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2002.

Die wissenschaftliche Arbeit 3

Der kleine MaK-SchweröImotor M 332 C. 5

MaK 332 C . 13

Das Wörterbuch 23

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Die wissenschaftliche Arbeit

Seit 2001 studiere ich in der Aspirantur, nachdem ich die Aufnahmeprüfung

im Spezialfach in der (Fremdsprache und Philosophie) abgelegt habe.

Der WissenschaftlicheRat hat das Dissertationsthema: Die Erhöhung der

Effektivität des Verbrennprozesses durch die Optimisation des

Motorbetriebs mit Treibstoff von der breiten Fraktionzusammensetzung

bestätigt.

Ich besuche Lehrgänge in einer Fremdsprache und Philosophie, und sammele

auch das wissenschafliche Material.

Mein wissenschaftlicher Betreuer ist der Leiter des Lehrstuhls für

Schiffverbrennungsmotore Professor Timoschewskij B.G..

Der Zweck meiner wissenschaftlichen Arbeit besteht im ausführlichen

Studium des Prozeßes der Verbrennung im Diselmotor und in der Bestimmung

der optimalen Parameter für den Brennstoff mit der breiten

Fraktionzusammensetzung. Diese Aufgabe lösen viele

Konstruktionsbüros im weltumfassenden Maschinenbau. Man braucht einen

Motor mit guten leistungsfähigen und ökonomischen Kennziffern auf

Kosten von Optimierung nicht der Bauteile des Motores, sondern seiner

Prozeβe. Das Studium des Prozeßes der Verbrennung in den

Diselmotoren für Treibstoff von der breiten Fraktionzusammensetzung

ermöglicht, die optimale Zusammensetzung der Mischung zu bestimmen.

Diese Arbeit ist auf die Bestimmung des mathematischen Modells des

Prozeßes der Verbrennung und die Methodik der Rechnung für den

Brennstoff der breiten Fraktionzusammensetzung gerichtet. Nach dem Erhalten

der Methodik prüft man sie auf dem speziell entwickelten Stand. Er stellt

einen Motor mit der zu ihm angeschlossenen Apparatur für die Abnahme der

Anzeigekennziffern von der Ecke der Wendung des Kurbelwalles, solcher wie der

Druck und die Temperatur dar.Für meine Versuch möchte ich den

Diselmotor 6 12/14 und die Diagnostikaparatur Sapphir ausnutzen. Die

Elektronenrechenmaschine wird die Ergebnisse fixieren und bearbeiten. Das

Zusammenfallen der experimentalen Kennziffern mit den Kennziffern, die bei der

Rechnung nach der Methodik bekommen sind, werden die Bestätigung .

In meiner wissenschaftlichen Arbeit bemühe ich mich , die

Möglichkeiten für die Forschung auf diesem Gebiet am breitesten zu

benutzen. Es wird die Literatur der zahlreichen Methodiken über das Thema

der Optimierung der Prozeße der Arbeit des Motores durchstudiert, es geht

die Suche nach der neuen Artikeln und der Publikationen im Iternet, es werden

verschiedene mathematische Modelle studiert.

Die Ganze wissenschaftliche Literatur, auf die ich mich in der eigenen Arbeit

stütze, gehört im Grunde der fundamentalen Literatur . Und nur ein

kleiner Teil beschreibt die neuen Erarbeitungen auf dem Gebiet des

Diselmotorenbaus.

Dank des Studiums der Fremdsprache im Programm der Vorbereitung der Aspiranten ,

kann man in einer Reihe von den ausländischen Publikationen die fehlende

Information finden. Besonders helfen die Kenntnisse der Sprachen bei der Arbeit

in dem Internet.

Der deutsche Motorenbau ist gegenwärtig ein anerkannter weltumfassender

Führer . Die führenden deutschen Hersteller der Diselmotoren

verbrauchen Millionen DM für die Forschung der Motoren. Deshalb ist die

Literatur der deutschen wissenschaftlichen Verlage am heutigen Tag jener Grund

auf dem zahlreichen wissenschaftlichen Arbeiten vieler Gelehrten gebaut werden.

