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Motori off-road, pronti per lo Stage V

Il panorama dei propulsori conformi allo Stage V, step di emissioni in vigore da gennaio 2019 che riduce ulteriormente il limite del PM e introduce il PN, indagato con il contributo delle case costruttrici

Serena Giulia Pala di Serena Giulia Pala

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Lo Stage V per i motori off-road entrerà in vigore il primo gennaio 2019
Fonte foto: Agronotizie

Lo Stage V è un nuovo step di emissioni stabilito dal Regolamento 1628/2016 per i motori off-road immessi sul mercato in Unione Europea.
La data di applicazione della normativa Ue per l'immissione sul mercato di propulsori di ogni classe di potenza - compresi quelli con potenze inferiori ai 26 cavalli (19 chilowatt) e superiori ai 760 cavalli (560 chilowatt) finora non sottoposti a regolamentazioni - è fissata al primo gennaio 2019.
L'unica eccezione riguarda i motori con potenze comprese tra 75 e 175 cavalli (56 e 130 chilowatt), per cui la data di applicazione del Regolamento è spostata al primo gennaio 2020.
 
Date di applicazione del Regolamento 1628/2016 per i motori della categoria NRE (motori per macchine mobili non stradali destinate e idonee a spostarsi o a essere spostate)
Date di applicazione del Regolamento 1628/2016 per i motori della categoria NRE (motori per macchine mobili non stradali idonee a spostarsi o a essere spostate)
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I valori limite specifici e le prescrizioni riguardanti le emissioni inquinanti stabiliti nel Regolamento 1628/2016 dovrebbero applicarsi anche ai propulsori per i trattori agricoli e forestali omologati in Mother Regulation MR. L'atto delegato sulle emissioni contenuto nella MR - il Regolamento 2015/96 - sarà sostituito da un nuovo atto, che probabilmente verrà pubblicato entro giugno 2018.
In ogni caso, si ricorda che i trattori stretti potranno utilizzare propulsori da 75-175 cavalli conformi ai requisiti dello Stage IIIB - considerati motori di transizione - fino al 31 dicembre 2021.

A nove mesi dall'entrata in vigore dello Stage V che prevede l'ulteriore riduzione del Particulate Matter PM (- 40 per cento) e - per la prima volta - l'introduzione del Particulate Number PN (numero di particelle emesse), molti produttori hanno svelato i propulsori conformi al nuovo standard.
Tutte le soluzioni individuate prevedono un dispositivo di filtraggio del particolato per soddisfare i limiti dello step europeo, ma ognuna presenta sistemi di post-trattamento ATS con caratteristiche particolari. AgroNotizie è andata a scoprire i pro e i contro di ciascuna proposta, chiedendo il parere delle aziende costruttrici.

 

HI-eSCR2, lo stratagemma di FPT

Forte di 25 anni di esperienza con il sistema SCR (Selective Catalytic Reduction), FPT Industrial ha soddisfatto lo Stage V sviluppando l'innovativa tecnologia brevettata HI-eSCR2, che utilizza un SCRonFilter SCRoF - un sistema di filtrazione integrato sull'SCR - e occupa lo stesso spazio dell'HI-eSCR impiegato per adeguarsi allo Stage IV.

"A differenza di un DPF (Diesel Particulate Filter), l'Hi-eSCR2 non richiede né manutenzione né parked regeneration - ha spiegato Diego Rotti, marketing & product manager FPT - non presenta impatti sul layout dei motori, che assicurano gli stessi vantaggi competitivi dei propulsori Stage IV e non comportano modifiche al design delle macchine agricole, semplificando l'attività degli OEM".
Altri plus dell'ATS concepito dal brand di CNH Industrial per l'abbattimento delle emissioni sono la riduzione dei costi di esercizio, la massimizzazione dei tempi di lavoro, l'abbattimento dei consumi di carburante e l'aumento di potenza e coppia.
 
