Stärkster Dieselmotor der Welt | Beiträge 16+

garth.brooks hat folgendes geschrieben:

Mit der früheren NSU Formel 3=6 wollte man ausdrücken dass der 3Zylinder 2T mit dem Vibrationsniveau des 6 Zyl. 4T läuft, als ein 2Zyl. 2 T so wie ein 4Zyl.4T.

Das war ursprünglich DKW und nicht NSU

http://1949car1985.piranho.de/technische-daten/dkw3-6.htm

zum thema drehzahl möcht ich noch ein paar worte einwerfen:

masse
beschleunigung
(kolben)geschwindigkeit
massenkräfte (fliehkraft)
volumen (gaswechsel)

rechnet mal überschlägig für 98' hub
alles klar ?


btw: ein zweitakter hat im schiffsbau noch einen gewaltigen vorteil !
man kann ihn einfach umsteuern, sprich er läuft links- oder rechtsrum.


CU Gremlin

Eine kleine Ergänzung von Hein Seemann:

Einige zusätzlichen Daten zum größten Dieselmotor der Welt:
980 mm Kolbendurchmesser, 2660 mm Hub, mittlerer effektiver Druck 18,2 bar,
Zünddruck 200 bar (beim neuen MB E-Klasse auch schon 155 bar), folglich ergibt
das 6000 t Kolbendruck bei ca. OT, 14 Zylinder, d. h. knapp 8000 PS/Zylinder.
Kraftstoffverbrauch 126 g/PS, d.h. bei 90 % ständiger Auslastung (normal),
300 t Schweröl pro Tag, zusätzlich für die Zylinderölschmierung ca. 10 kg/Zyl. 24 h.

Eingespritzt wird das Schweröl bei ca. 120 Grad C und höher bis 160 Grad, je nach
Kraftstoffqualität über 3 Einspritzdüsen neben dem Auslassventil von einer Kraftstoffpumpe. Common Rail ist auch schon erhältlich, hier sind nur zwei
parallel geschaltete Hochdruckpumpen (1000 bar, höhere Drücke ergaben
keine Verringerung des Verbrauchs). Auch ergeben sich bei Common Rail
bezüglich Kraftstoffverbrauch auch keine Verbesserung im Vollastbereich,
wohl aber in der Mindestdrehzahl. Bei Normalmotoren sind etwa 25 – 30 UpM
die Regel, unter dieser Drehzahl bleibt er stehen. Bei Common Rail sind
aber 15 Umdrehungen sicher fahrbar.

Wenn ein großes Containerschiff in den Hafen läuft, so bei 6 kn Fahrt, braucht
das Schiff etwa 1000 PS für den Vortrieb, d. h. nur ca. 1% der Leistung des
Motors, geht vorab nicht, er leistet mehr. Durch mehrmaliges Stoppen und
Wiederanfahren der Hauptmaschine ist das nur möglich. Bei Common Rail
ist das aber fast möglich, man denkt schon über Zylinderabschaltung nach.
Die neusten Motoren sowohl von MAN&BW und Wärtisla (Sulzer) können
voll elektrisch gesteuert, ohne Nockenwelle, bestellt werden.
Die Einspritzdüsen werden auch hier piezoelektrisch angesteuert.

Das Gewicht dieses größten Motors beträgt 2500 Tonnen, bei 28 m Länge
und 13 m Höhe.

Bestellen kann man diesen Motor auch bis 18 Zyl. d.h. 140000 PS, nur gibt
es hierfür noch keine Schiffe. In etwa 10 Jahren sollen 18000 TEU Container-
Schiffe mit 25 kn mit dieser Leistung durch Weltmeere fahren. Diese Schiffe
sind ca. 400 m lang und können zur Zeit keinen Deutschen Hafen anlaufen.
Der Weser-Jade-Hafen wird hierfür extra gebaut.

