Liikenteen päästöistä

Päästöt ja liikenne

Vuosia sitten moottoreiden päästöihin ei puututtu muuten kuin ylettömän näkyvyyttä peittävän savutuksen osalta. Silloin moottoriajoneuvot haisivat todella. Päästömittareita ei katsastuksessa käytetty.

Kaupungeissa ilma oli sakeana ja hengitettäessäkin tuntui pahalta jos oli ruuhka-aika. Dieselit pöllyttivät mustaa ja sinistä. Bensan käry kävi henkeen kun polttoaine ei palanut kunnolla.

Pidettiiin normaalina sitä että moottori kävi huonosti kylmänä ja varsinkin dieselit antoivat sinisen huurun pakoputkesta. Käsikäyttöiset rikastimet antoivat joskus liikaa seosta palotilaan ja seurauksena oli nokeentuvia tulppia ja pätkivää käyntiä.

Suuressa maailmassa ongelmat olivat suuria jo 70-luvulla. Amerikassa alkoi tulla katalysaattoreita autoihin kun päästöt saivat aikaan auringon valoa himmentävän sumukerroksen kaupunkien ylle.

Euroopan yhdentyessä alkoi meillekin tulla päästöjen hallintaan määräyksiä. Asiasta keskustetiin Suomessakin ahkerasti. Ennakkopelkoina oli autojen monimutkaistuminen ja hintojen nousu. Lisäksi pelättiin autojen huoltokustannusten nousevan hyvin paljon. Pelättiin ettei katalysaattorit kestä paria vuotta pitempään.

Nyt asia on jo arkipäiväistynyt. Huomaan että niiden ansiosta ilma on puhdistunut kovasti.

Imusarjasuihkutuksella varustettujen ottomoottoreiden osalta asia on ollut järjestyksessä jo kolmisenkymmentä vuotta. Katalysaattoritekniikka toimii.

Dieselit ovat nyt erityisen tarkkailun alaisena. Meille näkymättömistä asioista ollaan huolestuneita, paljaalla silmällä ei erota ilmasta kuinka paljon siinä on typenoksideja tai hiukkasia.

Hengityksen kannalta kuitenkin ilma tuntuu raikkaammalta kuin ennen päästömääräysten tuloa.

Hengitysilman puhtaudesta on puhuttu paljon ja suuri huomio on kiinnitetty dieselmoottoreiden päästöihin. On tehty tutkimuksia joissa pakokaasut ovat joutuneet erityisen tarkkailun alle. Tutkimukset kertovat että ihmisten kuolleisuus tietyltä osin johtuu dieselautojen pakokaasuista. Lisäksi kohutaan siitä että autotehtaiden ponnistelut eivät ole riittäviä pakokaasujen puhdistamiseksi.

Näkeehän tuon ja tuntuu hajuaistissakin että ilma on suhteellisen puhdasta verrattuna aikaan jolloin ei tehty mitään pakokaasuille.

Siteeratakseni erästä Martti Kailan kirjoitusta Tekniikka ja Talous-lehdessä en minäkään usko että dieselmoottoreiden ja hengittämämme ilman hyvyys tai huonous riippuisi lähinnä vain pienhiukkasista ja typpidioksideista.

Eiköhän se riipu kymmenistä, ehkä sadoista muistakin asioista.

Pidän nykyisiä, dieselmoottoreita ja niiden terveysvaikutuksia koskevia, usein ideologisväritteisiä tutkimustuloksia liioittelevina ja yksinkertaistavina Kailan tapaan.

Täällä kuollaan niin monenlaisesta syystä etten usko asian olevan niin selvä.

Maailmassa päästetään ilmaan kaikenlaista muutakin, tehtaiden ja voimalaitosten piipuista.

Liikenne on kaiken aikaa ollut silmätikkuna, vaikka maailman energiavaroista kulutetaan vain reilu kymmenys liikenteessä.

