Traktorenhersteller kämpfen mit noch mehr Emissionsvorschriften

Ein Großteil der Entwicklungskosten neuer Traktoren ist heutzutage auf Motoremissionen zurückzuführen. Wird das bald ein Ende haben? Wahrscheinlich nicht, sagt Peter Hill.

Gerade als alle dachten, dass die strengen Maßnahmen gegen die Abgasemissionen von Traktormotoren ihr Ende erreicht hätten, kommt ein neuer Vorschlag für einen weiteren Schritt, um die Feinstaubemissionen noch weiter zu verschärfen.

Gemäß den aktuellen europäischen Stufe-IV- und US-amerikanischen Tier-4-Final-Vorschriften unterliegen Feinstaub oder Ruß – winzige Kohlenstoffpartikel, die oft mit Öl- und/oder Säurerückständen überzogen sind – massebezogenen Grenzwerten, die in der EU um beachtliche 99 % gesenkt wurden Stufe I / US-Tier-1-Stufen.

Siehe auch: Die neuesten Emissionsvorschriften für Traktoren gelten bis 2020

Doch EU-Vorschläge für einen bisher ungeplanten Schritt der Stufe V zielen auf die Emission ultrafeiner Partikel ab, indem sie Grenzwerte für die Anzahl der emittierten Partikel festlegen – nicht nur für deren Masse.

Das Argument für die neuen Regeln ist, dass die feinsten Partikel als die schädlichsten für die menschliche Gesundheit gelten.

Im Falle einer Verabschiedung würde die neue Verordnung höchstwahrscheinlich über einen Zeitraum von drei Jahren schrittweise für verschiedene Traktorleistungsstufen eingeführt, wahrscheinlich beginnend im Januar 2019, wobei die leistungsstärkeren Motoren heute allgemein im Einsatz sind.

Auf diese Weise wurden frühere Schritte zur Dieselemissionskontrolle eingeführt, und es gibt den Herstellern von Motoren und landwirtschaftlichen Fahrzeugen – Traktoren, Teleskopladern, Radladern, Mähdreschern usw. – Zeit, Lösungen zu finden, erforderliche Installationsänderungen vorzubereiten und sie dann einzuführen sie an Produktionsprozesse weiter.

Ungewöhnlich ist, dass die EU bei dieser neuen Maßnahme derzeit einen Alleingang vornimmt; Die US-Umweltschutzbehörde hat keinen Hinweis darauf gegeben, dass sie die Stufe-V-Maßnahme übernehmen wird, obwohl die bisherigen Emissionsvorschriften auf der anderen Seite des Atlantiks weitgehend gleich geblieben sind.

Eines ist bekannt: Die einzige Möglichkeit, die von der EU vorgeschlagenen Partikelgrenzwerte einzuhalten, die nach Anzahl und nicht nach Masse definiert sind, ist der Einsatz eines Filters im Abgassystem.

Frühere Schritte zur Entfernung gesundheitsschädlicher Schadstoffe haben dazu geführt, dass Motorenhersteller unterschiedliche Lösungen übernommen haben – einige, wie Cummins, Deere und Perkins, entschieden sich zu Beginn des Abgasreinigungsprozesses für die Filtrationsroute und wurden seitdem von Kubota, Zetor und anderen genutzt ein Dieselpartikelfilter (DPF), um die aktuellen Euro-Stufe-IV-/US-Tier-4-Final-Vorschriften zu erfüllen.

Eine für Deutz-Motoren hergestellte DPF-Baugruppe

Ein DPF ist unter anderem deshalb erforderlich, weil die Motoren dieser Hersteller über eine Abgasrückführung (AGR) verfügen, um die Spitzenverbrennungstemperatur zu senken und so die Produktion von Stickoxiden (NOx) zu begrenzen – was jedoch zu mehr Ruß führt.

Im Gegensatz dazu haben sich Agco Power, FPT Industrial, JCB Power Systems und MTU für die Harnstoffeinspritzung durch ein SCR-System (Selective Catalytic Reduction) als Abgasnachbehandlung entschieden.

Dies erhöht zwar die Betriebskosten und erfordert, dass der Betreiber sowohl den AdBlue-Behälter als auch den Diesel nachfüllt, aber SCR hat den Vorteil, dass die Motorabstimmung frei wird, um einen möglichst „sauberen“ Verbrennungsprozess zu erzielen. Dies minimiert die Rußbildung und vermeidet die Notwendigkeit eines DPF und dessen mögliche Auswirkungen auf den Fahrzeugbetrieb und in manchen Fällen auch auf die Fahrzeugwartung.

Dennoch benötigen Motoren, die derzeit keinen DPF verwenden, eine Form der Partikelfiltration, um die vorgeschlagene Euro-Stufe V zu erfüllen, wie von FPT Industrial bestätigt, das besagt, dass bei Bedarf ein Partikelfilter einen Teil des SCR-Katalysators in diesem ersetzen würde HI-eSCR-System der nächsten Generation.

Perkins hebt unterdessen seine Erfahrung als früher Anwender der DPF-Technologie hervor und ist zuversichtlich, dass sein Niedertemperatur-Regenerationssystem – zur periodischen Entfernung angesammelter Ablagerungen aus dem Filtermaterial – auf Stufe-V-Motoren angewendet werden kann und dabei für den Bediener „unsichtbar“ bleibt und ohne den Arbeitszyklus oder die Arbeitsbelastung der Maschine zu beeinträchtigen.

