Gegenstand der Betrachtung ist ein hydraulisches Hybridkonzept mit Speichern (Konstantdrucksystem) und thermohydraulischer Freikolbenmaschine (FKM) aufgebaut in einem 2,5 t Gabelstapler der Fa. Jungheinrich AG. Die thermohydraulische Freikolbenmaschine stellt eine preiswerte und effiziente Antriebsalternative für hydraulische Antriebe dar, da sie prinzipbedingt einfach aufgebaut ist und nur in einem, ausgelegten Betriebspunkt betrieben wird. Ohne Leerlauf und Teillast arbeitet sie in druckgeprägten, speicherbehafteten Hydrauliksystemen (Hybrid) besonders effizient und schadstoffarm im Aussetzbetrieb (Stapelbetrieb) weitgehend entkoppelt vom aktuellen Lastwunsch der Verbraucher. Auf diese Weise ergeben sich besonders in intermittierenden Lastzyklen große Einsparpotentiale bzgl. Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemission. Ohne kinematische Zwangsbedingungen, die z.B. beim Kurbeltrieb zu einer definierten Kolbenbewegung zwischen zwei festen Totpunkten führen, ergibt sich die Bewegung des Kolbens der Freikolbenmaschine nur durch die auf ihn wirkenden Kräfte. Die direkte Abnahme der geleisteten Arbeit am ungefesselten Kolben ist ein weiteres Merkmal dieses Wirkprinzips. Im Fall der thermohydraulischen FKM erfolgt dies durch die Verdrängungsarbeit, die mittels der Arbeitsfläche(n) des Freikolbens am Arbeitsmedium verrichtet wird. Bedingt durch den Arbeitszyklus einer Pumpe, der auf der Hydraulikseite stattfindet, werden FKM zumeist mit dem Zweitaktverfahren auf der Gasseite betrieben. Zur Motorprozeßentwicklung werden die erzielten Ergebnisse bzgl. Leistung, Verbrauch und Abgasemission gezeigt. Im "Stapler" aufgebaut, arbeitet die FKM als Primäraggregat im Aussetzbetrieb innerhalb des hydraulischen Hybridantriebsystems mit eingeprägtem Druck, bei dem die Hauptantriebe sekundär geregelt werden und das, mit Speichern ausgestattet, über Rekuperationsmöglichkeiten verfügt. Es wird auf die Umsetzung der Einzelfunktionen im Gesamtsystem und auf die übergeordnete Steuerung und Regelung eingegangen. Die Erprobung des Versuchsträgers wird erläutert und Meßergebnisse für den Energiebedarf in einem Lastzyklus ähnlich VDI 2198 für den FKM-Stapler und einen konventionellen Serienstapler im Vergleich gezeigt.
Hydraulischer Hybrid für mobile Arbeitsmaschinen
2012
20 Seiten, 12 Bilder, 9 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
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