeschränkt werden.

4.2.2. Genauigkeit

Die Messgenauigkeit ist die Abweichung des abgelesenen Messwerts vom Bezugswert; diese darf 2 % des Ablesewerts oder 0,3 % des Skalenendwerts nicht überschreiten; es gilt der jeweils größere Wert.

4.2.3. Präzision

Die Präzision, definiert als das 2,5-Fache der Standardabweichung zehn wiederholter Ansprechreaktionen auf ein bestimmtes Kalibrier- oder Justiergas, darf für die verwendeten Messbereiche von mindestens 155 ppm (oder ppm C₁) höchstens 1 % der Skalenendkonzentration und für die verwendeten Messbereiche unter 155 ppm (oder ppm C₁) höchstens 2 % der Skalenendkonzentration betragen.

4.2.4. Rauschen

Das Rauschen darf 2 % des Skalenendwerts nicht überschreiten. Auf jeden der 10 Messzeiträume folgt ein Intervall von 30 Sekunden, in dem der Analysator einem geeigneten Justiergas ausgesetzt wird. Vor jedem Probenahmezeitraum und vor jedem Justierzeitraum ist genügend Zeit zur Spülung des Analysators und der Probenahmeleitungen vorzusehen.

4.2.5. Nullpunktdrift

Die Drift des Nullpunkts, definiert als mittlere Ansprechreaktion auf ein Nullgas in einem Zeitabschnitt von mindestens 30 Sekunden, muss den Spezifikationen in Tabelle A5/2 entsprechen.

4.2.6. Justierausschlagsdrift

Die Drift des Justierausschlags, definiert als mittlere Ansprechreaktion auf ein Justiergas in einem Zeitabschnitt von mindestens 30 Sekunden, muss den Spezifikationen in Tabelle A5/2 entsprechen.

Tabelle A5/2: Zulässige Nullpunkt- und Justierausschlagsdrift von Analysatoren zur Messung gasförmiger Bestandteile unter Laborbedingungen

4.2.7. Anstiegzeit

Die Anstiegzeit ist definiert als die Zeit für den Anstieg des angezeigten Messwerts von 10 % auf 90 % des Endwerts (t₁₀ bis t₉₀). siehe Absatz 4.4; darf 3 Sekunden nicht überschreiten.

4.2.8. Gastrocknung

Abgase können im feuchten oder trockenen Zustand gemessen werden. Eine gegebenenfalls benutzte Einrichtung zur Gastrocknung darf nur einen minimalen Einfluss auf die Zusammensetzung der zu messenden Gase haben. Chemische Trockner sind nicht zulässig.

4.3. Zusätzliche Anforderungen

4.3.1. Allgemeines

In den Absätzen 4.3.2 bis 4.3.5 werden zusätzliche Leistungsanforderungen für bestimmte Analysatorarten festgelegt; diese gelten nur in Fällen, in denen der betreffende Analysator für RDE-Emissionsmessungen eingesetzt wird.

4.3.2. Prüfung der Wirksamkeit der NO_x-Konverter

Wird ein NO_x-Konverter verwendet, etwa zur Umwandlung von NO₂ in NO zwecks Analyse mit einem Chemilumineszenzanalysator, ist sein Wirkungsgrad gemäß den Anforderungen des Absatzes 5.5 der Anlage B5 zu UN-Regelung Nr. 154 zu prüfen. Der Wirkungsgrad des NO_x-Konverters ist höchstens einen Monat vor der Emissionsprüfung zu überprüfen.

4.3.3. Anpassung des Flammenionisationsdetektors (FID)

1. Optimierung des Ansprechverhaltens des Detektors
   Werden Kohlenwasserstoffe gemessen, ist der FID nach den Angaben des Geräteherstellers einzustellen. Um das Ansprechverhalten zu optimieren, ist in dem am meisten verwendeten Betriebsbereich ein Justiergas aus Propan in Luft oder Propan in Stickstoff zu verwenden.
2. Kohlenwasserstoff-Ansprechfaktoren
   Bei der Messung von Kohlenwasserstoffen ist der Kohlenwasserstoff-Ansprechfaktor des FID nach den Bestimmungen von Anhang B5 Absatz 5.4.3 der UN-Regelung Nr. 154 mithilfe von Propan in Luft oder Propan in Stickstoff als Justiergas und gereinigter synthetischer Luft oder Stickstoff als Nullgas zu überprüfen.
3. Prüfung der Sauerstoffquerempfindlichkeit
   Die Prüfung der Sauerstoffquerempfindlichkeit ist bei Inbetriebnahme eines FID und nach längeren Wartungsintervallen vorzunehmen. Es ist ein Messbereich zu wählen, in dem die zur Prüfung der Sauerstoffquerempfindlichkeit verwendeten Gase in den oberen 50 % liegen. Zur Prüfung ist der Ofen auf die erforderliche Temperatur einzustellen. Die Spezifikationen für die Gase zur Prüfung der Sauerstoffquerempfindlichkeit sind in Absatz 5.3 beschrieben.
4. Es gilt folgendes Verfahren:
   1. Der Analysator ist auf null zu stellen.
   2. Der Analysator ist mit einem Gasgemisch zu justieren, dessen Sauerstoffgehalt bei Fremdzündungsmotoren 0 % und bei Selbstzündungsmotoren 21 % beträgt.
   3. Der Nullpunktwert ist erneut zu prüfen. Hat er sich um mehr als 0,5 % des Skalenendwerts verändert, sind die Schritte i und ii zu wiederholen.
   4. Die Gase zur Prüfung der Sauerstoffquerempfindlichkeit mit 5 % und 10 % Sauerstoffgehalt sind einzuleiten.
   5. Der Nullpunktwert ist erneut zu prüfen. Hat er sich um mehr als ± 1 % vom Skalenendwert verändert, ist die Prüfung zu wiederholen.
   6. Die Sauerstoffquerempfindlichkeit E_O2 [%] ist für jedes der unter Schritt iv genannten Gase zur Prüfung der Sauerstoffquerempfindlichkeit nach folgender Formel zu errechnen:

      

      Für das Ansprechverhalten des Analysators gilt dabei:

      

      Dabei gilt:

      cref,b		ist die Bezugs-HC-Konzentration in Schritt ii [ppmC1]
      cref,d		ist die Bezugs-HC-Konzentration in Schritt iv [ppmC1]
      cFS,b		ist der Skalenendwert der HC-Konzentration in Schritt ii [ppmC1]
      cFS,d		ist der Skalenendwert der HC-Konzentration in Schritt iv [ppmC1]
      cm,b		ist die gemessene HC-Konzentration in Schritt ii [ppmC1]
      cm,d		ist die gemessene HC-Konzentration in Schritt iv [ppmC1]

   7. Die Sauerstoffquerempfindlichkeit E_O2 muss für alle Gase, die zur Prüfung der Sauerstoffquerempfindlichkeit erforderlich sind, weniger als ± 1,5 % betragen.
   8. Ist die Sauerstoffquerempfindlichkeit E_O2 höherer als ± 1,5 %, können zur Korrektur der Luftdurchsatz (ober- und unterhalb der Herstellerangabe) sowie der Kraftstoffdurchsatz und der Probendurchsatz schrittweise verstellt werden.
   9. Die Prüfung der Sauerstoffquerempfindlichkeit ist für jede neue Einstellung zu wiederholen.

4.3.4. Umwandlungseffizienz des Nicht-Methan-Cutters (NMC)

Bei der Analyse von Kohlenwasserstoffen können Nicht-Methan-Kohlenwasserstoffe mithilfe eines Nicht-Methan-Cutters durch Oxidation aller Kohlenwasserstoffe außer Methan aus der Abgasprobe entfernt werden. Im Idealfall beträgt die Umwandlung bei Methan 0 % und bei den anderen Kohlenwasserstoffen, repräsentiert durch Ethan, 100 %. Um eine genaue Messung der NMHC zu ermöglichen, sind die beiden Wirkungsgrade zu bestimmen und zur Berechnung der NMHC-Emissionen heranzuziehen (siehe Anlage 7 Absatz 6.2). Die Bestimmung der Methan-Umwandlungseffizienz ist in dem Fall nicht notwendig, wenn der NMC-FID nach Methode b gemäß Anlage 7 Absatz 6.2 kalibriert wird, indem das Methan/Luft-Kalibriergas durch den NMC geleitet wird.

a) Methan-Umwandlungseffizienz

Ethan-Kalibriergas ist mit und ohne Vorbeileitung am NMC durch den FID zu leiten; die beiden Konzentrationen sind aufzuzeichnen. Die Methan-Umwandlungseffizienz ist wie folgt zu bestimmen:

Dabei gilt:

b) Ethan-Umwandlungseffizienz

Ethan-Kalibriergas ist mit und ohne Umgehung des NMC durch den FID zu leiten; die beiden Konzentrationen sind aufzuzeichnen. Die Ethan-Umwandlungseffizienz ist wie folgt zu bestimmen:

Dabei gilt:

4.3.5. Querempfindlichkeiten

a) Allgemeines

Andere Gase, die neben dem zu analysierenden Gas im Abgas enthalten sind, können den Ablesewert des Analysators beeinflussen. Vom Hersteller des Analysators ist vor der Markteinführung eine Prüfung der Querempfindlichkeit und der korrekten Funktion des Analysators mindestens einmal für jeden Typ eines Analysators oder einer Einrichtung gemäß Absatz 4.3.5 Buchstaben b bis f vorzunehmen.

