Der M.A.N. L 12 V 19,5/21

 

I. Geschichte und Entwicklung

 

 

Als die Deutsche Bundesbahn im Jahr 1956 ein überarbeitetes Typprogramm für neu zu beschaffende Diesellokomotiven aufstellte, fiel der Baureihe V 160 (ab 1968: 216) eine zentrale Funktion zu. Sie sollte in der Folge ab 1960 als vierachsige, einmotorige Gemischtzuglok mit Endführerständen wesentlich zur großflächigen Ablösung der Dampflokomotiven beitragen. Die V 160 ist in ihren Abmaßen, Gewichten und ihrer Motorleistung zwischen der leichten Nebenbahnlok V 100 (ab 1968: 211/212) und der zweimotorigen Hauptstreckenmaschine V 200 bzw. V 200.1 (ab 1968: 220 bzw. 221) angesiedelt. Damit kann sie übergreifend in den Einsatzprofilen beider Bauarten eingesetzt werden und spielte ihre Flexibilität mit einer Serie von insgesamt 224 ausgelieferten Lokomotiven ab 1964 bei einer stetig steigenden Anzahl von Heimatdienststellen überall in der Bundesrepublik aus.

In der Projektphase legte man für die neue Baureihe weit reichende Beschränkungen fest, vor allem die Gewichtsparameter betreffend, da der Streckenoberbau abseits der Magistralen seinerzeit vielerorts noch nicht für Achslasten über 18 Tonnen ertüchtigt war. Die betriebsbereite Lok sollte demnach mit vollen Vorräten nicht mehr als 72 Tonnen wiegen, um auch auf Nebenbahnen freizügig verwendbar zu sein, etwa wenn dort Züge lastbedingt mit V 100 in Doppeltraktion bespannt werden mussten. Diese harschen Vorgaben stellten die Konstrukteure bei der Friedrich Krupp AG in Essen, die die V 160 in Zusammenarbeit mit dem Bundesbahnzentralamt(BZA) München entwickelte, vor ernste Schwierigkeiten. Nicht nur die Lokomotive war von Grund auf neu zu konstruieren. Auch die Hauptbaugruppen Motor, Getriebe, Kühler stellten in ihren Dimensionierungen unbekanntes Terrain im Lokomotivbau dar. Erst 1951 hatte mit dem Versuchstriebwagen VT 92 501 (ab 1968: 692 501-0) die Erprobung schnelllaufender Dieselmotoren mit mehr als 650 PS und hydraulischer Kraftübertragung für Eisenbahnanwendungen begonnen. Noch gegen Ende der 1950er Jahre galten 1350 PS an installierter Leistung als das technisch Machbare. Deswegen musste die V 200 ab 1953 zweimotorig ausgeführt werden, um mit zwei autarken Antriebssträngen 2000 PS zu generieren. Für die V 160 war jedoch mit Planungsstand 1956 aus wirtschaftlichen Erwägungen eine Einmotoranlage vorgeschrieben worden, deren Leistung mit 1600 PS zwischen der der V 100 und V 200 angesiedelt sein sollte. Das projektierte Lokgewicht von 72 Tonnen lag jedoch nur neun Tonnen über dem der V 100 und erreichte kaum das der V 200, die je nach Motor- und Getriebebestückung zwischen 72 und 81 Tonnen auf die Waage bringt.

Buchstäblich „erschwerend“ kam hinzu, dass für die geforderte Traktionsleistung größere Dieselmotoren entworfen wurden. Die Maybach Motorenbau GmbH (MM, auch: Der Maybach Motorenbau) in Friedrichshafen-Manzell produzierte bereits ab 1953 den MD 870 (ab 1969: MTU MD 16 V 538 TB), zunächst hauptsächlich für Marineanwendungen. Die Mercedes-Benz Motorenbau GmbH (MB) in Stuttgart-Untertürkheim fertigte ab 1959 den MB 839 Ab (MB 839 Bb ab 1969: MTU MB 16 V 652 TB/TY). Diese basieren zwar auf den kleineren MD 650 (ab 1969: MTU MD 12 V 538 TA) und MB 835 Ab (ab 1969: MTU MB 12 V 652 TA), die u. a. in der V 100 und der V 200 bzw. V 200.1 (ab 1968: 221) verwendet werden, sie sind aber im so genannten Baukastensystem von 12 auf 16 Zylinder „verlängert“ und wiegen mit rund 7 bzw. 7,3 bis 8,2 Tonnen in etwa um die Hälfte mehr, als ihre kleineren Pendants. Es wurde zunehmend wahrscheinlich, dass die Vorgabe von 72 Tonnen für eine einsatzfähige Lok so nur schwer einzuhalten sein würde.

