Die wissenschaftliche Arbeit

Seit 2001 studiere ich in der Aspirantur, nachdem ich die Aufnahmeprьfung im Spezialfach in der (Fremdsprache und Philosophie) abgelegt habe.
Der WissenschaftlicheRat hat das Dissertationsthema: ”Die Erhцhung der Effektivitдt des Verbrennprozesses durch die Optimisation des Motorbetriebs mit Treibstoff von der breiten Fraktionzusammensetzung” bestдtigt.
Ich besuche Lehrgдnge in einer Fremdsprache und Philosophie, und sammele auch das wissenschafliche Material.
Mein wissenschaftlicher Betreuer ist der Leiter des Lehrstuhls fьr Schiffverbrennungsmotore Professor Timoschewskij B.G..
Der Zweck meiner wissenschaftlichen Arbeit besteht im ausfьhrlichen Studium des ProzeЯes der Verbrennung im Diselmotor und in der Bestimmung der optimalen Parameter fьr den Brennstoff mit der breiten Fraktionzusammensetzung. Diese Aufgabe lцsen viele Konstruktionsbьros im weltumfassenden Maschinenbau. Man braucht einen Motor mit guten leistungsfдhigen und цkonomischen Kennziffern auf Kosten von Optimierung nicht der Bauteile des Motores, sondern seiner Prozeвe. Das Studium des ProzeЯes der Verbrennung in den Diselmotoren fьr Treibstoff von der breiten Fraktionzusammensetzung ermцglicht, die optimale Zusammensetzung der Mischung zu bestimmen.
Diese Arbeit ist auf die Bestimmung des mathematischen Modells des ProzeЯes der Verbrennung und die Methodik der Rechnung fьr den Brennstoff der breiten Fraktionzusammensetzung gerichtet. Nach dem Erhalten der Methodik prьft man sie auf dem speziell entwickelten Stand. Er stellt einen Motor mit der zu ihm angeschlossenen Apparatur fьr die Abnahme der Anzeigekennziffern von der Ecke der Wendung des Kurbelwalles, solcher wie der Druck und die Temperatur dar.Fьr meine Versuch mцchte ich den Diselmotor 6ЧН 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 Bestдtigung .
In meiner wissenschaftlichen Arbeit bemьhe ich mich , die Mцglichkeiten fьr die Forschung auf diesem Gebiet am breitesten zu benutzen. Es wird die Literatur der zahlreichen Methodiken ьber das Thema der Optimierung der ProzeЯe 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 stьtze, gehцrt 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 auslдndischen Publikationen die fehlende Information finden. Besonders helfen die Kenntnisse der Sprachen bei der Arbeit in dem Internet.
Der deutsche Motorenbau ist gegenwдrtig ein anerkannter weltumfassender Fьhrer . Die fьhrenden deutschen Hersteller der Diselmotoren verbrauchen Millionen DM fьr 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 , daЯ die Kenntnisse, die ich bei dem Studium der deutschen Sprache erwerben hat, in der Suche nach den Quellen fьr meine Arbeit wesentlich helfen werden. Sowie fьr den mцglichen Austausch von der Erfahrung mit den auslдndischen Kollegen mit Hilfe der Korrespondenz.


Der kleine MaK-SchwerцImotor M 332 C.
Die Krupp MaK-Bauserie M 332 blickt auf eine lдngere Entwicklungsgeschichte zurьck. Sie entstand Mitte der 70er Jahre als Lang-hubversion der Krupp MaK-Bauserie M 282 und ьbernahm gleichzeitig den Erfahrungs-stand 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 lдuft in groЯen Stьckgutzahlen sowohl im Schiffs-hauptantrieb als auch im stationдren bzw. bordgebundenen Generatorantrieb.
Entsprechend der Zielsetzung des Krupp MaK-C-Motorenkonzeptes wurde die M 332-Bauserie komplett ьberarbeitet und auf einen neuen technischen Stand gebracht.
Das Ergebnis sind 6- und 8-Zylinder-Schwerцlmotoren im Leistungsbereich 1000-1600 kW, die in jeder Beziehung auf geringsten Finanzmittelverbrauch optimiert sind.
1. Konzept
Krupp Mak hat durch eine schwerцlgerech-te Brennraumgestaltung — in Verbindung mit einer optimal angepaЯten Einspritzung — ein Brenngesetz erreicht, das der sogenannten Gleichdruckverbrennung des idealen Diesel-prozesses sehr nahe kommt. Die weitgehende Annдherung an den GleichdruckprozeЯ be-deutet fьr den Dieselmotor den besten ther-modynamischen Wirkungsgrad bei gleichzei-tig niedrigster Bauteilbelastung durch Zьnd-druck. Durch eine Vielzahl von KreisprozeЯ-rechnungen war es mцglich, die Verbren-nungsparameter auf dieses Ziel auszurichten. Der Erfolg wurde in der Praxis nachgewiesen.
Trotz des hohen thermodynamischen Wir-kungsgrades konnte der Zьnddruck des Mo-tors in abgesicherten Grenzen gehalten wer-den. Auch die Erregung fьr diverse Schwin-gungen und Vibrationen konnte verringert werden.
