автомобилиПРЕМЬЕРАОЧИСТИТЕЛЬ ВОЗДУХА32РЕЙС ИЮЛЬ 2011 SCANIA DC13НИКОЛАЙ МОРДОВЦЕВ заместитель главного редактора31 декабря 2012 года в странах Евросоюза начнет действовать стандарт Евро-6. Хотя до этого срока остается еще полтора года, производители двигателей уже сейчас начинают рапортовать о достижении новых, еще более жестких нормативов токсичности отработавших газов. Scania одной из первых не только продемонстрировала новые двигатели, но и готова установить их на автомобили для продажиОдна из самых экологически чистых стран не только Европы, но и всего мира – Швейцария. Оно и понятно – из различных возможных производств у нас на слуху только тамошний шоколад, сыры, часы, естественно, строительство. Конечно же, основной доход стране приносят банки и страховые компании, а они атмосферу тоже не портят… Не мудрено, что презентация самых экологически чистых дизелей у компании Scania уровня Евро-6 состоялась недалеко от крупнейшего города Швейцарии Цюриха. В местной реке Лиммат, протекающей через город, на глубине четырех-пяти метров можноразглядеть стайки рыбешек, в 30-ти километрах – Альпы с белоснежными вершинами, а в окрестностях, на зеленых лугах, пасутся упитанные коровы… Идиллия! А между тем грузовики Scania представлены на местном рынке с 1957 года, сейчас здесь работают 14 дилеров и 18 сервисных центров шведской марки. В строительстве занято более 45% швейцарского парка грузовиков Scania, на магистральных перевозках – около 30%, на развозных – 10 процентов. То негативное воздействие, которое оказывает на природу один грузовик с дизелем Евро-1, все еще находящийся в эксплуа-Вопреки прогнозам пессимистов блок цилиндров Scania DC13 в сочетании с раздельными головками выдерживает нагрузку не только Евро-5, но и Евро-6На впускном трубопроводе установили заслонку – держать температуру ОГРециркуляция – одноступенчатая, с жидкостным охлаждениемИЮЛЬ 2011 РЕЙС 33 автомобилиПРЕМЬЕРАМоторы DC13 у Scania первыми стали соответствовать нормам Евро-6У Scania есть своя роботизированная коробка Opticruiseтации, сопоставимо с двадцатью (!) современными автомобилями уровня Евро-6 аналогичного объема и мощности. Об этом поневоле задумываешься, колеся по российским дорогам и неожиданно упираясь в яростно дымящий на подъеме тягач, который не обогнать и не объехать. Причем не факт, что этот грузовик обязательно отечественный – вполне может оказаться и пожилая иномарка… Однако сотрудники Scania привели статистику, согласно которой и в странах Западной Европы около половины зарегистрированных тяжелых грузовиков все еще соответствуют нормам Евро-2 и ниже. И это при том, что в Евросоюзе не один десяток лет серьезно борются за чистоту атмосферы.Пополнение семействаШведы подготовили два двигателя в исполнении Евро-6 из гаммы 12,7-литровых 6-цилиндровых рядных дизелей: один – DC13 109 мощностью 440 л. с., другой – DC13 110 на 480 лошадиных сил. Важный нюанс: мощность и крутящий момент у двигателей Евро-6 остались на том же уровне, что и у двигателей Евро-5. А ведь, казалось бы, чего проще – придушить десятка два «лошадей» в угоду экологии. По оценке специалистов Scania мощностной диапазон 440-480 л. с. наиболее востребован на магистральных перевозках и на грузовиках строительного назначения, вплоть до четырехосников. Новые двигатели относятся к семейству дизелейс увеличенным со 127 до 130 мм диаметром цилиндра. Впервые это семейство было представлено в 2007 году в исполнении Евро-5 с системой EGR, у «шестерки» DC13 размерность 130x160 мм. Отметим такую конструктивную особенность современных дизелей Scania – у них много унифицированных деталей, в частности, поршневая группа, индивидуальные для каждого цилиндра четырехклапанные головки блока, шатуны, размеры шеек коленвала и т. д. Причем те же головки одинаковы и для рядной «пятерки», и для флагманского двигателя V8. Такой подход позволяет сделать двигатель несколько дешевле, чем у конкурентов, уменьшитьСхема