Az új környezetvédelmi EU Stage V előírás bevezetése

A környezetvédelmi kihívás jegyében a mezőgazdasági dízelmotorokra vonatkozó levegőszennyezési határértékek tovább szigorodtak. Az EU Stage V előírás ebben az évben minden mezőgazdasági dízelmotor kategóriában hatályos lesz.

A EU Stage V emissziós előírásokat (1. táblázat) nem teljesítő dízelmotorok Európában 2020. december 31-e után nem építhetők be új mezőgazdasági gépekbe, kivéve a 56≤P<130 kW kategóriát, amelyre a 2021. december 31-i határidő vonatkozik.

A EU Stage V minden motorra vonatkozik teljesítménykategória új jelölésének megfelelően. A környezeti szennyezők közül lényegében csak a részecskék tömegére vonatkozó emissziósérték (PM) szigorodott, és új paraméterként a „részecskeszám (PN)” került bevezetésre. A PN paraméter alatt a 23 nanométernél nagyobb átmérőjű szilárd részecskék számát kell érteni. A vegyes (gáz és gázolaj) üzemeltetés esetén a HC értékét egy összefüggéssel kell kiszámolni, ahol a megadott tényezőt és az átlagos gázenergia-arányt veszik figyelembe.

1. táblázat. A nem közúti mozgó gépek (traktorok) kompresszió gyújtású belsőégésű motorjaira vonatkozó EU Stage V előírás (EU 2016/1628 rendelet) HC+NOx; b) 0.60 kézi-indításkor; c) 1.10 illetve; d) 6.00 a gázmotornál és a vegyes üzemű motornál a HC számításhoz figyelembe veendő tényezők értékei

Az új, szigorúbb előírás kielégítésének nincsenek technológiai akadályai és a motortechnika forradalmi változások nélkül is teljesíteni tudja azokat. A mezőgazdasági dízelmotor-gyártók elsősorban a motorvezérlési-rendszer továbbfejlesztésével,a hajtóanyag-befecskendezés finomításával, az égési folyamat javításával, a kipufogógáz-utókezelés eredményes változtatásával, valamint új, egyéb megoldások alkalmazásával teljesítik az új hatósági előírásokat.

A mezőgazdasági dízelmotorokra vonatkozó amerikai környezetvédelmi előírások nem változtak, ezért az európai piacra kerülő motorokon kellett az amerikai gyártóknak fejlesztéseket végrehajtani. A EU Stage V elfogadással rendelkező mezőgazdasági dízelmotorok köréből példaképen néhányat ismertetünk.

Kubota V5009

Az EU Stage V előírást teljesítő V5009 típusjelzésű dízelmotor a 09-es sorozat első, öt literes tagja (1. kép). A jövőre sorozatgyártásba kerülő Kubota V5009 motor az ipari dízelmotorok vetélkedőjén elnyerte a „2019 év Diesel-motorja” (Diesel of the Year 2019) címet. A gyártó számára a megtisztelő cím értékét növeli, hogy ez az első díjazott japán ipari dízelmotor.

A V5009 motor négyütemű, 4 hengeres, soros, 110 mm furatú, 132 mm löketű, 5,018 literes, folyadékhűtésű, turbófeltöltött, dízelmotor. A motor névleges teljesítménye 157,3 kW/214 LE (2200 1/min mellett), maximális nyomatéka 883 Nm (1500-1600 1/min fordulatszámon). Az alacsony hajtóanyag-fogyasztású motor égéstere közvetlen befecskendezésű, a hajtóanyagellátó-rendszere Common Rail, turbófeltöltős, levegő visszahűtésű. A motor hossza 893 mm, szélessége 710 mm, magassága 972 mm, száraz tömege 620 kg (kipufogógáz-utókezelő berendezések nélkül).

A motor EU Stage V mellett teljesíti az amerikai EPA/CARB Tier4 Final környezetvédelmi előírást is. Ezt – többek között – fejlett elektronikus motorvezérlési-rendszerrel, és dízeloxidációs katalizátorral (DOC)+részecskeszűrővel (DPF)+AdBlue segédfolyadékkal működő szelektív katalitikus redukciós (SCR) rendszerrel rendelkező kipufogógáz-utókezelő berendezéssel érik el.

1. kép. Kobota V5009 típ. 4 hengeres, 5 literes, 214 LE-s dízelmotor (forrás: www.diesel-international.com)

Deutz TCD 9.0 L4

A Deutz és a Liebherr együttműködésével készült új generációs motorcsalád első tagja Deutz TCD9.0 L4 típusjelzést viseli (2. kép). Elsősorban a mezőgazdaság számára gyártott dízelmotor a „2018 év Diesel-motorja” (Diesel of the Year 2018) cím birtokosa.

