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Report (Bericht) zugänglich unter
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Untersuchungen zur Abgasemission von Motorrädern im Rahmen der WMTC-Aktivitäten

Investigations into motorcycle exhaust emissions carried out as part of WMTC activities

Steven, Heinz

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Freie Schlagwörter (Deutsch): Deutschland , Emission , Fahrzyklus , Forschungsbericht , International , Motorrad , Prüfstand , Schadstoff , Standardisierung , Versuch
Freie Schlagwörter (Englisch): Emission , Germany , International , Motorcycle , Pollutant , Research report , Standard test run , Standardization , Testing Rig , Test
Collection: BASt-Beiträge / ITRD Sachgebiete / 15 Umwelt
Institut: Sonstige
DDC-Sachgruppe: Ingenieurwissenschaften
Sonstige beteiligte Institution: RWTÜV Fahrzeug GmbH <Würselen>
Dokumentart: Report (Bericht)
Schriftenreihe: Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Reihe F: Fahrzeugtechnik
Bandnummer: 45
ISBN: 3-86509-090-7
Sprache: Deutsch
Erstellungsjahr: 2004
Publikationsdatum: 07.10.2011
Kurzfassung auf Deutsch: Unter der Leitung der Working Party 29 beauftragte die UN ECE Group of Experts on Pollution and Energy (GRPE) die ad-hoc Arbeitsgruppe WMTC mit der Entwicklung eines "World-wide Harmonised Motorcycle Emissions Test ProCedure". Das Ziel dieses Forschungsprogramms ist es, einen weltweit harmonisierten Prüfzyklus für die Messung der Schadstoffemissionen motorisierter Zweiräder zu entwickeln, der den Fahrzyklus und den dazugehörigen Schaltalgorithmus für die Prüfstandmessungen und die Beschreibung der Einstellungen der Prüfstände abdeckt. Die Emissionsvalidierungen im Rahmen des Validierungsprogramms Teil 2 wurden einesteils von der Industrie und andernteils von nationalen Regierungseinrichtungen in verschiedenen Ländern der Welt finanziert. Für Deutschland ließ die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) im Rahmen dieses Forschungsvorhabens Validierungstests für 8 Motorräder bei der RWTÜV Fahrzeug GmbH in Essen durchführen. Die Ergebnisse sind im ersten Teil des Berichts (Langfassung) dokumentiert. Mit dem Vorhaben sollte darüber hinaus aber noch das Ziel verfolgt werden, einen Vorschlag für die Erfassung von off-cycle Emissionen zu erarbeiten. Der Begriff "off-cycle Emissionen" umfasst diejenigen Emissionen eines Motorrades, die im realen Betrieb bei Fahrzuständen auftreten, die durch den Prüfzyklus nicht erfasst werden. Insofern sind off-cycle Emissionen ein grundsätzliches Problem, selbst bei einem repräsentativen Messzyklus. Beispielsweise werden Emissionen, die bei hochtourigen Fahrweisen mit starken Beschleunigungen auftreten, im WMTC nicht berücksichtigt. Um eine geeignete Lösung für die Erfassung von off-cycle Emissionen zu finden wurden die im Rahmen der WMTC Arbeiten zur Verfügung stehenden in-use Daten zum Fahrverhalten von Motorrädern noch einmal auf ihre Varianzen hin ausgewertet, um Motordrehzahlen und Fahrzeugbeschleunigungen zu bestimmen, die für off-cycle Emissionen zu berücksichtigen sind. Es wurden 3 verschiedenen Methoden zur Erfassung der off-cycle Emissionen untersucht, und zwar WMTC mit erhöhten Schaltdrehzahlen, Load Respose Test und Stationäre Geschwindigkeits-/Drehzahlkombinationen. Aus den Ergebnissen zu den off-cycle emissions kann insgesamt folgendes Fazit gezogen werden: Stationäre Drehzahlen sind für die Emissionsbestimmung im off-cycle Bereich ungeeignet. Die Anwendung des Ansatzes "erhöhte Schaltdrehzahlen" auf den WMTC Geschwindigkeitsverlauf ist ein Schritt in die richtige Richtung, aber er berücksichtigt nicht die größeren Beschleunigungen bei "sportlicher" Fahrweise. Der load response Test ist ein geeigneter Ansatz für die Überprüfung von off-cycle Emissionen. Allerdings muss man für die praktische Anwendung noch Schaltdrehzahlen verbindlich festlegen und Vorkehrungen treffen, um die Gefahr von Reifenschlupf zu verringern und somit die Wiederholbarkeit zu verbessern. Die Konstantfahrtphasen sollten dazu genutzt werden, das Emissionsverhalten bei höheren Drehzahlen als den normalen Schaltdrehzahlen des WMTC zu erfassen. Auch die Frage der Bewertung