Kraftstoffverbrauch mit stufenlosem Getriebe (CVT)

Mit der Weiterentwicklung der Landwirtschaft in Brasilien kam es vor allem aufgrund neuer Technologien zu einer Produktivitätssteigerung. Die Anforderungen der ländlichen Erzeuger steigen, da sie in hohem Maße von der Mechanisierung der Landwirtschaft abhängig sind und der Ackerschlepper das grundlegende Element zur Anhebung der Produktionsstandards darstellt.

Landwirtschaftliche Traktoren werden von Motoren angetrieben, die Wärmeenergie in mechanische Energie umwandeln und anschließend auf die Achse übertragen, die die Radsätze bewegt und über die Deichsel Kraft liefert, sodass sie landwirtschaftliche Geräte ziehen und schleppen kann und bei manchen auch die nötige Kraft zum Arbeiten liefert . gestoppt.

Grundsätzlich bewegen sich Traktoren über ein Motor- und Getriebemanagement, aber der Motor ist immer an ein Getriebesystem, das sogenannte Getriebegehäuse, gekoppelt, dessen Ziel es ist, Rotation und/oder Drehmoment bereitzustellen.

Getriebe werden grundsätzlich in mechanische (Schiebe- und Synchrongetriebe), hydrostatische und hydrodynamische Getriebe eingeteilt. Es verfügt jedoch über ein Automatikgetriebe, das das Schalten ohne Betätigung der Kupplung ermöglicht, d. h. die Eingangswelle bleibt im Einklang mit der Motordrehung, ohne die Kraftübertragung zu unterbrechen.

In den 50er Jahren begann der Einsatz des CVT-Systems (Stufenloses Getriebe) in einigen landwirtschaftlichen Maschinen und Erntemaschinen angeführt, da es nicht nur für die Bewegung des Geräts zuständig war, sondern auch im mechanischen System zum Dreschen von Getreide eingesetzt wurde, jedoch nicht in großem Umfang eingesetzt wurde.

Mit der Weiterentwicklung der Technologie im Automobilbereich wurde das automatisierte Getriebe auch in landwirtschaftlichen Traktoren in Brasilien immer häufiger eingesetzt und überzeugte nach und nach Hersteller und Betreiber aufgrund seiner Bequemlichkeit, seines Komforts und seiner Langlebigkeit. Diese Automatikgetriebe werden in Halbgetriebe eingeteilt Machtverschiebung e volle Kraftübertragung Der Gangwechsel erfolgt per Knopfdruck ohne Betätigung der Kupplung bzw. voll mechanisiert.

Aber das Getriebe, das sich stark verbreitet hat und viel Aufmerksamkeit erregt, ist das CVT, das mit einem Steuersystem ausgestattet ist, das es ermöglicht, das Übersetzungsverhältnis und die Motordrehung anzupassen und so einen Betrieb mit maximaler Kraftstoffeffizienz zu ermöglichen ist in der Lage, eine höhere Motorleistung bei maximalem Wirkungsgrad anzubieten, ohne den Einsatz von Zahnrädern.

Die höhere Haltbarkeit ergibt sich aus der Tatsache, dass zum Wechseln der Gänge das Kupplungspedal nicht betätigt werden muss, d um es zu benutzen. Mit einem einfachen Schalthebel kann der Fahrer automatische Gangwechsel wählen oder diese sogar sequenziell mit einer einzigen Taste erhöhen oder verringern.

Grundsätzlich handelt es sich bei dem gebräuchlichsten CVT-Getriebe um das Reibungsgetriebe, das auf der Grundlage zweier Körper arbeitet, die sich an Punkten über die Distanz gegenseitig anziehen, wodurch die Rotationskeilen variiert werden und es so ermöglicht wird, dass die gesamte erzeugte Energie durch Reibung von einem Körper auf den anderen übertragen wird . Ein weiterer, manchmal auch dritter Körper kann im System enthalten sein, bei dem es sich um ein Rad oder einen Riemen handeln kann.

Zu den Vorteilen und Merkmalen gehört die Eliminierung von „Schaltstößen“, wodurch Gangwechsel sanfter erfolgen; verringerter Kraftstoffverbrauch; Hält den Motor unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit im besten Leistungsbereich; weniger Leistungsverluste; Es „sucht“ nicht nach einem Gang, wenn die Geschwindigkeit abnimmt, was das Arbeiten am Hang erleichtert und zudem durch die geringere Luftverschmutzung auch aus ökologischer Sicht attraktiv ist.

Die Notwendigkeit, die CVT-Technologie in der Landwirtschaft zu entwickeln, bestand mit der Absicht, den Kraftstoffverbrauch zu senken, da er zu den höchsten Kosten in entwickelten landwirtschaftlichen Betrieben wie Bodenlockerung, Pflügen und Eggen gehört und auch direkt mit der Eignung des Traktors zusammenhängt. Art des Geräts, Arbeitstiefe und -menge, Bodenarten usw.

Der Kraftstoffverbrauch wird in einigen landwirtschaftlichen Betrieben neben der Beobachtung der Gangwahl während der Arbeit auch durch den Ballast, die von der Deichsel benötigte Kraft, den verwendeten Reifentyp, die Arbeitsneigung, den Einsatz von Hilfsantrieben vorne und die Fahrgeschwindigkeit beeinflusst .