b) Kontrolle der Querempfindlichkeit des CO-Analysators

Wasser und CO₂ können die Messungen des CO-Analysators beeinflussen. Daher lässt man ein bei der Prüfung verwendetes CO₂-Justiergas mit einer Konzentration von 80 % bis 100 % des Skalenendwerts des bei der Prüfung verwendeten maximalen Betriebsbereichs des CO₂-Analysators bei Raumtemperatur durch Wasser perlen, wobei das Ansprechen des Analysators aufzuzeichnen ist. Der Ansprechwert des Analysators darf nicht mehr als 2 % der bei einer normalen Straßenprüfung erwarteten mittleren CO-Konzentration oder ± 50 ppm betragen, je nachdem, welcher Wert höher ist. Die Prüfungen der Querempfindlichkeit auf H₂O und CO₂ können in getrennten Verfahren durchgeführt werden. Falls die für die Querempfindlichkeitsprüfung herangezogenen H₂O- und CO₂-Pegel höher sind als die während der Prüfung erwarteten Höchstwerte, ist jede beobachtete Querempfindlichkeit zu reduzieren, und zwar durch Multiplikation des beobachteten Werts mit dem Verhältnis zwischen dem erwarteten Höchstwert der Konzentration während der Prüfung zu dem bei dieser Kontrolle verwendeten tatsächlichen Wert. Separate Querempfindlichkeitsprüfungen mit H₂O-Konzentrationen, die geringer sind als die bei der Prüfung erwarteten Höchstwerte, dürfen durchgeführt werden, dabei ist die beobachtete H₂O-Querempfindlichkeit hochzurechnen, und zwar durch Multiplikation des beobachteten Werts mit dem Verhältnis zwischen dem bei dieser Prüfung erwarteten Höchstwert der H₂O-Konzentration zu dem bei dieser Prüfung verwendeten tatsächlichen Wert. Die Summe der zwei reduzierten Querempfindlichkeitswerte muss innerhalb der in dieser Nummer spezifizierten Toleranzen liegen.

c) Kontrolle der Querempfindlichkeit beim NO_x-Analysator

Die zwei Gase, die bei CLD- und HCLD-Analysatoren besonderer Berücksichtigung bedürfen, sind C_O2 und Wasserdampf. Die Querempfindlichkeit auf diese Gase ist proportional zu ihrer Konzentration. Die Querempfindlichkeit bei den höchsten Konzentrationen, die bei der Prüfung zu erwarten sind, ist durch eine Prüfung zu bestimmen. Wenn der CLD- und der HCLD-Analysator Algorithmen zur Kompensierung der Querempfindlichkeit verwenden, die H₂O- und/oder CO₂-Messanalysatoren einsetzen, müssen diese zur Ermittlung der Querempfindlichkeit eingeschaltet sein und die Kompensierungsalgorithmen müssen dabei angewendet werden.

1. Kontrolle der CO₂-Querempfindlichkeit

   Ein CO₂-Justiergas mit einer Konzentration von 80 % bis 100 % des maximalen Betriebsbereichs ist durch den NDIR-Analysator zu leiten; das CO₂-Justiergas ist anschließend zu etwa 50 % mit NO-Justiergas zu verdünnen und durch den NDIR und den CLD oder den HCLD zu leiten; die CO₂- und NO-Werte sind als B bzw. C aufzuzeichnen. Dann ist die Zufuhr von CO₂ zu unterbrechen und nur das NO-Justiergas durch den CLD oder den HCLD zu leiten; der NO-Wert ist als D aufzuzeichnen. Die Querempfindlichkeit in Prozent wird wie folgt berechnet:

   

   Dabei gilt:

   A		ist die mit dem NDIR gemessene Konzentration des unverdünnten CO2 [%]
   B		ist die mit dem NDIR gemessene Konzentration des verdünnten CO2 [%]
   C		ist die mit dem CLD oder dem HCLD gemessene Konzentration des verdünnten NO [ppm]
   D		ist die mit dem CLD oder dem HCLD gemessene Konzentration des unverdünnten NO [ppm]

   Mit Zustimmung der Genehmigungsbehörde können andere Methoden zur Verdünnung und Quantifizierung von CO₂- und NO-Justiergas, z.B. dynamisches Mischen, verwendet werden.
   

2. Kontrolle der Wasserdampfquerempfindlichkeit

   Diese Überprüfung ist nur bei der Messung der Konzentration feuchter Gase anzuwenden. Bei der Berechnung der Wasserdampfquerempfindlichkeit sind die Verdünnung des NO-Justiergases mit Wasserdampf und die Skalierung der Wasserdampfkonzentration des Gasgemisches auf die während einer Emissionsprüfung erwarteten Konzentrationswerte zu berücksichtigen. Ein NO-Justiergas mit einer Konzentration von 80 % bis 100 % des Skalenendwerts des normalen Betriebsbereichs ist durch den CLD oder HCLD zu leiten; der NO-Wert ist als D aufzuzeichnen. Das NO-Justiergas ist anschließend bei Raumtemperatur durch Wasser zu perlen und durch den CLD oder HCLD zu leiten; der NO-Wert ist als C_b aufzuzeichnen. Der absolute Betriebsdruck des Analysators und die Wassertemperatur sind zu bestimmen und als E bzw. F aufzuzeichnen. Der Sättigungsdampfdruck des Gemischs, der der Temperatur F des Wassers in der Waschflasche entspricht, ist zu bestimmen und als G aufzuzeichnen. Die Wasserdampfkonzentration H [%] des Gemischs ist wie folgt zu berechnen:

   

   Die erwartete Konzentration des verdünnten NO-Wasserdampf-Justiergases ist als D_e aufzuzeichnen, nachdem sie wie folgt berechnet wurde:

   

   Bei Dieselabgasen ist die maximale bei der Prüfung erwartete Wasserdampfkonzentration im Abgas (in %) als H_m aufzuzeichnen, nachdem sie unter der Annahme eines Atomverhältnisses H/C des Kraftstoffs von 1,8 zu 1 aus der maximalen CO₂-Konzentration A im Abgas wie folgt errechnet wurde:

   H_m = 0,9 × A

   Die Wasserdampfquerempfindlichkeit in % ist wie folgt zu berechnen:

   

   Dabei gilt:

   De	die erwartete Konzentration des verdünnten NO [ppm]
   Cb	die gemessene Konzentration des verdünnten NO [ppm]
   Hm	die maximale Wasserdampfkonzentration [%]
   H	die tatsächliche Wasserdampfkonzentration in [%]

3. Maximal zulässige Querempfindlichkeit
   Die kombinierte CO₂- und Wasserdampfquerempfindlichkeit darf 2 % des Skalenendwerts nicht überschreiten.

d) Kontrolle der Querempfindlichkeit für NDUV-Analysatoren

Kohlenwasserstoffe und Wasser können den Betrieb eines NDUV-Analysators stören, indem sie ein ähnliches Ansprechverhalten erzeugen wie NO_x. Der Hersteller des NDUV-Analysators überprüft mit folgendem Verfahren, ob sich die Querempfindlichkeit in Grenzen hält:

1. Analysator und Kühlapparat sind entsprechend der Betriebsanleitung des Herstellers einzustellen; zur Optimierung der Leistung von Analysator und Kühlapparat sind Anpassungen vorzunehmen.
2. Der Analysator ist einer Nullkalibrierung und einer Messbereichskalibrierung bei den bei der Emissionsprüfung erwarteten Konzentrationswerten zu unterziehen.
3. Es ist ein NO₂-Kalibriergas auszuwählen, das so weit wie möglich mit der bei den Emissionsprüfungen erwarteten maximalen NO₂-Konzentration übereinstimmt.
4. Die Sonde des Gasprobenahmesystems ist mit NO₂-Kalibriergas zu fluten, bis sich der NO_x-Ausschlag des Analysators stabilisiert hat.
5. Die Durchschnittskonzentration der stabilisierten NO_x-Aufzeichnungen über einen Zeitraum von 30 s ist zu berechnen und als NO_x,ref aufzuzeichnen.
6. Der Strom des NO₂-Kalibriergases ist abzusperren und das durch Fluten mit dem Ausstoß eines Taupunktgenerators gesättigte System auf einen Taupunkt von 50 °C einzustellen. Der Ausstoß des Taupunktgenerators wird mindestens zehn Minuten lang durch das Probenahmesystem und den Kühlapparat geleitet, bis davon auszugehen ist, dass der Kühlapparat eine konstante Wassermenge abscheidet.
7. Nach Abschluss von Ziffer vi ist das Probenahmesystem erneut mit dem zur Ermittlung von NO_x,ref verwendeten NO₂-Kalibriergas zu fluten, bis sich der NO_x-Gesamtausschlag stabilisiert hat.
8. Die Durchschnittskonzentration der stabilisierten NO_x-Aufzeichnungen über einen Zeitraum von 30 s ist zu berechnen und als NO_x,m aufzuzeichnen.
9. NO_x,m wird auf der Grundlage der Wasserdampfrückstände, die den Kühlapparat mit der Austrittstemperatur und dem Austrittsdruck des Kühlapparats durchströmt haben, zu NO_x,dry korrigiert.

