Update der Emissionsfaktoren für schwere Nutzfahrzeuge ... · xx 4 ARTEMIS programme from AVL-MTC;...

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Dieser Bericht darf nur vollinhaltlich, ohne Weglassen und Hinzufügen, veröffentlicht werden. Sollte er auszugsweise abgedruckt oder vervielfältigt werden, so ist vorher die schriftliche Genehmigung der Ersteller einzuholen. Update der Emissionsfaktoren für schwere Nutzfahrzeuge nach EURO 3 Erstellt im Auftrag von INFRAS Schweiz Bericht Nr. FVT-45/03/ Haus Em 6790-30 vom 22.12.2003 ISO 9001 Kopernikusgasse 24 A-8010 Graz Tel.: +43/(0)316/873-7200 Fax: +43/(0)316/873-7700 [email protected] File Name

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Dieser Bericht darf

Hinzufü

Sollte er auszugsweis

so ist vorher die schriftli

Update der Emissionsfaktoren für schwere Nutzfahrzeuge nach EURO 3

Erstellt im Auftrag von

Bericht Nr. FVT-45

Kope

Tel.: +43/(0)316/873-7200

INFRAS Schweiz

nur vollinhaltlich, ohne Weglassen und

gen, veröffentlicht werden.

e abgedruckt oder vervielfältigt werden,

che Genehmigung der Ersteller einzuholen.

/03/ Haus Em 6790-30 vom 22.12.2003

ISO 9001

rnikusgasse 24 A-8010 Graz

Fax: +43/(0)316/873-7700 [email protected]

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Update der Emissionsfaktoren für schwere Nutzfahrzeuge nach EURO 3

Freigegeben Univ.Prof. Dr. Helmut Eichlseder 22.12.2003

Erstellt A.Univ.Prof. Dr. Stefan Hausberger 22.12.2003

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INHALT

1 Aufgabenstellung................................................................................................................4

2 Grundlagen .........................................................................................................................4

2.1.1 Das Emissionsmodell PHEM .............................................................................4

2.2 Gemessene Motoren ...................................................................................................5

2.2.1 Emissionen im ESC............................................................................................6

2.2.2 Emissionen im gewichteten Kennfeldmittel.......................................................8

2.2.3 Verbrauchs- und Emissionskennfelder ...............................................................9

3 Dynamikeinfluss...............................................................................................................13

4 Berechnete Emissionsfaktoren .........................................................................................13

5 Zusammenfassung ............................................................................................................16

6 LITERATUR....................................................................................................................17

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1 Aufgabenstellung Im Rahmen des Updates des Handbuches Emissionsfaktoren wurde Ende 2002 ein neuer Satz von Emissionsfaktoren für schwere Nutzfahrzeuge generiert (Hausberger, 2002). Dieser stützt sich auf Messungen und Arbeiten die im Rahmen

eines österreichischen Forschungsprojektes für das Handbuch Emissionsfaktoren

des EU-Projektes ARTEMIS (noch laufend)

des EU-Projektes COST 346 (noch laufend)

durchgeführt wurden.

Die Simulationsmethode und der Datensatz für Motoren bis inklusive EURO 2 zeigten bis-lang keine Schwächen.

In dem Datensatz zu den EURO 3 Motoren waren bislang aber nur vier Motoren berücksich-tigt. Im Rahmen von COST 346 und ARTEMIS standen zwischenzeitlich (Stand Dezember 2003) weitere sechs EURO 3 Motoren zur Verfügung, die ebenfalls nach dem gemeinsamen Messprogramm untersucht worden waren. Um die Emissionsfaktoren der EURO 3 Motoren weiter abzusichern wurden diese neu vermessenen Motoren nunmehr ebenfalls in den Einga-bedatensatz integriert.

