CLEAN Diesel

Technologies EcoActives
C.L.E.A.N. Diesel
Power Pack
Bombardier Transport impose de nouveaux standards
pour les systèmes de traction écologiques : le
C.L.E.A.N. Diesel Power Pack respecte dès à présent
la nouvelle directive communautaire stricte sur les
polluants, prévue pour 2012.
Dans le cadre du projet de recherche C.L.E.A.N. (Catalyst
based Low Emission Application – Application à faibles
émissions par catalyse) Bombardier Transport a conçu le
moteur le moins polluant du monde pour les automotrices
diesel de gamme 500 kW.
Cette nouvelle traction est basée sur un moteur diesel huit
cylindres de 560 kW à pot catalytique SCR (Selective
Catalyst Reaction – Réaction Catalytique Sélective) couplé
à une transmission mécanique. Lors de la conception, le
choix des composants a permis d’optimiser le poids, la
structure et la consommation de carburant de l’unité de
traction – tout en réduisant les contraintes de maintenance.
Véhicules passagers
Efficacité maximale
Le C.L.E.A.N. Diesel est utilisable en régime de croisière ou
en marche sur l’ère. Ces deux modes consomment l’un et
l’autre peu de carburant et sont pauvres en émissions. La
réduction active de la charge auxiliaire offre par ailleurs un
potentiel d’économie supplémentaire.
Bombardier, référence ferroviaire mondiale, dispose avec
C.L.E.A.N Diesel d’une technologie mûre pour la
production en série, répondant aux directives européennes
relatives aux émissions les plus sévères, et obligatoires à
partir de 2012. (directive CE 2004/26, Etape III-B).
4,0
0,15
Euro III
Non applicable 5,0 0,66
2,1
0,1
4,0
3,5
(commun)
0,2
2,0 0,19
0,025
Etape III A
2006
EU 2004 / 26
Etape III B
2012
EU 2004 / 26
– 83 %
7,0 1,1
–70 %
Euro II
Non applicable 3,5
– 83 %
Niveau
Valable pour les NOX
HC
CO
Particules
d’émissions vehicules à partir de (g/kWh)(g/kWh)(g/kWh)(g/kWh)
C.L.E.A.N. Diesel réduit de manière spectaculaire
les émissions de polluants.
Le projet de recherche
Les préparatifs du projet de recherche ont débuté en août
2006 avec les choix techniques concernant les composants
et leurs spécifications, les calculs de simulation, la mise au
point du programme d’essais de type, la construction du
groupe électrogène et l’achat de matériels. La construction
du banc d’essais a été planifiée et conçue en parallèle. Le
banc d’essais a été mis en service en août 2007.
Le C.L.E.A.N Diesel Power Pack et ses composants
périphériques ont fait l’objet d’un essai de type complet. A
l’issue de la phase d’essais, le système C.L.E.A.N. Diesel a
été rendu public le 8 avril 2008.
Grâce aux performances supérieures du véhicule et une
consommation de carburant nettement plus faible que la
version précédente, ainsi que des émissions de gaz
d’échappement inférieures de 83 pour cent, le système
C.L.E.A.N. Diesel constitue la traction diesel la plus
écologique au monde, pour une grande puissance.
Les résultats
Réduction de la masse de traction
La masse à accélérer influence énormement la
consommation de carburant. Avec leurs accélérations et
freinages fréquents, les trains régionaux sont ceux pour qui
une réduction de la masse du véhicule est le plus
profitable. Toutefois, la tendance consistant à améliorer le
confort des aménagements contribue à augmenter la
masse. Celle-ci peut être compensée notamment par une
réduction de la masse à entraîner. Le système C.L.E.A.N.
Diesel a permis ainsi de réduire la masse du Powerpack et
du système d’échappement de 20 % par rapport à la
version précédente.
Maintenance réduite
L’un des principaux objectifs du projet de recherche était
de réduire les délais de maintenance et de réparation. Le
C.L.E.A.N. Diesel a réalisé cet objectif en utilisant une
combinaison d’idées innovantes.
Pour une maintenance améliorée :
• L’encrassement du filtre à carburant et du filtre à huile est
contrôlé électroniquement
• Traction mécanique de tous les groupes auxiliaires sans
courroies trapézoïdales
• Absence de filtre à particules – pas de nettoyage et
d’élimination des cendres d’huile
• Intervalles de maintenance plus longs après une phase
de mise en service
• Diminution du nombre de composants du moteur
• Contrôle électronique du niveau d’huile moteur
Pour des réparations améliorées :
• Démontage de la transmission sans démontage du
Powerpack
• Manipulation simplifiée des engrenages grâce à une
masse plus réduite
• Démontage du générateur de courant de bord de 400 V
sans démontage du Powerpack
• Accès latéral au compresseur d’air
• Accès aisé au système d’injection de carburant et haute
pression
• Démontage du carter d’huile possible, ce qui facilite
l’accès au mécanisme de transmission de la pompe à
huile du moteur
Réduction catalytique sélective
(SCR)
Recirculation des gaz
d’échappement +
filtre à particules diesel +
éventuellement suralimentation
multiple
• Nécessite de l’urée comme
réducteur
• DPF requis, entraînant un risque de
blocage du filtre
-R
alenti élevé du moteur diesel en
service
-N
écessite une huile moteur anticendre spéciale
-N
ettoyage des filtres à particules
requis
• Encrassement de l’huile moteur
par EGR
• Diminution de la consommation de
carburant
• Contraintes plus faibles imposées
au système de refroidissement.
