Der Partikelfilter besteht aus einer porösen Keramik (Siliziumcarbid). Er besitzt eine wabenförmige Struktur mit einer Vielzahl von Kanälen, die an ihren Enden wechselseitig verschlossen sind, sodass der Abgasstrom zwangsläufig durch die feinen Poren der Filterwände geleitet wird. Die gasförmigen Stoffe können problemlos passieren, wobei die wesentlich größeren Rußpartikel und andere Feststoffe an den Zwischenwänden zurückgehalten werden und sich an den Wandoberflächen anlagern.
Naturgemäß setzen sich die Poren des Filters mit zunehmender Kilometer-Laufleistung immer weiter zu. Mit zunehmender Rußbeladung erhöht sich auch der Strömungswiderstand im Filter und der Abgasdruck vor dem Filter steigt. Die zulässige Rußbeladung des Filters ist begrenzt.
Das DPF-System ist mit einer Messeinrichtung zur Erfassung des Abgasgegendruckes ausgestattet. Der Abgasdruck wird vor und nach dem Filter gemessen.
Aus dem Differenzdruck wird die Ruß- und Aschebeladung des Filters bestimmt.
Das DPF-System wird permanent von der Motorsteuerung überwacht. In regelmäßigen Abständen und in Abhängigkeit verschiedener Parameter wie Differenzdruck, gefahrene Wegstrecke, Zeit und Temperatur wird durch die Motor-Steuerung ein automatischer Reinigungsprozess in Gang gesetzt. Dies nennt man:
Regeneration
Die Filter-Regeneration wird durch die Motorsteuerung nach einer Fahrstrecke zwischen 300 und 1000 km selbsttätig ausgelöst. Dabei wird die Abgastemperatur je nach Hersteller entweder durch zusätzliche Kraftstoff- oder Additiveinspritzung vorübergehend soweit erhöht, daß der im Filter angesammelte Ruß zu Asche verbrennt und der Abgasgegendruck wieder sinkt. Unter normalen Betriebsbedingungen und bei einwandfrei funktionierendem Motor merkt der Fahrer meist nichts von dem Aufwand der betrieben wird, um die schädlichen Abgase nachzubehandeln.
Ist die Asche-/Ruß-Beladungsgrenze überschritten und eine aktive Regeneration nicht möglich signalisiert eine Warnleuchte oder eine Textmeldung an der Instrumententafel eine Verstopfung des Filters.
Im besten Fall geht das Motor-Steuergerät in den Notlaufmodus und nimmt die Motorleistung zurück, um Folgeschäden zu vermeiden und Abgasemissionen zu verringern. Doch ein verstopfter Diesel-Partikelfilter kann auch schwerwiegende Schäden nach sich ziehen. Die Abgase können nicht frei abströmen was zu stark verminderter Motorleistung bei überhöhtem Kraftstoffverbrauch führt. Die Motortemperatur steigt an. Das Motorenöl wird dünnflüssiger und hat negative Auswirkungen auf Schmierung und Kühlung. Es besteht die akute Gefahr von Motor- und Turboladerschäden!
Ursachen für verstopfte Partikelfilter sind meist in eine der 3 folgenden Gruppen zuordnen:
- Kurzstreckenverkehr
- übermäßige Rußbildung des Motors
- Asche-Beladungsgrenze erreicht
1. Kurzstreckenverkehr
Wird das Fahrzeug überwiegend im Kurzstreckenbetrieb eingesetzt kann es bereits nach 200 km zu einer Verstopfung des Dieselpartikelfilters kommen. Dabei ist die durch die Motorsteuerung ausgelöste „aktive Regeneration“ wegen zu niedriger Abgastemperaturen nicht möglich. Hier schafft möglicherweise eine längere Fahrt auf freier Strecke Abhilfe, bei der eine Abgastemperatur von wenigstens 500°C erreicht wird.Gelegentlich wird diese Vorgehensweise auch im KFZ-Handbuch näher beschrieben.
