Na Kortrijk MAN z Euro-6

W Kortrijk MAN pokazał, że jest już gotowy do wprowadzenia normy czystości spalin Euro-6. Więcej w informacji prasowej, kończącej „trylogię” prasówek nadesłanych przez producenta autobusów ze znakiem lwa.

Autobusy miejskie Euro-6: Technologia spełniająca wymagania norm przyszłości w zakresie emisji spalin

Od 1.1.2014 wszystkie nowo rejestrowane pojazdy będą musiały spełniać wymagania normy czystości spalin Euro-6. Firma MAN Truck & Bus prezentuje taką technologię już dzisiaj – na Busworld w Kortrijk. MAN Lion´s City w wersji Euro-6 pokazał, jak taka technologia może być zintegrowana w autobusie miejskim. Silniki wysokoprężne MANw wersji Euro-6: D2066 LUH (235 kW / 320 PS / 1600 Nm) i D0836 LOH (213 kW / 290 PS / 1100 Nm) i D2676 LOH (353 kW / 480 PS / 2300 Nm) to agregaty należące do technologii przyszłości. Nowo zaprojektowany, kompaktowy filtr SCRT (Selective Catalytic Reduction Technology) jest wystawiany jako eksponat na targach. Razem z nowymi silnikami, zaawansowaną elektroniką i zasilaniem AdBlue jest częścią systemu Euro-6.

Klienci będą mogli zamawiać MAN Lion´s City w wersji Euro-6 z silnikiem wysokoprężnym w ciągu 2012 r., a dostawy rozpoczną się na początku 2013 roku. Firma MAN jest więc gotowa sprostać zapotrzebowaniu użytkowników autobusów miejskich, którzy chcieliby mieć autobusy z Euro-6 wcześniej, niż jest to wymagane. Wystawiany Lion´s City z silnikiem D2066LUH reprezentuje całą rodzinę autobusów miejskich MAN wprowadzanych do wersji Euro-6. Spełnia ona wymagania w zakresie emisji obowiązujące dla zastosowań miejskich, cechując się przy tym wysokimi walorami ekonomicznymi. Autobusy w klasie Euro-6 będą również wystawiane podczas targów IAA 2012 i wejdą do sprzedaży od 2013 roku.

Euro-6 firmy MAN: dopracowane komponenty, nowa architektura

Kluczowe technologie AGR (system recyrkulacji spalin) i SCR (selektywna redukcja katalityczna) niezbędne do spełnienia wymagań Euro-6 firma MAN z powodzeniem stosuje już od wielu lat w pojazdach użytkowych, np. technika SCR jest stosowana seryjnie w samochodach ciężarowych od 2005 roku. Na tej podstawie firma MAN w sposób racjonalny połączyła i dostosowała te zaawansowane technologie na potrzeby nowej normy. Dla technologii Euro-6 prezentowanej przez MAN na Busworld Kortrijk 2011 oznacza to, że silniki Euro-6 są równie mocne i dynamiczne jak wcześniejsze modele, również te spełniające standard EEV. Dalsza redukcja zużycia paliwa była szczególnie ważnym celem dla konstruktorów.

Najważniejszym czynnikiem sukcesu prac rozwojowych nad Euro-6 było więc przezwyciężenie zasadniczego konfliktu fizycznego między redukcją NO_x a zmniejszeniem zużycia paliwa, a tym samym emisji CO₂. W ubiegłych latach firma MAN stale zmniejszała zużycie paliwa w swoich silnikach – jednocześnie dostosowując się do rosnących wymagań w zakresie redukcji emisji tlenków azotu. W celu dokonania przejścia z Euro-5 / EEV na Euro-6 konstruktorzy firmy MAN zoptymalizowali system wtryskiwania i spalania w taki sposób, że przebiega on optymalnie pod względem zużycia paliwa i emisji cząstek stałych. W ramach testów seryjnych i terenowych uzyskiwane były i są dokładne dane o zużyciu paliwa. MAN zakłada, że zużycie paliwa przez autobusy miejskie MAN w klasie Euro-6 powinno być tak samo niskie jak w modelach EEV. Dodatkową zaletą takiego spalania jest niska zawartość cząstek stałych w spalinach.

