DEUTZ Variable Emissions-Reduktions-Technologie. Tier 4 unser Antrieb, Ihr Vorteil.
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- Hannelore Hausler
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1 DEUTZ Variable Emissions-Reduktions-Technologie Tier 4 unser Antrieb, Ihr Vorteil.
2 Eine große Herausforderung, der sich die Dieselmotorenhersteller gegenübersehen, ist die Umsetzung der künftigen Abgasemissionsgesetze. Seit 1996 wurden in Europa und in den USA Vorschriften eingeführt, die die Schadstoffkonzentrationen in den Abgasen von Dieselmotoren systematisch reduzieren. Luftverunreinigende Stoffe, die auf die Verbrennung fossiler Kraftstoffe zurückzuführen sind, zeichnen für eine Reihe negativer Umwelt- und Gesundheitseinflüsse verantwortlich, zum Beispiel sauren Regen, Smog und Treibhausgase, die mit der globalen Klimaerwärmung und einer Belastung der Atemwege in Verbindung gebracht werden. Abgase von Dieselmotoren bestehen in erster Linie aus Wasser, NO X, CO, HC, PM und CO 2. NO X : Stickoxide: Ein Verbindungsmix von Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO 2 ), der zu Smog beiträgt und starke Auswirkungen auf die Entwicklung von saurem Regen hat, wenn Kraftstoffe mit hohem Schwefelgehalt eingesetzt werden. Das Thema der Abgasemissionsbegrenzung und -minderung ist äußerst vielschichtig. Um die zulässigen Emissionswerte einzuhalten, werden immer tiefer greifendere Maßnahmen in die Motorkonstruktion, die Einspritz-, Verbrennungs- und Aufladetechnik notwendig; ebenso wird die Nutzung von Abgasnachbehandlungsverfahren erforderlich. Nachdem wir die ersten Schritte der europäischen und USamerikanischen Emissionsreduzierung erfolgreich umgesetzt haben, gilt unsere Aufmerksamkeit nun der kommenden europäischen und US-amerikanischen Abgasstufe 4. Diese stellt die bislang größte Herausforderung an die Motorenhersteller dar und wird zur Anwendung von weiteren Technikmodulen führen. Die grundlegende Philosophie von DEUTZ: Technische Veränderungen am Motordesign und in der Komplexität werden wir nur dann und dort einführen, wo dies zur sicheren Realisierung der gesetzlichen oder der Kundenanforderungen notwendig ist. Hierbei lassen wir die Wirtschaftlichkeit und Zuverlässigkeit des Dieselmotors nicht aus dem Fokus. CO: Kohlenmonoxid: Ist geschmack-, geruchlos und giftig und entsteht bei hohen Verbrennungstemperaturen oder wenn bei der Verbrennung nicht genügend Sauerstoff zur Verfügung steht. HC: Kohlenwasserstoffe: Sie sind das Resultat vollständiger und unvollständiger Verbrennung und kommen als vielfältige Schadstoffvarianten vor. Hauptreaktionsprodukte sind beim Dieselmotor u. a. Kohlenstoffdioxid, Wasser bzw. Kohlenstoffmonoxid und Kohlenstoff (Ruß). PM: Die Partikelemission gehört zu den komplexen Dieselemissionen. Hauptanteile sind metallischer Abrieb aus dem Motor, Kohlenstoff (Ruß) und Kohlenwasserstoffe aus dem Kraftstoff und Schmieröl sowie wässrige Schwefelsäure, die aus dem Schwefel des Kraftstoffs entsteht. CO 2 : Kohlenstoffdioxid: Als Treibhausgas bekannt. Die CO 2 - Emissionswerte von Dieselmotoren liegen unter denen von Benzinmotoren.