Der Verbrennungsablauf ist aufgrund der geringen Druckanstiegsgeschwindigkeit von ca. 3 bar/Grad Kurbelwinkel weicher geworden.
Nachteile dieses weichen Verbrennungs-verfahrens haben sich in der Praxis nicht erge-ben. Im Gegenteil, der geringe Kraftstoffver-brauch in Verbindung mit der sehr sauberen Verbrennung wird belohnt durch rauchfreien Auspuff und geringe Schmierцlverschmut.
2. Grundlage
Der Pionier dieses Entwicklungskonzeptes ist der M 453 C, der 1987 in den Markt einge-fьhrt wurde und seitdem in Schiffahrt und stationдrem Betrieb arbeitet. Insgesamt konnten von diesem Motor bereits ьber 100 Maschinen verkauft werden. Zeitlich gestaffelt wurde der M 552 C nach den gleichen GesetzmдЯigkei-ten umkonstruiert und erwies sich schon im frьhen Versuchsstadium in seinen Reaktioim Verbrennungsablauf, den Druckanund in der Abgas-qualitдt dem M 453 C als sehr дhnlich. Im Zuge der Weiterentwicklung wurden deshalb alle Erkenntnisse auf den M 332 C ьber-tragen.
3. Verbrennung
Da der M 332 C-Motor ьber einen Zylin-derkopf mit zwei tangential einblasenden Ein-laЯkanдlen verfьgt, konnte ein definierter Luftdrall ohne schдdliche innere Turbulenzen wдhrend der Einspritzung und Verbrennung abgestimmt werden.
Da der M 332-Motor mit 240 Kolbendurch-messer der kleinste und somit kostengьnstig-ste Motor in der Familie der Krupp MaK-Mo-toren ist, wurden an diesem Motor die meiGrundsatzuntersuchungen fьr die Weider Brennraumgestaltung, der Einspritzung, der Schwerцlverbrennung sowie der Aufladung vorgenommen.
Die Realisierungskonzepte der Gleich-druckverbrennung sollen hier nicht verцffentwerden; sie kцnnen bei erfolg-ter Abstimmung des Motors und Optimierung der Motorenparameter praktisch kaum ver-дndert werden. Sie mьssen somit vom Betrei-ber auch nicht gepflegt werden, denn die Grenzbereiche im Betriebsverhalten wurden sorgfдltig analysiert. Eigens zu diesem Zweck wurden Versuchs-einrichtungen mit mechanisch sowie elektro-nisch verstellbaren Einspritzausrьstungen, mit elektronisch gesteuerten Druckspeicher-einspritzungen, mit extrem verstellbaren Ab-gasrohrgeometrien, mit variablen Turbinen-eintritten, mit Abblase- und Umblaseventi-len, mit teilweise isolierten Kolben und teil-weise extrem gekьhlten Brennraumteilen ent-wickelt und in den Versuchsmotoren ge-fahren.
Zusдtzlich wurden MeЯreihen mit verschie-denen Brennrдumen, Zylinderkцpfen mit va-riablem Drall und natьrlich eine groЯe An-zahl Dьsenvarianten gefahren, um das jewei-lige Optimum abzutasten und um ein breit-mцgliches Optimum im Zusammenwirken der Einzelkomponente fьr die endgьltige Se-rienausfьhrung zu erarbeiten.
Da der Motor M 332 gleichzeitig ьber einen langen Kolbenhub verfьgt, wurden grund-sдtzliche Parameterstudien in Abhдngigkeit von Brennraumhцhe und Verdichtungsver-hдltnis gefahren.
Das Optimum aus Brennraumform und Verdichtungsverhдltnis zu ertasten, stellt eine kostenintensive, aber thermodynamisch lohnende Arbeit dar. Dabei wurde besonders darauf geachtet, daЯ jedwedes Ьberspritzen des Kraftstoffes ьber den Kolbenrand auch bei Einspritzende vermieden wird. Die Ver-suche hatten wieder bestдtigt, daЯ fьr einen sauberen Kolbenlauf im Feuersteg- und Ring-bereich eine vollstдndige Abschirmung si-chergestellt sein muЯ.
4. Kolben
Der Kolben wurde in seinem Brennraum- und Kolbenringbereich modifi-ziert, besteht aber nach wie vor aus einem Stahloberteil und einem Aluminiumunterteil. Der Kolbenkopf wird intensiv stark gekьhlt; eigens zu diesem Zweck wurden die Цlwege im Motor — beginnend mit der Verteilerleiьber die Grundlageranschlьsse, Nuten-wege in Lagerschalen, Bohrungen und Ьber-tritten bis hin zum Kolbenbolzen — mittels grцЯerer Querschnitte intensiv entdrosselt. Die Wirkung dieser GesamtmaЯnahme дu-Яert sich in der angehдngten Schmierцlpum-pe, deren Menge bei gleichem Druck um 30 % erhцht werden konnte.
Der Kolben erhдlt gehдrtete Ringnuten. Obwohl nach langen Laufzeiten die Ringnu-ten durch Nachverchromen wieder auf Origi-nalmaЯ aufgearbeitet werden kцnnen (Krupp MaK hat beste Erfahrungen mit diesem Verfahren), gestatten die reichlich dimensionier-ten Ringsteghцhen auch die Mцglichkeit, ЬbermaЯringe zu verwenden.
