Fragen und Antworten zur neuen EU-Emissionsgesetzgebung. mobile Maschinen. Ausgabe März 2017 D / 03.17

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1 Ausgabe März 2017 Fragen und Antworten zur neuen EU-Emissionsgesetzgebung für mobile Maschinen

2 Fragen und Antworten zur neuen EU-Emissionsgesetzgebung für mobile Maschinen Mit der am 16. September 2016 veröffentlichten Europäischen Emissionsverordnung (EU) 2016/1628 Stufe V werden künftig europaweit die strengsten Emissionsgrenzwerte für mobile Maschinen gelten. Alle Maschinen, die in den Non-Road-Mobile-Machine (NRMM) Bereich fallen, also Land-, Bau- und Baustoffmaschinen, Flurförderzeuge, Krane und selbst Binnenschiffe, müssen von 2019 an ihre Abgas-Emissionswerte nochmals weiter reduzieren. Die Verordnung ist EU-weit ab dem 01. Januar 2017 anzuwenden und muss ab dem Stichtag 01. Januar 2019 umgesetzt werden. Ausnahmen bilden Motoren der Leistungsklasse von 56 kw bis 130 kw, deren Stichtag erst der 01. Januar 2020 ist. 01 Welches sind die entscheidenden Punkte der EU-Stufe V in Bezug auf die Gesetzgebung zur weiteren Emissionsreduzierung? Erstmals betrifft es Motoren aller Leistungsklassen, die im NRMM-Bereich eingesetzt werden, also von 0 kw bis größer als 560 kw. Egal, ob es sich um Fremdzündungs- (SI) oder Selbstzündungsmotoren (CI) handelt. Ebenfalls findet eine Gleichbehandlung von Motoren mit variabler oder konstanter Drehzahl statt. Auch gelten die Emissionsgrenzwerte für Gasmotoren aller Leistungsklassen. Zusätzlich zur weiteren Reduzierung von Feinstaub (PM), Stickoxiden (NO X), Kohlenwasserstoffen (HC) und Kohlenmonoxid (CO) wird für die Motoren der Leistungsklassen von 19 kw bis 560 kw ein Partikelanzahlgrenzwert (PN) von 1 x #/kwh eingeführt. 3

3 02 Was ist Feinstaub (PM)? 05 Was sind Kohlenwasserstoffe (HC)? 03 Feinstaub oder Partikel bestehen hauptsächlich aus Ruß (Kohlenstoffpartikel) und Rückständen von Schmieröl. Was heißt Partikelanzahlgrenzwert (PN) und was bedeutet es für den Motoreneinsatz? Rußpartikel entstehen bei der Verbrennung in einem Motor unter einem extremen Luftmangel. Daher sind Dieselmotoren und ebenfalls direkteinspritzende Benzinmotoren sogenannte Magermischmotoren, die im Betrieb Rußpartikel unterschiedlicher Größe erzeugen. Mit der EU-Stufe V ist die Einführung eines Partikelanzahlgrenzwertes (PN) von 1 x #/kwh für Motoren der Leistungsklasse von 19 kw bis 560 kw, die in NRMM zum Einsatz gelangen, gesetzt. Zur Realisierung des Grenzwertes wird der zusätzliche Einsatz eines Partikelfilters zwingend erforderlich werden. 06 Kohlenwasserstoffe sind eine Familie von Verbindungen aus Kohlenstoff und Wasserstoff und bestehen hauptsächlich aus unvollständig verbrannten Kraftstoff- und Ölrückständen. Die Konzentration von Kohlenwasserstoffen in Dieselabgasen ist sehr gering und reduziert sich durch die Verwendung qualitativ hochwertiger Kraftstoffe, eines effizienten Verbrennungsprozesses und eines Abgasnachbehandlungssystems weiter. Was ist Kohlenmonoxid (CO)? Kohlenmonoxid ist eine Verbindung aus Kohlenstoff und Sauerstoff, die durch eine unvollständige Verbrennung bei unzureichender Luftversorgung gebildet wird. Dieselmotoren arbeiten mit einem großen Luftüberschuss und stoßen deshalb normalerweise nur geringe Mengen Kohlenmonoxid aus. 04 Was sind Stickoxide (NO X )? Stickoxide bestehen aus Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO 2 ). Stickoxide bilden sich, wenn Sauerstoff und Stickstoff aus der Luft während des Verbrennungsvorgangs bei hohen Temperaturen und unter hohem Druck reagieren. 07 Was ist Kohlendioxid (CO 2 )? Kohlendioxid ist eines von zwei natürlichen Endprodukten der Verbrennung, das andere ist Wasser. CO 2 ist nicht giftig und die Menge ist direkt proportional zum Kraftstoffverbrauch. CO 2 trägt zum sogenannten Treibhauseffekt bei, der das Klima beeinflusst. 4 5

