Wo Injektorablagerungen (nicht) herkommen
Dass es zu kraftstoffbedingten Ablagerungen in Injektoren von Common-Rail-Einspritzanlagen kommt, ist unumstritten. Durch die daraus resultierende Injektor-Fehlfuktion kommt es zu erhöhten Emissionen, schlimmstenfalls zu Motorschäden. Ist aber wirklich der Biodieselanteil für die Ablagerungen verantwortlich? Nein. Zumindest kommt die Studie "Belagsbildung und Belagsvermeidung Biodiesel" zu diesem Schluss.
In einer Untersuchung hat die Uni Rostock den Zusammenhang von Ablagerungen in Injektoren und Biodiesel unter die Lupe genommen. Symbolbild: Schmidt
Nicht zuletzt aufgrund der scharfen und sich immer weiter verschärfenden Emissionsgrenzwerte sind die Konstrukteure von Dieseltriebwerken gezwungen, deren Brennverfahren weiter zu optimieren. Neben der Anhebung der Einspritzdrücke und der Entwicklung sehr effizienter Einspritzkomponenten tragen dazu vor allem komplexe Einspritzstrategien bei. Zur Umsetzung dieser braucht es unter anderem Injektoren mit Spaltmaßen von unter vier Mikrometer. Das Problem dabei: Schon geringe Ablagerungen im Innern dieser Injektoren können das Injektorbetriebsverhalten erheblich negativ beeinflussen. Dazu gehören etwa Beeinträchtigungen beim Spritztiming und/oder klemmende Ventilnadeln. Letztlich führt das wie erwähnt zu einem schlechteren Abgasverhalten, einem beeinträchtigten Motorlauf und auch zu schweren Motorschäden.
Biodiesel soll nicht nur nicht verantwortlich für die Ablagerungen im Injektor sein, sondern sogar eine vorbeugende Wirkung haben.
Für Diesel- und Diagnosespezialisten ist das im Grunde nicht neu. Was viele jedoch überraschen dürfte, ist die Erkenntnis aus dem Forschungsprojekt der Universität Rostock. Demnach soll Biodiesel nicht nur nicht verantwortlich für die Ablagerungen sein, sondern sogar eine vorbeugende Wirkung haben. In einer Mitteilung heißt es dazu:
„Die Untersuchungsergebnisse zeigen, dass beim Einsatz von Biodiesel oder Biodieselmischungen generell keine Beläge im kritischen Niedrigtemperaturbereich aufgetreten sind. Darüber hinaus weisen die Ergebnisse darauf hin, dass die Belagsbildungsneigung von Diesel-Biodiesel-Blends mit steigendem FAME-Anteil (B7 > B10 > B20 > B30) abnimmt. Je höher der Biodieselanteil, desto geringer ist auch die Ablagerungsbildungsneigung. Dieser belagreduzierende Effekt ist sowohl im DDFT als auch in vergleichen-den Prüfstandsuntersuchungen im open-loop Modus festzustellen.“
Zusätzlich zum Einsatz von Biodiesel haben die Forscher verschiedene Additive und Belagsbildner auf ihre belagsenkende beziehungsweise -forcierende Wirkung untersucht. Auch hier stellte sich heraus, dass die verwendeten Additive eine belagssenkende Wirkung zeigten. Darüber hinaus kamen die Untersuchungen zu folgendem Schluss: Die Bildung von seifenartigen Belägen im Injektor, die ebenfalls nicht vom verwendeten Biodiesel herrührten, ist besonders kritisch und deshalb zu vermeiden.
Vermeidungsstrategien für Ablagerungen
Besonders betroffen von seifenartigen und anderen Ablagerungen sind die sensitiven Bereiche des Injektors. Konkret gemeint ist damit der Führungsspalt, an dem es zu Rezirkulationszonen und Strömungsablösungen kommen kann. Das haben die Forscher anhand von Simulationen zu den dortigen Strömungsbedingungen herausgefunden.
Um einer Belagsbildung im Injektor vorzubeugen, schlagen die Forscher im Wesentlichen drei Maßnahmen vor. Dazu zählt eine entsprechend konstruktive Ausgestaltung des Führungsspalts. Außerdem wirken die Senkung des phy-sikalisch gelösten Sauerstoffanteils im Premiumdiesel und möglichst geringe Kraftstofftemperaturen (< 150 °C) der Bildung von Ablagerungen entgegen.
Steckbrief
Hintergrund zum Projekt „Belagsbildung und Belagsvermeidung Biodiesel“
Ziel des an der Universität Rostock in Zusammenarbeit mit der AGQM Biodiesel und der ERC Additive GmbH durchgeführten Projekts „Belagsbildung und Belagsvermeidung Biodiesel“ war die Untersuchung der Belagsbildungsneigung von Biodiesel und Diesel-Biodiesel-Blends in Injektoren. Dafür wurde der Diesel Deposit Formation Test (DDFT), der zur Untersuchung der Belagsbildungsneigung von Dieselkraftstoffen entwickelt wurde, an die Verwendung mit Biodiesel angepasst.
Bei dem Projekt wurden Biodiesel verschiedener Herkunft (RME, SME, TME, UCOME) und Mischungen sowie verschiedene Diesel-Biodiesel-Kraftstoffblends (B10 bis B30) sowie Additive insbesondere im Niedrigtemperaturbereich bis 180°C getestet. Denn typischerweise entstehen dabei Diesel-Injektorablagerungen in den kritischen Injektorbereichen. Im Ergebnis kommen die Initiatoren des Projekts zu dem Schluss, dass der Einsatz von Biodiesel sowie höherer Biodiesel-Blends (B10, B20, B30) unter den aktuellen anspruchsvollen technischen Voraussetzungen bereits heute möglich ist und sich so die Treibhausgas-Emissionen signifikant senken und gleichzeitig interne Diesel-Injektorablagerungen vermeiden ließen. Der vollständige Projektbericht steht auf www.agqm-biodiesel.de/f-und-e/forschungsberichte zum Download bereit.
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