Maneuro6

Euro VI, jesteście gotowi?

MAN stawia

na podwójne do³adowanie M

AN rozłożył debiut technologii Euro VI na kilka etapów, zaczynając bardzo wcześnie: jesienią 2011 r., ale w autobusach. Wykorzystano wtedy wystawę w Kortrijk, by poinformować klientów o gotowości do spełnienia nowej normy i pokonaniu wszelkich przeszkód w zabudowie układu oczyszczania spalin o większej wydajności w miejskim Lion's City. „Bardzo dobrze”, pochwalili klienci, a kupowali nadal autobusy EEV, bo mieli już obniżoną emisję najbardziej uciążliwych w miastach cząstek stałych, a wiedzieli, czym pachnie DPF. Oficjalne rozpoczęcie sprzedaży ciężarówek i autobusów MAN Euro VI obwieszczono na IAA Hanower, wraz z cenną obietnicą: nowe normy nie spowodują zwiększenia zużycia paliwa. Na początku br. potwierdziło się to w testach u klientów, a na wiosnę doszło do pierwszych dostaw. Innym przemawiającym do użytkowników argumentem była niezawodność, jakiej można oczekiwać od rozwiązania MAN. Firma połączyła w nim technologie, w jakich ma duże doświadczenie. W recyrkulacji spalin z ich zewnętrznym chłodzeniem

była wręcz pionierem, wprowadzając je wraz z TGA i silnikami D20, by spełnić normę Euro III emisji NOx, mieszcząc się w limicie 5 g/kWh! Przez kilkanaście lat, ten poziom obniżono z górą 10-krotnie! Przy Euro IV dodano filtr cząsteczkowy PM Kat o regeneracji ciągłej, czyli doświadczenia MAN z DPF też miałyby ok. 10 lat, ale... Liczenie zawartości cząstek, wymagane przez zapisy Euro VI, jest przejawem dbałości o nasze zdrowie, bo podobno te najdrobniejsze przenikają najgłębiej do płuc, ale przewróciło całą dotychczasową wiedzę o filtrach. Otwartoprzepływowy filtr-katalizator PM Kat nie ma nic wspólnego z CRT obecnie stosowanym w silnikach MAN Euro VI. MAN był swego czasu bardzo przywiązany do EGR, opracowując silniki Euro V wykorzystujące samą recyrkulację spalin do obniżenia emisji NOx i filtr cząsteczkowy do przechwytywania nieuniknionej przy tym sadzy. Pozbyć się SCR, z jego zbiornikiem AdBlue i układem dozowania, to wyglądało na cenne uproszczenie budowy i eksploatacji pojazdu. Poza tym MAN współpracował wtedy z amerykańskim Navistarem,

Podział dużego ciśnienia doładowania na dwa stopnie, wysoko(1)- i niskociśnieniowy (2), powinien przynieśc większa niezawodność i szybszy przyrost momentu obrotowego. Pomiędzy obiema turbosprężarkami znajduje sie wodny intercooler.

Udany model MAN TGX EfficientLine jest kontynuowany w wersji Euro VI. Obniżono w nim opory aerodynamiczne i toczenia, m.in. stosując „energooszczędne” opony Michelin na kołach Alcoa. Skrzynia biegów Tipmatic pracuje wg specjalnie dobranego programu, osprzęt silnikowy także ma tryby oszczędzania. W połączeniu z wyszkolonym kierowcą, można obniżyć zużycie paliwa nawet o 3 l/100 km. Te zalety, plus mała masa własna, przekonały pierwszego polskiego nabywcę TGX Euro VI, firmę Hoffmann.

25

GOR ĄC Y PUNK T NUMERU RĄ CY PUNKT

Silniki MAN Euro VI powstały na sprawdzonej, mocnej bazie D20/D26, już przed laty przystosowanej konstrukcyjnie i materiałowo do większych obciążeń mechanicznych i cieplnych. Odznaczają się one także sztywną budową kadłuba i szczelnością, co zmniejsza przenikanie oleju do paliwa. dostarczając mu silniki, a Stany długo opierały się przed DEF, jak tam określa się roztwór mocznika. Ale były też spore trudności do pokonania: chłodzenie dużej ilości recyrkulowanych spalin, sprawne spalanie w całym zakresie obciążeń, konieczność stosowania specjalnych i dość drogich olejów silnikowych Low SAPS, nie szkodzących filtrowi.