Gehen wir doch mal gemeinsam in den Maschinenraum und fahren dieses
Monstrum von Motor an:
Das Schmieröl muss mindestens 50 Grad haben (nur Einbereichsöl, Schmieröl-
menge 1 Liter pro kW installierte Leistung, also bei unserem Motor 80 t, Öl wird
nie gewechselt, nur über Separatoren gereinigt). Das Schmieröl wird auch zur
Kolbenkühlung benutzt. Die Kühlwassertemperatur für Zylinder und Zylinderdeckel
etwa gleich wie bei Fahrzeugmotoren, 83 Grad. Schmierölpumpendruck auf
ca. 4 bar, (E-Antrieb) und einer Vielzahl weiterer Pumpen und Aggregate.

Starten der elektrischen Spülluftgebläse, dem Zweitakter muss von außen Luft
eingeblasen werden (mechanisch oder Turbolader), gilt grundsätzlich, früher
wurden die Unterseiten der Kolben als Spülluftpumpen mit einer Vielzahl von
Spülluftventilen eingesetzt, gibt heute alles nicht mehr. Durch diesen hohen
Überschuss an Luft ist dieser Schiffsdiesel qualmfrei, auch beim Hochfahren.

Starten des Dieselmotors von der Brücke mit 30 bar Anlassluft bis ca. 25 – 30
UpM, dann wird automatisch Kraftstoff eingespritzt, der Diesel läuft dann
selbständig. Die Turbolader laufen jetzt langsam los, die erzeugte Luft würde
überhaupt nicht für eine normale Verbrennung ausreichen. Von der Brücke
aus wird nur nach Drehzahl vom nautischen Offizier gefahren.

Wenn die Küste etwa nicht mehr zu sehen ist, und die Turbolader laufen auf
vollen Touren, werden die elektrischen Spülluftgebläse abgeschaltet.
Die Turbolader müssen alle 2 Tage mittels ca. 2-3 kg Wallnussgranulat auf
der Abgasseite gereinigt werden. Durch Rußpartikel setzen sich die Turbinen-
schaufeln zu, gut zu sehen durch die steigende Abgastemperatur der Zylinder,
Motor bekommt weniger Luft. Der Turbolader hat luftseitig einen Durchmesser
von ca. 3 m z. B. bei einem 28000 kW- Diesel. Der z. Zt. größte Turbolader
kann Luft bis 32 000 kW Antriebsleistung erzeugen, das heißt bei unserem Größtmotor sind 3 Turbolader erforderlich, bei max. 4 bar Spülluftdruck (abs.)

Was für die Schrauber: Das eine Auslassventil in einem Korb im Zylinderdeckel
muss alle 6000 Betriebsstunden gewechselt werden und dauert 4 h. Alle Dehn-
schrauben werden hydraulisch gelöst bzw. gespannt. Kolben werden alle
12000 Betriebsstunden gezogen und neu beringt. Eine Zylinderbuchse hält
etwa 40000 Betriebsstunden. Containerschiffe laufen etwa 7000 Stunden
im Jahr.

60 % Wirkungsgrad beim Schiffsdiesel, zur Zeit noch nicht, etwa 52 % ist richtig.
Verdichtungsverhältnis ist das A und O (vor 25 Jahren war 64 bar Zünddruck
normal, bei 164 g/PSh).

Der höchste Wirkungsgrad bei einer Antriebsmaschine liefert die GUD-Anlage
(Gas- und Dampf Kreisprozess) mit 59 % (elektrisch), liefert Siemens, aber nur
bei Gas oder leichtem Heizöl.



Cu
Peter

Hallo Peter,

ich habe mal gehört, das Ventile und Kolben auch bei laufender Maschine gewechselt werden können. Ich kann mit vorstellen, das man den Kreuzkopf auskupplen kann wenn man die Maschine kurz stoppt. Das das Auslassventil nicht mal 1 Jahr durchhält, ist nicht viel, finde ich. Liegt das an den Verunreinigungen im Schweröl ? (siehe Turboladerreinigung)

Mit freundlichem Gruß
Christian

Hallo Christian,

Das ist wie beim normalen Automotor, Arbeiten während des Laufens sind
ausgeschlossen. Bei den riesigen hin und hergehenden Massen, nicht
vorstellbar.

