Boschin uusi läpimurtoteknologia tarjoaa ratkaisun dieselin typpioksidipäästöihin

Boschin kehittämä teknologia voi auttaa autonvalmistajia vähentämään typpioksidien päästöjä (NOx) niin radikaalisti, että ne alittavat vuoden 2020 raja-arvot jo etukäteen.

Jopa todellisissa ajo-olosuhteissa tehdyissä RDE-testauksessa (real driving emissions) Boschin uudella teknologialla varustetut autot alittivat nykyisten päästöjen raja-arvojen lisäksi myös vuonna 2020 voimaan astuvat raja-arvot. ”Haluamme tänään laittaa dieselteknologian alasajokeskustelulle lopullisesti pisteen, koska dieselillä on tulevaisuus”, sanoo Boschin pääjohtaja Volkmar Denner.

Boschin insinöörit saavuttivat tulokset jalostamalla olemassa olevia teknologioita ilman että uusille, kustannuksia nostaville lisäkomponenteille olisi tarvetta. ”Bosch venyttää teknologioiden mahdollisuuksien rajoja yhä pidemmälle. Viimeisimpien Boschin teknologioiden avulla dieselajoneuvot voidaan luokitella vähäpäästöisiksi ilman kustannusvaikutuksia.” Pääjohtaja Denner peräänkuuluttaa myös suurempaa läpinäkyvyyttä tieliikenteen aiheuttamille hiilidioksidipäästöille ja vaatii, että polttoaineen kulutus ja siten hiilidioksidipäästöt tulisi mitata tulevaisuudessa todellisissa ajo-olosuhteissa.

Vain 13 mg typpioksideja kilometriä kohden

Vuodesta 2017 lähtien EU:n lainsäädännössä on määrätty, että uudet henkilöautomallit, jotka on testattu asianmukaisesti kaupunki-, taajama- että moottoritiesykleillä, tuottavat maksimissaan 168 milligrammaa typpioksideja kilometriä kohden. Vuonna 2020 päästörajaa tiukennetaan 120 milligrammaan. Jo tänä päivänä Boschin dieselteknologialla varustetut ajoneuvot voivat saavuttaa jopa 13 milligramman päästöt standardoiduilla asetusten mukaisilla RDE-testaustavoilla.

Päästötaso on vain noin kymmenesosa vuonna 2020 voimaan astuvista raja-arvoista. Jopa haastavissa kaupunkiolosuhteissa Boschin testiajoneuvojen päästöt olivat keskimäärin vain noin 40 milligrammaa kilometriä kohden. Bosch on saavuttanut tämän ratkaisevan läpimurron päästöjen vähentämiseksi muutaman viime kuukauden aikana.

Uusi teknologia on yhdistelmä kehittynyttä polttoaineen ruiskutusteknologiaa yhdessä hiljattain kehitetyn ilmanhallintajärjestelmän sekä älykkään lämpötilan hallinnan kanssa.  Typpipäästöt voidaan nyt pitää lain sallimien rajojen alapuolella kaikissa ajotilanteissa, riippumatta siitä ajetaanko ajoneuvolla hitaasti vai reippaammin, pakkasilla vai kesälämpötiloissa, moottoritiellä vai kaupungin iltapäiväruuhkassa. ”Diesel tulee edelleen olemaan varteenotettava vaihtoehto kaupunkiliikenteessä, niin ammattikuskeille kuin työmatkaa ajavillekin”, Denner sanoo.

Bosch järjesti kansainvälisen lehdistötilaisuuden, jossa toimittajat saattoivat tutustua innovaation toimivuuteen käytännössä. Median edustajat saivat mahdollisuuden ajaa RDE-mittauslaitteilla varustettuja testiajoneuvoja vilkkaassa kaupunkiliikenteessä erittäin haastavissa olosuhteissa.  Toimittajien taltioimat tulokset samoin kuin ajetun reitin löydät täältä. Koska typpioksidien vähentämistoimenpiteet eivät merkittävästi vaikuta polttoaineen kulutukseen, diesel säilyttää suhteellisen etumatkansa sekä polttoainetehokkuudessa, hiilidioksidipäästöissä että ilmastoystävällisyydessä. 

