Dieselpartikelfilter


Eigenschaften von Dieselkraftstoff Dieselpartikelfilter hält Rußpartikel zurück Wandstromfilter und Nebenstrom-Tiefbettfilter Regenerationsphasen
Um die Funktionsweise eines Dieselpartikelfilters zu verstehen, sollte man zunächst über den Treibstoff für Dieselmotoren Bescheid wissen. Dieselkraftstoff ist ein Gemisch verschiedener Kohlenwasserstoffe (darunter Kerosin und Gasöle), die bei der Destillation von Erdöl anfallen. Benannt ist der Kraftstoff nach dem Erfinder des Dieselmotors, Rudolf Diesel. Je nach erforderlicher Qualität und Verwendung wird Dieselkraftstoff unterschiedlich gemischt. Additive sorgen zur Erhöhung der Zündwilligkeit für die Einhaltung der nötigen Spezifikationen, im Winter ist der Kerosinanteil für die Kältefestigkeit größer.

Eigenschaften von Dieselkraftstoff

Beim Dieselkraftstoff liegt der Siedebereich (Übergang vom flüssigen in den gasförmigen Zustand) mit 170 bis 390 Grad Celsius relativ hoch, während Benzin bereits im Bereich von 70 bis 210 Grad Celsius siedet. Auch der Flammpunkt (niedrigste Temperatur für ein zündfähiges Dampf-Luft-Gemisch) liegt bei mindestens 55 °C. Benzin bleibt dagegen noch bei unter -20 °C zündfähig. Diesel kostet in der Herstellung durch die aufwendigere Raffinierung etwas mehr als Benzin. Durch die geringere Mineralölsteuer für Dieselkraftstoff in Deutschland kann Diesel aber an Tankstellen günstiger als Benzin verkauft werden.
Vergleicht man die Brennwerte von Diesel und Benzin, so punktet Diesel mit einem etwas höheren Energiegehalt. Die Sparsamkeit von Dieselmotoren liegt unter anderem darin begründet. Benziner werden zwar auch immer sparsamer, aber besonders im oberen Lastbereich muss viel Kraftstoff – unter anderem zur Motorkühlung – eingespritzt werden, während der Diesel vergleichsweise ökonomisch damit umgeht.

Dieselpartikelfilter hält Rußpartikel zurück

Dieselmotoren erzeugen aber auch unerwünschte Produkte: Wenn Kohlenwasserstoffe im Zylinder eines Diesels eingespritzt und zusammen mit Luft zur Explosion gebracht werden, können nicht alle Kraftstoffteilchen ausreichend verdampfen. Die Teilchen werden durch die hohe Temperatur zwar gespalten, aber nicht vollständig verbrannt. Es entstehen nun feste Rußpartikel und unverbrannte Kohlenwasserstoffe als Nebenprodukte der Verbrennung. Hier setzt der Dieselpartikelfilter (DPF) an, denn Ruß aus unvollständiger Verbrennung kann Krebs bei Tieren und Menschen auslösen. Seine Aufgabe ist es, die Rußpartikel aus dem Abgasstrom zu filtern und in einer Regenerationsphase zu unschädlichem Kohlendioxid zu verbrennen.

Wandstromfilter und Nebenstrom-Tiefbettfilter

Dies geschieht auf zwei Arten: Beim Wandstromfilter (geschlossenes System bei der Erstausrüstung eines PKW) bleiben die Rußpartikel in einer porösen Filterwand hängen, der Wirkungsgrad liegt zwischen 90 und 99,9 Prozent. Nebenstrom-Tiefbettfilter (bevorzugt bei Nachrüstungen von PKW eingesetzt) lenken die Abgase teilweise in Nebenkanäle um und halten dabei die Rußteilchen zurück. Sie sind durch den Verzicht auf eine feinporöse Filterwand nicht so effektiv wie Wandstromfilter, filtern aber die besonders gesundheitsschädlichen Feinpartikel zu rund 80% aus den Abgasen. Ein Vorteil der Nebenstrom-Tiefbettfilter ist die unproblematische Nachrüstung, nach der ein Fahrzeug die grüne Umweltplakette bekommen kann. Auch sind die Nachrüstsysteme weitgehend wartungsfrei und regenerieren sich selbst.

Regenerationsphasen

Der Wandstromfilter dagegen benötigt regelmäßig sogenannte Regenerationsphasen, während denen die eingelagerten Rußpartikel verbrannt werden. Ansonsten würde der Filter langsam verstopfen und der Abgasgegendruck so groß werden, dass der Motor seine Leistung nicht mehr erbringen kann. Die Motorsteuerung misst daher kontinuierlich die Leistungswerte des Triebwerks und leitet bei Bedarf die Regeneration des Filters ein. Dabei wird der Ruß durch Techniken wie Nacheinspritzung, Additive, (Oxidations-)Katalysatoren oder Heizspiralen bei hohen Temperaturen zu ungiftigem CO2 oxidiert.
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