Az új EU Stage V környezetvédelmi levegőemissziós előírás 2019-ben lép hatályba. A mezőgazdaság számára gyártott új fejlesztésű dízelmotorok számos típusa már most teljesíti a szigorú emissziós előírásokat. A motorok kipufogógáz-utókezelő berendezéseinek továbbfejlesztése segíti a levegőszennyezés mérséklését.
A mezőgazdasági dízelmotorok levegőszennyeződésének mérséklése érdekében megkezdett húsz éves fejlesztési tevékenység eredményesen lezárult. A folytatás jegyében a mezőgazdasági dízelmotorokra is vonatkozó EU Stage V előírás fog életbe lépni. 2017. április 13-a után a Stage V típusjóváhagyások megkezdődhettek. A korábbi előírásoknak megfelelő motorok gyártását az új előírások 2019-es hatályba lépése után be kell fejezni. A Stage V emissziós előírásokat nem teljesítő dízelmotorok Európában 2020. december 31-e után nem építhetők be mezőgazdasági gépekbe, kivéve a 56 ≤ P < 130 kW kategóriát, amelyre a 2021. december 31-i határidő vonatkozik.
1. ábra Forrás: Deutz TTCD 6.1 L6 típusjelzésű mezőgazdasági dízelmotor, forrás: www.deutz.com/en/ products/
A Stage V teljesítését a gyártók elsősorban az elektronikus motorvezérlési rendszer továbbfejlesztésével, a hajtóanyag-befecskendezés finomításával, az égési folyamat javításával, a kipufogógáz utókezelésének eredményes változtatásával, valamint új szerkezeti megoldások kialakításával érik el. A teljességre törekvés igénye nélkül példaképpen, néhány Stage V elfogadással rendelkező mezőgazdasági dízelmotort ismertetünk.
Deutz TTCD 6.1 L6
A Deutz AG volt az első olyan motorgyártó, amelynek a Német Szövetségi Közlekedési Hatóság (KBA) EU Stage V tanúsítványt adott a TTCD 6.1 L6 mezőgazdasági dízelmotorra 2017. szeptember 6-án. Két hónap múlva A TTCD 6.1 tanúsítványát a Deutz TCD 3.6 / 4.1 / 6.1 / 7.8 és TTCD 7.8 modellek követték és azóta hét további Deutz mezőgazdasági motortípus kapott Stage V elfogadást.
A TTCD 6.1 L6 típusjelzésű motor 6,1 literes, 6 hengeres soros és két turbófeltöltővel rendelkező folyadékhűtésű dízelmotor (1. ábra). A motor furata 101 mm, lökete 126 mm, a legnagyobb motorfordulatszám 2100 1/min, a megengedett legkisebb fordulatszám 650 1/min. A motor legnagyobb teljesítménye 211 kW (283 LE) 1700 1/min fordulatszámnál, és legnagyobb forgatónyomatéka 1226 Nm 14001600 fordulatszám tartományban. Az alacsony fogyasztású motor jellegzetes, fajlagos, hajtóanyag fogyasztása 197 g/kWh, a motor száraz tömege 595 kg.
A mezőgazdasági dízelmotorok Deutz Common Rail (DCR®) hajtóanyag-befecskendező rendszerrel, valamint az új fejlesztésű elektronikus motorszabályozással (EMR4) működnek. A levegőellátó rendszer turbófeltöltői után levegő-levegő (intercooler) visszahűtést és hűtött kipufogógáz-visszavezetést (ceEGR) alkalmaznak. A legutóbb megjelent TCD 9.0 L4 motor szabadalommal védett kipufogógáz utókezelési rendszere viszont nem rendelkezik kipufogógáz-visszavezetéssel (EGR-rel).
A Stage V teljesítése érdekében a mai kialakítású Deutz mezőgazdasági dízelmotorok kipufogógáz utókezelő rendszere, (modular exhaust aftertreatment system) (EAT) összetett felépítésű. A motorok EAT technológiája dízeloxidációs katalizátorral (DOC), valamint szelektív, katalitikus, redukciós (SCR-AdBlue) rendszerrel és dízelrészecske-szűrő (DPF) berendezéssel rendelkezik. A kompakt, moduláris kialakítású, kipufogógáz utókezelő rendszer szerelvényeinek elhelyezése, minimális helyigényű és optimális akusztikai kialakítása biztosítja, hogy hangtompító alkalmazására nincs szükség. A termékváltozatok és az alkalmazások széles választéka könnyen kielégíthető a moduláris rendszerrel.
2. ábra FPT Industrial V20 ENT típusjelzésű V8 hengeres dízelmotor, forrás: www.fptindustrial.com/global/en/v20
FPT Industrial V20 ENT
Az FPT Industrial vállalat 55-670 kW teljesítmény tartományban gyárt a mezőgazdaság számára dízelmotorokat. A vállalat első Stage V előírást teljesítő motorja FPT Industrial V20 ENT típusjelzést viseli (2. ábra).