Sistema FPT Industrial HI-eSCR2 con SCRoF
Sistema FPT Industrial HI-eSCR2 con SCRoF

L'HI-eSCR2 è presente sulla nuova gamma di motori FPT Stage V lanciata ad Agritechnica 2017 e composta dai modelli common rail F36 per le applicazioni off-road con trattori specializzati e non, sollevatori telescopici, caricatori frontali e NEF N45-N67 per le attività professionali. A questi si aggiunge il V20 Stage V per le macchine da raccolta, caratterizzato da un rapporto peso/potenza ottimale e dotato dell'HI-eSCR.

 

Motori FPT Industrial in Stage V

Esposto ad Hannover nella versione per le trattrici di media potenza, il propulsore F36 Stage V da 4 cilindri si distingue per la compattezza e la versatilità. Pur presentando dimensioni e layout identici al modello Stage IV, l'F36 - evoluzione del modello F34 - vanta una cilindrata aumentata da 3.4 a 3.6 litri, un nuovo turbocompressore e un design dei pistoni ottimizzato per gestire un aumento di potenza del 14 per cento (fino a 143 cavalli - cv) e di coppia del 20 per cento (fino a 600 newtonmetri - Nm).

Emissionati in Stage V anche i NEF N45 da 4 cilindri e 4.5 litri - N67 da 6 cilindri e 6.7 litri. Anche in questo caso, le dimensioni e il layout sono identici alle versioni precedenti, mentre le potenze aumentano fino a 204 cv sul N45 (+ 15 per cento) e fino a 354 cv sul N67 (+ 13 per cento). Le coppie massime arrivano, rispettivamente, a 800 e 1.420 Nm.
Il nuovo sistema di filtrazione dell'HI-eSCR2 permette l’estensione degli intervalli di manutenzione a 1.200 ore - raddoppiati rispetto a quelli dei motori Stage IV - e la combustione ottimizzata senza EGR (Exhaust Gas Recirculation) comporta una richiesta di raffreddamento identica a quella degli Stage IV.

Top di gamma nato dal miglioramento dei propulsori Vector, il nuovissimo V20 Stage V con un'architettura V8 (8 cilindri) a 90 gradi e 20 litri di cilindrata fornisce una potenza massima di 910 cavalli (1.800 giri al minuto) e una coppia massima di 4.100 Nm (1.500 giri al minuto). L'efficienza di sistema elevata e i consumi contenuti sono merito dell'iniezione common rail da 2.200 bar e della Electronic Control Unit già usata sui Cursor.
Con accesso sul lato frontale, il V20 monta un HI-eSCR che offre prestazioni migliori grazie ad un turbocompressore a singolo stadio con giunzione delle turbine.
"Poiché la normativa UE non impone ai motori sopra i 760 cv il limite sul PN, ma solo soglie sugli ossidi di azoto NOx e sul PM in linea con quanto oggi in vigore in Stage IV per i modelli sotto i 760 cavalli - ha fatto sapere FPT - la soluzione HI-eSCR senza sistema di filtrazione è sufficiente per consentire al V20 di rispettare lo Stage V".
 
Motore FPT Industrial V20 da 8 cilindri e 20 litri di cilindrata
Motore FPT Industrial V20 da 8 cilindri e 20 litri di cilindrata

Per consentire un facile adeguamento delle macchine impegnate in applicazioni mobili e stazionarie allo Stage V, FPT Industrial propone anche la nuova soluzione PowerPack, che racchiude tutti gli ATS (Diesel Oxidation Catalyst DOC, SCRoF, sistema di iniezione AdBlue, sensori, collettori) in un unico pacchetto compatto e pre-assemblato. Il pacchetto è offerto come un tool già montato sui motori e pronto all'uso o come un dispositivo separato per permettere agli OEM di progettare il layout delle unità di potenza.

