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Rußpartikelfilter

Der Partikelfilter verringert die Emission von Feinstaub, der von Automobilen ausgestoßen wird. Der Feinstaub besteht hauptsächlich aus Rußpartikeln, aber auch aus Abrieb und weiteren Schwebeteilchen. Die zurzeit geltenden Gesetze erfordern lediglich bei Dieselmotoren den Einsatz eines Partikelfilters (DPF, Dieselpartikelfilter), da anders als bei der Benzinverbrennung sehr viel Ruß entsteht und dieser zusätzlich aromatische Verbrennungsprodukte an sich bindet, die der Gesundheit der menschlichen Lunge weniger dienlich sind. Es wird deswegen auch gerne von Rußpartikelfiltern (RPF) gesprochen. In vielen Städten ist eine Umweltzone eingerichtet worden, die nur mit Fahrzeugen befahren werden darf, die mit einer Umweltplakette gemäß der "Verordnung zum Erlass und zur Änderung von Vorschriften über die Kennzeichnung emissionsarmer Kraftfahrzeuge" (oder kurz "Feinstaubverordnung") gekennzeichnet sind. Durch die Umrüstung oder Nachrüstung eines Filters kann je nach Partikelminderungsstufe die gelbe oder grüne Feinstaubplakette erworben werden. Insbesondere ergeben sich auch Steuervorteile und es kann eine Bargeld-Förderung der Nachrüstkosten beim Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle beantragt werden.

1. Bauart

Grundsätzlich ist zwischen Partikelfiltersystemen zu unterscheiden, die mit oder ohne Zugabe von Additiven funktionieren. Auch Partikelfilter zur Nachrüstung können mit einem Additiv arbeiten.

Systeme ohne Additiv:
Ein CRT-Katalysator (Continously Regenerating Trap, engl.: ständig (im Sinne von periodisch) regenerierter Filter, auch als Wandstromfilter bekannt) benutzt eine speziell beschichtete und poröse Keramik (z. B. aus Cordierit oder Siliciumcarbid, bzw. von Honeyceram, NGK, Corning, Notox oder Ibiden), die das Abgas durchströmen muss. Dabei verstopfen die großen Rußartikel nach und nach die Poren, so dass konstant der Abgasgegendruck gemessen wird. Bei Überschreitung eines Grenzwertes veranlasst die Motorsteuerung die Erhöhung der Abgastemperatur auf etwa 600 °C, so dass der aus Kohlenstoff bestehende Ruß mit Hilfe der katalytischen Beschichtung in unschädliches Kohlendioxid weiterverbrannt wird. Man spricht hierbei auch von einem Partikelkatalysator. Eine Nachrüstung mit Filtern dieser Art ist wegen der Verbindung zur Motorelektronik relativ aufwändig. Durch die katalytische Beschichtung ist allerdings kein Additiv notwendig.
PM-Filter (Particulate Matters, engl.: Stoffteilchen, auch unter der Bezeichnung Durchströmfilter, Nebenstromfilter, Nebenstrom-Tiefbettfilter oder offenes System geläufig) bestehen aus einem katalytisch beschichteten Sintermetallvlies (z. B. von HJS oder Purem), an dem das Abgas entlang strömt. Auf Grund von Turbulenzen werden geringe Teile des Abgases durch das Sintervlies gedrückt, wobei sich die Rußpartikel im Vlies verfangen und dort teilweise kontinuierlich katalysiert werden. In zeitlichen Abständen ist aber auch hier eine Temperaturerhöhung zum vollständigen Abbrennen der Partikel notwendig. Durch den geringen Abgasgegendruck haben diese Sinterfilter den Vorteil, weder merklich die Motorleistung zu verringern, noch den Kraftstoffverbrauch zu erhöhen, allerdings ist die Wirksamkeit der Filterung begrenzt. Da keine Verstopfung auftreten kann und damit nicht die Gefahr eines Motorschadens durch zu hohen Abgasdruck besteht, werden meist keine Eingriffsmöglichkeiten in die Motorelektronik installiert. Es obliegt dann dem Fahrer, oft genug mit hoher Abgastemperatur zu fahren, um den Partikelfilter zu regenerieren und für die nächste Abgasuntersuchung funktionsfähig zu halten.

Systeme mit Additiv:
Beim FAP-Systems (filtre à particules, frz. : Teilchenfilter) wird ein Zusatzstoff (z. B. Ceroxide, Handelsname: CER) eingesetzt, der die zum Freibrennen des Filters erforderliche Temperatur senkt sowie bereits die Rußrohemissionen begrenzt. Dadurch wird die Regeneration erheblich vereinfacht, da das Motorsteuergerät nur unter sehr ungünstigen Umständen (bspw. Stadtstau) in ein spezielles Verbrennungsprogramm wechseln muss. Da die Regeneration oft aktiviert werden kann, ergeben sich geringe Filterbeladungen und damit kaum spürbare Leistungseinbußen oder Verbrauchserhöhungen. Eine Füllung des Additivs reicht für 180‘000 km. Eine Nachrüstung mit diesem System ist allerdings sehr kompliziert und meist unwirtschaftlich.
Das HJS-Partikelfiltersystem (HJS ist ein Hersteller) dagegen ist auch zur Nachrüstung sinnvoll geeignet. Auch hier wird ein Additiv dem Kraftstoff zugefügt. Der Partikelfilter selbst wird für die Regeneration aber elektrisch beheizt. Dadurch arbeitet das System unabhängig und benötigt beim Nachrüsten keine Eingriffe in die Motorelektronik.

2. Diagnose

Werksseitig verbaute Filtersysteme und teilweise auch nachgerüstete Systeme sind in die On-Board-Diagnose eingebunden, so dass Störungen digital aus dem Fehlerspeicher ausgelesen werden können.