Motorverbesserungen bedeuten Kraftstoffeffizienz und Leistungssteigerung bei Volvo Trucks

Der neue VNL-Lkw im Volvo Trucks Kundencenter in Virginia. (Foto: Volvo Trucks)

Angesichts steigender Emissionsanforderungen ist die Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs eine zentrale Strategie zur Einhaltung dieser Standards. Es besteht ein direkter Zusammenhang zwischen Kraftstoffverbrauch und der Menge der in die Atmosphäre freigesetzten Emissionen.

Durch den Einsatz kraftstoffsparenderer Technologien oder die Optimierung der Motorleistung sinkt der Kraftstoffverbrauch pro Arbeitseinheit. Diese Verbrauchsreduzierung führt somit direkt zu einer Verringerung der Treibhausgasemissionen, insbesondere von Kohlendioxid (CO2), während des Verbrennungsprozesses. Jede Gallone Dieselkraftstoff erzeugt etwa 10 kg CO2-Emissionen. Dies unterstreicht den Einfluss eines geringeren Kraftstoffverbrauchs auf die Minimierung der Gesamtemissionen.

Eine der größten technischen Neuerungen bei Volvo Trucks ist die Verkleinerung der Einspritzdüsen. Diese spielen eine entscheidende Rolle bei der Regulierung des Kraftstoffflusses in den Brennraum des Motors. Dieses oft präzisionsgefertigte und elektronisch gesteuerte Ventil reguliert die Kraftstoffmenge, die in die Einspritzdüse gelangt. Öffnet sich das Ventil, lässt es unter Druck stehenden Kraftstoff durch, schließt es, stoppt oder beschränkt es den Durchfluss. Die Verkleinerung ermöglicht eine präzisere und schnellere Steuerung des Kraftstoffdurchflusses, was zu einer verbesserten Kraftstoffzerstäubung, einem höheren Verbrennungswirkungsgrad und einer gesteigerten Motorleistung führt. Die geringere Größe trägt oft zu weniger Gewicht und Trägheit innerhalb der Einspritzdüse bei, ermöglicht schnellere Reaktionszeiten und eine präzisere Kraftstoffzufuhr und optimiert so Kraftstoffverbrauch und Emissionen des Motors.

Das Ingenieurteam von Volvo Trucks hat auch mit kürzeren Kolbenhöhen und verlängerten Pleuelstangen Erfolge erzielt. Durch gezielte Veränderung der Kolbenhöhe und Verlängerung der Pleuelstangen konnten wir die seitliche Kolbenbelastung im Brennraum des Motors verringern. Diese Reduzierung der seitlichen Belastung reduziert die Reibungskräfte deutlich und minimiert interne parasitäre Verluste. Die Veränderung dieser Komponenten sorgt für einen reibungslosen Lauf und verbessert so die Gesamteffizienz und Langlebigkeit des Motors.

Auch bei Turbo-Compound-Einheiten haben wir spannende Fortschritte erzielt. Der neueste Ansatz besteht darin, Turbolader und Turbo-Compound-Einheit vollständig zu isolieren, um den Wärmeverlust zu minimieren und die Effizienz zu steigern. Ingenieure schätzen diesen Ansatz, da er kleinere Kompressor- und Turbinenräder ermöglicht und so zusätzliche überschüssige Energie zurückgewinnen kann.

Der Volvo D13TC-Motor des VNL leistet 405 bis 500 PS. (Foto: Volvo Trucks)

