Свежие дуновения из выхлопных труб

Sorry, this entry is only available in RU.

Двигатели Deutz уже разлагают окись азота на воду и азот

Введенные в развитых странах мира новые экологические требования дали импульс к появлению инновационных решений, способствующих уменьшению содержания окиси азота в выхлопных газах дизелей, в частности, изготавливаемых моторостроительным предприятием Deutz AG на берегах Рейна, в г. Кельне (земля Северный Рейн­Вестфалия). Такие дизели широко используются для комплектации самоходной техники: тракторов и телескопических погрузчиков Deutz­Fahr (Agrovector), тракторов Fendt, телепогрузчиков Merlo, Scorpion, Terex и др.

по материалам журнала “Зерно” http://zerno-ua.com/

 Собственно, речь идет о двух технологиях, которые применяются в автомобилестроении – системах рециркуляции отработавших газов (EGR – Exhaust Gas Recirculation) и селективного каталитического восстановления (SCR – Selective Catalytic Reduction).

Первой была разработана система рециркуляции EGR, которая появилась на рынке еще в 70-х годах прошлого века. Принцип ее работы основан на том, что часть выхлопных газов вновь подается в камеру сгорания, за счет чего происходит снижение температуры горения. Это уменьшает концентрацию окиси азота в продуктах горения до уровня, соответствующего сходным по требованиям экологическим стандартам EU Stage III (IIIa) и US EPA Tier 3 для двигателей от 19 до 560 кВт (для внедорожных машин).

Однако опыт эксплуатации подобных систем показал, что EGR может вызвать падение мощности двигателя и повышенный расход топлива, причины которых, несмотря на интеграцию с бортовой диагностической системой, довольно трудно определить и устранить. (Некоторые операторы и водители предпочитают отключать EGR.)

Каталитическое восстановление атмосферы торжествует

Система селективного каталитического восстановления SCR в нынешнем ее виде появилась в начале 2000-х годов. Специалисты утверждают, что именно за ней будущее. Принцип ее работы довольно прост. В выхлопную систему автомобиля подается специальный катализатор на основе аммиака (раствор мочевины) и разлагает окись азота на воду и азот, причем до еще более жесткого уровня EU Stage IIIb/US EPA Tier 4i для двигателей от 37 до 560 кВт (i – interim, промежуточный). Выше требования только эмиссионного уровня – EU Stage IV/US EPA Tier 4 (от 56 до 560 кВт).

Соответственно, в машине рядом с горловиной топливного бака устанавливается специальный бачок для раствора мочевины (с дозатором), который в технических описаниях и формулярах может обозначаться как DEF (Diesel Exhaust Fluid – жидкость для выхлопных газов) или просто AdBlue® (продукт AUS 32). Таким образом, на заправках можно одновременно с дизельным топливом залить и катализатор. (Аббревиатуру торгового знака «AdBlue®» в качестве сленгового обозначения раствора мочевины иностранные технические специалисты используют чаще всего.)

Система SCR способствует снижению расхода топлива и повышению мощности двигателя, однако раствор мочевины в Украине пока еще недоступен. С появлением на наших просторах силовых агрегатов, экологические характеристики которых не превышают европейские эмиссионные уровни IIIb и IV, AdBlue® будет иметь ограниченную доступность. Впрочем, сельхозтехнику, в силу локальности ее применения, обеспечить таким катализатором будет намного проще. Кроме того, SCR необходимо оснастить системой подогрева, поскольку точка замерзания раствора мочевины -11,5°C.

Ну и основным вопросом остается экономический. Готовы ли наши потребители – на фоне излишнего экологического либерализма властей – нести дополнительные расходы на приобретение катализатора? Ведь двигатели с системой SCR стоят дороже, причем примерно на 5-8 тысяч долларов.

В число тех, кто намерен интегрировать SCR в свои двигатели, входят такие известные дизелестроительные компании, как Detroit Diesel, PACCAR, Volvo, Mack, Navistar International, FPT (Fiat Group/IVECO) и Deutz AG. Далее возможны два варианта. Либо Европейское агентство окружающей среды (EEA), Агентство по охране окружающей среды США (EPA) и Рабочая группа по проблемам энергии и загрязнения (GRPE) ЕЭК ООН объединенными усилиями дожмут-таки всех непокорных и SCR станет мировым стандартом, либо Cummins или Caterpillar Group (Perkins) выдадут на-гора нечто революционное в части сохранения чистоты земной атмосферы. Нам, потребителям чистого атмосферного воздуха, любой из вариантов нужно только приветствовать.

