zeszyty naukowe instytutu pojazdÓw 1(97)/201497)2014/119_130.pdf · regulacje prawne w zakresie...

12
ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(97)/2014 119 Stanisław W. Kruczyński 1 , Bogdan Chrupek 2 , Marcin K. Wojs 3 PRZEGLĄD KONSTRUKCJI SILNIKÓW SPALINOWYCH STOSOWANYCH W POJAZDACH UŻYTKOWYCH SEKTORA BUDOWLANEGO W ŚWIETLE WYMAGAŃ EUROPEJSKICH NORM EMISJI SPALIN EURO VI 1. Regulacje prawne w zakresie emisji spalin ciężkich pojazdów samochodowych Parlament Europejski z dniem 01 stycznia 2014 r. wprowadził kolejne Rozporządzenie (WE) nr 595/2009, dotyczące ograniczenia poziomu emisji spalin z silników samochodów ciężarowych i autobusów, rejestrowanych po raz pierwszy - (Euro VI). W porównaniu do poprzedniej normy, Euro VI wiąże się przede wszystkim z dalszym ograniczeniem emisji dwóch rodzajów zanieczyszczeń : tlenków azotu (NOx) i cząstek stałych (PM). Obecnie wprowadzone i wymagane limity są wyjątkowo surowe: NOx: ograniczenie emisji o 80% -do poziomu 0,40g/kWh (cykl badawczy w warunkach ustalonych), NOx: ograniczenie emisji o 77% - do poziomu 0,46g/kWh (cykl badawczy w warunkach nieustalonych), PM: ograniczenie emisji o 50% - do poziomu 0,01 g/kWh. (cykl badawczy w warunkach ustalonych), Emisja cząstek stałych (PM) podlega jeszcze surowszym ograniczeniom, ponieważ przepisy wprowadzają obowiązek nie tylko pomiaru masy, ale także liczby cząstek stałych. Wiąże się to z koniecznością zastosowania w układzie wydechowym silnika, filtra cząstek stałych DPF (Diesel Particulate Filter). Rys.1. Limity kolejnych norm emisji spalin (cykl badawczy w warunkach ustalonych) 1 prof. dr hab. inż. Stanisław W. Kruczyński – Kierownik Zakładu Silników Spalinowych, Instytut Pojazdów, Politechnika Warszawska 2 mgr inż. Bogdan Chrupek Instytut Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego 3 mgr inż. Marcin K. Wojs – Zakład Silników Spalinowych, Instytut Pojazdów, Politechnika Warszawska

Upload: dangkhanh

Post on 28-Feb-2019

214 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(97)/2014

119

Stanisław W. Kruczyński

1, Bogdan Chrupek

2, Marcin K. Wojs

3

PRZEGLĄD KONSTRUKCJI SILNIKÓW SPALINOWYCH

STOSOWANYCH W POJAZDACH UŻYTKOWYCH SEKTORA

BUDOWLANEGO W ŚWIETLE WYMAGAŃ EUROPEJSKICH NORM EMISJI

SPALIN EURO VI

1. Regulacje prawne w zakresie emisji spalin ciężkich pojazdów samochodowych

Parlament Europejski z dniem 01 stycznia 2014 r. wprowadził kolejne

Rozporządzenie (WE) nr 595/2009, dotyczące ograniczenia poziomu emisji spalin

z silników samochodów ciężarowych i autobusów, rejestrowanych po raz pierwszy

- (Euro VI). W porównaniu do poprzedniej normy, Euro VI wiąże się przede wszystkim

z dalszym ograniczeniem emisji dwóch rodzajów zanieczyszczeń : tlenków azotu (NOx)

i cząstek stałych (PM). Obecnie wprowadzone i wymagane limity są wyjątkowo surowe:

