Partikelfilter Reinigen Elztal

Der Dieselrußpartikelfilter

Ein Dieselrußpartikelfilter (DRPF), oft auch als Dieselpartikelfilter (DPF), Rußpartikelfilter (RPF) oder Partikelfilter bezeichnet, ist eine Einrichtung zur Reduzierung der im Abgas von Diesel und Benzinmotoren vorhandenen Partikel.
Definition: ein Filter, der Rußpartikel eines Dieselmotors aus dem Abgas entfernen kann
Alternative Begriffe: Rußfilter, Partikelfilter, Feinstaubfilter
Spezifischerer Begriff: Dieselrußpartikelfilter
Englisch: particulate filter

Ein Rußpartikelfilter ist ein Filter, mit dem Rußpartikel aus den Abgasen eines Dieselmotors, die zur Feinstaubbelastung der Atemluft beitragen, entfernt werden können. (Man spricht deswegen auch von Dieselrußpartikelfiltern oder Feinstaubfiltern.) Er wird in ein metallisches Gehäuse eingebaut, welches am Unterboden des Fahrzeugs in der Abgasleitung liegt, in manchen Fällen auch zwecks schnellerer Aufheizung relativ nahe am Motor. Ein Schalldämpfer kann oft entfallen, da der Rußfilter auch dessen Funktion übernimmt.

Viele Millionen Dieselmotoren sind bereits mit einem Dieselrußfilter ausgestattet – entweder ab Werk oder durch Nachrüstung.

Die in der Europäischen Union aktuellen Abgasnormen (Euro 6 seit 09/2014) sind bei Dieselfahrzeugen kaum mehr ohne einen Partikelfilter einzuhalten. Schon seit einigen Jahren sind die meisten neuen Dieselfahrzeuge mit einem Partikelfilter ausgestattet, und viele ältere Fahrzeuge wie auch Motoren von Baumaschinen, Diesellokomotiven und teils auch Schiffe wurden mit Partikelfiltern nachgerüstet.
Wie im Folgenden gezeigt wird, arbeiten Rußpartikelfilter zwar nach einem einfachen Funktionsprinzip, jedoch können in der Praxis diverse nicht einfach zu lösende Probleme auftreten, deren Beherrschung zumindest bei der Anwendung in Fahrzeugen eine ausgefeilte Technologie erfordert. Im Vergleich zu den schon viel früher eingeführten Abgaskatalysatoren ist diese Technologie schwerer zu beherrschen und auch störungsanfälliger. Leider sind auch heute weder technische Störungen ganz vermeidbar (obwohl die Fehlerquote inzwischen recht klein ist und teils sogar Laufleistungen über einer Million Kilometer demonstriert wurden), noch ist der erhoffte ökologische Nutzen zuverlässig ohne unerwünschte Nebenwirkungen (beispielsweise schädliche Sekundäremissionen) erzielbar. Andererseits steht es außer Frage, dass Feinstaubemissionen eine erhebliche gesundheitliche Gefährdung v. a. der in Städten wohnenden Menschen darstellt, sodass die möglichst weitgehende Vermeidung solcher Emissionen sehr wichtig ist. Aus dem im Folgenden beschriebenen Schwierigkeiten sollte deswegen nicht gefolgert werden, dass die Anwendung von Rußpartikelfiltern unsinnig sei; eher sind sie als ein bisher nicht gänzlich gelöstes Problem der Dieseltechnologie zu sehen, welches beim Vergleich mit benzinbetriebenen Fahrzeugen zu berücksichtigen ist.
Übrigens ist die Verminderung der Partikelemissionen von Dieselmotoren schon deswegen wichtig, weil diese Partikel auch klimaschädlich sind. Trotz ihrer deutlich geringeren CO2-Emissionen sind diese Fahrzeuge klimaschädlicher als benzingetriebene Fahrzeuge, solange nicht der allergrößte Teil der Partikel mit einem Filter entfernt wird.

Grundlegende Funktionsweise von Partikelfiltern

Ein für andere Anwendungen weit verbreitetes Prinzip von Filtern besteht darin, dass das zu filternde Medium durch feine Poren strömen muss, die zu klein sind, um die zurückzuhaltenden Partikel durchlassen zu können. Dieses naheliegende Prinzip ist allerdings auf Rußpartikel nicht anwendbar, da gerade auch extrem feine Partikel mit Durchmessern von 10 nm bis 500 nm zurückgehalten werden sollen; ein Filter mit so kleinen Öffnungen könnte bei vertretbarer Baugröße keinen ausreichenden Durchfluss des Abgases ermöglichen. (Das Maximum der Größenverteilung der Partikel im Dieselruß liegt ca. bei 50 bis 100 nm, aber die Verteilungskurve hat starke Ausläufer hin zu geringeren und größeren Partikeldurchmessern.)

Glücklicherweise muss ein Rußpartikelfilter bei Weitem keine so kleinen Durchtrittskanäle aufweisen, wie man aufgrund der extrem geringen Größe der Rußpartikel vermuten könnte.

