Innovatív technika a dízel emisszió csökkentésének szolgálatában A legújabb befecskendező rendszerek a tiszta és takarékos dízelmotorok számára

Átírás

1 Sajtóinformáció Innovatív technika a dízel emisszió csökkentésének szolgálatában A legújabb befecskendező rendszerek a tiszta és takarékos dízelmotorok számára 2005 június hó RF 50602ba_DS_MPK_h u.rtf Dr. Ulrich Dohle, a Robert Bosch GmbH dízel rendszerek vezetőségének elnöke Az 57. nemzetközi autós szakújságírói konferencián, 2005 júniusában Boxbergben elhangzott előadása. A modern közvetlen-befecskendezéses dízelmotorok különleges vezetési élményt nyújtanak köszönhetően az alacsony fordulatszámon fellépő magas nyomatéknak- alacsony üzemanyag-felhasználás mellet, ami tovább növeli közkedveltségüket. Az alacsony széndioxid kibocsátás (CO 2 ), ami hasonlóan kedvező fogyasztással párosul, a dízelmotort a jövőben is a modern személygépkocsik erőforrásává minősíti. Annak érdekében, hogy a dízel erőforrások károsanyag-kibocsátása tovább csökkenthető legyen és ennek megfelelően még környezetkímélőbb motorok készülhessenek, a Bosch cég számtalan technikai újítást vezetett be. Az EU-4-es füstgáznormák bevezetése után a fejlesztések középpontjában a 2010-ben érvénybe lépő EU-5-ös norma áll, amely egy sereg követelményt támaszt a fejlesztőmérnökökkel szemben a nitrogén-oxid és koromrészecskéket tekintve. A tervezett EU-5-ös határértékeket végérvényesen még nem hagyták jóvá a politikai döntéshozók. Jelenleg is a Brüsszeli EU-bizottságban folyik a vita a maximális értékekről, amelyek az eddigi értékeket jelentősen alulmúlják. A maximálisan engedélyezett koromrészecske-emisszió szerint, a határértéket egy ötödére kell csökkenteni, ami legfeljebb 5 lehet az eddigi 25 milligramm/kilométer helyett. Ilyen előírások mellett, valamennyi dízel személygépkocsit részecskeszűrővel kell felszerelni. Az alacsony határértékek miatt, ezen kívül a százalékos határérték különbséget bizonyos értelemben a biztonsági tényezőt, szemben a mai a Robert Bosch Kft. Postafiók 331 H-1475 Budapest robert.raveczki@bosch.com Telefon Telefax Corporate Communications Raveczki Róbert

2 megoldásokkal, ismételten jelentősen növelni kell. Erre azért van szükség, hogy az emissziós-előírások betartása a jármű teljes élettartama alatt biztosítható legyen. Ugyanakkor a jövőbeni fejlesztések nem befolyásolhatják a kedvező fogyasztás nyújtotta előnyöket, mert a dízel járművek széndioxid-emissziójának csökkentése hosszú távon elengedhetetlen. A koromrészecskék mennyisége, amit a nyitott viták jelenleg a dízel számára mérvadónak tartanak, részecskeszűrő alkalmazásával (DPF) jelentősen tovább csökkenthető, jóllehet a dízel személygépkocsik csupán 3%-os részaránnyal, csekély mértékben járulnak hozzá a helyi finompor-koncentrációhoz. A Bosch fejlesztőmérnökei a kipufogógáz kezelés mellett a közvetlen-emisszióval is foglalkoznak vagyis a kipufogógáz, kezelés előtti emissziójával és ennek megfelelően a lehető legkörnyezetkímélőbb tiszta égésfolyamatok kifejlesztésével. Ebben kulcsszerepez jut a befecskendező rendszer. A Bosch olyan befecskendezési eljárások fejlesztését is célul tűzet ki, amelyek a különlegesen precíz üzemanyag-adagolással és égéstérbe juttatásával az emissziós mutatók további javulását eredményezik. Minél rugalmasabban variálhatók az egyes rendszerek, annál nagyobb lehetőséget biztosítanak a károsanyag-kibocsátás csökkentésére. Ebben a magas rendszernyomás éppen olyan központi szerepet játszik, mint a differenciált injektor-vezérlés, amellyel az üzemanyag az égéstérbe befecskendezésre kerül. 3. Generációs Common-Rail, Piezó-Inline-Injektorokkal A Bosch 2003 májusában bevezetett 3. generációs Common-Rail-rendszere az eddigi fejlesztések fejlődését hatásosan mutatja be. Az innovatív Piezótechnológiának köszönhetően az injektor tűje 10 ezred másodpercen belül nyitható és zárható. Ezáltal egy munkaütem alatt akár 5 vagy több befecskendezési ciklus érhető el, ahol a szelep gyorsabban vezérelhető, mint hagyományos a mágnesszelep. A rendkívül gyors működéssel, rövid befecskendezési szünetek is beiktathatóvá válnak. Ezzel a technológiával és a hozzá tartozó 1600 bar-os maximális befecskendezési nyomással, már ma is teljesíthető az aktuális EU-4-es határérték, utólagos kipufogógáz-kezelés nélkül. A vitatott jövőbeni EU-5-ös határérték számos személygépkocsi esetén csak egy részecskeszűrő és az oxidációs katalizátor segítségével, de kiegészítő nitrogénmentesítés nélkül teljesíthető. Ez különös kihívást jelent azonban a nagyteljesítményű motorok és az 1800 kilogramm vagy ennél nagyobb össztömeggel bíró járművek számára. Az EU-5-ös normára való tekintettel, az üzemanyag kezelésének területén szükséges optimalizálások érdekében további Seite 2 von 5