• NOx: ograniczenie emisji o 80% -do poziomu 0,40g/kWh (cykl badawczy

w warunkach ustalonych),

• NOx: ograniczenie emisji o 77% - do poziomu 0,46g/kWh (cykl badawczy

w warunkach nieustalonych),

• PM: ograniczenie emisji o 50% - do poziomu 0,01 g/kWh. (cykl badawczy

w warunkach ustalonych),

Emisja cząstek stałych (PM) podlega jeszcze surowszym ograniczeniom, ponieważ

przepisy wprowadzają obowiązek nie tylko pomiaru masy, ale także liczby cząstek

stałych. Wiąże się to z koniecznością zastosowania w układzie wydechowym silnika,

filtra cząstek stałych DPF (Diesel Particulate Filter).

Rys.1. Limity kolejnych norm emisji spalin (cykl badawczy w warunkach

ustalonych)

1 prof. dr hab. inż. Stanisław W. Kruczyński – Kierownik Zakładu Silników Spalinowych, Instytut Pojazdów,

Politechnika Warszawska 2 mgr inż. Bogdan Chrupek – Instytut Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego 3 mgr inż. Marcin K. Wojs – Zakład Silników Spalinowych, Instytut Pojazdów, Politechnika Warszawska

120

2. Przegląd konstrukcji silników spalinowych

Analiza oferty głównych światowych producentów samochodów ciężarowych

branży budowlanej wskazuje, iż silniki w nich zastosowane to najczęściej 5-cio, lub

6-cio cylindrowe rzędowe jednostki napędowe z zapłonem samoczynnym i wtryskiem

bezpośrednim , o pojemności skokowej od 7 dm3 do 16 dm

3 i poziomach mocy

w zakresie od 175 do 530 kW. Niektóre koncerny, jak np. Scania, w swych

najmocniejszych jednostkach oferują dodatkowo silniki 8-cylindrowe widlaste.

Standardem stało się także stosowanie dwóch wałków rozrządu osadzonych w głowicy,

sterujących czterema zaworami przypadającymi na jeden cylinder. Skrzynia korbowa

nowych silników została wykonana z żeliwa szarego , zawierającego dodatki grafitu

wernikularnego, Tłoki wykonano ze stali o małym współczynniku rozszerzalności

cieplnej, eliminując ich odkształcenia, zmniejszono zużycie oleju silnikowego

i przedmuchy ze skrzyni korbowej, co z kolei zmniejsza emisję szkodliwych składników

spalin. Silniki spalinowe obecnie produkowane i seryjnie montowane w samochodach

ciężarowych sektora budowlanego spełniają normy emisji spalin Euro VI, na co złożyło

się kilka zasadniczych czynników, z których najważniejsze to zastosowanie:

- wysokociśnieniowych układów paliwowych nowej generacji,

- układów turbodoładowania,

- układów recyrkulacji spalin,

- układów oczyszczania spalin.

2.1. Wysokociśnieniowe układy paliwowe nowej generacji

Pojazdy MAN

We wszystkich silnikach MAN serii D08/D20/D26, spełniających wymagania norm

emisji spalin Euro VI , zastosowano układ wtryskowy Common Rail, podobnie jak w

poprzednich modelach MAN, spełniających wymagania normy Euro V i EE,

wykorzystując już jego trzecią generację. Elektroniczna jednostka sterująca analizuje

informacje przekazywane z poszczególnych czujników, dotyczące głównie stanu

cieplnego i obciążenia silnika, i na ich bazie ustala wielkość dawki wtryskiwanego

paliwa . Maksymalne ciśnienie wtrysku wynosi 180 MPa i odbywa się w dwóch fazach :

wstępnej i zasadniczej co powoduje bardziej łagodny przebieg procesu spalania, a to

z kolei przekłada się na mniej hałaśliwą pracę silnika, zwłaszcza na biegu jałowym

i pod niepełnym obciążeniem.