Der berechnete NO_x,dry-Wert muss mindestens 95 % von NO_x,ref betragen.

e) Probentrockner

Ein Probentrockner entfernt Wasser, das sonst die NO_x-Messung verfälschen könnte. Bei trocken arbeitenden CLD-Analysatoren ist nachzuweisen, dass bei der höchsten erwarteten Wasserdampfkonzentration H_m der Probentrockner die Feuchtigkeit im CLD auf ≤ 5 g Wasser/kg Trockenluft (oder ca. 0,8 % H₂O) halten kann, was 100 % relativer Luftfeuchtigkeit bei 3,9 °C und 101,3 kPa oder etwa 25 % relativer Feuchtigkeit bei 25 °C und 101,3 kPa entspricht. Die Konformität kann durch Temperaturmessung am Austritt eines thermischen Probentrockners oder durch Feuchtigkeitsmessung an einem unmittelbar oberhalb des CLD gelegenen Punkt nachgewiesen werden. Die Feuchtigkeit am Austritt des CLD kann ebenfalls gemessen werden, wenn in den CLD nur Luft aus dem Probentrockner einströmt.

f) NO₂-Durchlass des Probentrockners

In einem mangelhaft konzipierten Probentrockner verbleibendes flüssiges Wasser kann der Probe NO₂ entziehen. Somit kann der Probe vor der NO_x-Messung NO₂ entzogen werden, wenn ein Probentrockner in Kombination mit einem NDUV-Analysator ohne vorgelagerten NO₂-NO-Konverter verwendet wird. Der Probentrockner muss die Messung von mindestens 95 % des in einem mit Wasserdampf gesättigten Gas enthaltenen NO₂ ermöglichen, wobei der NO₂-Gehalt des Gases der maximalen NO₂-Konzentration entsprechen muss, die bei einer Emissionsprüfung zu erwarten ist.

4.4. Überprüfung der Ansprechzeit des Analysesystems

Für die Überprüfung der Ansprechzeit muss das Analysesystem genau dieselbe Einstellung aufweisen wie bei der Emissionsprüfung (d. h. bei Druck, Durchsatz, Einstellung der Filter in den Analysatoren und bei den sonstigen die Ansprechzeit beeinflussenden Parametern). Die Bestimmung der Ansprechzeit erfolgt durch Wechsel des Gases direkt am Eintritt der Probenahmesonde. Der Wechsel des Gases muss in weniger als 0,1 s erfolgen. Die für die Prüfung verwendeten Gase müssen eine Veränderung der Konzentration von mindestens 60 % des Skalenendwerts des Analysators bewirken.

Die Konzentrationskurve ist für jeden einzelnen Abgasbestandteil aufzuzeichnen.

Für den Zeitabgleich der Signale des Analysators und des Abgasstroms ist die Wandlungszeit definiert als die Zeit, die ab der Umstellung (t₀) vergeht, bis der angezeigte Messwert 50 % des Endwerts (t₅₀) erreicht.

Die Systemansprechzeit muss für alle verwendeten Bestandteile und Messbereiche bei einer Anstiegzeit von ≤ 3 Sekunden ≤ 12 s betragen. Wird für die NMHC-Messung ein NMC verwendet, darf die Systemansprechzeit 12 s überschreiten.

5. Gase

5.1. Kalibrier- und Justiergase für RDE-Prüfungen

5.1.1. Allgemeines

Die Haltbarkeitsdauer aller Kalibrier- und Justiergase ist zu beachten. Reine und gemischte Kalibrier- und Justiergase müssen die Spezifikationen in Anhang B5 der UN-Regelung Nr. 154 erfüllen.

5.1.2. NO₂-Kalibriergas

Darüber hinaus ist NO₂-Kalibriergas zulässig. Die Konzentration des NO₂-Kalibriergases darf vom angegebenen Konzentrationswert um 2 % abweichen. Der NO-Anteil im NO₂-Kalibriergas darf 5 % des NO₂-Gehalts nicht überschreiten.

5.1.3. Mehrkomponenten-Gemische

Nur Mehrkomponenten-Gemische, die die Anforderungen des Absatzes 5.1.1 erfüllen, dürfen verwendet werden. Diese Gemische können zwei oder mehrere der Komponenten enthalten. Mehrkomponenten-Gemische, die sowohl NO als auch NO₂ enthalten, sind von der in den Absätzen 5.1.1 und 5.1.2 enthaltenen Anforderung für NO₂ in Bezug auf Verunreinigungen ausgenommen.

5.2. Gasteiler

Zur Gewinnung von Kalibrier- und Justiergasen können Gasteiler (d. h. Präzisionsmischeinrichtungen, die mit gereinigtem N₂ oder synthetischer Luft verdünnen,) eingesetzt werden. Der Gasteiler muss so genau arbeiten, dass die Konzentrationen der Kalibriergasgemische auf ± 2 % genau sind. Die Nachprüfung ist bei jeder mithilfe eines Gasteilers vorgenommenen Kalibrierung bei 15 % bis 50 % des Skalenendwerts durchzuführen. Ist die erste Nachprüfung fehlgeschlagen, kann eine weitere Nachprüfung mit einem anderen Kalibriergas durchgeführt werden.

Wahlweise kann der Gasteiler mit einem Instrument überprüft werden, das von seinem Prinzip her linear ist, z.B. unter Verwendung von NO-Gas in Kombination mit einem CLD. Der Justierwert des Geräts ist mit direkt an das Gerät angeschlossenem Justiergas einzustellen. Der Gasteiler ist bei den typischerweise verwendeten Einstellungen zu überprüfen, und der Nennwert ist mit der vom Instrument gemessenen Konzentration zu vergleichen. Die Abweichung darf an keinem Punkt mehr als ± 1 % des Konzentrations-Nennwerts betragen.

5.3. Gase zur Prüfung der Sauerstoffquerempfindlichkeit

Gase zur Prüfung der Sauerstoffquerempfindlichkeit bestehen aus einer Mischung aus Propan, Sauerstoff und Stickstoff und müssen Propan in einer Konzentration von 350 ± 75 ppmC₁ enthalten. Die Konzentration wird durch gravimetrische Verfahren, dynamisches Mischen oder chromatografische Analyse der Gesamtkohlenwasserstoffe zuzüglich der Verunreinigungen bestimmt. Die Sauerstoffkonzentration der Gase zur Prüfung der Sauerstoffquerempfindlichkeit muss den Anforderungen von Tabelle A5/3 entsprechen; das restliche Gas zur Prüfung der Sauerstoffquerempfindlichkeit muss aus gereinigtem Stickstoff bestehen.

Tabelle A5/3: Gase zur Prüfung der Sauerstoffquerempfindlichkeit

6. Analysatoren für die Messung von Emissionen (fester) Partikel

In diesem Abschnitt werden Anforderungen an Analysatoren für die Messung von Partikelzahlemissionen festgelegt, wenn deren Messung verpflichtend vorgeschrieben wird.

6.1. Allgemeines

Der Partikelzahlanalysator besteht aus einer Vorkonditionierungseinheit und einem Partikeldetektor, der mit einer 50 %-Effizienz ab einer Größe von ungefähr 23 nm zählt. Die Vorkonditionierung des Aerosols durch den Partikeldetektor ist zulässig. Die Empfindlichkeit der Analysatoren gegenüber Stößen, Vibrationen, Alterung, Unterschieden bei Temperatur und Luftdruck sowie elektromagnetischen Störungen und anderen Einflüssen im Zusammenhang mit dem Betrieb des Fahrzeugs und des Analysators muss so weit wie möglich eingeschränkt werden und ist vom Ausrüstungshersteller deutlich in dem Begleitmaterial anzugeben. Der Partikelzahlanalysator darf ausschließlich im Rahmen seiner vom Hersteller angegebenen Betriebsparameter verwendet werden. In Abbildung A5/1 ist Beispiel für den Aufbau eines Partikelzahl-Analysators dargestellt.

Abbildung A5/1
Beispiel für den Aufbau eines Partikelzahl-Analysators: Die gestrichelten Linien zeigen fakultative Teile an. EFM = Abgasmassendurchsatzmesser, d = Innendurchmesser, PND = Partikelzahlverdünner

Der Partikelzahlanalysator ist über eine Probenahmesonde, die eine Probe auf der Mittellinie des Auspuffrohres entnimmt, mit der Entnahmestelle zu verbinden. Werden Partikel wie in Anlage 4 Absatz 3.5 erläutert nicht am Auspuffrohr verdünnt, dann ist die Probenahmeleitung auf eine Mindesttemperatur von 373 K (100 °C) bis zu dem Zeitpunkt der ersten Verdünnung durch den Partikelzahlanalysator oder den Partikeldetektor des Analysators zu erhitzen. Die Verweilzeit in der Entnahmeleitung muss weniger als 3 s betragen.

Alle Teile, die in Kontakt mit den Abgasproben kommen, müssen auf einer Temperatur gehalten werden, die jegliche Kondensation einer Verbindung in der Vorrichtung verhindert. Dies kann zum Beispiel durch Erhitzen auf einer höheren Temperatur und Verdünnen der Probe oder durch Oxidieren (halb-)flüchtiger Partikel erreicht werden.

Der Partikelzahlanalysator muss einen beheizten Abschnitt bei einer Wandtemperatur von ≥ 573 K enthalten. Die Einheit muss die erhitzten Stufen so regeln, dass die Nennbetriebstemperaturen mit einer Toleranz von ± 10 K konstant bleiben und angeben, ob die erhitzten Stufen im vorgeschriebenen Bereich der Betriebstemperaturen liegen. Niedrigere Temperaturen sind akzeptabel, solange die Abscheideeffektivität in Bezug auf flüchtige Partikel den Spezifikationen des Absatzes 6.4 genügt.

