Решающий аргумент – производительность на поле.
Раньше все было просто: решающим критерием была сила. При выборе любой с/х машины ставка делалась на наиболее мощные решения. Сегодня этого уже мало. Многие производители ставят в центре внимания такое понятие как эффективность. А это предполагает взаимосвязь мощности и затрат. Компания CLAAS пошла еще дальше. Мы знаем: решающее значение имеет продуктивность на поле. Нашим клиентам нужна максимальная производительность, комфорт и экологичность. И мы предлагаем им решения, в которых трансмиссия и рабочая система задуманы как единое целое. Мы никогда не полагались на одни лишь технологии двигателя и всегда искали лучшие решения. Что касается новых норм токсичности, этот подход, получивший название Kraftintelligenz, обеспечивает нам решающее преимущество. Благодаря ему мы опережаем конкурентов, фокусирующихся на двигателях и методах очистки отработанных газов. Мы придали новый акцент понятию «сила» и будем продолжать совершенствовать его – в постоянном диалоге с нашими клиентами.
CLAAS POWER SYSTEMS – идея
Во многих отраслях мы стали технологическими лидерами, устанавливающими новые стандарты. При этом мы многое делали не так, как другие. CLAAS POWER SYSTEMS (CPS) – логическое продолжение этого курса.
В рамках CPS объединены все профессиональные знания и умения, необходимые для согласованного создания, преобразования и использования мощности с целью разработки наилучших приводных систем для полевых работ. CPS также охватывает все аспекты приводной технологии: от двигателя через трансмиссию до заднего моста и вала отбора мощности.
CPS дает компании CLAAS значительное преимущество перед конкурентами, внимание которых занято главным образом ведущейся дискуссией относительно двигателей и методов очистки выхлопных газов.
- Передача усилия
- Приводной агрегат
- Нейтрализация ОГ
- Коробка передач
- Ось
- Гидравлическая система
CLAAS POWER SYSTEMS – принцип работы
1. Мощность
Все элементы трансмиссии выдают максимальную мощность. Цель – оптимальный привод рабочей системы.
2. Открытость
CPS – это не просто поиск любого подходящего решения, а индивидуальный поиск самого лучшего технического решения для каждой рабочей системы. При этом на рынке целенаправленно ищут наиболее подходящие двигатели.
3. Гибкость
Быстрые инновационные циклы требуют высокой гибкости. Помимо этого клиентам нужны разумные и ориентированные на практику решения. CPS объединяет в себе современную электронику и программное обеспечение. Консалтинг и комплексный сервис ориентированы на актуальные экономические требования.
4. Знание
Рабочая система была и остается в центре внимания компании CLAAS. Так мы оптимизируем поток материала и доводим до максимума производительность относительно сравнимых систем. Знание того, как согласуются друг с другом трансмиссия и рабочая система – это именно то, что отличает нас от других участников рынка.
5. Дальновидность
CPS – профессиональное и динамично развивающееся партнерство. Мы смотрим вперед и ищем решения для новых приводов (электродвигателей, гибридных систем или установок на альтернативном топливе, например биологическом). Мы продолжаем исследовать рынок в поисках ориентированных на будущее технологий привода и находим пути использовать новые методы и технические достижения для совершенствования трансмиссии и рабочей системы.
Что такое «интеллектуальная мощность»?
Продуманное комбинирование наилучших элементов в согласованную машину, от трансмиссии до рабочей системы. Составляющими нашей основополагающей концепции «интеллектуальной мощности» являются EASY и CPS.
Что такое CLAAS POWER SYSTEMS?
CPS обеспечивает идеальное взаимодействие отдельных элементов комплексной технологии привода.
Что такое EASY (Efficient Agriculture Systems)?
В продукте EASY собран весь профессионализм фирмы CLAAS в области электроники: от настройки машины и систем рулевого управления до решений в области программного обеспечения для разнообразных областей применения и рабочих процессов.
Что такое команда CPS компании CLAAS?
