Caterpillar Stage V
Исполненные энергии (Часть 1)

Обзор новинок дизельных двигателей экологического класса Stage V

Исполненный – наполненный чем-либо.
Толковый словарь Д.М. Ушакова

Данная статья продолжает серию материалов, посвященных перспективным нормам токсичности отработавших газов двигателей внедорожной техники Stage V (см. статью «Эволюция, а не революция»).

Ввод в действие в Евросоюзе в 2019–2020 гг. новых норм токсичности ОГ и постоянное стремление двигателестроителей повысить производительность и экономичность своей продукции явились побудительными причинами создания множества новых и модернизированных моделей дизельных двигателей. «Урожайными» на новинки стали 2016–2017 гг.

Аббревиатуры и названия основных технологий и агрегатов двигателей

ОГ – отработавшие (выхлопные) газы;

EGR – рециркуляция ОГ;

SCR – Selective Catalytic Reduction, селективная каталитическая нейтрализация ОГ (с применением реагента – мочевины);

DEF (или AdBlue) – diesel exhaust fluid, реагент-мочевина для системы SCR дизельного двигателя;

DOC – Diesel Oxidation Catalist, каталитический окислительный нейтрализатор;

ASC – Ammonia Slip Catalyst, катализатор разложения аммиака;

DPF – Diesel Particulate Filter, сажевый фильтр;

EATS – exhaust aftertreatment system, система нейтрализации ОГ в системе выпуска;

EMAT – engine-mounted aftertreatment, устанавливаемая на двигатель система нейтрализации ОГ в системе выпуска;

ECM – engine control module, блок электронного управления двигателя;

VTG – variable turbine geometry, турбонагнетатель с изменяемой геометрией лопаток;

Common Rail – тип системы впрыска топлива;

EPG – exhaust pressure governor, регулятор давления выхлопных газов.

Отмечается характерная тенденция: при переходе к двигателям Stage V многие компании исключают из конструкции систему EGR. Это объясняется тем, что отказ от EGR помогает уменьшить тепловыделение двигателя и соответственно потребную производительность системы охлаждения (размеры радиатора).

Технические характеристики двигателей класса Stage V
Компания Линейка, модель Рабочий объем, л Мощность, кВт Крутящий момент, Н.м Конфигурация блока и число цилиндров
Cummins X15 Efficiency 14,9 294–368 1960–2500 L6
X15 Performance 14,9 360–445 до 2770 L6
X12 12 до 382 до 2295 L6
L9 9 321 1846 L9
B6.7 6,7 243 1375 L6
B4.5 4,5 149 780 L4
F3.8 3,8 55–116 600 L4
Volvo Penta D5 5 105–160 до 910 L4
D11 10,8 315 н.д. L6
TAD880-883VE 8 235 н.д. L6
Liebherr D956 12 320–400 2520 L6
D966 13,5 360–450 700 L6
D976 18 460–620 н.д. L6
Deutz TCD 5.0 5 100–150 890 L4
TCD 9.0 9 200–300 1700 L4
TCD 12.0 12 400 2500 L6
TCD 13.5 13,5 450 2800 L6
TCD 18.0 18 620 3600 V8
Caterpillar C9.3B 9,3 250–340 2080 L6
Scania DC 09 9,3 202–294 1940 L5
DC 13 12,7 257–405 2470 L6
DC 16 16,4 566 3210 V8
JCB JCB 430 Dieselmax 3 до 55 400 L4
JCB 672 Dieselmax 7,2 140–225 до 1200 L6
MTU 1000 5,1, 7,7 100–170 180–280 до 1400 L4, L6
1100 10,7 280–340 2100 L6
1300 12,8 320–390 до 2460 L6
1500 15,6 400–480 до 2900 L6
1600 10,5, 14, 17,5, 21 567–736 до 4200 L6, V8, V10, V12
CNH FTP V20 20 670 до 4100 V8
Iveco N67 6,7 230 1300 L6
MAN D 3876 15,26 415–485 2700–3000 L6
D 2862 24,24 588–816 3750–5000 V12
Perkins 1700 9,3 250–340 1530–2080 L6
2200 12,5 388 2216–2380 L6
2500 15,2, 18,1 478, 495 н.д. L6
2800 15,8, 18,1 597, 609 н.д. L6
Syncro 2.8 2,8 до 55 до 325 L4
Syncro 3.6 3,6 до 100 до 500 L4
Kubota V5005 5 157 н.д. L4
John Deere PowerTech PSL 13.5L 13,5 >500 н.д. L6

