BMVI_Ordner-04_Teil-02

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463 • Die Entwicklung von Abgasnachbehandlungssystemen stellen umfangreiche Hardwareänderungen dar, die in den Serienentwicklungsprozess eingephast werden müssen und entsprechenden zeitlichen Vorwand benötigen. Wir sehen einen notwendigen zeitlichen Vorlauf von 48 Monaten, so dass der Zieltermin für Euro 6d final getroffen werden kann. Euro 6d final: Es besteht Einigkeit zwischen Behörden und Industrie für die Stufe Euro6d-final einen PN- PEMS-Conformlty-Faktor von 1 + Messtoleranz anzustreben. Der VDA hat sich positiv für eine Weiterentwicklung der Messtechnik ausgesprochen und sieht gute Chancen für eine zukünftige Eingrenzung der Messtoleranz (siehe separates Papier). Euro 6d temp: Der VDA plldlert für eine Einführung der Partikelmesstechnik zu Euro6d final. Wir halten dies im Hinblick auf den Engineering-Aufwand und im Hinblick auf den.Beitrag der Ottomotoren zum Feinstaub f0r angemessen. Sollte der politische Wille nach einer früheren Einführung überwiegen, so sollten die Grenzwerte maßvoll gewählt werden und die erhöhte Messtoleranz berücksichtigen {siehe separates Papier). Außerdem plädiert der VDA In dieser 15 monatigen Übergangszeit fOr die Verwendung von Prüfkraftstoff, um die noch hohen Messtoleranzen effektiv eingrenzen zu können. ·
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464 • Status Quo PEMS PN-Messung: Verfügbarkeit Messtechnik: Seriengeräte sind seit Anfang 2016 in größerer Stückzahl verfügbar. Die Hersteller haben im Frühjahr mit ersten Untersuchungen der Serienmessgeräte begonnen. Kalibrierung/Auswertung der Messgeräte: Bislang ist noch keine einheitliche Kallbriermethode beschrieben. Kritische Systemtests sind noch nicht verbindlich beschrieben. Hierzu gehören Validation Check, Zero Check, Leak Check, Span-Check und Response Check. Für eine korrekte Messung sind neben den Kalibriermethoden weitere Randbedingungen zu beachten und zu definieren, um eine ordnungsgemäße Messung sicherzustellen. Hierzu gehören z.B. Einhaltung von Abgasgegendrücken, Begrenzung der Kondensation und die Einhaltung einer bestimmten Messtunnellänge. Auch diese Parameter sind noch zu entwickeln und zu beschreiben. · Die Automobilindustrie bietet fQr diese wichtigen und grundlegenden Aufgaben ihre Expertise an. Zudem sollte auct, im Sinne der beteiligten Labore auf die Fertigstellung und Veröffentlichung des JRC Inter Laboratory Comparision Exercise gedrängt werden u_nd 1 dessen Ergebnisse bei der Erstellung der i<alibrier- und Auswerteprozeduren berücksichtigt       1 1 werden. 1 Wir empfehlen dringend die Ausarbeitung bzw. Weiterentwicklung entsprechender Kalibrier- und Auswertmethoden. Genauigkeit der Messinstrumente: Vorbemerkung: die dargestetnen Toleranzen und Messfehler sind aus den bisher vorhandenen Messungen abgeleitet und stellen noch keine endgültige Position dar. Wir u empfehlen dringend weitere Untersuchungen. •  Die Automobilindustrie hat vier verfügbare PEMS-PN-Messinstrumente mit PMP- konformen PN-PrOfstandmessanlagen verglichen. Hierzu wurden unterschiedliche dynamische Prüfstandtests durchgeführt:                                  , • Die