Druck-, Temperatur- und andere Sensoren müssen das ordnungsgemäße Funktionieren des Geräts im Betrieb überwachen und bei Fehlfunktionen eine Warnung oder Mitteilung auslösen.

Die Ansprechverzögerung des Partikelzahlanalysators muss ≤ 5 s sein.

Der Partikelzahlanalysator und/oder Partikeldetektor) muss eine Anstiegzeit von ≤ 3,5 s aufweisen.

Messungen der Partikelkonzentration gelten bei Meldungen von 273 K und 101,3 kPa als normalisiert. Falls erforderlich, sind für die Zwecke der Normalisierung der Partikelkonzentration der Druck und/oder die Temperatur am Einlass des Detektors zu messen und zu melden.

Partikelzahlsysteme, die den Anforderungen der UN-Regelung Nr. 154 hinsichtlich der Kalibrierung entsprechen, erfüllen automatisch die Anforderungen des vorliegenden Anhangs.

6.2. Anforderungen an die Effizienz

Das vollständige Partikelzahlanalysesystem einschließlich der Probenahmeleitung muss die Anforderungen in Tabelle A5/3a erfüllen.

Tabelle A5/3 a: Anforderungen an die Systemeffizienz des Partikelzahlanalysators (einschließlich Probenahmeleitung)

Die Effizienz E(d_p) ist definiert als das Verhältnis der Anzeigewerte des Partikelzahlanalysesystems hinsichtlich eines Kondensationspartikelzählers (d_{50 %} = 10 nm oder weniger, auf Linearität geprüft und mit einem Elektrometer kalibriert) oder hinsichtlich der Messung eines Teilchenzahlkonzentration-Elektrometers, der parallel monodisperse Aerosole mit dem Mobilitätsdurchmesser d_p misst, bei normalisierten Temperatur- und Druckbedingungen.

Das Material sollte thermisch stabil und rußähnlich sein (z.B. Grafit mit Funkenentladung oder Ruß einer Diffusionsflamme mit thermischer Vorbehandlung). Wenn die Effizienzkurve mit einem anderen Aerosol gemessen wird (z.B. NaCl), muss die Entsprechung der rußähnlichen Kurve als Diagramm vorgelegt werden, in der die Effizienzen, die bei den Prüfungen mit beiden Aerosolen erzielt wurden, verglichen werden. Die Unterschiede in der Effizienz der Zählfunktionen müssen berücksichtigt werden, indem die gemessenen Effizienzen auf der Grundlage des vorgelegten Diagramms angepasst werden, um rußähnliche Aerosol-Effizienzen zu erhalten. Die Korrektur für mehrfach geladene Partikel wird angewendet und dokumentiert; sie darf aber 10 % nicht überschreiten. Diese Effizienzwerte beziehen sich auf die Partikelzahlanalysatoren mit der Probenahmeleitung. Der Partikelzahlanalysator kann auch in Teilen kalibriert werden (d. h. die Vorkonditionierungseinheit getrennt vom Partikeldetektor), sofern nachgewiesen wird, dass sowohl der Partikelzahlanalysator als auch die Probenahmeleitung gemeinsam die Anforderungen der Tabelle A5/3a erfüllen. Das gemessene Signal des Detektors muss größer als der zweifache Wert der Nachweisgrenze sein (in diesem Fall: Niveau Null + 3 Standardabweichungen).

6.3. Linearitätsanforderungen

Der Partikelzahlanalysator und die Probenahmeleitung müssen die Linearitätsanforderungen des Anhangs 5 Absatz 3.2 erfüllen, wobei monodisperse oder polydisperse rußähnliche Partikel zu verwenden sind. Die Partikelgröße (Mobilitätsdurchmesser oder mittlerer Zähldurchmesser) sollte größer als 45 nm sein. Das Bezugsinstrument ist ein Elektrometer oder ein Kondensationspartikelzähler mit d₅₀ = 10 nm oder kleiner und nachgeprüfter Linearität. Alternativ kann ein Partikelzählsystem im Einklang mit der UN-Regelung Nr. 154 verwendet werden.

Außerdem müssen die Unterschiede zwischen dem Partikelzahlanalysator und dem Bezugsinstrument an allen nachgeprüften Punkten (außer am Nullpunkt) innerhalb einer Marge von 15 % um ihren Mittelwert liegen. Mindestens 5 gleichmäßig verteilte Punkte (zuzüglich der Null) sind zu überprüfen. Die höchste geprüfte Konzentration muss > 90 % des Nennmessbereichs des Partikelzahlanalysators betragen.

Wird der Partikelzahlanalysator in Teilen kalibriert, dann kann die Linearität nur für den Partikeldetektor geprüft werden, jedoch sind die Effizienzen der sonstigen Teile und der Probenahmeleitung in der Steigungsberechnung zu berücksichtigen.

6.4. Abscheideeffizienz in Bezug auf flüchtige Partikel

Das System muss > 99 % von ≥ 30 nm Tetracontanpartikel (CH₃(CH₂)₃₈CH₃) mit einer Einlasskonzentration von ≥ 10.000 Partikel pro Kubikzentimeter bei der Mindestverdünnung entfernen können.

Das System muss auch eine Abscheideeffizienz von > 99 % bei Tetracontan mit einem mittleren Zähldurchmesser von > 50 nm und einer Masse von > 1 mg/m³ erzielen.

Die Abscheideeffizienz in Bezug auf flüchtige Partikel bei Tetracontan muss nur einmal für die Instrumentenfamilie nachgewiesen werden. Der Hersteller muss jedoch den Wartungs- oder Austauschzeitraum festlegen, der gewährleistet, dass die Abscheideeffizienz nicht unter die technischen Anforderungen fällt. Werden solche Informationen nicht bereitgestellt, ist die Abscheideeffizienz in Bezug auf flüchtige Partikel für jedes Gerät jährlich zu überprüfen.

7. Instrumente für die Messung des Abgasmassendurchsatzes

7.1. Allgemeines

Der Messbereich und die Ansprechzeit von Instrumenten oder Signalen für die Messung des Abgasmassendurchsatzes müssen dafür geeignet sein, den Abgasmassendurchsatz unter nicht stationären und stationären Bedingungen mit der erforderlichen Genauigkeit zu messen. Die Empfindlichkeit der Instrumente und Signale gegenüber Stößen, Vibrationen, Alterung, Schwankungen der Temperatur und des Umgebungsluftdrucks sowie elektromagnetischen Interferenzen und anderen Einflüssen im Zusammenhang mit dem Betrieb des Fahrzeugs und des Instruments muss gering genug sein, um zusätzliche Messfehler zu auszuschließen.

7.2. Gerätespezifikationen

Der Abgasmassendurchsatz ist durch eines der direkten Messverfahren zu bestimmen, das in einem der folgenden Instrumente zum Einsatz kommt:

1. Durchsatzmesser auf der Grundlage einer Staudrucksonde
2. Differenzdruckmesser wie Durchsatzblenden (Einzelheiten siehe ISO 5167)
3. Ultraschalldurchsatzmesser
4. Wirbeldurchsatzmesser

Jeder einzelne Abgasmassendurchsatzmesser muss die Linearitätsanforderungen nach Absatz 3 erfüllen. Überdies muss der Gerätehersteller für jeden Typ eines Abgasmassendurchsatzmessers die Übereinstimmung mit den Spezifikationen der Absätze 7.2.3 bis 7.2.9 nachweisen.

Die Berechnung des Abgasmassendurchsatzes aus dem Luftdurchsatz und dem mithilfe rückführbar kalibrierter Sensoren gemessenen Kraftstoffdurchsatz ist zulässig, wenn die Sensoren die Linearitätsanforderungen gemäß Absatz 3 sowie die Genauigkeitsanforderungen des Absatzes 8 erfüllen und wenn der so berechnete Abgasmassendurchsatz nach Anlage 6 Absatz 4 validiert wird.

Zusätzlich sind andere Verfahren zur Bestimmung des Abgasmassendurchsatzes mithilfe von Geräten und Signalen ohne rückverfolgbare Kalibrierung, etwa vereinfachten Abgasmassendurchsatzmessern oder ECU-Signalen, zulässig, wenn der so ermittelte Abgasmassendurchsatz die Linearitätsanforderungen unter Absatz 3 erfüllt und gemäß Anlage 6 Absatz 4 validiert ist.

7.2.1. Kalibrierungs- und Nachprüfungsstandards

Die Messgenauigkeit eines Abgasmassendurchsatzmessers ist mit Luft oder Abgas anhand eines rückführbaren Standards, etwa mit einem kalibrierten Abgasdurchsatzmesser oder einem Vollstromverdünnungstunnel, zu überprüfen.

7.2.2. Häufigkeit der Nachprüfung

Die Nachprüfung der Übereinstimmung des Abgasmassendurchsatzmessers mit den Absätzen 7.2.3 bis 7.2.9 darf bei der tatsächlichen Prüfung nicht länger als ein Jahr zurückliegen.

7.2.3. Genauigkeit

Die Genauigkeit des Abgasmassendurchsatzmessers, definiert als die Abweichung des abgelesenen EFM-Messwerts vom Bezugswert, darf ± 3 % des Ablesewerts oder 0,3 % des Skalenendwerts nicht überschreiten; es gilt der höhere Wert.

