VÍTÁME VÁSServisní porada 4.12.2014

EMISNÍ NORMA TIER IVBTomáš Šmerda

315.04.2023

EMISNÍ NORMA TIER IVBEmise spalovacích motorů obsahují stovky chemických látek v různých koncentracích, jejíchž biologické vlastnosti (účinky na zdraví člověka) nebyly doposud jednoznačně určeny. Spalovací motory jsou zodpovědné za více než 70% globální produkce CO emisí a 19% CO2.

Mimo produktů dokonalého spalování tzn. CO2, H2O, přebytku kyslíku, zbytkového

dusíku, které tvoří dominantní zastoupení se vyskytuje celé řada plynů a pevných látek z nichž největší pozornost se věnuje: oxidu uhelnatému CO, nespáleným uhlovodíkům HC (Hydrocarbons, parafiny, olefiny, aromatické uhlovodíky), částečně spálené uhlovodíky (aldehydy, ketony), produkty štěpení (acetylen, ethylen, vodík, saze), oxidy dusíku NOx (NO – oxid dusnatý,

N2O oxid dusný, NO2 – oxid dusičitý) a pevné

částice PM (Partikel Matter) [50].

415.04.2023

EMISNÍ NORMA TIER IVBKromě splnění emisních limitů se musí výrobci motorů zavázat k tzv. emisní životnosti nebo-li, že motor bude splňovat emisní limity po určenou dobu ve směrnici 97/68/EC. U motorů pro traktory s výkonem nad 37 kW je tato doba stanovena na 8000 h provozu.

Podle několika studií produkuje zemědělský sektor největší podíl pevných částic PM 10 a oxidů dusíku u nesilničních vozidel, jak je vidět v grafech na.

Proto se hledají cesty jak emise snižovat nejenom na straně úpravy spalovacích motorů ale také hledání možností pro zvyšování účinnosti převodových ústrojí, snižování spotřeby paliva, využívání techniky, automatické systémy atd.

515.04.2023

EMISNÍ NORMA TIER IVB

615.04.2023

EMISNÍ NORMA TIER IVBSpalovací motor je již více než jedno století součástí vývoje a snahy využít tohoto tepelného stroje při stále rozmanitějších, a tím také náročnějších podmínkách.

Větší část této doby byly koncentrovány především na provozní vlastnosti a spolehlivost a nebyl kladen velký důraz na negativní projevy činnosti spalovacího motoru, které jsou především environmentální povahy.

Konkrétně se jedná o škodliviny ve výfukových plynech, hluk, úniky provozních náplní, spotřebování surovin pro výrobu komponentů, produkce odpadů atd.

Všechny výše vyjmenované skutečnosti jsou v posledních 20 letech stále více pod „drobnohledem“ veřejnosti, států a společenských institucí jako např. OSN, EU, EPA atd. Právě tyto instituce vymezují pravidla environmentální povahy včetně úrovně již zmíněných emisí spalovacího motoru.

715.04.2023

EMISNÍ NORMA TIER IVBZ tohoto rozboru lze pak stanovit při známém zastoupení uhlíku (0,86) a vodíku (0,14) v motorové naftě stanovit výslednou produkci CO2 a H2O:

Produkce CO2 při dokonalém spálení 1 kg nafty je 3,15 kg

Pro dokonalé spálení 1 kg nafty se spotřebuje 3,4 kg O2

Pro dokonalé spálení 1 kg nafty se spotřebuje 14,78 kg vzduchu

815.04.2023

EMISNÍ NORMA TIER IVBV roce 2011 vstoupil v platnost emisní limit Stage 3b pro výkonovou kategorii 130 až 560 kW, což znamenalo implementaci nových systémů na spalovací motory, které umožní jejich splnění.

Strategie Case IH byla ve znamení zavedení SCR systému pro traktory s výkonem nad 100 k a pro traktory do 100 k zavedení filtrů na pevné částice a CEGR. Emisní limit Stage 3b není poslední úrovní emisních limitů, ale podle plánu Evropské unie vstoupil v platnost další limit Stage 4 (rok 2014) pro výkonovou kategorii 130 až 560 kW.

Novými limity se sníží oxidy dusíků NOx o 80 %, zatímco pevné částice zůstávají na stejné úrovni.

915.04.2023

EMISNÍ NORMA TIER IVB

1015.04.2023

EMISNÍ NORMA TIER IVB

1115.04.2023

EMISNÍ NORMA TIER IVBCase IH při hledání řešení jak splnit přísnější limity Tier 4b vycházel ze zachování systému SCR, který již několik let v provozu a má s ním již zkušenosti ze kterých vycházel. Další vývoj ukázal, že doplněním dalších katalyzátorů DOC a CUC bez použití filtrů na pevné částice a recirkulace výfukových plynů lze nový limit splnit.

Do výfukového potrubí je doplněn DOC (Diesel Oxidation Catalyst) katalyzátor, který umožňuje oxidaci – chemickou reakci kyslíku s CO, HC a NO na CO2, NO2, H20, při které se také zvyšuje teplota výfukových plynů, což přispívá k účinnější činností SCR katalyzátoru při začátku provozu traktoru. Z pohledu činnosti SCR systému je DOC katalyzátor zdrojem NO2 (oxidu uhličitého), který ovlivňuje poměr plynů NO2/NO (80 % z NOx tvoří NO). Ten je důležitý pro účinnost SCR katalyzátoru v oblasti nízkých teplot výfukových plynů. Podle různých zdrojů je optimální poměr mezi 0,5 až 1.