Conséquence :
-D
iminution de l’énergie requise
pour l’entraînement
-D
iminution de l’encrassement
- Niveau sonore diminué
• Possibilité d’utiliser des composants
produits en grande série utilisés
pour le transport routier
Comparaison des solutions de réduction des taux d’émissions de gaz
d’échappement
1
1 Catalyseurs SCR
2 Générateur auxiliaire
2
3
3 Armature monobloc
4
4 Moteur diesel
6
5
5 Réservoir d’urée de 150 l de volume utile
6 Transmission
Power Pack avec unité de recyclage des gaz d’échappement, représenté sans l’environnement du véhicule
Moins de complexité
Différents composants ont été éliminés sur le système
C.L.E.A.N. Diesel afin de réduire les coûts et la masse :
• Pas d’échangeur de chaleur à l’extérieur des
engrenages – pas de circuit d’huile externe, ce qui
élimine des composants et réduit considérablement le
risque de fuite d’huile
• Tous les composants du système d’air d’alimentation et
du refroidissement sont montés sur le moteur – ce qui
élimine ainsi les tuyaux d’air à l’extérieur du moteur
• Pas de pompe à eau électrique à l’extérieur du moteur
• Réduction des tuyaux de liquide de refroidissement et de
leurs raccords
• Intégration de l’amortisseur de vibrations torsionnelles
des engrenages – évitant ainsi les accouplements
élastiques en rotation entre le moteur diesel et les
engrenages
Les composants
Le Power Pack intègre un générateur triphasé de 400 V en
un convertisseur, qui assure toute l’alimentation des
auxiliaires et donc l’énergie nécessaire au fonctionnement
du système de refroidissement, ce qui présente
différents avantages :
• Diminution de la consommation au ralenti
• Absence de circuit d’huile hydrostatique, ce qui permet
d’éliminer des composants et leur maintenance, ainsi que
les dangers de pollution en cas de fuite d’huile
Un concept de traction remarquable
Le couple produit dans le moteur diesel est ajusté dans le
bloc de transmission. Il est ensuite transmis aux
entraînements sur essieux par l’intermédiaire des arbres à
cardans où ils sont ensuite transformés et renvoyés.
L’engrenage sur essieu maître comporte un inverseur de
marche pour l’inversion du sens de rotation.
Un moteur puissant
Le moteur diesel FPT repose de manière souple dans
l’armature. La liaison entre le bloc moteur et la transmission
est assurée par le carter du volant. Le générateur de 400 V
est disposé à l’arrière du moteur huit cylindres de 560 kW.
Il est raccordé à la prise de mouvement du moteur. La
sortie des gaz d’échappement du turbocompresseur est
fixée de manière flexible au catalyseur. Les gaz
d’échappement sont évacués par le toit via une tuyauterie
commune.
Des engrenages intelligents
La transmission ZF comporte trois planétaires en diagonale
permettant d’enclencher six vitesses à l’aide de cinq
éléments de commutation. Après un bref démarrage, le
convertisseur est contourné à l’aide d’un embrayage de
pontage. Cela crée une liaison mécanique à performance
élevée entre le moteur et l’essieu monté. Cela augmente de
manière spectaculaire le rendement de la transmission.
C.L.E.A.N. Diesel Power Pack
1
2
2
4
3
6
5
5
4
6
1 Réservoir AdBlue
2 U
nités WEMA (aspiration, chauffage, contrôle
de niveau de remplissage)
3 Parcours des tuyaux
4 M
odule d’alimentation (calcul du volume d’injection,
aspiration, mise sous pression)
5 M
odule d’injection AdBlue
6 Mélangeur
ECO4 – Energie, Efficacité, Economie et Ecologie
C.L.E.A.N. Diesel Power Pack est une des technologies écologiques ECO4* de Bombardier
Transportation. ECO4 est la réponse concrète aux
défis croissants des opérateurs pour réduire la
consommation d’Energie, améliorer l’Efficacité,
protéger l’Environnement et fournir une réponse
Economique viable, conformément à la philosophie
de Bombardier : Le climat est favorable aux trains*.
Bombardier Transportation
Am Rathenaupark
16761 Hennigsdorf, Allemagne
Tél +49 3302 89 0
Fax+49 3302 89 2088
www.bombardier.com
*Marques de commerce de Bombardier Inc. ou de ses filiales.
Si vous n’avez plus l’utilité de cette plaquette, merci de la recycler.
© 2008, Bombardier Inc. ou ses filiales. Tous droits réservés. Imprimé en Allemagne/10310/MLN/09-2008/fr
Réduction importante des gaz d’échappement
Un catalyseur doté du dispositif SCR réduit énorménement
les émissions du C.L.E.A.N. Diesel, en particulier les
émissions d’oxyde d’azote. Le cœur de l’installation est
constitué par le module d’alimentation avec l’unité de
commande électronique DCU et le module de pompe
AdBlue. Le DCU saisi les paramètres du moteur, du
système d’échappement et des données de la commande
du véhicule. Il calcule le dosage de l’injection du réducteur
AdBlue (solution urée-eau selon DIN 70070) et la contrôle
en régulant la pression. AdBlue est injecté directement
dans le flux des gaz d’échappement.
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