NYKYAIKAISEN AJONEUVO- MOOTTORIN HIUKKASMITTAUS. HIUKKASKOKO JA HIILEN LAATU

M2T9918 NYKYAIKAISEN AJONEUVO- MOOTTORIN HIUKKASMITTAUS. HIUKKASKOKO JA HIILEN LAATU Projektin raportointi on projektitahoittain seuraavasti: VTT Prosessit, Moottorit ja ajoneuvot Maija Lappi TTKK Aerosolifysiikka Annele Virtanen, Jorma Keskinen Ilmatieteen laitos, Ilmanlaadun tutkimus Risto Hillamo, Timo Mäkelä ja Heidi Pajander Kuopion yliopisto, Ympäristötieteiden laitos, Ilmafysiikan ja kemian laboratorio Timo Ålander, Ari Leskinen, Timo Turrek, Pentti Willman, Taisto Raunemaa 33

MOBILE2-vuosiraportti 2002 Raportointiaika Marraskuu 2002 Raportointikausi 1.5.1999 30.9.2002 Projektin koodi Projektin nimi Nykyaikaisen ajoneuvomoottorin pakokaasun hiukkasmittaus. Hiukkaskoko ja hiilen laatu. Vastuuorganisaatio VTT Prosessit Projektin vastuuhenkilö Nils-Olof Nylund Projektin yhteyshenkilö Osoite Maija Lappi PL 1601 02044 VTT Puhelinnumero Telefax Sähköpostiosoite 09 456 5447 09 460 493 Maija.Lappi@vtt.fi M2T9918 Muut tahot: Organisaatio Yhteyshenkilö Puhelinnumero Sähköpostiosoite TTKK Jorma Keskinen 03 3652 529 keskinen@ee.tut.fi Ilmatieteen laitos Risto Hillamo 09 1929 5500 Risto.Hillamo@fmi.fi Kuopion yliopisto Taisto Raunemaa 017-162 211 Taisto.Raunemaa@uku.fi Fortum Oil & Gas Markku Honkanen 010 45 23482 Markku.Honkanen@fortum.com Hankkeen alkamisaika Hankkeen suunniteltu kesto Hankkeen päättymisaika 1.5.1999 41 kk (38 suunniteltu) 30.9.2002 (30.6.2002 alunperin) Projektin rahoitus (kmk) Organisaatio 1.5.1999-30.4.2000 1.5.-31.12.2000 1.4.2001-30.6.2002 Yhteensä kmk Yhteensä k MOBILE 2 -rahoitus, koko projekti 923 716 1182 2821 474 VTT oma 245 131 203 579 97 TTKK oma 55 36.5 83 174.5 29 Ilmatieteen laitos oma 210 112 279 601 101 KY oma 60 40 80 180 30 Hakijan oma raha yht. 530 293 645 1534.5 258 Dekati Oy, Kemira Metalk. 57-50 107 18 Suomen Akatemia - - - - 0 Fortum, muu panostus 126 172 358.5 657 110 Yhteensä (ilman Fortumia) 1550 1035.5 1877 4462.5 751 34

Hankkeen tavoite Tutkitaan henkilöautomoottorin pakokaasun pienhiukkasten (PM < 2.5 µm) kokoa, lukumäärää ja ominaisuuksia pakokaasun laboratoriolaimennukselle tyypillisissä olosuhteissa. Useita rinnakkaisia mittaustekniikoita hyväksikäyttäen pyritään luomaan toisiaan täydentävä kuva kokoluokiteltujen pakokaasuhiukkasten päästöstä, hiukkasten ominaisuuksista sekä näiden riippuvuudesta laboratorio-olosuhteiden kriittisistä parametreista. Olosuhteet pakoputken jälkeen vaikuttavat oleellisesti hiukkasten kokoon ja ominaisuuksiin. Tutkitaan sekä diesel- että bensiinipakokaasun kokoluokiteltujen hiukkasten kemiallisia ominaisuuksia (VOCit, PAHit, OC/EC) ja fysikaalisia ominaisuuksia (hygroskooppisuus, rakenne, muoto, tiheys) perinteisestä pakokaasun laimennustunnelista sekä erilaisilla laimennustekniikoilla pakoputken päästä. Pyritään myös arvioimaan erilaisten hiukkaskoon mittaustekniikoiden antaman tuloksen kuvaavuutta pakokaasuille ja arvioimaan tekniikoiden soveltuvuutta ajoneuvopakokaasun hiukkasmittauksiin. Näytteenotto ja pakokaasun laimennus ovat kahden vuoden jälkeen osoittautuneet keskeisiksi. Päästölähteinä ovat uudet Euro III- tai Euro IV päästötasoiset, markkinoilla olevat moottori- ja jälkikäsittelytekniset ratkaisut. Hanke painottuu karakterisointitekniikoihin, ei päästölähteisiin. Osallistujina on viisi asiantuntijaorganisaatiota: kolme hiukkasmittaukseen erikoistunutta tutkimuslaitosta tai korkeakoulua ja kaksi moottori- ja polttoaineasiantuntijaa. VTT, Kuopion yliopisto, TTKK, Ilmatieteen laitos ja Fortum soveltavat hankkeessa omia, joko kehitteillä olevia tai valmiita hiukkaskokojakaumien mittaus- ja analysointitekniikoita yhteiseen kohteeseen. Hiukkasten massakokoluokitteluun käytetään gravimetrisia D/BLPI impaktoreja ja lukumääräluokitteluun SMPS- ja ELPI mittalaitteita. Massan ja lukumäärän lisäksi tutkitaan, mistä aineosista (kokoluokitellut) hiukkaset ovat muodostuneet: nesteaerosolit, haihtuva aine, alkuainehiili EC, orgaaninen hiili OC, vesi, (epäorgaaniset ionit ja polyaromaattiset hiilivedyt). Lisäksi mitataan hiukkasten efektiivistä tiheyttä ja tutkitaan rakennetta sekä laskennallisesti että elektronimikroskooppisesti. 35

ESIPUHE Projekti Nykyaikaisen ajoneuvomoottorin hiukkasmittaus: hiukkaskoko ja hiilen laatu on ollut Tekesin MOBILE2-tutkimuskokonaisuuden kolmivuotinen hanke (1.5.1999 30.9.2002). Hankkeessa tutkittiin Euro II IV -päästötason henkilöautodiesel- ja bensiinimoottoreista muodostuvia pienhiukkasia, niiden kokoa ja ominaisuuksia laboratoriossa mahdollisissa muodostumisolosuhteissa. Myös muodostumisolosuhteiden vaikutusta analysoitiin. Työhön osallistui viisi tutkimusorganisaatiota: VTT Prosessit / Moottorit ja ajoneuvot, Tampereen teknillinen yliopisto TTY / Aero-solifysiikka (aiemmin Tampereen teknillinen korkeakoulu), Kuopion yliopisto / Ilmakehäfysiikan ja kemian laboratorio, Ilmatieteen laitos / Aerosolitutkimus ja Fortum Oil and Gas Oy / Moottorilaboratorio. Koetoiminta tapahtui VTT Prosessien ja Fortum Oil and Gas Oy:n moottorilaboratorioissa. Hanketta koordinoi VTT Prosessit / Moottorit ja ajoneuvot. Tutkimusta rahoittivat tai tukivat Tekes, VTT, Fortum Oil and Gas Oy, Dekati Oy, Kemira Metalkat Oy, Tampereen teknillinen yliopisto, Ilmatieteen laitos ja Kuopion yliopisto. 36