121

Rys. 2. Układ wtrysku bezpośredniego Common Rail – stosowany w pojazdach firmy

MAN: 1. Pompa wysokiego ciśnienia 2. Filtr paliwa 3. Zasobnik paliwa 4. Elektroniczna

jednostka sterująca 5. Wtryskiwacz

Pojazdy Mercedes – Benz

W nowych silnikach MB zastosowano wysokociśnieniowy system wtrysku

bezpośredniego typu Common Rail X-Pulse z hydraulicznym podwyższeniem ciśnienia

wtrysku paliwa w samych wtryskiwaczach. Jest to układ 4 generacji firmy Bosch.

Pompa wysokiego ciśnienia zapewnia ciśnienie 90 MPa w szynie paliwowej, a

w poszczególnych 6-cio otworkowych wtryskiwaczach może ono wzrosnąć do 210 MPa,

zależnie od stanu cieplnego i obciążenia silnika, o czym decyduje elektroniczny układ

sterujący , który również ustala odpowiednią dawkę wtrysku paliwa , zapewniając jej

podział na kilka faz i łagodny proces narastania ciśnienia.

Pojazdy Scania

We wszystkich silnikach Scania z poziomu Euro VI zastosowano

wysokociśnieniowy układ wtrysku bezpośredniego typu: Common Rail XPI (Extra High

Pressure Injection), który dawkuje paliwo pod ciśnieniem rzędu 240 MPa. We

wtryskiwaczach sterowanych elektronicznie zastosowano ośmiootworowe końcówki

rozpylające, które realizują wtrysk wielofazowy składający się najczęściej z trzech porcji

paliwa podawanych w jednym cyklu, tak aby zapewnić optymalne osiągi silnika

i minimalny poziom emisji substancji szkodliwych w spalinach. Układ ten

odpowiedzialny jest także za realizację tzw. powtrysku (dawki końcowej), która jest

stosowana w celu utrzymania temperatury spalin wymaganej do działania układu SCR,

a także regeneracji filtra cząstek stałych.

122

Rys. 3. Wtrysk bezpośredni CR typu XPI 1. Pompa zasilająca 2. Zespół filtrów

dokładnego oczyszczania 3. Zawór dozujący 4. Pompa wysokiego ciśnienia 5.

Zasobnik paliwa 6. Czujnik ciśnienia paliwa 7. Zawór przelewowy 8. Magistrala

powrotna 9. Wtryskiwacze elektromagnetyczne

Pojazdy Volvo

Silniki Volvo D11 zostały wyposażone w wysokociśnieniowy system wtrysku

bezpośredniego typu: Common Rail, który pozwala optymalnie kształtować przebieg

procesu spalania we wszystkich stanach jego pracy. Zastosowano w nim wtryskiwacze

wielootworowe firmy: Denso , które pozwalają realizować tzw. wtrysk wielofazowy, co

skutecznie zwiększa osiągi silnika, oraz zmniejsza głośność jego pracy i poziom emisji

substancji toksycznych w spalinach. Z kolei w silnikach o pojemności skokowej 13 dm3

(D13) wtrysk paliwa odbywa się za pomocą, sprawdzonych w poprzednich modelach,

elektronicznie sterowanych pompowtryskiwaczy.

Pojazdy DAF

W ciężarówkach DAF zastosowano wysokociśnieniowy system wtrysku

bezpośredniego Common Rail, firmy: Delphi, zapewniający ciśnienie wtrysku 250MPa,

realizowane w kilku fazach. Powoduje to większe rozdrobnienie mgły paliwowej

i umożliwia optymalizację procesu spalania, co przekłada się na niższy poziom emisji

spalin, zmniejszenie hałasu i zużycia paliwa. W układzie tym wysokie ciśnienie

wytwarzają dwa zespoły pomp osadzone w jednej obudowie z korpusem silnika

i napędzane wałkiem krzywkowym. Paliwo z przewodu głównego jest dozowane za

pomocą specjalnych regulatorów, zapewniających optymalną wydajność dzięki

sprężaniu dokładnie takiej porcji paliwa jaka jest rzeczywiście potrzebna w danej chwili.

