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Abgasprüfung für die Typzulassung Im Rahmen der Typprüfung zur Erlangung der allgemeinen Betriebserlaubnis von Pkw und leichten Nkw wird die Abgasprüfung am Fahrzeug auf Rollenprüfständen durch- geführt. Die Prüfung unterscheidet sich damit von Abgasprüfungen, die z. B. im Rahmen der Feldüberwachung mit Werk- statt-Messgeräten durchgeführt werden. Für die Typprüfung von schweren Nkw werden Abgasprüfungen auf Motorprüf- ständen durchgeführt. Die vorgeschriebenen Testzyklen, die auf dem Rollenprüfstand gefahren werden, sind so definiert, dass der praktische Fahrbetrieb auf der Straße annähernd nachgebildet wird. Die Messung auf einem Rollenprüfstand bietet dabei Vorteile gegenüber der tatsäch- lichen Straßenfahrt: Die Ergebnisse sind gut reproduzierbar, da die Umgebungsbedingungen konstant gehalten werden können. Die Tests sind vergleichbar, da ein defi- niertes Geschwindigkeits-Zeit-Profil unabhängig vom Verkehrsfluss abgefahren werden kann. Die erforderliche Messtechnik kann stationär aufgebaut werden. 516 Abgas-Messtechnik Abgasprüfung für die Typzulassung Abgas-Messtechnik Bild 1 1 1 Kühlgebläse 1 2 Fahrerleitmonitor 1 3 Rolle mit Dynamometer 1 4 Luftbeutel 1 5 Abgasbeutel 1 6 Absaugung 1 7 Filter 1 8 Pumpe 1 9 beheizter Vorfilter mit Pumpe 10 Verdünnungsluft 11 Verdünnungstunnel 12 Wärmetauscher 13 beheizte Leitung 14 Gasanalysatoren 15 Messfilter 16 4-fach Venturi- Düsen 17 Durchflussmesser 18 Gaszähler 19 CVS-Gebläse 20 PC mit Monitor 1 3 CO CO 2 NO x HC 10 7 7 8 11 12 9 7 8 4 5 7 8 15 17 18 19 6 20 13 14 16 6 8 7 8 2 CVS-Testmethode für Pkw und leichte Nkw (Beispiel für Dieselmotoren) 1 æ UMK0831-4Y K. Reif (Hrsg.), Dieselmotor-Management, DOI 10.1007/978-3-8348-2179-9_3, © Vieweg+Teubner Verlag | Springer Fachmedien Wiesbaden 2012,

Dieselmotor-Management || Abgas-Messtechnik

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Page 1: Dieselmotor-Management || Abgas-Messtechnik

Abgasprüfung für dieTypzulassung

Im Rahmen der Typprüfung zur Erlangungder allgemeinen Betriebserlaubnis von Pkwund leichten Nkw wird die Abgasprüfungam Fahrzeug auf Rollenprüfständen durch-geführt. Die Prüfung unterscheidet sichdamit von Abgasprüfungen, die z. B. imRahmen der Feldüberwachung mit Werk-statt-Messgeräten durchgeführt werden.

Für die Typprüfung von schweren Nkwwerden Abgasprüfungen auf Motorprüf-ständen durchgeführt.

Die vorgeschriebenen Testzyklen, die aufdem Rollenprüfstand gefahren werden, sind

so definiert, dass der praktische Fahrbetriebauf der Straße annähernd nachgebildet wird.Die Messung auf einem Rollenprüfstandbietet dabei Vorteile gegenüber der tatsäch-lichen Straßenfahrt:� Die Ergebnisse sind gut reproduzierbar,

da die Umgebungsbedingungen konstantgehalten werden können.

� Die Tests sind vergleichbar, da ein defi-niertes Geschwindigkeits-Zeit-Profilunabhängig vom Verkehrsfluss abgefahrenwerden kann.

� Die erforderliche Messtechnik kannstationär aufgebaut werden.

