Dieser Beitrag ist Teil des Spezials: Partikelfilter.
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Weil Rußpartikelfilter seit Jahren zum Standard in Diesel-Pkw gehören und die Fahrzeuge bereits eine hohe km-Laufleistung aufweisen, müssen sich Werkstätten vermehrt mit Problemen oder dem Austausch dieses Bauteils auseinandersetzen. Vor diesem Hintergrund und auf mehrmaligen Leserwunsch hin hat sich KRAFTHAND dieses Themas angenommen. Neben notwendigem Grundwissen hat die Redaktion zu praxisrelevanten Aspekten recherchiert. Dabei stand auch ein Besuch bei Tunap zur Reinigung von Partikelfiltern als Austausch-Alternative auf dem Programm.

Bei wenigen im Fahrzeug verbauten Komponenten sagt die Fachbezeichnung so viel darüber aus, dass selbst Laien die Aufgabe des Bauteils klar sein dürfte. Beim im Abgasstrang sitzenden, und auch als Dieselpartikelfilter (DPF) bezeichneten Rußpartikelfilter trifft dies allerdings zu. Spiegelt der Begriff die Funktion des Filters doch trefflich wider. Für einen Kfz-Profi reicht dieses Wissen jedoch bei Weitem nicht. Neben Know-how zu Arbeitsweise und Regeneration muss er auch für Fehlersuche und die Möglichkeiten des Service gerüstet sein. Zu Letzterem zählt etwa das Spülen von Partikelfiltern, was im Grunde eine zeitwertgerechte Wiederherstellung der Funktionsfähigkeit von nicht mehr einwandfrei arbeitenden DPF darstellt.

Zum besseren Verständnis jedoch der Reihe nach: So wie der Namen des Dieselpartikelfilters Programm ist, so gilt für ihn dasselbe, was auch für Luft-, Öl- oder andere Filter zutrifft: Sie setzen sich im Laufe der Zeit zu. Beim DPF spricht der Fachmann dann von einer übermäßigen Beladung.

Automatische Regeneration

Da der Austausch eines DPF aufgrund des Arbeitsaufwands und der hohen Ersatzteilkosten nicht oder erst nach einer möglichst hohen Laufleistung anfallen soll, haben die Fahrzeughersteller einen Regenerationsmodus im Motormanagement integriert. Die Steuerelektronik leitet die Filterregeneration zyklisch und automatisch ein. Für den Autofahrer läuft diese in der Regel unmerklich ab. Wann sie fällig ist, hängt von bestimmten Parametern ab – beispielsweise von der zurückgelegten Wegstrecke seit der letzten Regeneration und der eingespritzten Kraftstoffmenge. Über solche Parameter kann das Steuergerät nämlich die Beladung des DPF errechnen.

Ebenfalls zu einer automatischen und unmerklichen Regeneration kommt es, wenn das Steuergerät über den Differenzdrucksensor einen zu hohen Abgas-Staudruck erkennt. Um den Staudruck zu ermitteln, vergleicht der ebenfalls zum Berechnen des Beladungsgrads herangezogene Sensor permanent den Abgasdruck vor und hinter dem DPF. Übersteigt die Differenz zwischen beiden Werten eine vom jeweiligen Fahrzeughersteller definierte Schwelle, schließt die Steuerelektronik auf einen (teilweise) zugesetzten Filter durch zu hohe Beladung.

Der Regenerationsvorgang

Doch was passiert eigentlich bei einer Regeneration? Um die Beladung zu reduzieren, müssen die Rußpartikel im Filter verbrannt werden. Dazu muss man wissen: Rußpartikel verbrennen bei etwa 600 bis 650 °C zu COund Asche. Bei normaler Fahrweise heizt sich der DPF allerdings nicht genügend auf. Deshalb mussten sich die Fahrzeughersteller für das Einleiten der Filterregeneration etwas einfallen lassen:

Bei einem Großteil der Dieselfahrzeuge steuert das Motormanagement die Injektoren der Einspritzanlage für eine auf die Haupteinspritzung folgende Nacheinspritzung an. Der so eingespritzte Diesel gelangt über die geöffneten Auslassventile vom Brennraum in den heißen DPF. Hier entzündet sich der Kraftstoff, was zum Aufheizen des DPF auf die notwendige Temperatur und letztendlich zum Verbrennen der Rußpartikel führt.

