Motory – Politický populizmus

Keď sa technický vývoj určuje politickou objednávkou, utrácajú sa obrovské finančné prostriedky. Presne tak je to pri presadzovaní ďalších a ďalších emisných noriem platných pre motory ťažkých nákladných vozidiel. 

Práve preto, alebo napriek tomu, môžeme v konštrukciách najmodernejších vznetových motorov určených na pohon ťažkých nákladných vozidiel nájsť celý rad zaujímavých, niekedy až prevratných riešení, ktoré by vlastne ani neboli potrebné, pokiaľ by úradníci a politici riadení z EU boli odborníci a rozumeli meritu veci. Obecne môžeme povedať, že vznetové motory sa v posledných dvadsiatich rokoch stávajú čistejšími, produkujú menej „ostro sledovaných“ škodlivín vo výfukových plynoch. Tento fakt sa týka všetkých variant a modelových rád vznetových motorov určených na pohon osobných automobilov, nákladných vozidiel, stavebných strojov, poľnohospodárskej techniky, koľajových vozidiel, lodí všetkých typov, stacionárnych pohonov, kogeneračných jednotiek, či dokonca aj lietadiel. Trend „čistenia výfukových plynov“ sa presadzuje z globálneho hľadiska „an block“, nielen v európskom priestore, ale prakticky na všetkých kontinentoch. Už existujúce emisné normy Euro V, EEV (dobrovoľné), EPA 10 či Tier 4 Interim/Stage III B (pre stavebné stroje) sú ku kvantite vypúšťaných škodlivín – NOx, PM (pevné častice), HC (nespálené uhľovodíky) a CO – veľmi prísne. Čo však ešte len európske emisné normy Euro VI, ktoré dirigujú výrobcov vznetových motorov pre nákladné vozidlá a vstúpia do úplnej platnosti od 1. januára 2014 (od 1. 1. 2013 platí pre všetky nové homologované nákladné vozidlá)?

Čo rieši Euro VI?

Normy Euro VI výrazne tlačia hladinu oxidov dusíka a množstva pevných častíc obsiahnutých vo výfuku oproti existujúcim normám Euro V dole. Ide o rádovú zmenu, a pretože tvorba menovaných problematických škodlivín je na sebe neúmerne závislá, tzn. čím menej „noxov“, tím viac sadzí a naopak, je celá problematika pomerne nejednoduchou záležitosťou. Na ilustráciu môžeme spomenúť, že skok v znížení emisných škodlivín medzi motormi Euro V a Euro VI je zhodný so zmenou medzi motormi podľa noriem Euro I a Euro V! V porovnaní so súčasnou emisnou normou Euro V, norma Euro VI vyžaduje, aby obsah emisií oxidov dusíka (NOx) vo výfukových plynoch bol znížený o 77 % a zároveň obsah emisií pevných častíc bol znížený o 66 %. Konkrétne to znamená, že emisie oxidov dusíka je treba znížiť z 2,0 g/kWh na 0,46 g/kWh a emisie pevných častíc z 0,03 g/kWh na iba 0,01 g/kWh. Nejedná sa však o jediné požiadavky: motory Euro VI musia spĺňať tieto náročné limity po dobu siedmich rokov, alebo  do najazdenia 700 000 km za všetkých prevádzkových podmienok. V budúcnosti budú úrady uskutočňovať náhodné kontroly, aby sa presvedčili, že vozidlo tieto normy plní, a nové systémy palubnej diagnostiky vodiča upozornia, ak by mali byť prekročené. Všeobecne sa niekoľko predchádzajúcich rokov súdilo, a i dnes tento názor zastáva väčšina konštruktérov a finálnych výrobcov, že Euro VI môže byť kvalitne a pravdivo dosiahnuté len kombináciou oboch známych „čistiacich“ technológií plus dovybavením motorov nevyhnutným regenerovateľným sadzovým filtrom a niektorými ďalšími „chemickými čističkami“. Je teda absolútne nevyhnutné skĺbiť EGR, SCR a DPF. Kľúčovým prvkom a bodom je váha, či pomer zapojenia jednotlivých technológií. Avšak v motore samotnom je treba vytvoriť ďalšie konštrukčné podmienky pre to, aby sa dosiahol nielen solídny maximálny výkon a točivý moment (najlepšie vo veľa plochých krivkách), ale tiež toľko žiadanej minimalizovanej spotrebe motorovej nafty a koniec koncov aj činidla AdBlue (to tiež niečo stojí). 

