Двигатели

алтернативна енергия за строителните машини

Законодателство за емисии на отработени газове от дизеловите двигатели на строителните и селскостопанските машини ще пристъпи към следващия си етап от по-строги изисквания през 2014 г., когато ще влезе в сила Етап IV от европейската директива и Tier 4 Final за САЩ.

Тази промяна ще предизвика ново намаляване на емисиите на азотен окис (NOx) освен окончателното ограничаване на фините прахови частици (PM), което бе постигнато с изискванията на Етап IIIB / Tier 4 Interim.

Освен това, в Европа се водят дискусии за по-нататъшно развитие на нормативни актове в Етап V на директивата за ограничаване на замърсяването на атмосферата от специализирани машини. Предвижданията са да има няколко насоки на развитие в този контекст.

Първо, очаква се новата директива да засяга дизеловите двигатели, които понастоящем не попадат под действието на директивата, което означава под 19 kW и над 560 kW.

Второ, двигателите от 19 kW от 37 kW, за които се отнасят разпоредбите до и включително Stage IIIA, но не последващите, вероятно ще са предмет на обсъждане в разработваните бъдещи законови изисквания към нивата на замърсяване. В етап V също се очаква да се включат изисквания към двигателите с искрово запалване (бензинови), както и дизеловите двигатели с постоянна скорост и стационарни приложения, като например генераторите.

Факт е, че конструкцията на дизеловите двигатели значително се усложнява с интегрирането на допълнителните системи, необходими за намаляване на емисиите. Това неизменно се отразява и на производствените разходи, които се увеличават и в резултат производствената цена на двигателя също нараства. Такъв, без съмнение, е случаят с двигателите за Stage IIIB / Tier 4 Interim, когато повечето производители на двигатели добавят обемисти и скъпи системи за последваща обработка в изпускателните системи, за да отговорят двигателите на поставените от разпоредбата изисквания.

Интересни дискусии се водят относно машините, традиционнно задвижвани от дизелови двигатели около 50 kW - 8 тонни багери, малки багер-товарачи, челни товарачи, компактни колесни товарачи, 6-тонни валяци ролки и т.н. За тези машини се обсъжда възможността за използване на 37 kW или по-малък двигател като част от хибридна система, която ще достави общата необходима мощност от 50 kW. Предимството тук е, че тези размери на дизеловите двигатели са предмет на изискванията на Stage IIIA от директивата за ограничаване на емисиите към момента, така че това е възможност да се избегнат допълнителните разходи за последваща обработка. От друга страна, производствените разходи за технологично по-сложната хибридна система, може да се окажат трудни за компенсиране при компактните машини, където двигателят е съществена част от общите разходи.

Последни новости при дизеловите двигатели
Разбира се всички нововъведения изискват исвестно време, преди да се появят като готови продукти на пазара. Междувременно, производителите поставят силен акцент върху дизеловите двигатели, и по-специално върху новите модели, които са били освободени, за да се покрият изискванията на Tier 4 Final и Етап IV.

Основната промяна при по-строгите изисквания на Tier 4 Final / Етап IV, спрямо действащите в момента Tier 4 Interim/Етап IIIB, е добавянето на селективна каталитична редукция (SCR) изпускателни системи за последваща обработка на отработените азотни оксиди. Те са своеобразно допълнение към съществуващите системи за рециркулация на отработените газове (EGR), които намаляват азотните оксиди (NOx) в горивните камери и дизеловите филтри за твърди частици (FAP) и дизеловите катализатори за окисляване (DOC), които отстраняват трърдите прахови частици от изгорелите газове.

Една от последните разработки на Caterpillar, например, е така нареченият Clean Emissions Module(СЕМ), за да отговори на предизвикателството Tier 4 Final. Устройството включва DOC, DPF и SCR модули и беше представено на обществеността за първи път на последното издание на специализираното изложение Intermat като част от двигателят ACERT C7.1 и автономното захранване C13 ACERT. ACERT C7.1 е 7 литров, 6-цилиндров двигател с мощност 116-225 kW и максимален въртящ момент от 1208 Nm.

Изискванията за пространство, свързани с инсталирането на двигателя на машината, са основен проблем за производителите на оборудване и Caterpillar казва, че конструкцията на C7.1 позволява лесна инсталация. СЕМ е неразделна част и може да се монтира на различни места, в зависимост от приложението. Модулите могат да се монтират и фабрично на шасито или над двигателя. Индустриалният генератор C13 отива още по-далеч, защото 287-388-киловатовото устройството се доставя като пълен пакет, включващ радиатор, маховик, алтернатор, модул за последваща обработка, вградено окабеляване, модерна електроника и подлежащ на конфигуриране софтуер.