M2T9918 VTT NYKYAIKAISEN AJONEUVO- MOOTTORIN HIUKKASMITTAUS. HIUKKASKOKO JA HIILEN LAATU - VTT:N PROJEKTIOSUUS Maija Lappi VTT Prosessit, Moottorit ja ajoneuvot 37

1 JOHDANTO Projektissa tutkittiin nykyaikaisen henkilöauton pakokaasuaerosolien hiukkasmääriä, kokojakaumia ja koostumuksia, sekä hiukkasten muodostumiseen ja mitattavuuteen vaikuttavia tekijöitä olemassa olevilla ja kehitteillä olevilla mittaustekniikoilla. Viiden tutkimusorganisaation rinnakkaisia hiukkasmittaus- ja tutkimusvälineitä käyttämällä pyrittiin saamaan kattava kuva kokoluokiteltujen pakokaasuhiukkasten päästöstä, hiukkasten ominaisuuksista sekä näiden riippuvuudesta laboratorio-olosuhteiden kriittisistä parametreista. Tutkittiin hiukkasten muodostumiseen ja mitattavuuteen vaikuttavia tekijöitä ja rajoituksia. Olosuhteet pakoputken jälkeen vaikuttavat oleellisesti hiukkasten kokoon, ominaisuuksiin ja käyttäytymiseen ulkoilmassa. Parhaimmillaan näytteenotto kuvaa hiukkaset sellaisina kuin ne vapautuvat ulkoilmaan. Eri laimennusmenetelmiä tutkittiin. Norminmukaisten pakokaasun kokonaisvirtauslaimennustunneleiden vaikutusta kokoluokiteltujen hiukkasten lukumäärä- ja massamittauksiin selvittettiin suhteessa vakio- Dr-laimentimiin, joista uutena sovellettiin VTT:ssä suunniteltua huokoisen putken laimenninta HPL. Aerosolin ominaisuuksista määritettiin hiukkasmassa- ja lukumääräjakaumat parhaimmillaan 3 nm:stä lähtien useilla erilaisilla kokoluokittelevilla instrumenteilla: ELPI, SMPS, nano-dma, BLPI, SDI. Lisäksi analysoitiin hiukkasten koostumusta: kiinteät ja kuivatut hiukkaset, hiilen esiintymismuodot EC ja OC, kokojakeiden OC/EC, musta hiili BC, hygroskooppisuus, haihtuvat aineosat (H 2 O ja VOCit), haihtuvuus kuumaimpaktorilla ja termodenuderilla sekä hiukkasten tiheys. Kokeet tehtiin VTT Prosessien ja Fortum Oil and Gas Oy:n alustadynamometreillä ajetuista autoista. Ajoneuvot olivat Euro II Audi 1.9 TDI diesel ja kolme SI-henkilöauotoa kolmella eri pakokaasunmuodostumisstrategialla: stoikiometrinen PFI-auto Nissan Micra 1.3 Mpi (Euro II), laihaseos -Mitsubishi 1.8 GDI (Euro III) and laihaseos -VW Lupo 1.4 FSI (Euro IV). Näytteenotossa käytettiin kokonaisvirtauslaimennustunneleita ja osavirtalaimentimia. Ajoneuvoja kuormitettiin sekä stationaarisissa olosuhteissa että dynaamisessa NEDC-ajosyklissä. Tutkimukseen osallistuneista asiantuntijaorganisaatioista kolme oli erikoistunut hiukkasmittaukseen polttomoottoreista tai ulkoilmasta, kaksi oli moottori- ja polttoaineasiantuntijoita. Hankkeen yhtenä tavoitteena oli lisätä yhteistyön edellytyksiä kotimaisten moottorilähtöisiä hiukkasia tutkivien tahojen välillä. Tämä raportti sisältää johtopäätöksiä VTT Prosessien osuudesta hankkeessa. 38

2 AJONEUVOT, NÄYTTEENOTTIMET JA MITTALAITTEET Kohteena oli neljä pientä tai keskisuurta Euro III - tai Euro IV -päästötason henkilöautoa, joista yksi oli Euro II -tason dieselauto (1.9 l). Bensiiniajoneuvoista yksi oli stoikiometrisella moottorilla varustettu 1.3-litrainen (Euro II), toinen Euro III -tason suoraruiskutteinen laihaseosauto (1.9 l) ja kolmas Euro IV -päästötasoon tähtäävä, epähomogeenista palamisseosta käyttävä auto (1.4 l). Ajoneuvot jälkikäsittelyratkaisuineen on kuvattu taulukossa 1. Ajoneuvoja kuormitettiin sekä NEDC-kokeessa että vakionopeuksissa 50 55 km/h 80 ja 120 km/h. Taulukko 1. Koeajoneuvot v. 1999 2001. Tunneli 1 = VTT, tunneli 2 = Fortum. Audi A4 1.9 TDI Nissan Micra Mitsubishi Carisma 1.9 GDI VW Lupo 1.4 FSI Dilution tunnel 1/diesel 2/gasolin e 1/gasoline 2/gasoline Model year 1995 1995 2000 2001 Odometer, km 27500/35500 (99/01) 112 000 11500 5000 Displacement, dm 3 1.89 1.27 1.83 1.39 Compression ratio 19.5:1 9:1 Transmission A4 M5 M5 A5 eco /M5 sport Cylinders 4 4 4 4 Combustion system DI turboch., intercooled PFI, MPi direct injection fuel stratified inj. (FSI) Max. power, kw 66/4000 rpm 55 /6000 rpm Max. torque, Nm 202/1900 rpm 103/4000 rpm 92/5500 rpm 77/6200 rpm 174/3750 rpm 130/4250 rpm Aftertreatment EGR + oxidation CC TWC+lean NOx, TWC+NOx storage, catalyst precat. + EGR EGR TWC Laimennustapoina olivat norminmukaiset kokonaisvirtauslaimennustunnelit (VTT ja Fortum) sekä osittaisnäytteenottoon perustuvat vakiolaimennusuhdelaimentimet huokoinen putki (HPL) ja ejektorilaimentimet (EL), jälkimmäinen aluksi ilman lämmitystä ja myöhemmin 200-250 C:een lämmitettynä. Bensiiniajoneuvoille oli käytössä kaksi tunnelia, toinen VTT:llä ja toinen Fortumissa. Dieselkokeet tehtiin VTT:llä omassa tunnelissaan. Laimennustunnelit on kuvattu taulukossa 2. Vuoden 2001 dieselhiukkasten näytteenottojärjestely on kuvassa 1. Vuonna 1999 hiukkasmittaukset tehtiin vielä pelkästään laimennustunnelista. Tieto tunneleiden rajoituksista hiukkastutkimuksessa 39