der Ergebnisse konnte im Rahmen dieses Vorhabens noch nicht abschließend geklärt werden. Um cycle bypass Maßnahmen zu erschweren sollten, die Start- und Zielgeschwindigkeiten darüber hinaus randomisiert werden. Wichtig im Zusammenhang mit der Bewertung von off-cycle Emission provisions ist außerdem die Diskussion und Festlegung von Grenzwerten für den off-cycle Bereich. Bei Fahrzeugen, die mit einem 3-Wege-Katalysator mit Lambdasondenregelung ausgerüstet sind, bietet die Erfassung der Lambdasondenspannung ein ergänzendes Hilfsmittel, um die Funktion der Regelung des Katalysators zu überprüfen. Sie sollte nicht nur im off-cycle Bereich sondern ebenfalls im normalen WMTC angewendet werden.
Kurzfassung auf Englisch: Under the direction of Working Party 29, the UN ECE Group of Experts on Pollution and Energy (GRPE) commissioned the WMTC ad-hoc working group to develop a "World-wide Harmonised Motorcycle Emissions Test ProCedure". The aim of this research programme is to develop a world-wide harmonised series of tests for measuring harmful substances emitted by motorised two-wheelers; these tests should cover the driving cycle and the relevant transmission algorithm for the test facility measurements, and describe the settings of the test facilities. The validation of the emissions in part 2 of the validation programme was funded partly by the industrial sector and partly by the national governmental institutions in different countries. For Germany, the Federal Highway Research Institute (Bundesanstalt für Straßenwesen - BASt) conducted this research project, which included having validation tests carried out on 8 motorcycles at RWTÜV Fahrzeug GmbH in Essen. The results are documented in the first part of the report (the long version). Another aim of the project was to draw up a proposal for recording off-cycle emissions. The term "off-cycle emissions" is used to describe the emissions from a motorcycle which occur during real operation in driving circumstances which are not covered by the series of tests. In this regard, off-cycle emissions constitute a fundamental problem, even with a representative series of measurements. For example, emissions which occur as a result of free revving and rapid acceleration are not covered in the WMTC. To find a suitable solution for recording off-cycle emissions, the in-use data on motorcycle driving performance which were available during the WMTC work were evaluated once more to assess the variances which existed and to consequently determine the engine speeds and vehicle accelerations which should be taken into account for off-cycle emissions. Three different methods for recording off-cycle emissions were investigated, WMTC with increased transmission speeds, the Load Response Test and stationary speed/engine speed combinations. The following overall conclusion can be drawn from the off-cycle emission results: Stationary engine speeds are unsuitable for determining off-cycle emissions. Applying the "increased transmission speeds" approach to the WMTC speed sequence is a step in the right direction, but it does not take into account the more rapid accelerations which occur as a result of "sporty" driving. The load response test is a suitable approach for testing off-cycle emissions. However, to use it in practice binding transmission speeds must be laid down and provisions made to reduce the danger of tyre slip and consequently improve repeatability. The constant driving phases should be used to record emission behaviour at higher engine speeds than the normal WMTC transmission speeds. It was also not possible in this project to conclusively clarify how the results should be evaluated. The start and finish speeds should be randomised to make cycle bypass measures more difficult. Discussing and laying down off-cycle limit values are important issues regarding the evaluation of off-cycle emission provisions. For vehicles which are equipped with a 3-way catalytic converter with lambda sensor control, the recording of the lambda sensor voltage offers additional assistance in testing the control of the catalytic converter. It should be used in the normal WMTC as well as for off-cycle tests.