Генераторите Caterpillar се стремят да поддържат компактен дизайн, без допълнителни изисквания за пространството, в сравнение с предходните модели, съобразени с изискванията на Tier 4 Interim / Eтап IIIB.

John Deere Power Systems, използваха Intermat, за да представят двигателя Power Tech PSS 9.0L, Tier 4 Final / Етап IV съвместим. Подобно на Caterpillar, компанията е разработила всичко-в-едно пакет за последваща обработка, за да отговори на новото законодателство. Модулът е наречен Integrated Emissions Control и съдържа DOC, DPF и SCR. При производството му е използвана блокова технология с мисъл да се отговори максимално на все по-строгите регулации за емисиите и очакванията на клиентите. Този подход дава гаранция, че нивата на емисии ще са под зададените от законодателството лимити, без да се прави компромис с мощността, производителността, лекотата на работа, надеждността, дълготрайността, както и без да се повишат оперативните разходи.

Интересен производител по отношение на намаляването на емисиите до новите приемливи нива, е JCB. Компанията представи Етап IIIB / Tier 4 Interim версия на своят 55 до 129 kW двигател Ecomax, който е уникален на пазара за постигане на съответствие със законодателството с това, че не използва никаква последваща обработка.

Компанията наскоро представи Stage IIIB / 55 до 129 kW двигател Ecomax пазар за постигане на съответствие, без използването на всяка последваща обработка. Въпреки че изглежда малко вероятно такова решение да бъде приложимо за по-взискателните изисвания на директивите Етап IV / Tier 4 Final, от компанията твърдят, че тази конструкция е значително конкурентно предимство на настоящото поколение дизелови двигатели, които са монтирани машини като багер-товарачи, телескопични товарачи, мини товарачи и някои модели на багери и колесни товарачи. От компанията поясняват, че оперативните разходи на тези машини са по-ниски от конкурентните, защото няма DPF, който изисква периодично обслужване и няма нужда от рециркулиращ флуид, който е необходим в системите SCR.

От JCB изразяват особена гордост с това, че чрез инженерните постижения и иновации, успяват да постигнат мощност и въртящ момент, каквито клиенти изискват, като същевременно се намалява разхода на гориво и се удовлетворяват строгите изисквания за емисиите.

Работата на машината е един от основните показатели за избор в настоящите, изпълнени с технологични трудности, времена на промяна. Това конкурентно предимство винаги може да помогне за намирането на нова пазарна и бизнес ниша. От дъщерното дружество на компанията Tognum – MTU, например, обявиха наскоро, че са подписали нов договор за доставка на двигатели серия 400 и 500 за Bomag. Двгателите ще бъдат използвани в машините за манипулиране и уплътняване на отпадъци.

Индустриалните дизелови двигатели са взаимствани от моделите Tognum OM 460 LA и OM 502 LA Mercedes-Benz, презназначени за товарен международен транспорт. На практика този пазар е много по-напред в развитието си по отношение на ограничаване на емисиите, в сравнение с производството на строителна техника. Това означава, че MTU не само може да доставя двигатели, удовлетворяващи настоящите директиви Етап IIIB / Interim Tier 4 закона, но също така и прототипи за Етап IV и Tier 4 Final.

По отношение на рботата на машините, от MTU твърдят, че произведените от тях двигатели имат възможност за постигане на голяма мощност и висок въртящ момент, като това се изтъква, че са ключовите фактори, които позволяват на машините за сметища да работят по стръмни наклони, да преместват купчини отпадъци и да маневрират бързо.

При по-леките модели на пазара, Yanmar обяви наскоро, че са постигнали Tier 4 сертификат от Агенцията за защита на околната среда на САЩ (EPA) за модела 4TNV88C: 35,5 kW двигател 2.2 литра. Yanmar също така твърди, че това е първият двигател в света, който е сертифициран до това ниво от California Air Resources Board (CARB). Компанията Yanmar е постигнала редуциране на емисии по начин, наподобяващ подхода на производителите на по-големи двигатели, с електронно управление, високо налягане на горивото при инжектиране, EGR и DPF. Използването на тези технологии са позволили да се постигне необходимото 90% намаляване на емисиите на азотни оксиди.

По подобен начин Kohler е стигнала до одобрени по изискванията на Tier 4 Final за 1.9-литровите и 2.5-литровите си двигатели, произвеждани за американския пазар, но без използването на DPF. Вместо това, компанията е избрала комбинацията от директно впръскване на горивото, EGR и DOC.