3.4   Prüfeinrichtungen

3.4.1   Fahrleistungsprüfstand

3.4.1.1

Auf dem Fahrleistungsprüfstand wird eine Straßenfahrt simuliert. Dabei werden die Fahrzeugmassen bei Beschleunigungen und Verzögerungen durch zuschaltbare Schwungscheiben an den Rollen oder durch elektrische Schwungmassensimulationen berücksichtigt. Die während der Straßenfahrt auftretenden Leistungsverluste, bedingt durch Luft- und Rollwiderstand, werden durch einstellbare Leistungsbremsen simuliert. Der Fahrleistungsprüfstand ist in regelmäßigen Abständen (ein Monat) nach einem der in Nummer 3.9 genannten Verfahren zu kalibrieren.

3.4.1.2

Das Betriebsverhalten des Prüffahrzeugs darf durch den Prüfstand zum Beispiel infolge von Schwingungen nicht beeinträchtigt werden. Das Fahrzeug muss auf dem Prüfstand eine annähernd horizontale Lage einnehmen.

3.4.1.3

Der Prüfstand muss mit einer Einrichtung ausgerüstet sein, mit der dem Fahrer die momentane Fahrgeschwindigkeit des Prüffahrzeugs relativ zu der Sollgeschwindigkeit derart angezeigt wird, dass der Fahrer die Fahrkurven I und II mit der verlangten Genauigkeit nachfahren kann.

3.4.1.4

Die Einrichtungen, mit denen die Schwungmasse und die Fahrwiderstände simuliert werden, müssen bei Prüfständen mit zwei Rollen von der vorderen Rolle angetrieben werden, sofern nicht beide Rollen gekoppelt sind.

3.4.1.5

Die Fahrzeuggeschwindigkeit muss entsprechend der Umdrehungsgeschwindigkeit der Prüfstandsrolle bestimmt werden. Sie muss bei Geschwindigkeiten über 10 km/h auf ± 1 km/h genau gemessen werden. Mit der Einrichtung zur Geschwindigkeitsmessung muss eine Einrichtung gekoppelt sein, mit der die auf dem Prüfstand zurückgelegte Fahrstrecke ermittelt wird.

3.4.1.6

Bei dem Fahrleistungsprüfstand muss die Einstellung der auf der Straße aufgenommenen Leistung bei 80, 60 und 40 km/h auf ± 5 Prozent und bei 20 km/h auf ± 10 Prozent genau angeglichen werden. Der Wert muss positiv sein.

3.4.1.7

Die Gesamtschwungmasse muss bekannt sein und der Schwungmassenklasse für die Prüfung auf ± 20 kg entsprechen.

3.4.1.8   Kühlgebläse

Während der Fahrprüfungen ist ein Kühlgebläse mit konstanter Drehzahl so aufzustellen, dass dem Fahrzeug bei geöffneter Motorhaube Kühlluft in geeigneter Weise zugeführt wird. Bei Fahrzeugen mit Frontmotor ist das Gebläse in einem Abstand von 300 mm mitten vor dem Fahrzeug aufzustellen. Bei Fahrzeugen mit Heckmotor (oder wenn eine besondere Konstruktion die obige Anordnung unzweckmäßig macht) ist das Kühlgebläse so anzuordnen, dass es ausreichend Luft zur Aufrechterhaltung der Fahrzeugkühlung liefert. Die Gebläsekapazität soll normalerweise 2,50 m3/s nicht überschreiten. Wenn jedoch der Hersteller nachweisen kann, dass eine zusätzliche Kühlung erforderlich ist, um eine repräsentative Prüfung durchführen zu können, kann die Gebläsekapazität erhöht werden oder es können zusätzliche Gebläse verwendet werden, wenn dies zuvor vom Technischen Dienst genehmigt wurde.

