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Abgasgesetzgebung in Europa und USA gilt auch für Industrieanwendungen

08.05.2008
Die kommende Abgasgesetzgebung in den USA und in Europa hat auch Auswirkungen auf Industriemotoren. Die Grenzwerte für Dieselmotoren lassen sich nur durch zusätzliche Maßnahmen (Abgasnachbehandlungssysteme) einhalten. Der Dieselmotorhersteller Kubota bietet dazu entsprechend optimierte Motoren in Zwei-, Drei- oder Vier-Ventil-Technik an, die mit dem Common-Rail-Verfahren arbeiten.

Die weltweite Abgasgesetzgebung findet ihren Ursprung in Kalifornien/USA. Das expandierende Verkehrsaufkommen sowie klimatische und geographische Voraussetzungen führten zu ersten Festlegungen von Abgasgrenzwerten. Die Erfahrungen aus dem Kraftfahrzeugbereich wurden später auf industrielle Anwendungen übertragen.

Die jeweiligen Grenzwerte wurden in den Stufen Tier 1, Tier 2, Tier 3 und Tier 4 festgelegt. Ziel war zunächst die Reduzierung des Stickstoffoxid-Ausstoßes (NOx). Anschließend wurden Emissionsgrenzwerte für Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoffe (HC) und Partikel gesetzlich geregelt.

Kubota reagierte darauf diese neu eingeführte Abgaszertifizierung mit einem patentierten Verbrennungsverfahren: E-TVCS steht für Ecology-Three-Vortex-Combustion-System und bedeutet übersetzt umweltfreundliches Dreiwirbel-Verbrennungssystem.

Parallel zu den Regulierungen in den USA wurden auch in Europa gesetzliche Maßnahmen eingeführt. Die Richtlinie 97/68/EC sieht eine vergleichbare Regulierung der Abgas-Emissionen vor und berücksichtigt für Leistungen über 37 kW in ihrer derzeit letzten Stufe (Stufe 4) eine Harmonisierung mit der amerikanischen Abgasgesetzgebung.

Schärfere Grenzwerte auch für Industriemotoren

Mit Blick auf die USA wurden im Leistungsbereich 56 bis 75 kW die Stickoxide und Kohlenwasserstoffe von ehemals 9,2 g/kWh (Tier 1) auf heute 4,7 g/kWh (Tier 3) und zukünftig 0,6 g/kWh (Tier 4) reduziert (entspricht einer Reduzierung um 93%). Waren die Partikelgrenzwerte in der ersten Stufe noch unlimitiert, müssen diese in der zukünftigen Stufe Tier 4 auf unter 0,02 g/kWh verringert werden. Die Gesetzgebung in Europa schreibt vergleichbare Grenzwerte vor, jedoch mit späteren Einsatzterminen.

Können die heutigen Partikelgrenzwerte im Leistungsbereich unter 75 kW noch mit innermotorischen Maßnahmen eingehalten werden, so werden für die zukünftigen Grenzwerte Abgasnachbehandlungssysteme erforderlich. In Europa ist im Leistungsbereich unter 37 kW nach der heute gültigen Stufe 3a keine weitere Änderung vorgesehen. Diese Motoren können in Europa langfristig ohne weitere technische Änderungen eingesetzt werden.

Anders bei Motoren mit einer Leistung über 37 kW. Die Grenzwertreduzierung der später folgenden Stufe 3b erfordert weitere motorische Anpassungen und auch eine Abgasnachbehandlung. Gleiches gilt in den USA für Motorleistungen ab 19 kW mit der späteren Stufe Tier 4.

Auch Industrie benötigt Motoren mit Common-Rail-Technik

Die 2007 eingeführte Kubota-07-Baureihe ist bereits für die zukünftige Common-Rail-Technik konzipiert. Der Kubota-Motor verfügt je nach technischer Anforderung über Zwei-, Drei- oder Vier-Ventil-Technik. Bei der neuen Motorengeneration konnte der Partikelausstoß im Vergleich zu den Vorgängern um 50% reduziert werden. Die Verbrennungsgeräusche konnten durch optimierte Kolben und Zylinderköpfe um bis zu 2,5 dB(A) gesenkt werden.

Diese Motoren können jedoch die aktuellen Abgasgrenzwerte mit konventioneller Einspritztechnologie ohne sensible Elektronik einhalten. Der Vorteil ist laut Kubota: Bei Übergang auf die nächste Abgasstufe (Tier 4) bleibt dieser Motor in seinen wichtigsten baulichen Abmessungen erhalten, nur das später verbaute Common-Rail-System wird mit dem dann erforderlichen Abgasnachbehandlungssystem kombiniert.

Reinhold Schäfer | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/automatisierung/fertigungsautomatisierung/articles/120796/

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