Tekoälyllä lisäpotkua polttomoottorin suorituskykyyn

Dieselmoottori ei ole saavuttanut kehityspotentiaalinsa huippua edes tällä teknologian edistysaskeleella. Bosch aikoo nyt valjastaa käyttöön myös tekoälyn ja kehittää polttomoottorin, jolla ei ole hiilidioksidipäästöjä lukuun ottamatta juuri mitään vaikutusta ilmanlaatuun.

”Uskomme vahvasti, että dieselmoottorilla on vastaisuudessakin tärkeä rooli  tulevaisuuden liikkumisen vaihtoehtona. Me tarvitsemme tehokkaita polttomoottoreita ennen kuin sähköinen liikenne lyö itsensä läpi massamarkkinoilla”, Denner sanoo. Hänen Boschin insinööreille asettamansa tavoite on sellaisten uuden sukupolven diesel- ja bensamoottoreiden kehittäminen, jotka eivät tuota merkittävästi pienhiukkas- tai typpioksidipäästöjä. Boschin johtaja haluaa tulevaisuuden polttomoottoreiden typpioksidipäästöjen olevan jopa saasteistaan surullisen kuuluisassa Stuttgartin Neckartorissa korkeintaan yksi mikrogramma per kuutiometri ilmaa. Se vastaa noin yhtä neljäskymmenesosaa tällä hetkellä voimassa olevasta raja-arvosta, joka on 40 mikrogrammaa kuutiometriä kohden.

Läpinäkyvyyttä ja todellista testausta kulutukselle ja hiilidioksidipäästöille

Denner vaati myös fokuksen siirtämistä hiilidioksidipäästöihin, jotka liittyvät suoraan polttoaineen kulutukseen. Kulutustestejä ei Dennerin mukaan tulisi enää suorittaa laboratorioissa vaan todellisissa ajotilanteissa. Näin luotaisiin järjestelmä, joka on verrattavissa päästöjen mittaukseen. ”Läpinäkyvyys auttaisi kuluttajaa ja toisi ilmastotoimenpiteille selkeän fokuksen”, hän sanoo. Lisäksi hiilidioksidipäästöjen arviointi tulisi laajentaa huomattavasti bensatankkia tai sähköautojen akkua pidemmälle. ”Tarvitsemme läpinäkyvän tavan arvioida tieliikenteen tuottamia hiilidioksidipäästöjä kokonaisuudessaan. Niissä tulisi ottaa huomioon ajossa syntyvien päästöjen lisäksi myös päästöt, jotka syntyvät kun tuotetaan sekä polttoainetta että sähköä sähköautojen tarpeisiin”, Denner sanoo. Laajempi hiilidioksidipäästöjen huomioiminen auttaisi sähköautojen kuljettajiakin saamaan realistisemman kuvan kyseisen ajotavan ilmastovaikutuksista. Samanaikaisesti uusiutuvien energioiden käyttö voisi keventää polttomoottoreiden hiilidioksidijalanjälkeä entisestään.

Tuotekehityskoodi ja eettinen teknologiadesign

Boschilla tutkimuksen ja insinöörityön yritysvastuullisuudesta huolehditaan tarkasti.  Denner esitteli yhtiön lehdistötilaisuudessa yhtiön tuotesuunnitteluun liittyvän koodiston. Testaustilanteen tunnistavan laitteen asentaminen on kiellettyä, eikä Boschin tuotteita saa optimoida testitilanteisiin. Kolmanneksi, Boschin tuotteiden tulee turvata ihmishenkiä resursseja säästeliäästi käyttäen ja ympäristöä suojellen. ”Lisäksi toimintaamme ohjaavat laillisuuden periaate sekä ”Invented for life” -ajatuksemme. Epäselvissä tilanteissa Boschin arvot menevät asiakkaiden toiveiden edelle”, Denner sanoo. Vuoden 2017 puolivälistä lähtien Bosch ei esimerkiksi ole Euroopassa osallistunut asiakasprojekteihin, joissa bensiinimoottoreista puuttuu hiukkassuodatin. Lähes 70 000 Boschin työntekijää lähinnä tutkimuksesta ja tuotekehityksestä tulevat vuoden 2018 loppuun mennessä osallistumaan uusiin periaatteisiin liittyvään koulutukseen. Koulutusohjelma on yrityksen yli 130-vuotisen historian laajin.

