Verbrauchseinsparungen bei Lokomotiven durch Umrüstung auf EFI

TEM-7 Lokomotive mit Kolomna D49 diesel-elektrischem Antrieb, umgerüstet auf EFI

Pressemitteilung (April 2017)

HEINZMANN hat erstmalig im Feldeinsatz eine russische TEM-7 Lokomotive erfolgreich von konventioneller auf elektronische Kraftstoffregelung umgerüstet. Die mechanische Kraftstoffeinspritzanlage des Dieselmotors vom Typ Kolomna D49 wurde dabei mit dem elektronisch angesteuerten E-PPN Hochdruckventil nachgerüstet. Die schlüsselfertige Systemlösung resultierte in über 10 % Ersparnis beim Kraftstoffverbrauch der Lokomotive, bei gleichzeitig optimiertem Laufverhalten und Wartungsaufwand.

Weltweit sind noch immer sehr viele dieselbetriebene Lokomotiven im Einsatz - und werden es auf nicht elektrifizierten Strecken auch weiterhin bleiben. Betriebszeiten von 30 und mehr Jahren sind keine Seltenheit. Dementsprechend veraltet ist der Motorenbestand. Verbrauchs- und Abgaswerte entsprechen längst nicht mehr heutigen Bestimmungen. Möglichkeit zur Verbesserung bietet die Nachrüstung des Diesel-Einspritzsystems mit einer elektronischen Steuerung, welche Einspritzmengen und -zeiten im gesamten Betriebsbereich präzise vorgibt. Darüber lassen sich Verbraucheinsparungen von über 10 % erzielen.

E-PPN Steuerventil zur Erweiterung mechanischer PLN EinspritzsystemeHerzstück des PLN Erweiterungssystems ist das elektronisch betätigte E-PPN Steuerventil. Es verhilft mechanischen PLN-Einspritzsystemen zu völlig neuen Qualitäten. Zusammen mit der leistungsfähigen MVC 01-20 Magnetventilsteuerung von HEINZMANN optimiert es kennfeldgesteuert die Verbrennungsabläufe (EFI). Durch gleichgestellte Einspritzmengen über alle Zylinder werden ein ruhiger Motorlauf und verminderte Motorbelastungen erreicht.
Typisch für viele Lokomotiven ist der hohe Anteil an Leerlaufbetrieb. Lokomotivmotoren werden selten ausgeschaltet, wodurch der Leerlaufverbrauchsanteil erheblich sein kann. Besonders bei Rangierloks ist diese Betriebsweise ausgeprägt. Im Leerlauf ermöglicht das E-PPN-System durch Zylindergleichstellung eine deutliche Drehzahlabsenkung. Diese kann ergänzt werden durch Zylinderabschaltung, bei der die Hälfte der Zylinder abwechselnd stillgesetzt wird.
Erweiterte Möglichkeiten der Einspritzgestaltung zur Verbrennungsoptimierung führen im gesamten Betriebsbereich zu Kraftstoffeinsparungen. Diese beinhalten die präzise Kennfeldsteuerung von Einspritzbeginn, Einspritzmenge und Einspritzmengenbegrenzungen. Zudem wird die Rauchbildung reduziert und das Lastwechselverhalten verbessert. Die Höhe der Einsparungen hängt wesentlich auch vom Lastprofil der Lok ab. Insbesondere bei hohem Teillastanteil ergeben sich deutlich geringere spezifische Verbräuche.

auf elektronische Kraftstoffregelung umgerüstetes System mit E-PPN HochdruckventilenDie Umrüstung eines konventionellen, steckpumpenbasierten Einspritzsystems auf E-PPN erfordert keinen besonderen Aufwand. Modifikationen am Motor selbst sind in der Regel nicht erforderlich. Das elektronisch gesteuerte Einspritzventil kann über entsprechende Adapter an nahezu jede Einspritzpumpe angepasst werden. Ein großer Leistungsbereich bis 350 kW pro Zylinder wird abgedeckt. Aufgrund der geänderten Anschlussgeometrie ist lediglich eine Anpassung der Hochdruckleitung erforderlich. Der Injektor bleibt unverändert. Aufgrund der hohen Systemflexibilität können unterschiedlichste Motoren bedient werden. Für die meist beengten Platzverhältnisse in Lokomotiven ist E-PPN besonders geeignet.
Die Steuerung des umgebauten Systems erfolgt über das universelle Magnetventil-Steuergerät MVC 01-20, welches neben der Einspritzsteuerung auch weitere Funktionen zur Motorüberwachung bietet. Sensoren zur Drehzahl-, Druck- und Temperaturerfassung vervollständigen das System. Weiterhin kann das PEGASOS Lokomotiv-Steuerungssystem integriert werden. Diese gewährleistet bei diesel-elektrischen Antrieben optimalen Fahrbetrieb.
Die auf das E-PPN-System umgerüstete Pumpe besitzt keine Mengenregelfunktion mehr. Sie wird permanent auf Vollförderung gestellt. Der Einspritzbeginn und die Einspritzmenge werden ausschließlich durch Öffnungsbeginn und Öffnungsdauer des Steuerventils vorgegeben. Bei geschlossenem Ventil werden von der Pumpe geförderte Mengen praktisch drucklos zurück zum Tank geführt.

Die Lösung wurde erstmals an einem Verbrennungsmotor des Typs KOLOMNA D49 auf der Diesellokomotive TEM-7 erfolgreich eingesetzt und hat sich im Dauerbetrieb bewährt. HEINZMANN liefert angepasste Systemlösungen für die Umrüstung verschiedener Motoren und Anwendungen einschließlich aller erforderlichen Komponenten. Installation, Inbetriebnahme, Abgleich und Aftersales-Service gehören zum Leistungsumfang. Das E-PPN-Konzept bietet im Hinblick auf Verbrauchseinsparungen und Schadstoffreduzierung einen hohen Nutzen bei vergleichsweise niedrigen Umrüstkosten.