Ich hoffe , daß die Kenntnisse, die ich bei dem Studium der deutschen

Sprache erwerben hat, in der Suche nach den Quellen für meine Arbeit

wesentlich helfen werden. Sowie für den möglichen Austausch von der

Erfahrung mit den ausländischen Kollegen mit Hilfe der Korrespondenz.

Der kleine MaK-SchweröImotor M 332 C.

Die Krupp MaK-Bauserie M 332 blickt auf eine längere Entwicklungsgeschichte

zurück. Sie entstand Mitte der 70er Jahre als Langhubversion der Krupp

MaK-Bauserie M 282 und übernahm gleichzeitig den Erfahrungsstand der

damals auslaufenden Bauserie M 351.

Die Bauserie M 332 konnte sich in all den Jahren in dem wichtigen

Drehzahlbereich 720-900 U/min gut konsolidieren und läuft in großen

Stückgutzahlen sowohl im Schiffshauptantrieb als auch im stationären

bzw. bordgebundenen Generatorantrieb.

Entsprechend der Zielsetzung des Krupp MaK-C-Motorenkonzeptes wurde die M

332-Bauserie komplett überarbeitet und auf einen neuen technischen Stand

gebracht.

Das Ergebnis sind 6- und 8-Zylinder-Schwerölmotoren im Leistungsbereich

1000-1600 kW, die in jeder Beziehung auf geringsten Finanzmittelverbrauch

optimiert sind.

1. Konzept

Krupp Mak hat durch eine schwerölgerechte Brennraumgestaltung in

Verbindung mit einer optimal angepaßten Einspritzung ein Brenngesetz

erreicht, das der sogenannten Gleichdruckverbrennung des idealen

Dieselprozesses sehr nahe kommt. Die weitgehende Annäherung an den

Gleichdruckprozeß bedeutet für den Dieselmotor den besten

ther-modynamischen Wirkungsgrad bei gleichzeitig niedrigster Bauteilbelastung

durch Zünddruck. Durch eine Vielzahl von Kreisprozeßrechnungen war

es möglich, die Verbrennungsparameter auf dieses Ziel auszurichten. Der

Erfolg wurde in der Praxis nachgewiesen.

Trotz des hohen thermodynamischen Wirkungsgrades konnte der Zünddruck des

Motors in abgesicherten Grenzen gehalten werden. Auch die Erregung für

diverse Schwingungen und Vibrationen konnte verringert werden.

Der Verbrennungsablauf ist aufgrund der geringen Druckanstiegsgeschwindigkeit

von ca. 3 bar/Grad Kurbelwinkel weicher geworden.

Nachteile dieses weichen Verbrennungsverfahrens haben sich in der Praxis nicht

ergeben. Im Gegenteil, der geringe Kraftstoffverbrauch in Verbindung mit der

sehr sauberen Verbrennung wird belohnt durch rauchfreien Auspuff und geringe

Schmierölverschmutzung.

2. Grundlage

Der Pionier dieses Entwicklungskonzeptes ist der M 453 C, der 1987 in den Markt

eingeführt wurde und seitdem in Schiffahrt und stationärem Betrieb

arbeitet. Insgesamt konnten von diesem Motor bereits über 100 Maschinen

verkauft werden. Zeitlich gestaffelt wurde der M 552 C nach den gleichen

Gesetzmäßigkeiten umkonstruiert und erwies sich schon im

frühen Versuchsstadium in seinen Reaktionen im Verbrennungsablauf, den

Druckanstiegsgeschwindigkeiten und in der Abgasqualität dem M 453 C als

sehr ähnlich. Im Zuge der Weiterentwicklung wurden deshalb alle

Erkenntnisse auf den M 332 C übertragen.

3. Verbrennung

Da der M 332 C-Motor über einen Zylinderkopf mit zwei tangential

einblasenden Einlaßkanälen verfügt, konnte ein definierter

Luftdrall ohne schädliche innere Turbulenzen während der Einspritzung

und Verbrennung abgestimmt werden.

Da der M 332-Motor mit 240 Kolbendurchmesser der kleinste und somit

kostengünstigste Motor in der Familie der Krupp MaK-Mo-toren ist, wurden

an diesem Motor die meisten Grundsatzuntersuchungen für die

Weiterentwicklung der Brennraumgestaltung, der Einspritzung, der

Schwerölverbrennung sowie der Aufladung vorgenommen.