Az új FPT Industrial V20 ENT dízelmotor 8 hengeres, V hengerelrendezésű, 145 mm furatú, 152 mm löketű, 20,1 liter lökettérfogatú, két turbótöltős (wastegate szabályozással), 670 kW (910 LE) teljesítményt szolgáltat, 2100f/perc fordulatszám mellett. Az igen könnyű motor száraztömege 1600 kg. Ez a dízelmotor a HIeSCR2 szabadalommal védett új kialakítású szelektív katalitikus SCR (AdBlue) kipufogógáz utókezelő rendszerrel rendelkezik.
3. ábra FPT Industrial Hi-eSRC 2 rendszerének vázlata, forrás: http://www.fptindustrial.com, 1. Dízeloxidációs katalizátor (DOC); 2. AdBlue befecskendező; 3. SCR rendszer katalizátora; 4. Ammóniaoxidációs katalizátor (ADC)
A Hi-eSRC2 megoldásnál (3. ábra). nem kell kipufogógáz visszavezető (EGR) rendszert és regenerálható dízel-részecskeszűrőt (DPF) használni. Az EGR elhagyása a motor teljesítményének növekedését és a fajlagos hajtóanyag fogyasztás mérséklését eredményezi.
Liebherr D9508 A7
A svájci multinacionális Liebherr vállalat utóbbi években az ipari és a mezőgazdasági dízelmotorok fejlesztése területén jelentős eredményeket mutatott fel. A mezőgazdaság számára 130 kW teljesítménynél nagyobb motorok gyártását végzik, amelyek a Stage V előírásoknak is megfelelnek.
4. ábra Liebherr D9508 A7 típusjelzésű V8 hengeres dízelmotor, forrás: www.liebherr.com
A D9508 A7 típusjelzésű Liebherr dízelmotor (4. ábra) 8 hengeres, V hengerelrendezésű, 128 mm furatú, 157 mm löketű, 16,2 liter lökettérfogatú, két turbótöltős (wastegate szabályozással), 505 kW (686 LE) teljesítményű, 1900 f/perc fordulatszám esetén és 1600 kg száraz tömegű. Az SCR (AdBlue) rendszerrel rendelkező dízelmotor hajtóanyag fogyasztásra optimalizált mezőgazdasági motor. A Krone gyár a 700-as és a 770-es szecskázójába újabban ezt a D9508 A7 Leibherr motorokat építik be.
MAN D1556 LE 5xx
A MAN SE vállalat 110-800 kW (150-1090 LE) teljesítménytartományban készít mezőgazdasági dízelmotorokat. Az új moduláris kipufogógáz-utókezeléssel, a teljes motortartomány optimálisan fel van készítve a jövőbeni Stage V emissziós
határértékek teljesítésére, az alapmotor változtatása nélkül. Az új 9 literes MAN D1556 LE 5xx típusjelzésű dízelmotor (5. ábra) kompakt és könnyű kialakítású, nagy teljesítmény sűrűséggel, kedvező teljesítmény- és nyomaték jelleggörbével, valamint alacsony hajtóanyag-fogyasztással rendelkezik.
A mezőgazdaság számára készülő MAN D1556 LE 5xx dízelmotor folyadékhűtésű, négyütemű, 6 hengeres, soros, állóhenger-elrendezésű. A 9 liter hengertérfogatú motor furata 115 mm, lökete 145 mm, névleges teljesítménye a beszabályozástól függően 205-324 kW (279-440 LE) 19001/min névleges fordulatszám mellett. A motor száraz tömege 860 kg, szélessége 807 mm, hoszszúsága 1414 mm, magassága 1103 mm. Kiemelkedő a D1556 motor tömeg/teljesítmény aránya 2,65 kg/kW (1,95 kg/LE), valamint az egy liter hengerűrtartalomra eső teljesítmény értéke 36,0 kW/liter (48,89 LE/liter).
5. ábra MAN D1556 LE 5xx típ. motor az Agritechnika 2017 kiállításon, forrás: www.man-engines.com
A motor közös nyomócsöves (Common-Rail) hajtóanyagrendszere 2500 bar nyomású, a levegőellátó rendszerének turbófeltöltője változtatható turbina beömlés keretmetszetű (VTG), a sűrített levegőt intercooler hűti vissza.
A MAN D1556 LE 5xx dízelmotor a Stage V környezetvédelmi levegő emissziós előírást teljesíti. Az előírás teljesítését a modern hajtóanyag- és levegőellátó rendszer mellett a fejlett motorvezérlő elektronika EDC (Motor Device Control) és az új moduláris kipufogógáz-utókezelő berendezés biztosítja. A motor a kellő emissziós értékeket kipufogógáz-visszavezetés (EGR) nélkül, csak az új felépítésű, kétlépcsős, szelektív, katalitikus redukciós (SCR-AdBlue) rendszerrel éri el.
Caterpillar CAT C9.3B
Az amerikai Caterpillar vállalat, a mezőgazdaság és az ipar számára gyárt dízelmotorokat 2 hengeres, 0,5 literes, 9 kW (12 LE) -tól, a 12 hengeres, 32 literes, 840 kW (1141 LE) -ig bezárólag. Az európai piacra szánt, számos mezőgazdasági dízelmotor esetében, a Stage V környezetvédelmi előírásoknak megfelelő típusok kialakítását kezdték meg és például az új Cat C9.3B típusjelzésű motor értékesítését, nem rég indították el (6. ábra).
