Huolto ja Työkalut

Dieselmoottorin epänormaali savutus kertoo paljon moottorin tilanteesta ja paljastaa alkavia vikoja – jo savun väristä voi päätellä jotain moottorin viasta

Dieselmoottorin savutus paljastaa, mitä moottorissa juuri sillä hetkellä tapahtuu. Savutusta tarkkailemalla voi saada tietoa moottoria vaivaavista ongelmista ja ne on mahdollista poistaa ennen kuin vakavia vaurioita syntyy.
Jussi Laukkanen

Dieselmoottorin käyttäjä huomaa nopeasti, että eri tilanteissa moottorin pakokaasujen väri on erilainen. Tämä on luonnollista, sillä palamistapahtuma muuttuu lämpötilan, kuormituksen, ilman saannin ja monien muiden tekijöiden vaikutuksesta.

Pakokaasujen väri – voimakkaimmillaan voidaan puhua savusta – kertoo lahjomattomasti tapahtumista moottorin palotilassa. Pakokaasujen perusteella on myös mahdollista havaita moottorin toimintaan liittyviä häiriöitä.

Osa savutusta aiheuttavista häiriöistä on luonteeltaan vakavia ja ne aiheuttavat riittävän kauan jatkuessaan moottorille tai sen oheislaitteille vakavia ja kalliita vaurioita. Siksi savutusta kannattaa tarkkailla kaikissa niissä moottoreissa, jossa se on mahdollista.

Uudemmissa pakokaasujen jälkikäsittelylaitteilla varustetuissa moottoreissa lähes kaikki savutus on onnistuttu poistamaan moottorin kehittyneen ohjaustekniikan ja pakokaasujen kierrätyksen ja suodattamisen ansiosta. Näissäkin moottoreissa on uhkana samat viat kuin vanhemman polven moottoreissa.

Savutus:

  • Dieselmoottorissa normaalista poikkeava savutus on aina merkki ongelmista
  • Savu voi olla näkyvää (vanhemmat moottorisukupolvet) tai se voi jäädä huomaamatta saastelaitteiden takia
  • Savun väri ja ilmeneminen antavat vinkkejä häiriön syystä

Moottori muuntaa kemiallisen energian työksi

Perinteisesti dieselmoottoreille on ollut tyypillistä päästää tumma nokipitoinen pölläys, kun polttoaineenruiskutusta nopeasti lisätään. Nokisavu on seurausta palamatta jääneestä polttoaineesta, eikä sitä yleensä voi pitää vakavana moottoriteknisenä ongelmana.

Noki on kuitenkin haitallista moottorille muun muassa siksi, että sitä siirtyy männänrenkaiden ohi öljyyn, jolloin öljyn käyttöikä lyhenee. Nykymoottoreissa noki aiheuttaa tuntuvia kustannuksia pakokaasunpuhdistuslaitteissa.

Musta tai harmaa savu kertovat eri asioista moottorissa, mutta kaiken savun yhteinen syy on epätäydellinen palaminen. Siksi on aluksi tärkeää ymmärtää, mitä dieselmoottorissa tapahtuu polttoaineen kemiallisen energian muuttuessa työksi.

Dieselmoottori on polttomoottori ja sen toiminta perustuu polttoaineen palamiseen ilman hapessa. Moottori on aina suunniteltu toimimaan tietyissä lämpötiloissa, tietyllä kierrosnopeusalueella ja tietyllä kuormituksella. Jos jokin näistä rajoista alitetaan tai ylitetään, häiriintyy palaminen.

Mitä moottorissa tapahtuu?

Dieselmoottorissa puristetaan ensin tarvittava määrä ilmaa sylinterissä. Puristustahdin aikana sylinterissä oleva ilma kuumenee voimakkaasti (lämpötila noin 800 C).

Tahdin lopussa kuumenneeseen ilmaan ruiskutetaan tarkoin annosteltu määrä polttoainetta. Määrä riippuu tehon tarpeesta. Ruiskutettu polttoaine on samalla saatava sekoittumaan palotilassa olevaan ilmaan, mitä varten ruiskutus tapahtuu suurella paineella ja palotila on erityisesti muotoiltu tai siihen on liitetty jonkinlainen esikammio.