Die Realisierungskonzepte der Gleichdruckverbrennung sollen hier nicht

veröffentlicht werden; sie können bei erfolgter Abstimmung des

Motors und Optimierung der Motorenparameter praktisch kaum verändert

werden. Sie müssen somit vom Betreiber auch nicht gepflegt werden, denn

die Grenzbereiche im Betriebsverhalten wurden sorgfältig analysiert.

Eigens zu diesem Zweck wurden Versuchseinrichtungen mit mechanisch sowie

elektronisch verstellbaren Einspritzausrüstungen, mit elektronisch

gesteuerten Druckspeichereinspritzungen, mit extrem verstellbaren

Abgasrohrgeometrien, mit variablen Turbineneintritten, mit Abblase- und

Umblaseventilen, mit teilweise isolierten Kolben und teilweise extrem

gekühlten Brennraumteilen entwickelt und in den Versuchsmotoren

gefahren.

Zusätzlich wurden Meßreihen mit verschiedenen Brennräumen,

Zylinderköpfen mit variablem Drall und natürlich eine große

Anzahl Düsenvarianten gefahren, um das jeweilige Optimum abzutasten und

um ein breitmögliches Optimum im Zusammenwirken der Einzelkomponente

für die endgültige Serienausführung zu erarbeiten.

Da der Motor M 332 gleichzeitig über einen langen Kolbenhub verfügt,

wurden grundsätzliche Parameterstudien in Abhängigkeit von

Brennraumhöhe und Verdichtungsverhältnis gefahren.

Das Optimum aus Brennraumform und Verdichtungsverhältnis zu ertasten,

stellt eine kostenintensive, aber thermodynamisch lohnende Arbeit dar. Dabei

wurde besonders darauf geachtet, daß jedwedes Überspritzen des

Kraftstoffes über den Kolbenrand auch bei Einspritzende vermieden wird.

Die Versuche hatten wieder bestätigt, daß für einen sauberen

Kolbenlauf im Feuersteg- und Ringbereich eine vollständige Abschirmung

sichergestellt sein muß.

4. Kolben

Der Kolben wurde in seinem Brennraum- und Kolbenringbereich modifiziert,

besteht aber nach wie vor aus einem Stahloberteil und einem Aluminiumunterteil.

Der Kolbenkopf wird intensiv stark gekühlt; eigens zu diesem Zweck wurden

die Ölwege im Motor beginnend mit der Verteilerleitung über die

Grundlageranschlüsse, Nutenwege in Lagerschalen, Bohrungen und

Übertritten bis hin zum Kolbenbolzen mittels größerer

Querschnitte intensiv entdrosselt. Die Wirkung dieser Gesamtmaßnahme

äußert sich in der angehängten Schmierölpumpe, deren

Menge bei gleichem Druck um 30 % erhöht werden konnte.

Der Kolben erhält gehärtete Ringnuten. Obwohl nach langen Laufzeiten

die Ringnuten durch Nachverchromen wieder auf Originalmaß aufgearbeitet

werden können (Krupp MaK hat beste Erfahrungen mit diesem Verfahren),

gestatten die reichlich dimensionierten Ringsteghöhen auch die

Möglichkeit, Übermaßringe zu verwenden.

Des weiteren sind die Abmessungen von Kolbenringen und Ringstegen auf stabiles

Druckverhalten im Ringpaket für den Neu-und den Verschleißzustand

abgestimmt worden. Es ist bekannt, daß hier eine der wesentlichsten

Ursachen für den Schmierölverbrauch liegt, und daß

Druckverlaufsmessungen hinter den einzelnen Ringen unverzichtbar für die

fachgerechte Abstimmung sind.

