TECNOLOGIA DEI MOTORI

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1 TECNOLOGIA DEI MOTORI

2 UN'AZIENDA CHE CRESCE INSIEME ALLA SOCIETÀ Bobcat è fiera delle sue innovazioni e della loro capacità di dare forma al futuro. Da diversi decenni siamo all'avanguardia nella creazione di strategie volte a realizzare sistemi produttivi più ecologici, ridurre le emissioni di gas serra, fabbricare prodotti sempre più eco-compatibili e migliorare continuamente il nostro approccio verso l'ambiente. Le norme a protezione dell'ambiente si concentrano in particolare su particolato (PM) e ossidi di azoto (NOx), principali sostanze inquinanti legate ai motori diesel. Gli ossidi di azoto (NOx) contribuiscono alla formazione di ozono a livello del suolo, più comunemente detto smog Il particolato (PM) è composto dalla fuliggine e dal carburante incombusto emessi con i gas scarico (e che conferiscono loro il caratteristico colore nero) L'introduzione dello standard Stage IV nel 2014 ci ha offerto ancora una volta l'opportunità per offrire ai nostri clienti macchine dalle elevate prestazioni, affidabili ed economiche, in grado di rispondere alle loro esigenze quotidiane con un impatto minimo su salute e ambiente. CHE COS'È LO STAGE IV? La normativa che regola l'abbattimento delle emissioni inquinanti è stata introdotta nel 1999 dalla Direttiva europea 97/68/CE. La Commissione europea ha precisato e definito l'ambito della direttiva suddividendone la progressiva applicazione in più fasi (Stage). Ogni livello ha imposto misure via via più severe per limitare i diversi agenti inquinanti. Lo Stage IV è entrato in vigore nel 2014 e richiede la pressoché totale eliminazione dei NOx. EVOLUZIONE EMISSIONI MACCHINE MOBILI NON STRADALI Stage I (1999) Stage II (2002) 0.54 Stage IIIA (2006) Stage IIIB (2011) Riduzione delle emissioni 0.2 Stage I (1999) - Stage IV (2014) Stage IV (2014) Particolato (PM) - Ossidi di azoto (NOx)

3 COME SI È MOSSA BOBCAT NEL PASSAGGIO DALLO STAGE I ALLO STAGE IV? Stage I: abbiamo ridotto le emissioni di ossidi di azoto (NOx) dei motori diesel Stage II: abbiamo ridotte le emissioni di NOx, idrocarburi (HC) e particolato (PM) Stage III: abbiamo realizzato una sensibile riduzione del PM e un'ulteriore riduzione dei NOx Stage IV: abbiamo ridotto drasticamente i livelli di NOx e ulteriormente ridotto il PM Poiché i requisiti di limitazione delle emissioni e le specifiche di conformità sono legate alla potenza del motore, l'estensione e il tipo di modifiche introdotte varia considerevolmente a seconda dei modelli. Tutte le nostre macchine condividono però alcune migliorie base tra le quali sovralimentazione, ottimizzazione del sistema di combustione e adozione di impianti di iniezione Common Rail ad alta pressione HPCR (High Pressure Common Rail). POTENZA MOTRICE P 56 P 130 kw CO HC NOx PM in g/kwh Stage I (1999) 5,0 1,3 9,2 0,70 Stage IV (2014) 5,0 0,19 0,4 0,025 Riduzione emissioni (in %) dallo Stage I allo Stage IV 0% -85% -96% -96% La tabella precedente mostra l'ordine di grandezza della riduzione dei livelli di emissioni dallo Stage I allo Stage IV: TECNOLOGIE STAGE IIIB E STAGE IV Diverse tecnologie sono state sviluppate per soddisfare i più recenti requisiti normativi sulle emissioni: il sistema di iniezione ad alta pressione Common Rail HPCR (High Pressure Common Rail), il sistema di ricircolo dei gas di scarico EGR (Exhaust Gas Recirculation), il catalizzatore di ossidazione diesel DOC (Diesel Oxidation Catalystl) e il sistema di riduzione catalitica selettiva SCR (Selective Catalytic Reduction). Bobcat utilizza diverse combinazioni di queste tecnologie, scegliendo la soluzione più efficiente in base al tipo di macchina e al motore a questa più adatto. 3

