Bosch находит решения

Стандарты Final Tier 4 (США) или Stage V (Европа) в скором времени ужесточат требования по выхлопным газам для строительной и сельскохозяйственной техники (экскаваторы, самосвалы, тракторы). Компания Bosch предлагает широкий спектр решений, которые не только существенно снижают производственные затраты, но также сокращают вредные выбросы спецтехники. Будучи ведущим разработчиком технологий и услуг, компания применяет двухсторонний подход: продолжает совершенствовать существующие дизельные системы и разрабатывает инновационные технологии электрификации и топливных элементов. На Международной торговой выставке Bauma, которая пройдет в Мюнхене с 11 по 17 апреля 2016 года, компания Bosch представит инновационные решения для спецтехники.

Гибридизация и топливные элементы: будущее моторов для спецтехники

Электромоторы могут стать будущим не только для легковых автомобилей, но и для спецтехники. Электрические двигатели соответствуют требованиям по объему вредных выбросов и существенно снижают уровень шума на стройплощадке. Компания Bosch предлагает различные детали для электрических силовых установок, а также объединяет их в единые системы. Например, электрический двигатель SMG180/120 и преобразователь INVCON 2.3 – проверенные и протестированные продукты, – Bosch объединяет с собственной трансмиссией EDT180. В результате, в совокупности со специально разработанным программным обеспечением, получается готовая силовая установка для спецтехники. В такой системе электродвигатель имеет увеличенную мощность. Она может достигать 90 кВт в режимах ускорения и повышенной нагрузки. Систему можно присоединить к накопителю электроэнергии, чтобы электрифицировать различные устройства для спецтехники, включая те, которые не относятся непосредственно к системе тяги. Это позволит обеспечить регулирование крутящего момента и скорости. При добавлении других дополнительных устройств, таких как двигатель внутреннего сгорания или силовые агрегаты других типов, например, с осевой или цепной передачей, система может быть установлена на любом транспортном средстве. И поскольку требования к пространству для установки и интерфейсу одинаковы, настройка серийного гибрида, работающего на гидростатических системах, не потребует больших дополнительных усилий.

Гибриды могут стать движущим фактором успеха, поскольку Bosch предлагает электродвигатели для спецтехники. Одним из примеров новых разработок являются надежные системы, которые восстанавливают энергию, высвобожденную при торможении вращательного движения. В недалеком будущем гибридные экскаваторы с системами восстановления энергии станут привычной техникой при строительстве. Новые технологии также позволяют автопроизводителям уменьшить размеры и повысить эффективность работы двигателей, что экономит до 40% топлива. Поскольку топливо является одной из важнейших статей расходов при эксплуатации большегрузной техники, гибридизация позволяет сделать ее более экономичной. В то же время гибридная технология помогает автопроизводителям привести объем выбросов в соответствие с новыми требованиями: снижение потребления топлива уменьшит объем выброса CO₂. При этом мощность силовой установки сохраняется. Электрический мотор обеспечивает мощность 65 кВт в длительном режиме. В кратковременном режиме мощность может быть увеличена до 120 кВт при максимальном значении крутящего момента в 1000 Нм.

Будучи частью проекта InnoROBE (Инновационный возобновляющий встроенный преобразователь энергии), электрический тягач для багажа оснащается топливным элементом, который служит для увеличения запаса хода. Блок управления топливными элементами (FCCU), разработанный Bosch Engineering, является ключевым элементом системы. FCCU оснащен встроенными функциями контроля подачи водорода, воздуха и охлаждающей жидкости. Это не единственный вклад компании Bosch Engineering в проект. На производственной площадке в Абштате инженеры компании разработали блок управления системой топливных элементов, с помощью которого можно определять параметры ее компонентов. Для этого разработчики Bosch проанализировали условия использования транспортных средств, длительность работы, технические характеристики заправки топливом и другие подобные показатели, чтобы установить такие параметры, как размер аккумулятора, производительность топливного элемента, размеры бака для водородного топлива. Инженеры разработали общую систему и оптимизировали взаимодействие компонентов, включая функции внешней и внутренней систем управления. Предложенные идеи прошли лабораторные испытания на тестовой установке для системы топливных элементов мощностью 20 кВт.