Двигатели Cummins к Stage V готовы

В начале 2016 г. компания Cummins представила несколько серий дизельных двигателей, соответствующих требованиям норм Stage V. Это универсальная конструкторская платформа, что позволяет их использовать производителям специальной техники в разных машинах по всему миру, в различных странах с разным качеством топлива и различными нормами токсичности. Общим для всех новых двигателей стало отсутствие в конструкции системы EGR, за счет чего до 40% уменьшилось тепловыделение.

Линейка двигателей Cummins Stage V

Также для всех двигателей используется комплексный агрегат нейтрализации вредных выбросов в ОГ Cummins Single Module (модификация для 6-цилиндровых двигателей называется Flex Module), где в одном корпусе заключаются DPF, SCR и система дозированной подачи реагента (мочевины). Конструкторам удалось уменьшить на 50% размеры и на 30% массу агрегата по сравнению с подобными для двигателей класса Stage IV. Это система практически типа «установил и забыл» – очищается она за счет «пассивной регенерации» (т. е. происходящей самопроизвольно, без подачи топлива для выжигания сажи). Для проведения регенерации не нужно выводить машину из работы, оператору не нужно специально заниматься регенерацией. Интервал обслуживания агрегата Single Module будет, как ожидается, намного больше 5000 моточасов (типичного для большинства имеющихся сейчас на рынке подобных систем). Интервал очистки агрегата увеличили с 970 000 до 1 300 000 км. Модульная конструкция Single Module позволяет выбирать величины его диаметра и длины, подбирая производительность агрегата к мощности конкретного двигателя.

Cummins B6.7

Двигатели Cummins Stage V весьма не требовательны к содержанию серы в топливе: допускается до 5000 частей на 1 млн. Расходы топлива у новых двигателей снижены в среднем на 3%. По сравнению с двигателями предыдущего поколения суммарные затраты новых двигателей на техобслуживание за 5 лет должны быть ниже на 40%.

Все двигатели Cummins Stage V выпускаются подготовленными для подсоединения к телематической системе, позволяющей выполнять удаленно диагностику состояния двигателя и даже производить апгрейд электронной системы управления.

Линейка двигателей Х15 выпускается вместо прежней серии ISX15 и делится на две конфигурации: Х15 Performance и X15 Efficiency. У Х15 в отличие от двигателей предыдущего поколения увеличена степень сжатия (18,9), усовершенствованы система воздухообмена и процесс сгорания, уменьшены паразитные потери и усовершенствована электроника. Повышен тепловой к.п.д., за счет этого топливная экономичность улучшена на 20%. За счет уменьшения теплопередачи в масло увеличен интервал его замены с 40 000 до 55 000 км. При использовании программы анализов моторного масла Cummins OilGuard интервал замены можно увеличить до 130 000 км. Все двигатели Х15 оснащаются системой многоточечного впрыска топлива сверхвысокого давления Common Rail и турбонагнетателями с изменяемой геометрией Holset VGT.

Двигатели «мощностной» конфигурации Х15 Performance предназначены для работ, требующих очень высоких мощностей. Двигатели конфигурации X15 Efficiency предназначены для грузовиков, занятых на региональных и магистральных перевозках. Благодаря новому профилю кулачков ГРМ газораспределение в версии Efficiency работает по циклу Аткинсона, который обеспечивает увеличение топливной экономичности.

Производство двигателей линейки Х15 началось в 2017 г.