Die M.A.N. (Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG)in Augsburg als dritter Bewerber um den lukrativen Auftrag zur Bestückung der V 160 verzichtete daher auf die Neukonstruktion eines größeren Triebwerks, sondern konzentrierte sich auf eine Leistungssteigerung ihres vorhandenen Motors vom Typ L 12 V 18/21. Dieser aufgeladene Zwölfzylinder lief seit 1951 mit Zylinderbohrungen von 17,5 (L 12 V 17,5/21) und 18 cm (L 12 V 18/21) bei der DB in Konkurrenz zu den MD 650 und MB 835 Ab. Er leistete hier 1000 bzw. 1100 PS bei 1500 Umdrehungen pro Minute und liegt mit 4050 kg auch hinsichtlich des Gewichts auf Augenhöhe der Konkurrenz. Er blieb von den Stückzahlen her aber deutlich hinter den Mitbewerbern zurück, da er im direkten Vergleich als technisch unterlegen galt, und ihm weniger Entwicklungspotenzial bescheinigt wurde. Insgesamt dürften nur etwa 40 bis 45 Loks und Triebwagen mit den M.A.N-Antrieben bestückt worden sein. Nun versuchte man trotz der bereits geäußerten Vorbehalte seitens der Bundesbahn, durch eine schlichte Erhöhung der PS-Zahl bei ansonsten unverändertem Grundmotor einen gewichtsgünstigen Antrieb für die V 160 anzubieten, der zudem durch geringere Entwicklungskosten gegenüber den MD 870 und MB 839 Preisvorteile mit sich bringen sollte.

Um das gesteckte Ziel von 1600 PS bei 1500 Umdrehungen pro Minute zu erreichen, konzentrierte man sich im Wesentlichen auf eine Erweiterung der Zylinderbohrung um 1,5 Millimeter. Hierdurch vergrößerte sich der Hubraum von 5,34 auf 6,27 Liter pro Zylinder. Das Gesamthubvolumen stieg von 64,08 auf 75,24 Liter an. Auf externe Zusatzkomponenten zur Leistungssteigerung, wie etwa eine Ladeluftkühlung, verzichtete man allerdings aus Gründen der Ersatzteilvorhaltung, die für alle M.A.N-Motoren bei der DB möglichst einheitlich sein sollte. Von der Papierform her sollte der so entstandene L 12 V 19,5/21 für die neuen V 160-Lokomotiven ideal geeignet sein. Er vereinte die Forderung nach mehr Leistung mit den Konzessionen an ein geringes Lokgewicht und war überdies de facto identisch mit den bereits vorhandenen 1100 PS-Versionen. Doch verschiedene Änderungen im Beschaffungsprofil sollten dem ambitionierten Projekt in der Folge bei der Deutschen Bundesbahn einen Misserfolg bescheren:

Zum einen lockerte man noch in der Projektphase der V 160 die Gesamtgewichtsvorgabe für die einsatzbereite Lok auf 74 Tonnen, was fortschreitenden Oberbauertüchtigungen und einer Verschiebung des projektierten Einsatzgebietes weg von reinen Nebenbahnen zuzuschreiben ist. Spätere Serienlokomotiven, die zwischen 1964 und 1969 geliefert wurden, wiegen sogar bis zu 77 Tonnen. Zum anderen realisierten die konkurrierenden MD 870 und MB 839 durch konstruktive Weiterentwicklungen schon vor Auslieferung der ersten V 160 Motorleistungen von 1900 PS bei unveränderter Drehzahl, welche ihren Gewichtsmalus kompensierten. Die DB übernahm die nun zur Verfügung stehende Mehrleistung in ihr Lastenheft und schrieb sie fortan als Standardmotorisierung für die Lok, die nun eigentlich „V 190“ hätte heißen müssen, fest. Ob der  L 12 V 19,5/21 mit seinem deutlich geringerem Hubraum daraufhin den geänderten Vorgaben an den Bahnbetrieb angepasst werden konnte bleibt widersprüchlich: Die Eisenbahntechnische Rundschau (ETR) nennt in ihrer Ausgabe vom Juni 1958 für diesen Motortyp eine "Nennleistung bei 736 Torr und 20º C" von "2000 PS bei 1500 U/min.". Er taucht 1959 in den finalen Konstruktionsplänen der Firma Krupp auf und wird zudem noch 1963 als mögliche Ausrüstung für die Baureihe V 160 genannt. Ob er aber jemals dort zum Einsatz kam, ist unklar. Drei Jahre später wird er in technischen Unterlagen der Deutschen Bundesbahn bereits nicht mehr erwähnt. Es muss als nur wenig wahrscheinlich angenommen werden, dass die DB, die für ihre Neubautriebfahrzeuge grundsätzlich nur unausgereizte Komponenten mit einer langen, störungsfreien Betriebsdauer und ausreichendem Spielraum für Weiterentwicklungen vorsah, einen solcherart „scharfgemachten“ Motor in eine Serienbestellung übernommen hätte.

Der Betrieb des L 12 V 19,5/21 in einer Lok der Baureihe V 160 ab Werk ist somit nicht belegt. Ob er indes möglicherweise sogar noch als Austauschmotor in einzelnen Serienloks verwendet wurde, die ab 1964 in Dienst gingen, ist ebenso unklar. Es darf aber wohl stark bezweifelt werden. Da die Stückzahl gelieferter Motoren dieses Typs, wenn überhaupt, sehr gering gewesen ist, kann auch nicht angenommen werden, dass nennenswerte Restbestände möglicherweise anderswo weiterverwendet wurden, beispielsweise in V 100- oder V 200-Lokomotiven. Zumindest letztere hatten im anstrengenden Hauptbahndienst ja schon früh mit Überlastungen zu kämpfen, für deren Abhilfe stärkere Motoren durchaus empfehlenswert scheinen. Allerdings passt die Getriebe- und Kühlerkonfiguration einer V 100 und V 200 nicht zu 1600 bzw. 2000 PS-Maschinen, denn diese Lokomotiven waren schon mit serienmäßiger Ausrüstung thermisch gefordert und hatten gerade in der Anfangsphase temperaturbedingte Ausfälle zu verzeichnen. Somit können etwaige Einsätze überzähliger L 12 V 19,5/21 hier wohl ausgeschlossen werden. Das Schicksal des stärksten Zwölfzylinders der frühen Bundesbahnära bleibt weitgehend im Dunkeln, ebenso wie der M.A.N. mit ihrer L 12 V /21-Familie insgesamt ein Durchbruch versagt blieb.

Heute ist kein M.A.N L 12 V 19,5/21 in Bahnausführung mehr als existent bekannt.

 

 

 

II. Technik

 

Der M.A.N. L 12 V 19,5/21 ist ein schnelllaufender, einfach wirkender Dieselmotor mit Turboaufladung und folgenden Hauptkenndaten:

 

 

Lieferer:  M.A.N. (Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG). Werk Augsburg

 

Nomenklatur:

Die Typbezeichnungen der M.A.N.-Dieselmotoren geben im Wesentlichen Aufschluss über die Zylinderanzahl und die inneren Dimensionierungen. Angaben über leistungsfördernde Zusatzkomponenten, wie z. B. die Turboaufladung, finden sich hier nicht. Der Gesamthubraum als ein Hauptcharakteristikum lässt sich hingegen aus den Angaben über die Zylinderbohrung und den Kolbenhub berechnen.

 

M.A.N.: Konstrukteur/Hersteller
   
L: Lokomotivmotor
   
12: Gesamtzylinderanzahl
   
V: Zylinderanordnung
   
19,5: Zylinderbohrung in cm
   
21: Kolbenhub in cm

 

 

 

 

Hauptabmessungen (mm):

 

Länge: 2600
   
Einbaulänge zwischen Kupplung: 1970
   
Breite: 1380
   
Höhe (einschließlich Turbolader): 2070

 

 

 

 Gewicht des Motors mit Regler und Turbolader: 4050 kg

 

Bauform: Wassergekühlt

 

Zylinderwinkel: 60 Grad

 

