Jacksonville, North Carolina - 13. September 2023 - Stanadyne, ein weltweit führender Anbieter von Kraftstoff- und Luftmanagementsystemen, hat ein innovatives Kraftstoffpumpen- und Einspritzsystem mit Direkteinspritzung entwickelt, um ein gemeinsames Flüssigpropangas (LPG)-Motorenprojekt mit der Rat für Bildung und Forschung im Bereich Propan (PERC) und Katech. Das Stanadyne-Team meisterte erhebliche technische Herausforderungen, um das branchenweit erste System für mittelschwere Motoren zu entwickeln, das Propan-Kraftstoff mit einem konstanten Druck von 350 bar direkt in den Motor einspeisen kann und gleichzeitig das Potenzial für Dampfblasenbildung verringert. Die Innovation und die Partnerschaft mit PERC und Katech sind Teil der Bemühungen von Stanadyne, den Verbrennungsmotor zu dekarbonisieren.
"Verbrennungsmotoren sind die Arbeitspferde unserer Wirtschaft, und dieser technologische Fortschritt wird dazu beitragen, dass sie mit erneuerbaren Kraftstoffen wesentlich nachhaltiger betrieben werden können", sagte Stanadyne-Präsident David Zimmerman. "Die Möglichkeit, mit PERC und Katech bei dieser Initiative zusammenzuarbeiten, entspricht unserem Engagement für die Entwicklung von Lösungen, die die erhebliche Lücke zwischen fossil betriebenen Antrieben und kohlenstoffarmen bzw. kohlenstofffreien Fahrzeugen schließen."
Die robuste Stanadyne-Kraftstoffeinspritzdüse und -Pumpe wird mit Hilfe des von Katech entwickelten und konstruierten Vapor-Lock-Hemmungssystems mit Flüssiggas betrieben. Das kombinierte System betankte einen Standard-6,6-Liter-GDI-Motor während eines 250-stündigen Leistungs- und Haltbarkeitstests und bewies erfolgreich, dass Benzin- und Diesel-Lkw der Klasse 3-5 effektiv mit Flüssiggas betrieben werden können.
"Das System der direkten Flüssigkeitseinspritzung für Gase mit hohem Dampfdruck wie LPG war technisch schwer zu realisieren, bis diese gemeinsame Partnerschaft zwischen PERC, Katech und Stanadyne zustande kam", sagte der PERC-Direktor für Forschung und Nachhaltigkeit, Dr. Gokul Vishwanathan. "Diese Technologie wird ein wichtiger Wegbereiter für hocheffiziente und emissionsarme Propan- und erneuerbare Propan-Motoren und Hybride für den On- und Off-Road-Markt sein."
Dampfsperre besiegen
Das gemeinsame Entwicklungsteam von Stanadyne und Katech war in der Lage, das Problem der "Dampfsperre" zu überwinden - eine häufige technische Herausforderung bei der Direkteinspritzung von Flüssiggasen, einschließlich LPG. Verflüssigte Gase neigen dazu, zu verdampfen, was den Betrieb der Kraftstoffpumpe unterbrechen kann und die kommerziell nutzbare LPG-Direkteinspritzung außer Reichweite rückt.
"Die technischen Hürden, mit denen wir bei diesem Projekt konfrontiert waren, waren zahlreich, insbesondere die Herausforderung der Dampfsperre", sagte Srinu Gunturu, Senior Manager für Fertigungstechnik bei Stanadyne. "Letztendlich konnten wir sie überwinden und dabei sowohl die Motorleistung als auch die Effizienz verbessern. Wir freuen uns, dass wir dazu beitragen können, das unglaubliche Potenzial sauberer alternativer Kraftstoffe zu erschließen."
Stanadyne half bei der Bewältigung dieser langjährigen Herausforderung mit einer modifizierten Pumpenkonstruktion mit einem einzigartigen Flüssigkeitsdurchflussweg durch die Pumpe. Die Stanadyne-Ingenieure modifizierten auch die Kraftstoffeinspritzdüsen mit zusätzlichen Beschichtungen für eine höhere Verschleißfestigkeit. Zusammen mit dem Katech Dampfsperrsystem ermöglichten die Stanadyne-Komponenten erfolgreich die Rückführung von Dämpfen in den Kraftstofftank, während sie der Pumpe kontinuierlich flüssigen Kraftstoff zur Schmierung und Kühlung zuführten.
"Die Möglichkeit, mit PERC und Stanadyne zusammenzuarbeiten, hat einen vielversprechenden Schritt vorwärts in der LPG-DI-Technologie gebracht", sagte Eric Suits, leitender Ingenieur bei Katech. "Der Hintergrund von Stanadyne bei DI-Kraftstoffsystemen hat es Katech ermöglicht, sich direkter auf die Entwicklung und Weiterentwicklung von Dampfsperrsystemen, LPG-DI-Motorsteuerungen und zukünftige LPG-DI-Anwendungen zu konzentrieren. Dies hat zu einer wirklich komplementären Steuerstrategie und einem Fördersystem geführt, die notwendig sind, um einen zuverlässigen LPG-DI-Betrieb unter allen Betriebsbedingungen zu gewährleisten. All dies wäre ohne PERC und die Zusammenarbeit mit Katech beim LPG-DI-Benchmarking und der Entwicklung von Vapor-Lock-Systemen nicht möglich gewesen."