lisääntyi kuitenkin nopeasti, ja vuodesta 2000 alkaen kokeisiin sovellettiin lyhyemmän viipymäajan ja suuremman laimennussuhteen sallivia laimentimia. V. 2001 sovellettiin lisäksi hiukkasia kuivaavaa Dekati Oy:n termodenuderia. Näytteenottojärjestelyjä perusteluineen on käsitelty yksityiskohtaisemmin lähteessä /Lappi et al. 2002a/. PM ja C- suodatin VW Lupo FSI 2001 (bensiini) Audi 1,9 TDI 1996 (diesel) Termodenuderi Laimennusilma T NO x -mittaus uuni hiiliabsorbentti paineilma Ø 6 mm Huokoisen putken laimennin (Dr 8-20-50) laimennusilma (huone-t, RH) laimennettu kaasu NO x -mittaus Sekundäärilaimennin ejektori (Dr 8) Dr 8-16 pumppu Impaktorit: DLPI, SDI, VI pumppu T <52 C raakapakokaasu Referenssi- DLPI/ELPI Lukumäärämittalaitteet ym. Kuva 1. VTT:n näytteenottojärjestely dieselautolle v. 2001. Taulukko 2. Laimennusjärjestelmien ominaisuudet. Laimennustunneli/ Laimennustunneli/ Pakoputkinäytteenotto diesel (VTT) bensiini (Fortum) HPL, ejektori EL Halkaisija ID, cm 27.3 26.8 HPL: sondi 6 mm tai 4 mm Laimentimen eristys ei kyllä EL: kyllä, HPL: ei Laimentimen lämmitys ei kyllä, 40 50 o C EL: kyllä, HPL: ei Virtausnopeus, max. 11 Nm 3 /min 6 9-12 19 Nm 3 /min EL: 45 l/min, HPL: 75 l/min primäärilaimennus Laimennussuhde, NEDC min. Dr < 5 min Dr < 10 EL: 8, HPL: säädettävissä Dr koe & 2 l moottori > 50 Viipymäaika siirrossa ja min 1.4, max 3-4 min 0.6, max 1.8 < 0.2 s laimennusjärjestelmässä, s Laimennusilmalähde laboratoriohuone ajotila paineistettu instrumentti-ilma Laimennusilman puhdistus pölysuodattimet + pölysuodattimet + suodatettu aktiivihiili aktiivihiili Laimennusilman kosteus ei säädetty, säädetty, RH 30 50 % < 5 % RH laboratorioilma Laimennusilman lämmitys ei Ei EL: kyllä, HPL: ei Yhdysputki (pakoputkesta) eristetty, metallia, ID ei eristetty, metallia, 1 2 m ei eristetty, metallia, 6 cm 83 mm, n. 3 m Yhdyslinja laimentimeen eristetty, metallia, ID eristetty ja lämmitetty, ei 110 mm, 2.5 m metallia, 1 2 m 40

VTT tutki kokoluokiteltuja hiukkasmassoja kolmella 12-asteisella Dekati Oy:n kaskadiimpaktorilla, joista lämmittämättömien laitteiden näytteenottonopeudet olivat 30 ja 10 l/min, suurempi bensiinille. Kuumaimpaktori oli 10 l/min ja sen näytelämpötilat olivat n. 210 C/in 145 C/out. Aerodynaamisen mittauksen alaraja on noin D p 40 nm. Dynaamisiin ja steady state -hiukkaslukumäärämittauksiin käytettiin Dekati Oy:n suodatinasteellista ELPI:iä, jolle alimmaksi määritettäväksi D g -arvoksi on valmistaja antanut 15 nm (D 50 8 nm). Hiukkasten kokonaismassa mitattiiin joko kokonaissuodattimella tai 2.5 µm:n virtuaali-impaktorilla. Laimennusilman ja laimennetun pakokaasun kosteuspitoisuus saatiin jatkuvatoimisella FTIR-tekniikalla. 3 JOHTOPÄÄTÖKSIÄ Hankkeen tutkimustulokset on raportoitu lähteissä /Lappi et al. 2000, Lappi et al. 2001, Lappi et al. 2002a, Lappi et al. 2002b/. 3.1 Ajoneuvoihin liittyvät suureet Koeajoneuvojen kuormitustilanteet, kokonaishiukkaspäästö PM, musta hiili BC ja hiukkasmassakokojakaumat ovat kuvassa 2. Ajoneuvojen toisistaan selvästi eroavat ominaiskokojakaumat ovat kuvan oikeassa osassa. Se, onko päästöaerosoli pääasiassa nanokokoluokassa (Nissan Micra Mpi, VW Lupo FSI), sekä nano- että kiinteiden hiukkasten kokoluokassa (Mitsubishi GDI) vai pääasiassa akkumulaatiokokoluokassa (Audi TDI), vaikuttaa oleellisesti näytteenoton ratkaisuihin ja analysoinnin helppouteen (ks. kohta 4.2) Vehicle Speed(gear), kph PM BC mg/km mg/km Audi TDI 55(4) 48 36 80 54 43 80, 50 % load 68 120 64 ECE+EUDC 60 high Mitsubishi GDI 50(3) 0.5-1.4 0.3-0.9 120 1.2-2.5 0.5 ECE+EUDC 5 1.8 Nissan Micra Mpi 50(3) 0.2 0% of PM 120 0.4-1.2 < 10 % of PM ECE+EUDC 1.8 0.8 VW Lupo FSI 50(3) 1.3 0.4 120 n.d. < 0.1 ECE+EUDC 5.6 1.7 Particle number dn/dlogdp [#/km] Audi ECE+EUDC test 2.0E+14 Audi 80 kph Audi 55 kph Mitsubishi GDI ECE+EUDC test Mitsubishi GDI 50 kph 1.5E+14 VW Lupo FSI ECE+EUDC test VW Lupo 120 kph Nissan Micra Mpi ECE+EUDC 1.0E+14 5.0E+13 0.0E+00 0.01 0.1 1 10 Particle diameter Da [µm] Kuva 2. Koeajoneuvojen gravimetriset perussuureet. Tutkittavat henkilöautot edustivat hiukkaspäästöjen suhteen hyvin erilaisia emissiolähteitä, kuva 3. Dieselhenkilöauto tuotti kaikissa ajo-olosuhteissa (perus-nedc ja vakionopeudet) dieselautolle tyypillisen kiinteän aineen hiukkaspäästön eli akkumulaatiomoodin, ja nanokokoluokan hiukkaset olivat vähemmistönä, (kuva 4a). Nanohiukkaisia muodostui 41