Polttoaine syttyy välittömästi kuumassa ilmassa ja syntyvä kemiallinen reaktio vapauttaa lämpöä. Polttoaineen sisältämä hiili ja vety yhtyvät ilmassa olevaan happeen, jolloin syntyy hiilidioksidia (CO2) ja vettä (H2O). Dieselmoottorissa pyritään ilmaylijäämään, jotta palaminen olisi täydellistä.

Ilmasta suurin osa on typpeä (78,03 %), joka ei sinänsä osallistu palamiseen, mutta osa typestä reagoi korkeassa puristuksessa ja lämpötilassa hapen kanssa tuottaen haitallisia oksideja.

Mikäli olosuhteet moottorissa eivät ole palamisen kannalta optimaaliset, syntyy häiriintyneestä palamisesta johtuen hiilimonoksidia ja palamattomasta tai huonosti palaneesta polttoaineesta nokea.

Jussi Laukkanen
Päästötaso 5:n täyttävät työkonedieselit tarvitsevat monivaiheisen ja erittäin kalliin pakokaasujenpuhdistusjärjestelmän. Esimerkiksi tässä Caterpillarin C9.3B-moottorissa puhdistuksesta huolehtii hapetuskatalysaattori, SCR-katalysaattori ja DPF-hiukkassuodatin. Tämän llaitteiston paino on 96 kg. Varsinainen moottori painaa 864 kg.

Mitä savun väristä voi päätellä?

Pienikin savunmuodostus kertoo, että palotapahtuma ei ole optimaalinen. Tavallisin syy huonoon palamiseen on joko väärä lämpötila tai virheellinen polttoaineenruiskutus.

Liian alhainen lämpötila moottorissa aiheuttaa epätäydellisen palamisen, joka ilmenee vaaleana kitkeränhajuisena savuna. Lämpötila voi helposti laskea liian alas pitkän joutokäynnin seurauksena erityisesti talviaikaan, mutta myös liian suuritehoinen moottori suhteessa sillä tehtävään työhön johtaa herkästi siihen, että optimaalista palamislämpötilaa ei saavuteta. Epätäydellisestä palamisesta aiheutuvat haitalliset kemialliset vaikutukset moottorissa lyhentävät sen ikää.

Liian alhaiseksi jäävä puristus johtaa sekin lämpötilan laskuun ja samalla polttoaineen huonoon palamiseen. Syynä on tavallisesti jokin seuraavista vioista:

1. Katkennut tai kiinnijuuttunut männän tiivistysrengas laskee puristuspainetta.

2. Venttiilissä esiintyy ohivuotoa, jonka juurisyynä on usein liiallinen karstoittuminen.

3. Kulunut sylinterin seinämä aiheuttaa ohivuotoa varsinkin silloin, kun männänrenkaat eivät enää liiku joustavasti urissaan. Kuluminen nopeutuu, mikäli palotilaan pääsee voiteluöljyä, joka palaessaan muodostaa karstaa.

4. Männän yläosaan on voinut syntyä ohivuotoa aiheuttava vaurio virheellisen polttoaineen ruiskutuksen tai ylikuumenemisen seurauksena.

Kaikki edellä luetellut viat ovat sellaisia, jotka eivät alkuun ilmene juuri muussa kuin pakokaasujen värissä, mutta pahenevat lopulta melko nopeasti ja johtavat moottorin seisauttavaan vaurioon.

Kitkeränhajuinen vaalea savu voi johtua myös viallisesta ruiskutussuuttimesta:

1. Vuotava suutin tiputtaa polttoainetta palotilaan. Syynä on usein karstoittuminen.

2. Liian matala suuttimen ruiskutusventtiilin avautumispaine.

3. Monireikäsuuttimessa osa rei´istä tukkeentunut.

4. Suuttimen venttiili juuttuu ohjainporaukseen.

5. Ruiskutusventtiilin jousi on katkennut.

Liian aikaisin avautuva tai huonosti sulkeutuva suutin päästää polttoainetta palotilaan ennen tai jälkeen varsinaisen ruiskutushetken, mikä aiheuttaa aina savutusta. Imu- tai poistotahdin aikana palotilaan valunut polttoaine pesee voiteluöljyä pois sylinterin seinämiltä ja männänrenkaista, mikä heikentää tiivistystä ja laskee puristusta ja aiheuttaa sitä kautta huonompaa palamista. Viallinen suutin aiheuttaa yleensä myös nakuttavan äänen ja se on siksi mahdollista havaita kuuntelemalla.