4 08 Werden CO 2 -Emissionen reguliert? Nein, bei mobilen Arbeitsmaschinen gibt es keine Vorschriften bezüglich des CO 2 -Ausstoßes. Regierungen, politische Parteien und internationale und nationale Institutionen fordern jedoch zunehmend, z. B. von der Automobil-, Bau- und Landmaschinenindustrie, Produkte mit immer geringeren CO 2 -Emissionen zu produzieren. Die Anforderung gilt auch für Benutzer dieser Produkte, die die Maschinen so kraftstoffsparend wie möglich betreiben müssen. 09 Wie können die CO 2 -Emissionen von Motoren reduziert werden? Die einzige Möglichkeit, den CO 2 -Ausstoß zu reduzieren, besteht in einem geringeren Kraftstoffverbrauch. Somit sind kraftstoffsparende Motoren und effiziente Antriebs- und Hydrauliksysteme auch beim Streben nach geringeren CO 2 -Emissionen wichtige Faktoren. 10 Worin liegt der Unterschied bei den vorgegebenen Emissionswerten der EU-Stufe IV zur zukünftigen EU-Stufe V? Erstmals werden alle Motoren der Leistungsklasse von 0 kw bis größer als 560 kw für den Einsatz in NRMM in die EU-Verordnung einbezogen. Zur weiteren Reduzierung des Feinstaubanteils (PM) kommt für die Motoren von 19 kw bis 560 kw noch eine Begrenzung der maximalen Partikelanzahl von 1 x #/kwh hinzu. Es werden alle Verbrennungsmotoren (Benzin, Diesel, Gas etc.) mit einbezogen und es findet auch eine Gleichbehandlung der Motoren mit variabler oder konstanter Drehzahl statt. 7

5 11 Wann tritt die europäische Emissionsverordnung (EU) 2016 /1628 der Stufe V in Kraft? Am 16. September wurde sie im EU-Amtsblatt veröffentlicht und muss als Verordnung nicht in nationales Recht umgesetzt werden, um gültig zu sein. Die Emissionsverordnung ist ab dem anzuwenden und muss ab dem im europäischen Produktionsraum umgesetzt werden. Alle ab dem produzierten Motoren für den Non-Road- Mobile-Machine-Einsatz müssen der EU-Stufe V entsprechen. Außer den Motoren der Leistungsklasse von 56 kw bis 130 kw, deren Stichtag ist erst der NO X PM [g/kwh] EU-Stufe I 9,2 0, NO X PM [g/kwh] 5,0 0,10 EURO III EU-Stufe II 6,0 0,20 EU-Stufe IIIA 4,0 0,20 3,5 0,02 EURO IV 2,0 0,02 EURO V Gültig für alle Arbeitsmaschinen und Aggregate mit Dieselmotoren für den NRMM-Bereich von 19 kw bis < 560 kw EU-Stufe IIIB 2,0 0,025 0,4 0,01 EURO VI EU-Stufe IV EU-Stufe V 0,4 0,025 0,4 0,015 Gültig für alle Arbeitsmaschinen, Maschinen, Aggregate und Verbrennungsmotoren, die im NRMM-Bereich eingesetzt werden, von 0 kw bis > 560 kw

6 12 Werden alle ab 2019 und danach in den betroffenen Marktbereichen für den Verkauf verfügbaren NRMM mit Motoren ausgestattet sein, die die Anforderungen von EU-Stufe V erfüllen? Die Verordnung 2016 / 1628 enthält eine Übergangsbestimmung und Ausnahmeregelung ( 58) mit einer Übergangsperiode von 24 Monaten, in denen noch Motoren einer vorherigen Emissionsstufe in der EU in Verkehr gebracht werden können. Die Übergangsperiode beginnt mit dem Stichtag der Inverkehrbringung für Stufe-V-Motoren und gilt grundsätzlich für alle Motorenkategorien. Sie müssen der vorherigen Emissionsstufe genügen und bis zum Stichtag der Stufe V produziert sein. Die Maschinen mit Übergangsmotoren müssen spätestens 18 Monate nach dem Stichtag der Stufe V produziert und nach spätestens 6 Monaten in Verkehr gebracht worden sein. Ausnahmen sind Motoren der Leistungsklasse 56 kw P < 130 kw. Hier gilt als Stichtag für Stufe-V- Motoren der und danach gilt ebenfalls die 24-monatige Übergangsperiode. Abweichend gelten folgende Ausnahmen: Maschinenhersteller mit einer Jahresproduktion von weniger als 100 Einheiten und Hersteller von Mobilkranen erhalten eine Übergangsperiode von 36 Monaten nach dem Stichtag der Stufe V. Die Maschinen / Mobilkrane müssen spätestens nach 30 Monaten produziert und nach weiteren 6 Monaten in den Verkehr gebracht worden sein. 10