3 Die europäische Abgasstufe III B, bzw. die US-Abgasstufe Die Partikel können durch ein Partikelfiltersystem abgebaut so dass Tier 4 interim ohne Dieselpartikelfilter erreicht Obwohl die europäischen Emissionsrichtlinien der Stufe Tier 4 interim (Beginn 2011) betreffen zunächst Motoren mit werden. Die NO X -Werte werden dabei durch innermotori- werden kann. III B/Stufe IV der amerikanischen EPA Tier 4 interim/tier 4 einer Leistung von über 130 kw. Im Vergleich zur vorherigen Abgasemissionsstufe werden die NO X -/HC- und Partikelemissionen erheblich verringert. Um diese Werte zu erreichen, stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung. sche Maßnahmen reduziert, z. B. mithilfe der gekühlten Abgasrückführung. Eine alternative Maßnahme ist die Reduzierung der NO X -/ HC-Emission mithilfe der SCR-Technik, bei gleichzeitig optimierter Verbrennung zur Partikelemissionsreduzierung, Mit der Einführung der Abgasstufe EU IV bzw. US EPA Tier 4 sind die Grenzwerte für Motoren > 56 kw so niedrig, dass eine Abgasnachbehandlung der Stickoxide (NO X ) und des Dieselrußes (PM) notwendig werden. sehr ähnlich sind, gibt es einige wichtige Unterschiede, vor allem bezüglich der Übergangsstufe EPA Tier 4 interim. Die Abgasnachbehandlungsbedingungen der europäischen Stufe IV werden vor den Einführungsterminen außerdem verschiedenen technologischen Revisionen unterzogen. Europäische Richtlinie RL 2002 / 88 / EG kw PS (7,5) / 5,5 / 0, (4,0) / 5,0 / 0,3 (4,7) / 5,0 / 0,4 3,3 / 0,19 / 5,0 / 0,025 3,3 / 0,19 / 5,0 / 0,025 (4,7) / 5,0 / 0,025 0,4 / 0,19 / 5,0 / 0, (4,0) / 3,5 / 0,2 2,0 / 0,19 / 3,5 / 0,025 0,4 / 0,19 / 3,5 / 0,025 (NO X + HC) / CO / PM (g/kwh) NO X / HC / CO / PM (g/kwh) Stufe III A Stufe III B Stufe IV US-Richtlinie EPA NONROAD, 40 CFR Part 89 kw PS (7,5) / 8,0 / 0,40 (7,5) / 6,6 / 0, (7,5) / 5,5 / 0,30 (4,7) / 5,0 / 0,30 * (4,7) / 5,0 / 0, (4,7) / 5,0 / 0,40 (4,0) / 5,0 / 0,30 3,3 / 0,19 / 5,0 / 0,02 0,40 / 0,19 / 5,0 / 0, (4,0) / 3,5 / 0, (4,0) / 3,5 / 0,20 2,0 / 0,19 / 3,5 / 0,02 0,40 / 0,19 / 3,5 / 0, (4,0) / 3,5 / 0,20 > 560 > 751 (6,4) / 3,5 / 0,20 3,1 / 0,19 / 3,5 / 0,10 0,40 / 0,19 / 3,5 / 0,02 (NO X + HC) / CO / PM (g/kwh) NO X / HC / CO / PM (g/kwh) Tier 2 Tier 3 Tier 4 interim Tier 4 Für Motoren mit einer Leistung für USA >19 kw und EU > 37 kw ist eine Nachbehandlung des Dieselrußes (PM) erforderlich. *Berücksichtigt die»option 1«in Übergangsstufe Tier 4 interim
4 DVERT ist unsere Antwort darauf, die zukünftigen Emissionsrichtlinien mit den Bedürfnissen unserer Kunden in Nahezu sämtliche Elemente des DVERT -Systembaukastens können miteinander kombiniert werden, um für das EU STUFE III A / US EPA TIER 3 Einklang zu bringen. DVERT steht für ein modular aufgebautes System von Technikbausteinen, die in die vielen gewünschte Ergebnis hinsichtlich Motorleistung, Einhaltung von Emissionsgrenzwerten und Wettbewerbsfähigkeit zu KRAFTSTOFFEINSPRITZUNG MOTORREGELUNGS-TECHNOLOGIE verschiedenen Konfigurationen unserer Motoren einfließen. Das wesentliche Prinzip lautet: So viel Technologie wie nötig und nicht so viel wie möglich. sorgen. Wir verfügen über eine Reihe von Techniken, die den vorgegebenen Emissionsgrenzwerten