Ein DPF besteht aus einer Keramikwabe, die Rußpartikel einfängt, die entfernt werden müssen, damit der Motor weiterhin richtig atmen kann.

Der Perkins 854E-Motor im McCormick X50M verfügt über eine Regeneration bei niedriger Temperatur, wobei ein aktives System aktiviert wird, wenn die Arbeitslast nicht genügend Abgaswärme erzeugt.

Ausschlaggebend hierfür ist der Arbeitszyklus des Fahrzeugs: Traktoren und andere Fahrzeuge, die über einen bestimmten Zeitraum unter hoher Belastung arbeiten, erzeugen ausreichend Abgastemperaturen, um den angesammelten Feinstaub zu oxidieren, also abzubrennen.

Bei leichteren Aufgaben und häufigem Stopp-Start-Betrieb ist es jedoch unwahrscheinlich, dass die erforderliche Temperatur oder die erforderliche Temperatur über einen ausreichend langen Zeitraum erreicht wird.

Das Verstopfen von Dieselpartikelfiltern ist aufgrund der unterschiedlichen Lastzyklen offenbar ein weitaus größeres Problem für Bau- und Baumaschinen als für Ackerschlepper.

JCB bietet den Service-Austausch von DPFs an, während Reeds Construction and Engineering in Wiltshire aufgrund der Nachfrage nach der Reinigung von DPFs aus Autos, Lieferwagen und Mietfahrzeugen – und gelegentlich auch aus Traktoren – Spezialausrüstung installiert hat. Es wird behauptet, bis zu 98 % der Ablagerungen in einem verstopften Filter zu entfernen.

Aktive Regeneration ist am häufigsten die Lösung für landwirtschaftliche Geräte, die leichten Lastzyklen ausgesetzt sind; Wenn kein aktives Regenerationssystem vorhanden ist, besteht die einzige Lösung darin, den Traktor mit einem Zuggerät oder etwas, das die Zapfwelle beansprucht, hart arbeiten zu lassen.

Beim aktiven Prozess wird eine kleine Menge Kraftstoff in die Motorzylinder nach der Verbrennung oder in das Abgassystem eingespritzt, um die Gase heiß genug zu machen, um den angesammelten Ruß zu verbrennen.

Es wird automatisch aktiviert, normalerweise, wenn der Motor über einer voreingestellten Drehzahlgrenze läuft, und wenn der Bediener während des Vorgangs den Gashebel auf Leerlauf stellt, wird eine höhere als übliche Leerlaufdrehzahl beibehalten, bis die Regeneration abgeschlossen ist.

In den meisten Fällen bemerken die Bediener die aktive Regeneration nicht – außer durch die Kontrollleuchten auf dem Armaturenbrett – und der Vorgang dauert je nach System und Rußbelastung typischerweise 8–12 oder 15–20 Minuten.

Es besteht die Möglichkeit, den Vorgang aufzuschieben, eine Sicherheitsmaßnahme, die für den Fall erforderlich ist, dass sich das Fahrzeug zu diesem Zeitpunkt an einem brandgefährdeten Ort befindet.

Es ist jedoch keine gute Idee, den „Abbrechen“-Schalter ständig zu drücken, da sich der Motor schließlich abschaltet, um Schäden durch übermäßigen Gegendruck zu vermeiden. In diesem Fall ist das Eingreifen eines Händlertechnikers mit seinem Servicewerkzeug erforderlich.

Abgesehen davon, dass bei Bedarf eine Regeneration möglich ist, besteht der Schlüssel zum Leben mit einem DPF laut John Deere-Servicemitarbeitern darin, die Richtlinien der Bedienungsanleitung zur Kraftstoffreinheit und -qualität zu befolgen – nur Kraftstoff mit niedrigem Schwefelgehalt und keine Ölverunreinigungen oder Additive, die schädlich sein könnten Verbrennungseffizienz.

DOC und DPF in einem kombinierten Gehäuse für John Deere-Motoren

Positiv zu vermerken ist, dass John Deere den DPF seiner Motoren nicht mehr als Wartungsgegenstand betrachtet – die regelmäßige Entfernung der Asche war ursprünglich Teil der Wartungsroutine, wurde jedoch größtenteils als unnötig erachtet. Letztlich muss der DPF ausgetauscht werden – bei etwa der 10.000-Stunden-Marke ist damit zu rechnen.

Die Ascheentfernung ist jedoch in den Wartungsplänen für Kubota-, Perkins- und Zetor-Motoren mit DPF enthalten. Zetor gibt ein 12-Monats- oder 500-Stunden-Intervall an, während Kubota, das einen DPF mit aktiver Regeneration verwendet, ein 3000-Stunden-Intervall für die DPF-Reinigung vorsieht.

Dies ist ein Vorgang, der am besten vom Händler oder einem spezialisierten Kundendienstmitarbeiter durchgeführt wird und bei dem es im Gegensatz zu einigen auf YouTube gezeigten Beispielen nicht darum gehen sollte, den Keramikfilter auf eine harte Oberfläche zu schlagen oder ihn mit Wasser auszuspülen.

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