Ölpumpenwiderstand

Viele Power Progress-Leser wissen, dass Ölpumpen eine große Belastung für den Motor darstellen können. Zu den jüngsten Fortschritten von Volvo Trucks gehört die Integration einer Ölpumpe mit verstellbaren Flügelzellen. Wir sind davon überzeugt, dass dies ein entscheidender Fortschritt bei der Optimierung der Öldruckregelung bei gleichzeitiger Minimierung parasitärer Verluste ist. Diese Pumpe verfügt über verstellbare Flügelzellen, die sich dynamisch an den Öldruckbedarf des Motors anpassen und so eine konstante und präzise Ölzufuhr unter verschiedenen Betriebsbedingungen gewährleisten. Durch die dynamische Änderung der Flügelwinkel kann die Pumpe ihre Leistung an den Bedarf des Motors anpassen. Dadurch wird ein übermäßiger Ölfluss verhindert, wenn er nicht benötigt wird, und der optimale Druck wird bei Bedarf aufrechterhalten. Diese Anpassungsfähigkeit verbessert nicht nur die Motoreffizienz, indem sie den Energiebedarf zum Antrieb der Pumpe reduziert, sondern minimiert auch unnötige Belastungen der Motorkomponenten, was zu einem besseren Kraftstoffverbrauch und geringerem Verschleiß führt.

Fahrzeugeffizienz geht über die bloße Motorleistung hinaus; sie umfasst das Zusammenspiel verschiedener Komponenten, wobei das Getriebe eine zentrale Rolle spielt. Die Fähigkeit des Getriebes, Gangwechsel zu optimieren, Energieverluste zu reduzieren und die Leistungsabgabe zu harmonisieren, beeinflusst die Gesamteffizienz des Fahrzeugs maßgeblich. Dies zeigt, dass ein ganzheitlicher Ansatz über den Motor hinaus für optimale Leistung und Kraftstoffverbrauch unerlässlich ist.

Software-Algorithmen

Volvo Trucks führte 2007 ein automatisiertes Schaltgetriebe auf dem nordamerikanischen Markt ein, das 2013 zum Standard wurde. Jüngste Weiterentwicklungen des I-Shift-Getriebes haben die Schaltgeschwindigkeiten durch eine umfassende Überarbeitung der Software, Elektronik, Kupplungsmechanismen sowie Feinmechanik um bis zu 30 % erhöht.

Dies ist möglich, weil moderne Dieselmotoren auf ausgefeilten Softwarealgorithmen basieren, die eine nahtlose Leistungsabgabe bei gleichzeitig präziser Kraftstoffverbrauchskontrolle ermöglichen. In Kombination mit einem reduzierten Kupplungsweg und einem verbesserten Kupplungsbremssystem, das den Gangwechsel revolutioniert, werden die Schaltzeiten deutlich verkürzt. Diese Verbesserung verstärkt nicht nur die Beschleunigung, sondern minimiert auch den Energieverlust beim Gangwechsel, was zu einer höheren Gesamteffizienz führt.

Eine weitere bedeutende Änderung ist die Entkopplung des HVAC-Systems vom Motor. Durch die Einführung der integrierten Standklimaanlage im neuen VNL-Lkw von Volvo Trucks konnten die Leerlaufzeiten deutlich verkürzt werden. Das System bietet eine unabhängige Klimaanlage, die ohne laufenden Motor funktioniert. Dadurch werden die Emissionen, die lange im Leerlauf entstehen, verringert und dem Fahrer eine komfortable Kabine geboten. Gleichzeitig wird die Motornutzung minimiert, der Verschleiß verringert und Kraftstoff gespart.

Diese Weiterentwicklung verringert die Belastung des Lkw-Motors, des Abgasnachbehandlungssystems und der Batterien, senkt effektiv den Wartungsbedarf und verlängert deren Lebensdauer.

Bei der Integration der Standklimaanlage legt Volvo Trucks größten Wert auf den Komfort des Fahrers und steht im Einklang mit der Unternehmensphilosophie, Technologien voranzutreiben, die nicht nur das Lkw-Fahrerlebnis verbessern, sondern auch erheblich zu einem saubereren und nachhaltigeren Transport-Ökosystem beitragen.

Über den Autor: Duane Tegels ist Produktmarketingmanager für Powertrain bei Volvo Truck North America und arbeitet am Hauptsitz des Unternehmens in Greensboro, NC.