3   Anforderungen an ungeregelte Partikelminderungssysteme

Der Antragsteller, der die Betriebserlaubnis für ein Partikelminderungssystem nach Anhang IV beantragt, muss durch die in Nummer 3.2 beschriebenen Prüfungen belegen und bestätigen, dass die Funktionsfähigkeit dieses Systems bei bestimmungsgemäßem Betrieb über eine Lebensdauer von bis zu fünf Jahren oder bis zu einer Kilometerleistung von 80 000 km – je nachdem, welches Kriterium zuerst erreicht wird – gewährleistet ist. Die Partikelminderungssysteme dürfen nicht mit Einrichtungen versehen sein, die diese Systeme außer Funktion setzen.

3.1   Übereinstimmungskriterien für ungeregelte Partikelminderungssysteme

Das ungeregelte Partikelminderungssystem darf in folgenden Merkmalen nicht abweichen:
  1. Rückhalteart, Arbeitsweise, Minderungsmaterial (Metall, Keramik),
  2. Minderungskonstruktion des Filtermaterials (Platten, Geflecht, gewickelt, minimale Zellen-/Material-/Vliesdichte, maximale Porosität, Porendurchmesser, Taschen-/Kugelanzahl, Oberflächenrauhigkeit, Draht-/Kugel-/Faserdurchmesser),
  3. Mindestbeschichtung des Partikelminderungssystems (g/ft3),
  4. Canning/Verpackung (Lagerung/Halterung des Trägers),
  5. Volumen ± 20 Prozent,
  6. Regenerationstyp (periodisch oder kontinuierlich),
  7. Regenerationsstrategie (katalytische, thermische, elektrothermische Regeneration),
  8. Art der Additivierung (falls vorhanden),
  9. Typ des Additivs (falls vorhanden),
  10. Bypassverhältnis,
  11. mit oder ohne vorgeschaltetem Oxidationskatalysator.
Weiterverwendung des/der vorhandenen Oxidationskatalysator(s/en): Dem Minderungssystem vorgeschaltete Oxidationskatalysatoren können bei der Nachrüstung im Einzelfall weiter verwendet werden, wenn diese nachweislich:
  1. nicht älter als fünf Jahre sind,
  2. nicht länger als 80 000 km im Fahrzeug verbaut waren (Nachweis der Laufleistung über Serviceheft und Wegstreckenzähler) und
  3. nicht mit sichtbaren Mängeln behaftet sind oder
  4. der Hersteller des Partikelminderungssystems im Rahmen der unter Nummer 6.2.3 geforderten Betriebserlaubnis nachweist, dass die entsprechend geforderten Grenzwerte auch ohne den/die serienmäßigen Oxidationskatalysator(en) eingehalten werden (Betriebserlaubnis muss Nachweis enthalten).
Wird keiner der vorgenannten Nachweise erbracht, sind die Oxidationskatalysatoren vor der Nachrüstung mit dem Partikelminderungssystem zu erneuern.

3.2   Prüfung des ungeregelten Partikelminderungssystems

Für die Begutachtung des Partikelminderungssystems nach Nummer 3.1 muss zum Beweis der Funktionstüchtigkeit im späteren Feldeinsatz ein Dauerlauf nach Nummer 3.3 von mindestens 4 000 km durchgeführt werden. Der Dauerlauf dient dem Nachweis der Funktionstüchtigkeit und der Stabilität des Systems sowie dessen Wirkungsgrad.
Das dazu verwendete Kraftfahrzeug muss den Anforderungen der Stufe PM 2 entsprechen; bei Kraftfahrzeugen mit einer zulässigen Gesamtmasse von mehr als 2 500 kg den Anforderungen der Stufe PM 1. Die Partikelemission des Dauerlauffahrzeugs im Ausgangszustand darf im NEFZ 0,030 g/km nicht unterschreiten. Sofern kein Dauerlauffahrzeug mit entsprechender Partikelemission zur Verfügung steht, sind die Stufen bei 2 000 km bzw. 4 000 km um das Verhältnis der vorgeschriebenen Partikelmasse von 0,030 g/km zu der tatsächlichen Fahrzeugemission zu verlängern (Beispiel: bei 0,020 g/km verschieben sich die Messungen von 2 000 km auf 3 000 km und von 4 000 km auf 6 000 km).
Das für den Dauerlauf ausgewählte Kraftfahrzeug muss nicht vom selben Fahrzeughersteller wie der angestrebte Verwendungsbereich sein. Der Verwendungsbereich eines Systems umfasst einen Motorleistungsbereich zwischen 65 Prozent und 130 Prozent, bezogen auf die Motorleistung des Prüffahrzeugs.
Als Prüfzyklus für die Abgasmessungen auf dem Rollenprüfstand ist der NEFZ mit inner- und außerstädtischem Anteil (Teil 1 und Teil 2) nach Anhang III Anlage 1 der Richtlinie 70/220/EWG in der Fassung der Richtlinie 98/69/EWG anzuwenden.