Cesta k naplneniu týchto požiadaviek, hoci sú opäť výrazne protichodné, vedie cez vyspelé systémy vstrekovania paliva (v drvivej väčšine typu Common Rail, len Scania si zatiaľ ponechala svoj vlastný systém XPI vyvinutý pôvodne s Cumminsom) s vysokými pracovnými tlakmi (až 2500 bar), moderné prepĺňacie systémy, najlepšie s turbodúchadlom s premenlivou geometriou komory či dvojstupňovou kaskádou príslušne výkonných turbodúchadiel (viď riešenie MAN) a sofistikované vodné hospodárstvo, ktoré musí v drvivej väčšine prípadov ochladiť systém EGR. Na druhú stranu, na správnu funkciu SCR je nevyhnutné, aby výfukové plyny mali tu správnu teplotu, a to tiež nie je jednoduché dodržať. Mimochodom ochladiť správne motor špecifikácie Euro VI (hodnoty emisií je potrebné podľa smernice udržať v širšom pracovnom spektre otáčok a dlhšiu prevádzkovú dobu) vyžaduje privedenie o 28 % až 30 % väčšieho množstva ochladeného vzduchu než je existujúci štandard. Všetky vozidlá s takými motormi sa pomerne ľahko rozpoznajú podľa výrazných úprav na prednej časti kabíny. Evidentné je to u nového ťahača Mercedes-Benz Actros, Iveco Stralis HI-WAY či MAN TGX/TGS Euro VI, výrazné zmeny z tohto pohľadu sú tiež viditeľné u nových vozidiel Volvo FH Euro VI a DAF XF Euro VI nehovoriac o úplne novom ťahači Renault T. 

Talianska cesta

Ak sme spomenuli Iveco Stralis HI-WAY, treba povedať, že taliansky koncern sa pri stavbe motora Euro VI vydal úplne vlastnou cestou, inou než zvyšok automobilového sveta v segmente ťažkých nákladných vozidiel. Pôvodná odvážna myšlienka, že emisnú špecifikáciu Euro VI možno dosiahnuť len s pomocou technológie SCR viedla inžinierov FPT Industrial (organická súčasť koncernu Fiat, rovnako ako automobilka Iveco) k vývoji vysoko účinného systému čistenia výfukových plynov za výfukovým zvodom vznetového motora. Dnes výrobca tvrdí, že jeho vysoko efektívny systém SCR dokáže pracovať v rámci odbúrania NOx s účinnosťou až 95 %. Pochopiteľne konkurencia sa nestačí čudovať, pretože ich systémy SCR také hodnoty ani zďaleka nedosahujú. Samozrejme je tiež možné, že motory Iveco Cursor 11 Euro VI môžu vykazovať vyššiu mieru spoľahlivosti. Systém, ktorým Iveco čistí výfukové plyny svojich Cursorov sa skladá z oxidačného katalyzátora (DOC), pasívneho sadzového filtra (DPF), starostlivo vyvinutého dávkovača činidla AdBlue, mixovacieho modulu AdBlue, vlastného SCR modulu a záverečného čistiaceho katalyzátora (CUC). Celý systém je osadený sieťou senzorov sledujúcich hladinu NOx a NH3 (čpavku). Technológia označovaná ako SCR-ONLY alebo eSCR je výsledkom veľmi intenzívneho vývoja, z ktorého vzišlo niekoľko patentovaných záležitostí. Jedná sa predovšetkým o systém starostlivého riadenia vstrekovania kvapaliny AdBlue, adaptívny systém dávkovania AdBlue založený na sledovaní miery NOx a čpavku vo výfukových plynoch, tepelne izolovaný systém turbulentného mixovania podporujúceho homogénnu hydrolýzu korektného rozprášenia močoviny do prúdu výfukových plynov a vylepšený tepelný manažment motora podporujúceho správnu funkciu technológie SCR pri studených štartoch a nezohriatom motore.

Pekne po „mercedesovsky“

Na špičke výrobcov ťažkých nákladných vozidiel s motormi Euro VI z hľadiska časovej osy je rozhodne Mercedes-Benz. K novému Actrosu Euro VI (2011), ťažkému, v rozvážkovom rade Antos (2012) a stavebnému špeciálu Arocs (2013) veľmi skoro pribudne vylepšená ľahká rozvážka Atego Euro VI. Automobilka má ako jediná navyše k dispozícii kompletný rad nových vznetových motorov Euro VI v ktorých konštrukcii uplatnila doslova nebývalé novinky. Vznetové motory mercedes novej generácie, majú ventilový rozvod DOHC (všetky i najväčší radový šesťvalec OM 473 so zdvihovým objemom 15,6 l (!), maximálny výkon až 460 kW/625 k, motor je navyše vybavený turboconpúdnym systémom preplňovania). Vačkové hriadele sú prvýkrát v tomto segmente vyrábané ako kompozitné súčasti. Ich základom je rúrka, ktorá usporí až 50 % vlastnej hmotnosti hriadeľa. Motory OM 934 a OM 936 (štvor a šesťvalce so zdvihovým objemom 5,5 a 7,7 l) majú systém variabilného časovania ventilov! Všetky nové vznetové motory Mercedes-Benz Euro VI sú radové (vidlicové V6 a V8 sú nevratnou minulosťou) a využívajú k vstrekovaniu paliva vlastným vývojom vypracovaný systém X-Pulse (evolúcia systému Common Rail s pracovným tlakom v koľaji 900 a s hydraulickým násobičom pracovného tlaku priamo vo vstrekovači až 2100 bar s konštrukčným potenciálom 2500 bar). Kľúčom technológie označovanej na vozidlách s trojcípou hviezdou ako BlueTec 6 je samozrejme kombinácia systému EGR, SCR, katalyzátora a regenerovateľného sadzového filtra.

