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Nutzfahrzeuge auf Effizienz getrimmt

Von Einspritzung bis Abgasnachbehandlung
Nutzfahrzeuge auf Effizienz getrimmt

Konsequenz beginnt mit einem Spitzendruck von 2500 bar. Von seinem Common-Rail-System ausgehend, macht Bosch Nutzfahrzeugantriebe energieeffizient und senkt die Kosten und Emissionen je gefahrenem Kilometer.

Der Autor: Florian Flaig, Sprecher Powertrain- Technologien bei der Robert Bosch GmbH, Gerlingen

Der Gesamtansatz steht im Mittelpunkt: Bosch sorgt dafür, dass die Systeme und Subsysteme im Antrieb zuverlässig und optimal kooperieren. „Wir beginnen bei der Kraftstoffeinspritzung damit, die Effizienz noch weiter zu steigern, und ziehen das bis zur Abgasnachbehandlung konsequent durch“, sagt Dr. Markus Heyn, Vorsitzender des Bereichsvorstands Diesel Systems bei Bosch.
Mit fortschrittlichen Antriebslösungen sinken die Betriebskosten von Nutzfahrzeugbetreibern. Obwohl moderne Lkw-Dieselmotoren thermodynamisch bereits nahe am Optimum arbeiten, erhöht Bosch mit seinen Neuerungen die Effizienz von Antrieben weiter. Dabei entscheiden Detailentwicklungen, wie der neue Injektor CRIN3-25, bei dem kein Kraftstoff mehr ungenutzt im Rücklauf landet. Das neue Common-Rail-System spart so bis zu 1 % Kraftstoff – dies entspricht im Jahr bis zu 700 Euro.
AdBlue-Einspritzung passt Verbrauch des Harnstoff-Gemisches variabel an
Doch die Betriebskosten eines Lkw hängen auch davon ab, wie viel AdBlue bei der Reduzierung von Stickoxid-Emissionen benötigt wird. Die Denoxtronic von Bosch ermöglicht eine effiziente AdBlue-Einspritzung, die den Verbrauch des Harnstoff-Gemisches je nach Weltregion variabel anpasst. Das liefert Fahrzeugherstellern die Möglichkeiten, ihren Antriebsstrang maßgeschneidert ganz nach dem exakten Bedarf auszulegen. Wo AdBlue viel kostet, kann Bosch einen Systemansatz bieten, der auf hohen Druck und hohe Abgas-Rückführung ausgelegt ist. In Regionen, in denen der Harnstoff günstiger ist, liegt der Fokus des Bosch-Systems auf einer möglichst effizienten Verbrennung mit hohem Luftüberschuss. Im Zusammenspiel zwischen Common-Rail-System und Denoxtronic lassen sich in diesem Fall bis zu 5 % Diesel-Kraftstoff sparen.
Unabhängig von der Auslegung sind SCR-Systeme der Schlüssel, um anspruchsvolle Emissionsnormen wie Euro 6 zu erfüllen. Dabei ist das Harnstoff-Dosiersystem Denoxtronic die wesentliche Komponente. Mit der 2014 in Europa wirksam gewordenen Gesetzgebung emittieren heutige Nutzfahrzeugmotoren rund 97 % weniger Schadstoffe als Ende der 80er-Jahre. Durch das optimierte Common-Rail-System von Bosch sinken zudem die CO2-Emissionen. Selbst eine kleine Verbesserung hat hier große Auswirkungen: Millionen Lkw transportieren täglich Waren durch Deutschland. Würde nun auf jedem Kilometer ein Prozent Kraftstoff gespart werden, würde das mehr als 30 000 t CO2 im Jahr sparen.
Welche Verbesserung Bosch im Detail bietet und was mit welcher technischen Lösung erreicht werden konnte, zeigen folgende Produktbeschreibungen:
Common-Rail-System CRSN3-25 mit 2500 bar Das neue 2500-bar-System beruht auf einem Baukasten. Das CRSN3-25 ist sowohl im Nieder- als auch im Hochdruckbereich leckagefrei. Wenn der geförderte und komprimierte Kraftstoff verlustfrei eingespritzt werden kann, trägt das wesentlich zu einer Effizienzsteigerung des gesamten Antriebssystems bei. Bosch verhindert Spaltverluste, durch die der Diesel-Kraftstoff ungenutzt in die Rücklaufleitung entweicht. Dies wird erreicht, indem die Teile im Inneren des Injektors bis hin zum Steuerventil mit dem Raildruck beaufschlagt sind. Damit die Düsennadel unter diesen Bedingungen überhaupt öffnet, ist sie hydraulisch an die Druckstange gekoppelt. Der leckagefreie Injektor steigert jedoch nicht nur die Effizienz: Durch die besonders präzise Einspritzung verbrennt der Kraftstoff sauberer, was weniger Emissionen erzeugt. Darüber hinaus ermöglicht das System eine sehr gute Wiederstartfähigkeit im Start-Stop Betrieb, da der Systemdruck lange gehalten wird.