3 fejlesztéseket tervez a Bosch cég, melynek során a jövőben piacra kerülő Piezó- Common-Rail.-befecskendezők rendszernyomását 2000 bar-ig emelik. 4. Generációs Common-Rail, hidraulikus nyomásváltóval Tovább fejlesztjük a Common-Rail-befecskendezők 4. generációját, amelynél egy hidraulikus nyomásfokozóval felszerelt injektor kerül alkalmazásra. Ez a Hidraulikusan Nyomásfokozott Dízel Injektor (Hydraulically Amplified Diesel Injector - HADI) egy nyomásváltó dugattyú alkalmazásával 2500-baros befecskendezési nyomás elérését is lehetővé teszi. Ezzel a forradalmi technológiával a Common-Rail rendszerek lényegesen alacsonyabb nyomással üzemelhetnek, ugyanis a szükséges befecskendezési nyomás magában az injektorban kerül előállításra. A károsanyag-emisszió csökkentése úgy is elérhető, hogy az üzemanyag speciális geometriai folyamatát nem szakítjuk meg, hanem folyamatosan növekvő nyomással fecskendezzük be az égéstérbe. Ez javítja a keverék összetételét és ezáltal megakadályozza a tökéletlen égés során fellépő korom és koksz képződését. Ezzel a rendszerrel éppen úgy, mint az aktuális generációknál, több részből álló befecskendezési folyamatot lehetséges kivitelezni. A Bosch továbbfejleszti a Szivattyú-porlasztó egységet (Unit-Injector-System) A Common-Rail rendszerek mellett a mérnökök Szivattyú-porlasztó egységek továbbfejlesztésén is dolgoznak (Unit-Injector-Systems). A Bosch koncepciójában szereplő legújabb generáció (UIS3) nemsokára 2200 bar-os befecskendezési nyomást tesz lehetővé, ami az eddigi egy szelep helyett alkalmazott két szeleppel valamennyi igényhez illeszkedő befecskendezési folyamatot eredményez. A befecskendezési mennyiségek rugalmas kivitelezése összehasonlítható a 3. és 4.-ik generácós Common-Rail rendszerekkel. Ennek megvalósításához új, nagyon gyorsan kapcsolható mágnesszelepeket építenek be. Az egyik szelep a nyomás fel és leépítését végzi, míg a másik szelep ettől függetlenül a porlasztótű nyitását és zárását vezérli, hasonlóan egy Common-Rail injektor vezérlőszelepéhez. Ezáltal egy munkaütem alatt 5 különböző részre bontható a befecskendezési folyamat a szivattyú-porlasztó rendszereknél is. Ami többek között hozzájárul az alacsony korom és nitrogénoxid-emisszióhoz. Seite 3 von 5

