Das Direct4Gas-Konsortium will einen Injektor entwickeln, der das Erdgas direkt in den Brennraum einbläst.
[m] Bosch
In Otto- oder Dieselmotoren ist es die Direkteinspritzung, bei Erdgasfahrzeugen spricht man von Direkteinblasung: Sie könnte Erdgas-Autos noch effizienter machen. Bislang fehlt jedoch die Technik. Die Forscher des Projekt Direct4Gas wollen das ändern.
Im Projekt Direct4Gas wollen die Forschungspartner unter der Leitung von Bosch einen Injektor zur Direkteinblasung für monovalente - also ausschließlich mit Erdgas betriebene - Fahrzeuge entwickeln.
Brennverfahren für Methan optimieren
Heutige Erdgasfahrzeuge fahren in der Regel bivalent, also mit zwei Krafstoffarten. Ihre Ottomotoren sind für die Direkteinspritzung ausgelegt und werden für den Gasbetrieb um eine Saugrohr-Methaneinblasung ergänzt. "Auf diese Weise lassen sich jedoch weder das Brennverfahren noch die Effizienz- und Emissionswerte optimieren", sagt Projektleiter Dr. Andreas Birkefeld von Bosch. Dazu müsse das Erdgas, analog zur Benzindirekteinspritzung, direkt in den Brennraum eingebracht werden. Weil sich Methan bei der Direkteinblasung anders verhält als Benzin, sei es wichtig, das Brennverfahren für Methan zu optimieren.
Das Potenzial des Alternativ-Kraftstoffs CNG ist noch längst nicht ausgeschöpft, davon sind die Forscher im Projekt Direct4Gas überzeugt. Aufgrund der chemischen Zusammensetzung von Methan, dem Hauptbestandteil von CNG, könnten Erdgasautos Bosch zufolge noch viel weniger CO2 emittieren als derzeit - in Kombination mit innermotorischen Maßnahmen bis zu 33 Prozent weniger als vergleichbare Ottomotoren. Damit, das Erdgas direkt in den Brennraum einzublasen, versprechen sich die Forscher 17 Prozent der CO2-Emissionen einsparen zu können (im Vergleich zu einem aktuellen Erdgas-Fahrzeug). Aber auch in dem für das Fahrverhalten wichtigen Niedrigdrehzahl-Bereich soll die Direkteinblasung gegenüber der Saugrohreinblasung von Vorteil sein. Die Forscher gehen davon aus, dass sich dank der direkten Einblasung das erreichbare Drehmoment bis zu 60 Prozent erhöhen wird. Damit würden Erdgasmotoren in Zukunft deutlich dynamischer.
Gas-Versuchsmotoren
Die Forscher und Entwickler im Projekt Direct4Gas werden eigenen Angaben zufolge Muster eines direkt in den Brennraum einblasenden Injektors entwerfen, der deutlich höheren Anforderungen genügen soll als die bisher eingesetzten Saugrohr-Einblasventile. Er muss besonders robust, gasdicht und zuverlässig sein und das Erdgas sehr präzise dosieren, fassen die Forscher die Anforderungen zusammen. Der Motor selbst soll so wenig wie möglich verändert werden, damit die Industrie die gleichen Bauteile wie bei Ottomotoren verwenden kann. Das Projektteam will Gas-Versuchsmotoren mit dem neu entwickelten Injektor ausrüsten und auf dem Prüfstand und in Fahrzeugen testen. Auch die Gemischbildung, Zündung und Abgasnachbehandlung sollen erforscht werden.
Voraussetzungen für Serienreife schaffen
Das Konsortium aus Zulieferern und Fahrzeugherstellern will die nötigen Voraussetzungen schaffen, um die Technologie langfristig zur Serienreife zu führen. Das Projekt Direct4Gas sei dafür ein wichtiger Zwischenschritt. Bosch leitet das Konsortium, weitere Partner sind Daimler, das Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart (FKFS) und als assoziierter Partner die Firma Umicore.
Das Projekt hat im Januar 2015 begonnen und wird bis Ende 2017 laufen. Es wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi ) mit 3,8 Millionen Euro als Teil der Initiative "Effizienzsteigerung Fahrzeugantriebe" gefördert.