Elektryczne (napędzane silnikiem) sprężarki powietrza w ciężarówkach elektrycznych

Ciężarówka elektryczna nadal hamuje na sprężonym powietrzu. Ponieważ nie ma silnika spalinowego napędzającego pompę przez przekładnię lub pasek, sprężarka układu hamulcowego otrzymuje własny silnik elektryczny i jest sterowana przez elektronikę pojazdu, a nie przez mechaniczny regulator. Ciśnienia robocze pozostają bez zmian: wyłączenie nadal wynosi ok. 120-135 psi, załączenie ok. 100-110 psi, a w pełni naładowany układ pracuje przy ok. 120 psi. Wszystko poniżej - osuszacz, zbiorniki, zawory, siłowniki, hamulce zasadnicze - to sprzęt, który znasz i potrafisz serwisować.

Dlaczego ciężarówka elektryczna potrzebuje innej sprężarki

Konwencjonalna sprężarka układu hamulcowego napędzana silnikiem jest przykręcona do silnika Diesla i całkowicie od niego zależna. Jest napędzana przekładnią lub paskiem z prędkością obrotową silnika, zasilana olejem silnikowym pod ciśnieniem, chłodzona płynem chłodniczym silnika i pracuje nieprzerwanie, gdy silnik pracuje, zmieniając tryb obciążenia i odciążenia w zależności od ciśnienia w zbiorniku. Zabierz silnik, a każdy z tych interfejsów znika.

To, co nie znika, to zapotrzebowanie na powietrze. Hamowanie robocze, hamulce postojowe sprężynowe, zawieszenie pneumatyczne i poziomowanie, zawieszenie kabiny i fotela, sygnał dźwiękowy, a w autobusach miejskich także drzwi i funkcja przyklęku - wszystko to zużywa powietrze. Hamowanie odzyskowe obsługuje dużą część zwykłego zwalniania w ciężarówce elektrycznej, co może zmniejszyć obciążenie hamulców zasadniczych, ale nie zmniejsza ilości powietrza potrzebnego do zwolnienia hamulców sprężynowych, wypoziomowania podwozia czy wykonania gwałtownego lub niskoprędkościowego zatrzymania. Zasilanie w powietrze w ciężarówce elektrycznej jest układem krytycznym dla bezpieczeństwa dokładnie tak samo jak w Dieslu.

Jak działa sprężarka napędzana silnikiem elektrycznym

Sama głowica sprężarki jest znajoma: zwykle konstrukcja tłokowa, czasem spiralna (scroll). Zmienia się to, co ją napędza. Bezszczotkowy silnik napędza głowicę, zasilany albo z magistrali trakcyjnej wysokiego napięcia przez falownik (typowo klasy 400 V lub 800 V w ciężkich ciągnikach i autokarach), albo z instalacji 24 V w pojazdach lżejszych i średniej ładowności. W większości obecnych pojazdów sprężarka, jej silnik i falownik, osuszacz powietrza oraz elektronika sterująca są dostarczane jako jeden zespół, często nazywany jednostką zasilania powietrzem lub modułem wytwarzania powietrza.

Sterowanie elektroniczne zastępuje mechaniczny regulator

W ciężarówce Diesla pneumatyczny regulator wyczuwa ciśnienie w zbiorniku i steruje odciążaczem, aby zatrzymać pompowanie przy wyłączeniu i wznowić przy załączeniu. W układzie napędzanym silnikiem elektrycznym przetwornik ciśnienia raportuje do ECU, a ECU po prostu uruchamia, zatrzymuje lub zmienia prędkość silnika w tym samym zakresie. Ponieważ prędkość silnika jest regulowana, jednostka może pracować powoli podczas długiego, cichego doładowania zamiast gwałtownie się załączać i wyłączać. Mechaniczny zawór bezpieczeństwa i funkcja przedmuchu osuszacza pozostają, ale klasyczna ścieżka diagnostyczna regulator-odciążacz jest w dużej mierze zastąpiona przez kody usterek, dane ciśnienia na żywo i liczniki czasu pracy sprężarki.

Bezolejowe głowice zmieniają to, co trafia do osuszacza

Wiele sprężarek napędzanych silnikiem elektrycznym pracuje bezolejowo, wykorzystując pierścienie tłokowe pracujące na sucho i powlekane cylindry lub element spiralny, ponieważ nie ma kanału oleju silnikowego, z którego można by pobierać olej. To eliminuje najczęstszą ścieżkę zanieczyszczenia w konwencjonalnym układzie: przenoszenie oleju do osuszacza, zbiorników i zaworów. Nie eliminuje jednak wody. Sprężanie i chłodzenie powietrza zawsze wytrąca skropliny, więc osuszacz powietrza i jego wkład osuszający pozostają w harmonogramie konserwacji, a spuszczanie wody ze zbiorników lub automatyczne zawory spustowe nadal mają znaczenie. Niektóre konstrukcje zachowują zamkniętą miskę olejową zamiast pracy na sucho; przed założeniem czegokolwiek sprawdź dokumentację producenta.