Bandbreite aller PEMS-Pti-Messungen lagen gegenQber den Bandbreite PN- PMP-Referenzgeräten in einer Bandbreite von -30% bis +110% . • Die in der Messtechnik üblicherweise verwendete doppelte Standardabweichung zeigt einen zulässigen Toleranzbereich von 120%. • Neben den reinen messtechnischen Ungenauigkeiten kann eine unterschiedliche Partikelgrößenverteilung zu Auswertefehlern führen. Der aktuelle Entwurf der Kalibriermethoden führt hierbei zu einem zusatzllchen Fehler bis zu 60%. • Generell gelten die genannten Toleranzwerte fOr Vergleichsinessungen unter - - - - - - - -Prüfstandsbedlngungen;-l;rste-Versuche-z~B;-bel·nledrtgem·l;uftdruck-oder kalten
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~ • • Temperaturen zeigen erhöhte Messungenauigkeiten, die Im Einzelfall Ober dem Faktor 3 liegen können. Werden Kaltstart und Regeneration berücksichtigt erhöhen sich die Anforderungen an PN-Messtechnlk (sowohl Rolle als auch RDE) auf ein Maß, dass über das bisherige hinausgeht. Es kann daher nicht ausgeschlossen werden, dass zusätzliche Unsi~herheiten bisher unberücksichtigt sind. • · Hierbei möchten wir darauf hinweisen, dass die Systemanforderungen der PEMS- Messgerlte Ober den gesamten, ~bzudeckenden Bereich (Randbedingungen) definiert und in einer Art Bauartzulassung nachgewiesen werden müssen. Fazit: Zu der eigentlichen Messtoleranz der Fahrzeuge Ist die Kalibriergenauigkeit von 30% zu beachten. Unter Berücksichtigung weiterer Messungenauigkeiten bei deutlich geänderten Umgebungsbedingungen ist derzeit mit einem Messtoleranzaufschlag von Insgesamt 150- 0ber 200% zu rechnen. Wir gehen bei dieser Betrachtung davon aus, dass der derzeitig      zu beobachtende systematische Fehler von 40% kompensiert werden kann. W'K sind zuversichtlich, dass bis zur Einführung von Euro 6d final die Messtoleranzen mit entsprechend weiterentwickelten Geraten und Methoden und auch mit der nun zunehmenden Messerfahrung deutlich reduziert werden können. Gegenüber den Gasmessgeräten bleibt bei den PN-Messgeräten allerdings .der zusätzliche systematische Fehlereinfluss der fehlenden Kallbrlerbarkelt mit Prüfgas direkt vor und nach einer Messung sowie der Fehlereinfluss der Partikelgrößenverteilung. Dieser zusltzliche Fehlereinfluss führt gegenüber der Gasmessung zu einem Fehleraufschlag von 50%. Ziel einer PEMS-PN- Entwicklung für die Stufe Euro 6d ist eine Messtoleranz von Insgesamt nicht mehr als 1000/4. Anlage:         ACEA-Foliensatz
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466 , ) Einbeziehung Kaltstart in die Regulierung der Real-Fahr-Emissionen (RDE) Generelles: Die im VDA zusammengeschlossenen Automobilhersteller und Zulieferer erkennen den Bedarf seitens der Regulierungsgeber an, die Emissionen bei und nach dem Kaltstart in die Regulierung der Real-Fahr-Emissionen einzubeziehen. Weiterhin wird die politische Absicht kritisc~ zur Kenntnis genommen, dass die Berücksichtigung des Kaltstarts bereits mit in Kraft treten der 1. Stufe der RDE Regulierung (09/17) erfolgen soll. Diese wurde stets zu einem .späteren Zeitpunkt" kommuniziert. Aufgrund der geringen verbleibenden Zeit bis 09/17 hält der VDA eine Integration der Kaltstartreg~lierung erst