Dieselmoottorin energiatehokkuuden parantaminen

Dieselmoottorin yleistyminen henkilöautoissa alkoi 1960-1970 -luvuilla. Diesel tuli mallistoon bensiinimoottoria taloudellisemmaksi mutta hankintahinnaltaan kalliimmaksi vaihtoehdoksi. Polttoaineen saatavuuden kanssa ei ollut ongelmia, sillä raskaat ajoneuvot käyttivät jo tuolloin pääosin dieseliä.

Tuon ajan dieselmallit olivat moottorin suuremmasta iskutilavuudesta huolimatta bensiinimalleja hitaampia, meluisampia ja painavampia. Dieselautot olivat suosittuja taksiautoilijoiden ja muiden paljon ajavien keskuudessa, mutta Suomessa vuosittain maksettava dieselvero teki dieselautojen ylläpidosta kalliimpaa bensiiniautoihin verrattuna, jos vuotuisia ajokilometrejä kertyi vähän.

Dieselmoottorin tekniikka on kehittynyt paljon, ja monissa Euroopan maissa se on nykyään selvästi bensiinimoottoria suositumpi. Suomalaiset maksavat dieselautoista edelleen vuotuista käyttövoimaveroa, mutta hankintahinnan vero määräytyy nyt hiilidioksidipäästöjen mukaan, mikä on kaventanut monissa automalleissa bensiini- ja dieselmallien hintaeroa. Dieselin ja bensiinimoottorin kannattavuutta vertailtaessa kannattaa laskelmat tehdä automallikohtaisesti, koska eri versioiden päästöissä voi olla suuriakin eroja, mikä vaikuttaa auton käyttökuluihin.

Ahtaminen ja iskutilavuuden pienentäminen

Henkilöautoissa dieselmoottoreiden kehitykselle ratkaiseva asia oli turboahtimen käyttöönotto 1980-luvulla. Näin samasta iskutilavuudesta saatiin irti selvästi enemmän tehoa polttoainetalouden pysyessä hyvällä tasolla.

Ahtimella saadaan tuotettua moottorin imusarjaan ulkoilmaa korkeampi ilmanpaine, jolloin moottorin palotilaan saadaan sopimaan enemmän happea. Tämä taas mahdollistaa sen, että moottorissa voidaan korkean kuormituksen alaisena polttaa enemmän polttoainetta. Dieselmoottorit sopivat hyvin ahdettaviksi, sillä korkeamman puristussuhteensa ja palamislämpötilansa takia ne oli muutenkin suunniteltu kestämään kovempaa mekaanista rasitusta kuin bensiinimoottorit.

Kuten bensiinimoottoreissa, myös dieseleissä ahtaminen on tuonut jo niin paljon lisätehoa, että moottorin iskutilavuuden pienentäminen on polttoainetalouden kannalta järkevää. Yhä useampi valmistaja esittelee uusia dieselmoottoreita, jotka ovat iskutilavuudeltaan selvästi aiempaa pienempiä. Aiemmin noin kaksilitraisten turbodieseleiden korvaajiksi on tullut 1,4–1,6 -litraisia moottoreita, joiden teho ja vääntö ovat usein edeltäjiensä tasolla, mutta polttoaineenkulutus on selvästi pienempi. Nelisylinteristen rinnalle on tullut myös pieniä kolmisylinterisiä dieseleitä. Moottorin koon pienentäminen ja varsinkin sylintereiden vähentäminen pienentää moottorin painoa ja samalla myös polttoaineenkulutusta.

Polttoaineen syöttö

Vanhojen esikammio- tai pyörrekammiodieseleiden jakajapumpulla toteutettu polttoaineen syöttö on jäänyt uusimmissa dieselmoottoreissa historiaan, ja tilalle on tullut yhteispainesuorasuihkutus (Common Rail), jossa polttoaine paineistetaan yhdellä pumpulla ja elektronisesti ohjatut polttoaineventtiilit annostelevat korkeapaineisen polttoaineen suoraan moottorin sylintereihin. Polttoaine voidaan syöttää palotilaan myös pumppusuuttimilla, joissa kullekin sylinterille menevä polttoaine paineistetaan vasta juuri ennen ruiskutusta. Polttoaineen paine voi olla yli 2000 baria, mikä asettaa polttoaineen laadulle ja ruiskutusjärjestelmän materiaaleille korkeat vaatimukset.

Elektronisella ohjauksella polttoaineannoksen koostumusta ja suuntaa voidaan säätää entistä tarkemmin, mikä tekee palamisesta tehokkaampaa. Yhteispainesuorasuihkutuksella on myös helpompaa annostella polttoainetta useammissa erissä työkiertoa kohden, mikä vaatii järjestelmältä suurta tarkkuutta ja nopeutta. Tällaisella tekniikalla voidaan kuitenkin päästöjen lisäksi pienentää moottorin käynnistä syntyvää melua.

Venttiilikoneisto

Dieselmoottoreiden venttiilikoneistossa on tapahtumassa sama kehitys kuin bensiinimoottoreissa on jo pitkälti tapahtunut. Palamiseen tarvittavan ilman kiertoa moottorissa pyritään optimoimaan venttiilien ajoituksen ja avautumisasteen muutoksella. Näin voidaan saada aikaan optimaalinen kaasunvaihto kaikissa kuormitustilanteissa, mikä pienentää polttoaineenkulutusta ja vähentää päästöjä.

Moottorin sammuttaminen

Yksi viime vuosina yleistyneistä polttoaineenkulutusta vähentävistä ratkaisuista on start-stop-toiminto, joka sammuttaa auton moottorin paikallaan seisottaessa. Useissa autoissa toiminto aktivoituu, kun paikallaan seisottaessa vaihde kytketään vapaalle ja kytkinpoljin nostetaan ylös. Moottori käynnistyy heti kun kytkinpoljin painetaan taas alas. Kaupunkiajossa toiminto pienentää kulutusta, sillä se eliminoi paikallaan esimerkiksi liikennevaloissa seisottaessa tapahtuvan tyhjäkäynnin.

Kuljettajan opastus

Kuljettajalla on kaikesta uudesta tekniikasta huolimatta vielä suuri vaikutus polttoaineenkulutukseen. Kuljettaja päättää mitä nopeutta ja millä tyylillä ajetaan sekä milloin vaihteita käytetään. Monet kuljettajat ajavat tahattomasti epätaloudellisella ajotavalla, eivätkä hyödynnä auton moottorin ominaisuuksia parhaalla mahdollisella tavalla.

Uudet dieselmoottorit sietävät ajamista hyvinkin alhaisilla kierrosnopeuksilla, mikä pienentää polttoaineenkulutusta. Uusissa autoissa ovatkin yleistyneet vaihtamismerkkivalot, jotka opastavat kuljettajaa käyttämään kuhunkin ajotilanteeseen sopivaa vaihdetta. Myös ajotietokoneeseen ohjelmoitavat maksiminopeuden varoittimet sekä nopeusrajoituksen tunnistavat järjestelmät yleistyvät paremmin varustelluissa autoissa.