Harnstofffilter müssen besonders in Bau- und Landmaschinen Großes leisten und werden dementsprechend stark beansprucht. Um den besonderen Anforderungen gerecht zu werden, hat MANN+HUMMEL ein neues, kompaktes Harnstofffiltermodul entwickelt.

Spätestens seit der Einführung der Abgasnormen Tier IV final und EU-Stufe IV ist klar: Bei der Abgasnachbehandlung müssen clevere Lösungen her. Besonders beim Einsatz von SCR-Systemen (Selective Catalytic Reduction) ergeben sich für Off-Highway-Fahrzeuge neue Herausforderungen. Nicht der Sand im Getriebe, sondern der Staub in der Umgebung macht Herstellern von Bau- und Landmaschinen schwer zu schaffen. So verschmutzt die zum Reinigen der Abgase eingesetzte Harnstofflösung bei Anlagen dieser Art schneller – sei es, weil die Betankung in stärker verschmutzter Umgebung stattfindet oder weil die SCR-Tanks nicht ausreichend be- und entlüftet werden. Gleichzeitig steigen die Anforderungen im Bereich Thermomanagement. Das patentierte Harnstofffiltermodul von MANN+HUMMEL wurde entwickelt, um beste Startzeiten des SCR-Systems, einen robusten Betrieb, ideal abgestimmte Serviceintervalle und einen optimalen Schutz der Förderpumpe sicherzustellen.

Entlüftung bei saugseitigem Betrieb

Das Filtermodul kann entsprechend den Kundenanforderungen saugseitig vor, oder druckseitig nach der SCR-Einheit verbaut werden und ist in der Anbindung einfach und flexibel. So lässt sich der Filter zum Beispiel aus dem Harnstofftank an einen zugänglicheren Ort verlagern, so dass er im Servicefall schnell und leicht zu erreichen ist. Die Anforderungen an einen saugseitigen Harnstofffilter sind hoch: Bedingt durch das Unterschreiten des Umgebungsdrucks löst sich die in der Harnstofflösung gebundene Luft und sammelt sich im oberen Bereich des Filtergehäuses. Die Folge: Der Flüssigkeitspegel im Filtersystem sinkt, weniger Filterfläche wird durchströmt und letztlich fällt das SCR-System aus.

Mit einer patentierten Entlüftungsmembran stellen die Experten von MANN+HUMMEL die Lösung vor. Die hydrophobe Oberfläche der Membran verhindert eine Benetzung mit Harnstofflösung. Dadurch kann die Luft kontinuierlich zur Reinseite abgeführt werden. Der Membranaufbau wird im Wesentlichen durch die Luftsensibilität und den kritischen Systemdruck des SCR-Systems bestimmt. Fällt dieser unter eine kritische Größe, wird eine Fehlermeldung ausgegeben und das System schaltet ab. Auf einem eigens eingerichteten Prüfstand wählt MANN+HUMMEL unter verschiedenen Betriebszuständen genau die Entlüftungsmembran aus, die den Anforderungen des Kunden entspricht. Ziel ist es, die Schmutzaufnahmekapazität des Gesamtsystems ideal auf unterschiedlichste Anwendungsfälle abzustimmen.

Aufbau des Harnstofffiltermoduls

Eingang Kühlmittel

Eingang Harnstofflösung

Kompensationskörper

Kompensationskörper

Filterelement

Hydraulischer Heizer

Entlüftungsmembran

Ausgang Harnstofflösung

Ausgang Kühlmittel

Sicherer Einsatz bei niedrigen Temperaturen

Eine weitere Herausforderung bei Harnstofffiltern ist das Thermomanagement. Weil auch Bau- und Landmaschinen häufig in kälteren Regionen eingesetzt werden, kann die Harnstofflösung im Filter einfrieren und dehnt sich dabei aufgrund des hohen Wasseranteils aus. Die dabei entstehenden Druckkräfte auf das Filtergehäuse werden durch eigens entwickelte und patentierte Kompensationskörper aus EPDM Schaum auf ein Minimum reduziert.

Doch nicht nur in Bezug auf die Entlüftung und die Spannungen des Gehäuses mussten die Filtrationsexperten kreativ werden, sondern auch in puncto Heizen. Gemäß den aktuellen Abgasnormen müssen SCR-Systeme innerhalb einer spezifizierten Zeit nach dem Einschalten des Motors betriebsbereit sein. Die Harnstofflösung im Filter muss also schnellstmöglich aufgetaut werden. Dafür bietet MANN+HUMMEL zwei Lösungen: entweder eine elektrische oder eine hydraulische Heizung. Der elektrische Heizer ist schnell auf Temperatur, weil er bereits beim Starten des Motors seine maximale Leistung entfaltet. Der hydraulische Heizer hingegen braucht länger, benötigt aber keine elektrische Anbindung, welche beim Kaltstart das Bordnetz zusätzlich belastet. Je nach Ausführung der Maschine eignen sich hydraulische Heizungen aufgrund ihrer ökonomischen Vorteile besser.

Mit dem Harnstofffiltermodul ist MANN+HUMMEL einen großen Schritt in Richtung zukunftssichere Filtration gegangen. Die Experten haben eine flexible und autark arbeitende Filtrationslösung gefunden, die einen wesentlichen Beitrag zum optimalen Schutz von SCR-Systemen leistet, welche zur Einhaltung heutiger und künftiger Abgasstandards beitragen. Das hat jüngst ein bekanntes, US-amerikanisches Unternehmen aus dem Bereich Landmaschinen erkannt. Der Kunde wird künftig seine Fahrzeuge mit Motoren ab 4,5-Liter Hubraum mit dem kompakten Filtermodul von MANN+HUMMEL ausstatten.