2.2. Układ turbodoładowania

Pojazdy MAN

Inżynierowie MAN w silnikach Euro VI, celem zwiększenia parametrów

roboczych zastosowali dwie turbosprężarki sterowane zaworami typu Wastagate.

Pierwszy stopień tzw. wysokociśnieniowy jest w pełni zasilany przy niskiej prędkości

obrotowej. Dzięki temu zwiększa się stopień napełnienia cylindrów świeżym ładunkiem

123

i jest uzyskiwany bardzo szybki wzrost momentu obrotowego. Przy wyższych

prędkościach obrotowych spaliny częściowo omijają turbinę wysokociśnieniową przez

zawór obejścia, w wyniku czego następuje uruchomienie drugiej niskociśnieniowej

turbiny. Powietrze doładowujące jest chłodzone zarówno pomiędzy turbinami jak i za

drugą turbiną w wodnych wymiennikach ciepła.

Rys.4. Schemat komponentów silnika MAN (Euro VI) : T - czujniki temperatury,

P - czujniki ciśnienia, M - filtr powietrza, RP - zawór regulacji ciśnienia paliwa

Pojazdy Mercedes-Benz W silnikach o niższej mocy oferowane są pojedyncze turbosprężarki o stałej geometrii,

ale podwójnych kanałach turbiny z asymetryczną obudową i chłodnicą powietrza

doładowującego. Spaliny z trzech tylnych cylindrów kierowane są wprost na łopatki

turbiny bez strat generowanych w układzie recyrkulacji. Jedynie trzy przednie cylindry

połączone są z układem recyrkulacji spalin. Regulacja ciśnienia doładowania sterowana

jest elektronicznie poprzez zawór upustowy. Jednostki napędowe o większych mocach

zostały wyposażone w turbodoładowanie dwustopniowe. W silniku OM 473

zastosowano turbo wspomaganie, dzięki dodatkowej turbinie połączonej szeregowo

z turbosprężarką następuje odzysk energii. Moc z turbiny jest kierowana do przekładni

napędu rozrządu, a stąd za pośrednictwem przekładni planetarnej na wał korbowy

silnika.

124

Rys. 5. Schemat układu przekazania mocy z turbiny na wał korbowy silnika MB

Pojazdy Scania i DAF

Wszystkie silniki w/w firm z poziomu Euro VI wyposażone zostały

w turbosprężarkę (VGT), o zmiennej geometrii ustawienia łopatek kierownicy,

zapewniając odpowiednią ilość i ciśnienie powietrza doładowującego w całym zakresie

prędkości obrotowej, co znacząco polepsza własności trakcyjne pojazdu, przyśpiesza

również działanie układu zmiany biegów Opticruise. Pozycje ustawienia łopatek

kierownicy zmieniane są pneumatycznie pod wpływem sygnału podawanego przez

elektroniczną jednostkę sterującą. Aby zapewnić bardziej precyzyjną regulację ilości

powietrza wtłaczanego do cylindrów, w układzie dolotowym zastosowano przepustnicę

(zawór dławiący). Przepustnica ta ogranicza przepływ powietrza w warunkach małego

obciążenia silnika, co sprzyja utrzymywaniu wysokiej temperatury spalin zapewniającej

maksymalna sprawność działania układu SCR. Wszystkie wersje posiadają również

chłodnicę powietrza doładowującego, co wydatnie zwiększa stopień napełnienia

cylindrów silnika świeżym powietrzem. W celu zapewnienia długotrwałej

i bezawaryjnej pracy turbiny wprowadzono chłodzenie łożysk cieczą.

