Abgaswerte eines Dieselmotors

Abgasvolumenstrom - Abgasmassenstrom

Abgasvolumenstrom von Norm- in den Betriebszustand umrechnen

Umrechnung des Abgasvolumenstroms vom Normzustand (0 Grad) auf die Abgastemperatur bei Betriebszustand

V _B = Volumenstrom im Betriebszustand (m³)
V _N = Volumenstrom im Normzustand (m³)
t _A = Abgastemperatur (°C)

V _B = Volumenstrom im Betriebszustand (m³)
V _N = Volumenstrom im Normzustand (m³)
t _A = Abgastemperatur (°C)

Abgasmassenstrom bzw. Abgasvolumenstrom berechnen

Umrechnung des Abgasmassenstrom zu Abgasvolumenstrom bzw. umgekehrt.

m = Massenstrom (kg/s)
V = Volumenstrom (m³/s)
ρ = Dichte Abgas (kg/m³)

m = Massenstrom (kg/s)
V = Volumenstrom (m³/s)
ρ = Dichte Abgas (kg/m³)

Abgasmassenstrom aus der Abgaskonzentration berechnen

Für die Berechnung des Abgasmassenstroms sind die Werte für die Abgaskonzentration, der effektive Sauerstoffgehalt und der Abgasvolumenstrom erforderlich.

m _A = Abgasmassenstrom (kg/h)
A _K = Abgaskonzentration (mg/m³N) Normzustand trocken mit 5% Rest O₂
O ₂ = O₂ Gehalt im Abgas (%)
V _A = Abgasvolumenstrom (m³/h) Normzustand trocken bei effektivem O₂ Gehalt

m _A = Abgasmassenstrom (kg/h)
A _K = Abgaskonzentration (mg/m³N) Normzustand trocken mit 5% Rest O₂
O ₂ = O₂ Gehalt im Abgas (%)
V _A = Abgasvolumenstrom (m³/h) Normzustand trocken bei effektivem O₂ Gehalt

Restsauerstoffgehalt

Restsauerstoffgehalt in Abhängigkeit des Verbrennungsluftverhältnisses

Ermittlung des Restsauerstoffgehalts im Abgas in Abhängigkeit des Verbrennungsluftverhältnisses λ. Der max. Sauerstoffgehalt in der Luft beträgt ca. 21%.

λ = Luftverhältnis

λ = Luftverhältnis

Diagramm - Restsauerstoffgehalt im Abgas in Abhängigkeit des Luftverhältnis λ

Rußgehalt

Rußgehalt in Abhängigkeit der Boschziffer nach M.I.R.A.

Liegt die Messung der Schwärzungsziffer nach Bosch vor, kann der Rußgehalt in (g/m³) im Abgas bestimmt werden.

R _G = Rußgehalt (g/m³)
BZ = Boschziffer (SZ)

R _G = Rußgehalt (g/m³)
BZ = Boschziffer (SZ)

Diagramm - Rußgehalt in Abhängigkeit der Boschziffer nach M.I.R.A.

Verbrennungsluftverhältnis

Das Verbrennungsluftverhältnis λ setzt die tatsächlich für eine Verbrennung zur Verfügung stehende Luftmasse mL-tats. ins Verhältnis zur mindestens notwendigen stöchiometrischen Luftmasse mL-st.,die für eine vollständige Verbrennung benötigt wird. Das stöchiometrische Verhältnis beschreibt das Kraftstoff-Luft Verhältnis, das für eine vollständige Verbrennung des eingesetzten Kraftstoffs notwendig ist, ohne dass Sauerstoff fehlt oder übrig bleibt. Bei λ =1, reagieren alle Brennstoff-Moleküle vollständig mit dem Luftsauerstoff, ohne dass unverbrannter Sauerstoff fehlt oder übrig bleibt. Um z. B. ein Kilogramm Diesel vollständig zu verbrennen, benötigt man z. B. 14,5 Kilogramm Luft.

λ = Luftverhältnis (-) 
m _L = Verbrennungsluftmasse (kg/h)
V _L = Verbrennungsluftvolumen (m³/s)
ρ = Luftdichte (kg/m³) 
m _K = Kraftstoffmasse (kg/h)
b _e = spez. Kraftstoffverbrauch (g/(kW*h))
P _Mot = Motorleistung (kW)
m _L,tat = Verhältnis der tatsächlichen Luftmasse zu verbr. Kraftstoffmasse (kg Luft / kg Kraftst.) 
m _L,stö = stöchiometrische Verhältnis von Luft zu Kraftstoff für eine vollkommene Verbrennung (kg Luft / kg Kraftst.) 
Werte für verschiedene Kraftstoffarten siehe Tabelle unten. 

λ = Luftverhältnis (-) 
m _L = Verbrennungsluftmasse (kg/h)
V _L = Verbrennungsluftvolumen (m³/s)
ρ = Luftdichte (kg/m³) 
m _K = Kraftstoffmasse (kg/h)
b _e = spez. Kraftstoffverbrauch (g/(kW*h))
P _Mot = Motorleistung (kW)
m _L,tat = Verhältnis der tatsächlichen Luftmasse zu verbr. Kraftstoffmasse (kg Luft / kg Kraftst.) 
m _L,stö = stöchiometrische Verhältnis von Luft zu Kraftstoff für eine vollkommene Verbrennung (kg Luft / kg Kraftst.) 
Werte für verschiedene Kraftstoffarten siehe Tabelle unten. 