Musta savu kertoo palotilaan ruiskutetun polttoaineen runsaasta määrästä. Tavallisesti tämä on seurausta moottorin jonkinasteisesta ylikuormittamisesta. Tässä tilanteessa kaikki palotilaan ruiskutettu polttoaine ei pääse palamaan täydellisesti ja tuloksena on suuri määrä nokea.

Dieselmoottoria ei voi pitkiä aikoja ylikuormittaa ilman moottorille koituvia vahinkoja. Runsas noki ja palamaton polttoaine pilaavat nopeasti voiteluöljyn ja aiheuttavat nopeaa kulumista sylintereissä. Samalla karstoittuminen kasvaa palotilassa, männänrenkaissa ja venttiileissä, mikä ennen pitkää johtaa alentuneeseen puristuspaineeseen.

Nykyaikaisten moottoreiden ongelmat

Pakokaasunpuhdistuslaitteilla varustetuissa moottoreissa ei näkyvää savutusta esiinny. Tämä ei tarkoita sitä, etteikö niissäkin voisi esiintyä lähes samanlaisia häiriöitä kuin vanhemmissa moottorityypeissä.

Kaikki edellä kerrotut ongelmat voivat haitata myös viimeisimpien päästöluokkien moottoreita. Nykyisissä moottoreissa nämä häiriöt aiheuttavat yleensä aikaisempaa suurempia ja kalliimpia vaurioita.

Monissa moottoreissa käytössä olevan EGR-venttiilin tarkoitus on kierrättää moottoriin pakokaasuja moottorin palamislämpötilan laskemiseksi, mikä puolestaan pienentää typen oksideja pakokaasuissa. Mutta EGR-venttiiliin kerääntyy helposti nokea, mikä aiheuttaa toimintahäiriön. Se puolestaan kasvattaa moottorin tuottaman noen määrää merkittävästi ja syntyy nopeasti paheneva kierre.

Moottoreiden pakokaasujen puhdistuslaiteet vaurioituvat lyhyessä ajassa, mikäli ruiskutuslaitteet eivät toimi oikein. Samoin kuluneet sylinterit ja huonosti toimivat männänrenkaat, jotka laskevat puristusta ja päästävät voiteluöljyä sylintereihin, ovat myrkkyä nykymoottoreille.

Tämä tarkoittaa käytännössä sitä, että nykyisillä pakokaasunpuhdistuslaitteilla varustetun moottorin käyttö sen teknisen käyttöiän loppupäässä ei ole samalla tavoin mahdollista kuin vanhanaikaisemman moottoritekniikan kanssa.

Pakokaasujen puhdistuslaitteet eivät myöskään pidä sellaisista käyttöolosuhteista, jotka perinteisissä moottoreissa aiheuttivat savutusta. Pitkäaikainen joutokäynti tai hyvin pienellä kuormalla käyttäminen voivat aiheuttaa isoja ongelmia puhdistuslaitteiden kanssa, sillä ne eivät saavuta optimaalista käyttölämpötilaansa näissä tilanteissa. Vastaavasti moottoria äärimmilleen kuormittavat olosuhteet lisäävät noen määrää ja aiheuttavat vähintään tihentyneen tarpeen regeneroida hiukkassuodatin.

Tästä syystä on kiinnitettävä aikaisempaa enemmän huomiota niihin, olosuhteisiin, joissa moottoria käytetään. Myös käyttötarpeeseen nähden oikean kokoisen moottorin valitseminen on tärkeää. Liian suuri moottori autossa tai työkoneessa voi koitua ongelmaksi, mikäli moottori ei pääse työskentelemään suunnitellulla kuormituksella.

 

 

Lue lisää

Kustannukset kuriin

Uutiset KV 15/2015 29.10.2015