Clean Power. ) in ihre atomaren Zustände und setzen als Reaktion NOx frei. ) und Sauerstoff (O 2

Transkript

1 Powering the future

2 Clean Power. Seit 1996, dem Jahr, in dem die erste Emissionsschutzverordnung der amerikanischen Umweltschutzagentur EPA in Kraft trat, haben die Motorhersteller unermüdlich an der Reduzierung des Schadstoffausstoßes gearbeitet. Während des Verbrennungsprozesses wird im Motor die chemische Energie in mechanische Energie umgewandelt. Aufgrund der Unreinheit von fossilem Brennstoff werden im Laufe des Verbrennungsprozesses diverse Giftstoffe freigesetzt. Dabei handelt es sich überwiegend um NOx, CO, HC und Partikelmasse (Feinstaub). NOx: Stickoxide gelten als Hauptursache für sauren Regen und die Ausdünnung der Ozonschicht. Bei hohen Verbrennungstemperaturen, in der Regel über C, dissoziieren molekularer gasförmiger Stickstoff (N 2 ) und Sauerstoff (O 2 ) in ihre atomaren Zustände und setzen als Reaktion NOx frei. CO: Kohlenmonoxid ist ein giftiges, geschmack- und geruchloses Gas. Es bildet sich im Laufe des Verbrennungsprozesses bei niedriger Sauerstoffkonzentration (fettes Gemisch) oder aber bei ungleichmäßiger Sauerstoffverteilung. Die CO-Emissionen bei Dieselmotoren sind gering. HC: Kohlenwasserstoffe setzen sich aus organischen Elementen zusammen, die sowohl im Brennstoff als auch im Öl vorhanden sind, und werden durch eine unvollständige Verbrennung erzeugt. Der Anteil an HC steigt zusammen mit dem Brennstoffvolumen im Brennraum an. Partikelmasse (Feinstaub): Partikelmasse besteht vorwiegend aus winzigen Kohlenstoffteilchen und anderen giftigen Substanzen, die während des unvollständigen Verbrennungsprozesses von Brennstoff, d.h. bei niedriger Verbrennungstemperatur, erzeugt werden. Die Folgen, die das Einatmen von Feinstaub auf die Gesundheit von Mensch und Tier hat, sind hinreichend untersucht und belegt worden und schließen Asthma, Lungenkrebs und Herz-Kreislauf-Erkrankungen ein.

3 Als kritischste Schadstoffe sind NOx und Partikelmasse seit 1996 um rund 60 Prozent reduziert worden. Eine weitere Reduzierung von NOx und Partikelmasse von etwa 90 Prozent wird innerhalb der nächsten wenigen Jahre erzielt werden. NOx CO HC PM

4 Für eine sauberere Umwelt. Sowohl in den Vereinigten Staaten als auch in Europa sind viele Anstrengungen unternommen worden, um möglichst saubere Dieselmotoren zu bauen. Motoren müssen während ihrer gesamten Lebensdauer und unter vielfältigen Einsatzbedingungen schonend mit der Umwelt umgehen. Die im Jahr 2011 in Kraft tretenden Tier 4 Interim/Stage IIIB -Bestimmungen werden zunächst Motoren mit einer Leistung von über 130 kw betreffen, um nach und nach auf die anderen Leistungsbereiche ausgedehnt zu werden. Die, Tier 4 Interim/Stage IIIB -Bestimmungen schreiben eine signifikante Senkung sowohl von Stickoxiden (- 50 %) als auch von Feinstaub (- 90 %) vor.

