Neue Version des TCG 2032 – mehr Wirkungsgrad bei geringeren Betriebskosten
Mannheim, 26. März 2012
Nach zwei Jahren stetiger Weiterentwicklung wurde die neue Version des TCG 2032 (dem größten MWM Aggregat) im Januar 2012 eingeführt. Optimierte Zündkerzen und eine verbesserte Turboladertechnologie ermöglichen einen elektrischen Wirkungsgrad von bis zu 44,2% mit einem Output von 3,333 bis 4,300 kWe. Aufgrund der ausgezeichneten Betriebserfahrung bei den Vorgängerversionen konnte die Betriebsdauer bis zur Grundüberholung von 64.000 Bh auf 80.000 Bh angehoben werden.
Marktanforderung
Die grundlegende Kundenforderung zu Beginn des Projektes war ein verbessertes Lastschaltverhalten der Aggregate bei gleichzeitiger Erhöhung des elektrischen Wirkungsgrades bei Volllast. Daraus ergab sich die technische Aufgabe, die Ladedruckreserve der Turbolader bei Teillast anzuheben, um eine höhere Lastaufschaltung und einen stärkeren Lastabwurf zu ermöglichen. Die Verluste an der Drosselklappe sollten aber im Dauerbetrieb bei 4,300kWel abgesenkt werden um eine höhere Effizienz zu erzielen. Gleichzeitig sollten die Aggregate bei Volllast ausreichende Reserven besitzen, um kurzfristige Schwankungen hinsichtlich Temperatur und Gasqualität ohne Leistungsänderung abfangen zu können.
Aus diesen Anforderungen wurden drei wesentliche Maßnahmen abgeleitet: Anpassung der Abgasturbolader, veränderte Geometrie der MWM-Vorkammerzündkerzen und die Einführung eines Mehrgrößenreglers zur gleichzeitigen Regelung der wesentlichen Stellorgane wie Drosselklappe, Gasmischer und Abgaswastegate.
Lösung
Die zwei am TCG 2032 V12 und V16 serienmäßig verbauten Abgasturbolader wurden mit einer neuen Abgasturbine ausgestattet. Aufgrund von Effizienzsteigerungen auf der Abgasseite wird automatisch ein höherer Ladedruck auf der Gemischseite des Turboladers zur Verfügung gestellt. Der höhere Ladedruck macht sich speziell im Teillastbereich bei der Aufschaltung bzw. dem Abwurf von Last positiv bemerkbar. Neben den Turboladern wurde auch die bewährte MWM-Vorkammerzündkerze überarbeitet. Dieses Vorkammerprinzip ermöglicht hohe Wirkungsgrade bei gleichzeitig geringerem Wartungsaufwand und einfacher Anlagenperipherie. Die angepasste Geometrie der Zündkerze beschleunigt und stabilisiert die Verbrennung beim TCG 2032. Dies führt zugleich zu einer besseren Ausnutzung des Gas-Luft-Gemisches im Brennraum und dementsprechend zu einem höheren Wirkungsgrad des Motors.
Einführung eines neuen Reglers
Die wohl umfassendste Änderung bei der neuen Aggregateversion ist die Einführung eines neuen Reglers, der die bisherigen Einzelregler am Motor zusammenführt und miteinander verbindet. Bisher erfolgte der Zugriff auf die Regelorgane am Motor- durch Motorleistungs-, Drehzahl-, Emissions- und Ladedruckregler (- allerdings getrennt voneinander). Bei Lastaufschaltung wurde zunächst die Drosselklappe vollständig geöffnet, dann der Gasmischer nachgeregelt und das Abgaswastegate verspätet geschlossen. Kombiniert man die Regelung im Mehrgrößenregler, so werden alle Stellorgane von einem Regler angesprochen und arbeiten ab sofort zusammen, um den jeweiligen Anwendungsfall zu erfüllen. Dadurch konnten die einzelnen Laststufen erhöht werden und es sind nur noch 9 Laststufen notwendig.
Dank des kombinierten Einsatzes von Abgaswastegate und Drosselklappe, wird zusätzlich die geforderte Wirkungsgraderhöhung bei Volllast erreicht. Die Drosselklappe des Motors wird nun unter Volllast weiter geöffnet, um die Drosselverluste zu reduzieren. Gleichzeitig wird die Regelreserve für schwankende Betriebsbedingungen durch das Abgaswastegate abgesichert.
Die Wirkungsgraderhöhung bei der Baureihe TCG 2032 beträgt durch diese Maßnahmen 0,7% absolut, dementsprechend werden die Aggregate ab sofort mit einem elektrischen Wirkungsgrad von bis zu 44,2% angeboten. Neben den Brennstoffkosten, die sich maßgeblich durch den Wirkungsgrad der Motoren verringern lassen, spielen die Servicekosten eine entscheidende Rolle bei der Summe aller Betriebskosten. Schon bisher wurden durch das einfache Servicekonzept mit komplett austauschbaren Zylindereinheiten und einer geringen Anzahl von Einzelbauteilen, kurze Stillstandzeiten während des Service und dementsprechend hohe Verfügbarkeiten zugesichert. Die Regelwartung erfolgt nur alle 4000h (maximal zweimal pro Jahr). Bisher war nach 64.000h, dies entspricht in etwa einer Dauerlaufzeit von 8 Jahren, eine Grundüberholung des Aggregates notwendig. Durch die gesammelten Erfahrungswerte und die Auswertung zahlreicher Betriebsdaten wird jetzt der Zeitraum bis zur Grundüberholung auf 80.000h angehoben werden. Dadurch können die Servicekosten innerhalb der ersten 10 Jahre um mehr als 30% gesenkt werden.
Die neue Version des TCG 2032 mit verbesserten Wirkungsgraden, erhöhten Lastschaltstufen und 80.000 Betriebsstunden bis zur Grundüberholung ist seit Januar 2012 zur Bestellung und Auslieferung verfügbar.
Neue Version des TCG 2032