Abgasnachbehandlung mit Denoxtronic Mit sinkendem Kraftstoffverbrauch bei magerem Betrieb steigen typischerweise die Stickoxid-Emissionen eines Motors. Dieser Zielkonflikt ist für Nutzfahrzeughersteller eine große Herausforderung. Im Abgasstrang ist das Harnstoff-Dosiersystem Denoxtronic die ideale Komponente, um selbst große Nutzfahrzeuge fit für strenge Emissionsnormen wie Euro VI zu machen. Es arbeitet ohne Luftunterstützung und ist damit ein gleichermaßen effizientes wie preiswertes System. Besonderes Augenmerk legte Bosch bei der Entwicklung auf eine robuste Auslegung sowie eine kompakte Bauform. Gegenüber der Vorgängergeneration wurde die Baugröße des Fördermoduls bei der neuesten Denoxtronic 6 um rund ein Drittel reduziert. Gleichzeitig garantiert das Modul einen hohen Durchsatz an AdBlue ohne Wandbenetzung, was den Wirkungsgrad erhöht. Die weitgehende Vermeidung von Kunststoffen erlaubt den Einsatz des Dosiermoduls bei Umgebungstemperaturen von bis zu 140 °C im Dauerbetrieb. Durch diese Robustheit haben Nutzfahrzeughersteller mehr Freiheit bei der Integration der Komponente in das Abgassystem.
Partikelsensor, Departronic und NOx-Sensor Sensoren sind die Ermittler im Antriebsstrang. Sie sammeln permanent präzise und aktuelle Daten, die Grundlage für alle Funktionen sind: von der Gemischbildung über die saubere Verbrennung bis zur Abgasnachbehandlung. Neben den gängigen Sensoren zur Ermittlung der exakten Betriebssituation des Antriebs bietet Bosch unter anderem NOx-Sensoren zur Überwachung und Steuerung des SCR-Systems sowie Messfühler zur Kontrolle des Dieselpartikelfilters.
Der neue Partikelsensor wurde speziell für Nutzfahrzeuge und den Einbau in die Abgasbox entwickelt. Er verfügt über eine besonders hohe Empfindlichkeit und arbeitet daher selbst bei niedriger Abgasströmungsgeschwindigkeit zuverlässig. Zusätzlich kann die Sensibilität durch Anpassung des Neigungswinkels beim Einbau erhöht werden. Sowohl über CAN-Datenbus als auch über den Nutzfahrzeug-Standard HDSCS ermöglicht der Sensor eine sichere Erkennung von Fehlfunktionen am Dieselpartikelfilter.
Der NOx-Sensor erfüllt die hohen Ansprüche an Zuverlässigkeit bei Nutzfahrzeugen. Er eignet sich für den weltweiten Einsatz in Nutzfahrzeugen – sowohl in 12- als auch in 24-V-Systemen. Er kann hohe NOx-Konzentrationen bis 3000 ppm messen, verfügt jedoch über eine kompakte Kontrollelektronik, die auch sehr kleine Sensorströme auswerten kann. Eine spezielle Beschichtung gewährleistet eine hohe Robustheit gegenüber starken Temperaturschwankungen sowie Ablagerungen. Das Sensorsignal behält über eine hohe Laufzeit selbst im gealterten Zustand diese hohe Messgenauigkeit. Damit ist die Robustheit des Gesamtsystems sichergestellt. Optimal arbeitet der Partikelsensor mit der Departronic von Bosch zusammen. Dieses System hilft durch die gezielte Einspritzung von Dieselkraftstoff in das Abgas, Partikelfilter zu regenerieren.
Bosch, Tel.: 0711 811-6282, florian.flaig@de.bosch.com
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