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Die dunklen Seiten des Partikelfilters

Der Dieselpartikelfilter (DPF), manchmal auch als Rußpartikelfilter (RPF) bezeichnet, stellt eine wichtige Abgasreinigungskomponente für Dieselfahrzeuge dar, um die gesundheitsschädlichen Rußpartikel um teilweise über 90 % zu reduzieren.

Allerdings trägt der DPF weder zur Reduzierung des Feinstaubproblems wesentlich bei, noch ist er ein Allheilmittel für Abgasschadstoffe allgemein. Darüber hinaus gibt es verschiedene Probleme beim Einsatz bestimmter DPF, die nicht erst beim sogenannten "Partikelfilter-Skandal" in der Nachrüstung aufgetaucht sind.

Diese Webseite soll die Vor- und Nachteile der DPF schonungslos darlegen und vor allem aufzeigen, wo und wie der DPF mehr schadet als nutzt (Motorschäden, Fahrzeugbrand, nicht limitierte Schadstoffe (NILIS), mangelnde Haltbarkeit etc.)

Erstausrüstung - Nachrüstung

Bei den DPF muss man zunächst grundsätzlich zwischen denen für die Erstausrüstung (also Fahrzeuge direkt vom Automobil- oder Nutzfahrzeughersteller) sowie denen für die Nachrüstung (für bereits eingesetzte Fahrzeuge) unterscheiden. Die serienmäßig verbauten DPF erreichen eine Reduzierung der Gesamtpartikelmasse (teilweise auch der Gesamtpartikelanzahl - das ist ein großer Unterschied ! - von weit über 80 %). Alle DPF für die Nachrüstung erreichen eine Reduzierung der Gesamtpartikelmasse von höchstens 40 %. Das ist systembedingt, wie noch aufgezeigt wird.

Es gibt derzeit am Markt verschiedene DPF-Prinzipien. Schon in diesem Punkt versucht jeder DPF-Hersteller sein Prinzip, seine Technik als die beste darzustellen und teilweise versuchen die Hersteller selbst oder vertreten durch Lobbyistengruppen die jeweiligen anderen Prinzipien als extrem schlecht oder sogar gefährlich anzuprangern. Auch in diesem Punkt möchte diese Webseite für mehr Klarheit sorgen und die verschiedenen DPF-Prinzipien objektiv darlegen.

DPF- Techniken: Wall-Flow oder Wandstromfilter

Am Markt gibt es sogenannte Wall-Flow oder Wandstromfilter sowie Nebenstromfilter bzw. technisch korrekter: Nebenstrom-Tiefbettfilter.

Bei einem Wandstromfilter häufig auch "Geschlossenes System" genannt (was aber nicht ganz korrekt ist, wie später aufgezeigt) wird der Abgasstrom mit den Rußpartikeln durch eine poröse Filterwand gezwungen und dabei die Partikel heraus gefiltert. Aufgrund von Agglomeration und durch Adhäsion der Partikelteilchen müssen die Partikel nicht unbedingt größer sein als die feinen Löcher der Wand, durch die das Abgas strömt, um trotzdem abgeschieden zu werden. Da sich im weiteren Verlauf der sogenannte Filterkuchen, eine Rußpartikelschicht, aufbaut, werden dann sogar viel kleinere Rußpartikel abgeschieden, als die Wandporenstärke es vermuten lässt.

Trotzdem, und da werden hier weitere Beweise angebracht, besteht doch ein enger Zusammenhang zwischen der Wandporengröße und der abzuscheidenden Partikelgröße.

Die Filterwände der Wall-Flow / Wandstromfilter können aus unterschiedlichen porösen Werkstoffen bestehen. Bei den meisten (ca. 80 %) handelt es sich um Keramik-Filter. Darüber hinaus gibt es Sintermetall-Filter sowie Faser-Filter aus Keramik oder Metall.

Herkömmliche Keramik-Filter bestehen aus den Keramiken Cordierit, Siliziumcarbid (SiC) und Aluminiumtitanat. Sintermetall-Filter bestehen meist aus hochfesten Chrom-Nickel-Stählen.

Nebenstromfilter

Nebenstromfilter bzw. technisch korrekter: Nebenstrom-Tiefbettfilter, fälschlicherweise auch Durchflussfilter oder Offene Systeme, Offene Filter genannt, arbeiten in der Regel nach dem Prinzip der Tiefbettfiltration im Nebenstrom. Durch konstruktive Details wird ein Teil des Abgasstromes beispielsweise durch ein Vlies in die Nachbarkanäle umgelenkt und die Rußpartikel werden somit herausgefiltert. Darüber hinaus haften Partikel durch Adhäsion an dem Vlies und werden damit herausgefiltert.

Der Abgasstrom eines Nebenstrom-Tiefbettfilters wird jedoch nicht gezwungen, eine feinporöse Wand zu durchdringen. Dies hat viele Vorteile, denn z.B. wird im Falle einer Überladung durch Dieselrußpartikel der Abgas-Teilstrom durch die normalen Längskanäle abgeleitet und kann diese und vor allem die Vliesporen nicht verstopfen. Die Gefahr eines Motorschadens oder sogar eines Fahrzeugbrands durch einen DPF (wie mehrfach passiert und hier auch aufgezeigt wird) besteht damit nicht. Die Nebenstromfilter arbeiten meist nach dem CRT-Prinzip (CRT = Continuously Regeneration Trap). Da diese Filter mit Washcoat und Edelmetallen beschichtet sind, werden sie oft auch Partikelkatalysatoren genannt.

Nebenstrom-Tiefbettfilter sowie "offene" Wandstromfilter, die nach dem CRT-Prinzip arbeiten, benötigen zur Regeneration keine Sensoren und keine Änderungen an dem Motorsteuergerät der Fahrzeuge. Aus diesem Grunde werden sie zur Nachrüstung überwiegend eingesetzt. Herkömmliche Dieselpartikelfilter nach dem Wanddurchstromprinzip, wie sie in der Erstausrüstung üblich sind, benötigen eine ständige Regeneration (etwa alle 400 bis 600 km), um den gesammelten Rußanteil regelmäßig verbrennen zu können.

Wie bei jeder chemischen Reaktion wird zur Verbrennung der angesammelten Partikel eine bestimmte Temperatur benötigt. Da Ruß hauptsächlich aus Kohlenstoff besteht, liegt die notwendige Abgastemperatur zur Regeneration zwischen 500 bis 550° Celsius. Leider ist Abgastemperatur beim Dieselmotor relativ niedrig. Es wurden Abgastemperaturen herkömmlicher PKW selbst nach einer längeren Autobahnfahrt gemessen, die Werte von nur 230° Celsius aufwiesen.

Aus diesem Grund müssen zur Regeneration, also dem regelmäßigen notwendigen Rußabbrand sogenannte Additive oder eine katalytische Beschichtung verwendet werden.

Beides schafft je nach Ausführung massive Probleme. Sei es, dass die eingesetzten Additive krebserzeugende Substanzen abgeben, sei es, dass die rein katalytische Beschichtung des DPF bei niedrigen Abgastemperaturen (häufige Kurzstreckenfahrten oder Fahrten im Gebirge – Serpentinen) überhaupt nicht ausreicht, um den gesammelten Ruß abzubrennen. Auch dieses wird auf diesen Webseiten anhand konkreter Beispiele dargelegt.