Handbuch Dieselmotoren Im Kraftwerks- Und Schiffsbetrieb

ISBN-13: 9783528148898 / Niemiecki / Miękka / 1984 / 525 str.

Gunter Mau

Opis

Mit dem "Handbuch Dieselmotoren" wird eine Darstellung der Entwicklung der Diesel motoren im Kraftwerks-und Schiffsbetrieb bis heute vorgelegt. Wo immer moglich ersetzen Bilder und graphische Darstellungen langere Ausftihrungen und benutzen so die Sprache der Technik zur Verdeutlichung schwieriger Zusammenhange. Wegen der internationalen Bedeutung des Dieselmotors ist an einigen Stell en neben der gesetzlichen Leistungseinheit kW die weltweit immer noch gebrauchliche Einheit PS bzw. HP mitverwendet. Auch englische Bezeichnungen in Bildern wurden aus diesem Grund mit iibernommen. Den in den Schrifttumangaben der einzelnen Abschnitte genannten Verfassern von Fachaufsatzen danke ich flir die Dberlassung. Teile der angeftihrten Beitrage sind nach Moglichkeit wortgetreu iibernommen, wenn auch wegen der Buchform Kiirzungen unumganglich waren. Besonderer Dank gilt Herrn Dipl.-Ing. Rene Miiller, Baden/Schweiz, flir die Abfassung des Kapitels 2.4 - Aufladung. Dank der Hilfe der Motorenfirmen, die in den Bildunterschriften genannt sind, war es moglich, eine eindrucksvolle Darstellung der Entwicklung der Dieselmotoren bis heute zu vermitteln. Wahrend sich das Kapitell mit der geschichtlichen Entwicklung der Hubkolben-Verbren nungsmotoren befaBt, beschreibt Kapitel2 die Arbeitsverfahren der Dieselmotoren, Kapitel3 die Bauarten, Kapitel 4 die Energieumsetzung im Dieselmotor und Kapitel 5 die Gestaltung von Motoren. Diese Kapitel diirften sich besonders flir die Einftihrung von Studenten in das Fachgebiet Dieselmotoren eignen. Die Fi.ille des dargestellten Materials macht deutlich, wieviel Menschen an der Entwicklung des Dieselmotors beteiligt waren, welche Wege zu seiner Entwicklung beschritten wurden und welche Entwicklung3moglichkeiten noch bestehen.

Spis treści

1 Geschichtliche Entwicklung der Hubkolben-Verbrennungsmotoren.- 1.1 Allgemeine Entwicklung.- 1.2 Die Entwicklung des Dieselmotors.- 2 Arbeitsverfahren der Dieselmotoren.- 2.1 Viertaktspiel.- 2.1.1 Ansaughub.- 2.1.2 Verdichtungshub.- 2.1.3 Arbeitshub.- 2.1.4 Ausschubhub.- 2.2 Zweitaktspiel.- 2.2.1 Spülung und Verdichtung.- 2.2.2 Arbeits- und Ausschubtakt.- 2.3 Druck- und Temperaturverlauf beim Zweitakt und Viertaktspiel für Dieselmotoren ohne Aufladung.- 2.4 Aufladung.- 2.4.1 Abgasturbolader.- 2.4.2 Aufladung von Viertaktmotoren.- 2.4.2.1 Stoßbetrieb.- 2.4.2.2 Stau- oder Gleichdruckbetrieb.- 2.4.2.3 Aufladesysteme für Hochaufladung.