gerecht werden. Mit unserem flexiblen Modulsystem können wir sicherstellen, dass eine Übertechnisierung vermieden wird und nur so viel Technologie zum Einsatz kommt, wie erforderlich und sinnvoll ist. Mechanische Pumpe-Leitung und -Düse Mechanische Verteilereinspritzpumpe DEUTZ Common Rail (DCR ) Magnetventilsystem (MVS ) Mechanische Kraftstoffeinspritzung und -regelung Mechanische Kraftstoffeinspritzung mit elektronischer Drehzahlregelung und Motordatenerfassung (EMR 3) Vollelektronische Motorregelung mit elektronischen Kraftstoffeinspritzsystemen von DEUTZ VERBRENNUNGS-MANAGEMENT NO X -REDUZIERUNGSTECHNOLOGIE Verbesserte Motorperformance Mehr Leistung mehr Dynamik Weniger Verbrauch weniger Emissionen Individuelle Kundenunterstützung Partner bei Systemauswahl, -gestaltung und -integration ins Gerät Direkte und indirekte Einspritzsysteme Saugmotoren Abgasturbolader Abgasturbolader mit Ladeluftkühlung 2-Ventil- und 4-Ventilsysteme Einfache, ungesteuerte interne Abgasrückführung (AGR) Gesteuerte interne Abgasrückführung mit Ventilhubmanagement (VLM ) Kontrollierte und gekühlte externe Abgasrückführung Flexible Installationsmöglichkeiten Systembaukasten für alle Motorbaureihen Minimale Betriebskosten DEUTZ Xchange -Kompetenz EU STUFE III B / US EPA TIER 4 INTERIM ABGASNACHBEHANDLUNG Verringerung von Dieselruß mithilfe von Dieselpartikelfiltern NO X -Reduzierung mithilfe der selektiven katalytischen Reduktion (SCR). Partikelreduzierung innermotorisch Entfall mechanisch geregelter Motoren, VLM, ungeregelte AGR, EU STUFE IV / US EPA TIER 4 ABGASNACHBEHANDLUNG Kombination der in Tier 4 interim eingeführten Technologien. Verringerung von Dieselruß mithilfe von Dieselpartikelfiltern, NO X -Reduzierung durch selektive katalytische Reduktion (SCR). TECHNOLOGISCHE VISION EMISSIONSLOSE DIESELMOTOREN
5 Bei der Entscheidung für einen Tier 4 Motor ergeben sich einige häufig gestellte Fragen. Zu den wichtigsten wollen wir hier Stellung nehmen: Einbausituation Je höher die Abgasstufe, desto mehr Komponenten und damit Bauraum werden benötigt, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Da der zur Verfügung stehende Einbauraum aber nicht beliebig erweitert werden kann ein Problem das besonders unsere Kunden, die Gerätehersteller, beschäftigt gilt es, andere Wege zu beschreiten. Wir lösen das Problem, indem wir bereits heute in der Planungsphase eines neuen Gerätes, den Motor und das Abgassystem gemeinsam mit unseren Kunden konfigurieren und so den vorhandenen Raum bestmöglich nutzen. DVERT erleichtert dies durch seinen modularen Charakter. Leistung DEUTZ Motoren mit moderner Abgastechnologie verfügen über die gleiche oder oft sogar bessere Leistungsdichte als Motoren ohne fortschrittliche Abgasreinigung. Das aus der Automobilindustrie bekannte Downsizing findet auch bei vielen DEUTZ Motoren Anwendung. Für Sie als Kunden bedeutet es unter Umständen, gleiche Leistung bei weitgehend gleich bleibenden Einbaumaßen, da der Mehraufwand für Kühlung oder die Abgasreinigung durch die höhere Leistungsdichte des Antriebsmoduls kompensiert werden kann. DVERT -SYSTEMBAUKASTEN Verbrauch DEUTZ Motoren zeichnen sich traditionell durch einen niedrigen