Polskie TOP8 targów Kortrijk: MAN Lion`s City Euro 6

Kolejnym ważnym wydarzeniem targów Kortrijk dla polskiego rynku była premiera autobusu miejskiego MAN Lion`s City z silnikiem D2066 LUH o mocy 235 kW (320 KM), spełniającym normę Euro 6. To pierwszy taki miejski autobus na europejskim rynku (wcześniej tylko Mercedes pokazał autokar Travego Edition 1). Zaprezentowane w Kortrijk silniki w technologii Euro 6 są reprezentantami szerokiej gamy silników i komponentów do autobusów miejskich, które firma MAN oferuje również zewnętrznym klientom oraz producentom autobusów i nadwozi. Od 1.1.2014 wszystkie nowo rejestrowane pojazdy będą musiały spełniać wymagania normy czystości spalin Euro 6 Dla producentów konstruowanie pojazdów użytkowych spełniających wymagania Euro 6 wiąże się z wysokimi wymaganiami, ponieważ ich celem jest możliwość zaoferowania klientom pojazdów o wysokiej sprawności i niezawodności. Dlatego MAN prezentuje taką technologię już dzisiaj –na Busworld w Kortrijk. MAN Lion´s City w wersji Euro 6 pokazuje, jak taka technologia może być zintegrowana w autobusie miejskim. Silniki wysokoprężne MAN w wersji Euro 6: D2066 LUH (235 kW / 320 PS / 1600 Nm) i D0836 LOH (213 kW / 290 PS / 1100 Nm) i D2676 LOH (353 kW / 480 PS / 2300 Nm) to agregaty należące do technologii przyszłości. Nowo zaprojektowany, kompaktowy filtr SCRT jest wystawiany jako eksponat na targach. Razem z nowymi silnikami, zaawansowaną elektroniką i zasilaniem AdBlue jest częścią systemu Euro 6.

Klienci będą mogli zamawiać MAN Lion´s City w wersji Euro 6 z silnikiem wysokoprężnym w ciągu roku 2012, a dostawy rozpoczną się na początku roku 2013. Firma MAN jest więc gotowa sprostać zapotrzebowaniu użytkowników autobusów miejskich, którzy chcieliby mieć autobusy z Euro 6 wcześniej, niż jest to wymagane. Spełnia ona wymagania w zakresie emisji obowiązujące dla zastosowań miejskich, cechując się przy tym wysokimi walorami ekonomicznymi. Autobusy z normą Euro 6 będą również wystawiane podczas targów IAA 2012 i wejdą do sprzedaży od 2013 roku.

Kluczowe technologie AGR (system recyrkulacji spalin) i SCR (selektywna redukcja katalityczna) niezbędne do spełnienia wymagań Euro 6 firma MAN z powodzeniem stosuje już od wielu lat w pojazdach użytkowych, na przykład technika SCR jest stosowana seryjnie w samochodach ciężarowych od 2005 roku. Na tej podstawie firma MAN w sposób racjonalny połączyła i dostosowała te zaawansowane technologie na potrzeby Euro 6. Dla technologii Euro 6 prezentowanej przez MAN na Busworld Kortrijk 2011 oznacza to, że: silniki Euro 6 są równie moce dynamiczne jak wcześniejsze modele również te spełniające standard EEV. Dalsza redukcja zużycia paliwa była szczególnie ważnym celem dla konstruktorów.

Najważniejszym czynnikiem sukcesu prac rozwojowych nad Euro 6 było więc przezwyciężenie zasadniczego konfliktu fizycznego między redukcją NOx a zmniejszeniem zużycia paliwa, a tym samym emisji CO2. W ubiegłych latach firma MAN stale zmniejszała zużycie paliwa w swoich silnikach –jednocześnie dostosowując się do rosnących wymagań w zakresie redukcji emisji tlenków azotu. W celu dokonania przejścia z Euro 5 / EEV na Euro 6 konstruktorzy firmy MAN zoptymalizowali system wtryskiwania i spalania w taki sposób, że przebiega on optymalnie pod względem zużycia paliwa i emisji cząstek stałych. W ramach testów seryjnych i terenowych uzyskiwane były i są dokładne dane o zużyciu paliwa. MAN zakłada, że zużycie paliwa przez autobusy miejskie MAN w klasie Euro 6 powinno być tak samo niskie jak w modelach EEV. Dodatkową zaletą takiego spalania jest niska zawartość cząstek stałych w spalinach.

W porównaniu z normą Euro 5 norma Euro 6 wymaga redukcji emisji NOx o 80 procent –z 2 g/kWh wg Euro 5 do 0,4 g/kWh wg Euro 6. Firma MAN Truck &Bus spełnia już te wymogi dzięki połączeniu regulowanej recyrkulacji spalin z katalizatorem SCR do oczyszczania spalin. Podział zadań między systemami AGR + SCR to najbardziej optymalne rozwiązanie, jeśli chodzi o niskie zużycia paliwa i AdBlue®. Wewnętrzny system silnika AGR umożliwia optymalizację emisji niefiltrowanych związków NOx. W rezultacie pozwala to obniżyć zużycie AdBlue®i zredukować NOx w systemie SCR. Połączenie AGR + SCR umożliwia efektywną redukcję NOx w klasycznych cyklach pracy autobusów miejskich. Firma MAN stawia zatem na niskie zużycie paliwa i AdBlue®oraz wysoki poziom niezawodności eksploatacyjnej.