7.2.4. Präzision

Die Präzision, definiert als das 2,5-Fache der Standardabweichung zehn wiederholter Ansprechreaktionen auf einen bestimmten Nenndurchsatz, der etwa in der Mitte des Kalibrierbereiches liegt, darf 1 % des maximalen Durchsatzes, bei dem der EFM kalibriert wurde, nicht überschreiten.

7.2.5. Rauschen

Das Rauschen darf 2 % des maximalen kalibrierten Durchsatzwerts nicht überschreiten. Auf jeden der 10 Messzeiträume folgt ein Intervall von 30 Sekunden, in dem der EFM dem maximalen kalibrierten Durchsatz ausgesetzt wird.

7.2.6. Nullpunktdrift

Die Nullpunktdrift wird als mittleres Ansprechen auf einen Nulldurchsatz in einem Zeitabschnitt von mindestens 30 Sekunden festgelegt. Die Nullpunktdrift kann anhand der aufgezeichneten Primärsignale, z.B. des Drucks, überprüft werden. Die Drift der Primärsignale über einen Zeitraum von 4 Stunden muss weniger als ± 2 % des Höchstwerts des Primärsignals betragen, das bei dem Durchsatzwert, bei dem der EFM kalibriert wurde, aufgezeichnet wurde.

7.2.7. Justierausschlagsdrift

Die Justierausschlagsdrift wird als mittleres Ansprechen auf einen Justierdurchsatz in einem Zeitabschnitt von mindestens 30 Sekunden definiert. Die Justierausschlagsdrift kann anhand der aufgezeichneten Primärsignale, z.B. des Drucks, überprüft werden. Die Drift der Primärsignale über einen Zeitraum von 4 Stunden muss weniger als ± 2 % des Höchstwerts des Primärsignals betragen, das bei dem Durchsatzwert, bei dem der EFM kalibriert wurde, aufgezeichnet wurde.

7.2.8. Anstiegzeit

Die Anstiegzeit der Geräte und Methoden zur Messung des Abgasdurchsatzes sollte so weit wie möglich der Anstiegzeit des Gasanalysators gemäß Absatz 4.2.7 entsprechen, jedoch nicht mehr als 1 Sekunde betragen.

7.2.9. Überprüfung der Ansprechzeit

Die Ansprechzeit von Abgasmassendurchsatzmessern wird bestimmt, indem ähnliche Parameter wie für die Emissionsprüfung (d. h. Druck, Durchsätze, Filtereinstellungen und alle sonstigen Faktoren, die die Ansprechzeit beeinflussen) angewandt werden. Die Bestimmung der Ansprechzeit erfolgt durch Wechsel des Gases direkt am Eintritt des Abgasmassendurchsatzmessers. Der Gaswechsel muss so schnell wie möglich erfolgen; ein Wechsel in weniger als 0,1 Sekunden wird dringend empfohlen. Der für die Prüfung verwendete Gasdurchsatz muss eine Veränderung des Durchsatzes von mindestens 60 % des Skalenendwerts des Abgasmassendurchsatzmessers bewirken. Der Gasdurchsatz ist aufzuzeichnen. Die Ansprechverzögerung ist definiert als die Zeit, die ab dem Umschalten des Gasstroms (t₀) vergeht, bis der angezeigte Messwert 10 % (t₁₀) seines Endwerts erreicht. Die Anstiegzeit ist definiert als die Zeit für den Anstieg des angezeigten Messwerts von 10 % auf 90 % (t₁₀ bis t₉₀) des Endwerts. Die Ansprechzeit (t₉₀) ist definiert als die Summe aus der Ansprechverzögerung und der Anstiegzeit. Die Ansprechzeit des Durchsatzmessers (t₉₀) muss gemäß Absatz 7.2.8 ≤ 3 Sekunden bei einer Anstiegzeit (t₁₀ bis - t₉₀) von ≤ 1 Sekunde betragen.

8. Sensoren und Nebenverbraucher

Sensoren oder Nebenverbraucher, die beispielsweise zur Bestimmung von Temperatur, Luftdruck, Umgebungsfeuchte, Fahrzeuggeschwindigkeit, Kraftstoffdurchsatz und Ansaugluftdurchsatz eingesetzt werden, dürfen die Leistung von Motor und Abgasnachbehandlungssystem des Fahrzeugs nicht verändern oder unangemessen beeinträchtigen. Die Genauigkeit der Sensoren und Nebenverbraucher muss die Anforderungen von Tabelle A5/4 erfüllen. Die Einhaltung der Anforderungen von Tabelle A5/4 ist in den vom Hersteller des Geräts spezifizierten Abständen gemäß den internen Kontrollverfahren oder nach der Norm ISO 9000 nachzuweisen.

Tabelle A5/4: Genauigkeitsanforderungen für Messparameter

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1. Einführung

Diese Anlage enthält Anforderungen für die Validierung der Funktionstüchtigkeit des eingebauten PEMS unter instationären Bedingungen sowie für die Korrektheit der Abgasmassendurchsatzwerte, die mit nicht rückführbar kalibrierten Abgasmassendurchsatzmessern ermittelt oder mithilfe von ECU-Signalen berechnet wurden.

2. Symbole, Parameter und Einheiten

3. Validierungsverfahren für PEMS

3.1. Häufigkeit der PEMS-Validierung

Es wird empfohlen, den korrekten Einbau eines PEMS in ein Fahrzeug durch Vergleich mit im Labor installierten Geräten bei einer Prüfung auf einem Rollenprüfstand entweder vor der RDE-Prüfung oder alternativ nach Abschluss der Prüfung zu validieren. Für Prüfungen, die während der Typgenehmigung durchgeführt werden, ist die Validierungsprüfung vorgeschrieben.

3.2. PEMS-Validierungsverfahren

3.2.1. PEMS-Installation

Das PEMS ist gemäß den Vorschriften der Anlage 4 zu installieren und vorzubereiten. Die PEMS-Installation darf in der Zeit zwischen der Validierung und der RDE-Prüfung nicht verändert werden.

3.2.2. Prüfbedingungen

Die Validierung erfolgt auf einem Rollenprüfstand, so weit wie möglich, unter den Bedingungen der Typgenehmigung gemäß den Vorschriften der UN-Regelung Nr. 154. Es wird empfohlen, den vom PEMS während der Validierungsprüfung entnommenen Abgasstrom zurück in die CVS zu leiten. Ist dies nicht machbar, sind die Ergebnisse der CVS um die entnommene Abgasmasse zu berichtigen. Wird der Abgasmassendurchsatz mit einem Abgasmassendurchsatzmesser validiert, wird empfohlen, die Messungen des Massendurchsatzes mit Daten von einem Sensor oder dem ECU abzugleichen.

3.2.3. Datenanalyse

Der Gesamtwert der mit Laborausrüstung gemessenen entfernungsabhängigen Emissionen [g/km] ist gemäß UN-Regelung Nr. 154 zu berechnen. Die vom PEMS gemessenen Emissionen sind nach Anlage 7 zu berechnen; sie werden zwecks Ermittlung der Gesamtmasse der Schadstoffe [g] summiert und anschließend durch die vom Rollenprüfstand angezeigte Prüfstrecke [km] dividiert. Die gesamte vom PEMS und dem Bezugslaborsystem bestimmte entfernungsabhängige Schadstoffmasse [g/km] ist anhand der Anforderungen in Absatz 3.3 zu bewerten. Für die Validierung von NO_x-Emissionsmessungen ist die Feuchtigkeitskorrektur gemäß UN-Regelung Nr. 154 anzuwenden.

3.3. Zulässige Toleranzen für die PEMS-Validierung

Die PEMS-Validierungsergebnisse müssen die Anforderungen in Tabelle A6/1 erfüllen. Wird eine zulässige Toleranz überschritten, sind Abhilfemaßnahmen zu treffen, und die PEMS-Validierung ist zu wiederholen.

Tabelle A6/1: Zulässige Toleranzen

4. Verfahren für die Validierung des mit nicht rückführbar kalibrierten Geräten und Sensoren ermittelten Abgasmaßendurchsatzes

4.1. Häufigkeit der Validierung

Zusätzlich zur Erfüllung der Linearitätsanforderungen gemäß Anlage 5 Absatz 3 unter stationären Bedingungen ist die Linearität von nicht rückführbar kalibrierten Abgasmassendurchsatzmessern oder der mit nicht rückführbar kalibrierten Sensoren oder ECU-Signalen berechnete Abgasmassendurchsatz für jedes Prüffahrzeug unter nicht stationären Bedingungen mithilfe eines kalibrierten Abgasmassendurchsatzmessers oder der CVS zu validieren.

4.2. Validierungsverfahren

Die Validierung erfolgt auf einem Rollenprüfstand unter Typgenehmigungsbedingungen, soweit diese zutreffen, auf demselben Fahrzeug, das für die RDE-Prüfung verwendet wurde. Zu Referenzzwecken ist ein rückverfolgbar kalibrierter Durchflussmesser zu verwenden. Jede Umgebungstemperatur innerhalb der in Absatz 5.1 dieses Anhangs genannten Spanne ist zulässig. Der Einbau des Abgasmassendurchsatzmessers und die Durchführung der Prüfung müssen die Anforderung nach Anlage 4 Absatz 3.4.3 erfüllen.