4 IL SISTEMA DI INIEZIONE COMMON RAIL AD ALTA PRESSIONE (HPCR) Un sistema di iniezione altamente efficiente è essenziale ai fini del funzionamento pulito di un motore diesel. L'iniezione HPCR è un sistema avanzato che riesce a regolare meglio di altri la pressione del carburante e la fasatura di iniezione. Il sistema HPCR è largamente impiegato sui motori Bobcat ad alte prestazioni e la tecnologia della sua centralina motore è fondamentale per la conformità agli standard Stage IIIB e IV. Centralina motore (ECU) Il sistema HPCR è stato introdotto sulle alcune macchine Bobcat nella fase Stage IIIA. La ECU impiegata con questo sistema è essenziale per le tecnologie Stage IIIB e IV. Common Rail Pompa alta pressione COME FUNZIONA IL SISTEMA HPCR? Pressione del carburante La pompa alta pressione pressurizza il carburante a valori elevati ( bar) L'impianto Common Rail immagazzina il carburante pressurizzato Gli iniettori erogano il carburante al motore Fasatura di iniezione L'ECU controlla con precisione l'azionamento degli iniettori per consentire iniezioni multiple di carburante durante ogni singolo ciclo di combustione. I vantaggi di una combustione più efficiente L'alta pressione trasforma il carburante in uscita dagli iniettori in una nebulizzazione estremamente fine. Si ottiene in questo modo una migliore combustione che a sua volta si traduce in: Costi inferiori per il carburante: il carburante brucia in maniera più completa e il motore ne richiede una minore quantità per funzionare Gas di scarico più puliti: una minore quantità di carburante incombusto viene emessa nei gas di scarico Prestazioni migliori: le iniezioni multiple rendono il ciclo di combustione più lungo, con un maggiore rendimento energetico e una maggiore potenza erogata dal motore Più comfort: la combustione di maggiore durata riduce la pressione di picco nei cilindri e quindi le emissioni acustiche del motore, rendendo più confortevole l'utilizzo del mezzo L'iniezione HPCR consente inoltre l'utilizzo di altre tecnologie, come il catalizzatore di ossidazione diesel (DOC), la riduzione catalitica selettiva (SCR) e il filtro antiparticolato diesel (DPF) 4

5 IL SISTEMA DI RICIRCOLO DEI GAS DI SCARICO (EGR) Noto anche come CEGR (Cooled Exhaust Gas Recirculation, ricircolo gas di scarico raffreddato), questo sistema riduce i NOx sfruttando il ricircolo di una parte dei gas esausti verso il motore. Tale azione diluisce la quantità di ossigeno presente in camera di scoppio, riducendo la massima di combustione. Il risultato è una minore formazione di NOx accompagnata però da una maggiore quantità di particolato. Per questo motivo, Bobcat affianca l'impianto EGR a sistemi di post-trattamento (DOC e/o DPF) per l'abbattimento delle emissioni di particolato, come qui di seguito illustrato. Gas ricircolati Gas di scarico Caratteristiche del sistema EGR Nessuna modifica della tecnologia motoristica di base Nessuna speciale procedura di assistenza e manutenzione Nessuna speciale istruzione operativa Non richiede additivi Collettore aria Gas di scarico raffreddati e ricircolati CATALIZZATORE DI OSSIDAZIONE (DOC) Il DOC è uno speciale catalizzatore che reagisce per contatto con i gas di scarico. La reazione che si produce trasforma il particolato presente nei scarico in sostanze innocue, come acqua e anidride carbonica. Idrocarburi Particolato (PM) Monossido di carbonio Ossidi di azoto Acqua Caratteristiche del DOC Nessuna modifica della tecnologia motoristica di base Nessuna speciale procedura di assistenza e manutenzione Nessuna speciale istruzione operativa Non richiede additivi Biossido di carbonio 5

