נערכים לתקנות יורו-6

 


ליצרני המשאיות האירופאים לא הייתה שהות לנוח על זרי הדפנה. רק לאחרונה נכנסו תקנות יורו- 5 המחמירות לתוקף, וכבר מחוקקי התקנות מתווים את הדרך לקראת כניסתםן לתוקף של תקנות יורו- 6 . מדובר בתקנות שתיכנסנה לתקוף ב- 31 לדצמבר 2013, כשהן דורשות מיצרני הרכב הכבד לספק לשוק מנועים נקיים במיוחד. כך, לדוגמא, היצרנים לדרשים לחתוך למחצית את מספר חלקיקי הפיח הזעירים (PM), וזאת לאחר הפחתה משמעותית שבוצעה בתקני יורו- 5 . יחד בם זאת, ההפחתה המשמעותית ביותר קשורה לתחמוצות החנקתיות. כאן כבר דרושה הפחתה דרמטית של 77%, וזאת בהשוואה לרמות הנהוגות כיום, רמות שנראו עד לא מכבר כאתגר שאינו בר השגה.
כידוע, יצרני הרכב הכבד האירופאים בחרו להשתמש בממיר הקטליטי הסלקטיבי  (SCR) לצורך עמידה בתקנות זיהום האוויר של יורו- 5 . גם מרבית יצרני המנועים בצפון אמריקה עברו לאחרונה לשיטה זו, וזאת לאר שהגיעו למסקנה שיהי קשה מאוד לעמוד בתקני זיהום האוויר הנהוגים באמריקה (2010 EPA) באמצעות טכנולוגיית מיחזור גזי הפליטה. גם השמרנות האמריקאית מקשה מאוד על שכנוע חברות התובלה המקומיות לאמץ טכנולוגיה זו, ובפרט שנדרש להתחיל לתדלק את הרכב גם באוריאה לצורך הפעלתו התקינה של הממיר הקטליטי הסלקטיבי. תוסף האוריאה, או בשמו המסחרי , ה- ADBLUE, הוא חומר  המוזרק למערכת הפליטה, וזאת לשם טיפול יעיל במזהמים. תפקיד התוסף הוא לסייע לממיר הקטליטי הסלקטיבי להמיר את התחמוצות החנקתיות (NOx) שפולט המנוע, ולהפוך אותם לחנקן וחמצן נפרדים (שאינם מזיקים כל אחד לכשעצמו), ולפליטה בלתי מזהמת של מים. שימוש בטכנולוגיה זה מחייב, כאמור, את השימוש בתוסף, וזאת לצורך 'ניטרול' התחמוצות החנקתיות – תוך כדי ריאקציה כימית. המשמעות ההפוכה היא שבלי התוסף המנוע (במידה וימשיך לעבוד) יגרום לזיהום אוויר משמעותי לסביבה.

סקניה: המנוע החזק בעולם יעמוד בתקני יורו-6
 
חטיבת המשאיות של סקניה חשפה לאחרונה את סדרת המשאיות הכבדה, סדרה שבקרבה מותקנים מנועי ה- V8 החדשים. סגן נשיא סקניה, Jonas Hofstedt, הודיע במהלך השקת הסדרה כי החברה הצליחה להתגבר על המכשולים הטכנולוגיים בפיתוח של סדרת המנועים החדשה, כשהמטרה היא מנועים חזקים ונקיים העומדים כבר בתקני יורו- 6 שיכנסו לתוקף רק לקראת סוף שנת 2013. המנוע החזק ביותר בסדרה החדשה הוא המנוע האימתני בהספק של 730 כ"ס תבין ותקילין. בכך שוברת את שיא ההספק שהיה עד כה נחלתה של וולוו (עם המנוע בהספק של 700 כ"ס). למנוע החזק יש מומנט מירבי של 3500 נ"מ, כלומר שגם המומנט שהוא מפיק שובר את שיאי הענף. בסקניה מציינים שסדרת המנועים החדשה תוכננה ונבנתה אף היא תחת הקונספט של בניה מודולרית שבה יש חלקים רבים המשותפים למנועים. שיטה זו מאפשרת להפחית במידה נכרת את עלויות הייצור של המנוע, וכן להקל על מערך הלוגיסטיקה והתחזוקה בנקודות השרות של החברה בפריסה גלובלית.

