euroenergie
Autogasforum-Senior   Beiträge: 382 Registriert: 15. 5. 2004 Status: Offline
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am 1. 6. 2004 um 19:58 |
Auf Grund der häufigen Fragen zum Thema Technologie, dürfen wir hier kurz ausführen:
Flüssiggas-Systeme
Die erste Generation
Wird von Flüssiggas-Motoren gesprochen, handelt es sich meist um umgerüstete Otto-Motoren. Bei der Umrüstung bleibt der Motor selber weitestgehend unverändert. Es werden lediglich einige zusätzliche Komponenten eingebaut. In Diesel-Motoren kann lediglich ein gewisser Prozentsatz des Kraftstoffes (ca. 35 %) durch Flüssiggas ersetzt werden. Für den Betrieb mit reinem Flüssiggas ist jedoch eine Fremdzündung zur Entzündung des Kraftstoff/Luft-Gemisches notwendig, wie sie in einem Otto-Motor verwendet wird.
Die LPG-Systeme, wie sie zur Zeit genutzt werden, existieren mittlerweile in der fünften Generation. Die erste und einfachste Generation wird immer noch in Ländern genutzt, die keine strikten Emissionsgrenzwerte haben. Zu diesen Ländern gehören beispielsweise Indonesien, die frühere Sowjetunion sowie einige Länder Afrikas und des Mittleren Ostens.
Das von Impco (USA) wird zur Zeit noch in Gabelstaplern und Industriemaschinen weltweit benutzt. Es gab weitere Systeme, die alle ähnlich aufgebaut waren, z.B. von Landi Renzo, Lovato, Bedini und Tartarini (alle aus It ).
Mechanisches LPG-System von Impco [Hollemans, B., 1999]
1) LPG-Tank 2) Hydrostatisches Abblas-Ventil 3) Kraftstoffilter
4) Umformer 5) Luftfilter 6) Vergaser
a) Füllanschluß b) Dampfrückström-Ventil c) Sicherheitsventil
e) Abblas-Ventil f) Abblas-Leitung nach außen g) LPG-Ventil
h) Hochdruck-Schlauch k) Tankanzeige l) Verbindung zum Mixer
m) Ein- und Auslaß für Wasser s) Ausgleichsverbindung t) Befestigungsschraube
Die zweite Generation
Moderne Elektronik kann dabei helfen, auftretende Unzulänglichkeiten der mechanischen Sys-teme zu überwinden. Aus diesem Grund wurde das Basismodell in der zweiten Generation um elektronische Komponenten erweitert. Die Dosierung der Gasmenge wird zwar noch durch den Druckregler und die Mischeinheit übernommen, diese werden nun jedoch elektronisch überwacht. Dadurch wird der Einsatz von Drei-Wege-Katalysatoren mit Lambdasonden-Regelung ermöglicht.
Als Beispiel der zweiten Generation dient das Prinzip von Necam (Niederlande). Es handelt sich hierbei um ein System mit Venturidüse und Drosselklappe. Durch den erhöhten Strömungswiderstand (Unterdruck) infolge der Querschnittreduzierung im Ansaugtrakt tritt ein gewisser Wirkungsgradverlust auf. Im Gegensatz zu anderen Herstellern platziert Necam die Mischeinheit nicht oberhalb, sondern unterhalb der Drosselklappe. Da Flüssiggas schwerer als Luft ist, läßt sich die Kraftstoffmenge dadurch besser dosieren.
Necam-Flüssiggassystem Mirkoprozessor gesteuert [Hollemans, B., 1999]
Seit 1995 gibt es Systeme, die sich selber regulieren. Es wurden elektronische Einheiten konzipiert, die lernfähig sind, wodurch das manuelle Einstellen entfällt. Unterschiedliche Propan/Butan-Zusammensetzungen können dadurch in gewissen Grenzen erkannt und ohne Nachregulieren betrieben werden.