Aufgrund aller Faktoren, die den Kraftstoffverbrauch eines landwirtschaftlichen Traktors beeinflussen, ist die Motordrehzahl von unmittelbarer Bedeutung, da bei einer Erhöhung der Geschwindigkeit eine Erhöhung der Geschwindigkeit erforderlich ist, was zu einem Drehmomentabfall und damit zu einem Anstieg des Verbrauchs führt.

Dieselmotoren, d. h. aus dem Otto-Zyklus, haben einen höheren Wirkungsgrad und ein höheres Drehmoment, da sie mehr Sauerstoff aufnehmen können, was zu einer längeren Zeit für den Abschluss des Verbrennungszyklus führt, sodass sie mit niedrigeren Drehzahlen arbeiten und der Trend zu einem geringeren Kraftstoffverbrauch richtig ist. Landwirtschaftsmotoren haben jedoch einen höheren Kraftstoffverbrauch, wenn sie die Höchstgeschwindigkeit erreichen und das Gaspedal auf Maximum steht, sodass der Verbrauch tendenziell sinkt, wenn die Geschwindigkeit sinkt.

Der Zweck des CVT-Getriebes besteht daher darin, eine konstante Motordrehzahl zu wählen, wobei das Getriebe die Möglichkeit bietet, die Drehzahl so zu ändern, dass sie immer für den ausgeführten Betrieb geeignet ist. Dadurch ist es möglich, eine niedrige Drehzahl beizubehalten größere Einsparungen beim Kraftstoffverbrauch.

Feldtest

Um den Zusammenhang zwischen Motordrehzahl und stündlichem Kraftstoffverbrauch in einem Traktor mit CVT-Getriebe zu bewerten, wurde eine Studie mit einem Testtraktor der Marke New Holland, Modell T 7070, mit einer Nennleistung von 167 kW (227 PS) und einem Diesel-Turbolader mit Ladeluftkühlung durchgeführt 6-Zylinder-Kraftstoffsystem Common-Rail, CVT-Getriebe (Stufenloses Getriebe), 4x2 MFWD 4WD.

Die verwendeten Reifen waren Trelleborg, mit einem 600/65 R28-Modell vorne mit einem Druck von 12 psi (82 kPa) mit 40 % hydraulischem Ballast und einem 710/70 R38 hinten mit einem Druck von 14 psi (96 kPa). mit 40 % Ballastierung (Wasser), sowohl einzeln als auch mit einer Tragfähigkeit von 4789 kg (46,97 kN) an der Vorderachse und 8819 kg (86,49 kN) an der Hinterachse, was einen Vorsprung von 2,0 % ermöglichte. Das Gesamtgewicht des Traktors betrug 12.280 kg (120,43 kN), davon 5172 kg (50,73 kN) vorne und 8819 kg (86,49 kN) hinten.

Bei den Belastungssimulationsauswertungen an der Deichsel kam ein 340 PS starker Traktor zum Einsatz, der über ein Stahlseil mit dem Testtraktor verbunden war und ausgehend vom fahrenden Testtraktor eine kontrollierte Bremsung durchführte, bis die gewünschten Belastungen erreicht waren. Die Datenerfassung erfolgte über eine Wägezelle an der Deichsel und wurde sofort an ein in der Proteus 8.1-Software (Labcenter Electronics) entwickeltes Datenerfassungssystem für Leiterplatten gesendet, wobei die Erfassungsfrequenz ein Hertz betrug und die Daten anschließend auf einer Festplatte (externe Festplatte) gespeichert wurden ).

Die gesammelten Daten wurden einer polynomialen Regressionsanalyse mit Hilfe der Software SigmaPlot (Systat Software, 2006) unterzogen, einem interaktiven grafischen Assistenten, der die Möglichkeit bietet, technische Daten zu modellieren und zu visualisieren.

Nach der Analyse der Daten konnte festgestellt werden, dass der Traktor seine höchste Motorgeschwindigkeit erreichte, wenn die Deichsel eine Kraft von 6000 kgf aufwies, und dass es folglich zu einem Anstieg des stündlichen Kraftstoffverbrauchs (CHC) kam, da zur Erhöhung des Drehmoments eine höhere Motorleistung erforderlich war .

Bei den Untersuchungen zum CVT-Getriebe konnte festgestellt werden, dass der stündliche Kraftstoffverbrauch sowohl von der Motordrehzahl als auch von der Kraft auf die Deichsel beeinflusst wird, also beide den Motor benötigen.

Bei der Erhöhung der Kraft auf die Deichsel konnte festgestellt werden, dass die Umdrehung pro Minute linear reagierte, d. h. es ist notwendig, die Motordrehung zu erhöhen, um ein größeres Drehmoment zum Ziehen der Last zu erhalten, d Je größer die Drehzahl, desto größer das Drehmoment des Traktors.

* Von Yasser Alabi Oiole, Leonardo Leonidas Kmiecik, Marcos Cristiano Machioski, Thiago Xavier da Silva e Samir Paulo Jasper (Tin – Labor für die Anpassung landwirtschaftlicher Traktoren)