2 Grundlagen Das zu Grunde liegende Messprogramm, die Formate für die standardisierten Motorkennfelder und die Methode zur Korrektur der Dynamikeinflüsse auf die Emissionsniveaus entsprechen bei dem vorlie-genden Update den Beschreibungen in (Hausberger, 2002). Diese Grundlagen werden hier nicht wie-derholt. Dieser Bericht stellt somit eine Ergänzung zum Endbericht zum Emissionsverhalten schwerer Nutzfahrzeuge dar. Zum besseren Verständnis des vorliegenden Berichtes ohne Kenntnis des Haupt-werkes ist nachfolgend das zugrunde liegende Simulationsmodell kurz beschrieben.

2.1.1 Das Emissionsmodell PHEM Das Programm PHEM (Passenger car and Heavy duty vehicle Emission Model) (Hausberger, 2002), (Hausberger, 2003) wurde und wird im Rahmen internationaler Kooperationen entwickelt und stellt den Stand der Technik zur detaillierten Simulation von Energieverbrauch und Emissionen von PKW und Nutzfahrzeugen dar. Die entsprechenden Projekte sind das Update des Handbuches Emissionsfak-toren (Deutschland/Schweiz/Österreich Kooperation), ARTEMIS, ein Projekt im 5. EU Forschungs-programm (http://www.trl.co.uk/artemis/introduction.htm) und COST 346 (http://www.cordis.lu/cost-transport/src/cost-346.htm). Durch Zusammenarbeit aller drei Projekte wurde eine umfangreiche Da-tenbasis aus neuen und schon bestehenden Messungen zusammengeführt.

Das Modell berechnet für einen gegebenen Fahrzyklus (Geschwindigkeitsverlauf und Fahrbahnlängs-neigung über der Zeit) die erforderliche Motorleistung in 1 Hz Frequenz aus den Fahrwiderständen und den Verlusten im Antriebsstrang. Die Motordrehzahl wird aus Reifendurchmesser, Achs- und Getriebeübersetzung sowie einem Fahrer-Gangwechselmodell simuliert. Die Emissionen werden dann entsprechend der aktuellen Motorleistung und Motordrehzahl aus Kennfeldern normierten Formates interpoliert. Das normierte Format stellt Motoren unterschiedlicher Leistungsklassen vergleichbar dar. Die Motordrehzahl ist zwischen Leerlauf (=0) und Nenndrehzahl (=1) normiert, die Leistung zwischen Leerlauf und Nennleistung. Die Verbrauchs- und Emissionswerte werden mittels Division durch die Motornennleistung normiert (ähnlich dem in der Typprüfung relevanten Wert g/kWh, bei diesem wird aber durch die jeweilige Leistung des Messpunktes dividiert, was aber bei Einschluss des Leerlaufes nicht möglich ist ).

Damit können Durchschnittskennfelder für die Abgasklassen „Pre-Euro 1“, EURO 1, EURO 2 und EURO 3 aus den verfügbaren Messungen erstellt werden. Eine Unterscheidung nach Leistungsklassen war dadurch außer für „Pre-Euro 1“ Motoren nicht erforderlich, wodurch die einzelnen SNF-

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Kategorien etwa zehnfach besser mit gemessenen Motorkennfeldern belegt sind als in früheren Model-len.

Ein wesentliches Instrument um eine hohe Modellgenauigkeit zu erreichen ist die für PHEM entwi-ckelte Methode der Dynamikkorrektur. Diese Methode transformiert das Emissionsniveau der Emissi-onskennfelder, die ja stationär am Motorprüfstand gemessen sind, auf das Niveau, das in den jeweili-gen transienten Fahrabschnitten zu erwarten ist. Für die Dynamikkorrektur wurde eine empirisch-statistische Methode verwendet, die eine rasche Bearbeitung der vielen Messwerte erlaubt. Es werden dabei die wesentlichsten Unterschiede des Emissionsverhaltens in stationärem und dynamischen Mo-torbetrieb von Nutzfahrzeugen und Diesel-PKW infolge

