Silnik Euro VI od Iveco

Na forum technologii w Turynie, Iveco i FPT Industrial zaprezentowały własną technologię. Opracowana przez FPT Industrial technologia oczyszczania spalin oparta jest jedynie na technologii SCR dla pojazdów spełniajacych normę Euro VI.

Przypomnijmy, nowe przepisy Euro VI dotyczące emisji spalin, które będą obowiązywać wszystkie nowe ciężkie pojazdy użytkowe i autobusy, zarejestrowane od 1 stycznia 2014 r. wprowadzają znaczące zmniejszenia dozwolonych emisji z układu wydechowego poniższych szkodliwych zanieczyszczeń:

• emisje NOx zmniejszono o 80% w porównaniu z normą Euro V (testowy cykl jezdny ETC, emisje równoważne);
• zmniejszenie masy cząstek stałych o 66% w porównaniu z normą Euro V (testowy cykl jezdny ETC, emisje równoważne);
• wprowadzenie ograniczenia emisji amoniaku. Oprócz tego, norma Euro VI przewiduje także wprowadzenie szeregu dodatkowych wymagań eksploatacyjnych. Są to:
• nowe cykle testów w stanach nieustalonych i ustalonych obowiązujące na całym świecie. Cykl testów w stanach nieustalonych będzie składał się z dwóch części: części prób na zimnym silniku i drugiej części po przerwie na postoju;
• uwzględnienie emisji ze skrzyni korbowej, jeśli nie zastosowano układu zamkniętego;
• wymagania dotyczące utrzymania poprawnych emisji spalin do 700 tys. km przebiegu lub 7 lat dla największych pojazdów;
• dalszy rozwój pokładowego systemu diagnostycznego;
• środki do wdrożenia przenośnych układów pomiarowych (PEMS) do sprawdzania rzeczywistych wielkości emisji podczas eksploatacji oraz do sprawdzania i ograniczania wielkości emisji poza cyklem;
• środki mające na celu zapewnienie niezależnym serwisom łatwego dostępu do informacji dotyczących napraw i konserwacji.
  

Obecnie silniki spełniające normę Euro VI, takich firm jak Mercedes-benz, Scania i DAF wykorzystują selektywną redukcję katalityczną z recyrkulacją spalin (EGR). Zastosowanie układu recyrkulacji spalin (EGR) zmniejsza emisję NOx w komorze spalania, ale, jednocześnie powoduje zwiększenie liczby cząstek stałych i zmniejszenie sprawności spalania.

Ponadto, przy dużych ilościach cząstek stałych emitowanych z silnika, wymagana jest wymuszona regeneracja filtra cząstek stałych silnika wysokoprężnego (DPF). Natomiast, firma FPT Industrial zdecydowała się na zwiększenie sprawności silnika i zmniejszenie liczby cząstek stałych w procesie spalania rezygnując z recyrkulacji spalin. Pozostałe cząstki stałe są redukowane w filtrze cząstek stałych z pasywną regeneracją, natomiast NOx są redukowane w układzie wydechowym. Układ SCR o dużej skuteczności firmy FPT Industrial jest w stanie zmniejszyć poziom emisji NOx o ponad 95%. Układ składa się z następujących elementów:

• katalizatora utleniającego silnika wysokoprężnego (DOC),
• filtra cząstek stałych z regeneracją pasywną (DPF),
• modułu dozującego płyn AdBlue,
• mieszacza płynu AdBlue,
• układu selektywnej redukcji katalitycznej (SCR),
• katalizatora oczyszczającego (CUC).

Cały układ jest wyposażony w sieć połączonych czujników do kontroli emitowanych NOx i nadmiaru NH3 (amoniaku). Technologia “tylko SCR” przewiduje wprowadzenie nowego zintegrowanego podejścia, które jest wynikiem szeroko zakrojonych badań, prowadzonych przez FPT Industrial, które doprowadziły do uzyskania licznych, ważnych patentów na:

• sterowanie „zamknięte", umożliwiające precyzyjne dozowanie płynu AdBlue w celu obniżenia ilości emitowanych NOx, doprowadzanych do reaktora katalitycznego SCR,
• adaptacyjny układ dozowania płynu AdBlue, dzięki technologii sterowania opartej na zastosowaniu czujników NOx i amoniaku, dostarczających dokładnych informacji o składzie spalin,
• termicznie izolowane mieszanie o dużej turbulencji, umożliwiające jednorodną hydrolizę mocznika i prawidłowy rozkład w przepływie spalin,
• poprawione zarządzanie wymianą ciepła, w celu przyspieszenia rozgrzewania układu SCR w zimnej części cyklu emisji.

Wszystkie elementy całego układu oczyszczania spalin znajdują się w zwartej, całkowicie obudowanej konstrukcji. Tym samym nie przeszkadzają w zabudowie nadwozia, ani w montażu wyposażenia podwozia i minimalizują wpływ na masę własną pojazdu.

A jednak common rail

Kluczem do optymalizacji sprawności spalania jest wysokie, efektywne ciśnienie sprężania w cylindrze i wysokie ciśnienie wtrysku. Dla uzyskania powyższych celów potrzebne są ważne zmiany konstrukcji bloku silnika i głowic cylindrów. Zmiany te obejmują zwiększenie: pojemności skokowej, sztywności konstrukcyjnej bloku silnika, natężenia przepływu czynnika chłodzącego.

Silniki Iveco wyposażono w układy wtryskowe typu „common rail” najnowszej generacji o wielokrotnym wtrysku paliwa i maksymalnym ciśnieniu wtrysku do 2200 barów. Wprowadzono nowy sterownik silnika zarządzający parametrami silnika i układem oczyszczania spalin. Dla wersji silnika Cursor z turbosprężarką o zmiennej geometrii zostało wprowadzone sterowanie elektroniczne, w celu optymalizacji reakcji na obciążenie przy małych obrotach silnika oraz zwiększenia skuteczności hamulca silnikowego. Ponadto, we wszystkich silnikach obecnie stosuje się zawór klapowy hamulca silnika, w celu wsparcia pasywnej regeneracji filtra cząstek stałych oraz poprawienia działania hamulca silnikowego do 30% w porównaniu z silnikami zgodnymi z obecną normą Euro 5.

Silniki zostały wyposażone w układy odpowietrzania w obwodzie zamkniętym. W celu niedopuszczenia do przenoszenia mgły olejowej w gazach przedmuchowych, wprowadzono wysokosprawne układy oddzielania oleju, zmniejszające do absolutnego minimum spalanie oleju skutkujące zanieczyszczeniem filtra cząstek stałych. Po optymalizacji warunków spalania, emisje cząstek stałych z silnika są już niewielkie. Oznacza to, że wymuszona regeneracja filtra cząstek stałych nie jest już wymagana.

Jest to ważny aspekt w kategoriach zużycia paliwa i okresowej obsługi technicznej. Ponadto, ponieważ silnik pobiera tylko czyste, przefiltrowane powietrze, a nie recyrkulowane spaliny, zużycie silnika jest mniejsze i przebiegi pomiędzy wymianami oleju są wydłużone, a przebiegi między przeglądami dochodzą do 150 tys. km. Przynosi to także korzyści w postaci zmniejszenia kosztów eksploatacyjnych i skrócenia czasu planowanych konserwacji.