tecnologia dei motori - bobcat.eu · 4 il sistema di iniezione common rail ad alta pressione (hpcr)...
TRANSCRIPT
2
UN'AZIENDA CHE CRESCE INSIEME ALLA SOCIETÀBobcat è fiera delle sue innovazioni e della loro capacità di dare forma al futuro. Da diversi decenni siamo
all'avanguardia nella creazione di strategie volte a realizzare sistemi produttivi più ecologici, ridurre le emissioni
di gas serra, fabbricare prodotti sempre più eco-compatibili e migliorare continuamente il nostro approccio verso
l'ambiente. Le norme a protezione dell'ambiente si concentrano in particolare su particolato (PM) e ossidi di azoto
(NOx), principali sostanze inquinanti legate ai motori diesel.
• Gli ossidi di azoto (NOx) contribuiscono alla formazione di ozono a livello del suolo, più comunemente detto
smog
• Il particolato (PM) è composto dalla fuliggine e dal carburante incombusto emessi con i gas scarico (e che
conferiscono loro il caratteristico colore nero)
L'introduzione dello standard Stage IV nel 2014 ci ha offerto ancora una volta l'opportunità per offrire ai nostri clienti
macchine dalle elevate prestazioni, affidabili ed economiche, in grado di rispondere alle loro esigenze quotidiane con
un impatto minimo su salute e ambiente.
EVOLUZIONE EMISSIONI MACCHINE MOBILI NON STRADALI
La normativa che regola l'abbattimento delle emissioni inquinanti è stata introdotta nel 1999 dalla Direttiva europea
97/68/CE. La Commissione europea ha precisato e definito l'ambito della direttiva suddividendone la progressiva
applicazione in più fasi (Stage).
Ogni livello ha imposto misure via via più severe per limitare i diversi agenti inquinanti. Lo Stage IV è entrato in vigore
nel 2014 e richiede la pressoché totale eliminazione dei NOx.
CHE COS'È LO STAGE IV?
Riduzione delle emissioni
Stage I (1999) - Stage IV (2014)
Particolato (PM) -
Ossidi di azoto (NOx)
9.2
6.6
42
0.4
0.02
0.2
0.54
Stage I (1999)Stage II (2002)Stage IIIA (2006)
Stage IIIB (2011)
Stage IV (2014)
3
Diverse tecnologie sono state sviluppate per soddisfare i più recenti requisiti normativi sulle emissioni: il sistema di
iniezione ad alta pressione Common Rail HPCR (High Pressure Common Rail), il sistema di ricircolo dei gas di scarico
EGR (Exhaust Gas Recirculation), il catalizzatore di ossidazione diesel DOC (Diesel Oxidation Catalystl) e il sistema
di riduzione catalitica selettiva SCR (Selective Catalytic Reduction). Bobcat utilizza diverse combinazioni di queste
tecnologie, scegliendo la soluzione più efficiente in base al tipo di macchina e al motore a questa più adatto.
TECNOLOGIE STAGE IIIB E STAGE IV
La tabella precedente mostra l'ordine di grandezza della riduzione dei livelli di emissioni dallo Stage I allo Stage IV:
POTENZA MOTRICE P — 56 ≤ P ≤ 130 kWCO HC NOx PM
in g/kWh
Stage I (1999) 5,0 1,3 9,2 0,70Stage IV (2014) 5,0 0,19 0,4 0,025Riduzione emissioni (in %) dallo Stage I allo Stage IV 0% -85% -96% -96%
COME SI È MOSSA BOBCAT NEL PASSAGGIO DALLO STAGE I ALLO STAGE IV?Stage I: abbiamo ridotto le emissioni di ossidi di azoto (NOx) dei motori diesel
Stage II: abbiamo ridotte le emissioni di NOx, idrocarburi (HC) e particolato (PM)
Stage III: abbiamo realizzato una sensibile riduzione del PM e un'ulteriore riduzione dei NOx
Stage IV: abbiamo ridotto drasticamente i livelli di NOx e ulteriormente ridotto il PM
Poiché i requisiti di limitazione delle emissioni e le specifiche di conformità sono legate alla potenza del motore,
l'estensione e il tipo di modifiche introdotte varia considerevolmente a seconda dei modelli. Tutte le nostre macchine
condividono però alcune migliorie base tra le quali sovralimentazione, ottimizzazione del sistema di combustione e
adozione di impianti di iniezione Common Rail ad alta pressione HPCR (High Pressure Common Rail).
