Eignungsprüfung des dynamischen Partikelmeßgerätes TEOM®

Diplomarbeit von Marcus Gebbe

Zusammenfassung:

Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde die Eignung des TEOM® zur dynamischen Erfassung der Partikelemission von Kfz mit Dieselmotoren auf einem Abgasrollenprüfstand geprüft.

Ein Kriterium für diesen Nachweis ist der Vergleich der vom TEOM® ermittelten Gesamtmasse im europäischen Fahrzyklus relativ zum gesetzlich vorgeschriebenen gravimetrischen Verfahren. Hier konnte bei Beachtung einiger Randbedingungen eine gute Übereinstimmung von durchschnittlich 92,9 % beim Testfahrzeug erreicht werden.

Das Auftreten von negativen Massenraten führt bei der Analyse von einzelnen Motorbetriebszuständen zu Verzerrungen, da sie hauptsächlich in „ruhigen“ Phasen des Tests (Verzögerung, Leerlauf) auftreten. Durch geeignete Wahl der Betriebsparameter des TEOM® ist eine deutliche Reduzierung, nicht aber eine vollständige Eliminierung der negativen Peaks möglich. Da die negativen Massenraten aber an definierten Stellen, also nicht willkürlich, auftreten, stellen sie die generelle Eignung des Gerätes nicht in Frage. Der vom TEOMÒ ermittelte Verlauf kann dem Applikateur wichtige Erkenntnisse zur Optimierung der Partikelemission liefern.

In dieser Diplomarbeit wurden drei dynamische Partikelmeßgeräte verglichen. Neben dem TEOM® kam ein Trübungsmeßgerät und das nach der Infrarot- Extinktionsmethode funktionierende DPA 482 zum Einsatz. Das hier eingesetzte Trübungsmeßgerät kann die Partikelemission moderner Motoren (EURO 3) nicht mehr hinreichend genau erfassen.

Das TEOM® empfiehlt sich für einen Einsatz, wenn die Emission in Anlehnung an das gesetzlich vorgeschriebene Verfahren ermittelt werden soll. Bei gleichzeitiger Ermittlung der limitierten gasförmigen Abgasbestandteile ist das TEOM® dem DPA 482 vorzuziehen, da keine Entnahme von Rohgas vorgenommen wird und somit die Analyse der verdünnten Gase nicht negativ beeinflußt wird. Das DPA 482 ermöglicht die differenzierte Erfassung von Ruß und Kohlenwasserstoffen und empfiehlt sich daher für entsprechende Aufgabenstellungen. Das TEOM® ist verglichen mit dem DPA 482 einfacher zu bedienen.

Abschließend läßt sich feststellen, daß das TEOM® geeignet ist, die dynamische Partikelemission von Dieselkraftfahrzeugen hinreichend genau zu erfassen. Diese Aussage trifft insbesondere vor dem Hintergrund zu, das bessere Alternativen bei den gegebenen Randbedingungen nicht vorhanden sind. Das TEOM® bietet die Möglichkeit, zukünftig einen besseren Kompromiß zwischen dem Zielkonflikt der gleichzeitigen Senkung der NOx- und Partikelemission zu erreichen. Insbesondere im Hinblick auf die bereits beschlossenen Senkungen der Partikel- und Abgasgrenzwerte in Europa ist eine genauere Kenntnis der Partikelemission unbedingt notwendig.

Die hier vorliegenden Messungen wurden an einem Fahrzeug mit direkt einspritzenden Dieselmotor vorgenommen, der mit Turbolader und Oxidationskatalysator ausgerüstet war. Dieser Motor entspricht dem derzeitigen Standard bei Neufahrzeugen mit Dieselmotor. Für andere Motor- und Abgasminderungskonzepte kann eine Eignungsprüfung des TEOM® zu differenzierten Ergebnissen kommen.

Derzeit wird die stoffliche Zusammensetzung und die Größenverteilung der Partikel vom Gesetzgeber nicht bewertet. Es ist zu vermuten, daß einen relevanter Wirkungszusammenhang zwischen diesen beiden Kenngrößen und der gesundheitlichen Gefährdung durch Partikel besteht. In Zukunft könnten daher entsprechende Meßgeräte in den Mittelpunkt rücken.

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