PROJEKTITIEDOTE

M2T9918

Projektin nimi  Nykyaikaisen ajoneuvomoottorin pakokaasun hiukkasmittaus. Hiukkaskoko ja hiilen laatu 
Raportointiaika  Lokakuu 2000
Raportointikausi   1.5. – 30.9.2000

Hankkeen eteneminen raportointikaudella 

(Tähänastiset tulokset, mahdolliset muutokset projektisuunnitelmaan, mahdolliset ongelmat ja niiden aiheuttamat toimenpiteet)
Hankkeen ensimmäinen toimintavuosi oli 1.5.99 – 30.4.2000 ja se käsitti TDI –dieselhenkilöautokokeet. Osa projektin 1. vuoden tulostenkäsittelystä on tehty kesän 2000 aikana suuren datamäärän vuoksi. Koko jakson kattava raportti valmistui elokuun lopussa 2000. Sisällöllisiä asioita on lisäksi referoitu seurantaryhmän raportissa toukokuulta 2000.
Toisen, bensiinihiukkastutkimusjakson mittausmatriisi on mittausryhmien, koeolosuhteiden, ajoneuvojen ja polttoaineen osalta jokseenkin suunniteltu. Kaikkia mittauksissa käytettäviä menetelmiä ei ole vielä sovittu johtuen a) bensiinihiukkasemission alhaisesta tasosta, b) bensiinihiukkasen suuressa määrin ei-kiinteästä olomuodosta. Bensiinihiukkaset ovat joko nesteaerosoleja tai runsaasti haihtuvaa ainetta sisältäviä partikkeleja. 
Suunnitellut dieselhiukkasen morfologian määrittely ja tiheysanalyysi toteutunevat, kun tarvittavat TTKK:n SEM –analyysit hiukkasista valmistuvat. Kuopion osalta näytteenotto TEM –hiloille epäonnistui. 

Resurssien käyttö verrattuna projektisuunnitelmaan (budjetti, työaika)

Ensimmäisen tutkimusvuoden raportointi oli vaativa ja siirtyi osin toisen tutkimusvuoden puolelle rasittaen VTT:n osalta toisen kauden budjettia. Toinen tutkimusjakso on 8 kk:n mittainen ja tulee riittämään suunniteltujen kokeiden tekoon viikoilla 42 – 49, mutta ei raportointiin. 
VTT:n osalta budjetissa ei ole otettu riittävästi huomioon projektin koordinoinnin, hallinnoinnin ja raportoinnin vaatimia resursseja. 
TTKK:n (ja muidenkin pääasiassa kokeita tekevien osapuolien?) osalta suurin osa projektin menoista ja käytettävästä työajasta kohdistuu loppuvuoteen, jolloin mittausjakso alkaa. Tähänastiset menot ovat siten olleet arvioitua pienemmät.

