Die neuen Motoren der MTU-Baureihe 1600 erfüllen EPA Tier 4 ohne Abgasnachbehandlung

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1 Hintergrundartikel C&I-/Bergbau-Motoren Die neuen Motoren der MTU-Baureihe 1600 erfüllen EPA Tier 4 ohne Abgasnachbehandlung Maschinen der Baubranche und im industriellen Bereich werden besonders stark beansprucht. Gut, wenn ihre Motoren speziell auf diese Anforderungen hin entwickelt wurden: Mit der neuen Baureihe 1600 für C&I-Anwendungen bietet MTU Friedrichshafen eine leistungsstarke, wirtschaftliche und wartungsfreundliche Antriebslösung für den Off-Highway-Einsatz. Die Motorenfamilie der Baureihe 1600 ist konzipiert für die Stromerzeugung, Bau- und Industriemaschinen (C&I), land- und forstwirtschaftliche Maschinen, Schienenfahrzeuge sowie für den Einsatz im Bergbau und in der Öl- und Gasindustrie in Serie eingeführt, haben die Dieselmotoren der Baureihe 1600 als Generatorantrieb in Aggregaten zur Notstrom- und Dauerstromversorgung bereits tausendfach ihre Leistungsfähigkeit bewiesen. Ab 2014 werden sie in den verschiedensten Off-Road-Anwendungen aus Bau und Industrie eingesetzt: von landwirtschaftlichen Fahrzeugen und Straßenbaumaschinen über Bergbaubohrer bis hin zu mittelgroßen Muldenkippern. Die 1600er decken ein Leistungsspektrum von 567 kw bis 730 kw ab, bei einem Hubvolumen von 1,75 Litern pro Zylinder. Für den Leistungsbereich unter 567 kw wird MTU ab 2014 die neuen Motoren der Baureihen 1000, 1100, 1300 und 1500 einführen. Anders als die kleineren Modelle, die auf Lkw-Motoren basieren, entwickelte MTU die Baureihe 1600 als vollkommen eigenständige Off-Highway-Motorenfamilie. Für Motoren in Off-Highway-Anwendungen mit einer Nennleistung von mehr als 560 kw gelten ab Januar 2015 die Emissionsgrenzen nach EPA Tier 4 von 3,5 g/kwh für Stickoxid (NOx), 0,19 g/kwh für Kohlenwasserstoff (HC), 3,5 g/kwh für Kohlenmonoxid (CO) und 0,04 g/kwh für Partikel. MTU bietet die Motoren der neuen Baureihe 1600

2 2 als 10- und 12-Zylindervarianten (V-Konfiguration), welche die Grenzwerte nach EPA Tier 4 ohne Abgasnachbehandlung einhalten. Ein Technologiepaket aus Abgasrückführung (AGR), Common-Rail- Hochdruckeinspritzsystem und zweistufig geregelter Aufladung ermöglicht eine Verbrennung mit besonders geringen Partikel- und Stickoxid- Emissionen. Kompakt, wirtschaftlich und leistungsstark Beim Betrieb als Notstromaggregat wird von den Motoren ein hohes Lastaufschaltvermögen verlangt. Für den Einsatz in mobilen Maschinen hingegen müssen sie neben der Erfüllung geltender Emissionsgesetze vor allem darauf ausgelegt sein, Bauraum, Gewicht und Kraftstoff zu sparen. Dank des Baukastenprinzips und einer großen Anzahl austauschbarer Bauteile sind die leistungsstarken Motoren speziell für Bau- und Industriemaschinen optimiert. Eine überaus steife Motorstruktur und die Möglichkeit, über eine Vielzahl von Variantenteilen nahezu jede Antriebsanlage vom Muldenkipper bis zum Feldhäcksler zu ermöglichen, ist deshalb essenziell. Die Motoren sind kompakt und einfach in die Maschine zu integrieren. Zudem lässt sich die Kühlung der Arbeitshydraulik der Maschine in den Kühlkreislauf des Motors integrieren. Wenige Anschlüsse, beispielsweise für Kühlmittel- und Luftleitungen oder elektronische Verbindungen, erlauben eine schnelle und wirtschaftliche Installation der Baureihe Da die Ladeluftkühler direkt am Motor montiert sind, entfällt deren aufwendige Montage im Gerät. Die Vorteile für den Kunden: niedrige Umstellungs- und Betriebskosten. Das erleichtert Aufwand und Kosten der Systemintegration, minimiert die Zahl der Verbindungsstellen und vereinfacht die Wartung. Wie bei allen MTU-Motorfamilien sind die meisten Bauteile des 10V-Motors identisch mit denen des 12V-Motors. Kunden profitieren von einer effizienten Ersatzteillogistik und einer Vielzahl an möglichen Optionen für nahezu alle Anwendungen. Dazu gehören beispielsweise unterschiedliche Nebenabtriebe (PTO) für Zusatzaggregate, Luft- und Klimakompressoren