• der Trägheit des Turboladers

• der Trägheit der Ladeluftkühlung

• der meist unterschiedlich programmierten Motorsteuerung

auf einfache Dynamikparameter zurückgeführt. Diese können direkt aus dem Verlauf der Motorleis-tung und der Motordrehzahl im jeweiligen Zyklus berechnet werden. Neben den Emissionen im be-triebswarmen Zustand können mit dem Modell auch Kaltstartemissionen simuliert werden, so dass jede in der Realität auftretende Betriebssituation erfasst werden kann. Abbildung 1 zeigt ein Schema des Modells.

Motorlast, Verbrauch, Emissionen

Motorkennfeld

Fahrwiderstände & ÜbertragungsverlusteFahrwiderstände &

Übertragungsverluste

Gang-wahl-

modell

DynamikkorrekturDynamikkorrektur

KaltstartmodulKaltstartmodul

0.00.2

0.40.6

0.81.0

n_norm

-0.20.0

0.20.4

0.60.8

1.0

Pe/P_rated

50

100

150

200

250

FC

Abbildung 1: Schematische Darstellung des Modells PHEM

2.2 Gemessene Motoren Tabelle 1 listet die im Update enthaltenen EURO 3 Motoren auf. Die Messungen aller zusätzlichen Motoren wurden aus nationalen Forschungsprogrammen finanziert und über COST 346 zur Verfügung gestellt. Das Basismessprogramm entsprach jeweils dem ARTEMIS-Programm (Hausberger, 2002).

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Tabelle 1: Gemessene EURO 3 Motoren (Stand Ende 2002 und neue Messdaten für das Update) Steady state tests

13-mode Other Transient

new

Engine Type

13 mode ECE R49 ESC

Off cycle points

Nr. of transient

tests

Remarks Rated power [kW]

rpm idle

rpm rated

DAF PE183C x x x 25 ARTEMIS programme from TNO 183 600 2300IVECO Cursor x x x 5 ARTEMIS program RWTÜV 316 550 2100MAN Do836_LF04

x x x 9ARTEMIS programme from RWTUEV

162 600 2400Scania DC 1201 x x x 4 ARTEMIS programme from TUG 305 500 1914

yes

DAF XE 280 C1

x x 25

ARTEMIS programme from TNO; 3 different fuel qualities and 3 temperature levels (intercooling); various additional transient cycles 280 550 1900

yes DAF XE 315 C x x x 25 ARTEMIS programme from TNO 315 550 1900

yes

Scania DC1201

x x 4

ARTEMIS programme from AVL-MTC; 30 ppm sulphur and 245 ppm sulphur, additional map points 309 500 1900

yesMB OM 501 LA III/3

x x x 5ARTEMIS test programmme from EMPA ; additional on board emission measurements 260 560 1800

yesVolvo D12D 420 EC01

x x x 12ARTEMIS test program from TNO; additional in-use short tests 309 600 1800

yesVolvo D12C 420

x x x 4ARTEMIS test program from AVL-MTC

309 600 1800

Nachfolgend sind die gemessenen Emissionswerte dokumentiert.

2.2.1 Emissionen im ESC Durch die Aufnahme der zusätzlichen sechs Motoren sank der spezifische Verbrauch im Mittel über alle EURO 3 Motoren um 1,3% im ESC(Abbildung 2).

195

200

205

210

215

220

225

2000 2003

Verb

rauc

h [g

/kW

h]

Datenstand 2002 Zusätzliche Motoren 2003

Mittelwert alle 2002

Mittelwert alle aktuell

Abbildung 2: Verbrauch der EURO 3 Motoren im ESC (Vergleich des Datenstandes Ende 2002 und

der zusätzlich gemessenen Motoren aus dem Jahr 2003)

Die spezifischen NOx-Emissionen aller EURO 3 Motoren sanken im ESC gegenüber dem Stand Ende 2002 um 7%. Von den zusätzlichen Motoren hielten alle den Grenzwert ein, im Sample von 2002 gab es zwei Motoren mit Grenzwertüberschreitung (Abbildung 3).