5.E+12 4.E+12 3.E+12 2.E+12 1.E+12 0.E+00 120 100 80 60 40 20 0 suurempia määriä vain nopeuksissa 100 120 km/h; päästö oli samalla tasolla kuin laihaseosautoista alhaisissa nopeuksissa < 80 km/h. 120 5.E+12 Nopeus, km/h 60 nm - 2.5 µm VW Lupo 1.4 FSI Ajonopeus, km/h 100 80 60 n. 10-60 nm VW Lupo 1.4 FSI n. 10-60 nm Audi 1.9 TDI 30-60 nm Nissan Micra 1.3 PFI 60 nm - 2.5 µm Audi 1.9 TDI 60 nm - 2.5 µm Nissan Micra 1.3 PFI 4.E+12 3.E+12 2.E+12 dn (#/s) 40 20 1.E+12 0 0 200 400 600 800 1000 1200 NEDC -kokeen kesto, s 0 200 400 600 800 1000 1200 NEDC -kokeen kesto, s 0.E+00 Kuva 3. Henkilöautojen nano- ja akkumulaatiohiukkasten lukumääräpäästöt NEDCkokeessa. Nanohiukkaset = 10 60 nm, akkumulaatiohiukkaset = kiinteät hiukkaset = 60 nm 2.5 µm. Sekä suoraruiskutteiset että PFI-SI-henkilöautot tuottivat puolestaan suuria lukumääriä nanohiukkasia sekä transientti- että joissakin vakiokuormitusolosuhteissa. Euro III- ja IV - päästötason suoraruiskutteisten laihaseosbensiiniautojen hiukkaslukumäärät ja musta hiili BC vaihtelivat ilma/polttoaineseossuhteen mukaan: mustaa hiiltä syntyi kylmästä moottorista sekä laihoissa toimintaolosuhteissa n. 80 km/h saakka. Sitä suuremmissa nopeuksissa stoikiometriset olosuhteet minimoivat BC:n synnyn. Akkumulaatiomoodin (ja BC:n) määrä VW Lupo FSI:stä oli nopeuksissa 80 km/h saakka kertaluokkaa alempi kuin Audista ja nopeuksissa 80 120 km/h n. kaksi kertaluokkaa alempi. Myös nanohiukkaset (< 60 nm) hävisivät laihaseosautoista lähes kokonaan NEDC-kokeen nopeuksissa > 80 km/h autojen toimiessa stabiilisti. Alhaisissa nopeuksissa, erityisesti suurilla kuormilla laihaseosbensiiniautojen nanohiukkasten tuotto oli suuri dieselautoon verrattuna, enimmillään n. 10-kertainen. Euro III -päästötason stoikiometrinen PFI-bensiinimoottorin hiukkastuotto erosi molemmista edellisistä strategioista. Hiukkasia, niin nano- kuin kiinteitäkin, muodostuu vain moottorin kylmäkäynnistyksessä ja suurimpaan nopeuteen 120 km/h kiihdytettäessä moottorin toimiessa rikkaalla sekä tässä nopeudessa. Nanohiukkasia emittoitui 3 7 kertainen lukumäärä kiinteisiin hiukkasiin verrattuna molemmissa olosuhteissa. Nanohiukkastuotto näytti olevan lukumääräisesti samalla tasolla kuin laihaseosautoista. Suurissa nopeuksissa 80 120 km/h kiinteitä hiukkasia muodostui käytännössä vain dieselajoneuvosta. Kuvan 4a kokeissa laimennukseen käytettiin täyden mittakaavan laimennustunneleita. Jos PFI- tai laihaseosbensiinimoottori ei toimi optimaalisesti, edelliset päätelmät eivät päde. Moottori saattaa tuottaa suuria määriä nokea (GDI laihaseosolosuhteissa 50 70 km/h) tai entisestään kasvaneita nanohiukkaspitoisuuksia (FSI laiha, PFI). Erityisesti pitkissä mittausjaksoissa matalapäästöisten bensiiniajoneuvojen 42

hiukkaskokojakaumamittauksen toistettavuus transientissa NEDCkylmäkäynnistyskokeessa voi olla epätyydyttävä, erityisesti laimennustunnelista mitattuna. Sekä nano- että akkumulaatiohiukkasmoodi elävät. PFI-, GDI- että FSI-autoilla kaikilla todettiin, että päästötaso ei koejakson aikana saavuttanut minimiä, vaan suunta oli koko ajan laskeva. GDI- ja FSI-ajoneuvoissa toistettavuutta vaikeuttivat lisäksi laihaseospalamisstrategian ja pakokaasun jälkikäsittelyn toiminnan epävakaus. Uudehkojen Euro III - ja Euro IV -päästötasojen lambda 1- ja laihaseosbensiiniautojen hiukkaspäästöt voivat olla pienimpiä nanohiukkasia lukuunottamatta stabiilista ajoneuvosta ja stoikiometrisissä olosuhteissa lähellä taustailman pitoisuuksia. Näissä tilanteissa D p > 60 nm hiukkasten mitattavuus on kyseenalainen. Nämä hiukkaslukumäärien päästötasot olivat 3 4 kertaluokkaa alemmat kuin vuoden 1995 TDIdieselautosta. Sen sijaan päästötasot dynaamisissa ajontilanteissa, laihoissa palamisolosuhteissa, kylmistä ajoneuvoista sekä dieselmoottorista ovat moottori- ja jälkikäsittelytyypistä riippumatta riittävät mittaukseen. Tunnelitaustan ja ominaispäästötasojen suhdetta sekä näytteenottimen stabilointia on käsitelty perusteellisesti lähteessä /Lappi et al. 2002a/. 3.2 Näytteenottoon liittyvät suureet Erilaisista hiukkasten muodostumisstrategioista seuraa myös erilaiset hiukkasnäytteenoton vaatimukset. Akkumulaatiomoodin dieselhiukkasten näytteenotto on paljon tunteettomampi näytelinjoille ja näytteenoton olosuhteille kuin paljon haihtuvaa, pienikokoista aerosolia sisältävien SI-päästöjen. Perusedellytys, jonka myös dieselhiukkasten näytteenoton kokojakaumamittauksessa tulee täyttää on, että primäärilaimennusuhde ylittää kondensaatiota suosivat olosuhteet. Tämä vaatimus sisältyy myös gravimetriseen, norminmukaiseen PM-mittaukseen. Laimennetun pakokaasun kosteus koostuu imuilman kosteudesta, laimennusilman kosteudesta ja polttoaineen palamisessa syntyvästä H 2 O:sta, joka on puolestaan palamisen stoikiometrian ja polttoaineen vetysisällön funktio, kuva 4. Näin ollen riittävälle primääriselle laimennussuhteelle Dr ei ole mahdollista antaa yhtä raja-arvoa. Dieselajoneuvon vakiokuormitustilanteelle minimivaatimus on laskettavissa, jos em. tekijät tunnetaan. Laimennusolosuhteet on luonnollisesti myös helpompi hallita pienissä laimentimissa kuin suuren mittakaavan laimennustunnelissa, jossa kosteus ja lämpötila ovat vaikeammin säädettävissä. Transienttimittauksissa minimilaimennussuhde on määritettävä suurimman H 2 O-tuoton olosuhteissa eli polttoaineen kulutuksen ollessa suurimmillaan. Kokonaisnäytteenottoon perustuvassa laimennustunnelissa hiukkaskokojakakaumamittauksen vaatiman alimman laimennussuhteen saavuttaminen ei ole aina edes mahdollista. Keskikokoisella autolla (n. 2 l:n moottoritilavuus) ja suurella nopeudella 100 120 km/h primäärilaimennussuhde Dr jää helposti alle 10:n, mikä on kuivaamatonta ja lämmittämätöntä laimennusilmaa käytettäessä useimmiten liian alhainen. Liika kosteus voi pilata sekä dd p -lukumäärä- että massamittauksen, ja vaikuttaa sekä nanohiukkasten että akkumulaatiohiukkasten lukumääriin. Toisaalta, jos laimennusilma kuivataan ja lämmitetään huokoisen putken HPL ja ejektorilaimentimen EL kaltaisissa osavirtalaimentimissa, laboratoriohiukkasmittausten 43

