Emissionsnormen für Diesellokomotiven werden erfüllt

Februar 2018

 

HEINZMANN hat die Ausrüstung eines GM185V-VG-CR Dieselmotors für Lokomotiven mit einem Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem erfolgreich abgeschlossen. Das Ziel, die Emissionsnorm Stufe IIIA gemäß Richtlinie 97/68 EG zu erfüllen, wurde mit folgenden Komponenten erreicht: mit einer Hochdruckpumpe, einer Magnetventilsteuerung und mit Injektoren für Vorkammereinspritzung. Mit einem zusätzlichen Dieselpartikelfilter kann sogar Stufe IIIB erreicht werden.

Die Motorenfamilie GM185V-VG-CR des ungarischen Motorenherstellers Ganz Motor Kft. mit Sitz in Budapest ist die überarbeitete Version der Motorenfamilie S.E.M.T. Pielstick PA4V 185VG. Diese sind typische Schnellläufer, die je nach Zylinderzahl einen breiten Leistungsbereich abdecken. Sie werden weltweit in Lizenz gefertigt und kommen vorwiegend in Lokomotiven zum Einsatz.

Mehrstufiger Motorenumbau
Der erste Motorumbau wurde durch Ganz Motor Kft. vorgenommen. Dabei wurden das Ladesystem, die Turbolader und der Ladeluftkühler verändert. Außerdem wurde der hydraulische Regler durch einen elektronischen Regler ersetzt. Diese Umbaumaßnahmen führen zu einer Verringerung des spezifischen Kraftstoffverbrauchs um fünf Prozent.

Aufgrund von neuen Emissionsnormen war es jedoch erforderlich für GANZ einen weiteren Umbau vorzunehmen. HEINZMANN wurde für die Entwicklung des ersten Common-Rail-Systems für Vorkammereinspritzung ausgewählt. Der erste Prototyp des Common-Rail-Systems wurde auf einer Zwölf-Zylinder-Version installiert. Feldtests, bei denen dieser Motor auf einer Lokomotive der Ungarischen Staatsbahnen zum Einsatz kam, erfolgten 2017.

In einer nachfolgenden Anwendung wurde ein solches System an einen Sechs-Zylindermotor 6GM185V-VG-CR  angepasst und erfolgreich auf dem Prüfstand getestet. Inzwischen wurden bereits mehrere weitere Motoren mit Common-Rail-Systemen ausgerüstet. Diese sind in der ungarischen Ölindustrie in Betrieb. Weitere Bestellungen wurden bereits aufgegeben.

Neue Emissionsnormen erfüllt
Das neue Einspritzsystem bietet den Motorenherstellern jetzt mehr Einstellmöglichkeiten: Einspritzzeitpunkt und -dauer. Im Unterschied zu einem mechanischen Kraftstoffeinspritzsystem ist jetzt eine präzise Einstellung möglich. Der Einspritzdruck liegt bei maximal 800 bar. Der Motor erfüllt jetzt die Emissionsnorm Stufe IIIA gemäß Richtlinie 97/68 EG, mit DPF sogar die Stufe IIIB. Außerdem wurde der spezifische Kraftstoffverbrauch um einen weiteren Prozentpunkt gesenkt, sodass der Gesamtkraftstoffverbrauch um ungefähr sechs Prozent verringert wurde.

Mit der Einführung eines neuen Motors auf der Grundlage von Common-Rail traf Ganz die Entscheidung, das vorhandene Vorkammerkonzept beizubehalten. Außerdem blieb der Einspritzdruck von 800 bar unverändert. Dieser Wert wurde als ausreichend für diese Brennkammeranordnung betrachtet. Dadurch konnte die Belastung des Kraftstoffsystems gering gehalten und dadurch eine lange Lebensdauer der Komponenten sichergestellt werden.

Ausgezeichnete Leistungsentfaltung
Die Injektoren ICR-DS 200 mit Zapfendüsen ermöglichen effizienten Brennverlauf mit geringeren Emissionswerten im Vergleich zur üblicheren Direkteinspritzung mit weitem Sprühwinkel. Die Hochdruckpumpe HDP-K3 von HEINZMANN wird zur Bereitstellung des Kraftstoffdrucks verwendet.

Das einzigartige Kurbelwellenkonzept wird hier wie in allen anderen HEINZMANN Hochdruckpumpen verwendet. Im Vergleich zur sonst üblichen Nockenwellenanordnung bietet dies folgende Vorteile: deutlich höheren Wirkungsgrad, breiten Drehzahlbereich und eine außergewöhnliche Lebensdauer. Die Pumpe ist in unterschiedlichen Kolbenkonfigurationen lieferbar, um die verschiedenen Durchflussmengen für Motoren mit 12 bis 18 Zylindern abzudecken.

Das Hochdruck-Kraftstoffleitungssystem ist mit Kraftstoffspeichern für jede einzelne Zylinderreihe ausgerüstet. Kurze Rohre verbinden die Speicher mit den Injektoren. Außerdem sind das Common-Rail-Druckbegrenzungsventil RPLV-2S für Überdruckschutz und der Common-Rail-Drucksensor direkt mit den Speichern verbunden.
Die Kraftstoffeinspritzung wird mit der bewährte Magnetventilsteuerung MVC01-20 geregelt.
Zusätzlich zur Drehzahl-/Lastregelung stellt diese die Common-Rail-Druckregelung sowie eine Reihe konfigurierbarer E/A für Überwachung und Schutzfunktionen bereit.

Umfangreiche Parametrierung ermöglicht die Konfiguration des Steuerungssystems für fast jeden Anwendungsfall. Diese kann problemlos mit der HEINZMANN Kommunikationssoftware DcDesk erfolgen. Für Anwendungen in Lokomotiven wird das Motorsteuersystem DARDANOS durch die Lokomotivensteuerung PEGASOS erweitert. Dieses System stellt eine flexible Stromversorgung, isolierte E/A-Erweiterungen, Fahrstufen- und Traktionssteuerung sowie weitere lokomotivenspezifische Funktionen bereit.

Diese neue Motorengeneration, die mit den hoch entwickelten HEINZMANN Common-Rail-Systemkomponenten ausgerüstet ist, stellt jetzt den Stand der Technik in Sachen Kraftstoffverbrauch und Emissionsniveaus dar. Sie steht für herausragende Leistung, Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer.

Weitere Informationen:

www.heinzmann.com/anwendungen/lokomotiv-steuerung

www.heinzmann.com/motoren-turbinen/dieselmotor-management/common-rail-systeme

HEINZMANN Common-Rail-System angewendet auf einer Bo-Bo-Lokomotive GANZ 6 GM185V-VG-CR Motor mit CR-System angewendet auf einer Bo-Bo-Lokomotive
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