Alle Optionen, ein Prinzip.
DVERT® ist unsere Antwort darauf, die zukünftigen Emissionsrichtlinien mit den Bedürfnissen unserer Kunden in Einklang zu bringen. DVERT® steht für ein modular aufgebautes System von Technikbausteinen, die in die vielen verschiedenen Konfigurationen unserer Motoren einfließen. Das wesentliche Prinzip lautet:
„So viel Technologie wie nötig und nicht so viel wie möglich.“
Nahezu sämtliche Elemente des DVERT®-Systembaukastens können miteinander kombiniert werden, um für das gewünschte Ergebnis hinsichtlich Motorleistung, Einhaltung von Emissionsgrenzwerten und Wettbewerbsfähigkeit zu sorgen. Wir verfügen über eine Reihe von Techniken, die den vorgegebenen Emissionsgrenzwerten gerecht werden. Mit unserem flexiblen Modulsystem können wir sicherstellen, dass eine „Übertechnisierung“ vermieden wird und nur so viel Technologie zum Einsatz kommt, wie erforderlich und sinnvoll ist.
Kraftstoffeinspritzsysteme
Neben Verteilereinspritzpumpen, Bosch-Common-Rail-Systemen und unseren Pumpe-Leitung-Düse-Systemen, haben wir das DEUTZ Common-Rail-System (DCR®) entwickelt.
Bei dieser Methode werden zwei Hochdruckpumpen eingesetzt, die durch die Nockenwelle des Motors angetrieben werden und Kraftstoff in die Druckleitung einspeisen. Wie bei allen Common-Rail-Systemen stellen elektronisch gesteuerte Injektoren sicher, dass zum richtigen Zeitpunkt die richtige Kraftstoffmenge mit dem geforderten Druck in den Brennungsraum eingespritzt wird. Mithilfe des DCR® können wir die Außenabmessungen des Basismotors beibehalten und sämtliche Nebenabtriebe je nach Bedarf des Kunden anbieten.
Motor- und Maschinenregelung
Motoren mit DCR® kommunizieren über ein CAN-Bus-Protokoll mit der Maschine. Dies ermöglicht Funktionen wie „drive by wire“ und die vollständige Integration der Motorregelung in die elektronisch gesteuerten hydrostatischen Antriebsstränge von Fahrzeugen oder Maschinen. Ein weiterer Vorteil
dieser vollautomatischen, elektronischen Steuerungen ist das integrierte Motordiagnose- und Sicherheitssystem. Wenn der Motorregler während des Betriebs einen ungewöhnlichen Zustand registriert, wie beispielsweise Motorüberhitzung, wird die Motorleistung auf einen Notlaufbetrieb reduziert bis hin zur Außerbetriebsetzung. Dies vermeidet kostenintensive Instandsetzungen und erhöht die Betriebssicherheit und -verfügbarkeit der Arbeitsmaschinen.
Wir werden unsere gegenwärtigen mechanischen Steuerungssysteme, soweit möglich, für Motoren im unteren Leistungsbereich einsetzen. Diese Systeme kennzeichnen einfachste mechanische Fliehkraftregler sowie in sich geschlossene, drehmomentsteuernde Fliehkraftregler, die heutzutage teilweise noch in Motoren bis 7 Liter Hubraum üblich sind.
Es gibt Fälle, bei denen eine Maschine von der Unkompliziertheit eines mechanischen Einspritzsystems profitieren kann, aber dennoch die Steuerungskomplexität einer elektronischen
Motorregelung benötigt. Wir werden diesem Bedürfnis gerecht, indem wir das DEUTZ EMR®-Steuerungssystem verwenden. EMR® ist ein programmierbarer Drehzahlregler, der die Funktionen vollautomatischer elektronischer Steuerungen imitiert, jedoch ohne die Fähigkeit, den Zündzeitpunkt zu verändern. Funktionen wie „drive by wire“, stufenlose Drehzahlregulierung, multiple gespeicherte Drehmomentkurven, Drehmomentsteuerung und Motorsicherheitssteuerung stehen durch das EMR®-Steuerungssystem ebenfalls zur Verfügung.
Verbrennungsmanagement
Unser Motorenangebot beinhaltet Verbrennungssysteme mit indirekter Dieseleinspritzung für die kleineren und mit direkter Kraftstoffeinspritzung für alle übrigen Motoren. Wir werden auch weiterhin beide Systeme anbieten.
Im Bereich unter 56 kW werden wir nach wie vor Saug- und Turbomotoren im Programm haben. Die Auswahl dieser beiden Verbrennungs-Managementarten ist leistungsabhängig. In der Klasse über 56 kW werden die NOX- Emissionsgrenzwerte strenger. Hier verfügen die Motoren zusätzlich über Abgasturbolader und Ladeluftkühlung.
Je nach Motortyp bieten wir 2- oder 4-Ventiltechnik an. Je größer der Einlassventilquerschnitt ist, umso mehr Ansaugluftmenge steht für die Verbrennung zur Verfügung. Dies führt zu einer besseren Motorbefüllung und Verbrennung und damit zu einer höheren Leistungsdichte. Ähnliches gilt für das Auslassventil, bezogen auf den Brenngasauslass. Da die Ventilgröße durch geometrische Beschränkungen definiert wird, lässt sich dieses Problem durch den Einsatz der Mehrventiltechnik lösen.
