L’Agence américaine de protection de l’environnement (U.S. Environmental Protection Agency, EPA) et le ministère canadien de l’environnement Environnement Canada exigent que tous les moteurs diesel pour véhicules hors route dotés d’une puissance supérieure ou égale à 18,6 kW (25 hp) soient conformes aux rigoureuses normes d’émissions de la catégorie finale 4. Pour garantir le respect de la réglementation sur les émissions à chaque niveau de puissance de ses tracteurs, John Deere utilise les solutions les plus efficaces et les plus économiques. Le tracteur 5E offre une solution sans tracas en matière d’émissions, qui accélère les vitesses de travail et facilite le fonctionnement.
Le moteur du tracteur 5E est certifié conforme à la catégorie 4 par l’EPA. Il est doté pour cela d’un catalyseur d’oxydation diesel et d’un dispositif de réduction catalytique sélective (RCS) contenant du fluide d’échappement diesel (ou urée).
Plusieurs fonctions majeures du tracteur 5E accroissent le rendement et la fiabilité de l’ensemble de réduction des émissions. Le blindage intégral du catalyseur d’oxydation diesel et du dispositif de réduction catalytique sélective protège les principaux composants contre d’éventuels dégâts en plus de les protéger contre la pénétration de saleté et de débris. Le système compact de circulation, bien assemblé, accroît l’espace de travail autour du tracteur.
Technologie moteur PowerTech™ PWL de catégorie finale 4
Ci-dessous figurent les principaux composants du système de réduction des émissions :
Catalyseur d’oxydation diesel
John Deere a choisi d’utiliser un filtre d’échappement pour limiter les émissions de particules afin que le moteur produise moins d’oxyde d’azote. Moins il y a d’oxyde d’azote généré, moins il faut de fluide d’échappement diesel pour le traiter. La consommation totale de fluides (carburant diesel et fluide d’échappement diesel) est ainsi réduite.
Le moteur est conçu pour répondre très vite au changement de la puissance nécessaire, ce qui peut temporairement augmenter la teneur en particules. Comme c’est le filtre d’échappement, et non le moteur, qui élimine les particules, le moteur a le champ libre pour générer la puissance, le couple et la réponse transitoire au bon moment.
Fluide d’échappement diesel
Le fluide d’échappement diesel est une solution aqueuse standard d’urée conforme à la norme ISO 22241 composée à 32,5 % d’urée et ayant un point de congélation de -11 °C (12 °F). Le réservoir de fluide d’échappement diesel permet au client de rester plus longtemps aux champs, même lorsque les températures sont sous le point de congélation. La crépine du réservoir de fluide d’échappement diesel comprend un capteur de température et des conduites de liquide de refroidissement moteur qui servent à favoriser le dégel et à empêcher que le contenu du réservoir ne gèle pendant le travail.
Blindage de protection
Recirculation des gaz d’échappement (RGE)
Fonctionnement de la recirculation des gaz d’échappement
La recirculation des gaz d’échappement (RGE) réduit les températures élevées où ces composés se forment dans les cylindres du moteur en remplaçant l’oxygène excédentaire par une quantité précise de gaz d’échappement refroidis.
Les gaz d’échappement contiennent plus de dioxyde de carbone que d’oxygène. La soupape RGE, conjointement avec le tube diffuseur et le contrôleur du moteur, laisse une certaine quantité de gaz d’échappement entrer dans le collecteur d’admission pour qu’elle se mélange à l’air frais entrant.
Avantage du remplacement de l’excès d’oxygène par des gaz d’échappement refroidis :
- Températures de combustion inférieures, émissions d’oxydes d’azote réduites.
Autres avantages de la recirculation des gaz d’échappement :
- Synchronisme avancé de l’allumage
- Performances optimales du moteur
- Économie maximale de carburant
Pour améliorer le rendement et l’efficacité, les gaz d’échappement du moteur passent à travers un refroidisseur RGE avant d’entrer dans le moteur.