Des weiteren sind die Abmessungen von Kolbenringen und Ringstegen auf stabiles Druckverhalten im Ringpaket fьr den Neu-und den VerschleiЯzustand abgestimmt wor-den. Es ist bekannt, daЯ hier eine der wesentUrsachen fьr den Schmierцlver-brauch liegt, und daЯ Druckverlaufsmessunhinter den einzelnen Ringen unverzicht-bar fьr die fachgerechte Abstimmung sind.
5. Zylinderkopf
Der Brennraumbereich des Zylinderkopfes wurde nach C-Erkenntnissen modifiziert und im konstruktiven und modelltechnischen Aufbau ьberarbeitet. Das Lastenheft sah eine Umstellung auf SphдroguЯ GGG 60 — in Ver-bindung mit einer gieЯgerechten Umgestal vor. Bei dieser Gelegenheit wurden die Kьhlwasserumgьsse im Bereich der Ven-tilsitzringe, aber auch im Bereich der Ventilьhrungsbuchsen, fьr geringste Warmverfor-mung umgestaltet, um eine bestmцgliche An-passung der Ventilsitze bei Warm- und Kalt-verformung im Betrieb zu erhalten. Die Ven-tile 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 Temperatur-absenkungen von 40°C am Ventil bewirkte. Die Dichtringe sind aus einem eindringfesten, aber bedingt verschleiЯbereitem Material ge-fertigt, welches einen guten Anpassungsver-schleiЯ zum Ventil und besten Wдrmedurch-gang garantiert. Fьr eine gute Formbestдnder Ventile sorgen „unten liegende" Krupp MaK-Drehvorrichtungen, deren Lage unter den Ventilfedern einen vibrationsar-men, stцrungsfreien Lauf sicherstellen.
Das C-Konzept beinhaltet generell eine tiefgreifende Ьberarbeitung der WartungsDazu gehцren Steckverbinund gut zugдngliche, leicht lцsbare Verschlьsse. Die Zugдnglichkeit zu den vier Schrauben der Abgasrohrflansche wьrde deshalb durch Umkonstruktion der Abgasverbessert. Im ьbrigen sind alle Schrauben, einschlieЯlich Pleuel und Zy-linderkopfschrauben, auf einfachste Weise mechanisch montierbar; zeitaufwendige Hy-draulikmontagen kцnnen dank des 8-Schrau-ben-Zylinderkopfes vermieden werden. Alle Rohrleitungen, die die Montage des Zylinder-kopfes stцren, sind in verfьgbare Freirдume verlegt worden.
6. Kastengestell
Das Material im Gestellbereich des Motors M 332 C ist von GrauguЯ auf SphдroguЯ um-gestellt worden. Diese MaЯnahme erhцht die Betriebsfestigkeit des Bauteils auf das dreifache gegenьber GrauguЯ und reduziert die Sprцdbrьchigkeit des Graugusses um den Faktor 10. Durch den Einsatz von SphдroguЯ im Bereich hochbelasteter Bauteile wird die Lebensdauer des Motors wesentlich verlдn-gert. Dies fьhrt u. a. auch zu besseren Wie-derverkaufswerten bei SecondhandSchiffen. Das Kastengestell ist fьr eine stabile, radia-le Fьhrung der Laufbuchse im oberen Bundbei gleichzeitiger intensiver Kьhlung dieser Partie neukonstruiert worden.
7. Kurbelwelle
Die Kurbelwelle ist gesenkgeschmiedet aus einem hochwertigen Vergьtungsstahl. Die Abmessungen wurden — entsprechend den neuen Richtlinien der Klassifikationsgesell-schaften — ьberarbeitet. Zum Schutz vor ho-hen Lagerbelastungen wurde der volle Ge-gengewichtsbesatz vergrцЯert, MaЯnahmen, die eine hohe Unempfindlichkeit gegen Laдden garantieren. Die Verbesserung des Massenausgleiches reduziert zusдtzlich die Krafteinleitungen im Bereich des Funda-mentes.
8. Pleuelstange
Das Pleuel wird ьbernommen; es hat sich in der Vergangenheit 100% bewдhrt, ist ein-fach und leicht zu handhaben. Zur Verbesse-rung des Haftsitzes der Lagerschalen und Kol-benbolzenbuchse hat Krupp MaK eine spe-zielle Oberflдchenstruktur entwickelt.
9. Lagerschalen
Bei den Lagerschalen ist Zinngalvanik heu-te Stand der Technik. Die tьckischen Begleit-erscheinungen der Korrosion in Bleigalvanik-lagern sind damit als Problemkreis ver-schwunden. Des weiteren hat die Verwen-dung von zusдtzlichen und schwereren Ge-gengewichten die Reibarbeiten in Grundla-gern deutlich abgesenkt und die Betriebssi-cherheit der Kurbelwellenlagerung in einen Stand mit guten technischen Reserven ver-setzt. Besondere Freude bereiten in diesem Zusammenhang die Betriebserfahrungen mit den Rillenlagern, die offensichtlich eine zu-sдtzliche Tragfдhigkeit der Schmierfilme da-durch gewinnen, daЯ ihre Labyrinthdichtwirdie Schmierцlverdrдngung aus dem La-ger behindern. Die Ergebnisse sind hervorra-gend.