4
IL SISTEMA DI INIEZIONE COMMON RAIL AD ALTA PRESSIONE (HPCR)Un sistema di iniezione altamente efficiente
è essenziale ai fini del funzionamento pulito
di un motore diesel. L'iniezione HPCR è
un sistema avanzato che riesce a regolare
meglio di altri la pressione del carburante
e la fasatura di iniezione. Il sistema HPCR è
largamente impiegato sui motori Bobcat
ad alte prestazioni e la tecnologia della sua
centralina motore è fondamentale per la
conformità agli standard Stage IIIB e IV.
COME FUNZIONA IL SISTEMA HPCR?Pompa alta pressione
Common Rail
Centralina motore (ECU)Il sistema HPCR è stato introdotto sulle alcune macchine Bobcat nella fase Stage IIIA. La ECU impiegata con questo sistema è essenziale per le tecnologie Stage IIIB e IV.
Pressione del carburante
• La pompa alta pressione pressurizza il carburante a valori elevati (1600-2400 bar)
• L'impianto Common Rail immagazzina il carburante pressurizzato
• Gli iniettori erogano il carburante al motore
Fasatura di iniezione
L'ECU controlla con precisione l'azionamento degli iniettori per consentire iniezioni multiple di carburante durante
ogni singolo ciclo di combustione.
I vantaggi di una combustione più efficiente
L'alta pressione trasforma il carburante in uscita dagli iniettori in una nebulizzazione estremamente fine. Si ottiene in
questo modo una migliore combustione che a sua volta si traduce in:
• Costi inferiori per il carburante: il carburante brucia in maniera più completa e il motore ne richiede una minore
quantità per funzionare
• Gas di scarico più puliti: una minore quantità di carburante incombusto viene emessa nei gas di scarico
• Prestazioni migliori: le iniezioni multiple rendono il ciclo di combustione più lungo, con un maggiore rendimento
energetico e una maggiore potenza erogata dal motore
• Più comfort: la combustione di maggiore durata riduce la pressione di picco nei cilindri e quindi le emissioni
acustiche del motore, rendendo più confortevole l'utilizzo del mezzo
• L'iniezione HPCR consente inoltre l'utilizzo di altre tecnologie, come il catalizzatore di ossidazione diesel (DOC), la
riduzione catalitica selettiva (SCR) e il filtro antiparticolato diesel (DPF)
5
IL SISTEMA DI RICIRCOLO DEI GAS DI SCARICO (EGR)
Noto anche come CEGR (Cooled Exhaust
Gas Recirculation, ricircolo gas di scarico
raffreddato), questo sistema riduce i NOx
sfruttando il ricircolo di una parte dei gas
esausti verso il motore. Tale azione diluisce
la quantità di ossigeno presente in camera di
scoppio, riducendo la temperatura massima
di combustione. Il risultato è una minore
formazione di NOx accompagnata però da
una maggiore quantità di particolato. Per
questo motivo, Bobcat affianca l'impianto
EGR a sistemi di post-trattamento (DOC e/o
DPF) per l'abbattimento delle emissioni di
particolato, come qui di seguito illustrato.
CATALIZZATORE DI OSSIDAZIONE (DOC)Il DOC è uno speciale catalizzatore che reagisce per contatto con i gas di scarico. La reazione
che si produce trasforma il particolato presente nei scarico in sostanze innocue, come acqua
e anidride carbonica.
Caratteristiche del DOC
• Nessuna modifica della tecnologia motoristica di base
• Nessuna speciale procedura di assistenza e manutenzione
• Nessuna speciale istruzione operativa
• Non richiede additivi
Caratteristiche del sistema EGR
• Nessuna modifica della tecnologia motoristica di base
• Nessuna speciale procedura di assistenza e manutenzione
• Nessuna speciale istruzione operativa
• Non richiede additivi
Gas di scarico Collettore aria
Gas ricircolati
Gas
di s
cari
co ra
ffre
ddat
i e ri
circ
olat
i
Idrocarburi
Ossidi di azoto
Particolato (PM)
Monossido di carbonio
Biossido di carbonio
Acqua
6
FILTRO ANTIPARTICOLATO DIESEL (DPF)
Il DPF utilizza un sistema di filtraggio in ceramica di tipo "wall flow" (a canali chiusi) per separare e rimuovere il PM dai
gas esausti del motore.