Liikennepolttoaineet alkavat olla osaltaan uusiutuvia ja laatu on parantunut takavuosien ajoista.

Toimintatavastaan johtuen dieselmoottoreiden hyötysuhde on luonnostaan parempi kuin bensiinimoottoreiden. Tuottavat siten vähemmän hiilidioksidia ja säästävät uusiutumattomia luonnonvaroja.

Monessakaan liikkuvassa ratkaisussa on turha haikailla muuta ratkaisua dieselin sijaan koska se on ylivoimainen taloudellisuuden ja käytettävyyden osalta.

Bensiinimoottoreiden tekniikka alkaa olla myös jo niin monimutkaista ettei siitä kannata haaveilla haastajaa. Niissäkin suoraruiskutus aiheuttaa hiukkaspäästöjä joten entistä enemmän tarvitaan suodattimia.

Bensakoneet saavat jäädä pikkuautojen ja muiden kevyiden sovellusten pariin.

Sähköajoneuvojen rynnistyksestä markkinoille kohistaan turhaan, ne soveltuvat harvoin paljon liikkuvien käyttöön puhumattakaan raskaasta kalustosta. Ja jos saadaan käyttöön, niin milläs se sähkö tehdään? Se on vielä kaukainen haave.

Kovien paineiden alla autotehtaat ovat oikoneet joissakin sovelluksissa saadakseen hyväksytyt paperit päästötesteissä. Se on valitettavaa että tehtaiden päättävät ihmiset joutuivat syytettyjen penkille.

Pitäisin kuitenkin syyllisenä tapaa jolla dieseleiden päästörajoja on ahdisteltu.

Koska bensiinimoottorit pääsivät tavallaan helpolla aikanaan, haluttiin ottaa dieselit syyniin koska piti löytää syntipukki.

Kustannukset tietenkin nousevat autojen monimutkaistuessa, joten en yhtään ihmettele autotehtaiden tahtoa oikoa jossain. Silti autot ovat suhteellisen puhtaita, verrattuna aikaan jolloin pakokaasuja ei puhdistettu.

Hyvä että on päästy jo siihen ettei sellaista käryä tarvitse haistella. Nykyiset päästöjä pienentävät laitteet ovat hyviä ja ne kannattaa pitää kunnossa.

Päästömääräyksiä halutaan kuitenkin vielä kiristää vaikka nyt ollaan jo tiukoilla tekniikan suhteen.

Onneksi Bosch on parantanut dieselin päästötekniikkaa edelleen ja lupaa ettei dieselin kuolema ole lähelläkään. Tämä kerrottiin Tekniikka ja Talous lehdessä huhtikuussa.

Ratkaisu on käytännössä valmis, sillä se perustuu jo käytössä olevaan tekniikkaan. Uusia komponentteja ei tarvita, joten auton hinta ei mainittavasti nouse.

Käytännössä Bosch on jalostanut moottorin ruiskutusjärjestelmän, imuilman järjestelmän sekä lämpötilan ohjauksen.

Kuljettajan ajotapa ei itse asiassa ei enää vaikuta päästöihin. Ei ole merkitystä vaikka painaisi kaasun pohjaan, Boschin insinöörit väittävät.

Huokaisemme helpotuksesta.

Vianhaun helppoudesta

Tänä päivänä vianhaku on helppoa kun tietokone hoitaa homman. Laitetaan pistoke autoon kiinni ja viat löytyvät välittömästi. Ei tarvita kuin uusi osa viallisen tilalle ja auto on kunnossa. Asiakas maksaa laskun ja voi jatkaa matkaansa huolettomasti.

Helppoa ja nopeaa. Auton korjaaminen on tullut vaivattomaksi.

Kuinka moni vika tulee korjatuksi noin kivuttomasti?     Ei nyt sentään.   Allekirjoittanut on ollut alalla jo niistä ajoista lähtien kun tietokoneet loistivat poissa olollaan.   Silloin ei elektronisia järjestelmiä ollut kuin harvoissa autoissa. Korjaamaan niitä ei joutunut kuin merkkikorjaamot, ja niistäkin vain ne jotka olivat panostaneet erityiseen koulutukseen.

