Es ist davon auszugehen, dass Erdgas und auch Biogas aus Gründen der CO2-Bilanz aber auch der Verfügbarkeit künftig als Fahrzeugkraftstoff eine wichtige Rolle spielen werden. Bisher sind bivalente Antriebskonzepte vorherrschend, wobei der Benzinbetrieb konzeptbestimmend ist. Mit einer weiteren Zunahme der Erdgastankstellendichte werden aber aus Gründen der Verbrauchsreduktion und Reichweitensteigerung vermehrt monovalente Motorkonzepte Beachtung finden. In dieser Arbeit werden die Potenziale derartiger monovalenter Konzepte dargestellt, wobei im wesentlichen die Technologien Abgasturboaufladung, Verdichtungsanhebung, Magerbetrieb und Direkteinblasung untersucht werden, flankiert von Maßnahmen zur Gemischbildung und Ladungsbewegung. Es werden Teillast- und auch Volllastergebnisse dargestellt. Versuchsträger ist ein turboaufgeladener 4-Zyl.-Motor für Varianten mit Kanaleinblasung sowie ein 1-Zyl.-Versuchsmotor für Konzepte, die auf Direkteinblasung basieren. Zur Darstellung der Direkteinblasung kam ein nach außen öffnender Injektor zu Einsatz, der bei AVL entwickelt wurde. Abschließend werden die spezifischen Probleme der Abgasnachbehandlung bei Erdgasmotoren diskutiert, insbesondere diejenigen, die sich aus der hohen Kat-Light-Off-Temperatur von Methan ergeben.
Presumably, compressed natural gas (CNG), but also biogas, will play an important role for passenger car fueling in the future. This is due to a better CO2 balance as well as a large amount of natural ressources. So far, bivalent powertrain concepts are dominant, whereby gasoline operation is defining the concept. With a further growth of the number of CNG power stations, however, monovalent engine concepts will increasingly attract interest. This is for reasons of improved fuel economy and, thereby, extended cruising range. In this report, the potential of such monovalent concepts is presented. The focus lies on turbocharging, increased compression ratio, lean operation and direct injection, accompanied by measures of improved mixture formation and charge motion. Part load as well as full load results are discussed. Testing devices are a turbocharged port-injected 4-cyl. engine and a direct-injected 1-cyl. engine. For realization of NG direct injection, an injector with outwardly opening nozzle built by AVL was used. Finally, specific aspects of exhaust gas aftertreatment of CNG engines are discussed, with a special focus on the problems related to the high catalyst light-off temperature of methane.
Potenziale des aufgeladenen monovalenten Erdgasmotors beim PKW
Potential of the turbocharged monovalent CNG engine for passenger cars
2007
16 Seiten, 21 Bilder, 10 Quellen
Conference paper
German