3 3 oder Lichtmaschinen. Bei spezifischen Kundenanforderungen entwickelt MTU die entsprechenden Lösungen. MTU-Schlüsseltechnologien für die Entwicklung einer fortschrittlichen Dieselverbrennung Die Leistungsfähigkeit der zukünftigen Baureihe 1600 ist maßgeblich bestimmt durch ein Technologiepaket aus MTU-Schlüsseltechnologien: Gekühlte Hochdruck-Abgasrückführung (AGR) Gesteuerte zweistufige Turboaufladung Common Rail-Kraftstoffeinspritzung ADEC-Motorsteuerung Der von MTU primär verfolgte Weg, um die Emissionsvorschrift EPA Tier 4 einzuhalten, ist eine schadstoffärmere Verbrennung, also eine innermotorische Lösung. Dazu müssen die Schlüsseltechnologien optimal aufeinander abgestimmt werden. Insbesondere im Zusammenspiel mit der Einspritzung und zweistufigen Turboaufladung führt die Abgasrückführung zu einer erheblich stickoxidärmeren Verbrennung. Über die Abgasrückführung wird ein Teil der Abgase gekühlt und zurück in die Brennräume der Zylinder geleitet. Da die Abgasrückführung gleichzeitig die Temperatur im Brennraum absenkt, wird dort eine saubere, sehr stickoxidarme Verbrennung des Kraftstoffs bewirkt, was beispielsweise im Bergbau unter Tage wichtig ist. MTU hat alle Bauteile für die Abgasrückführung sehr kompakt in die Motorkonstruktion integriert, so dass die Änderungen am Motor relativ geringe Auswirkungen auf Bauraum und Abgasstrang haben. Die Abgasrückführung sorgt zwar für weniger Stickoxidemissionen, ohne Gegenmaßnahmen steigen jedoch die Rußpartikelemissionen. Um dem entgegenzuwirken, hat MTU sowohl Einspritzung als auch Aufladung weiterentwickelt. Der Kraftstoff wird durch ein modernes elektronisches Common-Rail-System eingespritzt. Dabei lassen sich Beginn, Ende, Menge und Verlauf der Kraftstoffeinspritzung während des jeweiligen Zündzyklus über elektronisch gesteuerte Injektoren individuell steuern und präzise auf

4 4 die Betriebssituation abstimmen. Eine Hochdruckpumpe baut den Einspritzdruck bis bar unabhängig von Motordrehzahl und Einspritzmenge auf. Der Kraftstoff wird in die Injektoren geführt, die ihn richtig dosiert und fein zerstäubt in die Brennräume einspritzen. So bildet sich nur sehr wenig Ruß und der Kraftstoff wird möglichst effizient genutzt. Außergewöhnliches Ansprechverhalten Eine zweistufig geregelte Turboaufladung versorgt den Motor mit Verbrennungsluft und gewährleistet maximale Leistung und eine hohe Dynamik des Motors auch bei sprunghaften Drehzahlsteigerungen. Das zweistufige Aufladesystem der neuen Baureihe 1600 verfügt je Zylinderbank über eine Niederdruck- und eine Hochdruckstufe, die in Reihe geschaltet sind. Der Turboladerdruck wird über eine kennfeldgesteuerte Ladedruckregelklappe ( Wastegate ) geregelt. Bei diesem Aufladungsprinzip wird die Luft zunächst in der ersten Turboladerstufe verdichtet, dann abgekühlt und anschließend in der zweiten Turboladerstufe weiterverdichtet, bevor sie erneut abgekühlt wird. Der Motor kann so auch dann noch eine konstante Leistung in allen Drehzahlbereichen bringen, wenn die Luft wie etwa in hoch gelegenen Minen dünner wird. Ideal für den Antrieb von Off-Highway-Fahrzeugen, die für die nötige Durchzugskraft schon bei niedrigen Drehzahlen hohe Drehmomente benötigen. Moderne Dieselmotorsteuerung das neue ADEC Alle Motor- und Turboladerfunktionen werden zentral von einem leistungsstarken Motorsteuergerät gesteuert, geregelt und überwacht. Die aktuelle Generation dieses von MTU entwickelten Steuergeräts wird auch als ADEC (Advanced Diesel Engine Control) bezeichnet. Indem sie die Hochdruckkraftstoffeinspritzung präzise auf den jeweiligen Lastzustand abstimmt, trägt die ADEC wesentlich zu einem schadstoffarmen und effizienten Motorbetrieb bei. Zur einfachen Integration durch den Erstausrüster verfügt sie außerdem über eine integrierte SAE J1939 CAN- Schnittstelle sowie zahlreiche kalibrierbare Ein- und Ausgänge.

5 5 Zukünftige Entwicklungen Um den Technologievorsprung weiter auszubauen, investiert MTU kontinuierlich in Forschung und Entwicklung. Auf schärfere Emissionsanforderungen ist die Baureihe 1600 bestens vorbereitet und Kunden aus Bau und Industrie, deren Maschinen von den Motoren angetrieben werden, profitieren von dem zukunftsfähigen Motorkonzept: Der Motor wurde so entwickelt, dass er von Anfang an für neue Technologien gewappnet ist und kommende Anforderungen auch ohne aufwändige Anpassungen erfüllen kann weit über 2015 hinaus. Ende Infokasten technische Daten: 10V 1600 Nennleistung kw 567 / 610 Drehzahl m / Spitzendrehmoment Nm / Bohrung/Hub mm 122 / 150 Anordnung 90 V Hubraum l 17,5 Abmessungen (L x H x B) mm x x Masse (trocken) kg Emissionsvorschrift EPA Tier 4 12V 1600 Nennleistung kw 680 / 730 Drehzahl rpm / Spitzendrehmoment Nm / Bohrung/Hub mm 122 / 150 Zylinderanordnung 90 V Hubraum l 21,0 Abmessungen (L x H x B) mm x x Masse (trocken) kg Emissionsvorschrift EPA Tier 4