Scania boduje

Druhým výrobcom, ktorý ponúkol vo svojich ťažkých nákladných vozidlách motory Euro VI, bola švédska Scania a to hneď v roku 2011. Automobilka prakticky vyšla z toho, čo už mala na trhu, „len“ pridala ono spomínané „laboratórium“ s dvomi vetvami čpavkových odlučovačov za výfukom. Dnes ponúka v špecifikácii Euro VI všetky svoje päťvalcové a šesťvalcové radové motory s maximálnymi výkonmi od 183 kW/250 k do 353 kW/480 k. Dva z týchto motorov má k dispozícii dokonca v špecifikácii Euro VI druhej generácie! Navyše Scania prišla s riešením Euro VI len s SCR a stala sa tak druhým výrobcom, ktorý ponúka takto upravené motory pre ťažké nákladné vozidlá. Či zostane Scania jediným finálnym výrobcom ťažkých nákladných vozidiel s ponukou kultových motorov V8 aj začiatkom roka 2014 – tak to je ešte vo hviezdach. Zatiaľ je jedinou automobilkou, ktorá tvrdošijne vyhlasuje, že všetky jej vznetové motory sú plne kompatibilné s bionaftou a to je tiež už isté prvenstvo, aj keď i EU už uznala, že podpora bionafty je hlúposť. 

Americký náter

Krok k zákazníckej istote na tomto poli urobil tiež koncern PACCAR do ktorého patrí mimo amerických značiek Kenworth a Peterbilt aj európsky DAF. Už pred tromi rokmi zástupcovia amerického výrobcu vyhlasovali, že majú špecifikáciu Euro VI pripravenú, ale, že ju predvedú až v okamihu, keď to bude vhodné. Ona doba nastala práve teraz a Common Railový PACCAR MX-13 Euro VI (300 kW/410 k, 340 kW/460 k a 375 kW/510 k) je na svete a samozrejme tiež pod kapotou cestných ťahačov podstatne inovovanej modelovej rady XF, rovnako ako  jeho „menší“ brat MX-11. Konštruktéri si dali veľmi záležať na kompaktnosti nového motora. Všetky zariadenia, ktoré mohli, integrovali do bloku (napríklad obe čerpadlá systému Common Rail) či aspoň ich k nemu výrazne pritiahli – elektrické zväzky a vedenie sú zaliate do pružnej peny. Motory MX Euro VI tak pôsobia veľmi čistým a kompaktným dojmom.

Ešte pred samotnou revíziou na novú emisnú špecifikáciu, bol u MX-13 prepracovaný systém olejového hospodárstva. Znížený počet piestnych krúžkov o jeden, zvýšená pracovná teplota olejovej náplne – o tri stupne Celzia a dostal nové piesty, tentokrát z hliníka. Zaujímavosťou je snáď fakt, že súčasné špecifikácie motora Euro V montujú do vozidiel Tatra Phoenix tiež v Kopřivnici a s príchodom roka 2014 sa tam možno objaví motor PACCAR MX Euro VI. Ďalšia zaujímavosť pramení z označenia motora, napriek tomu, že ide o vývoj a európsku konštrukciu (DAF) pomenovanie PACCAR pôsobí americkým dojmom. Ide však len o „vonkajší lak“, ktorý je predsa len pre amerických zákazníkov príjemnejší. A to, že sa motory PACCAR MX zvesela montujú do vozidiel Kenworth a Peterbilt len dokazuje, že tento marketingový ťah vyšiel na sto percent. Na konci minuloročnej jari predstavil svoje riešenie Euro VI tiež americký Cummins (ISB 4,5 l Euro VI – max. výkon do 154 kW/210 k a ISB 6,7 l Euro VI – max. výkon do 228 kW/310 k). Mimochodom najväčší nezávislý výrobca vznetových motorov na svete. Prečo nás to v Európe zaujíma? To preto, že jeho motory sem – tam niekto používa aj u nás.  Napríklad naša česká (v poslednej dobe indická?) Avia. Mimochodom tá zrejme toto leto v Česku skončila, síce prebiehajú akési jednania na zachovanie výroby v Letňanoch s pomocou ruských finančníkov, ale to si budeme musieť ešte počkať. Motory Cummins sem tam používa pre pohon svojich špeciálov aj Tatra Trucks (avšak v kusovom meradle, ostatne to sa dá povedať o celej jej výrobe), ale hlavne sú prezlečené Cumminsy v ľahkej rade vozidiel DAF LF.

