Search

The research was carried out by the Finnish Public Transport Association. Altogether seven vehicles were measured, two two-axle Euro 3 -class vehicles as references, three new two-axle Euro 4 -class vehicles and two new three-axle vehicles. The measurements were carried out on a chassis dynamometer, using three cycles describing actual driving. In addition to fuel consumption, exhaust emissions were also recorded for these vehicles. The differences in fuel consumption and operating expenses were after all smaller than first anticipated. In the case of the Euro 3 -class reference vehicles, the difference between the two vehicles was as high as 7-10%. For new two-axle vehicles the difference in fuel consumption, when simulating urban driving, is only 3-4%. Due to different technical solutions, the results were anticipated to be greater. In suburban driving although, the difference is at its most 11%. In the class of two-axle vehicles, lowest fuel consumption was measured for a SCR vehicle, whereas in the case of the two three-axle vehicles, EGR technology resulted in lowest fuel consumption. The measurements do not give an unambiguous answer to whether the EGR- or SCR-technology is preferable regarding fuel consumption. The contemplation is hindered by two factors. On one hand, the order of superiority depends on the driving cycle, on the other, the actual exhaust emissions do not match with expectations. The two EGR vehicles (same make) produced higher NOx -emissions than the manufacturer's Euro 3 -engine. The most fuel efficient SCR -engine is not truly Euro 4 -class what comes to NOx -emissions. Only two of the new vehicles, both with SCR technology, produce NOx -emissions genuinely matching their classes. Both fuel consumption and exhaust emissions have been observed in the study. In case exhaust emissions were completely disregarded, fleet decisions might be directed towards fuel efficient vehicles which after all do not reach the level of emission performance that reasonably could be expected.

Three laboratories, VTT, Environment Canada and West Virginia University measured standard size urban buses driving various duty cycles on chassis dynamometers.The number of test cycles per laboratory varied from 6 to 16. Included in the vehicle matrix were European and North American diesel and natural gas vehicles.Environment Canada performed a comparison of a conventional diesel vehicle and a diesel-electric hybrid vehicle.Fuel consumption as well as exhaust emissions were measured.The main objective of the project was to evaluate how various duty cycles affect fuel consumption and exhaust emission figures.As could be expected, the results vary significantly not only by test cycle, but also by vehicle technology.In some cases increased fuel consumption or load results in increased emissions, in other cases reduced emissions.However, for most, vehicles emissions can be directly proportioned to the amount of fuel consumed.In this respect NOx-emissions from SCR-vehicles form an exception, as well as particle emissions from vehicles producing very low absolute particle emission levels. Scaling factors to be used for comparing emission results generated with different duty cycles were developed.Most of the evaluated test cycles provide coherent fuel consumption and emission results.Some specific test cycles result in abnormalities, and must therefore not be considered representative for buses.All three laboratories performed measurements on three common cycles, the ADEME-RATP Paris bus cycle, the Orange County Transport Authority cycle and the Braunschweig bus -cycle.This made it possible to also compare European vehicles and North American vehicles with each other.However, such a comparison is only indicative, as there are differences in vehicle specifications, testing equipment and also in test procedures and testing conditions.

Suomen Paikallisliikenneliito ry:n hankkeessa mitattiin yhteensä seitsemän autoa, kaksi kaksiakselista Euro 3 -autoa referenssinä (Scania ja Volvo), kolme uuttaa Euro 4 -tasoista kaksiakselista autoa (Mercedes-Benz, Scania ja Volvo) ja kaksi uutta kolmiakselista autoa (Euro 4 Scania ja Euro 5 Volvo). Mittaukset tehtiin alustadynamometrissa kolmella todellista ajoa kuvaavalla syklillä. Polttoaineen kulutuksen lisäksi autoista mitattiin myös pakokaasupäästöt. Erot polttoaineen kulutuksessa ja käyttökustannuksissa jäävät loppujen lopuksi odotettua pienemmiksi. Vertailukohteena olleista Euro 3 -autoista Volvo kuluttaa 7-10 % enemmän polttoainetta kuin Scania. Uusien kaksiakselisten autojen kaupunkiajoa kuvaavissa sykleissä autojen väliset kulutuserot ovat vain 3-4 %, vaikka erilaisten tekniikkaratkaisujen myötä erojen olisi voinut olettaa pikemmin kasvavan kuin pienentyvän. Väylätyyppisessä ajossa tosin kulutusero on suurimmillaan 11 %. Volvon Euro 4 -auto antaa keskimäärin alhaisimman polttoaineenkulutuksen. Kolmiakselisista autoista Scania kuluttaa 3-5 % vähemmän polttoainetta kuin Volvo. Mittaukset eivät anna yksiselitteistä vastausta siihen, kumpi tekniikka, EGR vai SCR, on parempi polttoaineen kulutuksen suhteen. Tarkastelua vaikeuttaa kaksi tekijää. Toisaalta paremmuusjärjestys riippuu ajosyklistä, toisaalta kaikkien autojen todellinen päästötaso ei vastaa odotuksia. Scanian Euro 4 -moottorit antavat korkeammat NOx-arvot kuin saman merkin Euro 3 -moottori. Myöskään polttoainetehokas Volvon Euro 4 -auto ei ole NOx-päästöiltään aidosti Euro 4 -tasoa. Mercedes-Benzin Euro 4 ja Volvon Euro 5 antavat aidosti näitä päästöluokkia vastaavat NOx-tulokset. Tarkastelussa on huomioitu sekä polttoaineen kulutus että pakokaasupäästöt. Jos pakokaasupäästöt jätettäisiin kokonaan huomioimatta, kalustovalinnat kohdistuisivat vähän polttoainetta kuluttaviin autoihin, jotka eivät kuitenkaan todellisten päästöjen osalta ole sitä tasoa, mitä kohtuudella voisi odottaa.