7 13 Sind die regulierten Emissionsgrenzwerte der EU-Stufe V und der US (EPA) Tier 4 Final identisch? Ja, was die Grenzwerte für Dieselmotoren betrifft, sind sie auf den Leistungsbereich der Motoren bezogen fast identisch. Nur: in der EU-Verordnung Stufe V besteht ein schärferer Grenzwert von 0,015 bei der Partikelmasse (PM) und sie beinhaltet auch einen Partikelanzahlgrenzwert (PN) von 1 x #/kwh für die Motorenleistungsklasse von 19 kw bis < 560 kw. Der Hauptunterschied zwischen EU-Stufe V und US (EPA) Tier 4 Final besteht darin, dass die EU-Stufe V für alle Verbrennungsmotoren (Diesel, Benzin, Gas) gültig ist und die Tier 4f in den USA nur für Dieselmotoren gilt. 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 Dieselpartikel (PM) [g/kwh] EU-Stufe IIIA US Tier 3 EU-Stufe IIIB US Tier 4i EU-Stufe I US Tier 1 EU-Stufe II US Tier EU-Stufe V EU-Stufe IV US Tier 4f Kohlenwasserstoffe (HC) und Stickoxide (NO x) [g/kwh] 14 Wird es zukünftig weitere Anforderungen seitens der Regierungen zur Reduzierung von nichtstraßengebundenen Maschinen geben? Seit dem ist die US (EPA) Tier 4 Final, die strengste Emissionsvorschrift der USA, gültig. Seit dem ist mit der EU-Emissionsverordnung Stufe V eine viel umfassendere und strengere Vorschrift europaweit anzuwenden und ab dem umzusetzen. Daher ist aus heutiger Sicht anzunehmen, dass es weder in den USA noch in der EU in naher Zukunft eine weitere noch strengere Emissionsvorschrift geben wird. Eher werden andere Länder oder Kontinente sich der einen oder anderen Verordnung anschließen. 15 Welche Technologien stehen zur Verfügung, um die Anforderungen der Emissionsgrenzwerte der neuen EU-Stufe V zu erfüllen? Eine NO X - und PM-Reduzierung kann auf mehreren Wegen erreicht werden, wobei alle sowohl Vor- als auch Nachteile haben. So führt eine im Motor stattfindende NO X -Reduzierung immer zu höheren PM-Emissionswerten und umgekehrt, eine PM-Reduzierung im Motor zu höheren NO X -Emissionen. Die Optimierung von Kraftstoffeinspritzung und Luftzufuhr, einschließlich unterschiedlicher Konfigurationen bei der Abgasrückführung (EGR) (gekühlt, ungekühlt etc.), sowie verschiedene Abgasnachbehandlungstechnologien, inklusive Rußpartikelfilter und der selektiven katalytischen Reduktion (SCR), sind alles Werkzeuge zur NO X - und PM-Reduzierung. Um den nun geforderten Partikelanzahlgrenzwert (PN) erfüllen zu können, wird der Einsatz eines Rußpartikelfilters notwendig

