Pakokaasujen jälkikäsittelyn kehitys moottorityökoneiden dieselmoottoreissa
Nahkala, Aleksi (2022)
Nahkala, Aleksi
2022
Tekniikan ja luonnontieteiden kandidaattiohjelma - Bachelor's Programme in Engineering and Natural Sciences
Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering and Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2022-12-27
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202212279789
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202212279789
Tiivistelmä
Tässä opinnäytetyössä tutkitaan moottorityökoneiden dieselmoottoreiden pakokaasujen jälkikäsittelyn kehitystä 1990-luvulta nykypäivään. Lisäksi tarkastellaan muutamia tulevaisuuden mahdollisuuksia pohjaten tällä hetkellä julkisesti saatavilla olevaan tietoon. Moottorityökoneiden päästönhallintaa säätelee Euroopassa Stage-luokitus, joka jakautuu toistaiseksi tasoihin Stage I – Stage V. Tällä hetkellä Stage V -päästöluokka vastaa lähes raskaiden ajoneuvojen EURO VI -luokkaa, ja niissä käytettävät tekniikat ovat hyvin samankaltaisia keskenään.
Työn tarkoituksena oli tutkia, mitä jälkikäsittelyjärjestelmiä eri Stage-luokkien aikana on käytetty sekä miten jälkikäsittely ja päästöjenhallinta tulee todennäköisesti kehittymään tulevaisuudessa. Työ toteutettiin kirjallisuustutkimuksena. Lähteinä työhön käytettiin jälkikäsittelyjärjestelmiä koskevassa teoriaosuudessa pääosin vertaisarvioituja artikkeleita, sääntelyyn liittyvässä osuudessa EU-direktiivejä ja moottorityökoneisiin soveltamisen osuudessa valmistajien tarjoamaa materiaalia, esimerkiksi esitteitä tai muutamia konferenssiartikkeleita.
Työn aluksi perehdytään dieselpakokaasun koostumukseen, jonka jälkeen tarkastellaan jokaisen yleisimmän käytössä olleen tai olevan jälkikäsittelyjärjestelmän (EGR, DOC, DPF, SCR) toimintaa ja teoriaa. Tämän jälkeen perehdytään tarkemmin päästöihin liittyvään sääntelyyn, jossa tarkastellaan myös EURO-päästötasoja, sillä aikaisintaan vuonna 2025 voimaan tuleva EURO VII tulee luultavasti ohjaamaan myös seuraavan Stage-päästöluokan raja-arvoja.
Työssä perehdytään lisäksi moottorityökoneissa käytettyihin pakokaasujen jälkikäsittelyjärjestelmiin päästöluokittain vertailemalla eroja eri valmistajien antaminen tietojen perusteella. Pääosin ratkaisut ovat samankaltaisia, mutta esimerkiksi Stage IV:n aikaan valmistajat olivat jakautuneet neljään pääryhmään jälkikäsittelylaiteyhdistelmissä. Tämän jälkeen tarkastellaan vielä jälkikäsittelylaitteiden moottorityökoneisiin soveltamiseen liittyviä ongelmia. Lopuksi työssä pohditaan mahdollisuuksia tulevaisuuden päästörajoihin sekä siihen, onnistuisiko jälkikäsittelylaitteita jälkiasentaa vanhempiin työkoneisiin.
Erityisesti tulevaisuuden sääntelyn ennustaminen oli varsin vaikeaa tällä hetkellä julkisesti saatavilla olevan tiedon vähyyden takia. Stage V on vasta viime vuoden aikana tullut voimaan kaikille uusille työkoneille, joten ymmärrettävästi seuraavista vaiheista ei toistaiseksi ole vielä paljoa julkisia suunnitelmia. Tätä olisi ollut hyvä tiedustella alan asiantuntijoilta ja valmistajilta.
Työn tarkoituksena oli tutkia, mitä jälkikäsittelyjärjestelmiä eri Stage-luokkien aikana on käytetty sekä miten jälkikäsittely ja päästöjenhallinta tulee todennäköisesti kehittymään tulevaisuudessa. Työ toteutettiin kirjallisuustutkimuksena. Lähteinä työhön käytettiin jälkikäsittelyjärjestelmiä koskevassa teoriaosuudessa pääosin vertaisarvioituja artikkeleita, sääntelyyn liittyvässä osuudessa EU-direktiivejä ja moottorityökoneisiin soveltamisen osuudessa valmistajien tarjoamaa materiaalia, esimerkiksi esitteitä tai muutamia konferenssiartikkeleita.
Työn aluksi perehdytään dieselpakokaasun koostumukseen, jonka jälkeen tarkastellaan jokaisen yleisimmän käytössä olleen tai olevan jälkikäsittelyjärjestelmän (EGR, DOC, DPF, SCR) toimintaa ja teoriaa. Tämän jälkeen perehdytään tarkemmin päästöihin liittyvään sääntelyyn, jossa tarkastellaan myös EURO-päästötasoja, sillä aikaisintaan vuonna 2025 voimaan tuleva EURO VII tulee luultavasti ohjaamaan myös seuraavan Stage-päästöluokan raja-arvoja.
Työssä perehdytään lisäksi moottorityökoneissa käytettyihin pakokaasujen jälkikäsittelyjärjestelmiin päästöluokittain vertailemalla eroja eri valmistajien antaminen tietojen perusteella. Pääosin ratkaisut ovat samankaltaisia, mutta esimerkiksi Stage IV:n aikaan valmistajat olivat jakautuneet neljään pääryhmään jälkikäsittelylaiteyhdistelmissä. Tämän jälkeen tarkastellaan vielä jälkikäsittelylaitteiden moottorityökoneisiin soveltamiseen liittyviä ongelmia. Lopuksi työssä pohditaan mahdollisuuksia tulevaisuuden päästörajoihin sekä siihen, onnistuisiko jälkikäsittelylaitteita jälkiasentaa vanhempiin työkoneisiin.
Erityisesti tulevaisuuden sääntelyn ennustaminen oli varsin vaikeaa tällä hetkellä julkisesti saatavilla olevan tiedon vähyyden takia. Stage V on vasta viime vuoden aikana tullut voimaan kaikille uusille työkoneille, joten ymmärrettävästi seuraavista vaiheista ei toistaiseksi ole vielä paljoa julkisia suunnitelmia. Tätä olisi ollut hyvä tiedustella alan asiantuntijoilta ja valmistajilta.
Kokoelmat
- Kandidaatintutkielmat [8798]