Автомобили с нулевым показателем выбросов – реальность, в частности техника для производственных помещений, начиная от вильчатого подъемника и заканчивая небольшим экскаватором. На многих производствах уже создана необходимая инфраструктура: станции для заправки водородным топливом установлены в аэропортах, а также на территории многих частных предприятий. Для строительной техники с нулевым показателем выбросов компания Bosch Engineering предлагает ключевую технологию для силовых установок на топливных элементах – блок управления системами топливных элементов (FCCU). Этот компонент является основным для моделей спецтехники с топливными элементами. Его работа основана на технологии, используемой при производстве серийных автомобилей. Со встроенной системой регулирования водорода, воздуха и охлаждения FCCU контролирует клапан отключения элемента, регулятор давления, а также клапан продувки. Рециркуляция водорода может проходить как в активном, так и в пассивном режиме. При необходимости блоки FCCU от компании Bosch также смогут взаимодействовать с заправочными приспособлениями. Блок FCCU может контролировать значение массового расхода воздуха с помощью электрического компрессора. Дроссельный клапан используется для регулировки давления. Блок FCCU устанавливает оптимальную влажность для мембраны с помощью перепускного клапана увлажнителя. Блок FCCU легко интегрируется в систему топливных элементов благодаря широкому спектру аналоговых и цифровых интерфейсов.

Снижение эксплуатационных расходов: дизельные решения для строительной и сельскохозяйственной техники

Компания Bosch поставляет оборудование для впрыска топлива как для легковых автомобилей, так и для средне- и большегрузной спецтехники, а также для крупных дизельных двигателей. Портфель компании включает системы для малой спецтехники (с трех- или четырехцилиндровым двигателем мощностью до 130 кВт), техники с большой мощностью дизельного двигателя (более 560 кВт) и машин, предназначенных для эксплуатации в умеренных и сложных условиях (для 6-цилиндровых двигателей мощностью до 560 кВт).

Компания Bosch имеет большой опыт разработки инноваций для сегмента спецтехники. Помимо технологий впрыска, новшества включают технологии систем управления двигателем, датчиков, систем очистки отработавших газов. Блок управления двигателем является главным устройством для работы системы впрыска топлива в больших двигателях. Он обеспечивает связь между устройством управления и двигателем, обрабатывает все данные системы, а также контролирует различные функциональные группы (подача топлива и воздуха, параметры впрыска, очистка отработавших газов). Точные и актуальные данные от системы выпуска отработавших газов являются основой для всех управляющих функций, начиная от смесеобразования до очистки отработавших газов. Для этого были разработаны специальные датчики. Они стали главным элементом эффективной очистки отработавших газов, особенно в свете ужесточения законодательства по вредным выбросам.

Двигатели спецтехники мощностью до 130 кВт. Для этого сегмента была выбрана система Common Rail CRS2-OHV. При разработке технологий для спецтехники инженеры принимали во внимание такие особые требования, как работа при полной нагрузке, большие объемы впрыска, и система CRS2-OHV показала себя как наиболее надежная, эффективная и мощная. Высокопроизводительные инжекторы второго поколения служат отличным тому примером: они имеют уравновешенный давлением соленоидный клапан, позволяющий гибко подходить к адаптации систем впрыска. За один рабочий цикл в короткий промежуток времени осуществляется более восьми отдельных впрысков. Возможность выполнять несколько впрысков позволяет уменьшить расход топлива, тем самым сокращая выбросы СО₂, других токсичных составляющих и снижая уровень шума от работы двигателя.

Двигатели мощностью до 560 кВт, предназначенные для умеренных и сложных условий эксплуатации. Благодаря новой конструкции инжектора системы CRSN3, работающие при давлении выше 2000 бар, достигают более высокого уровня производительности и потребляют меньше топлива. Компоненты инжектора и регулирующий клапан работают под высоким давлением. Это помогает предотвратить просачивание между зонами низкого и высокого давления. Только при активации соленоида происходит сброс давления в трубопровод низкого давления (сливной магистрали). Чтобы обеспечить открытие и закрытие иглы инжектора в зоне «выравнивания давления», игла гидравлически соединена с толкателем клапана. Запрограммированные функции и оптимизированные характеристики инжектора позволяют точно регулировать количество топлива в течение всего срока его эксплуатации. Существует три типа насосов высокого давления для различных размеров и конфигураций двигателей. Насос высокого давления CP4 подходит для умеренных режимов эксплуатации техники (давление до 2500 бар). Для обеспечения работы техники в тяжелых условиях при давлении до 2500 бар используется топливный насос CPN5. Такие системы позволяют не только соблюдать требования относительно выбросов, но и помогают уменьшить потребление топлива примерно на 1%.