Группа экспертов в различных сферах (технических и деловых), которые совместно работают над решениями в области технологий приводов.
Какие изменения происходят в законодательстве ЕС относительно выбросов?
С января 2011 г. вступили в силу нормы Stage IIIb (= Tier 4i в США) для тракторов и машин мощностью 177–762 л.с. Выбросы оксидов азота должны сократиться на 85% первоначального уровня, а выбросы части сажи – на целых 97%. Начиная с 2014 года будут действовать нормы Stage IV/Tier 4.
Действуют ли эти нормы выбросов по всему миру?
Нет, эти нормы выбросов (Stage IIIb или Tier 4i) действуют только в ЕС, Северной Америке и Японии. В других странах ограничения отсутствуют или продолжают действовать предыдущие нормы Tier 1 – Tier 3.
В чем различие между нормами Stage и Tier?
Stage обозначает европейскую норму. Tier обозначает норму выбросов в США.
Что такое SCR?
Выборочное каталитическое восстановление (англ.: Selective Catalytic Reduction). Химическая реакция превращает оксиды азота в воду и чистый азот. Это происходит с помощью синтетического водного раствора мочевины (часто также называется AdBlue®). Для данного раствора требуется дополнительный бак.
Что такое AdBlue®?
Синтетический водный раствор мочевины (AdBlue®), заливаемый в дополнительный бак. AdBlue® является зарегистрированной торговой маркой Ассоциации автопроизводителей Германии (VDA) и часто используется как синоним для раствора мочевины.
Что такое EGR (с DPF)?
(англ.: Exhaust Gas Recirculation). Рециркуляция выхлопных газов с сажевым фильтром (DPF). Количество оксидов азота сокращается внутри двигателя за счет замедленного сгорания. Но соблюдение предельных значений выбросов сажи можно обеспечить только при использовании сажевого фильтра (DPF). В данном случае не требуется второй бак или вторая эксплуатационная жидкость.
Приведет ли переоборудование к экономии топлива?
Дать точный ответ на этот вопрос невозможно без длительных наблюдений за постоянной эксплуатацией, поскольку расход топлива зависит от многих других факторов.
Каковы преимущества и недостатки технологии SCR?
Технология SCR обеспечивает дополнительное сгорание в двигателе, повышая КПД. Но при использовании SCR требуется дополнительный бак для мочевины. В связи с этим возникают дополнительные затраты, которые нужно учитывать.
Каковы преимущества и недостатки технологии EGR?
При использовании технологии EGR второй бак и вторая эксплуатационная жидкость не требуются, но система рециркуляции выхлопных газов постоянно подает в двигатель воздух через фильтр частиц, потребляя дополнительную мощность. Дополнительные затраты на мочевину отсутствуют.
Какой подход фирмы CLAAS?
CLAAS использует обе технологии. Выбор зависит от производителя двигателя и технологии привода конкретной модели.
Можно ли в дальнейшем будет продать подержанную машину с двигателем Tier 3?
Да. Можно ожидать, что спрос на них сохранится на высоком уровне или вырастет.
EGR – чистота благодаря фильтру.
В системе EGR некоторая часть отработанных газов двигателя домешивается к поступающему свежему воздуху. Благодаря этому сгорание в двигателе протекает медленнее и при более низкой температуре. Это значительно снижает содержание оксидов азота в выхлопе. Однако для соблюдения норм содержания сажи необходимо применение сажевого фильтра (DPF). Преимущество системы EGR: она не требует дополнительного бака и дополнительной эксплуатационной жидкости.
* DPF – аббревиатура, обозначающая дизельный сажевый фильтр. Этот фильтр позволяет снизить содержание сажи в выхлопе дизельного двигателя, однако его строение сложнее конструкции катализатора, поскольку сажевый фильтр должен периодически выжигать скопившуюся сажу (процесс регенерации). А это требует использования дополнительных технологических решений.
- Охладитель наддувочного воздуха
- Охладитель AGR
- Воздушный фильтр
- Система регенерации
- Турбокомпрессор
SCR – решение с использованием мочевины.
