Einbau eines Rußpartikelfilter

Rußpartikelfilter sind seit etwa den 70er Jahren in Dieselmotoren im Einsatz, um die ausgestoßenen Partikel nicht an die Umwelt abzugeben, sondern das Gasgemisch wieder zurück in den Verbrennungsprozess zu führen. Dieselmotoren bieten den Vorteil, dass sie einen geringeren Spritverbrauch als Benzinmotoren und eine wesentlich bessere Energieverwertung haben. Aus diesen Gründen sind Dieselmotoren eine sinnvolle Möglichkeit um langfristig CO₂-Werte zu reduzieren. Durch eine effektive Abgasnachbehandlung kann die Effizienz weiter gesteigert werden und zudem entsteht keine Umweltbelastung durch den Ausstoß von Feinstaub.

Durch die in den letzten Jahren vorliegenden Untersuchungen in Großstädten zeigt sich ein hohes Aufkommen von Feinstaub, dessen Werte oft die von der EU vorgegebenen Grenzwerte erreichen. Inzwischen liegt in Deutschland eine gesetzliche Verpflichtung vor, dass Dieselfahrzeuge mit einem geschlossenen System ausgestattet sind und keine weitere Umweltverschmutzung durch Feinstaub erfolgt. Rußpartikelfilter sind serienmäßig in jedem Modell eingebaut und müssen nur bei sehr alten Fahrzeugen nachgerüstet werden.

Funktionsweise eines Rußpartikelfilters

Die Bezeichnung als Rußpartikelfilter ist wissenschaftlich ungenau, da nicht der Ruß eine Gefährdung für Mensch und Natur darstellt, sondern die sich daran anlagernden Kohlenwasserstoffe. Eine Bezeichnung als Partikelfilter ist somit genauer. Dieser hat die Funktion, die beim Verbrennungsprozess in Dieselmotoren entstehenden, schädlichen Partikel aufzuhalten und in vorgegebenen Intervallen selbstständig zu verbrennen und als unschädliche Bestandteile in die Umwelt abzuführen. Die Partikel werden zunächst im Filter gesammelt. Der Filter besteht meist aus kleinen Quadraten aus Siliziumkarbid, die aneinandergeklebt und anschließend zu einem Kreis abgerundet werden. Große Partikel können die Filterwand nicht durchdringen und lagern sich an dieser an.

In regelmäßigen Intervallen führt der Filter eine Regeneration durch, die je nach Modell und Alter des Fahrzeuges bei rund 700 Kilometern liegt. Die Regeneration findet statt, indem ein geringes Volumen an Kraftstoff in den Motorbrennraum durch eine elektrische Dieselregelung nachgespritzt wird. Durch dieses Nachspritzen erhöht sich die Temperatur des Abgases, wobei dem Kraftstoff ein zusätzlicher Stoff beigemischt wird, der als Additiv bezeichnet wird. Dieses Additiv auf Ammoniak-Basis sorgt dafür, dass die Partikel schon bei einer Temperatur von rund 450°C verbrennen anstatt 200 °C höher. Das Additiv ermöglicht eine zuverlässige Durchführung der Regeneration innerhalb von wenigen Minuten, ohne dass diese vom Fahrer bemerkt wird. Zu beachten ist, dass die Materialen des Abgasrohres den hohen Temperaturen standhalten und kein Abtrag der Oberschichten während der Regeneration erfolgt. Es ist folglich sinnvoll im Hinterkopf zu behalten, dass man bei Dieselfahrzeugen einen Rußpartikelfilter nachrüsten muss, falls dieser nicht eingebaut sein sollte.

Zu unterscheiden sind offene und geschlossene Systeme. Offene Systeme finden nur in der Nachrüstung Einsatz und dann auch nur, wenn darauf geachtet wird, dass der Filter nicht verstopfen kann. Wesentlich verbreiteter sind geschlossenen Systeme, die mit einem Sensor ausgestattet sind und die gegen den Außendruck vor oder nach dem Partikelfilter messen. Dieser Sensor meldet, wann der nächste Zeitpunkt für eine notwendige Regeneration ist oder wann die Gefahr einer Verstopfung oder eine Überschreitung der maximalen Temperatur gegeben ist.