10. Laufbuchse
Wie bereits beim Kastengestell erwдhnt, wird die Laufbuchse im oberen Bundbereich im Kastengestell gefьhrt und intensiv mit Kьhlwasser gekьhlt. Die Fьhrung der Buchse im SphдroguЯ-Kastengestell ist viel unproble-matischer als im GrauguЯ. Zum einen sind die Verformungen im SphдroguЯ um den Faktor 1,6 geringer, weil der E-Modul von GGG 50 soviel hцher ist, zum anderen ist ein hoch-festes SphдroguЯgestell mit seiner hohen Be-lastbarkeit eine bessere Stьtze fьr die LaufDie Laufbuchse ist nitriergehдrtet. Krupp MaK hat dieses Verfahren seit Jahr-zehnten in der Anwendung und es in Richtung auf grцЯere Eindringtiefen weiterentwickelt.
Die homogene Hдrtung der Laufbuchse im Bereich des Kolbenringlaufes ohne jedwede Welligkeiten in der Folge von Teilhдrtungen sichert den Цlverbrauch langfristig.
11. Einspritzung
Die zur Erzielung der Gleichdruckverbren-nung erforderlichen Einspritzgesetze werden vertraulich behandelt. Bezьglich der erfor-derlichen Maximalkrдfte und momente ist wichtig zu sagen, daЯ der gesamte Antrieb fьr Ventile und Kraftstoffpumpe einschlieЯlich Nocken und Rollenbelastung bis hin zu den Zahnrдdern abgesichert wurde.
Die Zahnrдder dieser Motorenbaureihe sind seit Anfang der 70er Jahre einsatzgehдr-tet und geschliffen, und es hat seit der Zeit nicht einen einzigen Zahnradschaden ge-geben.
Heute gehцrt zu dem C-Konzept der Krupp MaK-Motoren immer ein gehдrteter Zahn-radantrieb.
12. Abgasleitung
Die Motoren der Baureihe M 332 C werden mit der StoЯaufladung aufgeladen. Vollstдn-digkeitshalber wurde auch hier eine Stau-Ab-gasleitung erprobt, die — wie bekannt — rechtgute Werte bei Vollast erzielt. Aber wegen der nahezu gleichhohen Drьcke in Ladeluft-leitung und Abgasleitung reagiert der Spьlsehr sensibel und unzulдssig stark auf erhцhte Widerstдnde im Luft-Abgassy-stem oder auf geringe Wirkungsgradverluste bei Teillast. Selbst geringe Verschmutzungen der Luft und Abgaswege Ladeluftkьhler, Turbinen- und Verdichterbereich sowie der Einbau eines Turbinenfanggitters fьhren zu einem starken Spьllufteinbruch und damit zu erhцhter thermischer Belastung.
Aus den Untersuchungen im Krupp MaK-Forschungsbereich mit variablen Abgasrohr-systemen und variablen Turbinenflдchen ist ein 4-Strahl-Ejektor entwickelt worden. Die-ser 4-Strahl-Ejektor fьhrt die Abgasimpulse einer 8 M 332 in idealer Weise so zusammen, daЯ keine Stцrwellen zu den jeweils spьlen-den Nachbarzylindern zurьcklaufen. In seiner Optimalabstimmung erzeugt der 4-Strahl-Ejektor sogar fьr die spьlenden Zylinder ei-nen zusдtzlichen Unterdruck, der bisher uner-reichbar hohe und gleichmдЯige Spьlgefдlle an den Zylindern bewirkt.
Dieser Vorteil wirkt sich vor allem am Fest-propellerbetrieb positiv aus, weil das hohe Druckgefдlle zwischen Ladeluft und Abgas-leitung ьberdurchschnittlich groЯe Spьlluftдtze herbeifьhrt. Der Abstand zur Pumpgrenze des Verdichters bleibt deshalb auch im gedrьckten Propellerbetrieb sicher erhalten.
Bei der Konstruktion der Abgasleitung ist die Anordnung so gewдhlt, daЯ keinerlei Ver-spannungen an den Abgasflanschen entste-hen. Die Kompensatoren sind gut zugдnglich und die Abgasrohre sind so gestaltet, daЯ sie sowohl fьr den kupplungsseitigen als auch fьr den kupplungsgegenseitigen Turboladeran-bau passen.
Die Abgasrohrverkleidung ist vollkommen neu konstruiert und mit ihren Befestigungs-punkten nur mit Gestellteilen verbunden. Im Bereich des Zylinderkopfes sind nur wenige Handgriffe nцtig, um einzelne Ьbergangs-bleche zu den Zylindern zu demontieren. Auf gute Zugдnglichkeit zu den Schrauben am Zy-linderkopf ist besonders geachtet worden. Die Schrauben sind in bezug auf Flankenspiel und Werkstoff fьr Hochtemperaturbetrieb und HeiЯmontage besonders angepaЯt. Wird der Zylinderkopf demontiert, so sorgen ge-eignete Abstьtzungen fьr eine sichere Positio-nierung der Abgasleitung und der AnschluЯ-flansche zum Zylinderkopf.