Osansa erikoiskorjauksista ottivat silloin myös autosähköön erityisesti perehtyneet korjaamot. Ne korjasivat pääasiassa latausgeneraattoreita ja käynnistimiä. Tietenkin sytytyslaitteiden huollossa ja vianetsinnässä oli oma hommansa.

Olihan säännöllinen auton huolto siihen aikaan todella ylläpitävää, auton toiminnan varmistamiseksi tärkeimmät osat, tulpat ja katkojan kärjet vaihdettiin noin vuosittain. Tulpan johtoja uusittiin silloin tällöin ja virranjakajan kansi ja pyörijä silloin kun käyntiongelma osoittautui vallan mahdottomaksi selvittää, monesti vika korjaantui kun vain vaihtoi tarpeeksi osia.   Virranjakajan kondensaattori oli varmaan viimeinen osa joka vielä vaihdettiin jos ei vikaa ollut saatu kuntoon. Sitten jos käyntihäiriö jatkui nostettiin kädet pystyyn.

Tähän asti kotikorjaajakin pärjäsi. Vielä kun vaihtoi polttoaine-suodattimen säännöllisesti niin auto jätti tosi harvoin tielle. Kaasuttimien viat olivat oma päänsärkynsä, niitä ei passannut mennä ropeltamaan tai vaikeuksia oli tiedossa. Puhdistamista tehtiin kotitalleissa kyllä, mutta vain hyvän tuurin ansiosta moni auto vielä kulki sen jälkeen.

Nykyään auto valvoo toimintaansa niin hyvin että varoitus viasta tulee usein ennen kuin ajaja huomaa mitään käytöshäiriötä ajossa. Se onkin vaatinut melkoisesti kehittämistä autotehtailta.  Nykyaikaisissa autoissa käytetään runsaasti elektroniikkaa, ja niissä on monenlaisia antureita sekä ohjainlaitteita. Ohjainlaitteissa on myös pitkälle kehittynyt itsediagnostiikka. Diagnostiikan vikakoodit voidaan lukea ja paikallistaa autoista vartavasten tähän tarkoitukseen kehitetyillä testilaitteilla.

Nykyautoista löytyvä auton oma sisäinen vikadiagnoosijärjestelmä sytyttää merkkivalon mittaristoon, kun se havaitsee vian, joka vaikuttaa päästöihin, jarruihin tai turvalaitteisiin. Ohjainlaitteille on ennalta määritetty eri toiminnoille kullekin omat raja-arvot. Raja-arvon ylittyessä toimintoa ohjaava ohjainlaite rekisteröi vian ja tallentaa sen yksilöitynä vikakoodina.

Ohjainlaitteet tallentavat raja-arvojen ylittymisen myös silloin kun vika ei vaikuta päästöihin eikä turvallisuuteen.  Tällöin ei yleensä ohjainlaite sytytä mitään valoa mittaritauluun.

Vian yksilöity koodi ja vika paikallistetaan korjaamoilla vika-diagnostiikkaan kehitettyjen testilaitteiden avulla.  Ne liitetään auton CAN-väylään, jonka kautta voidaan olla yhteydessä kaikkiin auton ohjainlaitteisiin.

Monien autojen huolto-ohjelmaan kuuluu vikakoodien tarkistus, aina huollon yhteydessä. Joihinkin huoltotoimiin, osien vaihtoihin, sekä huollon merkkivalon nollaamiseen tarvitaan myös testereitä, niillä koodataan eri toimintoja käyttöön ja pois, kuten esimerkiksi perävaunun valopistoke tai päiväajovalotoiminto.

