Emissionskrav för dieselmotorer i skogsmaskiner

 Svara  3 inlägg  4232 visningar  0 följer
Användarvisningsbild

Emissionskrav för dieselmotorer i skogsmaskiner

 
#328572 Vill du veta mer om ex Steg3b, IT4 och Final Tier 4, alltså emissionskraven för dieselmotorer (här gällande för skogsmaskiner) så ska du läsa vidare.
Denna miniartikel är tänkt att göra en mindre djupdykning i ämnet och primärt de lite större dieselmotorerna på över 130kW i effekt.

I och med att jag gjort några fördjupande texter om nya skogsmaskiner så har jag inte kunnat undgå motortekniken i dessa skogsmaskiner. Jag var tvungen att börja skriva ner alla benämningar och tekniker för att kunna hålla reda på allt, och då slog det mig att detta kan är information som kan föras vidare. Så, texten nedan är ett försök att återge den information jag själv erhållit när jag pratat med maskintillverkare och expertis inom området. Hittar du några fel är det bara att du kontaktar mig så rättar jag till detta. Har du något att tillägga så är tråden öppen och det är bara att fylla på!

Icke-väg motorer
Dieselmotorer som finns i skogsmaskiner klassas som ”non-road mobile machinery (NRMM)” och har genom detta egna direktiv att följa. Det är alltså inte samma direktiv som till exempel dieselmotorer för lastbilar, men mer om detta senare. I Europa är direktivet ett EU direktiv med namnet 97/68/EU.

Tier eller Steg?
Dagens dieselmotorer i arbetsmaskiner (där skogsmaskiner ingår) har regler och krav att följa för att de ska få säljas och brukas. Det är olika regler beroende på vart i världen de saluförs. När det gäller emissionskrav, alltså hur mycket föroreningar en motor får släppa ut så nämns oftast två direktiv, det ena är ett EU direktiv, det andra är direktiv som gäller för USA.
I båda direktiven höjs emissionskraven i steg och i det stora hela följer de varandra, de är alltså jämförbara. I EU direktivet sker höjningen i Steg och i USA sker det i Tiers (EPA).

Steg I (Steg 1, Tier1)
Infördes 1999.
Kraven på utsläpp var då:
Kväveoxid (NOx): <9,2g/kWh
Dieselpartiklar (PM, el DPM): <0,85g/kWh

Steg II (Steg 2, Tier 2)
Infördes 2002.
Utsläppskrav:
Kväveoxid (NOx): <6g/kWh
Dieselpartiklar (PM, el DPM): <0,2g/kWh

Steg IIIa (Steg 3a, Tier 3)
Infördes 2006.
Utsläppskrav:
Kväveoxid (NOx): <4g/kWh
Dieselpartiklar (PM, el DPM): <0,2g/kWh

Steg IIIb (Steg 3b, Interim Tier 4, IT4)
Infördes 2011.
Utsläppskrav:
Kväveoxid (NOx): <2g/kWh
Dieselpartiklar (PM, el DPM): <0,025g/kWh

Steg IV (Steg 4, Final Tier 4, FT4)
Infördes 2014.
Utsläppskrav:
Kväveoxid (NOx): <0,4g/kWh
Dieselpartiklar (PM, el DPM): <0,025g/kWh

Steg V (Steg 5, Tier 5)
Införs 2019 (planerat).
Utsläppskrav:
Kväveoxid (NOx): <0,4g/kWh
Dieselpartiklar (PM, el DPM): <0,015g/kWh
Partikelantal (PN): <1x10¨12/kWh

Motoruppbyggnad per steg (grovt).
Allt eftersom stegen införts har direktiven tvingat motortillverkarna att förbättra sina dieselmotorer. Det är ju fritt att konstruera motorer bara man håller sig inom regelverken, men det visar sig att man kan hitta gemensamma tekniska lösningar för varje steg.

Steg I, Steg II och Steg IIIa
EGR (Exhaust Gas Recirculation) teknik i varierande utformning.

Steg IIIb, Interim Tier 4, IT4
C-EGR (Cooled Exhaust Gas Recirculation) + partikelfilter

Steg IV, Final Tier 4
C-EGR + SCR (i mindre mängd) + partikelfilter, alternativt
SCR i större mängd enbart.

Steg V, Tier 5
SCR + partikelfilter i varierande utformning

EGR teknik
EGR står för Exhaust Gas Recirculation och är en teknik som utvecklades i USA på 70-talet. Principen är att sätta in en ventil mellan motorns avgasutlopp och luftintag och med ventilens hjälp återföra delar av avgaserna till motorn så de blandas med inloppsluften och återförs ytterligare en gång i förbränningen. Genom detta sänker man syretillförseln till motorn och utsläppen av Kväveoxid (NOx) minskar genom att förbränningstemperaturen blir lägre.