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0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

2000 2003

NO

x [g

/kW

h]

Datenstand 2002 Zusätzliche Motoren 2003

Mittelwert alle 2002

Mittelwert alle aktuell

Grenzwert

Abbildung 3: NOx-Emissionen der EURO 3 Motoren im ESC (Vergleich des Datenstandes Ende

2002 und der zusätzlich gemessenen Motoren aus dem Jahr 2003)

Die spezifischen Partikelemissionen aller EURO 3 Motoren sanken im ESC gegenüber dem Stand Ende 2002 um 11%. Von den zusätzlichen Motoren hielten alle den Grenzwert ein, im Sample von 2002 gab es einen Motor mit Grenzwertüberschreitung (Abbildung 4).

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

2000 2003

Part

ikel

[g/k

Wh]

Datenstand 2002 Zusätzliche Motoren 2003

Mittelwert alle 2002

Mittelwert alle aktuell

Grenzwert

Abbildung 4: Partikelemissionen der EURO 3 Motoren im ESC (Vergleich des Datenstandes Ende

2002 und der zusätzlich gemessenen Motoren aus dem Jahr 2003)

Die CO-Emissionen des aktuellen Motorensamples sanken im ESC um 12%, das HC-Emissionsniveau blieb weitgehend unverändert (Tabelle 2

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Tabelle 2: Durchschnittliche Verbrauchs- und Emissionswerte der EURO 3 Motoren im ESC im Sample von (Hausberger, 2002) und im aktuellen Sample

Verbrauch NOx CO HC PM [g/kWh] bzw. Änderung gegen Stand 2002 Mittelwerte von 2002 215 5.16 0.69 0.21 0.090Mittelwerte von 2003 212 4.81 0.60 0.21 0.080Änderung 2003/2002 -1.3% -6.7% -12.1% -0.2% -11.0%

2.2.2 Emissionen im gewichteten Kennfeldmittel Für das Emissionsverhalten im realen Verkehr sind die Emissionen außerhalb des Typprüfzyklus e-benfalls sehr relevant. Zur Darstellung wurden in (Hausberger, 2002) die entsprechend der Motorbe-lastung im realen Verkehr gewichteten Emissionsniveaus der Normkennfelder herangezogen. Die Normkennfelder werden dabei aus allen stationären Messwerten gebildet. Diese umfassen ETC, ECE R49 sowie zumindest 29 zusätzliche Punkte im Kennfeld. Optimierungen des Emissionsverhal-tens auf den Typprüfzyklus haben in dem gewichteten Emissionswert aus dem Normkennfeld daher einen geringen Einfluss.

Auch die im Jahr 2003 gemessenen Motoren haben außerhalb des ESC höhere NOx-Emissionswerte als im Typprüfzyklus. Der Mittelwert des nunmehr vorliegenden Motorensamples ist allerdings 7% niedriger als der des Samples von 2002 (Abbildung 5).

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

2000 2003

NO

x [g

/kW

h]

Datenstand 2002 Zusätzliche Motoren 2003

Mittelwert alle 2002

Mittelwert alle aktuell

ESC-Grenzwert

Abbildung 5: NOx-Emissionen der EURO 3 Motoren im gesamten Kennfeld (Gewichteter Mittelwert

aller gemessenen Punkte; Vergleich des Datenstandes Ende 2002 und der zusätzlich gemes-senen Motoren aus dem Jahr 2003)

Noch deutlicher war die Abnahme bei den Partikelemissionen infolge der zusätzlichen sechs Motoren. Hier sank der gewichtete Kennfelddurchschnitt um über 14% (Abbildung 6).