שני עשורים של פעילות אינטנסיבית

מבחינת מחוקקי התקנות האירופאים תקנות יורו- 6 מהוות סיבה טובה וראויה לחגיגה. כניסתן של התקנות הללו לתוקף מבטאת 20 שנה של פעילות קדחתנית, פעילות שגרמה ליצרני המנועים לרתום את הטכנולוגיה המתקדמת ביותר על מנת לעמוד ברף התקינה הנוקשה. בכדי להבין עד כמה עמוק השינוי שחל בשני העשורים הללו, מובאת להלן טבלה תמציתית המבטאת את השינוי בשני מזהמי אוויר חשובים: פליטת התחמוצות החנקתיות (Nox) ופליטת חלקיקי הפיח הזעירים והמסרטנים (PM):

 


EU emission standards Euro 1-6
   NOx   PM
 Euro 1 1993  8.0 0.36
 Euro 2 1996  7.0  0.15
 Euro 3 2001  5.0 0.10
 Euro 4 2006  3.5  0.02
 Euro 5 2009  2.0 0.02
 Euro 6 2013 0.46 0.01

 

 

האתגר הטכנולוגי אינו פשוט כלל ועיקר. כאן כבר נדרשים פיתוחים מתוחכמים במיוחד, הן בטכנולוגיית הדיזל והן בטיפול במזהמים. כדאי שנפרט. מנוע הדיזל הבסיסי יהיה חייב לעבור שיפור נוסף, בעיקר בתא השריפה. המטרה היא למקסם את הבעירה על מנת להפיק את המירב מרסיסי הסולר. כאן גם נכנסת לתמונה שיפור מערכת הזרקת המסילה, עם לחצי הזרקה גבוהים יותר, המאפשרים ריסוק טוב יותר של הטיפות היקרות. בנקודה זו נכנסים לתמונה המזרקים מהדור החדש. הללו מסוגלים לבצע מספר הזרקות במהלך עבודה בודד, כאשר מזרק הפיאג'ו מאפשר בדרך זו למקסם את יעילות המופקת מהצתת הסולר. המזרקים הללו מסוגלים לעבוד בלחצים גבוהים מאוד, ברמת דיוק גבוהה במיוחד (זמן פתיחה, משך פתיחה, כמות מדוייקת מאוד וכמובן שגם ריסוס איכותי לצילינדר).  