Die dritte Generation
Bei der dritten System-Generation handelt es sich um die sogenannte "Single-Point-Einspritzung". Dieses System (GFI-II) hat sehr  k in den USA Verbreitung gefunden. Da es sehr kompliziert und störanfällig ist, wurde es durch die Multi-Point-Einspritzung ersetzt. Der wesentliche Unterschied zwischen diesen beiden Systemen ist, daß bei der Mulit-Point-Einspritzung an mehreren Stellen statt nur an einer Stelle eingespritzt wird.
MEGI/MEGA-System
Das MEGI-System (Multi Point Electronic Gas Injection), auch MEGA genannt, wurde von Koltec und Necam gemeinsam mit TNO (alle Niederlande) entwickelt. Flüssiggas wird hierbei gasförmig in ein zentrales Mischsystem eingeblasen. Die Gefahr des Rückzündens ("backfiring") und seine Folgen sind weitestgehend unterbunden. Ansonsten bestünde die Gefahr, daß das Benzin-Einspritzsystem und der Ansaugtrakt beschädigt werden könnten.
Weitere Vorteile dieser vierten Generation gegenüber den Vorgänger-Modellen sind eine exaktere Kraftstoff-Dosierung, weniger Schadstoffe und eine höhere Zuverlässigkeit. Da die Einspritzsysteme keine Verengung im Ansaugrohr aufweisen, entfällt der damit verbundene Wirkungsgradverlust.
Multi Point Electronic Gas Injection [IAV, 1999]
Bei diesem System gelangt das Flüssiggas vom Tank in den Druckregler, wo es in zwei Stufen entspannt wird. Der Tankdruck von 8 bar wird in der ersten Stufe im Verdampfer auf ca. 1,4 bar und dann in der zweiten Stufe auf 0,96 bar vermindert. Diese Drücke sind einstellbar. Der Druckregler wird über das Kühlwasser des Motors beheizt, da sich das Gas beim Entspannen k abkühlt und die Zuleitung auf Dauer vereisen könnte.
Vom Verdampfer gelangt das Gas durch den Gasfilter zum Verteiler (Gasdosiereinheit), der die einzelnen Zylinder mit der richtigen Gasmenge versorgt. Die passiven Einblasdüsen sitzen direkt vor dem Einlaßventil am Saugrohr. Das Gas wird gemäß dem kontinuierlichen Einspritzprinzip kontinuierlich im Saugrohr zugeführt. Da die Vermischung mit der Verbrennungsluft erst kurz vor der Brennkammer geschieht, entfällt das Risiko der Rückzündung.
Die wichtigsten Signale für den Mikroprozessor im Steuergerät stellen die Drehzahl und der absolute Druck im Ansaugrohr (MAP = Manifold Absolute Pressure = absoluter Ladedruck) dar. Der MAP-Sensor ist im Motorraum installiert. Weitere Signale betreffen die Drosselklappenstellung sowie den Lambda-Wert. Das wichtigste Ausgangssignal des Steuergerätes stellt das Signal für den Schrittmotor des Verteilers dar, weil darüber die korrekte Menge des zugeführten Gases geregelt wird.
Da dieses System über ein unabhängiges Motormanagement-System mit eigenem Steuergerät (ECU = Electronic Control Unit) verfügt, kann es auch für monovalente Fahrzeuge genutzt werden. Das System ist selbstregulierend und verfügt darüber hinaus über eine Lernfunktion. Sonstige Einstellmöglichkeiten sind nicht notwendig.
Im Steuergerät sind sogenannte Kennfelder abgespeichert. Für nahezu alle Lastzustände existieren Daten über die jeweiligen Betriebszustände. So kann die Gemischzusammensetzung reguliert und korrigiert werden, bevor sich die Abgaswerte verschlechtern.
Getet wird der Motor bei bivalentem Betrieb immer mit Benzin. Nach einigen Sekunden findet dann der mikroprozessorgesteuerte, kaum merkliche Wechsel auf LPG statt. Mit dem extra am Armaturenbrett eingebauten Schalter läßt sich während der Fahrt problemlos zwischen Benzin und Gas umstellen. Wenn der Gastank leergefahren ist, verschlechtert sich die Verbrennung, wodurch der Katalysator beschädigt werden könnte. Um dies zu vermeiden, schaltet das System bei einer verminderten Gaszufuhr automatisch auf Benzinbetrieb um.
