11. Einspritzung
Die zur Erzielung der Gleichdruckverbrennung erforderlichen Einspritzgesetze werden vertraulich behandelt. Bezüglich der erforderlichen Maximalkräfte und momente ist wichtig zu sagen, daß der gesamte Antrieb für Ventile und Kraftstoffpumpe einschließlich Nocken und Rollenbelastung bis hin zu den Zahnrädern abgesichert wurde.
Die Zahnräder dieser Motorenbaureihe sind seit Anfang der 70er Jahre einsatzgehärtet und geschliffen, und es hat seit der Zeit nicht einen einzigen Zahnradschaden gegeben.
Heute gehört zu dem C-Konzept der Krupp MaK-Motoren immer ein gehärteter Zahnradantrieb.
12. Abgasleitung
Die Motoren der Baureihe M 332 C werden mit der Stoßaufladung aufgeladen. Vollständigkeitshalber wurde auch hier eine Stau-Abgasleitung erprobt, die — wie bekannt — rechtgute Werte bei Vollast erzielt. Aber wegen der nahezu gleichhohen Drücke in Ladeluftleitung und Abgasleitung reagiert der Spülluftanteil sehr sensibel und unzulässig stark auf erhöhte Widerstände im Luft-Abgassystem oder auf geringe Wirkungsgradverluste bei Teillast. Selbst geringe Verschmutzungen der Luft und Abgaswege Ladeluftkühler, Turbinen- und Verdichterbereich sowie der Einbau eines Turbinenfanggitters führen zu einem starken Spüllufteinbruch und damit zu erhöhter thermischer Belastung.
Aus den Untersuchungen im Krupp MaK-Forschungsbereich mit variablen Abgasrohrsystemen und variablen Turbinenflächen ist ein 4-Strahl-Ejektor entwickelt worden. Dieser 4-Strahl-Ejektor führt die Abgasimpulse einer 8 M 332 in idealer Weise so zusammen, daß keine Störwellen zu den jeweils spülenden Nachbarzylindern zurücklaufen. In seiner Optimalabstimmung erzeugt der 4-Strahl-Ejektor sogar für die spülenden Zylinder einen zusätzlichen Unterdruck, der bisher unerreichbar hohe und gleichmäßige Spülgefälle an den Zylindern bewirkt.
Dieser Vorteil wirkt sich vor allem am Festpropellerbetrieb positiv aus, weil das hohe Druckgefälle zwischen Ladeluft und Abgas-leitung überdurchschnittlich große Spülluftdurchsätze herbeiführt. Der Abstand zur Pumpgrenze des Verdichters bleibt deshalb auch im gedrückten Propellerbetrieb sicher erhalten.
Bei der Konstruktion der Abgasleitung ist die Anordnung so gewählt, daß keinerlei Verspannungen an den Abgasflanschen entstehen. Die Kompensatoren sind gut zugänglich und die Abgasrohre sind so gestaltet, daß sie sowohl für den kupplungsseitigen als auch für den kupplungsgegenseitigen Turboladeran-bau passen.
Die Abgasrohrverkleidung ist vollkommen neu konstruiert und mit ihren Befestigungspunkten nur mit Gestellteilen verbunden. Im Bereich des Zylinderkopfes sind nur wenige Handgriffe nötig, um einzelne Übergangsbleche zu den Zylindern zu demontieren. Auf gute Zugänglichkeit zu den Schrauben am Zylinderkopf ist besonders geachtet worden. Die Schrauben sind in bezug auf Flankenspiel und Werkstoff für Hochtemperaturbetrieb und Heißmontage besonders angepaßt. Wird der Zylinderkopf demontiert, so sorgen geeignete Abstützungen für eine sichere Positionierung der Abgasleitung und der Anschlußflansche zum Zylinderkopf.
