Henkilöautojen pakokaasupäästöt kylmissä olosuhteissa ja niiden vähentämisen tekniikat: Loppuraportti

Juhani Laurikko

Henkilöautojen pakokaasupäästöt kylmissä olosuhteissa ja niiden vähentämisen tekniikat: Loppuraportti

Juhani Laurikko

Research output: Book/Report › Report

Abstract

Tutkimuksen tavoitteena oli seurata henkilöautojen tekniikan kehitystä ja sen heijastumaa kylmäpäästöihin sekä arvioida erilaisten tekniikoiden potentiaalia vähentää päästöjä. Tutkimuksen puitteissa mitattiin kylmäkäynnistyspäästöt yhteensä 61:stä bensiinikäyttöisestä ja 25:stä dieselmoottorisesta henkilöautosta sekä viidestä raskaasta bensiinikäyttöisestä pakettiautosta. Henkilöautoja koskeva havaintoaineisto ei antanut tukea sille lähtöolettamukselle, että puhdistustekniikan kehittäminen entistä vähäpäästöisempään suuntaan saattaisi lieveilmiönä huonontaa suorituskykyä kylmissä olosuhteissa, ainakin alkuvaiheessa, ennen kuin kokonaisoptimointi ehditään tehdä. Päinvastoin näytti siltä, että nykyiset (EURO 3) normaalilämpötilassa tapahtuviin mittauksiin perustuvat päästörajat ohjaavat tekniikkaa siihen suuntaan, että toimintateho kylmemmässäkin käyttöympäristössä paranee. Eräänä osatekijänä lienee uusi koemenetelmä, jossa näytteenotto alkaa jo heti moottorin käynnistyttyä, eikä vasta 40 sekunnin kuluttua, mikä oli menetelmä vielä EURO 2 –säännöissä.

Dieselmoottoriautoissa kylmäkäynnistyksestä aiheutuvat lisäpäästöt ovat paljon vähäisemmät kuin bensiinikäyttöisissä. Esimerkiksi EU 2- ja EU 3-tasoisissa autoissa CO- ja HC-lisäpäästöt olivat vain noin 10 % vastaavien
bensiinikäyttöisten autojen lisäpäästöistä. Koetuloksien mukaan typen oksidien päästöt näyttäisivät jopa vähenevän hieman, kun käynnistyslämpötila laskee. Samoin näyttäisi käyvän hiukkaspäästöille, mikä oli jossain määrin yllättävää.

Raskaissa bensiinikäyttöisissä pakettiautoissa näyttävät kylmäkäynnistyspäästöt olevan vanhemmissa vuosimalleissa samaa tasoa tai vähän suurempia kuin vastaavanikäisissä henkilöautoissa, mikä suurimmaksi osaksi
selittynee niiden samankaltaisella tekniikalla, mutta vähän suuremmilla moottoreilla ja painoilla. Uudemmissa pakettiautoissa (vm. 2000) tilanne oli likimain sama. NOx-päästöt sen sijaan olivat pakettiautoissa kaksinkertaiset henkilöautoihin verrattuna.

Päästöjä vähentävänä tekniikkana tutkittiin nyt ns. lämpöakkua, eli lämmintä jäähdytysnestettä varaavaa järjestelmää, jossa kylmäkäynnistyksessä moottoria lämmitetään tuomalla moottoriin lämmin neste kylmän tilalle. Jos lisäksi käytetään esikierrätystä noin 30… 40 sekunti ennen käynnistystä, saavutetaan likimain sama lämmitysteho kuin tunnin lohkolämmitinkäytöllä (noin 600 Wh). Myös pakokaasukokeissa havaittu päästöjen vähenemät olivat verrannollisia vastaaviin lohkolämmittimellä saavutettuihin tuloksiin, eli häkäpäästöt vähenivät
noin 70 % ja hiilivetypäästöt noin 20…40 %. Kenttäkäyttökokeessa lämmönvaraajan havaittiin säilyttävän riittävästi lämpönergiaa nostamaan käynnistettäessä moottorin lämpötilaa yli 30 °C vaikka edellisestä ajosta oli
kulunut aikaa jopa 3 vuorokautta.

