Aktives Kraftstoffvorfiltermodul für Dieselmotoren im globalen Einsatz

Presse-Information [PDF; 26 KB]

 


Download [ZIP; 3059 KB]

MAHLE Aktives Kraftstoffvorfiltermodul

Erster Prototyp des neu entwickelten Aktiven Kraftstoffvorfiltermoduls von MAHLE.

Bildquelle: MAHLE GmbH


 

Frankfurt, September 2013 – Gleichteile- und Baukastenstrategien bieten hohes Potenzial, um kosteneffizient in hohen Stückzahlen die globalen Märkte zu bedienen. Auf der Antriebsseite gipfelt dieser Ansatz im sogenannten Weltmotor, einer Motorenplattform für den Einsatz in allen Regionen. Daraus ergeben sich erhebliche technische Herausforderungen. Einerseits muss der Motor den teils strengen Abgasgesetzgebungen gerecht werden, was zu einem hohen Technologisierungsgrad führt. Andererseits wird eben diese Technik mit unterschiedlichen Biokraftstoffanteilen und Kraftstoffqualitäten konfrontiert. Daher hat MAHLE einen aktiven Kraftstoffvorfilter für Dieselmotoren entwickelt, der durch seine zuverlässige Wasser- und Schmutzabscheidung den globalen Einsatz eines Motors ermöglicht.

Zur Einhaltung der anspruchsvollen Emissionsgrenzen kommen bei modernen Dieselmotoren in der Regel Common-
Rail-Einspritzsysteme zum Einsatz. Diese reagieren äußerst empfindlich gegenüber Schmutz und Wasser im Dieselkraftstoff. Da Weltmotoren auch in Ländern mit schlechten Kraftstoffqualitäten und unterschiedlichen Biokraftstoffanteilen zum Einsatz kommen, gilt es, eine optimale Schmutz- und Wasserabscheidung auch unter diesen Bedingungen zu ermöglichen. Biodiesel ist kritisch, da dieser hygroskopisch wirkt und somit zusätzlich Umgebungsfeuchtigkeit bindet. Weist ein Kraftstoff neben einem erhöhten Wasseranteil keine speziellen korrosionshemmenden Additive auf, steigt die Gefahr von Schäden am Einspritzsystem an.

Da zum Schutz der kraftstoffführenden Komponenten eine hohe Wasserabscheidung unabhängig von Lebensdauer, Schmutzbeladung oder Kraftstoffqualitäten notwendig ist, hat MAHLE mit dem aktiven Vorfiltermodul eine Lösung entwickelt, die im Normalbetrieb einen Abscheidegrad von bis zu 98 Prozent erreicht. Das Abscheiden von Wasser aus Kraftstoff ist grundsätzlich volumenstromabhängig, besonders bei hohen Volumenströmen sinken die Abscheidegrade. Bisherige Abscheidesysteme waren hochdruckseitig im motornahen Kraftstofffiltermodul integriert. Dadurch unterlag die Abscheidung dem transienten Volumenstrom abhängig vom Lastzustand des Motors. Der aktive Vorfilter wird nun in einen separaten Kreislauf versetzt, der durch die Integration eines sogenannten Hoppertanks, der als Zwischentank fungiert, mit einem weitgehend konstanten Volumenstrom beaufschlagt werden kann, der im Optimum des Filtermediums liegt. Zudem können durch diese sogenannte saugseitige Anordnung feine, schwer trennbare Diesel-Wasseremulsionen vermieden werden, die im Regelfall durch die Vorförderpumpe erzeugt werden.

Der Kraftstoff wird vom Haupttank in den Vorfilter geführt und nacheinander von Grobschmutz und Wasser befreit. Dies erfolgt nach dem bewährten Prinzip der zwei- beziehungsweise dreistufigen Wasserabscheidung aus der aktuellen Heavy-Duty-Kraftstoffmodulreihe. Hierfür werden ein grob abscheidendes Filtermedium, ein hydrophil wirkendes Vliesgewebe und gegebenenfalls ein hydrophobes Endabscheidergewebe verwendet. Der gereinigte Kraftstoff fließt dann in den Hoppertank, von wo er durch die Vorförderpumpe in Richtung Motor abgesaugt wird. Der nicht verbrauchte Kraftstoff gelangt vom Motor über eine Rücklaufleitung zurück in den Hoppertank, der wiederum über eine Rücklaufleitung mit dem Kraftstofftank verbunden ist, über die überschüssiger Diesel abgegeben werden kann und ansonsten der Druckausgleich erfolgt.

Das abgeschiedene Wasser wird gesammelt, ein Sensor detektiert den Wasserstand und gibt über die integrierte elektronische Steuerung ein Signal an das Fahrzeug. Der Austrag des abgeschiedenen Wassers erfolgt manuell oder automatisch per patentiertem BlueDrain®-System.

Die im Hoppertank vorgehaltene Kraftstoffmenge kann je nach Regelstrategie ausgelegt werden. Möglich ist beispielsweise eine bedarfsgerechte Ansteuerung der Transferpumpe, die den Volumenstrom in definierten Grenzen abhängig vom Lastzyklus des Motors regelt. Noch optimaler kann in Zukunft eine Vernetzung mit topographischen Daten und dem Navigationssystem werden. Dadurch wären die zu erwartenden Kraftstoffverbräuche vorhersehbar und könnten mit einer Puffermenge vorgehalten werden.

Durch die Auslagerung des aktiven Vorfilters in ein Niederdrucksystem ist es MAHLE gelungen, ein hoch effizientes Wasserabscheidesystem darzustellen, das über die Lebenszeit des Filtermediums einen sehr hohen Wirkungsgrad erreicht. Dadurch ermöglicht das Modul den globalen Einsatz eines Dieselmotors unabhängig von Kraftstoffqualitäten und Bio-Anteilen. Gleichzeitig können die belasteten Komponenten durch die Auslagerung aus dem Hochdruckbereich einfacher ausgelegt werden, wodurch sich der Mehraufwand durch den separaten Kreislauf nahezu ausgleichen lässt. Der aktive Vorfilter wurde als funktionstüchtiger Prototyp bei MAHLE aufgebaut und bereits umfangreich am Prüfstand getestet. Derzeit wird gemeinsam mit einem Hersteller die Applikation zur Vorentwicklung vorbereitet.

Über MAHLE
Der MAHLE Konzern ist einer der 30 weltweit größten Automobilzulieferer. Mit den beiden Geschäftsbereichen Motorsysteme und -komponenten sowie Filtration und Motorperipherie zählt MAHLE weltweit zu den Top-3-Systemanbietern von Kolbensystemen, Zylinderkomponenten, Ventiltrieb-, Luftmanagement- und Flüssigkeitsmanagement-Systemen. Im Geschäftsbereich Industry sind die Industrieaktivitäten von MAHLE gebündelt. Dazu zählen die Bereiche Großmotoren, Industriefiltration sowie Kühl- und Klimatisierungssysteme. Der Geschäftsbereich Aftermarket bedient den freien Teilehandel mit MAHLE Produkten in Erstausrüstungsqualität.

MAHLE erzielte im Jahr 2012 einen Umsatz von knapp 6,2 Milliarden Euro und beschäftigt rund 48.000 Mitarbeiter an über 100 Produktionsstandorten und in 7 Forschungs- und Entwicklungszentren.