korrelointi ulkoilmavapautumisen kanssa tulee vaikeammaksi. Kuumalla EL:llä (200 C) tai kuivaa laimennusilmaa käyttävällä HPL:llä saatiin diesel-audille vakioitunut hiukkaslukumääräjakauma jo laimennusuhteella n. Dr 8. 70000 110 Exhaust H2O content [vol-ppm, 0oC & 1000 mbar] 60000 50000 40000 30000 20000 10000 Audi 55 kph porous tube Audi 80 kph porous tube Audi 55 kph dilution tunnel Audi 80 kph dilution tunnel 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 RH-% (40oC & 1000 mbar) 0 1 10 100 1000 10000 Dilution ratio Dr Kuva 4. Audi 1.9 TDIn laimennetun pakokaasun kosteuspitoisuus laimennustavasta ja - suhteesta riippuen. 55 ja 80 km/h. 0 Esimerkkinä, laimennussuhteella Dr n. 13 ja laimennusilman kosteudella RH >30 % laimennustunnelissa tapahtui GDI-ajoneuvolla 120 km/h voimakasta akkumulaatiomoodin muodostusta ja huipun siirtymistä suurempiin hiukkasiin n. D p 200 nm. Normin mukaan laimennusilman kosteus kokonais-pm-mittauksissa voidaan säätää aina RH 50 %:iin. Parempaan laboratoriomittausten luotettavuuteen päästään, kun laimennusilman kosteus pidetään alhaisena. Laimennussuhteella Dr n. 8 ja laimennusilman suhteellisella kosteudella RH < 18 % ejektorilaimentimessa akkumulaatiomoodin huippu oli laskenut n. 80 nm:iin. Kun näytteenotto-olosuhteita muutettiin, alunperin suuri akkumulaatiohuippu hävisi myös suurimmaksi osaksi. Laimennussuhteen valintaan vaikuttaa myös pakokaasun muu hiukkasmuodostukseen osallistuva aines, kuten hiilivedyt ja poltto/voiteluaineen rikistä hapettumisessa muodostuva sulfaatti. Dieselpolttoaineen rikin merkitys vähenee nopeasti, koska vuoteen 2008 mennessä (Euro V) pitoisuustaso laskenee max. 10 ppm:ään. Myös hiilivetypitoisuudet ovat kehittyneestä dieselmoottorista hyvin alhaiset. Jos hiukkaspäästö ei sisällä nanohiukkasmoodia D p n. <50 60 nm, hyvin stabiloitu laimennustunneli, ejektorilaimennin ja huokoisen putken laimennin antoivat yhtenevät hiukkaskokojakaumat edellyttäen, että minimilaimennussuhdevaatimus on täytetty, kuva 5. Kuvassa 5(b) ejektorilaimentimen primäärilaimennussuhde on ollut liian alhainen ja jakauma on siirtynyt suurempaan kokoluokkaan. Niin kauan kuin esiintyy epävarmuutta siitä, mistä erityisesti transienttikokeissa mitattava hiukkasvirta on peräisin, onko sen alkuperä ajoneuvo vai näytteenottojärjestelmä vai molemmat, päästön kanssa kosketuksissa olevat pinnat tulee minimoida. Tässä suhteessa 44