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0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0.14

0.16

2000 2003

Part

ikel

[g/k

Wh]

Datenstand 2002 Zusätzliche Motoren 2003

Mittelwert alle 2002 Mittelwert alle

aktuell

ESC-Grenzwert

Abbildung 6: Partikelemissionen der EURO 3 Motoren im gesamten Kennfeld (Gewichteter Mittel-

wert aller gemessenen Punkte; Vergleich des Datenstandes Ende 2002 und der zusätzlich gemessenen Motoren aus dem Jahr 2003)

Die neuere Generation der EURO 3 Motoren hat eindeutig geringere Emissionsniveaus im stationären Kennfeld. Auch CO und HC sind in dem nunmehr vorliegenden Sample niedriger (Tabelle 1).

Tabelle 3: Durchschnittliche Verbrauchs- und Emissionswerte der EURO 3 Motoren im gesamten Kennfeld (Gewichteter Mittelwert aller gemessenen Punkte) im Sample von (Hausberger, 2002) und im aktuellen Sample

Verbrauch NOx CO HC PM [g/kWh] bzw. Änderung gegen Stand 2002 Mittelwerte von 2002 217 5.88 0.84 0.269 0.108Mittelwerte von 2003 213 5.45 0.76 0.227 0.093

Änderung 2003/2002 -1.7% -7.2% -9.9% -15.5% -14.3%

2.2.3 Verbrauchs- und Emissionskennfelder Die Motorenauswahl für die nationalen Messprogramme im Jahr 2003 wurde zwar möglichst koordi-niert, wegen Einschränkungen in der Verfügbarkeit von Motoren kam es allerdings zu einer Doppel-messung (Scania DC 1201). Weiters sind auch DAF und Volvo im Sample überproportional zu Mer-cedes benz, MAN und IVECO vertreten. Für die Erstellung des Durchschnittskennfeldes wurden die einzelnen Normkennfelder daher gewichtet gemittelt um alle Hersteller gleichermaßen repräsentiert zu haben. Die verwendeten Gewichtungsfaktoren zu den einzelnen Motoren sind in Tabelle 4 dargestellt.

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Tabelle 4: Gewichtung der einzelnen EURO 3 Motoren für die Erstellung des Durchschnittskennfel-des aus dem Sample von 2003

Engine Type Weighting DAF PE183C 0.333 DAF XE 280 C1 0.333 DAF XE 315 C 0.333 IVECO Cursor 1.000 MAN Do836_LF04 1.000 Scania DC 1201 0.500 Scania DC1201 0.500 MB OM 501 LA III/3 1.000 Volvo D12D 420 EC01 0.500 Volvo D12C 420 0.500

Die mittleren Emissionskennfelder des aktuellen Samples unterscheiden sich zum Stand 2002 in den Absolutwerten (Kap. 2.2.2) jedoch in der Form kaum (Abbildung 7bis Abbildung 11).

-0.20.0

0.20.4

0.60.8

1.0

Pe/P_rated 0.00.2

0.40.6

0.81.0

n_norm

50

100

150

200

250

FC[(g

/h)/k

W_r

ated

pow

er]

-0.20.0

0.20.4

0.60.8

1.0

Pe/P_rated 0.00.2

0.40.6

0.81.0

n_norm

50

100

150

200

250

FC[(g

/h)/k

W_r

ated

pow

er]

Abbildung 7: Durchschnittliches EURO-3 Verbrauchskennfeld im neuen Sample (linkes Bild) im

Vergleich zum Sample von (Hausberger, 2002) (rechtes Bild)

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-0.20.0

0.20.4

0.60.8

1.0

Pe/P_rated 0.00.2

0.40.6

0.81.0

n_norm

1

2

3

4

5

6

NO

x[(g

/h)/k

W_r

ated

pow

er]

-0.20.0

0.20.4

0.60.8

1.0

Pe/P_rated 0.00.2

0.40.6

0.81.0

n_norm

1

2

3

4

5

6

NO

x[(g

/h)/k

W_r

ated

pow

er]