Термин SCR расшифровывается как избирательное каталитическое снижение. В результате химических реакций оксиды азота превращаются в воду и чистый азот. Разложение происходит с помощью синтетического водного раствора мочевины (AdBlue®), заливаемого в дополнительный бак. Технология SCR имеет серьезное преимущество: эффективность сгорания в двигателе может быть максимальной, что повышает КПД. Машину необходимо оборудовать дополнительным баком для AdBlue®. Дополнительное оборудование, производство и заправка раствором мочевины – все это связано с дополнительными расходами при использовании системы SCR.
- Охладитель наддувочного воздуха
- Воздушный фильтр
- Блок дозировки и управления
- Бак для мочевины
- Турбокомпрессор
- Инжектор
- AdBlue®: 32,5-процентный водный раствор мочевины
- Впрыск AdBlue® в выхлопные газы с электронным управлением (прибл. 3–7% от объема дизельного топлива)
- Выхлопные газы двигателя
- Под воздействием высокой температуры мочевина превращается в аммиак
- Аммиак и NOx реагируют в SCR-катализаторе выделением азота и воды
- На выпуск
Что же лучше: SCR или EGR?
Однозначных рекомендаций, к сожалению, сейчас не может дать никто. Факт остается фактом: снижение выбросов потребует затрат. Обеспечение соответствия нормам токсичности при одновременном сохранении мощности двигателя потребует определенных усилий от разработчиков. Также можно констатировать: обе технологии (SCR и EGR) отлично справляются с задачей нейтрализации отработанных газов – однако неизвестно точно, во сколько они обойдутся или каков будет расход топлива при их применении. Технология SCR считается решением для высокомощной сельскохозяйственной техники. Пользователи, выбравшие ее, могут рассчитывать на заметную экономию топлива. Производитель заявляет при этом, что сэкономленные на топливе средства должны компенсировать расходы, связанные с использованием дополнительной эксплуатационной жидкости AdBlue®. Но достоверность этого пока остается под вопросом. Рекомендовать технологию SCR, по всей видимости, можно предприятиям с большим парком техники, поскольку в этом случае на автобазе можно поставить резервуар с жидкостью AdBlue®.
Расходы при использовании технологии EGR значительно ниже, в первую очередь благодаря меньшим дополнительным затратам. Она подходит для меньших предприятий. Однако при использовании EGR возрастает нагрузка на двигатель, что приводит к повышению расхода топлива. Как указано выше, точно оценить, насколько высоким или низким будет расход топлива с той или иной системой, пока еще невозможно. Ясно одно: сельскохозяйственная машина – больше, чем просто двигатель. Речь идет о комплексной системе, нуждающейся в интеллектуальной концепции мощности.
CLAAS использует обе технологии: SCR или EGR (с DPF*)
В отрасли продолжаются дискуссии о том, какая технология лучше: SCR или EGR. Первые три нормы токсичности отработанных газов позволили эффективно снизить уровень выброса вредных веществ. Побочный эффект: двигатели стали сложнее, горячее и прожорливее. Именно потому, что весь процесс очистки происходит внутри двигателя. Теперь же отрасль переходит на новый этап. Нормы Stage IIIb, применяемые к сельскохозяйственным машинам, предполагают два технических решения: EGR (англ.: Exhaust Gas Recirculation – рециркуляция выхлопных газов) и SCR (англ.: Selective Catalytic Reduction – выборочное каталитическое восстановление).
Многие производители сельскохозяйственной техники вынуждены использовать только одну из описанных технологий – поскольку они устанавливают в машины двигатели собственного производства. Компания CLAAS может действовать более гибко. Мы – один из производителей, не сталкивающихся с необходимостью делать такой выбор. Мы применяем как технологию SCR, так и EGR. Какая из систем будет выбрана зависит от того, какой двигатель и какой привод будет использоваться в той или иной модели. Так, выбор остается за пользователем, а выбирая, пользователь получает лучшую информационную поддержку, сервис и качество.
