Informationen rund um das Thema DPF

  • Interne Filterregeneration nicht ausreichend
  • DPF-Verschmutzung anhand eines Beispiels
  • KATALYSATOREN IM AUTO und im Alltag
  • Neben dem DPF den Katalysator reinigen lassen
  • Verschiedene Bauarten von Abgasreinigungssystemen
  • Unterschiedliche Katalysatorentypen
  • Rußpartikelfilterreinigung – Feinstaubgrenzwerte
  • Rußfilter nachrüsten
  • Zur Geschichte des Rußpartikelfilters
  • Verstopften DPF erkennen

Sobald ein gewisser Gegendruck im Filter erreicht ist, startet die Fahrzeugelektronik die interne Regeneration, wobei die Rußpartikel im Filter zu Asche verbrannt werden. Von dieser Verbrennung sind aber nur die oberen Rußschichten betroffen, so dass der Filter sich nach und nach mit Ruß und Asche zusetzt, dem sogenannten Filterkuchen. Je nach Filtergröße sammeln sich hier zwischen ca. 60-200 g Asche an.

Durch den steigenden Befüllungszustand im Filter verringert sich das freie Filtervolumen konstant und die Motorelektronik startet die Regenerationen immer häufiger. Dadurch erhöhen sich der Abgasgegendruck sowie der Kraftstoffverbrauch und die Motorleistung wird verringert.

Die eigenständige, fahrzeuginterne Regeneration eines Rußfilters kann dabei nur bis zu einem gewissen Punkt für Abhilfe sorgen. Hierbei werden unter optimalen Umständen die abgelagerten Rußreste abgebrannt und lediglich Asche als Verbrennungsprodukt sollte im Filter zurückbleiben.

Je mehr Ruß und Asche sich über die Zeit ansammeln, umso höher wird der Abgasgegendruck und ein erhöhter Kraftstoffverbrauch ist die Folge, da der PKW öfters versucht eine Regeneration einzuleiten. Auch können dadurch Motorprobleme entstehen.

Je nach Fahrverhalten der Kunden fällt aufgrund der erreichten Betriebstemperatur entweder feuchter Ruß (Kurzstrecken und Stop and Go Verkehr) oder trockener Ruß (Mittel-/Langstrecken) an. Feuchter Ruß verstopft den Filter um einiges schneller als trockener Ruß, da sich durch den feuchten Ruß die feinen Kapillaren des Filtermonolithen schneller zusetzen. Somit können sich Rußfilter im reinen Kurzstreckenbetrieb bereits bei ca. 70.000 km zusetzen. Mittelstreckenfahrzeuge bei ca. 100.000 km und Langstreckenfahrzeuge ab ca. 150.000 km. ( Grober Richtwert)

Die Folge: Eine Dieselpartikelfilter Reinigung ist unumgänglich!

Das nachfolgende Beispiel zeigt auf, warum es bei Kurzstreckenfahrten regelmäßig zu Problemen mit dem Dieselpartikelfilter kommen kann:

Herr Beispiel fährt täglich 18 km zur Arbeit und der Weg führt hauptsächlich durch die Stadt, d.h. überwiegend Stop and Go Verkehr. Durch diese kurze Fahrstrecke erreichen Wasser- und Öltemperatur nur knapp die erforderlichen Betriebstemperaturen. Oftmals liegen diese bei kurzen Strecken nur bei ca. 200-300 Grad und reichen für eine Regeneration nicht aus. Sollte der Wagen durch längeres Fahren dann die notwendige Motortemperatur erreicht haben, startet zwar die Regeneration, wird aber aufgrund der kurzen Fahrzeit immer wieder unterbrochen, da für die erfolgreiche Regeneration um die 15-20 Minuten Fahrzeit benötigt werden. Der Filter setzt sich also nach und nach mit feuchtem und klebrigen Ruß zu.

