EIN UNTERNEHMEN, DAS SICH MIT DER GESELLSCHAFT WEITERENTWICKELT WAS BEDEUTET STUFE IV? EMISSIONS- ENTWICKLUNG BEI MOBILE MASCHINEN UND GERÄTE

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1 MOTORTECHNOLOGIE

2 EIN UNTERNEHMEN, DAS SICH MIT DER GESELLSCHAFT WEITERENTWICKELT Bobcat kann sich seiner die Zukunft mitgestaltenden Innovationen rühmen. Wir sind schon seit Jahrzehnten bei der Umsetzung von Strategien zum Schaffen sauberer Produktionssysteme, Reduzieren von Treibhausgasemissionen, Entwickeln umweltfreundlicherer Produkte und kontinuierlichen Ausbau unseres Umweltmanagements ganz vorn. Die Umweltschutzbestimmungen konzentrieren sich hauptsächlich auf Feinstaub (PM) und Stickoxide (NOx), da diese bei Dieselmotoren eine wichtige Rolle spielen. Stickoxide (NOx) tragen zu bodennahem Ozon bei, allgemein als Smog bekannt Feinstaub (PM) besteht aus Ruß oder unverbranntem Kraftstoff im Abgas (wodurch schmutzige Motorabgase ihre schwarze Farbe erhalten) Die Einführung der Stufe IV-Normen im Jahr 2014 bot uns eine weitere Gelegenheit, unseren Kunden Produkte anzubieten, die ihren tagtäglichen Ansprüchen gerecht werden leistungsstarke, zuverlässige und kostengünstige Maschinen, die mit nur minimalen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt arbeiten. WAS BEDEUTET STUFE IV? Im Jahr 1999 wurden im Rahmen der EU-Richtlinie 97/68/EG verschiedene Emissionsnormen festgelegt. Seitdem hat die Europäische Kommission die Richtlinie in Form verschiedener Stufen verfeinert und ergänzt. In jeder Stufe werden strengere Kriterien zur Vermeidung des Ausstoßes bestimmter Schadstoffe angelegt. Die Stufe IV ist seit 2014 in Kraft und fordert die weitgehende Beseitigung von Stickoxidemissionen. EMISSIONS- ENTWICKLUNG BEI MOBILE MASCHINEN UND GERÄTE Stufe I (1999) Stufe II (2002) Stufe IIIA (2006) 0.54 Stufe IIIB (2011) Emissionsreduzierung 0.2 Stufe I (1999) - Stufe IV (2014) Stufe IV (2014) Feinstaub (PM) - Stickoxide (NOx)

3 WAS HAT BOBCAT BEIM ÜBERGANG VON STUFE I ZU STUFE IV GETAN? Stufe I: Reduzierung des Stickoxidausstoßes von Dieselmotoren Stufe II: Schwerpunkt auf der Senkung von Stickoxid (NOx), Kohlenwasserstoffen (HC) und Feinstaub (PM) Stufe III: Eine erhebliche Reduzierung bei Feinstaub und eine weitere Senkung bei Stickoxid Stufe IV: Wir haben den Stickoxidanteil drastisch gesenkt und eine weitere Feinstaubreduzierung erreicht. Da die Emissionswerte und die gesetzlichen Vorgaben je nach Motorleistung variieren, gab es auch hinsichtlich Umfang und Art der Veränderungen an unseren Maschinen erhebliche Unterschiede. An allen unseren Maschinen wurden jedoch eine Reihe wichtiger Verbesserungen vorgenommen, u. a. Einbau von Turboladern, Optimieren des Motorverbrennungssystems und der Einsatz des Hochdruck-Common-Rail-Systems (HPCR) zur Kraftstoffeinspritzung. MOTORAUSGANGSLEISTUNG P 56 P 130 kw CO HC NOx PM in g/kwh Stufe I (1999) 5,0 1,3 9,2 0,70 Stufe IV (2014) 5,0 0,19 0,4 0,025 Emissionsreduzierung (in %) von Stufe I zu Stufe IV 0% -85% -96% -96% Die folgende Tabelle zeigt die Größenordnung bei der Senkung der Emissionspegel von Stufe I bis zur aktuellen Stufe IV: STUFE IIIB- UND STUFE IV-VERFAHREN Zur Einhaltung der neuesten Emissionsvorschriften wurden verschiedene Technologien entwickelt: Hochdruck- Common-Rail-Kraftstoffsystem (High Pressure Common Rail, HPCR), Abgasrückführung (Exhaust Gas Recirculation, EGR), Diesel-Oxidationskatalysator (Diesel Oxidation Catalyst, DOC), Dieselpartikelfilter (Diesel Particulate Filter, DPF) und Selektive Katalytische Reduktion (Selective Catalytic Reduction, SCR). Je nach Art der Maschine und des jeweils am besten geeigneten Motors nutzt Bobcat eine Kombination dieser Verfahren. 3