13. Aufladung
Eine wichtige Voraussetzung fьr den schiffsgerechten Schwerцlbetrieb ist ein Turbolader,der schwerцlfдhig ist. In diesem Zusammenhang haben es sogenannte Radialla-der schwer, weil der Aufbau ihrer Turbine ei-nen Abgasstrom von auЯen nach innen, also gegen die Fliehkraft des rotierenden Turbi-nenlaufrades, erfordern. Folgt das Abgas auch noch willig dieser Richtung, so werden doch alle festen Verbrennungsrьckstдnde in dem Moment nach auЯen zurьckgeschleu-dert, wenn sie in den Schaufelbereich der Tur-bine gelangen. Diese zurьckgeschleuderten Teile (sie werden durch den Abgasstrom ja immer wieder dem Laufrad zugefьhrt) erzeu-gen auЯen am Dьsenring einen abrasiven VerschleiЯ, der die Standzeiten begrenzt. Turboladerhersteller und Motorenbauer lц-sen dieses Problem, jeder mit seinen Mitteln: Die Turboladerhersteller entwickeln ver-schleiЯfeste Dьsenringe. Die ersten Langzeit-erprobungen mit verschleiЯfesten Dьsenrin-gen ьber 4800 Stunden zeigen geringen Ver-schleiЯ. Die Krupp MaK leistete ihren Beitrag durch die Verminderung des Anteils fester Verbrennungsrьckstдnde im Abgas durch die C-Motoren-Gleichdruckverbrennung (Non-Smoker).
Die Anpassung der Turboladerspezifika-tion erfolgte wie bei den anderen C-Motoren fьr ein optimales Zusammenspiel des Wir-kungsgrades im gebrдuchlichen Betriebslast-bereich mit gleichzeitig starker „Bьffelcha-rakteristik" im schwergдngigen Propellerbe-trieb. Die groЯen Spьlluftdurchsдtze haben entscheidend dazu beigetragen, daЯ eine wei-te Цffnung des Betriebskennfeldes erreicht wurde. Selbst Propellerkurven von 130 % lau-fen noch einwandfrei an der Pumpgrenze vor-bei.
Zusammenfassung
Der Motor M 332 C setzt als robuste, kleine Schwerцlmaschine mit starker Drehmomen-tencharakteristik die Reihe der Entwicklun-gen des Krupp MaK-C-Motorenprogrammes fort. Er faЯt die Ergebnisse aus Forschung und Entwicklung der Einspritzung, Verbren-nung und Aufladung ebenso zusammen wie die Erkenntnisse aus der Praxis der Schwer-цlverbrennung, der Betriebssicherheit und Wartungsfreundlichkeit sowie der Verund Standzeiten.
Da der Motor ьber einen recht langen Kol-benhub verfьgt, konnten die Parameter Ver-dichtungsverhдltnis, geschlossener Brenn-raum und Einspritzgesetz in einem breiten Optimum gehalten werden. Das Drehmoist — dank der modifizierten Aufladung — noch besser als im herkцmmli-chen StoЯbetrieb.
Der geringe Anteil fester Verbrennungsьckstдnde im Abgas kommt diversen Bauwie Kolbenfeuersteg, Kolbenringen und Ventilen, der Sauberkeit des Schmierцles und der Schmierцlfilter, dem Turbolader und dem Abgaskessel sowie den Menschen durch eine geringe Umweltbelastung zugute.
Besonderer Wert wurde auf Betriebssicher-heit und wartungsfreundliche kundengerech-te Ausfьhrung gelegt. Dazu gehцren jede standzeiterhцhende MaЯnahme, die technisch abgesichert ist, sowie eine werk-zeuggerechte Konstruktion.
Mit den erreichten guten Verbrauchswer-ten aufgrund der guten Verbrennung, deren breites Optimum auch in VerschleiЯgrenzbe-reichen erhalten bleibt, wurde die Wirtschaft-lichkeit 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-Schwerцlmotoren fьr die 90er Jahre zur Verfьgung.
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.
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.
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.
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.
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.
Крышка цилиндров
Область камеры сгорания головки цилиндра или блока цилиндров модифицировалась и после c-познаний и переделывалась в модельно-техническую конструкцию. Конструкция предусматривает новую технологию на высокопрочном чугуне GGG60— в сочетании с правильно-литейную форму охлаждающей рубашки в области кольца седла клапанов, а также в области направляющих втулок клапана, для наименьшей тепловой деформации, чтобы получать наилучшую пригонку седла клапана при горячей и холодной обработке в производстве. Клапаны огородили от прямого подогрева с помощью охлаждения наверх в область низа крышки цилиндров; в результате этого метода, также на М453 C и М552 температурная усадка клапана при 40 град.. Уплотнительные кольца изготовленные из герметичного, однако, обуславливает изнашиваемость материала детали, которая гарантируем хорошую пригонку к клапану и лучший теплоотвод. Для хорошей теплостойкости клапана Крупп Мак заботится о поворотном механизме, которые обеспечивают положение клапана, безотказный ход.