Wird der Filter jetzt nicht unverzüglich gereinigt oder ausgetauscht, können Folgeschäden (AGR-Ventil, Turbolader, etc.) nicht ausgeschlossen werden, da das Fahrzeug ja irgendwo mit dem Abgasgegendruck hin muss und dieser nicht mehr hinten aus dem DPF Filter strömen kann. Es entsteht ein Staudruck in Richtung Motor. Im günstigsten Fall geht das Fahrzeug durch das Registrieren des erhöhten Abgasgegendruckes in den Notlauf und kann dann nur noch mit reduzierter Fahrleistung betrieben werden.

In allen Bereichen des täglichen Lebens spielen Katalysatoren eine Rolle, wir merken es nur nicht immer. Das bekannteste Beispiel ist der Katalysator im Auto. Er dient der Abgasnachbehandlung und reinigt die bei der Verbrennung im Motor entstehenden Abgase und sorgt dafür, dass schädliche Abgasbestandteile in unschädliche Gase umgewandelt werden. So gelangen die schädlichen Stoffe und Partikel nicht in die Umwelt und können weder Mensch noch Umwelt gefährden. Ein Katalysator nutzt hierfür die Katalyse, dies ist ein chemischer Prozess.

Ein Katalysator besteht aus einem Stahlgehäuse. In diesem ist entweder ein metallischer (Metalith) oder keramischer (Monolith) Kern eingelagert. Der Kern ist in Längsrichtung von vielen kleinen Kanälen durchzogen. Ziel ist es, damit eine möglichst große Oberfläche zu schaffen, so dass der Katalysator eine optimale Wirkung hat. Die Trägeroberfläche wird mit einer hochporösen Schicht (Wash-Coat) versehen. In diese sind Edelmetalle (Platin, Palladium und/oder Rhodium) eingelagert.

Dieser läuft auch in einem Auto-Kat ab, jedoch verbindet man mit dem Begriff Katalysator mittlerweile direkt das entsprechende Bauteil. Davon abgesehen dient ein Katalysator aber auch der Lebensmittelproduktion oder wird in der Produktion von Düngemitteln eingesetzt.

Katalysatoren sind Schlüsseltechnologien. So können sie dafür sorgen, dass eine Reaktion weniger Energie benötigt, weil dabei ein anderer Weg eingeschlagen wird als ohne den Katalysator. Praktisch kann so eine Reaktion etwa bei geringeren Temperaturen ablaufen oder in kürzerer Zeit. Somit wird der gesamte Prozess energiesparender. Mit diesen speziellen Eigenschaften spielt ein Katalysator in einer Vielzahl von alltäglichen Einsatzgebieten (u.a. in der Lebensmittelproduktion und Produktion von Düngemitteln) eine wichtige Rolle. Als Folge ergibt sich, dass es nicht den einen Katalysator für alle Fälle gibt. Vielmehr benötigt jede Reaktion seinen speziellen Kandidaten. Somit wird uns der Katalysator auch in Zukunft als Schlüsseltechnologie begleiten, ein wichtiger Beitrag in Fragen von Energie, Rohstoffen und Umwelt.

Verfügt Ihr Fahrzeug neben dem DPF noch über einen zusätzlichen externen Katalysator?
Bitte klären Sie dies unbedingt mit Ihrer Werkstatt ab, da dieser ebenfalls gereinigt werden sollte. Der Katalysator verstopft zwar nicht wie ein Partikelfilter, jedoch überzieht sich die Katalysatoroberfläche mit einer Rußschicht, wodurch das katalytische Verhalten nachlässt bzw. sich die Reaktionszeit des Katalysators verlängert. Zudem kann es passieren, dass sich der angesammelte Ruß aus dem vorgebauten externen Katalysator ablöst und dadurch den gereinigten Partikelfilter wieder verschmutzt.

Auch kann es zu Fehlermeldungen/Problemen kommen, da der Katalysator mit einer Lambdasonde überwacht ist und aufgrund der Verrußung z.B. die Fehlermeldung „Wirkungsgrad unter Minimum“ ans Steuergerät meldet.