системы управления выпуском отработавших газов1 2 3 4 6 7 81110951. Турбокомпрессор 7 8 с переменной геометрией; 2. Моторный тормоззамедлитель; 3. Дизельный окислительный каталитический нейтрализатор (oxicat); 4. Сажевый фильтр; 5. Клапан рециркуляции отработавших газов системы EGR; 6. Смеситель для AdBlue системы избирательного каталитического восстановления; 7. Нейтрализатор системы SCR; 8. Нейтрализатор остатков аммония; 9. Форсунка топливной системы Common Rail; 10. Электронный блок управления двигателем; 11. Впускной дроссельзатор и сажевый фильтр, за которым располагаются два нейтрализатора SCR, установленных параллельно. Далее смонтирован нейтрализатор остатков аммония – мочевины. Специалисты Scania разработали новую систему дозирования AdBlue с электроприводом, обеспечивающую точную дозировку и высокую надежность. Прежде чем попасть в нейтрализаторы, AdBlue впрыскивается в смеситель, запатентованный Scania, и, испаряясь, образует пары мочевины. Участок выпускной системы, на котором происходит испарение, имеет очень небольшую длину, что облегчает поддержание необходимой температуры.асса самих двигателей DC13 109 и DC13 110 практически не отличается от массы аналогичных двигателей уровня Евро-5 с системой EGR. Однако из-за необходимости применения 75-литрового 34 РЕЙС ИЮЛЬ 2011Мрезервуара для AdBlue и более сложной системы выпуска отработавших газов снаряженная масса автомобиля увеличилась почти на 200 кг. В основной глушитель автомобиля встроен окислительный катали- автомобилиПРЕМЬЕРАОТ ЕВРО-0 ДО ЕВРО-6есьма показательна эволюция топливной аппаратуры, которую претерпели дизели Scania за последние пятнадцать лет. Двигатели уровня Евро-0, Евро-1 и Евро-2 оснащались механическими ТНВД, а в системе подачи воздуха в цилиндры – теплообменниками «воздух-воздух» и турбокомпрессорами. В конце 90-х на уровне норм Евро-2, но уже с расчетом на нормы Евро-3, которые ввели в 2001 году, стали применять электронноуправляемые насос-форсунки с давлением распыла 1200 бар. В 2006 году начали действовать нормы Евро-4, к этому времени в Европе уже давно шла борьба между приверженцами рециркуляции отработавших газов – системой EGR и сторонниками применения водного раствора мочевины AdBlue – системой SCR. Для Евро-4 уже не хватало только совершенствования процесса сгорания, повышения давления распыла топлива, электронного дозирования и интеркулера. Scania и MAN стали применять EGR, все остальные производители перешли на мочевину, в тот момент это было конкурентным преимуществом – когда автомобиль заправлялся только соляркой, да и снаряженная масса не увеличивалась. В 2007 году на пятицилиндровых 9-литровых двигателях Scania впервые появилась система Common Rail (шведы называют ее Scania XPI), затем, несколько позже, ее стали использовать на новых 13-литровых двигателях и флагманских 16-литровых V-образных «восьмерках». Кроме того, нашли применение турбокомпрессорам с электронным управлением геометрией направляющего аппарата – у Scania такие турбины называются VGT. Самый мощный на сей день серийный грузовик Scania R-серии как раз оснащен таким двигателем DC 16 21 с 730 л. с. под педалью. Однако для двигателей с нормами Евро-5 инженеры Scania не ограничились только EGR, а решили совместить ее с системой SCR. Это уменьшило расход AdBlue, кроме того, водный раствор мочевины замерзает при 12-градусных морозах, а комбинация EGR с SCR позволила уменьшить зависимость автомобиля от времени года и географической широты, в которой он будет эксплуатироваться. Кроме того, стендовые испытания и опытная эксплуатация двигателей Scania, оснащенных только рециркуляцией, выявили вероятность возникновения коррозии верхней кромки гильз цилиндров. Применение SCR эту проблему решало. Причем расход AdBlue у двигателей Евро-6 составляет 3-4% от расхода топлива, в то время как двигатели Scania Евро-5 потребляли 5-6 процентов.