Kraftstofffilter Technisches Gebiet [0001] Die Erfindung betrifft allgemein Kraftstofffilter. Insbesondere betrifft die

Erfindung antioxidierende Kraftstofffilter. Ganz speziell betrifft die Erfin¬

dung Kraftstofffilter zur Verwendung in Verbrennungsmotoren, die mit Bio¬

kraftstoffen, insbesondere mit Biodiesel, betrieben werden.

Stand der Technik

[0002] In der Vergangenheit stand das Thema der Oxidationsstabilität von her¬

kömmlichen Kraftstoffen nicht unbedingt im Fokus, da der in diesen mine¬

ralischen Kraftstoffen enthaltene Schwefel als internes Antioxidans wirkte.

Durch die zunehmende Entschwefelung und die immer stärkere Zunahme

an Kraftstoffkomponenten mit deutlich geringerer Oxidationsstabilität, in¬

sbesondere Biodiesel, müssen den Kraftstoffen nunmehr Additive zuge¬

geben werden, die die Oxidationsstabilität verbessern.

[0003] Als Biokraftstoffe werden Kraftstoffe für Verbrennungsmotoren bezeichnet,

die aus Biomasse hergestellt werden. Biokraftstoffe verfügen über eine

bessere CO2-Bilanz als fossile Diesel- oder Ottokraftstoffe. Zu den be¬

kanntesten Biokraftstoffen zählt der Biodiesel, ein Fettsäuremethylester

(FSME, englisch FAME), der vor allem aus Raps oder Soja hergestellt

werden kann. Die heutigen Dieselmotoren vertragen reines Pflanzenöl

nicht ohne weiteres. Wegen der hohen Zähigkeit von Pflanzenöl müssen

die Fahrzeuge, z.B. mit Heizsystemen, umgerüstet werden. Zur Herstel-

lung von Biodiesel wird das Pflanzenöl mit Methanol und verschiedenen Reagenzien (vor allem Kalium- oder Natriumhydroxid) versetzt. Bei Normaldruck und Temperaturen von ca. 60 °C werden die Esterbindungen der Triglyzeride des Pflanzenöls getrennt und die entstehenden Fettsäuren mit dem Methanol verestert (Umesterung). Durch die Umesterung hat das Endprodukt eine deutlich geringere Viskosität als das unbehandelte Pflanzenöl und kann aufgrund seiner physikalischen Eigenschaften als Ersatz für Dieselkraftstoff verwendet werden. Abhängig von der verwendeten Pflanzensorte sind die gebildeten Ester teilweise ein- bis mehrfach ungesättigt, was zu einer verringerten Oxidationsstabilität führt.

[0004] Biodiesel kann in reiner Form angewendet werden, aber auch dem fossilen Diesel beigemischt werden.

[0005] Wie bereits oben erwähnt, müssen den Kraftstoffen nunmehr Additive zugegeben werden, die die Oxidationsstabilität verbessern. Im Gegensatz zu öladditiven müssen Kraftstoffadditive aschefrei sein, d.h., es dürfen keine metallhaltigen Verbindungen und/oder Salze eingesetzt werden. Ansonsten würden sich bei der Verbrennung Ablagerungen im Motorraum bilden. Ferner muss in Kraftstoffen im Gegensatz zu Motorölen auf den Einsatz von schwefelhaltigen Additiven verzichtet werden.

[0006] ölfilter für Verbrennungskraftmaschinen, die aktive Substanzen enthalten und Schadstoffe aus dem öl entfernen, sind bspw. in der DE 101 07 034 A1 und der EP 1 569 404 A1 offenbart. Hier werden jedoch aktive Sub-

stanzen verwendet, die aus anorganischen Verbindungen wie bspw. Metalloxiden, -hydroxiden, -hydrogencarbonaten, -carbonaten, -alkoholaten, -carboxylaten und dgl. bestehen. Solche Stoffe sind jedoch, wie oben erwähnt, für Kraftstofffilter nicht geeignet.

