Als Teil der WLTP-Zertifizierung muss die Einhaltung der Grenzwerte im so genannten RDE-Straßentest (Real Driving Emissions) nachgewiesen werden. Bei Mercedes-Benz Cars finden diese Fahrten bereits lange vor der eigentlichen Zertifizierung statt und sind fester Bestandteil der Fahrzeugentwicklung. Wir waren vor wenigen Tagen in Stuttgart mittels „PEMS“ Messkoffer am Heck unterwegs. Was das genau ist, – und auf man dabei achten muss, haben wir hier zusammengefasst.
Die Entwicklungsfahrzeuge von Mercedes-Benz werden zum RDE-Straßentest mit portabler Emissionsmesstechnik – kurz „PEMS“ (engl.: Portable Emission Measurement System) ausgestattet. Die speziellen Messkoffer sitzen dabei sehr präsent auf der Anhängekupplung oder finden alternaitv im Kofferraum Platz. Die Messinstrumente analysieren dabei – während der realen Messfahrt – den Gehalt an Gasen sowie die Partikelanzahl (PN, engl.: Particle Number). Ob es sich beim Testfahrzeug somit um einen smart oder um gar eine G-Klasse mit Sidepipes handelt: die PEMS-Messtechnik muss also entweder im Kofferraum Platz finden, oder am Heck des Fahrzeuges befestigt werden. Ist gar keine Anhängekupplung verfügbar, muss zusätzlich ein komplexerer Aufbau gewählt werden.
Bis zu 75 Kilogram schwere Messtechnik im oder am Heck
Bei Mercedes-Benz kommen dabei PEMS Geräte verschiedener Hersteller zum Einsatz, die je nach Modell bis zu 75 Kilogramm schwer sind und jeweils um die 100.000 Euro kosten. Die Geräte nehmen dabei ca. die Maße eines großen Reisekoffers ein. Zur autarken Stromversorgung der Technik nutzt man einen integrierte Lithium-Ionen-Akku.
Validierung gegenüber der Prüfstandmesstechnik
Die Vorbereitungen vorab der Testfahrt sind dabei mehr als umfangreich: Bei der Außenmontage ist ein zweites Nummernschild – wie bei einem Heck-Fahrradträger – obligatorisch. Zur Qualitätsabsicherung gehören bei Mercedes-Benz eine Kalibrierung der Anlage vor jeder Fahrt sowie regelmäßige Wartungen und Dichtheitschecks. Zusätzlich wird vor jeder Messreihe die PEMS-Anlage gegen die Prüfstandmesstechnik validiert. Nur wenn die Ergebnisse der PEMS-Anlage mit denen der Emissions-Rollenprüfstände übereinstimmen bzw. innerhalb gewisser Toleranzen liegen, kann mit den Straßenfahrten überhaupt erst begonnen werden. Zum Schutz der Insassen kommt zusätzlich ein kleines Gaswarngerät mit an Bord, um mögliche Leckage und somit austretendes Gas rechtzeitig erkennen zu können.
Rohrsystem mit wenig Gegendruck für den Motor
An den Endrohren des Auspuffs werden Adapter und Leitungen aus Edelstahl befestigt. Auch hier sind individuelle Lösungen für jedes Fahrzeug gefragt und vorrätig. Zugleich kommt es darauf an, über einen strömungsgünstigen Verlauf des Rohrsystems möglichst wenig Gegendruck für den Motor zu erzeugen. Reine Kunststoff- oder Silikon-Verrohrungen sollten zusätzlich nicht verwendet werden, da diese zu einem falschen und erhöhten Partikelanzahl-Wert führen können. Die Leitungen münden in ein waagrechtes Messrohr. Dort wird der Abgasmassenstrom gemessen, um die Abgasmenge für jeden Zeitpunkt der Messfahrt zu bestimmen. Dabei wird ein so genanntes Exhaust-Flow-Meter (EFM) eingesetzt. Hinzu kommen Umweltinformationen wie GPS-, Temperatur-, Druck- und Feuchtedaten von Sensoren. So lässt sich später ein genauer Zusammenhang von Fahrsituation und Emissionsergebnis bilden.