Manche Katalysatoren haben zur Erhöhung der Verbrennungstemperatur eine zusätzliche Späteinspritzung. Hier wird extra eingespritzter Diesel über eine Einspritzdrüse verstäubt und verbrannt und trägt so zu einer höheren Abgastemperatur und Verbrennung der Dieselpartikel bei. Sollte dieser Vorgang durch z.B. eine verstopfte Düse nicht stattfinden können, fällt aufgrund der zu niedrigen Temperatur eine erhöhte Rußbildung an und führt zu einer Beladung des DPF.

Im Zuge der Dieselpartikelfilter Reinigung können Sie auch Ihren externen Katalysator lassen. Hierbei fallen zusätzliche Kosten in Höhe von 50,- Euro inkl. Mehrwertsteuer an.

  • Kombinationssysteme, bei dem Katalysator und Dieselpartikelfilter in einem Gehäuse verbaut sind
  • Getrennte Systeme, bei dem der Katalysator und der Dieselpartikelfilter getrennt verbaut sind (externer KAT)

Die bei der Verbrennung von Kraftstoff entstehenden Abgase werden, bevor sie mechanisch im DPF aufgefangen werden, nach unterschiedlichen chemischen Prinzipien aufbereitet. Zur katalytischen Abgasbehandlung kommen folgende Katalysatortypen zum Einsatz:

  • SCR KAT
  • NOx-Speicherkatalysator
  • Oxidationskatalysator
  • Geregelter Drei-Wege-Katalysator
  • ungeregelter Katalysator

Feinstaub hat viele Ursachen. Eine hiervon liegt im Straßenverkehr. Hier ist, abgesehen von kleineren Mengen etwa an Reifen- oder Kupplungsabrieb, der Dieselruß eine bedeutende Quelle. Dieselruß entsteht aufgrund der speziellen, chemischen Eigenschaften von Diesel und wegen des Verbrennungsverfahrens an sich. Bei der Verbrennung von Dieselkraftstoff in Motoren entstehen Rußpartikel, das ist allgemein bekannt. Ebenfalls bekannt ist, dass diese Partikel gesundheitsgefährdend sind. Aus diesem Grund gibt es Grenzwerte für Feinstaub. Auch wenn der Straßenverkehr ein kleinerer Verursacher im Gegensatz zur Industrie und Schiffsverkehr von Feinstaub ist, so kommt ihm doch eine besondere Bedeutung zu.

Dabei wird den Feinstaubgrenzwerten in der heutigen Zeit, zum Schutz der Umwelt und Gesundheit der Bevölkerung, eine immer höhere Bedeutung zugemessen. Die Feinstaub Grenzwerte werden seither immer weiter heruntergesetzt.

Grenzwerte:

Seit 1992 (Euro 1) für Partikelmasse pro Km (PM)

Seit 2000 (Euro 3) Grenzwerte für Stickoxide (NOx), 0,5g/km

Seit 2005/2006 Grenzwerte auf 0,25g/km

Seit 2009 /2011 (Euro 5) Grenzwerte für die Partikelzahl (PN), 0,18g/km

Seit 2014/2015 (Euro 6) Grenzwerte NOx 0,08g/km + PM 0,0045 g/km

Bei Dieselmotoren gibt es die Möglichkeit, durch Rußfilter eine wirksame Reduzierung der ausgestoßenen Rußpartikel zu erreichen. Hierbei werden die Rußpartikel durch einen feinporigen, hochwarmfesten Filter geführt, der die Rußpartikel aus den Abgasen herausfiltert.

Ein Rußfilter arbeitet im Verborgenen, so dass der Fahrer normalerweise nichts von dessen Wirken mitbekommt.

Je nach Fahrweise kann bei ca. 70.000 bis 200.000 Tsd. km Laufleistung der DPF seine maximale Auffangfunktion erreicht haben und muss dann erneuert oder kostengünstig gereinigt werden.