Cummins X12

Двигатели Х12 более компактные и легкие по сравнению с Х15 агрегаты. Масса их составляет до 930 кг. Они предназначены специально для машин, где важна сравнительно небольшая масса двигателя.

Двигатели линеек 4-цилиндровых двигателей F3.8 и B4.5, а также 6-цилиндровых B6.7 и L9 по сравнению с двигателями класса Stage IV развивают мощность больше на 10% и крутящий момент больше на 11–30%. Рост показателей достигнут без увеличения рабочих объемов двигателей. Эксплуатационные расходы также уменьшены за счет увеличения интервала замены масла с 500 до 1000 моточасов. К тому же за счет усовершенствования электронной системы управления обеспечена дополнительная возможность экономии топлива на 5–15%. На двигателях линеек F3.8; B4.5 и L9 устанавливается турбонагнетатель с перепускной заслонкой. На двигателях В6.7 используется турбонагнетатель с изменяемой геометрией Holset VGT.

Volvo Penta заботится о перспективе

На выставке ConExpo 2017 компания Volvo Penta объявила, что все двигатели ее производственной линейки D5, D8, D11, D13и D16 мощностью от 105 до 566 кВт, предназначенные для внедорожной техники, будут соответствовать нормам Stage V. Двигатели Stage V оснащаются системой впрыска Common Rail, за счет использования которой повышается их топливная экономичность и уменьшается шум работы по сравнению с моделями предыдущего поколения, а также турбонагнетателем с постоянной геометрией лопаток, за счет чего упрощается конструкция.

Линейка двигателей Volvo Penta Stage V

Они будут отличаться от двигателей предыдущего поколения использованием EGR без промежуточного охлаждения воздуха и электрического регулятора давления выхлопных газов EPG, обеспечивающего высокоэффективное регулирование тепловыделения в двигателе. Это позволяет системе EATS работать без впрыскивания топлива в поток отработавших газов для повышения температуры. При такой конструкции ОГ имеют оптимальную температуру для прохождения системы. Уменьшение тепловыделения от этой системы обеспечивает уменьшение потребной мощности системы охлаждения машины. EATS включает в себя следующие компоненты: DOC, DPF, SCR с системой дозирования DEF/AdBlue и ASC. Используется DPF с системой управления регенерацией. Этот состоящий из двух модулей агрегат может быть размещен на машинах в различных положениях, что позволяет его использовать в разной технике.

Volvo Penta D8 Stage V

Двигатели серии 5-литровых двигателей Volvo Penta D5, как заявляет компания, «являются одними из самых мощных 4-цилиндровых дизелей на рынке» и по мощности (105–160 кВт) сравнимы с 6-цилиндровыми «коллегами». Кроме того, двигатели D5 развивают исключительно высокий крутящий момент при низких оборотах.

В июне 2017 г. Volvo Penta представила новый 8-литровый дизельный двигатель для внедорожной техники с системой нейтрализации вредных выбросов ОГ в системе выпуска, соответствующий нормам Stage V, мод. TAD880-883VE мощностью 235 кВт. Двигатели Volvo Penta Stage V и система нейтрализации EATS рассчитаны на совместную работу для обеспечения пассивной регенерации нейтрализаторов во время обычной работы машины, т. к. производится только выжигание сажи в DPF, а регенерации серы на катализаторе SCR с впрыском топлива и остановкой машины не требуется. В результате экономится топливо и уменьшается время простоев машины.

Volvo Penta D8

В том же месяце был представлен двигатель Stage V серии D11 объемом 11 л. Новый двигатель развивает более высокую мощность 315 кВт по сравнению с агрегатом предыдущего поколения.