3.3   Durchführung des Dauerlaufs

Der Dauerlauf ist über eine Fahrstrecke von mindestens 4 000 km durchzuführen. Auf Wunsch des Antragstellers kann vor Beginn des Dauerlaufs eine Fahrzeuginspektion durch den mit der Begutachtung beauftragten technischen Dienst sowie das Auslesen des OBD-Systems vorgenommen werden.

3.3.1

Die Streckenakkumulation kann auf dem Rollenprüfstand durch Wiederholung des innerstädtischen Anteils des NEFZ (Teil 1) durchgeführt werden.

3.3.2

Die Streckenakkumulation auf dem Rollenprüfstand kann im NEFZ mit inner- (Teil 1) und außerstädtischem (Teil 2, reduziert) Anteil durchgeführt werden. Dabei darf im Teil 2 des NEFZ eine Fahrgeschwindigkeit von 70 km/h und eine maximale Abgastemperatur von 300 °C unmittelbar vor dem Minderungssystem nicht überschritten werden.

3.3.3

Alternativ kann die in der Prüfdokumentation ausführlich zu beschreibende Dauerlaufstrecke von der begutachtenden Stelle so gewählt werden, dass sie einem realistischen innerstädtischen Fahrprofil entspricht. Dabei muss die Durchschnittsgeschwindigkeit zwischen 25 bis 35 km/h, die maximale Geschwindigkeit unter 70 km/h, der zeitliche Leerlaufanteil nicht unter 7 Prozent und der zeitliche Geschwindigkeitsanteil zwischen 50 bis 70 km/h unter 10 Prozent (nicht am Ende des Dauerlaufs gefahren) liegen. Die maximale Abgastemperatur unmittelbar vor und nach dem Partikelminderungssystem muss ohne externe Regeneration im Mittel immer unter 300 °C, die Motordrehzahl unterhalb von 60 Prozent der Nenndrehzahl liegen. Während des ganzen Dauerlaufs sind Fahrzeuggeschwindigkeit, Weg, Motordrehzahl und Differenzdruck zwischen Ein- und Ausgang des Partikelminderungssystems in der Prüfdokumentation mit aufzunehmen.

3.4   Prüfungen im Dauerlauf

Die Abgasmessungen mit eingebautem ungeregeltem Partikelminderungssystem werden nach Anhang I Nummer 1.1
  1. vor Dauerlaufstart (Grundvermessung, Zustand I),
  2. nach mindestens 2 000 km (Zustand II) und
  3. nach mindestens 4 000 km (Zustand III) und
  4. nach der „Worst-Case-Regeneration“ (Zustand IV)
durchgeführt.
Vor und nach dem Dauerlauf wird das Fahrzeug zur späteren Bestimmung der Partikelminderungseffizienz im Ausgangszustand ohne Partikelminderungssystem vermessen. Der Hersteller kann jeweils nach den 2 000 km- und den 4 000 km-Messungen zusätzliche Abgasmessungen im Ausgangszustand beantragen. Nach dem Wiedereinbau des Systems ist in diesem Falle die Abgasmessung zu wiederholen. Der dabei jeweils höchste Abgaswert ist für die Bestimmung des Rückhaltegrads heranzuziehen. Die Abweichung der Abgasmessungen mit Partikelminderungssystem vor/nach Ein-/Ausbau darf 15 Prozent nicht überschreiten.

3.5   Abgasuntersuchung

Sollen ungeregelte Partikelminderungssysteme Verwendung finden, sind zusätzlich Abgasuntersuchungen nach Nummer 3.2 der Anlage XIa mit Ermittlung des Spitzenwertes für die Rauchgastrübung durchzuführen.