 

Kohler Flex: il segreto dei propulsori KDI

Kohler ha reso la piattaforma KDI conforme a tutti gli standard di emissioni (compreso lo Stage V) utilizzando Kohler Flex, una gamma di soluzioni per il filtraggio delle emissioni che combina la combustione interna pulita dei motori KDI - dotati di iniezione common rail da 2mila bar, turbocompressore ed EGR con doppia refrigerazione intermedia - con i sistemi DOC, DPF e SCR.
"Studiata per abbattere le emissioni di NOx, Kohler Flex riunisce i dispositivi di post-trattamento in un unico contenitore riducendo gli ingombri e facilitando l’installazione in ogni condizione - ha spiegato Tommaso Maria Vezzosi, communication specialist brand & communications Kohler - Inoltre, permette di ottimizzare consumi e produttività grazie ad una rigenerazione passiva che avviene nel 99 per cento dei casi, con il mezzo funzionante, risultando totalmente trasparente all'utente finale".

Lanciata ad Agritechnica, Kohler Flex prevede due versioni di DPF con una strategia di rigenerazione intelligente che ottimizza il funzionamento anche a bassi carichi e basse temperature ed evita i fermi macchina.
La prima versione di DPF presenta un intervallo di manutenzione massimo di 10mila ore, la seconda versione (piuttosto compatta) un intervallo di manutenzione di 6mila ore. Proposto già montato sul motore o separato, il sistema di post-trattamento assicura un elevato livello di adattabilità per ogni applicazione grazie alla rotazione assiale e radiale a 360 gradi dei manicotti.

Ordinabili da gennaio 2018, i propulsori KDI Stage V sono stati migliorati per consentire aumenti di produttività ed efficienza. Grazie anche a Kohler Flex, il KDI 3404 vanta ora una potenza massima di 143 cavalli e una coppia massima di 640 Nm a 1.400 giri al minuto, mentre i KDI senza Charge Air Cooling CAC per applicazioni che richiedono semplicità e compattezza possono contare su una strategia di iniezione del carburante ottimizzata.
Disponibili anche nuove configurazioni di motori KDI, che - destinati ai Paesi meno regolamentati - si avvalgono di un sistema di iniezione common rail da 1.600 bar e sono privi di EGR e DOC.
 
Gamma di soluzioni Kohler Flex™per il rispetto di diversi step di emissioni. Clicca sull'immagine per ingrandirla
Gamma di soluzioni Kohler Flexper il rispetto di diversi step di emissioni
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Deutz TCD e TTCD con certificazione Stage V

Tra i motori Stage V visti ad Hannover, spicca il Deutz TTCD 7.8 da 6 cilindri, certificato EU Stage V e indicato per i trattori heavy-duty grazie al design compatto, ai turbocompressori gemelli e alla coppa dell'olio integrata nel telaio. Il TTCD 7.8 presenta potenza e coppia massime di 395 cavalli1.565 Nm (a 1.500 giri al minuto), nonché consumi di carburante e costi d'esercizio minimizzati grazie all'EATS.
Quest'ultimo basa il proprio funzionamento sui sistemi cooled EGR, DVERT® SCR e DPF. Il processo di rigenerazione del DPF è gestito dall'heat management system, che sfrutta l'heat mode per regolare le temperature e garantire un'efficace pulizia della trama a nido d'ape del filtro.

Al propulsore TTCD 7.8 si affiancano i TTCD 6.1-TCD 3.6-TCD 4.1, anch'essi certificati Stage V e dotati di turbocompressori gemelli. Ideale per l'impiego su trattrici, il TTCD 6.1 da 6 cilindri e da 287 cavalli è il primo motore in assoluto ad aver ottenuto la certificazione Stage V. Il passaggio dei modelli Deutz dall'attuale Stage IV allo Stage V non implica nessun cambiamento in termini di spazio di montaggio e quindi non richiede modifiche costose alle macchine agricole.