516 Abgas-Messtechnik Abgasprüfung für die Typzulassung

Abgas-Messtechnik

Bild 1

11 Kühlgebläse

12 Fahrerleitmonitor

13 Rolle mit

Dynamometer

14 Luftbeutel

15 Abgasbeutel

16 Absaugung

17 Filter

18 Pumpe

19 beheizter Vorfilter

mit Pumpe

10 Verdünnungsluft

11 Verdünnungstunnel

12 Wärmetauscher

13 beheizte Leitung

14 Gasanalysatoren

15 Messfilter

16 4-fach Venturi-

Düsen

17 Durchflussmesser

18 Gaszähler

19 CVS-Gebläse

20 PC mit Monitor

1 3CO

CO2

NOx

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CVS-Testmethode für Pkw und leichte Nkw (Beispiel für Dieselmotoren)1

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K. Reif (Hrsg.), Dieselmotor-Management, DOI 10.1007/978-3-8348-2179-9_3 ,© Vieweg+Teubner Verlag | Springer Fachmedien Wiesbaden 2012,

Page 2: Dieselmotor-Management || Abgas-Messtechnik

Abgasmessungen auf dem Rollenprüfstandwerden außer zur Typprüfung auch bei derEntwicklung von Motorkomponentendurchgeführt.

Prüfaufbau

Das zu testende Fahrzeug wird mit denAntriebsrädern auf drehbare Rollen gestellt(Bild 1, Pos. 3). Der Testzyklus wird voneinem Fahrer nachgefahren, wobei die ge-forderte und die aktuelle Fahrzeuggeschwin-digkeit kontinuierlich auf einem Fahrerleit-gerät dargestellt werden. In einigen Fällenersetzt ein Fahrautomat den Fahrer, umdurch ein genaueres Abfahren des Testzyklusdie Reproduzierbarkeit der Ergebnisse zuerhöhen.

Damit bei der auf dem Prüfstand simulier-ten Fahrt mit der Straßenfahrt vergleichbareEmissionen entstehen, müssen die auf dasFahrzeug wirkenden Kräfte – die Trägheits-kräfte des Fahrzeugs sowie der Roll- undder Luftwiderstand – nachgebildet werden.Hierzu erzeugen Asynchronmaschinen,Gleichstrommaschinen oder auf älterenPrüfständen auch Wirbelstrombremsen einegeeignete geschwindigkeitsabhängige Last,welche auf die Rollen wirkt und vom Fahr-zeug überwunden werden muss. Zur Träg-heitssimulation kommt bei neueren Anlageneine elektrische Schwungmassensimulationzum Einsatz. Ältere Prüfstände verwendenreale Schwungmassen unterschiedlicherGröße, die sich über Schnellkupplungen mitden Rollen verbinden lassen und so dieFahrzeugmasse nachbilden. Ein in geringerEntfernung vor dem Fahrzeug aufgestelltesGebläse sorgt für die nötige Kühlung desMotors.

Das Auspuffrohr des zu testenden Fahrzeugsist im Allgemeinen gasdicht an das Abgas-sammelsystem – das im Weiteren beschrie-bene Verdünnungssystem – angeschlossen.Dort wird ein Teil des verdünnten Abgasesgesammelt und nach Abschluss des Fahrtestsbezüglich der limitierten Schadstoffe(Kohlenwasserstoffe, Stickoxide und Kohlen-

monoxid) sowie Kohlendioxid (zur Bestim-mung des Kraftstoffverbrauchs) analysiert.

Zusätzlich kann zu Entwicklungszwecken anProbenahmestellen in der Abgasanlage desFahrzeugs oder im Verdünnungssystem einTeilstrom des Abgases kontinuierlich ent-nommen und bezüglich der auftretendenSchadstoffkonzentrationen untersuchtwerden.

Das komplette Probenahmesystem inklusivedes Abgas-Messgeräts für Kohlenwasser-stoffe wird auf 190 °C beheizt, um dieKondensation von hochsiedenden Kohlen-wasserstoffen zu vermeiden.

Zusätzlich kommt ein Verdünnungstunnelmit hoher innerer Strömungsturbulenzzum Einsatz sowie Partikelfilter, aus derenBeladung die Partikelemissionen ermitteltwerden.

CVS-Verdünnungsverfahren

Ein weltweit anerkanntes Verfahren, um dievon einem Motor emittierten Abgase zusammeln, ist das CVS-Verdünnungsverfah-ren (Constant Volume Sampling). Es wurde1972 in den USA für Pkw und leichte Nkweingeführt und in mehreren Stufen verbes-sert. Das CVS-Verfahren wird u.a. in Japaneingesetzt, seit 1982 auch in Europa.

