Abgasprüfstelle (AFHB) Contrôle des gaz d échappement Gwerdtstrasse 5 CH-256 Nidau Tel./Tél. +41 ()32 321 66 8 Fax +41 ()32 321 66 81 NO x -Emissionsmessungen von einem Personenwagen Mercedes-Benz C 2 CDI, EURO 5a auf dem Rollenprüfstand Auftraggeber: Deutsche Umwelthilfe e.v. (DUH) Bundesgeschäftstelle Berlin, Hackescher Markt 4, D-1178 Berlin Projektleitung: J. Resch Dr. A. Friedrich Bericht: P. Comte, Dipl. Ing. HTL Y. Zimmerli, Dipl. Ing. FH M. Güdel, BSc J. Czerwinski, Prof. Dr. techn. BERNER FACHHOCHSCHULE BFH-TI, BIEL ABGASPRÜFSTELLE & MOTORENLABORATORIEN, AFHB Gwerdtstrasse 5 CH-256 Nidau Die vollständige oder teilweise Veröffentlichung dieses Dokuments ist nur mit der schriftlichen Genehmigung der AFHB erlaubt. November 215 B441
DUH / AFHB 15 2 INHALTVERZEICHNIS 1. ZUSAMMENFASSUNG 2 2. VERSUCHFAHRZEUG 3 3. MESSTECHNIK 4 3.1. Rollenprüfstand 4 3.2. Messgeräte für limitierte Abgasemissionen 4 4. TEST METHODE 4 4.1. Prüfzyklen 5 4.1.1. Neuer Europäischer Fahrzyklus (NEFZ) 5 4.1.2. Fahrzyklus 2 (vorgegeben vom Auftraggeber) 6 5. RESULTATE 6 6. SCHLUSSFOLGERUNG 7 7. DOKUMENTATION 7 8. FIGURENLISTE 8 9. ANHANG 8 1. ABKÜRZUNGEN 8 1. ZUSAMMENFASSUNG Die Deutsche Umwelthilfe (DUH) beauftragte die Abgasprüfstelle der Berner Fachhochschule, die NO x -Emissionen eines Personenwagens Mercedes-Benz C 2 CDI (EURO 5a) auf dem Rollenprüfstand zu untersuchen. Die Messresultate zeigen, dass im betriebswarmen Zustand das Fahrzeug mehr NO x -Emissionen ausstösst, als im kalten Zustand. Die Resultate sind in Fig.4 und Tab.2, Seite 6 und 7, zusammenfassend dargestellt.
DUH / AFHB 15 3 2. VERSUCHFAHRZEUG Die wichtigsten technischen Parameter des geprüften Fahrzeugs sind in der unten stehenden Tabelle aufgeführt. Das Fahrzeug ist mit einem Dieselmotor ausgerüstet und verfügt, unter anderem, über einen Partikelfilter sowie eine Abgasrückführung als Abgasnachbehandlung. Fig.1: Mercedes-Benz C 2 CDI auf dem 4x4 Rollenprüfstand der Abgasprüfstelle Modell / Jahrgang Mercedes-Benz C2 CDI / 211 Motortyp 651913 Zylinderzahl 4 / Reihe Hubraum 2143 cm 3 Leistung 1 kw @ 46 rpm Drehmoment 33 Nm @ 16-28 rpm Treibstoff / Einspritzung Diesel / DI (CR) Aufladung ja Leergewicht 1615 kg Gesamtgewicht 2155 kg Antrieb Heckantrieb Getriebe Manuell 6 Gang Erstzulassung / Kilometerstand 8.4.211 / 6656 km Erfüllte Abgasnorm EURO 5a Abgasnachbehandlungssysteme DOC, DPF, EGR VIN WDD24211F677697 Tabelle 1: Technische Daten des Prüffahrzeugs