Švédska opatrnosť

Švédske Volvo vníma záujem zákazníkov o nákladné vozidlá s motormi plniacimi Euro VI zatiaľ ako pomerne nízky (a má určite pravdu – nikto prevádzkovateľom nič za Euro VI nedá, naopak, musí si ešte priplatiť). Napriek tomu všetkému si ani Volvo nemôže dovoliť „marketingovo zaspať“ a preto pripravili v Goetheburgu najprv jeden variant trinástich litrov Euro VI, aby na začiatku tohto leta vyrukovali s celou radou motorov Euro VI.  A to od stredného päťlitrového motora až po ťažkú ​​trinásťlitrovú variantu. Začiatkom jari 2014 tak budú vozidlá Volvo dostupné tiež s šestnásťlitrovým motorom, ktorý bude spĺňať normu Euro VI. V ponuke ťažkých motorov (D11, D13 a nastupujúceho D16) zachováva spoločnosť Volvo Trucks osvedčený systém pre katalytickú reguláciu emisií – SCR (Selective Catalytic Reduction). Systém SCR sa im pri dočisťovaní  emisií veľmi osvedčil a tiež ideálne vyhovuje požiadavkám normy Euro VI. Spoločnosť Volvo Trucks navyše vylepšila katalytický povrch jednotky SCR a vstrekovacieho systému AdBlue.   Aby boli splnené požiadavky normy Euro VI, musí sa teplo vo výfukovom systéme motora udržovať na viac menej konštantnej vysokej úrovni.  Spoločnosť Volvo Trucks preto v motoroch D11 a D13 Euro VI kombinuje svoje riešenie SCR so systémom EGR (recirkulácia výfukových plynov) bez chladenia a s filtrom pevných častíc (DPF). Technologické riešenia pre motory D5 a D8 je kombináciou systému EGR s chladením, filtrom pevných častíc a SCR.

Bavorský prístup

Mníchovský MAN vyšiel zo svojich dlhoročných skúseností s aplikáciami technológií EGR a SCR a dal dohromady len to, čo sa mu v praxi už viac než  tisíckrát osvedčilo. Ostatne v konštrukcii motorov Euro VI ide rovnakou cestou ako drvivá väčšina konkurencie. Motory MAN Euro VI sú vybavené oboma známymi technológiami čistenia výfukových plynov plus dvojstupňovým preplňovaním a „chemickým laboratóriom“ s odlučovačom čpavku umiestneným za výfukom. Treba tiež však povedať, že MAN sa rozhodol ďalej pracovať len s radovými šesťvalcovými motormi svojej vlastnej konštrukcie. To znamená, že V8 Liebherr - MAN bude v okamihu vstupu Euro VI do platnosti „z hry“. Lenže čo ju nahradí? Odpoveď je jednoduchá, nový radový šesťvalec väčšieho zdvihového objemu. Na šesťvalcovom pätnásť litri MAN D38 už veľmi intenzívne pracujú vo vývoji motorárne v Norimberku. Zatiaľ však musíme vystačiť s existujúcimi MAN D2066 a MAN D2666 výkonových úrovní, ktoré poznáme z prevedenia Euro V a EEV. Povráva sa, že nový šesťvalec by mal byť k dispozícii až do výkonu 412 kW/560 k. V súvislosti s nutnosťou mať v ponuke motory extra vysokých výkonov v špecifikácii Euro VI sa naskytá úvaha, či by pre MAN nebola riešením určitá synergia so Scaniou, s ktorou patrí do jedného majetkoprávneho domu – VW Group. 

Druhá šanca do Lyonu

Nová ponuka vozidiel Renault Trucks – to je práve aktuálna téma. Starý Renault proste a jednoducho skončil, pretože jeho majiteľ „veľké“ Volvo sa rozhodlo presadiť bezo zvyšku svoju stratégiu a vízie. Pod jeho dôslednou kuratelou sa Renault Trucks úplne obrodil a implementoval do svojich nových vozidiel technológiu zo Švédska. Nie je teda príliš nutné bádať nad tým, na akúže cestu sa v Lyone vydali. Motory Euro VI v nových Renaultoch sú jednoducho Volvo, rovnako ako niektoré ďalšie komponenty vrátane prevodoviek. Dôvod je jasný: dostať Renault do čiernych čísiel a poopraviť jeho poškodenú povesť zlými hospodárskymi výsledkami z posledných rokov. S dôsledným využívaním švédskych myšlienok a technológií sa to môže naozaj podariť. 

Převzato z časopisu

Fotogalerie