Huollossa löytyy usein monenlaisia vikakoodeja aivan muun asian yhteydessä, ja voikin tuntua että autossa on huomattavasti vikoja, vaikka ajossa ei havaita mitään oireita. Nämä ovat usein pieniä, hetkellisiä rajojen ylityksiä, kuten jännitteen liiallinen lasku. Ohjainlaite vaatii vähimmäisjännitteen, jolla se voi toimia. Tämä jännite tosin on paljonkin alle akun nimellisjännitteen. Joissakin tapauksissa, esim akun varauksen ollessa alhainen, voi järjestelmän jännite laskea käynnistyksessä hyvin alas hetkellisesti. Monet ohjainlaitteet voivat rekisteröidä tämän tapahtuman ja syntyy ”aiheettomasti” vikakoodeja.  Joskus vikailmoituksia on ”sivutolkulla”, mekaanikon ei kuitenkaan tule hämääntyä koodien paljoudesta, vaan suhtautua asiaan rauhallisesti. Useat koodit voidaan poistaa ja unohtaa.

Auton ohjainlaitteesta löytyvä vikakoodi saattaa olla sellainen, että mekaanikko voi saada selville mistä lähtee etsimään vikaa, mutta suoraa vikaa koodi ei kerro.  Vikakoodeihin ei yleensä kannata luottaa tarkastamatta vikaa, sillä vikakoodi tallennetaan jonkun raja-arvon ylittyessä. Vika voidaan yleensä tarkastaa mittaamalla komponentti ja sille tuleva johtosarja.

Tässä vaiheessa ammattitaidon merkitys tulee voimakkaasti esille. Autojen vikadiagnostiikka on asiana sellainen, että sitä on hankala oppia kirjoista lukemalla. Vianhakutehtävien parissa työskentelevältä vaaditaan vankkaa teoriapohjaa sähkö- ja mittaustekniikasta, jotta hän osaa valita mittauksiin oikeat mittavälineet sekä suorittaa mittaukset oikein saadakseen luotettavia tuloksia. Yleensä vianhaun ammattilaiset ovatkin tehneet useita vuosia työtä vikadiagnostiikan parissa ja harjaannuttaneet itseään sen saralla.

Korjauta, älä vaihda.

Autokorjaamot ovat  sopeutuneet jo siihen, että ne  yhä useammin kohtaavat dieselauton jokapäiväisessä korjaamotyössään. Samaan aikaan liikenteessä on runsaasti vanhempia ja paljon ajettuja dieselautoja.

Jos tällaisen auton dieselkomponentti vioittuu, korjaus alkuperäisellä vaihtolaitteella ei aina ole kannattavaa.
Siksi diesellaitteita korjataan edelleen menestyksellisesti osaavilla dieselkorjaamoilla.
Myös uuden tyyppisille sähkö ohjatuille komponenteille on kehitetty korjausmenetelmiä, jotta voisimme palvella myös kyseistä asiakasryhmää.
Korjaamme perinteisiä dieselsuuttimia ja pumppuja, commonrail-suuttimia ja korkeapainepumppuja. Testaamme ja huollamme pumppusuuttimia.
Koepenkkimme testaavat EDC-pumput (Bosch) ja perinteiset (kaikki merkit). Commonrail suuttimet ja pumput testataan Nova Ditexin ja Diesellandin varusteilla joissa on mahdollisuus lähes kaikkien järjestelmien testaamiseen.
Common rail –komponenttien korjaus on tarkkaa puuhaa. Tuotannossa osat valmistetaan erittäin puhtaissa olosuhteissa ja noin 1 μm:n (0,001mm) toleranssein. Pieninkin likapartikkeli saattaa huolimattoman korjauksen takia johtaa vikatapauksiin ja kalliisiin seurausvahinkoihin. Siksi paras mahdollinen puhtaus on tärkeimmällä sijalla komponenttien korjauksessa.

Common rail –suuttimet ovat pitkäikäisiä komponentteja. Äärimmäiset käyttöolosuhteet tai huonolaatuinen polttoneste johtavat kuitenkin ennenaikaiseen vioittumiseen.