Beim Verdünnungsverfahren wird dasAbgas mit Luft vermischt, anschließend wirdein Teil davon in Beuteln aufgefangen. DieAnalyse des Abgases erfolgt erst nach Test-ende. Durch die Verdünnung wird die Kon-densation des im Abgas enthaltenen Wasser-dampfs, und damit auch der Verlust wasser-löslicher Gaskomponenten, vermieden.Außerdem werden durch die VerdünnungNachreaktionen im gesammelten Abgasvermieden bzw. die reale Verdünnung in derAtmosphäre nachgebildet.

Abgas-Messtechnik Abgasprüfung für die Typzulassung 517

Page 3: Dieselmotor-Management || Abgas-Messtechnik

Prinzip des CVS-VerfahrensDas vom Prüffahrzeug emittierte Abgas wirdmit Umgebungsluft (10) in einem mittlerenVerhältnis 1 : 5...1 : 10 verdünnt und übereine spezielle Pumpenanordnung (7, 8) der-art abgesaugt, dass der Gesamtvolumen-strom aus Abgas und Verdünnungsluftkonstant ist. Die Zumischung von Verdün-nungsluft ist also abhängig vom momen-tanen Abgasvolumenstrom. Aus dem ver-dünnten Abgasstrom wird kontinuierlicheine Probe entnommen und in einem odermehreren Abgas-Beuteln (5) gesammelt.Die Befüllung der Beutel korrespondiert imAllgemeinen mit den Phasen, in die dieTestzyklen aufgeteilt sind (z. B. ht-Phase imFTP 75-Testzyklus).

Parallel zur Befüllung der Abgas-Beutelwird der Verdünnungsluft eine Probe ent-nommen und in einem oder mehreren Luft-Beuteln (4) gesammelt, um die Schadstoff-konzentration der Verdünnungsluft zubestimmen.

Der Volumenstrom der Probenahme istdabei innerhalb einer Beutelfüllphase kon-stant. Am Ende des Fahrzyklus entsprichtdie Schadstoffkonzentration in den Abgas-Beuteln dem Mittelwert der Konzentratio-nen im verdünnten Abgas über den Zeit-raum der Beutelbefüllung. Aus diesenKonzentrationen und aus dem Volumendes insgesamt geförderten Luft-Abgas-Gemischs werden – unter Berücksichtigungder in der Verdünnungsluft enthaltenenSchadstoffe – die während des Tests emit-tierten Schadstoffmassen berechnet.

VerdünnungsanlagenEs gibt zwei alternative Verfahren zur Reali-sierung eines konstanten verdünnten Abgas-Volumenstroms:� PDP-Verfahren (Positive Displacement

Pump): Verwendung eines Drehkolben-gebläses (Roots-Gebläse),

� CFV-Verfahren (Critical Flow Venturi):Verwendung von Venturi-Düsen imkritischen Zustand in Verbindung miteinem Standardgebläse.

Weiterentwicklung des CVS-VerfahrensDie Verdünnung des Abgases führt zu einerReduzierung der Schadstoffkonzentrationenim Verhältnis der Verdünnung. Da dieSchadstoffemissionen in den letzten Jahrenaufgrund der Verschärfung der Emissions-grenzwerte deutlich reduziert wurden, ent-sprechen die Konzentrationen einigerSchadstoffe (insbesondere Kohlenwasser-stoffverbindungen) in bestimmten Test-phasen im verdünnten Abgas den Konzen-trationen in der Verdünnungsluft (oder sindsogar niedriger). Dies ist messtechnisch ge-sehen problematisch, da für die Bestimmungder Schadstoffemission die Differenz derbeiden Werte ausschlaggebend ist. Eine wei-tere Herausforderung stellt die Messgenau-igkeit der zur Schadstoffanalyse eingesetztenMessgeräte bei kleinen Konzentrationen dar.

Um diesen Problemen zu begegnen, werdenmit neueren CVS-Verdünnungsanlagenfolgende Maßnahmen getroffen:� Absenkung der Verdünnung: Das erfor-

dert Vorkehrungen gegen Kondensationvon Wasser, z. B. Beheizung von Teilen derVerdünnungsanlagen.

