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Effiziente Antriebe von MAN: Diesel- und CNG-Motoren für Hersteller von Stadt- und Reisebussen

Effiziente Antriebe von MAN: Diesel- und CNG-Motoren für Hersteller von Stadt- und Reisebussen

MAN Truck & Bus bietet externen Kunden zum Einbau Motoren für die Segmente On-Road, Off-Road, Power und Marine an. Das Leistungsangebot reicht von 150 bis 1.800 PS. Die MAN Common-Rail-Dieselmotoren zeichnen sich durch hohe Leistungsdichte und Wirtschaftlichkeit, hohe Laufruhe und lange Wartungsintervalle aus. Für alle Anwendungssegmente entwickelt MAN Truck & Bus zukunftssichere Emissionstechnologien und nutzt die hierbei entstehenden Synergien. Die OEM-Kunden von MAN können auf über 100 Jahre Dieselkompetenz bauen, die in den Technologien der MAN-Motoren, Achsen und Verteilergetrieben stecken.

Das Kompetenzzentrum für die Entwicklung und Fertigung aller MAN-Motoren liegt in Nürnberg. Hier werden 2011 rund 95.000 Motoren vom Band laufen, davon entfallen circa 10 Prozent auf das Geschäft mit OEM-Kunden. Diese Motoren aus allen Segmenten sind weltweit im Einsatz. Deshalb ist ein weltweiter Service wichtig, der schnelle, fachgerechte Wartung und Instandsetzung bietet. Allein in Europa zählt das Servicenetz von MAN Truck & Bus über 1.200 Stützpunkte.

Motoren für das Segment On-Road

Im Onroad-Bereich bietet MAN Diesel- und CNG-Motoren als fertige Einbausätze, Achsen und Verteilergetriebe für Hersteller von Bus-Chassis und Aufbauer von Komplettbussen an. Typische Anwendungen sind Mini-, Midi- und Stadtbusse, Überlandbusse, Reisebusse und Bus-Chassis. Für den Einbau in Bussen stehen bei MAN kompakte Dieselmotoren von 132 kW (180 PS) bis 371 kW (505 PS) in allen Abgasstufen von EURO 3 bis EURO 5 und EEV, sowie rechtzeitig zum Einführungstermin in EURO 6 zur Verfügung. Für den Betrieb mit Erdgas (Compressed Natural Gas, CNG) hat MAN Truck & Bus kompakte Gasmotoren von 162 kW (220 PS) bis 228 kW (310 PS) in den Abgasstufen EEV und künftig EURO 6 im Produktprogramm. Ergänzend berät MAN seine Kunden bei der Wahl und Abstimmung wesentliche Komponenten des Antriebstrangs, wie Ansaug- und Kühlanlage, welche gemeinsam mit dem Motor über MAN bezogen werden können. Für den Kunden bedeutet dies eine Zeitersparnis im Einkauf, Logistik und Engineering sowie eine schnellere und sicherere Abstimmung des Antriebs.

Maßgeschneiderte Abgastechnologie durch Modulbauweise

Alle abgasrelevanten Anbauteile der MAN Dieselmotoren sind strikt modular konzipiert. Die vom Markt geforderte Abgasnorm entscheidet über das Abgassystem. Dabei bleiben die Einbaubedingungen für den Grundmotor gleich. Der Vorteil lässt sich leicht ermessen: Fahrzeug- und Maschinenhersteller wählen beim Motorenkauf individuell das Abgassystem für die jeweils gewünschte Abgasnorm und sind mit ihren Fahrzeugen und Maschinen optimal für die unterschiedlichsten Märkte gerüstet.

Folgende Technologien stehen zur Verfügung:

  • Dieselmotoren mit Pure Diesel Technologie - AGR Motoren (Abgasrückführung) mit PM-Kat und Oxidationskatalysator für den Betrieb ohne Zusatzstoffe wie SCR.
  • Dieselmotoren mit SCR-Technologie (Selective Catalytic Reduction) zur Erreichung künftiger strengster Abgasstandards.
  • Motoren für Erd- oder Biogasbetrieb, die geringste Schadstoffemissionen mit einem Drei-Wege-Katalysator erreichen.

MANMotorentechnologie: Common Rail Einspritzsystem

Konsequent setzt MAN in seinem Produktprogramm für externe Motoren auf das Common Rail Einspritzsystem. Der Vorteil dieser Technologie liegt vor allem darin, dass Systemdruck, Einspritzzeitpunkt und -menge ideal auf den jeweiligen Motorbetriebszustand abstimmbar sind. Die gezielte direkte Kraftstoffeinspritzung mit Einspritzdrücken bis 1.800 bar stellt die Basis für die Erfüllung strengster Abgasstandards dar und steht im Zusammenspiel mit modernster Turboaufladung für geringen Kraftstoffverbrauch und kraftvolle Beschleunigung. So ermöglichen hohe Einspritzdrücke bei niedriger Motordrehzahl ein hohes Drehmoment mit niedrigen Rauchwerten, niedrige Einspritzdrücke unter Teillast bewirken optimierte NOx-Werte und optimalen Kraftstoffverbrauch. Bei Volllast erlauben hohe Einspritzdrücke hohe Abgasrückführraten und geringe Partikelemissionen bei gleichzeitig günstigem Kraftstoffverbrauch. Aus der Aufteilung der Einspritzmenge in eine Vor- und Haupteinspritzung verläuft der Verbrennungsvorgang deutlich weicher. Daraus ergibt sich ein weiterer Vorteil: die Geräuschemission ist vor allem im Motorleerlauf und bei Teillast deutlich leiser.

