Brandstoffilters, hoge druk op prestaties

Vandaag de dag worden motoren steeds schoner en krachtiger. Hierdoor wordt er ook meer verwacht van je brandstoffilters. In dit blog gaan we dieper in op het belang van goede brandstoffiltratie en wat er gebeurd met je motor als je deze niet op order hebt.

Common rail diesel motoren

Één van de grootste innovaties in dieselmotoren is het common rail systeem. Dit zorgt ervoor dat de diesel in een enkele leiding, de “rail”, naar de verstuivers wordt gevoerd. In de nieuwere common rail motoren gebeurd dit onder hele hoge druk. Deze druk zorgt ervoor dat de diesel moleculen zich fijner verspreiden en je een betere lucht-brandstofmix krijgt. Door dit betere en fijnere mengsel verbrandt er meer van de brandstof in je cilinders en krijg je meer opbrengst met dezelfde of zelfs minder brandstof. Hierdoor worden motoren niet alleen zuiniger, maar stoten ze ook minder uit.

In moderne motoren heb je wel te maken met enorm hoge druk. Bij stationair moet je ongeveer denken aan zon 300 tot 400 Bar. Bij vol vermogen kan dit oplopen tot boven de 2600 Bar.

Deze hoge druk maakt ook dat moderne motoren veel gevoeliger zijn voor kleine vervuiling in de brandstof. Onder deze hoge drukken kunnen kleine lekkages in de aanvoer en de verbranding zorgen dat een minieme schade al snel leidt tot grotere schade.

Hoe schoon is brandstof?

Je zou verwachten dat net getankte diesel hartstikke schoon is. Dit is echter niet waar. Er zijn bepaalde standaarden voor verschillende fases.

Fase 0

Dit is de fase direct van raffinaderij of je dieselleverancier. In deze diesel zit veel meer verontreiniging dan jouw motor aankan. Dit is ook waarom je vaak een filter plaatst op je dieseltank om de eerste grove filtering al te doen voor deze in de tank van je machine gaat. Er is natuurlijk wel ene internationale standaard voor hoe schoon deze diesel is. Dit is de ISO-4406 standaard. Deze standaard kwalificeert hoeveel deeltjes de diesel mag bevatten om het label “clean fuel” te krijgen.

Fase 1

Dit is het eerste filter op je machine die de diesel filtert voor deze naar het filter gaat dat de allerkleinste deeltjes uit de diesel haalt. In dit voorfilter wordt ook al de meeste vocht aan de diesel onttrokken.

Fase 2

Dit is de fase waar de hele fijne filtering plaatsvindt. In dit filter worden deeltjes verwijderd met een grote van slechts 4 Micron. Dit is kleiner dan een menselijke bloedcel. En de filters in deze fase moeten niet slechts een gedeelte van de verontreiniging tegenhouden, maar vrijwel alles. Als je in deze fase geen goed filter hebt dan gaan deze deeltjes rechtstreeks in je injectoren. De diesel moet in deze fase aan andere standaarden voldoen dan in fase 0 om ISO 4406 gecertificeerd te worden. Het label in deze fase is “ultra clean fuel”.

Verschil tussen fase 0 en fase 2

Om te meten hoe schoon een brandstof is wordt er gekeken naar 3 groottes van de verontreiniging; 4 micronmeter, 6 micron en 14 micron.

Voor fase 0 geeft de ISO standaard de volgende aantallen deeltjes per milliliter op:

• 4 micron – 40000 deeltjes / ml
• 6 micron – 10000 deeltjes / ml
• 14 micron – 640 deeltjes / ml

Voor fase 2 geeft de ISO standaard de volgende getallen:

• 4 micron – 40 deeltjes / ml
• 6 micron – 5 deeltjes / ml
• 14 micron – 0,64 deeltjes / ml

Dit betekent dus dat de diesel van de pomp naar de verstuiver tot 1000 keer zo schoon moet zijn om je motor te behoeden voor grove interne schades.

Wat gebeurd er als je diesel niet goed schoon is?

In de basis kun je zeggen dat er twee kritieke punten zijn in je systeem. De eerste is voor verbanding en de tweede is na verbranding. Moderne motoren werken onder hoge druk voor de verbranding om een optimale brandstof-luchtmix te krijgen. Wat er in moderne motoren ook gebeurd is dat er, zodra de uitlaatgassen de cilinder weer verlaten, er een naverbranding plaatsvindt. Hierbij vindt een soort tweede verbrandingsronde plaats in het uitlaatkanaal. Dit zorgt ervoor dat de onvolledig verbrande deeltjes alsnog volledig worden ontbrand. Dit zorgt voor veel minder schadelijke stoffen in de omgeving.

Mogelijke schade voor verbranding

Hier heb je in de eerste plaats natuurlijk te maken met de leidingen die de brandstof onder druk richting de verstuivers voeren. Kleine verontreiniging kan hier voor minieme lekkage gaan zorgen waardoor je niet de optimale hoeveelheid diesel in je verstuiver krijgt.