1215.04.2023

EMISNÍ NORMA TIER IVBVýfukové plyny jsou poté směřovány do SCR (Selective Catalytic Reduction) katalyzátoru před kterým dochází ke vstřikování ADblue. V SCR katalyzátoru, ve kterém s pomocí amoniaku NH3 dochází k reakci s oxidy dusíku a jejich přeměně na dusík N2 a H20. Amoniak je toxická látka a z toho důvodu se získává až chemickou cestou po vstřiknutí kapaliny „Adblue“ do výfukového potrubí. Kapalina Adblue je složena z 32,5 % z močoviny (CO (NH2)2) a zbylou částí je demineralizovaná voda, která se po vstřiknutí odpaří a využije se dále při chemických reakcích.

Součástí tělesa katalyzátoru SCR je i CUC (Clean Up Catalyst) katalyzátor, který redukuje volný amoniak NH3 , který je zahrnut mezi látky ovlivňující ozonovou vrstvu, okyselování půdy atd. V CUC katalyzátoru dochází k oxidaci NH3, který se tak přeměňuje na N2 a H20.

1315.04.2023

EMISNÍ NORMA TIER IVB

1, ECU 8, Vstřikovač Adblue

2, Regulační klapka 9, Snímač teploty

3, NOx snímač 10, SCR katalyzátor

4, Snímač teploty 11, CUC katalyzátor

5, Zásobovací modul 12, Snímač teploty

6, DOC katalyzátor 13, NH3 snímač

7, Snímač kvality Adblue

1415.04.2023

EMISNÍ NORMA TIER IVB

1515.04.2023

EMISNÍ NORMA TIER IVBVýfukové plyny, které prochází přes turbodmýchadlo jsou přivedeny do DOC katalyzátoru kde dochází k reakcím NOx, HC, CO s kyslíkem a tvorbě NO2, CO2 a H2O. Za DOC katalyzátorem je umístěný vstřikovač ADblue kterým se zajištuje dávkování ADblue do proudu výfukových plynů. Jejich vysoká teplota způsobí odpaření vody z ADblue a vzniklý čpavek reaguje s oxidy dusíku v SCR katalyzátoru na N2 a H2O.

Protože celý proces redukce NOX ovlivňuje řada činitelů např. teplota výfukových plynů, vstřikované množství Adblue, stav SCR katalyzátoru, atd. může zůstávat v proudu výfukových plynů nevyužitý čpavek, který se dostává do okolního prostředí. Abychom tomu zabránili, je v soustavě resp. součástí SCR katalyzátoru i CUC katalyzátor, ve kterém reaguje zbytkový čpavek NH3 s kyslíkem na dusík N2 a H20.

1-Sensor kvality Adblue, 2-Řídící jednotka motoru, 3-Snímač teploty a NOX ve výfukových plynech, 4-klapka regulace výfukových plynů, 5- CUC katalyzátor, 6- DOC katalyzátor, 7-Vstřikovač Adblue, 8-Regulační ventil chlazení, 9-Plnící modul, 10-Sensor NH3, 11-SCR katalyzátor,

1615.04.2023

EMISNÍ NORMA TIER IVB

Základní komponenty systému pro splnění emisních normy Tier IVb/ Stage IV u traktorů Magnum, 1-SCR katalyzátor, 2-DOC katalyzátor, 3-Vstřikovací jednotka Adblue, 4-Sání motoru, 5-Plnící čerpadlo Adblue, 6-Regulační klapka výfukových plynů,

1715.04.2023

EMISNÍ NORMA TIER IVBJedním z nových prvků v konstrukci soustavy je regulační klapka ve výfukovém potrubí. Regulační klapka je umístěna na výstupu z turbodmýchadla a svojí konstrukcí se podobá klapce v EGR systému. Klapka se využívá za účelem zvýšení teploty výfukových plynů pro rychlejší náběh systém SCR, který potřebuje pro provoz optimálně teplotu 270 – 275 oC.

Regulace klapky je aktivní především při nízké teplotě výfukových plynů kdy přivírá proudění výfukových plynů a tím zvyšuje teplotu plynů. Jakmile se dosáhne optimální teploty pro SCR pak se klapka deaktivuje. Při běžném provozu tak není aktivní.

1-Sensor kvality Adblue, 2-Řídící jednotka motoru, 3-Snímač teploty a NOX ve výfukových plynech, 4-klapka regulace výfukových plynů, 5- CUC katalyzátor, 6- DOC katalyzátor, 7-Vstřikovač Adblue, 8-Regulační ventil chlazení, 9-Plnící modul, 10-Sensor NH3, 11-SCR katalyzátor,

1815.04.2023

EMISNÍ NORMA TIER IVBHydraulický systém zajištuje činnost SCR systému a je prakticky stejný jako v SCR řešení pro Tier IV a. Adblue je z nádrže nasáváno přes filtry a rozvaděč pomocí membránového čerpadla poháněného el. proudem přes krokový motorek. Systémový tlak Adblue je namísto 5 bar zvýšen na 9 bar. Z čerpadla vystupuje opět přes rozvaděč a filtr na vstřikovací modul. Ten má novou konstrukci s chlazením od chladicí kapaliny motoru. Ovládání vstřikovače Adblue je nově přes řídící jednotku motoru. Pokud nedochází ke vstřikování Adblue, pak je vraceno zpět do nádrže. V nádrži je nově umístěn snímač kvality Adblue. Po vypnutí motoru dochází stejně jako u předchozí verze k odsání Adblue z potrubí. Adblue se začíná vstřikovat při teplotě výfukových plynů 240 OC.

1915.04.2023

DĚKUJI ZA POZORNOST