Caratteristiche del DPF
• Riduzione delle emissioni di NOx integrata
nel progetto del motore
• Maggiore efficienza dei consumi
• Tecnologia compatta e di facile installazione
• Non richiede additivi
Rigenerazione del DPF
L'elevata temperatura dei gas di scarico viene
sfruttata per bruciare e smaltire il particolato
accumulatosi nel filtro e mantenere così il DPF
pulito e sempre perfettamente funzionante.
Questo processo semi-automatico di
depurazione è detto "rigenerazione".
Apposite barriere forzano i gas di scarico a passare attraverso le pareti del filtro.
Filtro a canali chiusiI gas di scarico sporchi (frecce marroni) passano attraverso le pareti del filtro. Il particolato viene trattenuto e vengono emessi gas di scarico più puliti.
Ritorno del carburante diesel
Ingresso carburante dieselFiltro carburante
Unità di dosaggio (MU)
Motore diesel
Gas di scarico del motore con particolato
Sensore temperatura
Unità di iniezione (IU)
Attuatori Sensori
DOC DPF
Sensore temperatura
Pompa del carburante
Serbatoio carburante
Centralina motore (ECU)
Sensore pressione differenziale
7
RIDUZIONE CATALITICA SELETTIVA (SCR)
I motori progettati per i sistemi SCR applicano una pressione di iniezione più elevata e ottimizzano la combustione
per ridurre i consumi di carburante e migliorare la reattività del motore. Questo riduce la formazione di particolato, ma
aumenta la presenza di NOx nei gas di scarico.
Una soluzione a base di urea (nota come AdBlue® o anche DEF = Diesel Exhaust Fluid, additivo per emissioni diesel) viene
quindi iniettata nel flusso di scarico, trasformando i gas di scarico in azoto e acqua, elementi innocui per l'ambiente.
Caratteristiche dell'SCR
• Riduzione delle emissioni di PM integrata nel
progetto del motore
• Maggiore efficienza dei consumi
• Tecnologia compatta e di facile installazione
• Ampia reperibilità dell'additivo AdBlue
• Non richiede rigenerazione
Modulo iniezione AdBlue®
Motore diesel
Gas di scarico del motore con particelle di NOx
Filtro
Catalizzatore SCR
Attuatori
Sensori
Sensore temperatura AdBlue®
Serbatoio AdBlue®
Sensore livello AdBlue®
Sensore temperatura
Sensore temperatura
Modulo dosatore con iniettore
Centralina motore (ECU)
N2
H2O
DI CE - Drève Richelle 167 - B-1410 Waterloo, Belgium
www.bobcat.eu
Le c
arat
teris
tiche
e le
dim
ensi
oni p
osso
no s
ubire
var
iazi
oni s
enza
pre
avvi
so. L
e im
mag
ini d
ei p
rodo
tti B
obca
t pos
sono
rapp
rese
ntar
e ap
pare
cchi
atur
e di
vers
e ris
pett
o a
quel
le s
tand
ard.
©2015 BOBCAT B4459500-IT (03-15)
EGR, DOC, DPF E SCR: L A TECNOLOGIA AL SERVIZIO DEI MOTORI!Bobcat utilizza diverse tecnologie per ottimizzare i diversi tipi di motore in modo da consentire loro di erogare il massimo delle
prestazioni al più basso costo operativo.
La scelta dell'opzione migliore – la combinazione tra EGR e DOC, o tra EGR, DOC e SCR, o tra EGR, DOC e DPF – avviene sulla
base delle caratteristiche tecniche e dei requisiti dell'applicazione.
MARCA MOTORE TIPO MOTORE INIEZIONE TURBOCOMPRESSORE * CONTROLLO EMISSIONI CLASSE EMISSIONI
HPCR WGT VGT EGR DOC DPF SCR
KUBOTA Varie Stage IIIA
BOBCAT D18 Stage IIIB
BOBCAT D24 Stage IIIB
BOBCAT D34 Stage IV
YANMAR 4TNV98 Stage IIIA
YANMAR 4TNV94L Stage IIIA
YANMAR 4TNV98C Stage IIIB
PERKINS 1104D-E44TA Stage IIIA
DEUTZ TCD3.6 L4 Stage IIIB
(*)WGT = Waste Gate Turbocharger (Turbocompressore con valvola wastegate)VGT = Variable Geometry Turbocharger (Turbocompressore a geometria variabile)