Scania w dwóch silnikach 5-cio cylindrowych o mocy 235 kW i 265 kW, oraz

jednym 6-cio cylindrowym o mocy 301 kW, zdecydowała się zrezygnować z układu

recyrkulacji spalin EGR na rzecz bardziej wydajnego układu selektywnej redukcji

katalitycznej SCR. W silnikach tych znajduje się turbosprężarka o stałej geometrii,

a w kolektorze dolotowym zastosowano przepustnicę sterowaną elektronicznie, celem

regulacji stopnia doładowania.

125

Rys.6. Turbosprężarka typu ( VGT)

Pojazdy Volvo

W silnikach Volvo, konstruktorzy zdecydowali się zastosować, sprawdzone w

poprzednich modelach i niezawodne rozwiązanie, czyli turbosprężarkę o stałej

geometrii ustawienia łopatek, w której stopień doładowania sterowany jest zaworem

upustu spalin Wastegate.

2.3. Układ recyrkulacji spalin

Pojazdy MAN

MAN w swoich silnikach stosuje recyrkulacje spalin z wodnym chłodzeniem w

wymienniku zabudowanym wzdłuż głowicy. Schłodzone spaliny są dodawane przez

zawór do powietrza doładowania w układzie dolotowym, co powoduje spadek

maksymalnej temperatury spalania i jednocześnie zmniejszenie emisji tlenków azotu.

Regulacja układu recyrkulacji przy wykorzystaniu sondy lambda jest ustawiana inaczej

dla każdego punktu pracy silnika, również w warunkach dynamicznych. Zapewnia to

szczególnie wysoką sprawność i małe zużycie paliwa.

Pojazdy Mercedes-Benz i DAF

W silnikach samochodów: Mercedes-Benz, oraz DAF (PACCAR MX)

zastosowano niezawodny chłodzony system recyrkulacji spalin, ściśle współpracujący z

układem doładowania silnika. Standardowo zawór EGR sterowany jest elektronicznie,

co precyzyjnie wpływa na obniżenie temperatury spalania i tym samym przekłada się na

zmniejszenie poziomu emisji tlenków azotu.

126

Rys. 7. Schemat układu recyrkulacji spalin 1.Turbosprężarka 2. Zawór EGR 3. Kolektor

wydechowy 4. Kolektor dolotowy 5. Czujnik temperatury spalin 6. Chłodnica powietrza

7. Zawór podciśnieniowy

Pojazdy Scania

Niemal wszystkie nowe silniki Scania wyposażone zostały standardowo w układ

recyrkulacji spalin (EGR) z jednostopniowym chłodzeniem, co wpływa na obniżenie

temperatury spalania i zmniejszenie emisji tlenków azotu. Stopień recyrkulacji jest

nieco niższy niż w silnikach Euro V (średnio o ok. 5%), ponieważ obecność dwóch

różnych układów oczyszczania spalin : EGR i SCR pozwala zmniejszyć stopień

recyrkulacji. W dwóch odmianach silników 5- cylindrowych, o pojemności 9 dm3

i mocach: 235 kW i 265 kW, oraz jednym 6-cio cylindrowym o mocy 301 kW

zrezygnowano z zastosowania recyrkulacji spalin na rzecz bardziej wydajnego systemu

selektywnej redukcji katalitycznej – SCR.

Pojazdy Volvo

Inżynierowie Volvo w nowych silnikach Euro VI zdecydowali się zastosować tzw.

niechłodzony układ recyrkulacji spalin co powoduje, że do układu oczyszczania spalin

docierają gazy wydechowe o wymaganej temperaturze zapewniającej prawidłową

regenerację pasywną filtra cząstek stałych.

2.4. Układ oczyszczania spalin

Pojazdy MAN

We wszystkich silnikach D20/D26 Euro VI MAN stosuje technologię oczyszczania

spalin, w której główną rolę odgrywają następujące elementy:

- reaktor katalityczny utleniający,

- filtr cząstek stałych,

-reaktor SCR redukujący NOx,

-reaktor utleniający nadmiar amoniaku .