Abbildung 8: Durchschnittliches EURO-3 NOx-Kennfeld im neuen Sample (linkes Bild) im Ver-

gleich zum Sample von (Hausberger, 2002) (rechtes Bild)

-0.20.0

0.20.4

0.60.8

1.0

Pe/P_rated 0.00.2

0.40.6

0.81.0

n_norm

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

0.10

PM[(g

/h)/k

W_r

ated

pow

er]

-0.20.0

0.20.4

0.60.8

1.0

Pe/P_rated 0.00.2

0.40.6

0.81.0

n_norm

0.01

0.02

0.03

0.04

0.050.06

0.07

0.08

0.09

0.100.11

PM

[(g/h

)/kW

_rat

edpo

wer

]

Abbildung 9: Durchschnittliches EURO-3 Partikelkennfeld im neuen Sample (linkes Bild) im Ver-

gleich zum Sample von (Hausberger, 2002) (rechtes Bild)

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-0.20.0

0.20.4

0.60.8

1.0

Pe/P_rated 0.00.2

0.40.6

0.81.0

n_norm

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

CO

[(g/h

)/kW

_rat

edpo

wer

]

-0.20.0

0.20.4

0.60.8

1.0

Pe/P_rated 0.00.2

0.40.6

0.81.0

n_norm

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

CO

[(g/h

)/kW

_rat

edpo

wer

]

Abbildung 10: Durchschnittliches EURO-3 CO-Kennfeld im neuen Sample (linkes Bild) im Ver-

gleich zum Sample von (Hausberger, 2002) (rechtes Bild)

-0.20.0

0.20.4

0.60.8

1.0

Pe/P_rated 0.00.2

0.40.6

0.81.0

n_norm

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0.14

0.16

0.18

0.20

HC

[(g/h

)/kW

_rat

edpo

wer

]

-0.20.0

0.20.4

0.60.8

1.0

Pe/P_rated 0.00.2

0.40.6

0.81.0

n_norm

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

HC

[(g/h

)/kW

_rat

edpo

wer

]

Abbildung 11: Durchschnittliches EURO-3 HC-Kennfeld im neuen Sample (linkes Bild) im Ver-

gleich zum Sample von (Hausberger, 2002) (rechtes Bild)

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3 Dynamikeinfluss Die Parametrierung der Dynamikkorrekturfunktionen erfolgt anhand der Nachrechnung der gemesse-nen transienten Testzyklen aller Motoren. Die Parameter der Korrekturfunktion werden dann mittels multiplen Regressionsanalysen gewonnen, wobei die Differenz zwischen gemessenen Emissionen und den aus den Stationärkennfeldern simulierten Emissionen als abhängige Variablen analysiert werden.

Tabelle 5 stellt die aus dem nunmehr umfangreichen Datenmaterial für EURO 3 Motoren gewonnenen Dynamikparameter den Werten mit Stand 2002 gegenüber1. Wesentliche Änderungen in der Paramet-rierung betreffen vor allem CO, wo sich mit den aktuellen Daten eine höhere Empfindlichkeit in Rich-tung Emissionsanstiegen ergibt.

Tabelle 5: Dynamikparameter aus dem aktuellen Datensatz der EURO 3 Motoren im Vergleich zum Stand 2002

c Ampl3P3s P40sABS LW3P3s Dyn_Pneg3s ABS_dn2s NOx-neu 0.8190 -0.183 0 0 -1.553 NOx von 2002 1.0510 -0.289 0 0 -1.488 CO-neu 3.7900 0.426 -0.069900 0 0 CO von 2002 3.1900 0.238 -0.090800 0 0 HC-neu -0.0734 0 -0.001800 -0.0171 0 HC von 2002 -0.0413 0 -0.000228 -0.0283 0 PM-neu 0.1510 0 -0.005540 0 0 PM von 2002 0.1410 0 -0.009900 -0.5840 0