3.4.2   Abgas- und Partikelentnahmeeinrichtung

3.4.2.1

Mit den in Nummer 3.10 beschriebenen Auffangeinrichtungen müssen die luftverunreinigenden Gase und Partikel in den Abgasen gemessen werden. Dabei wird das Entnahmesystem mit konstantem Volumen (CVS) verwendet. Dazu müssen die Abgase des Fahrzeugs kontinuierlich mit der Umgebungsluft unter kontrollierten Bedingungen verdünnt werden. Um die emittierten Mengen mit diesen CVS-Verfahren messen zu können, müssen zwei Bedingungen erfüllt sein: Das Gesamtvolumen der Mischung aus Abgasen und Verdünnungsluft muss gemessen und eine anteilige Probe dieses Volumens muss kontinuierlich für die Analyse aufgefangen werden. Die emittierte Partikelmenge wird bestimmt, indem aus einem anteiligen Teilstrom über die gesamte Dauer des Tests die Partikel auf geeigneten Filtern abgeschieden werden und die Menge gravimetrisch bestimmt wird (siehe Nummer 3.4.4.2).
Die emittierten Mengen luftverunreinigender Gase werden aus den Konzentrationen in der Probe unter Berücksichtigung der Konzentration dieser Gase in der Umgebungsluft und aus der Durchflussmenge während der Prüfdauer bestimmt.

3.4.2.2

Der Durchfluss durch die Geräte muss groß genug sein, um unter allen Bedingungen eine Wasserdampfkondensation, die bei einer Prüfung auftreten könnte, entsprechend den Vorschriften in Nummer 3.10 zu verhindern.

3.4.2.3

Die schematische Darstellung des Entnahmesystems ist in der nachstehenden Abbildung, Figur 4 dargestellt. In Nummer 3.10 werden Beispiele von CVS-Entnahmesystemen beschrieben, die die Bedingungen dieses Abschnitts erfüllen.

3.4.2.4

Die Luft/Abgas-Mischung muss in den Entnahmesonden homogen sein.

3.4.2.5

Die Sonden müssen eine repräsentive Probe verdünnter Abgase entnehmen.
Figur 4
Schema eines Probenahme- und Analysesystems zur Bestimmung gasförmiger Emissionen bei Pkw mit Ottomotoren

3.4.2.6

Die Entnahmeeinrichtung muss gasdicht sein. Sie muss so beschaffen sein und aus solchen Werkstoffen bestehen, dass die Konzentrationen der Abgasbestandteile in den verdünnten Abgasen nicht beeinflusst werden. Beeinflusst ein Geräteteil (Wärmetauscher, Ventilator usw.) die Konzentration eines luftverunreinigenden Gases in den verdünnten Gasen, so muss die Probe dieses Gases vor diesem Teil entnommen werden, wenn die Beeinflussung nicht ausgeschaltet werden kann.

3.4.2.7

Hat das zu prüfende Fahrzeug eine Auspuffanlage, die mehrere Endrohre aufweist, so sind diese Rohre so nahe wie möglich am Fahrzeug miteinander zu verbinden.

3.4.2.8

Bei angeschlossener Entnahmeeinrichtung dürfen die Druckschwankungen am (an den) Endrohr(en) sich um nicht mehr als ± 1,25 kPa gegenüber den Druckschwankungen ändern, die während der Fahrkurven auf dem Prüfstand gemessen wurden, wenn das (die) Auspuffendrohr(e) nicht mit der Entnahmeeinrichtung verbunden ist (sind). Eine Entnahmeeinrichtung, mit dem diese Druckunterschiede auf ± 0,25 kPa gesenkt werden können, ist dann zu verwenden, wenn der Hersteller unter Nachweis der Notwendigkeit einer solchen Verringerung dies schriftlich von der Genehmigungsbehörde verlangt. Der Gegendruck muss im Auspuffendrohr möglichst am äußeren Ende oder einem Verlängerungsrohr mit gleichem Durchmesser gemessen werden.

3.4.2.9

Die einzelnen Ventile zur Weiterleitung der Gasproben müssen Schnellschaltventile sein.

3.4.2.10

Die Gasproben sind in genügend großen Beuteln aufzufangen. Diese Beutel müssen aus Werkstoffen bestehen, die den Gehalt an luftverunreinigenden Gasen 20 Minuten nach dem Auffangen um nicht mehr als ± 2 Prozent verändern.

3.4.3   Einrichtung zur Ermittlung der Verdunstungsemissionen

Die Einrichtung zur Ermittlung der Verdunstungsemissionen besteht aus den nachfolgend beschriebenen Komponenten.

