Žemės ūkio traktoriams ir kitai technikai taikomos Euro V etapo normos sumažino kietųjų dalelių emisijos ribą, be to, įvestas dar ir naujas ribojimas – dalelių skaičiaus (PN) ribinė vertė. Tad ne keliams skirtoms mašinoms keliami beveik tokie pat kaip ir sunkvežimiams deginių toksiškumo normų reikalavimai (Euro VI), nors jų nustatymo metodikos skiriasi.

Ribinės Euro V etapo vertės ir normos traktoriams bei kitai technikai pradėjo galioti nuo 2019 m. pradžios, išskyrus mašinoms, kurių variklio galia didesnė už 56 kW ir mažesnė nei 130 kW. Pastarosios galios klasės varikliams normos turėjo įsigalioti nuo 2020 m. pradžios. Tačiau pagrindinių gamintojų prašymu dėl COVID-19 pandemijos susidariusios sudėtingos situacijos pereinamasis laikotarpis buvo pratęstas 12 mėnesių.

Euro V etapas pirmą kartą numato ribines kenksmingų medžiagų normas deginiuose ir varikliams, kurių galia mažesnė nei 19 kW (26 AG), ir varikliams, kurių galia didesnė už 560 kW. Tačiau ribinės azoto oksidų (NO_x) ir kietųjų dalelių (PM) reikšmės šiems „naujos“ galios klasės varikliams yra mažiau griežtos nei varikliams, kurių deginių normos buvo jau reglamentuojamos. Pavyzdžiui, leidžiama NO_x emisija (3,5 g/kWh) didžiausios galios (> 560 kW) varikliams yra beveik devynis kartus didesnė už 130 kW < P < 560 kW galios klasės variklių (0,4 g/ kWh). O varikliams iki 19 kW galios suminės CH + NO_x ribinės reikšmės (7,5 g/kWh) daugiau nei 1,5 didesnės negu gretimos galios klasės (19 kW < P < 37 kW) variklių (4,7 g/ kWh). Taigi, šių variklių ribinės NO_x ir kietųjų dalelių reikšmės praktiškai atitinka gretimos galios klasės variklių IIIA etapo lygį.

Euro V normos dar kartą sumažino kietųjų dalelių emisijos ribą ir įvedė naują ribojimą – dalelių skaičiaus (PN) ribinę vertę. Taip siekiama sumažinti žmonių sveikatai ypač kenksmingų labai mažų dalelių, kurios pasiekia plaučių alveoles, emisiją.

Dar viena V etapo naujovė – variklio išmetamų teršalų stebėjimas eksploatacijos metu („In-Service-Monitoring“) ir reikalavimas, kad variklio išmetamų teršalų reikšmės atitiktų normas 8 000 darbo valandų (tai atitiktų sunkvežimiu nuvažiuotą 700 000 km atstumą). Ir kas ateityje turėtų būti ypač svarbu traktoriams – skirstant į galios klases, bus vertinama ne vardinė galia, bet maksimali naudingoji galia, t. y. didžiausia galia, įskaitant ir vadinamąją Boost galią. Todėl ateityje neturėtų būti tokių atvejų, kai žemės ūkio traktorių maksimali galia yra apie 75 kW, tačiau „popieriuje“ jų galia patvirtinta net mažesnė nei 37 kW.

Skatina kurti naujas technologijas

Taigi, deginių toksiškumo normavimas ir toliau lieka pagrindiniu naujų technologijų kūrimo skatinimo varikliu. Traktorių variklių gamintojai šiuo atveju gali remtis automobilių pramonės patirtimi. Ne keliams skirtų mašinų Euro V etapo normos praktiškai atitinka sunkvežimių Euro VI deginių toksiškumo normas, nors jų nustatymo metodikos ir skiriasi. Naujos technologijų kombinacijos gali būti gautos diegiant naujausius variklių gamintojų sprendimus.