5 Emissions standards. Motoren für bewegliche, Bau- und forstwirtschaftliche Maschinen im Geländeeinsatz (Europa und USA) « » Tier 3/Stage IIIA 130 P 560 kw Tier 4 interim/stage IIIB Tier 4/Stage IV Tier 3/Stage IIIA 56 P < 130 kw Tier 4 interim/stage IIIB Tier 4/Stage IV 19 P < 56 kw Tier 3/Stage IIIA Tier 4 interim/stage IIIB Tier 4/Stage IV LEGENDE Die Einführung von Stage IV ist für den 1. September 2014 festgelegt, die von Tier 4 für den 1. Januar Emissionsgrenzwerte Stage IIIA/Tier 3 (1) Stage IIIB/Tier 4 interim Stage IV/Tier 4 (g/kwh) NOx HC (2) CO PM NOx HC (2) CO PM NOx HC (2) CO PM 130 P 560 kw (3) (3) 56 P < 130 kw (4) (3) (3) P < 56 kw (5) (3) LEGENDE (1) Nur (untere) Worst-Case-Toleranzgrenze ausgewiesen (höhere Grenzen für eingeschränkte Leistungsbereiche in den USA und für CO und Feinstaub in Europa verfügbar) (2) NMHC für US Tier-Limits berücksichtigt (3) EU Stage IIIB und Stage IV Grenzwert für Partikelmasse beträgt (4) EU Stage IIIB Grenzwert für NOx beträgt 3.3 (5) EU Stage IIIB Grenzwert für Partikelmasse beträgt 0.40

6 Die Umweltforderung: die gleichzeitige Senkung von Stickoxiden und Feinstaub. Aufgrund der gegenläufigen Reaktion auf die Verbrennungstemperatur ist die Reduzierung eines der Verbrennungserzeugnisse (NOx oder Partikelmasse) zwingend mit dem Anstieg des anderen Verbrennungsproduktes verbunden. Um NOx und Feinstaub parallel zu reduzieren, wie es die Tier 4 Interim/Stage IIIB-Bestimmung verlangt, ist es erforderlich, an verschiedenen Systemen zur Verbrennungskontrolle und Abgasnachbehandlung zu arbeiten. Bei der SCR-Technologie (Selektive Katalytische Reduktion) handelt es sich um ein Nachbehandlungssystem, das die während des Verbrennungsprozesses erzeugten NOx in Stickstoff (N 2 ) und Wasser (H 2 O) umwandelt, wie sie natürlich in der Atmosphäre vorkommen. Der Einsatz des SCR-Systems ermöglicht es dem Motorkonstrukteur, den Verbrennungsvorgang zum Zwecke der Feinstaubreduktion zu optimieren und zur gleichen Zeit den Stickoxid- Downstream des Motors zu senken, und zwar unabhängig vom Verbrennungsprozess. Die Antwort von FPT: die SCR-Technologie FPT T E C H N O L O G I E

7 Beginnend mit der Tier 3/Stage IIIA-Bestimmung ermöglicht die SCR-Technologie die Einhaltung des Tier 4 Interim/Stage IIIB-Emissionsniveaus in zwei simplen Schritten. 1 Die auf die Hochtemperaturverbrennung ausgelegte Motorkalibrierung erzeugt Stickoxide und in stark begrenztem Maße Feinstaub. 2 Durch die Abgasnachbehandlung gemäß SCR-Technologie wird der NOx-Ausstoß reduziert. Unabhängig vom Verbrennungsprozess. Tier 4 interim/stage IIIB

8 SCR-System: Arbeitsweise. Das SCR-Abgasnachbehandlungssystem bedient sich eines Katalysators, der durch die chemische Reaktion mit einer wässrigen Harnstofflösung NOx in Stickstoff (N 2 ) und Wasser (H 2 O) umwandelt. Die Wasser-Harnstoff-Lösung ist ein ungiftiges, farb- und geruchloses Gemisch aus chemischem Harnstoff und demineralisiertem Wasser. Das gesamte System wird durch die Dosiereinheit (DCU) im Versorgungsmodul gesteuert und überwacht. Die Hauptbestandteile des SCR-Systems sind: Versorgungsmodul Harnstoffttank Dosiermodul SCR-Katalysator Beim Anlassen des Motors führt die DCU-Dosiereinheit die Nachbehandlungs-Systemkontrolle durch. Im Anschluss daran wird die wässrige Harnstofflösung mit Hilfe einer spezifischen Einspritzdüse (Dosiermodul) in den Abgasstrom gesprüht, wobei durch eine Hydrolysereaktion Dampf und Ammoniak (NH 3 ) erzeugt werden. Durch die Reaktion des SCR-Katalysators werden Stickstoff und Wasser freigesetzt, die für die Umwelt unschädlich sind. Wenn der Motor abgestellt wird, wird die Wasser-Harnstoff-Lösung vollständig in den Tank abgeführt. FPT T E C H N O L O G I E