W porównaniu z normą Euro-5, norma Euro-6 wymaga redukcji emisji NO_x o 80% – z 2 g/kWh wg Euro-5, do 0,4 g/kWh wg Euro-6. Firma MAN Truck & Bus spełnia już te wymogi dzięki połączeniu regulowanej recyrkulacji spalin z katalizatorem SCR do oczyszczania spalin. Podział zadań między systemami AGR + SCR to najbardziej optymalne rozwiązanie, jeśli chodzi o niskie zużycia paliwa i AdBlue^®. Wewnętrzny system silnika AGR umożliwia optymalizację emisji niefiltrowanych związków NO_x. W rezultacie pozwala to obniżyć zużycie AdBlue^® i zredukować NO_x w systemie SCR. Połączenie AGR + SCR umożliwia efektywną redukcję NO_x w klasycznych cyklach pracy autobusów miejskich.

Masa cząstek stałych musi zostać zredukowana o 66% w porównaniu z Euro-5. Oprócz tego dla Euro-6 po raz pierwszy trzeba zachować wartość graniczną liczby cząstek. Dlatego MAN łączy katalizator SCR z zamkniętym filtrem cząstek włącznie wyposażonym w czujniki, tworząc kompaktowy system SCRT, który mieści się w tłumiku wydechowym. Cała technologia Euro-6 jest więc zintegrowana w miejskim autobusie w taki sposób, że w porównaniu z pojazdem wyposażonym w silnik wysokoprężny EEV nie trzeba likwidować żadnych miejsc siedzących. Inżynierom udało się również zachować w znacznym stopniu dotychczasową zaletę autobusów miejskich MAN z technologią MAN PURE DIESEL^®: dodatkowy ciężar systemu Euro-6 w autobusie miejskim wynosi około 150 kg w porównaniu do EEV.

Sama redukcja emisji tlenków azotu wymagana w Euro-6 odpowiada mniej więcej rzędowi wielkości wszystkich pięciu poprzednich wersji Euro razem wziętych. Dla Euro-6 systemy po raz pierwszy muszą monitorować podczas pracy na bieżąco zachowanie granicznych wartości (In-Use-Compliance). Rozszerzone wymagania co do kontrolowania NO_x podczas pracy wymagają nowej, bardziej skomplikowanej elektroniki i sensoryki w pojazdach.

Centralne komponenty technologii Euro-6 w miejskim autobusie MAN 

Główne komponenty związane z Euro-6 od strony silnika to układ wtryskowy Common Rail, regulowana recyrkulacja spalin z chłodzeniem, dwustopniowe turbodoładowanie oraz oczyszczanie spalin w systemie SCR ze zintegrowanym katalizatorem utleniającym oraz filtr CRT (Continous Regenerating Trap). Elektroniczne czujniki monitorują stale zdolność filtra do wchłaniania cząstek stałych. Z systemem SCRT zintegrowana jest również sensoryka do kontrolowania NO_x.

Układ wtryskowy Common Rail jest stosowany w firmie MAN seryjne od 2002 roku, silniki Euro-5, EEV i Euro-6 wykorzystują już system Common Rail trzeciej generacji. Dopiero dzisiejsze systemy Common Rail z całkowicie zmiennym sterowaniem wtryskiem umożliwiają wykonanie fizycznego szpagatu i zapanowanie nad tlenkami azotu, cząstkami stałymi i zużyciem w każdym momencie pracy. Inżynierowie z działów rozwoju udoskonalili układ wtryskowy Common Rail dla klasy Euro-6 do tego stopnia, że uzyskiwane jest ciśnienie wtrysku do 1800 bar, czyli na poziomie silników Euro-5 / EEV. Nowa koncepcja spalania opracowana na potrzeby Euro-6, zmierzająca w kierunku zwiększenia temperatury spalania i zmniejszenia zużycia oleju napędowego, jest najważniejszym, kluczowym komponentem nowych silników.

Jeśli chodzi o turbodoładowanie, dla Euro-6 stosowane jest połączenie dwustopniowego turbodoładowania z chłodzeniem pośrednim i głównym powietrza. Przy tym dwie silne turbosprężarki w kompaktowym module doładowującym regulują ilość powietrza wlotowego i ciśnienie doładowywania i wykorzystują konsekwentnie energię zawartą w spalinach. Stopień wysokociśnieniowy, czyli mała turbosprężarka napędzana spalinami z przepustnicą do spalin (waste-gate) zapewnia w dolnym zakresie obciążenia i prędkości obrotowej szybkie wytwarzanie ciśnienie doładowania i tym samym wysoki moment ruszania z miejsca. Już przy niskich prędkościach obrotowych dostępny jest konieczny stosunek powietrza do spalania z niską emisją cząstek stałych. W górnym zakresie obciążenia i prędkości obrotowej urządzenie niskociśnieniowe zapewnia konieczną ilość powietrza i charakteryzuje się wyjątkowo dużym współczynnikiem sprawności, czego wynikiem są bardzo korzystne wartości zużycia paliwa i spalanie o znikomej emisji cząstek stałych. Z jednej strony taka strategia doładowania zapewnia również w silnikach Euro-6 typową dla marki MAN siłę ciągu we wszystkich zakresach obrotów. Z drugiej strony świadomie nadal stawia ona na dwie solidne i niezawodne turbosprężarki, zamiast na bardziej złożone ze zmienną geometrią turbiny. Główna konstrukcja silnika, otwór i skok nie zmieniają się. Również wielkość konstrukcyjna i układ chłodzenia silnika pozostają bez zmian.

