Die Abgasanalyse an Kraftfahrzeugen und Verbrennungsmaschinen wird bereits seit vielen Jahrzehnten durchgeführt. Mit der Einführung von Abgasgrenzwerten in Kalifornien, USA, Anfang der 1960er Jahre wurde die Emissionsmessung verbindlich. Einheitliche Abgasvorschriften in der Europäischen Gemeinschaft (EG) traten erstmals 1970 in Kraft und limitierten zunächst den Ausstoß von Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffe (HC). Später wurden außerdem Grenzwerte für Stickstoffoxide (NO_x) und Partikelmasse (PM) sowie für Partikelanzahl (PN) hinzugefügt, um Anforderungen an die Luftqualität zu adressieren. Zusätzlich zu den gesundheitlichen Beeinträchtigungen rückten in den letzten Jahren Verbrauchsbetrachtungen und die Emission von Treibhausgasen wie Kohlendioxid (CO₂) in den Vordergrund.

Generell kann man zwischen streckenbezogenen Grenzwerten bei Personenkraftwagen (Pkw) und arbeits- oder lastbezogenen Grenzwerten bei Lastkraftwagen (Lkw) und Bussen unterscheiden. So werden die Emissionen von Pkws auf Rollenprüfständen gemessen, wobei das komplette Fahrzeug einem definierten Fahrzyklus folgt. Die Lkw-Emissionen werden dagegen ermittelt, indem die Motoren mit abgasrelevanten Komponenten einem dynamischen Testzyklus auf Motorenprüfständen folgen, der unterschiedliche Last- und Drehzahlpunkte beinhaltet. Diese Motoren können dann zum Teil in unterschiedlichen Fahrzeugtypen verbaut werden. Zusätzlich zu den genannten Pkw- und Lkw-Abgasgrenzwerten sind jedoch auch Abgasvorschriften für andere Fahrzeugarten, Maschinen und Schiffe entwickelt worden. Besonders hervorzuheben ist hier die Klassifizierung Non-Road Mobile Machinery (NRMM), die in diesem Zusammenhang in erster Linie Baumaschinen und landwirtschaftliche Fahrzeuge beinhaltet.

Die Schadstoffgrenzwerte sind im Laufe der Jahre immer weiter reduziert worden, um die Luftqualität zu verbessern und um der Optimierung der innermotorischen Verbrennung sowie der Weiterentwicklung von Abgasnachbehandlungssystemen Rechnung zu tragen bzw. diese zu stimulieren. In der nachfolgenden Tabelle sind die unterschiedlichen Grenzwerte seit 1992 für die jeweiligen Schadstoffe in g/km (außer PN in 1/km) und Motortypen angegeben¹.

• HC = Kohlenwasserstoffe
• NO_x = Stickoxide
• CO = Kohlenmonoxid
• PM = Partikelmasse
• PN = Partikelanzahl

Parallel hierzu wurden außerdem die Messtechnik und Messverfahren sowie die Testzyklen kontinuierlich weiterentwickelt, um ein möglichst repräsentatives Abbild der realen Betriebszustände zu simulieren und um geeignete Maßnahmen zur Luftreinhaltung schaffen zu können. Zusätzlich wurde die oben beschriebene Typenzulassung noch um weitere Prüfmethoden ergänzt, die sicherstellen sollen, dass das Abgasverhalten der Fahrzeuge gesetzeskonform ist und über die Lebensdauer auch bleibt. Hierzu gehören die Abgasserienprüfung, die Abgasfeldüberwachung, die periodische Abgasuntersuchung sowie die kontinuierliche On-Bord Diagnose. Es hat sich jedoch gezeigt, dass diese, überwiegend im Labor durchgeführten Messungen, aus unterschiedlichen Gründen kein genaues Abbild der tatsächlich entstandenen Emissionen im Straßenverkehr darstellen. Zur Schließung dieser Lücke wurde nach Mitteln und Wegen gesucht, die realen Emissionen von Kraftfahrzeugen im normalen Straßenbetrieb zu messen und zu normieren. Hieraus entwickelten sich die Anforderungen an Portable Emission Measurement Systems (PEMS).

Abb. 1: NDUV-Gasanalysator (ULTRA.sens®) zur selektiven Bestimmung von NO+NO₂=NO_x im Autoabgas ohne NOX-Konverter

 

Abb. 2: Zwei unterschiedliche Ausführungen (INFRA.sens®) zur selektiven Gasanalyse von N₂O, CH₄ und CO₂ im Autoabgas

 

Der INFRA.sens® CO₂/N₂O/CH₄ – AK220G/AK5 basiert auf der in der Diskussion befindlichen EURO7-Norm. Die Messung von Kohlendioxid erfolgt bis zu 20 Vol.%, die Messung von Lachgas und Methan erfolgt im unteren ppm-Bereich. Dabei sind alle Querempfindlichkeiten der Gase zueinander bereits in der Hauptelektronik berechnet und eine Querempfindlichkeit gegenüber Kohlenmonoxid kann ausgeschlossen werden.

Merkmale & Vorteile

• Für hohe Kohlenmonoxid Bereiche sind zusätzliche Gasfilter zur Unterdrückung von Störgasen integriert
• Niedrige N₂O-Messung ohne CO₂-Störungen durch Software-Algorithmus

¹ https://www.hella.com/techworld/de/Technik/Abgastechnik/Abgasgrenzwerte-Tabelle-PKW-74789/#

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