Original language	Finnish
Publisher	VTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages	32
Publication status	Published - 2001
MoE publication type	D4 Published development or research report or study

Publication series

Series	MOBILE2-raportti
Number	M2T9907-2

Keywords

exhaust discharges
cold start
petrol engines
gasoline engines
diesel engines
heat accumulator

Access to Document

https://publications.vtt.fi/julkaisut/muut/2001/M2T9907-2.pdf

Cite this

@book{9a168937fc6e4201b02fd8aca91a59dd,

title = "Henkil{\"o}autojen pakokaasup{\"a}{\"a}st{\"o}t kylmiss{\"a} olosuhteissa ja niiden v{\"a}hent{\"a}misen tekniikat: Loppuraportti",

abstract = "Tutkimuksen tavoitteena oli seurata henkil{\"o}autojen tekniikan kehityst{\"a} ja sen heijastumaa kylm{\"a}p{\"a}{\"a}st{\"o}ihin sek{\"a} arvioida erilaisten tekniikoiden potentiaalia v{\"a}hent{\"a}{\"a} p{\"a}{\"a}st{\"o}j{\"a}. Tutkimuksen puitteissa mitattiin kylm{\"a}k{\"a}ynnistysp{\"a}{\"a}st{\"o}t yhteens{\"a} 61:st{\"a} bensiinik{\"a}ytt{\"o}isest{\"a} ja 25:st{\"a} dieselmoottorisesta henkil{\"o}autosta sek{\"a} viidest{\"a} raskaasta bensiinik{\"a}ytt{\"o}isest{\"a} pakettiautosta. Henkil{\"o}autoja koskeva havaintoaineisto ei antanut tukea sille l{\"a}ht{\"o}olettamukselle, ett{\"a} puhdistustekniikan kehitt{\"a}minen entist{\"a} v{\"a}h{\"a}p{\"a}{\"a}st{\"o}isemp{\"a}{\"a}n suuntaan saattaisi lieveilmi{\"o}n{\"a} huonontaa suorituskyky{\"a} kylmiss{\"a} olosuhteissa, ainakin alkuvaiheessa, ennen kuin kokonaisoptimointi ehdit{\"a}{\"a}n tehd{\"a}. P{\"a}invastoin n{\"a}ytti silt{\"a}, ett{\"a} nykyiset (EURO 3) normaalil{\"a}mp{\"o}tilassa tapahtuviin mittauksiin perustuvat p{\"a}{\"a}st{\"o}rajat ohjaavat tekniikkaa siihen suuntaan, ett{\"a} toimintateho kylmemm{\"a}ss{\"a}kin k{\"a}ytt{\"o}ymp{\"a}rist{\"o}ss{\"a} paranee. Er{\"a}{\"a}n{\"a} osatekij{\"a}n{\"a} lienee uusi koemenetelm{\"a}, jossa n{\"a}ytteenotto alkaa jo heti moottorin k{\"a}ynnistytty{\"a}, eik{\"a} vasta 40 sekunnin kuluttua, mik{\"a} oli menetelm{\"a} viel{\"a} EURO 2 –s{\"a}{\"a}nn{\"o}iss{\"a}.Dieselmoottoriautoissa kylm{\"a}k{\"a}ynnistyksest{\"a} aiheutuvat lis{\"a}p{\"a}{\"a}st{\"o}t ovat paljon v{\"a}h{\"a}isemm{\"a}t kuin bensiinik{\"a}ytt{\"o}isiss{\"a}. Esimerkiksi EU 2- ja EU 3-tasoisissa autoissa CO- ja HC-lis{\"a}p{\"a}{\"a}st{\"o}t olivat vain noin 10 % vastaavienbensiinik{\"a}ytt{\"o}isten autojen