PEMS

Ein PEMS ist eine eigenständige Messanlage, die auf einem Fahrzeug montiert wird, um Abgasemissionen während echter Fahrten aufzuzeichnen. Im Gegensatz zu Labortests auf dem Prüfstand erfasst PEMS Stickoxide, Kohlendioxid, Feinstaub und weitere Schadstoffe unter realen Bedingungen: Beschleunigung, Bremsung, Leerlauf, Autobahnfahrt, Stadtverkehr. Das System leitet Abgas durch Probenleitungen, analysiert es in Echtzeit mit Geräten wie nicht dispersiven Infrarotküvetten und Chemilumineszenzdetektoren und speichert Daten verknüpft mit Fahrzeuggeschwindigkeit, Motorlast und Position per GPS.

PEMS wurde mit den Euro-6-Vorschriften ab 2017 Pflicht für die Typgenehmigung leichter Nutzfahrzeuge, kurz darauf auch nach US-EPA-Regelungen. Behörden nutzen PEMS, um nachzuweisen, dass Fahrzeuge nicht nur im kontrollierten Laborprüfzyklus, sondern über das gesamte Spektrum realer Fahrprofile die Grenzwerte einhalten. Eine typische PEMS-Anlage wiegt 30 bis 50 kg, läuft mit 12 V Bordnetz und verbindet sich über mehrere in den Auspuff eingeführte Probenleitungen. Das System erfasst mit 1 Hz bis 10 Hz Datenfrequenz und erzeugt pro Testfahrt Datenmengen im Gigabyte-Bereich.

Messungen zeigten, dass Fahrzeuge, die Labortests bestanden, im echten Fahrbetrieb deutlich höhere Emissionen aufwiesen. Moderne Motoren nutzen ausgefeilte Regelungen, die Prüfstandbedingungen erkennen und Einspritzung sowie Turboladerboost entsprechend anpassen, ein Phänomen, das als Defeat-Device-Verhalten bekannt ist. PEMS zwingt Hersteller dazu, Motoren für echte Fahrleistung zu optimieren, nicht für Labortests. Realistische Faktoren wie Kaltstart, Leerlauf an Ampeln und Autobahnbeschleunigung werden in ihrer natürlichen Form erfasst.

PEMS-Arbeit ist technisch anspruchsvoll. Die Platzierung der Probenleitungen ist entscheidend: Sonden müssen im Abgasstrom sitzen, ohne Gegendruck zu verursachen, dürfen aber kein Kondensat ansammeln. Gasanalysatoren brauchen tägliche Kalibrierung mit beglaubigten Gasen. GPS-Genauigkeit beeinflusst die Korrelation zwischen Geschwindigkeit und Emissionen. Die Datenauswertung ist komplex und umfasst Konformitätsfaktoren und gleitende Mittelwertfenster. Teststrecken müssen repräsentativ sein, üblicherweise mit städtischem, ländlichem und Autobahnverkehr, um den vollständigen Betriebsbereich abzudecken.

Varianten sind Chassis-Dynamometer-PEMS (CDA), bei dem das Fahrzeug auf einer Rollenprüfmaschine läuft, während PEMS Daten erfasst und Wiederholbarkeit gewährleistet, sowie On-Road-PEMS, durchgeführt auf öffentlichen Straßen oder Testgeländen. Manche Systeme ergänzen Raddrehzahlsensoren, Bremsdrucktransducer und Motorsteuergeräte-Datenschnittstellen, um Emissionen mit Fahrzeugdynamik im Detail zu korrelieren. Stationäre PEMS-Anlagen an Hafentoren oder in Tunneln messen ganze Fahrzeugflotten im Betrieb, ohne Ausrüstung an einzelnen Fahrzeugen zu montieren.