Trotz Ventildrehvorrichtung kommt es mit der Zeit, dass sich Ventiltundichtigkeiten
einstellen (200 bar Druck!). Im ausgebauten Zustand werden die Sitzfläche im Ventilkorb und am Ventilsitz maschinell eingeschliffen, dieses kann mehrfach durchgeführt werden. Bei Untermaß werden die Flächen dann wieder aufgeschweißt.
An Bord sind 2 bis 3 Ersatz-Auslassventilköpfe, die ausgebauten Ventile werden
durch die Maschencrew (meistens Philipinos) wieder instandgesetzt.

6000 Bh findest du kurz für die Einsatzdauer, dein PKW hält vielleicht 2500 Bh.
In 4 Stunden ist der Austausch ja erledigt. Natürlich hat das Schweröl einen
großen Einfluss auf die Lebensdauer, besonders der Schwefelgehalt, der mehrere
Prozent haben kann. Nur das Schweröl kostet z.Zt. nur ca. 140 Dollar/Tonne.

Die Turboladerreinigung hat mit den Auslassventilen nichts zu tun. Alle Gasaustritte
führen in den gemeinsamen Abgaskanal und von dort in die Turbolader. Das
Wallnussgranulat wird vor Turbolader eingeblasen.

Christian, nach Zusendung deiner E-Mailadresse kann ich dir einige Bilder schicken,
dann wird alles klarer.

Mit freundlichem Gruß

Peter

Hallo Peter,

mir läßt das Thema Aufladung beim 2-Takt Schiffsdiesel noch keine Ruhe. Die Einlaßkanäle sind in diesem Fall ja nur kurz geöffnet. In diesem Zeitraum muß also a) das Abgas durch das Auslaßventil gespült werden und b) Ladedruck aufgebaut werden. Für den Ladedruck muß aber das Außlaßventil wieder geschlossen sein. Ich kann mir nicht so recht vorstellen, daß die Zeit dafür reicht. Andererseits könnte man, um Zeit zu dafür zu gewinnen, das Außlaßventil schon vor Öffnung der Einlaßkanäle öffnen. Womit man allerdings wieder Wirkungsgrad verschenken würde, weil man den Expansionsdruck nicht bis UT (oder kurz davor) nutzen könnte.

Ich hoffe, ich habe mich einigermaßen verständlich ausgedrückt, wie weiter oben schon gesagt, ich bin nicht Fach. Was man von Dir ja nicht gerade behaupten kann.

Mich wundert nur, daß Hein Seeman nicht aus Hamburg, Büsum oder Schlicktown (Wilhelmshaven) kommt, sondern aus Essen.

mcgregg

mir läßt das Thema Aufladung beim 2-Takt Schiffsdiesel noch keine Ruhe. Die Einlaßkanäle sind in diesem Fall ja nur kurz geöffnet. In diesem Zeitraum muß also a) das Abgas durch das Auslaßventil gespült werden und b) Ladedruck aufgebaut werden. Für den Ladedruck muß aber das Außlaßventil wieder geschlossen sein. Ich kann mir nicht so recht vorstellen, daß die Zeit dafür reicht. Andererseits könnte man, um Zeit zu dafür zu gewinnen, das Außlaßventil schon vor Öffnung der Einlaßkanäle öffnen. Womit man allerdings wieder Wirkungsgrad verschenken würde, weil man den Expansionsdruck nicht bis UT (oder kurz davor) nutzen könnte.


uff

mach folgendes: betrachte den ventilgesteuerten zweitakter (gleichstromspülung) und den viertakter parallel nebeneinander. du wirst feststellen, dass für den ladungswechsel beim viertakter nur unwesentlich mehr zeit zur verfügung steht, und auch nur deshalb weil das abgas ausgeschoben wird.