ВНа систему Common Rail переводят двигатели все производители дизелейВнутри выхлопной трубы Scania Евро-6 нет и намека на сажупростой автомобиля в ремонте, связанный с ожиданием запчастей, сократить номенклатуру запчастей на складах. Однако из-за раздельных головок, в сравнении с общей для всех цилиндров, конструкторам приходится сталкиваться с очень серьезной проблемой – уменьшением жесткости блока. Дело в том, что при переводе дизеля с одних норм токсичности на другие, более современные, не только меняется навесное оборудование, но и увеличивается среднее эффективное давление в цилиндрах. Некоторые «доброжелатели» утверждали, что у двигателей Scania из-за раздельных головок еще при нормах Евро-5 «поплывет» геометрия блока. К примеру, MAN отказался отдвигателей с индивидуальными головками. Однако у DC13 чугунный блок цилиндров остался без изменений, поскольку его силовой каркас изначально был рассчитан на давление в камере сгорания до 200 бар. Как и на других 13-литровых двигателях Scania, для придания дополнительной жесткости блоку, а также для уменьшения шума и вибраций корпус крышек коренных подшипников выполнен в единой отливке. Такое конструктивное решение еще называют «лестничной рамой».В отличие от другихОднако у этих двигателей есть несколько отличий от моторов уровня Евро-5. Одна, но оченьГлавное – не разбить на российских кочках этот «химзавод»Даже без заправки AdBlue новые моторы не теряют мощности и моментаДля замены сажевого фильтра суперглушитель придется снимать с машины36 РЕЙС ИЮЛЬ 2011Внутри ящика из нержавейки очень серьезная керамическая конструкция автомобилиПРЕМЬЕРАТехнические характеристикиДвигатель DC13 109 440 DC13 110 480 Число цилиндров L6; 12,7 и рабочий объем, л Диаметр 130x160 и ход поршня, мм Топливная система Common Rail (Scania XPI) Макс. мощность, 440 480 л. с. при об/мин при 1900 об/мин при 1900 об/мин Макс. крутящий 2300 Нм 2500 Нм момент при об/мин при 1000–1300 при 1000–1300 Макс. мощность торможения 235 кВт при 2400 двигателем при об/минважная особенность конструкции новых двигателей DC13 – здесь применяются стальные поршни. Только не надо их путать с составными, когда днище и бобышки поршневого пальца откованы воедино из жаропрочной стали, а юбка – из алюминиевого сплава. Цельностальные поршни, хотя и давно известны в моторостроении, все равно сегодня остаются самым передовым конструкторским решением. В частности, такой поршень не надо делать «очень» коническим и эллипсным: зазоры и так стабильны, не изнашивается канавка под верхнее кольцо, поршень не лопнет от нагрузки и не прогорит. Обычно на юбку стального поршня наносят слой износостойкого полимера, но инженеры Scania еще применили особое плазменное напыление гильз цилиндров, которое удерживает масло и тоже обеспечивает низкий коэффициент трения в этом важном сопряжении. То есть, судя по всему, ресурс новых двигателей будет не меньше, чем у всех остальных двигателей Scania. Кроме того, на двигателях Евро-6 установлен пластмассовый поддон, его38 РЕЙС ИЮЛЬ 2011технология изготовления позволила увеличить объем масла на три литра, и значит, можно несколько продлить срок эксплуатации масла до замены. Однако периодичность технического обслуживания дизелей Евро-6 осталась такая же, как и у 13-литровых Евро-5 с системой EGR: от 30 000 км на автомобилях строительного назначения до 90-120 тыс. км для магистрального грузовика в зависимости от полной массы автопоезда и условий эксплуатации. При этом необходимо использовать масло, специально разработанное для двигателей уровня Евро-6. Для сокращения вредных выбросов двигателистам Scania пришлось реализовать несколько новых технических решений. При этом расход топлива остался такой же небольшой, как и у двигателей Scania стандарта Евро-5. В системе Common Rail возможное давление распыла доведено до 2400 бар, но при нормальных условиях работы двигателя составляет около 1800 бар. Изменили дозировку цикловой подачи топлива в цилиндры, для