3.6   „Worst-Case-Regeneration“ nach dem Dauerlauf

Zur Absicherung der thermischen Stabilität im späteren Feldeinsatz von nachgerüsteten Fahrzeugen wird nach den 4 000-km-Abgasmessungen und nach der Abgasuntersuchung eine „Worst-Case-Regeneration“ durchgeführt.
Die thermische „Worst-Case-Regeneration“ wird mit dem Prüffahrzeug auf dem Rollenprüfstand über die Motorlast eingeleitet (zügiger Lastwechsel von unterer Teillast nach Volllast). Nach Erkennen der Zündung der Partikel im Minderungssystem wird der Leerlaufpunkt über Motorschub angefahren. Das Prüffahrzeug verbleibt so lange im Leerlauf, bis kein Rußabbrand im Rückhaltesystem mehr stattfindet. Sofern unter den vorgenannten Betriebsbedingungen nicht spätestens nach zehn Minuten Abgastemperaturen von 600 °C aufgetreten sind, ist der „Worst-Case-Test“ zu beenden. Bei Fahrzeugen oberhalb einer Motorleistung von 160 kW kann die Einleitung der „Worst-Case-Regeneration“ auf der Straße erfolgen.
Sofern keine thermische Regeneration eingeleitet werden konnte, ist eine Regeneration des Partikelminderungssystems nach Herstellervorgaben im Fahrzeugbetrieb durchzuführen. In allen Fällen werden anschließend Abgasmessungen durchgeführt. Die dabei arithmetisch gemittelte Partikelemission darf um nicht mehr als 15 Prozent von der Partikelemission PNg abweichen.
Darüber hinaus muss der Hersteller nachweisen und bestätigen, dass die verbrannte Partikelmasse und die dabei aufgetretenen Abgastemperaturen bezüglich der Haltbarkeit des Systems als unkritisch anzusehen sind.

3.7   Abgasmessungen während des Dauerlaufs

3.7.1

Ermittlung der Partikelemission im NEFZ:
Die Abgasemissionswerte im Ausgangszustand (PS), Zustand I (Grundvermessung) (PI), Zustand II (PII), Zustand III (PIII) und Zustand IV (PIV) ergeben sich jeweils als Mittelwert aus jeweils zwei, sofern die Messungen nicht mehr als 15 Prozent voneinander abweichen, ansonsten drei Messungen im NEFZ.

3.7.2

Ermittlung der gasförmigen Emissionen (NOx, CO, HC) und des Kraftstoffverbrauchs in CO2:
  • Arithmetisches Mittel aus NEFZ im Ausgangszustand ohne Minderungssystem (HCS, COS, NOx S) und (CO2 S);
  • Arithmetisches Mittel aus NEFZ im nachgerüsteten Zustand mit Minderungssystem (HC (I, II, III), CO (I, II, III), NOx (I, II, III) und CO2 (I, II, III)). Die Emissionen während der „Worst-Case-Regeneration“ werden nicht berücksichtigt.

3.8   Bewertung des ungeregelten Partikelminderungssystems

Die Prüfung des Partikelminderungssystems für das System gilt als bestanden, wenn folgende Kriterien erfüllt sind:

3.8.1

Die Partikelemission mit PNg = (fa · PI + fb · PII + fc · PIII) / (fa + fb + fc) mit fa = 1; fb = 2 und fc = 4 muss unter dem Grenzwert von 0,025 g/km liegen; bei Kraftfahrzeugen mit einer zulässigen Gesamtmasse von mehr als 2 500 kg unter dem Grenzwert von 0,050 g/km.

3.8.2

Der Rückhaltegrad η = 1 – (PNg/PS) muss mindestens 0,3 (= 30 Prozent) erreichen mit PS = (PS1 + PS2)/2.

3.8.3

Der Rückhaltegrad während der Rußoxidation ηR = 1 – (PIVT2/PST2) aus den jeweiligen Messungen PIV aus dem Teil 2 des NEFZ (außerstädtischer Anteil) muss mindestens 0,3 (= 30 Prozent) erreichen.

3.8.4

Die gemessene Partikelemission PIV muss kleiner sein als 1,15 · PNg.

3.8.5

Die limitierten Schadstoffe müssen im Ausgangszustand und im nachgerüsteten Zustand die Grenzwerte der ursprünglichen homologierten Schadstoffklasse unterschreiten.

3.8.6

Bei den Trübungsmessungen nach Anhang I Nummer 1.1 dürfen im Ausgangszustand und im nachgerüsteten Zustand die Herstellertrübungskoeffizienten nicht überschritten werden.