Dieselverbrauch aus. Dies betrifft besonders unsere neuen Tier 4 Motoren. Durch modernstes Motoren- und Verbrennungsmanagement optimieren wir Leistung und Drehmoment, bei gleichzeitiger Senkung des Verbrauchs. Ein etwas höherer mechanischer und thermischer Aufwand wird in jedem Fall überkompensiert, je nach Anwendung kann die Kraftstoffeinsparung bis zu 5% betragen. Komplexität Selbstverständlich sind Tier 4-Motoren komplexer, technisch aufwendiger und anspruchsvoller als ihre Vorgänger, dies liegt in der Natur der Sache. Für DEUTZ ist es jedoch vertrautes Terrain, denn bei unseren Automotive-Kunden hat sich z. B. die SCR-Technik schon lange bewährt. In Hunderttausenden von dieselgetriebenen Fahrzeugen hat sie sich in den letzten Jahren als alltagstauglich und zuverlässig erwiesen. Serviceaufwand Motoren ab der Abgasstufen EU III B bzw. US EPA Tier 4 interim erfordern in der Regel keinen höheren Serviceaufwand als vergleichbare Motoren mit geringerer Abgasstufe. Alle relevanten Komponenten des DVERT -Systembaukastens verfügen über die gleiche Lebensdauer, wie der Motor selbst. Einzige technologiebedingte Ausnahme sind die geschlossenen Dieselpartikelfilter. Diese müssen bei Standardanwendungen, in der Klasse unter 130 kw, aufgrund Baureihe V V V V Leistung kw kw kw kw kw kw EU Stufe III B / US EPA Tier 4 interim Partikeloxidationskatalysator Brenner optional Dieselpartikelfilter Selektive katalytische Reduktion EU Stufe IV / US EPA Tier 4 Partikeloxidationskatalysator Brenner Dieselpartikelfilter Selektive katalytische Reduktion = Standardlösung von Ascheablagerungen im Filter und je nach Motorauslastung frühestens nach h und in der Klasse über 130 kw frühestens nach h ausgewechselt und gereinigt werden. Ein Warnsignal zeigt dem Betreiber frühzeitig an, dass ein Austausch des Filters bevorsteht. Um unseren Kunden einen reibungslosen und schnellen Austausch zu ermöglichen, wurde das bewährte DEUTZ Xchange -Programm um den Produktbereich Dieselpartikelfilter erweitert. Regeneration Von Partikelfiltersystemen wird erwartet, dass sie neben guten filterspezifischen Leistungen, wie hohem Abscheidegrad bei geringem Gasgegendruck, niedrigen Wartungskosten, einfacher Konstruktion und langer Lebensdauer, auch beste Regenerationsergebnisse ohne signifikanten Mehrverbrauch erreichen. In der Praxis haben sich zwei Systeme durchgesetzt: a. Passive Regeneration Diese Systeme zeichnen sich durch eine Regeneration des Filters unter bestimmten Arbeitsbedingungen, also ohne gezielte Einleitung des Oxidationsprozesses aus. Hierzu zählen: Dieselpartikelfilter mit kontinuierlicher Regeneration (CRT) und beschichtete Partikelfilter (CSF). Vorteil der Zündkerze Temperatursensor Einlass Kraftstoff- Luft-Gemisch passiven Regeneration ist die Tatsache, dass diese Systeme ohne die Zufuhr von Fremdenergie arbeiten. Ihr Nachteil besteht darin, dass sie nicht für alle Lastprofile geeignet sind. b. Aktive Regeneration Bei den aktiven Systemen wird das Abgas durch eine Fremdenergiequelle auf die notwendige Oxidationstemperatur (> 600 C) gebracht; damit wird die Regeneration gezielt eingeleitet. DEUTZ bietet alle vorgenannten Verfahren an, fokussiert sich aber