lis{\"a}p{\"a}{\"a}st{\"o}ist{\"a}. Koetuloksien mukaan typen oksidien p{\"a}{\"a}st{\"o}t n{\"a}ytt{\"a}isiv{\"a}t jopa v{\"a}henev{\"a}n hieman, kun k{\"a}ynnistysl{\"a}mp{\"o}tila laskee. Samoin n{\"a}ytt{\"a}isi k{\"a}yv{\"a}n hiukkasp{\"a}{\"a}st{\"o}ille, mik{\"a} oli jossain m{\"a}{\"a}rin yll{\"a}tt{\"a}v{\"a}{\"a}.Raskaissa bensiinik{\"a}ytt{\"o}isiss{\"a} pakettiautoissa n{\"a}ytt{\"a}v{\"a}t kylm{\"a}k{\"a}ynnistysp{\"a}{\"a}st{\"o}t olevan vanhemmissa vuosimalleissa samaa tasoa tai v{\"a}h{\"a}n suurempia kuin vastaavanik{\"a}isiss{\"a} henkil{\"o}autoissa, mik{\"a} suurimmaksi osaksiselittynee niiden samankaltaisella tekniikalla, mutta v{\"a}h{\"a}n suuremmilla moottoreilla ja painoilla. Uudemmissa pakettiautoissa (vm. 2000) tilanne oli likimain sama. NOx-p{\"a}{\"a}st{\"o}t sen sijaan olivat pakettiautoissa kaksinkertaiset henkil{\"o}autoihin verrattuna.P{\"a}{\"a}st{\"o}j{\"a} v{\"a}hent{\"a}v{\"a}n{\"a} tekniikkana tutkittiin nyt ns. l{\"a}mp{\"o}akkua, eli l{\"a}mmint{\"a} j{\"a}{\"a}hdytysnestett{\"a} varaavaa j{\"a}rjestelm{\"a}{\"a}, jossa kylm{\"a}k{\"a}ynnistyksess{\"a} moottoria l{\"a}mmitet{\"a}{\"a}n tuomalla moottoriin l{\"a}mmin neste kylm{\"a}n tilalle. Jos lis{\"a}ksi k{\"a}ytet{\"a}{\"a}n esikierr{\"a}tyst{\"a} noin 30… 40 sekunti ennen k{\"a}ynnistyst{\"a}, saavutetaan likimain sama l{\"a}mmitysteho kuin tunnin lohkol{\"a}mmitink{\"a}yt{\"o}ll{\"a} (noin 600 Wh). My{\"o}s pakokaasukokeissa havaittu p{\"a}{\"a}st{\"o}jen v{\"a}henem{\"a}t olivat verrannollisia vastaaviin lohkol{\"a}mmittimell{\"a} saavutettuihin tuloksiin, eli h{\"a}k{\"a}p{\"a}{\"a}st{\"o}t v{\"a}heniv{\"a}tnoin 70 % ja hiilivetyp{\"a}{\"a}st{\"o}t noin 20…40 %. Kentt{\"a}k{\"a}ytt{\"o}kokeessa l{\"a}mm{\"o}nvaraajan havaittiin s{\"a}ilytt{\"a}v{\"a}n riitt{\"a}v{\"a}sti l{\"a}mp{\"o}nergiaa nostamaan k{\"a}ynnistett{\"a}ess{\"a} moottorin l{\"a}mp{\"o}tilaa yli 30 °C vaikka edellisest{\"a} ajosta olikulunut aikaa jopa 3 vuorokautta.",

keywords = "exhaust discharges, cold start, petrol engines, gasoline engines, diesel engines, heat accumulator",

author = "Juhani Laurikko",

year = "2001",

language = "Finnish",

series = "MOBILE2-raportti",

publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",

number = "M2T9907-2",

address = "Finland",

}

TY - BOOK

T1 - Henkilöautojen pakokaasupäästöt kylmissä olosuhteissa ja niiden vähentämisen tekniikat