Deutz «идет по стопам» туринского FPT

Как известно, первой среди производителей сельскохозяйственных тракторов экологическим новатором стала туринская компания FPT (Fiat Powertrain Technologies), ранее выпускавшая в основном двигатели и комплектующие для конвейера IVECO, крупного итальянско-немецкого производителя грузовиков. Именно FPT первой презентовала новые двигатели с системой очистки отработавших газов SCR.

Так, турбодизель FPT Cursor 9 (8,7 л) с промежуточным охлаждением воздуха в интер­кулере вначале пошел на комплектацию тракторов New Holland T8.390 и соответствующих им по мощности комбайнов того же производителя. А затем он оказался и под капотом недавно запущенного в серию северовестфальского энерго­средства Claas Axion 950 с номинальной мощностью 272 кВт/370 л.с. при 

2150 об./мин., которую при необходимости можно довести до 287 кВт/390 л.с. Максимальный крутящий момент 1600 Нм развивается при 1200-1600 об./мин. (ЕСЕ R24). При этом сохраняется зависимость скорости вращения вентилятора, охлаждающего радиаторы системы охлаждения двигателя, масло гидросистемы, хладагент кондиционера и воздушный фильтр, от нагрузки и температуры охлаждающей жидкости мотора.

Компания FPT продвинулась в исследованиях еще дальше, реализуя в своих моторах уже модернизированную систему High Efficiency SCR. Эта система позволила добиться предельных экологических норм Евро 6 для автотранспортных средств, пользующихся дорогами общего пользования. По некоторым параметрам они даже превосходят EU Stage IV/US EPA Tier 4, причем с тем же расходом топлива, что и на моторах Евро 5. Система состоит из дизельного окислительного катализатора (DOC), пассивного фильтра твердых частиц (DPF), модуля-дозатора жидкости AdBlue®, а также двух дополнительных катализаторов: селективного (SCR) и очищающего (CUC). Новая технология очистки отработавших газов предназначена для турбодизелей Cursor, которыми будут оснащаться магистральные тягачи Iveco Stralis нового поколения.

А в это время Deutz AG, один из основоположников мирового моторостроения, предоставляет новейшему сборочному предприятию AGCO/Fendt (немецкое подразделение AGCO GmbH одноименной американской корпорации в баварском предальпийском Марктобердорфе, округ Швабия) двигатель Deutz TCD 2012 L06 SCR (6,1 л) для установки на тракторе Fendt 828 Vario. Его номинальная мощность ниже, чем у аналогичного с точки зрения экотехнологии мотора FPT Cursor 9, дабы на первых порах разнести их рыночные ниши. Мощность равняется 191 кВт/260 л.с., что позволяет коробке передач Vario L 220 разгонять энергосредство до максимальной скорости в 60 км/ч.

Fendt 828 Vario SCR был выставлен для «смешанного» (на разных режимах) тестирования в центре DLG e.V. под названием DLG PowerMix. Нацелен на потребности своих традиционных потребителей – сельскохозяйственного, лесотехнического, подъемно-перегрузочного, автотранспортного, строительного и дорожно-строительного профилей. (DLG – Deutsche Landwirtschafts-Gesellschaft, Немецкое сельскохозяйственное общество.)

Новый катализатор SCR от «Дойтца» очищает отработанные газы эффективнее, чем при двухступенчатом сжигании отработавших газов методом EGR, что положительно влияет на повышение мощности и уменьшение расхода топлива во время различных видов работ. Так, при номинальном числе оборотов коленчатого вала двигателя на колесах замерено более 150 кВт/240 л.с., а на вале отбора мощности получено даже 179 кВт/243 л.с. Возможно достижение максимальной, но кратковременной мощности 194 кВт/264 л.с.

Оценку «отлично» заслуживает и сам вид пологой мощностной характеристики: возрастание крутящего момента – более 44%; область постоянной мощности – 31%; пусковой момент – 114%. Все эти значения выше среднего в данном классе мощности. Использование измерительного прицепа развеяло миф о низком КПД бесступенчатой коробки передач. (КПД дизелей с турбонаддувом и промежуточным охлаждением надувочного воздуха – более 50%.)

Радует также и экономный расход топлива: потребляя 229 г/кВт·ч при номинальных оборотах и 219 г/кВт·ч при максимальной мощности на ВОМ, трактор Fendt 828 Vario занимает позицию в первых рядах энергосредств того же класса. В ходе тестирования DLG PowerMix удельный расход топлива трактора Fendt 828 Vario составил рекордные 245 г/кВт·ч. (Поговаривают даже о «мировом рекорде».)

