Dieselkraftstoff ist nicht gleich Dieselkraftstoff. Während man in Deutschland aufgrund von geltenden Normen noch eine weitgehend einheitliche Qualität erhält, nehmen die Schwankungen außerhalb Zentraleuropas zu. Weltweit ist es teilweise fraglich, welche Qualität der Dieselkraftstoff hat. Die Unterschiede beziehen sich dabei vor allem auf folgende Komponenten: Anzahl und Größe der Schmutzpartikel, die das Einspritzsystem beschädigen können. Den Biodieselgehalt, der bei einem zu hohen Anteil den Dieselpartikelfilter schneller zusetzen kann. Und den Wasseranteil, der zu Korrosion oder Kavitationseffekten an den Injektoren, Ventilen oder der Einspritzpumpe führen kann. Dies wiederum führt zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch und Schadstoffausstoß. Einhergehende Verschleißeffekte können je nach Schwere zu einem kompletten Systemausfall führen.

Doch wie kommt Wasser in den Dieselkraftstoff?

Inzwischen wird dem Dieselkraftstoff in Deutschland bzw. ganz Europa bis zu sieben Prozent Biodiesel beigemischt. In den USA sind sogar bis zu 20 Prozent üblich. Biodiesel erhöht die Löslichkeit von Wasser im Diesel – insbesondere mit steigenden Temperaturen. Solange dieses Wasser in gelöster Form vorliegt, ist es für die Einspritzkomponenten unkritisch. Kühlt der Kraftstoff z.B. durch Abstellen des Fahrzeuges ab, wird die Löslichkeitsgrenze überschritten und es liegt sogenanntes freies Wasser in einer zweiten Phase vor. Das kann man sich wie eine Mischung aus Salatöl und Wasser vorstellen.

Auch hat sich die Zusammensetzung des Dieselkraftstoffes in den vergangenen Jahren verändert. So sorgt die Vielzahl an beigemischten Additivkomponenten dafür, dass das Wasser in mikroskopisch kleinen und sehr stabilen Tröpfchen im Diesel vorliegt. Diese Tröpfchen haben natürlich in der hochkomplexen Motorentechnik nichts zu suchen und müssen vor dem Einspritzvorgang des Diesels herausgefiltert werden.

Aufgrund der geringen Größe der Wassertröpfchen von teilweise 4‑10 µm (im Vergleich hierzu hat ein menschliches Haar im Durchschnitt etwa 60 µm) ist das Herausfiltern aus den heutigen Dieselkraftstoffen deutlich komplizierter geworden. MANN+HUMMEL hat deshalb eine dreistufige Wasserabscheidung entwickelt, die nahezu den gesamten Anteil des freien Wassers aus dem Dieselkraftstoff unter realen Fahrzeugbedingungen entfernt. Das erfüllt die hohen Ansprüche hochmoderner Dieselmotoren- und Einspritzsystemhersteller.

dreistufigen WasserabscheidungLassen Sie mich das Prinzip der dreistufigen Wasserabscheidung kurz erklären: Unser Filter wird vom Dieselkraftstoff von außen nach innen durchströmt. Das Filtermedium (erste Stufe) entfernt die festen Schmutzpartikel. Die zweite Stufe besteht aus einem sogenannten Koaleszermedium. Es sammelt im Prinzip die feinen Wassertröpfchen und verbindet sie zu größeren Tropfen, wodurch sie auch schwerer werden. Die dritte Stufe besteht aus einem Sedimentationsspalt. Dieser gibt den vergrößerten Wassertropfen die Möglichkeit, schwerkraftunterstützt in einen Wassersammelraum zu gelangen. Nachgeordnet befindet sich ein wasserabweisendes Siebgewebe, welches den Durchtritt von Wassertropfen Richtung Einspritzsystem verhindert. Filter mit diesem Prinzip werden in vielzähligen Pkws bereits in Serie verbaut und sind für zahlreiche Modelle auch im Ersatzteilmarkt erhältlich.

Nun gibt es weltweit allerdings auch noch weitaus schlechtere Dieselqualitäten, sei es, weil der Kraftstoff nicht fachgerecht gelagert wird, die klimatischen Bedingungen vor Ort mehr Feuchtigkeit erzeugen oder der Diesel einfach gepanscht in den Verkauf kommt. Die dadurch wesentlich höheren Wasseranteile bringen dann selbst den besten Filter schnell an seine Einsatzgrenzen.

Wir stellten uns auch deshalb die Frage, wie sich unser patentiertes dreistufiges System weiter verbessern ließe, um auch bei extremen Rahmenbedingungen zu funktionieren. Bei Pkws und einer ansprechenden Dieselqualität reicht bislang ein Filter aus, der in der Druckleitung zwischen der Vorförderpumpe und der Hochdruckpumpe montiert ist. Bei schlechter Kraftstoffqualität oder bei schweren Lkws und Baumaschinen, die deutlich höhere Mengen an Kraftstoff verbrauchen, kommen diese Filter aber wie erwähnt schnell an ihre Einsatzgrenzen.

Hier werden zusätzliche Vorfilter verwendet. Diese befinden sich in aller Regel in der Saugleitung zwischen Tank und Kraftstoffpumpe, was zum Beispiel ganz andere Druckverhältnisse zur Folge hat. Die Anforderung für den Filter lautet deshalb, bei optimaler Filterleistung gleichzeitig einen möglichst geringen Druckverlust zu erzeugen. Wir starteten also ein Entwicklungsprojekt, indem wir die dreistufige Wasserabscheidung des Hauptfilters auf den Vorfilter übertragen wollten – ohne dabei einen zu hohen Differenzdruck aufzubauen.

In dieser Zeit erreichte uns eine Anfrage aus unserem Werk in China. Ein dort ansässiger Kraftfahrzeug- und Motorenhersteller war für seine Lkw-Sparte auf der Suche nach einem Vorfilter, dessen Spezifikationen sich ziemlich genau mit den Zielen unserer Entwicklungsarbeit deckten. Ich packte also unsere Ergebnisse und Prototypen ein, reiste ins Reich der Mitte und präsentierte den chinesischen Kollegen den Entwicklungsstand. Das Treffen war für mich sehr faszinierend, da wir alle sehr offen und ehrlich über die Anforderungen und Möglichkeiten sprachen. Die chinesischen Kollegen erkannten die Vorteile und Chancen des neuen Produktes und konnten so ihren Kunden dafür begeistern. Der erste Serienauftrag für einen dreistufigen Vorfilter war gewonnen.

Stefan Eichinger war in Shanghai

Allerdings mussten wir natürlich unsere Prototypen an die bauraumseitigen Kundenvorgaben anpassen und entsprechend zur Serienreife bringen. Aufgrund unseres internationalen Entwicklungsnetzwerkes und der ambitionierten Mitarbeit aller Beteiligten konnten wir dies in wenigen Monaten abschließen. Aktuell wird der neue Vorfilter in unserem chinesischen Werk produziert und an den Kunden ausgeliefert.

Shanghai

Natürlich gab und gibt es auch hierzulande eine enge Zusammenarbeit mit namhaften Herstellern. Und gegen Jahresende wird der neue Filter Einzug in hiesige Modelle finden. Für mich war es aber dennoch eine spannende und inspirierende Erfahrung, wie aufgrund unserer weltweiten Vernetzung ein Produkt in Deutschland entwickelt und dann zuerst ganz woanders auf der Welt zum Einsatz kommt.