1 Ein EU-weit standardisiertes Messverfahren für PKW-Klimaanlagen Stand der Entwicklung Tagung "Wie wird die Klimaanlage zukunftsfähig?" 13.Dezember 2011 Berlin Werner Stadlhofer TU-Graz
2 Hintergründe und Ziele: Es existieren derzeit keine offiziellen Angaben die den Autokäufer über den Zusatzverbrauch von Klimaanlagen informieren Der offizielle Typprüfzyklus für PKW und leichte Nutzfahrzeuge (NEDC) wird nur mit abgeschalteter Klimaanlage gefahren Die europäische Kommission bereitet aus diesem Grund einen Vorschlag zur Regulierung der Emissionen verursacht durch die Verwendung von Klimaanlagen in Fahrzeugen vor
3 Hintergründe und Ziele: Grundlage für eine mögliche Regulierung ist die Erarbeitung eines Testzyklus zur Bewertung des Mehrverbrauches von Klimaanlagen Daher wurden im Jahr 2010 von einem Konsortium unter der Führung von TNO und unter der Mitwirkung von TUG, LAT und KTI sowie Vertretern der Industrie die Grundlagen für einen solchen Zyklus geschaffen Das Ergebnis dieser Arbeit war ein Vorschlag für einen Typprüfzyklus sowie die Festlegung der Randbedingungen für diesen Test In einer Anfang nächsten Jahres stattfindenden Pilotphase soll dieser Zyklus von mehreren europäischen Labors (derzeit 13 Teilnehmer) mit unterschiedlichen Fahrzeugen und unterschiedlichen Klimanlagentechnologien evaluiert werden
4 Messmethode Ziel war es, einen Test zu entwickeln der möglichst einfach und ohne Zusatzinvestitionen auf herkömmlichen PKW-Rollenprüfständen durchzuführen ist Als Randbedingungen für den Test muss der Prüfstand imstande sein die Umgebungsbedingungen während des Tests, wie relative Luftfeuchtigkeit und Temperatur in der Prüfzelle innerhalb gewisser Grenzen einhalten zu können. Temperatur: 25 C +/-2 C; relative Luftfeuchtigkeit: 45% +/-5% Zur Stabilisierung aller Temperaturen und Umgebungsbedingungen für das Fahrzeug wird es derzeit vor dem Test mindestens 8 Stunden bei den oben genannten Bedingungen vorkonditioniert
5 Messmethode Vermessung des Fahrzeuges auf dem Rollenprüfstand Messung der Ausströmertemperaturen T V Messung Temperatur und Luftfeuchtigkeit T a, ϕ a im Prüfstandsraum Option: Messung der Innenraumtemperatur T C im Kopfbereich (nach DIN 1946-3) m l Luftstrom m a Fahrtwindgebläse PKW-Rollenprüfstand Abgasemissionsmessung über CVS und Abgasanalysatoren g CO 2 /km; FC [g/km]
6 Messmethode Anordnung der Temperatursensoren im Fahrzeug Vor jedem Ausströmer im Armaturenbrettbereich werden Temperatursensoren angebracht Messung der Ausströmertemperaturen T V Ausströmer bei denen keine Temperatur erfasst wird, werden verschlossen ( wie z.b. im Fondbereich des Fahrgastraumes oder an unzugänglichen Stellen und im Fussraum)
7 Messmethode Testzyklus Zeitintervalle für die Mittelwertbildung: 120 100 MAC on, m l >230 kg/h Vorkonditionierung und Einstellen der Klimaanlage (T V <15 C) MAC on, Messung MAC test cycle MAC off, Messung Velocity [km/h] Gear [-] 7 6 1960-2220 2320-2580 2710-2970 3090-3350 3450-3710 3840-4100 MAC off MAC on 5 80 Velocity [km/h] 60 40 4 Gear [-] 3 2 Gewichtung der 3 Phasen gemäß den zeitlichen Fahranteilen in den EU-Staaten: 20 0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Time [sec] 1 0 Leerlauf = 15% 50 km/h = 65% 100 km/h = 20% Zusätzlicher Kraftstoffverbrauch = gewichteter Mittelwert [kg/h] MAC on - gewichteter Mittelwert [kg/h] MAC off
8 Messmethode Testauswertung Der zusätzliche durch die Klimaanlage verursachte Kraftstoffverbrauch wird als Differenz des Kraftstoffverbrauchs in den einzelnen Phasen (Leerlauf, 50 km/h und 100 km/h) ermittelt und dann mit den entsprechenden Gewichtungsfaktoren (Leerlauf: 15%; 50 km/h: 65% ;100 km/h: 20%) multipliziert Eine Schwierigkeit die sich dabei ergibt ist, dass dies eine Differenz von zwei relativ großen Werten darstellt, und sich Schwankungen in den Randbedingungen des Tests (Änderung in Luftfeuchte, Temperatur und Geschwindigkeit bzw. Bremsleistung am Prüfstand) zwischen den Phasen mit MAC on und MAC off sehr stark auf das Ergebnis auswirken. Deshalb wurden in der ersten Phase des Projektes Korrekturfaktoren für diese Einflüsse entwickelt und in die Testauswertung miteinbezogen
9 Exemplarische Messergebnisse in der ersten Projektphase Fahrzeug mit 2,0l Dieselmotor, Kombi, elektronisch gesteuerte Klimaanlage Temperaturen Ausströmer Armaturenbrett 30 25 MAC-Testzyklus 120 100 Temperatur [ C] 20 15 10 TV_1 TV_2 TV_3 TV_4 v_ist_kmh 80 60 40 Geschwindigkeit [km/h] 5 20 0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Time [sec] MAC on MAC off 0
10 Exemplarische Messergebnisse in der ersten Projektphase Fahrzeug mit 2,0l Dieselmotor, Kombi, elektronisch gesteuerte Klimaanlage 0.60 0.50 0.54 0.46 0.46 MAC-Test 1 MAC-Test 2 MAC-Test 3 Kraftstoffverbrauch MAC [kg/h] 0.40 0.30 0.20 0.34 0.28 0.31 0.41 0.23 0.41 0.43 0.28 0.40 0.10 0.00 100 km/h AC-on 0 km/h AC-on 50 km/h AC-on Total AC-on
11 Exemplarische Messergebnisse in der ersten Projektphase Fahrzeug mit 2,0l Ottomotor, Limousine, elektronisch gesteuerte Klimaanlage Kraftstoffverbrauch MAC [kg/h] 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.27 0.28 0.22 0.22 0.21 0.25 0.26 0.23 0.23 MAC-Test 1 MAC-Test 2 MAC-Test 3 0.20 0.23 0.05 0.05 0.00 0 km/h AC-on 50 km/h AC-on 100 km/h AC-on Total AC-on
12 Nächste Schritte im Projekt In der ersten Phase des Projektes wurde nur ein Fahrzeug mit einer Klimaanlagentechnologie in der letztgültigen Fassung des Testzyklus vermessen Bis jetzt gibt es also keine Vergleichsresultate zwischen unterschiedlichen Fahrzeuggrößen, Klimaanlagentechnologien und unterschiedlichen Fahrzeugmotorisierungen Dieser Vergleich und ein Vergleich der Ergebnisse der Testprozedur zwischen verschiedenen Labors ( Round Robin-Versuch mit einem Fahrzeug) soll in der nächstjährigen Pilotphase des Projektes durchgeführt werden
13 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!