Napęd silnikowy a napęd elektryczny - zestawienie

W ciężarówce elektrycznej powietrze kosztuje zasięg

To różnica operacyjna, którą floty odczuwają najpierw. W Dieslu praca sprężarki jest ukryta w zużyciu paliwa i nikt jej nie mierzy. W ciężarówce elektrycznej każda jednostka objętości powietrza pochodzi z akumulatora trakcyjnego, więc powolny wyciek, który wcześniej powodował jedynie nieco częstsze cykle sprężarki, teraz przekłada się na dodatkowy czas pracy silnika i mierzalną utratę zasięgu. Wykrywanie nieszczelności staje się zadaniem związanym z efektywnością energetyczną, nie tylko z hamulcami.

Zaletą jest harmonogramowanie. Ponieważ sprężarka nie jest już zależna od silnika, oprogramowanie sterujące może wstępnie naładować układ podczas gdy pojazd jest podłączony do ładowania lub zaparkowany, dzięki czemu ciężarówka wyrusza z pełnym układem zamiast czekać na kierowcę budującego ciśnienie. Może również faworyzować pracę sprężarki w momentach hamowania odzyskowego, unikając szczytowego zapotrzebowania na moc podczas podjazdu.

Serwis, diagnostyka i bezpieczeństwo

Sprężarki wysokiego napięcia są okablowane pomarańczowymi przewodami i muszą zostać odłączone od zasilania oraz zablokowane zgodnie z procedurą producenta, przez technika przeszkolonego i wyposażonego do pracy z wysokim napięciem. Nigdy nie otwieraj złącza WN ani obudowy sprężarki w układzie pod napięciem.

Diagnostyka zaczyna się od czytnika diagnostycznego, nie od manometru. Odczytaj cykl pracy sprężarki, ciśnienie zadane w porównaniu z rzeczywistym, prąd silnika oraz historię ograniczeń termicznych. Wolne narastanie ciśnienia przy normalnej pracy silnika nadal wskazuje na to samo, co zawsze: nieszczelność układu, ograniczony filtr wlotowy lub zużyty element pompujący. Filtracja powietrza wlotowego zasługuje na dodatkową uwagę w jednostkach bezolejowych, ponieważ pierścienie pracujące na sucho i ciasne tolerancje nie wybaczają zapylenia.

Części, zamienniki i flota w eksploatacji

Zamienniki dla jednostek napędzanych silnikiem elektrycznym dobiera się według numeru części OE i platformy pojazdu, a nie według silnika, ponieważ nie ma silnika, do którego można się odnieść. Ponieważ sprężarka, silnik, osuszacz i elektronika są często jednym zespołem, decyzja naprawcza to często wymiana całego modułu, a nie uszczelki głowicy czy zestawu pierścieni, choć dla niektórych konstrukcji istnieją zestawy elementu pompującego.

Tymczasem zdecydowana większość ciężarówek, autobusów i naczep na drogach nadal jeździ na Dieslu z konwencjonalnymi pompami napędzanymi przekładnią, a ta flota będzie serwisowana jeszcze przez wiele lat. Warsztaty obsługujące obie generacje wciąż zaopatrują się w sprężarki powietrza jakości OE do ciężkich pojazdów użytkowych obok nowszych modułów elektrycznych.

Co się nie zmienia

Zakres bezpieczeństwa jest identyczny. Urządzenia ostrzegające o niskim ciśnieniu aktywują się przy ok. 60 psi, hamulce sprężynowe zaczynają się załączać w zakresie mniej więcej 20-45 psi w miarę spadku ciśnienia, a przedjazdowa kontrola hamulców pneumatycznych, limity spadku ciśnienia, pomiar skoku drążka popychowego i procedury spuszczania wody ze zbiorników - wszystko to obowiązuje dokładnie tak jak wcześniej. Hamulce ciężarówki elektrycznej są pneumatyczne, nie hydrauliczne, i są utrzymywane w stanie zwolnionym przez ciśnienie powietrza w ten sam sposób. Sprężarka nauczyła się nowego sposobu obracania; układ hamulcowy nie zmienił zdania w żadnej kwestii.