Достигнутый экономный расход топлива – это результат одновременного применения Fendt Efficient Technology, моторной технологии SCR и коробки передач Vario. Впрыск AdBlue® позволил достичь 14-процентную экономию топлива в сравнении с потребностями Deutz TCD 2012 L06 EGR (Stage III/Tier 3).

Особенности 

и перспективы применения AdBlue®

Итак, катализатору SCR для работы необходим продукт AUS 32 (жидкость AdBlue®), то есть 32,5-процентный раствор мочевины (допустимо – от 31,8 до 33,2%), который в ЕС дешевле солярки. В испытательном центре DLG были проведены точные замеры расхода AdBlue®. Выяснилось, что при полной нагрузке Fendt 828 Vario SCR потребляет дополнительно к дизтопливу еще примерно 3,5 л раствора мочевины в час (22,5 г/кВт·ч). В среднем по всем замерам это составило около 7% от расхода дизтоп­лива. Как это отразится на эксплуатационных расходах, конечно же, зависит от закупочной цены AdBlue®. (Возможные синонимы мочевины: карбамид, карбонилдиамид, диамид карбоновой кислоты. На немецком языке обозначается как Harnstoff, испанском – Urea, французском – Uree и на латыне – Carbamidum, Urea pura, Ureum.)

При хранении на складе необходимо знать, что жидкость не является опасным веществом. Однако следует избегать прямого контакта AUS 32 с другими химическими веществами, в особенности с нитратами и нитритами.

И хотя заправка тракторов и другой техники при низких температурах действительно может стать проблематичной, мощность при холодном запуске у трактора Fendt 828 Vario SCR ограничена лишь парой минут. Не дольше того времени, что требуется для перевода AdBlue® в 42-литровом бачке из кристаллического состояния в жидкое под воздействием моторной нагревающе-охлаждающей жидкости.

С уменьшением запаса AdBlue® в баке до критической величины дисплей на панели приборов начинает моргать с уменьшающимся интервалом и подавать звуковой сигнал. Но даже если бак пуст, трактор может продолжать на полной мощности двигаться дальше, чтобы вернуться на базу.

Однако продолжительная работа трактора Fendt 828 Vario SCR под нагрузкой без AdBlue®противопоказана. Она может привести к повреждениям силового агрегата, которые, в свою очередь, приводят к уменьшению его мощности и несоблюдению норм токсичности.

В общем, у трактора Fendt 828 Vario SCR силовой агрегат Deutz TCD 6.1 (бывший TCD 2012 L06) с бесступенчатой коробкой Vario L 220 сейчас самый «продвинутый» в Европе. Deutz AG долго запрягало, но в 2010 году с помощью не менее известных компаний Robert Bosch GmbH и J. Eberspächer GmbH & Ко КG основало специализированное научно-производственное предприятие Bosch Emission Systems GmbH (BESG). Это предприятие вернуло кельнское АО Deutz в число лидеров как в части чистоты выхлопа, так и по экономичности расхода топлива его машинами для сельскохозяйственной, строительной, дорожно-строительной, лесохозяйственной, подъемно-перегрузочной и автотранспортной техники.

Работы компании BESG ведутся также относительно моделей тракторов Fendt 700-й 400-й серий, а также зерноуборочных комбайнов Fendt. В частности, новый эталон экономичного расхода топлива для 700-й серии установлен трактором Fendt 724 Vario SCR: удельный расход – 254 г/кВт·ч.

Впрочем, индексация двигателей, соответствующих экологическим требованиям Stage IIIb/Tier 4i, уже изменена. Модернизация не коснулась пока лишь трехцилиндровых моторов.

Тот же, но менее форсированный турбодизель Deutz TCD 2012 L06 4V с интеркулером идет и на комплектацию машин Fendt 700 Vario (ECE R24: 93-129 кВт/126-175 л.с.), Deutz-Fahr Agrotron, Agrotrac и др., пяти семейств самоходных опрыскивателей, асфальтобетоноукладчиков, дорожных фрез, щековых дробилок, грохотов и прочих многочисленных хитрых самоходных изделий.