Common rail degalų įpurškimo sistema, keturių vožtuvų cilindrui technologija, turbokompresorinis pripūtimas, tiekiamo oro aušinimas, elektroninė variklio valdymo sistema ir toliau išlieka pagrindiniais variklio konstrukciniais sprendimais, sudarančiais prielaidas vienu metu išpildyti galios, degalų sąnaudų ir deginių toksiškumo reikalavimus. Daugeliu atvejų deginių apdorojimui išmetimo trakte taip pat naudojamos gerai žinomos technologijos. Jei IV etapo varikliams naudojamų derinių įvairovė vis dar buvo gana didelė, ateityje tai turėtų būti sumažinta iki EGR / DOC / DPF / SCR ir DOC / DPF / SCR derinių standartiniams traktoriams, kuriems netaikomos specialios taisyklės.

Taigi, deginiams apdoroti išmetimo metu dažniausiai naudojami dyzelinių variklių oksidaciniai katalizatoriai (DOC), suodžių filtrai (DPF) ir selektyvus katalizinis redukavimas (SCR). Papildomai kyla klausimas, ar dar reikalinga deginių recirkuliacija (EGR) kaip vidinė variklinė technologija NO_x susidarymui sumažinti? Deginių recirkuliacijos eliminavimas leidžia atsisakyti deginiams aušinti reikalingos aušinimo sistemos ir mažina visos konstrukcijos techninį sudėtingumą.

Pastebima tendencija kurti efektyvesnes ir kompaktiškesnes deginių apdorojimo sistemas (DOC, DPF, SCR). Tačiau traktorių variklio skyriuje yra mažai vietos, todėl visus šiuos elementus sunku sutalpinti viename modulyje, kaip tai nesunkiai galima padaryti, pvz., sunkvežimiuose. „FPT Industrial“ yra viena iš pirmųjų gamintojų, pristačiusių savo SCRoF sistemą, kurioje suodžių filtras turi SCR dangą ir taip atlieka dalį NO_x redukavimo funkcijos. Todėl tikrasis SCR katalizatorius gali būti labai kompaktiškas, o visa V etapo varikliui skirta DOC / DPF / SCR sistema užima tik truputį daugiau vietos nei IV etapo varikliams skirta DOC / SCR kombinacija. Šią sistemą FPT numato naudoti visiems 4,5 l ir didesnio darbo tūrio varikliams.

Kietųjų dalelių skaičiaus ribojimo įvedimas lėmė tai, kad V etapo normas atitinkančiuose varikliuose beveik negalima išvengti suodžių filtro naudojimo. Nauja 0,015 g/kWh kietųjų dalelių masės ribinė vertė tikriausiai vis tiek dar būtų pasiekta naudojant vidines variklio priemones ir DOC, nes tai sumažintų didesnes daleles, kurios yra ypač svarbios dalelių masės atžvilgiu.

Ten, kur naudojamas suodžių filtras (DPF), beveik visada yra ir oksidacinis katalizatorius (DOC). Vienas iš pagrindinių šio „pirminio katalizatoriaus“ uždavinių – padidinti azoto dioksido (NO₂) dalį. Šis junginys taip pat priklauso NO_x teršalų grupei, kurią galiausiai reikia sumažinti (NO_x žymima suminė azoto oksidų emisija – NO + NO₂. Dyzeliniuose varikliuose azoto oksidų emisijos didžiąją dalį sudaro NO). NO₂ aktyviai reaguoja su suodžiais, todėl jau pačiame oksidaciniame katalizatoriuje sumažėja jų kiekis. Kita vertus, jis užtikrina nuolatinę pasyvią regeneraciją pasroviui esančiame DPF, oksiduodamas poringame filtro substrate nusėdusias suodžių daleles. Be to, didesnė NO₂ dalis padidina SCR katalizatoriaus efektyvumą, kuris šiandien turi siekti 95 proc. NO_x redukavimo lygį.