� Verringerung und Stabilisierung derSchadstoffkonzentrationen in der Ver-dünnungsluft, z. B. durch Aktivkohlefilter.

� Optimierung der eingesetzten Messgeräte(einschließlich Verdünnungsanlagen), z. B.durch Auswahl bzw. Vorbehandlung derverwendeten Materialien und Anlagenauf-bauten, Verwendung angepasster elektro-nischer Bauteile.

� Optimierung der Prozesse, z. B. durchspezielle Spülprozeduren.

518 Abgas-Messtechnik Abgasprüfung für die Typzulassung

Page 4: Dieselmotor-Management || Abgas-Messtechnik

Bag Mini DiluterIn den USA wurde als Alternative zu denbeschriebenen Verbesserungen der CVS-Technik ein neuer Typ einer Verdünnungs-anlage entwickelt, der Bag Mini Diluter(BMD). Hier wird ein Teilstrom des Abgasesin einem konstanten Verhältnis mit einemgetrockneten, aufgeheizten Nullgas (z. B.gereinigter Luft) verdünnt. Von diesem ver-dünnten Abgasstrom wird während desFahrtests wiederum ein zum Abgasvolumen-strom proportionaler Teilstrom in (Abgas-)Beutel gefüllt und nach Beendigung desFahrtests analysiert. Durch die Verdünnungmit einem schadstofffreien Nullgas entfälltdie Luftbeutelanalyse und die anschließendeDifferenzbildung von Abgas- und Luftbeu-telkonzentrationen. Es ist allerdings eingrößerer apparativer Aufwand als beimCVS-Verfahren erforderlich, u.a. durch dienotwendige Bestimmung des (unverdünn-ten) Abgasvolumenstroms und die propor-tionale Beutelbefüllung.

Prüfung von NkwDer in den USA ab Modelljahr 1986 vor-geschriebene und in Europa ab 2005 vor-gesehene Transient-Test für die Emissions-prüfung von Dieselmotoren in schwerenNkw über 8500 lb (USA) bzw. über 3,5 t (Eu-ropa) wird auf dynamischen Motorprüf-ständen durchgeführt und benutzt ebenfallsdie CVS-Testmethode. Die Größe der Moto-ren erfordert jedoch zur Einhaltung gleicherVerdünnungsverhältnisse wie bei Pkw undleichten Nkw eine Testanlage mit erheblichgrößerer Durchsatzkapazität. Die vom Ge-setzgeber zugelassene doppelte Verdünnung(über Sekundärtunnel) trägt dazu bei, denapparativen Aufwand zu begrenzen.

Der verdünnte Abgas-Volumenstromkann wahlweise mit einem geeichten Roots-Gebläse oder mit Venturi-Düsen im kriti-schen Zustand realisiert werden.

Abgas-Messgeräte

Die Abgasgesetzgebungen der EU, der USAund Japans definieren für die limitiertenSchadstoffe einheitliche Messverfahren zurErmittlung der Schadstoff-Konzentrationenin Abgas- und Luftbeuteln:� Messung der CO- und CO2-Konzentra-

tion mit nicht-dispersiven Infrarot-Analy-satoren (NDIR)

� Bestimmung der NOX-Konzentration(Summe von NO und NO2) mit Chemi-lumineszenz-Detektoren (CLD)

� Messung der Gesamt-Kohlenwasserstoff-konzentration (THC) mittels Flammen-ionisations-Detektor (FID)

� Gravimetrische Bestimmung derPartikelemissionen

NDIR-AnalysatorDer NDIR-Analysator (nicht-dispersiverInfrarot-Analysator) nutzt die Eigenschaftbestimmter Gase aus, Infrarot-Strahlung ineinem schmalen charakteristischen Wellen-längenbereich zu absorbieren. Die absor-bierte Strahlung wird in Vibrations- bzw.Rotationsenergie der absorbierendenMoleküle umgewandelt.