3.4.3.1   Gasdichte Hülle

Durch eine gasdichte Hülle wird eine rechteckige Messkammer gebildet, in welcher das zu prüfende Fahrzeug steht. Der freie Zugang zum Fahrzeug muss von allen Seiten gewährleistet sein. Im verschlossenen Zustand muss die Kammer gasdicht sein gemäß Prüfung nach Nummer 3.12. Die innere Oberfläche der Hülle muss für Kohlenwasserstoffe undurchlässig sein. Mindestens eine Fläche muss aus flexiblem undurchlässigem Material bestehen, um aus Temperaturschwankungen resultierende kleinere Druckschwankungen durch Volumenveränderungen ausgleichen zu können. Bei der Gestaltung der Wände ist eine gute Wärmeverteilung anzustreben. Wird die Kammer gekühlt, so darf die Temperatur der inneren Wandoberfläche 20 °C an keiner Stelle unterschreiten.

3.4.3.2   Kohlenwasserstoffanalysator

Die Kohlenwasserstoffkonzentration in der Kammer wird mit Hilfe eines Flammen-Ionisations- Detektors (FID) bestimmt. Der nicht verbrannte Teil des Probengasstroms muss in die Kammer zurückgeführt werden. Die Anforderungen an die Genauigkeit des Geräts und die Kalibrierung werden in Nummer 3.11 beschrieben. Der FID muss mit Einrichtungen zur kontinuierlichen Aufzeichnung oder Speicherung der Messdaten ausgerüstet sein.

3.4.3.3   Tankbeheizung, Temperaturmessung

Die Beheizung des Kraftstofftanks erfolgt durch eine in der Heizleistung verstellbare Wärmequelle. Geeignet ist beispielsweise eine Heizmatte mit einer Leistung von 2 000 W. Die Einstellung der Heizleistung kann manuell oder automatisch erfolgen. Die Wärmezuführung muss gleichmäßig an die Tankwandungen unterhalb des Kraftstoffspiegels erfolgen.
Die Einrichtung zur Tankbeheizung muss die gleichmäßige Erwärmung des Kraftstoffs im Tank von 16 °C um 14 K innerhalb von 60 Minuten ermöglichen. Die Kraftstofftemperatur ist etwa in der Mitte des im Tank befindlichen Kraftstoffvolumens zu messen.
Die Raumtemperatur wird an zwei Stellen von Temperaturgebern erfasst, die so geschaltet sein müssen, dass ein Mittelwert angezeigt wird. Die Messstellen befinden sich etwa 10 cm entfernt von der vertikalen Mittellinie jeder Seitenwand in einer Höhe von 90 ± 10 cm.
Die Temperaturen müssen während der Verdunstungsmessungen in Abständen von je einer Minute aufgezeichnet oder gespeichert werden. Die Messgenauigkeit einschließlich der Aufzeichnung muss ± 1,5 K betragen. Das Aufzeichnungs- oder Speichersystem muss die Zeiten mit einer Auflösung von ± 15 s und die Temperaturen mit einer Auflösung von ± 0,4 K wiedergeben können.

3.4.3.4   Gebläse

Durch Verwendung eines Gebläses oder mehrerer Gebläse muss erreicht werden können, dass
  1. die CH-Konzentration in der Kammer vor einer Messung auf die Umgebungskonzentration gesenkt wird,
  2. eine gleichmäßige Temperatur- und CH-Verteilung in der Kammer während der Messung erreicht wird. Das zu prüfende Fahrzeug darf dabei keiner direkten Strömung ausgesetzt werden.

3.4.3.5   CH-Sammelstellen

Mit den CH-Sammelstellen – soweit diese gemäß Nummer 3.6.2.2 Buchstabe m erforderlich sind – müssen die beim Betrieb nach Fahrkurve I entstehenden Verdunstungsemissionen aufgefangen werden können.