8 Wie funktioniert die SCR-Technologie? Die selektive katalytische Reduktion (SCR) ist eine Technologie, bei der ein Reagens in den Abgasstrom injiziert und in einem Katalysator gemischt wird. Dadurch reduziert sich das NO X in harmlosen Stickstoff und Sauerstoff. Das Reagens ist ein Gemisch aus 32,5 % Harnstoff und 67,5 % Wasser, der europäische Handelsname ist AdBlue. Abhängig vom Motorlastfaktor liegt der Verbrauch von AdBlue bei ca. 4 5 % des Dieselkraftstoffverbrauchs. Auf jeden Fall muss gemäß der Emissionsvorschriften von EU-Stufe V eine Feinabstimmung des Basismotors auf den Minimalausstoß an PM-Emissionen erfolgen. und die DPF-Technologie? Werden Lösungen der EU-Stufe V auf existierenden Motorplattformen basieren oder wird eine neue Konstruktion notwendig sein? Mobile Arbeitsmaschinen werden in der Regel von modernen Großserienmotoren angetrieben. Diese Motorplattformen sind von vornherein so ausgelegt, dass sie mit den höheren internen Lasten umgehen können, die durch die neuen Leistungsanforderungen der EU-Stufe V entstehen. Einige Konstruktionsänderungen werden jedoch eingeführt, um die Leistung der Motoren weiter zu verbessern. In diesem Zusammenhang ist es wichtig zu erwähnen, dass die Motorplattformen, die normalerweise für Anwendungen der EU-Stufe V verwendet werden, in Straßenfahrzeugen renommierter Hersteller eingesetzt und bereits über km in der Realität getestet wurden. Der Dieselpartikelfilter (DPF) ist ein Gerät, in dem die Partikel gesammelt und anschließend durch passive oder aktive Regeneration oxidiert werden. Eine moderne elektronische Steuerung des Prozesses ist notwendig, um eine effektive Entfernung von Feinstaub in allen Motorarbeitszyklen jeglicher Art zu garantieren. Zusätzlich muss der Basismotor feinabgestimmt werden, um die NO X -Emissionen des Motors zu minimieren und die Höhe der gesetzlich geforderten NO X -Werte zu erreichen. Kraftstoffe mit einem ultrageringen Schwefelanteil und Schmieröle mit niedrigem Aschegehalt sind ein Muss für die ordnungsgemäße Funktion der DPF- Technologien. 19 Gibt es noch andere Auswirkungen auf die Konstruktion der Maschinen? Aufgrund des größeren Platzbedarfs der zusätzlichen Systeme im Abgasstrang muss der vorhandene Raum sehr effizient genutzt bzw. durch Reduzierung von anderen Bauteilen (wie z. B. Tanks) wieder geschaffen werden

9 Praktische Umsetzung der Emissionsrichtlinien Bis Ende 2010: Tier 3 / EU-Stufe IIIA Seit 2011: Tier 4 Interim / EU-Stufe IIIB Seit 2014: Tier 4 Final / EU-Stufe IV Ab 2019: EU-Stufe V Nur Dieselmotoren Alle Verbrennungsmotoren - Common-Rail-System - Einstufige Aufladung - Externe EGR (Exhaust Gas Recirculation = Abgasrückführung) Kostenentwicklung - Zweistufige Aufladung mit Zwischenkühler - Dieselpartikelfilter - Common-Rail-System - Extern gekühlte EGR - Zweistufige Aufladung mit Zwischenkühler - SCR-System AdBlue - SCR-System mit AdBlue - Einsatz von Rußpartikelfilter - Überwachungspflicht der Emissionsgrenzwerte in der Endanwendung durch den Motorenhersteller (z. B. über PEMS Portable Emission Measurement System) 100 % +40 % +25 % +10 % Benötigter Einbauraum 100 % +40 % +25 % +0 % 16 17

10 HYDACs Antworten auf Energieeinsparung, Emissionsreduzierung und zusätzlichen Platzbedarf Auf die aktuellen Fragen zu den Themen Umweltschutz, Emissionsreduzierung, Einsparung von Energie bzw. Kraftstoffen hat HYDAC zahlreiche Antworten im Produktprogramm. Ob Pkws, Nutzfahrzeuge oder mobile Arbeitsmaschinen die Anforderungen an modernste Komponenten und Systeme sowie deren zeitgemäße Weiterentwicklung sind nahezu identisch. HYDAC entwickelt und liefert Komponenten und Systeme: Seite Zur Energieeinsparung und Emissionsreduzierung für die SCR-Technologie (Selective Catalytic Reduction) 20 für Dieselfiltration 21 für Gastanks (CNG / LPG) 22 für Dieselpartikelfilter 22 für hydraulische Hybridtechnologie 24 für hydraulische Start-Stopp-Technologie 25 für Kühlsysteme (Kombikühler, Lüftersteuerungen) 26 Bei zusätzlichem Platzbedarf Tank- / Filter- / Kühlkombinationen 28 Kunststofftanksysteme 29 Für Support / Systemoptimierung 32 Zur Gesamtenergieoptimierung 34 19

11 HYDAC Komponenten für die SCR-Technologie... für Dieselfiltration AdBlue Filtration AdBlue ist eine wässrige 32,5 % Harnstofflösung, die ab -11 C zu gefrieren beginnt Der Filter fungiert als Saugfilter vor der Pumpe im AdBlue -Tank Er ist als Life-Time-Filter ausgeführt, der auch Einfrierzyklen unbeschadet übersteht AdBlue Fördersystem auf Basis einer Magnetpumpe Selbstansaugend Saughöhe 3 m Gefrierfest Integrierte Heizung Integrierter AdBlue Qualitätssensor Filter (20 µm, Schmutzaufnahmekapazität 100 g) HYDAC Diesel PreCare Dieselfiltration und 2-stufige Wasserabscheidung Manueller Wasserablass (BestCost Design) als herkömmliche, bedienerabhängige Lösung Vollautomatischer Ablass Plug&Play (HighTech Design) als innovative Lösung zur bedienerunabhängigen, vollautomatischen Entwässerung, sogar während des saugseitigen Betriebes Saugseitiger Vorfilter Schutz aller Pumpen und Bauteile des Kraftstoffsystems vor Wasser und Schmutz Ressourcenschonend durch voll veraschbare Filterelemente Längere Standzeiten und höhere Maschinenverfügbarkeit Technische Daten: Q = 120 l/h p = 2,5 bar U nenn = 24 V I = 6,5 A 20 21