Stanadyne hat seine Erfahrung mit Kraftstoffeinspritzdüsen genutzt, um ein optimales Sprühmuster zu entwickeln, das den einzigartigen Eigenschaften von flüssigem Propan unter hohem Druck gerecht wird. Das Unternehmen entwickelte einzigartige Sprühloch-Charakteristika und eine gezielte Ausrichtung, um Propan dicht zuzuführen. Dadurch wird eine optimale Luft-Kraftstoff-Mischung für eine sehr effiziente Verbrennung gewährleistet, die die gleiche Leistung wie bei Benzin erzeugt. Darüber hinaus wird durch die Direkteinspritzung die 20-prozentige Leistungsminderung vermieden, die bei der Saugrohreinspritzung auftritt, wenn gasförmiges Propan das Luftvolumen im Ansaugtakt ersetzt.
"Die Direkteinspritzung von Propan unter hohem Druck stellt eine besondere Herausforderung für die Sprühvorbereitung dar", so Mike Hornby, Global Chief Engineer bei Stanadyne. "Der Injektor muss eine gute Durchdringung und Vermischung in der Brennkammer gewährleisten."
Kohlenstoffarme Implikationen
Die Verwendung von LPG - insbesondere von LPG, das aus erneuerbaren Rohstoffen als Nebenprodukt von erneuerbarem Diesel hergestellt wird - hat enorme Auswirkungen auf einen saubereren Antrieb, insbesondere für den schwer zu elektrifizierenden Markt für mittlere und schwere Nutzfahrzeuge. Autogas bietet eine etwa fünf- bis zehnprozentige Reduzierung der Kohlendioxidemissionen und hat im Vergleich zu herkömmlichem Dieselkraftstoff fast keine Stickoxidemissionen. Darüber hinaus benötigt Autogas keinen Partikelfilter, hat im Vergleich zu anderen Kraftstoffen auf dem Markt niedrigere Gesamtbetriebskosten und erzeugt bei minimalen Motoranpassungen weniger Kohlenstoffemissionen. Die Kohlenstoffintensität von erneuerbarem Flüssiggas ist viermal geringer als die von herkömmlichem Diesel.
Der erfolgreiche Test des Flüssiggasmotors bietet Lkw der Klasse 3-5 eine potenzielle Dekarbonisierungslösung, die der Branche helfen könnte, die strengen Anforderungen der ab 2027 geltenden Vorschriften für extrem niedrige Emissionen zu erfüllen. Längerfristig wird diese bahnbrechende LPG-Direkteinspritzpumpe und -Einspritzlösung einen saubereren Antrieb ermöglichen und es den Betreibern erlauben, ihre Nutzfahrzeuge mit Verbrennungsmotor weiterhin für sie arbeiten zu lassen und gleichzeitig die Nachhaltigkeitsziele zu erreichen.
Über Stanadyne
Stanadyne entwickelt, fertigt, überholt und vertreibt erstklassige Lösungen für Pumpen, Einspritzung, Luft- und Flüssigkeitsmanagement sowie Steuerung von Fahrzeugen und Antriebssträngen. Das 1873 gegründete Unternehmen hat sich auf die Entwicklung sauberer und effizienter Einspritztechnologien für Motoren spezialisiert, die unsere Welt bewegen, sowie auf den Ersatzteilmarkt und wiederaufbereitete Komponenten, die dazu beitragen, dass sie funktionieren. Stanadyne bietet seinen Kunden maßgeschneiderte Konstruktions-, Entwicklungs- und Fertigungslösungen von seinen Standorten in den USA, China, Italien, Indien und den Vereinigten Arabischen Emiraten aus in Zusammenarbeit mit seinem weltweiten Händler- und Vertriebsnetz für den Aftermarket. Weitere Informationen finden Sie unter Stanadyne.com.
Über Katech
Katech Engineering ist ein führender Hersteller von Hochleistungsmotoren und -fahrzeugen, der seit mehr als 40 Jahren die Märkte für Unternehmen, den Ersatzteilmarkt und den Motorsport bedient. Unsere Vision ist es, das, was wir bei Rennen auf den anspruchsvollsten Rennstrecken der Welt gelernt haben - Indy, Le Mans, Daytona, Sebring, Dakar und viele mehr - zu nutzen, um die besten Motoren und technischen Produkte zu entwickeln, zu bauen und zu liefern. Für weitere Informationen besuchen Sie katechengines.com
Über PERC
Der Propane Education & Research Council ist eine gemeinnützige Organisation, die führende Sicherheits- und Schulungsprogramme für Propan anbietet und in die Forschung und Entwicklung neuer propanbetriebener Technologien investiert. PERC wird von der Propanindustrie betrieben und finanziert. Weitere Informationen finden Sie unter Propan.de.
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