Abgasmessung von im Verkehr befindlichen Fahrzeugen

Abstract

Zur Ermittlung des Abgasausstosses von Kraftfahrzeugen im realen Strassenverkehr bieten sich Messungen in Tunnel aufgrund der hohen Anreicherung sowie der dort herrschenden definierten Strömungsbedingungen an. Zu Beginn dieser Arbeit wurde unter Einbeziehung der ausgewerteten Verkehrsdaten sowie der Zu- und Abluftflüsse eine Modellrechnung der zu erwartenden Abgaskonzentrationen durchgeführt. Grundlage für dieses Modell diente die im Jahr 2007 durchgeführte Luftschadstoffuntersuchung im Tauerntunnel. Für die Modellrechnung wurden die zurzeit aktuellsten Emissionsfaktoren für die einzelnen Fahrzeugschichten aus dem Handbuch der Emissionsfaktoren (HBEFA 2.1) angewendet. Dabei wurden die Anteile der acht Fahrzeugkategorien an den Emissionen der betrachteten Abgaskomponenten CO2, CO, HC, NMHC, NOx, Partikel und SO2 ausgewiesen. Die anhand der Modellrechnung prognostizierten Abgaskonzentrationen wurden anschliessend mit den gemessenen Konzentrationen verglichen. Zur besseren Vergleichbarkeit wurden zusätzlich noch weitere Szenarien berechnet und ebenfalls den Messwerten gegenübergestellt. Um eine Aussage über die Qualität der modellierten Abgaskonzentrationen zu treffen, wurden die statistischen Unsicherheiten der Modelleingangsdaten quantifiziert. Mit der Gaussschen Fehlerquadratmethode werden die Einzelfehler zu einem Gesamtfehler für die einzelnen Abgaskomponenten verknüpft. Aus den statistischen Fehlerbandbreiten hat man erkannt, dass die Modellrechnung mit erheblichen statistischen Unsicherheiten behaftet ist. Aufgrund der dünnen Datengrundlage wurde auf eine Betrachtung der systematischen Fehler verzichtet. Neben den oben angeführten Arbeitsinhalten wurden im Zuge dieser Diplomarbeit auch Abgasmessungen an anfahrenden Nutzfahrzeugen unter realen Bedingungen durchgeführt. Dabei wurde mithilfe einer Sonde eine Abgasprobe aus der Abgaswolke entnommen und dem Messsystem zugeführt, analysiert und die Information in einem Programm verarbeitet . Mit dem Messsystem konnten sofort die Schadstoffkomponenten in Gewichtsprozent, Volumenprozent als auch der Trübungskoeffizient ermittelt werden. Der kompakte Aufbau und der flexible Einsatz der Messeinrichtung sind nur einige Vorteile dieses Messverfahrens.<br />

To determine real-life exhaust emissions of motor vehicles, measurments in a tunnel can be used due to the high enrichment and the defined prevailing flow conditions. At the beginning of this thesis a model calculation of the expected exhaust emissions was evaluated taking into account of the analyzed traffic data as well as the supplied and discharged air flows. The model calculation was based on the air pollutant test in the Tauern tunnel conducted at 2007. To evaluate the model calculation, the currently most recent emission factors of the specific vehicle classes from the handbook of emission factors (HBEFA 2.1) were applied. Thereby the porportions of the eight categories of vehicles to the emissions of the considered exhaust components CO2, CO, HC, NMHC, NOx, SO2 and particulate matter were reported. The predicted exhaust emissions on the basis of the model calculation were compared to the measured concentrations. For better comparability, also other scenarios were calculated and compared to the measured data. To add a statement about the quality of the modeled exhaust concentrations, the statistical uncertainties of model input data were quantified. The single errors of the individual exhaust components were linked to a total error using Gauss`s least squares method. The statistical error bands have shown that the model has enhanced statistical uncertainty. Because of the thin data base, the systematic error could not be considered. Besides the above mentioned contents, in the course of this thesis also real- life exhaust emissions of starting heavy-duty vehicles have been measured. An exhaust gas sample was withdrawn from the exhaust cloud by using a tube and fed to the measuring system, where it was analyzed. A software processed the data. The measuring system immediately allowed the determination of the exhaust components in weight percent, volume percent, as well as the turbidity coefficient. The compact design and flexible deployment of the measuring device are just some advantages of this measurement.