C-план содержит в основном всестороннюю переработку для удобства технического обслуживания. Сюда относятся штекерные соединения и хорошо доступные легко разъемные замки. Удобство доступа к четырем винтам фланцев коллектора являлось бы улутшеннием конструкции, переделали изолирование дымохода. Впрочем, все винты, включая шатун и болты крепления головки блока цилиндров, монтируются простейшим способом механически; благодаря 8 болтам в крышке цилиндров можно избежать требующий много времени гидравлический способ . Все трубопроводы, которые мешают монтажу головки цилиндра или блока цилиндров, перенесены в имеющиеся в распоряжении свободные места.
Блок цилиндров
Материал заготовки в области блока цилиндров двигателя М332 C поменялся с серого чугуна на высокопрочный чугун. Это мероприятие повышает износостойкость детали в трое по сравнению с серым чугуном и сокращает хрупкость в 10 раз по сравнению с серым чугуном. С помощью использования высокопрочного чугуна в области напряженных элементов увеличиваются существенно долговечность двигателя. Это приводит среди прочего также к лучшей перепродажной стоимости на устарелые судна. Блок цилиндров переконструирован для стабильных радиальных направляющих втулок области верхнего бурта при одновременно интенсивном охлаждении этой части.
Коленчатый вал
Коленчатый вал является поковкой, из высококачественной улучшенной стали. Размеры переделывались в соответствии с новыми требованиями фирм, классификаций. Предохранение от высоких нагрузок на подшипник увеличили противовесы, мероприятия, которые гарантируют высокую надёжность подшипника. Улучшение балансировки сокращает дополнительно потери мощности в области фундамента.
Шатун
Шатун вынимается; это оправдало себя в прошлом 100 %, эксплуатация проста и доступна. Для улучшения посадок подшипника и втулки поршня Круп МАК разрабатывал специальную структуру поверхности.
Вкладыш подшипника
Для подшипников являются сегодня высоким уровнем техники оловянистое гальваническое покрытие. Благодаря этому исчезли проблемы коварных сопутствующих явлений коррозии. В дальнейшем отпала необходимость применение дополнительных и тяжелых противовесов работающих в коренных подшипниках и повысилась эксплуатационная надежность коленчатого вала в состояние с хорошими техническими резервами. Особый успех даёт в этой связи производственный опыт канавок подшипника, которые очевидно получает дополнительную несущую способность масляная пленка, лабиринтовые уплотнения препятствуют вытеснению смазочных масел из подшипника. Выводы замечательны.
Втулка
Как уже упоминается в блоке цилиндров, опорная втулка ставится в верхнюю область бурта в блок цилиндров и интенсивно охлаждается жидкостью. Установка втулки в блок цилиндров изготовленного из высокопрочного чугуна намного проще, чем в серочугунный. С одной стороны более незначительны деформации высокопрочного чугуна с коэффициентом 1,6, так как Е-модуль от GGG50 гораздо выше, с другой высокопрочный чугун с высокой допускаемой нагрузкой, является лучшей упором для опорной втулки. Опорная втулка является закаленной, Круп МАК совершенствовал этот процесс десятилетия в направлении на более большие глубины проникновения.
Гомогенная закалка опорной втулки в область движения поршневого кольца от любых пульсации в последствии частичных закаливаний гарантирует долгосрочность расхода масла.
Впрыскивание
К достижению сгорания при постоянном давлении необходимым характеристикам впрыскивания обрабатываются конфиденциально. Относительно необходимых максимальных мощностей и моментов важно сказать, что весь приводной механизм для клапанов и топливного насоса, включая кулачок и нагрузку качения до шестерни страхуют.
Шестерни этой дизельной серии закаливались и шлифовались с начала 70-х годов и с того времени не было ни одного повреждения шестерни.
Сегодня С-план Крупп Мак двигатели придерживаются всегда закаливания приводного шестерного механизма.
Выпускной газоотвод
Двигатели конструктивного ряда М332 C нагружаются импульсным газотурбинным наддувом. В полной мере испытывался также здесь напор выпускного газоотвода, который оптимизируют, как известно при полной нагрузке. Однако благодаря равновысокому давлению в воздуховоде и выпускном трубопроводе очень реагирует на продувочный воздух и недопустимо сильно на повышенные сопротивления в выпускной системе, или на незначительные потери коэффициента полезного действия при неполной нагрузке. Даже незначительные загрязнения воздуха и газоотвода, радиатора надувочного воздуха, область турбин и компрессора, а также монтаж решетки входа турбины приводят к сильной потери давления наддува и вместе с тем к повышенной тепловой нагрузке.
Из испытаний в исследованиях Круп МАК с переменными системами газоотвода и переменными поверхностями турбины разработан 4-х отводящий эжектор. Этот 4-х отводящий эжектор приводит импульсы отработавшего газа в идеале на 8-м М332 таким образом, что никакие помехи от продувки соседних цилиндров не приводят к сбою. В своей оптимальной настройке 4-х отводящий эжектор даже для продуваемых цилиндров производит дополнительное понижение давления, который осуществляет недостижимо высокий и равномерный распыл в цилиндрах. Это преимущество отражается, прежде всего, в положительно фиксированной работе винта, так как высокий перепад давления между надувочным воздухом и выпускной трубопровод вызывает незаурядно большие пропускные способности продувочного воздуха. Интервал к линии помпажа компрессора остаётся, поэтому сохранение режима работы винта в нагнетании гарантировано.