12 HYDAC Komponenten für Gastanks Ölabscheider für Erdgasfahrzeuge CNG (Compressed Natural Gas) kann beim Betanken mit Partikeln und Öl kontaminiert sein. Unser zweistufiger Niederdruck-Ölseparator entfernt Partikel und Öl und schützt so Ventile und Injektoren im CNG-System. Befestigungstechnik für Gastanks TÜV-geprüfte, patentierte Gastankbefestigungen mit Schnellverschlüssen Gelenkband-Konsolenschelle Multi... für Dieselpartikelfilter Befestigungstechnik Weiterentwicklung der bewährten Gelenkband-Konsolenschelle Multi aus hochwertigen, nicht rostenden Stählen. Speziell für den Einsatz bei hohen dynamischen Belastungen, thermischen Beanspruchungen, Durchmesserveränderungen und großen Krafteinwirkungen erfolgreich bereits bei namhaften Herstellern der Mobilbranche im Serieneinsatz. 22

13 HYDAC Komponenten für hydraulische Hybridtechnologie... für hydraulische Start-Stopp-Technologie Dieselmotor Beispiel Parallelhybrid-Struktur Beispiel Lastkompensation Produktportfolio für die hydraulische Hybridtechnologie Die typischen Arbeitszyklen vieler mobiler Arbeitsmaschinen sind durch Phasen hoher Dynamik mit ausgeprägten Lastspitzen gekennzeichnet. Diese Tatsache stellt die Grundlage für Kraftstoffeinsparungen durch die Implementierung hydraulischer Hybridsysteme auf den Maschinen dar. Bei allen hydraulischen Hybridsystemen dienen Hydrospeicher dabei zur Zwischenspeicherung von Energie. Die jahrzehntelange Erfahrung in Konstruktion, Entwicklung und Fertigung von Hydrospeichern, aber auch das Simulations-Know-how, bilden den Grundstein für erfolgreiche Hybrid-Projekte in enger Kundenkooperation. Mit unseren Ventilvarianten lassen sich maßgeschneiderte, druckverlustoptimierte Steuerblöcke realisieren. Bewährte Sensorik, Sicherheitseinrichtungen und Befestigungstechnik sind weitere typische Komponenten für unsere Hybridsysteme. Innovative Hybridlösungen wie Doppelkolbenspeicher, die für Parallelhybridkonzepte oder auch zur Lastkompensation eingesetzt werden können, runden das Hybrid-Angebot von HYDAC ab. Blasen-, Kolben- und Membranspeicher sowie Stickstoff-Druckbehälter (Nachschaltung) Umfangreiches Ventil-Portfolio Steuerblöcke / Hybrid-Module Sicherheitseinrichtungen Sensoren und Steuergeräte (mit SIL 2/3 bzw. PL d) Befestigungstechnik (diverse Schellen und Konsolen) Struktur eines hydraulischen Start-Stopp-Systems Beispiel für eine Steuerblock + Speicher -Lösung Im Pkw-Bereich sind elektrische Start- Stopp-Systeme heute bereits Stand der Technik und es werden dadurch beachtliche Kraftstoffeinsparungen erzielt. Auch bei mobilen Arbeitsmaschinen besteht abhängig vom Anwendungsfall durch das automatische Abschalten des Antriebsmotors im Leerlauf ein großes Einsparpotenzial. Zur Realisierung von Start-Stopp-Funktionalitäten kann bei mobilen Arbeitsmaschinen in der Regel auf vorhandene Hydraulik-Infrastrukturen zurückgegriffen werden. Beispielsweise können Arbeitshydraulikpumpen in modifizierter Form auch als Hydromotoren genutzt werden. Nach einem automatischen Leerlauf- Stopp wird bei Bedarf der Antriebsmotor mithilfe der Arbeitshydraulikpumpe im Motorbetrieb wieder gestartet. Die Energie hierfür wird von einem Hydrospeicher bereitgestellt, der zuvor im normalen Maschinenbetrieb nebenbei aufgeladen wurde. Die hydraulischen Start-Stopp-Lösungen ermöglichen im Vergleich mit elektrischen Systemen in der Regel kürzere Startvorgänge, was vor allem die Akzeptanz der Maschinenbediener begünstigt. Da HYDAC über große Erfahrungen bei hydraulischen Steuerblöcken verfügt und ein Spezialist für Hydrospeicher- Lösungen ist, erweist sie sich als optimaler Entwicklungspartner für hydraulische Start-Stopp-Lösungen Dieselmotor Pumpe/ Motor Steuerblock

