Der Weg zu sauberer Luft: KNF Pumpen im Partikel-Emissionsmanagement

Euro-Normen – Das Streben nach sauberer Luft

Vor allem in Großstädten und Gebieten mit stark befahrenen Straßen hat die Luftqualität durch die starke Zunahme des motorisierten Individualverkehrs deutlich abgenommen. Bereits 1970 wurde daher die erste europäische Emissionsrichtlinie zu "Maßnahmen gegen die Verunreinigung der Luft durch Abgase von Kraftfahrzeugmotoren mit Fremdzündung" erlassen. Seit 1992, als mit der Euro-1-Norm die erste europäische Abgasnorm in Kraft trat, wurden auf Grundlage dieser ersten Richtlinie mehrere neue Verordnungen erlassen, mit denen Emissionsgrenzwerte und Messverfahren kontinuierlich angepasst wurden.

Im September 2015 trat in der EU die aktuelle Abgasnorm Euro 6 in Kraft. Zwei Jahre später wurden diese Vorschriften im Rahmen der Normen Euro 6c und Euro 6d erneut angepasst. Diesmal wurden jedoch nicht die Grenzwerte weiter verschärft, sondern die Kriterien, die die Messverfahren selbst erfüllen müssen. Die aktuell geltende Norm wird voraussichtlich im Juli 2025 durch Euro 7 abgelöst, welche die Emissionen durch geregelte Verbrennungsprozesse und regulierende Eingriffe weiter minimieren soll.

Weiterentwicklung von Abgasuntersuchungen

Bei der Laborprüfung von Verbrennungsmotoren kommen verschiedene Methoden zur Messung von Emissionen wie CO, CO₂, HC und NO_x zum Einsatz. Infrarot- und elektrochemische Messungen sind dabei die am häufigsten eingesetzten Verfahren. Bei Infrarotmessungen werden die Absorptionseigenschaften der CO- und CO₂-Gasmoleküle im infraroten Wellenbereich des elektromagnetischen Spektrums genutzt. Hierzu wird ein Infrarotstrahl durch die Gasprobe geleitet und die Intensität des Strahls beim Durchdringen des Gases gemessen. Durch diese Auswertung lässt sich die Konzentration bestimmter Gasmoleküle bestimmen. Infrarotmessungen sind nicht destruktiv und können für die Analyse einer Vielzahl von Gasen verwendet werden.

Elektrochemische Messungen von Gaskonzentrationen beruhen dagegen auf elektrochemischen Reaktionen. Die schnelle und präzise Chemilumineszenzmethode zur Bestimmung des NO_x-Gehalts basiert beispielsweise auf der chemischen Reaktion von Stickoxiden mit Ozon in einer Reaktionskammer. Bei der Reaktion wird Licht emittiert, dessen Intensität proportional zur NO_x-Konzentration in der Probe ist. Kohlenwasserstoffe werden mit einem Flammenionisationsdetektor (FID) gemessen. Dafür wird die Probe in eine Flamme geleitet, die die Kohlenwasserstoffe verbrennt und ionisiert. Die entstehenden Ionen können anschließend durch ein elektrisches Feld gemessen werden, das einen Strom proportional zur Kohlenwasserstoffkonzentration erzeugt.

KNF Membranpumpen in der Abgasuntersuchung

Zur Probenahme werden in diesen Systemen Gaspumpen wie die KNF NMP 830 eingesetzt. Die Pumpe arbeitet mit einer konstanten Förderrate und gewährleistet so eine präzise und zuverlässige Entnahme der Gasprobe. Eine separate Pumpe, wie die KNF NF 30, dient zur Entfernung von Kondensat im Ansaugrohr. Dadurch lässt sich eine Kontamination oder Beeinträchtigung der Gasprobe vermeiden.

Für die genannten Chemilumineszenz-Messungen kommen üblicherweise Gaspumpen wie die N 920 oder N 952 zum Einsatz, während sich für FID-Messungen Pumpen wie die N 86.16 eignen. Diese wird speziell für die FID-Messung an die hohen Temperaturen angepasst.

Wie bei der Abgasmessung von Ottomotoren erfordert auch die Emissionsmessung von Dieselmotoren Membranpumpen zum Ansaugen des zu messenden Gases. Hier eignen sich je nach Prüfanforderung z. B. die KNF NMP 830.1.2 oder NMP 850.1.2.

Real Driving Emissions: Vom Prüfstand auf die Straße

Das mit Euro 6d eingeführte Real Driving Emissions (RDE)-Prüfverfahren führt zusätzliche Anforderungen ein. Erstmals müssen die Emissionen unter realen Straßenbedingungen, also während der Fahrt, ermittelt werden. Für diese Messungen wird ein kompaktes Messgerät an das Auspuffrohr des Fahrzeugs angeschlossen. Durch die Messung direkt am Auspuff werden zuverlässige On-Road-Emissionsmessungen von CO₂, CO, NO und NO₂, auch bei wechselnden Prüfbedingungen wie schwankenden Umgebungstemperaturen oder -drücken gewährleistet. Speziell angepasste Pumpen, zum Beispiel auf Basis der kompakten NMP 850, fördern das Abgas zuverlässig und kontinuierlich zu den mobilen Messgeräten.

Euro 7 Abgasnorm überprüft Bremsen-, Reifen- und Straßenverschleißpartikel

Fünf Jahre nach Inkrafttreten der letzten Euro-Norm soll im Juli 2025 mit Euro 7 der nächste wesentliche Schritt folgen. Euro 7 berücksichtigt erstmals nicht nur die Partikelemissionen aus dem Auspuff, sondern auch die Emissionen aus Brems-, Reifen- und Straßenabrieb. Damit gilt die neue Norm auch für Elektroautos, da diese durch das zusätzliche Gewicht der Batterie einen höheren Reifen- und Straßenabrieb verursachen.

Für die Emissionsmessung und Emissionsvermeidung im Alltagsbetrieb von normgerechten Fahrzeugen sind spezielle Absaugsysteme unerlässlich. Diese erfassen den Brems- und Reifenstaub und analysieren die Emissionsmenge. Um die Zuverlässigkeit dieser Messungen zu gewährleisten, ist der Einsatz geeigneter Geräte entscheidend: KNF Membranpumpen, wie z. B. eine speziell angepasste N 916.0, eignen sich durch ihren sauberen und ölfreien Betrieb besonders für die zuverlässige Messung von partikelreichen Emissionen. Die Pumpe kann dazu korrosionsbeständig ausgeführt und mit einem bürstenlosen Motor zur präzisen Drehzahlregelung ausgestattet werden.

Darüber hinaus lassen sich KNF Membranpumpen durch ihren modularen Aufbau einfach an die jeweiligen Anforderungen stationärer und mobiler Prüfsysteme anpassen. Dies ist besonders entscheidend, denn die in der angesaugten Luft enthaltenen Brems-, Reifen- und Asphaltpartikel können zu erheblichem Abrieb und Verschleiß an den Messgeräten führen. Diese Flexibilität erlaubt eine optimale Anpassung der Pumpen an abrasive Partikel, um langfristig genaue und zuverlässige Messungen sicherzustellen.