Jedoch weisen glücklicherweise auch Filter, deren Poren z. B. einen Durchmesser von 10 μm = 10 000 nm aufweisen, bei geeigneter Konstruktion sehr gute Abscheidegrade auch für Partikel mit weit unter 100 nm Durchmesser auf. Man kann sich dies so vorstellen, dass auch Partikel, deren Durchmesser weit unterhalb der typischen Durchmesser der Kanäle im Filter liegen, beim Durchströmen an Kanalwänden hängen bleiben und dort stabil anhaften können (Prinzip der Adhäsion). Die Kanäle müssen lediglich so lange sein, dass Partikel kaum mehr eine Chance haben, durch den gesamten Kanal zu strömen, ohne dabei mit der Filterwand in Kontakt zu kommen. Die benötigte Kanallänge wird für sehr kleine Partikel durch deren thermische Diffusion bei der jeweiligen Betriebstemperatur bestimmt. (Diese Diffusion resultiert aus Stößen, die Gasmoleküle auf die kleinen Partikel ausüben.) Bei größeren Partikeln, die nur eine geringe Diffusion aufweisen, ist auch die sogenannte Trägheitsabscheidung möglich, d. h. ein Anhaften von Partikeln nach einem starken Aufprall auf Materialien des Filters.
Das beschriebene grundlegende Funktionsprinzip kann mit einer Vielzahl technischer Ausführungen von Filtern (meist auf Basis einer Keramik oder einer metallischen Struktur) ausgenutzt werden, die hier nicht im Einzelnen beschrieben werden. Dieselmotoren für Fahrzeuge werden häufig mit sogenannten Wandstromfiltern ausgestattet, bei denen das Abgas eine poröse Wand durchdringen muss. Besonders für die Nachrüstung geeignet sind jedoch Nebenstromfilter (auch als offene Filter bezeichnet), deren Regeneration (siehe unten) nicht so starke Eingriffe in den Motorbetrieb erfordert wie bei Wandstromfiltern. Allerdings ist der mit Nebenstromfiltern mögliche Abscheidegrad für Partikel in der Regel viel geringer. Insbesondere die gröberen Partikel können sie oft nur unzureichend abscheiden, während bei den besonders wichtigen feineren Partikeln immerhin z. B. 80 % Abscheidegrad möglich sind. Freilich ist aus gesundheitlichen und Klimaschutz-Gründen eine deutlich bessere Wirksamkeit zu wünschen, weswegen Neufahrzeuge in der Regel andere Filter (meistens Wandstromfilter) enthalten.

Abscheidegrad

Pauschale Angaben von Abscheidegraden ohne Berücksichtigung von Partikelgrößen sind weitgehend bedeutungslos! Leider werden aus solchen Angaben oft ungerechtfertigte Schlussfolgerungen gezogen.
Wie erwähnt kann der Abscheidegrad eines Filters für Partikel sehr stark von deren Größe abhängen. Dasselbe gilt für die gesundheitliche Gefährdung und die Klimaschädlichkeit. Deswegen sind pauschale Angaben von Abscheidegraden ohne Nennung der jeweiligen Partikelgrößen (oder größeren Bereiche) ziemlich bedeutungslos. Wenn ein Abscheidegrad auf die Gesamtmasse der Partikel bezogen wird, informiert dies allenfalls über die Verminderung der optischen Trübung des Abgases, sagt jedoch kaum etwas über die Reduktion von gesundheitlichen oder ökologischen Gefahren aus. Aussagekräftig sind dagegen Kurven, die beispielsweise den Abscheidegrad in Abhängigkeit von der Partikelgröße zeigen. Natürlich sollte zusätzlich bekannt sein, für welchen Zustand des Filters eine solche Kurve gilt – für einen neuen, unbeladenen Filter oder nach einiger Betriebszeit.

Regeneration von Partikelfiltern

Rußfilter müssen meist regelmäßig regeneriert werden, soweit eine kontinuierliche Regeneration im Betrieb nicht möglich ist.
Notwendigkeit der Regeneration
Rußfilter müssen meist regelmäßig regeneriert werden, soweit eine kontinuierliche Regeneration im Betrieb nicht möglich ist.
Da ein in Fahrzeugen praktisch verwendbarer Partikelfilter nicht allzu groß sein darf, ein Dieselmotor aber erhebliche Mengen von Partikeln ausstößt, setzt sich der Filter meist nach einer nicht allzu langen Betriebszeit (z. B. etliche Stunden bzw. einige hundert Kilometer Fahrstrecke) mehr und mehr zu: Es entsteht durch die kontinuierliche Beladung ein so genannter Filterkuchen wachsender Dicke mit geringer Durchlässigkeit für Abgas und Partikel. Bei Wandstromfiltern für dies einerseits zu einer weiteren Verbesserung der Filterwirkung, andererseits aber zu einer immer mehr abfallenden Durchlässigkeit des Filters für das Abgas, also zu einem steigenden Gegendruck, der mehr und mehr die Leistung und Effizienz des Motors beeinträchtigt. Bei Nebenstromfiltern dagegen bleibt die Durchgängigkeit für das Abgas erhalten, jedoch sinkt in diesem Fall der Abscheidegrad für die Partikel, d. h. der Filter verliert allmählich seine Wirkung.