Альтернативные приводы. Эра ДВС подходит к концу?
Пока в отрасли продолжается дискуссия об использовании технологий SCR или EGR, современные исследователи в области сельскохозяйственной техники все больше внимания уделяют альтернативным приводам с низким уровнем выбросов: гибридным решениям, двигателям на биодизеле и электрическим силовым установкам. Много внимания уделяется и исследованиям в области топливных элементов. Многие эксперты видят именно в водородных технологиях наиболее реалистичную альтернативу на ближайшее будущее. Другими словами: определенно, технологическая революция уже началась.
Новые приводы.
Все меньше сомнений остается в том, что двигатель внутреннего сгорания отжил свое. Гибридные решения, дизельно-электрические приводы и электродвигатели играют все более важную роль в сельском хозяйстве. Уже существуют первые модели и прототипы, указывающие путь в будущее.
Электрические тракторы.
Всеобщей эйфории относительно наступления эры электродвигателей пока не наблюдается. Электрическим решениям пока еще далеко до экономической целесообразности и серийного производства. Тем не менее, полным ходом идут исследования как в университетах, так и на предприятиях. Томас Герлициус, профессор кафедры аграрной системотехники Дрезденского технологического университета, уверен, что тракторы в будущем будут работать на электричестве прямо из розетки. Электрические приводы являются, по его мнению, альтернативой для гидравлики, поскольку «обеспечивают лучшую управляемость и регулируемость, а также эффективное использование конструкционного пространства и более высокий КПД». Помимо этого, в электроприводах отсутствуют выбросы масла, неизбежные при процессах сцепления-расцепления гидравлических агрегатов, за счет чего сокращаются риски, исходящие от гидравлических жидкостей.
Большой размер аккумуляторов гибридных решений.
Наряду с чисто электрическими двигателями в наши дни активно разрабатывается тема гибридных приводов ходовой части подвижных машин. Гибридные приводы ходовой части могут иметь электрическое или гидравлическое исполнение. Возможности практического использования гибридных решений в настоящее время изучаются в Кёльнском высшем профессиональном училище. В июне 2010 г. кёльнцы совместно с партнерами из промышленных предприятий и научно-исследовательских учреждений начали проект Lib-OFF-Road. Он посвящен разработке энергоэффективных и экологичных концепций приводов безрельсовых внедорожников – машин для строительства, сельского и лесного хозяйства. Помимо привода ходовой части, испытываются приводы рабочих орудий, которые потребляют очень много дополнительной мощности. Это и есть главной трудностью, связанной с гидравлическими приводами: они нуждаются в очень большом аккумуляторе. Поэтому требуются дальнейшие технологические разработки.
Дизельно-электрические приводы внедорожников.
Еще одним перспективным вариантом в настоящее время являются дизельно-электрические приводы. При этом силовая установка является практически электростанцией в миниатюре – генератор приводится в действие дизельным двигателем. Ученые Дрезденского технологического университета в настоящее время работают над снижением шума и повышением мощности сельскохозяйственных машин с помощью электроприводов. Для этого они разработали дизельно-электрическую приводную систему, в которой дизельный двигатель питает бортовую электросеть, в свою очередь, приводящую четыре колеса трактора. Такой гибридный трактор, по данным исследователей, обеспечивает очень высокий КПД. Существуют и другие преимущества. «Отдельный привод каждого из четырех колес означает, помимо уменьшения износа шин, увеличение допуска между различными радиусами шин. За счет активного контроля тяги каждого колеса обеспечивается бережное отношение к почве и повышается тяговая сила трактора», сообщает профессор кафедры аграрной системотехники Томас Герлициус.
Альтернативные виды топлива
Согласно планам ЕС до 2020 г. во всей Европе выбросы диоксида углерода будут сокращены на 20%. Выбросы углекислого газа должны сократиться и в сельском хозяйстве. Сельское и лесное хозяйство являются источником шести процентов общего количества выбросов парникового газа. За счет использования альтернативных приводов и возобновляемых видов топлива (например, биодизель, биоэтанол и биогаз) можно избежать выбросов парникового газа и других вредных веществ.
