Euro motorok

Tóth Lajos

Euro motorok

Három karakteres cél fogalmazódik meg manapság a nehéz jármű szegmens motortervezőivel szemben. A lehető leghatékonyabb kihasználást eredményező nyomaték, illetve teljesítmény, a mérsékelt üzemanyag-fogyasztás és a 4-5 évenként aktuális megfelelés az éppen soron következő környezetvédelmi normáknak. Hamarosan az Euro 4 következik, de 2009-ben már az ötödik, 2012-re pedig várhatóan a hatodik európai emissziós határértékek lépnek életbe. De hol tartanak 2005 elején az Euro motorok?

Ha az 1980-as évek végén mért károsanyag-kibocsátásokat tekintjük kiindulási alapnak, akkor a kilencvenes évek közepén életbe léptetett Euro 2-es normák már csak a felét-harmadát engedélyezték a g/kWó-ban mért NOx, HC, CO és részecske (korom) kibocsátásoknak.



Az ezredfordulóra időzített Euro 3 további szigorításokat hozott, olyannyira, hogy az
előírások teljesítése az addig követett hagyományos motorfejlesztési filozófiák újragondolására ösztönözték a konstruktőröket. Az addig alkalmazott dízel befecskendező rendszerekkel, égéstér-variációkkal, a turbó feltöltő levegő-visszahűtésével ugyanis már nem volt elérhető a kipufogó gázok károsanyag-tartalmának további csökkentése. A problémát nagynyomású, hengerenkénti elektronikus befecskendezéssel, változó geometriájú lapátozással készített turbó feltöltőkkel, a hűtés, az üzemanyag minőség javításával, különféle áramlástani trükkökkel és olajfogyasztás-csökkentéssel sikerült ugyan megoldani, de közeledve a 2006-ban már gyártói szinten érvénybe lépő Euro 4 normához kiderült: ezekkel a hagyományos „belső” szabályozási folyamatokkal nem lehetséges a követelmények teljesítése. A továbblépéshez két út kínálkozott. Az egyik, inkább rövidebb távú megoldás döntően csak az Euro 4 teljesítésére koncentrált, míg a másik hosszabb távon is tovább fejleszthető, az ötös és majdan a hatos Euro normákkal is megbirkózó stratégia.

Az elsőként említett megoldás az ún. kipufogógáz-visszavezető rendszer (EGR) alkalmazása. Lényege, hogy az elégett kipufogó gáz nagyobb hányadát egy hűtőrendszeren keresztül visszavezetik az égőtérbe. Ezáltal csökken a hengertöltés oxigénfeleslege, ennek következtében az égési csúcshőmérséklet, aminek hatására mérséklődik a nitrogénoxid kibocsátás. A módszer hátránya a némiképp megnövekedő fogyasztás. Előny viszont a szerkezet egyszerű felépítése, no meg az, hogy alkalmas az Euro 4 előírásainak teljesítésére. Fontos megemlíteni, hogy az EGR rendszer még egy részecske szűrőt is igényel, amelyben az elő-katalizátor nitrogénoxidja égeti el a felgyülemlett kormot.





A továbblépés másik, hosszabb távú lehetőségét az utólagos kipufogógáz-kezelési eljárásokban találták meg a tervezők. Selective Catalyc Reduction (SCR) a neve a szisztémának, lényege pedig, hogy a konstrukciós eszközökkel magas égési
hőmérsékleten tartott motorokban (például a jelenlegi Euro 3-as erőforrások) keletkezett kipufogógázt még a szabadba jutás előtt redukálják. Mégpedig szelektív módon, csak a nitrogénoxidra koncentrálva. A redukciót ammónia segítségével végzik, eredményeként nitrogén és vízgőzkeletkezik. Mivel azonban az ammónia veszélyes anyag, helyette egy vízbázisú karbamid oldatot, az ureát (piaci nevén AdBlue adalék) használják a motoroknál. Az elkülönített tartályban tárolt folyadék használata semmiféle kockázattal nem jár. Szabályozott mennyiséget juttatva az égéstérből kiáramló gázba ammónia keletkezik, ami a zárt rendszeren belül elvégzi a nitrogénoxid redukcióját. A DeNOx katalizátorként is nevesített eljárás alkalmazásával teljesíthetőek az Euro 5 majdani határértékei is.

Az SCR katalizátorral felszerelt gépkocsi-motorok tisztább üzeműek, és 2-5 százalékkal kevesebb üzemanyagot igényelnek. Ez a megtakarítás nagyjából kiegyenlíti az AdBlue használatából származó járulékos költségeket. A rendszer bevezetése és a megfelelő infrastruktúra kiépítése után a gépkocsivezetőnek két tartályt kell majd megtöltenie. A szükséges AdBlue mennyiség az átlagos üzemanyag-felhasználás mintegy 6 százalékát teszi ki, így tartálymérettől függően 5-10 ezer kilométerenként szükséges az utántöltés.