Sequentielles zylinderselektives System
Dieses System der fünften Generation baut auf dem MEGA-System auf. Anstelle des Verteilers mit Schrittmotor gibt es in diesem Fall eine Einspritzleiste (ähnlich einer common rail). Von dieser Leiste gehen Schläuche zu den Einblasdüsen, die aktiv vom Steuergerät angesteuert werden. Das Steuergerät sendet so viele Signale aus, wie der Motor Zylinder hat, an die dementsprechenden Einblasdüsen. Das bedeutet, daß jeder Zylinder individuell mit Gas versorgt wird.
Dieses System hat gegenüber dem kontinuierlichen MEGA-System folgende Vorteile:
§ jeder Zylinder erhält seine eigene Ration Kraftstoff,
§ die Gasmenge wird schneller und genauer dosiert,
§ das Gemisch ist homogener,
§ die Leistung und das Drehmoment sind höher,
§ der Verbrauch und die Emissionen sind geringer.
sequentielles zylinderselektives System [IAV, 1999]
Hochdruck-Direkteinspritzung
Die sechste Generation existiert bis jetzt noch nicht. Für die Zukunft ist jedoch ein System geplant, bei dem der Kraftstoff ähnlich wie beim Dieselmotor mit Hochdruck direkt in die Brennkammer eingeblasen wird. Momentan wird noch an den direkteinspritzenden Systemen für Otto-Motoren gearbeitet. Sobald diese Technik ausgereift ist, kann sie modifiziert auch bei Flüssiggas-Fahrzeugen zum Einsatz kommen.
LPI-System
LPI steht für Liquid Propane Injection (Flüssigpropan-Einspritzung) und ist von der Firma Vialle aus den Niederlanden entwickelt worden. Es unterscheidet sich grundlegend von den Verfahren aller anderen LPG-Teile-Produzenten, die alle auf die Einspritzung von Flüssiggas im gasförmigen Aggregatzustand setzen. Genau wie im Benzin-Betrieb wird hierbei jedoch flüssiger Kraftstoff eingespritzt.
Ursprünglich (1993) war dieses Verfahren als Single-Point-Einspritzung konzipiert worden, ist jedoch wegen der geringeren Rückzündungsgefahr auf die Multi-Point-Variante umgebaut worden.
LPI-System von Vialle [Vialle, 2000]
Die im Tank befindliche Pumpe setzt den Kraftstoff unter Druck, damit der nicht verdampft. Ansonsten könnte es in der Leitung an heißen Stellen im Motorraum zur Gasblasenbildung kommen. Dies wiederum würde beim Einspritzvorgang zum Druckverlust führen. Um die Blasenbildung zu vermeiden, muß ein ausreichend hohes Druckniveau vorliegen. In der Rückströmleitung befindet sich deswegen ein Druckregler, der den Druck immer mindestens 5 bar über dem aktuellen Tankdruck (8 bar bei 25 °C) hält.
Die LPG-Einspritzdüsen sitzen direkt vor den Einlaßventilen, wo das Flüssiggas während des Einlaßtaktes sequentiell bei jedem einzelnen Zylinder eingespritzt wird. Der flüssige Kraftstoff verdampft bei der Einspritzung sofort und kühlt sich und die angesaugte Luft ab. Durch die Abkühlung der angesaugten Luft erhöht sich dessen Dichte. Dies bewirkt eine bessere Füllung der Brennkammer und dadurch eine höhere Leistungsfähigkeit, die um ca. 3 % höher liegen soll als die von Benzin. [Sykes, 1999]
Die Signale für die Einspritzung kommen vom Benzin-Steuergerät, gehen als Input ins LPG-Steuergerät und werden weiter an die Düsen geleitet. Die Ansteuerung über das Benzin-Steuergerät ist möglich, da die LPG- und die Benzin-Einspritzdüsen ähnliche Charakteristika aufweisen. Das Lambdasonden-Signal wird nur an das Benzin-Steuergerät geleitet. Das bedeutet, daß dies die Grunddaten und meisten Berechnungen vorgibt. Für das LPG-Steuergerät bleibt der Druck des Flüssiggases als wichtigster Parameter. Das System ist ausgelegt für Umgebungstemperaturen von –25 °C bis + 70 °C. Ein beheizter Verdampfer ist deswegen überflüssig.
