Verdunstungsemission von Antriebssystemen

Zielsetzung

Ziel ist es, den Beitrag des Antriebssytems an der Gesamtverdunstungsemission eines Fahrzeugs zu ermitteln. So lassen sich bereits in einem frühen Entwicklungsstadium eines Motors mögliche Probleme erkennen und Schwachstellen lokalisieren. Die detaillierte Kenntis der Problemstellen ermöglicht gezielte Maßnahmen zu deren Beseitigung und trägt damit zu einem effizienten und resourcensparenden Entwicklungsprozess bei. Zudem ist es möglich den Beitrag bzw. die Auswirkung einzelner Bauteile (u.a. Kraftstoffvorlaufleitungen, HC-Vliese) präzise zu erfassen. Auf diese Weise ist eine exakte Abschätzung des Kosten- Nutzenverhältnisses von einzelnen Komponenten möglich.

Prüfaufbau

Der Prüfungablauf orientiert sich meist eng an einer offizielle Prüfvorschrift für das Gesamtfahrzeug und umfasst daher überlicherweise folgende Schritte.

Konditionierung des Antriebssystems:

Die Konditionierung des Antriebssystems erfolgt am Motorenprüfstand. Entsprechend der offziellen Vorschrift wird der Fahrzyklus (z.B. FTP75) unter Simulation einer Fahrzeugintegration nachgefahren. In der Software des Motorenprüfstandes werden dazu die notwendigen Parameter (u.a. Fahrzeugmasse, Fahrwiderstandswerte (ABC-Faktoren), Getriebe- und Differentialübersetzung,...) eingepflegt. Auf diese Weise wird der Motor auf dem Prüfstand in gleicher Weise wie im Gesamtfahrzeug belastet. Zudem ist die Konditionierung damit exakt reproduzierbar.

 

SHED-Messung:

Unmittelbar nach Abstellen des Motors wird dieser zur Messung (Heißabstelltest oder Hot Soak) in eine SHED-Kammer eingebracht. Das nötige Zeitfenster dafür liegt bei < 5 Minuten und damit innerhalb der gängigen Vorschriften.
Nach der erforderlichen Abkühlzeit außerhalb der SHED-Kammer erfolgt der Diurnal Soak. Die SHED-Kammern erlauben die üblichen Temperaturprofile, wie sie von der CARB, EPA oder EU gefordert sind.

 

Screeninganalytik:

Nach Kundenwunsch oder bei auffälligen Messergebnissen besteht die Möglichkeit, die Emissionszusammensetzung detailliert zu analysieren. Dazu stehen geeigente Adsorbermaterialien bereit, um die Luft innerhalb der SHED-Kammer zu beproben. Die eigentliche Analytik erfolgt dann ebenfalls in-House (u.a. GC-MS, HPLC, UPLC). Die Auswertung der Ergebnisse und die langjährige Erfahrung auf diesem Gebiet ermöglichen es, Rückschlüsse auf bestimmte Quellen zu ziehen oder den Einfluss bestimmter Pfade auszuschließen. Dies unterstützt die Suche und das Auffinden von Emissionsquellen bzw. -pfaden am Motor.

Ausstattung

© Fraunhofer IBP

Motorenprüfstand: FEV ModuTrainer

  • hochdynamisch Steuerung
  • Simulation von Fahrzeugintegrationen
  • Start-Stopp Betrieb
  • Fahrtwindgebläse geregelt nach simulierter Fahrzeuggeschwindigkeit
  • Verwendung verschiedener Kraftstoffsorten möglich
  • statische und dynamische Restbussimulation
  • Grenzwertüberwachung (Werte und Reaktion nach Kundenvorgabe)
  • Temperaturkonditionierung von Prüfstand (15-35°C) und Kraftstoff (15-45 °C)

VV/VT-SHEDs: Vötsch VCE5000

  • Prüfungen gemäß EPA, CARB und EU
  • Kammervolumen: 7,6 m³
  • Temperaturbereich: +20 °C bis +130 °C
  • max. Heiz- und Kühlrate: 1,5 K/min
  • Feuchtebereich: 30 % r.F. bis 95 % r.F.
  • Luftwechselrate: 0,1 bis 1 facher Luftwechsel pro Stunde
  • low-flow FID zur kontinuierlichen Messung der HC-Konzentration
  • zusätzliche Temperaturfühler, eingebunden in automatische Messwerteerfassung
  • zahlreiche gasdichte Durchführungen, z.B. zur Medien- oder elektrischen Versorgung des Prüflings
© Fraunhofer IBP

Messgeräte und sonstige Ausstattung

  • mobile FID-Systeme mit unterschiedlichen Probenahmeflüssen
  • portable PID Systeme
  • Microdrop-System zur Generierung HC-beaufschlagter Luftströme
  • LabView Automatisierungssystem zur Umsetzung kundenspezifischer Anforderungen
  • angeschlossenes Labor mit umfangreicher Ausstattung zur detaillierten Emissionsanalytik

Sonderprüfungen

Charakterisierung von Aktivekohlevliesen

  • Ermittlung des Rückhaltevermögens und des Regenerationverhaltens
  • beliebige Abfolge von Beaufschlagungs- und Regenerationszyklen
  • Beaufschlagungskonzentration und Dauer in weiten Bereichen realisierbar
  • Temperaturen oder Temperaturzyklen zwischen 15°C und 100°C möglich
  • verschiedene Spül- und Beaufschlagungsvolumenstörme einstellbar
  • kontinuierliche Messung der relevanten HC-Ströme per FID
  • Screeninganalytik zur Ermittlung der genauen Emissonszusammensetzung

Permeationsmessungen von Materialproben

  • Ermittlung des Permeationsverhaltens
  • Beaufschlagung mit gasförmigen oder flüssgen Gemischen oder Reinsubstanzen
  • Temperaturen oder Temperaturzyklen zwischen 15°C und 100°C möglich
  • kontinuierliche Messung der relevanten HC-Ströme per FID
  • Screeninganalytik zur Ermittlung der genauen Emissionszusammensetzung