die zeit für die eigentliche aufladung ist gleich klein, denn zum aufladen muss (wie du richtig erkannt hast) der auslass geschlossen sein. die gasvolumen sind dabei kein problem, denn beim zweitakter hab ich erheblich mehr querschnitt zur verfügung als im viertakter. ich kann den kompletten zylinderkopf für den auslass nehmen und den zylinderfuss für den einlass. im viertakter muss beides im ZK sein. logischerweise muss das ladeluftgebläse im zweitakter hohe volumenströme liefern können.

in der tat wird der auslass schon viel zu früh geöffnet, das ist aber beim viertakter auch so.
du musst den auslass öffnen bevor das restgas vollständig entspannt ist, sonst bekommst du u.U. unterdruck im zylinder. schau dir mal entsprechende ventilsteuerzeiten an.

alles klar ?

CU Gremlin

@gremlin: Beim 4-Takter habe ich für jeden Arbeitstakt 180° Kurbelwellendrehung (vereinfacht gesehen). Also bleiben zum Ausstoßen und zum Ansaugen immerhin 360°. Beim 2-Takter muß das jedoch alles auf ein paar Grad um den UT erfolgen. Und das kann ich mir gerade im Vergleich nicht so richtig vorstellen. Oder mache ich einen Gedankenfehler.

*bittenichhaun* habe so meine Wissenslücken, bin aber sehr interessiert.

mcgregg

Oder mache ich einen Gedankenfehler.


nen kleinen.

richtig ist, dass im zweitakter der gaswechsel nur im bereich UT stattfindet und dabei sehr schnell von sich gehen muss. allerdings (und das ist der knackpunkt!) hab ich wahnsinnig grosse strömungsquerschnitte zur verfügung die mir das erleichtern.
wenn wir aus einem 4-ventil viertakter einen zweitakter machen hab ich für den auslass 4 ventile zur verfügung statt nur zwei. entsprechend kann ich im UT die einlass-schlitze dimensionieren. schau dir mal den junkers-flugdiesel unter http://www.ralfhandel.de/images/fragebild.jpg an. As und Es sind Aus- und Einlass-schlitze, welche komplett umlaufend angeordnet sind. es ist unschwer vorstellbar, dass mit tellerventilen so ein öffnungsquerschnitt niemals machbar ist.

für die aufladung (also druck in den zylinder bringen) haben beide konzepte gleich wenig zeit. ich muss zwischen auslass-ZU und einlass-ZU richtig reinblasen. einlass-ZU kommt dabei zeitlich so, dass der aufwärts gehend zylinder noch nicht so viel druck erzeugt, dass der ladedruck überschritten wird (sonst würds ja nicht gehen). das geht auch im rein schlitzgesteuerten zweitakter, allerdings brauch ich dann eine vorrichtung, die mir den auslass-kanal verschliesst ('nachladeschieber'). wurde angwandt, aber zugunsten der ventilsteuerung im kopf aufgegeben.

CU Gremlin

Also gut Gremlin, dann will ich mal zusammenfassen. Turboaufladung funktioniert beim 2-Takt Diesel folgendermaßen:

Gegen Ende des Verbrennungsvorgangs kurz bevor die Einlaßschlitze durch den abwärts laufenden Kolben frei gegeben werden, öffnet das Auslaßventil. Ein großer Teil der Abgase entweicht jetzt, weil noch ordentlich Druck im Zylinder herrscht. Danach öffnen die Einlaßkanäle, hier herrscht durch den Turbolader ordentlich Druck. Von daher eigentlich gar nicht so doof, das Außlaßventil vorher schon aufzumachen. Die einströmende Frischluft verdrängt jetzt noch einen guten Teil der Abgase. Das Außlaßventil wird geschlossen, die Einlaßkanäle sind aber noch geöffnet. Jetzt kommt der Ladedruck in den Zylinder, bis die Einlaßkanäle durch den Kolben wieder verschlossen werden. Das Ganze wird ordentlich verdichtet, irgendwann um OT herum wird der Brennstoff eingespritzt und die sich ausbreitende Flammfront treibt den Kolben mit mächtig Schmackes nach unten. Kurz vor UT beginnt der Gaswechsel dann wieder von vorne.