Alternativer Ansatz mit SCR- Katalysator

Es gibt auch einen technischen Ansatz, der die Rußminderung ohne Einsatz eines Partikelfilters ermöglicht. Hierbei werden die Rußemissionen durch eine entsprechende Optimierung des Motors vermindert, auch wenn dies typischerweise mit einer deutlichen Erhöhung der Stickoxid-Emissionen einhergeht. Das letztere Problem wird nun aber dadurch gelöst, dass die Stickoxidemissionen mithilfe eines SCR-Katalysators nachträglich stark reduziert werden. Dieser Ansatz ist auch bezüglich der Energieeffizienz und somit des Kraftstoffverbrauchs besonders günstig, da typischerweise ein hoher Motorwirkungsgrad und ein geringer Gegendruck der Abgasreinigungsanlage erzielt wird und energieaufwendige Regenerationen unnötig werden.
Fraglich ist allerdings, ob mit diesem Ansatz eine genügend weitgehende Rußminderung – insbesondere auch betreffend besonders kleine, lungengängige Partikel – erzielbar ist. Zweifel daran entstehen allein schon durch den Umstand, dass praktisch alle neuen Dieselfahrzeuge mit Rußpartikelfiltern ausgerüstet werden. Immerhin könnte die Belastung eines trotzdem noch benötigten Filters mit dieser Methode erheblich reduziert werden, sodass Regenerationszyklen nur noch selten nötig sind.

Partikelfilter für Benzinmotoren

Mit Benzin betriebene Ottomotoren erzeugen allerlei Schadstoffe, aber normalerweise praktisch keinen Ruß und auch kaum andere feine Partikel – höchstens in geringem Ausmaß beispielsweise durch Kolbenabrieb oder durch Verunreinigungen des Kraftstoffs. Deswegen ist der Einsatz eines Rußpartikelfilters bei den meisten Benzinmotoren nicht notwendig.
Die meisten Ottomotoren erzeugen praktisch keinen Ruß – gerade manche moderne Motoren jedoch schon.
Bei bestimmten modernen Motoren, die das Prinzip der Schichtladung mit einer Kraftstoffdirekteinspritzung realisieren, ist dies jedoch anders: Hier können erhebliche Mengen feiner Partikel (Feinstaub) ausgestoßen werden, die gesundheitlich bedenklich sind. Die Gesamtmasse an Partikeln ist zwar relativ gering, die gesundheitlich relevantere Partikelanzahl jedoch bedeutend. In solchen Fällen kann es notwendig werden, zwecks Einhaltung der aktuellen EU- Abgasnormen (Euro 6 seit 09/2014) einen Rußpartikelfilter zu verwenden. Die dadurch entstehenden Mehrkosten (nicht nur für den Filter selbst, sondern auch für die Einrichtungen zu seiner regelmäßigen Regeneration) könnten die Verbreitung solcher Motoren hemmen, obwohl dieser technische Ansatz eine deutliche Kraftstoffeinsparung ermöglicht.
Obwohl das Prinzip hierfür geeigneter Partikelfilter gleich ist wie bei Dieselmotoren, sind einige Details anders:
Die entstehenden Rußmengen sind relativ gering, sodass eine Regeneration seltener nötig ist. Gegebenenfalls auftretende Probleme mit Sekundäremissionen bei der Regeneration werden ebenfalls entsprechend vermindert.
Die Abgastemperaturen dieser Motoren sind höher als bei Dieselmotoren, was die Regeneration des Filters erleichtert.
Ein weiterer hilfreicher Faktor ist, dass eine Anfettung des Gemischs (wie bei der Volllastanreicherung), ergänzt durch die Zufuhr von Sekundärluft in das Abgassystem, zwecks Temperaturerhöhung in einem Oxidationskatalysator als Unterstützung der Regeneration eines nachgeschalteten Partikelfilters technisch einfach möglich und zuverlässig wirksam ist.
Benzin mit sehr geringem Schwefelgehalt ist praktisch überall erhältlich, nicht nur in der Europäischen Union. Damit entfällt ein Hindernis, welches im Zusammenhang mit Dieselkraftstoff zum Teil auftritt.
Tendenziell dürfte also der Einsatz von Partikelfiltern für Benzinmotoren geringere Probleme aufwerfen als solche für Dieselmotoren. Autowerkstatt Partikelfilter Reinigung Fachbetrieb in Elztal oder in der Nähe finden. Sie sind auf der Suche nach einem Fachbetrieb und kompetenten Partikelfilter Reinigung Fachbetrieb in Elztal Neckar-Odenwald-Kreis in Baden-Württemberg? Mit Turbo-Bauer können Sie in Sekunden zahlreiche freie Werkstätte in Elztal und Umgebung Elztal Dallau, Kreis Mosbach, Badener und Elztal Dallau, Kreis Mosbach, Badenerinnen in Elztal Dallau, Kreis Mosbach, Baden finden und die Werkstatt bequem kontaktieren.