Diesel-Abgasfilter verstehen

Der Dieselpartikelfilter (DPF) ist ein Keramikfilter mit Tausenden winziger Kanäle oder wabenförmigen Öffnungen, die den Ruß an den Kanalwänden festhalten und verhindern, dass die Partikel (bis zu 1 Mikrometer) aus dem Endrohr austreten. Die wabenförmige Innenstruktur ist mit einer Schicht eines chemischen Katalysators bedeckt, der geringe Mengen Edelmetalle, meist Platin oder Palladium, enthält.

Um die Partikel- oder Rußpartikel aus dem Abgas zu reduzieren, müssen Sie die Brennkammertemperatur so weit erhöhen, dass sich keine Feinstaubpartikel bilden. NOx entsteht, wenn die Verbrennungstemperaturen 1.800 °C (3.200 °F) überschreiten, und die Menge des gebildeten Oxids hängt nicht nur von der Temperatur, sondern auch von der Dauer der Wärmeeinwirkung ab. Eine Erhöhung der Brennkammertemperatur erhöht jedoch unbeabsichtigt die Menge an gebildetem NOx. Das ist noch schlimmer für die Umwelt als der Ruß.

Diesel-Pkw und -Lkw, die nach 2009 hergestellt wurden, müssen über einen DPF und in einigen Fällen über ein SCR-System (Selective Catalysts Reduction) verfügen. Diese Komponenten arbeiten zusammen, um schädliche NOx und Ruß aus dem Abgas zu reduzieren und bei ordnungsgemäßer Funktion vollständig zu entfernen. Dies schont nicht nur die Umwelt, sondern führt auch zu einem wesentlich saubereren Motor. Motoröl verschmutzt nicht so schnell, wie es der Fall wäre, wenn nicht alle diese Systeme funktionstüchtig wären. Je weniger Ruß mit dem Motoröl vermischt wird, desto weniger grobkörniger Kohlenstoff bildet sich in den Ölkammern und anderen beweglichen Teilen. Dies erhöht die Lebensdauer des Motors und reinigt gleichzeitig die Luft.

Der Nachteil dabei ist, dass der DPF regelmäßig gereinigt werden muss. Die Rußpartikel lagern sich bei laufendem Motor an der Auskleidung des DPF an. Gleichzeitig verstopft der Filter langsam durch genau die Partikel, die er aus den Abgasen entfernen soll. Dieser Prozess der Reinigung des DPF erfolgt durch einen Prozess namens Regeneration. Es gibt verschiedene Methoden, die von verschiedenen Herstellern zur Reinigung des DPF verwendet werden.

Passive Regeneration Die passive Selbstregeneration ist für den Bediener völlig transparent und beeinträchtigt weder den Betrieb noch die Leistung der Maschine. Die einzige Anzeige, wenn ein passiver Regenerationszyklus aktiviert wurde, ist entweder eine Abgastemperatur-Warnleuchte, die anzeigt, dass die Abgastemperatur höher als normal ist, oder eine Meldung, die besagt, dass ein Regenerationszyklus läuft, oder beides.

Aktive Regeneration Eine aktive Selbstregeneration erfolgt, wenn im Abgas nicht genügend Wärme vorhanden ist, um die im DPF gesammelten Partikel umzuwandeln. Die aktive Regeneration wird vom PCM anhand verschiedener Eingaben selbst aktiviert. Das PCM sendet einen Befehl, die Abgastemperaturen zu erhöhen, indem vor dem DPF eine kleine Menge eingespritzter Rohkraftstoff hinzugefügt wird. Die chemische Reaktion der Edelmetalle im DPF und die erhöhten Abgastemperaturen oxidieren die Partikel aus dem Filter.

Stationäre (geparkte) Regeneration Die stationäre oder geparkte Regeneration ist dasselbe wie die aktive Regeneration, findet jedoch statt, während das Fahrzeug nicht gefahren wird. Dies wird entweder vom Fahrer veranlasst oder mit einem Scan-Tool durchgeführt. Es gibt Zeiten, in denen der Fahrer eine manuelle oder „geparkte“ Regeneration am Straßenrand durchführen muss. Dies kann daran liegen, dass eine frühere Regeneration abgebrochen wurde oder eine automatische Regeneration gestartet, aber unterbrochen wurde. In manchen Fällen wird die Regeneration dem Fahrer „aufgezwungen“, weil er eine frühere Aufforderung zur Durchführung einer geparkten Regeneration ignoriert hat, indem er das Fahrzeug in den Notlaufmodus versetzt. Oft wird der Fahrer durch eine Warnleuchte oder eine Meldung aufgefordert, anzuhalten und mit der Regeneration des geparkten Fahrzeugs zu beginnen. Dazu muss der Fahrer in der Regel die Feststellbremse betätigen und einen Schalter betätigen, um den Vorgang zu starten.

Vorsichtsmaßnahmen für die stationäre (geparkte) Regeneration Aufgrund der hohen Hitze, die während des Regenerationszyklus entsteht, befolgen Sie bei der Durchführung einer Parkregeneration oder eines vom Scan-Tool ausgelösten Regenerationszyklus diese einfachen Regeln, um jegliche Einwirkung von außen zu vermeiden. Halten Sie sich von brennbaren Stoffen und Personen fern.