13. Aufladung
Eine wichtige Voraussetzung für den schiffsgerechten Schwerölbetrieb ist ein Turbolader,der schwerölfähig ist. In diesem Zusammenhang haben es sogenannte Radiallader schwer, weil der Aufbau ihrer Turbine einen Abgasstrom von außen nach innen, also gegen die Fliehkraft des rotierenden Turbinenlaufrades, erfordern. Folgt das Abgas auch noch willig dieser Richtung, so werden doch alle festen Verbrennungsrückstände in dem Moment nach außen zurückgeschleudert, wenn sie in den Schaufelbereich der Turbine gelangen. Diese zurückgeschleuderten Teile (sie werden durch den Abgasstrom ja immer wieder dem Laufrad zugeführt) erzeugen außen am Düsenring einen abrasiven Verschleiß, der die Standzeiten begrenzt. Turboladerhersteller und Motorenbauer lösen dieses Problem, jeder mit seinen Mitteln: Die Turboladerhersteller entwickeln verschleißfeste Düsenringe. Die ersten Langzeiterprobungen mit verschleißfesten Düsenringen über 4800 Stunden zeigen geringen Verschleiß. Die Krupp MaK leistete ihren Beitrag durch die Verminderung des Anteils fester Verbrennungsrückstände im Abgas durch die C-Motoren-Gleichdruckverbrennung (Non-Smoker).
Die Anpassung der Turboladerspezifika-tion erfolgte wie bei den anderen C-Motoren für ein optimales Zusammenspiel des Wirkungsgrades im gebräuchlichen Betriebslastbereich mit gleichzeitig starker „Büffelcharakteristik" im schwergängigen Propellerbetrieb. Die großen Spülluftdurchsätze haben entscheidend dazu beigetragen, daß eine weite Öffnung des Betriebskennfeldes erreicht wurde. Selbst Propellerkurven von 130 % laufen noch einwandfrei an der Pumpgrenze vorbei.
Zusammenfassung
Der Motor M 332 C setzt als robuste, kleine Schwerölmaschine mit starker Drehmomen-tencharakteristik die Reihe der Entwicklungen des Krupp MaK-C-Motorenprogrammes fort. Er faßt die Ergebnisse aus Forschung und Entwicklung der Einspritzung, Verbrennung und Aufladung ebenso zusammen wie die Erkenntnisse aus der Praxis der Schwerölverbrennung, der Betriebssicherheit und Wartungsfreundlichkeit sowie der Verbrauchswerte und Standzeiten.
Da der Motor über einen recht langen Kolbenhub verfügt, konnten die Parameter Verdichtungsverhältnis, geschlossener Brennraum und Einspritzgesetz in einem breiten Optimum gehalten werden. Das Drehmomentverhalten ist — dank der modifizierten Aufladung — noch besser als im herkömmlichen Stoßbetrieb.
Der geringe Anteil fester Verbrennungsrückstände im Abgas kommt diversen Bauteilen, wie Kolbenfeuersteg, Kolbenringen und Ventilen, der Sauberkeit des Schmieröles und der Schmierölfilter, dem Turbolader und dem Abgaskessel sowie den Menschen durch eine geringe Umweltbelastung zugute.
Besonderer Wert wurde auf Betriebssicherheit und wartungsfreundliche kundengerechte Ausführung gelegt. Dazu gehören jede standzeiterhöhende Maßnahme, die technisch abgesichert ist, sowie eine werkzeuggerechte Konstruktion.
Mit den erreichten guten Verbrauchswerten aufgrund der guten Verbrennung, deren breites Optimum auch in Verschleißgrenzbereichen erhalten bleibt, wurde die Wirtschaftlichkeit dieses Motors wesentlich gesteigert.
Damit stehen dem Leistungsbereich von 1000 bis 1600 kW im Drehzahlbereich von 720 bis 900 U/min hervorragende 6- und 8-Zylin-der-Schwerölmotoren für die 90er Jahre zur Verfügung.
Малый двигатель MaK М332 C на тяжелом топливе.
Строительная серия Круп МАК М332 имеет длинную эволюционную историю. Она возникала в середине 70-х как вариант подъема Круп МАК строительной серии М282 и использовала опыт, тогда выпускающейся строительной серии М351.
Строительная серия М332 смогла хорошо консолидировать себя, в то время, в важном диапазоне частоты вращения 720-900 об./мин., и использована в большом объёме, как в главном приводе судна, так и в стационарном соответственно связанный приводным механизмом генератора.
Соответственно постановки цели Круп МАК-C строительная серия М332 переделывалась окончательно и приводилась на новое техническое состояние.
Результатом являются 6-ти 8-ми цилиндровые двигатели на тяжелом топливе в рабочем диапазоне 1000-1600 kW, которые оптимизированы в каждом отношении на самое незначительное потребление финансовых средств.