Spaliny opuszczające silnik w pierwszej kolejności trafiają do reaktora

katalitycznego utleniającego, w którym zachodzi proces utleniania tlenku węgla,

węglowodorów i tlenków azotu, a jego produktami są : dwutlenek węgla, para wodna

oraz dwutlenek azotu, wykorzystywany następnie w procesie regeneracji filtra cząstek

127

stałych. MAN w najnowszej generacji silników postawił na filtry typu: CRT , w których

podczas normalnej jazdy jest zapewniona minimalna wymagana temperatura spalin

(ok. 300oC), przy której regeneracja odbywa się pasywnie w sposób ciągły. Jeśli pojazd

pracuje długi okres czasu w miejscu lub na krótkich trasach, nie zapewniając właściwej

temperatury spalin, wówczas regeneracja następuje samoczynnie (bez udziału

kierowcy), dzięki zwiększeniu temperatury spalin za pomocą dodatkowego wtrysku

paliwa, o czym decyduje sterownik silnika. W dalszej kolejności spaliny napływają do

reaktora redukującego SCR, przed którym odbywa się wtrysk wodnego roztworu

mocznika (płyn Ad Blue) rozkładającego się pod wpływem temperatury i pary wodnej

na amoniak i dwutlenek węgla. W samym zaś reaktorze SCR , amoniak, redukuje NOx.

Umożliwia to dalszą 80% redukcję tlenków azotu. Ostatnim ogniwem układu

oczyszczania spalin silników MAN jest reaktor utleniający resztki nieprzereagowanego

amoniaku NH3, powodując jego utlenianie. W celu ograniczenia skomplikowania

systemu MAN połączył katalizator SCR z zamkniętym filtrem cząstek stałych CRT,

tworząc kompaktowy system, mieszczący się w tłumiku wydechowym. Prawidłowe

funkcjonowanie systemu jest możliwe dzięki zastosowaniu szeregu czujników

monitorujących na bieżąco parametry pracy układu i współpracujących z elektroniczną

jednostką sterującą.

Rys.8 Układ oczyszczania spalin MAN

Pojazdy Mercedes-Benz Celem sprostania rygorystycznym normom emisji spalin Euro VI, Mercedes-Benz

opracował własną technologię oczyszczania o nazwie Blue-Tec. Układ ten wyposażony

został w reaktor katalityczny utleniający , filtr cząstek stałych, oraz układ selektywnej

redukcji katalitycznej SCR, który realizuje wtrysk wodnego roztworu mocznika do

kolektora wydechowego , dzięki czemu zachodzi proces redukcji tlenków azotu.

Pojazdy Scania Zasadniczym elementem tego układu jest zintegrowany tłumik, wykonany w

formie pojedynczego izolowanego podzespołu o zwartej budowie. Zawiera on reaktor

katalityczny utleniający, pełno przepływowy filtr cząstek stałych (DPF) oraz

umieszczone za nim dwa równoległe reaktory katalityczne SCR, oraz reaktor

utleniający nieprzereagowanego NH3. Scania opracowała nowy , elektronicznie

128

uruchamiany zespół dozujący Ad Blue - bez wspomagania powietrznego o większej

precyzji działania i trwałości. Ad Blue jest wtryskiwany do mieszalnika , w którym

wydziela się amoniak napływający do dwóch równoległych reaktorów redukujących

SCR, gdzie redukuje NOx. Końcowym elementem układu jest kompaktowy, wydajny

reaktor utleniajacy nieprzereagowany amoniak. Działanie układu monitorują nowe

czujniki temperatury, ciśnienia i stężenia tlenków azotu. Praca systemów EGR i SCR

jest od siebie uzależniona i tak dobrana aby uzyskać maksymalną redukcję NOx.

Zazwyczaj układ EGR eliminuje ok.50% tlenków azotu, zaś układ SCR kolejne 95%.