auf die Lösung mit einem motornah installierten Brenner und einer Luftpumpe (anwendungsoptimierte Regeneration). Die Vorteile dieser Lösung sind: Die Regeneration erfolgt bedarfsgesteuert durch zusätzliche Verbrennung von Kraftstoff im Abgas. Eine Regeneration erfolgt automatisch auch in Anwendungen mit geringer Motorlast. Eine Überladung des Partikelfilters und damit ein Ansteigen des Gasgegendrucks werden zuverlässig verhindert. Der Wirkungsgrad des Motors wird nicht beeinträchtigt. Die maximale Motorleistung steht immer zur Verfügung. Durch den DVERT -Systembaukasten kann diese Lösung kosteneffizient und mit nur geringen konstruktiven Änderungen seitens des Geräteherstellers realisiert werden. Kraftstoffeinlass- Kartusche Brenner- Kartusche
6 PARTIKELOXIDATIONSKATALYSATOR (OFFENER FILTER) DOC POC DVERT ist deshalb für unsere Kunden so vorteilhaft, weil es ein vollständig integrierter Bestandteil der DEUTZ Technologie-Kompetenz ist. Alle Komponenten vom Engineering bis zur Integration des Motor- und Abgasnachbehandlungssystems in das Arbeitsgerät sind sorgfältig aufeinander abgestimmt. Im Sinne unserer Kunden belegt dies eindeutig unseren Führungsanspruch in allen Disziplinen des Motorenbaus. HC und CO werden oxidiert geringer Abgasgegendruck KONTINUIERLICH ARBEITENDER REGENERATIONS-PARTIKELFILTER (CRT ) innermotorische Maßnahmen zur Begrenzung der Emissionen (insbesondere Partikel) notwendig DOC CDPF ELECTRONIC ENGINEERING MOTOR- APPLIKATIONEN HC und CO werden oxidiert Aufwand für Lastzuschaltung, z. B. Hydraulik ENGINEERING > 90% Partikelreduzierung durch DPF Filterregeneration durch CRT -Effekt Empfindlichkeit gegenüber Schwachlastbetrieb, ggfs. aktive Maßnahmen notwendig: Lastaufschaltung Drehzahlanhebung Drosselung PROZESS- KONTROLLE INTEGRATION VON KOMPONENTEN DEUTZ BRENNER-VERDAMPFER FÜR DIESELPARTIKELFILTERSYSTEM (DPF) DOC CDPF ABGASNACH- BEHANDLUNGS- SYSTEME INTEGRATION IN DAS GERÄT HC und CO werden oxidiert > 90% Partikelreduzierung durch DPF NO 2 -freies System Brenner/ Verdampfer keine motorischen Maßnahmen zur Temperaturanhebung notwendig aktive Komponenten werden am Motor montiert SELEKTIVE KATALYTISCHE REDUKTION (SCR) DOC SCR CU CAT AdBlue NO X -Sensor bis zu 85% NO X -Reduzierung möglich HC und CO werden oxidiert (auch ohne DOC) Partikelreduzierung über HC-Oxidation (ca. 30% bei Euro IV/V) zusätzliche Betriebsmittel (AdBlue ) notwendig SCRT (EU STUFE IV UND US EPA TIER 4) DOC CDPF SCR CU CAT Brenner/ Verdampfer bis zu 85% NO X -Reduzierung möglich HC und CO werden oxidiert > 90% Partikelreduzierung durch DPF AdBlue NO X -Sensor Filterregeneration duch CRT -Effekt zusätzliche Betriebsmittel (AdBlue ) notwendig DOC = Dieseloxidationskatalysator; POC = Partikeloxidationskatalysator; CDPF = Beschichteter Dieselpartikelfilter; SCR = Selektive katalytische Reduktion; CU CAT = Clean-up-Katalysator