14 HYDAC Komponenten für Kühlsysteme Kombikühler CMS Lüfterantriebe Mobilkühler für Baggeranwendung Die Emissionsrichtlinie geht in die nächste Runde und die Umsetzung der EU-Stufe V steht vor der Tür. Es muss somit erneut geprüft werden, ob der Kühler auf die abzuführende Wärmemenge des Antriebsmotors angepasst werden muss. Das alles hat Einfluss auf die Baugröße des Kühlers und den Bauraum, der in einer mobilen Arbeitsmaschine nur begrenzt zur Verfügung steht. Daher muss dieser effizient und intelligent genutzt werden. Elektronische Drehzahlsteuerung für DC-Antriebe mit optionaler Reversierung Die Effizienz eines Kühlers hängt unter anderem stark von der Lüftersteuerung ab. Für Gleichstrom- und hydraulische Lüfterantriebe kommen verschiedene Optionen zum Einsatz: Elektronische Drehzahlregelung ESC Hydraulische Lüfter-Steuerung B-BM-LSTA Temperatur-Bypass TB Proportionalventil zur stufenlosen Steuerung der Lüfterdrehzahl Mobilkühler für Betonpumpe HYDAC bietet mit den Mobilkühlern CMS und weiteren, optionalen Bauteilen hervorragende Kombinations- und Integrationsmöglichkeiten. So können mehrere Kühlkreisläufe abgedeckt werden: Ladeluft-Kühlung (CAC) Kühlmittel-Kühlung (RAD) Öl-Kreisläufe: Getriebe, Hydraulik Kraftstoff-Kühlung Für kompaktes Design und kundenspezifische Lösungen ist eine Vielzahl von Integrationen möglich: Tank- / Filter- / Kühlkombinationen mit integriertem Lüfterantrieb Integrierter Druck-Bypass (IBP) oder Druck-Temperatur-Bypass (IBT) Temperatursensoren Lüftersteuerung Kombiniert in einem Bauteil können sie maßgeblich dazu beitragen, den Bauraum zu reduzieren. Mobilkühler mit DC-Antrieb und ESC für Ladekrananwendung Lüfter-Steuerungsblock auf Hydraulikmotor geflanscht Auf diese Art wird die Drehzahl direkt an die erforderliche Kühlleistung angepasst und nur gerade so viel Leistung an den Lüfter gegeben, wie nötig. Optional können die meisten Steuerungen auch mit einer Reversierung der Drehrichtung geliefert werden, durch die der Kühler von groben Verunreinigungen, wie z. B. Flusen, Papier oder größeren Pflanzenrückständen, befreit wird

15 HYDAC Komponenten bei zusätzlichem Platzbedarf Tank- / Filter- / Kühlkombinationen Zur Umsetzung der Emissionsrichtlinie wird zusätzlicher Motorbauraum benötigt. Durch die Integration von Filtern, Kühler und Tank zu einer platzsparenden, bauraumoptimierten und kundendefinierten Einheit sind mehrere Funktionen zusammengefasst. Schlauchleitungen und Verrohrungen können verkürzt oder eingespart werden. Da der Kunststofftank gleichzeitig als Lüfterhutze dient, konnte er luftstromoptimiert konstruiert werden. Somit haben wir ein kompaktes, leistungsstarkes und geräuscharmes Modul mit Ladeluft-, Öl- und Kühlmittelkühler, in dem der Öltank mit allen Funktionen, wie Füllstandsanzeige, Entlüftungsfilter und Rücklauf-Saugfilter, integriert ist. Kunststofftanksysteme Kunststofftanks werden vorwiegend bei begrenzten Einbauräumen oder zur Gewichtsreduzierung eingesetzt. Deshalb sind häufig, neben unseren Standardausführungen, komplexere und kundenspezifische Tankausführungen notwendig. Vorteile: Verbesserte Bauteilsauberkeit, da die Kunststofftanks den Produktionsprozess sehr sauber verlassen Verbesserte Nutzung des bestehenden Einbauraums durch formoptimierte Designs Kostengünstig, da die Kosten abhängig vom Tankvolumen sind und nicht von der Komplexität des Designs Tank- / Filter- / Kühlkombination mit hydraulischem Lüfterantrieb für Mobilanwendungen Vorteile: Verbesserter Nutzen des bestehenden Einbauraumes durch formoptimiertes Design Kostengünstige und kompakte Bauweise durch Integration von Filtern und Kühler, da die Verrohrung entfällt Sicherer Wärmehaushalt und optimale Kühlleistung trotz geringerer Kühlwassermenge Geringeres Gewicht Keine Korrosionsgefahr, daher alterungsbeständig Einsparung von Montage und Prüfumfang, da der Lieferumfang komplett mit allen Anbauteilen ist (inklusive Belüftungsund Rücklauffilter, Ölstandsanzeigen, Standardfittings, Spannbändern etc.) 28 Tank- / Filterkombination im Flurfördergerät Gewährleistung der Systemreinheit Servicefreundlich Problemstellung: Kleinere Hydrauliktanks können bei unsachgemäßer Auslegung unter anderem zusätzlich Luft in Öl verursachen (siehe nachfolgende Seiten). HYDAC Support: Zur Vermeidung von Luft im Hydrauliksystem bietet HYDAC einen weitgehenden Support an (siehe Seite 32). 29