Hinter dem EFM wird über eine Sonde ein kleiner Teil der Abgase entnommen. Über einen beheizten Schlauch wird dieser Abgas-Teilstrom kontinuierlich dem Analysegerät zugeführt.
Die Messinstrumente analysieren unter anderem den Gehalt an Kohlenmonoxid (CO), Kohlenstoffdioxid (CO2), Stickoxiden (NOx) – gebildet aus der Summe aus Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO2) – sowie die Partikelanzahl (PN). Das Gerät wird vor jeder Messfahrt mit Prüfgasen bekannter Konzentrationen kalibriert. Danach erfolgt die Messfahrt und im Anschluss erneut eine Überprüfung der Anlage mit den gleichen Prüfgasen. Erreichen die Analysatoren nicht die zuvor kalibrierten Werte, liegt eine so genannte „Analysatordrift“ vor. Übersteigt die Drift eines Analysators bestimmte Grenzen, wird die Messfahrt für ungültig erklärt.
Auffälliges Fahrzeug
Entsprechend ausgestattet fällt ein Fahrzeug mit Messtechnik am Heck meist im Verkehr auf, wie wir in Stuttgart auf einer ersten Testrunde bemerken konnten. Die Blicke der anderen Verkehrsteilnehmer – auch wenn ein solches Fahrzeug in Stuttgart nahezu wohl schon zum normalen Straßenbild gehören sollte – gehen dabei schnell zum Heck des Fahrzeuges, wobei man die fragenden Blicke irgendwie gerne beantworten möchte.
Das jede Messfahrt hingegen anders ausfällt, merken wir im Schwabenland zum späteren Nachmittag und somit bei stockendem Verkehr. Parallel erzählt uns der Techniker von Mercedes-Benz vom Beifahrersitz aus, das selbst die Polizei eine der letzten Fahrten unterbrochen hatte, da den Beamten der Heckaufbau noch komisch vorkam – und parallel die komplette Messfahrt zunichte machte.
Bei der Fahrt am Neckartor in Stuttgart vorbei – wohl einem der berühmtesten Verkehrsknotenpunkte in Deutschland – wird uns die notwendige Reduktion von Abgaswerten schnell deutlich, auch wenn der Verkehr da gerade rollte. Mit der „PEMS“-Technik am Heck misst man jedoch nur die Werte, die der Dreiliter-Diesel des GLE von uns am Ende des Auspuffs ausstößt. – im Gegensatz zu Messstation direkt (!) am Straßenrand.
Bei unseren Trip durch Stuttgart über rund 15 km zeigt man uns dabei vor allen die mobile Messtechnik, auch wenn die Verantwortlichen darauf hinweisen, das es sich bei der urbanen Fahrt durch Stuttgart um eine reine Demonstationsfahrt handelt – und um keinen RDE-konforme Testfahrt.
So wird im Detail gemessen
Die gasförmigen Emissionen und die Partikelanzahl werden mittels verschiedener Verfahren analysiert. Für die Bestimmung der CO- und CO2-Konzentration wird ein optisches Verfahren im Infrarotbereich eingesetzt. Die Stickoxide werden je nach Anlage mit unterschiedlichen Messprinzipien bestimmt. Zum Teil kommt ein optisches Verfahren im Ultraviolettbereich oder ein Chemilumineszenz-Detektor (CLD) zum Einsatz. Hierbei entsteht durch eine chemische Reaktion Licht, das von einer Fotozelle in ein elektrisches Messsignal umgewandelt wird. Auch für die Bestimmung der Partikelanzahl werden je nach Hersteller unterschiedliche Messverfahren eingesetzt.
Das PEMS-Gerät zeichnet alle gemessenen Werte als Rohdaten auf. Diese Rohdaten werden abschließend mit einer speziellen Software ausgewertet und die streckenabhängigen Emissionen in einem Ergebnisprotokoll ausgewiesen. Absolviert wird die PEMS-Fahrt im realen Alltagsverkehr, natürlich immer unter Einhaltung der Straßenverkehrsordnung. Mercedes-Benz ist bei den PEMS-Messungen auf verschiedenen Strecken unterwegs, welche die Testfahrer anhand der im Navigationsgerät abgelegten Routen abfahren.
Bilder: Daimler AG