Les gaz d’échappement entrent dans le refroidisseur RGE à partir du collecteur d’échappement près du turbocompresseur. En fonction de la charge du moteur, de la température ambiante et du régime moteur, le dispositif de réglage électronique ouvre (ou ferme) la vanne du système de RGE, permettant l’entrée d’un certain pourcentage de gaz d’échappement dans le collecteur d’admission. Les gaz se mélangent au reste de l’air entrant en provenance du turbocompresseur et du postrefroidisseur avant d’entrer dans les cylindres.
Turbocompresseurs en série
Le moteur PowerTech PWL de 4,5 l (274,6 po³) est doté d’un turbocompresseur à géométrie fixe. L’air frais est d’abord aspiré dans le turbocompresseur à géométrie fixe à basse pression, puis comprimé à une pression supérieure. L’air comprimé est alors acheminé vers le refroidisseur d’air de suralimentation, puis vers le collecteur d’admission.
Avantages du postrefroidissement air-air :
- Réduction de la température ambiante dans le collecteur d’admission
- Optimise le refroidissement et réduit la température, ce qui augmente la fiabilité du moteur.
- Augmente le débit d’air dans les cylindres.
- Permet au moteur de répondre aux hausses de puissance nette requises.
Processus de combustion avec gaz de recirculation refroidis de manière externe :
Fonctions :
- En fonction des conditions de fonctionnement du moteur, la recirculation des gaz d’échappement réduit d’environ 20 % la proportion d’oxygène dans l’air d’admission. Sans augmentation de la pression d’air de suralimentation, le taux d’oxygène n’est pas assez élevé pour réaliser une combustion complète du carburant injecté lorsque le moteur subit une forte charge.
Avantages :
- Il en résulte une combustion efficace du carburant, car l’apport en oxygène est suffisant.
La combustion se fait à une température inférieure comparativement à une combustion classique impliquant un surplus d’oxygène, grâce au recyclage d’une partie des gaz d’échappement. Les émissions d’oxyde d’azote sont réduites.
Pour obtenir de plus amples renseignements sur les règlements de l’EPA et la technologie qui sous-tend les systèmes intégrés de contrôle des émissions de John Deere, cliquez sur le lien suivant :
https://www.deere.com/en/engines-and-drivetrain/final-tier-4-stage-iv/
www.deere.ca/en/engines-and-drivetrain/final-tier-4-stage-iv/
Réservoir de fluide d’échappement diesel
Installé près du réservoir de fluide d’échappement diesel, le module d’alimentation régulé par le contrôleur du moteur prélève le fluide d’échappement diesel du réservoir et procure un débit pressurisé vers le module de dosage. Quand la clé d’allumage est sur arrêt, le sens de fonctionnement de la pompe du module d’alimentation s’inverse pour ramener tout fluide résiduel dans le réservoir. Le module d’alimentation comporte également un filtre interchangeable qui empêche les contaminants de pénétrer dans les conduites de dosage. Le module d’alimentation et les conduites de dosage sont chauffés électriquement et commandés par le contrôleur du moteur qui détermine quand lancer le dosage de fluide d’échappement diesel.
Le liquide de refroidissement du moteur refroidit le module de dosage qui sert à injecter le fluide d’échappement diesel à une pression de 900 kPa (130 lb/po²) dans le tube de décomposition. Un faisceau relié à la soupape de dosage qui transmet la quantité de fluide d’échappement diesel à injecter en fonction de la teneur en oxyde d’azote mesurée par les capteurs à la sortie du filtre du catalyseur d’oxydation diesel.
Le tube de décomposition est le composant interne de mélange qui sert à combiner le fluide d’échappement diesel au gaz d’échappement du moteur avant son entrée dans le dispositif de post-traitement par réduction catalytique sélective (RCS) ou par catalyse de l’oxydation de l’ammoniaque.
RCS
Pour réduire la teneur en oxyde d’azote, le fluide d’échappement diesel, ou urée, est injecté dans le flux d’échappement. Lorsque les gaz d’échappement se mélangent au fluide d’échappement diesel dans le catalyseur à RCS, l’oxyde d’azote se décompose en azote et en vapeur d’eau.