- 2.4.2.3.1 Stoßaufladung mit Drei-Zylinder-Gruppen (Dreistoßaufladung).- 2.4.2.3.2 Stoßaufladung mit 2 oder 1 Zylinder pro Turbineneintritt (Zweistoß- oder Einstoßaufladung).- 2.4.2.3.3 Stoßaufladung mit 4 Zylindern pro Turbineneintritt (Vierstoßaufladung).- 2.4.2.3.4 Das Pulse-Converter-System.- 2.4.2.3.5 Das Multistoß-System.- 2.4.2.3.6 Die Gleichdruckaufladung.- 2.4.3 Aufladung von Zweitakt-Dieselmotoren.- 2.4.3.1 Art der Ausnutzung der Abgasenergie.- 2.4.3.1.1 Der Stoßbetrieb.- 2.4.3.1.2 Stau- oder Gleichdruckbetrieb.- 2.4.3.2 Die Beschaffung der Spülluft.- 2.4.3.2.1 Serienbetrieb.- 2.4.3.2.2 Parallelbetrieb.- 3 Bauarten der Dieselmotoren.- 3.1 Normen.- 3.2 Motoren für allgemeine Verwendung.- 3.3 Schiffsmotoren.- 4 Energieumsetzung im Dieselmotor.- 4.1 Thermodynamische Grundlagen.- 4.1.1 Der „vollkommene“ Motor.- 4.1.1.1 Definition des vollkommenen Motors.- 4.1.1.2 Das Gleichraumverfahren.- 4.1.1.3 Das Gleichdruckverfahren.- 4.1.1.4 Der Seiliger-Prozeß.- 4.1.1.5 Zusammenstellung der Zustandsänderungen.- 4.1.1.6 Prozesse mit vollständiger Expansion und Weiterentwicklung.- 4.1.2 Der „wirkliche“ Motor.- 4.1.2.1 Die „innere oder indizierte“ Arbeit.- 4.1.2.2 Der Ansaughub.- 4.1.2.3 Der Kompressionshub.- 4.1.2.4 Der Verbrennungs- und Expansionshub.- 4.1.2.5 Der Auspuffhub.- 4.1.2.6 Zusammenfassung.- 4.1.3 Wirkungsgrade.- 4.1.3.1 Der Gütegrad ?g.- 4.1.3.2 Der innere oder indizierte Wirkungsgrad ?i.- 4.1.3.3 Die effektive oder Nutzarbeit und die Leistungen.- 4.1.3.4 Der mechanische Wirkungsgrad ?m.- 4.1.3.5 Der effektive Wirkungsgrad (Nutzwirkungsgrad) ?e.- 4.1.4 Der Kraftstoffverbrauch.- 4.1.5 Beziehungen zwischen ?m, B und be bei verschiedenen Belastungen bei stationären Maschinen (n = konst.).- 4.1.6 Verhalten des Motors bei Schraubenantrieb.- 4.1.7 Literleistung und Leistungsmasse.- 4.1.8 Mittlere Kolbengeschwindigkeit.- 4.1.9 Die Wärmebilanz.- 4.1.9.1 Rohbüanz.- 4.1.9.2 Wärmeschaubilder.- 4.1.9.3 Feinbüanz.- 4.1.9.4 Einige Daten über die Wärme Verteilung in modernen Dieselmotoren.- 4.2 Motorische Verbrennung.- 4.2.1 Heiz- und Einspritzgesetz.- 4.2.2 Gemischbildung.- 4.2.3 Entwicklung der Einspritzverfahren.- 4.2.4 Spülverfahren in Zweitaktmotoren.- 4.2.4.1 Spülverfahren.- 4.2.4.2 Gleichstromspülung.- 4.2.4.3 Querstromspülung.- 4.2.4.4 Umkehrspülung.- 4.2.5 Spülverfahren für 4-Takt-Dieselmotoren.- 4.3 Kenngrößen in Diagrammen und Motorcharakteristiken.- 4.3.1 Kennlinien.- 4.3.2 Kennflächen (Kennlinienfelder).- 4.3.3 Wärmedaten von Motoren.- 4.4 Auslegung von Dieselmotoren.- 4.4.1 Auslegung von ortsfesten Dieselmotoren.- 4.4.2 Auslegung von Schiffsantriebsmotoren.