Modernin dieselkäyttöisen traktorin hiukkaspäästöjen fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien määritys PEMS-mittauksilla
Martikainen, Sampsa (2017)
2017
Ympäristö- ja energiatekniikka
Teknis-luonnontieteellinen tiedekunta - Faculty of Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2017-11-08
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201710262071
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201710262071
Tiivistelmä
Dieselkäyttöisten ajoneuvojen päästöistä aiheutuu vuosittain merkittävä määrä kuolemia, terveysongelmia ja rahallisia tappioita. Päästölainsäädäntöä ja ajoneuvojen tyyppihyväksyntätestausta tiukennetaan jatkuvasti. Testeissä jätetään kuitenkin huomiotta alle 23 nm kiinteät hiukkaset, kaasumaisista päästöistä pakokaasun laimentuessa muodostuvat hiukkaset ja ilmakehässä tapahtuvan hapettumisen seurauksena syntyvä hiukkasmassa. Näitä todellisessa ajossa tapahtuvia muodostumisprosesseja voidaan simuloida esimerkiksi huokoisen putken laimentimella ja hapettavalla läpivirtauskammiolla. Laboratoriossa tehtävä testaus ei nykyisellään vastaa ajoneuvon todellista käyttöä.
Tässä työssä tarkasteltiin huokoisen putken laimentimen toimintaa laboratoriossa tutkimalla, miten laimennusilman lämpötila, laimennussuhde ja nukleoituvan yhdisteen pitoisuus vaikuttavat sen nukleaatiohiukkasten muodostumispotentiaaliin. Laimenninta käytettiin myös PEMS-mittauksissa (Portable Emission Measurement System) ja selvitettiin, millaiset ovat tämänhetkiset päästöstandardit täyttävän traktorin päästöt todellisissa käyttötilanteissa. PEMS-mittauksissa tarkasteltiin myös laimennusparametrien vaikutusta ja verrattiin laboratoriossa testattua laimenninta ejektorilaimentimeen.
Nukleaatiomoodin muodostumisen kyseisellä huokoisen putken laimentimella havaittiin olevan tarkastelluista laimennusparametreista voimakkaasti riippuvainen. PEMS-mittauksissa oli käytössä parametrit, jotka mahdollistivat nukleaatiohiukkasten syntymisen sillä ehdolla, että nukleoituvien yhdisteiden pitoisuus on riittävän suuri. Mittauksissa ei havaittu nukleaatiomoodia. Työssä tarkasteltiin erilaisissa traktorin käyttötilanteissa muodostuvia hiukkaskokojakaumia, sekä niiden muuttumista maantieajossa ja työsuoritteissa. Työssä laskettiin traktorille hiukkaslukumäärä-, massa- ja NOx-päästökertoimia ja havaittiin niiden täyttävän nykyiset päästörajoitukset tässä työssä käytetyllä laskentamenetelmällä. Vuonna 2019 voimaan tuleva hiukkaslukumäärärajoitus ylittyi.
Tässä työssä tarkasteltiin huokoisen putken laimentimen toimintaa laboratoriossa tutkimalla, miten laimennusilman lämpötila, laimennussuhde ja nukleoituvan yhdisteen pitoisuus vaikuttavat sen nukleaatiohiukkasten muodostumispotentiaaliin. Laimenninta käytettiin myös PEMS-mittauksissa (Portable Emission Measurement System) ja selvitettiin, millaiset ovat tämänhetkiset päästöstandardit täyttävän traktorin päästöt todellisissa käyttötilanteissa. PEMS-mittauksissa tarkasteltiin myös laimennusparametrien vaikutusta ja verrattiin laboratoriossa testattua laimenninta ejektorilaimentimeen.
Nukleaatiomoodin muodostumisen kyseisellä huokoisen putken laimentimella havaittiin olevan tarkastelluista laimennusparametreista voimakkaasti riippuvainen. PEMS-mittauksissa oli käytössä parametrit, jotka mahdollistivat nukleaatiohiukkasten syntymisen sillä ehdolla, että nukleoituvien yhdisteiden pitoisuus on riittävän suuri. Mittauksissa ei havaittu nukleaatiomoodia. Työssä tarkasteltiin erilaisissa traktorin käyttötilanteissa muodostuvia hiukkaskokojakaumia, sekä niiden muuttumista maantieajossa ja työsuoritteissa. Työssä laskettiin traktorille hiukkaslukumäärä-, massa- ja NOx-päästökertoimia ja havaittiin niiden täyttävän nykyiset päästörajoitukset tässä työssä käytetyllä laskentamenetelmällä. Vuonna 2019 voimaan tuleva hiukkaslukumäärärajoitus ylittyi.