Der Dieselmotor

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Es gab zwischen den sechs Prototypen und der Serie einen kleinen Unterschied. Dieser wird hier zum Tragen kommen, denn die Lokomotiven hatten nicht die gleichen Dieselmotoren erhalten. Eigentlich war das nicht selten, weil bei der Serie etwas mehr Leistung abgerufen werden konnte. Hier war jedoch ein weitaus grösserer Tausch vollzogen worden. Die Serie hatte daher komplett anders aufgebaute Motoren, als dies bei den Prototypen der Fall war.

Anders gesagt, die gemeinsamen Punkte waren schnell gefunden. Die Motoren wurden mit Dieselöl und Luft betrieben. Dadurch entstand eine Verbrennung, die wiederum entstehenden Abgase wurden ins Freie entlassen.

Damit haben wir jedoch bereits alle ge-meinsamen Punkt aufgezählt und kom-men daher nicht darum herum, die Pro-totypen gesondert anzusehen. Die Mo-toren der Serie, erfolgen wie bei der Lokomotive, im Anschluss.

Man war sich bei der SLM beim Bau der Prototypen zu dieser Lokomotive noch nicht sicher, ob bei mittelschnell lauf-enden Dieselmotoren, wie sie hier ver-wendet werden sollten, Abgasturbolader verwendet werden können.

Dabei müssen wir wissen, dass gerade die SLM zusammen mit Sulzer in diesem Punkt führend waren, denn schliesslich hatte man den Abgasturbolader erfunden und so leichtere Motoren mit grosser Leistung geschaffen.

Sie haben es richtig gelesen, der Diesel-motor bei den Prototypen besass keinen Abgasturbolader, was anhand der heute vorhandenen Kenntnisse überraschen mag.

Um die im Pflichtenheft verlangte Leistung von immerhin 440 kW abrufen zu können, musste daher die Anzahl der Zylinder im Dieselmotor erhöht werden. Dabei wurde in den Prototypen ein mit acht Zylindern versehener Viertaktmotor eingebaut. Dieser besass zudem auch keine Ladeluftkühlung. Das war auch nicht nötig, da hier mit dem normalen Luftdruck gearbeitet wurde.

Auf Grund der kurzen Lokomotive und der Länge eines solchen Motors, konnten die Zylinder nicht, wie damals sonst üblich, in Reihe verbaut werden. Man griff daher zur v-förmigen Anordnung der Zylinder. Damit konnte die Länge des Motors deutlich reduziert werden. Der Winkel zwischen den beiden Zylinderreihen lag bei 60°. Wir haben damit eigentlich einen modernen Dieselmotor erhalten, der selbst heute noch verbaut wird.

Jeder der acht Zylinder hatte einen Kolbenhub von 240 mm und eine Bohrung von 200 mm erhalten. Daher ergab sich für jeden Zylinder ein Hubraum von 15 Litern. Die optimalen Drehzahlen lagen zwischen 420 und 1 200 Umdrehungen pro Minute. Die Motorsteuerung regelte den Motor automatisch in diesem Bereich. So war gesichert, dass die Dieselmotoren immer optimal am Arbeiten waren und so eine möglichst gute Verbrennung stattfand.

In der Zeit, bis es zur Auslieferung der Serie gekommen war, wurden bei der SLM die Abgasturbolader weiterentwickelt. Damit konnten nun auch Dieselmotoren bestückt werden, die in der Leistungsklasse der Baureihe Em 3/3 angeordnet wurden.

Damit wurde aber auch der Motor, der bei den Prototypen eingebaut wurde, nach nur sechs Exemplaren wieder aufgegeben und für die Serie ein gänzlich ver-ändertes Modell vorgesehen.

Der Dieselmotor der Serienlokomotiven war daher ein aufgeladener mit nur noch sechs Zylindern ausgerüsteter Viertaktmotor. Seine vom Hersteller vergebene Bezeichnung lautete YD20TrTh.

Die einzelnen Zylinder wurden hier, im Gegensatz zu den Prototypen, in Reihe geschaltet. Die zur Verfügung stehende Leistung dieses Motors lag bei den Modellen der Prototypen und wurde hier mit 440 kW, oder rund 600 PS angegeben.

Solche Motoren wurden Jahre später nicht nur im Fahrzeugbau zum Standard und wurden bei allen Baugrössen von solchen Motoren verwendet. Vielmehr wurden sie im Strassenverkehr mit vergleichbarer Leistung zum Standard und daher immer mehr verbessert.

Wir können die Leistung dieses Dieselmotors durchaus mit einem modernen LKW vergleichen und erkennen daher, dass es sich bei der Baureihe Em 3/3 um eine kleinere Lokomotive handelte.

Dank dem hier eingebauten Abgasturbolader und der damit verbundenen Aufladung der Ladeluft, konnte man den Hubraum der Prototypen beibehalten. Trotz ge-ringerer Anzahl Zylinder war so die gleiche Leistung möglich geworden.

Somit hatte auch dieser Motor einen Kolbenhub von 240 mm und einen Zylinderdurchmesser von 200 mm erhalten. Die betrieblich optimalen Drehzahlen lagen hingegen bei 416 bis 1 200 Umdrehungen pro Minute.