- 4.4.2.1 Allgemeine Auslegungsgesichtspunkte.- 4.4.2.2 Auslegungsbeispiel nach [4.9].- 5 Gestaltung von Motoren.- 5.1 Äußerer Aufbau.- 5.1.1 Motorengestell — Motorengehäuse.- 5.1.2 Zylinderdeckel — Zylinderköpfe.- 5.1.3 Laufbuchsen.- 5.2 Triebwerk.- 5.3 Massenausgleich.- 5.4 Drehschwingungen.- 5.5 Motorensteuerung.- 5.5.1 Steuerungseinrichtungen und Steuerung des Gaswechsels bei Vier- und Zweitaktmotoren.- 5.5.1.1 Konstruktive Ausbildung der Ventilantriebe.- 5.5.1.2 Ventile.- 5.5.1.2.1 Einlaßventil.- 5.5.1.2.2 Auslaßventil.- 5.5.1.2.3 Einstellung der Ventilsteuerung.- 5.5.2 Kraftstoffeinspritzvorrichtung und Steuerung bzw. Regelung des Einspritzvorganges.- 5.5.2.1 Einspritzung.- 5.5.2.1.1 Aufbau und Wirkungsweise der Einspritzventile.- 5.5.2.1.2 Direkteinspritzung (Strahlzerstäubung).- 5.5.2.1.3 Vorkammerverfahren.- 5.5.2.1.4 Einspritzverfahren und Unterteilung des Verbrennungsraumes bei Kleindieselmotoren.- 5.5.2.2 Kraftstoffpumpen.- 5.5.2.2.1 Kraftstoffpumpen mit Überströmregelung.- 5.5.2.2.2 Drehkolbenpumpen mit Schrägkantenregelung.- 5.5.2.2.3 Verstellung des Voreinspritzwinkels.- 5.5.2.2.4 Einstellung und Überprüfung der Einspritzpumpen.- 5.5.2.2.5 Elektronische Einspritzung.- 5.5.2.2.6 Zündfolge.- 5.5.3 Anlaßvorrichtungen und Steuerung des Anlaßvorganges.- 5.5.3.1 Anlaßverfahren.- 5.5.3.2 Anlassen mit Druckluft.- 5.5.3.3 Anlaßvorrichtungen.- 5.5.3.4 Überwachung und Wartung der Anlaßvorrichtungen.- 5.5.4 Umsteuerung und Manöveriereinrichtungen.- 5.5.4.1 Ausführungen von UmSteuereinrichtungen.- 5.5.4.2 Manöveriereinrichtungen.- 5.5.4.2.1 Sicherheitsregler.- 5.5.4.2.2 Servomotor.- 5.5.4.2.3 Wartung.- 5.5.5 Sicherheitsventile am Zylinder.- 5.6 Fundamentgestaltung.- 5.6.1 Allgemeines.- 5.6.2 Ausführung der Schiffsmotorenfundamente nach [5.7].- 5.6.1.1 Durchbiegungen des Motorenfundaments.- 5.6.1.2 Biegeschwingungen des Motorenfundaments.- 5.6.1.3 Aufstellung der Motoren in Schiffen.- 5.6.1.4 Befestigung des Motors auf dem schiffbaulichen Fundament.- 6 Betrieb von Dieselmotoren.- 6.1 Kraftstoff — Kraftstoffsysteme.- 6.1.1 Kraftstoffe.- 6.1.1.1 Herkunft — Herstellung.- 6.1.1.1.1 Kettenförmige Struktur.- 6.1.1.1.2 Ringförmige Struktur.- 6.1.1.1.3 Kohlehydrierung.- 6.1.1.1.4 Fördergebiete.- 6.1.1.1.5 Rohölverarbeitung.- 6.1.1.1.6 Bezeichnung der Kraftstoffe — Normung in Deutschland.- 6.1.1.1.7 Umstellung auf SI-Einheiten in der Schiffahrt.- 6.1.1.1.8 Schiffahrtsbrennstoffe.- 6.1.1.1.9 Spezifikationen (ASTM-BS-Hersteller).- 6.1.1.1.10 Zukünftige Entwicklungen auf dem Brennstoffmarkt für die Schiffahrt.- 6.1.1.2 Untersuchung von Kraftstoffen.