[0007] Kraftstofffilter sind notwendige Komponenten, die verwendet werden, um Verbrennungsmotoren durch das Herausfiltern von Verunreinigungen zu schützen und dadurch eine Beschädigung des Motors und anderer stro- mabwärtigen Komponenten, wie Ventile, Kraftstoffeinspritzeinrichtungen, Kraftstoffleitungen und damit zusammenhängender Komponenten zu verhindern. Kraftstoff kann eine große Vielzahl von Verunreinigungen aus einer Reihe von Quellen mitreißen. So kann Kraftstoff oxidieren und harzartige Ablagerungen bilden. In Kraftstoffen mit erhöhter Wasserlöslichkeit können auch Bakterien wachsen, die einen „Schleim" auf den Innenflächen von Kraftstofftanks, Kraftstoffleitungen und Kraftstofffiltern bilden, wodurch diese blockieren können.

[0008] Die Bildung solcher harzartigen Materialien und von Bakterien kann durch Zugabe von Kraftstoffzusätzen wie Antioxidantien und Bioziden zum Kraftstoff gehemmt werden. Damit die Zusätze wirksam sind, müssen sie konstant im Kraftstoff vorhanden sein. Es sind daher Kraftstofffilter zur Verwendung mit Verbrennungsmotoren bekannt, die ein Kraftstoffadditiv beinhalten.

[0009] So offenbart bspw. die DE 600 22 129 T2 einen Brennstofffilter mit lang¬

samer Additivfreigabe, wobei eine Langsamaustrittseinrichtung zwischen

der Kraftstoffzusatzquelle und dem Kraftstoffauslass positioniert ist. Diese

Technik kann jedoch mit schwungweise auftretendem oxidationsanfälligem

Material nicht fertig werden, da das Additiv u.U. noch weitestgehend im¬

mobilisiert ist. Es handelt sich bei dieser Additivfreigabe um einen sich

langsam auflösenden Block mit Additiv. Das Material, das sich nicht an der

Oberfläche befindet, ist auch nicht aktiv, da es nicht mit der Flüssigkeit in

Kontakt kommt und somit keine Reaktion erfolgen kann.

[0010] Es besteht folglich ein Bedarf, einen ausreichenden Oxidationsschutz

auch bei Betankung mit schlecht oxidationsbeständigem Kraftstoff zu ga¬

rantieren.

Offenbarung der Erfindung

[0011] Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen solchen aus¬

reichenden Oxidationsschutz bereitzustellen, wobei das Schutzmittel nicht

erst freigesetzt werden muss.

[0012] Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen solchen

Oxidationsschutz bereitzustellen, wobei das Schutzmittel sich nicht im

Kraftstoff auflösen muss.

[0013] Diese und weitere Aufgaben werden durch einen Kraftstofffilter zur Ver¬

wendung in Verbrennungsmotoren, die insbesondere mit Biokraftstoffen,

insbesondere mit Biodiesel, betrieben werden, gelöst, der aktive Substan-

zen in immobilisierter Form aufweist. Der Kraftstofffilter kann als Wechselfilter oder als Wechselelement ausgebildet sein.

[0014] Ein typischer Wechselfilters umfasst ein Filtergehäuse, das z.B. aus Blech oder aus Kunststoff gefertigt sein kann. Auf einem Mittelrohr ist meist ein Filterelement mit einem häufig mehrlagigen Filtermedium aufgebracht. Das mehrlagige Filtermedium kann sterngefaltet aber auch als Wickelfilter ausgebildet sein. Dementsprechend ist die Durchströmung radial durch das Filterelement oder axial durch ein Wickelelement, das in einer Art gewickelten Tasche ausgebildet ist. Auch ein Filterelement mit wechselseitig verschlossenen Kanälen ist denkbar.

[0015] Bei den aktiven Substanzen kann es sich um Antioxidantien handeln. Geeignet sind z.B. Substanzen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus sterisch gehinderten Alkylphenolen und aromatischen Diaminen. Insbesondere ist als aktive Substanz Butylhydroxytoluol (BHT) geeignet.

