Bosch: системы впрыска сжатого природного газа

Непосредственный впрыск можно использовать не только в дизельных и бензиновых двигателях. Эта система подачи топлива способна сделать еще более экономичными и экологичными двигатели, работающие на сжатом природном газе (метане). По сравнению с нынешними системами, использующими многоточечный впрыск газа в коллектор, перспективная система непосредственного впрыска топлива способна на 60% увеличить крутящий момент на низких оборотах, и в будущем способна повысить динамические характеристики автомобилей с газобаллонным оборудованием. Тем не менее, до сих пор нет ни одной технологии для непосредственно впрыска природного газа в камеру сгорания двигателя. В проекте Direct4Gas исследователи пытаются разработать систему прямого впрыска для двигателей, которые работают исключительно на сжатом метане.

Даже сейчас есть много веских причин, чтобы выбрать двигатель, работающий на газовом топливе. Использование сжатого природного газа в легковых автомобилях обходится недорого, при этом показатели выбросов в окружающую среду таких автомобилей являются низкими (и, следовательно, во многих странах налог на транспортное средство ниже). Но это альтернативное топливо имеет еще больше возможностей. Природный газ, который в основном состоит из метана, позволяет автомобилям производить гораздо меньше CO₂. В сочетании с небольшими конструктивными изменениями в двигателе, экономия может составить 33% по сравнению с аналогичным бензиновым двигателем.

К 2020 году в Евросоюзе новым транспортным средствам будет разрешено производить в среднем не более 95 г СО₂ на километр. К 2025 году этот допустимый предел может быть еще ниже. Двигатели, работающие на метане, способны удовлетворить эти строгие стандарты по выбросам, и не только благодаря меньшему количеству СО₂. Показатели выбросов твердых частиц в двигателях с непосредственным впрыском сжатого газа также значительно ниже, чем в бензиновых или дизельных аналогах.

Современные автомобили, работающие на сжатом природном газе, как правило, могут работать и на бензине, и на газе. Двигатели этих автомобилей укомплектованы системой впрыска бензина, а во время работы на метане эти автомобили используют дополнительную топливную систему. «Проблема такой ситуации в том, что ни процесс сгорания, ни показатели КПД, ни образование выбросов не могут быть оптимизированы. Метан, как и бензин, нужно впрыскивать непосредственно в камеру сгорания, – говорит д-р Андреас Биркефельд, руководитель проекта Direct4Gas в Robert Bosch GmbH. – Поскольку метан и бензин работают по-разному при прямом впрыске, важно оптимизировать процесс сгорания для метана».

В проекте Direct4Gas исследователи и инженеры разрабатывают систему непосредственного впрыска, способную быть особенно надежной, герметичной и прочной, и дозировать точное количество газового топлива для впрыска. Модификации самого двигателя сведены к минимуму, так что промышленность может продолжать использовать те же компоненты, что и для бензиновых двигателей. Команда проекта комплектует экспериментальные газовые двигатели недавно разработанным клапаном впрыска высокого давления. Систему предполагается тестировать в лаборатории и непосредственно на транспортных средствах. Исследователи также изучают образование топливно-воздушной смеси, процесс управления зажиганием и образование токсичных газов. По мнению инженеров, непосредственный впрыск способен на 60% увеличить крутящий момент при низких оборотах двигателя. Это сделало бы двигатели на метане в будущем значительно динамичнее.

Долгосрочная цель консорциума поставщиков автомобильных компонентов и автопроизводителей – это создание условий, при которых технология сможет выйти на рынок. Проект Direct4Gas является важным шагом на пути к этой цели. Компания Robert Bosch GmbH возглавляет этот консорциум. Партнерами проекта выступают Daimler AG и Штутгартский научно-исследовательский институт автомобильной техники и двигателей (FKFS). Компания AG & Co. KG является ассоциированным партнером. После резолюции Бундестага, в рамках инициативы «Повышение эффективности трансмиссии транспортного средства», Федеральное министерство экономики и энергетики на проект Direct4Gas выделило 3,8 млн евро. Проект будет работать с 2015 до января 2017 года.