Будущее внедорожников Интернет-Ансихт Будущее внедорожных приводов: инновации в трансмиссии способствуют снижению расхода топлива и выбросов

Независимо от того, используются ли они в сельском хозяйстве, лесном хозяйстве или строительстве, производители больших двигателей и их компонентов могут быть уверены в том, что каждая из этих отраслей имеет свои собственные требования к мощности. Рабочие профили варьируются от легкого, полустатического режима работы в зерноуборочных комбайнах до сверхмощного переменного режима работы в колесных погрузчиках. Однако есть некоторые сходства в отношении требований к рабочим машинам с высоким крутящим моментом, которые подвергаются большим нагрузкам, чрезвычайно запыленной среде и суровым климатическим условиям. С 27 февраля по 5 марта 2022 года компания SYSTEMS & COMPONENTS представит весь спектр надежных и высокопроизводительных приводных систем под девизом «Экологичная эффективность - вдохновленная решениями».

В обозримом будущем дизельные двигатели останутся предпочтительным инструментом для привода многих внедорожных машин. Тяжелые самосвалы, колесные погрузчики или гидравлические экскаваторы полагаются на универсальные дизельные двигатели, которые в последние годы подверглись все большему количеству оптимизаций, особенно с точки зрения инновационных концепций низкой скорости вращения, технологии впрыска топлива и турбонаддува. Их эффективность и выбросы достигли уровня, который несколько лет назад казался утопическим. Хотя эволюция двигателей внутреннего сгорания привела к созданию гораздо более экономичных агрегатов, их средний КПД все еще далек от оптимальной рабочей точки. К этому сочетанию следует добавить более строгий стандарт токсичности выхлопных газов Евросоюза Stage V и тенденцию к автоматизации и созданию сетей. Все это оказывает влияние на развитие приводов для мобильных рабочих машин.

Гибриды продолжают развиваться

Как следствие: в то время как разработка внедорожных приводов ранее была направлена ​​на меры, связанные с двигателем, аспекты уменьшения габаритов и снижения скорости за счет гибридизации все больше смещаются в центр внимания инженеров. В качестве компонента таких гибридных систем электроприводы могут поддерживать двигатель внутреннего сгорания, обеспечивая дополнительную энергию во время пиков мощности. Электродвигатель, который одновременно действует как генератор, может заряжать аккумуляторную батарею во время фаз холостого хода. Таким образом, механическая мощность двигателя внутреннего сгорания преобразуется в электрическую и может использоваться непосредственно в агрегате или тракторе. Выработка и использование электроэнергии обеспечивает более высокую мощность дизельного двигателя, поскольку эта мощность не поступает в механическую трансмиссию. Это позволяет, например, комбинировать сравнительно большой двигатель внутреннего сгорания с коробкой передач меньшего размера (уменьшение размеров коробки передач).

Еще одним преимуществом гибридизации является возможность использования дополнительных функций, снижающих потребление, таких как запуск / остановка или запуск коленчатого вала, а также электрическое управление коробками отбора мощности. Электродвигатели могут использоваться вместо механической гидравлической системы для поддержки традиционной дизельной трансмиссии либо во время работы коробки отбора мощности, либо для ее полного управления. Новые концепции трансмиссии открывают путь для систем помощи водителю, сидящих в кабине. Австрийский производитель тракторов Steyr показал, куда движется этот путь на выставке AGRITECHNICA 2019. Проектное исследование, представленное в Ганновере, было разработано в сотрудничестве с производителем двигателей и коробок передач FPT Industrial. Основным элементом трактора является модульный гибридный электропривод, состоящий из четырехцилиндрового дизельного двигателя, генератора и нескольких электродвигателей, которые могут приводиться в действие индивидуально и поставлять свою энергию там, где это необходимо. Движение обеспечивается четырьмя отдельными двигателями ступицы колеса, которые питаются как от генератора, так и от батареи. Механическая коробка передач и гидравлические компоненты в трансмиссии излишни. Результатом этой системы является высокоэффективный бесступенчатый привод.

Новый игрок: электронный ускоритель

Такие эксперты, как доктор Йоханнес Кех, руководитель отдела разработки турбонагнетателей и гидравлических систем в MTU во Фридрихсхафене, Германия, рассматривают турбонаддув с электрической поддержкой как еще одну веху на пути к гибридизации. Новая технология предназначена для использования в двигателях мощностью более 450 киловатт для судов, аварийных генераторах энергии и внедорожной техники. Основной принцип: электрический привод соединен с классическим турбонагнетателем, что позволяет ему раньше наращивать давление наддува за счет электрического наддува. Эта технология обеспечивает повышенную разгонную способность и способность реагировать на нагрузку при одновременном снижении расхода топлива и выбросов. С помощью электропривода это также достигается в рабочих условиях, в которых энергии турбины обычно недостаточно для быстрого повышения давления наддува. Если система управления двигателем отключает электрическую функцию, турбонагнетатель работает как классический турбонагнетатель ОГ.

Взгляд в будущее до «СИСТЕМЫ И КОМПОНЕНТЫ 2022 года» показывает, что разработчики и инженеры-конструкторы теперь имеют доступ к обширной модульной системе, которая позволяет им внедрять новые гибридные приводы или электрогидравлические решения со значительным увеличением экономии и значительным снижением эксплуатационных расходов. Возможна экономия топлива до 40 процентов. Электрифицированные внедорожные машины особенно проявляют свои преимущества, когда они используются в городах или районах со строгими экологическими нормами.

На пути к будущему с более низким уровнем выбросов

Однако пока лишь несколько решений находятся в серийном производстве и, следовательно, доступны на рынке. Это то, что профессор Маркус Геймер намеревается изменить. Геймер является руководителем Institutsteil Mobile Arbeitsmaschinen (под-института мобильных рабочих машин) Технологического института Карлсруэ (KIT) в Германии. Целью исследовательского проекта, который был начат в декабре 2020 года, является более подробное изучение потенциала гибридных приводов на примере гидравлического экскаватора. Здесь Геймер и его команда уделяют особое внимание низковольтным электрическим системам с выходной мощностью от 80 до 100 киловатт. В соответствии с принципом «нулевого выброса» мобильные рабочие машины в будущем должны работать без выбросов. В рамках этой предпосылки уже невозможно рассматривать двигатель, коробку передач и электронику изолированно. Эксперты предвидят хорошие возможности для полностью электрифицированных двигателей на основе современных литий-ионных батарей или топливных элементов, особенно в области низких требований к выходной мощности.

Требования к приводным решениям с наиболее низким уровнем выбросов и растущие требования к повышению эффективности - это всего лишь два движущих фактора, на которых будет сосредоточено внимание SYSTEMS & COMPONENTS 2022. Концепции профилактического обслуживания, системы помощи и интеллектуальные датчики также станут частью портфолио компаний-экспонентов. Платформа B2B для всей индустрии внедорожников соберет вместе ведущих научных и деловых экспертов с 27 февраля по 5 марта 2022 года в Ганновере, чтобы озвучить возможности и проблемы, связанные с цифровизацией и объединением мобильных рабочих машин в сеть - тема, которая будет также будет обсуждаться инженерами и специалистами в Future Lounge, экспертном форуме компании SYSTEMS & COMPONENTS.

Источник: DLG-Mediaservice