Ermittlung und Bewertung der Abbildungsgüte von Realfahrteinflüssen zur Darstellung von Real-Driving-Emissions-Messungen auf Rollenprüfständen

Abstract

Zurzeit wird auf EU-Ebene ein neues Emissionstestverfahren entwickelt, welches unter der Bezeichnung Real-Driving-Emissions (kurz RDE) bekannt ist. Im Vergleich zur bisherigen Testprozedur, ist diese wesentlich realitätsnäher, da die Tests auf öffentlichen Straßen und in "realer Umgebung" durchzuführen sind. Für die Fahrzeugentwicklung folgt daraus die Herausforderung, sich verändernder und damit schwer reproduzierbarer Testbedingungen. Abhilfe soll die Versuchsdurchführung auf Rollenprüfständen bringen. Diese müssen dazu aufgerüstet werden, um die relevanten Umgebungseinflüsse abbilden zu können, wobei hinsichtlich Emissionen und Kraftstoffverbrauch, gut vergleichbare Ergebnisse erreicht werden müssen. Dazu werden in dieser Arbeit zunächst die grundsätzlichen Einflüsse auf ein Fahrzeug bei Fahrten in "realer Umgebung" identifiziert. Basierend darauf, können die physikalischen Einflussgrößen auf Emissionen und Kraftstoffverbrauch ermittelt werden. Nach Identifikation der physikalischen Einflussgrößen, erfolgt deren qualitative und quantitative Bewertung, bezüglich der Auswirkungen auf Emissionen und Kraftstoffverbrauch. Der Fokus der Arbeit liegt auf der Bewertung jener Einflussgrößen, welche sich direkt auf den Fahrwiderstand des Fahrzeugs und die energetischen Verbraucher auswirken. Die Quantifizierung der physikalischen Einflussgrößen erfolgt mit Hilfe einer Literaturrecherche, der Berechnung von Fahrwiderstandsänderungen und einem Simulationsmodell. Es zeigt sich, dass die Einflussgrößen Schaltzeitpunkt und -dauer, Sonnenschein, Niederschlag, resultierende Anströmung, Kurvigkeit, Fahrbahnneigung, Ebenheit der Fahrbahn, Textur der Fahrbahnoberfläche und der Reifeninnendruck aufgrund ihrer Auswirkungen auf Emissionen und Kraftstoffverbrauch als wesentlich zu bewerten sind. Die Einflussgrößen plastische Verformbarkeit der Fahrbahn sowie geringfügige Änderungen der Fahrzeugmasse konnten aufgrund der geringen Auswirkungen als vernachlässigbar bewertet werden.

Recent developments in the EU introduce a new emissions testing procedure called real-driving-emissions (RDE). The tests are taking place on public roads and within "real" surroundings, to deliver more realistic results. These changes are causing some challenges due to the hardly reproducible test conditions. A solution can be found by using an improved chassis dynamometer, which replicates the environmental influences in a realistic way. Especially emissions and fuel consumption must be well reproducible. To specify the conditions in more detail, this thesis at first discusses the fundamental influences on vehicles within "real" surroundings. Based on that, the next step is the evaluation of the physical quantities crucial for emissions and fuel consumption. These quantities can then be estimated qualitatively and quantitatively due to their effects on emissions and fuel consumption. The main focus of this thesis are those quantities directly influencing the driving resistance of the vehicle as well as the energetic consumption. The quantification relies on literature research, calculating changes of the driving resistance and simulation models. As the results show, the substantial impacts on emissions and fuel consumption result from the following physical quantities: gear shifting point and switching time, solar radiation, rain, resulting wind speed, road curvature, road slope, road evenness, road surface texture and tire inflation pressure. The physical quantities of pavement deflection and marginal changes in vehicle mass can be neglected due to their minor impact.