9 Dosiermodul Versorgungsmodul SCR-Katalysator Harnstofftank

10 Hauptbestandteile des SCR-Systems Versorgungsmodul: ist die Einheit, in der die Druckregulierung und die Förderung der wässrigen Harnstofflösung stattfindet. Das Modul besteht aus einer Dosiereinheit und einer Pumpe. Die Dosiereinheit steuert und überwacht die Menge und den Druck der Wasser-Harnstoff-Lösung mittels Temperatur- und Drucksensoren. Die Pumpe leitet die druckfeste Flüssigkeit zu einem spezifischen Einspritzsystem. Harnstofftank: ist der Speicherbehälter für die Wasser-Harnstoff-Lösung an Bord des Fahrzeugs. Er ist mit Temperatur- und Füllhöhensensoren ausgestattet. Dosiermodul: ist die Einheit, die für die Einspritzung der Wasser-Harnstoff-Lösung in den SCR-Katalysator verantwortlich ist; sie wird durch das Versorgungsmodul überwacht. SCR-Katalysator: ist der Teil des Systems, in dem die chemische Reduktion stattfindet. FPT T E C H N O L O G I E

11 System-Integration. Das SCR-System ist auf Einbaufreundlichkeit und Anordnungsflexibilität ausgerichtet, wodurch den OEM-Herstellern die Möglichkeit gegeben wird, die Tier 3/Stage IIIA -Fahrzeugarchitektur beizubehalten. Die spezifische bauliche Beschaffenheit sämtlicher Systembestandteile garantiert einen problemlosen Zugang bei Wartungs- und Befüllungsarbeiten (siehe nachstehende Abbildung). Motor Dosiermodul SCR-Katalysator Harnstofftank Versorgungsmodul

12 10 gute Gründe, die für die Wahl von SCR sprechen. 1) HERAUSRAGENDE PERFORMANCES: da es sich bei SCR um ein Nachbehandlungssystem handelt, ist der Motor auf die Maximierung von Drehmoment und Leistung bei kürzester Load-Response-Time ausgerichtet. 2) HOHE ZUVERLÄSSIGKEIT: das SCR-System ermöglicht es dem Motor, die Wärmeabweisung zahlreicher interner Motorkomponenten zu reduzieren, was sich positiv auf die Funktionssicherheit auswirkt. 3) GERINGERER KRAFTSTOFFVERBRAUCH: die Effizienz des Verbrennungsprozesses optimiert den Kraftstoffverbrauch und damit die Betriebskosten für den Verbraucher. 4) LÄNGERE WARTUNGSINTERVALLE: der optimierte Verbrennungsprozess bewahrt die physikalischen Eigenschaften des Öls, wodurch der Wartungsbedarf und die damit verbundenen Ausfallzeiten reduziert werden. 5) KOMPAKTE AUFMACHUNG: verglichen mit dem Tier 3/Stage IIIA-Motor erlaubt die thermodynamische Effizienz des SCR-Systems die Reduzierung des Hubraums und die Verbesserung der Leistungsfähigkeit. 6) UMFANGREICHE KRAFTSTOFF-KOMPATIBILITÄT: das SCR-System funktioniert unabhängig von der Qualität des Kraftstoffes. Bei der SCR-Technologie von FPT werden die Katalysatorträger durch das Vorhandensein von herkömmlich im Kraftstoff enthaltenen Schadstoffen wie Schwefel nicht beeinflusst. 7) UNSCHLAGBARE LEBENSDAUER: das SCR-System ist auf lebenslange Haltbarkeit ausgerichtet! Die Feinstaub-Reduzierung im Motor sorgt dafür, dass keinerlei Verstopfungsprobleme auftreten und demzufolge keine Regenerationsmaßnahmen erforderlich werden. 8) ANWENDERFREUNDLICHE LÖSUNG: das SCR-System ist einfach und benutzerfreundlich aufgebaut! Das Einzige, was zu tun bleibt ist, Harnstoff nachzufüllen, wenn der Füllstandanzeiger an der Instrumententafel des Fahrzeugs aufleuchtet. 9) SPITZENTECHNOLOGIE: SCR wird vom Gros der Motorhersteller als die Technologie der Zukunft in Konformität mit der Tier 4 Final/Stage IV-Bestimmung betrachtet. 10) UMWELTPFLEGE: dank des SCR-Systems werden die während des Verbrennungsprozesses erzeugten Schadstoffe in harmlose N 2 und H 2 0 umgewandelt, wie sie bereits in der Umwelt vorkommen. UTZE EN DES SCR-SYSTEMS

