SAE J1737 Bestimmung von Kohlenwasserstoffverlusten aus Kraftstoffleitungen, Schläuchen, Armaturen und Kraftstoffleitungsbaugruppen mittels Recyclingverfahren

Der von der American Society of Automotive Engineers (SAE) entwickelte Standard „SAE J1737 Test Procedure for Determining Hydrocarbon Losses from Fuel Pipes, Hoses, Fittings and Fuel Line Assemblies by Recycle Method“ beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung des Verlusts von Kohlenwasserstoffflüssigkeiten durch Sickern aus Bauteilwänden sowie durch Mikrolecks an den Schnittstellen montierter Bauteile, wobei Temperatur und Druck unabhängig voneinander kontrolliert werden.

Dieser Test wird in einem Rezirkulationssystem durchgeführt, in dem Bestandteile des Testkraftstoffs, die durch die Wände der Probe sickern und die Grenzflächen passieren, mittels eines kontrollierten Stickstoffstroms zu einem Messpunkt transportiert werden. Dieser Messpunkt ist beispielsweise ein Behälter mit Aktivkohle oder eine andere Sammel- oder Anreicherungsmethode. Hier werden Kohlenwasserstoffverluste über die Gewichtsveränderung gemessen oder mit einer anderen geeigneten Methode analysiert.

Bei modernen Fahrzeugen stellen Verdunstungsemissionen eine bedeutende Quelle für Kohlenwasserstoffverschmutzung aus dem Kraftstoffsystem dar. Diese Emissionen entstehen hauptsächlich durch Permeabilität, wobei Kraftstoffmoleküle (insbesondere leichtere Kohlenwasserstoffe aus Benzin) langsam durch die Wände von kraftstoffführenden Bauteilen wie Gummi- oder Kunststoffschläuchen, Rohren, Armaturen und kompletten Kraftstoffleitungen diffundieren.

Die Norm SAE J1737 bietet ein standardisiertes Laborprüfverfahren zur genauen und reproduzierbaren Messung dieser Permeabilitätsverluste. Dieses Verfahren unterstützt Hersteller in folgenden Bereichen:

• Entwicklung und Qualifizierung von Werkstoffen und Konstruktionen für Brennstoffsysteme mit geringer Permeabilität.
• Nachweis der Einhaltung von Umweltvorschriften (insbesondere von Verdunstungsemissionsnormen)
• Vergleich verschiedener Materialien, Barriereschichten oder Strukturen.

Dieser Test wird seit Jahren als Referenz in Vorschriften verwendet, beispielsweise für kleine Landmotoren, Ottomotoren für Schiffe, Straßenfahrzeuge und EPA-Programme zur Reduzierung von Verdunstungsemissionen.

Dieses Prüfverfahren nutzt eine Rezirkulationstechnik zur Messung der Permeabilität unter kontrollierten Bedingungen:

• Vorbereitung der Testprobe: Die Kraftstoffleitung, der Schlauch, das Verbindungsstück oder die komplette Baugruppe wird mit einem Testkraftstoff befüllt (typischerweise ein Referenzbenzin wie CE10 oder ähnliche Mischungen, die Ethanol enthalten).
• Rezirkulationssystem: Der Kraftstoff wird mithilfe einer Pumpe kontinuierlich durch das Bauteil umgewälzt. Dies verhindert Kraftstoffstagnation und sorgt gleichzeitig für konstante Kraftstoffzufuhr, Temperatur und Druck.
• Geschlossenes System mit Reservoir: Das System umfasst ein Reservoir, dessen Volumen deutlich größer ist als das Innenvolumen der Testprobe (SAE empfiehlt für viele Tests ein Mindestinnenvolumen von 800, um Konzentrationseffekte zu minimieren). Permeable Kohlenwasserstoffe reichern sich mit der Zeit im Reservoir-Kraftstoff an.
• Messprinzip: Die Permeabilitätsrate wird durch die Überwachung des Anstiegs der Kohlenwasserstoffkonzentration im Reservoir (oder gelegentlich durch Gewichtsverlust-/GC-Analyse) bestimmt. Die Ergebnisse werden üblicherweise in Gramm Kohlenwasserstoff pro Quadratmeter benetzter Oberfläche und Tag (g/m²/Tag) angegeben.
• Testbedingungen:
• Temperatur: Um die Durchlässigkeit zu beschleunigen und die heißen Bedingungen unter der Motorhaube zu simulieren, wird sie typischerweise hoch gehalten (z. B. 40 Grad oder 60 Grad je nach Anwendung/Vorschrift).
• Dauer: Lang genug, um eine stationäre Permeabilität zu erreichen (in der Regel einige Tage bis einige Wochen).
• Druck: Üblicherweise Umgebungsdruck oder etwas höher.
• Kraftstoff: Gemische, die für den tatsächlichen Gebrauch geeignet sind (einschließlich sauerstoffhaltiger Zusätze wie Ethanol).

