Дизеловите двигатели – екологични и икономични

Волфганг ЩОЛБА

Главен редактор на „MTU heute“

Затягането на контрола върху вредните емисии от подвижния състав и фиксираните инсталации на дизеловите двигатели е сред главните предизвикателства пред конструктори и потребители. Използването на двигатели с оптимизирани газови емисии често води до повишаване на консумацията на гориво и разходите по поддръжката. Все пак, конфликтът между грижата за околната среда и икономическата изгода вече не е неразрешим, благодарение на модерните дизелови двигатели, които не само покриват целия спектър на известните технически параметри, но и се отличават с висока мощност, надеждност и продължителен срок на годност.

Лидерът сред конструкторите и доставчиците на дизелови двигатели с висока мощност MTU Friedrichshafen от години отделя внимание на ограничаването на вредните емисии. Развитието на железопътните двигатели провокира технологията, тъй като наложените от Европейския съюз бъдещи стойности за вредните емисии от категорията 3В, са стриктно фиксирани. Досега ударението се поставяше най-вече върху технологичното развитие на вътрешното устройство на двигателя – с цел от самото начало да се попречи на образуването на вредни вещества. Но предприятието се обръща и към устройства, приложими външно към двигателите, например филтри за остатъци от горивото.

Мерки за намаляване на емисиите в двигателя

В областта на мерките за намаляване на емисиите вътре в двигателя, MTU вече е лидер. Набляга се особено върху ключови технологии като свръхпълнене, инжекцион и електронно управление – методи, допринасящи за намаляването на емисиите доста под изискваните нива. Това е в съгласие както с европейските норми (EU), така и с американските EPA за локомотиви и автовлакове. Двигателите на MTU се отличават едновременно с ниско потребление на гориво и с висока мощност. Те отговарят на лимитите за вредни емисии, валидни за след 2009 г. (EU Stage 3A).

Серия 4000 за локомотиви

Благодарение на инжекционната система Common Rail и разширяването на функциите на електронното управление и надзор, двигателите от серия 4000 са сред най-модерните дизелови мотори с висока мощност, които могат да се открият в момента на пазара. Предлаганите двигатели с варианти от по 8, 12, 16 и 20 цилиндъра, покриват скалата на мощността от 1000 до 3000 кВт. Те са доказали качествата си както при новите машини, така и при ремоторизацията на индустриални, маневрени или смесени по предназначението си локомотиви. Още при излизането им на пазара, те бяха серийно оборудвани със системата Common Rail, при която всички важни инжекционни параметри се управляват електронно и независимо от скоростта. Вследствие на това, при тях наблюдаваме оптимално съгласуване на консумация, мощност и емисии. Към системата се добавя електронното управление на двигателя MDEC (MTU Diesel Engine Control), приспособено към нуждите на железопътния подвижен състав, както и свръхпълненето, разработено и реализирано също от MTU. Съвместната работа на трите системи позволява да се увеличи мощността на двигателите и в същото време да се намалят стойностите на емисиите, като това важи за цялата скала от мощности. В сравнение с конвенционалните инжекционни системи, при тази има и намаление на шумовете и вибрациите. Типичен пример е оптимизираната версия на двигателя 8V 4000, при който емисиите на азотни оксиди са намалени до по-малко от 8 г на кВт/ч (според ISO 8178-4, цикъл F). По-ниски от нормативните изисквания са и емисиите на въглеводороди, въглеродни моноксиди и сажди.

Развитие на ключовите технологии в рамките на предприятието

Решаващ фактор за адаптирането на трите ключови технологии (свръхпълнене, електроника и инжекцион) към двигателите е способността на МТU да ги развива в рамките на самото предприятие, вместо да ги внася отвън. Със закупени отвън системи не бихме могли да получим постигнатите досега резултати. Предприятието разполага и с обещаваща база за по-нататъшно развитие. При инжекциона, трябва да посочим увеличението на инжекционното налягане, което понастоящем е 1400 бара, както и оптимизацията на инжекционната крива, а също и на цялата горивна система. Предвидените подобрения при свръхпълненето са свързани с увеличаване на КПД и въздушното налягане, а при електронното управление на двигателя – с регулацията на специфичното поле и гъвкавостта на влиянието върху горенето.