Arbeitsweise: Viertakt, einfach wirkend

 

Arbeitsverfahren: Vorkammer

 

Zylinderbezeichnung (vom Schwungrad aus gesehen):

 

links 1 bis 6, rechts 7 bis 12                                                                                      

 

Zündfolge: 1 – 11 – 2 – 9 – 4 – 7 – 6 – 8 – 5 – 10 – 3 – 12

 

Drehrichtung (auf Schwungrad gesehen): links laufend (edul)

 

Zylinderbohrung: 195 mm

 

Kolbenhub: 210 mm

 

Damit ergibt sich für den L 12 V 19,5/21 eine langhubige Auslegung

 

Hubraum je Zylinder: 6,27 Liter

 

Gesamthubraum: 75,24 Liter

 

Literleistung (PS/Liter):

 

bei einer Nennleistung von 1600 PS: 21,26
   
bei einer Nennleistung von 1900 PS: 25,25
   
bei einer Nennleistung von 2000 PS: 26,58

 

 

 

Verdichtungsverhältnis: 17:1*

 

Mittlere Kolbengeschwindigkeit: 10,5 m/s

 

Mittlerer effektiver Kolbendruck: 10,3 kg/cm²*

 

Verdichtungsdruck bei warmem Motor und 1500 Umdrehungen pro Minute: 70 kg/cm²*

 

Zünddruck bei Nennleistung: 77 kg/cm²*

 

Ventile je Zylinder: 2 Einlass, 2 Auslass

 

Ölinhalt des Motors (Liter):

 

maximal: 88
   
mindestens: 58

 

 

Wasserinhalt des Motors: 90 Liter

 

Fördermenge der Kühlwasserpumpe: 50.000 l/h

 

Abzuführende Wärmemenge (WE/h*):

 

im Kühlwasser: 477.000
   
im Schmieröl: 66.000

 

 

Motorregler: Servoregler. Bauart M.A.N.

 

Kraftstoffvorfilter: Mann und Hummel J 1390/95-02 Ars

 

Kraftstoffhauptfilter:

 

Ursprünglich: Je zwei Knecht FB 405 M oder Bosch 2 Fl/AM
   
Später: Zwei Knecht FB 420/5c x 4 Ltr

 

Die ursprünglich vorgesehenen Knecht- und Bosch-Filter FB 405 M und 2 FL/AM wurden bereits 1959 als "Auslauftype" beschrieben. Sie sind gleichwohl zu dieser Zeit als Ausrüstungsteile für die bestellten Vorserienloks der neuen V 160-Baureihe gelistet.

 

 

Aufladegebläse: Abgasturbolader M.A.N. L 12/629*

 

Höchstdrehzahl des Turboladers: 19.000 Umdrehungen pro Minute*

 

Ladedruck bei Höchstdrehzahl: 0,8 kg/cm²*

 

Kurbelgehäuse und Zylinderblock:

Beide Bauteile sind als einteilige Stahlkonstruktionen mit Wandungen aus Stahlblech ausgeführt. Die Lagerstühle der Kurbelwelle bestehen aus Stahlguss. Durch zwölf abnehmbare Deckel beidseits des Kurbelgehäuses ist ein einfacher Zugang zum Triebwerk möglich, ohne den Motor ausbauen zu müssen. Der Kurbelraum wird nach unten durch eine angeschraubte Ölwanne abgeschlossen.

 

 

Laufbuchsen:

Zwölf Bundbuchsen aus Schleuderguss liegen mit ihrem Bund am oberen Ende des Zylinderblocks auf. Sie sind zur Vermeidung von Kavitationsschäden an allen kühlwasserbenetzten Stellen hartverchromt und mit zwei ölbeständigen Gummiringen nach unten gegen den Kurbelraum abgedichtet.

 

 

Zylinderköpfe:

Zwölf Einzelzylinderköpfe aus Gusseisen sind mit je vier Schrauben am Zylinderblock befestigt und mit einer Kupferdichtung gegen den Verbrennungsraum abgedichtet. In jeden Zylinderkopf sind vier hängend angeordnete Ventile und ein Dekompressionsventil eingebaut.

 

 

Ventilsteuerung:

Eine zentral in Kurbelgehäusemitte platzierte Nockenwelle ist über Stirnräder mit dem Steuerungsantrieb verbunden und betätigt über Stoßstangen und Kipphebel die Ventile.   