Wartung des Partikelfilters

Partikelfilter weisen einen sehr hohen Abscheidungsprozentsatz von etwa 95% auf, das heißt, dass fast die gesamte Partikelmasse im Filter zurückbleibt. Die geringe Erhöhung des Kraftstoffverbrauches, die durch die Regeneration notwendig ist, stellt dabei nur einen geringen Einfluss auf die Effizienz und die Kostenreduzierung beim Einsatz eines Partikelfilters dar. Zu beachten sind dennoch die Abstände für die Wartung des Filters, obwohl sich der Rußpartikelfilter selbstständig reinigt, so ist er dennoch in regelmäßigen Intervallen bei der Inspektion zu warten.

Beim Reinigungsprozess entsteht Asche, die sich im Filter anlagert. Außerdem akkumulieren sich Rückstände aus dem Motorenöl an. Überschreitet die Anlagerung gewisse Grenzen und kann keine Regeneration mehr erfolgen, weil bereits zu viel Asche im Filter enthalten ist, so muss dieser gewechselt werden. Eine Wartung ist nur bei geschlossenen Systemen erforderlich, da offene Systeme keine Anlagerung ermöglichen und dadurch auch vermehrt Schadstoff in die Umwelt entlassen. Konstruktionsbedingt können geschlossene Systeme jedoch nicht wartungsfrei ausgeführt werden, da sich Feststoffe im Filter anlagern können.

In der Wartung wird der Partikelfilter ausgebaut und mit speziellen Verfahren gereinigt. Anschließend kommt er als Austauschteil wieder in einem Dieselmotor zum Einsatz. Die Asche erhöht den Abgasgegendruck des Filters und damit auch den Kraftstoffverbrauch. Zusätzlich sammelt sich metallischer Abrieb von Motorelementen an. Außerdem erhöht sich die Gefahr eines Motorschadens oder der Bruch des Rußpartikelfilters kann nicht ausgeschlossen werden.

Der installierte Sensor überwacht den Druck und weist den Fahrer auf eine notwendige Inspektion hin. Bei der Wartung wird zusätzlich der Tank des Additives nachgefüllt, sodass sichergestellt ist, dass eine Regeneration ohne Probleme stattfinden kann.

Diese Wartung ist je nach der Größe des Filters zu unterschiedlichen Zeitpunkten notwendig und hängt von dem jeweiligen Modell ab. Üblicherweise kann von einem Austausch nach etwa 120.000 Kilometern ausgegangen werden. Neuere Modelle können auch eine Laufleistung von bis zu 180.000 Kilometern ermöglichen. Finden jedoch nur spezielle Motoröle einen Einsatz, so können sich die Intervalle einer Wartung deutlich reduzieren. Die Modelle von Mercedes (A-Klasse) erfordern etwa eine Wartung, die bereits nach 15.000 km erforderlich ist.

Der Fahrer selbst kann allerdings auch mit seiner Fahrweise dazu beitragen, dass eine Wartung seltener erforderlich ist. Durch ein seltenes Fahren in Vollgas und eine Reduzierung von Kurzstrecken entstehen weniger Partikel während dem Verbrennungsprozess und spart außerdem Kraftstoff. Das Laufen des Motors im Leerlauf verbraucht außerdem Sprit und sollte wenn möglich vermieden werden. Durch eine regelmäßige Wartung und ein schonende Fahrweise wird die Effizienz des Motors erhöht und die Effizienz nachhaltig gesteigert. Somit kann man lange Freude am eigenen Dieselfahrzeug haben.

Fazit:

• Rußpartikelfilter dienen der Verminderung von Feinstaub
• Die Regeneration des Rußpartikelfilters erfolgt automatisch
• Wartung des Filters erfolgt manuell und ist regelmäßig durchzuführen
• Der Wartungszeitpunkt wird bei neueren Fahrzeugmodellen angezeigt
• Je nach Modell ist das Intervall einer Wartung unterschiedlich
• Eine motorschonende Fahrweise unterstützt ein geringeres Wartungsintervall

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