этого понадобилось подкорректироватьпрограмму управления двигателем. Программное обеспечение тоже разработано инженерами Scania, причем впервые управление двигателем и контроль над содержанием вредных веществ в отработавших газах интегрированы в единую систему. Так же как и прежде, топливо впрыскивается тремя порциями разного объема. Первая порция – пилотная, небольшая, для обеспечения плавного распространения фронта пламени, уменьшения шума от протекания процесса сгорания, вторая – основная, третья – окончательная, которая впрыскивается уже после прохождения поршнем ВМТ и готовит надпоршневое пространство к поступлению новой порции воздуха в цилиндр. Именно продолжительность третьей фазы впрыска и пришлось теперь увеличивать. Ее назначение – обеспечить поддержание оптимальной температуры отработавших газов, что требуется для работы системы SCR. Благодаря комплексному подходу к модернизации процесса сгорания и применению EGR удалось снизить содержание NОx в ОГ SCANIA DC13на 50 процентов, а из оставшейся половины 95% нейтрализуется технологией SCR. Но и этого для норм Евро-6 оказалось недостаточно – теперь уже пришлось применять и сажевый фильтр, он задерживает до 99% твердых частиц. В едином блоке, установленном на месте глушителя, у двигателей DC13 109 и DC13 110 скомпонованы катализатор, сажевый фильтр (на Scania его называют DPF – diesel particulate filter), далее идет смеситель, куда подается AdBlue, и два параллельных нейтрализатора SCR. На выходе установлен нейтрализатор остатков мочевины. Для точного дозирования AdBlue инженеры Scania применили теперь смеситель с электроприводом. В системе EGR применено не двухступенчатое охлаждение отработавших газов перед подачей их в цилиндры двигателя, как у моторов Scania Евро-5, а только одноступенчатое жидкостное. То есть нет еще одного теплообменника «воздух-воздух», который устанавливали перед теплообменником интеркулера. Это вынуждены были сделать ради повышения температуры ОГ для предотвращения возможного увеличения расхода топлива и обеспечения самоочистки сажевого фильтра. При температуре отработавших газов ниже 300 градусов Цельсия весь этот комплекс очистки и фильтрации не работает. Специалисты Scania не зря этот инновационный узел, сваренный из нержавейки, называют «химзаводом». Внутри – множество тонких керамических сот конусообразной формы. Если неосторожно бухнуться этим «чемоданом» о бордюр, керамика наверняка поколется, и этот явно недешевый ящик (цена еще не известна) будет годен разве что на мангал. Глядя на схему, видно, что ОГ идут двумя параллельными путями, а не одним. Сделано это из соображений лучшей компоновки, и газы не идут прямо, как по нарисованному, а многократно изменяют направление, как и в обычном глушителе. На входе и выходе сажевого фильтра установлены датчики давления, по разности их показаний отслеживают загрязнение фильтра и степень регенерации, причем «самоочищение» идет во время движения машины непрерывно. Если фильтр все же начинает забиваться сажей, на дисплее комбинации приборов высвечивается предупреждение об этом. Для запуска цикла регенерации в стационарном режиме предусмотрена особая кнопка на панели. Ее можно нажать и для проверки чистоты фильтра – на дисплее появится информация о его степени засоренности сажей. Периодичность замены сажевого фильтра зависит от многих факторов,Эти контрольные фильтры прикладывали к выхлопной трубе Scania Евро-6для магистральных перевозок обычно составляет 240 000 км. Периодичность замены фильтра – раз в два года, трудоемкость – около часа, но для этого надо снимать весь этот «химзавод». Для удобства работы ремонтников он подвешен на быстросъемном креплении, но подобраться к нему можно только с ямы или подъемника. Скорее всего корпус будет обезличенным, и платить придется только за работу и новый фильтрующий элемент, что существенно снизит расходы. Хотя чистый воздух все равно того стоит.ИЮЛЬ 2011РЕЙС39