 

 

Kolben:

Einteilige Kolben aus geschmiedetem Leichtmetall übertragen die Verbrennungsdrücke auf die Treibstangen. Mutmaßlich findet hierfür die Aluminiumlegierung AlSi12 Verwendung. Die Kolben sind ballig oval geschliffen und mit je vier Kompressionsringen sowie je zwei Ölabstreifringen versehen. Der oberste Kompressionsring ist im Sinne einer verbesserten Hitzebeständigkeit hartverchromt. Die beiden Ölabstreifringe sind mit je zwei Abstreifkanten versehen.

Die Erfahrungen im Eisenbahnbetrieb späterer Jahre zeigten bei allen eingesetzten Dieselmotorbaureihen die Notwendigkeit, ab einer Betriebsnutzleistung von etwa 2000 PS zweiteilig gebaute Kolben zu verwenden, um den wachsenden thermischen Belastungen durch eine zunehmend erhöhte Literarbeit Herr zu werden. Auch für den M.A.N. L 12 V 19,5/21 wären in dieser Hinsicht sicher entsprechende Änderungen vonnöten gewesen.      

 

Kolbenbolzen:

Ein einteiliger Kolbenbolzen ist schwimmend im Bolzenauge des jeweiligen Kolbens gelagert und durch Seegeringe gegen seitliche Verschiebungen gesichert.

 

Pleuel:

Einteilige Treibstangen aus Stahl sind mit Doppel-T-Querschnitt im Gesenk geschmiedet. Der Stangenschaft ist zur Vermeidung gefährlicher Kerbwirkungen poliert. In beiden Zylinderreihen werden identische Pleuelstangen verbaut, von denen jeweils zwei gegenüberliegende mit ihren unteren Lagern nebeneinander auf einen gemeinsamen Kurbelzapfen arbeiten. Durch diese parallele Anordnung ergibt sich ein Versatz der beiden Zylinderreihen zueinander von 46 mm.

 

Pleuellager:

Die unteren Treibstangenlager auf den Kurbelzapfen sind zweiteilig mit Stahlstützschalen ausgeführt, die mit Bleibronze ausgegossen werden. Die oberen Treibstangenlager sind ungeteilte Buchsen aus Sonderbronze.

 

Kurbelwelle:

Es wird eine hohl gebohrte Stahlwelle mit gehärteten Kurbel- und Wellenzapfen verwendet, an die zur Kompensation der rotierenden Massen zwölf Gegengewichte angeschraubt sind. Am freien Ende ist ein Hülsenfeder-Schwingungsdämpfer angebaut. An der Kraftabgabeseite ist der Kupplungsflansch mit dem Zahnrad für den Steuerungsantrieb aufgepresst.

 

Kurbelwellenlager:

Die Kurbelwelle ruht in sieben Gleitlagern aus Bleibronze mit Stahlstützschalen und verbleiten Laufflächen. Die Lagerschalen werden von unten mit Stahlgussbügeln im Kurbelgehäuse gehalten. 

 

Steuerungsantrieb:

Ein Zahnrad, das wie beschrieben auf die Kraftabgabeseite der Kurbelwelle aufgepresst ist, treibt über Stirnräder die Schmierölpumpe, die Kühlwasserpumpe, den Motorregler und den Ventiltrieb an.

 

Aufladung:

Ein Abgasturbolader vom Typ M.A.N. L 12/629* ist außermittig an der Kraftabgabeseite liegend im Motorsattel positioniert und wird radial von den innen liegenden Abgasleitungen beider Zylinderreihen beaufschlagt. Das Einströmgehäuse ist wassergekühlt. Die Ölversorgung des Turboladers erfolgt über das Schmiersystem des Motors. Es gibt kein separates Ölreservoir.

 

Ansaugluftfilterung:

Die beiden Ansaugkanäle sind über flexible Faltenbalg-Schächte an Kastenfilter angeschlossen, die beidseitig in die Seitenwände des Lokkastens eingelassen sind. In die Kastenfilter sind ölbenetzte Filterkassetten der Firma Delbag aus Herne eingelegt, wodurch der Motor die Verbrennungsluft von außen ansaugt.    

