Engineering

Mobile Messtechnik für Partikelfilter

| Autor: Sven Prawitz

Der Testo Nanomet 3 eignet sich zur mobilen Messung im Fahrzeug.
Der Testo Nanomet 3 eignet sich zur mobilen Messung im Fahrzeug. (Bild: Testo)

Mit Rußpartikelfiltern in Otto- und Dieselmotoren lassen sich die Kohlenstoffagglomerate sehr gut aus den Abgasen filtern. Zudem reinigen Innenraumfilter die Luft von unerwünschten Partikeln. Um die Wirksamkeit der Filtersysteme nachzuweisen gibt es mobile Messmittel.

Rußpartikel in Abgasen von Diesel- und Ottomotoren spielen in der aktuellen Diskussion um Grenzwerte von Verbrennungsmotoren keine Rolle. In der Hauptsache geht es um Emissionen von CO2 und Stickoxiden (NOx). Das liegt unter anderem daran, dass die Hersteller sowohl die Partikelanzahl als auch die Partikelmasse mithilfe von Rußfiltern sehr gut im Griff haben.

Für Pkws mit Dieselmotor gab es bereits in der Euro-1-Norm von 1992 einen Grenzwert für die Partikelmasse. Dieser lag mit 140 mg/km jedoch noch relativ hoch. Das Limit wurde mit jeder neuen Stufe sukzessive herabgesetzt: Bei Euro 6d Temp und Euro 6d liegt er nun bei 4,5 mg/km. Zudem gibt es seit der Euro 5b einen Grenzwert für die Partikelanzahl von 6*1011 pro km bzw. 9*1011 pro km bei RDE-Messungen (Real Driving Emissions).

Immer mehr Benziner mit Rußpartikelfilter

Für Benziner mit Direkteinspritzung gibt es mittlerweile ebenfalls Grenzen für die Partikelmasse (Euro 6d Temp: 4,5) und die Partikelanzahl (Euro 6d Temp: 6*1011 1/km bzw., 9*1011 1/km). Ab Euro 6c gelten für Ottomotoren dieselben Grenzwerte wie für Diesel. Die Partikelanzahl verringert sich somit für Benziner um eine Zehnerpotenz im Vergleich zur Euro 6b.

Immer mehr Fahrzeuge mit Benzinmotor – vor allem mit Direkteinspritzung – werden daher von den OEMs mit entsprechenden Filtersystemen ausgerüstet. Das führt momentan bei einzelnen Modellen zu Lieferschwierigkeiten, da die Kapazitäten der Prüfstände zur Homologation stark ausgelastet sind.

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Wirksamkeit der Filter prüfen

Mit dem Einbau eines Filters ist das Thema für die OEMs und Zulieferer natürlich nicht vom Tisch – während der Entwicklungs- und Validierungsphase müssen die Filter auf ihre Wirksamkeit geprüft werden. Entsprechende Messtechnik bietet beispielsweise Testo an. Das Unternehmen aus Lenzkirch ist vor allem für seine mobilen Messgeräte für Handwerker bekannt. Doch das Unternehmen möchte seine Kompetenzen nun verstärkt in der Automobilbranche einsetzen.

Ein Messgerät aus dem aktuellen Programm ist der portable Nanopartikel-Zähler „NanoMet3“. Mit diesem Gerät können zum Beispiel Partikel unter realen Fahrbedingungen (RDE) gemessen werden. Die gesamte Messtechnik ist in einem stabilen 19-Zoll-Gehäuse untergebracht.

Viele Schnittstellen zur Datenübertragung

Die robuste Box wiegt etwa 18 Kilogramm und hat sämtliche Bedienungselemente an der Frontseite. Dort befinden sich zudem die Anschlüsse für die Schnittstellen – unter anderem USB-Ports, OBD, RS232, Ethernet und optional eine WLAN-Verbindung – sowie für den beheizten Schlauch für das Rohgas. Das Gerät verfügt über einen internen Datenlogger, der die Messergebnisse auf einer SD-Karte speichert.

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Neben der reinen Messung von Partikeln kann Nanomet 3 das Rohgas verdünnen und ist zudem in der Lage, volatile Bestandteile auszuscheiden. Den Testingenieuren wird somit die Möglichkeit gegeben, Proben für weitere Untersuchungen zu entnehmen. Für die Messung selbst sind keine weiteren Betriebsmittel notwendig.

Partikel ab einer Größe von zehn Nanometer messen

Weitere Vorteile des Messgeräts sind laut Testo ein schnelleres Ansprechverhalten und die Möglichkeit, besonders kleine Partikel zu erfassen: Die untere Grenze für die erfassbare Partikelgröße liegt laut Datenblatt bei zehn Nanometern. Das Gerät soll sich sowohl für eine periodisch-technische Prüfung als auch für Messungen im Rahmen der Typzulassung eignen.

Mit dem Disc Mini lassen sich Parikel etwa im Fahrzeuginnenraum nachweisen.
Mit dem Disc Mini lassen sich Parikel etwa im Fahrzeuginnenraum nachweisen. (Bild: Testo)

Innenraumfilter komfortabel und schnell testen

Deutlich kleiner, aber mit der gleichen Messtechnik ausgestattet ist das Handgerät „DiSCmini“. Es wiegt 700 Gramm, ist 180 Millimeter hoch und 90 Millimeter breit. Es soll sich unter anderem für die Messung der Immissionsbelastung in Innenräumen und den Test von Luftfiltern für Fahrgastzellen eignen. Der Vorteil des Gerätes ist zudem, dass es bei jeglicher Neigung und Lage eingesetzt werden kann.

Ein weiteres Gerät aus dieser Reihe ist „REXS“ (Reproducible EXhaust Simulator), das Rußpartikel in Nanometergröße erzeugen kann. Mit diesem Gerät können beispielsweise Filterhersteller ihre Produkte testen, ohne selbst einen Verbrennungsmotor betreiben zu müssen.

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