У конструкции выпускного трубопровода выбрано устройство так, что никакие напряжения во фланцах газоотвода отработавшего газа не возникают. Компенсаторы хорошо доступные, газоотвод оформлен так, что как с одной стороны, так и с другой прилигают к турбоагрегату.
Изоляция газоотвода совершенно по новому сконструирована и связана местами крепления только с выпускным патрубком. В области крышки цилиндра необходимы только малые усилия, чтобы демонтировать отдельные части перехода к цилиндрам. Хорошее удобство доступа к винтам в крышке цилиндра особенно уделено внимание. Винты подогнаны относительно бокового зазора и материала для высокого режима температуры и горячего монтажа. Если демонтируется крышка цилиндров, то предназначенные подпорки заботятся об уверенном позиционировании выпускного трубопровода и соединительных фланцев.
Наддув
Важной предпосылкой для эксплуатации тяжелых фракций нефти на судах является работа турбонагнетателя приспособленного к такому топливу. В этой связи работа радиальных компрессоров затруднена, так как конструкция турбины требует перемены направления потока, требуются центробежные силы вращающегося турбинного колеса. Если вытекающий отработавший газ, соблюдая это направление, то наличие всех твердых остаточных продуктов сгорания в моменте выхлопа приводит к отложению на лопатках турбины. Эти заброшенные частицы (их приносит потоком отработавших газов повторно к рабочему колесу) откладывают на внешнем кольце абразивные осадки которые приводят к износу и простоям. Изготовителя турбонагнетателя и производителя двигателя решают эту проблему каждый своим методом: изготовители турбонагнетателя применяют износостойкие насадки колец. Первые длительные испытания с износостойкими насадками на кольца свыше 4800 часов показывают незначительный износ. Круп МАК внес вклад, выполняя сокращения процента твердых остаточных продуктов сгорания в отработавшем газе С-дизелей с постоянным давлением сгорания.
Подгонка специфики турбоагрегата происходила при других c-двигателях для оптимального соотношения коэффициента полезного действия в рабочей области нагрузки с одновременно сильными «Bьffelcha-rakteristik» при ходовых режимах винта. Большие пропускные способности продувочного воздуха способствовали верному решению, чтобы достичь наибольших границ режима . Даже кривые винта имеют на 130% дальше границы помпажа.
Резюмирование.
Двигатель М332C Круп МАК продолжает серию надёжных, малых машин на тяжелых фракциях нефти с сильными техническими характеристиками и вращающим моментом. Он использует данные из научного исследования и разработок впрыскивания, сгорания и наддува, и данные из практики сгорания тяжелых фракций нефти, эксплуатационной надежности и удобства технического обслуживания, а также величин расхода и простоев.
Так как двигатель располагает длинным ходом поршня, параметры могли сохранять степень сжатия, оптимизированную в камере сгорания для характеристики впрыскивания. Характер крутящего момента, благодаря модифицированному наддуву, ещё лучше, чем в обычном холостом режиме.
Незначительный процент твердых остаточных продуктов сгорания в отработавшем газе оседает на различных элементах конструкции, огневой бурт поршня, поршневые кольца и клапаны, в смазочных маслах и масляных фильтрах, турбонагнетателе и газоотводе, а также незначительно воздействует на людей, и на окружающую среду.
Особенное значение придается эксплуатационной надежности и надежному обслуживанию, выполняемое для покупателя. Сюда относятся каждое ёмкое мероприятие, которое технически застраховано, и имеет необходимый инструмент.
С достигнутыми хорошими величинами расхода на основе хорошего сгорания, оптимизировали область работы, которая остаётся постоянной в граничных областях износа.
Вместе с тем нахождение в рабочем диапазоне 1000 до 1600 kW и диапазоне частоты вращения 720 до 900 об/мин, делает его в 90-х замечательным 6-ти и 8-ти цилиндровым дизелем работающем на тяжелом топливе.