Masa cząstek stałych musi zostać zredukowana o 66 procent w porównaniu z Euro 5. Oprócz tego dla Euro 6 po raz pierwszy trzeba zachować wartość graniczną liczby cząstek. Dlatego MAN łączy katalizator SCR z zamkniętym filtrem cząstek włącznie wyposażonym w czujniki, tworząc kompaktowy system SCRT, który mieści się w tłumiku wydechowym. Cała technologia Euro 6 jest więc zintegrowana w miejskim autobusie w taki sposób, że w porównaniu z autobusem z silnikiem wysokoprężnym EEV nie trzeba likwidować żadnych miejsc siedzących. Inżynierom udało się również zachować w znacznym stopniu dotychczasową zaletę autobusów miejskich MAN z technologią MAN PURE DIESEL®: dodatkowy ciężar systemu Euro 6 w autobusie miejskim wynosi około 150 kg w porównaniu do EEV.  Sama redukcja emisji tlenków azotu wymagana w Euro 6 odpowiada mniej więcej rzędowi wielkości wszystkich pięciu poprzednich wersji Euro razem wziętych. Dla Euro 6 systemy po raz pierwszy muszą monitorować podczas pracy na bieżąco zachowanie granicznych wartości (In-Use-Compliance). Rozszerzone wymagania co do kontrolowania NOx podczas pracy wymagają nowej, bardziej skomplikowanej elektroniki i sensoryki w pojazdach.

 

Główne komponenty związane z Euro 6 od strony silnika to układ wtryskowy Common Rail, regulowana recyrkulacja spalin z chłodzeniem, dwustopniowe turbodoładowanie oraz oczyszczanie spalin w systemie SCR ze zintegrowanym katalizatorem utleniającym oraz filtr CRT (Continous Regenerating Trap). Elektroniczne czujniki monitorują stale zdolność filtra do wchłaniania cząstek stałych. Z systemem SCRT zintegrowana jest również sensoryka do kontrolowania NOx. Układ wtryskowy Common Rail jest stosowany w firmie MAN seryjne od 2002 roku, silniki Euro 5, EEV i Euro 6 wykorzystują już system Common Rail trzeciej generacji. Dopiero dzisiejsze systemy Common Rail z całkowicie zmiennym sterowaniem wtryskiem umożliwiają wykonanie fizycznego szpagatu i zapanowanie nad tlenkami azotu, cząstkami stałymi i zużyciem w każdym momencie pracy. Inżynierowie z działów rozwoju udoskonalili układ wtryskowy Common Rail dla klasy Euro 6 do tego stopnia, że uzyskiwane jest ciśnienie wtrysku do 1800 bar, czyli na poziomie silników Euro 5 / EEV. Nowa koncepcja spalania opracowana na potrzeby Euro 6, zmierzająca w kierunku zwiększenia temperatury spalania i zmniejszenia zużycia oleju napędowego, jest najważniejszym, kluczowym komponentem nowych silników.

Jeśli chodzi o turbodoładowanie, dla Euro 6 stosowane jest połączenie dwustopniowego turbodoładowania z chłodzeniem pośrednim i głównym powietrza. Przy tym dwa silne turbosprężarki w kompaktowym module doładowującym regulują ilość powietrza wlotowego i ciśnienie doładowywania i wykorzystują konsekwentnie energię zawartą w spalinach. Stopień wysokociśnieniowy, czyli mała turbosprężarka napędzana spalinami z przepustnicą do spalin (waste-gate) zapewnia w dolnym zakresie obciążenia i prędkości obrotowej szybkie wytwarzanie ciśnienie doładowania i tym samym wysoki moment ruszania z miejsca. Już przy niskich prędkościach obrotowych dostępny jest konieczny stosunek powietrza do spalania z niską emisją cząstek stałych. W górnym zakresie obciążenia i prędkości obrotowej urządzenie niskociśnieniowe zapewnia konieczną ilość powietrza i charakteryzuje się wyjątkowo dużym współczynnikiem sprawności, czego wynikiem są bardzo korzystne wartości zużycia paliwa i spalanie o znikomej emisji cząstek stałych. Z jednej strony taka strategia doładowania zapewnia również w silnikach Euro 6 typową dla marki MAN siłę ciągu we wszystkich zakresach obrotów. Z drugiej strony świadomie nadal stawia ona na dwie solidne i niezawodne turbosprężarki, zamiast na bardziej złożone ze zmienną geometrią turbiny. Główna konstrukcja silnika, otwór i skok nie zmieniają się. Również wielkość konstrukcyjna i układ chłodzenia silnika pozostają bez zmian.