Ich glaub jetzt hab ichs. Aber wie ich den Gremlin kenne, stimmt an meiner Ausführung bestimmt wieder was nicht.

Jedenfalls finde ich die Walnußmethode ziemlich schräg.

mcgregg

Ich glaub jetzt hab ichs. Aber wie ich den Gremlin kenne, stimmt an meiner Ausführung bestimmt wieder was nicht.

ne, jetzt passts


darfst nur nicht vergessen: auch beim 4-T wird der expansionshub nicht voll genutzt, auch hier öffnet der Auslass lange vor UT. im bereich UT lässt sich der druck im zylinder eh kaum noch nutzen (kurbeltrieb!). bei turbomotoren wird denn ja auch die restenenergie im abgas noch sinnvoll verwertet

CU Gremlin

Gremlin hat folgendes geschrieben:

mcgregg hat folgendes geschrieben: Ich glaub jetzt hab ichs. Aber wie ich den Gremlin kenne, stimmt an meiner Ausführung bestimmt wieder was nicht. ne, jetzt passts

Uff, da bin ich aber erleichtert.

Ich glaub so langsam bin ich reif für "Dieselmotor-Management". Hab noch viel Wissensbedarf. Muß meiner Süßen wohl mal einen Tipp geben.

Gruß
mcgregg

Hallo Rudolf alias mcgregg! Naja, Deinen Wissensdurst kann ich verstehen, nachdem Du für 90 Jahre in der Versenkung verschwunden warst. Da staunst Du, was die aus Deiner Erfindung gemacht haben, ne?

Was mich jetzt noch interessieren würde: Was passierte wirklich im Jahr 1913 auf dem Schiff, auf dem Du plötzlich spurlos verschwunden warst?

Übrigens, dem Foto nach zu urteilen hast Du Dich ja vortrefflich gehalten. Nimmst Du eine Anti-Falten-Chreme?

gruß

@SeatArosa1.7SDI:

OK, das Bild ist von Rudolf Diesel. Fand ich zum Thema ganz passend. Aber ich würde mir ja nie anmaßen, den alten Rudolf hier zu repräsentieren. Außerdem hätte ich mich dann nicht "mcgregg" sondern "Rudi_D" genannt. Und ich würde mich nicht in aller öffentlichkeit so blöd anstellen, den 2-Takt Diesel zu verstehen.

Aber 1913 auf dem Schiff? Hab nur was mit frühem Tod in Erinnerung. Ich glaub ich sollte mich mal über mein "Idol" schlau machen.

Wie wäre es in den Fachartikeln mit einem Portrait über Rudolf Diesel? Zum Beispiel wie dieses über Felix Wankel. Dessen Entwicklungen finde ich übrigens viel faszinierender als den Dieselmotor. Trotzdem fahre ich als Verbrauchsfreak lieber Diesel.

Gruß
mcgregg

Hallo an mcgregg und den anderen Freunden des großen Dieselmotors


Ich hoffe das eingebundene Bild kommt an.
Vieles ist ja zwischenzeitlich ergänzt und klargestellt worden. Bedenkt bitte,
das zur Spülung der Abgase aus dem Zylinder ein Spülluftdruck ansteht
von 4 bar (abs) bei Volllast (Schiffe fahren bei 90% MCR) und einem riesigen
Puffer der Kanäle, die auch unter gleichem (etwas schwankenden) Druck
stehen. Der Gegendruck besteht aus dem Abgasweg Auslassventil, Diffuser (nicht im Bild), Abgassammelleitung (bei den Größtmotoren kann man fast stehen),Turbolader, Abhitzekessel und Schornstein.
Zur Erinnerung: Beim kritischen Druckgefälle von 5,3 bar (ideales Gas) entsteht
Schallgeschwindigkeit an der engsten Stelle. Es rauscht als ganz schön in den
Einlassschlitzen und dem Auslassventil. Kann man nur nicht hören, wird überlagert
vom Lärm der Turbolader, ohne Gehörschutz kann man nicht die Zylinderstation
betreten.