Abgas-Messtechnik Abgasprüfung für die Typzulassung, Abgas-Messgeräte 519

Bild 1

1 Gasausgang

2 Absorptionszelle

3 Eingang Messgas

4 optischer Filter

5 Infrarot-Lichtquelle

6 Infrarot-Strahlung

7 Referenzzelle

8 Chopperscheibe

9 Detektor

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NDIR-Analysator1

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Page 5: Dieselmotor-Management || Abgas-Messtechnik

Im NDIR-Analysator durchströmt das zuanalysierende Gas die Absorptionszelle(Küvette) (Bild 1, Pos. 2) und wird dort vonInfrarotstrahlung durchstrahlt. Dabei absor-biert es einen zur Konzentration des unter-suchten Schadstoffs proportionalen Anteilder Strahlungsenergie im charakteristischenWellenlängenbereich des Schadstoffs. Einedazu parallel angeordnete Referenzzelle (7)ist mit einem Inertgas (z. B. Stickstoff, N2)gefüllt.

An dem der Infrarot-Lichtquelle gegenüber-liegenden Ende der Zellen befindet sich derDetektor (9) zur Messung der Restenergieder Infrarotstrahlung aus Mess- und Refe-renzzelle. Er besteht aus zwei durch ein Dia-phragma verbundenen Kammern, die Pro-ben der zu untersuchenden Gaskomponenteenthalten. In einer Kammer wird die fürdiese Komponente charakteristische Strah-lung aus der Referenzzelle absorbiert, in deranderen die Strahlung aus der Messgas-küvette. Die Differenz der in den beidenDetektorkammern ankommenden und ab-sorbierten Strahlung führt zu einer Druck-differenz und damit zu einer Auslenkungder Membran zwischen Mess- und Referenz-detektor. Diese Auslenkung dient als Maßfür die Schadstoffkonzentration in derMessgasküvette.

Eine rotierende Chopperscheibe (8) unter-bricht zyklisch die Infrarot-Strahlung; diesführt zu einer wechselnden Auslenkung derMembran und damit zu einer Modulationdes Sensorsignals.

NDIR-Analysatoren besitzen eine starkeQuerempfindlichkeit 1) gegen Wasserdampfim Messgas, da H2O-Moleküle über einengrößeren Wellenlängenbereich Infrarot-Strahlung absorbieren. Aus diesem Grundwerden NDIR-Analysatoren bei Messungenam unverdünnten Abgas hinter einer Mess-gasaufbereitung (z. B. Gaskühler) ange-ordnet, die für eine Trocknung des Abgasessorgt.

Chemilumineszenz-Detektor (CLD)Der CLD ist durch sein Messprinzip aufdie Bestimmung der NO-Konzentrationbeschränkt. Zur Messung der Summe ausNO2- und NO-Konzentration wird dasMessgas zuvor durch einen Konvertergeleitet, der NO2 zu NO reduziert.

Zur Bestimmung der Stickstoffmonoxid-Konzentration (NO) wird das Messgas ineiner Reaktionskammer mit Ozon gemischt(Bild 2). Das im Messgas enthaltene NO oxi-diert in dieser Umgebung zu NO2, wobeidie entstehenden Moleküle sich in einem

520 Abgas-Messtechnik Abgas-Messgeräte

Bild 2

1 Reaktionskammer

2 Eingang Ozon

3 Eingang Messgas

4 Gasausgang

5 Filter

6 Detektor

Bild 3

1 Gasausgang

2 Sammelelektrode

3 Verstärker

4 Brennluft

5 Eingang Messgas

6 Brenngas (H2/He)

7 Brenner

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Chemilumineszenz-Detektor2

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Flammenionisations-Detektor3

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1) Die Absorption der

Infrarotstrahlung

im entsprechenden

Wellenlängenbe-

reich ist nicht nur

durch die zu

messende Gas-

komponente,

sondern auch durch

Wasserdampf

möglich

Page 6: Dieselmotor-Management || Abgas-Messtechnik

angeregten Zustand befinden. Die bei derRückkehr dieser Moleküle in den Grundzu-stand frei werdende Energie wird in Formvon Licht freigesetzt (Chemilumineszenz).Ein Detektor, z. B. ein Photomultiplier, misstdie emittierte Lichtmenge, die unter defi-nierten Bedingungen proportional zur NO-Konzentration im Messgas ist.

Flammenionisations-Detektor (FID)Die im Messgas vorhandenen Kohlenwasser-stoffe werden in einer Wasserstoffflammeverbrannt (Bild 3). Dabei kommt es zur Bil-dung von Kohlenstoffradikalen und zurtemporären Ionisierung eines Teils dieserRadikale. Die Radikale werden an einerSammelelektrode entladen; der entstehendeStrom ist proportional zur Anzahl der Koh-lenstoffatome im Messgas.