Die Validierung der Linearität geschieht mit folgenden Berechnungsschritten:

1. Das zu validierende Signal und das Bezugssignal sind einer Zeitkorrektur zu unterziehen, die die Anforderungen von Anlage 7 Absatz 3 erfüllt, soweit diese zutreffen.
2. Punkte unterhalb von 10 % des höchsten Durchsatzwertes sind von der weiteren Analyse auszuschließen.
3. Das zu validierende Signal und das Bezugssignal sind bei einer konstanten Frequenz von mindestens 1,0 Hz mit folgender Gleichung für die beste Anpassung zu korrelieren:

   y = a₁x + a₀

   Dabei gilt:

   y		ist der tatsächliche Wert des zu validierenden Signals
   a1		ist die Steigung der Regressionsgeraden
   x		ist der tatsächliche Wert des Bezugssignals
   a0		ist der y-Achsabschnitt der Regressionsgeraden

   Die Standardabweichung vom Schätzwert (SEE) des geschätzten Verlaufs y über x und der Bestimmungskoeffizient (r²) sind für jeden einzelnen Messparameter und jedes Messsystem zu berechnen.

4. Die Parameter der linearen Regression müssen den Bestimmungen der Tabelle A6/2 entsprechen.

4.3. Anforderungen

Die in Tabelle A6/2 wiedergegebenen Linearitätsanforderungen müssen erfüllt sein. Wird eine zulässige Toleranz überschritten, sind Abhilfemaßnahmen zu treffen, und die Validierung ist zu wiederholen.

Tabelle A6/2: Linearitätsanforderungen an den berechneten und den gemessenen Abgasmassendurchsatz

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1. Einführung ¹⁸

In dieser Anlage ist das Verfahren zur Bestimmung der momentanen Massen- und Partikelanzahlemissionen [g/s; #/s] beschrieben, das auf die Anwendung der Datenkonsistenzregeln nach Anlage 4 folgt. Die momentanen Massen- und Partikelzahlemissionen werden dann für die nachfolgende Bewertung einer RDE-Fahrt und die Berechnung des Zwischen- und des endgültigen Emissionsergebnisses gemäß der Anlage 11 herangezogen.

2. Symbole, Parameter und Einheiten

3. Zeitkorrektur der Parameter

Für die korrekte Berechnung der streckenabhängigen Emissionen sind die aufgezeichneten Konzentrationskurven der Bestandteile, der Abgasmassendurchsatz, die Fahrzeuggeschwindigkeit und andere Fahrzeugdaten einer Zeitkorrektur zu unterziehen. Zur Erleichterung der Zeitkorrektur sind Daten, die dem Zeitabgleich unterliegen, entweder in einem einzigen Aufzeichnungsgerät oder mit einem synchronisierten Zeitstempel gemäß Anlage 4 Absatz 5.1 aufzuzeichnen. Die Zeitkorrektur und der Zeitabgleich für Parameter sind in der in den Absätzen 3.1 bis 3.3 festgelegten Reihenfolge durchzuführen.

3.1. Zeitkorrektur von Bestandteilkonzentrationen

Die aufgezeichneten Kurven aller Bestandteilkonzentrationen sind einer Zeitkorrektur zu unterziehen, indem eine inverse Verschiebung entsprechend der Wandlungszeit der jeweiligen Analysatoren vorgenommen wird. Die Wandlungszeit der Analysatoren ist nach Anlage 5 Absatz 4.4 zu bestimmen:

c_i,c (t - Δt_t,i) = c_i,r (t)

Dabei gilt:

3.2. Zeitkorrektur des Abgasmassendurchsatzes

Der mit einem Abgasdurchsatzmesser gemessene Abgasmassendurchsatz ist einer Zeitkorrektur durch inverse Verschiebung entsprechend der Wandlungszeit des Abgasmassendurchsatzmessers zu unterziehen. Die Wandlungszeit des Massendurchsatzmessers ist nach Anlage 5 Absatz 4.4 zu bestimmen:

q_m,c (t - Δt_t,m) = q_m,r (t)

Dabei gilt:

Wird der Abgasmassendurchsatz mithilfe von ECU-Daten oder mit einem Sensor bestimmt, ist eine zusätzliche Wandlungszeit zu berücksichtigen, welche durch Kreuzkorrelation des berechneten Abgasmassendurchsatzes mit dem gemessenen Abgasmassendurchsatz gemäß Anlage 6 Absatz 4 bestimmt wird.

3.3. Zeitabgleich der Fahrzeugdaten

Für sonstige, von einem Sensor oder dem ECU stammende Daten ist ein Zeitabgleich durch Kreuzkorrelierung mit geeigneten Emissionsdaten (z.B. mit Bestandteilkonzentrationen) vorzunehmen.

3.3.1. Fahrzeuggeschwindigkeit aus verschiedenen Quellen

Zum Zeitabgleich zwischen Fahrzeuggeschwindigkeit und Abgasmassendurchsatz ist es zuerst notwendig, eine gültige Geschwindigkeitskurve festzulegen. Stammen die Daten zur Fahrzeuggeschwindigkeit aus verschiedenen Quellen (z.B. dem GNSS, einem Sensor oder dem ECU), ist ein Zeitabgleich der Geschwindigkeitswerte durch Kreuzkorrelation vorzunehmen.

3.3.2. Fahrzeuggeschwindigkeit und Abgasmassendurchsatz

Es ist ein Zeitabgleich zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Abgasmassendurchsatz durch Kreuzkorrelation des Abgasmassendurchsatzes und des Produkts aus Fahrzeuggeschwindigkeit und positiver Beschleunigung vorzunehmen.

3.3.3. Weitere Signale

Bei Signalen, deren Wert sich langsam ändert und innerhalb einer engen Spanne liegt, beispielsweise bei der Umgebungstemperatur, kann der Zeitabgleich entfallen.

4. Emissionsmessungen bei stehendem Verbrennungsmotor

Momentane Emissions- oder Abgasdurchsatzwerte, die bei deaktiviertem Verbrennungsmotor gemessen wurden, sind in der Datenaustauschdatei aufzuzeichnen.

5. Korrektur der Messwerte

5.1. Driftkorrektur

5.2. Umrechnung vom trockenen in den feuchten Bezugszustand

Werden die Emissionen im trockenen Bezugszustand gemessen, sind die gemessenen Konzentrationen anhand folgender Formel in den feuchten Bezugszustand umzurechnen:

c_wet = k_w × c_dry

Dabei gilt:

Die Berechnung von k_w erfolgt nach folgender Formel:

Dabei gilt:

Dabei gilt:

5.3. Korrektur der NO_x-Emissionen um Umgebungsfeuchte und -temperatur

Bei den NO_x-Emissionen ist keine Korrektur um Umgebungstemperatur und Feuchtigkeit vorzunehmen.

5.4. Korrektur negativer Emissionsergebnisse

Negative momentane Ergebnisse dürfen nicht korrigiert werden.

6. Bestimmung der momentanen gasförmigen Abgasbestandteile

6.1. Einführung

Die Bestandteile im Rohabgas sind mit den in Anlage 5 beschriebenen Mess- und Probenahmeanalysatoren zu messen. Die Rohkonzentrationen der maßgeblichen Bestandteile sind gemäß Anlage 4 zu messen. Die Daten sind einer Zeitkorrektur zu unterziehen und gemäß Absatz 3 abzugleichen.

6.2. Berechnung der NMHC und CH₄-Konzentration

Bei der Methanmessung mit einem NMC-FID hängt die NMHC-Berechnung vom Kalibriergas/von der Methode zur Nullpunkt-/Messbereichskalibrierung ab. Bei Verwendung eines FID für THC-Messungen ohne NMC ist dieser mit Propan/Luft oder Propan/N₂ auf die übliche Weise zu kalibrieren. Für die Kalibrierung des einem NMC nachgeschalteten Flammenionisationsdetektors (FID) sind folgende Verfahren zulässig:

1. Das Kalibriergas aus Propan und Luft wird am NMC vorbeigeleitet.
2. Das Kalibriergas aus Methan und Luft wird durch den NMC geleitet.

Es wird nachdrücklich empfohlen, den Methan-FID mit Kalibriergas aus Methan und Luft zu kalibrieren, das durch den NMC geleitet wird.

Bei Verfahren a sind die Konzentrationen von CH₄ und NMHC folgendermaßen zu berechnen:

Bei Verfahren b sind die Konzentrationen von CH₄ und NMHC folgendermaßen zu berechnen:

Dabei gilt:

Wird der Methan-FID durch den Cutter kalibriert (Verfahren b), beträgt die gemäß Anlage 5 Absatz 4.3.4 Buchstabe a bestimmte Umwandlungseffizienz bei Methan null. Die Dichte, die für die Berechnung der NMHC-Masse herangezogen wird, muss gleich der Dichte der Gesamtkohlenwasserstoffe bei 273,15 K und bei 101,325 kPa sein und hängt vom Kraftstoff ab.

7. Bestimmung des Abgasmassendurchsatzes

7.1. Einführung

Für die Berechnung der momentanen Massenemissionen gemäß den Absätzen 8 und 9 ist die Bestimmung des Abgasmassendurchsatzes erforderlich. Der Abgasmassendurchsatz ist durch eines der direkten Messverfahren nach Anlage 5 Absatz 7.2 zu bestimmen. Alternativ dazu ist die Berechnung des Abgasmassendurchsatzes gemäß den Absätzen 7.2 bis 7.4 des vorliegenden Anhangs zulässig.