DUH / AFHB 15 4 3. MESSTECHNIK 3.1. Rollenprüfstand Typ: AFHB GSA 2 Durchmesser Rollen: 52 mm Fahrleitgerät: Tornado, Version 3.3 CVS Verdünnungs-System: CS - Control Sistem R3-7 mit Rootsgebläse Raumbedingungen Prüfhalle: Steuerung für Ansaug- und Verdünnungsluft Temperatur: 2-3 C Feuchtigkeit: 5.5-12.2 g/kg Für alle durchgeführten Messungen mit dem oben genannten Fahrzeug, wurde der Rollenprüfstand gemäss Homologationsangaben eingestellt. 3.2. Messgeräte für limitierte Abgasemissionen Folgende Geräte erfüllen die technischen Anforderungen der ECE-Regelung Nr.83. Diese sind für die Messung von Fahrzeugabgasemissionen in der Schweiz und der Europäischen Union geeignet. Gemessene Abgaskomponenten: Abgasmesstechnik gasförmig: CO, CO 2 HC... CH 4... NO/NO x... Horiba MEXA-72 Infrarotspektroskopie (NDIR) Flammenionisationsdetektor für totale HC (FID) Flammenionisationsdetektor nur für HC4 (FID) Chemilumineszenz Analysator (CLA) Das Verdünnungsverhältnis in der CVS-Anlage ist variabel und kann mittels CO 2 Analysatoren kontrolliert werden. 4. TEST METHODE Die chronologische Reihenfolge der verschiedenen Versuchstests ist in der Fig.5 aufgelistet. Die Tests sind auf dem 4-Rad-Rollenprüfstand der AFHB durch deren Mitarbeiter durchgeführt worden. Insgesamt wurden 7 Zyklen, davon 6 NEFZ-Zyklen mit dem Mercedes-Benz C 2 CDI gefahren. Die NEFZ-Messungen unterschieden sich hauptsächlich durch den Fahrzeugzustand (kalt oder warm) und durch den Rollenprüfstandmodus (2WD oder 4WD-Modus). Da sich die Messungen auf Stickoxidemissionen fokussierten, wurden die Partikelmasse und die Partikelanzahl während der Tests nicht mitgemessen. Es wurde während den Tests kein OBD-Diagnosegerät am Fahrzeug angeschlossen. Als Fahrzeug-Konditionierung wurde am Vortag der ersten Abgasmessung ein NEFZ-Zyklus mit dem Fahrzeug im 2WD-Modus gefahren. Für alle anderen Messungen wurde das Fahrzeug nicht mehr konditioniert.
DUH / AFHB 15 5 Während der Tests wurden folgende Zustände geändert: Motorzustand kalt / warm: Messungen mit kalten und warmen Motorzustand wurden durchgeführt. Rollenprüfstandbetrieb: Der Rollenprüfstand kann in zwei verschiedenen Moden 2WD oder 4WD betrieben werden. Im 4-Radantriebmodus (4WD) drehen die Vorderräder mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Hinterräder. Im 2-Radantriebmodus (2WD) stehen die beiden Vorderräder still. Die Last ist in beiden Moden auf der Hinterachse angelegt und identisch. 4.1. Prüfzyklen Folgende Fahrzyklen wurden während den Versuchen verwendet: 4.1.1. Neuer Europäischer Fahrzyklus (NEFZ) Der NEFZ ist der aktuelle Prüfzyklus für Personenfahrzeug-Homologationen in der EU. Fig.2: NEFZ