16 HYDAC Tankoptimierung Motivation Aktuelle Anforderungen an mobile Arbeitsmaschinen: Emissionsrichtlinie Energieeffizienz Leistungsdichte Geringe Life Cycle Cost Lärmschutz Schutz gegen Vibration am Arbeitsplatz Bauraumprobleme 30 Folge: z. B. Änderungen Hydrauliktank: Tankvolumina Tankgeometrie Verweilzeit PerformanceProbleme RISIKO: Luft im Hydrauliksystem Auswirkungen von Luft im Hydrauliksystem Wirkungsgradverluste bei Pumpen Kavitationsschäden an Komponenten Beschleunigte Ölalterung / Mikro-Diesel-Effekt Dynamische Betriebsprobleme / erhöhte Kompressibilität Geräuschentwicklung Temperaturerhöhung Änderungen im Maschinenund Hydraulikkonzept 31

17 HYDAC Support / Systemoptimierung Intelligente Systemoptimierung zur Luftabscheidung Mittels folgender Instrumente erarbeiten wir individuelle Optimierungsmöglichkeiten für Ihr System: Langjährige Erfahrung in Sachen intelligente Systemoptimierung zur Luftabscheidung und spannender Erfahrungsaustausch auf diesem Gebiet Maßgeschneiderte Prüfstände und Messtechniken charakterisieren die Luftabscheidung von Teilsystemen und entwickeln die optimale Lösung für Ihre Anwendung Qualifizierte Ingenieure charakterisieren mittels Feldmessungen die Luftabscheidung von Komplettsystemen Im HYDAC FluidCareCenter arbeiten unsere erfahrensten Experten für Fluidtechnik an anwendungsspezifischen Lösungen Luftgehalt (1 = 100 %) 0,1 0,01 Qualifizierte Ingenieure finden und beheben vorhandene Lufteintragsquellen CFD-Strömungssimulationen zur Lösungsfindung Individuelle, platzsparendetankkomplettsysteme (siehe auch Seite 29) zur Vermeidung von Lufteintrag in Ihr System Tankoptimierung HYDAC Plattform Labortests Simulation Feldtests Tankoptimierung Technologie-Plattform Technologie Erfahrung Mehrphasenblasenströmungssimulation im Tank ,001 t = 2 s t = 10 s t = 60 s t = 300 s Rücklauffilter zur Tankoptimierung Auf dem Gebiet der Tankoptimierung in Bezug auf das Thema Entgasung ist es HYDAC gelungen, eine Filterserie (in-to-out) zu kreieren, die durch ihr besonderes Entgasungskonzept nicht nur die Luftmenge im Öl reduziert, sondern es auch ermöglicht, den Tank deutlich zu verkleinern. Somit werden eine erhebliche Kosteneinsparung (weniger Öl), ein geringerer Materialeinsatz und geringerer Platzbedarf des Hydrauliktanks für den OEM erreicht. Die Filter sind zusätzlich mit Quality Protection- Merkmalen ausgestattet, die das Betreiben mit Fremdelementen nicht zulassen. Die intelligente QP-Version wird mit unserer HYDAC-Verschmutzungsanzeige (HPT500) umgesetzt, die den Einsatz des Original-Filterelements erkennt und bei Fremdelementen eine Fehlermeldung anzeigt. Vorteile: Längere Ölstandszeiten dank aktiver Entgasung Quality Protection garantiert Einsatz von Original-Filterelementen Niedrigeres p dank innovativer Helios -Faltengeometrie Geringere Wartungskosten (kleinerer Tank / weniger Öl)