zur 2. Stufe der RDE-Regulierung fQr umsetzbar. Zudem wurden durch Einführung des 2.RDE-Pakets und des.WLTP bereits zweimal die EU6-Kennbuchstaben zu 09/2017 angepasst und verändert. Eine Integration des Kaltstarts würde eine erneute Änderung der EU6-Kennbuchstaben zu 09/2017 bedingen, mit                                                                 C1 ~ntsprechenden Auswirkungen hinsichtlich Klarheit und Eindeutigkeit. Bei Integration des Kaltstarts müssen grundsätzlich folgende Randbedingungen berücksichtigt werden: •    Entsprechend dem RDE- Ansatz soll die Regulierung sicherstellen, dass das Emissionsverhalten, dass durch die Typzulassungsregelungen gemessen Im Rollentest gefordert wird, äquivalent Im Realverkehr eingehalten wird. •    Eine Verschärfung gegenüber den Typzulassungsregelungen - d. h. ein Abweichen von der äquivalenten Übertragung Typzulassung + Realverkehr - wird i. d. R. für Otto- und Dieselmotoren erhebliche technische Weiterentwicklungen erfordern, deren Realisierbarkeit überprüft werden muss. •    Der zusätzliche Aufwand für die Bestimmung der RDE-Kaltstartemissionen bei Typprofung und ln-Service: Prafung sollte so gering wie möglich gehalten werden. Status: Heute werden die Kaltstartemissionen im Typprüftest in Europa ·und Nordamerika bei ca.+ 20°c Motor- und Umgebungstemperatur erfasst und Ober die jeweilige Testdistanz (NEDC, 11 km, künftig WLTC, 23 km bzw. FTP, 17,8 km) In die Auswertung einbezogen. F'or niedrigere Temperaturen existieren Regelungen, die den physikalisch bedingten· Effekten beim Aufwärmens des Systems Fahrzeug-Motor-Abgasnachbehandlung mit entsprechend erhöhten Emlssionslimitierungen,Rechnung tragen, Beispiele (Grenzwert als Faktor i. Vgl. zur Limitierung bei ca. +20°C): 1 •    EU:        Typ 6 Test, -7°C Motor- und Umgebungstemperatur: CO Faktor 15 >·THC 1 Faktor 18 > ·•    USA: Test@ +1o•c (50 F) Motor- und Umgebungstemp.: HG (NMOG)+NOx Faktor 2 1) •    USA: Test @ -1•c (20 F) Motor- und Umgebungstemp.: CO Faktor 10 >                                          1 1- - - - -1;)- Die Umlts beliehen sich auf venchledene-Testrandbedln1un11n; z. 8. Zyklusllnge; die eff.-Wlrkun1 Ist für EU und US veralelchbar- - - - - -1
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467 Q  Die Einbeziehung des Kaltstarts bei Temperaturen unter +20°C fllhrt physikalisch bedingt zu einem deutlichen Anstieg der Emissionen. Übertragung auf den Realverkehr: Die heutigen Typzulassungsregelungen erfassen einen .kompletten• Kaltstart, bei dem das Fahrzeug komplett auf Umgebungstemperatur abgekühlt ist. Dieser Zustand kommt im Realbetrieb nur nach einer langen Abstellzeit des Fahrzeugs yor (häufig 10 und mehr Stunden). Dementsprechend liegt zwischen zwei kompletten Kaltstarts Im Mittel eine beträchtliche Fahrstrecke, die.auch durchaus Stopps mit Abstellen des Fahrzeugs beinhalten kann, da das System nur sehr langsam abkühlt. Q   Die Fahrstrecke, auf die der Emissionsbeitrag eines Kaltstarts umzulegen Ist, Ist sorgfältig aufgrund realer Verkehrsdaten zu wählen Im Unterschied zu den bislang in Typprofverfahren geregelten Kaltstarts ist im Realverkehr der viel häufigere Fall ein (Kalt-)start, bei dem das Fahrzeug nicht komplett auf Umgebungstemperatur abgekühlt, aber auch nicht mehr betriebswarm ist. Daher sind für die Beurteilung der Startsituation Umgebungs- und Motortemperat~r relevant. .                              . Q   Die Einbeziehung des Starts In RDE sollte real häufige Startsituationen berllckslchtlgen Leitlinien fiir eine Kaltstartregulierung in RDE: Zur Bestimmung der realistischen Fahrstrecke zwischen zwei Kaltstarts können 2 verschiedene Studien herangezogen werden: •   Für Pkw ergeben sich maximal zwei Kaltstarts pro Tag •   Abgeleitet aus der Jahresfahrleistung ergeben sich damit ca. 20 km Fahrstrecke zwischen zwei Kaltstarts •   Aus der WLTC Datenbank ergibt sich nach 8h Abstellzeit eine mittlere Fahrstrecke von 55,6 km bei einem Median von ca. 26 km •   Kommerziell betriebene Fahrzeuge, also alle LCV, sowie z. B. Taxen, werden nicht mehr als einen Kaltstart/ Tag und damit eine höhere Fahrstrecke zwischen zwei Kaltstarts aufweisen                                              - Die Einbeziehung des Kaltstarts beeinflusst das Messergebnis - physikalisch notwendig - deutlich, so dass eine Berücksichtigung in der Emissionsbewertung durch •   einen erhöhten cf für den Test mit Kaltstart oder •   durch eine Bewertung der gemessenen Emissionen während der Kaltstartphase notwendig ist. Vorschläge mit konkreten Zahlenwerten und Testrandbedingungen werden noch erarbeitet, da bisher fOr RDE-Fahrbedingungen nur eine geringe Basis an Mess!,,lngen zur Verfügung steht. Zur Minimierung des Zusatzaufwandes sollte die RDE-Messfahrt einschließlich Kaltstart durchgefOhrt werden und anschließend eine Auswertung mit und ohne Kaltstart erfolgen. 2 ) An&aben und Studien BMVI (bzw. Vorgln1er), WLTC-Datenbank (Auswertun1 Heinz Steven, Details siehe Anla1e)
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468 Partikelanzahl-Emission Die Erfassung der Partikelanzahlemissionen erfolgt derzeit nahezu ausschließlich im Rähmen von Fahrzeuguntersuchungen auf dem Roiienprüfstand bei einer Starttemperatur von +20°c. Hier zeigt sich, dass der Kaltstart einen deutlichen Einfluss auf die Partikelanzahlemlsslon hat. Die PN-Emissionsclatenbasis fOr Starttemperaturen unterhalb von +20°C hingegen ist - selbst fDr Fahrzeugtests auf dem Rollenprüfstand - sehr gering. Bei tiefer Temperatur ist die Genauigkeit der PN-PEMS-Messtechnik bislang nicht klar bekannt {siehe Folgeabschnitt), zudem liegt insbesondere fOr diese Temperaturbedingungen keine hinreichende PN-PEMS-Messdatenbasis vor. Zur Vermeidung eines sehr hohen CF I Korrektu'rfaktors fOr PN, mit dem diese Unsicherheiten abgefangen werden müssten, ist ein Erfahrungs- und Datenbasisaufbau notwendig. Daher wird vorgeschlagen, den Einbezug der PN-Emission in der Start- /Warmlaufphase Im Rahmen der 1. Stufe RDE in Form einer Monitoring-Phase vorzunehmen. Messtechnik Die PEMS-Me~technik für. die gasförmigen Abgasspezies erscheint nach bisherigen Erfahrungen prinzipiell auch für Messungen einschließlich Kaltstart tauglich. Es sind jedoch einige Vorkehrungen zu be-achten {z. 8. Beheizen der Messtechnik während der · Abstellphase vor Testbeginn) und erhöhte Toleranzen aufgrund der notwendigen 33 Messbereiche und des Verhaltens der