Verdichtetes Erdgas (CNG) bietet aufgrund seiner hohen Energiedichte und Umweltfreundlichkeit eine attraktive Alternative zu herkömmlichen Kraftstoffen. Mit einer Oktanzahl von etwa 120 und einer Verbrennungswärme von 38 bis 47 MJ/kg ermöglicht CNG eine effiziente Verbrennung bei gleichzeitig reduzierten CO₂-Emissionen. Diese Eigenschaften machen CNG besonders interessant für den Einsatz in Fahrzeugen.
Herausforderungen bei der CNG-Einspritzung
Die Optimierung des CNG-Antriebs erfordert eine präzise Regulierung des Einspritzdrucks. CNG wird in Hochdrucktanks bei etwa 200 bar gespeichert und je nach Motoranforderung mit Drücken zwischen 2 und 9 bar eingespritzt. Niedrigere Drücke eignen sich für sparsames Fahren, während höhere Drücke mehr Leistung und Drehmoment liefern.
Einfluss von Druck und Temperatur
Der Wirkungsgrad der Verbrennung im Motorzylinder hängt stark von der Temperatur und dem Druck des Erdgases ab. Eine Druckerhöhung bei konstantem Volumen führt zu einer höheren Dichte des Gases und somit zu einem höheren Heizwert. Ohne präzise Kalibrierung können jedoch Leistungsverluste und ein schlechtes Fahrverhalten auftreten.
Injektionstechnologien für CNG
Für eine effiziente Kraftstoffverbrennung muss die Menge an injiziertem Erdgas immer an den Luftbedarf des Motors angepasst werden. Die elektronische Motorsteuerung nutzt dazu in der Regel einen Luftmengenmesser, um den genauen Luftbedarf und anschließend die zu injizierende Menge an Erdgas zu bestimmen.
Zentraleinblasung (CPI)
Bei der Zentraleinblasung wird das Erdgas von einem Erdgas-Einblasmodul (Natural Gas Distributor – NGD) in den Ansaugkrümmer eingeblasen. Ein Mitteldrucksensor misst den Druck und die Temperatur im Einblasmodul, damit die Einblasventile exakt die benötigte Menge an Kraftstoff zur Verfügung stellen.
Mehrpunktinjektion (MPI)
Alternativ kann die Injektion auch ohne das Einblasmodul erfolgen, indem jedem Einblasventil ein entsprechender Zylinder zugeordnet wird. Bei der Mehrpunktinjektion wird das Gas dezentral an den jeweiligen Saugrohr-Einzelenden vor dem Zylindereinlassventil eingeblasen.
Optimierung des Raildrucks
Zur Optimierung des CNG-Systems ist es wichtig, dass während der Konzeptions- und Testphasen der Innendruck des Rails bei verschiedenen Drosselklappenstellungen präzise gemessen und auf das Drehmoment und die entsprechenden Abgasemissionen bezogen wird. Hochwertige Drucksensoren sind daher unerlässlich, um genaue Messwerte über einen weiten Druckbereich hinweg zu liefern und ihre Integrität auch bei erhöhten Temperaturen zu bewahren.
Fazit
Die präzise Druckmessung spielt eine entscheidende Rolle bei der Nutzung des vollen Potenzials von verdichtetem Erdgas als Kraftstoff. Durch den Einsatz hochwertiger Sensorik können Leistung, Effizienz und Umweltverträglichkeit von CNG-Fahrzeugen optimiert werden.