Yleisimmät vikatyypit ovat ohjaustilan korkeapainetiivisteen vuoto sekä venttiiliryhmän tai suuttimen kuluminen.

Ensimmäiseksi commonrail suutin pestään ja tarkastetaan silmämääräisesti. Tämän jälkeen se testataan koepenkissä. Testin antaman tuloksen mukaan päätetään onko komponentti kunnossa vai vaatiiko se korjauksen.

Jos korjaukseen päädytään, asennetaan suutin asennustelineeseen jossa se puretaan ja osat pestään. Kaikki osat tarkastetaan huolellisesti. Tarkastukseen käytetään mikroskooppia jolloin nähdään pienetkin kulumat ja vauriot. Rikkinäiset osat vaihdetaan ja suutin kootaan uudelleen. Kokoamisen aikana noudatetaan suurta tarkkuutta.

Tärkeä edellytys korjaukselle on toimintaparametrien, kuten venttiilijousen ja suutinjousen voiman, jäännösilmavälin,  suutinneulan nousun sekä venttiili-iskun mittaaminen ja säätö.  Mittauksissa vallitsevat 1 μm:n toleranssit.

Oikeissa toleransseissa oleva suutin toimii oikein. Testaus koepenkissä varmistaa lopputuloksen ja sen jälkeen komponentti voidaan luovuttaa asiakkaalle.

Korjaamista kokeilee varmasti moni, mutta onnistuneeseen lopputulokseen on mahdoton päästä ilman oikeaa tietoa ja varusteita. Puhtausvaatimus on ensimmäinen asia. Toinen asia on toleranssien hallinta ja työkalut. Kokemus on lisäksi paras kumppani tämän laatuisessa korjaustyössä.

Väärin korjatut tai koepenkissä testaamattomat suuttimet voivat aiheuttaa vakavia vahinkoja moottorille. Myös lakisääteisten päästöarvojen saavuttaminen  voi olla mahdotonta.

Autamme toisia autokorjaamoja tässä asiassa. Jos epäillään vikaa dieselkomponenteissa, ei kannata kokeilla suinpäin uutta osaa. Testaamalla osat koepenkissä, voidaan poissulkea vikakohteita kohtuullisen edullisesti. Samalla havaitut viat voidaan ottaa korjattavaksi ja saada osat nopeasti kuntoon. Vaihtokomponenttien hankinta ottaa usein aikaa ja maksaa paljon. Korjaaminen on nopeaa ja varaosien saanti on nykyään hyvä.

Me täällä dieselhuollossa voimme myös helpottaa muiden korjaamoiden työtä.  Autoalan yleiskorjaamotkin voivat yhteistyössä kanssamme tarjota autoilijalle hänelle sopivimman dieselkorjaustason.

Dieselruiskutuksen kehityksestä

Dieselmoottori keksintönä on mainio. Rudolf Diesel valmisti ensimmäisen toimivan dieselmoottorin vuonna 1897.  Jo keksimisensä aikoihin se yllätti taloudellisuudellaan. Sen aikaiset polttomoottorit olivat suuren kehityksen alaisia ja kilpailu eri ratkaisujen välillä oli kovaa.

Nykymuotoon kehitettynä sen hyötysyhde on mitä parhain lämpövoimakoneista. Dieselmoottorin suurin etu ottomoottoriin verrattuna on hyvä hyötysuhde myös osakuormituksella. Se on myös helppo toteuttaa ahdettuna, mikä nykyään on tapana. Tämä vahvistaa moottorin vääntöominaisuuksia ja taloudellisuutta.

Ruiskutuslaitteiden pioneereja ovat Bosch ja Lucas-CAV, nykyinen Delphi. Aasiassa vaikuttavat Denso ja Zexel (ent. Diesel Kiki).  Näillä kahdella on ollut esikuvana Boschin pumput. Boschin lisenssin haltijoita on ollut useampia, myös amerikassa. Stanadyne amerikkalaisena tekee laajalti ruiskutuslaitteita. Caterpillar ja Cummins valmistavat myös omia järjestelmiään.  Tunnettuja entisiä valmistajia olivat Simms, Roosa Master, Bryce. Nämä ja monet muut ovat yhdistyneet suurempiin tai lopettaneet.