suora näytteenotto pakoputken päästä esim. HPL:llä on luotettavampi vaihtoehto. Ongelmallisia ovat sekä kylmät, esim. laimentimen pinnat, joihin tapahtuu erityisesti pienten hiukkasten häviöitä ja kuumat, esim. yhdyslinjan pinnat, joihin pidättyneet hiukkaset elävät lämpötilamuutosten mukaan. Huokoisen putken laimennin HPL todettiin tehokkaaksi instrumentiksi helpon säädettävyytensä ja laajan säätövälin ansiosta. Audi-kokeissa 55 km/h HPLllä saatiin muuttumaton jakauma vakiotuloksen laajalla laimennussuhdevälillä Dr 7 53 ( nopeus 1 1/3-1/6 isokineettisestä), kuva 5(a). Tässä laimentimessa raakapakokaasun kontakti näytteenottimen pintojen kanssa on mahdollista saada hyvin vähäiseksi ja sekoittuminen on nopeaa. Mitä suurempi on kosketuspinta-ala sitä suuremmat ovat erityisesesti pienten hiukkasten häviöt diffuusion ja termoforeesin johdosta. Huokoisen putken suuret laimennussuhteet, so. raakakaasun pienet virtausnopeudet voivat lisätä pienten hiukkasten häviöitä. 2.0E+14 1.8E+14 1.6E+14 Audi 55 kph Porous tube Dr 8 (n=1) Porous tube Dr 20 (n=3) Porous tube Dr 50 (n=5) 60 50 Audi 55 kph Dilution tunnel Dr 15 (n=4) Ejector diluter Dr 8 (n=4) Porous tube + denuder Dr 22 (n=2) dn/dlogdp [#/km] 1.4E+14 1.2E+14 1.0E+14 8.0E+13 6.0E+13 Dilution tunnel Dr 15 (n=2) dm/dlogdp [mg/km] 40 30 20 Porous tube Dr 23 (n=2) 4.0E+13 10 2.0E+13 0.0E+00 0.01 0.1 1 10 Aerodynamic Dp [µm] 0 0.01 0.1 1 10 100 Particle diameter Dp [µm] (a) (b) Kuva 5. Näytteenottotavan vaikutus Audi TDIstä 55 km/h nopeudessa syntyneiden kiinteiden hiukkasten lukumäärä- (a) ja massakokojakaumiin (b). Lämmittämätön ejektorilaimmenin. 3.3 Massamittaukset VTT:llä aloitettiin punnitusimpaktorimittaukset vähän ennen hanketta, ja niitä kehitettiin vielä sen alussa. Kaskadi-impaktorilla saadaan vertailukelpoista tietoa akkumulaatiomoodin kokoluokiteltujen hiukkasten massasta ja haihtuvuusominaisuuksista, jos laimennussuhteen ja laimennetun pakokaasun lämpötilan yhdistelmä on riittävä. Laimennetun pakokaasun hiukkasiin voi olla sitoutuneena monenlaista haihtuvaa ainetta, joka näkyy hiukkasmassassa, hiukkaskoossa ja hiukkasten ominaisuuksissa: palamistapahtumassa primäärisessti muodostunut aine, laimenemisessa kondensoitumalla ja nukleoitumalla muodostunut aine ja laimenemisessa viipymän johdosta muuntunut aine. VTT:n laimennussunnelissa keskikokoiselle dieselajoneuvolle mahdolliset primäärilaimennussuhteet eivät ole kaikissa tilanteissa edulliset hiukkasmittauksia ajatellen. Eräissä olosuhteissa laimennustunnelissa tapahtuvat sekundääriset ilmiöt ja veden kondensoituminen aiheuttivat hiukkasmassan kasvua, tiheyden muutoksia ja hiukkasten siirtymistä suurempiin kokoluokkiin. Eroja pakoputken päästä tehtyihin mittauksiin havaittiin. Olosuhteita on mahdollista parantaa lisälaimentimin ja -lämmittimin tai pyrkiä tekemään mittaukset 45

lähempänä itse päästölähdettä. Jos olosuhteet on onnistuttu optimoimaan, massakokojakaumat eri näytteenottimista antavat identtisen tuloksen, kuva 6. dm/dlogdp [mg/km] 60 50 40 30 20 Audi 80 km/h HPL Dr 8-20 Ejektori Dr 8.25 Tunneli Dr 7.2 HPL + denu Dr 8-20 Kuuma ejektori+dlpi T175oC Dr 7 10 0 0.01 0.1 1 10 Aerodynaaminen halkaisija Dp [µm] Kuva 6. Näytteenottottekniikan vaikutus dieselhenkilöauton noki moodin hiukkaskokojakaumaan kaskadi-impaktorimittauksessa. Vähärikkinen polttoaine. Kiinteiden dieselhiukkasten haihtuvan aineen määrää tutkittiin kuumaimpaktorimittauksin ja termodenuderilla, kuva 6. Jo aiemmin tunnettua on, että termodenuderilla voidaan hiukkasista poistaa ei-kiinteät nukleaatiomoodin hiukkaset. Lisäksi tavoitteena on, että denuderilla voidaan poistaa kiinteistä hiukkasista niihin näytteenotossa adsorboitunutta tai muuta haihtuvaa ainetta, jolloin hiukkasen aerodynaaminen koko pienenee ja jäljelle jää stabiili noki moodi. Kuten jäljempänä todetaan, myös termodenuderin käyttöön liittyy mm. kiinteiden hiukkasten häviöihin liittyviä epävarmuustekijöitä, jotka eivät ole vielä hallinnassa. Kuumaimpaktorikokeissa (ejektori 250 o C, impaktorin sisälämpötila 170 230 C normaalipaineessa), hiukkasten kiinteän aineen massan kokohuippu siirtyi 30 100 nm alempaan kokoluokkaan kuin suoraan tunnelista otettujen hiukkasten, jotka sisältävät vaihtelevia määriä haihtuvaa ainetta. Myös D p 30 50 nm hiukkasten määrä kasvoi selvästi. Haihtuma oli erityisen voimakasta kokoluokissa D p 100 300 nm. Saattaa olla, että hiukkasagglomeraattien rakenne myös hajoaa, koska n. D p 180 300 nm:n kokoluokka hävisi lähes kokonaan, kuva 6. Pienimpien hiukkasten määrämuutoksia ei ole mahdollista havaita massaa mittaavalla impaktorilla. Tunnelihiukkasten haihtuva aine voi olla jopa yli puolet hiukkasten massasta (55 km/h olosuhde). Bensiiniajoneuvojen massakokojakaumamittauksista saatava hyöty on kyseenalainen, kun auto toimii stabiilisti. Vakionopeuksista PFI-autosta ei havaittu varmuudella akkumulaatiohuippua lainkaan tunnelikokeessakaan. Nanohiukkasten huippu on D p <40 nm:ssä. Tällaisten hiukkasten massa on liian pieni gravimetrisesti mitattavaksi. Laihaseosolosuhteissa 50 km/h GDI-autolla oli vaatimaton huippu välillä 50 80 nm, ja nanohiukkaset näkyivät vain ELPIn lukumäärämittauksissa. Stoikiometrisissä olosuhteissa (120 km/h) massaa ei juuri ole niin akkumulaatiohuipun kuin nanohiukkastenkaan kohdallakaan. Vähäisiä määriä hiukkasia havaittiin kokoluokissa >1 µm. Mittaustarkkuus 46

