Stage V e trattori di media potenza, tante le novità in arrivo

Prima o poi tutti dobbiamo affrontare un cambiamento cercando di coglierne le opportunità e anche i trattori di media potenza - come già  hanno fatto i fratelli maggiori - presto dovranno affrontare il passaggio obbligatorio ai propulsori conformi allo Stage V.

Le potenze comprese tra 56 e 130 kW (tra 75 e 175 cavalli) dovranno adeguarsi alle nuove motorizzazioni entro il 31 dicembre 2021, scadenza rimasta invariata anche con la pubblicazione del nuovo regolamento europeo 2020/1040, il cui effetto si è sentito sulle potenze minori di 56 kW e maggiori o uguali a 130 kW, per le quali è stata ottenuta una proroga di dodici mesi sulle scadenze (rispettivamente, il 30 giugno e il 31 dicembre 2020) definite dal precedente regolamento 2016/1628, per concludere la fase di transizione allo Stage V.
 

Continua la lotta alle emissioni

Ultimo passo nel processo volto all'abbattimento delle emissioni di monossido di carbonio, idrocarburi incombusti, ossidi di azoto e particolato (PM), lo Stage V si prefigge l'ulteriore riduzione del PM (-40%) considerando anche il Particulate Number PN (numero di particelle solide), la cui ridotta emissione deve mantenersi inferiore al limite stabilito dalla normativa per l'intera vita utile del propulsore.

A preoccuparsi di ridurre le emissioni degli altri inquinanti ci pensano il dispositivo EGR e le elevate pressioni di iniezione che ne contengono la formazione in camera di combustione, oppure i sistemi di post-trattamento dei gas di scarico quali il filtro antiparticolato DPF, il catalizzatore ossidante DOC ed il catalizzatore ad urea SCR. Giocano un ruolo importante nell'abbattimento delle emissioni anche il sistema di iniezione common rail e il turbocompressore a geometria variabile VGT.
   

Quattro sistemi, un unico obiettivo

Limitare contemporaneamente ogni inquinante non è facile: si deve trovare un equilibrio tra i sistemi in modo che l'azione di uno non influisca negativamente su quella di un altro. Impariamo a conoscere questi sistemi.

L'EGR (interno o esterno) reinvia in camera di combustione, tramite valvole, il 5-15% dei gas di scarico e riduce il contenuto di ossigeno e le temperature di combustione con conseguente minore formazione di NOx. Nel caso di EGR esterno, uno scambiatore di calore raffredda i gas prima della reimmissione. Tra i minus del sistema EGR, la diminuzione del rendimento del motore con lieve aumento dei consumi di gasolio, il possibile incremento del PM dovuto al ricircolo di particelle e al rischio maggiore di combustione incompleta.

L'SCR neutralizza chimicamente gli NOx: l'ammoniaca - rilasciata ad alte temperature dall'AdBlue nebulizzato - e l'ossigeno si combinano con il monossido di azoto generando azoto atmosferico e vapore acqueo. Il sistema può contare su un sensore che rileva gli NOx residui in uscita e fornisce informazioni utili alla centralina incaricata di regolare l'iniezione dell'AdBlue. L'SCR è sempre più usato anche perché permette al motore di funzionare con temperature e pressioni elevate in camera di combustione a tutto vantaggio del rendimento.

Il filtro DPF, caratterizzato da una maglia fine ed ora aggiornato per lo Stage V, trattiene fisicamente particelle più piccole di PM. Aspetto negativo è il suo progressivo intasamento monitorato a monte e a valle del filtro da due sensori che segnalano alla centralina di iniezione quando è necessario eseguire la rigenerazione. Tale operazione consiste nell'aumentare, con l'invio in camera di combustione di un surplus di gasolio, la temperatura dei gas di scarico così da permettere la combustione delle particelle accumulate sul filtro che divengono più piccole e si distaccano.
 
Infine il sistema DOC sfrutta una matrice in ceramica a nido d'ape con un sottile strato di metalli nobili per innescare reazioni chimiche utili all'efficace rimozione della frazione più sottile del PM (quella organica con dimensioni fino a 2.5 micron) e di alcuni idrocarburi HC. Il DOC - che potrebbe rilasciare particelle ultrafini in caso di uso di gasolio con determinati contenuti di zolfo, viene generalmente installato prima del DPF e del SCR.
 

2021: anno di novità per lo Stage V

Tutti questi sistemi possono essere variamente combinati per "lanciare" i trattori di media potenza oltre l'ostacolo dello Stage V.
Non mancano già oggi sul mercato trattori di media potenza che il salto l'hanno fatto, ma sono diverse le case che, pur avendo pronte le soluzioni aggiornate, preferiscono tenere a listino, fino a quando sarà possibile, soluzioni Stage IV meno costose. Tra le aziende che hanno scelto di sfruttare le tempistiche concesse dalla legislazione europea, le italiane Argo Tractors e Same Deutz Fahr.

