NExBTL:n vaikutukset pienhiukkaspäästöihin työkonemoottorissa

Abstract

Tämä opinnäytetyö tehtiin Metropolia ammattikorkeakoululle. Opinnäytetyössä tutkitaan NExBTL-biodieselin vaikutuksia työkonemoottorin pienhiukkaspäästöihin. Tavoitteena työssä oli selvittää, kuinka paljon pienhiukkasia muodostuu NExBTL-polttoaineella, verrattuna perinteiseen EN590-standardin mukaiseen dieseliin erityisesti pienimpien pienhiukkasten kohdalla.

Työssä pienhiukkasten mittaukseen on käytetty Metropolian Nuuskija päästömittausautoa. Mittauksissa Nuuskija oli traktorin perässä olevalla lavetilla. Tämän kenttätestin lisäksi työssä tehtiin laboratoriomittauksia, jotka toteutettiin Turun ammattikorkeakoulussa. Laboratoriomittauksiin kuului kenttämittausten perusteella tehty sykli, jota toistettiin seitsemän kertaa kummallakin polttoaineella, ISO 8178 C1 -standardin mukainen kuormitussykli sekä kaksi ekstra kuormituspistettä, joita voidaan verrata aikaisempiin tutkimuksiin.

Mittaustulokset kertovat yksiselitteisesti perinteisen EN590-dieselin muodostavan massaltaan selvästi enemmän pienhiukkaspäästöjä kuin NExBTL. Alle 30 nm:n luokassa tulokset alkavat hajaantua riippuen kuormitusalueesta. Tietyillä kuormilla NExBTL muodostaa enemmän alle 30 nm:n hiukkasia, kun taas toisilla kuormitusalueilla EN590 muodostaa enemmistön hiukkasista.

Työn tuloksista voidaan päätellä ajotilanteen vaikuttavan merkittävästi pienhiukkaspäästöihin. Nykyinen päästömittausmenetelmä ottaa huomioon pienhiukkasten kokonaismassan eikä huomioi hiukkasten kokojakaumaa. Erikokoisilla hiukkasilla kuitenkin tiedetään olevan erilaisia terveysvaikutuksia.

This Bachelor’s thesis was made for Metropolia University of Applied Sciences. The aim of this thesis was to examine what how the particle emissions differ between renewable diesel (NExBTL) and traditional fossil diesel (EN590) in a tractor engine. The main focus was especially to measure the smallest particles in the particle emission scale.

The measurements of this thesis were implemented in field tests, which were conducted at Suolahti. In Suolahti a tractor pulled a trailer which had an emission control vehicle (Nuuskija) on top of it. To add a scientific value for the thesis, emission measurements were also carried out in a laboratory at Turku UAS. Laboratory measurements included a field cycle which is based on the field tests conducted in Suolahti, ISO 8178 C1-cycle and two extra measurement points which were used to compare the results to the earlier studies of the subject.

The results of the measurements state that traditional diesel (EN590) produces more particle emissions by mass than NExBTL. When the emission results are focused below 30 nm particles, the difference between NExBTL and EN590 starts to vary depending on the load of the engine. With some loads NExBTL produces more small particles (< 30 nm) than EN590 and on most of the other loads EN590 produces more particle emissions than NExBTL.

As a result, it was discovered that the load of the engine has a big impact on the particle emissions. The current way of measuring particle emissions only considers the mass of the particles and does not pay attention to the size distribution of the particles. It is known that different particle sizes have different effects on human and environmental health.