DUH / AFHB 15 6 4.1.2. Fahrzyklus 2 (vorgegeben vom Auftraggeber) Dieser Zyklus beginnt mit drei tiefen Geschwindigkeitsstufen. Dabei werden die Geschwindigkeiten 2, 35 und 45 km/h während je 5 Minuten konstant gehalten. Anschließend wird innerhalb von 21 Sekunden von 45 km/h bis die Endgeschwindigkeit von 15 km/h konstant beschleunigt. Dieses Tempo wird während der Dauer von 12 Sekunden gehalten. Die Geschwindigkeit wird analog zum Anfangsvorgang, jedoch in umgekehrter Reihenfolge, in denselben Geschwindigkeitsstufen reduziert. Fig. 3: Fahrzyklus 2 5. RESULTATE Die Auflistung aller durchgeführten Messungen ist unter Fig.5 zu finden. Zu den NEFZ-Zyklen wurden mehrere Versuche durchgeführt. Der Fahrzyklus 2 wurde nur einmal ausgeführt. Die Darstellungen in Funktion der Zeit aller Zyklen sind unter Fig.6 bis Fig.13 zu finden. Nachfolgend werden nur die wichtigsten Feststellungen dokumentiert. Die NO x -Resultate aller durchgeführten NEFZ sind in Fig.4 aufgeführt. Fig. 4: Resultate NEFZ (Rohresultate ohne Verschlechterungsfaktor)
DUH / AFHB 15 7 Die Tabelle 2 zeigt chronologisch alle ausgeführten Zyklen. Test Nr. Datum Modus Km- Stand Zyklus Motor Konditionierung CO mg/km NO x mg/km DUH32 17.11.215 2WD 677 NEFZ Kalt NEFZ 191 149 157 DUH33 17.11.215 2WD 6781 NEFZ warm - 18 352 142 DUH34 17.11.215 4WD 6793 NEFZ warm - 38 337 139 DUH35 17.11.215 4WD 6714 DUH 2b warm - - - - DUH36 17.11.215 4WD 67127 NEFZ Kalt 1) - 21 192 159 DUH37 18.11.215 4WD 67138 NEFZ kalt - - - - DUH38 18.11.215 4WD 67149 NEFZ warm - - - - CO 2 g/km Grenzwerte Euro 5 Diesel 5 18-1) Start der Messung mit einer Kühlwassertemperatur von 32 C. Tabelle 2: Resultate der NEFZ-Zyklen und des Fahrzyklus 2 (Rohresultate ohne Verschlechterungsfaktor) Die gemessenen NO x -Werte von drei NEFZ Messungen überschreiten den Grenzwert von 18 mg/km. Nur ein Test zeigt Werte tiefer als 18 mg/km. Die Fig. 6-1 zeigt die NO x -Emissionen während des Fahrzyklus 2 (Messung DUH35). Der Stand der -Emissionen ist hoch in Vergleich mit dem vom kalten Zyklus (Fig. 7-1). Die Messungen DUH37 und DUH38 wurden nacheinander durchgeführt. Zwischen diesen zwei Messungen wurde keine Abgasanalyse bewerkstelligt, um keine Zeit mit dieser Letzteren zu verlieren. In der Fig. 13-1 sind die NO x -Verläufe der beiden Messungen in Funktion der Zeit dargestellt. Es ist ersichtlich, dass die NO x -Emissionen der Messung DUH38, mit dem betriebswarmen Fahrzeug, höher sind als die von der Messung DUH37 mit dem kalten Fahrzeug. 6. SCHLUSSFOLGERUNG Die durchgeführten Messungen zeigen folgende Tendenz: Wenn das untersuchte Fahrzeug nach den EG-Richtlinien geprüft ist, d.h. im kalten Betriebszustand, erfüllt es den NO x -Grenzwert. Im betriebswarmen Zustand erfüllt das Fahrzeug den NO x -Grenzwert nicht mehr. Das Fahrzeug meldete während oder nach den Tests keinen OBD Fehler über die Warnlampe (MIL). Weitere Messungen von Fahrzeugen desselben Typs sind nötig, um dieses Verhalten zu bestätigen. 7. DOKUMENTATION Die Originaldaten sind bei der Abgasprüfstelle der Fachhochschule Biel archiviert und stellen vertrauliches Material dar.