3.4.4   Analysegeräte

3.4.4.1   Allgemeine Vorschriften

3.4.4.1.1
Die Analyse der luftverunreinigenden Gase und Partikel ist mit folgenden Geräten durchzuführen:
  1. Kohlenmonoxid (CO) und Kohlendioxid (CO2): Nichtdispersiver Infrarot-Absorptionsanalysator (NDIR);
  2. Kohlenwasserstoffe (CH) – Fahrzeuge mit Fremdzündungsmotor: Flammenionisations-Detektor (FID) propankalibriert, ausgedrückt in Kohlenstoffatom-Äquivalent (C1);
  3. Kohlenwasserstoffe (CH) – Fahrzeuge mit Dieselmotor: Flammenionisations-Detektor mit Ventilen, Rohrleitungen usw. beheizt auf 190 °C ± 10 °C (HFID); propankalibriert, ausgedrückt in Kohlenstoffatom-Äquivalent (C1);
  4. Stickoxide (NOx): Chemilumineszens-Analysator (CLA) mit NOx/NO-Konverter;
  5. Partikel: Gravimetrische Bestimmung der abgeschiedenen Partikel. Die Partikel werden an jeweils zwei im Probengasstrom hintereinander angeordneten Filtern abgeschieden. Die abgeschiedene Partikelmenge soll je Filterpaar zwischen 2 und 5 mg liegen. Die Filteroberfläche soll aus einem Material bestehen, das hydrophob und gegen die Abgasbestandteile inert ist (PTFE oder gleichwertiges Material).
3.4.4.1.2   Messgenauigkeit
Die Analysatoren müssen einen Messbereich mit der erforderlichen Genauigkeit aufweisen, der für Messungen der jeweiligen Gaskonzentration in den Abgasproben geeignet ist. Der Messfehler darf nicht mehr als ± 3 Prozent betragen, wobei der tatsächliche Wert der Kalibriergase unberücksichtigt bleibt.
Bei Konzentrationen von weniger als 100 ppm darf der Messfehler nicht mehr als ± 3 ppm betragen. Die Analyse der Umgebungsluftprobe wird mit dem gleichen Analysator und mit dem gleichen Messbereich wie die entsprechende Probe der verdünnten Abgase durchgeführt. Die Wägung der abgeschiedenen Partikel muss eine Genauigkeit von 1 mg gewährleisten.
3.4.4.1.3   Gastrocknungsanlage
Vor dem Analysator darf keine Gastrocknungsanlage verwendet werden, sofern nicht nachgewiesen wird, dass sie sich nicht nachweisbar auf den Gehalt der luftverunreinigenden Gase des verdünnten Abgasstroms auswirkt.

3.4.4.2   Besondere Vorschriften für Dieselmotoren

Es ist eine beheizte Entnahmeleitung im Verdünnungstunnel für die kontinuierliche Analyse der Kohlenwasserstoffe (CH) mit einem beheizten Flammenionisations-Detektor (HFID) und Registriergerät zu verwenden. Die durchschnittliche Konzentration der gemessenen Kohlenwasserstoffe wird durch Integration bestimmt. Während der gesamten Prüfung muss die Temperatur dieser Leitung auf 190 °C eingestellt sein. Die Leitung muss mit einem beheizten Filter mit einem 99-prozentigen Wirkungsgrad für die Teilchen > 0,3 μm versehen sein, mit dem die Partikel aus dem für die Analyse verwendeten kontinuierlichen Gasstrom herausgefiltert werden. Die Ansprechzeit des Entnahmesystems (von der Sonde bis zum Eintritt in den Analysator) muss weniger als 4 Sekunden betragen.
Der beheizte Flammenionisations-Detektor (HFID) muss mit einem System für konstanten Durchfluss versehen werden, um die Entnahme einer repräsentativen Probe zu gewährleisten, sofern nicht Durchflussschwankungen im CFV-System (Critical Flow Venturi – siehe Nummer 3.10) kompensiert werden.
Die Partikel-Probenahmeeinheit besteht aus Verdünnungstunnel, Probenahmesonde, Filtereinheit, Teilstrompumpe, Durchflussregelung und -messeinrichtung. Der Partikel-Probenahmeteilstrom wird jeweils über zwei hintereinander angeordnete Filter gezogen. Nach Abschluss der Partikelentnahme ist auf eine parallel angeordnete Filtereinheit umzuschalten. Die Entnahmesonde für den Partikel-Probengasstrom muss im Verdünnungskanal derart angeordnet sein, dass ein repräsentativer Probengasstrom des homogenen Luft/Abgas-Gemisches entnommen werden kann und dass an der Entnahmestelle die Temperatur des Luft/Abgas-Gemisches 52 °C nicht überschreitet. Die Temperatur des Probengasstroms darf über die Länge der Entnahmeleitung (Entnahmesonde-Durchflussmessgeräte) um nicht mehr als ± 3 K, der Durchfluss um nicht mehr als ± 5 Prozent schwanken. Die Masse der während der Testphase abgeschiedenen Partikel wird durch Differenzwägung ermittelt.