Ein 4-Ventilmotor liefert im Vergleich zu einem konventionellen 2-Ventilmotor bei gleichem Hubraum eine höhere Leistung über den gesamten Drehzahlbereich und ein höheres Drehmoment.
NOx-Reduzierungstechnik
NOx entsteht unter anderem, wenn der Sauerstoff und der Stickstoff der Luft in einer Umgebung mit hoher Temperatur eine Reaktion miteinander eingehen. Dieselmotoren arbeiten mit hohen Verdichtungsverhältnissen und mageren Kraftstoffgemischen. Dies hat eine sauerstoff- und stickstoffreiche Atmosphäre im Brennraum zur Folge, die zur NOX-Bildung führt.
Durch Rückführung eines Teils der Abgase in den Verbrennungsraum (Abgasrückführung, AGR) wird die Menge an überschüssiger Luft reduziert, sodass ein Zustand mit weniger verfügbaren Sauerstoff- und Stickstoffmolekülen geschaffen wird, die sich in einer chemischen Reaktion zu NOx verbinden können. Eine Abgasrückführung kann auf verschiedene Arten erzielt werden.
Interne AGR
Die einfachste Methode besteht darin, entweder das Auslassventil während des Ansaugtaktes oder das Einlassventil während des Auslasstaktes kurz zu öffnen. Beide Methoden können durch einfache Modifikation der Nockenwelle realisiert werden, haben jedoch den Nachteil, dass sie nicht deaktiviert werden können. Dies bedeutet, dass die AGR immer arbeitet, unabhängig von der Motorlast und -drehzahl. Die interne, nicht gesteuerte AGR hat in einigen Motorbetriebspunkten einen geringen Nachteil hinsichtlich der Drehmomentannahme, die von optimierten Nockenwellenprofilen abhängt.
Geregelte interne AGR
Eine weitere iAGR-Methode besteht in der elektronischen Steuerung des Öffnungspunktes des Auslassventils. Der Auslassventilhub für die AGR wird durch hydraulische Verbindung mit dem Einlassnocken realisiert. Mithilfe eines Magnetventils kann die Verbindung unterbrochen werden, wodurch die AGR deaktiviert ist. Der Vorteil ist, dass dieses System vom Motormanagement-System gesteuert wird, ohne den Nachteil gekühlter externer AGR, korrosive Stoffe zu erzeugen. Weitere Vorteile sind ein verbessertes Fahrverhalten und ein schnelleres Ansprechverhalten des Motors. Das System wird überwiegend in Hochleistungsmotoren eingesetzt, wie beispielsweise für Traktoren, Förderzeuge und Baumaschinen.
Gekühlte AGR
Eine dritte AGR-Methode besteht darin, eine definierte Abgasmenge durch einen externen Kühler zu leiten und anschließend über ein Klappenventil in das Verbrennungssystem zurückzuführen. Diese Methode wird als externe, gekühlte AGR bezeichnet. Das System ermöglicht eine höhere Leistungsdichte und bessere Drehmomentsteuerung, da das Schaltventil elektronisch über das Motormanagement-System gesteuert werden kann (Festlegung der AGR-Menge). Durch Rückführung gekühlter Abgase wird die Brennraumtemperatur herabgesetzt, was wiederum zu einer höheren Leistungsdichte führt. Nachteile sind höhere Kühlungsanforderungen und, was noch wichtiger ist, die Umwandlung von Schwefel aus dem Kraftstoff zu korrosiver Schwefelsäure. Auch deshalb fordern für diese Lösung alle Motorenhersteller von hochdrehenden Dieselmotoren die Verbreitung von schwefelfreiem Dieselkraftstoff. Zur Vermeidung von Korrosion verwendet DEUTZ speziell geeignete Materialien.
Dieselpartikelfilter
Moderne Dieselpartikelfilter sind als geschlossene oder offene Version im Einsatz. Bei den geschlossenen Partikelfiltern, auch Oberflächenfilter, durchströmen die Abgase eine Filtereinheit aus einem porösen Keramikmaterial. Während sich der Filter nach und nach mit Partikeln füllt, überwacht das Motormanagement-System u.a. den Anstieg des Abgasgegendrucks. Zu einem genau definierten Zeitpunkt findet eine thermische Regeneration des Filters statt.
Die Partikeloxidationskatalysatoren, auch offene Filter genannt, verfügen über eine geringere Abscheiderate (< 50%) und die Filtration erfolgt im Inneren einer metallischen Struktur. Bei diesem Filtertyp ist keine aktive Regeneration erforderlich, für hohe spezifische Motorleistungen ist er jedoch nicht geeignet.
Die selektive katalytische Reduktion (SCR) ist eine Methode zur Reduzierung der NOX-Emissionen. Grundlage dieser Technologie ist eine wässrige, 32,5%ige Harnstofflösung (AdBlue), die vor einem speziellen Abgaskatalysator in den Abgasstrom eingesprüht wird. Dieser Katalysator besitzt eine Vanadium- oder Zeolithbeschichtung.
Durch den Harnstoff entsteht in einer passiven Umwandlung Ammoniak (NH3), das mit dem NOX und Sauerstoff reagiert und dabei Stickstoff und Wasser bildet. Diese Technologie ist seit 2006 auf dem europäischen Lkw-Markt eingeführt; in den USA wird sie ebenfalls eingeführt.
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