Recyrkulacja spalin z chłodzeniem (AGR) jest stosowana przez firmę MAN seryjnie już od roku 2000. System AGR w połączeniu z chłodzeniem recyrkulowanych spalin zapewnia niższą temperaturę mieszanki świeżego powietrza i spalin w cylindrze – dzięki temu już na etapie spalania ilość powstających tlenków azotu jest mniejsza. Dzięki regulacji układu recyrkulacji spalin (AGR) sondą lambda optymalna wydajność układu recyrkulacji spalin (AGR) jest ustawiana dla każdego punktu pracy silnika również w warunkach dynamicznych. Zapewnia to szczególnie wysoką sprawność i niskie zużycie paliwa.

Nowy system oczyszczania spalin SCRT charakteryzuje się połączeniem katalizatora SCR z katalizatorem utleniającym oraz zamkniętym, sterowanym elektronicznie powierzchniowym filtrem cząstek stałych. Filtr cząstek stałych był już stosowany wcześniej w autobusach miejskich EEV (filtr CRTec^®, Continuously Regenerating Trap). System ten jest w całości zintegrowany w końcowym tłumiku wg Euro-6. Nowy jest również układ zbiornika paliwa: Zbiornik na olej napędowy i zbiornik na AdBlue^® w autobusie MAN Lion´s City znajdują się z prawej strony pojazdu. 20-litrowy zbiornik na Adblue jest umieszczony obok zbiornika na olej napędowy i oznaczony niebieską zakrętką z celu zabezpieczenia przed pomyłką. Temperatura zamarzania AdBlue^® wynosi minus 11,5 stopni Celsjusza. Dlatego zbiornik, przewody i moduł dozowania AdBlue^® posiadają ogrzewanie zapewniające niezawodną pracę systemu oczyszczania spalin również w bardzo niskiej temperaturze zewnętrznej.

Zgodnie z przepisami Euro-6 systemy diagnostyki OBD (On-Board Diagnostics) muszą realizować znacznie więcej zadań – elektroniczny system musi teraz stale monitorować wartości emisji. System OBD ostrzega kierowcę w przypadku wykrycia błędu. Dodatkowo i niezależnie od tego, przepisy Euro-6 wymagają od pojazdów systemu kontroli NO_x („anti-tampering”). System ten będzie monitorował, czy AdBlue^® dostarczane do systemuSCR jest zgodne z przepisami (ilość i jakość). W przypadku wystąpienia niezgodności kierowca najpierw otrzyma ostrzeżenie, później dojdzie do redukcji momentu obrotowego, a wreszcie nastąpi ograniczenie prędkości. Po raz pierwszy konieczne jest przestrzeganie wartości pomiarowych, zgodnych z „Worldwide Harmonized Duty Cycles”, a zatem również podczas zimnego rozruchu i w trybie małego obciążenia. Na producentów nałożono także obowiązek trwałości systemu przez 700 000 kilometrów lub 7 lat. Widać zatem wyraźnie, jak duże są wymagania Euro-6 w zakresie projektowania i wytwarzania pojazdów.

W uproszczeniu zasadę działania systemu SCRT można opisać tak: W strumieniu spalin najpierw jeden katalizator utleniający z powloką z metalu szlachetnego zamienia limitowane składniki HC i CO na nieszkodliwy CO₂ i H₂0. Większość tlenków jest zamieniana z NO na NO₂. Powierzchniowy filtr cząstek stałych (CRT) wychwytuje do 99 procent masy tych cząsteczek ze strumienia spalin. W filtrze CRT nagromadzone cząstki sadzy są spalane katalitycznie za pomocą wcześniej wytworzonego NO₂ lub zamieniane na CO₂. Elektroniczny czujnik kontroluje zanieczyszczenie filtra cząstek stałych, a więc również skuteczność filtracji. Informacje te przepływają także do wyświetlacza terminów serwisowania pojazdu. Warunki eksploatacji wpływają na częstotliwość serwisowania. Wykrywają to czujniki, a elektronika pokładowa informuje kierowcę o stanie filtra. W dalszej części katalizator SCR za pomocą wtryskiwanego środka redukującego AdBlue^® obniża zawartość tlenków azotu poniżej granicznej wartości wynikającej z Euro-6, która wynosi 0,4 g/kWh.