Az SCR rendszer kifejlesztése során számos műszaki probléma is adódott. Biztosítani kell például az adalékolás precíz végrehajtását, mégpedig a dízel motor folyamatosan változó üzemállapotának függvényeként. Külön fűtés is szükséges a rendszer működéséhez, mivel az AdBlue adalék mínusz 11 Celsius fokon megfagy. Fontos továbbá a tartály védelme, mert az SCR működése nélkül a motor messze nem képes az előírt értékek teljesítésére.

Az alapelvek tehát világosak, de hol tartanak a motor gyártók? A 7 nagy európai gyár közül öten az SCR technológia bevezetése mellett kötelezték el magukat, míg a bajor MAN és a Scania, legalábbis az Euro 4 várható normáinak teljesítését saját EGR rendszereire bízza.

A Scania jól ismert tubocompound motorgenerációjához illesztette kipufogógáz-cirkulációs rendszerével 30 százalékkal kisebb NOx, és 80 százalékkal alacsonyabb korom-kibocsátást ér el, ami bőven elegendő a 2006-ban életbe lépő szabvány előírásainak teljesítéséhez. 12 literes, 420 lóerős motorjukkal múlt év szeptemberében pionírként jelentek meg a hivatalosan még nem kihirdetett Euro 4 normákat teljesítő erőforrások piacán. Az Euro 5-ös változatnál azonban már a göteborgiak is az SCR-ben, illetve a későbbi fejlesztések során a két rendszer kombinációjában gondolkodnak.

Valószínűleg SCR-re vált majd a MAN is 2009-re. Addig viszont D 20-as Common Rail családjuk - kiegészítve az új fejlesztésű PM-KAT koromszűrővel - megbízhatóan teljesíti majd a 4-es norma követelményeit. A többiek, megspórolva a közbeeső lépcsőt,
egyértelműen az SCR mellett voksoltak.

A DAF egy ideig még az EGR alkalmazását fontolgatta, újabban bemutatott Paccar MX motorjuk azonban DeNOx katalizátorral kerül majd forgalomba. Mind az Euro 4, mind pedig az Euro 5 esetében ugyanazt a technológiát alkalmazzák majd, igaz, az utóbbi nagyobb DeNOx kapacitást igényel.

Hasonló a helyzet a Volvónál is. Amerikai modelljeikben már sikerrel vizsgázott az EGR rendszer, ám európai környezetkímélő erőforrásaikat SCR technológiával küldik majd piacra.

Ez év elején jelennek meg a Mercedes-Benz SCR technológiára épülő Blue Tec Actrosai, amit hamarosan újabb hosszú távú fuvarozásra szánt „tiszta” járművek követnek. 2006 októberéig a teljes gyártmányskála Blue Tec változata is elérhető lesz. Választható Euro 5-ös kivitel is, bár a szigorítás csak az évtized utolsó évében jelenik meg hivatalosan. Ezzel a stratégiával nemcsak környezetvédelmi, hanem gazdaságossági előnyöket is kínál a gyár, hiszen az új Mercedes-Benz Blue Tec teherautók már a normák hivatalos megjelenése előtt kedvezőbb díjakkal használhatják a január óta „fizetős” német autópályákat.

Az Iveco és a Renault Truck egyelőre nem ajánl szériaérett Euro 4 és Euro 5 motorokat, bár a tervek szerint mindketten az AdBlue technológiát részesítik előnyben saját fejlesztéseik során.

A kérdés most már csak az, hogy 2006 októberéig kiépül-e a megfelelő adalékellátó hálózat?

Minden esetre termékeikkel az európai teherautó-piac mintegy háromnegyedét lefedő 5 nagy gyár (DAF, Iveco, Mercedes-Benz, Renault Truck és Volvo) vegyipari cégek, reménybeli logisztikai partnerek és a kőolajipar képviselői már tavaly ősszel kezdeményezték, hogy rögzítsék a haszongépjármű motorok tisztább működését biztosító SCR technológia meghonosításához szükséges előkészületek állását, és közös erővel folytassák annak további fejlesztését. Európa vezető karbamid gyártói megerősítették: képesek lesznek biztosítani a folyamatos AdBlue ellátást. Az érintett logisztikai cégek szerint ebben az évben teljes egészében kiépül az európai termelő- és ellátó hálózat. És úgy tűnik, hamarosan érkeznek majd az Euro 4 és Euro 5 szintet teljesítő járműmotorok is. Előbbiek 5-6.000, utóbbiak 7-8.000 euróval kerülnek majd többe, mint Euro 3-as elődeik.