Ausgabe 08/2007: Filter / Moderne Fahrzeuge enthalten 10 bis 15 ...

Filter / Moderne Fahrzeuge enthalten 10 bis 15 Filterelemente und Abscheider in vielen Formen und Größen. Und die Anforderungen werden immer höher.SchmutzfängerDas Thema Filter im Fahrzeug tangiert die Werkstatt täglich, doch viele Gedanken verschwendet man daran kaum. Wie bei den meisten Verschleißteilen zählt überwiegend nur: Schnelle Verfügbarkeit, universelle Verwendbarkeit, gutes Image und günstiger Preis. Viel Spannendes ist an den zahlreichen Falten und Geometrieformen eines Filters auf den ersten Blick auch nicht zu entdecken. Frustrierend für die Entwickler der Filter, die mit jedem neuen Auto oder veränderten Marktbedingungen immer neue Herausforderungen bei der Filterentwicklung lösen müssen. Interessante Einblicke zu den vielen Schwierigkeiten und Hürden lieferte eine Tagung bei Mann und Hummel.Aggressive MedienGrundsätzliche Probleme, mit denen viele Filter – aber vor allem Kraftstofffilter – im Fahrzeug künftig konfrontiert werden, ergeben sich mit Verwendung neuer Betriebsstoffe – zum Beispiel schwefelreduzierte und/oder mit Biokraftstoff versetzte Kraftstoffe sowie hochadditivierte Motorenöle. Bei den Biokraftstoffen (Beimischung größer 5 Volumenprozent) sind unerwünschte Wechselwirkungen mit konventionellen Filtermaterialien so gut wie sicher. Da ein Mischbetrieb mit fossilen Kraftstoffen (unpolar) und Biokraftstoffen (polar) in der Praxis nicht ausgeschlossen werden kann, müssen Werkstoffe eingesetzt werden, die sowohl gegen polare als auch unpolare Flüssigkeiten beständig sind. Im Gegensatz zu fossilen Kraftstoffen sind die Bio-Kraftstoffkomponenten stark polar, was dazu führt, dass Standarddichtringe (aus NBR) in unzulässigem Maße quellen. Auch metallische Bauteile, die Kupfer und Zink bzw. Messing und Bronze enthalten, werden von Biodiesel angegriffen, die Korrosionsschutzschichten abgetragen und es kommt zur Rostbildung. Weitere Probleme tauchen auf, wenn sich gelöstes Metall aus der Korrosionsschutzschicht in Einspritzdüsen niederschlägt und dort für Blockierungen sorgt. In polaren Kraftstoffen ist zusätzlich die Löslichkeit von Wasser gegenüber mineralischem Kraftstoff deutlich erhöht und das Risiko für Korrosion steigt. Verhindern lässt sich dies durch Einsatz geeigneter Edelstähle oder Bleche mit beständigen Beschichtungen (Verzinnung und Aluminierung). Neben den Dichtungen müssen natürlich auch die Filtermedien so beständig sein, dass es im Betrieb zu keinerlei Beeinträchtigung der Funktion kommt. Höher belastetDie Entwicklung neuer Ölfilter wird von mehreren Trends beeinflusst: Kleinere, aufgeladene Motoren, Abgasrückführung, höheradditivierte Schmierstoffe und reduzierte Unterhaltskosten. Eine der auffälligsten Veränderungen in den letzten Jahren war das stark angestiegene Wechselintervall für Ölfilter. Im Durchschnitt liegt man heute bei 30.000 Kilometern, in der Spitze können es bei Pkw-Motoren bis zu 60.000 Kilometer sein. Bei Nutzfahrzeugen liegen die Serviceintervalle bei 120.000 bis 150.000 Kilometern. Die aufgeladenen Motoren bedingen höhere Öltemperaturen und über die Erhöhung der Abgasrückführung kommen aggressive Komponenten ins Öl. Kombiniert mit deutlich längeren Ölwechselintervallen wirken auf die Materialien stärker belastete Öle mit höherer Temperatur über einen längeren Zeitraum ein. So müssen z. B. Standardelastomere durch Werkstoffe ersetzt werden, die bei höheren Temperaturen funktionsfähig bleiben. Durch die stärkere Alterung des Öls werden Schadstoffe gebildet, die einen stark schädigenden Einfluss auf herkömmliche Filtermaterialien wie Zellulose haben können. Hier kommt es zu Versprödungen. Einen Lösungsweg sieht Mann und Hummel in der Verwendung eines vollsynthetischen, cellulosefreien Materials für die Ölfiltration. Bei den Elastomeren für Ölfilter sind es in erster Linie die Additivpakete, die einen chemischen Angriff auf die Dichtungswerkstoffe ausüben. So werden in modernen Ölwechselfiltern praktisch keine NBR Komponenten mehr verwendet. Dieser Werkstoff wurde komplett durch leistungsfähigere Materialien wie AEM, ACM, Silikone oder HNBR ersetzt. Bezüglich der Bauformen der Ölfilter ist aufgrund unterschiedlicher Vorteile vom verstärkten Einsatz von Kunststoff auszugehen. Konzeptionell sind aber auch die bestehenden Varianten noch nicht voll ausgeschöpft. Immer längerBei Luftfiltern sieht die Herausforderung etwas anders aus: Hohe Abscheidegrade von bis zu 99,9 Prozent bei Serviceintervallen bis zu 120.000 Kilometer. Das alles unter extremen Randbedingungen wie reduzierte Bauräume und hohe Temperaturen bis 120° Celsius. Das treibt die Entwicklung neuer Materialien voran und so stehen heute Filtermedien zur Verfügung, die bei gleichen Leistungen mit geringerem Bauvolumen für das Filterelement auskommen. Luftfiltermedien für Verbrennungsmotoren sind Haufwerke von Fasern natürlichen oder künstlichen Ursprungs. Sie bestehen zum überwiegenden Teil aus Zellstoffen (Zellulose) oder synthetischen Fasern. Standardwerkstoffe auf Zellstoffbasis erreichen Gesamtabscheidegrade von bis zu 99,9 Prozent und Staubaufnahmekapazitäten von bis zu 200 g pro Quadratmeter. Demgegenüber konnte man bei Hochleistungsvliesen eine Steigerung der spezifischen Staubaufnahmekapazität auf ca. 1.000 g/m² bei gleichem Gesamtabscheidegrad und bei Nanofasermedien Gesamtabscheidegrade bis 99,95 Prozent bei vergleichbaren Staubkapazitäten erreichen. Die hohe Staubaufnahmekapazität bei Hochleistungsvliesen wird durch die Staubeinlagerung in die gesamte verfügbare Faserstruktur möglich. Um die Filter stabil zu machen, werden Filterpapiere imprägniert und mit einer Noppenstruktur versehen, wodurch sich die Falten gegenseitig abstützen und einen konstanten Abstand beibehalten. Synthetische Medien werden dagegen nicht imprägniert. Hier ist hauptsächlich die Prägestruktur bedeutend. Was heißt das alles für die Werkstatt? An der bisherigen Arbeitsweise beim Tausch von Filtern wird sich kaum etwas ändern, wenn man von längeren Wechselintervallen einmal absieht. Allerdings ist von steigenden Kosten für Filter auszugehen, denn Know-how, Entwicklung und lange Intervalle gibt es nicht kostenneutral. Zudem ist noch mehr als heute darauf zu achten, dass man beim Ersatz von verschlissenen Filtern zu Produkten bekannter Marken und Erstausrüster greift. Denn ein Griff zu günstigen Filterprodukten unbekannter Herkunft hat noch keinen Motor besser gemacht. ts

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