Novità che presto entreranno nelle fila delle trattrici Stage V le Serie 6H e 6C di Landini e le Serie X6, X6.4 e X6.4 VT-Drive di McCormick che ad oggi montano propulsori Stage IV.
"Dopo aver lanciato la Serie X7.6 VT-Drive con motore FPT Nef N67 Stage V dotato di HI-eSCR2 e la Serie 4 con Kohler Stage V munito di DOC+DPF ed EGR esterno, aggiorneremo le linee di media potenza per il mercato europeo, selezionando i propulsori proposti da differenti costruttori che offrono il miglior compromesso in termini di performance, economia d'esercizio e costo in abbinamento alle nostre trasmissioni" spiega Antonio Salvaterra, direttore marketing di Argo Tractors.

Fermo restando il riserbo sulla scelta dei motori di ultima generazione che equipaggeranno i trattori 6H e X6, è confermata per i modelli 6C e X6.4 la scelta del quattro cilindri Nef Stage V. Intanto, il prossimo marzo 2021 entra in produzione il nuovo modello Landini 5-085 - denominato X5.085 nell'offerta McCormick - con potenza di 75 cavalli e coppia di ben 375 newtonmetri, sviluppate dal quattro cilindri FPT F34 Stage V da 3.4 litri con EGR esterno raffreddato e sistemi DOC+DPF.
"Si tratta di un trattore che, fermandosi a 75 cavalli, non richiede l'SCR e fornisce una coppia generosa differenziandosi dalla gamma classica di medio-bassa potenza per alcune specifiche come i pneumatici posteriori da 34 pollici" dichiara Salvaterra. "Posto tra le Serie 4 e 5 di Landini e tra l'X4 e l'X5 di McCormick, è il primo interprete del passaggio all'ultimo standard che proseguirà coinvolgendo le Serie di maggiore potenza 5 e 6H".
 
Il futuro di SDF nelle medie potenze si snoda a partire da una Serie 6 da 156-226 cavalli di Deutz-Fahr, già Stage V grazie ai motori Deutz TCD 4.1 e 6.1  con EGR ed SCR+DPF passivo. Ancora emissionata Stage IV, la Serie 5 da 110-126 cavalli sarà probabilmente figlia dell'accordo da poco siglato con Deutz AG che prevede la fornitura a lungo termine di propulsori Stage V.
"Quest'anno lanceremo una nuova gamma equipaggiata con motore compatto Deutz TCD 3.6 che rispetta lo Stage V grazie ad EGR, sistemi DOC+DPF+SCR e si caratterizza per curve di potenza e coppia più alte. Prodotto in Germania, il propulsore verrà poi installato sui trattori a Treviglio senza grandi modifiche del layout dei mezzi rispetto allo Stage IV" spiega Davide Invernizzi, product manager low-mid range tractors di SDF, aggiungendo che non si tratta di una semplice rimotorizzazione, ma di un vero e proprio upgrade a livello di trasmissioni, idraulica e cabina.

Il cambiamento coinvolge naturalmente le linee Same. Oggi i modelli a quattro cilindri Explorer HD da 106-116 cavalli e Virtus da 116-136 cavalli sono mossi da motori FARMotion Stage IV da 3.85 litri che combinano l'SCR con un EGR esterno raffreddato. "Siamo pronti per lo Stage V e introdurremo gradualmente i trattori conformi al nuovo standard e arricchiti di nuove soluzioni. L'apripista sarà l'intera gamma Explorer a tre e quattro cilindri, che conserverà la compattezza e l'agilità delle versioni precedenti, ma si distinguerà da esse per la potenza aumentata e il design rivisto" fa sapere Invernizzi.
"Sviluppati in casa, i FARMotion Stage V fino a 75 cavalli saranno equipaggiati con sistemi DOC+DPF passivo, mentre quelli con potenze superiori potranno contare anche sul dispositivo SCR" continua Invernizzi. "In entrambi i casi, verranno mantenuti l'EGR esterno raffreddato e il DOC nel sottocofano per assicurare la massima visibilità anteriore".
   

DPF e SCR fanno tendenza nello Stage V

Tra i modelli già disponibili che rispettano lo step Stage V, i T5 Dynamic Command-Auto Command di New Holland, i Vestrum CVXDrive di Case IH e gli Expert CVT di Steyr montano motori a quattro cilindri FPT Nef N45 da 4.5 litri che - privi di EGR - sviluppano potenze massime comprese tra 110 e 140 cavalli e rispettano i limiti di emissioni grazie al dispositivo brevettato HI-eSCR2. Esente da manutenzione, l'HI-eSCR2 sostituisce l'HI-eSCR usato per lo Stage IV senza richiedere maggiore spazio sotto il cofano. L'innovativo sistema di filtrazione integrato con l'SCR - SCRonFilter SCRoF - riduce NOx e PM con costi operativi contenuti.

