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Direkteinblasung für Erdgasmotoren: mehr Effizienz und Fahrspaß

Konsortium unter Leitung von Bosch entwickelt optimierte Systeme für Erdgas-Autos

  • Forschungsprojekt Direct4Gas mit Förderung des BMWi
  • Direkteinblasung: wie Direkteinspritzung bei Diesel und Benziner
  • Beitrag zur Erreichung der CO2-Flottenziele mit dem Kraftstoff Erdgas

Stuttgart – Was beim Benziner oder Diesel die Direkteinspritzung ist, das ist bei Erdgasfahrzeugen die Direkteinblasung: Sie könnte Erdgas-Autos noch sparsamer und umweltfreundlicher machen. Auch der Fahrspaß würde steigen: Durch bis zu 60 Prozent mehr Drehmoment im unteren Drehzahlbereich gegenüber derzeitigen Systemen mit Gas-Saugrohreinblasung lassen sich Erdgasautos in Zukunft noch dynamischer fahren. Noch fehlt jedoch eine Technologie, um Erdgas direkt in den Brennraum zu blasen. Im Projekt Direct4Gas wollen Forscher jetzt eine solche Direkteinblasung für monovalente, also ausschließlich mit Erdgas betriebene Fahrzeuge, entwickeln.

Anspruchsvolle Emissionsnormen erfüllen
Schon jetzt gibt es für Autofahrer gute Gründe, mit Erdgasantrieb zu fahren. Das bei PKW verwendete hochverdichtete Erdgas (CNG) ist günstig, die Fahrzeuge emissionsarm, die Kfz-Steuer deshalb niedrig. Doch das Potenzial des Alternativ-Kraftstoffs ist noch längst nicht ausgeschöpft: Aufgrund der chemischen Zusammensetzung von Methan, dem Hauptbestandteil von CNG, könnten Erdgasautos noch viel weniger CO2emittieren als derzeit – in Kombination mit innermotorischen Maßnahmen bis zu 33 Prozent weniger als vergleichbare Benziner. Voraussetzung sind jedoch Brennverfahren, die genau auf Erdgas abgestimmt sind. In der EU dürfen neu zugelassene Fahrzeuge bis zum Jahr 2020 im Mittel nicht mehr als 95 Gramm CO2pro Kilometer ausstoßen. Bis 2025 könnte der Grenzwert noch weiter sinken. Effiziente Erdgasfahrzeuge können dazu beitragen, auch anspruchsvolle Emissionsnormen zu erfüllen. Nicht nur, weil sie weniger CO2emittieren: Auch der Ausstoß von Partikeln ist deutlich geringer als bei Benzin- oder Dieselmotoren.

Vorbild Benzindirekteinspritzung
Heutige Erdgasfahrzeuge fahren in der Regel bivalent, also mit Benzin und Erdgas. Ihre Motoren sind für die Benzindirekteinspritzung 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. Dazu muss das Erdgas, analog zur Benzindirekteinspritzung, direkt in den Brennraum eingebracht werden“, sagt Projektleiter Dr. Andreas Birkefeld von der Robert Bosch GmbH. Weil sich Methan bei der Direkteinblasung anders verhält als Benzin, ist es wichtig, das Brennverfahren für Methan zu optimieren.

Die Forscher und Entwickler im Projekt Direct4Gas werden Muster eines direkt in den Brennraum einblasenden Injektors entwerfen, der deutlich höheren Anforderungen genügt als die bisher eingesetzten Saugrohr-Einblasventile. Er muss besonders robust, gasdicht und zuverlässig sein und das Erdgas sehr präzise dosieren. Der Motor selbst soll so wenig wie möglich verändert werden, damit die Industrie die gleichen Bauteile wie bei Benzinaggregaten verwenden kann. Das Projektteam wird Gas-Versuchsmotoren mit dem neu entwickelten Injektor ausrüsten und auf dem Prüfstand und in Fahrzeugen testen. Auch die Gemischbildung, Zündung und Abgasnachbehandlung gilt es zu erforschen und spezifische Lösungen zu erarbeiten. Ebenso wird im für das Fahrverhalten wichtigen Niedrigdrehzahl-Bereich die Direkteinblasung gegenüber der Saugrohreinblasung punkten: 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.