- 6.1.1.2.1 Entnahme von Kraftstoff- und Schmierölproben.- 6.1.1.2.2 Dichte und Heizwert.- 6.1.1.2.3 Viskosität.- 6.1.1.2.4 Flammpunkt.- 6.1.1.2.5 Brennpunkt.- 6.1.1.2.6 Cetan-Zahl und Dieselindex, Zündpunkt.- 6.1.1.2.7 Siedeverhalten.- 6.1.1.2.8 Koks und Asche.- 6.1.1.2.9 Mechanische Beimengungen.- 6.1.1.2.10 Wassergehalt.- 6.1.1.2.11 Säuregehalt (Xylod-Methode).- 6.1.1.2.12 Schwefelgehalt.- 6.1.2 Unterbringung und Behandlung von Kraftstoffen.- 6.1.2.1 Gestaltung, Anordnung und Wartung der Kraftstofftanks.- 6.1.2.2 Vorrichtungen zur Kraftstoffreinigung: Wirkungsweise und Wartung.- 6.1.2.2.1 Separatoren.- 6.1.2.2.2 Filter.- 6.1.2.3 Beispiel für Kraftstoffsystem eines Mittelschnelläufers mit Schwerölbetrieb.- 6.1.2.4 Beispiel für Kraftstoffsystem eines Großdieselmotors (Zweitaktkreuzkopf).- 6.2 Schmieröl — Schmierölsysteme.- 6.2.1 Schmieröl.- 6.2.1.1 Schmierung.- 6.2.1.2 Schmierung der Dieselmotoren.- 6.2.1.2.1 Schmieröle.- 6.2.1.2.2 Verhalten des Schmieröles im Betrieb.- 6.2.1.2.3 HD-Öle — Einphasenöle.- 6.2.1.3 Die Untersuchung der Schmieröle.- 6.2.1.3.1 Dichte.- 6.2.1.3.2 Flammpunkt und Brennpunkt.- 6.2.1.3.3 Neutralisationszahl — Total acid Number (TAN) (nicht für HD-Öle).- 6.2.1.3.4 Total Base Nummer (TBN) (nur für HD-Öle).- 6.2.1.3.5 Verseifungszahl.- 6.2.1.3.6 Esterzahl.- 6.2.1.3.7 Aschezahl.- 6.2.1.3.8 Koks (wenig angewandt).- 6.2.1.3.9 Stockpunkt.- 6.2.1.3.10 Viskosität.- 6.2.1.3.11 m-Wert.- 6.2.1.3.12 Viskositätspolhöhe VP.- 6.2.1.3.13 Viskositätsindex VI.- 6.2.1.3.14 Wassergehalt.- 6.2.2 Schmierölsysteme.- 6.2.2.1 Die Schmierung kleiner und mittlerer Motoren.- 6.2.2.2 Die Schmierung großer Motoren.- 6.3 Kühlung der Dieselmotoren.- 6.3.1 Kühlmittel und Kühlmittelaufbereitung.- 6.3.2 Kühlungssysteme.- 6.4 Anlassen und Anlaßluftsysteme.- 6.4.1 Anlassen mit Druckluft.- 6.4.2 Anlaßluftsystem.- 6.5 Betriebsklarmachen.- 6.5.1 Schmierung.- 6.5.2 Kühlung.- 6.5.3 Kraftstoffversorgung.- 6.5.4 Druckluftversorgung.- 6.5.5 Unfallverhütung.- 6.6 Überwachung der motorischen Kenngrößen.- 6.6.1 Überprüfung der Arbeitsweise des Motors durch Indizieren.- 6.6.1.1 Automatische Überwachung von Zünddruck, mittlerem Druck und Leistung.- 6.6.1.2 Indikatoren.- 6.6.1.3 Indikatordiagramme.- 6.6.1.3.1 Verdichtungsdiagramme.- 6.6.1.3.2 Leerlaufdiagramme.- 6.6.1.3.3 Anfahrdiagramme.- 6.6.1.3.4 Normale und versetzte Arbeitsdiagramme.- 6.6.1.3.5 Schwachfederdiagramme.- 6.6.1.3.6 Regeldiagramme.- 6.6.1.3.7 Offene Arbeitsdiagramme.- 6.6.1.4 Deutung von Unregelmäßigkeiten in den Diagrammen.- 6.6.1.4.1 Frühzündung.- 6.6.1.4.2 Spätzündung.- 6.6.1.4.3 Überprüfung des Zündzeitpunktes.