In der Regel sind die serienmäßig eingesetzten DPF als Wall-Flow-Filter konzipiert. Das heißt, sie verfügen über einen katalytisch beschichteten und wabenförmig aufgebauten Keramikmonolithen, an dem sich die Rußpartikel anlagern.
Ab einem gewissen Beladungszustand müssen diese über die Filterregeneration zu CO2 und Asche verbrannt werden, damit kein zu hoher Abgasrückstau entsteht.
Wann genau das erfolgt, hängt vom jeweiligen Fahrprofil (z.B. bei viel Kurzstrecke ist eine Regeneration früher fällig) ab. Die Oxidation der Rußpartikel wird in der Regel durch gezielte Nacheinspritzung gewährleistet. Dadurch gelangt Diesel in den Abgasstrang. In der Folge erhöht sich durch dessen Abbrand die Temperatur auf etwa 600 °C, wodurch der Ruß zu Asche verbrennt/oxidiert.
Neben den Werten des Differenzdrucksensors, der den Abgasdruck vor und hinter dem Filter misst, dienen die Werte des Abgastemperatursensors dem Steuergerät zur Berechnung des Beladungszustands. Außerdem dienen beide Sensoren als Bauteilschutz.
Erkennen sie einen zu hohen Rückstau beziehungsweise eine zu hohe Abgastemperatur, aktiviert die Steuerelektronik den Notlauf, um das Triebwerk und den Turbolader zu schützen.
Hinweis: Bei vielen Fahrzeugen befindet sich im Gehäuse des DPF auch der Oxi-Kat. Dieser ist dem Partikelfilter vorgeschaltet.
Dieselpartikelfilter in der Nachrüstung
In der Nachrüstung kommen DPF zum Einsatz, die nach dem Nebenstromprinzip arbeiten. Die Abscheidung der Partikel erfolgt hier durch Anlagern an offenporigen Vlieslagen, die sich im Metallmonolithen des Filters befinden.
Zur Partikelabscheidung wird der Abgasstrom mehrmals umgelenkt. Dazu verfügt der Monolith über speziell gestaltete Kanäle. Bei diesem Filtertyp ist keine Regeneration über das Motormanagement notwendig. Allerdings wartet er auch nicht mit einem so hohen Wirkungsgrad wie Wall-Flow-Filter auf.
Laut Emitec, einem Hersteller solcher Filtertypen, „wird dies durch eine Umlenkung der Strömung erreicht, die durch in die Welllage eingeprägte Schaufeln mehrfach über die gesamte Kanallänge erfolgt. Eine weitere Abscheidung der Partikel erfolgt durch Nebenstromfiltereffekte im Kanal.
Abgeschiedene Partikel werden oberhalb von 200 °C nach dem Prinzip der kontinuierlichen Regeneration mit N02 oxidiert.“ Bei diesem Filtertyp ist keine Regeneration über das Motormanagement notwendig.
DPF die in der Nachrüstung zum Einsatz kamen und/oder nicht Wall-Flow-Prinzip basieren, haben in der Regel einen geringen Wirkungsgrad. Während Wall-Flow-Filter bis zu 98 Prozent (je nach Typ und Hersteller) des Rußes umwandeln, filtern Pkw-Nachrüstfilter nur etwa 60 Prozent (je nach Typ und Hersteller können hier auch anderen Werte stehen).
Welche Aufgabe hat die Beschichtung im DPF?
In vielen modernen Dieselfahrzeugen ist der Keramikblock des Dieselpartikelfilters katalytisch beschichtet. Bei dieser Schicht spricht man vom sogenannten Washcoat, in dem Edelmetalle wie Platin und Palladium zum Einsatz kommen. Also die gleichen Materialien wie in einem Diesel-Oxidationskatalysator.
Demnach übernimmt ein derart beschichteter DPF nicht nur das Filtern der Rußpartikel, sondern zugleich die Aufgabe des Oxidationskatalysators, der bei Dieselmotoren – wie der Name schon sagt – per Oxidation den Ausstoß von Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoff reduziert.
Durch die Beschichtung des DPF beziehungsweise durch die Oxidation erhöht sich die relativ niedrige Abgastemperatur des Dieselmotors, sodass zum Beispiel bei Autobahnfahrten eine kontinuierliche Regeneration des DPF erfolgen kann. Würde die Beschichtung fehlen, etwa unsachgemäße Reinigung, wäre diese Regeneration nicht mehr möglich. Denn dann reicht die Abgastemperatur nicht mehr aus, um die Rußpartikel abzubrennen.
Bemerkbar macht sich dies beispielsweise dadurch, dass das Steuergerät häufiger eine Regeneration durch Nacheinspritzung einleiten muss. Das wiederum führt zu höherem Dieselverbrauch und übermäßiger Ölverdünnung. Denn nicht der ganze nacheingespritzte Dieselkraftstoff gelangt über die geöffneten Auslassventile in den Auspuff, um hier die Temperatur anzuheben. Ein gewisser Teil sickert auch über die Zylinderwände in die Ölwanne.