13 Tier 4 Interim/Stage IIIB-Motorenpalette von FPT für Leistungsbereiche über 130 kw. Motormodell N67 ENT C87 ENT C10 ENT C13 ENT V20 ENT Höchstleistung kw (max.) Spitzengeschwindigkeit (1/min) Nennleistung kw (max.) Nenndrehzahl (1/min) Drehmoment (Nm) (max.) Drehzahl bei maximalem Drehmoment Nachbehandlung SCR SCR SCR SCR SCR

14 Fragen & Antworten. Worin liegen die Beweggründe für FPT, die Tier 4 Interim/Stage IIIB - Bestimmungen zu erfüllen? Auf welche Weise wird das Emissionsziel durch die SRC-Technologie erreicht? Welche Vorteile bietet die SCR-Technologie? FPT hat sein Hauptaugenmerk auf die Produktivität und Betriebskostenoptimierung der Kunden gerichtet, nachdem es SCR als die beste Lösung für Mittel- und Schwerlastmotoren ausgemacht hat. Durch die Einwirkung auf den Kraftstoffverbrauch und die Wartungsintervalle (Ölwechsel) ermöglicht das SCR-System eine Senkung der hohen Betriebskosten. Bei der SCR-Technologie wird die Abgasreduktion vollständig durch das nachgelagerte Nachbehandlungssystem gehandhabt, das in der Lage ist, eine optimale Verbrennung bei einem geringeren Kraftstoffverbrauch zu gewährleisten. Es gibt mindestens zehn gute Gründe, die SCR als optimale Lösung zu erkennen geben: Herausragende Performances Hohe Zuverlässigkeit Geringerer Kraftstoffverbrauch Längere Wartungsintervalle Kompakte Aufmachung Umfangreiche Kraftstoffkompatibilität Unschlagbare Lebensdauer Anwenderfreundliche Lösung Spitzentechnologie Umweltpflege

15 In welchen Ländern wird das SCR-System vertrieben werden? Wird AUS 32 auch in den USA vertrieben werden? Gibt es irgendwelche kritischen Aspekte im Zusammenhang mit der SCR-Einführung in den USA? Was passiert, wenn der Harnstofftank leer ist? Ist das SCR-System kälteanfällig? Unterliegt der Einbau des SCR-Systems irgendwelchen Einschränkungen? SCR wird in all den Ländern vermarktet werden, in denen die Emissionsverordnungen die Einhaltung der Tier 4 Interim/Stage IIIB -Norm auferlegen. Ja. Nein, denn bis 2011 wird das AUS 32-Vertriebsnetz in den USA ausgebaut sein (viele amerikanische Motorhersteller werden SCR zwecks Erfüllung der US-Richtlinie EPA10 übernehmen). Es leuchtet eine LED an der Instrumententafel des Fahrzeugs auf; zur Gewährleistung der Sicherheit wird der Motor auf den Notbetriebs-Home-Modus umgeschaltet. Nein, das SCR-System von FPT funktioniert einwandfrei bei niedrigen Temperaturen. Selbst bei Kaltstarts mit gefrorener Harnstofflösung (Temperaturen unter -11 C / 12 F) läuft der Motor tadellos und ohne jegliche Leistungsminderung. Nein. Selbstverständlich haben die OEM-Hersteller die FPT-Montagevorgaben zu beachten. Das System ist auf einen mühelosen Einbau ausgerichtet und erweist sich in Bezug auf die Länge der Rohrleitungen und die Höhenanordnung als ausgesprochen flexibel.

16 Überall zu Ihren Diensten. Verkhaufs- und Servicestützpunkte. FPT zählt auf ein flächendeckendes Vertriebs- und Servicenetz, das über Zentren in aller Welt umfasst und in denen die Kunden beim Kauf, bei Eingriffen an den Motoren und bei der Ersatzteilbeschaffung tatkräftig unterstützt werden. Die Vertragshändler von FPT werden laufend geschult und sind damit in der Lage, die eigenen Kunden umfassend und kompetent zu beraten und zu unterstützen jederzeit und an jedem Ort. Alle Ersatzteile sind Originalteile von geprüfter Qualität.