Die Wassereinspritzung beim Benzinmotor kann ein probates Mittel sein, um die immer strengeren Emissionsvorgaben zu erfüllen. Eine wichtige Rolle für eine reibungslose und saubere Einspritzung spielt dabei der Wasserfilter.

Verbrennungsmotoren stehen vor großen Herausforderungen. Auf der einen Seite gibt es immer strengere Vorgaben durch den Gesetzgeber, was den Schadstoffausstoß angeht, und immer härtere Prüfungen im realen Fahrbetrieb (Real Driving Emissions) nach neuem WLTP-Testzyklus. Auf der anderen Seite steht die Leistungssteigerung von Motoren, die bislang unter anderem durch Volllastanreicherung erzielt werden konnte. Sie trägt auch wesentlich zum Bauteilschutz bei, führt aber zu erhöhten Emissionswerten im Realbetrieb (RDE) und steht somit im Widerspruch zur Einhaltung der neuen Grenzwerte.

Kühlen mit Wasser

Ein moderner Ansatz zur Lösung dieses Dilemmas ist die Einspritzung von Wasser. Mit dieser Technologie ist es möglich, die Ansaugluft durch Verdampfung von Wasser auf ein gewünschtes Temperaturniveau zu senken. Ziele der Wassereinspritzung sind die Leistungssteigerung oder die Senkung von CO2-Emissionen durch eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauches. Voraussetzung ist, dass das Wasser vor der Einspritzung ein hohes Reinheitsniveau aufweist, um die Einspritzdüsen vor Verschleiß zu schützen. Ansonsten kann es durch Verunreinigungen im Wasser zu Verschleiß des Wassereinspritzsystems kommen.

Auf Erfahrungen aufbauen

Bei der Entwicklung der entsprechenden Filtrationskonzepte für renommierte OEMs konnte MANN+HUMMEL auf die jahrzehntelange Erfahrung in der Flüssigkeitsfiltrationen, insbesondere in der Harnstofffiltration, zurückgreifen. Das Filterkonzept wurde für eine einfache Integration in bestehende Fahrzeugbauräume als Stand-Alone-Lösung entwickelt. Die Experten von MANN+HUMMEL setzten auf standardisierte Bauformen und Komponenten, die eine einfache Adaption für neue Fahrzeuganwendungen ermöglichen. Ergebnis der Entwicklung ist ein Inlinefilter, der druckseitig zwischen Wasserpumpe und dem Einspritzsystem sitzt. Damit ist eine hohe mechanische und dynamische Stabilität gewährleistet, die aufgrund der hohen Betriebsdrücke und schwankenden Temperaturen im Automobil wichtig ist. Das Gewicht des Gehäuses ist dank des verwendeten Kunststoffs gering. Funktionen lassen sich einfach integrieren. Der Inlinefilter nimmt wenig Raum ein und lässt sich daher problemlos in Unterboden oder Motorraum einbauen.

Integrierter Frostschutz

Damit Fahrzeuge mit Wassereinspritzung auch im Winter zuverlässig funktionieren, darf das Wasser in der Leitung und der Filtereinheit nicht gefrieren, um Beschädigungen der Bauteile zu vermeiden sowie die Filtrationsfunktion nicht negativ zu beeinflussen. MANN+HUMMEL bietet hierfür eine ganze Reihe von Lösungen. Eine davon ist die integrierte Bypasslösung im Inlinefilter, die im sogenannten Purging-Modus den Entleerungsvorgang unterstützt. Das Wassereinspritzsystem wird nach der Motorabschaltung nahezu vollständig entleert, sodass hier kein Schaden durch gefrierendes Wasser entstehen kann. Außerdem verhindert das Bypassventil, dass Schmutzpartikel aus dem Filtermedium zu sensiblen Komponenten wie der Pumpe gelangen. Als weiterer Schutz können Kompensationskörper in das System integriert werden. Durch ihre Elastizität kompensieren sie Volumenänderungen und verhindern so Beschädigungen, falls extreme Kälte doch zu Vereisungen führt. Zudem lässt sich das Filtermodul optional mit einem elektrischen Heizer ausstatten, der platzsparend integriert werden kann und für eine optimale Auftauleistung sorgt. Das Heizkonzept kann in Geometrie und Leistung auf die jeweilige Bauraumsituation und Kundenanforderung angepasst werden.

Das mehrlagige, vollsynthetische Filtermedium wurde mit zwei Stützlagen versehen, um den hohen mechanischen Kräften beim Einfriervorgang standzuhalten. Die speziell für die Wasserfiltration entwickelte Filtermediengruppe MULTIGRADE eM-WI erzielt bei geringen Filterfeinheiten von zehn Mikrometern eine hocheffiziente Partikelabscheidung. Das Filterelement ist auf einen geringen Differenzdruck und hohen Volumenstrom optimiert und sorgt somit für eine ausreichende Versorgung des Wassereinspritzsystems. Als besonderes Merkmal zeichnet sich die Funktionalisierung des Filtermediums aus. Eine spezielle Beschichtung bietet Schutz vor mikrobiellem Wachstum, welches zu Bildung eines Biofilms und somit zu einer Verblockung des Filterelements führen könnte. Mit der Kombination aus bewährten Konzepten und innovativen Entwicklungen überzeugt der Filter für die Wassereinspritzung durch eine hohe Funktionssicherheit bei sehr guten Effizienzwerten.