C-EGR teknik
C-EGR står för Cooled Exhaust Gas Recirculation och är förfinad teknik av EGR. De återförda avgaserna kyls innan de förbrännas igen och genom detta blir effekten av EGR (minskande av kväveoxid) större.

SCR teknik
SCR står för Selective Catalytic Reduction och är ett system för att minska kväveoxid (Nox) avsevärt från dieselmotorer.
Ingående delar i SCR är en tank för DEF-vätska (Diesel Exhaust Fluid eller Urea, AdBlue) en injektor för vätskan som är placerad i avgasröret innan katalysatorn och just katalysatorn.
Vätskan som användas är oftast urea och i Europa kallas den i dagligt tal för AdBlue. AdBlue är ett registrerat varumärke som ägs av den tyska intresseorganisationen VDA. Vätskan kan bara få namnet AdBlue om det uppfyller vissa kvalitetskrav. Detta är viktigt för att inte systemet ska skadas av föroreningar.
Urea (som också bildas i kroppen hos däggdjur som urin) sprutas in i avgasröret före katalysatorn och förångas då direkt. När den förångas bildas ammoniak och vatten och det är sedan ammoniaken som genom en kemisk process i katalysatorn omvandlar kväveoxid (NOx) till kväve och vatten.

Partikelfilter
Partikelfiltret har till uppgift att fånga partiklar (i dagligt tal sot) som genereras vid förbränningen i dieselmotorn. Partikelfiltrets uppbyggnad kan variera men de vanligaste idag är filter som är keramiskt uppbyggda mikroskopiska kanaler som sot fastnar i när det passerar igenom filtret. Eftersom sot fastnar så blir genomströmningen sämre ju mer sot som fastnat. För att hålla genomströmningsmotståndet lågt så måste därför partikelfilter rensas med jämna mellanrum och det kallas att de “regenereras”. Regenereringen är en snabb upphettning till ca 600 grader Celsius varpå partiklarna bränns upp och följer med avgaserna ut ur filtret.
Upphettningen kan ske på flera sätt, vanligast idag är att datorn programmerar om insprutningen under regenereringsfasen och flödar motorn med diesel så oförbränd diesel följer med avgaserna och antänds i avgasröret, före partikelfiltret. På så sätt hettas filtret upp och regenerering kan ske. En annan vanlig metod är att det sitter ett extra insprutningsmunstycke strax före partikelfiltret och vid regenerering så sprutas diesel direkt in i avgasröret och antänds likt ovan.
Regenereringen ovan kallas aktiv regenerering. Motsatsen kallas passiv regenerering och fungerar så att partikelfiltret sitter närmare motorn och upphettas därav nästan per automatik av avgaserna och regenereras genom detta mer kontinuerligt.
Partikelfiltret kan också (beroende på tillverkare) vara sammanbyggt med en “DOC”, Diesel Oxidation Catalyst, på Svenska en oxideringskatalysator. En DOC oxiderar främst kolmonoxid och kolväten och hjälper genom detta till att minska partikelutsläpp.

partikelfilter-funktion.jpg


Steg 4, Final Tier 4 - tekniker
För större skogsmaskiner inom CTL (Cut-To-Length) finns idag två tekniker som valts av olika tillverkare för att uppfylla kraven i Steg 4.

Rottne (John Deere) – EGR teknik.
Rottne har idag börjat införa Steg 4 motorer i serietillverkning. De har sedan flera år valt John Deere som motorleverantör och JD:s teknikval för uppfyllande av Steg 4 är C-EGR med partikelfilter och SCR.

john-deere-ft4.jpg


Komatsu, Eco Log, Ponsse (Mercedes, Agco) - SCR teknik.
Tillverkarna ovan har valt motorer från antingen Mercedes eller Agco och dessa motortillverkare har valt SCR teknik i sina Steg 4 motorer.

scr-only-ft4.jpg


Skillnader mellan teknikerna
SCR tekniken förbrukar mer urea (AdBlue), ca 7% av dieselförbrukningen, medan EGR tekniken förbrukar 2-3% av dieselförbrukningen.
SCR tekniken har inget partikelfilter och således behövs ingen regenerering.

Men John Deeres IT4 maskiner då?
Skogsmaskiner från John Deere 2015 säljs som IT4, alltså Steg IIIb. De har EGR teknik med partikfilter men ingen SCR. Anledningen till att John Deere själva inte valt FT4 teknik (fast de har det inom företaget så att säga) är att de beställt IT4 motorer innan regelverket för Steg4/FT4 infördes och får genom detta sälja slut på sina lager av motorer med lägre emissionskrav.

Inom lastbilsbranschen kan man se en liknande trend i val av tekniker, de går åt olika håll. Scania har valt EGR-teknik med SCR medans Volvo valt SCR-teknik.

Runt år 2019 väntas Steg 5 antas (Tier 5). Den stora skillnaden då väntas bli att ytterligare krav på partikelutsläpp samt ev begynnande krav på växthusgaser.