תקנות יורו- 6 מהוות ללא ספק אתגר טכנולוגי רציני. מאטס פרנזן (Mats Franzén), מנהל חטיבת פיתוח המנועים של וולוו מאמין שלמרות האתגר, המנועים של הקבוצה יעמדו ברף התקינה זמן רב לפני שעת השין. מסיבות שיווקיות, פרנזן מסרב לאמר באיזה טכנולוגיות תשתמש וולוו לצורך הפחתת זיהום האוויר ואילו שיפורים טכניים יבוצעו במנועי המשאיות והאוטובוסים של הקבוצה. ישנם הרבה דרכים להגיע ליעד, ובהם שיפור תוכנת ניהול המנוע, שיפור טכני נוסף של מערכת ההזרקה, השבחת הממיר הקטליטי הסלקטיבי ואף שליטה על הטמפרטורה שבה מתבצעת השריפה והטיפול במזהמים. לדבריו, סביר מאוד להניח שבכדי לעמוד בתקינת יורו- 6 המחמירה יידרש שילוב של שתי מערכות טכנולוגיות שלרוב פעלו עד כה  בנפרד: הממיר הקטליטי הסלקטיבי (SCR) והמערכת למיחזור גזי הפליטה (EGR). לכל אלה יידרש להוסיף מסנן חלקיקים ( particulate filter) בעל יכולת לכידת חלקיקים ושריפתם לאחר מכן בכדי שלא לגרום לסתימת המסנן.
הבעיה העיקרית עימה ידרשו להתמודד מפתחי מנועי העתיד היא עדיין פליטת דו תחמוצת הפחמן שגורמת להתחממות כדור הארץ. ע"פ מחקרים בלתי תלויים שבוצעו עד כה נמצא שהשבחת המנועים והוספת המערכות לטיפול במזהמים, באמצעות הטכנולוגיות הנמצאות כיום בשימוש, דווקא תגרום להגדלת צריכת הדלק, ובמישרין גם להגדלת פליטת דו תחמוצת הפחמן.
חשוב להדגיש שהפחתת צריכת הדלק היא צו השעה. מחוקקי התקנות בכל רחבי העולם מנסים להפחית את פליטת דו תחמוצת הפחמן בשלל של אמצעים, כשהמטרה היא להפחית את התחממות כדור הארץ. במצב עניינים שכזה, כשפליטת גזי החממה היא במרכז תשומת הלב הציבורית, פשוט לא מתקבל על הדעת שהפחתת פליטת התחמוצות החנקתיות תבוא על חשבון הגברת פליטת דו תחמוצת הפחמן.
בפועל, במהלך העשורים האחרונים הופחתה מאוד צריכת הדלק של המשאיות. בוולוו מצינים, לדוגמא, שצריכת הדלק של דגמי ה- FH הופחתה בשיעור של קרוב ל- 40% במשך 30 השנים האחרונות. בחטיבת המנועים של הקונצרן השבדי מבטיחים שגם מנועי יורו- 6 יתרמו לחיסכון בדלק, וזאת אם פיתוח מנועים חדשים והפחתת משקלה העצמי של המשאית. מפתחי המנועים של וולוו מעריכים שגם בעתיד הנראה לעין צריכת הדלק של המשאיות תמשיך לרדת בקצב של 1% לשנה לערך. כיום, מנוע ה- 13 D הוא ספינת הדגל של החברה. בחברה ממשיכים כל העת לשדרג את המנוע שהושק ב- 2005 , כשהיעד הוא להתאימו לתקינת יורו- 6.  מעבר לכך, המשאיות כיום הן הרבה יותר יעילות והרבה יותר חזקות.
לפני 20 שנה המנוע החזק ביותר היה בהספק של 470 כ"ס, ואילו כיום המנוע החזק ביותר בענף הוא בהספק של 700 כ"ס (מותקן בדגמי ה- 16 FH של וולוו).
ההישג בהפחתת צריכת הדלק לאורך העשורים האחרונים הוא הרבה מעבר לכך. כך, לדוגמא, פליטת החלקיקים של המשאית מדור יורו- 5 הנוכחי שווה לפליטת חלקיקים שיצרו 50 משאיות דומות, לפני 30 שנה. עם כניסתם לתוקף של תקנות יורו– 6 פליטת החלקיקים תופחת ב- 50% נוספים (שווה ערך לפליטת חלקיקים של 100 משאיות, לפני 30 שנה).

עלות הטכנולוגיה

לטכנולוגיות הטריות שבפתח יש מחיר כלכלי שיגולגל היישר לפתחן של חברות התובלה. מנוע שבו מיושמות מספר טכנולוגיות לטיפול במזהמים (הממיר קטליטי, מערכת למיחזור גזי הפליטה ולוכד חלקיקים) הוא כמובן יקר יותר לרכישה ולאחזקה שוטפת מאשר מנוע מקביל שבו מותקנת מערכת בודדת (SCR  או  EGR). ההיסטוריה האחרונה מלמדת שיצרני המשאיות האמריקאים ייקרו את המשאיות החדשות (מדגמי 2010) ב- $6000 עד $9,000 בהשוואה למשאיות המקבילות שנמכרות עד שלהי 2009, לפני כניסתן לתוקף של תקנות EPA2010. יש להניח שחלק משמעותי מחברות התובלה יעדיפו לתכנן את רענון מצבת המשאיות ולהקדים את הרכישות של המשאיות לקראת סוף 2013, וזאת בכדי שלא לרכוש משאית יקרה יותר. כיום, עם הממיר הקטליטי הסלקטיבי מערכת הטיפול בזיהום האוויר היא פשוטה יותר, רכישתה ואחזקתה זולה יותר, אין צורך בכפל מערכות ופעולות האחזקה השוטפת הן פשוטות וזולות יותר.
כבר כיום עלות המנועים הולכת ומכבידה. כל ההישגים הטכנולוגיים שצויינו באים לידי ביטוי גם בעלות המנועים. בדיקה השוואתית מעלה שמנועי המשאיות הם כיום כפולים לערך בהשוואה למנועים דומים שיוצרו לפני 10 שנים, כלומר בתחילת שנות ה- 90 של המאה שעברה. יחד עם זאת, בעוד עלות הרכישה גדלה, צריכת הדלק השוטפת קטנה, וכך 'מתקזזת' עלות הרכישה הגבוהה. כמובן שעם כניסתם לתוקף של תקנות יורו-6 העלות הזאת תמשיך לגדול. הנחמה האפשרית היחידה היא שבכל זאת יושג חיסכון נוסף בדלק .