Das Wцrterbuch
1 | Der Diselmotor | Дизель
2 | Der Brennstoff | Топливо
3 | der breiten Fraktionzusammensetzung | Широко фракционный состав
4 | Der Kolben | Поршень
5 | Der Pleuelstange | Шатун
6 | Der Kurbelwall | Коленчатый вал
7 | Der Zylinderkopf | Крышка цилиндра
8 | Die Kastengestell | Блок цилиндров
9 | Der Lagerschalen | Вкладыш подшипника
10 | Der Laufbuchse | Втулка
11 | Der Abgasleitung | Выпускной газоотвод
12 | Der Aufladung | Наддув
13 | Die Ring | Кольцо
14 | Die Anpassung | Приспособление
15 | Das GrauguЯ | Серый чугун
16 | Das SphдroguЯ | Высокопрочный чугун
17 | Die Zugдnglichkeit | Доступность
18 | Der Abstьtzungen | Опора
19 | Die Wirtschaftlichkeit | Экономичность
20 | Der Leistungsbereich | Рабочий диапазон
21 | Die Anpassung | Подгонка
22 | Der Gestellbereich | Область станины
23 | Die Verminderung | Сокращение
24 | Das Turbi-nenlaufrad | Турбинное колесо
25 | Der Ansatz | Патрубок
26 | Der Bundbereich | Область бурта
27 | Das Ven-tile | Клапан
28 | die Verwen-dung | Применение
29 | Die Hдrtung | Закалка
30 | Die Richtung | Направление
31 | weiterentwiekelt | Глубина проникновения
32 | Цlverbrauch | Расход масла
33 | langfristig | Долгосрочность
34 | sicheren | Гарантирует
35 | Die Erzielung | Достижение
36 | vertraulich | Конфидициально
37 | bezьglich | Относительно
38 | Das gesamte Antrieb | Приводной механизм
39 | Die Kraftstoffpumpe | Топливный насос
40 | Der Nocken | Кулачек
41 | Die Rollenbelastung | Нагрузка качения
42 | Das Zahnrдd | Шестерня
43 | Die Weise | Способ
44 | Die Stцrwellen | Волновые помехи
45 | spьlenden | Продувание
46 | Der Nachbarzylinder | Соседний цилиндр
47 | Der Anfang | Начало
48 | Die Stoвaufladung | Импульсный наддув
49 | Der Vollast | Полная нагрузка
50 | Die Optimalabstimmung | Оптимальная нагрузка
51 | Der Uterdruck | Давление ниже атмосферного
52 | Das Spьlgefдlle | Перепад продувки
53 | Der Abstand | Интервал
54 | Die Pumpgrenze | Ограничение насоса
55 | Das Verdichter | Компенсация
56 | Die Anordnung | Расположение
57 | Die Verspannungen | Напряжение
58 | Der Abgasflanschen | Фланец газоотвода
59 | Die Voraussetzung | Предпосылка
60 | Der Schwerцlbetrieb | Работа на тяжелых фракциях нефти
61 | Der Turboladerhersteller | Изготовитель турбонагнетателя
62 | Die Dьsenringen | Насадка кольца
63 | Die Langzeiterprobungen | Длительные испытания
64 | Der Verschleiв | Износ
65 | Die Gleichdruckverbrennung | Постоянное давление сгорания
66 | Die Anpassung | Подгонка
67 | Die Spьlluftduchsдtze | Пропускные способности наддува
68 | robust | Надежный
69 | Das Drehmoment | Крутящий момент
70 | Die Entwicklung | Разработка
71 | Die Forschung | Исследования
72 | Das Kolbenhub | Ход поршня
73 | Das Verbrennungsrьckstдnde | Остаточные продукты сгорания
74 | Die Schmierцlfilter | Масляный фильтр
75 | Die Umweltbelastung | Окружающая среда
76 | Die Betriebssicherheit | Эксплуатационная надёжность
77 | Der Lietungsbereich | Диапазон мощности
78 | Der Drehzahlbereich | Диапазон частоты вращения
79 | Die Entwicklungsgeschichte | История развития
80 | Das Verbrennungsverfahrens | Способ горения
81 | Der Auspuff | Выхлоп
82 | Die Wirkuung | Эффект
83 | Die Schraube | Винт
84 | Die Zugдnglichkeit | Удобный доступ
85 | Die Reserven | Запасы
86 | Die Annдherung | Приближение
87 | Die Erregung | Возбуждение
88 | Das Gegenteil | Противоположность
89 | Die Schffahrt | Судоходство
90 | Das Abblaseventil | Выпускной клапан
91 | Das Umblaseventil | Впускной клапан
92 | Der Drall | Завихрение
93 | Die Meвriehe | Серия измерений
94 | Die Abhдngigkeit | Зависимость
95 | Die Menge | Количество
96 | Der Quersehnitt | Поперечное сечение
97 | Der Kolbenbolzen | Поршневой палец
98 | Die Formbestдndigkeit | Теплостойкость
99 | Die Kьhlung | Охлаждение
100 | Das Abgasrohre | Выхлопная труба


Литература
Heintze, Zigan. Zwischenbericht 5/87/2 „Va-riabler Multipulse-Converter" (nicht verцffent-licht).
Holst, Zigan. „C-Entwicklung und Vorerpro-bung 6 M 332 C" (nicht verцffentlicht).
Zigan, Nagel. Zwischenbericht „Elektronisch gesteuerte Druckspeicher-Einspritzung" (nicht verцffentlich).
Schlemmer-Kelling, Zigan. Versuchsbericht 37/ 89/282 „Verbesserung des Teillastverhaltens M 332/M 282" (nicht verцffentlicht).
Van't Hoff, Zwingmann. Versuchsbericht 282/ 352 „Dichtverband Laufbuchse/Kastengestell" (nicht verцffentlicht).
Van't Hoff, Zwingmann. Versuchsbericht 332/ 355 6 M 332 „Einspritzung und Rauchverhal-ten" (nicht verцffentlicht).
Schlachta, Zwingmann. „Betriebscrfahrungen mit M 332-Motoren im Schwerцlbetricb" (nicht verцffentlicht).
Zigan. „Stauaufladung am Motor 8 M 282". DT 3 Bericht Nr. 4/87 (nicht verцffentlicht).
Zeitschrift “Seewirtschaft” Jahngang 42 8/1990 August 92s.
Zeitschrift “Seewirtschaft” Jahngang 43 3/1991 Mдrz 70s.

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