Zweistufige Aufladung mit externer Abgasrückführung (AGR)

Die Motoren der MAN Baureihen D08, D20 und D26 sind mit zweistufiger Aufladung und externer Abgasrückführung (AGR) ausgestattet. Die stufenlos geregelte AGR hat einen Rückführungsgrad bis zu 30 Prozent und senkt zuverlässig die Stickoxide innermotorisch unter die gesetzlich vorgeschriebenen Höchstwerte.

Geringe Emissionen ohne Leistungseinbußen zu erreichen, ist über die zweistufige Aufladung möglich. Ihr wesentlicher Vorteil liegt darin, dass das maximale Drehmoment über einen weiten Drehzahlbereich gehalten werden kann. Dazu wird die thermische Energie des Abgasstroms in den Turboladern zum Antrieb der Turbinen genutzt. Die erste Stufe, die so genannte Hochdruckstufe, ist bei niedrigen Drehzahlen zu 100 Prozent mit Abgas beaufschlagt, wodurch der Füllungsgrad in den Zylindern erhöht und ein besonders rascher Drehmomentanstieg erreicht wird. Bei höheren Motordrehzahlen wird das Abgas über ein Wastegate-Ventil teilweise an der Hochdruckturbine vorbeigeleitet, was zu einer höheren Beaufschlagung der zweiten Stufe, der so genannten Niederdruckturbine, führt.

Zur Reduktion der Stickoxide kommt die AGR zum Einsatz. Dabei wird ein Teil des Abgases über einen kühlmitteldurchströmten AGR-Kühler in den Brennraum zurückgeführt und über ein Ventil der Ladeluft im Ansaugtrakt beigemischt. Der Sauerstoffüberschuss der Zylinderfüllung wird damit verringert, die Spitzentemperatur der Verbrennung sinkt und es entsteht weniger Stickoxid. Durch eine entsprechende Anpassung des Einspritzzeitpunkts kann der Kraftstoffverbrauch weiter gesenkt werden.

Abgasnachbehandlungssystem SCR für Euro 5 und EEV

Für die 6-Zylinder-Reihenmotoren D20/D26-Serie bietet MAN das additive Abgasnachbehandlungssystem SCR (Selective Catalytic Reduction) unter dem Namen MAN AdBlue® an. Zur Reduktion der Stickoxidemissionen wird der Zusatzstoff AdBlue® in den Abgasstrom eingedüst. Es bewirkt im nachgeschalteten Reduktionskatalysator die Umwandlung der Stickoxide in Wasserdampf und elementaren Stickstoff – einen natürlichen Bestandteil der Luft. Diese Technologie erreicht eine NOx-Reduktion von über 80 Prozent.

Motorkonstruktion und Materialien

Mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode, einer Computersimulation zur Festigkeitsberechnung und Bauteilauslegung, hat MAN die Materialstärken der Motorbauteile genau auf lokale Beanspruchungen abgestimmt. Das führt zu Material- und Gewichtseinsparungen bei gleichzeitig hoher Festigkeit. Die Werkstoffe und Konstruktion der Bauteile tragen somit wesentlich dazu bei, dass bei MAN-Motoren eine lange Lebensdauer und hohe Verfügbarkeit gewährleistet ist.

Voraussetzungen für die Realisation hoher Mittel- und Zünddrücke sind hochbelastbare Werkstoffe und eine steife Konstruktion des Motorblocks der Common Rail-Motoren. Das Kurbelgehäuse der MAN-Baureihen D20, D26 und D28 besteht aus dem hochwertigen Werkstoff GJV-450 (Vermiculargraphit-Guss). Dieser weist eine deutlich höhere dynamische Festigkeit im Vergleich zu Grauguss auf.

Zudem trennt MAN bei den Motorenbaureihen D20 und D26 die Hauptlagerdeckel des Kurbelgehäuses durch kontrollierten Bruch. Diesen Vorgang bezeichnet man als Cracken. In der Crack-Anlage werden die Kurbelwellenlager an der Innenseite in einer Laserstation mit beidseitigen Kerben versehen und im nächsten Arbeitsschritt durch einen hydraulischen Spreizdorn abgesprengt. Es entstehen ohne weitere Bearbeitung exakt lagefixierte und formschlüssig montierbare Fügestellen. Querbelastungen können aufgrund der rauen Auflageflächen optimal aufgenommen werden.

Bei der Motorkonstruktion hatten die MAN-Ingenieure die Steifigkeit des Motorblocks und die Reduktion der Bauteilanzahl im Fokus. Die Baureihen D08, D20 und D26 verfügen über einen einteiligen Zylinderkopf, wodurch eine besonders hohe Steifigkeit erreicht wird. Die festigkeitskritischen Motorbauteile wie Kolben und Pleuel sind mit ausreichend Reserven für die erforderlich hohen Zünd- und Mitteldrücke ausgelegt.

In besonderem Maße zeichnet sich hier die Konstruktion der Baureihen D20 und D26 aus. Durch die Bauweise mit oben liegender Nockenwelle und vier Ventilen pro Zylinder wird die Anzahl der bewegten Teile stark reduziert. Das Dichtungssystem ist besonders vereinfacht konzipiert, sodass zwischen Zylinderblock und -kopf keine Medienübertritte mehr stattfinden. Potentielle Ausfallquellen sind dadurch drastisch minimiert.

Der neue MAN E2876 LUH03 CNG-Erdgasmotor hat 320 PS und unterschreitet deutlich die EEV Grenzwerte. Er wird ab 2010 fuer MAN Busse und Buschassis verfuegbar sein.