4 Optimalizált motorvezérlés A befecskendező rendszerek igényeit legjobban kielégítő új vezérlőegységet (EDC17) fejlesztett ki a Bosch, melyet 2006-tól kínál szériában. A komplex kölcsönhatások kiértékelése után, mint például a nyomáslengések a Rail-ben és az injektor befecskendezési mennyisége között, megvalósítató ezek célzott kompenzálása. A fordulatszámjel segítségével lehetővé válik ebben a kivitelben a befecskendezési paraméterek hengerenkénti kiértékelése és annak alapján megfelelő illesztése. Egy jellegmezőt alapul vevő vezérléssel ellentétben egy modell alapú szabályzás egyszerűen és könnyen biztosítja a különböző motorokhoz történő illesztést, amely a motor jellemzőit közvetlenül dolgozza fel. Az új konstrukció egyszerűen és könnyen biztosítja a szabályzás különböző motorokhoz történő illesztését, amely a motor jellemzőit közvetlenül dolgozza fel. A precíz és robusztus felépítés következtében hosszú élettartam jellemzi az új család tagjait. További lehetőséget biztosít a nitrogénoxid és részecske-emisszió közel 90%-os csökkentésre a részhomogén égés megvalósítása (phcci). Mivel a mai napig csak a részterhelés tartományában üzemelt kifogástalanul az eljárás, a Bosch intenzíven dolgozik azon, hogy az égési folyamat kiterjeszthető legyen a magasabb terhelési tartományokra is. A részhomogén égéshez magas kipufogógáz visszavezetés szükséges azért, hogy az üzemanyag ne gyulladjon meg túl korán. A tökéletes üzemanyag előkészítés eredménye az egyenletes égési folyamat, ahol a károsanyag képződés messzemenően megakadályozható. Rendszerek a kipufogógáz utókezeléshez Azért, hogy a kipufogógázban még jelen lévő maradék koromrészecskéket is el lehessen távolítani, a Bosch egy olyan Dízel-részecskeszűrőt fejleszt (DPF), amely a károsanyag több mint 97%-át képes visszatartani. A szűrő szintermetálból készűl és a hagyományos szilicium-karbid szűrőkkel szemben nagyobb hamutároló kapacitással rendelkezik, ezáltal különösen hosszú futásteljesítményt ér el. A különleges felépítésnek köszönhetően a szinter-metál szűrő 20-30%-kal gyorsabban regenerálható. Egy környezetbarát dízelmotorhoz elengedhetetlen az alacsony nitrogénoxid kibocsátás is. Amelyek keletkezése fordítottan arányos a koromrészecskék képződésével: ha a dízelmotort alacsony koromkibocsátásra hangoljuk, emelkedik a nitrogénoxidok arány a kipufogógázban, és fordítva, ha alacsonyabb nitrogénoxid-értékeket irányzunk elő, az magas koromértékeket eredményez. A nagy hatékonyságú részecskeszűrők alkalmazásával a motor mechanikus fejlesztései a minimális nitrogénoxid-emisszió irányába optimalizálhatóak. Ezáltal Seite 4 von 5

5 csökkenthető a kipufogógáz nitrogénoxid mentesítésére fordított energiaráfordítás. Az egyre szigorodó kipufogógáz határértékek különösen a nehéz és nagyteljesítményű járművek számára jelentenek komoly kihívást, emiatt a méretcsökkentő koncepciók esetén egyre nehezebb a közvetlen-emisszió csökkentése. A nitrogénoxid-emisszió csökkentésének lehetséges módszere az úgynevezett NOx-tárolókatalizátor vagy az AdBlue redukálószeren alapuló SCRrendszer alkalmazása. Az NSC-rendszernél időről időre kéntelenítést kell végrehajtani, amely kémiai folyamat alapfeltétele az úgynevezett kénmenetes dízel üzemanyag alacsony maradék kéntartalma. A katalizátor károsodását megakadályozó speciális, a motorvezérlésbe illesztett szabályzási stratégiákat fejleszt a Bosch cég a kénregenerálás kivitelezéséhez. Az SCR-rendszereknek nincs ilyen hátrányuk, de szükségük van azonban az AdBlue redukálószerre, amellyel a nitrogénoxidok nitrogénné és vízzé alakíthatók. A Bosch jelenleg ennek az SCR-rendszernek megvalósítását elősegítő adagolóegységeket és szabályzási koncepciókat kutatja. A Bosch már 2004-óta szállítja a Denoxtronic névre keresztelt adagolóegységet a haszongépjárművek részére. Ezen kívül a 2. generációs kivitelt fejleszti, ahol a nagynyomású levegővel történő beporlasztás mellőzésre kerülhet. A mi Denox-rendszerünkkel különösen hatásos nitrogénoxid mentesítés érhető el, akár 85%-os átalakítási hatásfokkal. A jármű tömegének és specifikus teljesítményének megfelelően az NSC-rendszer vagy az SCR-rendszer beépítése jöhet számításba. Így a Bosch cég innovatív megoldásokkal járul hozzá a további hatékony emisszió-csökkentéshez mind a személygépkocsi, mind pedig a haszongépjármű-gyártás területén. Seite 5 von 5