Сотрудничество Liebherr для выпуска двигателей Stage V

Еще в конце 2015 г. Liebherr представила несколько дизельных двигателей с системой Liebherr Common Rail 11.2 новейшего поколения, которые будут соответствовать нормам Stage V в комплектации с инновационным агрегатом SCRFilter для нейтрализации вредных выбросов ОГ. Система Common Rail 11.2 рассчитана на работу с двигателями Stage V для внедорожной техники рабочим объемом до 3 л на цилиндр и полной мощностью до 800 кВт. Компактный блок свободно программируемого электронного управления ECU3 работает вместе с цифровой видеокамерой и сенсорным дисплеем.

Liebherr SCRFilter совместима с сериями двигателей Liebherr D93, D94 и D95, которые могут соответствовать требованиям норм Stage V. В составе этой компактной системы каталитический нейтрализатор DOC, система SCR и сажевый фильтр (с каталитическим покрытием SCR). DOC – необслуживаемый агрегат, сажевый фильтр с каталитическим покрытием получает пассивную регенерацию, за счет чего система надежна и проста в эксплуатации. Процесс сгорания в двигателе модернизирован, поэтому в SCRFilter попадает небольшое количество сажи. В результате интервалы его обслуживания могут быть увеличены до 4500 моточасов и более.

Liebherr D956 Stage V

Двигатели Liebherr мод. D956 и D966: 6-цилиндровые, рядные, дизельные, класса Stage V рабочим объемом 12 и 13,5 л и мощностью нескольких исполнений 320–400 и 360–450 кВт соответственно. Конструкции обеих моделей в значительной степени унифицированы: один и тот же блок цилиндров, одинаковая электронная система управления ECU3, система Common Rail 11.2. Благодаря инновационной конструкции вентиляции картера интервалы обслуживания двигателей увеличены. В исполнении Stage V двигатели комплектуются системой SCRFilter.

В начале 2017 г. компания Liebherr объявила о выпуске рядного 6-цилиндрового 18-литрового двигателя мод. D976 мощностью от 450 до 620 кВт. Это самый мощный дизель рядного типа в производственной линейке Liebherr. Он предназначен для строительной, крановой и прочей специальной техники. Двигатель имеет модульную конструкцию, оснащен системой Common Rail Liebherr CRS 11.2 и блоком электронного управления Liebherr. Система нейтрализации вредных выбросов ОГ также имеет модульную конструкцию и может обеспечивать соответствие двигателя различным экологическим нормам, в том числе Stage V.

Сотрудничество Liebherr и Deutz. Компании Deutz и Liebherr сотрудничают уже много лет. Многие строительные машины Liebherr комплектуются двигателями Deutz. В 2016 г. компании Deutz AG and Liebherr Machines Bulle SA заключили соглашение о сотрудничестве: Deutz получила права на дистрибуцию и сервис дизельных двигателей Liebherr мощностью от 200 до 620 кВт под маркой Deutz по всему миру, в том числе двигателей класса Stage V, серийное производство которых запланировано на 2019 г.

Сотрудничество Liebherr и John Deere. Компании John Deere Power Systems и Liebherr Machines Bulle SA в начале 2017 г. заключили соглашение о совместном развитии технологий и конструкций двигателей. Обе компании надеются, что сотрудничество позволит сократить время разработки новых двигателей.

Liebherr D966 Stage V

Caterpillar вывела на рынок мод. С9.3В

В апреле 2016 г. появилась эта новая версия двигателя, 6-цилиндровый дизель объемом 9,3 л с турбонаддувом, модернизированными системами электронного управления, впрыска топлива и воздухообмена, готовый соответствовать нормам Stage V. С9.3В легче предыдущей версии, но развивает на 18% большие мощность (250–340 кВт в зависимости от исполнения) и крутящий момент. Размеры EMAT, выполненного в виде двух цилиндров: первый – это компактный и легкий DOC, второй – DPF и SCR, удалось уменьшить на 30%, а массу – на 95 кг. EGR не используется. Модули EMAT можно устанавливать вместе и отдельно, размещать так, как удобно на данной машине. Новая система электронного управления OEA (Optimized Electronic Architecture, «Оптимизированная архитектура электронной системы») может подключться к телематическому оборудованию.

Caterpillar C9.3B