Dal 2019 la casa tedesca amplierà il proprio portfolio Stage V per le applicazioni agricole con l'introduzione di quattro nuovi motori da 9-18 litri: il TCD 9.0 da 4 cilindri - inserito nella "Top ten new products 2017" della rivista OEM Off-Highway - e i TCD 12.0-TCD 13.5-TCD 18.0 da 6 cilindri.
Il TCD 9.0 eroga una potenza e una coppia massime rispettivamente di 408 cv e 1.700 Nm, che salgono a 544 cv, 2.500 Nm sul TCD 12.0 e a 612 cv, 2.800 Nm sul TCD 13.5. Top di gamma, il TCD 18.0 si spinge fino a 843 cv e fino a 3.600 Nm. Presto disponibili pure i modelli TCD 2.2 da 3 cilindri, da 75 cavalli (pensato per i trattori compatti) e TCD 2.9 da quattro cilindri, da 102 cavalli.
 
Motore Deutz TCD 9.0 da 4 cilindri e da 9 litri di cilindrata
Motore Deutz TCD 9.0 da 4 cilindri e da 9 litri di cilindrata

 

Da Volvo Penta, un EATS davvero efficiente

È preparata a soddisfare lo Stage V anche Volvo Penta AB, che ad Agritechnica 2017 ha svelato i nuovi motori con sistema di post-trattamento disponibile in due varianti: a singola scatola sui propulsori D13 e a doppia scatola sui D5, D8 e D11. Quest'ultima variante prevede due scatole collegate attraverso un tubo, che consente un montaggio più flessibile.
Entrambe le configurazioni del sistema di post-trattamento comprendono i dispositivi DOC-DPF-SCR-ASC (Ammonia Slip Catalyst per l'ossidazione dell'ammoniaca residua). Il DPF - a cui ricorrono tutti i costruttori - richiede solo la rigenerazione passiva e la rimozione della fuliggine, ma può creare una contropressione, a causa della quale i motori devono lavorare più intensamente con consumi leggermente superiori. L'SCR non necessita della rigenerazione dei solfuri.

In generale, l'EATS del gruppo svedese tratta gas di scarico che hanno una temperatura più bassa della media per merito della valvola a farfalla dell'aria, dell'uncooled EGR e dell'electrical exhaust pressure governor EPG, capaci di gestire il calore in modo efficace.
"La minor temperatura dei gas di scarico comporta grandi vantaggi per gli utenti impegnati in applicazioni agricole, forestali o di movimentazione dei materiali - ha spiegato Johan Carlsson, chief technology officer di Volvo Penta - dove le alte temperature dei gas possono avere particolari implicazioni in termini di salute e sicurezza".

Con turbocompressore a geometria fissa, i Volvo D5-D8-D11-D13-D16 Stage V sono concepiti per l'ottimizzazione della produttività e dei tempi di funzionamento, la riduzione dei costi di proprietà e l'aumento della sostenibilità. Per le macchine agricole più piccole, il D5 da 4 cilindri e 5 litri (TAD580-582VE) fornisce una potenza massima di 218 cavalli a 2.200 giri al minuto, mentre il D8 da 6 cilindri e 8 litri (TAD880-884VE) può contare su una potenza aumentata da 320 a 340 cavalli.
La potenza cresce ulteriormente con il D11 da 6 cilindri e 11 litri (TAD1180-1182VE), che genera fino a 428 cv, e con il D13 da 6 cilindri e 13 litri (TAD1381-1385VE), che - per mezzi agricoli di grandi dimensioni - si spinge fino a 551 cv a 1.900 giri al minuto. 770 i cv raggiunti dal D16 da 16 litri, privo di DPF e ideale per le applicazioni più impegnative.
 