7.2. Berechnungsverfahren auf Grundlage des Luftmassendurchsatzes und des Kraftstoffmassendurchsatzes

Der momentane Abgasmassendurchsatz kann aus dem Luftmassendurchsatz und dem Kraftstoffmassendurchsatz folgendermaßen berechnet werden:

q_mew,i = q_maw,i + q_mf,i

Dabei gilt:

Werden der Luftmassendurchsatz und der Kraftstoffmassendurchsatz oder der Abgasmassendurchsatz mithilfe von Aufzeichnungen des ECU ermittelt, muss der berechnete momentane Abgasmassendurchsatz die in Anlage 5 Absatz 3 für den Abgasmassendurchsatz festgelegten Linearitätsanforderungen sowie die Validierungsanforderungen nach Anlage 6 Absatz 4.3 erfüllen.

7.3. Berechnungsverfahren auf der Grundlage des Luftmassendurchsatzes und des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses

Der momentane Abgasmassendurchsatz kann aus dem Luftmassendurchsatz und dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis folgendermaßen berechnet werden:

Dabei gilt:

Die Koeffizienten beziehen sich bei Kraftstoffen auf Kohlenstoffbasis auf einen Kraftstoff C_β Hα O_ε N_δ S_γ mit β = 1. Die Konzentration der HC-Emissionen ist in der Regel gering und kann bei der Berechnung von λ_i weggelassen werden.

Werden der Luftmassendurchsatz und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mithilfe von Aufzeichnungen des ECU ermittelt, muss der berechnete momentane Abgasmassendurchsatz die in Anlage 5 Absatz 3 für den Abgasmassendurchsatz festgelegten Linearitätsanforderungen sowie die Validierungsanforderungen nach Anlage 6 Absatz 4.3 erfüllen.

7.4. Berechnungsverfahren auf der Grundlage des Kraftstoffmassendurchsatzes und des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses

Der momentane Abgasmassendurchsatz kann aus dem Kraftstoffdurchsatz und dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis (berechnet mit A/F_st und λ_i gemäß Absatz 7.3) wie folgt errechnet werden:

Der berechnete momentane Abgasmassendurchsatz muss die in Anlage 5 Absatz 3 für den Abgasmassendurchsatz festgelegten Linearitätsanforderungen sowie die Validierungsanforderungen nach Anlage 6 Absatz 4.3 erfüllen.

8. Berechnung der momentanen Massenemissionen gasförmiger Bestandteile

Die momentanen Massenemissionen [g/s] werden durch Multiplikation der momentanen Konzentration des jeweiligen Schadstoffs [ppm] mit dem momentanen Abgasmassendurchsatz [kg/s] - bei beiden Werten ist eine Korrektur und ein Abgleich für die Wandlungszeit vorzunehmen - und dem jeweiligen u-Wert nach Tabelle A7/1 bestimmt. Wird im trockenen Bezugszustand gemessen, so sind die momentanen Konzentrationswerte der Bestandteile nach Absatz 5.1 in den feuchten Bezugszustand umzurechnen, ehe sie für weitere Berechnungen verwendet werden. Gegebenenfalls sind in sämtlichen nachfolgenden Datenbewertungen negative momentane Emissionswerte zu verwenden. Die Parameterwerte müssen in die Berechnung der vom Analysator, dem Durchsatzmessgerät, dem Sensor oder dem ECU gemeldeten momentanen Emissionen [g/s] einfließen. Hierzu ist folgende Formel anzuwenden:

m_gas,i = u_gas • C_gas,i • q_mew,i

Dabei gilt:

Tabelle A7/1: u-Werte des Rohabgases als Darstellung des Verhältnisses zwischen der Dichte des Abgasbestandteils oder Schadstoffs i [kg/m³] und der Dichte des Abgases [kg/m³]

9. Berechnung der momentanen Partikelzahlemissionen

Die momentanen Partikelzahlemissionen [Partikel/s] werden durch Multiplikation der momentanen Konzentration des jeweiligen Schadstoffs [Partikel/cm³] mit dem momentanen Abgasmassendurchsatz [kg/s] - bei beiden Werten ist eine Korrektur und ein Abgleich für die Wandlungszeit vorzunehmen - und durch Division durch die Dichte [kg/m³] nach Tabelle A7/1 bestimmt. Gegebenenfalls sind in sämtlichen nachfolgenden Datenbewertungen negative momentane Emissionswerte zu verwenden. Alle signifikanten Stellen der Vorergebnisse sind bei der Berechnung der momentanen Emissionen zu berücksichtigen. Es ist folgende Gleichung anzuwenden:

PNi = C_PN,iq_mew,i / ρ_e

Dabei gilt:

10. Datenaustausch

Datenaustausch: Der Datentauschtausch zwischen den Messsystemen und der Datenauswertungssoftware erfolgt über eine von der Kommission zur Verfügung gestellte standardisierte Datenaustauschdatei⁶.

Die Vorbearbeitung der Daten (z.B. Zeitkorrektur nach Absatz 3, Korrektur der Fahrzeuggeschwindigkeit nach Anlage 4 Absatz 4.7 oder Korrektur des GNSS-Signals für die Fahrzeuggeschwindigkeit nach Anlage 4 Absatz 6.5) muss mit der Steuerungssoftware des Messsystems erfolgen und vor Erzeugung der Datenaustauschdatei abgeschlossen sein.

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1. Einführung ¹⁸

Die Methode des gleitenden Mittelungsfensters wird zur Bewertung der gesamten Fahrtdynamik verwendet. Die Prüfung ist in Teilabschnitte (Fenster) unterteilt und mit der anschließenden Analyse soll festgestellt werden, ob die Fahrt für RDE-Zwecke geeignet ist. Die 'Normalität' der Fenster wird durch einen Vergleich ihrer entfernungsabhängigen CO₂-Emissionen mit einer Bezugskurve bewertet, die von den gemäß der WLTP-Prüfung gemessenen CO₂-Emissionen stammt.

2. Symbole, Parameter und Einheiten ¹⁸

Der Index (i) verweist auf den Zeitabschnitt.

Der Index (j) verweist auf das Fenster.

Der Index (k) verweist auf die Kategorie (t = insgesamt (total), ls = niedrige Geschwindigkeit (low speed), ms = mittlere Geschwindigkeit (medium speed), hs = hohe Geschwindigkeit (high speed) oder auf cc = die charakteristische Kurve für CO₂ (characteristic curve).

a1,b1	-	Koeffizienten der charakteristischen Kurve für CO2
a2,b2	-	Koeffizienten der charakteristischen Kurve für CO2
MCO2	-	CO2-Masse, [g]
MCO2j	-	CO2-Masse in Fenster j, [g]
ti	-	Gesamtdauer in Abschnitt i, [s]
tt	-	Dauer einer Prüfung, [s]
vi	-	tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit im Zeitabschnitt i [km/h]
	-	durchschnittliche Fahrzeuggeschwindigkeit im Fenster j, [km/h]
tol1 H	-	obere Toleranz für die charakteristische CO2-Kurve eines Fahrzeugs, [%]
tol1 L	-	untere Toleranz für die charakteristische CO2-Kurve eines Fahrzeugs, [%]

3. Gleitende Mittelungsfenster

3.1. Festlegung von Mittelungsfenstern ^{17 18}

Die gemäß Anlage 7 berechneten momentanen CO₂-Emissionen werden mithilfe einer Methode des gleitenden Mittelungsfensters auf der Grundlage der CO₂-Bezugsmasse integriert.

Das Heranziehen der CO₂-Bezugsmasse ist in Abbildung A8/2 dargestellt. Es gilt folgendes Berechnungsprinzip: Die entfernungsabhängigen RDE-CO₂-Emissionsmassen werden nicht für den gesamten Datensatz, sondern für Teildatensätze des gesamten Datensatzes berechnet, wobei die Länge dieser Teildatensätze so festgesetzt wird, dass sie immer demselben Anteil an der CO₂-Masse entspricht, die das Fahrzeug während der anzuwendenden WLTP-Prüfung im Labor ausstößt (falls zutreffend, nach Anwendung entsprechender Korrekturen (z.B. ATCT)). Die Berechnungen des gleitenden Fensters werden mit dem Zeitinkrement Δt entsprechend der Datenerfassungsfrequenz durchgeführt. Diese Teildatensätze, die zur Berechnung der CO₂-Emissionen des Fahrzeugs auf der Straße und seiner durchschnittlichen Geschwindigkeit verwendet werden, werden in den folgenden Abschnitten als 'Mittelungsfenster' bezeichnet. Die an dieser Stelle beschriebene Berechnung ist vom ersten Datenpunkt an durchzuführen (vorwärts), wie in Abbildung A8/1 dargestellt.

Die folgenden Daten werden bei der Berechnung der CO₂-Masse, der Entfernung und der Durchschnittsgeschwindigkeit des Fahrzeugs in jedem Mittelungsfenster außer Acht gelassen:

die Überprüfung der Instrumente in regelmäßigen Abständen und/oder nach der Überprüfung der Nullpunktdrift;

die Fahrzeuggeschwindigkeit über dem Boden < 1 km/h;

Die Berechnung beginnt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit über dem Boden größer als oder gleich 1 km/h ist, und sie beinhaltet Fahrereignisse, in deren Verlauf kein CO₂ ausgestoßen wird und die Fahrzeuggeschwindigkeit über dem Boden größer als oder gleich 1 km/h ist.