Filterfehler Einige Ausfälle des Dieselabgasfilters sind darauf zurückzuführen, dass die Regeneration nicht durchgeführt werden konnte. Dadurch wird der DPF unbeabsichtigt so stark verstopft, dass nur noch ein Austausch möglich ist. Obwohl es bis zu einem gewissen Grad gereinigt werden kann, geht aufgrund der Schwere der Einschränkung immer noch ein Teil der Funktionalität verloren. Ein weiteres Problem entsteht, wenn der DPF regeneriert wird und die überschüssige Hitze in Kombination mit der Verstopfung dazu führt, dass sich das Metallgehäuse des DPF ausdehnt und reißt. Was natürlich bedeutet, dass die einzige Lösung darin besteht, den DPF auszutauschen. Der DPF muss alle 150.000–250.000 Meilen oder 5.000 Stunden professionell gereinigt werden.

Regenerationsüberwachung Bei einigen Fahrzeugen erfolgt die Überwachung über einen Drucksensor, der den Eingangs- und Ausgangsdruck des DPF misst. Andere verwenden Kilometerzähler oder einen Motorstundenzähler. Bei den meisten Fahrzeugen gibt es eine Möglichkeit, den Regenerationsprozess abzuschalten, wenn Sie sich in einer Situation befinden, in der ein Anstieg der Temperatur der Abgasanlage einen Brand verursachen könnte. Lassen Sie es jedoch nicht weg, da der DPF sonst dauerhaft beschädigt werden kann.

Regeneration Die Regeneration kann nur erfolgen, wenn die Bedingungen innerhalb der voreingestellten Spezifikationen für diesen Motor und den Anforderungen des Herstellers liegen. Im Allgemeinen werden die meisten Regenerationszyklen durchgeführt, ohne dass der Fahrer davon weiß. Der Regenerationsprozess erfolgt durch Erhöhung der Temperatur des DPF auf etwa 1.100 °F (600 °C) und es wird ausreichend Sauerstoff direkt dem DPF zugeführt. Einige Systeme spritzen beim Ausstoßhub zusätzlichen Kraftstoff in den Zylinder, wodurch heiße Gase effektiv in den Oxidationskatalysator des DPF geleitet werden und dessen Temperatur so weit ansteigt, dass der Kohlenstoff mit dem ebenfalls bereitgestellten überschüssigen Sauerstoff reagiert. Andere Systeme basieren auf einem Heizelement direkt vor dem DPF, um die Temperatur zu erhöhen.

Der Regenerationsprozess wird fortgesetzt, bis die Druckdifferenz am DPF (Eingang und Ausgang) auf ein akzeptables Niveau abfällt. Ändern sich beispielsweise die Fahrbedingungen, stoppt das Fahrzeug und die Regeneration wird abgebrochen, bis die Bedingungen wieder geeignet sind. Die Regeneration kann eine laute Angelegenheit sein, da der Motor mindestens vier Minuten lang auf 4.000 U/min hochdreht und dann für weitere vier Minuten oder länger auf 2.000 U/min hochdreht. Wenn die Regeneration abgeschlossen ist, kehrt das Fahrzeug in den normalen Leerlauf zurück und die Serviceleuchte erlischt wieder.

Regenerationsprobleme Probleme treten auf, wenn aufeinanderfolgende Regenerationen abgebrochen werden und der Rußgehalt so stark ansteigt, dass der DPF verstopft und nicht mehr von selbst regeneriert werden kann. Bei kurzen Fahrten und Stop-and-Go-Verkehr kann es sein, dass der DPF nicht auf Temperatur kommt. In diesem Fall wird der Fahrer durch eine blinkende DPF-Warnleuchte benachrichtigt. Wird die Warnleuchte ignoriert, erscheint eine zweite Warnung, die dazu führen kann, dass das Fahrzeug in den Notlaufmodus wechselt. Im Notlaufmodus fährt das Fahrzeug nicht schneller als 5 oder 10 Meilen pro Stunde und bleibt dies auch, bis es mithilfe eines Scanners ordnungsgemäß gewartet wurde, um den Regenerationsprozess durchzuführen.

Selektive katalytische Reduktion (SCR) SCR ist eine Alternative zur AGR und befasst sich mit dem gleichen Problem der Reduzierung der NOx-Verunreinigungen. Dieses System verwendet eine Lösung aus 32,5 % Harnstoff und 62,5 % denaturiertem Wasser, genannt Diesel Exhaust Fluid (DEF). Diese blaue Flüssigkeit befindet sich in einem separaten Vorratstank, der in den Auspuff eingespritzt wird. Wenn das Harnstoffgemisch auf die heißen Abgase trifft, zerfällt es zu Ammoniak (NH3) und CO2. Anschließend reagiert das Ammoniak in einem zweiten Katalysator mit Stickoxiden zu einem harmlosen Stickstoff- und Wasserprodukt. Der Vorteil liegt nicht nur in der NOx-Reduzierung, sondern auch in der Reduzierung des AGR-Einsatzes. Dies bedeutet eine effizientere Verbrennung, einen reduzierten PM-Ausstoß und einen verbesserten Kraftstoffverbrauch.