Gdy okazało się, że dostęp do AdBlue nie sprawia kłopotu w Europie ani USA, a do krajów gorzej rozwiniętych można zabrać go w kanistrze (aby trzymanym w chłodzie), pomysł upadł, po wypro-

Obie turbosprężarki i ich chłodnica występują jako moduł, względnie łatwo dołączany do silnika. Również doprowadzenie powietrza do drugiej chłodnicy w „podbródku” jest zrealizowane wewnętrznymi kanałami.

dukowaniu kilku tysięcy silników z samym EGR, wyposażonych w podwójne doładowanie. MAN szybko dopracował SCR, wykorzystując boschowski układ dozowania Denoxtronic, i większość jego silników Euro V korzystała z selektywnej redukcji tlenków azotu, cząstki spalając w zarodku.

Gdy nadszedł czas na Euro VI, sięgnięto po oba rozwiązania, dzieląc obniżenie emisji NOx na 2 etapy: w komorze spalania i w SCR. W ten sposób można było optymalnie wykorzystać ich możliwości, pozostała do rozstrzygnię-

cia kwestia emisji cząstek i zużycia paliwa. Recyrkulowane spaliny obniżają temperaturę spalania, przeciwdziałając tworzeniu się tlenków azotu, ale mogą zakłócić jego przebieg, zmniejszając sprawność silnika Z dwóch sposobów na ograniczenie tego zjawiska, MAN wybrał zwiększenie ciśnienia doładowania w całym zakresie pracy, zapewniając niejako większy stopień napełniania cylindra kiepskim ładunkiem! Wybrano do tego sprawdzone już rozwiązanie 2stopniowego turbodoładowania. Dwie stałe turbosprężarki, każda ze swoim

Na wiosennej wystawie Bauma silniki Euro VI oficjalnie wprowadzono do budowlanej gamy MAN. W tych wersjach jest stosowany jako opcja zwalniacz hydrodynamiczny Pritarder, zintegrowany z silnikiem i wykorzystujący jego ciecz chłodniczą jako czynnik

26

Euro VI, jesteście gotowi?

W układzie SCRT najpierw dochodzi do utleniania niespalonych węglowodorów i CO w katalizatorze DOC, powstaje z nich woda i CO2. Jednocześnie większość tlenków azotu jest przekształcana z NO na NO2. Filtr cząstek stałych CRT wychwytuje je ze strumienia spalin i spala za pomocą wcześniej wytworzonego NO 2, zamieniając na CO2. To także reakcja katalityczna, za to właśnie płaci się te kilka tys. euro. Stopień zanieczyszczenia filtra cząstek stałych jest nadzorowany czujnikiem ciśnienia, przesyłającym sygnały do układu regeneracji. W dalszej części katalizator SCR obniża zawartość tlenków azotu poniżej granicznej wartości 0,4 g/kWh, wykorzystując amoniak powstający z rozpadu AdBlue.

Ostatnim elementem jest katalizator utleniający resztki amoniaku do azotu i wody.

Jeśli wyeliminowano znaczną część zewnętrznych przewodów powietrza, oleju i cieczy chłodzącej, to skąd platanina w komorze silnika?

Głównie ze sterowania (choć dochodzi kilka nowych elementów do chłodzenia, np. 7. wtryskiwacz). Na każdym etapie są monitorowane ciśnienia (P) i temperatury (T), zbierane sygnały z czujników położenia, np. zaworu EGR. Jego działanie zależy z kolei m.in. od danych z sondy lambda przed zespołem katalizatorów. Sygnały korygujące z ECU trafiają do siłowników wykonawczych.

27

GOR ĄC Y PUNK T NUMERU RĄ CY PUNKT zaworem upustowym, uznano za bardziej niezawodne, niż turbosprężarkę o zmiennej geometrii, z ruchomymi częściami w strumieniu gorących spalin. Wymagało to wszakże zastosowania pośredniego i głównego chłodzenia powietrza doładowującego, co już proste nie jest.

Podział na dwa stopnie umożliwia optymalne wykorzystanie energii spalin.

Najpierw zaczyna działać wysokociśnieniowa mała turbosprężarka, zapewniając ciśnienie doładowania w dolnym zakresie obciążeń i prędkości obrotowych, a tym samym wysoki moment obrotowy w chwili ruszania lub przyspieszenia. W górnym zakresie obciążeń do pracy włącza się sprężarka niskociśnieniowa o dużym wydatku, zapewniając stosowną ilość powietrza do spalenia zwiększonej dawki paliwa, przy wysokim stopniu recyrkulacji. Pełne spalanie w każdym stanie silnika, to oznacza też małe spalanie i stąd te deklaracje MAN. Zmniejsza się także ilość cząstek opuszczających komorę spalania i zanieczyszczenie nimi oleju silnikowego, co przekłada się na dużą żywotność filtra sadzowego (do 500 tys. km) i przebiegi międzyobsługowe do 120 tys. km.