[0016] Die aktiven Substanzen können im Filtermedium des Kraftstofffilters angeordnet sein. Z.B. können die aktiven Substanzen zwischen zwei Lagen eines mehrlagigen Filterelements angeordnet sein. Die aktiven Substanzen können chemisch an eine Imprägnierung des Filterelements angebunden sein. Die immobilisierten Antioxidantien können in einer Lage eines Filterelements in der Art angeordnet sein, dass im Fluid vorhandene Schadstoffe chemisch oder physikalisch zersetzt oder gebunden werden. Sie können auch chemisch an eine Imprägnierung des Filterelements an-

gebunden werden. Bei der Imprägnierung kann es sich bspw. um ein

Phenolharz handeln. Die aktiven Substanzen können z.B. als Partikel in

einem Verbund umfassend ein Spunbound- oder Meltblownmaterial ein¬

gebracht werden. Z.B. auf eine erste Schicht, z.B. aus einem Vlies werden

Partikel aufgebracht und mit einer Spunbound- oder Meltblown oder

(Sprüh-)Kleberschicht fixiert.

Kurze Erläuterung der Zeichnungen

[0017] Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläu¬

tert. Dabei zeigt:

FIG. 1 schematisch den Aufbau eines, z.B. Dieselkraftstoff-, Wechselfil¬

ters; und

FIG. 2 schematisch den Aufbau des erfindungsgemäßen Filterelements.

Ausführungsform(en) der Erfindung [0018] Erfindungsgemäß wird der Einsatz von Antioxidantien in Kraftstofffiltern,

bevorzugt in den darin befindlichen Filtermedien, in immobilisierter Form

vorgeschlagen.

[0019] Als Antioxidantien werden bevorzugt sterisch gehinderte Alkylphenole

(primäres Antioxidans) und aromatische Diamine (Paraphenylen-Diamine

primäres Antioxidans) verwendet. Besonders geeignet ist Butyl-

hydroxytoluol (BHT). BHT für den Einsatz in Biodiesel wird u.a. unter dem

Handelsnamen Baynox ^® und Baynox ^® plus von der Firma Lanxess

Deutschland GmbH angeboten.

[0020] FIG. 1 zeigt den allgemeinen Aufbau eines Dieselkraftstoff-Wechselfilters 10. Dieser besteht aus dem Filtergehäuse 12, dem Mittelrohr 14 und einem Filterelement 16 mit einem mehrlagigen Filtermedium 18. Das mehrlagige Filtermedium 18 ist an beiden Enden des Mittelrohres 14 mittels einer Dichtung 20 und einer Elementendscheibe 22 am Filtergehäuse 12 fixiert. Das Filterelement 16 wird mittels eines Führungselements 24 geführt.

[0021] Den Aufbau des erfindungsgemäßen Filterelements zeigt FIG. 2. Auf dem Filtermedium 16 ist eine Lage Spunbound 22 aufgebracht. Darüber wird die aktive Substanz, z.B. in Form kleiner Partikel 24 aufgebracht und mit einer weiteren Spunboundlage 26 abgedeckt, so dass eine Sandwich- Struktur entsteht. Die Partikel 24 sind dabei mit einem (Sprüh-)kleber (nicht gezeigt) untereinander, sowie mit den beiden Spunboundlagen 22 und 26 verbunden. Die Durchströmungsrichtung ist durch den Pfeil 28 angegeben. Die Partikel 24 weisen ein hohes Verhältnis von Oberfläche zu Masse auf, so dass immer ausreichend aktive Substanz für die Reaktion zur Verfügung steht. Alternativ können chemische Substanzen in nichtpartikulärer Form eingesetzt werden. Diese können an der Imprägnierung z.B. über Kohlenwasserstoffketten angebunden werden.

[0022] Die immobilisierten Antioxidantien werden daher so in einer Lage eines mehrlagigen Filterelements in der Art angeordnet, dass im Fluid vorhandene Schadstoffe chemisch oder physikalisch zersetzt oder gebunden

werden. Sie können auch chemisch an eine Imprägnierung des Filterelements angebunden werden. Bei der Imprägnierung kann es sich bspw. um ein Phenolharz handeln. Es wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht nur auf Biokraftstoffe, insbesondere Biodiesel, anwendbar ist, sondern für alle Kraftstoffe verwendet werden kann. Des Weiteren kann die Erfindung auch auf ölfilter für Brennkraftmaschinen angewandt werden.