Suunnitellut tehtävät seuraavalle kaudelle

Toinen tutkimus- ja rahoitusjakso on 1.5 – 31.12.2000. Jaksossa tutkitaan bensiiniajoneuvon kokoluokiteltuja hiukkasia ensimmäisenä tutkimusvuonna saatujen kokemusten perusteella osittain samoilla (ks. seurantaryhmäraportti toukokuu 2000 ja raportti M2T9918-2), osittain bensiinihiukkasten erilaisen luonteen huomioonottavilla menetelmillä.
Kokeita tehdään viikoilla 42 – 49 sekä Fortumin että VTT:n alustadynamometreillä tunnelien erilaisesta mitoituksesta johtuen. Koska bensiinihiukkasten keräämiseen ei ole käytettävissä riittävän suurikapasiteettisia virtuaali-impaktoreja, laimennustunnelit varustetaan sondilla, joka estää satunnaisten suurten hiukkasten pääsyn tutkittavaan aineeseen. 
VTT hankkii koeajoneuvot, suunnittelee mittauskokonaisuuden ja varustaa laimennustunnelin ja ajoneuvot mittausryhmille. VTT tekee yhdessä TTKK:n kanssa ajoneuvoilla esikokeita sopivien hiukkaskonsentraatioiden ja laimennusolosuhteiden löytämiseksi ja tekee ajoneuvojen ja päästöjen perusmittaukset. Perusmittauksiin otetaan uutena mukaan FTIR, jolla saadaan laimennetun pakokaasun vesipitoisuus. Kaasun kosteus määrää yhtenä tekijänä hiukkasen käyttäytymistä ja ominaisuuksia erityisesti lukumäärämittauksissa. Tutkimuksellisina suureina VTT määrittää kokonaishiukkasemissiota, kerää näytteet IL:n ja KY:n termisoptisiin OC/EC –analyyseihin ja tekee gravimetrisia hiukkaskokojakaumamittauksia alipaineimpaktorilla. VTT pyrkii myös hiukkasten kiinteän aineen osuuden kokojakauman gravimetriseen määritykseen impaktorilla. Bensiinihiukkasten oletetaan olevan dieselhiukkasia suuremmassa määrin muuta kuin kiinteää ainetta. Yleisesti, massaan perustuvien määritysten suunnittelu tähän koejaksoon on kriittistä, koska bensiinihiukkanen on dieselhiukkasta huomattavasti enemmän näytteenotto-olosuhteiden funktio. Työterveyslaitos käyttää bulkkihiukkasnäytteitä biologisia vaikutuksia mittaavien testien kehittämiseen.
Fortum Oil and Gas toimittaa koepolttoaineen mittauskokonaisuuteen ja varustaa alustadynamometrin ja laimennustunnelin mittauksia varten. Fortum mittaa säänneltyjen pästöjen lisäksi hiukkasten kokonaismassapäästön ja hiukkaskokojakauman ELPI:llä. 
TTKK tekee mittauksia ELPI:lla ja SMPS:lla sekä laimennustunnelista että raa’asta pakokaasusta mahdollisuuksien mukaan. Myös SEM -näytteitä kerätään ja analysoidaan. Raaka pakokaasu laimennetaan siten, että hiilivetyjä ei pitäisi olla tiivistyneenä hiukkasfaasiin. Tunnelista mitatuista jakaumista ja niistä tehdyistä tiheysanalyyseistä saadaan tietoa hiilivetyä sisältävistä hiukkasista. Raakamittauksesta saadaan taas tietoa hiilihiukkasten lukumäärästä ja niiden agglomeraattirakenteesta. Tunnelimittauksia tehdään myös denuderia käyttäen. Denuderin on tarkoitus poistaa hiukkasfaasiin jo tiivistyneet hiilivedyt. Näin voidaan verrata raakamittausta ja tunnelista tehtyä denuderimittausta ja saada arvio mittaustapojen eroista. Vertailukohteina ovat IL:n ja KY:n tekemät kokonaishiukkasten  OC/EC –analyysit. 1. vuoden mittauksissa ELPI:lla ja SMPS:lla mitattu ja laskettu massa oli huomattavasti suurempi kuin IL:n ja VTT:n gravimetrisesti määrittämä massa. Tässä mittauskampanjassa on tarkoitus perehtyä ongelman selvittämiseen ja erojen syiden löytämiseen. 
Uusina tutkimuslaitteina mukaan ovat tulossa ainakin ’nano’-DMA, jolla on mahdollista mitata hiukkaslukumääriä aina 3 nm:n halkaisijakokoon saakka. Ilmatieteen laitos soveltaa edellisessä mittausjaksossa hankitun OC/EC –analysaattorin lisäksi uutta alkuainehiilen jatkuvatoimista mittaustapaa. Kuopion yliopisto mittaa hiukkaskokojakaumaa 'nano'-DMA:lla. Bensiinihiukkasissa mahdollisesti olevien haihtumattomien ytimien kokojakaumien mittaamiseksi käytetään lisäksi DMA:n eteen liitettyä termodenuderia, jolla hiukkasten orgaaninen fraktio haihdutetaan pois ennen jakaumamittausta. Lisäksi KY ottaa näytteitä bensiinihiukkasista sähköisellä keräimellä TEM-hiloille tavoitteena selvittää kiinteiden hiukkasten rakennetta sekä primäärihiukkasten kokoa. 

Raportit ja muut julkaisut

ei uusia.

 


Päivitys 16.10.2000 /JKL