Takie doładowanie zapewnia również zarówno wysoką wartość maksymalnego momentu obrotowego, jak i szeroki zakres prędkości, przy jakich on występuje. Najbardziej korzystają na tym silniki D20 nowej generacji, w których jest to 950-1400 obr./min.

Wprowadzenie 2-stopniowego doładowania ułatwiło dostosowanie wtrysku paliwa do nowej normy, umożliwiając pozostawienie dotychczasowego układu common rail 3. generacji Bosch, pracującego przy względnie niedużym ciśnieniu maksymalnym 1800 barów, ale bardziej złożonym podziale dawki.

Oczywiście wymagało to zupełnie nowego sterowania, ale to też dziedzina, w której MAN współpracuje z Boschem od początków silników D20/D26 i zastosowanego wtedy common rail (z wtryskiem 2-fazowym). Zrezygnowano jednak z układu podawania AdBlue Denox, choć taki był w silnikach Euro V: tu dostawcą został Emitec, też partner MAN od lat, jeśli chodzi o oczyszczanie spalin. Precyzyjne dawkowanie płynu obniża zapotrzebowanie do 3-5% zużycia paliwa.

Katalizator SCR, zamknięty filtr cząstek stałych i katalizator utleniający

MAN przypomina, by w pojazdach Euro VI: z stosować wyłącznie paliwo o niskiej zawartości siarki, z używać tylko olejów o niskiej zawartości popiołów siarczanowych (Low SAPS) właściwej klasy jakościowej, z przestrzegać zaleceń serwisowych, zwłaszcza dotyczących obsługi filtra cząsteczkowego, z nie używać biodiesla. Spowoduje on zwiększenie emisji NOx i powstawania sadzy, z nie używać AdBlue z niewiadomego źródła, zanieczyszczonego lub starszego niż 12 miesięcy.

28

tworzą zwarty układ SCRT, który mieści się w tłumiku układu wydechowego.

Dodatkowa masa związana z wymaganiami Euro VI to ok. 200 kg.

Opracowując strategię regeneracji filtra cząstek stałych, MAN skupił się przede wszystkim na maksymalnej niezawodności eksploatacji. Regeneracja przebiega w normalnym trybie samoczynnie, bez ingerencji ze strony kierowcy, w TGX, TGS i w autokarach.

Pasywny układ w trybie normalnej jazdy nieprzerwanie prowadzi proces katalitycznego spalania cząstek uwięzionych w filtrze. Jeśli pojazd pracuje długi czas w miejscu lub na krótkich trasach, układ samoczynnie zwiększa temperaturę spalin za pomocą dodatkowej porcji paliwa kierowanej przez 7. wtryskiwacz. Kolejną opcją jest regeneracja postojowa, uruchamiana i wyłączana ręcznie przez kierowcę, poinformowanego o takiej konieczności lampką kontrolną. Dochodzi do tego w przypadku takiego nagromadzenia sadzy, że mogłoby dojść do uszkodzenia cieplnego filtra w przypadku zainicjowania samoczynnej regeneracji. Silnik wykonuje wtedy specjalny program wypalania cząstek. Ostatecznością jest regeneracja w serwisie.

W trybie serwisowym wymienia się wkład filtracyjny, co powinno nastąpić raz na 4 obsługi samochodu. Informacje o częstotliwości czyszczenia są wysyłane przez wskaźnik przeglądów okresowych pojazdu, który uwzględnia warunki eksploatacji i stale nadzoruje przeciwciśnienie spalin. Tłumik jest tak skonstruowany i umieszczony, by ułatwić zdjęcie pokrywy i wyjęcie wkładu filtra.

Norma Euro VI obowiązuje także pojazdy zasilane CNG, co dotyczy MAN ze względu na jego gazowe silniki autobusowe. Wraz z zaostrzeniem wymagań, firma mocniej stawia na gaz ziemny, który pozwala uniknąć wszystkich ww. niedogodności i komplikacji technicznych, stosunkowo małym kosztem, w porównaniu z napędami hybrydowymi. Zaletą jest niemal całkowite wyeliminowanie cząstek oraz cichsza praca silników gazowych. Praktycznie jedynym szkodliwym składnikiem spalin, jakim trzeba się zająć, jest NOx. Tu obniżenie emisji polegało na przejściu na spalanie mieszanki stechiometrycznej (co zwiększa zużycie gazowego paliwa) i zastosowaniu katalizatora potrójnego działania objętego nadzorem OBD. Dotyczą go także wymagania co do skuteczności po kilku latach eksploatacji.