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Erdgas: Technik bei Serienfahrzeugen

Viele Automobilhersteller haben sich zusammen mit dem Bundesverband der deutschen Gas- und Wasserwirtschaft, der Mineralölindustrie (u.a. Aral), dem Bundesumweltministerium und dem Automobilklub ADAC im Traegerkreis "Das Erdgasfahrzeug" zusammengetan. Die Automobilindustrie bietet seit 2001 eine zunehmende Modellpalette an serienmaessigen Erdgasfahrzeugen an. Der Hersteller Volvo will bis 2006 rund 90 Prozent seiner Modellpalette auch mit einer Erdgasversion abdecken.

Erdgasfahrzeuge gibt es in zwei Ausführungen: bivalent und monovalent.

Bivalente Fahrzeuge (auch bifuel genannt) können sowohl mit dem Treibstoff Erdgas als auch mit Benzin fahren. Durch Betaetigen eines Schalters per Knopfdruck oder automatisch kann der Betrieb zwischen den Kraftstoffen jederzeit gewechselt werden. Dadurch ist die Reichweite der Fahrzeuge vergleichbar mit konventionell angetriebenen Personenkraftwagen.

Monovalente Fahrzeuge (monofuel) werden nur mit komprimiertem Erdgas betrieben oder haben einen zusaetzlichen Nottank für maximal 15 Liter Benzin für ca. 150 Kilometer Reichweite je nach Autotyp. Die Motoren bei monovalenten Fahrzeugen sind allerdings auf den Erdgasbetrieb technisch besser abgestimmt, der einen optimierten Kraftstoffverbrauch und geringere Schadstoffemissionen bietet.

Bei fast allen Serienfahrzeugen werden die Erdgastanks unterflurig angebracht, so dass keine Einschraenkung des Ladevolumens besteht. Auch der zunehmende Gebrauchtwagenmarkt für Erdgasautos ermöglicht den Autokäufern, die Kosten für die je nach Autotyp ca. 1000 bis 2000 Euro höheren Anschaffungskosten gegenüber einem konventionell angetriebenen Serienfahrzeug zu umgehen. Allerdings liegen auch die Gebrauchtwagenpreise für die CNG-Fahrzeuge noch höher.

Im Unterschied zu Benzinfahrzeugen kommt bei Erdgasfahrzeugen noch die entsprechende Technik dazu, die aus Druckgasbehältern, einem Druckregler, Einspritz- und Rückschlagventilen sowie einer elektronischen Motorsteuerung besteht. Der Antrieb unterscheidet sich dadurch, dass in den Zylindern statt eines Benzin-Luft-Gemisches ein Erdgas-Luft-Gemisch verdichtet, gezündet und verbrannt wird.

Bei einem Tankvorgang gelangt das Erdgas in die Druckgasbehaelter, von wo es durch ein multifunktionales Sicherheitsventil in den Hochdruckregler strömt. Der Speicherdruck des getankten komprimierten Erdgases wird von 200 bar (ungefaehrer Druck eines Taucher-Atemgeraetes) vom Hochdruckregler auf 7 bar verringert. Eine nachfolgende Filterung verhindert, dass Verunreinigungen im Erdgas die Gasdosierung verschmutzen. Bei der sequenziellen Gasdosierung wird die Erdgasmenge mittels computergesteuerter Magnetventile entsprechend der benoetigten Leistungsanforderung des Fahrzeugs in jeweils getrennte Ansaugtrakte getrennt eingeblasen, um eine optimale Verbrennung zu gewaehrleisten. Im Otto-Motor wird das Erdgas mit der Ansaugluft verwirbelt, und das Gemisch verbrennt im Zylinder wie bei einem konventionellen Verbrennungsmotor mit einem Benzin-Luft-Gemisch. Die Verdichtung ist bei Erdgas aufgrund der hohen Oktanzahl von 134 im Vergleich zu 95 bis 98 bei bleifreiem Superbenzin zudem höher und erzielt damit den besten Wirkungsgrad in Ottomotoren. Die Tankgroessen bei Serienmodellen liegen zwischen 12 und 26 kg Erdgas.

Die hohe Oktanzahl erlaubt einen höhere Verdichtung und Wirkungsgrad. Erste TNG-Prototypen (Turbo Natural Gas) nutzen die Turboaufladung um die Effizenz und Leistung weiter zu steigern. Diese Technik erlaubt auch einen bivalenten Betrieb mit Benzin, durch Reduzierung des Ladedrucks. Im Nutzfahrzeugbereich werden Dieselmotoren so umgerüstet, dass sie mit Erdgas als Kraftstoff fahren können. Diese Innovation ist die Grundlage des DING-Motors (Direct Injection Natural Gas), einen hocheffizienten, schadstoffarmen und damit umweltfreundlichen Fahrzeugantrieb. Zurzeit wird der DING-Motor im Alltagsbetrieb im Hinblick auf eine kuenftige Serienanwendung getestet. Die Entwicklung des DING-Motors wird stark durch die kanadische Firma Westport Innovations Inc, auch zusammen mit renommierten deutschen Unternehmen vorangetrieben.

 

 

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