Einfach sparsamer

Exklusiv in KEM Der Autor: Thierry Dumont, Vertrieb- liches Produktma-nagement Systeme, Bosch Rexroth, Schwieberdingen

Baumaschinenhersteller und Betreiber sehen sich mit steigenden Kraftstoffkosten auf der einen und zunehmend schärferen Emissionsvorgaben auf der anderen Seite konfrontiert. Zwar betreffen neue Normen aktuell hauptsächlich zentrale Märkte wie Europa und Amerika, aber in naher Zukunft wird sich dieser Trend auch in weiteren Regionen fortsetzen. Daher suchen die Hersteller nach Lösungen, Emissionen und Dieselverbrauch zu verringern.

Die Atlas Weyhausen GmbH beschäftigt sich daher bereits seit 2006 mit einem Hybridantrieb für Radlader in der Leistungsklasse bis 6 t. Bei diesem Gerätetyp ist es schwer, die Abgasgesetzgebung hinsichtlich der Emission von Rußpartikeln umzusetzen, da er im intermittierenden Betrieb arbeitet. Das bedeutet, der Diesel läuft häufig auf niedriger Last. In diesem Betriebsmodus ist die Abgastemperatur niedrig, die Rußbildung wird begünstigt und der offene Partikelfilter setzt sich binnen 16 Stunden zu.

„Eine Auswertung der Lastkollektive ergab, dass Radlader dieser Leistungsklasse durchaus bis zu 30 % ihrer gesamten Lebensdauer im Leerlauf arbeiten“, erklärt Artur Gabriel, Entwicklungsleiter bei Atlas Weyhausen. Bei diesem Baumaschinentyp verlässt der Fahrer häufig die Kabine, um kurze Ergänzungstätigkeiten auszuführen – und lässt währenddessen den Motor laufen. Pro Jahr kommen so 250 bis 300 Betriebsstunden im Leerlauf zusammen. Gabriel und sein Team setzen daher auf ein Start-Stopp-System zur Entlastung des Dieselmotors. Kommt der Radlader zum Stillstand, schaltet sich der Motor nach einigen Sekunden automatisch aus. Betätigt der Fahrer das Lenkrad, den Joystick oder das Gaspedal, startet die Maschine wieder.

Atlas Weyhausen plante, das Start-Stopp-System hydraulisch umzusetzen. Das mittelständische Unternehmen setzte dabei auf die Hydraulikkompetenz von Rexroth, da eine Zusammenarbeit bei diesem Radladermodell auch unabhängig vom Start-Stopp-System bestand: Eine Fahrpumpe A4VG40, ein Fahrmotor A6VM80, eine speziell für den Radlader überarbeitete Lenkung LAGC200 und eine Arbeitshydraulikpumpe waren unabhängig vom Start-Stopp-System bereits in der Maschine verbaut.

Das Vorentwicklungsmodell AR60E stellte Atlas Weyhausen auf der diesjährigen Bauma vor. Es setzt an den bestehenden Komponenten an. „Das Innovative an diesem System ist, dass die ohnehin im Gerät vorhandene Arbeitshydraulikpumpe, die das Hubwerk bewegt oder die Schaufel des Radladers ausschüttet, gleichzeitig auch einen Speicher lädt, der die für den Start nötige Energie in den Motor zurückführt“, erklärt Gabriel.

Die Ingenieure mussten lediglich die im Radlader ursprünglich verbaute 23-Kubik-Zahnradpumpe durch eine 45-Kubik-Verstellpumpe A10VO ersetzen und wenige Zusatzkomponenten einbauen: ein Bodas-Steuergerät, einen Ventilblock und vier Speicher mit je 0,6 l Volumen. Im Vergleich zu einer elektrischen Lösung ist das ein überschaubares Paket, das nur wenig Platz im begrenzten Bauraum eines kompakten Radladers benötigt.

Eine Kernkomponente ist die durchschwenkbare Verstellpumpe A10VO45. Sie nimmt das Moment am Dieselmotor auf und führt es über einen Ölstrom in einen Speicher. Soll das Dieselaggregat aus dem Stopp-Modus wieder starten, wird der Speicher entladen, und die Pumpe arbeitet nun als Motor, der den Dieselmotor startet.

Atlas Weyhausen stellte allerdings hohe Anforderungen an diesen Startvorgang: Der Radlader sollte schneller aus dem Stopp auf die maximale Drehzahl kommen, als ursprünglich aus dem Leerlauf. Das bedeutete, die 2200 min-1 anstatt von 800 min-1 von Null Umdrehungen aus zu erreichen – in 800 ms. Der vom Hydraulikspeicher freigesetzte Volumenstrom fährt daher den Dieselmotor im Radlader mit einem Moment von rund 180 Nm hoch, eine Leistung, die er von sich aus nicht erbringen könnte. Eine weitere Herausforderung stellte die ideale Justierung der hydraulischen Steuerung dar.

Der Langzeittest für das System steht zwar noch aus, aber die Erfahrung mit den verwendeten Hydraulikkomponenten in Sachen Zuverlässigkeit und Robustheit sind positiv. „Wir greifen auf eine Technologie zurück, die wir kennen, beherrschen, die verfügbar und bezahlbar ist“, erläutert Michael Frasch, Leiter Vertrieb und Branchenmanagement Radlader und Dumper bei Bosch Rexroth das Grundsatzprinzip dieser Anwendung.

Das Ziel, den Kraftstoffverbrauch des Radladers zu reduzieren, erreicht das hydraulische Start-Stopp-System auf beeindruckende Weise: Über die gesamte Lebensdauer lassen sich bis zu 2000 l Diesel einsparen. Allein der Wechsel von einer Zahnrad- auf die effizientere Verstellpumpe ermöglicht eine Einsparung von ca. 1 kW. Weniger verbrannter Kraftstoff reduziert aber auch die Emissionen deutlich: Während die Maschine abgeschaltet ist, entstehen weder Ruß noch Lärm. Das bedeutet auch eine Verbesserung des Arbeits- und Gesundheitsschutzes für den Fahrer. Da Radlader dieser Leistungsklasse auch häufig im Kommunalbereich eingesetzt werden, entlasten weniger Abgas- und Geräuschemissionen auch die betroffenen Anwohner.

Auch über die Verbrauchsreduzierung hinaus rechnet sich das hydraulische Start-Stopp-System für den Betreiber: Da der Radlader für dieselbe Leistung weniger Motorbetriebsstunden benötigt und daher auch der Wartungsaufwand erheblich sinkt, reduzieren sich die Betriebskosten spürbar. I

Bosch Rexroth

Thierry Dumont, Vertriebliches Produktmanagement Systeme

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