5. Zylinderkopf

Der Brennraumbereich des Zylinderkopfes wurde nach C-Erkenntnissen modifiziert

und im konstruktiven und modelltechnischen Aufbau überarbeitet. Das

Lastenheft sah eine Umstellung auf Sphäroguß GGG 60 in Verbindung

mit einer gießgerechten Umgestaltung vor. Bei dieser Gelegenheit wurden

die Kühlwasserumgüsse im Bereich der Ventilsitzringe, aber auch im

Bereich der Ventilführungsbuchsen, für geringste Warmverformung

umgestaltet, um eine bestmögliche Anpassung der Ventilsitze bei Warm- und

Kaltverformung im Betrieb zu erhalten. Die Ventile wurden aus der direkten

Beheizung durch die Kraftstoffkeulen nach oben in den Bereich des Deckelbodens

verlegt; ein Verfahren, das auch beim M 453 C und M 552 C

Temperaturabsenkungen von 40C am Ventil bewirkte. Die Dichtringe sind aus

einem eindringfesten, aber bedingt verschleißbereitem Material

gefertigt, welches einen guten Anpassungsverschleiß zum Ventil und

besten Wärmedurchgang garantiert. Für eine gute

Formbeständigkeit der Ventile sorgen unten liegende" Krupp

MaK-Drehvorrichtungen, deren Lage unter den Ventilfedern einen

vibrationsarmen, störungsfreien Lauf sicherstellen.

Das C-Konzept beinhaltet generell eine tiefgreifende Überarbeitung der

Wartungsfreundlichkeit. Dazu gehören Steckverbindungen und gut

zugängliche, leicht lösbare Verschlüsse. Die Zugänglichkeit

zu den vier Schrauben der Abgasrohrflansche würde deshalb durch

Umkonstruktion der Abgasrohrverkleidung verbessert. Im übrigen sind alle

Schrauben, einschließlich Pleuel und Zy-linderkopfschrauben, auf

einfachste Weise mechanisch montierbar; zeitaufwendige Hydraulikmontagen

können dank des 8-Schrau-ben-Zylinderkopfes vermieden werden. Alle

Rohrleitungen, die die Montage des Zylinderkopfes stören, sind in

verfügbare Freiräume verlegt worden.

6. Kastengestell

Das Material im Gestellbereich des Motors M 332 C ist von Grauguß auf

Sphäroguß umgestellt worden. Diese Maßnahme erhöht die

Betriebsfestigkeit des Bauteils auf das dreifache gegenüber Grauguß

und reduziert die Sprödbrüchigkeit des Graugusses um den Faktor 10.

Durch den Einsatz von Sphäroguß im Bereich hochbelasteter Bauteile

wird die Lebensdauer des Motors wesentlich verlängert. Dies führt u.

a. auch zu besseren Wiederverkaufswerten bei SecondhandSchiffen. Das

Kastengestell ist für eine stabile, radiale Führung der Laufbuchse

im oberen Bundbereich bei gleichzeitiger intensiver Kühlung dieser Partie

neukonstruiert worden.

7. Kurbelwelle

Die Kurbelwelle ist gesenkgeschmiedet aus einem hochwertigen

Vergütungsstahl. Die Abmessungen wurden entsprechend den neuen

Richtlinien der Klassifikationsgesellschaften überarbeitet. Zum Schutz

vor hohen Lagerbelastungen wurde der volle Gegengewichtsbesatz

vergrößert, Maßnahmen, die eine hohe Unempfindlichkeit gegen

Lagerschäden garantieren. Die Verbesserung des Massenausgleiches

reduziert zusätzlich die Krafteinleitungen im Bereich des Fundamentes.

8. Pleuelstange

Das Pleuel wird übernommen; es hat sich in der Vergangenheit 100%

bewährt, ist einfach und leicht zu handhaben. Zur Verbesserung des

Haftsitzes der Lagerschalen und Kolbenbolzenbuchse hat Krupp MaK eine

spezielle Oberflächenstruktur entwickelt.

9. Lagerschalen

Bei den Lagerschalen ist Zinngalvanik heute Stand der Technik. Die

tückischen Begleiterscheinungen der Korrosion in Bleigalvaniklagern sind

damit als Problemkreis verschwunden. Des weiteren hat die Verwendung von

zusätzlichen und schwereren Gegengewichten die Reibarbeiten in

Grundlagern deutlich abgesenkt und die Betriebssicherheit der

Kurbelwellenlagerung in einen Stand mit guten technischen Reserven versetzt.

Besondere Freude bereiten in diesem Zusammenhang die Betriebserfahrungen mit

den Rillenlagern, die offensichtlich eine zusätzliche Tragfähigkeit

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