Visi oksidacijos procesai, vykstantys DOC (taip pat ir anglies monoksido CO bei angliavandenilių CH oksidacija), padidina išmetamųjų dujų temperatūrą, o tai yra būtina ilgalaikiam DPF ir SCR katalizatoriaus veikimui, ypač esant mažai apkrovai.

Lentelėje nurodytos V etapo teršalų normų datos (2019 m. sausio 1 d. ir 2020 m. sausio 1 d.) taikomos tiekiant į rinką variklius ir mašinas. Visoms galios klasėms Reglamente 2016/1628 nustatytas 24 mėn. pereinamasis laikotarpis nuo atitinkamų įvedimo datų, per kurį ankstesnio etapo lygio variklius vis dar galima pateikti į rinką (vadinamieji pereinamieji varikliai). Tačiau jie turi būti pagaminti iki atitinkamo laiko, o mašinos, kuriose jie sumontuoti, turi būti pagamintos ne vėliau kaip 18 mėn. po to.

V etapo normų taikymo pavėlinimas 56 kW ≤ P < 75 kW ir 75 kW ≤ P < 130 kW galios klasėms susijęs su palyginti ilgais IIIB etapo pereinamaisiais laikotarpiais. Jei būtų taikytos 2019 m. sausio 1 d. įvedimo datos, IV etapo galiojimo laikotarpis būtų labai trumpas, o tai gamintojams reikštų dideles išlaidas.

Griežčiausias standartas

Dėl griežtesnių kietųjų dalelių ribų ir kietųjų dalelių skaičiaus ribojimo V etapas tampa griežčiausiu traktorių ir kitų savaeigių žemės ūkio mašinų išmetamųjų teršalų standartu pasaulyje. Naujaisiais apribojimais siekiama, kad suodžių filtrai būtų pritaikyti ir šių mašinų varikliams. Pateiktame naujausių Europos Sąjungos ir Jungtinių Valstijų kietųjų dalelių ir NO_x emisijų ribinių verčių palyginimo grafike matyti, kad JAV Tier 4 tarpinio ir Tier 4 finalinio etapų kietųjų dalelių normos buvo griežtesnės, palyginti su atitinkamų ES IIIB ir IV etapų normomis. Tačiau JAV standartai nereikalauja, kad būtų naudojami suodžių filtrai.

Europos Sąjungoje V etapo nauja maža kietųjų dalelių riba – 0,015 g/kWh varikliams nuo 130 kW iki 560 kW – yra 25 proc. mažesnė nei JAV Tier 4 finalinio etapo reikalavimas. Kietųjų dalelių masės ribos ir ES pasiūlyti nauji kietųjų dalelių skaičiaus reikalavimai lemia didelę tikimybę, kad siekiant labai sumažinti ne kelių transporto priemonių variklių nuo 19 iki 560 kW suodžių išmetimą bus naudojami jų filtrai.

Įgyvendinamas V pakopos ne kelių variklių standartas gali būti nauja geriausia praktika, kuri turi būti taikoma ir likusiam pasauliui.

Nors ir Šiaurės Amerikos variklių gamintojai yra pasirengę pereiti prie griežtesnių taisyklių, EPA (Aplinkos apsaugos agentūra) neskuba griežtinti reikalavimų. Agentūra šį sprendimą motyvuoja oro kokybės gerėjimą rodančiais oro taršos stebėsenos duomenimis ir taršos iš atskirų ūkio sektorių įvertinimu. Manoma, kad didesnį efektą galima pasiekti seną techniką pakeitus naujesne, o ne įvedant griežtesnius ribojimus. Pavyzdžiui, Tier I etapo reikalavimus atitinkantis variklis į aplinką išmeta 90 proc. mažiau kietųjų dalelių ir azoto oksidų nei variklis, pagamintas iki deginių emisijos normų įvedimo (iki 1996 m.). O Tier IV etapo reikalavimus atitinkantis variklis šių kenksmingų medžiagų išmeta net 99 proc. mažiau. Perėjimas iš IV į V etapą oro taršą sumažintų tik keliomis dešimtosiomis procento dalimis.