bensiiniajoneuvosovelluksissa on siten vaatimaton: DLPI-impaktoritulokset VTT:n ja Fortumin laboratorioista olivat toisistaan poikkeavat, samoin DLPI:llä ja Ilmatieteen laitoksen BLPI-impaktoreilla saadut. Kokonais- tai kokoluokiteltu hiukkasemissio niin massana kuin lukumääränäkin ilmaistuna on paljon haihtuvaa ja puolihaihtuvaa ainetta sisältävälle bensiinipakokaasulle karakteristinen suure vain, jos ns. PM-mittauksen olosuhteet ovat pitkälle vakioidut. Tulokseeen vaikuttavia muuttujia on useita. Massamittauksessa merkittäviä ovat: aika, pintanopeus, kosteus, suodatinmateriaali, mahdollinen back-up-korjaus ja lämpötila; mahdollisesti laimennussuhde ja lukumäärämittauksessa: laimennussuhde, kosteus, lämpötila, viipymä ja pintamatriaaliefektit. 3.4 Hiukkaslukumäärämittaukset, ELPI ELPI on tehokas instrumentti säädettäessä pakokaasun kokoluokiteltujen hiukkasten näytteenotto-olosuhteita. Reaaliaikainen mittaus paljastaa nukleaation läsnä- tai poissaolon ja indikoi joissain tapauksissa keinotekoisia, nukleaatiota suosivia olosuhteita jotka ovat tyypillisesti peräisin mm. alhaisesta laimennussuhteesta tai näytelinjojen epästabiilisuudesta (kontaminaatiot, muuttuva lämpötila). Matalapäästöisten bensiiniajoneuvojen lukumääräisen hiukkaspäästön ja hiukkaskokojakauman vakioituminen saattaa olla hidasta. Sekä päästötasojen alhaisuuden, suuren nukleaatiomoodin että työmäärien vuoksi reaaliaikainen lukumäärämittaus on mielekäs. Esimerkiksi PFI-moottorin hiukkaslukumäärän akkumulaatiohuipun paikka vaihteli voimakkaasti välillä n. 120 ja 200 nm. Laimennussuhde Dr välillä 13 ja 25 ei ollut kriittinen parametri. Paikka näytti riippuvan moottorin toimintavavasta ja mahdollisesti laimennusilman kosteudesta. Suurimmat lukumäärät olivat nanohiukkasissa. PFI-moottorin hiukkaslukumääräemissiotaso oli hyvin alhainen, vain noin 1/100-1/1000 GDI-auton vastaavasta. Hiukkaslukumääräinstrumentit mittaavat eri asioita ja antavat myös erilaisia tuloksia. ELPI mittaa aerodynaamisesta hiukkaskokoa, joka lasketaan varatun hiukkasen varauksesta impaktoriasteella ja SMPS varatun hiukkasen liikkuvuutta sähkökentässä. Todettiin, että diesel-audin vakionopeuskokeissa SMPS:llä saatiin tunneli- ja ejektorilaimenninmittausten eroksi selvä hiukkashuipun siirtymä pienempään kokoluokkaan jälkimmäisessä. Vastaavaa siirtymää ei havaittu ELPI-mittauksissa. Sensijaan ELPI-mittauksissa lukumäärähuipun paikka eli tunnelinäytteenotossa voimakkaasti ajo-olosuhteen mukana. Tämä saattaa liittyä hiukkasten todelliseen tiheyteen koeolosuhteissa. Yleensä hiukkaskokojakaumat lasketaan tiheydellä 1. ELPIn ja SMPS:n lukumääräjakaumista sopivaa tiheyttä käyttämällä saatujen dieselhiukkasten massajakaumien ero punnitusimpaktorien suoriin massajakaumiin on suuri. Muunnettavuutta arvioitiin vertaamalla TTKK:n laskemia ELPI- ja SMPSmassajakaumia VTT:n ja IL:n LPI-punnitusimpaktorien tuloksiin. ELPIn virtadatasta ja SMPS:n lukumääräjakaumasta lasketut kokonaismassat olivat kaikissa v. 1999 kokeissa moninkertaisia verrattuna punnitusimpaktorituloksiin. Eroa ei pystytty selittämään 47

mahdollisella virheellisellä tiheydellä. Myöskään bensiinihiukkasten tiheyssovitus ei ole toistaiseksi onnistunut. ELPI-asteiden 3 8 (D 50 60 nm 1.0 µm) lukumääräemission ja IL:n etalometrilla määritetyn mustan hiilen (BC) massaemission korrelaatio oli erittäin hyvä NEDC-kokeessa FSIajoneuvolle VW Lupo. Paras korrelaatio saatiin yksittäiselle ELPI-asteelle 3. Testaamalla tätä perustaa muille ajoneuvoemissiotyypeille saattaa olla mahdollista löytää universaalit kertoimet (tiheydet) lukumäärien muuttamiseksi massoiksi ja kehittää ELPIä epäsuoran massamittauksen suuntaan. Koska ELPIn signaali on hiukkasen rakenteen ja fysikaalisten ominaisuuksien funktio, testipohjan tulee olla erilaiset pa/jälkikäsittely/moottori/testityypit kattava. Myös yksinkertaisempaa kuivaa hiukkasta mittaava ELPI+termodenuderiyhdistelmä saattaisi olla tutkimisen arvoinen. 3.5 Termodenuderin soveltaminen Dekatin termodenuderi poisti 40 50 % aerodynaamisista laihaseosensiiniauton (VW Lupo) D g 15 40 nm hiukkasista NEDC-kokeen ECE-osassa. Etalometrimittaukset (BC) viittasivat siihen, että pienimmät hiukkaset eivät sisältäneet mustaa hiiltä. Tiedossa ei ole, kuinka suuri osa vähenemästä on todellista haihtumaa ja kuinka suuri osa diffuusion ja termoforeesin aiheuttamia häviöitä denuderin pinnoille. Kuopion yliopiston kokeissa heidän omalla denuderillaan oli vain vähäinen vähentävä vaikutus auton 50 km/h - hiukkasiin kokoluokissa D b 3 140 nm. Näiden kokeiden mukaan siis pienimmätkään hiukkaset eivät olleet haihtuvia. Vaikutus akkumulaatiomoodiin oli vähäisempi, kuva 7. Vaikutus dieselhiukkasiin oli vaihteleva: Audi 55 km/h massa kuvassa 5(b) väheni runsaat 10 %, ja 80 km/h -massa kuvassa 8(b) noin 30 % riippuen sekä hiukkasten haihtuvuudesta että denuderin häviöistä. Denuderi siirsi sekä hiukkaslukumäärän että massan huippua n. 10 25 nm pienempiin hiukkasiin, kuva 8, eli hiukkasen aerodynaaminen koko pieneni haihtuvan aineen poistumisen johdosta. TTKK:n mukaan dieselauton vakionopeuskokeissa denuderi kuivasi hiukkasia, mutta ei hajottanut niiden rakenteita. 1.0E+12 9.0E+11 8.0E+11 7.0E+11 < 60 nm w/o denuder < 60 nm + denuder > 60 nm w/o denuder > 60 nm + denuder Moottorin lambdasäätö vaihteleva 140 120 100 80 N [#/s] 6.0E+11 5.0E+11 4.0E+11 60 40 Nopeus [km/h] 3.0E+11 20 2.0E+11 0 1.0E+11-20 0.0E+00 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 NEDC -kokeen kesto [s] Kuva 7. Termodenuderin vaikutus laihaseosbensiiniauton nano- ja akkumulaatiomoodin hiukkasiin. -40 48