18 HYDAC Komponenten zur Gesamtenergieoptimierung Druckmessumformer / Druckschalter Zur Einhaltung der Richtlinien bezüglich der Reduzierung der Abgasemissionen aus Motoren für mobile Maschinen werden hydraulische Systeme heute speziell im Hinblick auf eine möglichst effiziente Energieausnutzung entwickelt. HYDAC bietet speziell für den rauen Einsatz in der Mobilhydraulik ausgelegte Druckmessumformer und elektronische Druckschalter an, die für die komplexen Steuer- und Regelaufgaben solcher Systeme, z. B. Positive Control Systeme, besonders geeignet sind. Vorteile: Sehr robuste Sensorzelle Kleine, kompakte Bauform Optional mit erhöhter Funktionaler Sicherheit / Diagnose Geringer Temperaturfehler Genauigkeit: ± 0,25 % FS typ. Sehr gute EMV-Eigenschaften Universal Mobile Controller HY-TTC 500 / 90 / 60 / 30 Die HY-TTC-Familie deckt alle technischen Anforderungen der modernen Fahrzeugelektronik im Off-Highway-Bereich ab. Sie ist Teil einer kompletten und kompatiblen Produktfamilie und wird durch ein robustes, speziell für die Off-Highway-Fahrzeugindustrie ausgelegtes und äußerst kompaktes Gehäuse geschützt. Leistungsmerkmale: Funktionale Sicherheit PL d / SIL 2 Umfangreiches I/O-Set, bis zu 98 I/O (38 PWM) Robustes Aluminiumdruckguss-Gehäuse I/O-Erweiterungsmodule HY-TTC 48X / 48XS / 30X / 30XS Die I/O-Erweiterungsmodule der HY-TTC- Familie bieten eine hervorragende Leistungsbilanz bei einer äußerst kompakten Bauform. Sie ermöglichen eine unkomplizierte Erweiterung der Bord-Elektronik. Die Kommunikation und die Einbindung erfolgt über CANopen gemäß CiA DSP 401. Dadurch können Ein- und Ausgänge einfach und unkompliziert über die Steuerungskonfiguration des vorhandenen Steuergerätes konfiguriert und parametriert werden. Leistungsmerkmale: Bis zu PL c Über Pin frei konfigurierbare Node-ID Bis zu 48 E / A mit bis zu 8 PWM-Ausgängen Robustes und sehr kompaktes Gehäuse 34 35

19 HYDAC Komponenten zur Gesamtenergieoptimierung Load-Sensing- Schaltventil Load-Sensing umschreibt generell eine lastfühlende Hydrauliksteuerung. In diesem Fall dient der Block zum schnellen Laden eines Speichers im Bremskreis. Bei vollem Speicher ist das Ventil geschlossen, bei Entleerung öffnet das Ventil zur Pumpe und der volle Pumpendruck wirkt über den LS-Kanal auf die Pumpe. Deren Schwenkwinkel geht in diesem Moment auf Maximalstellung, um den Speicher schnell zu laden. Ein integriertes Druckbegrenzungsventil dient zur Pumpenabsicherung. Eine zusätzliche Düse bildet eine Dämpfungsfunktion für den LS-Kanal. Vorteile: Pumpenabsicherung im Block integriert Optimale Dämpfung des Systems durch Bypass-Düse Bedarfsgerechte Ladung des Speichers Speicherladeschaltung HYDAC Speicherladeventile regeln, innerhalb eines einstellbaren Schaltbereichs, die Ladung des Hydrospeichers. Durch die Kombination aus Hydrospeicher und Speicherladeventil können Pumpen und Motoren an ölhydraulischen Anlagen mit schwankendem Volumenstrombedarf kleiner dimensioniert werden. Dies spart Kosten und Energie eine unnötige Wärmeentwicklung wird ebenfalls vermieden. Anwendungsbeispiele für mobile Arbeitsmaschinen: Im Bremskreislauf Zur Versorgung der Notlenkung Vorteile: Einfache und optimale Systemanpassung durch Ventile mit verschiedenen, festen Schaltdruckdifferenzen (12, 16, 21 %) Abschaltdrücke frei einstellbar Niedriges Umlauf- p Keine unerwünschte Entladung des Speichers durch leckagefreie Sitzventile 36 37

20 Notizen 38

21 HYDAC INTERNATIONAL GMBH Industriegebiet Sulzbach / Saar Deutschland Tel.: Fax: info@hydac.com Internet: