Partikelfilter

Partikelfilter

Ein Partikelfilter ist eine Einrichtung zur Reduzierung der im Abgas von Dieselmotoren vorhandenen Partikel. Der Partikelfilter wird auch nach der Partikelherkunft Dieselpartikelfilter (DPF), nach der Partikelzusammensetzung Rußpartikelfilter (RPF) und im Zusammenhang wie in diesem Artikel kurz Filter genannt. Dabei gibt es zwei Funktionsweisen, die sich grundsätzlich unterscheiden: Wandstromfilter, bei denen das Abgas im Filter eine poröse Wand durchdringt und Durchflussfilter, bei denen das Abgas den Filter an seiner inneren Oberfläche entlang durchfließt.

Dieselruß

Größenverteilung (bezogen auf die Partikelanzahl) der Rußpartikel im ungefilterten Abgas eines DieselmotorsPartikel im Dieselabgas bestehen hauptsächlich aus Ruß und unverbrannten Kohlenwasserstoffen. Die vom Dieselmotor erzeugte Partikelgrößenverteilung (PGV) ist meist mehrmodal und kann im jeweiligen Modus (logarithmisch aufgetragen) als normalverteilt angenähert werden. Ein Peak der Verteilung tritt im Bereich von etwa 50–100 nm auf (abhängig vom verwendeten Motor). Abweichungen von der Normalverteilung im Bereich der kleineren Modi (kleiner 20 nm) sind meist durch die Probenahme zur Erfassung der PGV entstanden und stellen sogenannte Artefakte dar. Diese Modi können zum Beispiel auf die Rekondensation von flüchtigen Kohlenwasserstoffen (Tröpfchenbildung, Nukleation) zurückgeführt werden, welche dann im Partikelspektrum erscheinen und zu Fehlinterpretationen führen können. Diese Nukleation ist auf homogene oder heterogene Kondensation zurückzuführen, wie sie bei hochkonzentrierten gesättigten Dämpfen auftritt. Treten in der Gasphase kleine Partikelkeime (beispielsweise Rußpartikel) auf, spricht man von heterogener Nukleation. Auch Schwefel im Kraftstoff führt zu einer solchen erhöhten Tröpfchenbildung, beispielsweise wenn der Motor mit Heizöl betrieben wird. Größere Modi im Bereich mehrerer Mikrometer entstehen im Verlauf der Bewegung durch die Abgasanlage durch Agglomeration kleinerer Teilchen.

Nachrüstung

Prinzipiell kann jedes Abgassystem von Dieselmotoren mit Filter ausgestattet werden. Für Schweizer Baumaschinen ist schon seit Jahren der Wandstromfilter vorgeschrieben. Ähnlich verhält es sich in Deutschland für Gabelstapler, die im Innenbereich bewegt werden. Hier hat die Berufsgenossenschaft den Einbau vorgegeben.

Pkw Durchflussfilter als Nachrüstsatz verschiedener Hersteller sind für viele Fahrzeugtypen erhältlich, wie beispielsweise die Eigenentwicklung von Twin-Tec. Durchflussfilter sind deutlich günstiger als Wandstromfilter, haben aber einen deutlich geringeren Wirkungsgrad.

Wandstromfilter wurden von HJS als Nachrüstkit entwickelt und sind auf dem Markt erhältlich, aber leider nur für ÖPNV und LKW. Der Wandstromfilter SMF® Jetfilter® (geschlossenes System) wird nicht für PKW’s angeboten, weil er derzeit 5 000 Euro kostet (laut HJS Stand: 02/2007).

Geschichte

Bei unter Tage oder in großen Hallen eingesetzten Dieselmotoren und -fahrzeugen sind Filter seit den 1970er Jahren üblich. Die Verwendung dieser auch für jeden Motor individuell erhältlichen Filter wird jedoch durch bürokratische Hürden außerhalb dieses Einsatzbereiches verhindert.

Mercedes-Benz brachte 1985 ein Fahrzeug (300 SD) mit Filter auf den Markt. Dieses ausschließlich für den amerikanischen Markt bestimmte Modell hatte jedoch ernsthafte Probleme mit der Dauerhaltbarkeit des Filter. Deshalb wurde die Produktion schon 1988 eingestellt.

Nachdem führende Automobilhersteller, auf die Einführung von Filtern jahrelang verzichtet hatten, kam der Durchbruch für den Filter im Jahr 2000, als Peugeot den 607 serienmäßig mit einem Filter ausstattete. Hersteller dieses Filters (frz. Abkürzung = FAP) war der Zulieferer Faurecia, der sich mehrheitlich im Besitz des PSA-Konzerns befindet. Es handelte sich hierbei um einen Wandstromfilter mit additivunterstützter Regeneration. Die seit dem 1. Januar 2005 gültige Abgasnorm Euro 4 erfüllte der Peugeot 607 jedoch trotz Filter noch nicht, weil die Stickoxid- und Kohlenwasserstoffemissionen zu hoch waren. 2003 brachte Faurecia eine neue Generation von Filtern auf den Markt, nunmehr mit katalytischer Regeneration. Diese Filter werden beispielsweise in mehreren Mercedes-Modellen verbaut.

Plakettenmerkmale

Plaketten-Durchmesser: 80 mm, schwarz umrandet, Strichdicke der Umrandung 1,5 mm Ziffer der Schadstoffgruppe: Höhe 35 mm Schriftfeld: 60 x 20 mm Schrift: schwarz RAL 9005, mit lichtechtem Stift Plakettenfarbe: weiß RAL 9010, lichtecht weiß lichtechte Farben der Untergründe Klasse 2: verkehrsrot, RAL 3020 Klasse 3: verkehrsgelb, RAL 1023 Klasse 4: verkehrsgrün, RAL 6024 Die Ziffer der Schadstoffgruppe ist nach dem Schriftmuster der Anlage V Seite 3 der Straßenverkehrs- Zulassungs-Ordnung darzustellen. Die Farbtöne des Untergrundes, des Randes und der Beschriftung sind dem Farbregister RAL 840-HR, herausgegeben vom RAL Deutsches Institut für Gütesicherung und Kennzeichnung e.V., Siegburger Str. 39, 53757 St. Augustin, zu entnehmen.

In Österreich erhalten die Autofahrer nach dem Einbau eines Filters eine Kennzeichnungsplakette auf die Windschutzscheibe. Diese und die Einbaubestätigung der Werkstatt sind immer mitzuführen und auf Verlangen vorzuweisen.

Umweltaspekte der Filter

Wie für jedes Bauteil werden zur Herstellung und Entsorgung Ressourcen belastet. Filter erhöhen den Verbrauch geringfügig, insbesondere bei der Regeneration. Dieselkraftstoff erhöht bei Verwendung eines Dieselrußfilters wegen der stärkeren Rußneigung gegenüber Biodiesel die CO2-Freisetzung.