4 HOCHDRUCK-COMMON-RAIL-KRAFTSTOFFSYSTEM (HPCR) Ein hocheffizientes System zur Kraftstoffeinspritzung spielt für die saubere Leistung eines Dieselmotors eine entscheidende Rolle. HPCR ist ein modernes Verfahren zur Kraftstoffeinspritzung, das den Kraftstoffdruck und das Einspritz-Zeitverhalten besser reguliert. Es wird bereits häufig in Bobcat- Hochleistungsmotoren verwendet, wobei das Motorsteuergerät (ECU) beim Erfüllen der Vorschriften der Stufen IIIB und Stufe IV eine wichtige Rolle spielt. Common-Rail Motorsteuergerät (ECU) In Stufe IIIA wurden viele Bobcat-Maschinen mit HPCR-Einspritzung ausgerüstet. Die ECU spielt für die zukünftigen Stufe IIIB- und Stufe IV-Technologien eine wichtige Rolle. Hochdruckpumpe HPCR-FUNKTIONSPRINZIP Kraftstoffdruck Die Hochdruckpumpe setzt den Kraftstoff unter Druck ( bar) Die Common Rail-Einheit speichert den unter Druck stehenden Kraftstoff Die Einspritzventile führen den Kraftstoff dem Motor zu Einspritzzeitpunkt Das Motorsteuergerät (ECU) steuert die Einspritzventile präzise an, damit in jedem Verbrennungszyklus mehrere Kraftstoffeinspritzungen möglich sind. Vorteile eines optimalen Verbrennungsvorgangs Durch hohen Druck wird Kraftstoff beim Verlassen der Einspritzventile in einen äußerst feinen Nebel umgewandelt. Der Kraftstoff wird in dieser Form gründlicher verbrannt und bewirkt dadurch: geringere Kraftstoffkosten: Da der Kraftstoff gründlicherer verbrennt, benötigt der Motor weniger davon sauberere Abgase: Es befindet sich weniger unverbrannter Kraftstoff in den Abgasen bessere Leistung: mehrere Einspritzvorgänge bei jedem Verbrennungstakt verlängern die Verbrennungsdauer, erzeugen mehr Energie und eine höhere Ausgangsleistung des Motors höherer Komfort: eine längere Verbrennungsdauer verringert den Zylinderspitzendruck im Motor, was den Motorgeräuschpegel senkt und für ein angenehmeres Betriebsverhalten sorgt HPCR ermöglicht auch die Anwendung weiterer Verfahren wie Diesel-Oxidationskatalysatoren (DOC), Selektive Katalytische Reduktion (SCR) und Dieselpartikelfilter (DPF) 4

5 ABGASRÜCKFÜHRUNG (EGR) Diese unter dem Kürzel CEGR (Cooled Exhaust Gas Recirculation) bekannte gekühlte Abgasrückführung reduziert den Stickoxidanteil (NOx) durch dessen Rückführung zum Motor. Dies schwächt den Sauerstoffanteil in der Verbrennungskammer ab und verringert die bei der Verbrennung erreichte Spitzentemperatur. Dies hat eine Reduzierung der Stickoxidbildung, aber auch erhöhte Feinstaubemissionen zur Folge. Deswegen setzt Bobcat die Abgasrückführung zusammen mit weiteren Nachbehandlungsverfahren (DOC und / oder DPF) ein, die Feinstaub hocheffektiv verringern (siehe unten). Zurückgeführte Abgase Auspuff Lufteinlass EGR-Merkmale keine Änderungen an der grundlegenden Motortechnologie keine speziellen Service- oder Wartungsarbeiten erforderlich keine speziellen Betriebsanweisungen keine Additive erforderlich Gekühlt zurückgeführte Abgase DIESEL-OXIDATIONSKATALYSATOR (DOC) Ein Diesel-Oxidationskatalysator ist ein spezieller Katalysator, der bei Kontakt mit Motorabgasen chemisch reagiert. Diese Reaktion wandelt Feinstaubemissionen im Abgas in unschädliche Substanzen wie Wasser und Kohlendioxid um. Kohlenwasserstoff Feinstaub (PM) Kohlenmonoxid Stickstoffoxid Wasser DOC-Merkmale keine Änderungen an der grundlegenden Motortechnologie keine speziellen Service- oder Wartungsarbeiten erforderlich keine speziellen Betriebsanweisungen keine Additive erforderlich Kohlendioxid 5