T2 - Loppuraportti

AU - Laurikko, Juhani

PY - 2001

Y1 - 2001

N2 - Tutkimuksen tavoitteena oli seurata henkilöautojen tekniikan kehitystä ja sen heijastumaa kylmäpäästöihin sekä arvioida erilaisten tekniikoiden potentiaalia vähentää päästöjä. Tutkimuksen puitteissa mitattiin kylmäkäynnistyspäästöt yhteensä 61:stä bensiinikäyttöisestä ja 25:stä dieselmoottorisesta henkilöautosta sekä viidestä raskaasta bensiinikäyttöisestä pakettiautosta. Henkilöautoja koskeva havaintoaineisto ei antanut tukea sille lähtöolettamukselle, että puhdistustekniikan kehittäminen entistä vähäpäästöisempään suuntaan saattaisi lieveilmiönä huonontaa suorituskykyä kylmissä olosuhteissa, ainakin alkuvaiheessa, ennen kuin kokonaisoptimointi ehditään tehdä. Päinvastoin näytti siltä, että nykyiset (EURO 3) normaalilämpötilassa tapahtuviin mittauksiin perustuvat päästörajat ohjaavat tekniikkaa siihen suuntaan, että toimintateho kylmemmässäkin käyttöympäristössä paranee. Eräänä osatekijänä lienee uusi koemenetelmä, jossa näytteenotto alkaa jo heti moottorin käynnistyttyä, eikä vasta 40 sekunnin kuluttua, mikä oli menetelmä vielä EURO 2 –säännöissä.Dieselmoottoriautoissa kylmäkäynnistyksestä aiheutuvat lisäpäästöt ovat paljon vähäisemmät kuin bensiinikäyttöisissä. Esimerkiksi EU 2- ja EU 3-tasoisissa autoissa CO- ja HC-lisäpäästöt olivat vain noin 10 % vastaavienbensiinikäyttöisten autojen lisäpäästöistä. Koetuloksien mukaan typen oksidien päästöt näyttäisivät jopa vähenevän hieman, kun käynnistyslämpötila laskee. Samoin näyttäisi käyvän hiukkaspäästöille, mikä oli jossain määrin yllättävää.Raskaissa bensiinikäyttöisissä pakettiautoissa näyttävät kylmäkäynnistyspäästöt olevan vanhemmissa vuosimalleissa samaa tasoa tai vähän suurempia kuin vastaavanikäisissä henkilöautoissa, mikä suurimmaksi osaksiselittynee niiden samankaltaisella tekniikalla, mutta vähän suuremmilla moottoreilla ja painoilla. Uudemmissa pakettiautoissa (vm. 2000) tilanne oli likimain sama. NOx-päästöt sen sijaan olivat pakettiautoissa kaksinkertaiset henkilöautoihin verrattuna.Päästöjä vähentävänä tekniikkana tutkittiin nyt ns. lämpöakkua, eli lämmintä jäähdytysnestettä varaavaa järjestelmää, jossa kylmäkäynnistyksessä moottoria lämmitetään tuomalla moottoriin lämmin neste kylmän tilalle. Jos lisäksi käytetään esikierrätystä noin 30… 40 sekunti ennen käynnistystä, saavutetaan likimain sama lämmitysteho kuin tunnin lohkolämmitinkäytöllä (noin 600 Wh). Myös pakokaasukokeissa havaittu päästöjen vähenemät olivat verrannollisia vastaaviin lohkolämmittimellä saavutettuihin tuloksiin, eli häkäpäästöt vähenivätnoin 70 % ja hiilivetypäästöt noin 20…40 %. Kenttäkäyttökokeessa lämmönvaraajan havaittiin säilyttävän riittävästi lämpönergiaa nostamaan käynnistettäessä moottorin lämpötilaa yli 30 °C vaikka edellisestä ajosta olikulunut aikaa jopa 3 vuorokautta.