Viele Vorschriften legen maximale Durchlässigkeitsraten für Kraftstoffleitungen fest. Beispielsweise ist eine maximale Durchlässigkeit von 15 g/m²/Tag üblich, wenn mit zertifiziertem Benzin bei einer Mindesttemperatur von 40 Grad getestet wird. In strengeren Programmen oder für Barriereschläuche gelten niedrigere Grenzwerte.

Angesichts des zunehmenden Fokus auf emissionsarme Fahrzeuge, Hybridsysteme und alternative Kraftstoffe bleibt der SAE J1737-Standard eine grundlegende Methode zur Qualifizierung von Mehrschicht-Barriere-Schläuchen, fluorpolymerbeschichteten Rohren und anderen Technologien mit geringer Durchlässigkeit, die zur Einhaltung globaler Emissionsnormen beitragen.

Diese Norm ist von entscheidender Bedeutung für alle, die sich mit der Entwicklung von Kraftstoffsystemen, der behördlichen Zertifizierung oder der Materialauswahl für Automobile, Schiffe, Kleinmotoren und Offroad-Anwendungen befassen, da sie als primäres standardisiertes Prüfverfahren zur Messung der Kohlenwasserstoffdurchlässigkeit von Kraftstoffleitungen, Schläuchen, Rohren, Armaturen und Bauteilen dient, die maßgeblich zu den Verdunstungsemissionen beitragen. Diese Norm zählt zu den wichtigsten Prüfprotokollen im Bereich der Verdunstungsemissionen.

Verdunstungsemissionen entstehen durch das langsame Verdunsten von Kraftstoffkohlenwasserstoffen (flüchtige organische Verbindungen, VOCs) durch die Wände von Kraftstoffsystemkomponenten, selbst wenn das Fahrzeug oder Gerät nicht in Betrieb ist. Sie tragen erheblich zur gesamten Kohlenwasserstoffbelastung durch benzinbetriebene Fahrzeuge und Geräte bei. Sie wirken als Vorläufer für bodennahes Ozon (Rauch) und sekundäre organische Aerosole (Feinstaub, PM2.5).

Die Verdunstung trägt insgesamt erheblich zu den Kohlenwasserstoffemissionen bei und kann in älteren oder schlecht geregelten Systemen die Abgasemissionen sogar übersteigen. Da unkontrollierte Verdunstungsverluste aus Kraftstoffsystemen die Atmosphäre auch bei abgeschalteten Motoren belasten (z. B. bei geparkten Fahrzeugen oder eingelagerten Geräten), ist die Reduzierung der Durchlässigkeit entscheidend für das Erreichen der Luftreinhalteziele.

Hersteller sollten den SAE J1737-Standard für folgende Zwecke verwenden:

• Um sicherzustellen, dass Kraftstoffleitungen und -schläuche die Durchlässigkeitsgrenzen einhalten.
• Zur Charakterisierung von Materialien mit geringer Durchlässigkeit (z. B. mehrlagige Barriere-Schläuche aus Fluorpolymer, Nylon oder EVOH-Barriere).
• Zum Nachweis der Konformität bei Typgenehmigungen, Komponentenzertifizierungen oder behördlichen Anträgen.

Komponenten dürfen in rechtlich regulierten Märkten nur dann verkauft oder montiert werden, wenn sie den SAE J1737-Standardtest bestehen. Dies hat direkte Auswirkungen auf die Produktzulassung, den Marktzugang und die Einhaltung von Garantiebestimmungen.

Seit vielen Jahren versteht unser Unternehmen mit seinem kompetenten und erfahrenen Team die Bedürfnisse seiner Kunden, bietet ihnen die benötigten fortschrittlichen Prüfdienstleistungen und unterstützt sie beim Aufbau, der Implementierung und der Optimierung von Managementsystemen. In diesem Rahmen bieten wir auch Prüfdienstleistungen gemäß dem SAE J1737-Standard an.