Abgasemissionen von Dual-Fuel Pistenraupen im realen Betrieb

Abstract

Ziel dieser Arbeit war die hochzeitaufgelöste Ermittlung der zeitbezogenen und streckenbezogenen Abgasmassenemissionen einer Dual-Fuel Pistenraupe im realen Betrieb. Die Emissionsmessungen wurden mit Hilfe eines portablen On-Board Messsystems durchgeführt. Bei dem untersuchten Fahrzeug handelt es sich um eine Pistenraupe, deren Dieselmotor auf einen Zweistoffmotor umgerüstet wurde und somit mit einem Gemisch aus Diesel und Biogas betrieben werden kann. Es wurden umfangreiche Literaturrecherchen zu den Themen Real-World Abgasmessungen, Biogas, Abgasmesssensorik und Gesetzgebung für Off-Road Fahrzeuge durchgeführt. Anschließend erfolgte die Einarbeitung in die On-Board Messung für das Real-World-Monitoring anhand von Standardfahrzeugen. Im Zuge der Einarbeitungsphase wurde das, vom Betreuer der Diplomarbeit entwickelte, On-Board Messsystem weiterentwickelt und erprobt. Nach der Erstellung eines geeigneten Konzepts für die Messmethodik und der Adaptierung der Experimentaleinrichtung an die speziellen Anforderungen wurde eine Messkampagne in Zell am See durchgeführt. Das On Board Messsystem wurde direkt am Betriebsort installiert. Die anschließende Analyse des Pistenpräpariergeräts fand während des laufenden Schibetriebs auf regulären Pisten statt und stellte somit ein realistisches Arbeitsszenario dar. Es wurden die CO2-, CO-, O2-, HC-, NO- und NOx-Emissionen ermittelt und einer systematischen Auswertung unterzogen.<br />Das untersuchte Off-Road Fahrzeug verfügt über die Möglichkeit sowohl mit einem reinen Dieselbrennverfahren, als auch mit einem Dual-Fuel Brennverfahren betrieben zu werden. Daher konnten die gewonnen Daten im Postprocessing so aufbereitet werden, dass ein Vergleich der zwei unterschiedlichen Verbrennungskonzepte möglich war und somit eine Einschätzung des Potentials der Dual-Fuel Technologie getroffen werden konnte.<br />

The aim of this diploma thesis was a high time-resolved determination of the time-related and distance-related exhaust emissions of a Dual Fuel snow groomer in use. The emission measurements were conducted with a portable emission measurement system. The engine of the tested vehicle was retrofit to a Dual-Fuel engine, so that it can be operated with diesel fuel or a diesel biomethane mixture.<br />An extensive search of literature on exhaust emission measurements, biomethane, measurement sensor systems and off-road regulation was conducted. The next step was to get familiar with the process of in on-board measurement for real world monitoring, using standard motor cars. In the course of this familiarization phase the measurement system was improved and tested. After creating a suitable measurement concept and adjusting the measurement equipment, the measurements were carried out in Zell am See. The measurement system was installed at the top of a mountain in the course of an engineering workshop of the local cable car company. The analysis of the snow groomer was conducted during the regular opening hours on a normal slope. So the given circumstances presented a realistic scenario of a snow cat on duty. CO2-, CO-, O2-, HC-, NO- und NOx emissions were determined and a systematic analysis of the measurement data was performed. Due to the possibility to operate the snow groomer with either, diesel fuel or a diesel biomethane mixture, it was possible to carry out all measurements in both operation modes. Afterwards the data were processed, allowing a comparison of the two different combustion processes. Subsequently the capability of the Dual-Fuel technology could be assessed.