Kylmäkäyttö lisää huomattavasti autojen ja koneiden energiankulutusta ja kulumista. Valtion teknillisessä tutkimuskeskuksessa (VTT) tutkitaan kylmäkäyttöä. Tutkimuksen päätavoitteita ovat energiankäytön tehostaminen ja kylmäkäytön aiheuttamien haittojen vähentäminen. Julkaisussa esitellään kylmäkäytön tutkimuslaitteiston ominaisuudet sekä ensimmäisten moottorikoesarjojen tulokset. Yksi päätehtävä oli moottorien kylmäkäytön laboratoriomenetelmien kehittäminen ja kehitettyjen menetelmien testaaminen. Kylmäkäytön tutkimuslaitteiston keskeiset osat ovat tehokkaalla kylmäkoneistolla varustettu kylmähuone ja kylmähuoneen ulkopuolelle asennettu prosessoriohjaus moottoridynamometri. Laitteisto mahdollistaa moottorien kuormittamisen kylmässä - 35 °C:n lämpötilaan saakka. Kokeita tehtiin tavanomaisella henkilöauton bensiinimoottorilla ja traktoreissa käytettävällä suoraruiskudieselmoottorilla. Koelämpötilat olivat +20, 0, -10, -20, -25 ja -30 °C. Kokeiden kestoaika oli 30 minuuttia. Moottoreita käytettiin sekä vakiokuormituksella että syklimäisellä kuormituksella. Moottorin käynnistymiseen liittyviä tapahtumia, moottorin lämpenemistä, polttoaineenkulutusta ja pakokaasusaosteita tutkittiin. Koelämpötilan lisäksi muuttujia olivat mm. moottoriöljynlaatu ja lämmittimien käyttö. Molemmissa moottoreissa polttoaineenkulutus nousi 10 - 15 %, kun koelämpötila laski +20:sta -30 °C:seen. Lohkolämmittimen käyttö säesti polttoainetta keskimäärin 5 %. Moottöriöljyn laatu ei vaikuttanut merkittävästi moottorien polttoaineenkulutukseen. Sekä koelämpötila että öljyn laatu vaikuttavat voimakkaasti voitelun käynnistymiseen moottorin eri osissa. Tutkimuksen tuloksena on käytettävissä laitteisto ja tutkimusmenetelmät, joiden avulla voidaan riittävällä tarkkuudella arvioida esimerkiksi erityyppisten moottorien, polttoaineiden tai voiteluaineiden toimivuutta kylmässä.