Alle neueren Dieselfahrzeuge müssen werksseitig mit einem Rußfilter ausgerüstet sein, da es sich kein Automobilhersteller mehr leisten kann, auf dieses Bauteil zu verzichten (Gesetzesrichtlinie zur Einhaltung der Emissionswerte). Zu groß ist die öffentliche Wahrnehmung und zu stark das Problembewusstsein in dieser Thematik. Daneben spielen natürlich auch die sog. Umweltzonen in europäischen Großstädten eine Rolle. Hier sind nur Fahrzeuge (Diesel und Benziner) mit “entsprechenden” Abgaswerten zugelassen, eine Plakette (grüne Plakette-nach Euro 4) gibt hier offensichtliche Auskunft.

Für ältere Dieselfahrzeuge mit der Abgasklasse 3 (gelbe Plakette) kann mit der Nachrüstung eines Dieselpartikelfilters eine grüne Umweltplakette nach Euro 4 erzielt werden, dadurch kann es sich also durchaus lohnen, einen Rußfilter nachrüsten zu lassen.

Die staatlich geförderte Umrüstung lief dabei allerdings im Jahre 2016 aus.

Unter Umwelt- und Gesundheitsaspekten oder bedingt durch eingerichtete Umweltzonen kann es dennoch sinnvoll sein, einen Rußfilter nachrüsten zu lassen. Außerdem kann der Wiederverkaufswert steigen oder Versicherungsprämien sinken. Daher lohnt sich eine Rußfilter Nachrüstung!

Erste Versuche zur Abgasreinigung gab es bereits im Ersten Weltkrieg. Hier handelte man allerdings aus Gründen der Tarnung, um die sichtbaren Rauchfahnen von Schiffen zu verhindern. Im Automobilbereich konnte Peugeot schließlich im Jahre 2000 den Durchbruch der Filtertechnologie für sich verbuchen. Als erster Hersteller stattete man ein Modell serienmäßig mit einem Rußpartikelfilter aus. Mittlerweile kann sich ein Automobilhersteller kaum mehr erlauben, seine Fahrzeuge ohne Dieselpartikelfilter anzubieten. Über den Pkw-Bereich hinaus sind Filter etwa bei Lkw, Baumaschinen oder in geschlossenen Räumen laufenden Maschinen sinnvoll und gesetzlich vorgeschrieben.

Das erste Anzeichen für einen verstopften Partikelfilter ist in der Regel eine verschlechterte Beschleunigung und ein erhöhter Kraftstoffverbrauch. Zusätzlich wird bei sensorüberwachten DPF, diese Störung im Fahrzeugcockpit mittels einer Warnleuchte angezeigt.

Hier muss zwischen geregelten und ungeregelten Abgasnachbehandlungssystemen unterschieden werden.

  1. Bei den geregelten/sensorüberwachten Systemen kann sich ein verstopfter Filter zunächst durch einen höheren Dieselverbrauch bemerkbar machen.

Auch eine Warnlampe im Display/Cockpit weist auf eine kritische Beladung hin (Motorkontrolllampe). Die Meldung wird im Fehlerspeicher des Motorsteuergerätes hinterlegt. Es kann aufgrund des erhöhten Abgasgegendruckes auch zu Leistungsverlust und „Ruckeln“ des Fahrzeuges kommen oder das Fahrzeug schaltet in den Notlaufmodus.

Hierbei ist eine Weiterfahrt nur noch mit verringerter Drehzahl und maximaler Geschwindigkeit von ca. 80 km/h möglich.

Ein weiteres Anzeichen ist eine erhöhte Rauchentwicklung aus der Abgasanlage.

Bei einer sehr starken und länger bestehenden Beladung des Filters, kann ein erhöhter Öl Verbrauch auf kostspielige Folgeschäden (z.B. am Turbolader) hinweisen.

  1. Bei den ungeregelten, zumeist nachträglich verbauten Filtern, findet keine Sensorüberwachung des Abgasgegendrucks vor und nach dem Filter statt. Es werden keinerlei Informationen an das Steuersystem weitergegeben und die Regeneration geschieht automatisch bei Erreichen der nötigen Betriebstemperatur. Ist der Filter verstopft, kommt es zu Leistungsverlust und „Ruckeln“ des Fahrzeuges und das Fahrzeug schaltet in den Notlaufmodus!

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