Retrofitting issues of non-road vehicles on the example of a farm tractor

It is not possible to meet the current type approval standards for the exhaust emission from internal combustion engines without the use of exhaust aftertreatment systems. An additional problem is in the increased emissions in real driving conditions compared to the values obtained in type approval tests. The current legislative trends are not limited to just lowering the emission limits for new vehicles, but also actions aimed at reducing the impact of vehicles that are already in operation. One of such actions is known as retrofitting, described as retrofitting older structures with modern exhaust aftertreatment systems, without the need for any changes in the engine design. Research has shown that the emission of toxic compounds from agricultural machinery engines can reach values up to 30 times higher than those of an average passenger vehicle. This problem has been noticed by the legislators and regulations concerning operated non-road machines are successively being introduced. Such restrictions are already present in the Berlin city center for example, where all vehicles operated within the given zone must meet the Stage 3b emission limits. Retrofitting is a multi-stage process. The article discusses the issue of performing this process, starting with NRMM (Non-Road Mobile Machinery) emission measurements, through simulation studies of a virtual model of a particulate filter in CFD software (Computational Fluid Dynamics), to verify its operation in an agricultural tractor, i.e. one of the most numerous vehicle types within the non-road vehicle group in Poland.

Nie jest możliwe spełnienie aktualnych norm homologacji typu dla emisji spalin z silników spalinowych bez stosowania układów oczyszczania spalin. Dodatkowym problemem jest zwiększona emisja w rzeczywistych warunkach jazdy w porównaniu z wartościami uzyskanymi w badaniach homologacyjnych. Obecne tendencje legislacyjne nie ograniczają się tylko do obniżenia limitów emisji dla nowych pojazdów, ale także do działań mających na celu ograniczenie wpływu już eksploatowanych pojazdów. Jednym z takich działań jest modernizacja, opisywana jako modernizacja starszych konstrukcji za pomocą nowoczesnych systemów oczyszczania spalin, bez potrzeby wprowadzania jakichkolwiek zmian w projekcie silnika. Badania wykazały, że emisja szkodliwych związków z silników maszyn rolniczych może osiągnąć wartości do 30 razy wyższe niż w przypadku przeciętnego pojazdu pasażerskiego. Problem ten został zauważony przez ustawodawców i sukcesywnie wprowadzane są regulacje dotyczące eksploatowanych maszyn pozadrogowych. Takie ograniczenia są już obecne na przykład w centrum Berlina, gdzie wszystkie pojazdy eksploatowane w ramach danej strefy muszą spełniać limity emisji Stage 3b. Modernizacja jest procesem wieloetapowym. W artykule opisano problem prowadzenia tego procesu, wychodząc z pomiarów emisji NRMM (Non-Road Mobile Machinery), poprzez badania metodą symulacji wirtualnego modelu filtru cząstek w oprogramowaniu CFD (Computational Fluid Dynamics), w celu sprawdzenia jej działania w ciągniku rolniczym, czyli jeden z najliczniejszych rodzajów pojazdów w grupie pojazdów nieporuszających się po drogach w Polsce.