A kompakt felépítésű, gazdaságosan üzemeltethető, négyütemű dízelmotor folyadékhűtésű, négyhengeres, soros hengerelrendezésű, kilenc literes, amelynek teljesítménye 300 kW (402 LE), 1900 1/min motorfordulatszámnál, maximális forgatónyomatéka pedig 1700 Nm, 1200÷1600 motorfordulatszám tartományban. A motor Common Rail hajtóanyag-ellátó rendszerrel, egy turbófeltöltővel intercooler levegő visszahűtővel, valamint fejlett termo- menedzsmenttel, és elektronikus motorszabályozással rendelkezik. A motor kisméretű és kistömegű, száraz tömege mindösszesen 750 kg.

2. kép. Deutz TCD9.0 L4 típ. 4 hengeres, 9 literes, 402 LE-s dízelmotor(forrás: www.deutz.com)

A motor kipufogógáz-utókezelési rendszere nem rendelkezik kipufogógáz visszavezetéssel (EGR-rel). A kipufogógáz-utókezelő rendszer csak egy egységbe csomagolt dízeloxidációs katalizátorból (DOC), szelektív katalitikus redukciós katalizátorból (SCR), és kisméretű dízelrészecske-szűrőből (DPF) áll. A motor és a kipufogógáz-utókezelés (EAT) optimalizálva van, a kiváló rendszerhatékonyság és az alacsony hajtóanyag-fogyasztás elérése érdekében. A TCD 9.0 L4 dízelmotor teljesíti az EU Stage V, és az amerikai Tier 4 Final környezetvédelmi előírásokat egyaránt.

FPT Industrial Cursor 13 TE7W

Az FPT Industrial Cursor 13 motorcsalád új generációja kifejezetten a legmagasabb mezőgazdasági igények kielégítésére készül 210-570 kW (285-777 LE) teljesítménytartományban. A Case IH Quadtrac 540 CVX Drive traktorokhoz alkalmazott motor típusjelzése CURSOR 13 TE7W (3. kép). Ez a dízelmotor folyadékhűtésű, négyütemű, hathengeres soros, 12,9 liter hengertérfogatú, amelynek névleges teljesítménye 399 kW (535 LE) 2100 1/min motorfordulatszám mellett.

A motor hajtóanyag-ellátó rendszere Electronic Common Rail (ECR) kivitelű, a levegőellátás megoldása kétfokozatú turbófeltöltéssel és levegő visszahűtéssel rendelkezik. (A kisebb teljesítményre beszabályozott Cursor 13 motorok csak egy turbótöltőt tartalmaztak.)

A Cursor 13 motorcsalád kipufogógáz-utókezelő rendszere dízeloxidációs katalizátorral (DOC) és második generációs Hi-eSCR2 berendezéssel rendelkezik. A rendszer nem alkalmaz kipufogógáz-visszavezetést. A dízel részecskeszűrő (DPF) pedig a szelektív katalitikus redukciós (SCR) rendszer integrált része. Ezekkel a megoldásokkal a motor hajtóanyag-fogyasztása igen alacsony, és teljesíti az EU Stage V és az amerikai Tier 4 Final környezetvédelmi előírásokat.

3. kép. FPT CURSOR13 TE7W típ. 6 hengeres, 12,9 literes 535 LE-s dízelmotor (forrás: www.fptindustrial.com)

Cummins B 6.7

A Cummins vállalat 37 kW (49 LE) és 708 kW (950 LE) teljesítményintervallumban, több mint száz típusban gyárt a mezőgazdaság számára korszerű dízelmotorokat. Az új 2019-es Cummins B6.7 széria a vállalat által épített legnépszerűbb dízelmotor-típus (4. kép). A 6,7 liter hengertérfogatú, 6 hengeres, soros, négyütemű, folyadékhűtésű motorcsalád tagjainak beszabályozástól függő maximális teljesítménye 116-243 kW (155-326 LE), a legnagyobb nyomatéka 881-1375 Nm, száraz tömege csak 522 kg.

4. kép. Új 2019-es CUMMINS B6.7 típ. 6 hengeres, 6,7 literes, 326 LE-s dízelmotor (forrás: www.cummins.com)

Az elektronikus vezérlésű motorok egy VTG turbófeltöltővel és Single Module™ kipufógógáz-utókezelő rendszerrel rendelkeznek, amely egységben ötvözi DOC-t, a DPF-et, az SCR-t, és az AdBlue adagolót is. Az EGR nélküli utókezelő-rendszer, 40%-kal kevesebb helyet foglal el, és 20%-kal könnyebb, mint az korábbi megoldások. A motorok teljesítik az EU Stage V, illetve az amerikai Tier 4 Final környezetvédelmi előírásokat, azonfelül 5%-kal nagyobb teljesítményt és 31%-kal nagyobb csúcsnyomatékot biztosítanak, mint a korábbi QSB6.7 modellek.

Dr. Varga Vilmos

SZIE Gépészmérnöki Kar, Járműtechnika Tanszék