Messung der PartikelemissionFür die Bestimmung der Partikelemissionenim Rahmen der Typprüfung ist das gravi-metrische Verfahren vorgeschrieben.

Gravimetrisches Verfahren (Partikelfilter-Verfahren)Aus dem Verdünnungstunnel wird währenddes Fahrtests ein Teilstrom des verdünntenAbgases entnommen und durch Partikelfiltergeleitet. Aus der Gewichtszunahme der (kon-ditionierten) Partikelfilter kann unter Be-rücksichtigung der Volumenströme die Par-tikelemission berechnet werden. Das gravi-metrische Verfahren hat folgende Nachteile:� Eine relativ hohe Nachweisgrenze, die

auch durch einen hohen apparativen Auf-wand (z. B. Optimierung der Tunnel-geometrie) nur eingeschränkt herabge-setzt werden kann.

� Es ist keine kontinuierliche Bestimmungder Partikelemissionen möglich.

� Das Verfahren ist aufwändig, da die Par-tikelfilter konditioniert werden müssen,um Umwelteinflüsse zu minimieren.

� Es wird nur die Masse der Partikelgemessen, aber es ist keine Bestimmungder chemischen Zusammensetzung derPartikel oder der Partikelgrößen möglich.

Aufgrund der genannten Nachteile und derin Zukunft zu erwartenden deutlichenReduzierung der Grenzwerte für diePartikelemissionen gibt es Überlegungen derGesetzgeber, das gravimetrische Verfahrenabzulösen oder zu ergänzen, um z. B. diePartikelgrößenverteilung oder die Partikel-anzahl zu bestimmen. Es hat allerdings nochkeine Festlegung auf ein Alternativverfahrenstattgefunden.

Zu den Messgeräten, die Aufschluss überdie Größenverteilung der Partikel im Abgasgeben, gehören:� Scanning Mobility Particle Sizer (SMPS),� Electrical Low Pressure Impactor (ELPI)

und� Photo-acoustic Soot Sensor (PASS).

Abgasmessung inder Motoren-Entwicklung

Zu Entwicklungszwecken erfolgt auf vielenPrüfständen zusätzlich die kontinuierlicheBestimmung von Schadstoffkonzentrationenin der Abgasanlage des Fahrzeugs oder imVerdünnungssystem, und zwar sowohl fürdie limitierten als auch für weitere, nicht li-mitierte Komponenten. Hierfür kommenaußer den bereits genannten Messverfahrenweitere zum Einsatz wie z. B.:� GC-FID und Cutter-FID zur Bestimmung

der Methan-Konzentration (CH4)� Paramagnetisches Verfahren zur Bestim-

mung der Sauerstoff-Konzentration (O2)� Trübungsmessung zur Bestimmung der

Partikelemission

Abgas-Messtechnik Abgas-Messgeräte, Abgasmessung in der Motoren-Entwicklung 521

Page 7: Dieselmotor-Management || Abgas-Messtechnik

Mittels Multikomponenten-Analysatorenkönnen weitere Analysen durchgeführtwerden:� Massenspektroskopie� FTIR-(Fourier-Transform-Infrarot-)

Spektroskopie� IR-Laserspektroskopie

GC-FID und Cutter-FIDFür die Bestimmung der Methan-Konzen-tration im Messgas gibt es zwei gleicher-maßen verbreitete Verfahren, die jeweils ausder Kombination eines CH4-separierendenElements und eines Flammenionisations-Detektors bestehen. Zur Separation desMethans wird dabei entweder eine Gas-chromatographensäule (GC-FID) eingesetztoder ein beheizter Katalysator, der die Nicht-CH4-Kohlenwasserstoffe oxidiert (Cutter-FID). Der GC-FID kann im Gegensatz zumCutter-FID die CH4-Konzentrationenlediglich diskontinuierlich bestimmen (typi-sches Intervall zwischen zwei Messungen:30...45 s).