DUH / AFHB 15 8 8. FIGURENLISTE Fig. 5 : Chronologische Liste der Messserien Fig. 6 : Messung Zyklus 2 Figuren 7 13 : NEFZ 9. ANHANG Anhang 1 : AFHB-Stellungnahme über die Verantwortung über die öffentliche Information mit Hilfe unserer Berichte. 1. ABKÜRZUNGEN AFHB AGR CLD CVS DF DI DOC DPF ECU EU EUDC FID LNT MIL NDIR NEDC NEFZ OBD PM VIN 2WD 4WD Abgasprüfstelle FH Biel, CH Abgasrückführung Chemoluminescence Detector Constant Volume Sampling: Dilution Tunnel for Regulated Emission Measurement Dilution Factor Direct Injection Diesel Oxidation Catalyst Diesel Particle Filter Electronic Control Unit European Union Extra Urban Driving Cycle Flame Ionization Detector Lean NO x Trap Malfunction Indication Lamp Non Dispersive Infrared New European Driving Cycle Neuer Europäischer Fahrzyklus On Board Diagnosis Particulate Matter, Particle Mass Vehicle Identification Number 2 Wheels Drive 4 Wheels Drive
Abgasprüfstelle (AFHB) Contrôle des gaz d échappement Gwerdtstrasse 5 CH-256 Nidau Tel./Tél. +41 ()32 321 66 8 Fax +41 ()32 321 66 81 NO x -Emissionsmessungen von einem Personenwagen Mercedes-Benz C 2 CDI, EURO 5a auf dem Rollenprüfstand. FIGUREN Die vollständige oder teilweise Veröffentlichung dieses Dokuments ist nur mit der schriftlichen Genehmigung der AFHB erlaubt. November 215 B441
DUH / AFHB '15 Fig. 5 Chronological list of measurements - emissions on chassis dynamometer Mercedes-Benz C 2 CDI, Euro 5a test nr. date chassis dyno mode cycle steps in test [km/h] engine state remarks DUH32 17.11.215 2WD NEDC - cold DUH33 17.11.215 2WD NEDC - warm DUH34 17.11.215 4WD NEDC - warm DUH35 17.11.215 4WD cycle 2b 2;35;45;15;45;35;2 warm DUH36 17.11.215 4WD NEDC - cold DUH37 18.11.215 4WD NEDC - cold DUH38 18.11.215 4WD NEDC - warm w/o conditioning w/o conditioning w/o conditioning w/o conditioning w/o conditioning, T H2O start: 32 C w/o conditioning w/o conditioning B441_Fig5_DUH_übersicht_Messungen_v.4.xlsx DUH
DUH / AFHB '15 Fig. 6-1 DUH35 Cycle 2b chassis dyno 4WD Mercedes-Benz C 2 CDI cumulative [g] [mg/s] NO2 & [ppm] tailpipe temp. [ C] vehicle speed [km/h] 16 14 12 1 8 6 4 2 4 35 3 25 2 15 1 5 2 16 12 8 4 4 35 3 25 2 15 1 5 1 8 6 4 2 vehicle speed tailpipe temp. NO2 no value 2 4 6 8 1 12 14 16 18 time [s] B441_Fig6_duh35_cycle2b_4WD.xlsx DUH35
HC [ppm] CO [ppm] CO2 [vol%] tailpipe temp. [ C] vehicle speed [km/h] DUH / AFHB '15 Fig. 6-2 DUH35 Cycle 2b chassis dyno 4WD Mercedes-Benz C 2 CDI 16 14 12 1 8 6 4 2 vehicle speed 4 35 3 25 2 15 1 5 tailpipe temp. no value 5 4 CO2 3 2 1 4 35 3 25 2 15 1 5 CO 25 2 THC 15 1 5 2 4 6 8 1 12 14 16 18 time [s] B441_Fig6_duh35_cycle2b_4WD.xlsx DUH35