Recyrkulacja spalin z chłodzeniem (AGR) jest stosowana przez firmę MAN seryjnie już od roku 2000. System AGR w połączeniu z chłodzeniem recyrkulowanych spalin zapewnia niższą temperaturę mieszanki świeżego powietrza i spalin w cylindrze –dzięki temu już na etapie spalania ilość powstających tlenków azotu jest mniejsza. Dzięki regulacji układu recyrkulacji spalin (AGR) sondą lambda optymalna wydajność układu recyrkulacji spalin (AGR) jest ustawiana dla każdego punktu pracy silnika również w warunkach dynamicznych. Zapewnia to szczególnie wysoką sprawność i niskie zużycie paliwa.

Nowy system oczyszczania spalin SCRT charakteryzuje się połączeniem katalizatora SCR z katalizatorem utleniającym oraz zamkniętym, sterowanym elektronicznie powierzchniowym filtrem cząstek stałych. Filtr cząstek stałych był już stosowany wcześniej w autobusach miejskich EEV (filtr CRTec®, Continuously Regenerating Trap). System ten jest w całości zintegrowany w końcowym tłumiku wg Euro 6. Nowy jest również układ zbiornika paliwa: Zbiornik na olej napędowy i zbiornik na AdBlue®w autobusie MAN Lion´s City znajdują się z prawej strony pojazdu. 20-litrowy zbiornik na Adblue jest umieszczony obok zbiornika na olej napędowy i oznaczony niebieską zakrętką z celu zabezpieczenia przed pomyłką. Temperatura zamarzania AdBlue®wynosi minus 11,5 stopni Celsjusza. Dlatego zbiornik, przewody i moduł dozowania AdBlue®posiadają ogrzewanie zapewniające niezawodną pracę systemu oczyszczania spalin również w bardzo niskiej temperaturze zewnętrznej.

Zgodnie z przepisami Euro 6 systemy diagnostyki OBD (On-Board Diagnostics) muszą realizować znacznie więcej zadań –elektroniczny system musi teraz stale monitorować wartości emisji. System OBD ostrzega kierowcę w przypadku wykrycia błędu. Dodatkowo i niezależnie od tego, przepisy Euro 6 wymagają od pojazdów systemu kontroli NOx („anti-tampering”). System ten będzie monitorował, czy AdBlue®dostarczane do systemu SCR jest zgodne z przepisami (ilość i jakość). W przypadku wystąpienia niezgodności kierowca najpierw otrzyma ostrzeżenie, później dojdzie do redukcji momentu obrotowego, a wreszcie nastąpi ograniczenie prędkości. Po raz pierwszy konieczne jest przestrzeganie wartości pomiarowych, zgodnych z „Worldwide Harmonized Duty Cycles”, a zatem również podczas zimnego rozruchu i w trybie małego obciążenia. Na producentów nałożono także obowiązek trwałości systemu przez 700 000 kilometrów lub 7 lat. Widać zatem wyraźnie, jak duże są wymagania Euro 6 w zakresie projektowania i wytwarzania pojazdów.

W uproszczeniu zasadę działania systemu SCRT można opisać tak: W strumieniu spalin najpierw jeden katalizator utleniający z powloką z metalu szlachetnego zamienia limitowane składniki HC i CO na nieszkodliwy CO2 i H20. Większość tlenków jest zamieniana z NO na NO2. Powierzchniowy filtr cząstek stałych (CRT) wychwytuje do 99 procent masy tych cząsteczek ze strumienia spalin. W filtrze CRT nagromadzone cząstki sadzy są spalane katalitycznie za pomocą wcześniej wytworzonego NO2 lub zamieniane na CO2. Elektroniczny czujnik kontroluje zanieczyszczenie filtra cząstek stałych, a więc również skuteczność filtracji. Informacje te przepływają także do wyświetlacza terminów serwisowania pojazdu. Warunki eksploatacji wpływają na częstotliwość serwisowania. Wykrywają to czujniki, a elektronika pokładowa informuje kierowcę o stanie filtra. W dalszej części katalizator SCR za pomocą wtryskiwanego środka redukującego AdBlue®obniża zawartość tlenków azotu poniżej granicznej wartości wynikającej z Euro 6, która wynosi 0,4 g/kWh. Technologia SCR umożliwia w silniku spalanie w wysokich temperaturach z małą emisją cząstek stałych. Projektanci silników MAN uzyskali więc spalanie z optymalnym zużyciem paliwa. Redukcja powstających tlenków azotu odbywa się przez selektywną katalityczną redukcję za pomocą dodatku AdBlue®. Ten bezpieczny środek redukujący jest dozowany w zależności od potrzeby i wtryskiwany przed katalizatorem SCR. Ostatnim elementem w strumieniu spalin jest katalizator zatrzymujący amoniak. Zamienia on ewentualne resztki środka redukującego NH3 (amoniak) powstającego w katalizatorze SCR w azot i wodę.

Dane pojazdu Lion´s City Euro 6 z silnikiem wysokoprężnym (3-drzwiowy –320 KM / 235 kW /

34 miejsc siedzących i 49 stojących –w zależności od wyposażenia wnętrza)

Silnik

Układ jezdny i kierowniczy