Messtechnik unter kalter Umgebung zu erwarten >. Hinsichtlich der Partikelanzahl-Messtechnik (siehe auch separates Papier zu PN- Messtechnik).liegen bislang Untersuchungen zur Messgenauigkeit bis hinab zu einer Motor- und Umgebungstemperatur von +a•c vor (Studie JRC). Hier zeigt sich, dass insbesondere die Erfassung der PN-Emissionen aus Kaltstart/Warmlaufphase mit größereri Unsicherheiten und einer Tendenz zur Emissions-Überbewertung behaftet sein kann, welche - sofern nicht im Rahmen der Messtechnik-Weiterentwicklung eine Fehlerkompensation erreicht wird - entsprechend zu berücksichtigen Ist. Das Verhalten der PN-Messtechnik unterhalb einer Motor-/Umgebungstemperatur von +a•c ist noch zu bewerten. 11 Details siehe Anlage, Erfahrungen Robert Bosch GmbH
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Transferfunktion: Hintergrund Am 28.10.2015 wurden die Prinzipien einer Transferfunktion fQr RDE beschlossen. Demnach soll sichergestellt werden, dass die gesetzlichen Grenzwerte im statistischen Mittel eingehalten werden. UK und Spanien zur Ausarbeitung von urban-only-Kriterlen beauftragt. Die Transferfunktion sollte dabei Integraler Bestandteil dieser Randbedingungen werden, da die Transferfunktion ein notwendiges Element Ist, um RDE auch bei ungünstigen Kombinationen von mehreren Parametern einhalten zu können. Die Automobilindustrie hat                       vori der TU Graz mit der konkreten Ausgestaltung el"!9r solchen Transferfunktion beauftragt. Das Prinzip: Die gesetzten zulässigen RDE~Randbedingungen sind sehr weit, so dass Fahrten von .soft" bis .anspruchsvo11 • mOgllch und gültig sind. Der Anspruch der Industrie Ist, dass 80% aller möglichen RDE-Fahrten die RDE-Gesetzgebung direkt erfüllen müssen, ohne dass eine Transferfunktion zur Anwendung kommen muss. · .                                  . Nur für hochdynamische Fahrten und Fahrten mit sehr hohem Steigungsanteil kann es passieren, dass der Grenzwert nicht direkt eingehalten werden kann und eine statistische, umweltneutrale Betrachtung der Grenzwerteinhaltung notwendig wird. Die Parameter der Transferfunktion . Die Transferfunktion sollte die Parameter Fahrdynamik und kumulierte Höhe Innerhalb der gesetzlich zullsslgen Randbedingungen erfassen. Der Normalbereich der beiden Parameter sollte so gefasst sein, dass 80% der Fahrten gernlB WLTP-Datenbank erfasst werden; Innerhalb dieser Parameter Ist der RDE-Grenzwert zwingend einzuhalten. Wird der RDE-Grenzwert auch außerhalb dieser P•ameter eingehalten, so gilt der Test-selbstverständlich ebenfalls als bestanden. Falls der Grenzwert bei einer anspruchsvollen Randlage innerhalb der Gllltlgkeltsgrenze überschritten wird, so wird ein Zusatztest irn Normalbereich mit hoher Umweltrelevanz (80%} notwendig. Die beiden Ergebnisse d,es .normalen• und des .anspruchsvollen• Tests werden .dann statistisch gemittelt und ein Ge111mtergebnis gebildet. Das Gesamtergebnis muss den RDE-Grenzwert einhalten. Weltares Vorgehen: Die Transferfunktion wurde in den Grundzügen vorgestellt, jedoch bislang noch nicht Innerhalb der RDE-Expert Group auf E~ne der Kommission oder mit den Mitgliedstaaten diskutiert.                                         .