Matala käyttölämpötila lisää ajoneuvomoottorien kulumista ja polttoaineenkulutusta. Voiteluaineen tyyppi (mineraaliöljy, osasynteettinen ja synteettinen öljy) vaikuttaa moottorin ja myös voitelun käynnistymiseen. Polttoaineenkulutukseen vaikuttavat lähinnä lämpötila, moottorin tyyppi ja käyttötapa sekä voiteluaineen viskositeetti. Erikoisrakenteisessa, tehokkailla jäähdytyslaitteilla varustetussa moottorikoetilassa tehtiin kokeita kolmella bensiini- ja kahdella dieselmoottorilla. Koemoottoreita kuormitettiin moottoridynamometrin avulla. Yhtä bensiinimoottoria käytettiin myös mekaanisen etuvetovaihteiston yhteydessä. Moottorin voitelun käynnistymistä ja polttoaineenkulutusta tutkittiin tekemällä kokeita lämpötila-alueella +20 - -30 °C erilaisilla voiteluaineilla. Kokeiden pituus oli 30 minuuttia. Moottoreita käytettiin sekä vakiosuuruisella että jaksottain vaihtelevalla kuormalla. Myös sähköisten esilämmittimien (lohkolämmitin, öljylämmitin) vaikutuksia tutkittiin. Vaikka kaikkien koeöljyjen viskositeettiluokitus oli SAE 10W30 tai SAE 10W40, lyheni sylinterikannessa sijaitsevalta nokka-akselilta mitattu öljynpaineen nousuaika jopa 50 %, kun siirryttiin mineraaliöljystä synteettiseen öljyyn. Dieselmoottorien käynnistyvyys parani synteettisellä öljyllä, joskaan öljyn tyyppi ei vaikuttanut käynnistimen antamaan pyörintänopeuteen. Synteettisellä öljyllä saatiin kuitenkin mineraaliöljyyn verrattuna suurempi puristus- ja pienempi kitkatyö. Lohkolämmittimen käyttö helpotti moottorien käynnistymistä tuntuvasti. Moottoriöljyn juoksevuusominaisuuksien huomioon ottaminen on tärkeää myös lohkolämmitintä käytettäessä, sillä lohkolämmitin ei lämmitä öljypohjassa olevaa öljyä. Koelämpötilan lasku +20 °C:sta alimpaan kaikille moottoreille yhteiseen koelämpötilaan -25 °C:seen lisäsi polttoaineenkulutusta dieselmoottoreissa 4 - 9 % ja bensiinimoottoreissa 5 - 22 % 30 minuutin pituisissa kokeissa. Öljyn tyyppi ei vaikuttanut mainittavasti polttoaineenkulutukseen, vaikka synteettinen öljy vähensikin mineraaliöljyyn verrattuna kitkahäviöitä selvästi mekaanisessa vaihteistossa. Sekä bensiini- että dieselmoottoreissa lohkolämmittimen käyttö helpottaa käynnistymistä; nopeuttaa voitelun käynnistymistä ja pienentää polttoaineenkulutusta, keskimäärin 3 - 5 %. Öljynlämmittimen käyttö puolestaan vähentää vaurioriskejä kylmäkäynnistyksessä, nopeuttaa voitelun käynnistymistä ja säästää hieman myös polttoainetta, keskimäärin 2 - 3 %.

Työssä selvitetään, miten suuri C3-nestekaasun C3H6-(propeeni)pitoisuus saa olla, jotta kaasu vastaisi moottoriteknisiltä ominaisuuksiltaan korkeaoktaanista bensiiniä kaksoispolttoainekäytössä. Koepolttoaineiden C3H6-pitoisuudet olivat 5, 20, 35 ja 50 mooli-%. Nakutuskokeita tehtiin CFR-oktaanimoottorilla ja nelisylinterisellä Talbot-moottorilla. Oktaani-moottoritulosten perusteella 20 % C3H6 sisältävä kaasu vastasi korkeaoktaanista bensiiniä, autonmoottorikokeiden perusteella C3H6-pitoisuuden tulisi olla alle 10 mooli-%. Eri kaasulaatujen karstoittavaa vaikutusta tutkittiin yksisylinterisellä Petter W1-koemoottorilla. Polttoaineesta syntyvän karstan osuus verrattuna voiteluaineesta syntyvään karstaan oli pieni. Eri kaasulaatujen välillä ei ole eroja karstoittumisessa. Kun C3H6-pitoisuus kasvaa 0:sta 50 %:iin, teoreettisesti oikea ilmapolt-toainesuhde muuttuu 15,8:1 > 15,3:1. Ilma-polttoainesuhde vaikuttaa varsin vähän moottorin toimintaan pienillä kuormituksilla ja sen, kuten myös sytytysennakon, vaikutukset korostuvat tehon noustessa. Lisäksi pyrittiin selvittamään, miten voidaan varmistua siitä, että nestekaasulla toimiva auto on oikein säädetty. Kuormittamattomalla moottorilla tehdyt polttoaineen kulutusmittaukset tai pakokaasumittaukset eivät anna varmuutta säätöjen oikeellisuudesta, vaan se voidaan varmistaa vain kuormittamalla autoa alustadynamometrissa. Autolla tehdyt laboratorio- ja kenttäkokeet käsittivät pakokaasu- ja kylmäynnistyskokeita ja kenttäkokeessa tutkittiin lisäksi polttoainekulutusta, kulumista ja moottori- ja polttoainejärjestelmän likaantumista. Kylmäkäynnistys onnistuu C3-nestekaasulla noin -20 °C:n lämpötilaan saakka. Polttoaineen kulutus ja pakokaasupäästöjen määrät eivät olennaisesti eroa tavanomaisista bensiiniarvoista. Moottorin kuluminen ja likaantuminen on nestekaasua käytettäessä hyvin vähäistä.