cumulative [g] [mg/s] NO2 & [ppm] tailpipe temp. [ C] vehicle speed [km/h] DUH / AFHB '15 Fig. 7-1 DUH32 NEDC cold chassis dyno 2WD Mercedes-Benz C 2 CDI 14 12 1 8 6 4 2 vehicle speed 4 35 3 25 2 15 1 5 tailpipe temp. no value 8 7 6 5 4 3 2 1 NO2 2 15 1 5 3 2 results CVS bags 148.6 mg/km 1 2 4 6 8 1 12 time [s] B441_Fig7_duh32_nedc-cold_2WD.xlsx DUH32
HC [ppm] CO [ppm] CO2 [vol%] tailpipe temp. [ C] vehicle speed [km/h] DUH / AFHB '15 Fig. 7-2 DUH32 NEDC cold chassis dyno 2WD Mercedes-Benz C 2 CDI 14 12 1 8 6 4 2 vehicle speed 4 35 3 25 2 15 1 5 tailpipe temp. no value 5 4 CO2 3 2 1 6 5 4 CO 3 2 1 4 3 THC 2 1 2 4 6 8 1 12 time [s] B441_Fig7_duh32_nedc-cold_2WD.xlsx DUH32
DUH / AFHB 15 Fig. 7-3 Measurement: DUH32, NEFZ kalt, 2WD
DUH / AFHB 15 Fig. 7-4
cumulative [g] [mg/s] NO2 & [ppm] tailpipe temp. [ C] vehicle speed [km/h] DUH / AFHB '15 Fig. 8-1 DUH33 NEDC warm chassis dyno 2WD Mercedes-Benz C 2 CDI 14 12 1 8 6 4 2 vehicle speed 4 35 3 25 2 15 1 5 tailpipe temp. no value 25 2 NO2 15 1 5 7 6 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 results CVS bags 351.7 mg/km 2 4 6 8 1 12 time [s] B441_Fig8_duh33_nedc-warm_2WD.xlsx DUH33
HC [ppm] CO [ppm] CO2 [vol%] tailpipe temp. [ C] vehicle speed [km/h] DUH / AFHB '15 Fig. 8-2 DUH33 NEDC warm chassis dyno 2WD Mercedes-Benz C 2 CDI 14 12 1 8 6 4 2 vehicle speed 4 35 3 25 2 15 1 5 tailpipe temp. no value 5 4 CO2 3 2 1 12 1 8 CO 6 4 2 2 16 THC 12 8 4 2 4 6 8 1 12 time [s] B441_Fig8_duh33_nedc-warm_2WD.xlsx DUH33
DUH / AFHB 15 Fig. 8-3 Measurement: DUH33, NEDC warm, 2WD
DUH / AFHB 15 Fig. 8-4
cumulative [g] [mg/s] NO2 & [ppm] tailpipe temp. [ C] vehicle speed [km/h] DUH / AFHB '15 Fig. 9-1 DUH34 NEDC warm chassis dyno 4WD Mercedes-Benz C 2 CDI 14 12 1 8 6 4 2 vehicle speed 4 35 3 25 2 15 1 5 tailpipe temp. no value 25 2 NO2 15 1 5 7 6 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 results CVS bags 337.2 mg/km 2 4 6 8 1 12 time [s] B441_Fig9_duh34_nedc-warm_4WD.xlsx DUH34
HC [ppm] CO [ppm] CO2 [vol%] tailpipe temp. [ C] vehicle speed [km/h] DUH / AFHB '15 Fig. 9-2 DUH34 NEDC warm chassis dyno 4WD Mercedes-Benz C 2 CDI 14 12 1 8 6 4 2 vehicle speed 4 35 3 25 2 15 1 5 tailpipe temp. no value 5 4 CO2 3 2 1 14 12 1 8 6 4 2 CO 2 16 THC 12 8 4 2 4 6 8 1 12 time [s] B441_Fig9_duh34_nedc-warm_4WD.xlsx DUH34
DUH / AFHB 15 Fig. 9-3 Measurement: DUH34, NEDC warm, 4WD
DUH / AFHB 15 Fig. 9-4
cumulative [g] [mg/s] NO2 & [ppm] tailpipe temp. [ C] vehicle speed [km/h] DUH / AFHB '15 Fig. 1-1 DUH36 NEDC warm chassis dyno 4WD Mercedes-Benz C 2 CDI 14 12 1 8 6 4 2 vehicle speed 4 35 3 25 2 15 1 5 tailpipe temp. no value 16 14 12 1 8 6 4 2 NO2 4 3 2 1 3 2 results CVS bags 191.9 mg/km 1 2 4 6 8 1 12 time [s] B441_Fig1_duh36_nedc-warm_4WD.xlsx DUH36
HC [ppm] CO [ppm] CO2 [vol%] tailpipe temp. [ C] vehicle speed [km/h] DUH / AFHB '15 Fig. 1-2 DUH36 NEDC warm chassis dyno 4WD Mercedes-Benz C 2 CDI 14 12 1 8 6 4 2 vehicle speed 4 35 3 25 2 15 1 5 tailpipe temp. no value 5 4 CO2 3 2 1 6 45 3 CO CO peak : 3825 ppm 15 3 25 2 15 1 5 THC 2 4 6 8 1 12 time [s] B441_Fig1_duh36_nedc-warm_4WD.xlsx DUH36