Schritt in Richtung Serienreife
Das Konsortium aus Zulieferern und Fahrzeugherstellern will die nötigen Voraussetzungen schaffen, um die Technologie langfristig zur Serienreife zu führen – das Projekt ist dafür ein wichtiger Zwischenschritt. Die Robert Bosch GmbH leitet das Konsortium, weitere Partner sind die Daimler AG, das Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart (FKFS) und als assoziierter Partner die Umicore AG & Co. KG. Direct4Gas wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages mit 3,8 Millionen Euro gefördert – als Teil der Initiative „Effizienzsteigerung Fahrzeugantriebe“. Das Projekt hat im Januar 2015 begonnen und wird bis Ende 2017 laufen.

Hintergrund im Internet:
Förderbekanntmachung „Effizienzsteigerung Fahrzeugantriebe"

Die Beteiligten:
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Robert Bosch GmbH
Daimler AG
Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart FKFS
Umicore AG & Co. KG(assoziierter Partner)

Journalistenkontakt:
Joern Ebberg,
Telefon: +49 711 811-26223

Tags: Cng,

Mobility Solutions ist der größte Unternehmensbereich der Bosch-Gruppe. Er trug 2017 mit 47,4 Milliarden Euro 61 Prozent zum Umsatz bei. Damit ist das Technologieunternehmen einer der führenden Zulieferer der Automobilindustrie. Der Bereich Mobility Solutions verfolgt die Vision einer unfallfreien, emissionsfreien und stressfreien Mobilität der Zukunft und bündelt seine Kompetenzen in den drei Domänen – Automatisierung, Elektrifizierung und Vernetzung. Seinen Kunden bietet der Bereich ganzheitliche Mobilitätslösungen. Die wesentlichen Geschäftsfelder sind: Einspritztechnik und Nebenaggregate für Verbrennungsmotoren sowie vielfältige Lösungen zur Elektrifizierung des Antriebs, Fahrzeug-Sicherheitssysteme, Assistenz- und Automatisierungsfunktionen, Technik für bedienerfreundliches Infotainment und fahrzeugübergreifende Kommunikation, Werkstattkonzepte sowie Technik und Service für den Kraftfahrzeughandel. Wichtige Innovationen im Automobil wie das elektronische Motormanagement, der Schleuderschutz ESP oder die Common-Rail-Dieseltechnik kommen von Bosch.

Die Bosch-Gruppe ist ein international führendes Technologie- und Dienstleistungsunternehmen mit weltweit rund 402 000 Mitarbeitern (Stand: 31.12.2017).

Sie erwirtschaftete im Geschäftsjahr 2017 einen Umsatz von 78,1 Milliarden Euro. Die Aktivitäten gliedern sich in die vier Unternehmensbereiche Mobility Solutions, Industrial Technology, Consumer Goods sowie Energy and Building Technology. Als führender Anbieter im Internet der Dinge (IoT) bietet Bosch innovative Lösungen für Smart Home, Smart City, Connected Mobility und Industrie 4.0. Mit seiner Kompetenz in Sensorik, Software und Services sowie der eigenen IoT Cloud ist das Unternehmen in der Lage, seinen Kunden vernetzte und domänenübergreifende Lösungen aus einer Hand anzubieten. Strategisches Ziel der Bosch-Gruppe sind Lösungen für das vernetzte Leben. Mit innovativen und begeisternden Produkten und Dienstleistungen verbessert Bosch weltweit die Lebensqualität der Menschen. Bosch bietet „Technik fürs Leben“. Die Bosch-Gruppe umfasst die Robert Bosch GmbH und ihre rund 440 Tochter- und Regionalgesellschaften in 60 Ländern. Inklusive Handels- und Dienstleistungspartnern erstreckt sich der weltweite Fertigungs-, Entwicklungs- und Vertriebsverbund von Bosch über fast alle Länder der Welt. Basis für künftiges Wachstum ist die Innovationskraft des Unternehmens. Bosch beschäftigt weltweit rund 64 500 Mitarbeiter in Forschung und Entwicklung an 125 Standorten.

Mehr Informationen unter www.bosch.com, www.iot.bosch.com, www.bosch-presse.de, www.twitter.com/BoschPresse.

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