Kysymyksiä ja vastauksia liittyen Boschin uuteen dieselteknologiaan

Mikä on uuden teknologian erottava tekijä?

Tähän asti on ollut kaksi tekijää, jotka ovat haitanneet typpioksidien päästöjen vähentämistä dieselajoneuvoissa. Ensimmäinen on ajotyyli. Boschin kehittämä teknologinen ratkaisu on erittäin herkästi reagoiva, ilmanvirtausta hallitseva järjestelmä moottorissa. Dynaaminen ajotyyli vaatii pakokaasun dynaamista uudelleen kierrättämistä. Tämä voidaan toteuttaa käyttämällä RDE-optimoitua turboahdinta, joka reagoi tavallisia ahtimia nopeammin. Pakokaasuja kierrätetään sekä korkeassa että matalassa paineessa, mikä tekee ilmavirran hallintajärjestelmästä entistä joustavamman. Tämä tarkoittaa esimerkiksi, että kuljettajat voivat lähteä ajamaan saman tien reippaasti ilman piikkiä päästöissä. Myös lämpötila on yhtä tärkeä. Jotta päästään optimaaliseen tilanteeseen, pakokaasujen täytyy olla yli 200 asteessa. Kaupunkiajossa ajoneuvot harvoin saavuttavat tätä lämpötilaa. Bosch on kehittänyt hienostuneen lämpötilan hallintajärjestelmän dieselmoottoreille. Se säätelee aktiivisesti pakokaasujen lämpötilaa ja varmistaa näin, että pakokaasujärjestelmä pysyy riittävän kuumana toimiakseen ja että päästöt pysyvät matalina.

Milloin uusi teknologia on valmis tuotantoon?

Boschin uusi dieseljärjestelmä perustuu komponentteihin, jotka ovat jo markkinoilla. Se on asiakkaiden saatavilla välittömästi ja se voidaan sisällyttää tuotantoprojekteihin.

Miksi kaupunkiajo on vaativampaa kuin taajama- tai moottoritieajo?

Jotta typpioksidien konversio on optimaalinen, pakokaasujen täytyy olla lämpötilaltaan yli 200 astetta. Tätä lämpötilaa ei yleensä saavuteta kaupunkiajossa, kun autot ajavat nykien tai joutuvat pysähtymään liikennesumaan, ja pakokaasujärjestelmä jäähtyy. Boschin uusi lämmönhallintajärjestelmä ratkaisee tämän ongelman säätämällä pakokaasun lämpötilaa aktiivisesti.

Tarvitseeko lämmöntilan säätely avukseen esimerkiksi pakokaasujärjestelmään asennettavaa 48 voltin lämmitintä tai muuta vastaavaa lisäkomponenttia?

Boschin uusi dieseljärjestelmä perustuu komponentteihin, jotka ovat jo markkinoilla eikä se vaadi ylimääräistä 48 voltin sähköjärjestelmää.

Tekeekö Boschin uusi teknologia dieselmoottoreista merkittävästi kalliimpia?

Boschin dieselteknologia perustuu komponentteihin, jotka ovat jo käytössä tuotantoajoneuvoissa. Ratkaiseva etu syntyy olemassa olevien teknologioiden yhdistelemisestä. Se ei vaadi mitään ylimääräisiä laitekomponentteja. Päästöjen vähentäminen ei tee dieselajoneuvoista yhtään hintavampia.

Häviääkö dieselmoottoreiden suhteellinen etumatka polttoainetaloudellisuudessa ja ilmastoystävällisyydessä uuden teknologian myötä?

Ei. Insinööreillemme asetettu tavoite oli selkeä: vähentää typpioksidipäästöjä siten, että dieselin suhteellinen etumatka hiilidioksidipäästöjen osalta säilyy. Diesel tulee näin ollen pysymään ilmastoystävällisenä vaihtoehtona.