Termodenuderi kasvatti kuvan 8 Audin olosuhteen 80 km/h PM <2.5 µm hiukkaslukumäärää (D a >15 nm) 11 %. D p <2.5 µm hiukkasten kokonaispinta-ala oli 62 % ja tilavuus 40 % käsittelemättömään pakokaasuun verrattuna. Massan väheneminen haihtumisessa (+ mahdollisissa denuderin häviöissä) näkyy myös madaltuneena massakokojakaumana. Käyttämällä dieselhiukkasille arvioituja tiheyksiä tai suoria impaktoripunnituksia 10 toistokokeesta laskettu hiukkasmassan alenema termodenuderissa oli 26 30 %, kuva 9. Termodenuderin aiheuttama massan lasku vastasi laskennallisesti hiukkashuipun aerodynaamisen halkaisijan pienenemistä n. 10 nm, 115 nm:stä 105 nm:iin, kun käytettiin dieselhiukkasille arvioituja tiheyksiä. Kuvan 9 viimeinen pylväs on saatu ELPIn hiukkaslukumääristä ja TTKKn arvioista dieselhiukkasen efektiivisille tiheydelle. Hiukkasmassan muodostukseen vaikuttavat eniten hiukkaskoot D g 76 200 nm (D 50 60 250 nm). 2.5E+14 2.0E+14 Audi 80 km/h Laimennussuhde Dr 20 HPL (21200) HPL (21201) HPL+denuderi (21224) HPL+denuderi (21225) 90 80 70 21216 HPL Dr 7.8 10 min 21217 HPL Dr 7.8 10 min 21218 HPL Dr 22.5 20 min 21219 HPL Dr 22.1 20 min 21255 tunneli Dr 7.3 10 min dn/dlogdp [#/km] 1.5E+14 1.0E+14 dm/dlogdp [mg/km] 60 50 40 30 21256 tunneli Dr 7.3 10 min 21224 HPL + denu Dr 19.5 20 min 21225 HPL + denu Dr 19.6 20 min 21232 HPL+denu Dr 7.3 10 min 21233 HPL+denu Dr 7.3 & 10 min 5.0E+13 20 10 0.0E+00 0.01 0.1 1 Aerodynaaminen halkaisija Dp [µm] 0 0.01 0.1 1 10 100 Aerodynaaminen halkaisija Dp [µm] (a) (b) Kuva 8. Termodenuderin vaikutus dieselhenkilöauton hiukkaslukumäärä- ja massakokojakaumiin. Massan vähenemä termodenuderissa, % 120 100 80 60 40 20 0 DLPI ennen denuderia DLPI denuderin jälkeen ELPI lkm * dm/dv Audi 80 km/h ELPI lkm * efektiivinen tiheys Kuva 9. Termodenuderin vaikutus kokonaishiukkasmassaan PM 2.5 µm eri laskutavoilla. Audi 80 km/h. 49

Termodenuderikäytön toistettavuus ja häviöt olivat kuitenkin hyvin herkkiä pakokaasun virtausnopeudelle ja lämpötilalle sekä denuderin lämpötilalle ja hiilen aktiivisuusasteelle. Huomattavaa hajontaa ja häviöitä todettiin myös dieselauton kiinteille hiukkasille. Termodenuderi (275 C) deaktivoitui kokeissa nopeasti. Ensimmäisissä kokeissa denuderi antoi Audi 55 km/h -hiukkasille jakauman, jossa lukumäärähuippu oli siirtynyt jopa 40 50 nm pienempiin hiukkasiin. Muutaman kokeen jälkeen jakauman paikka ja muoto vakioituivat ja ne pysyivät samoina kuin kokeissa ilman denuderia. Lukumääräemissio sen sijaan laski 15 20 % ja vastaava DLPI-kokeiden massanlasku oli 27 %. Toisaalta mitattava märkä hiukkasemissio voidaan stabiloida termodenuderilla alhaisillakin laimennussuhteilla, esim.dr 7, ja saadaan toistettava tulos tietysti edellyttäen, että denuderin toiminta on saatu vakaaksi ja häviöt hallitaan. 4 JULKAISUT Lappi, Maija; Virtanen, Anneli; Koskinen, Jorma; Ålander, Timo; Leskinen, Ari; Turrek, Timo; Willam, Pentti; Raunemaa Taisto; Mäkelä, Timo; Hillamo, Risto; Rantanen, Leena; Honkanen, Markku 2000. Nykyaikaisen ajoneuvomoottorin pakokaasun hiukkasmittaus. Hiukkaskoko ja hiilen laatu. Dieselhenkilöautokokeet. Raportti M2T9918-1. Tekes MOBILE2-tutki-muskonsortio. Espoo, VTT Energia, 2000. 52 s. + liitt. 7 s. Lappi, M., Vesala, H, Virtanen, A, Keskinen, J., Ålander, T., Leskinen, A., Turrek, T., Willman, P., Raunemaa, T., Pajander, H., Mäkelä, T., Hillamo, R., Honkanen, M. & Honkanen, T. 2001. Nykyaikaisen ajoneuvomoottorin pakokaasun hiukkasmittaus. Hiukkaskoko ja hiilen laatu. Bensiinihenkilöautokokeet. Raportti M2T9918-2. Tekes MOBILE2-tutkimus-konsortio. Espoo, VTT Energia, 2001. 53 s. + liitt. 36 s. Lappi, M., Lyyränen, J., Backman, U. & Vesala, H. 2001. Uusi laimennustekniikka dieselpakokaasuhiukkasten mittaamiseen. VTT Energia Laaja tutkimusselostus EVE5/51/ 2002. Espoo 7.11.2001. 23 s. + liitt. 3 s. Lappi, M. et al. 2002a. Effect of dilution and conditioning on particle size and composition of car exhaust. Fisita 2002, World Automotive Congress. Helsinki, 2-7 June 2002. 12 p. Lappi, M., Vesala, H., Virtanen, A., Keskinen, J., Ålander, T., Leskinen, A., Lehikoinen, T., Willman, P., Raunemaa, T., Pajander, H., Mäkelä, T., Hillamo, R., Honkanen, M. ja Honkanen, T. 2002b. Nykyaikaisen ajoneuvomoottorin pakokaasun hiukkasmittaus. Hiukkaskoko ja hiilen laatu. Kokeet bensiiniajoneuvolla VW Lupo 1.4 FSI ja täydentävät kokeet dieselautolla Audi 1.9 TDI. Tutkimusraportti M2T9918-3. Tekes MOBILE2-tutkimuskonsortio. VTT Prosessit. Espoo syyskuu 2002. 56 s. + liitt. 20 s. Marjamäki, M., Ntziachristos, L., Virtanen, A., Ristimäki, J. Keskinen, J., Moisio, M., Palonen, M. & Lappi, M. 2002. Electrical filter stage for the ELPI, SAE Technical Paper No. 02FL-20 Session FL5. 5 p. 50

Virtanen, A., Ristimäki, J., Marjamäki, M.. Vaaraslahti, K., Keskinen, J. & Lappi, M. 2002. Effective density of diesel exhaust particles as a function of size. SAE Technical Paper No. 02FL-118. 6 p. 51

52