Abgasuntersuchung (AU-PN) bei Emissionsmessungen von Autos

Gegenwärtige Situation

Saubere Luft ist für alle wichtig. Wie jüngste Beobachtungen gezeigt haben, kann die Luftverschmutzung durch den Verkehr ganz erheblich sein. In mehreren Studien wurde nachgewiesen, dass die Luftverschmutzung einer der Risikofaktoren für die menschliche Gesundheit und die Umwelt ist. Ein Weg zur Verringerung der Luftverschmutzung durch Fahrzeuge besteht darin, regelmäßig Emissionsmessungen durchzuführen und Dieselfahrzeuge mit defekten Dieselpartikelfiltern (DPF) zu identifizieren.

In Europa hat Deutschland im Jahr 2017 beschlossen, bis zum 1. Januar 2021 einen Partikelanzahltest bei der Abgasuntersuchung (AU-PN) für Dieselfahrzeuge einzuführen. Die Niederlande kündigten die Einführung der Partikelanzahlprüfung im November 2019 in der Staatscourant mit dem Ziel an, diese auch im Jahr 2021 zu etablieren. In Vorbereitung auf diese Regelung wurden in den Niederlanden, Deutschland und Belgien sowie in anderen europäischen Ländern mehrere Studien durchgeführt.

Aufgrund der Erfahrungen aus diesen Studien - die zum Teil noch keine Abschlussberichte veröffentlicht haben - kann davon ausgegangen werden, dass bei der Gestaltung eines Prüfverfahrens und eines Grenzwertes eine gemeinsame Basis gefunden wurden. Insgesamt wurde ein robustes, einfaches, schnelles und kostengünstiges Prüfverfahren gefunden, das derzeit im gesetzlichen Rahmen finalisiert wird

Herausforderungen bei der Umsetzung der AU-PN

Bei der Umsetzung dieser neuen AU-PN sehen sich alle am Entwurfsprozess beteiligten
Interessengruppen mit einigen Herausforderungen konfrontiert, die sich aus den aktuellen
Anforderungen bei der Emissionsmessung ergeben. Noch komplexer wird es, wenn zukünftige Anforderungen geografischer, politischer oder technologischer Art berücksichtigt werden.

1. Leistungsbasierte Standards gegenüber technologiebasierten Standards

Eine der grundlegenden Leitlinien bei der Ausarbeitung neuer Gesetze und Normen ist, dass
leistungsorientierte Normen gegenüber technologiebasierten Normen bevorzugt werden, um den
Wettbewerb und den freien Marktzugang zu fördern. Ziel ist es, einen Standard so zu definieren, dass
dieser am besten geeignet ist, die erforderliche Zuverlässigkeit, Rückführbarkeit und Messunsicherheit
der Messdaten für eine solide und erweiterbare AU-PN-Regelung zu liefern. Voraussetzung ist, dass die
angestrebten Preis-Leistungs-Verhältnisse eingehalten, Monopole vermieden und eine breite
Geräteverfügbarkeit unabhängig von der verwendeten Technologie gewährleistet wird.

2. Rückführbarkeit der Messergebnisse / Messunsicherheiten

Aus juristischer Sicht, aber auch aus Nutzer- und Verbrauchersicht ist eine rückführbare Referenzkette
bis hin zu nationalen Normen ein Muss. Kfz Abgastester, die bei obligatorischen Emissionsmessungen
verwendet werden, müssen in einem strengen Homologationsprozess verifiziert und regelmäßig mit
rückführbaren Referenzgeräten kalibriert werden, um ein einwandfreies Funktionieren vor dem
Markteintritt und während der Nutzungsdauer zu gewährleisten. Ebenso wichtig ist die Messunsicherheit, die in direktem Zusammenhang mit der Anzahl der Schritte in der Rückführbarkeitskette steht. Die aktuellen Einschätzungen gehen von einem Unsicherheitsbudget zwischen 20 und 30% für jeden Schritt aus.

3. Kosteneffizienz dieser Abgasmessung

Die Wirtschaftlichkeit des Abgasprogramms wird durch drei Einflussfaktoren bestimmt: 

• Dauer des Testverfahrens, da es einen direkten Einfluss auf die Arbeitskosten hat
• Begrenztes Preisziel für AU-PN-Messgeräte
• Lebenszykluskosten 

Zukünftige Anforderungen bei AU-PN 

Neben wichtigen Überlegungen über den unmittelbaren Bedarf müssen die Beteiligten auch kurz- und
mittelfristige Anforderungen berücksichtigen, die bereits vorhersehbar sind:

• Entwurf einer OIML-Norm
• Fahrzeuge mit Benzin-Direkteinspritzung (GDI)
• Sub 23 nm Messungen
• Reduzierung des Grenzwertes

AU-PN Ausblick

Die AU-PN-Prüfverfahren, Grenzwerte und Leistungsnormen sind weit fortgeschritten und es wurden
bereits viele Erfolge erzielt. Zum Schutz von Verbrauchern und Regulierungsbehörden bei gleichzeitiger Verbesserung der Luftqualität muss der Einfluss von Motorentechnik, Kraftstoffen und Nachbehandlung auf die gemessene Partikelgröße im Autoabgas minimiert werden, um die Reproduzierbarkeit, Rückführbarkeit und Wiederholbarkeit der durchgeführten Emissionsmessungen zu gewährleisten.

TSI ist aktiv beteiligt 

TSI hat an den vom VERT organisierten NPTI-Sitzungen teilgenommen, die zu den niederländischen Anforderungen an Abgastester und Prüfverfahren für eine Partikelanzahlmessung bei AU-PN führten. Als Mitglied des deutschen Verbandes für Werkstattausrüstung (ASA) trägt TSI weiterhin zur Entwicklung der deutschen AU-PN-Anforderungen bei.

TSI steht kurz vor dem Abschluss der Entwicklung eines tragbaren AU-PN-Abgastesters, der auf der Technologie des Kondensationspartikelzählers (Condensation Particle Counter, kurz CPC) basiert, und wird dieses Gerät zur Typgenehmigung in den Niederlanden einreichen.

TSI hat sich für den Einsatz der CPC-Technologie entschieden, da es aus messtechnischer Sicht keine technologische Alternative zur Messung der Partikelanzahl bei der periodischen Abgasmessung gibt. Dies wird durch die folgenden Fakten weiter unterstützt:

1. Die CPC-Technologie hat sich seit über 20 Jahren bei der Abgasmessung nach PMP und seit kurzem auch bei RDE bewährt und wird dort eingesetzt.
2. Die CPC-Technologie ermöglicht die direkte Einzelpartikelzählung, das CPC-basierte NPET ist das erste für die Emissionsprüfung zertifizierte Gerät.
3. Die rückführbare Kalibrierung von CPCs wird in der internationalen Norm ISO 27891 beschrieben.
4. Die CPC-Technologie liefert daher von Station zu Station vergleichbare und seriöse Ergebnisse.
5. Die in einem CPC verwendete Arbeitsflüssigkeit hält die Messzelle sauber, was zu sehr geringen Wartungsanforderungen führt.
6. CPC-Technologie ist fit für die Zukunft und bereit zur Messung von Benzinfahrzeugen (Studien laufen bereits am TNO).
7. Die CPC-Technologie kann problemlos mit erhöhten Nachweisgrenzen (z.B. von 23 nm auf 10 nm) und strengeren Fehlergrenzen umgehen.

Für eine eingehendere Betrachtung von AU-PN füllen Sie bitte die Anfrage zu unserem neusten Whitepaper aus: Herausforderungen bei der Einführung von AU-PN in Deutschland