 

Motorregelung:

Vom Fahrschalter im Führerraum werden die elektrischen Steuerbefehle über fünf Magnetventile, die im Fahrdieselraum verbaut sind, und ein elektropneumatisches 16-Stellungsregelgerät vom Typ Westinghouse 712-B3-02  zum Motorregler der Bauart M.A.N. geleitet. Dieser ist über ein Zahnradpaar und eine drehelastische Kupplung mit dem Steuerungsantrieb verbunden. Er enthält neben einem mechanischen Fliehkraftregler auch einen Öl-Akkumulator. Der Motorregler arbeitet bis etwa 700 Umdrehungen pro Minute als Drehzahlregler, dann bis 1550 Umdrehungen als Füllungsregler und oberhalb dieser Grenze wieder als Drehzahlregler, um Überdrehzahlen sicher zu vermeiden. Das Reglergestänge wird hydraulisch mit Motoröl betätigt und ist federbelastet. So wird der Motor bei zu geringem Öldruck (≤ 1,5 Bar) sicher stillgesetzt. Zusätzlich überwacht ein angebauter Reglermagnet, der den Regler elektrisch ansteuert, ebenfalls den Öldruck und stellt den Motor außerdem bei Überdrehzahl ab. Die Magnetventile steuern je Fahrstufe vordefinierte Kolbenhübe auf, um auf das 16-Stellungsregelgerät einzuwirken. Diese sind im Folgenden tabellarisch aufgeführt:

 

Kolbenhub in mm bei eingelegter Fahrstufe: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
                               
Magnetventil V 1: 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
                               
Magnetventil V 2: 0 0 0 2 2 0 0 2 2 0 0 2 2 0 0
                               
Magnetventil V 3: 0 0 0 0 0 4 4 4 4 0 0 0 0 4 4
                               
Magnetventil V 4: 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8 8 8 8 8 8
                               
Magnetventil V 5 (sog. Vorhub): 0 0 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7

 

 

Der Gesamthub jedes Magnetventils ist dabei der Zahlenwert der eingelegten Fahrstufe in Millimeter + 5.

 

Zusätzlich ist in den Lokomotiven der Baureihe 216 ein 15-Stellungsregelgerät verbaut und dem 16-Stellungsregelgerät parallel geschaltet. Es wirkt ab Fahrstufe 7 korrespondierend über ein Gestänge auf den Schaltregler des Getriebes und verschiebt so entsprechend der eingestellten Motorleistung und der Fahrgeschwindigkeit die Umschaltzeitpunkte zwischen den beiden Drehmomentwandlern und der hydraulischen Kupplung. Die Kolbenhübe der fünf Magnetventile, die das 15-Stellungsregelgerät beeinflussen, sind hier dargestellt:

 

Kolbenhub in mm bei eingelegter Fahrstufe: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
                               
Magnetventil V 1: 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
                               
Magnetventil V 2: 0 0 0 2 2 0 0 2 2 0 0 2 2 0 0
                               
Magnetventil V 3: 0 0 0 0 0 4 4 4 4 0 0 0 0 4 4
                               
Magnetventil V 4: 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8 8 8 8 8 8
                               
Magnetventil V 5 (sog. Vorhub): 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

 

 

Es zeigt sich, dass das Magnetventil V 5 nur auf das 16-Stellungsregelgerät wirkt. Im Fahrbetrieb sind dabei folgende Arbeitsprozesse wirksam:

 

Fahrstufe 1: Keine Beeinflussung der Stellungsgeräte, Wandlerteilfüllung
   
Fahrstufe 2: Keine Beeinflussung der Stellungsgeräte, Wandlervollfüllung
   
Fahrstufe 3 und 4: sog. Leerhub der Stellungsgeräte, Wandlervollfüllung
   
Fahrstufe 5 bis 15: Primärbeeinflussung wirksam, Wandlervollfüllung

 

 

 

 

 

 

Motorkühlung

 

 

Kühlwasserinhalt/Gesamtsystem (Liter):

 

Baureihe 216 (Vorserie): 900
   
Baureihe 216 (Serie): 1300

 