In den letzten 25 Jahren ist der Wirkungsgrad der 2-Takt Großdiesel von etwa
41 auf ca. 52 % (167gr/kWh bei 3,2 m Hub, Kolbendurchmesser 800 mm, 76 UpM,
Motor für Tanker oder Bulkcarier, 15 kn),(4-Takter liegen bei 180 gr/kWh,
Zylinderleistung etwa 1000 kW, bei MAK 425/120 UPM, diese Motoren sind in der
Höhe um ca. 1/3 geringer gegenüber 2_Takter).
Im erheblichen Maße trägt da zu bei die intensive Verbesserung der Turbolader mit beträchtlich gesteigerten Wirkungsgrad, dieser ist so hoch, dass die Gas-Austrittstemperatur (um 280 Grad) geradeso ausreicht um ausreichend Dampf für den allgemeinen Schiffsbetrieb während der Fahrt im Abhitzekessel zu erzeugen.
Also bei unserem größten Schiffsdieselmotor müssen 300 t/24 h Schweröl von
ca. 10 Grad auf 130 Grad aufgeheizt werden.

Zu deinem Hinweis: „Jedenfalls finde ich die Wallnussmethode ziemlich schräg“.
Verstehe ich nicht. Zur Not geht auch Reis, wegen der Philipinos ist ja genug
davon an Bord.
Schon in den 60 Jahren wurde beim Starfighter zur Reinigung des Triebwerks
Wallnussschalen (Granulat) eingesetzt.

Über 2- und 4-Takter Schiffsdiesel eine hervorragende Seite:
http://www.marinediesels.info/entry2.htm
leider nur in englisch, könnt sie aber über Google Sprachtools roh übersetzen
lassen. Wenn ihr Fachausdrücke unbedingt wissen wollt, mailt mich an.

Da wundert es einen, dass Hein Seemann sich in Essen niedergelassen hat.
Nach 16 Schiffen wollte ich einen Landjob, den habe ich hier gefunden und
habe mich mit noch wesentlich größeren Energieanlagen beschäftigt, z.B.
Turbosatz 1300 MW (1.700.000 PS) 65 m lang. Bin aber jetzt im Ruhestand
und fahre gelegentlich zur See, möglichst 2-Takter und darüber hinaus bin ich
Gasthörer an der hiesigen Universität mit Schwerpunkt, wie sollte es auch
anders sein, Motorentechnik. (hatte ich auch mal früher gehört auf der
Schiffsingenieurschule), long time ago.

cu

Hein Seemann

Peter

@Peter: Uiuiui, Dein Posting beantwortet ja viele Fragen, wirft aber auch wieder neue auf. Ich werde mir mal in einer ruhigen Stunde den Link zu Gemüte führen. Sehr interessant. Danke.

Das mit den Walnußschalen erscheint mir in dieser Zeit, wo man uns an allen Ecken und Enden versucht mit "High Tec" zu beeindrucken, dann doch recht rustikal. Man könnte doch mit bedeutungsschwangerer Mine den Schiffsbetreibern ein sauteures chemisches Mittel unterjubeln. Mautsysteme und Dieselrußfilter funktionieren trotz erheblichen Entwicklungsanstrengungen nicht so richtig. Und der Turbolader im Schiffsdiesel wird einfach mit Walnußschalen gereinigt. Genial.

Für Schiffe und ihren Antrieb habe ich mich eigentlich schon immer interessiert. Als Jugendlicher fiel mir dann das Buch "Alles über ein Schiff" über die "Cap San" Schiffe in die Hände. Ich hab mir die Cap San Diego im Hamburger Hafen angeschaut, sehr interessant.

Jetzt doch noch eine Frage. Aus welchem Land kommt die Firma Sulzer? Klingt irgendwie deutsch, aber im Internet habe ich noch nichts entdeckt, was auf die Nationalität dieser Firma hinweist.

Gruß
mcgregg