4 Berechnete Emissionsfaktoren Die Emissionsfaktoren für alle schweren Nutzfahrzeuge nach EURO 3 wurden entsprechend der aktu-alisierten Durchschnittskennfelder und Dynamikkorrekturfunktionen neu berechnet und sind im HBE-FA 2.0 implementiert

In den Verbrauchsfaktoren ergeben sich mit dem aktuellen Datensatz etwas geringere Werte für alle Nutzfahrzeugschichten. Abbildung 12 zeigt als Beispiel die Kategorie „Sattelfahrzeuge und Lastzüge von 34 bis 40t“, halbbeladen bei ebener Fahrbahn.

1 Zum Verständnis der Dynamikkorrekturfunktionen ist der Hauptbericht (Hausberger, 2002) notwendig.

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0

100

200

300

400

500

600

700

0 20 40 60 80 100

Mittlere Zyklusgeschwindigkeit [km/h]

Verb

rauc

h [g

/km

]

120

aktuelle VersionVersion 2002

Abbildung 12: berechnete Verbrauchsfaktoren für das durchschnittliche EURO 3 Sattelfahrzeug mit

dem aktuellen EURO 3 Datensatz im Vergleich zu den Ergebnissen 2002 (34-40t, 50% be-laden, ebene Fahrbahn)

Die NOx-Emissionsfaktoren sind mit dem aktuellen Datensatz für alle Nutzfahrzeugschichten niedri-ger als mit dem Datensatz von 2002. Abbildung 13 zeigt als Beispiel wieder die Kategorie „Sattelfahr-zeuge und Lastzüge von 34 bis 40t“, halbbeladen bei ebener Fahrbahn.

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Mittlere Zyklusgeschwindigkeit [km/h]

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Abbildung 13: berechnete NOx-Emissionsfaktoren für das durchschnittliche EURO 3 Sattelfahrzeug

mit dem aktuellen EURO 3 Datensatz im Vergleich zu den Ergebnissen 2002 (34-40t, 50% beladen, ebene Fahrbahn)

Die CO-Emissionsfaktoren sind mit dem aktuellen Datensatz für tendenziell höher als mit dem Daten-satz von 2002, wegen des Dynamikeinflusses sind die Unterschiede aber von Fahrzyklus, Beladung

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und Fahrbahnlängsneigung abhängig. Abbildung 13 zeigt als Beispiel wieder die Kategorie „Sattel-fahrzeuge und Lastzüge von 34 bis 40t“, halbbeladen bei ebener Fahrbahn.

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Abbildung 14: berechnete CO-Emissionsfaktoren für das durchschnittliche EURO 3 Sattelfahrzeug

mit dem aktuellen EURO 3 Datensatz im Vergleich zu den Ergebnissen 2002 (34-40t, 50% beladen, ebene Fahrbahn)

Die HC-Emissionsfaktoren zeigen zwar auch eine deutliche Dynamikabhängigkeit, sind jedoch mit dem aktuellen Datensatz generell niedriger als mit dem Datensatz von 2002. Abbildung 13 zeigt als Beispiel wieder die Kategorie „Sattelfahrzeuge und Lastzüge von 34 bis 40t“, halbbeladen bei ebener Fahrbahn.

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Mittlere Zyklusgeschwindigkeit [km/h]

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Abbildung 15: berechnete HC-Emissionsfaktoren für das durchschnittliche EURO 3 Sattelfahrzeug mit dem aktuellen EURO 3 Datensatz im Vergleich zu den Ergebnissen 2002 (34-40t, 50% beladen, ebene Fahrbahn)

Die Partikelemissionsfaktoren zeigen ebenfalls eine deutliche Dynamikabhängigkeit, sind jedoch mit dem aktuellen Datensatz generell niedriger als mit dem Datensatz von 2002. In hochdynamischen Zyklen ergeben die aktuellen Daten größere Reduktionen gegenüber dem Stand von 2002 als bei we-nig dynamischen Zyklen . Abbildung 13 zeigt als Beispiel wieder die Kategorie „Sattelfahrzeuge und Lastzüge von 34 bis 40t“, halbbeladen bei ebener Fahrbahn.