Производство биогаза.
Биогаз – решение, предпочитаемое одним из производителей. Не так давно эта компания представила трактор на биогазе. Машина проста в эксплуатации. Без изменений оригинального дизельного двигателя обеспечено создание 70–80% мощности за счет использования биогаза. Газожидкостный двигатель работает по принципу дизельного. Газ подается со всасываемым воздухом. Сгорание начинается при впрыске небольшого количества дизельного топлива в цилиндр. Если биогаз отсутствует, двигатель работает только на дизельном топливе. Другой производитель заявляет, что уже сегодня все двигатели сельскохозяйственных машин можно довольно экономно переоборудовать для работы только на биогазе.
Антикатализаторы.
Но использование биодизеля таит свои подводные камни. Интернет-выпуск издания Agrar heute летом 2012 г. сообщил, что рынок чистого биодизеля пошел на спад. И причиной этого является не отсутствие конкурентоспособных заправочных станций, а технические препятствия. Так, производитель двигателей Deutz не допустил свои двигатели серии TCD 2013 4V, применяемые в автобусах и грузовиках, к работе только на биодизеле; было разрешено использование только смеси с 30% этого топлива. Это было обосновано наличием серьезных проблем при очистке отработанных газов с помощью катализатора. Ведь, как утверждает указанное издание, «биодизель содержит такие опасные для катализаторов вещества, как фосфор, щелочные натрий и калий, а также щелочноземельные металлы магний и кальций». Эти антикатализаторы могут блокировать активные вещества катализатора.
Исследования с участием CLAAS
CLAAS POWER SYSTEMS (CPS) – нечто большее, чем инициатива по экономии топлива. Это комплексный подход к механизации сельского хозяйства. См. ниже три примера эффективного использования информационных технологий (систем интеллектуального земледелия).
Программа iGreen.
Как ИТ могут повысить эффективность сельхозмашин? Федеральное министерство просвещения и науки (BMBF) запустило проект iGreen, цель которого – способствовать созданию локализованной сети поставщиков услуг и центров знаний для эффективной, экономичной и экологичной обработки сельскохозяйственных площадей. В проекте участвуют все ведущие производители сельхозтехники, в том числе CLAAS. В рамках программы ищутся оптимальные возможности интеграции машин и их бортовых систем в сеть iGreen. Д-р Ганс-Петер Гротхаус (Hans-Peter Grothaus) координирует проект с нашей стороны. Для него главной задачей использования ИТ является повышение производительности: «Производительность нужно повышать не только за счет совершенствования конструкции машины, но и за счет интеграции в ИТ-процессы. Наши обширные знания в области бортовых систем и ПО помогают объединить отдельные сельскохозяйственные процессы в единую систему, создающую преимущества для заказчиков».
Программа Robot2Business.
Роботы находят применение и в сельском хозяйстве. Перспективы роботизации изучаются в рамках программы Robot2Business (R2B) под эгидой Федерального министерства экономики и технологий (BMWi). С точки зрения CLAAS, эта программа является логическим предшественником программы iGreen. Сельскохозяйственные машины будущего будут способны к самоорганизации, что облегчит работу фермеру. Они смогут обмениваться данными с другими машинами, документировать выполненную работу, указывать на необходимость ТО и предупреждать о препятствиях. Автоматизация бизнес-процессов упрощает принятие решений в повседневной работе, сокращает время работы и экономит топливо. Благодаря этому сельское хозяйство становится независимее от непредвиденных воздействий, например технических неполадок. CLAAS играет важную роль в программе R2B, активно сопровождая разработку автоматизированной сельхозсистемы.