3.4.4.3   Kalibrierung

Jeder Analysator muss so oft wie nötig und auf jeden Fall im Monat vor der Prüfung und der Überprüfung der Übereinstimmung der Produktion kalibriert werden. In Nummer 3.11 wird das Kalibrierverfahren für die in Nummer 3.4.4.1 genannten Analysatortypen beschrieben.

3.4.5   Volumenmessung

3.4.5.1

Das Verfahren zur Messung des Gesamtvolumens der verdünnten Abgase, das beim CVS-System verwendet wird, muss eine Genauigkeit von ± 2 Prozent aufweisen.

3.4.5.2   Kalibrierung des CVS-Systems

Das Volumenmessgerät des CVS-Systems muss in einer Weise und in so kurzen Zeitabständen kalibriert werden, dass die erforderliche Genauigkeit gewährleistet und erhalten bleibt. Nummer 3.11 zeigt ein Beispiel für ein Kalibrierverfahren, mit dem die erforderliche Genauigkeit erzielt wird. Bei diesem Verfahren wird für das CVS-System ein dynamisches Durchflussmessgerät verwendet, das für die auftretenden hohen Durchsätze geeignet ist. Die Genauigkeit des Gerätes muss bescheinigt sein und einer nationalen oder internationalen Norm entsprechen.

3.4.6   Gase

3.4.6.1   Reine Gase

Die für die Kalibrierung und für den Einsatz der Geräte verwendeten reinen Gase müssen folgende Bedingungen erfüllen:
  1. gereinigter Stickstoff (Reinheit ≤ 1 ppm C, ≤ 1 ppm CO, ≤ 400 ppm CO2, ≤ 0,1 ppm NO),
  2. gereinigte synthetische Luft (Reinheit ≤ 1 ppm C, ≤ 1 ppm CO, ≤ 400 ppm CO2, ≤ 0,1 ppm NO) Sauerstoffgehalt zwischen 18 und 21 Volumenprozent,
  3. gereinigter Sauerstoff (Reinheit ≤ 99,5 Volumenprozent O2),
  4. gereinigter Wasserstoff (und wasserstoffhaltiges Gemisch) (Reinheit ≤ 1 ppm C, ≤ 400 ppm CO2).

3.4.6.2   Prüfgase

Die für die Kalibrierung verwendeten Gasgemische müssen die nachstehend genannte chemische Zusammensetzung haben:
  1. C3H8 und gereinigte synthetische Luft
  2. CO und gereinigter Stickstoff
  3. CO2 und gereinigter Stickstoff
  4. NO und gereinigter Stickstoff (der NO2-Anteil im Kalibriergas darf 5 Prozent des NO-Gehalts nicht überschreiten).
Die tatsächliche Konzentration eines Prüfgases muss auf ± 2 Prozent mit dem Nennwert übereinstimmen. Dies muss durch regelmäßige Vergleiche mit nationalen oder internationalen Standards sichergestellt werden.
Die in Nummer 3.11 vorgeschriebenen Konzentrationen der Prüfgase dürfen auch mit einem Gas- Mischdosierer durch Verdünnung mit gereinigtem Stickstoff oder mit gereinigter synthetischer Luft erzielt werden. Das Mischgerät muss so genau arbeiten, dass die Konzentration der verdünnten Prüfgase auf ± 2 Prozent bestimmt werden kann.

3.4.7   Zusätzliche Messgeräte

3.4.7.1   Temperatur

Die Temperaturen müssen, sofern nichts anderes bestimmt ist, auf ± 1,5 K genau gemessen werden.

3.4.7.2   Druck

Der Luftdruck muss auf ± 0,1 kPa genau gemessen werden.

3.4.7.3   Absolute Feuchte

Die absolute Feuchte muss auf ± 5 Prozent genau bestimmt werden.

3.4.8   Abgasentnahmesystem

Das Abgasentnahmesystem muss mit der in Nummer 3.11.4 beschriebenen Methode geprüft werden. Die höchstzulässige Abweichung zwischen eingeführter und gemessener Gasmenge darf 5 Prozent betragen.