Avaa kuva uuteen ikkunaan

Portaittain tiukentuvat työkoneiden päästörajoitukset typen oksideille ja partikkeleille ovat suuri haaste valmistajille.Työkoneiden valmistajat ovat kehittäneet päästö-ongelmaan monenlaisia ratkaisuja.

Samaan aikaan yritetään huolehtia siitä, etteivät polttoainekustannukset nouse ja koneiden teho säilyy. Viime vuonna tuli voimaan dieselkäyttöisten, yli 130 kW:n työkonemoottorien uusin päästörajavaatimus eli Stage 3B. Pienempien moottorien (56-130 kW) tiukennetut vaatimukset otettiin käyttöön tämän vuoden alussa.

− Jo näiden päästörajoitusten saavuttaminen on vaatinut uutta tekniikkaa moottoreihin ja seuraava virstanpylväs on edessä aika pian, vuonna 2014, kun Tier 4 –määräykset tulevat voimaan, kertoo projekti-insinööri Jari Siekkinen Bosch Rexroth’ilta.
Uudet vaatimukset koskevat kaikkia uusia moottoreita. Vaikka tuotannossa voidaan käyttää ensin valmiit vanhojen päästörajoitusten mukaiset moottorit pois, kaikilla konevalmistajilla on edessään uusiin määräyksiin mukautuminen ja mallistot uudistuvat ainakin moottorien osalta.

Erilaisia ratkaisuja
Dieselmoottoreiden päästöjä voidaan vähentää usealla eri tekniikalla. Käytössä ovat erilaiset pakokaasunkierrätysjärjestelmät, hiukkassuodattimet ja lisäaineen ruiskuttaminen pakokaasun sekaan katalysaattorissa.
− Näissä kaikissa on hyvät ja huonot puolensa, Siekkinen sanoo.
Pakokaasun kierrätysjärjestelmässä cEGR (cooled exhaust gas recirculation) osa pakokaasuista johdetaan jäähdytettynä takaisin moottoriin sylintereihin. Pakokaasu korvaa siellä osan imuilmasta ja alentaa palotapahtuman lämpötilaa eli oksideja syntyy vähemmän. 
− Haittapuolena on palamisprosessin tehon heikkeneminen, Siekkinen kertoo.
Partikkelien suodatusjärjestelmässä DPF:ssä (Catalyzed Diesel Particulate Filter) pakokaasussa olevat partikkelit kaapataan hiukkassuodattimella ja näin saadaan puhtaampaa pakokaasua. Järjestelmän tehokkuutta alentaa suodattimen tuoma vastapaine. Lisäksi suodattimet pitää vaihtaa säännöllisesti.
SCR-järjestelmässä (selective catalytic reduction) ruiskutetaan ureasta ja kemiallisesti puhdistetusta vedestä valmistettua AdBlue-liuosta kuumien pakokaasujen joukkoon ja urea hajoaa ammoniakiksi, joka reagoi oksidien kanssa katalysaattorissa niin, että ne pelkistyvät vaarattomiksi typpikaasuiksi ja vesihöyryiksi. 
− Tämän järjestelmän ongelmana on erityisesti AdBlue-lisäaineen alhainen jäätymispiste, joka on -11 °C. Talvisilla työmailla ainetta ei voi siis säilyttää, Siekkinen kertoo.

Moottorit joutuvat hienosäätöön
Yleensä moottoriin liitettävät lisälaitteet aiheuttavat dieselmoottorin tehon alentumista, mitä yritetään kompensoida monenlaisella uudella tekniikalla.
− Hiukkaspäästöt on saatava kuriin niin, ettei moottorin teho olennaisesti kärsi eikä polttoaineen kulutus saa nousta. Samaan aikaa pitää miettiä moottorin tehonsäätöjen optimointia, Siekkinen sanoo.
Myös dieselmoottoreiden jäähdytyskapasiteettin lisäämiseen on kiinnitetty huomiota.
− Jäähdytyssysteemin puhaltimia voidaan käyttää myös hydraulisesti. Esimerkiksi sähköisiä säätimiä käyttämällä voidaan puhaltimia ohjata portaattomasti optimoiden sen hetkisen dieselin jäähdytystarpeen, hän jatkaa.
Tehonsäädön tarkkuus ja optimointi ovat myös tärkeitä keinoja työkoneiden tehokkuuden säilyttämisen ja käyttöominaisuuksien lisäämisen kannalta. 
− Hyvin säädetty työkone kuluttaa vähemmän polttoainetta ja myös päästöt jäävät pienemmiksi.

Uudet energialähteet
Työkoneisiin kehitetään nyt myös rinnakkaisten energialähteiden käytön mahdollistavia ratkaisuja. Näitä uusia hybridityökoneita voidaan verrata jo jonkun aikaa markkinoilla olleisiin hybridiautoihin.
− Esimerkiksi hydrauliikalla ohjattavasta paineakusta voidaan vapauttaa kerralla suuri määrä energiaa juuri sillä hetkellä, kun työkone suorittaa raskainta tehtävää, Siekkinen kertoo.

teksti: Vaula Aunola