Надо сказать, что в крупные держатели акций АО Deutz (25% + 1 акция) за последнее время выдвинулся шведский изготовитель строительной и строительно-дорожной техники – компания Volvo Construction Equipment, которая приобрела их у итальянской группы компаний SAME Deutz-Fahr (осталось 8,4%). При этом Volvo CE входит в Volvo Group. В этот холдинг, кроме автомобилестроительного производства, входит также и известное моторостроительное предприятие Volvo Penta, которое ради сохранения монопольных преимуществ на рынках сухопутной самоходной техники продает на сторону только двигатели для морских и речных судов. В рекламных целях оно организует ежегодную кругосветную парусную регату имени себя – Volvo Ocean Race.

Эта трансакция, в которой участвовал один из самых крупнейших производителей самоходной спецтехники мира (предприятия в Швеции, США, КНР, РФ и др. странах) с постоянно растущим «частоколом» моделей внутри каждого класса спецмашин при неизменном сохранении равномерного распределения рабочих характеристик, свидетельствует о существенном возрастании роли силовых агрегатов Deutz AG в мировом машиностроении.

 К вершинам эмиссионных стандартов

Что касается менее требовательных украинских потребителей, то Deutz AG оставляет в своей производственной программе двигатели, соответствующие уже невысоким на сегодня экологическим нормам EU Stage II/US EPA Tier 2. В частности, это модификации семейства турбодизелей BF06 M 1013, которыми минские и харьковские тракторостроители комплектуют свои полноприводные сельскохозяйственные машины: Беларус 3022 ДЦ.1 (модификация FC: номинальная мощность – 222,8 кВт/303 л.с.; запас крутящего момента – 30%); ХТЗ-16136-03 и 17021 (модификация Е: номинальная мощность – 132 кВт/180 л.с. при 2200 об./мин.; удельный расход ДТ при номинальной мощности – 220,3 г/кВт·ч).

А кременчугские автомобилестроители на своих армейских праворульных грузовиках КрАЗ-632217-00К1064 и КрАЗ-632207-00К1164 (6х6), выпускаемых для нужд Южной Африки, устанавливают двигатель Deutz BF6 M 1015С мощностью 272,9 кВт/ 371 л.с.

Эти спецмашины с кунгами (закрытыми кузовами) комплектуются оборудованием для геологоразведочных партий, сейсмологических лабораторий, служб лесного хо­зяйст­ва, природоохранных служб заповедников, для промышленного применения и буксирования прицепа по всем видам дорог, бездорожью и пересеченной местности.

Ну а если завтра правительство Украины вдруг всерьез озаботится здоровьем нации или это ему настоятельно порекомендуют из Брюсселя, у производителей СНГ в ход пойдет техническая документации на установку двигателей Deutz третьего уровня экологичности. Так, Минский тракторный завод, являющийся серьезным игроком на нашем рынке, уже сейчас предлагает украинским потребителям мощные трактора Беларус 3522 полной массой 14 т с мотором TCD 2015 (Р6; 261 кВт/355 л.с.). Кстати, у него имеется и передний ВОМ.

А в техническую документацию довольно массовых в наших крупных городах двухосных автобусов ЛАЗ-A183D1 «СитиЛАЗ» также изначально заложена возможность комплектации двигателями второго (Deutz BF6 M 1013 ECP) и третьего (Deutz TCD 2013 L06 4V) эмиссионного уровня. Причем последний достиг максимального крутящего момента в 1310 Нм и мощности в 243 кВт. Наряду с малым расходом топлива, простотой монтажа, длительными интервалами обслуживания этот мощный и надежный двигатель демонстрирует еще и высокую рентабельность эксплуатации, и низкий уровень шума.

Все зависит от ваших предпочтений, финансовых возможностей и степени ответственности перед обществом. Тем более что парижская весна (Intermat’2012, 16-21.04.2012 г.) и московское лето (СТТ-2012, 29.05-2.06.2012 г.) показали реальный уровень подготовки Deutz AG к вступлению «в эру» EU Stage IV/US EPA Tier 4, где экономия топлива составит примерно 5%. В немалой степени этому способствует специально разработанная технология и компоненты DVERT®.

Кроме того, после многократных полевых испытаний по пригодности биодизеля со спецификацией DIN EN 1421, которые проводились совместно с Союзом по развитию масленичных и протеиновых растительных культур (UFOP), компания Deutz AG получила разрешение на производство двигателей TCD 6.1 L6 и TCD 7.8 L6 на биодизельном топливе эмиссионного стандарта IIIb. В первую очередь это важно для аграрной техники. Интересно отметить, что в Германии качество биодизеля опирается еще и на сертификат от Ассоциации контроля качества за биодизельным топливом (AGQM).