PowerPack 6Н-1800 за автовлакове

Предложеният от MTU PowerPack 6H-1800 представлява екологична, мощна и същевременно икономична тяга. PowerPack вече отговаря на лимитите за категорията 3А и осигурява мощност от 390 кВт. Благодарение на инжекционните помпи и електронното управление, двигателят постига висока мощност, нисък разход на гориво и намаляване на емисиите. Групата представлява цялостно решение за подподовата тяга при автовлаковете и включва двигател, трансмисия/генератор, хидравлика, система за охлаждане и други периферни компоненти, необходими за тяга и производство на електричество на борда. В наши дни, около 2500 PowerPack са продадени в различни страни по света.

Филтри за остатъци от горивото

Предвиденото от MTU развитие цели снижаването на емисиите азотен оксид, частиците сажди, въглеродни моноксиди и въглеводороди. MTU си сътрудничи тясно с производителите на филтри за остатъци от горивото, с цел хармонизацията им с двигателите. Вероятно законодателството ще изисква, след 2012 г., цялото железопътно оборудване да бъде снабдено с филтри за остатъци от горивото.

За нас употребата на такива филтри не е новост, защото от години насам си даваме сметка за растящото им значение и вече сме произвели филтри за сажди за специфичните машини от железопътния сектор, в сътрудничество с конструкторите и потребителите на локомотиви, както и с производителите на оборудване. От 1999 г., три локомотива от серията 183 на BVG в Берлин са снабдени с такива филтри, също както и тези с мотори тип 12 V 4000 на швейцарския завод Scheuchzer и локомотивите на SBB с двигатели 12V 183 и 8V 396. Последният пример е новият локомотив от линията MaK 2000 на Vossloh Locomotives. Двигателят му 20V 4000, с мощност 2 700 кВт, представлява най-мощната дизелово-хидравлична тяга в света, в областта на четириосните локомотиви. За разлика от швейцарския маневрен локомотив Ameise, чийто филтър за сажди е монтиран допълнително на покрива, MaK 2000 е доставен направо с вграден в шасито филтър. Той е монтиран на мястото на заглушителя и, в същото време, поради много добрите си характеристики, изпълнява и неговите функции.

Оптимална адаптация на двигателя и филтъра за остатъци от горивото

Въпреки че MTU не е пряк производител на системите за филтриране, цял екип от неговия развоен отдел се занимава с хармонизирането на филтрите и двигателните системи, в сътрудничество с производителя на филтри, с цел – серийното им приложение при бъдещите железопътни превозни средства. Най-важните задачи пред екипа са техническото опростяване на филтрите и адаптацията им към всички профили на движение – както към продължително интензивно движение с високо натоварване, така и към такова с дълги периоди на забавяне, например при маневри. Друга важна цел е намаляването на размера им, предвид ограниченото налично пространство. Една от добрите възможности е замяната на заглушителя с филтър. Освен това, се опитваме да премахнем устройството за регенеративно изгаряне, тъй като топлите отделени газове стопяват саждите.

Опити върху PowerPack

Върху железопътен PowerPack е тестван филтър с каталитично покритие, чиято функция е да осигури регенерацията чрез вградено устройство за изгаряне. В рамките на изпитанията на стенд, сме в процес на проверка на функционирането на филтъра – на сепарирането на саждите, регенерацията и премахването на шумовете, както и на съвместяването му с двигателя, във връзка с вграждането му в PowerPack. Едва след това ще се премине към изпитания в реална среда.

В края на краищата, целта на развойните работи е, на клиента (даващ си сметка за проблемите на околната среда) максимално бързо да бъдат предложени оптимални решения за преработка на отделените газове. Така потребителят ще получава от един доставчик цели системи, включващи и тяга, и филтри за остатъци от горивото.

Тясно сътрудничество с клиентите и потребителите

Все по-строгите забрани върху вредните емисии тепърва ще задълбочават конфликта между опазването на околната среда и икономическата принуда. Освен това, специфичните за железопътния подвижен материал фактори, като налично пространство и пределно натоварване на осите, ограничават възможността за по-голям технологичен напредък. Следователно ще трябва да се прибегне към нови решения. Според MTU, технологичният прогрес не може да бъде диктуван само от конструктора на двигатели и неговите доставчици. Необходимо е да се установи постоянен диалог с производителите и потребителите на подвижен състав. Без, разбира се, да забравяме връзките с асоциации като UNIFE и UIC.

.:: Начало ::.