Motori Volvo Penta D5-D8-D11-D13-D16 Stage V
Motori Volvo Penta D5-D8-D11-D13-D16 Stage V

 

La risposta di Man allo Stage V

Ai nastri di partenza per il nuovo step di emissioni c'è anche Man Engines, che ha montato sui propri motori un sistema di post-trattamento a struttura modulare, costituito da DOC/DPF/SCR con miscelatore e privo dell'EGR. Proposto con l'opzione SCR-only per il downgrade per l'adeguamento a limiti meno rigidi di quelli europei, l'ATS vanta una regolazione del post-trattamento dei gas di scarico (AGN) completamente integrata nella centralina elettronica Engine Device Control EDC.
"Disponibile in 16 differenti varianti, l'EAT consente ai costruttori di macchine agricole di utilizzare al meglio lo spazio in applicazioni dove lo spazio è cruciale - ha comunicato Man Engines - nonché di aumentare la compatibilità e la flessibilità quando montano i propulsori".

Conforme allo Stage V, il nuovo motore D1556 da 6 cilindri e da 9 litri - con un alesaggio da 115 millimetri e una corsa da 145 millimetri - combina potenze di 279-440 cavalli e coppie di 1.970 Nm (a 1.300 giri al minuto) con notevoli compattezza ed efficienza di consumi. Semplificano l'integrazione del D1556 in mietitrebbiatrici, trinciacaricatrici, trattrici, macchine forestali una particolare coppa dell'olio e l'EDC.

Ulteriori plus dell'ultimo nato in casa Man - ancora in fase di test - sono l'intuitivo dispositivo di diagnostica facilmente integrabile, gruppi ausiliari modulari (alternatore, climatizzatore o compressore dell'aria), il sistema di iniezione da 2.500 bar e il turbocompressore a geometria variabile.
 
Motore Man Engines D1556 da 6 cilindri e da 9 litri
Motore Man Engines D1556 da 6 cilindri e da 9 litri

 

Pronti anche Cummins, Perkins e Yanmar

Sviluppata da Cummins Emission Solutions, Single Module è una tecnologia di post-trattamento che - più piccola e leggera rispetto all'ATS Stage IV e composta da DOC/DPF/SCR - presenta una capacità di conversione degli NOx tale da permettere la rimozione dell'EGR.
"La rimozione dell'EGR ha reso possibile l'aumento della potenza (+ 10%) e della coppia (+ 20%) dei modelli Stage V rispetto agli Stage IV - ha fatto sapere Cummins - consentendo ai costruttori di aumentare la produttività delle proprie macchine".
Single Module è presente sulla gamma motori da 3.8-9 litri Cummins Stage V, i cui modelli principali sono i 4 cilindri F3.8 da 173 cv e 600 Nm, B4.5 da 200 cv e 780 Nm e i 6 cilindri B6.7 da 326 cv e 1.375 Nm (+ 30% rispetto alla versione Stage IV), L9 da 430 cv e 1.846 Nm. Al vertice dell'offerta per macchine da raccolta, sprayer e trattori si posiziona il propulsore heavy-duty X12 da 512 cavalli.

Anche i motori Stage V di Perkins si avvalgono dei dispositivi DPF e SCR - combinati con il DOC - e ricorrono alla rigenerazione trasparente del DPF (con cambiamenti minimi rispetto al filtro Stage IV) e al controllo di avanzate soluzioni elettroniche.
La nuova gamma del brand comprende i modelli a 4 cilindri Perkins® Syncro 2.2 litri da 67 cv privo di SCR, Syncro 3.6 litri da 134 cv per i trattori compatti, 1204 da 4.4 litri e da 202 cv. A questi si aggiungono i motori Serie 1700 da 9.3 litri e Serie 2400 da 12.5 litri: i primi erogano potenze di 335-456 cavalli per le operazioni agricole più gravose, mentre i secondi raggiungono i 577 cavalli ed i 2.640 Nm. Prossimamente emissionate in Stage V pure le serie 2200-2400-2500-2800.

Ulteriori soluzioni Stage V sono i motori common rail Yanmar 4TNV94-FHT e 4TNV86-CHT, contraddistinti da bassi consumi, da alti livelli di potenza e dalla presenza di un DPF esente da manutenzione.

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