Компания Bosch предлагает различные системы впрыска топлива как для стационарных генераторов, так и для силовых установок экскаваторов, кораблей и локомотивов. Модульная система Common Rail (MCRS), оснащенная встроенным аккумулятором высокого давления, более экономична по сравнению с системой механического впрыска, что способствует сокращению операционных расходов. Электрически управляемый поршневой насос высокого давления с масляной смазкой CP9.1 генерирует высокое давление, а инжектор CRIN-LE впрыскивает топливо в камеру сгорания. Особая конструкция системы MCRS, включающая аккумуляторы высокого давления в насосе и в инжекторе, позволяет получить более широкий диапазон возможностей проектируемого двигателя, минимизировать скачки давления и гарантированно обеспечить постоянное высокое давление даже при нескольких впрысках за цикл. Система впрыска может быть адаптирована для двигателей различной мощности и размеров. Насосы и инжекторы также могут быть разного размера и иметь разную производительность. Большое количество настроек позволяет в случае необходимости адаптировать насос высокого давления под конкретный двигатель, а для инжектора конструктивно предусмотрен разный расход топлива. Система представлена в двух версиях: одна для давления до 1600 бар, а другая – до 2200 бар. Для силовых установок с числом цилиндров более шести (на базе двигателя грузового автомобиля), где на цилиндр приходится в среднем мощность до 130 кВт, существует возможность создать различные комбинации инжекторов CRIN и насоса CP 9.1.

Снижение выбросов: SCR (избирательная каталитическая система снижения выхлопов) и снижение показателя оксида азота.

Помимо более эффективного процесса впрыска топлива, ключевым способом сокращения выбросов оксида азота является очистка отработавших газов. Такие системы также улучшают производительность двигателя, тем самым снижая эксплуатационные расходы. Система Denoxtronic 2.2 компании Bosch – эффективное решение, соответствующее стандартам Tier 4 final и Euro Stage 5. Она впрыскивает AdBlue – водный 32,5%-ный раствор мочевины – в поток отработавших газов в каталитическом конвертере системы SCR. В конвертере AdBlue разлагает оксид азота на воду и азот. Различные формы распыла смеси позволяют эффективно впрыскивать водный раствор мочевины во всех типах устройств. Благодаря своей гибкости и модульной структуре система соответствует широкому спектру требований по установке. Поэтому Denoxtronic 2.2 с системой дозирования до 12 кг/час успешно используется по всему миру с 2009 года как для спецтехники, так и для шоссейных грузовых автомобилей. Модульная система Denoxtronic 2.2 с дозировкой в 100 кг/час может быть использована на крупногабаритных и судовых двигателях.

Компания Bosch разработала модульное решение специально для систем выпуска спецтехники. Ее компоненты могут быть использованы для установки на различных машинах. С момента внедрения в 2011 году требований к выбросам III B/interim 4 незначительных изменений в конфигурации двигателя стало недостаточно для соблюдения этих требований. В результате возникла необходимость в разработке комплексных методов очистки обработавших газов. Компания Bosch может интегрировать подобные современные системы выпуска отработавших газов даже в существующие строительные машины, не предназначенные для новых систем. Это позволит сэкономить на разработке, снизить затраты на изготовление деталей и валидацию системы. В секторах коммерческого транспорта и строительной техники Bosch применяет объединение отдельных компонентов в систему, оптимизированную для соответствующего применения, а затем тестирует с помощью новейших методов диагностики. Кроме систем очистки отработавших газов, которые работают с максимальной эффективностью, можно также адаптировать модули для спецтехники мощностью до 5000 кВт. При этом функции системы Denoxtronic 2.2 будут адаптированы для использования на больших двигателях.

Взаимодействие: возможность предупредить посещение сервисных центров снижает время простоя и расходы

Поломка двигателя спецтехники наносит экономический ущерб. Компания Bosch разработала систему профилактической диагностики для того, чтобы предотвратить простои. Например, специальный блок управления может собирать данные о работе инжектора во время его эксплуатации и отслеживать его работу онлайн с помощью «облачного» сервиса. В случае если данные указывают на неминуемую поломку, модуль программного обеспечения определит период, в течение которого необходимо посетить сервисный центр. Это поможет предотвратить простой спецтехники и сэкономить эксплуатационные средства.