Flüssiggaskraftstoff:

Flüssiggas besteht aus einem Gemisch von Propan, Propen, Butan, Buten oder aber reines Propan oder Butan. Dieses „Autogas“ ist nicht zu verwechseln mit flüssigem Erdgas (LNG, liquified natural gas) oder komprimiertem Erdgas (CNG, compressed natural gas) welches auch als Kraftstoff eingesetzt werden kann.

Die Gase, die verflüssigt in den Handel kommen entstehen praktisch als Abfallprodukt bei der Erdölraffinierung. Die o.a. Gase sind schwerer als Luft und sollten nur ebenerdig eingesetzt werden, da sie sich in Vertiefungen (Keller) ansammeln und schwere Explosionen verursachen können. Die Explosionsgrenze liegt bei 1,5% bis 10%  Gasanteil im Gemisch mit Luft. Bereits ab einem Druck von ca. 8 bar lassen sich diese gasförmigen Kohlenwasserstoffe verflüssigen und in Stahlflaschen sehr volumeneffektiv speichern und transportieren. Der Siedepunkt der verflüssigten Gase liegt zwischen –10°C und 0°C. Die standardisierte Mischung aus 40% Propan und 60% Butan hat eine Dichte von 0.6 kg/l und einen Heizwert von ca. 13 kWh/ kg, damit ist die Energiedichte ca. ein fünftel geringer als die von Benzin
( Dichte 0,7- 0,8 kg/l, Heizwert 12kWh/ kg). Die Oktanzahl beträgt 105 bis 115, die von Erdgas (CNG) 130.
Erdgas wird in Hochdruckflaschen gespeichert bei einem Druck von 200 bar.

Seit der Ölkrise in den 70er Jahren wird Flüssiggas als Treibstoff in Ottomotoren eingesetzt (Italien, Wiener Verkehrsbetriebe). Ein weiterer Vorteil neben des geringeren Preises ist der verringerte Schadstoffausstoß; Stickoxidemissionen verringern sich um 20%, CO2 um 15% und der Ausstoß von unverbrannten Kohlenwasserstoffen um 50%. In Fahrzeugkatalysatoren werden die Abgase des Flüssiggaskraftstoffs vollständiger abgebaut, da sie eine andere Zusammensetzung als die von Benzin oder Diesel haben. Flüssiggas verbrennt also fast r ückstandslos und wird daher in mit Verbrennungsmotor angetriebenen Fahrzeugen in geschlossenen Räumen verwendet.
In den europäischen Nachbarländern ist der Anteil der mit Flüssiggas betriebenen Fahrzeugen größer als in Deutschland. Bei einem weiter steigenden Benzinpreis wird aber die Zahl der Umrüstungen noch weiter ansteigen.
Für das nächste Dekade wird das Flüssiggas noch Steuerbegünstigt angeboten werden.

Fahrzeugumrüstung

Die Verbrennung von Autogas ist der des Benzins sehr ähnlich, deshalb ist eine Umrüstung relativ einfach durchzuführen. Auf dem Markt haben sich viele Firmen, die eine Umrüstung auf Flüssiggas oder Erdgas durchführen, etabliert. Konventionelle Saugmotoren sind am einfachsten zu modifizieren. Bei diesen Motoren wird das Benzin vor den Einlaßventilen eingespritzt, hier wird auch das Gas „eingegast“.Direkteinspritzer, sowie Dieselmotoren, die den Kraftstoff unter sehr hohem Druck direkt in den Brennraum spritzen, lassen sich nicht so einfach umrüsten, hier muß das Gas über die angesaugte Luft zugeführt werden.

Eventuell läßt sich hier über eine Anreicherung der Ansaugluft mit Gas Benzin einsparen, so dass der Motor nicht mit Gas allein betrieben, sondern nur der Großteil des Benzins durch Gas ersetzt wird.
Das zusätzliche Gewicht einer Flüssiggasanlage liegt bei unter 50 kg. Die Gastanks finden in der Reserveradmulde ( bis 80 Liter) oder im Kofferraum ( bis 200 Litern) Platz. Teilweise werden auch Unterflur- Lösungen oder bei Bussen ein im Dach integrierter Tank angeboten. Die meisten Umrüstungen sind bivalent und der Benzintank bleibt erhalten, so dass ein Betrieb wahlweise mit Gas oder Benzin erfolgen kann, was die Reichweite erheblich erhöht. Der Mehrverbrauch bedingt durch den Dichteunterschied und des Heizwertes bei Gasbetrieb beträgt etwa 5% - 20%.

Zur Technik:
Man unterscheidet vier Verfahren:

Die ersten drei Verfahren verdampfen das flüssige Gas in einem mit Kühlwasser beheizten Verdampfer, um eine Vereisung durch die Verdunstungskälte zu verhindern. Würde der Verdampfer nicht beheizt, kühlte sich dieser so weit ab, dass kein Gas mehr verdampfte und der Motor zum Stillstand käme. Bei diesem Typ Anlage wird der Motor mit Benzin betrieben, bis das Kühlwasser angewärmt ist und dann erst auf Gasbetrieb umgeschaltet. Das gasförmige Autogas wird dabei vor die Brennraumeinlaßventile eingegast.
Der neusten Technologie entsprechen die LPI- Systeme. Bei diesen wird das flüssige Gas über eine Pumpe unter Druck direkt in die Brennkammer gespritzt, wo es verdampft und zu einer Abkühlung der angesaugten Luft führt. Dies hat noch eine leichte Leistungssteigerung zur Folge (Ladeluftkühler).
Bei einem Unfall sind die Gastanks über eine Abrißsicherung geschützt, diese verschließt die Tanks wenn im Falle eines Unfalls die Ableitungen abreißen sollten.
Weiterhin besitzen die Tanks eine Temosicherung, die im Brandfall das Gas kontrolliert austreten lassen, so dass es gefahrlos abbrennen kann.