- 6.6.1.4.4 Düsenverschmutzung und Verhalten bei Verwendung von Teeröl.- 6.6.1.4.5 Unregelmäßigkeiten im Niederdruckbereich.- 6.6.2 Ermittlung der Betriebsdaten.- 6.6.2.1 Leistungsermittlung.- 6.6.2.1.1 Mittlerer indizierter Druck, indizierte Leistung.- 6.6.2.1.2 Effektive Leistung, mittlerer effektiver Druck.- 6.6.2.2 Der spezifische Kraftstoffverbrauch.- 6.7 Automation im Motorenbetrieb.- 6.8 Besondere Betriebszustände.- 6.8.1 Überwachung von Kurbelwellen-(Grund-)lagern.- 6.8.2 Schwerölbetrieb-Empfehlungen von SEMT-Pielstick.- 6.8.3 Parallelbetrieb von Mehrmotoren-Anlagen.- 6.8.4 Gleitlagerschäden.- 6.8.4.1 Einleitung.- 6.8.4.2 Gleitlagerverhalten.- 6.8.4.3 Veränderungen am Lager.- 6.8.4.4 Filterung des Schmieröls.- 6.8.4.5 Revision von Lagern.- 6.8.4.6 Hypothese.- 6.8.4.7 Maßnahmen zur Verringerung des Risikos.- 6.8.5 Hinweise für den schadenfreien Betrieb von Dieselmotoren nach Aüianz-Merkblatt Nr. 7, Ausgabe 1981.- 6.8.5.1 Maßnahmen bei Anlieferung des Motors.- 6.8.5.2 Zwischenlagerung des Motors bis zum Einbau.- 6.8.5.3 Aufstellung bzw. Einbau des Motors.- 6.8.5.4 Vorbereitung zur Inbetriebnahme.- 6.8.5.4.1 Kraftstoffanlage.- 6.8.5.4.2 Schmieranlage.- 6.8.5.4.3 Kühlanlage.- 6.8.5.4.4 Steuerung und Regelung.- 6.8.5.4.5 Anlaßanlage.- 6.8.5.4.6 Prüfung nach kurzer Betriebsunterbrechung.- 6.8.5.5 Probelauf.- 6.8.5.5.1 Kleinere Motoren.- 6.8.5.5.2 Größere Motoren.- 6.8.5.5.3 Während des Probelaufs beachten.- 6.8.5.5.4 Während des Betriebes beachten.- 6.8.5.5.5 Während des Abstellens beachten.- 6.8.5.6 Schadenverhütung durch Beachtung anomaler Betriebszustände.- 6.8.5.7 Schadenverhütung durch Wartung.- 6.8.5.7.1 Planmäßige Wartung.- 6.8.5.7.2 Außerplanmäßige Wartung.- 6.8.5.8 Schadenverhütung durch Reinigen.- 6.8.5.8.1 Äußere Reinigung.- 6.8.5.8.2 Innere Reinigung.- 6.8.5.9 Schadenverhütung durch Konservieren.- 6.8.5.9.1 Vor kürzerem Stillstand (einige Wochen).- 6.8.5.9.2 Vor längerem Stillstand (Winterpause).- 6.8.5.9.3 Entkonservieren.- 7 Instandhaltung von Dieselmotoren.- 7.1 Instandhaltung — Gliederung.- 7.2 Instandhaltungspläne.- 7.3 Wartungshinweise für einfache Motorenanlagen.- 7.3.1 Unregelmäßigkeiten im Betrieb.- 7.3.1.1 Rauchende Verbrennung.- 7.3.1.2 Leistungsabfall.- 7.3.1.3 Schäden und Störungen im Kühlsystem.- 7.3.1.4 Klopfen des Motors.- 8 Kraftwerksanlagen.- 8.1 Bauplanung — Umwelt.- 8.2 Fundamentierung.- 8.3 Kühlung.- 8.4 Abwärmeverwertung.- 9 Schiffsantriebsanlagen.- 9.1 Zusammenwirken von Motor, Propeller und Schiff.- 9.2 Abwärmeverwertung und E-Bedarfsdeckung.- 9.3 Schiffsgetriebe und Kupplungen.- Sachwortverzeichnis.