Già rimotorizzati anche i mezzi dei brand AGCO che utilizzano i motori AGCO Power prodotti a Linnavuori, in Finlandia. I modelli da 75-95 cavalli della nuova Serie A5 di Valtra montano un tre cilindri HD 33 Stage V da 3.3 litri, mentre i modelli Serie A5 da 105-135 cavalli e Serie G utilizzano il quattro cilindri MD 44 Stage V (44MBTN-D5) da 4.4 litri. Quest'ultimo lo ritroviamo anche sui 300 Vario da 113-142 cavalli di Fendt, che offre l'innovativo concetto Dynamic Performance per l'erogazione di 10 cavalli in più (fino a 152) sul 314 Vario, e sui nuovi MF 5S da 105-145 cavalli di Massey Ferguson.
 
Gli MD 44 usano un compatto sistema all-in-one DOC+DPF+SCR, installato sul lato destro sotto la cabina. Il DPF passivo evita l'iniezione aggiuntiva di diesel durante la rigenerazione, mentre l'SCR richiede interventi di manutenzione minimi.
I motori degli MF 5S montano un DPF sui generis: il soot catalyst SC. "Il sistema SC si distingue dagli altri filtri per il rivestimento in platino che ossida gli NOx, per la capacità di abbattere efficacemente il PM e di proteggere l'SCR dalle impurità dei gas di scarico, ma anche per la presenza di un sensore aggiuntivo che monitora il flusso dei gas" spiega Nicola Galaverni, responsabile assistenza tecnica di Massey Ferguson Italia. "Altri upgrade riguardano la turbina, la gestione elettronica ed i parametri di calibrazione dell'iniezione che ottimizzano la combustione".

"La rigenerazione dell'SC può essere automatica (con trattore sottocarico) o manuale (non sottocarico) ed è eseguibile prima del cambio olio" aggiunge Claudio Bogoni, product marketing specialist di MF, specificando che i tubi di scarico più sottili e il cofano spiovente con dimensioni ridotte per via dell'assenza di sistemi di emissionamento migliorano la visibilità anteriore. Ridotto anche l'impatto termico nel vano motore.

Forte del suo know-how nella produzione di motori, Kubota propone le Serie M6002 da 123-143 cavalli e M7003 da 130-170 cavalli con un cuore più green: il quattro cilindri V6108 Stage V da 6.1 litri con DPF+SCR (alimentato da serbatoi AdBlue da 20 e 38 litri). L'intervallo per la pulizia del DPF esteso da 3 a 6mila ore semplifica la manutenzione, mentre il prolungato periodo tra due rigenerazioni - più rapide e avviate a 50 gradi invece di 65, con regimi più bassi - permette di sfruttare al meglio le performance del motore.
"Altre novità del V6108, che fornisce 20 cavalli in più con il Powerboost, sono la riduzione del numero di EGR da due ad una e il sistema Particulate Control Diagnostic PCD" specifica Stefano Bottacin, service manager Italia di Kubota. "Il PCD rileva e registra le manomissioni che possono influire sul controllo del PM nel DPF, invia codici errore in cabina tramite la centralina ECU collegata al Canbus del trattore e, se non si interviene, limita il funzionamento del propulsore portando il regime al minimo".
 

A qualcuno piace di più l'EGR

Hanno scelto la strada dell'EGR raffreddato in aggiunta ai sistemi di post-trattamento i motori DPS Powertech di John Deere Power Systems. Una soluzione convincente per Claas che ha dotato la Serie Arion 500 da 125-165 cavalli di motori quattro cilindri DPS Powertech PWS da 4.5 litri con turbocompressore wastegate e la linea Arion 600 da 145-205 cavalli dei sei cilindri Powertech PVS da 6.8 litri con turbocompressore VGT e sistemi DOC+DPF+SCR, rivisti per diminuire l'ingombro sotto-cofano e aumentare l'efficienza.
 
Propulsori DPS equipaggiano anche le versioni Stage V delle Serie 6M e 6R di John Deere. I modelli 6M da 100-133 cavalli montano i quattro cilindri Powertech EWL da 4.5 litri con DOC+SCR, mentre i 6M da 144-161 cavalli e i 6R da 121-148 cavalli utilizzano i quattro cilindri PSS da 4.5 litri con DOC+DPF+SCR. Sui 6R da 160-171 cavalli troviamo esacilindrici PVS da 6.8 litri, sempre con DOC+DPF+SCR.
In dirittura di arrivo sul mercato una nuova gamma di motori con potenze fino a 130 kW, frutto dell'accordo di collaborazione stipulato da John Deere Power Systems e Deutz AG.