7 Als Motoren-Systemlieferant verstehen wir uns in erster innovatives Zeichen gesetzt. Durch den modularen Einsatz Vieles wird sich ändern zwei Dinge aber werden sich keit. DVERT repräsentiert den technologischen Systembau- Linie als Spezialist für komplexe Antriebslösungen. Deshalb verschiedener Technologien entsprechen sämtliche Mo- niemals ändern: unsere zielstrebige Kundenorientierung und kasten für die neuen Motorgenerationen. DEUTZ ist damit sehen wir es als unsere Aufgabe an, die mit der neuen Ab- toren, bei vertretbarem technischem Aufwand, den gesetz- die typischen Eigenschaften der DEUTZ Motoren: Leistungs- bestens für zukünftige Herausforderungen aufgestellt ganz gasgesetzgebung verbundenen Anforderungen zum Nutzen lichen Anforderungen der neuen Abgasbestimmungen. fähigkeit, Wirtschaftlichkeit, Zuverlässigkeit und Langlebig- im Sinne unserer Kunden. unserer Kunden sicher, effektiv und ökonomisch zu lösen. Da jeder Kunde individuelle Bedürfnisse hat, entwickeln wir auch individuelle Lösungen. Mit DVERT hat DEUTZ ein TIER 4-SYSTEM DEUTZ Brenner SCR-CAT Dosiereinheit Dieselpartikelfilter AdBlue -Tank Pumpmodul
8 Kraftstoffeinspritzsysteme momentkurven, Drehmomentsteuerung und Motorsicher- Interne AGR Neben Verteilereinspritzpumpen, Bosch-Common-Rail-Systemen und unseren Pumpe-Leitung-Düse-Systemen, haben heitssteuerung stehen durch das EMR -Steuerungssystem ebenfalls zur Verfügung. Die einfachste Methode besteht darin, entweder das Auslassventil während des Ansaugtaktes oder das Einlassventil wir das DEUTZ Common-Rail-System (DCR ) entwickelt. Bei dieser Methode werden zwei Hochdruckpumpen eingesetzt, die durch die Nockenwelle des Motors angetrieben werden und Kraftstoff in die Druckleitung einspeisen. Wie bei allen Common-Rail-Systemen stellen elektronisch gesteuerte Injektoren sicher, dass zum richtigen Zeitpunkt die richtige Kraftstoffmenge mit dem geforderten Druck in den Brennungsraum eingespritzt wird. Mithilfe des DCR können wir die Außenabmessungen des Basismotors beibehalten und sämtliche Nebenabtriebe je nach Bedarf des Kunden anbieten. Motor- und Maschinenregelung Motoren mit DCR kommunizieren über ein CAN-Bus-Protokoll mit der Maschine. Dies ermöglicht Funktionen wie drive by wire und die vollständige Integration der Motorregelung in die elektronisch gesteuerten hydrostatischen Antriebsstränge von Fahrzeugen oder Maschinen. Ein weiterer Vorteil dieser vollautomatischen, elektronischen Steuerungen ist das integrierte Motordiagnose- und Sicherheitssystem. Wenn der Motorregler während des Betriebs einen ungewöhnlichen Zustand registriert, wie beispielsweise Motorüberhitzung, wird die Motorleistung auf einen Notlaufbetrieb reduziert bis hin zur Außerbetriebsetzung. Dies vermeidet kostenintensive Instandsetzungen und erhöht die Betriebssicherheit und -verfügbarkeit der Arbeitsmaschinen. Wir werden unsere gegenwärtigen mechanischen Steuerungssysteme, soweit möglich, für Motoren im unteren Leistungsbereich einsetzen. Diese Systeme kennzeichnen einfachste mechanische Fliehkraftregler sowie in sich geschlossene, drehmomentsteuernde Fliehkraftregler, die heutzutage teilweise noch in Motoren bis 7 Liter Hubraum üblich sind. Es gibt Fälle, bei denen eine Maschine von der Unkompliziertheit eines mechanischen Einspritzsystems profitieren kann, aber dennoch die Steuerungskomplexität einer elektronischen Motorregelung benötigt. Wir werden diesem Bedürfnis gerecht, indem wir das DEUTZ EMR -Steuerungssystem verwenden. EMR ist ein