Automobil-Meßtechnik

Der technische Fortschritt hat weltweit, nicht nur in den hochindustriealisierten Ländern, dazu geführt, daß sich der Mensch sein Leben angenehmer gestalten kann und in der Lage ist, die Folgen von Katastrophen zu meistern oder zu mildern.

Automobilabgase, die aus dem Auspuff austreten, entstehen bei der motorischen Verbrennung, bei der die in den verschiedenen Kohlenwasserstoffen des Kraftstoffes gespeicherte chemische Energie als Oxidationswärme freigesetzt wird. Die grundlegenden physikalischen Vorgänge bei der Umwandlung der Verbrennungswärme in mechanische Arbeit sind experimentell weitgehend untersucht und lassen sich durch geeignete Kreisprozesse gut beschreiben. Im Vergleich dazu ist über die chemischen Abläufe im Verbrennungsmotor relativ wenig bekannt. Aus den bislang - in erster Linie von einigen Abgaskomponenten - vorliegenden Meßergebnissen sowie aus idealisierten Modellversuchen und -rechnungen, z.B. mit laminaren Kohlenwasserstoff-Flammen, kann man versuchen, entsprechende Rückschlüsse auf die chemischen Vorgänge bei der motorischen Verbrennung zu ziehen. Im folgenden sollen die Ausführungen auf Pkw beschränkt bleiben.

Neben den durch den Menschen verursachten Emissionen verschiedener Gase gibt es auch Emissionen natürlichen Ursprungs. Das wird oft übersehen. Für die Abschätzung der Belastung der Umwelt durch Abgase werden zuverläissige Zahlen über die Beiträge der einzelnen Quellen benötigt. Neben einer Aufgliederung der durch menschliche Aktivitäten verursachten (anthropogenen) Emissionen nach Verursachergruppen (Emissionskataster), sind auch die Anteile natürlicher Quellen an den insgesamt an die Atmosphäre abgegebenen Mengen derjenigen Spurengase von Interesse, die auch im Automobilabgas vorkommen. Von Interesse sind dabei einmal die globalen, weltweit gerechneten Emissionen, aber auch die Emissionen auf dem Gebiet einzelner Länder, Z.B. für die Bundesrepublik Deutschland.

Für die Beurteilung möglicher Wirkungen der in Abschn. 2 dargestellten Automobilabgasemissionen auf die Umwelt sind nieht die Emissionen selbst, sondern vielmehr die sich nach der Ausbreitung (Transmission) in der Umgebung einstellenden Immissionskonzentrationen von Bedeutung, vgl. Abschn. 1. Diese Immissionskonzentrationen können aus den vorliegenden Emissionswerten rechnerisch mit Hilfe von Ausbreitungsmodellen bestimmt werden, wenn sie nicht direkt gemessen werden können. Oft werden zur Beurteilung der Wirkung auf den Menschen Extrernsituationen herangezogen, wie sie z. B. in Straßenschluchten mit hoher Verkehrsdichte auftreten.

Die Diskussionen zum Thema Automobil und Verkehr konzentrierten sich seit den sechziger Jahren mehr und mehr auf die Frage, wie Automobilabgase auf den Menschen wirken. Später wurden auch die Wirkungen auf die Umwelt (Wald, Boden, Wasser und global: Lufthüllie der Erde) einbezogen.

Zur quantitativen Bestimmung der einzelnen limitierten und nichtlimitierten gasförmigen Komponenten des Automobilabgases werden Meßverfahren und Meßgeräte eingesetzt, die auf den unterschiedlichen physikalischen bzw. physikalischchemischen Eigenschaften der Moleküle der einzelnen Gasarten beruhen. Die wichtigsten Verfahren sind im folgenden aufgeführt.

Wie schon im Abschn. 2 beschrieben, hat die amerikanische Environmental Protection Agency (EPA) im Jahre 1977 bezüglich der nichtlimitierten Komponenten die folgende Richtlinie vorgelegt, die ab Modelljahr 1980 zusätzliche Anforderungen an die Automobilindustrie stellte.

Nach den Ausführungen über können die Abgasprüfverfahren beschrieben werden.

Abbildung 9.1 gibt einen Überblick über gesetzlich vorgeschriebene Prüfungen zur Überwachung des Automobilherstellers und zur Überwachung des Kraftfahrzeughalters hinsichtlich der Einhaltung von Grenzwerten limitierter Abgaskomponenten.

Der Aufwand, der in der Abgasmeßtechnik notwendig ist, muß sich an den Forderungen und Vorgaben des Gesetzgebers orientieren. Im Zuge der weiteren Erforschung des Wirkungspotentials unterschiedlicher Substanzen auf die Umwelt, wozu, nicht zu vergessen, auch das globale Klima gehört, wird sich die Anzahl der Abgaskomponenten erhöhen, deren Emission oder Immission gesetzlich begrenzt werden wird. Um es schlagwortartig auszudrüken:

„Aus nicht limitierten Komponenten werden limitierte“.