Die Vorteile dieses Systems sind laut Vialle, daß kein Unterschied zwischen LPG- und Benzin-Betrieb bemerkbar ist, keine Leistungseinbußen auftreten, keine Einstellungen notwendig sind, keine Rückzündungsgefahr besteht und keine Einflußmöglichkeiten seitens der Umgebungsfaktoren (Temperatur, Feuchtigkeit) zu befürchten sind. [Vialle, 2000], [Hollemans, B., 1999]
Mit besten Empfehlungen
Assoc. Prof.
Martin Richard Kristek
GF EUROENERGIE ...wir bewegen was...
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euroenergie
Autogasforum-Senior Beiträge: 382 Registriert: 15. 5. 2004 Status: Offline
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am 2. 6. 2004 um 05:56 |
| Diese sehr gute Ausführung haben wir der Diplom Arbeit des Herrn Sven Geitmann zu verdanken. Angesichts dieser Arbeit möchten wir hierzu Lob und Dank aussprechen. ____________________
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euroenergie
Autogasforum-Senior Beiträge: 382 Registriert: 15. 5. 2004 Status: Offline
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am 28. 7. 2004 um 22:23 |
@dibo30
Juhu , hab es wieder gefunden.
Viel Spass beim schmokern 
Liebe Grüße ____________________
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dibo30
Autogasforum-Neuling Beiträge: 36 Registriert: 20. 7. 2004 Status: Offline
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 am 29. 7. 2004 um 08:51 |
@ Euroenergie
vielen Dank an Euroenergie,
jetzt hab ich doch eine ausführliche Erklärung, damit ich mich so ein bischen in die Materie einarbeiten kann.
nochmals Danke ____________________
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Hilinfo
Autogasforum-Neuling Beiträge: 35 Registriert: 5. 6. 2004 Status: Offline
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 am 29. 7. 2004 um 09:41 |
In den obigen aufschlussreichen Ausführungen wird auch von Nutzung LPG als Teilersatz zu Diesel gesprochen. Bis 35 % Beimischung wären möglich, damit die Selbstzündung noch funktioniert.
Wie geht das in der Praxis?- ich kann doch kaum 35% LPG in den Diesel-Tank mischen, denn der mag keine 8 bar Überdruck!
Also brauche ich wahrscheinlich einen 2. Tank? Wie und wo wird gemixt? Wird Diesel und LPG vor der Einspritzpumpe zusammengeführt, oder gibt es den Aufwand von 2 Einspritzsystemen?
Neben der Technik stellt sich natürlich die Frage Aufwand , Ersparnis und Amortisation- die können bei nur 35% LPG-Anteil kaum allzu günstig sein.
Dennoch Diesel kratzt auch schon an 1 €, so wird auch diese Variante interessanter! ____________________
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euroenergie
Autogasforum-Senior Beiträge: 382 Registriert: 15. 5. 2004 Status: Offline
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am 29. 7. 2004 um 09:48 |
Der Dieselverbrauch von in einer Bi-Variation ist bis zu 10% des Normverbrauches reduzierbar. Zum Beispiel würde dies einen Verbrauch von 0,6 Liter in der Stunde bei einem 2.2 Liter Aggregat bedeuten. Der Baisverbracuh Diesel, variiert natürlich von Motor zu Motor.
Liebe Grüße
[Bearbeitet am: 29/7/2004 von euroenergie] ____________________
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