Technologia SCR umożliwia w silniku spalanie w wysokich temperaturach z małą emisją cząstek stałych. Projektanci silników MAN uzyskali więc spalanie z optymalnym zużyciem paliwa. Redukcja powstających tlenków azotu odbywa się przez selektywną katalityczną redukcję za pomocą dodatku AdBlue^®. Ten bezpieczny środek redukujący jest dozowany w zależności od potrzeby i wtryskiwany przed katalizatorem SCR. Ostatnim elementem w strumieniu spalin jest katalizator zatrzymujący amoniak. Zamienia on ewentualne resztki środka redukującego NH₃ (amoniak) powstającego w katalizatorze SCR w azot i wodę.

 

Przekrój tłumika wydechowego z SCRT: [1] Strumień spalin [2] Katalizator utleniający do silnika wysokoprężnego [3] Zamknięty filtr cząstek stałych CRT [4] Wtrysk AdBlue^® [5] Przewód doprowadzający AdBlue^® [6] AdBlue^® Linia przemiany [7] Moduł katalizatora SCR [8] Katalizator zatrzymujący amoniak [9] Czujniki NO_x

Dane pojazdu Lion´s City Euro-6 z silnikiem wysokoprężnym

3-drzwiowy – 320 KM / 235 kW, 34 miejsca siedzące i 49 stojących – w zależności od wyposażenia wnętrza:

Długość	12 000 mm
Szerokość	2 500 mm
Wysokość całkowita	2 880 mm
Rozstaw osi	4 395 mm
Wysokość użyteczna, wymiar w świetle w  części niskopodłogowej	2 318 mm
Szerokość przejścia   z przodu/z tyłu	900 / 550 mm
Wysokość wsiadania   z przodu/z tyłu	320 / 320 mm
Pojemność zbiornika   paliwa – olej napędowy	210 litrów
Pojemność   zbiornika AdBlue	20 litrów
Dopuszczalna masa   całkowita	18 000 kg

Silnik:

Typ i układ	6-cylindrowy wysokoprężny silnik rzędowy MAN D20 LUH Common Rail, w zabudowie leżącej, z podwójnym turbodoładowaniem i chłodzeniem pośrednim. System SCRT do Euro-6 z elektronicznie kontrolowanym filtrem cząstek stałych i dynamicznym wskazywaniem terminów serwisowania w zależności od eksploatacji.
Moc	235 kW / 320 KM przy obrotach 1 900 obr./min
Pojemność	10 514 cm³
Maks. moment   obrotowy	1 600 Nm przy obrotach 1 000 – 1 400 obr./min

Układ jezdny i kierowniczy:

Oś przednia	Komfortowa oś niskopodwoziowa MAN VOK-07-B-01 z czterema pojedynczymi wahaczami, stabilizatorem, bezobsługowymi łożyskami zwrotnicy i łożyskami kół
Oś tylna	Oś bramowa MAN-ZF HU-1330 z przesuniętym w lewo napędem środkowym, prowadzeniem osi przez wahacze wzdłużne z dzielonym wahaczem trójkątnym, bezobsługowa
Układ hamulcowy	Elektronicznie sterowane hamulce tarczowe ze sterowaniem EBS i elektronicznym wskaźnikiem zużycia klocków, zintegrowane systemy ABS i ASR, odłączany system ASR
Hamulec dodatkowy	Retarder zintegrowany z przekładnią, hamulec roboczy wstępnie włączony oraz włączany za pomocą przycisku na tablicy rozdzielczej, hamulec przystankowy o obniżonym ciśnieniu na hamulec roboczy osi napędu
Zawieszenie	Resory pneumatyczne ECAS (resory pneumatyczne mieszkowe z wymiennymi mieszkami, 2 z przodu, 4 z tyłu): całkowicie elektroniczna regulacja podwozia z czujnikami przemieszczenia, przód 1, tył 2 czujniki, możliwość opuszczania (przyklęk) o 80 mm w wersji seryjnej
Ogumienie  z przodu/z tyłu	275/70 R 22,5
Układ kierowniczy	ZF Servocom 8098 o zmiennym przełożeniu, z bezobsługowymi przegubami kulowymi

Tekst i fot. MAN - informacja prasowa.