6. ábra Caterpillar CAT C9.3B típusjelzésű mezőgazdasági dízelmotor, forrás: www.cat.com
A Cat C9.3B dízelmotor folyadékhűtésű, 6 hengeres, soros hengerelrendezésű, furata 115 mm, lökete 145 mm, összes hengertérfogata 9,3 liter, egy turbófeltöltős (wastegate szabályozással), levegő-visszahűtésű, Common-Rail közvetlen befecskendezésű. A motor, beállítástól függően 247 kW (335 LE), illetve 336 kW (456 LE) teljesítményt szolgáltat 18002200 1/min fordulatszámon. A mo- tor hossza 1125 mm, magassága 1068 mm, szélessége 791 mm, száraz tömege 865 kg.
A Cat C9.3B dízelmotor teljesíti a Stage V emissziós előírás értékeit a dízeloxidációs katalizátorral (DOC), a regenerálható dízel-részecskeszűrővel (DPF) és a szelektív, katalitikus redukciós (SCR-AdBlue) rendszerrel.
Cummins X12 500
A Cummins amerikai motorgyár 37 kW (49 LE) és 708 kW (950 LE) teljesítmény intervallumban gyárt a mezőgazdaság számára korszerű dízelmotorokat. A ma gyártott mezőgazdasági 15 motorcsaládból az F3.8; B4.5; B6.7; L9; X12 és X15 jelzésű családok tagjai teljesítik a Stage V emissziós előírásokat. Ezek sok motortípust jelentenek, mert például a Cummins X12 motorcsalád 16 tagból áll, amelyek beállítástól függően 261 kW (350 LE) -373 kW (500 LE) teljesítményűek.
7. ábra A Cummins X12 500 típusjelzésű mezőgazdasági dízelmotor, forrás: https://cumminsengines. com/x12
A Cummins X12 500 típusjelzésű új kompakt tervezésű dízelmotor (7. ábra) 373 kW (500 LE) teljesítményű 1900 1/min fordulatszámon és maximális nyomatéka 1695 Nm 1000 1/min fordulatszám mellett. Ez a motor 11,9 liter lökettérfogatú, 6 hengeres, soros henger elrendezésű, egy turbófeltöltős (wastegate szabályozású), levegő visszahűtésű dízelmotor, amelynek száraz tömege 930 kg. A Stage V besorolást ez a motor kompakt, kipufogógáz-utókezelővel teljesíti, amely egy házba épített dízeloxidációs katalizátorból (DOC), szelektív katalitikus redukció (SCR-AdBlue) rendszerből és dízel-részecskeszűrőből (DPF) álló berendezés. Az SCR rendszer kiemelkedő hatékonysága, feleslegessé teszi az (EGR) kipufogógáz visszavezetést.
John Deere 13.6 L
A John Deere Power Systems Las Vegasban 2017. március 7-én mutatta be az első újgenerációs dízelmotort, amelyet úgy terveztek, hogy megfeleljen a globális piacok jövőbeni igényeinek. A motor jelölése jelenleg a John Deere 13.6 L és sorozat gyártásának megkezdését 2020-ra tervezik (8. ábra).
8. ábra John Deere 13.6 L típusjelzésű mezőgazdasági dízelmotor, forrás: www.equipmentworld. com/13-6l-diesel-the-first-in)
A John Deere 13.6 L dízelmotor 6 hengeres, soros henger elrendezésű 13,6 liter hengertérfogatú, két turbóval és levegő-visszahűtéssel rendelkező, széles fordulatszám-tartományban 500 kW (684 LE) teljesítményt szolgáltató mezőgazdasági motor. A motorhoz átvették a korábban jól bevált közös nyomócsöves (Common-Rail) nagy nyomású hajtóanyagrendszert, a hűtött kipufogógáz visszavezetését (EGR) és a teljes körű elektronikus vezérlést.
A Stage V emissziós előírások teljesítése érdekében 13.6 L dízelmotorhoz a John Deere két nagyságban készít új Integrated Emissions Control (IEC), integrált kibocsátás-szabályozó berendezést. Ez a kipufogógáz-utókezelő berendezés tartalmazza a dízeloxidációs katalizátort (DOC), a szelektív katalitikus redukció berendezést (SCR-AdBlue) és a dízel részecskeszűrő (DPF) rendszert. Az új IEC berendezés a 13.6 L motorhoz vízszintesen vagy függőlegesen is felszerelhető.
Az EU Stage V előírás teljesítésének nincsenek technológiai akadályai. A mezőgazdasági dízelmotor gyártók, megkezdték az igényeket teljesítő új dízelmotorok, illetve az ezekhez tartozó, kipufogógáz-utókezelő berendezések kialakítását és gyártását.
Dr. Varga Vilmos
SZIE Gépészmérnöki Kar,
Járműtechnika Tanszék
