FVV-Berichte

Auszug

Aufgrund ihres CO₂-Reduktionspotenzials und ihrer hohen Klopffestigkeit sind Gaskraftstoffe wie LPG (Liquefied Petroleum Gas) für den Betrieb moderner hochaufgeladener Ottomotoren sehr gut geeignet. Für eine breitere Verwendung von LPG-Kraftstoffen ist es jedoch erforderlich, die europäische LPG-Kraftstoffnorm EN 589 im Hinblick auf moderne Motorkonzepte zu aktualisieren. Dazu muss bekannt sein, welchen Einfluss die Stoffeigenschaften und die Gaszusammensetzung auf das motorische Verhalten dieser Gaskraftstoffe haben. Experimentelle Untersuchungen mit vier der gültigen Norm entsprechenden LPG-Kraftstoffen bildeten die Grundlage eines FVV-Eigenmittelprojekts. Dazu wurden Tests an einem abgasturboaufgeladenen direkteinspritzenden 1,6-l-Ottomotor, einem Einzylinder-Forschungsaggregat, einem Hochdruckpumpen-/Injektor-Prüfstand, sowie an einem Versuchsfahrzeug mit einem 1,6-l-Ottomotor mit Direkteinspritzung durchgeführt. Im Fokus der Untersuchungen stand die detaillierte Analyse des Einflusses der Stoffeigenschaften von LPG nahe dem kritischen Punkt auf die Direkteinspritzung. Dies beinhaltete auch den Vergleich des Einspritzverhaltens für verschiedene LPG-Aggregatzustände (unterkritisch – überkritisch). Für ein LPG-Direkteinspritzkonzept mit einer Hochdruckpumpe konventioneller Bauart ist es sinnvoll, den Propangehalt zukünftiger LPG-Kraftstoffe auf maximal 70 Massenprozent zu begrenzen. Für einen LPG-Kraftstoff mit 70 Massenprozent Propan konnte gezeigt werden, dass mit einem Vordruck von etwa 45 bar die Funktion der Hochdruckpumpe auch bei Kraftstofftemperaturen nahe dem kritischen Punkt und damit hoher Kompressibilität sichergestellt werden kann. Der Propananteil sollte dennoch so hoch wie möglich sein, da sich entsprechende LPG-Kraftstoffe als sehr robust gegenüber Vorentflammungen und Glühzündungen erwiesen haben. Ein signifikanter Injektorverschleiß zeigte sich nur im Betrieb mit überkritischem LPG. An der Hochdruckpumpe kam es im Vergleich zum Benzinbetrieb sowohl mit unter- als auch mit überkritischem LPG zu einem höheren Verschleiß des Pumpenkolbens. Die Erkenntnisse leisten einen wichtigen Beitrag zum LPG-Normungsprozess in Deutschland (DIN) und Europa (CEN).

…