Die Vorserienmaschinen der Baureihe 216 sind, wie es die Zahlen des Kühlwasserinhaltes bereits vermuten lassen, im Volllastbetrieb anfälliger für Übertemperaturen als die verbesserte Serienausführung, welche bei intakter Kühler- und Lüfteranlage auch unter brachialen Betriebssituationen als kaum zu überhitzen gilt. Das verschlossene Motorkühlsystem wird von einer Kreiselpumpe mit Wasser versorgt. Diese ist am Steuerungsantrieb des Motors angeschlossen. Im kombinierten Kühler- und Getrieberaum befinden sich V-förmig angeordnete und in zwei Sektionen untergliederte Kühlerteilblöcke. Im Lokomotivdach sind zum Luftaustausch zwei hydrostatisch angetriebene Regelventilatoren verbaut, darüber und in den Seitenwänden des Lokkastens Verstelljalousien eingelassen. Beide Komponenten sind thermostatisch geregelt. Die Jalousien werden bei den Lokomotiven der V 160-Vorserie und der ersten Bauserie ebenso wie die Hydrostatmotoren der Regelventilatoren hydraulisch mit handelsüblichem Motorenöl der Viskosität SAE 30 betrieben. Hierfür stehen zwei Ölpumpen zur Verfügung, die über Keilriemen am Nebenabtrieb des Getriebes angeschlossen sind. Ab der zweiten Bauserie, d. h. ab V 160 061 (ab 1968: 216 061-2) ff. erfolgt die Betätigung der Verstelljalousien pneumatisch. Die Regelventilatoren saugen Luft von außen durch die Verstelljalousien und die Kühlerelemente an und blasen sie nach oben ins Freie aus. Bei den Lokomotiven der 216-Vorserie sind die unteren, seitlichen Verstelljalousien handbedient.

Die Kühlwasserpumpe fördert das Kühlwasser von der Kühlergruppe über einen Motoröl- und einen Getriebeölwärmetauscher zum Motor. Dort wird es zunächst in den Motorblock geleitet, wo es die Laufbuchsen umspült. Anschließend fließt das Kühlwasser über außen liegende Rohrbögen in die Zylinderköpfe, wobei ein Teil des Wassers abgezweigt und dem Turboladergehäuse zur Kühlung zugeleitet wird. Über eine gemeinsame Sammelleitung fließt das Kühlwasser sodann wieder zurück zur Kühlergruppe.

 

Kühlwassertemperatur (Motoraustritt): maximal 85 Grad Celsius

 

Kühlwasserumwälzpumpe: Hagenuk, Größe IV oder IVa

 

Leistungsparameter der Regelventilatoren:

 

N =

 je 53,7 PS

 

 

n =

1670 Umdrehungen pro Minute

 

Lüfterantrieb: 2x Behr-hydrostatisch, Größe 25

 

Motoröl-Wärmetauscher: Fa. Behr

 

Zur Überwachung der Kühlwassertemperatur sind in das Kühlsystem folgende Einrichtungen integriert:

  • Der Lüfterregler mit einem thermostatischen Arbeitselement zur Steuerung der Lüftermotoren im Bereich von 74 bis 78 Grad Celsius. Ab letzterem Wert aufwärts laufen die Regelventilatoren voll mit.
  • Der Thermostat „Warmhaltebetrieb“ für den Bereich von 40 bis 46 Grad Celsius.
  • Der Thermostat „Frostschutz“ für den Bereich von 10 bis 16 Grad Celsius.
  • Der Thermostat „Vorwärmbetrieb“ für den Bereich von 60 bis 66 Grad Celsius.

 

Die Thermostate steuern bei stehendem Motor eine elektrische, so genannte Tauscherkreis-Pumpe an, die über einen Drei-Kreis-Wärmetauscher den Kühlwasserkreis des Motors mit dem Heizkreis des Zugheizkessels vom Typ Hagenuk OK 4616 verbindet. So kann einerseits zuvor aufgewärmtes Speisewasser zum Warmhalten und Frostschutz der Maschinenanlage verwendet werden, als auch andererseits Heizdampf aus dem Zugheizkessel zum Vorwärmen. Der Drei-Kreis-Wärmetauscher kann hierbei auch über die Dampfheizkupplungen der Lok extern mit Fremddampf beaufschlagt werden.