6 FILTRO ANTIPARTICOLATO DIESEL (DPF) Il DPF utilizza un sistema di filtraggio in ceramica di tipo "wall flow" (a canali chiusi) per separare e rimuovere il PM dai gas esausti del motore. Caratteristiche del DPF Riduzione delle emissioni di NOx integrata nel progetto del motore Maggiore efficienza dei consumi Tecnologia compatta e di facile installazione Non richiede additivi Rigenerazione del DPF L'elevata dei gas di scarico viene sfruttata per bruciare e smaltire il particolato accumulatosi nel filtro e mantenere così il DPF pulito e sempre perfettamente funzionante. Questo processo semi-automatico di depurazione è detto "rigenerazione". Filtro a canali chiusi I gas di scarico sporchi (frecce marroni) passano attraverso le pareti del filtro. Il particolato viene trattenuto e vengono emessi gas di scarico più puliti. Apposite barriere forzano i gas di scarico a passare attraverso le pareti del filtro. Ritorno del carburante diesel Ingresso carburante diesel Filtro carburante Pompa del carburante Unità di dosaggio (MU) Serbatoio carburante Centralina motore (ECU) Motore diesel Attuatori Sensori Gas di scarico del motore con particolato Unità di iniezione (IU) pressione differenziale DOC DPF 6

7 RIDUZIONE CATALITICA SELETTIVA (SCR) I motori progettati per i sistemi SCR applicano una pressione di iniezione più elevata e ottimizzano la combustione per ridurre i consumi di carburante e migliorare la reattività del motore. Questo riduce la formazione di particolato, ma aumenta la presenza di NOx nei gas di scarico. Una soluzione a base di urea (nota come AdBlue o anche DEF = Diesel Exhaust Fluid, additivo per emissioni diesel) viene quindi iniettata nel flusso di scarico, trasformando i gas di scarico in azoto e acqua, elementi innocui per l'ambiente. Modulo iniezione AdBlue Filtro Centralina motore (ECU) AdBlue Serbatoio AdBlue Sensori livello AdBlue Attuatori Motore diesel Modulo dosatore con iniettore Gas di scarico del motore con particelle di NOx N 2 H 2 O Catalizzatore SCR Caratteristiche dell'scr Riduzione delle emissioni di PM integrata nel progetto del motore Maggiore efficienza dei consumi Tecnologia compatta e di facile installazione Ampia reperibilità dell'additivo AdBlue Non richiede rigenerazione 7

8 EGR, DOC, DPF E SCR: L A TECNOLOGIA AL SERVIZIO DEI MOTORI! Bobcat utilizza diverse tecnologie per ottimizzare i diversi tipi di motore in modo da consentire loro di erogare il massimo delle prestazioni al più basso costo operativo. La scelta dell'opzione migliore la combinazione tra EGR e DOC, o tra EGR, DOC e SCR, o tra EGR, DOC e DPF avviene sulla base delle caratteristiche tecniche e dei requisiti dell'applicazione. MARCA MOTORE TIPO MOTORE INIEZIONE TURBOCOMPRESSORE * CONTROLLO EMISSIONI CLASSE EMISSIONI HPCR WGT VGT EGR DOC DPF SCR KUBOTA Varie Stage IIIA BOBCAT D18 Stage IIIB BOBCAT D24 Stage IIIB BOBCAT D34 Stage IV YANMAR 4TNV98 Stage IIIA YANMAR 4TNV94L Stage IIIA YANMAR 4TNV98C Stage IIIB PERKINS 1104D-E44TA Stage IIIA DEUTZ TCD3.6 L4 Stage IIIB (*) WGT = Waste Gate Turbocharger (Turbocompressore con valvola wastegate) VGT = Variable Geometry Turbocharger (Turbocompressore a geometria variabile) Le caratteristiche e le dimensioni possono subire variazioni senza preavviso. Le immagini dei prodotti Bobcat possono rappresentare apparecchiature diverse rispetto a quelle standard BOBCAT B IT (03-15) DI CE - Drève Richelle B-1410 Waterloo, Belgium