«Бизнес-процессы в сельском, лесном и сервисном хозяйстве в значительной мере зависят от внешних воздействий, например погодных условий. Наша цель – поставить эти воздействия под контроль», сообщает Тило Штекель (Thilo Steckel), руководитель проекта со стороны CLAAS. «Мы стремимся создать сетевую коммуникационную веб-платформу для автоматического выполнения непрерывных и динамических процессов с целью минимизации экономических рисков от непредвиденных обстоятельств».
Инициатива SimoBIT.
Такие программы, как Robot2Business, реализуются в рамках инициативы федерального правительства SimoBIT. Общая цель SimoBIT – повысить производительность и конкурентоспособность сельхозпредприятий с помощью ИТ, индивидуально адаптированных к потребностям фермеров. Это упростит повседневную работу, например, за счет взаимодействия бригад машин в поле или оптимизации планирования маршрутов. CLAAS выступает партнером федерального правительства наряду с такими предприятиями, как Siemens IT Solutions.
Стратегия «биоэкономии».
Применение гибридных решений.
Гибридные решения все чаще применяются в строительных машинах узкой специализации. Компания Mitsubishi Heavy Industries разработала приводную систему, состоящую из высокомощного литий-ионного аккумулятора, дизельного двигателя, двух индукционных электродвигателей и преобразователя. На выставке Bauma 2010 в Мюнхене эта компания представила вилочный погрузчик на основе этой технологии, на 39% более эффективный, чем традиционные погрузчики с ДВС. Производитель BOMAG выпустил испытательный образец машины с гибридным приводом, который, помимо обычных элементов привода, включает в себя электродвигатель-генератор, высокомощный аккумулятор и соответствующую электронику. Аккумулятор заряжается при работе генератора электродвигателя (например, во время торможения или отключения вибрации), но главным образом за счет разницы между выработанной дизельным двигателем и потребленной мощностью. То есть, неиспользованная мощность аккумулируется. Для компенсации пиков мощности электродвигатель может отбирать мощность из аккумулятора и подавать ее на главный привод. Эта концепция позволила уменьшить класс мощности двигателя главного привода. Сокращается и расход топлива: по данным BOMAG первые испытания показали экономию дизтоплива до 30%.
Дизельно-электрические приводы внедорожников.
Другое решение – дизельно-электрические приводы. Такой привод является своего рода автономной электростанцией: генератор приводится в действие дизелем. Ученые Дрезденского технического университета работают над тем, чтобы сделать сельхозмашины тише и мощнее за счет использования электропривода. Для этого они разработали дизельно-электрическую систему, в которой дизель запитывает электрическую сеть, которая подает питание на приводы четырех колес трактора. По утверждению исследователей, КПД такого гибрида очень высок. Есть и другие преимущества: «Отдельный привод каждого из четырех колес означает, помимо уменьшения износа шин, увеличение допуска между различными радиусами шин. За счет активного контроля тяги каждого колеса обеспечивается бережное отношение к почве и повышается тяговая сила трактора», – сообщает профессор кафедры аграрной системотехники Томас Герлициус. Производители узкоспециализированных строительных машин пошли еще дальше, продемонстрировав первые результаты. Так, выпущен первый серийный дизельно-электрический бульдозер Caterpillar D7E мощностью 175 кВт. Дизельный двигатель этой машины работает независимо от скорости движения и нагрузки с постоянной частотой вращения 1800 об/мин, что сокращает расход топлива и повышает КПД.
Альтернативы дизтопливу?
Существуют различные альтернативы традиционному топливу. Одной из наиболее популярных в сельском хозяйстве является биогаз. Не так давно мы выпустили трактор с биогазовым двигателем. Машина крайне проста в эксплуатации. Оригинальный дизельный двигатель оставлен без изменений, но 70–80% мощности производится из биогаза. Двухтопливный двигатель работает по принципу дизеля. Газ подается со всасываемым воздухом, сгорание происходит при впрыске небольшого количества дизтоплива. Если биогаз отсутствует, двигатель работает только на дизтопливе. В бак для биогаза входит 170 л под давлением 200 бар, что соответствует 30 л дизтоплива (три-четыре часа работы).