Data publikacji: 2012-07-27

Silnik MAN spełniający Euro 6 konstrukcja, systemy, rozwiązania

Podczas targów IAA 2012 firma MAN zaprezentowała technologię Euro 6 dla pojazdów ciężarowych i autokarów.
Główne komponenty związane z Euro 6 to układ wtryskowy common rail (maks. ciśnienie 1800 barów), regulowana recyrkulacja spalin z chłodzeniem, turbodoładowanie oraz oczyszczanie spalin w systemie SCR ze zintegrowanym katalizatorem utleniającym, oraz filtr cząstek stałych.

W silnikach spełniających normę Euro 6 od mocy 220 KM znajduje zastosowanie połączenie dwustopniowego turbodoładowania z pośrednim i głównym chłodzeniem powietrza doładowującego. Obie turbosprężarki doładowujące są połączone z modułem doładowania. Oba stopnie mają po jednym zaworze kontrolującym ciśnienie doładowania. Dzięki temu ciśnienie doładowania i podział na oba stopnie mogą być regulowane w taki sposób, by energia spalin była konsekwentnie wykorzystywana.

Mała turbosprężarka zapewnia w dolnym zakresie obciążenia i prędkości obrotowej szybkie wytwarzanie ciśnienia doładowania i tym samym wysoki moment rozruchu. W górnym zakresie obciążenia i prędkości obrotowej druga turbosprężarka zapewnia konieczną ilość powietrza i charakteryzuje się dużym współczynnikiem sprawności, czego wynikiem są bardzo korzystne wartości zużycia paliwa i spalanie o znikomej emisji cząstek stałych. MAN świadomie stawia ona na dwie niezawodne turbosprężarki jednostopniowe, zamiast na bardziej złożone, ze zmienną geometrią turbiny. Silniki Euro 6 w TGL o mocy 150 KM i 180 KM mają pojedynczą turbosprężarkę.

Główna konstrukcja silnika Euro 6 w stosunku do Euro 5 nie zmienia się. Recyrkulacja spalin z chłodzeniem (AGR) jest stosowana przez firmę MAN seryjnie już od roku 2000. Recyrkulacja schłodzonych spalin umożliwia osiągnięcie niższej temperatury maksymalnej podczas spalania – dzięki temu powstaje mniej tlenków azotu. 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 oraz AdBlue®.

Silnik MAN Euro 6 system oczyszczania spalin

Nowy system oczyszczania spalin SCRT (Selective Catalytic Reduction Technology) charakteryzuje się połączeniem z katalizatorem utleniającym oraz zamkniętym, sterowanym elektronicznie powierzchniowym filtrem cząstek stałych oraz katalizatora SCR z wtryskiem AdBlue®. Filtr cząstek stałych stosowany jest przez firmę MAN jako filtr CRTec® już od 2002 roku.
W uproszczeniu zasadę działania systemu SCRT można opisać tak: w strumieniu spalin najpierw jeden katalizator utleniający zamienia HC i CO na nieszkodliwy CO2 i H20. Większość tlenków azotu jest przekształcana z NO na NO2. Powierzchniowy filtr cząstek stałych (CRT) wychwytuje do 99% masy tych cząsteczek ze strumienia spalin. W filtrze CRT nagromadzone cząstki sadzy są spalane katalitycznie za pomocą wcześniej wytworzonego NO2 i tym samym zamieniane na CO2.

Stopień zanieczyszczenia filtra cząstek stałych jest nadzorowany elektronicznie. Informacje te wysyłane są do układu sterowania regeneracją filtra cząstek stałych. 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 w połączeniu z AGR i turbodoładowaniem umożliwia uzyskanie w silniku stosunkowo niskiej emisji cząstek stałych. Redukcja powstających tlenków azotu odbywa się przez selektywną katalityczną redukcję za pomocą dodatku AdBlue®, który w zależności od zapotrzebowania wtryskiwany jest przed katalizator SCR. Ostatnim elementem w strumieniu spalin jest katalizator zatrzymujący amoniak. Zamienia on ewentualne resztki niezbędnego dla katalizatora SRC środka redukującego NH3 (amoniak) w azot i wodę.

Silnik MAN Euro 6 regeneracja filtra cząstek stałych

Regeneracja filtra cząstek stałych przebiega w normalnym trybie samoczynnie, bez ingerencji ze strony kierowcy. Przebiegająca w trybie ciągłym, pasywna regeneracja zapewnia zamianę wychwyconych przez materiał filtrujący cząstek węgla (C) w CO2, dzięki czemu filtr nie zapycha się.

W TGX, TGS i w autokarach układ regeneracji zawiera pasywny system SCRT. W trybie normalnej jazdy system pracuje w temperaturze spalin, w której regeneracja odbywa się nieprzerwanie. Specjalne fazy regeneracji czy też dodatkowy wtrysk paliwa nie są potrzebne podczas normalnej jazdy w celu podwyższenia temperatury. Jeśli pojazd pracuje długi czas w miejscu lub na krótkich trasach, system korzysta z innych trybów pozwalających na dokonywanie regeneracji podczas jazdy. Tryb „Soft Active” w razie potrzeby samoczynnie, bez udziału kierowcy, podnosi temperaturę spalin poprzez funkcję dodatkowego wtrysku paliwa realizowanego za pomocą systemu common rail.

Kolejną opcją przewidzianą w systemie jest regeneracja postojowa, uruchamiana i wyłączana ręcznie przez kierowcę. Silnik realizuje wtedy program regeneracyjny, który wytwarza temperaturę spalin, niezbędną do przeprowadzenia procesu regeneracji filtra oraz rozkładu cząstek spalin. Warianty silników z serii TGL i TGM są wyposażone standardowo w służący do regeneracji filtra cząstek stałych aktywny system SCRT. Także i ten system pracuje podczas normalnej jazdy bez specjalnego programu regeneracyjnego, a zatem wykorzystując dostępną temperaturę spalin z silnika. Jeśli niezbędne jest dodatkowe samooczyszczenie, system uruchamia wielostopniowy proces podnoszenia temperatury spalin. Również w TGL i TGM kierowca może uruchomić regenerację postojową.

Silnik MAN Euro 6 w TGX i TGS

Zgodny z normą Euro 6 system oczyszczania spalin wraz z czujnikami NOx, temperatury oraz strumienia spalin jest w ciężarówkach zintegrowany z tłumikiem końcowym. W TGS i TGX firma MAN umieszcza tłumik końcowy po prawej stronie pojazdu. Komponenty systemu Euro 6 są rozmieszczone w pojeździe w sposób kompaktowy. Zbiornik AdBlue® jest wykonany jako ogrzewany zbiornik pojedynczy, umieszczony z lewej strony pojazdu. Firma MAN zaprojektowała rozmiary zbiorników AdBlue® w taki sposób, że jedno tankowanie zapewnia zaopatrzenie na około dwa uzupełnienia oleju napędowego. Wszystkie dotychczasowe warianty wydechu będą dostępne także w pojazdach Euro 6.