Groter wordt het probleem als je kijkt naar de verstuiver zelf. Verstuivers zijn best complexe onderdelen in het verbrandingsproces geworden. Er zijn twee onderdelen in de verstuiver die extra te leiden krijgen onder verontreiniging in de brandstof.

Het gedeelte dat uiteindelijk zorgt voor het vrijgeven van de diesel nevel is de verstuivernaald. Vanuit deze naald komt de dieselnevel in de cilinder. Deze naald is zo fijn dat een minieme beschadiging of verontreiniging zorgt voor een slechte verneveling. Een slechte verneveling zorgt ervoor dat je geen optimale brandstof-luchtmix hebt. De ontploffing van deze mix zal daardoor niet zo homogeen zijn als nodig. Dit veroorzaakt drukverschillen en slechtere ontbranding. De gevolgen zijn;

• Minder vermogen
• Je motor loopt niet soepel
• Meer uitlaatgassen
• Veel hogere slijtage van je blok, cilinderkop en de inlaatventielen

Mogelijke schade na verbranding

Het tweede gedeelte wat veel te verduren krijgt in de verstuiver is het extreem kleine ventiel dat gelift wordt om de brandstof in de verstuiver te laten. Dit is best een bijzonder ventiel, bestaande uit een conisch schijfje en een metalen balletje van nog geen millimeter in diameter. Dit is verglijkbaar met de grote van het balletje in een balpen. De toleranties in dit ventiel zijn minuscuul. Ter vergelijking als je een balpen niet nog een keer klikt voor je hem in je broekstak stopt gaat deze onder gewone atmosferische druk al lekken. In de verstuiver mag dit ventiel niet gaan lekken onder een druk van 2600 Bar. Je kunt je voorstellen dat de allerkleinste slijtage op dit ventiel zorgt voor lekkages. Deze slijtages worden vooral veroorzaakt door de kleinste deeltjes verontreinig in de brandstof die door dit ventiel gaat. Als er slijtage ontstaat in dit ventiel dan wordt er niet alleen meer diesel in de cilinder gespoten op het moment van optimale verbranding. Je krijgt ook dat er altijd diesel richting de cilinder gaat, ook op momenten dat dit niet gewenst is. De diesel lekt eigenlijk continue uit de verstuivernaald.

Door deze lekkage van diesel krijg je hetzelfde fenomeen als beschreven bij de verstuivernaald. Je verbrandingsmix is niet meer homogeen en dan ook nog eens in de verkeerde verhouding. Hierdoor krijg je dezelfde nadelige effecten voor je motor, kleppen en cilinders.

Hoe het brandstoffilter het verschil maakt

Er zit een groot verschil in kwaliteit brandstoffilters. Het belangrijkste verschil is de filter efficiëntie na een aantal draaiuren. Zelfs filters die in nieuwe conditie aan de OEM standaarden voldoen kunnen al snel onvoldoende bescherming geven. De hoofdzakelijke reden hiervoor is dat een filter in een machine niet aan dezelfde condities wordt blootgesteld als in een laboratorium. Een machine schudt, vibreert en beweegt continue. Dit is waarom A-merken filters ook testen in het veld.

In de tweede plaats zit er in hoge kwaliteit filters andere materialen dan in de goedkope varianten. Vaak zijn deze van synthetische stoffen die niet zo snel afbreken en een betere filtratie geven. Brandstoffilters met cellulose of fiberglas kunnen zelfs verontreiniging toevoegen doordat ze onderhevig zijn aan verpulvering.

Hoge kwaliteit filters houden niet alleen meer verontreiniging tegen, maar kunnen dit ook beter vasthouden. Vaak is het filtermedia opgebouwd uit verschillende lagen met allemaal hun eigen functie. In sommige filters zitten wel zeven verschillende lagen waar de brandstof doorheen gaat. De kwaliteit van een brandtoffilter kun je in principe opdelen in twee belangrijke eigenschappen; efficiëntie en capaciteit.

De efficiëntie hebben we het al over gehad. Zeker in de praktijk en met meer draaiuren maakt het filter media het grote verschil. Bij goedkopere filters, met cellulose en fiberglas filter media, kan er richting het eind van de levensduur van het filter wel vijf keer zo veel verontreiniging door het filter komen. De tweede eigenschap, filter capaciteit, is niet wat je motor beter beschermt, maar zorgt wel voor een langere levensduur van je filter. De capaciteit van een filter wil zeggen hoeveel verontreiniging je filter kan vasthouden voor deze verstopt is. Je houdt simpelweg langer een goed functionerend filter als de filter capaciteit hoger is.

Wil je gehele assortiment brandstoffilters bekijken in onze filter webshop klik dan op onderstaande link:

Filter webshop – brandstoffilters