Schmierölverbrauch von Großmotoren

In diesem Projekt wird der Schmierölverbrauch von Großmotoren untersucht, mit dem langfristigen Ziel, diesen dem um etwa eine Größenordnung geringeren Verbrauch von kleineren Motoren, wie sie in Heavy-duty LKW-Motoren eingesetzt werden, anzunähern.
Ziel ist zunächst das Wissen um die Vorgänge und Zusammenhänge des tribologischen Systems in der Kolbengruppe (Kolben, Kolbenringe, Laufbuchse) zu erweitern. Dafür wird mit der Schmierfilmdickenmessung auf Basis der laserinduzierten Fluoreszenz (LIF) eine Messtechnik entwickelt und eingesetzt, die im Großmotorenbereich noch keine Anwendung gefunden hat. Weitere Messtechnik betrifft die Schmierölemission über das Abgas. Eingesetzt werden hierfür ein Massenspektrometer sowie ein optisches Partikelmesssystem.
Zunächst wird die Messtechnik an zwei mittelschnell laufenden Viertakt-Großmotoren mittlerer Größe zur Einsatzreife gebracht. Nachfolgend werden im Rahmen von Messfahrten und anschließender Auswertung erste Ergebnisse generiert. Die Messfahrten werden an den beiden Motoren in der aktuell vorhandenen Konfiguration der Komponenten der Kolbengruppe durchgeführt. Am Einzylinderprüfstand der Arbeitsgruppe Schiffsmaschinenbau an der TUHH wird dabei ein Augenmerk auf die Schmierfilmdicke bei verschiedenen Betriebsparametern gelegt. Am Dreizylinderprüfstand des Maritimen Zentrum an der Hochschule Flensburg wird die Auswirkung des Einlaufverhaltens der Komponenten auf die Schmierölemission in einem Dauerlaufversuch untersucht. Durch den Einsatz von zwei Versuchsmotoren wird zudem die Wirkung von Brennverfahren, Kraftstoffwahl und dem Prinzip der Kolbenschmierung auf den Schmierölverbrauch betrachtet. Anschließend werden in Maßnahmen aus den gewonnenen Erkenntnissen erarbeitet, mit denen sich der Schmierölverbrauch der beiden Motoren nachhaltig verringern lässt. Das abschließende Vorhaben ist schließlich, kontruktive Maßnahmen zur Reduzierung des Schmierölverbrauchs in die Versuchsstände zu implementieren und deren Wirksamkeit nachzuweisen.
Die experimentellen Untersuchungen werden flankiert von umfangreichen Simulationen. Mit der AVL List GmbH unterstützt in diesem Bereich ein starker Partner das Forschungsvorhaben und stellt im Rahmen des AVL AST University Partnership Program ihre Software zur Verfügung.

Schmierungskonzept Großmotor

Abschlussbericht Der Schmierölverbrauch von Großmotoren liegt nach derzeitigem Stand der Technik mit etwa 0,6 g/kWh bis zu einer Größenordnung über dem Schmierölverbrauch von kleineren hochbelasteten Motoren, die beispielsweise im LKW-Bereich eingesetzt werden. Der Großteil des Schmierölverbrauchs von Verbrennungsmotoren entsteht an der Kolbenring-Laufbuchsen-Paarung. Es wird angenommen, dass ein erhebliches Potential besteht, den Schmierölverbrauch von Großmotoren zu reduzieren. Um dieses zu heben, bedarf es der genauen Kenntnis der Phänomene und Zusammenhänge bezüglich der Tribologie und der Ölverbrauchsprozesse in der Kolbengruppe.
Im Rahmen der an der Arbeitsgruppe Schiffsmaschinenbau durch Eigenmittel der Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen finanzierten Studie „Schmierungskonzept Großmotor“ werden Unterschiede zwischen Viertakt-Großmotoren und Motoren aus dem LKW-Bereich analysiert sowie die Stellgrößen und mögliche Maßnahmen zur Beeinflussung des Schmierölverbrauchs identifiziert und hinsichtlich ihres Einflusses bewertet. Außerdem wird in Hinblick auf ein geplantes Anschlussvorhaben eine Versuchsmatrix erstellt, der Materialeinsatz abgeschätzt und geeignete Messtechnik ermittelt.
Baptiste Wallin, M.Sc. in: Forschungsheft 1160 | 2018; FVV
www.fvv-net.de

Lubrication Large Bore Engines

Poster The three main air pollutants produced by marine traffic are sulphur oxides, nitrogen oxides and particulate matter (PM). Due to the fact that marine traffic near shores and even in urban areas is on the rise, while on the other hand air quality is a major political and social concern, special account needs to be taken of the environmental impact of ships operating in these regions. While strict restrictions for the first two mentioned pollutants exist, there are currently none for PM emissions in shipping. Since it is only a matter of time before threshold values will be set, the gaining of knowledge in the field of PM is of exceptional importance.
The target of the project is an evaluation of measures that are expected to reduce the lubricating oil-originated PM emissions with respect to their results and impact on engine operation. Additional goals are the classification of PM emissions in medium speed engines and to describe the correlation between these emissions and the lubricating oil film thickness.
Baptiste Wallin, M.Sc.: Frühjahrstagung 2019 | Würzburg; FVV
Poster www.fvv-net.de

• Jaschina, Anna: Untersuchung der Abgasemissionen eines luftgekühlten Zweizylinder-Motorrad-Boxermotors in Abhängigkeit vom Fahrereinfluss und Testverfahren. Studienarbeit 08/2023

• Peternely, Hendrik Jerome: Bestimmung von Leistungsprofilen von Schiffen mittels Kombination von Messdaten und Strömungsdaten im Hamburger Hafengebiet. Bachelorarbeit 07/2023

• Marienhagen, Malte: Thermal energy supply for for cruise ship zero local emission operation at berth. Studienarbeit 07/2023

• Klein, Oliver: Implementierung des freien Manövrierens in HyProS. Projektarbeit 05/2023

• Duman, Ulas: Simulation of lubricating oil film height on a four-stroke dual-fuel marine engine using AVL Excite Power Unit. Studienarbeit 05/2023

• del Monego, Anna: Anwendung und Anpassung eines Verfahrens zur erweiterten Klopferkennung an einem mittelschnell laufenden Einzylinder DF Großmotorenprüfstand. Masterarbeit 09/2022

• Brandenburg, Lukas: Durchführung einer Belastungsanalyse zur Optimierung der Laufeigenschaften einer Zylinderlaufbuchse mittels der Finiten Elemente Methode. Projektarbeit 07/2022

• del Monego, Anna: Weiterentwicklung der Klopferkennung an einem mittelschnelllaufenden Einzylinder Dualfuel Motoren. Projektarbeit 01/2022

• Haubold, Daniela: Brennkammersimulation in einer Messkammer - Konzepterstellung mit Fokus auf Temperaturübergängen. Projektarbeit 03/2021.

• Haubold, Daniela: Einfluss lokaler Wandstärkenverringerung auf die Betriebssicherheit und Festigkeit einer Großmotorenzylinderlaufbuchse. Bachelorarbeit 07/2019

• Pryymak, Konstantin: Untersuchungen zur Vorbereitung der Laserinduzierten-Fluoreszenz-Methode für die Ölschichtdickenmessung im Großmotor. Projektarbeit 08/2018

• Haskamp, Freerik: Untersuchungen zum Einsatz von Oxidationskatalysatoren zur Abgasreinigung in mit Erdgas betriebenen Großmotoren. Bachelorarbeit 07/2018