1. План
Круп МАК с помощью правильной формы камеры сгорания для тяжелого топлива - в сочетании с оптимально настроенным впрыскиванием достигнул закон горения, который при постоянном давлении идеального процесса дизеля почти совпадает. Далеко идущее приближение в процесс постоянного давления значит для дизельного двигателя самый хороший термодинамический коэффициент полезного действия при одновременно самой низкой нагрузке элемента конструкции максимальным давлением цикла. С помощью множество районных просчетов процесса это было возможно выравнивать параметры сгорания для этой цели. Успех подтвердился в практике.
Вопреки высокому термодинамическому коэффициенту полезного действия можно держать максимальное давление цикла двигателя в застрахованных границах. Также возбуждение для различных колебаний и вибраций может уменьшаться.
Протекание процесса горения стало более мягким на основе незначительной скорости повышения давления около 3 бар/ угол поворота коленчатого вала.
Недостатки этого мягкого процесса сгорания не отразились в практике. Наоборот, незначительный расход топлива в сочетании с бездымным сгоранием вознаграждается бездымным выпуском и незначительным загрязнением смазочных масел.
2. Основа
Пионер этого плана развития является М453 C, который вводился в 1987 в рынок и работает с тех пор в судоходстве и стационарном режиме. Всего могло продаваться с этим двигателем около 100 машин. Выпущенный позже М552 C конструировался по таким же закономерностям и уже в ранней стадии опыта, реакции протекания процесса горения, скорости повышения давления и по качеству выхлопа М453 C, оказался похожим. В ходе модернизации все познания на М332 C переносились.
3. Сгорание
Так как М332С дизель головка цилиндра имеет крышку цилиндра с двумя тангенциальными впускными каналами, можно настраивать определенное завихрение воздуха без вредных внутренних турбулентностей во время впрыскивания и сгорания. Так как М332 является самым маленьким с 240 диаметром поршня и таким образом самый мало затратный двигатель в семействе Круп МАК, в этом двигателе производились наибольшие испытания для модернизации формы камеры сгорания, распыла, сгорания тяжелых фракций нефти, а также наддува.
Планы реализации сгорания при постоянном давлении не должны опубликовываться здесь; едва ли они могут изменяться при последовавшем согласовании двигателя и оптимизации параметров двигателя на практике. Они не должны таким образом заботить производителя, так как пограничные области характеристик производства анализировались тщательно.
Собственно для этой цели разработали направления испытаний, как с механическим, так и с электронным регулированием оборудования впрыска, с электронным управлением впрыска высокого давления с предельным регулированием размеров коллектора, с переменными входами в турбину, с впускными и выпускными клапанами, с частично изолированными поршнями и частичные предельно охлажденной камеры сгорания, и провели испытания двигателя.
Дополнительно серии измерений с различными камерами сгорания, крышек цилиндров с переменным завихрением и большим числом форсунок, чтобы найти соответствующий оптимум и чтобы универсальный оптимум взаимодействии отдельного компонента для окончательного производства серии.
Так как двигатель М332 располагает длинным синхронным ходом поршня, провели исследования параметров высоты камеры сгорания и степени сжатия.
Определение оптимума формы камеры сгорания и степени сжатия, представляет издержки, однако, получена термодинамически выгодная работа. При этом важно то, что любое разбрызгивание топлива о крае поршня, при окончании впрыскивания исключаются. Испытания опять потвердили, что при движении поршня в области огненного торца от кольца полная защита обеспечена.
4. Поршень
Поршень модифицировался в области камеры сгорания и поршневого кольца, однако состоит по-прежнему, в верхней части из стали и нижней части из алюминия. Головка поршня охлаждается интенсивно; специально c этой целью в двигателе есть подводы масла — начинающееся с распределительной магистрали через соединения в рамовых подшипниках, канавке во вкладыше подшипника, каналах и переходы до поршневого пальца — интенсивно циркулирует посредством более больших поперечных срезов. Эффект этого всего мероприятия выражается в расходе масляного насоса, количество которого при равном напоре на 30 % может повышаться.
Поршень получает закаленные кольцевые пазы. Несмотря на то, что после долговременного эксплуатации канавки колец могут срабатываться из-за хромирования, можно опять вернуть начальные размеры, компания имеет в этом, правильно выбранные размеры высоты перегородки кольца дают возможность использовать натяг.
В дальнейшем размеры подобраны для поршневых колец и перегородок кольца на стабильный характер давления для нового и изношенного состояния. Известно, что здесь лежит одна из самых существенных причин расхода масла, и что измерение характера давления за отдельным кольцом, являются необходимыми для технически правильного решения.