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Mobile Maschinen 1/2015

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Winterdiesel mit

Winterdiesel mit Schwächen Kraftstofffilter mit Thermoventil heizt Diesel ein Eckhard Eisenmann Dass Dieselfahrzeuge im Winter laufen, ist auch ein Verdienst von Parker Hannifin, dem Hersteller von Antriebs- und Steuerungstechnologie. Denn ein Kraftstofffilter mit Thermoventil trägt zur sicheren Verfügbarkeit von Nutzfahrzeugen und Mobilmaschinen im Winter bei. Eckhard Eisenmann, Account Manager Hydraulic & Engine Filtration, Parker Hannifin GmbH, Kaarst Lange galten Dieselantriebe als „Sommermotoren“. Wenn es kalt wurde, sprangen sie nicht mehr an oder der Kraftstoff war so zähflüssig, dass er nicht mehr ausreichend floss. Doch sind diese Zeiten wirklich vorbei? In den Wintern 2012 und 2013 gab es insbesondere in Mitteleuropa massive Probleme mit liegengebliebenen Dieselfahrzeugen sowie Land- und Baumaschinen, die nicht mehr bewegt werden konnten. Häufig lag es daran, dass die Kraftstofffilter durch Wachskristalle blockiert waren, die bei den niedrigen Temperaturen aus dem Diesel ausgefallen sind – und das bereits bei Temperaturen von -10 °C. Zwar wurden die Fahrzeuge mit Winterdiesel betankt, der laut Norm mindestens bis -22 °C geeignet ist, doch die Norm besagt nur, dass der Kraftstoff bis zu dieser Temperatur durch einen genormten Filter fließen muss – ohne diesen zu verblocken. Tatsache ist jedoch, dass sich im Winterdiesel bereits bei Temperaturen deutlich oberhalb von -22 °C Wachskristalle bilden, die einen feineren Filter zusetzen können. Moderne Dieselmotoren verwenden ein Hochdruckeinspritzsystem – das bekannteste ist das Common-Rail-System. Da diese Systeme hohe Anforderungen an die Reinheit des Kraftstoffs stellen, wird bei Nutzfahrzeugen wie Lkw, Bussen sowie Bau- und Landmaschinen meistens zweistufig gefiltert. Als erste Stufe wird ein Vorfilter verwendet, der mit einer Filterfeinheit von ungefähr zehn Mikrometer fünfmal feiner ist als der Filter zur Erfüllung der Norm. Dieser Vorfilter entfernt einen Teil der schädlichen Partikel und Wasser aus dem Dieselkraftstoff. Die zweite Stufe, der so genannte Hauptfilter, ist mit etwa zwei bis fünf Mikrometern noch deutlich feiner. Bei industriellen Motoren hat sich in der Praxis insbesondere der Vorfilter als äußerst empfindlich gegen Verblockung erwiesen, 34 Mobile Maschinen 1/2015

FILTERTECHNIK I ZUBEHÖR 01 Vorfilter ohne Nutzung des warmen Motorrücklaufs 02 Vorfilter mit Nutzung des warmen Motorrücklaufs da der Kraftstoff durch diesen Filter üblicherweise gesaugt und nicht gedrückt wird. Als Folge kann dieser schon bei Außentemperaturen ab etwa -10 °C verblocken. Kraftstofffilter mit Heizelement Um dem vorzubeugen, bietet Parker bereits seit Jahren die Racor Kraftstoffvorfilter-Serien auch mit integrierter Vorwärmung an. Das elektrische Heizelement erwärmt den Dieselkraftstoff direkt beim Einströmen in den Filter, so dass keine Wachskristalle entstehen können. Kristalle, die sich bereits gebildet haben, lösen sich rasch wieder auf. Das Resultat: Der Filter setzt sich nicht zu und der Kraftstoff strömt ungehindert zum Einspritzsystem weiter. Das so genannte PTC-Heizelement (Positive Temperature Coefficient) besteht aus Heizzellen, die bei kalten Temperaturen eine hohe Heizleistung haben. Bei fortschreitender Erwärmung reduziert sich diese, wodurch ein Überhitzen vermieden wird. Zur weiteren Sicherheit bestückt Parker die Heizelemente mit einem Thermostat-Schalter, der die Heizung spätestens bei einer Kraftstofftemperatur von + 25 °C wieder ausstellt. Da diese von der Fahrzeugbatterie gespeist wird, ist die Leistungsaufnahme auf ca. 300 W beschränkt. So kann der Racor Vorfilter mit elektrischer Vorwärmung den Durchfluss bei einer bis zu +5 °C niedrigeren Temperatur ermöglichen. Schon heute setzen viele Lkw- sowie Bau- und Landmaschinenhersteller die beheizten Parkers Vorfilter ein, wie etwa den Racor 4160RHH Spin-On Vorfilter und Wasserabscheider (Aufmacher links). Je größer der Motor und die Durchflussmenge werden, desto schwieriger ist es, den Kraftstofffluss bei kalten Temperaturen mit einer 300-W-Elektroheizung zu gewährleisten. Noch schneller warm Moderne Common-Rail-Dieselmotoren benötigen den Kraftstoff nicht für die Verbrennung, sondern auch für die Kühlung der Hochdruck-Einspritzanlage. Erreicht wird dies, indem nur ein Teil des zum Motor geförderten Kraftstoffs eingespritzt wird. Die größere Restmenge nimmt die Abwärme des Hochdruck-Einspritzsystems auf und fließt zurück zum Fahrzeugtank. Dieser Rücklauf, der bis zu 1000 W Wärmeleistung enthält, wird bei Parkers Lösung nicht zurück zum Tank, sondern in den Vorfilter geleitet. Durch diesen so genannten kleinen Kreislauf von Motor zu Filter und zurück erwärmt sich der Kraftstoff deutlich schneller als mit einer elektrischen Heizung. Das bedeutet, dass solange der Motor dank fließfähigem Kraftstoff noch gestartet werden kann, sich der Kraftstoff so schnell erwärmt, dass die Filter selbst bei Temperaturen von bis zu -25 °C nicht mehr verblocken. Kraftstofffilter mit Thermoventil Parker hat ein solches Vorfiltersystem, zusammen mit einigen namhaften Herstellern aus dem Lkw- sowie Land- und Baumaschinenbereich, in den letzten Jahren als kundenspezifische Lösung zur Serienreife gebracht. Entscheidend für die Systemauslegung ist ein speziell konstruiertes und für die jeweilige Anwendung angepasstes Thermoventil, das im Filter integriert ist. So besteht für den Fahrzeughersteller der einzige Mehraufwand darin, die Rücklaufleitung anders zu verlegen. Die Regelung des Rücklaufs nimmt das Thermoventil im Filter vollautomatisch vor. Bis +10 °C wird der gesamte Motorrücklauf zum Filter zurückgeführt. Bei höheren Temperaturen beginnt das Regelverhalten, bei dem nur noch ein Teil zum Filter und ein anderer bereits zum Tank zurückfließt. Ab einer Temperatur von +30 °C fließt der gesamte Kraftstoff vom Motor direkt zurück in den Tank – so ist sichergestellt, dass der Kraftstoff nicht zu warm wird. Da der Dieselkraftstoff ausschließlich mit der Motorabwärme geheizt wird, ist die Filtrationslösung mit Thermoventil zu 100 % energieneutral. Für einen Winterdieselbetrieb auch bei Temperaturen unterhalb von -25 °C, kann der Vorfilter mit Thermoventil mit einer elektrischen Heizung kombiniert werden – wie zum Beispiel beim Racor MD5790TV (Aufmacher rechts). Parkers Filter kommt unter anderem bereits bei Traktoren der Premiumklasse bis 200 kW zum Einsatz und sorgt dafür, dass die Fahrzeuge sowohl im Sommer bei der Feldarbeit als auch im Winter beim Schneeräumen zuverlässig arbeiten. Bilder: Parker, Fotolia www.parker.com Mobile Maschinen 1/2015 35

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