תקנות יורו: ההיסטוריה

1993: תקנות יורו- 1. בשלב זה נבדקה התאמת המנועים לדרישות התקינה במעבדה. בוולוו עמדו בדרישת זיהום האוויר באמצעות הכנסת יחידת ההזרקה (unit injectors) ובאמצעות שיפור תוכנת ההזרקה. בשלב זה פותח מנוע ה- D12 המוכר, שבו הותקנה גם מערכת בקרת המנוע האלקטרונית.
1993: תקנות יורו- 1. בפועל, התעשיה כבר נערכה לתקנות יורו-1 כשנה לפני המועד הקובע, וזאת עם תקנות יורו- 0, שנועדו לקרב את יצרני המנועים לדרישות התקינה.
1996: תקנות יורו- 2.  משלב זה ואילך נדרשו כל המנועים לעמוד בתקינה מיד עם ייצורם, ולא באמצעות מבחני מעבדה מדגמיים שנעשו מאוחר יותר. בוולו הצליחו לעמוד ברף התקינה החדש באמצעות מגדש טורבו ותוכנה חדשה של מערכת ההזרקה.
2001: תקנות יורו- 3. משלב זה ואילך המנועים נדרשו לעמוד בתקני זיהום האוויר הרלבנטיים גם במהלך נסיעה רגילה בכביש. מחוקקי התקנות מיסדו את 'מחזור הבדיקה הארעי'
(The transient test cycle) לבדיקה המנוע במגוון של זמנים ומצבי פעולה. העמידה בתקני יורו- 3 התאפשרה עם השבחה נוספת שנעשתה במגדשי הטורבו, באמצעות העלאת לחצי ההזרקה. בשלב זה יצרני המנועים חשפו מנועים חדשים במגוון נפחים העומדים בדרישות החדשות, וזאת עם שילוב של יחידת ההזרקה.
 2006: תקנות יורו- 4. בשלב זה נקבעו רמות פליטה כה נמוכות, עד שיצרני המנועים נדרשו להוסיף את הממיר הקטליטי הסלקטיבי לצורך עמידה בדרישת פליטת התחמוצות החנקתיות. חלק מהיצרנים (מאן וסקניה) בחרו להשתמש בחלק מהמנועים במערכת למיחזור גזי הפליטה (EGR) . תקנות יורו-4 חייבו את יצרני המנועים להתקין גם מערכת דיאגנוסטיקה כוללת , OBD – on board diagnostics. המערכת רושמת את כל המידע שמתקבל מהמנוע בקופסא השחורה, וזאת לצרכי מעקב, אכיפה וניתוח תאונות.
2009: תקנות יורו- 5. רק 3 שנים חלפו מתקנות יורו-4 ועד לכנסיתם לתוקף של תקנות יורו- 5. מרבית היצרנים התמודדו עם התקנות באמצעות השבחות של מערכות קיימות, ובעיקר במערכת ההזקה, בממיר הקטליטי הסלקטיבי ושיפור בתוכנות ההזרקה.
2013: תקנות יורו- 6. התקנות שבפתח, גם אם לא גובשו סופית עדיין, יחייבו ככל הנראה שילוב של 3 מערוכת טכנולוגיות: ממיר קטליטי סלקטיבי, מערכת למיחזור גזי הפליטה ולוכד חלקיקים רגיש.


 



      

  הרשם עכשיו לקבלת עדכונים של 'רכב ותחבורה'
קצר, ממצה, איכותי, חינם - אצלך אחת לשבוע - במייל
 

 

דואר אלקטרוני

שם

   
 

+ הוסף תגובה חדשה
תגובות: (צפה ב-  תגובות בעמוד זה)
Loading בטעינה...

Go Back  Print  Send Page
[חזור למעלה]        [הוספה למועדפים]        [מפת האתר]        [יצירת קשר]        [קישורים]
 
 
     
לייבסיטי - בניית אתרים