Paramagnetischer Detektor (PMD)Paramagnetische Detektoren gibt es (her-stellerabhängig) in verschiedenen Baufor-men. Das Messprinzip beruht darauf, dassinhomogene Magnetfelder auf Moleküle mitparamagnetischen Eigenschaften (z. B.Sauerstoff) Kräfte ausüben, die zu einerMolekülbewegung führen. Diese Bewegungist proportional zur Konzentration derMoleküle im Messgas und wird von einemgeeigneten Detektor aufgenommen.

TrübungsmessungDas Trübungsmessgerät (Opazimeter) wirdsowohl in der Entwicklung eingesetzt alsauch zur Dieselrauchkontrolle in der Werk-statt im Rahmen von Abgasuntersuchungen(siehe Abschnitt Abgasuntersuchung).

Das Rauchwertmessgerät (Bild 1), das imEntwicklungsbereich eingesetzt wird, saugteine vorgegebene Menge Dieselabgas (z. B.0,1 oder 1 l) durch einen Filterpapier-streifen. Als Voraussetzung für eine exakte

Reproduzierbarkeit der Ergebnisse wird dasangesaugte Volumen bei jedem Messvorgangerfasst und auf das Normvolumen umge-rechnet. Druck- und Temperatureinflüsseund das Totvolumen zwischen Entnahme-sonde und Filterpapier werden dabeiberücksichtigt.

Die Auswertung des geschwärzten Filter-papiers erfolgt optoelektronisch über einReflexfotometer. Die Anzeige erfolgt meist inSchwärzungszahl nach Bosch (SZ) oder alsMassenkonzentration (mg/m3).

522 Abgas-Messtechnik Abgasmessung in der Motoren-Entwicklung

Bild 1

1 Filterpapier

2 Gasdurchgang

3 Reflexfotometer

4 Papiertransport

5 Volumenmessung

6 Spülluft-Umschalt-

ventile

7 Pumpe

6

7

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5

1

2 3 4

Rauchwertmessgerät (Filtermethode)1

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Page 8: Dieselmotor-Management || Abgas-Messtechnik

Abgasuntersuchung(Trübungsmessung)

Der Ablauf der Abgasuntersuchung (AU) inder Werkstatt umfasst für ein Fahrzeug mitDieselmotor i.W. folgende Schritte:� Fahrzeug-Identifikation� Sichtprüfung der Abgasanlage� Überprüfung von Drehzahl und Motor-

temperatur� Erfassen der gemittelten Leerlaufdrehzahl� Erfassen der gemittelten Abregeldrehzahl� Trübungsmessung: Auslösen von mindes-

tens drei Gasstößen (freie Beschleuni-gung) zum Ermitteln der Trübung (Opa-zität). Wenn die Trübungswerte unterhalbdes Grenzwertes und alle drei Messwertein einer Brandbreite von < 0,5m–1 liegen,ist die Abgasuntersuchung bestanden.

Ab 2005 ist in Deutschland außerdem eineOn-Board-Diagnose im Rahmen der Abgas-untersuchung vorgeschrieben.

Trübungsmessgerät

(Absorptionsmethode)

Während der freien Beschleunigung wirdein Teil des Abgases aus dem Auspuffrohrdes Fahrzeugs über eine Abgasentnahme-sonde und einen Entnahmeschlauch derMesskammer zugeführt (ohne Saugunter-stützung). Dieses Verfahren vermeidet ins-besondere Einflüsse des Abgasgegendrucksund seiner Schwankungen auf das Mess-ergebnis, da der Druck und die Temperaturgeregelt werden (Hartridge-Gerät).

In der Messkammer durchläuft ein Licht-strahl das Dieselabgas. Die Lichtschwächungwird fotoelektrisch gemessen und in ProzentTrübung T oder als Absorptionskoeffizient kangegeben. Eine definierte Messkammer-länge und das Freihalten der optischenFenster von Ruß durch Luftvorhänge sindVoraussetzung für hohe Genauigkeit undgute Reproduzierbarkeit der Messergebnisse.

Abgas-Messtechnik Abgasuntersuchung (Trübungsmessung) 523

Bild 2

1 Entnahmesonde

2 LED

3 Lüfter

4 Spülluft

5 Kalibrierventil

6 Heizung

7 Empfänger

8 Auswerteelektronik

und Anzeige

1

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Trübungsmessgerät (Absorptionsmethode)2

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