6 DIESELPARTIKELFILTER (DPF) Ein Wandstrom-Filtersystem aus Keramik scheidet Feinstaub aus dem Motorabgas ab. DPF-Merkmale geringere Stickstoffemission per Motorkonstruktion geringerer Kraftstoffverbrauch kompakte, montagefreundliche Technik keine Additive erforderlich DPF-Regeneration Damit der DPF sauber bleibt und effizient funktioniert, wird die hohe Eigentemperatur der Abgase genutzt, um angesammelten Feinstaub zu verbrennen. Dieses halbautomatische Reinigungsverfahren bezeichnet man als Regeneration. Wandstrom-Filter Abgas mit Feinstaubpartikeln (graue Pfeile) strömt durch die Filterwände. Feinstaubpartikel werden von den Filterwänden zurückgehalten und das gesäuberte Abgas tritt aus. Barrieren zwingen die Abgase durch die Filterwände Dieselkraftstoffrücklauf Dieselkraftstoffzufuhr Kraftstofffilter Kraftstoffpumpe Dosiereinheit (MU) Kraftstofftank Motorsteuergerät (ECU) Dieselmotor Stellantriebe Sensoren Motorabgase mit PM- Partikeln Temperatur -sensor Einspritzeinheit (IU) Temperaturfühler Differentialdrucksensor DOC DPF 6

7 SELEKTIVE KATALYTISCHE REDUKTION (SCR) Motoren mit SCR-Systemen verdichten den Kraftstoff vor der Einspritzung stärker und optimieren dadurch den Verbrennungsvorgang, was zu gründlicherer Kraftstoffausnutzung und besserem Ansprechverhalten führt. Infolgedessen wird die Feinstaubbildung zwar verringert, der Stickoxidgehalt im Abgas steigt jedoch. Daher wird eine Harnstofflösung (AdBlue, auch DEF = Diesel Exhaust Fluid, Diesel-Emissions-Fluid genannt) in den Abgasstrom injiziert, die das Stickoxid im Abgas in Stickstoff und Wasser umwandelt, die beide umweltunbedenklich sind. AdBlue - Versorgungsmodul Motorsteuergerät (ECU) AdBlue - Temperatursensor AdBlue - Tank Filter Sensoren AdBlue - Füllstandssensor Stellantriebe Dieselmotor Dosiermodul mit Injektor Motorabgase mit NOx- Partikeln Temperatur -sensor Temperatur -sensor N 2 H 2 O SCR-Katalysator SCR-Merkmale geringere Feinstaubmission per Motorkonstruktion geringerer Kraftstoffverbrauch kompakte, montagefreundliche Technik AdBlue ist allgemein bekannt und überall erhältlich keine Regeneration erforderlich 7

8 EGR, DOC, DPF UND SCR: DIE PASSENDE TECHNOLOGIE FÜR JEDEN MOTOR! Bobcat nutzt verschiedene Technologien, damit bei jedem Motor die maximale Leistung und die niedrigsten Betriebskosten erzielt werden. Je nach Motoreigenschaften und Einsatzanforderungen wird die jeweils günstigste Option eine Kombination aus EGR und DOC, oder EGR, DOC und SCR, oder EGR, DOC und DPF gewählt. MOTORHERSTELLER MOTORTYP KRAFTSTOFFANLAGE TURBOLADER * EMISSIONSKONTROLLE EMISSIONSKLASSE HPCR WGT VGT EGR DOC DPF SCR KUBOTA Diverse Stufe IIIA BOBCAT D18 Stufe IIIB BOBCAT D24 Stufe IIIB BOBCAT D34 Stufe IV YANMAR 4TNV98 Stufe IIIA YANMAR 4TNV94L Stufe IIIA YANMAR 4TNV98C Stufe IIIB PERKINS 1104D-E44TA Stufe IIIA DEUTZ TCD3.6 L4 Stufe IIIB (*) WGT = Waste Gate Turbocharger (Turbolader mit Ladedruckregler) VGT = Variable Geometry Turbocharger (Turbolader mit variabler Geometrie) Änderungen der technischen Daten und Konstruktionsänderungen vorbehalten. Bilder von Bobcat-Produkten zeigen nicht unbedingt die Standardausrüstung BOBCAT B DE (03-15) DI CE - Drève Richelle B-1410 Waterloo, Belgium