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Mittlere Zyklusgeschwindigkeit [km/h]

CO

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m]

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Abbildung 16: berechnete Partikelemissionsfaktoren für das durchschnittliche EURO 3 Sattelfahr-

zeug mit dem aktuellen EURO 3 Datensatz im Vergleich zu den Ergebnissen 2002 (34-40t, 50% beladen, ebene Fahrbahn)

5 Zusammenfassung Da das Handbuch Emissionsfaktoren (HBEFA 2.0) entgegen dem ursprünglichen Zeitplan verspätet fertig gestellt wurde, konnten noch Messungen an sechs EURO 3 Motoren aus dem Jahr 2003 in den Datensätzen zur Berechnung der Emissionsfaktoren berücksichtigt werden. Mit diesen zusätzlichen Motoren sind die Ergebnisse für EURO 3 nunmehr wesentlich besser abgesichert als mit den ur-sprünglichen vier Motoren.

Das Update der EURO 3 Emissionsfaktoren ergibt für den Verbrauch und alle Abgaskomponenten außer CO Abnahmen gegenüber dem Datenstand von Ende 2002. Die größte Umweltrelevanz hat da-bei die Abnahme der NOx-Emissionen um etwa 7% und die Senkung der Partikelemissionen um ca. 15%. Wegen des großen Einflusses der Zyklusdynamik auf die Partikelemissionen reicht die Verände-rung zum alten Datensatz je nach Zyklus, Fahrzeug, Beladung und Fahrbahnlängsneigung bei Partikel von +20% bis –70%.

Die gemessenen schweren Nutzfahrzeuge der neueren EURO 3 Generation zeigten somit ein besseres Emissionsverhalten als die bis Ende 2002 vermessene erste Generation. Inwieweit die Modelljahre von Mitte 2003 bis zum Jahr 2005 noch weitere Reduktionen für den EURO 3 Durchschnitt ergeben würden ist derzeit offen. In den Projekten ARTEMIS und COST 346, aus denen die Messdaten für das HBEFA 2.0 generiert wurden, sind derzeit keine weiteren Messungen vorgesehen. Nachfolgeprojekte,

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speziell in Hinblick auf das reale Emissionsverhalten von EURO 4 und EURO 5 erscheinen aber drin-gend notwendig zu sein.

6 LITERATUR Hausberger St., Rexeis M., Rodler J., Sturm P., Aktuelle Emissionsfaktoren für schwere Nutzfahrzeu-

ge, ÖIAZ, (04/2003), 114 – 119

Hausberger St., Rodler J., Sturm P., Rexeis M., Emission factors for heavy-duty vehicles and valida-tion by tunnel measurements , Atmospheric Environment 37 (2003), 5237 – 5245

Hausberger S.: Emissionsverhalten moderner Nutzfahrzeuge im realen Betrieb; TECAT-Informationstag; Beitrag Tagungsband bei Empa-Akademie; 7.11.2003; EMPA-Dübendorf

Hausberger S. et.al.: Update of the Emission Functions for Heavy Duty Vehicles in the Handbook Emission Factors for Road Traffic; Institute for Internal Combustion Engines and Thermodynamics; Graz 2002

Keller M., Hausberger S. et.al.:: Handbuch Emissionsfaktoren für den Straßenverkehr in Österreich (Guide on Emission Factors for the Street Traffic in Austria); im Auftrag von Bundesministerium für Umwelt, Jugend und Familie und Umweltbundesamt Österreich; Wien 1998