Erdgas-Diesel Dual-Direct-Injection: Ein alternatives Brennverfahren zur signifikanten CO2-Reduzierung

Die Einhaltung der Grenzwerte für Abgasemissionen und CO2-Ausstoß stellt die Automobilbranche mittelfristig vor große Herausforderungen. Laut Gesetzgeber müssen Automobilhersteller bis zum Jahr 2020 den Flottenverbrauch ihrer in Europa verkauften Fahrzeuge auf durchschnittlich 95 gCO2/km reduzieren, ein äußerst ambitioniertes Ziel. Auch in anderen Kernmärkten gibt es ähnliche Regelungen. Das Erreichen dieser Vorgaben erfordert neben der Elektrifizierung des Antriebsstranges die Weiterentwicklung des Verbrennungsmotors hin zu höherer Effizienz oder den Einsatz alternativer Kraftstoffe. Ein wichtiger alternativer Kraftstoff ist dabei Erdgas, dessen Hauptbestandteil Methan ist. Durch das günstigere Kohlenstoff-Wasserstoff-Verhältnis von Methan kann bei gleichem Wirkungsgrad des Motors der CO2-Ausstoß um 25 % reduziert werden. Trotz der geringen Verbreitung von Erdgasfahrzeugen in der heutigen Fahrzeuglandschaft ist festzuhalten, dass mit kaum einer anderen Einzelmaßnahme der reale CO2-Ausstoß, abseits von genormten Fahrzyklen, derart effektiv, vergleichsweise kostengünstig und kurzfristig reduziert werden kann. Bei Großmotoren und Nutzfahrzeugen hat sich Erdgas bereits als alternativer Kraftstoff in unterschiedlichsten Brennverfahren etabliert. Dieser Beitrag beschäftigt sich mit der experimentellen Untersuchung unterschiedlicher Zündkonzepte (Dieselzündstrahl, Funkenzündung) für ein Brennverfahren mit Erdgasdirekteinblasung. Dabei werden die Vor- und Nachteile von Dual-Direct-Injection gegenüber dem monovalenten Erdgasbetrieb mit Funkenzündung analysiert. Unter anderem werden die Rahmenbedingungen wie etwa Betriebsstrategie, Klopfverhalten und das Verdichtungsverhältnis für die beiden Zündkonzepte abgesteckt. Abschließend gibt ein Vergleich mit konventionellen Brennverfahren (Diesel, Benzin-Otto) Aufschluss über das CO2-Potenzial des alternativen Erdgas-Diesel Brennverfahrens.