programmierbarer Drehzahlregler, der die Funktionen vollautomatischer elektronischer Steuerungen imitiert, jedoch ohne die Fähigkeit, den Zündzeitpunkt zu verändern. Funktionen wie drive by wire, stufenlose Drehzahlregulierung, multiple gespeicherte Dreh- Verbrennungsmanagement Unser Motorenangebot beinhaltet Verbrennungssysteme mit indirekter Dieseleinspritzung für die kleineren und mit direkter Kraftstoffeinspritzung für alle übrigen Motoren. Wir werden auch weiterhin beide Systeme anbieten. Im Bereich unter 56 kw werden wir nach wie vor Saug- und Turbomotoren im Programm haben. Die Auswahl dieser beiden Verbrennungs-Managementarten ist leistungsabhängig. In der Klasse über 56 kw werden die NO X -Emissionsgrenzwerte strenger. Hier verfügen die Motoren zusätzlich über Abgasturbolader und Ladeluftkühlung. Je nach Motortyp bieten wir 2- oder 4-Ventiltechnik an. Je größer der Einlassventilquerschnitt ist, umso mehr Ansaugluftmenge steht für die Verbrennung zur Verfügung. Dies führt zu einer besseren Motorbefüllung und Verbrennung und damit zu einer höheren Leistungsdichte. Ähnliches gilt für das Auslassventil, bezogen auf den Brenngasauslass. Da die Ventilgröße durch geometrische Beschränkungen definiert wird, lässt sich dieses Problem durch den Einsatz der Mehrventiltechnik lösen. Ein 4-Ventilmotor liefert im Vergleich zu einem konventionellen 2-Ventilmotor bei gleichem Hubraum eine höhere Leistung über den gesamten Drehzahlbereich und ein höheres Drehmoment. NO X -Reduzierungstechnik NO X entsteht unter anderem, wenn der Sauerstoff und der Stickstoff der Luft in einer Umgebung mit hoher Temperatur eine Reaktion miteinander eingehen. Dieselmotoren arbeiten mit hohen Verdichtungsverhältnissen und mageren Kraftstoffgemischen. Dies hat eine sauerstoff- und stickstoffreiche Atmosphäre im Brennraum zur Folge, die zur NO X -Bildung führt. Durch Rückführung eines Teils der Abgase in den Verbrennungsraum (Abgasrückführung, AGR) wird die Menge an überschüssiger Luft reduziert, sodass ein Zustand mit weniger verfügbaren Sauerstoff- und Stickstoffmolekülen geschaffen wird, die sich in einer chemischen Reaktion zu NO X verbinden können. Eine Abgasrückführung kann auf verschiedene Arten erzielt werden. während des Auslasstaktes kurz zu öffnen. Beide Methoden können durch einfache Modifikation der Nockenwelle realisiert werden, haben jedoch den Nachteil, dass sie nicht deaktiviert werden können. Dies bedeutet, dass die AGR immer arbeitet, unabhängig von der Motorlast und -drehzahl. Die interne, nicht gesteuerte AGR hat in einigen Motorbetriebspunkten einen geringen Nachteil hinsichtlich der Drehmomentannahme, die von optimierten Nockenwellenprofilen abhängt. Geregelte interne AGR Eine weitere iagr-methode besteht in der elektronischen Steuerung des Öffnungspunktes des Auslassventils. Der Auslassventilhub für die AGR wird durch hydraulische Verbindung mit dem Einlassnocken realisiert. Mithilfe eines Magnetventils kann die Verbindung unterbrochen werden, wodurch die AGR deaktiviert ist. Der Vorteil ist, dass dieses System vom Motormanagement-System gesteuert wird, ohne den Nachteil gekühlter externer AGR, korrosive Stoffe zu erzeugen. Weitere