Großdieselmotoren erreichen exzellente Wirkungsgrade, sind in der Lage Schweröle zu verbrennen und werden bevorzugt zum Antrieb von Seeschiffen und in Motorkraftwerken eingesetzt. Für Schiffsmotoren ist durch die International Maritime Organization eine Absenkung der NO(x)-Grenzwerte gegenüber heute um 15 bis 22 % mit Wirkung zum 01.01.2011 beschlossen worden. Für Kraftwerksmotoren hat die World Bank eine erneute Verschärfung ihrer Richtlinien mit Wirkung zum Dezember 2008 vorgenommen. Nach einer Absenkung des zulässigen NO(x)-Emissionswertes um ca. 10 % im Jahre 2000 wurden jetzt die Grenzwerte um weitere 10 bis 25 % reduziert. Sowohl für Schiffs- als auch für Kraftwerksmotoren ist die Kombination des Miller-Verfahrens mit einer zweistufigen Abgasturboaufladung sehr attraktiv. Mit Fokus auf eine Schiffsanwendung wurde im Rahmen des von der EU geförderten Forschungsvorhabens HERCULES ein Prototypmotor MAN 6L 32/44 CR mit einer flexiblen, zweistufigen Aufladegruppe sowie variablen Miller-Steuerzeiten ausgerüstet und erprobt. Es gelang die NO(x)-Emissionen verbrauchsneutral um über 40 % abzusenken und gleichzeitig die Zylindernennleistung von 560 auf 640 kW zu steigern. Besonders hervorzuheben ist, dass diese ausgezeichneten Ergebnisse mit einem sehr guten Rauchverhalten erreicht werden und auch das Lastaufschaltverhalten des Motors vergleichbar mit dem des einstufig aufgeladenen Serienmotors ist. Entscheidend für dieses hervorragende Gesamtergebnis ist das gewählte Technologiepaket bestehend aus einem variablen Ventiltrieb (WT) für die Einlassventile und dem flexiblen Aufladesystem mit variablem Turbinenquerschnitt (VTA) an der Hochdruckstufe. Ein weiterer Baustein ist das bereits am Serienmotor vorhandene CR-Einspritzsystem. So gelingt es sowohl sehr gute Werte für Kraftstoffverbrauch und Stickoxide darzustellen als auch in der Teillast durch Abschalten des Miller-Verfahrens und Anheben des Ladeluftdruckes über die VTA gute Rauchwerte sowie ein gutes Lastaufschaltverhalten darzustellen. Bei Kraftwerksmotoren spielen die Betriebskosten und somit der Kraftstoffverbrauch eine noch größere Rolle als bei Schiffsmotoren. Auch hier ist die zweistufige Aufladung in Kombination mit M/7er-Steuerzeiten eine sehr interessante Lösung, sowohl die NO(x)-Emissionen als auch den Verbrauch drastisch zu senken. Gezeigt wurde zusätzlich, dass es gelingt, auch einen zweistufig aufgeladenen Motor effektiv in einen Kombi-Prozess mit Abgaskessel, Dampfturbine und ggf. zusätzlichem Power Take Off an der Hochdruckturbine einzubinden.
Zweistufige Aufladung bei mittelschnelllaufenden Großdieselmotoren in Marine- und Kraftwerksanwendung
Two-stage turbocharging with medium speed diesel engines for marine- andpower plant applications
2009
17 Seiten, 14 Bilder, 3 Tabellen, 17 Quellen
Conference paper
German
Entwicklungstendenzen bei mittelschnelllaufenden Grossdieselmotoren
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|Innermotorische NOx Minderung in mittelschnelllaufenden Grossdieselmotoren
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