Zur Energieversorgung bei stehendem Fahrdiesel nutzen die Loks der Baureihe 216 einen luftgekühlten Vierzylinder-Hilfsmotor vom Typ MWM AKD-2K-412 Z/Z mit 22 PS bei 1800 Umdrehungen. Er betreibt einen angeflanschten Generator zur Bordnetzversorgung und erzeugt bei Bedarf zusätzlich mit seinen zwei Kompressorzylindern Druckluft, die neben der Brems- und Steuerungsanlage der Lok auch der Hagenuk-Kessel benötigt.                                                                                                                                   

 

 

Überwachung und Betrieb des Motors 

 

 

  • Kühlwassertemperatur im Warmhaltebetrieb: mindestens 20 Grad Celsius, maximal 25 Grad Celsius
  • Kühlwasserstand
  • Öltemperatur: maximal 130 Grad Celsius. (Nur Anzeigeinstrument)
  • Öldruck über den Motorregler und den Reglermagneten

 

Der Motor wird selbsttätig stillgesetzt, wenn:

  • die Kühlwassertemperatur im Fahrbetrieb 90 Grad Celsius überschreitet
  • der Kühlwassermindeststand unterschritten wird
  • der Motoröldruck unter 1,5 Bar fällt über den Motorregler

 

Ferner wird der Motor über den Reglermagneten selbsttätig stillgesetzt, wenn:

  • der Motoröldruck unter 0,3 Bar fällt
  • die Motorhöchstdrehzahl überschritten wird
  • der Kühlwassermindeststand unterschritten wird
  • die höchstzulässige Getriebeöltemperatur überschritten wird (130 Grad Celsius)
  • die Füll- und Entleerungsaufträge an das Getriebe nicht ausgeführt werden (nur bei Loks mit Vielfach- und Wendezugsteuerung).

 

Der Motor kann nicht gestartet werden, wenn

  • die Kühlwassertemperatur 30 Grad Celsius unterschreitet.
  • die Kühlwassertemperatur 90 Grad Celsius überschritten hat.
  • der Kühlwassermindeststand unterschritten ist.
  • durch Vorschmieren kein Öldruck ≥ 1, 5 Bar aufgebaut wird.

 

Bei Überdrehzahl (≥ 1680 Umdrehungen pro Minute) wird über den Motorregler die Füllung kurzzeitig begrenzt, der Motor jedoch nicht stillgesetzt. Im Warmhaltebetrieb werden durch die Thermostatregelung der Tauscherkreispumpe zuvor erwärmtes Wasser aus dem Speisewasserbehälter durch den Wärmetauscher des Kesselkreises geleitet, und so im Motorkühlsystem Temperaturen zwischen mindestens 20 Grad Celsius und maximal 25 Grad Celsius eingehalten. Mehrere Parameter werden also doppelt überwacht.

In den Loks der Baureihe 216 sind sämtliche anzutreibenden Aggregate an der Hauptkraftabgabeseite angeschlossen, und die Nebenkraftabgabeseite ist mit einem Deckel verschlossen.

 

 

Motorschmierung:

Eine Druckumlaufschmierung mit eigenem Wärmetauscher versorgt das Triebwerk mit Schmieröl. Es gibt keine Hand-Schmierstellen. Eine Zahnradpumpe saugt das Öl in der Ölwanne an und fördert es über einen Ölwärmetauscher und Doppelölfilter in den Hauptölkanal. Von hier gelangt es zu den Kurbelwellenlagern, durch Bohrungen in der Kurbelwelle zu den Pleuellagern und über die hohl gebohrte Nockenwelle zu den Nockenwellenlagern. Die Kipphebel werden über Bohrungen im Kurbelgehäuse und den Zylinderköpfen versorgt. Die Kolben, Kolbenbolzen und Zylinderwände erhalten Spritzöl aus den Pleuellagern. Zur Vorschmierung ist eine separate, elektrisch betriebene Pumpe vorhanden, die durch den Gruppenschalter im Führerpult in Taststellung „Anlassen“ aktiviert wird. Sie erzeugt im System den nötigen Druck von 1,5 bar, um den Öldrucksicherheitsabsteller zu entriegeln, die Regelstangen der Einspritzpumpen auf volle Füllung und das Reglergestänge auf Anlassfüllung zu bewegen. So wird gewährleistet, dass der Motor immer mit ausreichendem Öldruck startet.

 

*: Werte für den L 12 V 18/21 mit 1100 PS bei 1500 Umdrehungen

 

 

   

 

  

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© Günter Kunkel, September 2012
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