Dieselruiskutuslaitteet ovat mullistuneet viime aikoina todella paljon.   Muistellaanpa entisaikojen diesellaitteita: Riviruiskutuspumput, yksikköpumput, jakajapumput ja mekaaniset pumppusuuttimet.  Mekaanisella pumpulla jokainen annos ruiskutettiin yksittäisillä pumppuelementin työiskuilla ja ruiskutuspaine riippui juuri kierrosluvusta. Ajoituksen säätökin oli rajoittunutta.

Ensimmäinen varsinainen murros tapahtui kun nämä polttoainetta  sylinteriin tuottavat pumput varustettiin sähköisellä säädöllä.

EDC, eli Electronic Diesel Control (elektroninen ohjaus dieselissä) mahdollisti polttoaineannoksen tarkemman säädön moottorista mitattujen suureiden perusteella. Tämän ansiosta teho kasvoi ja päästöt vähenivät. Dieselkorjauspuolella tarvittiin uusia investointeja korjausvarusteisiin. Tuli EDC koeajovarustus ja koulutusta tarvittiin lisää. Tässä vaiheessa korjaamisen lisäksi alettiin tarvita sähköistä vianetsintää, moottorissa saattoi usein olla pumpusta erillään oleva vika. Koska sähköisiä antureita oli laitettu eri puolille moottoria, piti tietää niiden toiminta ja osata tutkia vikaa sopivilla mittareilla. Alkeelliset vikakoodijärjestelmät  ja ensimmäiset vikakoodien lukulaitteet otettiin käyttöön 80-luvulla.

Pumppusuutintekniikka oli käytössä mekaanisena jo ammoin dieselmoottorin historiassa. Lähinnä se oli suurien moottoreiden varuste, teollisuus- ja laivadieselit. Jonkin verran kuorma-autoissa, esim. Cummins-moottorit.  Sitten 1990-luku toi sähköisesti ohjatut pumppusuuttimet kuorma-autoihin ja mm. VW:n henkilöautoihin.

Rudolf Diesel esitteli yhteipainejärjestelmän perusidean eräässä kirjassaan jo vuonna 1912. Se oli yksinkertainen ja nerokas; pumppaamalla jatkuvasti jakoputkeen polttonestettä, kehitetään suuri paine. Tämä korkeapaine jakoputki (englanniksi „rail“) varastoi polttonesteen kaikkien sylinterien käyttöön. 1990-luvulla Fiat-ryhmä alkoi uudelleen kehitellä tätä alkuperäistä ideaa. Lopulta järjestelmän kehittämistä jatkoi Bosch.

1997 ensimmäinen Commonrail järjestelmä tuli sarjatuotantoon. Nyt oli mahdollisuus ruiskuttaa dieselpolttoaine sylinteriin lähes millä paineella tahansa riippumatta moottorin kierrosluvusta. Samoin ruiskutuksen ajoitus voitiin säätää mielivaltaisesti sekä ruiskuttaa useita annoksia peräkkäin samalla sylinterin työkierrolla.  Maksimipaine oli aluksi 1350 bar.

Maksimiruiskutuspaineen nousu on ollut kehityksen suunta commonrail järjestelmissä. Päästöjen vähentämisen takia palamista on tehostettava. Kehitetään koko ajan parempia laitteita. Nyt on useissa järjestelmissä ylitetty 2000 barin raja.

Valmistustekniikan kehitys mahdollistaa pienireikäiset suuttimet, jolloin polttoaine saadaan sumuuntumaan hienojakoiseksi. Palaminen on tehokasta ja syttymisviive pieni. Moottorin käyntiääni on hiljainen. Kehitys on ollut melkoista.