Mittelschnelllaufender Dieselmotor

Was den mittelschnelllaufenden Motor abhebt

Ein langsamlaufender Zweitakt-Kreuzkopfmotor dreht die Propellerwelle unmittelbar mit 60 bis 120 rpm ohne ein Getriebe dazwischen. Ein mittelschnelllaufender Viertaktmotor läuft mehrfach schneller und erzeugt seine Leistung in einer gedrängten Tauchkolbenbauweise, was bedeutet, dass er für den unmittelbaren Antrieb ein Untersetzungsgetriebe braucht oder einen Generator für den dieselelektrischen Antrieb speist, wo die Drehzahluntersetzung überhaupt kein Thema ist. Das macht mittelschnelllaufende Motoren zur Regelwahl für Fähren, Offshore-Versorger, Kreuzfahrtschiffe und die Hilfsdieselsätze auf fast jedem Schiffstyp, auch auf jenen, deren Hauptantrieb ein langsamlaufender Zweitakter ist.

Hauptkomponenten

Zylinderlaufbuchse und Kolben

Tauchkolbenbauweise, bei der der Kolben selbst die Seitenkraft aus dem Pleuel aufnimmt, anders als die Kreuzkopfanordnung bei langsamlaufenden Motoren; das ist der bestimmende mechanische Unterschied zwischen den beiden Motorfamilien.

Kurbelwelle und Lager

Eine mehrfach gekröpfte geschmiedete oder halbgebaute Kurbelwelle, getragen von Grundlagern, die für die höhere Drehzahl und die entsprechend höheren Massenkräfte bemessen sind.

Nockenwelle und Ventiltrieb

Treibt die Einspritzzeitpunkte und die Ventilbetätigung; manche Bauarten verwenden ein Common-Rail-Kraftstoffsystem, das Einspritzzeitpunkt und -druck vollständig von der Motordrehzahl entkoppelt.

Turbolader und Ladeluftsystem

Verdichtet die Verbrennungsluft, wobei ein Ladeluftkühler die verdichtete Luft auf eine brauchbare Temperatur zurückbringt, bevor sie in den Zylinder tritt.

Schmierölsystem

Führt Öl unter Druck zu Lagern, Kolbenkühlräumen und Ventiltrieb, bei größeren Einheiten mit einer eigenen Zylinderschmierung.

Auswahl und Auslegung

Die Leistung wird in kW bei einer Nenndrehzahl angegeben, wobei Zylinderzahl und Anordnung (Reihe oder V) so gewählt werden, dass sie zur verfügbaren Grundfläche im Maschinenraum und zur geforderten Leistung passen. Die Kraftstoffbandbreite wechselt je Baumuster: nur Marinedieselöl, schwerölfähig mit der zugehörigen Kraftstoffaufbereitungsanlage oder Zweistoffbauarten, die mit LNG und einer Diesel-Zündstrahleinspritzung laufen können. Drehzahleinstufung und Anwendung (unmittelbarer mechanischer Antrieb über ein Getriebe oder dieselelektrisch über einen Generator) werden früh entschieden, da sie die ganze Antriebsanordnung betreffen und nicht bloß die Motorwahl.

Vorschriften und Klasseanforderungen

MARPOL Anlage VI setzt NOx-Emissionsgrenzwerte nach Stufe, wobei Tier III innerhalb ausgewiesener Emissionsüberwachungsgebiete eine zusätzliche Minderung verlangt (etwa selektive katalytische Reduktion oder Abgasrückführung). Jeder Motor führt ein EIAPP-Zeugnis mit, das die Übereinstimmung mit seinem zugelassenen technischen NOx-Dossier bestätigt, und jede Kennwert- oder Bauteiländerung mit Emissionsbezug muss gegen dieses Dossier geprüft werden. Die Klassevorschriften setzen die Abstände für wiederkehrende Besichtigungen und Überholungen anhand der Betriebsstunden und der Herstellerempfehlungen.

Typische Fehler

• Turboladerpumpen durch verschmutzte Verdichter- oder Turbinenschaufeln, was den Ladeluftdruck senkt und die Abgastemperaturen hochtreibt.
• Verschleiß der Einspritzdüsen, der zu schlechter Zerstäubung führt und damit zu unvollständiger Verbrennung, mehr Rauch und höherem Kraftstoffverbrauch.
• Fressspuren in der Zylinderlaufbuchse durch unzureichende Schmierung oder Kühlwasserverunreinigung im Kühlmantel der Buchse.
• Verschleiß der Grund- oder Pleuellager durch Ölverunreinigung oder durch Abstände, die über die empfohlenen Auslösewerte der Ölanalyse hinaus verlängert wurden.
• Verschmutzung des Ladeluftkühlers auf der Seewasserseite, was die Kühlwirkung mindert und die Verbrennungstemperaturen über die Auslegung treibt.

Worauf es beim Lieferanten ankommt

• Ein Herstellerunterstützungsnetz, das die Fahrtgebiete des Schiffs abdeckt, denn mittelschnelllaufende Motoren laufen nach engen Wartungsplänen.
• Echte Ersatzteile mit Rückverfolgbarkeit, besonders bei Einspritzdüsen, Turboladerkartuschen und Lagerschalen.
• Eine belegte Übereinstimmung mit dem EIAPP-Zeugnis des Motors für alle gelieferten Teile oder Einstellungen.
• Zu den Marktführern in diesem Bereich zählen MAN Energy Solutions, Wärtsilä und die MaK-Reihe von Caterpillar, jeder mit einer je nach Region unterschiedlichen Servicedichte.

Die Spreizung der Abgastemperaturen über die Zylinder verfolgen, nicht bloß den Mittelwert; ein einzelner Zylinder, der von den anderen abdriftet, ist oft das erste Zeichen eines Düsen- oder Ventilproblems, lange bevor es sich irgendwo sonst zeigt.