Die Massenemissionen M_CO2,j werden durch Integration der momentanen Emissionen in g/s gemäß Anlage 7 bestimmt.

Abbildung A8/1
Fahrzeuggeschwindigkeit, bezogen auf die Zeit, und gemittelte Fahrzeugemissionen, bezogen auf die Zeit, beginnend mit dem ersten Mittelungsfenster

Abbildung A8/2
Festlegung von Mittelungsfenstern auf Grundlage der CO₂-Masse

Die Dauer (t_2,j - t_1,j) des j-ten Mittelungsfensters wird festgelegt durch:

M_CO2 (t_2,j) - M_CO2 (t_1,j) ≥ M_CO2,ref

Dabei gilt:

M_CO2(t_i,j) ist die CO₂-Masse, die zwischen dem Beginn der Prüfung und der Zeit t_i,j gemessen wird [g];

M_CO2,ref ist die CO₂-Bezugsmasse (die Hälfte der CO₂-Masse, die vom Fahrzeug während der geltenden WLTP-Prüfung ausgestoßen wird).

Bei der Typgenehmigung ist der CO₂-Bezugswert aus den CO₂-Werten der WLTP-Prüfung des Einzelfahrzeugs, die gemäß der UN-Regelung Nr. 154 einschließlich aller entsprechenden Korrekturen ermittelt wurden, zu ermitteln.

Für ISC- oder Marktüberwachungsprüfungen ist die CO₂Bezugsmasse der Übereinstimmungsbescheinigung ²⁸ für das Einzelfahrzeug zu entnehmen. Der Wert für OVC-HEV-Fahrzeuge ist der WLTP-Prüfung mit Betrieb bei gleichbleibender Ladung zu entnehmen.

t_2,j muss so gewählt werden, dass

M_CO2 (t_2,j - Δt) - M_CO2 (t_1,j) < M_CO2,ref ≤ M_CO2 (t_2,j) - M_CO2 (t_1,j)

Wobei Δt der Datenerfassungszeitraum ist.

The CO₂-Massen M_CO2,j in den Fenstern werden durch Integration der gemäß Anlage 7 errechneten momentanen Emissionen berechnet.

3.2. Berechnung von Fenster-Parametern

• Die folgenden Werte werden für jedes nach Absatz 3.1 bestimmte Fenster berechnet: die entfernungsabhängigen CO₂-Emissionen M_CO2,d,j;
• die durchschnittliche Fahrzeuggeschwindigkeit _j.

4. Bewertung von Fenstern

4.1. Einführung ¹⁸

Die Bezugsbedingungen für die Dynamik des Prüffahrzeugs werden anhand der CO₂-Emissionen des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der zum Zeitpunkt der Typgenehmigung in der WLTP-Prüfung gemessenen Durchschnittsgeschwindigkeit dargestellt und als 'charakteristische Kurve des Fahrzeugs hinsichtlich CO₂' bezeichnet.

4.2. Bezugspunkte der charakteristischen Kurve für CO₂

Bei der Typgenehmigung sind die Werte aus den WLTP-CO₂-Werten des Einzelfahrzeugs, die gemäß der UN-Regelung Nr. 154 einschließlich aller entsprechenden Korrekturen ermittelt wurden, zu nehmen.

Für ISC- oder Marktüberwachungsprüfungen sind die entfernungsabhängigen CO₂-Emissionen, die in diesem Absatz für die Festlegung der Bezugskurve zu berücksichtigen sind, der Übereinstimmungsbescheinigung für das Einzelfahrzeug zu entnehmen.

Die zur Festlegung der charakteristischen Kurve für CO₂ erforderlichen Bezugspunkte P₁, P₂ und P₃ werden wie folgt bestimmt:

4.2.1. Punkt P₁

= 18,882km / h (Durchschnittsgeschwindigkeit für die Phase des WLTP-Zyklus mit niedriger Geschwindigkeit)

M_CO2;d;P1 = CO₂-Emissionen des Fahrzeugs während der Phase mit niedriger Geschwindigkeit der WLTP-Prüfung [g/km]

4.2.2. Punkt P₂

= 56,664km / h (Durchschnittsgeschwindigkeit für die Phase des WLTP-Zyklus mit hoher Geschwindigkeit)

M_CO2;d;P2 = CO₂-Emissionen des Fahrzeugs während der Phase mit hoher Geschwindigkeit der WLTP-Prüfung [g/km]

4.2.3. Punkt P₃

= 91,997km / h (Durchschnittsgeschwindigkeit für die Phase des WLTP-Zyklus mit sehr hoher Geschwindigkeit)

M_CO2;d;P3 = CO₂-Emissionen des Fahrzeugs während der Phase mit sehr hoher Geschwindigkeit der WLTP-Prüfung [g/km]

4.3. Festlegung der charakteristischen Kurve für CO₂

Die CO₂-Emissionen entsprechend der charakteristischen Kurve werden anhand der in Absatz 4.2 definierten Bezugspunkte als Funktion der Durchschnittsgeschwindigkeit unter Verwendung zweier linearer Abschnitte (P₁, P₂) und (P₂, P₃) berechnet. Der Abschnitt (P₂, P₃) wird auf der Achse der Fahrzeuggeschwindigkeit auf 145 km/h begrenzt. Die charakteristische Kurve wird wie folgt durch Gleichungen bestimmt:

Für den Abschnitt (P₁, P₂):

Für den Abschnitt (P₂, P₃):

Abbildung A8/3
Charakteristische Kurve für CO₂-Emissionen des Fahrzeugs und Toleranzen für ICE-Fahrzeuge und NOVC-HEV-Fahrzeuge

Abbildung A8/4
Charakteristische Kurve für CO₂-Emissionen des Fahrzeugs und Toleranzen für OVC-HEV-Fahrzeuge

4.4. Niedrig-, Mittel- und Hochgeschwindigkeitsfenster

4.4.1. Die Fenster werden entsprechend der jeweiligen Geschwindigkeit in Niedrig-, Mittel- und Hochgeschwindigkeitsintervalle eingeteilt.

4.4.1.1. Niedriggeschwindigkeitsfenster

Für Niedriggeschwindigkeitsfenster sind durchschnittliche Fahrzeuggeschwindigkeiten von _j unter 45 km/h charakteristisch.

4.4.1.2. Mittelgeschwindigkeitsfenster

Für Mittelgeschwindigkeitsfenster sind durchschnittliche Fahrzeuggeschwindigkeiten von _j mindestens 45 km/h und unter 80 km/h charakteristisch.

Bei Fahrzeugen, die mit einer Einrichtung zur Begrenzung der Geschwindigkeit auf 90 km/h ausgerüstet sind, sind für das Mittelgeschwindigkeitsfenster Fahrzeuggeschwindigkeiten von _j  unter 70 km/h charakteristisch.

4.4.1.3. Hochgeschwindigkeitsfenster

Für Hochgeschwindigkeitsfenster sind durchschnittliche Fahrzeuggeschwindigkeiten von_j mindestens 80 km/h und unter 145 km/h charakteristisch.

Bei Fahrzeugen, die mit einer Einrichtung zur Begrenzung der Geschwindigkeit auf 90 km/h ausgerüstet sind, sind für das Hochgeschwindigkeitsfenster Fahrzeuggeschwindigkeiten von _j  mindestens 70 km/h und unter 90 km/h charakteristisch.

Abbildung A8/5
Charakteristische Kurve des Fahrzeugs für CO₂: Definitionen der niedrigen, mittleren und hohen Geschwindigkeit (dargestellt für ICE- und NOVC-HEV-Fahrzeuge) außer Fahrzeuge der Klasse N₂, die mit einer Einrichtung zur Begrenzung der Geschwindigkeit auf 90 km/h ausgerüstet sind

Abbildung A8/6
Charakteristische Kurve des Fahrzeugs für CO₂: Definitionen der niedrigen, mittleren und hohen Geschwindigkeit (dargestellt für OVC-HEV-Fahrzeuge) außer Fahrzeuge, die mit einer Einrichtung zur Begrenzung der Geschwindigkeit auf 90 km/h ausgerüstet sind

4.5.1. Bewertung der Gültigkeit der Fahrt

4.5.1.1. Toleranzen oberhalb und unterhalb der charakteristischen Kurve für CO₂

Die obere Toleranz der charakteristischen Kurve für CO₂ des Fahrzeugs beträgt tol_1H = 45 % für Fahren mit niedriger Geschwindigkeit und tol_1H = 40 % für Fahren mit mittlerer und hoher Geschwindigkeit.

Die untere Toleranz der charakteristischen Kurve für CO₂ des Fahrzeugs beträgt tol_1L = 25 % für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor und tol_1L = 100 % für NOVC-HEV-Fahrzeuge und OVC-HEV-Fahrzeuge.

4.5.1.2. Bewertung der Gültigkeit der Prüfung

Die Prüfung ist gültig, wenn mindestens 50 % der Niedrig-, mittleren und Hochgeschwindigkeitsfenster innerhalb der für die charakteristische Kurve für CO₂ festgelegten Toleranz liegen.

Wird bei NOVC-HEV und OVC-HEV die Mindestanforderung von 50 % zwischen tol_1H und tol_1L nicht erfüllt, kann die obere positive Toleranz tol_1H erhöht werden, bis der Wert von tol_1H 50 % erreicht.

Bei OVC-HEV ist die Prüfung dennoch gültig, wenn aufgrund des Nichteinschaltens des ICE keine MAW berechnet werden.

weiter .