HomeNewsletterAboSpringer Automotive MediaMediadatenKontakt

Home > Aktuell > Nachrichten

Mittelschnell laufender MaK-Motor für IMO-II-Anforderungen

Der neue MaK-Schiffsmotor 7 M 43 C LEE (Low Emission Engine) erfüllt bereits heute die erwarteten künftigen IMO-II-Emissionsvorschriften. Der mittelschnell laufende Dieselmotor mit Schwerölbetrieb - eine Weiterentwicklung des bekannten Motors MaK 7 M 43 C - hält die strengeren Grenzwerte allein durch innermotorische Maßnahmen ein. Die alten Motoren können auf die "LEE"-Spezifikation umgerüstet werden.

Der Schlüssel für niedrigen Stickoxidausstoß ist die Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses beim Grundmotor. Vor zehn Jahren war bei MaK eine Verdichtung von 11 bis 12 üblich; für IMO I wurde die Verdichtung auf 14 bis 15 erhöht, und für IMO II wird ein Verhältnis von 17 benötigt. Ein weiterer Eckpunkt des MaK-Konzepts für schadstoffarme Motoren ist der Miller-Zyklus, also die Änderung der Ventileinstellung beim Motor, um eine kühlere Verbrennung zu erreichen. Für IMO I wurde nur ein kleiner Miller-Effekt von fünf Prozent genutzt, doch IMO II erfordert einen Miller-Effekt von 20 Prozent. Das stellt eine große Herausforderung für den Turbolader dar, der ein Ladedruckverhältnis von fünf bieten muss, um die heutigen Werte für den mittleren Verbrennungsdruck einzuhalten.

Durch die Verbindung von höherem Verdichtungsverhältnis und Miller-Effekt können die NOx-Emissionen ohne Einbußen beim Motorwirkungsgrad (spezifischen Kraftstoffverbrauch) laut Unternehmensangaben um und 30 Prozent gesenkt werden, hätte jedoch den Nachteil schlechter Lastaufnahme im Leerlauf und sichtbarer Rußemissionen bei Teillast mit sich gebracht. Deshalb setzt das MaK-Konzept auf eine "variable Nockenwellensteuerung", um sowohl geringe NOx-Emissionen als auch ausgezeichnete Lastaufnahme zu ermöglichen und sicherzustellen, dass in allen Lastbereichen kein sichtbarer Ruß ausgestoßen wird.

Die variable Nockenwellensteuerung (Flexible Camshaft Technology, FCT) erlaubt Veränderungen beim Kraftstoffsystem und beim Luftsystem im Teillastbetrieb. Durch einen früheren Beginn der Kraftstoffeinspritzung und höheren Einspritzdruck wird die Verbrennung verbessert und der Rußausstoß um 50 Prozent verringert. Die verschobene Einlassventileinstellung schaltet den Miller-Zyklus aus und senkt den Rußausstoß um weitere 25 Prozent. Insgesamt verringert die variable Nockenwellensteuerung von MaK die Rußemissionen bei Teillast nach eigenen Angaben um 75 Prozent und verbessert gleichzeitig die Motorleistung im Teillastbetrieb.

Das System besteht im wesentlichen aus einem modifizierten unteren Ventiltrieb, einer pneumatischen Verstelleinheit und einer speicherprogrammierbaren Steuerung. Die variable Nockenwellensteuerung auf der Grundlage einer exzentrischen Stößelhebelwelle, die automatisch sowohl den Einspritzzeitpunkt als auch den Einspritzdruck und die Ventileinstellung beeinflusst, ist eine robuste mechanische Lösung. Die zum Betätigen des Systems erforderliche Motorlast kann nach den Erfordernissen des Schiffsbetreibers frei eingestellt werden. In jedem Fall wird kein sichtbarer Rauch ausgestoßen und gleichzeitig werden bei jeder Last die IMO-Forderungen erfüllt.

Alle derzeit in Betrieb befindlichen MaK-Schiffsmotoren der Baureihen M 20 C, M 25 C, M 32 C und M 43 C können auf den emissionsärmeren Standard umgebaut werden - laut Unternehmen zu nur etwa 15 bis 25 Prozent der Kosten eines neuen Motors, der IMO II genügt. Ein Markt für die Umrüstung ist vorhanden: Bislang sind rund 80 MaK-Motoren der Typen M 32 C und M 43 C mit
variabler Nockenwellensteuerung verkauft worden.

Schon seit Oktober 2007 fährt das 144 m lange Tankschiff "Fure West" mit dem auf "LEE" umgerüsteten MaK 7 M 43 C. Dazu haben die Experten von MaK die Pleuel, Nockenwellensegmente und unteren Ventiltriebe umgearbeitet. Zunächst wurde ein Zwischenstück zur Verlängerung des Pleuels eingebaut, wodurch das Verbrennungsvolumen verkleinert und das Verdichtungsverhältnis erhöht wurde. Daraus ergab sich die Notwendigkeit, den Verschleißring durch eine kürzere Ausführung zu ersetzen. In einem zweiten Schritt wurden die Nockenwellensegmente durch modifizierte Ausführungen für die variable Nockenwellensteuerung ersetzt, die lastabhängige Veränderungen des Kraftstoff- und des Luftsystems ermöglichen. Unterer Ventiltrieb, Einspritzpumpen und Einspritzdüsen wurden entsprechend ausgewechselt. Außerdem wurde der ABB-Turbolader auf höheren Ladedruck umgebaut, wobei das Leitrad und der Leitschaufelring ersetzt wurden. Als Ergebnis beträgt der Nox-Ausstoß nur noch 8,3 g/kWh, liegt also 36 Prozent unter dem geltenden IMO-Grenzwert, und die Rußemissionen wurden im gesamten Lastbereich und auf weniger als 0,5 FSN (Filter Smoke Number) reduziert. Metadaten anzeigen: Autor verbergen | Schlagworte