Filtr DPF wychwytuje 99% cząstek stałych ze spalin. Regeneracja pasywna filtra

zachodzi w sposób ciągły podczas jazdy. Jeżeli mimo tego sadza zaczyna blokować

filtr, wówczas należy uruchomić proces regeneracji aktywnej, polegającej na okresowym

podawaniu dodatkowej porcji paliwa przed reaktor katalityczny utleniający, celem

podwyższenia temperatury spalin przepływających przez układ, co zapewni prawidłowy

przebieg procesu utlenienia cząstek stałych w filtrze.

Rys. 9 Układ oczyszczania spalin Scania

Pojazdy Volvo i DAF

Celem nadrzędnym konstruktorów Volvo i DAF było zapewnienie jak najbardziej

wydajnej regeneracji pasywnej filtra cząstek stałych, dlatego też układ wydechowy

i jego główne elementy zostały umieszczone w izolowanej termicznie obudowie. Jest to

niezbędne, by silnik szybko osiągał wymaganą temperaturę zapewniającą prawidłowy

przebieg procesu regeneracji pasywnej. Jeśli nadal temperatura spalin będzie zbyt niska

do wypalenia cząstek stałych, a filtr będzie zapełniony, silnik zostanie przełączony na

tryb aktywnej regeneracji. Polega ona na podawaniu paliwa poprzez tzw. „siódmy

wtryskiwacz” przed utleniający reaktor katalityczny, tak by wytworzyć odpowiednią

ilość ciepła, które zapewni prawidłową regenerację filtra DPF i działanie reaktora SCR.

W układzie oczyszczania spalin silników DAF i Volvo, w celu spełnienia

rygorystycznych norm emisji spalin Euro VI, zastosowano: reaktor katalityczny

utleniający, który reagując z tlenkami azotu zawartymi w spalinach wytwarza

dwutlenek azotu, niezbędny dla dalszego skutecznego dopalania cząstek stałych w

filtrze DPF, a w niskiej temperaturze otoczenia dostarcza również ciepła wymaganego

do regeneracji filtra. Kolejnym elementem układu jest filtr cząstek stałych (DPF), który

wychwytuje cząstki stałe (PM) i magazynuje je do czasu, aż zostaną dopalone w

procesie regeneracji pasywnej lub pasywno-aktywnej, nie wymagającej interwencji

129

kierowcy. Następnie do komory mieszania wtryskiwany jest płyn Ad Blue (wodny

roztwór mocznika), z którego w wyniku reakcji termicznej i hydrolizy wydziela się

amoniak wpływający do reaktora redukującego, gdzie wchodząc w reakcje z tlenkami

azotu powoduje ich redukcję. Ostatnim elementem układu jest reaktor utleniający

nieprzereagowany amoniak (ASC), w którym zachodzi proces utleniania pozostałości

amoniaku (NH3).

Rys. 10. System oczyszczania spalin Volvo

3. Podsumowanie

Analiza przedstawionych rozwiązań technicznych wskazuje, iż priorytetem w

komplementacji poszczególnych układów było zapewnienie poziomu emisji

toksycznych składników spalin w granicach ustalonych normą ( Euro VI), niezależnie od

zmian parametrów regulacyjnych. Istotą stało się tu ustalenie równowagi pomiędzy

emisją NOx i PM, czyli pomiędzy procesami recyrkulacji spalin i doładowania silnika.