Die Venturitechnik

Diese Technik basiert auf dem Venturieffekt, d.h. das Ansaugrohr verjüngt sich und erzeugt dadurch einen Unterdruck, an dieser Stelle wird über ein Dosierventil das Gas ansaugt. Der Handel bietet spezielle Aufsätze für diese Technik günstig an. Durch die Verkleinerung des Ansaugquerschnitts ist allerdings mit einem geringen Leistungsverlust zu rechnen.Die Venturitechnik ist bis zur Abgasnorm E2 geeignet.Diese Technik ließe sich auch für einen Dieselmotor anwenden, um die Ansaugluft mit Gas anzureichern und so Diesel einzusparen.

Teil- Sequenzielle Systeme:

Diese Systeme arbeiten ebenso mit gasförmigem Autogas und injizieren dieses über eine elektronische Kontrolleinheit gesteuert in die Ansaugstutzen der Zylinder. Die Kontrolleinheiten sind programmierbar und können so auch an ältere Fahrzeuge angepasst werden. Dieses System  verwendet keine Venturidüse und deshalb entstehen keine Leistungseinbußen.
 
Vollsequenzielle Systeme:
Diese Systeme benutzen die Kenndaten des Fahrzeugeigenen Bordcomputers und rechnen diese auf die entsprechenden Gasmengen um. Hier wird der Bordcomputer über die OBD-2 Schnittstelle neu Programmiert. Auch dieses System verwendet gasförmiges Aurogas, welches über seperate Injektoren vor die Einlaßventile eingegast wird. Die Abgasnorm E4 wird wird ohne Probleme erreicht.

LPI- Systeme:
Liquid Propane Injektion ist die wohl modernste Methode der Nutzung von Autogas im KfZ. Hier wird das flüssige Gas über seperat steuerbare Hochdruckdüsen direkt in den Zylinder gespritzt und bewirkt durch die Verdunstungskälte eine Abkühlung der Angesaugten Luft. Kalte Luft hat eine höhere Dichte und enthält somit mehr des für die Verbrennung benötigten Sauerstoffs, dies führt zu einem höheren Befüllungsgrad und führt zu einer geringen Leistungssteigerung des Motors.

Bemerkungen:
Bei fast allen Motoren spritzen die Einspritzdüsen ca. 5 cm in Richtung der Einlaßventile. Viele Autogassysteme begasen in den Ansaugkrümmer, also an einem weit vom Einlaßventil liegenden Ort. Einige Ümrüster bohren Löcher in der Nähe der Benzineinspritzdüsen für die Gasdosierventile, also immer noch nicht an der optimalsten Stelle.
Eingasungsdüsen sind deutlich träger bei der Eingasung als Benzineinspritzdüsen.

Die Folge ist, dass nicht das Gas als Erstes in den Brennraum gelangt und mit der Luft optimal durchmischt wird, sondern teilweise als letzte Komponente. Die mangelnde Durchmischung führt je nach Drehzahl und Lastbereich zu Störungen, was zu einem Mehrverbrauch und leichtem bis heftigen Ruckeln oder gar Steuergerätefehler.

Folglich liegt die optimale Position der Eingasungsdüsen zwischen den Benzineinspritzdüsen und den Brennraumeinlaßventilen, hierdurch wird zum Einen die Trägheit der Düsen kompensiert und zum Anderen sichergestellt, dass das Gas als erste  Komponente in den Brennraum gelangt und ein optimaler Befüllungsgrad sowie eine gute Verwirbelung der Brennräume erreicht wird.

Auswirkungen auf das Motoröl:

Benzinanteile gelangen über die Kolbenringe in das Kurbelwellengehäuse und somit ins Motoröl, dies bewirkt mit steigender Laufleistung zwischen den Ölwechselintervallen eine sinkende Schmierqualität, ferner lösen sich Ruß und Benzinrückstände im Öl, wodurch das Öl schwarz wird.
Beim Gasbetrieb gelangen genauso Gasanteile ins Öl, diese sind aber gasförmig und lösen sich nicht im Öl. Ebenso werden durch eine rückstandsfreie Verbrennung sehr wenige Rußanteile erzeugt und das Öl bleibt sauber. Die Ölqualität eines mit Gas beriebenen Motors nach 10 000 km entspricht der eines Benziners nach nur 1000 km. Weiterhin behält das Motoröl seine gelbe Farbe und erhält seine schmierenden Eigenschaften wesentlich länger, so dass alle Laufflächen und Lager deutlich weniger Verschleiß aufweisen.

Schadstoffausstoss
Euro II (1996)
Norm
Euro III (1999)
Norm
Euro IV (2003)
Norm
LPG
Flüssiggas
CO
(Kohlenmonoxid)
4
2
1,5
0,6
NOx
(Stickoxide)
7
5
3
0,4
HC
(Kohlenwasserstoffe)
1,1
0,6
0,2
0,02
Rußpartikel
0,15
0,1
0,05
<0,01

 

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