Einige Hersteller, etwa Peugeot oder Ford, gehen anders vor: Bei bestimmten Modellen wird nach Erreichen des kritischen Beladunggrades über ein Dosiersystem ein spezielles Additiv in beziehungsweise vor den Partikelfilter gespritzt. Die Flüssigkeit bewirkt ein Absenken der Verbrennungstemperatur der Rußpartikel um etwa 100 bis 150 °C, sodass dann die normale Filtertemperatur zum Verbrennen der Partikel ausreicht. Das Einbringen von Diesel in den Abgasstrang als ‚Brandbeschleuniger’ ist somit nicht notwendig. Allerdings ist das Dosiersystem nicht wartungsfrei. Logischerweise steht das turnusmäßige Nachfüllen des Additiv-Vorratsbehälters nach Herstellervorschrift (zum Beispiel alle 80.000 km) auf dem Wartungsplan. Wurde das vorgenommen, darf die Werkstatt das Zurücksetzen des Adaptionswertes zum Füllstand via Scantool nicht vergessen.

Eine dritte Variante: Um den Ruß anzufachen beziehungsweise die Temperatur im Filter auf entsprechendes Niveau anzuheben, nutzen verschiedene (Nutz-)Fahrzeughersteller auch die Möglichkeit, Diesel nicht per Nacheinspritzung, sondern über einen direkt im Abgasstrang platzierten Injektor einzuspritzen. Vorteil: So lässt sich die mit häufigen Nacheinspritzungen einhergehende Ölverdünnung vermeiden.

Manuelle Regeneration

Damit im Filter (nahezu) alle Rußpartikel vollständig verbrennen, müssen neben einer definierten Filter- und Motormindesttemperatur auch noch andere, vom jeweiligen Fahrzeughersteller individuell festgelegte Parameter erfüllt sein. So ist eine vollständige Regeneration nur während eines gewissen Fahrzyklus – definierte Mindestgeschwindigkeit über eine bestimmte, meist längere Strecke – möglich.

Wie Kfz-Profis allerdings wissen, kommt es in der Praxis vor, dass die erforderlichen Parameter für den automatischen Regenerationszyklus nie im vollen Umfang beziehungsweise nicht ausreichend lang erfüllt sind. Die Ursache: Das entsprechende Fahrzeug ist überwiegend oder gar ausschließlich im Kurzstreckenbetrieb unterwegs. Die Folge: Durch das Ausbleiben oder wiederholte Abbrechen der Regeneration kommt es zu einer übermäßigen Beladung des DPF. Auswirkung: ein erhöhter Abgasstaudruck, den das Steuergerät über den Differenzdrucksensor erkennt.

Abgaswerte
Wichtige Parameter: anhand der aufgeführten Istwerte und des Abgas- beziehungsweise des Differenzdrucks beurteilt das Steuergerät den Zustand des DPF und die Notwendigkeit einer Regeneration. Wurde der Partikelfilter erneuert, dürfen Werkstätten das Zurücksetzen der Adaptionswerte nicht vergessen.

Dem Fahrer wird das Problem mit dem Aufleuchten der entsprechenden Warnleuchte signalisiert. Bei einigen Fahrzeugmodellen soll das eine Aufforderung an den Fahrer darstellen, durch ein entsprechendes, in der Betriebsanleitung beschriebenes Fahrprofil die Beladung des DPF zu reduzieren. Die Regel ist jedoch, dass das Aufleuchten der Warnlampe zum Besuch der Werkstatt auffordert. Hat das Steuergerät aufgrund des zu hohen Abgasrückstaus und zum Schutz des Turboladers und des Triebwerks zusätzlich noch den Motornotlauf aktiviert, kommen die Kunden sowieso.