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... • Wir streben eine Erarbeitung innerhalb des 3. Paketes an, splteatens muss die Transferfunktion jedoch In das 4. RDE-Paket integriert werden. ü
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471 leichte Nutzfahrzeuge: Besondere Spezifika leichte Nutzfahrzeuge erfüllen besondere Transportaufgaben. Ziel ist höchstmOgliche Flexibilität und EfflZient. Daher stehen Ladevolumen, maximale Zuladung und Kraftstoffverbrauch an oberster Stelle in den Eritwicklungsspezifikatlonen. Die Entwicklung von RDE geschah überwiegend anhand von Pkw. Die Randbedingungen und Performancekriterien von RDE entsprechen typischen Pkw-Auslegungen. l.d.R haben Nutzfahrzeuge aber z.B. geringere Motorleistungen und besondere Anforderungen bezOglich def maximalen Zuladung. Daher sind leichte Nutzfahrzeuge bei einer RDE-Regulierung differenziert zu betrachten. Dies ist bislang zwar prinzipiell erkannt, jedoch noch nicht umgesetzt. Der VOA entwickelt daher Vorschläge, die den besonderen.Anforderungen dieser Fahrzeuge gerecht werden soll. Nachfolgend sind mOgliche Optimierungs- und Abgrenzungsmerkmale beM-                                                    . 1.lelatungagewlcht: Während einer RDE-Fahrt gilt eine Obergrenze fOr v x apos (Geschwindigkeit mal positive Beschleunigung) um un0bllches Fahrverhalten auszuschließen: F0r Fahrzeuge mit niedrigem Lelstung-Masse-Verhlltnls kann dieser Grenzwert nicht erreicht werden, weshalb er ungewöhnliches Fahrverhalten mit unriat0rlich hohen Vollastanteilen bei leichten Nutzfahrzeugen nicht ausschließt. Daher ist nach Ansicht des VOA ein alternatives Kriterium fQr den Bereich der .normalen Fahrdynamik• zu entwickeln. Ein mögliches Kriterium könnte die Hluflgkelt sein, In der gewisse Motordrehzahlen wahrend einer RDE Fahrt auftreten. 2.Zuladung: Die RDE-Regulierung erlaubt fOr eine RDE-Fahrt eine Beladung mit bis zu 90 o/o Nutzlast. leichte Nutzfahrzeuge verfügen prinzipbedingt Ober eine erhöhte Zuladung, z.B. durch verstarkte Achsen oder geänderte Achsauslegung. Dies fQhrt zu einer erheblichen Erschwemis bei der Erf0iung der Vorschrift im Vergleich zu PKWs. Wir plldieren daher fOr · . eine sinnvolle und reaiistische Eingrenzung der Zuladung, um einen RDE-Anspannungsgrad zu erzielen, der nicht Ober dem des Pkw liegt. . 3. Mehrstufenfahrzeuge (Multl-Stage-Vehlclea): ~    OEM kann bei der Typgenehmigung nur den Grundaufbau zertifizieren lassen und hierfür eine Abgasgenehmigung ~malten. Aufbauhersteller verwenden für die Genehmigung ihrer aufgebauten Fahrzeuge 0blicherwelse diese Abgasgenehmigur:ig des OEM. Durch den Umbau verändern sich l.d.R. die physikalischen Eigenschaften des Fahrzeugs, wie z.B. die zulässige Beladung oder die Fahrwiderstande. Der OEM ist fOr die Umbauten nicht .                                                  )
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___ . i l l verantwortlich und kann zwar für das Grundfahrzeug, nicht jedoch für das fertig aufgebaute Fahrzeug garantieren, da er die Umbaumaßnahmen nicht kennt. Daher kann insbesondere eine Feldüberwachung allenfalls auf Basis der Grundfahrzeuge erfolgen. 70.000 Neuzulassungen pro Jahr dar. Der VDA spricht sich aus pragmatischen Gründen dafür aus, diese Fahrzeuge von RDE auszunehmen. Altemativ empfiehlt der VDA eine RDE- Überprüfung des Grundfahrzeugs ohne nachträgliche Aufbauten. Vorschlag weiteres Vorgehen /Concluslo Die spezifischen Belange der leichten Nutzfahrzeuge haben bislang in der RDE- Gesetzgebung keine ausreichende Berücksichtigung gefunden. Zudem fehlt eine unabhängige Validlerung von RDE f Or leichte Nutzfahrzeuge. Der VDA empfiehlt die Einrichtung einer RDE-Task-Force Nutzfahrzeuge auf Ebene der Kommission um die genannten offenen Punkte bis spätestens zum 4. RDE-Paket zu lösen. Der VDA bietet hierfür seine technische Unterstützung an.
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