Stöchiometrische Verhältnisse von Kraftstoffarten:

Das stöchiometrische Verhältnis beschreibt das Kraftstoff-Luft Verhältnis, das für eine vollständige Verbrennung des eingesetzten Kraftstoffs notwendig ist, ohne dass Sauerstoff fehlt oder übrig bleibt.

Konzentrationsangaben der Emissionen im Abgas

Umrechnung von Massenkonzentration in Volumenkonzentration von gasförmigen Stoffen

Der Begriff Konzentration bezeichnet den Anteil eines Stoffes an einem festen, flüssigen oder gasförmigen Gesamtgemisch.
Die Angabe der Konzentration kann als Massenkonzentration (g/m³) oder Volumenkonzentration (cm³/m³) erfolgen. Bei der Volumenkonzentration wird die Einheit ppm - parts per million (Teile pro Million) verwendet. Es entspricht somit 1 ppm = 0,0001% bzw. 1% = 10000ppm.
Bei der Angabe des Schadstoffes als Volumenanteil in Vol.-% oder in ppm ist darauf zu achten, dass die Angaben nur mit gleichem Sauerstoff Bezugswert direkt miteinander vergleichbar sind.
Nach der TA Luft sind die Rohabgasemissionen, zur besseren Vergleichbarkeit, als Masse des trockenen Abgases im Normzustand bei 273,15 K und 101325 Pa anzugeben.
Für Verbrennungsmotorenanlagen sind die Angaben auf einen Sauerstoffgehalt von 5 Vol.-% im Abgas zu beziehen.

Umrechnung auf Normzustand

Umrechnung eines Messwertes auf den Normzustand bei einer Temperatur von 273 K ( 0°C) und einem Druck von 101325 Pa (1013,25 mbar).

E _gem = gemessene Emission (mg/m³)
T _norm = Normtemperatur 273 (K)
T _gem = Temperatur während der Messung (K)
p _norm = Normdruck 101325 (Pa)
p _gem = gemessener Druck (Pa)

E _gem = gemessene Emission (mg/m³)
T _norm = Normtemperatur 273 (K)
T _gem = Temperatur während der Messung (K)
p _norm = Normdruck 101325 (Pa)
p _gem = gemessener Druck (Pa)

Umrechnung auf Bezugssauerstoffgehalt

Für die Umrechnung der Emission auf einen festgelegten Bezugssauerstoffgehalt, wird der Sauerstoffgehalt im Abgas zum Zeitpunkt der Messung benötigt.
Die Umrechnung des gemessenen Abgases auf einen festgelegten Sauerstoffbezugswert von 5 Vol.-% erfolgt nach folgender Formel.

O _gem = gemessener Sauerstoffgehalt während der Messung (%)
E _gem = gemessene Emission im Normzustand (mg/m³_N)
21 = Sauerstoffgehalt der Luft (%)
5 = Sauerstoffbezugswert (%)

O _gem = gemessener Sauerstoffgehalt während der Messung (%)
E _gem = gemessene Emission im Normzustand (mg/m³_N)
21 = Sauerstoffgehalt der Luft (%)
5 = Sauerstoffbezugswert (%)

Umrechnung von ppm bzw. mg/m³_N

Die Umrechnung von Volumenkonzentration (ppm) in Massenkonzentration (mg/m³) erfolgt mit Hilfe der Molmasse und des Molvolumens.
Der Quotient aus Molmasse zu Molvolumen entspricht der Normdichte des jeweiligen Gases in kg/m³, die ebenso verwendet werden kann. Das Molvolumen im Normzustand von realen Gasen kann im Allgemeinen mit dem Wert 22,41 m³/kmol angesetzt werden.

E _v = Volumenkonzentration (ppm _N)
M _m = Molmasse (g/mol)
M _v = Molvolumen (m³/kmol _N) = 22,41
ρ = Normdichte (kg/m³)_N = Normzustand 273 K und 101325 Pa

E _v = Volumenkonzentration (ppm _N)
M _m = Molmasse (g/mol)
M _v = Molvolumen (m³/kmol _N) = 22,41
ρ = Normdichte (kg/m³)_N = Normzustand 273 K und 101325 Pa

Stoffwerte von Gasen

(*1 Bei Stickoxyde NO_x wird die Normdichte von NO₂ angesetzt.

Umrechnung Abgasemissionswerte von ppm in g/kWh

E _v = Volumenkonzentration (ppm)
M _m = Molmasse der Schadstoffkomponente (kg/kmol)
M _Abg = Molmasse Abgas (kg/kmol)
m _Abg = Abgasmassenstrom (kg/h)
P _eff = Motorleistung (kW)
_t = trocken
_f = feucht

E _v = Volumenkonzentration (ppm)
M _m = Molmasse der Schadstoffkomponente (kg/kmol)
M _Abg = Molmasse Abgas (kg/kmol)
m _Abg = Abgasmassenstrom (kg/h)
P _eff = Motorleistung (kW)
_t = trocken
_f = feucht