Alternativ kann die Werkstatt über den Diagnosestecker eine statische Regeneration durchführen, d.h. es wird ein Freibrennprogramm gestartet, bei dem der Motor über mehrere Minuten bei einer Drehzahl von 4000 1/min betrieben wird.
2. übermäßige Rußbildung des Motors
Ein nicht einwandfrei arbeitender Motor kann durch übermäßige Rußbildung und unverbrannte Ölrückstände im Abgas zu einer frühzeitigen Verstopfung des Partikelfilters führen.
Die ordnungsgemäße Funktion der Motorsteuerung und dessen Sensorik, der Turbolader, das Abgasrückführventil (AGR) und der Differenzdrucksensor müssen geprüft werden. Insofern empfiehlt es sich eine KFZ-Werkstätte hinzuzuziehen.
3. Asche-Beladungsgrenze erreicht
Prinzipiell werden mit jedem vom Motor-Steuergerät ausgelösten Regenerationsprozess die im Filter gesammelten Rußpartikel zu Asche verbrannt und mit jedem Regenerationsprozess summiert sich der Aschegehalt im Filter.
Je nach Fahrzeughersteller ist dessen Fassungsvermögen bzw. Beladungsgrenze nach 120.000 bis 180.000 km erschöpft. Das heißt spätestens jetzt, ist der Filter auf Empfehlung des Herstellers zu erneuern. Die Kosten für einen neuen Filter belaufen sich auf ca. 1.000.- bis 2.000 Euro. Das muß nicht sein! Eine Reinigung kann abhilfe schaffen.
Beachten Sie: Es gibt zwei verschiedene DPF-Systeme
mit Additiv ( Peugeot/Citroen, teilweise auch Ford, Mazda,Volvo, BMW Mini)
ohne Additiv ( Deutsche Hersteller und andere )
1. mit Additiv
Das Additiv-System kommt bei Peugeot/Citroen (PSA-Konzern), aber auch in Modellreihen von Ford, Mazda, Volvo, BMW Mini zum Einsatz. Dem Dieselkraftstoff wird aus einem separaten Behälter eine bestimmte Menge Additiv zugesetzt. Durch die Beimengung des Additivs sinkt die erforderliche Ruß- Abbrenntemperatur von 550 °C auf 450 °C, die bereits bei normalen Fahrten erreicht werden kann.
Nach einer Laufleistung von 60.000 km muss das Kraftstoffadditiv nachgefüllt werden. Das Additiv enthält nicht regenerierbare Feststoffe (Ceranium und Eisenstoffe) die im Partikelfilter zurückbleiben. Die Partikelfilter des Additiv-Systems müssen daher alle 120.000 bis 180.000 km ausgebaut und mechanisch gereinigt werden.
Werden diese Anweisungen nicht beachtet führt eine starke Rußansammlung zu erhöhten Temperaturen und zur Ölverdünnung , was zu einem Motorschaden führen kann.
2. ohne Additiv
Deutsche Dieselmotoren-Hersteller bevorzugen die Variante ohne Additv. Die für den Filter notwendige Abbrandtemperatur wird vorübergehend durch Verschiebung des Einspritzzeitpunktes und zusätzliche Nacheinspritzung von Dieselkraftstoffen erreicht.
Physikalisch gesehen wird der Wirkungsgrad des Motors dadurch kurzfristig verschlechtert, was sich im erhöhten Kraftstoffverbrauch widerspiegelt. Die erhöhte Verlustenergie wird in Form von Wärme und steigender Abgastemperatur dem Filter zugeführt.
Mit jeder Regeneration bzw. zunehmender Kilometerlaufleistung erhöht sich auch der Aschegehalt des Filters, dessen Kapazität begrenzt ist. Daher muß auch hier alle 120.000 bis 180.000 km der Filter gewechselt oder gereinigt werden.
Oft ist dem DPF noch ein Oxidationskatalysator vorgeschaltet,. Er wandelt die im Abgas enthaltenen Stickoxide in NO2 um. NO2 ist ein sehr aktives Oxidationsmittel, das Ruß bereits ab Temperaturen von 250-350°C verbrennen läßt.