Biorąc pod uwagę ciągłe zmiany warunków pracy silnika oraz współpracę z

zewnętrznym systemem oczyszczania spalin, należy zauważyć, jak ważną rolę odgrywa

elektroniczny układ sterowania silnika, odpowiedzialny za wszystkie procesy

zachodzące w czasie jego eksploatacji. Wykorzystując obecne możliwości elektronicznej

jednostki sterującej możliwe stało się zachowanie optymalnego procesu spalania w

silnikach Diesla i tym samym pogodzenie niskiego poziomu zużycia paliwa przy

zachowaniu minimalnej emisji toksycznych składników spalin. Przewiduje się, iż

kolejnym etapem w rozwoju silników ZS będzie podniesienie poziomu czystości spalin

bezpośrednio opuszczających cylindry silnika. Wymagało to będzie zapewnienia

optymalizacji procesu spalania poprzez zastosowanie jeszcze wyższych ciśnień

wtrysku bezpośredniego paliwa ( ok. 280 MPa), dwustopniowego turbodoładowania

oraz chłodzonej recyrkulacji spalin EGR na poziomie dochodzącym do 30%.

Literatura:

[1] Broszura produktów firmy : Volvo 2013 r.

[2] Kruczyński St. : Filtracja cząstek stałych w spalinach pojazdów samochodowych,

INW „ SPATIUM” , Radom 2011 r.

[3] Materiały szkoleniowe firmy: DAF , 2013 r.

[4] Materiały szkoleniowe firm: Volvo 2013 r. Scania i MAN

[5] Merkisz J. Radzimirski St. „ Nowe przepisy Unii Europejskiej o emisji

zanieczyszczeń z pojazdów samochodowych”. Transport-Samochodowy 2-2011 r.

W-wa 2011 r.

[6] Katalog produktów firmy: Scania 2012 r.,

[7] Rozporządzenie 595/2009 Parlamentu Europejskiego i Rady Europy.

[8] Transport-Technika Motoryzacyjna 10/2013, W-wa 2013r.

130

[9] Transport-Technika Motoryzacyjna 5/2013, W-wa 2013 r.

[10] http://www.scania.pl dostępny 11.2013 r.

[11] http.//www.volvotrack/dealers/pl-pl, dostępny 10. 2013 r.

[12] Transport-Technika Motoryzacyjna 1-2/2013, W-wa 2013 r.

[13] Transport-Technika Motoryzacyjna 3/2013,W-wa 2013 r.

[14] http://www.mantruckandbus.pl/pl/press- media/pressdetails -dostępny 11. 2013 r.

[15] K. Baczewski, T. Kałdoński: Paliwa do silników o zapłonie samoczynnym, WKŁ,

W-wa 2008 r.

[16] J.A.Wajand, J.T. Wajand: Tłokowe silniki spalinowe średnio i szybkoobrotowe.

WNT, W-wa 1993 r.

[17] D. Piernikarski: Kierunki rozwoju silników Diesla pojazdów użytkowych z

uwzględnieniem przyszłych norm toksyczności spalin i ekonomiki paliwowej.

Combustion Engines 2011-SC – 102.

Streszczenie

W artykule przedstawiono obowiązujące regulacje prawne odnośnie poziomu

emisji substancji toksycznych z silników o zapłonie samoczynnym samochodów

ciężarowych i autobusów. Przedstawiono technologie stosowane przez producentów

tych pojazdów celem spełnienia coraz bardziej restrykcyjnych norm emisji spalin Euro

VI, oraz wynikających z tego korzyści ekologicznych i ekonomicznych.

Słowa kluczowe: emisja spalin, Common Rail, pojazdy użytkowe, układ oczyszczania

spalin

THE OVERVIEW OF THE CONSTRUCTION OF ENGINES USED IN

COMMERCIAL VEHICLES IN THE CONSTRUCTION SECTOR IN THE

LIGHT OF THE REQUIREMENTS OF EUROPEAN EMISSION STANDARDS

EURO VI

Abstract

The article presents the legal regulations regarding emissions of toxic substances

from diesel engines of trucks and buses. The presented technologies are being used by

manufacturers of these vehicles in order to meet increasingly restrictive emission

Standards Euro VI, and the environmental and economic benefits which result from it.

Keywords: emissions, heavy load vehicles, exhaust aftertreatment, Common Rail