Vorteile sind ein verbessertes Fahrverhalten und ein schnelleres Ansprechverhalten des Motors. Das System wird überwiegend in Hochleistungsmotoren eingesetzt, wie beispielsweise für Traktoren, Förderzeuge und Baumaschinen. Gekühlte AGR Eine dritte AGR-Methode besteht darin, eine definierte Abgasmenge durch einen externen Kühler zu leiten und anschließend über ein Klappenventil in das Verbrennungssystem zurückzuführen. Diese Methode wird als externe, gekühlte AGR bezeichnet. Das System ermöglicht eine höhere Leistungsdichte und bessere Drehmomentsteuerung, da das Schaltventil elektronisch über das Motormanagement-System gesteuert werden kann (Festlegung der AGR-Menge). Durch Rückführung gekühlter Abgase wird die Temperatur der Ansaugluft herabgesetzt, was wiederum zu einer höheren Leistungsdichte führt. Nachteile sind höhere Kühlungsanforderungen und, was noch wichtiger ist, die Umwandlung von Schwefel aus dem Kraftstoff zu korrosiver Schwefelsäure. Auch deshalb fordern für diese Lösung alle Motorenhersteller von hochdrehenden Dieselmotoren die Verbreitung von schwefelfreiem Dieselkraftstoff. Zur Vermeidung von Korrosion verwendet DEUTZ speziell geeignete Materialien. Dieselpartikelfilter Moderne Dieselpartikelfilter sind als geschlossene oder offene Version im Einsatz. Bei den geschlossenen Partikelfiltern, auch Oberflächenfilter, durchströmen die Abgase eine Filtereinheit aus einem porösen Keramikmaterial. Während sich der Filter nach und nach mit Partikeln füllt, überwacht das Motormanagement-System u.a. den Anstieg des Abgasgegendrucks. Zu einem genau definierten Zeitpunkt findet eine thermische Regeneration des Filters statt. Die Partikeloxidationskatalysatoren, auch offene Filter genannt, verfügen über eine geringere Abscheiderate (< 50%) und die Filtration erfolgt im Inneren einer metallischen Struktur. Bei diesem Filtertyp ist keine aktive Regeneration erforderlich, für hohe spezifische Motorleistungen ist er jedoch nicht geeignet. SCR-Technik Die selektive katalytische Reduktion (SCR) ist eine Methode zur Reduzierung der NO X -Emissionen. Grundlage dieser Technologie ist eine wässrige, 35%ige Harnstofflösung (AdBlue), die vor einem speziellen Abgaskatalysator in den Abgasstrom eingesprüht wird. Dieser Katalysator besitzt eine Vanadium- oder Zeolithbeschichtung. Durch den Harnstoff entsteht in einer passiven Umwandlung Ammoniak (NH 3 ), das mit dem NO X und Sauerstoff reagiert und dabei Stickstoff und Wasser bildet. Diese Technologie ist seit 2006 auf dem europäischen Lkw-Markt eingeführt; in den USA wird sie ebenfalls eingeführt.
9 DEUTZ AG Ottostraße Köln, Deutschland Telefon: +49 (0) Telefax: +49 (0) info@deutz.com Bestell-Nr / 04 / 2009 / VI-K DEUTZ Corporation 3883 Steve Reynolds Blvd. Norcross, GA 30093, USA Telefon: Telefax: engines@deutzusa.com DEUTZ AG Beijing Office 207 CITIC Building Jian Guo Men Wai Dajie, Peking, VR China Telefon: Telefax: dbj@deutz.com.cn DEUTZ Asia-Pacific (Pte) Ltd. 11 Kian Teck Road Singapur Telefon: Telefax: dap@deutz.com DEUTZ Australia Pty. Ltd. 41 Woodlands Drive 3195 Braeside Vic, Australien Telefon: Telefax: deutzoz@deutz.com
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