Wir haben nun die unterschiedlichen Dieselmotoren kennen gelernt. Beim Betrieb dieser Motoren machen wir keine Unterscheidung mehr, denn eigentlich war der einzige Unterschied in der Tatsache zu finden, dass die Serie einen Abgastur-bolader erhalten hatte und so die Ladeluft im Gegensatz zu den Prototypen noch verdichtet wurde. Wegen der Reduktion der Zylinder hatte das keine direkten Auswirkungen auf die Funktion gehabt.

Die für die Verbrennung benötigte Luft wurde am vorderen und damit längeren Vorbau in das Innere der Lokomotive geleitet. Dazu waren Lüftungsgitter in den Wänden eingebaut worden, die mit Jalousien ausgerüstet waren. Damit konnte wirksam verhindert werden, dass zu viel Feuchtigkeit in der Luft enthalten war und dass diese als Wasser ausgeschieden werden konnte. Bekanntlich verstehen sich Feuer und Wasser nicht besonders. 

Nach diesen Lüftungsgittern gelangte die Luft durch die Luftfilter, gereinigt in den Innenraum des Vorbaus. Diese Filtermatten waren dabei direkt am Lüftungsgitter angebracht worden. Neben der Reinigung der Luft besorgten diese Matten auch eine Dämmung des Lärmes, denn dieser hätte durch die Gitter leicht aus dem Inneren Bereich gelangen können. Eine einfache Lösung um den Lärm der Maschine zu reduzieren.

Ab dem Innenraum des längeren Vorbaus unterschied sich der weitere Verlauf der Verbrennungsluft bei den Prototypen von der Serie. Einfach gesagt, der nächste Punkt, den die Luft passieren musste, war lediglich bei den in Serie gebauten Lokomotiven vorhanden und betraf die sechs Prototypen in keiner Weise. Die Prototypen werden daher erst wieder bei den beiden Einlassventilen und damit kurz vor der Verbrennung zu uns stossen.

Jedoch würde uns dann das Prinzip fehlen. Daher ein kurzer Blick auf die Prototypen. Die Luft gelangte nach den Luftfiltern ohne jegliche Aufbereitung in den Verbrennungsraum. Das machte sie jedoch nicht in genügend schnellem Tempo. Da jedoch der nach unten eilende Kolben im Zylinder einen Unterdruck erzeugte, wurde die Luft regelrecht in den Motor gezogen. Der Druck musste bekanntlich ausgeglichen werden. Daher nannte man diese Lösung auch «Sauger».

Diese einfache Lösung kannte man von den Verbrennungsmotoren mit Benzin. Dort schafften es diese Motoren bis in den Rennsport, wo man eigentlich aufgeladene Motoren erwarten würde. Weniger bekannt dabei war, dass dieses Prinzip auch bei Motoren, die mit Dieselöl betrieben werden, funktionierte. Dieselmotoren werden jedoch mit Abgasturbolader leichter bei vergleichbarer Leistung. Daher wurde auch die Serie damit ausgerüstet.

Bei den in Serie gebauten Lokomotiven wurde die Verbrennungsluft nach den Luftfiltern dem Abgasturbolader und nicht direkt dem Verbrennungsraum zugeführt und dort durch eine Turbine verdichtet. Diese verdichtete Ladeluft hatte deutlich mehr Sauerstoff, so dass eine bessere Verbrennung erreicht wurde. Die Leistung steig dadurch, was letztlich dazu führte, dass die Lokomotiven der Serie damit ausgerüstet wurden.

Da sich jedoch verdichtete Luft bei diesem Vorgang erwärmt, konnte es zu fehlerhaften Zündungen im Zylinder kommen. Damit die Verbrennung des Motors weiter optimiert werden konnte, wurde die Ladeluft durch die vorhandene Ladeluftkühlung abgekühlt. Dabei sank zwar der Druck etwas, aber die Verbrennung funktionierte deutlich besser. Der Motor wurde damit zuverlässiger und benötigte weniger Treibstoff.

Als Treibstoff für die Lokomotive musste, wie bei den Prototypen, Dieselöl verwendet werden. Das vergleichbare Heizöl extra leicht, durfte jedoch nicht für den Betrieb verwendet werden. Bei der Lokomotive handelte es sich um ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor, das gemäss Gesetz der Schweiz mit einer Steuer belegt wurde. Aus diesem Grund mussten auch die Lokomotiven der Schweizerischen Bundesbahnen SBB Dieselöl tanken.

Gelagert wurde das Dieselöl für die Verbrennungsmotoren in zwei unter dem Führerhaus montierten Treibstoffbehältern. Diese Behälter fassten total 1 400 Liter Dieselöl und waren mit einer Leitung miteinander verbunden.

Dadurch konnte die volle Menge Treibstoff auf beiden Seiten der Lokomotiven über die Einfüllstutzen eingefüllt werden. Das er-leichterte den Einsatz der Lokomotive, da diese im Betrieb immer wieder abgedreht wurde.

Die scheinbar geringe Menge Treibstoff war im Rangierbetrieb kein sehr grosses Problem, da die Lokomotive regelmässig neu betankt werden konnte. Der Vorrat konnte jedoch an einer Anzeige am Tank abgelesen werden.

Es muss hier erwähnt werden, dass der Verbrauch dieser Mo-toren nicht sehr gross war. Lag dieser doch bei rund 40 Litern pro gefahrenen 100 Kilometer. Wobei im Rangierdienst immer wieder von Betriebsstunden gesprochen wurde.

Der Treibstoff wurde mit Hilfe einer einfachen Förderpumpe aus dem Tank durch die Treibstofffilter den Einspritzpumpen des Motors zugeführt.

Von diesen nicht benötigter Treibstoff, gelangte über die Rück-laufleitung wieder in die beiden Behälter. So erwärmte der, beim Motor warm gewordene, Treibstoff allmählich das in den Treib-stoffbehältern gelagerte Dieselöl. Eine Massnahme, die besonders in der kalten Jahreszeit von grossem Vorteil war.

Es muss erwähnt werden, dass der Treibstoff immer in ausreichender Menge vorhanden sein musste. Fehlte dieser bei der Einspritzpumpe, stellte der Motor ab und konnte nicht mehr gestartet werden. Eine Eigenart der Einspritzpumpen verhinderte das, denn sie konnten kein Dieselöl ansaugen. Daher war es wichtig, dass immer genug Treibstoff vorhanden war. Besonders vor dem ersten Start musste daher manuell Treibstoff gepumpt werden.

Jeder Zylinder hatte seine eigene Einspritzpumpe, die jeweils nur eine Einspritzdüse mit Treibstoff zu versorgen hatte, bekommen. Damit konnte die Verbrennung bei Änderung der Drehzahl besser und schneller eingestellt werden. Der Dieselmotor sollte daher keinen Rauch erzeugen, weil immer optimal Treibstoff eingespritzt werden konnte. Letztlich schlug sich das auch im Verbrauch nieder, denn unverbrannter Treibstoff erbringt keine Leistung.

Motoren mit separaten Einspritzpumpen waren zur damaligen Zeit nicht üblich, daher galten die Diesel-motoren der Baureihe Em 3/3 als sehr fortschrittlich und wegweisend.

Der Dieselmotor aus dem Hause SLM hatte mit einer Ladeluftkühlung, zwei Einlass- und zwei Auslass-ventilen, sowie mehreren Einspritzpumpen, viele Merkmale der modernen Dieselmotoren und war für die damalige Zeit schon sehr weit fortgeschritten.

Daher verwundert es nicht, dass bei den Prototypen noch auf einen Abgasturbolader verzichtet wurde. Zu ungewiss war die Funktionstüchtigkeit aller Bau-teile bei einem mittelschnell laufenden Motor. Die Er-fahrungen damit fehlten schlicht.

Bei der Serie, wo die Erkenntnisse vorhanden waren, verzichtete man auf eine Steigerung der Leistung und verbaute kleinere und damit leichtere Dieselmotoren. Das wirkte sich positiv auf den Verbrauch aus.

Nach der Verbrennung wurden die entstandenen Abgase in einem Rohr gesammelt und dem Kamin zugeführt. Dabei trieben die Abgase bei den in Serie gebauten Lokomotiven zuerst noch den Abgasturbolader an. Ein kleiner und bei den Abgasen eher unbedeutender Unterschied. Diese Gase waren heiss, sehr unruhig und mit gefährlichen Stoffen durchsetzt. Eine einfache Aufbereitung der Abgase war daher unumgänglich.

Im Kamin gelangten die Abgase zwischen den beiden Frontfenstern auf das Dach der Lokomotive. Der Kamin war somit unmittelbar vor dem Führerhaus angeordnet worden. Jedoch war der Weg damit noch nicht beendet, denn nun folgte auf dem Dach die Aufbereitung der Abgase durch die dort montierten Schalldämpfer. Hier spielten natürlich die Erfahrungen mit der Baureihe Bm 6/6 in die Konstruktion, so dass mehr gegen den Lärm unternommen wurde.

In einem in der Mitte des Daches montierten Schalldämpfer wurden die Abgase beruhigt und gelangten danach durch ein einfaches Loch ins Freie und so in die Umgebung. Für einen weiteren Auspuff fehlte auf dem Dach schlicht der benötigte Platz. Eine weitere Nachbereitung der Abgase fand bei den Lokomotiven jedoch nicht mehr statt. Das war damals jedoch durchaus üblich. Nur reichten die Schalldämpfer nicht an jene der Baureihe Bm 4/4.

Mit den auf dem Dach montierten Schalldämpfern können wir die endgültige Höhe der Lokomotive bestimmen. Da das Dach des Führerhauses auf einer Höhe von 3 940 mm zu liegen kam, wurde die Lokomotive letztlich 4 478 mm hoch. Sie war daher etwas niedriger als elektrische Lokomotiven bei gesenkten Stromabnehmer. Das Lichtraumprofil wurde somit eingehalten. Die Diesellokomotive konnte problemlos auch unter einer Fahrleitung eingesetzt werden.

 

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