DUH / AFHB 15 Fig. 1-3 Measurement: DUH36, NEDC kalt, 4WD
DUH / AFHB 15 Fig. 1-4
cumulative [g] [mg/s] NO2 & [ppm] tailpipe temp. [ C] vehicle speed [km/h] DUH / AFHB '15 Fig. 11-1 DUH37 NEDC cold chassis dyno 4WD Mercedes-Benz C 2 CDI 14 12 1 8 6 4 2 vehicle speed 4 35 3 25 2 15 1 5 tailpipe temp. no value 1 8 NO2 6 4 2 2 15 1 5 3 2 1 2 4 6 8 1 12 time [s] 151118_duh37_nedc-cold_4WD.xlsx DUH37
HC [ppm] CO [ppm] CO2 [vol%] tailpipe temp. [ C] vehicle speed [km/h] DUH / AFHB '15 Fig. 11-2 DUH37 NEDC cold chassis dyno 4WD Mercedes-Benz C 2 CDI 14 12 1 8 6 4 2 vehicle speed 4 35 3 25 2 15 1 5 tailpipe temp. no value 5 4 CO2 3 2 1 3 25 2 15 1 5 3 25 2 15 1 5 THC CO 2 4 6 8 1 12 time [s] B441_Fig11_duh37_nedc-cold_4WD.xlsx DUH37
cumulative [g] [mg/s] [ppm] tailpipe temp. [ C] vehicle speed [km/h] DUH / AFHB '15 Fig. 12-1 DUH38 NEDC warm chassis dyno 4WD Mercedes-Benz C 2 CDI 14 12 1 8 6 4 2 vehicle speed 4 35 3 25 2 15 1 5 tailpipe temp. no value 25 2 NO2 15 1 5 5 4 3 2 1 6 5 4 3 2 1 2 4 6 8 1 12 time [s] B441_Fig12_duh38_nedc-warm_4WD.xlsx DUH38
HC [ppm] CO [ppm] CO2 [vol%] tailpipe temp. [ C] vehicle speed [km/h] DUH / AFHB '15 Fig. 12-2 DUH38 NEDC warm chassis dyno 4WD Mercedes-Benz C 2 CDI 14 12 1 8 6 4 2 vehicle speed 4 35 3 25 2 15 1 5 tailpipe temp. no value 6 5 4 CO2 3 2 1 12 1 CO 8 6 4 2 25 2 THC 15 1 5 2 4 6 8 1 12 time [s] B441_Fig12_duh38_nedc-warm_4WD.xlsx DUH38
cumulative [g] [mg/s] [ppm] tailpipe temp. [ C] vehicle speed [km/h] DUH / AFHB '15 Fig. 13-1 DUH37 & DUH38 comparison NEDC cold & warm chassis dyno 4WD Mercedes-Benz C 2 CDI 14 12 1 8 6 4 2 vehicle speed DUH37 vehicle speed DUH38 4 35 3 25 2 15 1 5 tailpipe temp. no value 25 2 DUH37 DUH38 15 1 5 5 4 DUH37 DUH38 3 2 1 6 5 4 3 2 1 DUH37 DUH38 2 4 6 8 1 12 time [s] B441_Fig13_duh37&duh38_compa-nedc_4WD.xlsx DUH37 & DUH38
HC [ppm] CO [ppm] CO2 [vol%] tailpipe temp. [ C] vehicle speed [km/h] DUH / AFHB '15 Fig. 13-2 DUH37 & DUH38 comparison NEDC cold & warm chassis dyno 4WD Mercedes-Benz C 2 CDI 14 12 1 8 6 4 2 vehicle speed DUH37 vehicle speed DUH38 4 35 3 25 2 15 1 5 tailpipe temp. no value 6 5 4 CO2 DUH37 CO2 DUH38 3 2 1 3 25 2 CO DUH37 CO DUH38 15 1 5 2 16 THC DUH37 THC DUH38 12 8 4 2 4 6 8 1 12 time [s] B441_Fig13_duh37&duh38_compa-nedc_4WD.xlsx DUH37 & DUH38
Abgasprüfstelle (AFHB) Contrôle des gaz d échappement Gwerdtstrasse 5 CH-256 Nidau Tel./Tél. +41 ()32 321 66 8 Fax +41 ()32 321 66 81 NO x -Emissionsmessungen von einem Personenwagen Mercedes-Benz C 2 CDI, EURO 5a auf dem Rollenprüfstand. Anhang Die vollständige oder teilweise Veröffentlichung dieses Dokuments ist nur mit der schriftlichen Genehmigung der AFHB erlaubt. November 215 B441
ZDF / AFHB 15 A 1