AB - Tutkimuksen tavoitteena oli seurata henkilöautojen tekniikan kehitystä ja sen heijastumaa kylmäpäästöihin sekä arvioida erilaisten tekniikoiden potentiaalia vähentää päästöjä. Tutkimuksen puitteissa mitattiin kylmäkäynnistyspäästöt yhteensä 61:stä bensiinikäyttöisestä ja 25:stä dieselmoottorisesta henkilöautosta sekä viidestä raskaasta bensiinikäyttöisestä pakettiautosta. Henkilöautoja koskeva havaintoaineisto ei antanut tukea sille lähtöolettamukselle, että puhdistustekniikan kehittäminen entistä vähäpäästöisempään suuntaan saattaisi lieveilmiönä huonontaa suorituskykyä kylmissä olosuhteissa, ainakin alkuvaiheessa, ennen kuin kokonaisoptimointi ehditään tehdä. Päinvastoin näytti siltä, että nykyiset (EURO 3) normaalilämpötilassa tapahtuviin mittauksiin perustuvat päästörajat ohjaavat tekniikkaa siihen suuntaan, että toimintateho kylmemmässäkin käyttöympäristössä paranee. Eräänä osatekijänä lienee uusi koemenetelmä, jossa näytteenotto alkaa jo heti moottorin käynnistyttyä, eikä vasta 40 sekunnin kuluttua, mikä oli menetelmä vielä EURO 2 –säännöissä.Dieselmoottoriautoissa kylmäkäynnistyksestä aiheutuvat lisäpäästöt ovat paljon vähäisemmät kuin bensiinikäyttöisissä. Esimerkiksi EU 2- ja EU 3-tasoisissa autoissa CO- ja HC-lisäpäästöt olivat vain noin 10 % vastaavienbensiinikäyttöisten autojen lisäpäästöistä. Koetuloksien mukaan typen oksidien päästöt näyttäisivät jopa vähenevän hieman, kun käynnistyslämpötila laskee. Samoin näyttäisi käyvän hiukkaspäästöille, mikä oli jossain määrin yllättävää.Raskaissa bensiinikäyttöisissä pakettiautoissa näyttävät kylmäkäynnistyspäästöt olevan vanhemmissa vuosimalleissa samaa tasoa tai vähän suurempia kuin vastaavanikäisissä henkilöautoissa, mikä suurimmaksi osaksiselittynee niiden samankaltaisella tekniikalla, mutta vähän suuremmilla moottoreilla ja painoilla. Uudemmissa pakettiautoissa (vm. 2000) tilanne oli likimain sama. NOx-päästöt sen sijaan olivat pakettiautoissa kaksinkertaiset henkilöautoihin verrattuna.Päästöjä vähentävänä tekniikkana tutkittiin nyt ns. lämpöakkua, eli lämmintä jäähdytysnestettä varaavaa järjestelmää, jossa kylmäkäynnistyksessä moottoria lämmitetään tuomalla moottoriin lämmin neste kylmän tilalle. Jos lisäksi käytetään esikierrätystä noin 30… 40 sekunti ennen käynnistystä, saavutetaan likimain sama lämmitysteho kuin tunnin lohkolämmitinkäytöllä (noin 600 Wh). Myös pakokaasukokeissa havaittu päästöjen vähenemät olivat verrannollisia vastaaviin lohkolämmittimellä saavutettuihin tuloksiin, eli häkäpäästöt vähenivätnoin 70 % ja hiilivetypäästöt noin 20…40 %. Kenttäkäyttökokeessa lämmönvaraajan havaittiin säilyttävän riittävästi lämpönergiaa nostamaan käynnistettäessä moottorin lämpötilaa yli 30 °C vaikka edellisestä ajosta olikulunut aikaa jopa 3 vuorokautta.

KW - exhaust discharges

KW - cold start

KW - petrol engines

KW - gasoline engines

KW - diesel engines

KW - heat accumulator

M3 - Report

T3 - MOBILE2-raportti

BT - Henkilöautojen pakokaasupäästöt kylmissä olosuhteissa ja niiden vähentämisen tekniikat

PB - VTT Technical Research Centre of Finland

ER -