#miniartikel15

   TS
Komatsu Cat
Användarvisningsbild

Sv: [MA] Emissionskrav för dieselmotorer i skogsmaskiner

 
#341650 Hej,
Här har JD gjort en informationsvideo om deras Steg 4 motor som bland annat Rottne använder (troligtvis också motorn som kommer vara i John Deere G-serie


   TS
Användarvisningsbild

Sv: [MA] Emissionskrav för dieselmotorer i skogsmaskiner

 
#371300 I och med att Volvo nu gör sitt återtåg till skogen så passade jag på att göra sammanställningen nedan som visar på motordata för de största skördare för slutavverkning med CTL teknik. Förhoppningsvis ger det dig som läsare en överblick över de olika tekniker som motortillverkarna valt i sina lösningar.

Under tabellen finns en enklare förklaring av de olika metoderna för att uppfylla emissionskraven enl Steg 4, FT4.

Spec/MotorAgcoMercedesJohn DeereJohn DeereVolvo
Finns i maskinKomatsu 951Ponsse BearJD 1470GRottne H21DEco Log 590E
MotormodellPower 74 - AWFMB OM936LA6090 PTP6090 HFC095TAD870-73VE
EmissionskravSteg IV / FT4Steg IV / FT4Steg IV / FT4Steg IV / FT4Steg IV / FT4
Slagvolym (l)7,77,7997,7
Antal cylindrar6 rak6 rak6 rak6 rak6 rak
Max effekt (kW)210260200227235
Max vridmoment (NM)12001400131513511300
Vikt (kg)72574512001200696
SCR/UreaJaJaJaJaJa
DOC / CO katJaJaJaJaNej
C/EGRNejJaJaJaJa
DPF partikelfilterNejNejJaJaNej


SCR/Urea är i dagligt tal "AdBlue systemet" och består av en katalysator som man tillför urea/ammoniak för att effektivt minska utsläppen av främst NOx, kväveoxid. Genom en kemisk reaktion omvandlas kväveoxid till kväve och vatten. Som du ser har alla tillverkare denna lösning idag på sina motorer.

DOC / CO kat. "Diesel Oxidation Catalyst". En passiv katalysator som ibland sitter tillsammans med övriga katalysatorer på avgasröret. Genom små kanaler i rostfritt stål belagda med platina så oxiderar kolmonoxid till i princip koldioxid och vatten.

C/EGR. "Cooled Exhaust Gas Recirculation", i dagligt tal "EGR ventilen". Här återförs delar av avgaserna till förbränningen i motorn efter att de kylts ned. Eftersom avgaserna är syrefattiga så sänks syrgashalten i förbränningen och då också själva förbränningstemperaturen. Det är vid höga förbränningstemperaturer som NOx, kväveoxider, skapas och genom detta system minskar tillverkningen av NOx i motorn.

DPF partikelfilter. "Diesel particulate filter" i dagligt tal partikelfilter, fångar upp partiklar och sot efter förbränningen i motorn och håller kvar dessa i filtret. Filtret blir fullt och måste regenereras. En vanlig typ av regenerering är att spruta in oförbränd diesel i filtret när motorn är igång och detta antänder filtret och sot och partiklar "brinner upp" och genom det renas filtret.

Som du ser i ovanstående tabell så skiljer sig teknikerna för att uppfylla emissionskraven i Steg 4 åt mellan tillverkarna.

Vad är dina tankar om detta?

   TS
Fredrik Reuter
Hej Gäst! Jag heter Fredrik och driver denna sajt. Jag skulle gärna vilja tipsa dig om hur du kan få ut mer av skogsforum. Klicka på de knappar som passar dig här intill (minifönster öppnas).
Liknande Trådar
TitelStatistikSenaste svaret
Nye dieselmotorer av pasvik - tor 17 jan 2013, 16:22
i Logistik, Transport
6 svar
3569 läst
av pasvik     
tor 17 jan 2013, 18:35
Små skogsmaskiner 8WD av D Olsson - ons 18 mar 2015, 09:38
i Avverkning (slutavverkning)
10 svar
3874 läst
av P Jansson     
fre 20 mar 2015, 15:31
teg skogsmaskiner av rottneblondin750 - mån 26 nov 2012, 17:34
i Öppna kategorin
8 svar
4464 läst
av totte     
tis 18 dec 2012, 00:43
Marknadsundersökning skogsmaskiner av Engstrand - mån 24 okt 2011, 17:17
i Skogsmaskiner (stora skogsmaskiner)
3 svar
1289 läst
av ume     
ons 26 okt 2011, 20:16
Skogsmaskiner (stora) av Fredrik Reuter - mån 26 apr 2010, 13:59
i Skogsmaskiner (stora skogsmaskiner)
0 svar
952 läst
av Fredrik Reuter     
mån 26 apr 2010, 13:59
SP
Annonser