Schluss mit Ruß
Partikelfilter vermindern den Rußaustoß von Dieselfahrzeugen
Der Partikelausstoß von Dieselfahrzeugen stellt eine hohe Belastung für Mensch und Umwelt dar. Partikelfilter im Abgasstrang können diese Emissionen mit technischen Mitteln vermindern. Eine Alternative, vor allem für Nachrüster, bietet der Partikelkatalysator. Damit kann jedoch nur eine erheblich geringere Partikelreduktion erreicht werden.
Bis zu 99% der Partikel gefiltert
Die Abgase des Dieselmotors werden zunächst durch einen Oxidationskatalysator geleitet. Darin werden Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffe (HC) fast vollständig in Wasserdampf und Kohlendioxid (CO2) umgewandelt.
Dieselrußpartikel auf Filter
Danach strömt das Abgas durch das Filtermaterial, wo Partikel abgelagert werden. Während der Filterphase ist eine Partikelreduktion von über 99% erreichbar.
Anzumerken ist allerdings, dass sich die Partikelemissionen während der Regeneration kurzzeitig bedeutend erhöhen.
Trotzdem ist der Partikelausstoß eines Diesel PKW mit Filter erheblich geringer als jener eines PKW ohne Filter.
Schematischer Aufbau eines Partikelfilters
Die ständige Anlagerung von Partikeln führt zu einer Verengung des Strömungsquerschnitts, wodurch ein Abgasgegendruck entsteht. Daher müssen die eingelagerten Partikel von Zeit zu Zeit (ca. alle 500 km) abgebrannt werden (Regeneration). Diese Regeneration erfolgt durch Verbrennung der Partikel. Diese Verbrennung läuft erst bei Temperaturen oberhalb 550°C ausreichend schnell ab.
Da diese Temperaturen im realen Fahrbetrieb selten erreicht werden, ist es notwendig, die Zündtemperatur zu senken. Folgende Möglichkeiten stehen zur Auswahl:
- Beimischung von Zusätzen zum Kraftstoff
Durch eine Zugabe von Platin, Eisen oder Kupfer zum Treibstoff kann eine Senkung der Zündtemperatur auf 300°C erreicht werden. Die Verbrennung der Zusätze bildet allerdings Asche, die im Filter verbleibt. Dadurch müssen Filter ca. alle 120.000 km gewechselt werden.
- Katalytische Beschichtung der Filter
Mit bestimmten Metallen gelingt es, die Zündtemperatur auf ca. 400°C abzusenken. Es ist zu beachten, dass die Regeneration an einer katalytisch beschichteten Wand langsam abläuft. Diese langsame Regeneration setzt eine längere Verfügbarkeit der benötigten Abgastemperatur voraus.
- Regeneration mit NO2
Hier wird in einem NO2-Katalysator Stickstoffdioxid gebildet. Im nachgeschalteten Rußfilter bei Temperaturen ab ca. 230°C reagiert dieses NO2 mit dem Ruß und bildet Kohlendioxid und Stickoxide. Eine wichtige Voraussetzung für das Funktionieren dieses kontinuierlich regenerierenden Rußfilters ist die Verwendung von Dieselkraftstoff mit einem Schwefelgehalt von <10ppm. In Österreich wird seit dem 1.1.2004 flächendeckend dieser „schwefelfreie“ Kraftstoff angeboten.
- Externe Regeneration
Wenn es möglich ist, den Filter vom Motor abzunehmen, kann die Regeneration extern erfolgen. Diese kontrollierte Regeneration erfolgt mit elektronischen Mitteln oder mit Brennern.
Funktionsprinzip eines Partikelkatalysators
Als Alternative zum Partikelfilter bietet sich der Partikelkatalysator an. Die Abscheidrate liegt derzeit bei etwa 40-80%. Sie bestehen aus einer gewellten Folie mit Einschnitten. Die Partikel werden durch diese Einschnitte in ein Vlies gelenkt wo sie gespeichert und bei ausreichender Temperatur verbrannt werden. Bei einer vollständigen Beladung entsteht zwar kein Gegendruck, aber die Partikel werden nicht mehr gefiltert.
Strengere Grenzwerte ab 2009
Mittlerweile werden Partikelfilter von vielen Fahrzeugherstellern serienmäßig angeboten. Bei einigen Herstellern sind solche Systeme auch gegen Aufpreis erhältlich. Die EURO5 Grenzwerte werden einen Einsatz verstärken, diese gelten ab 1. September 2009.
Die steuerliche Förderung für Filtersysteme (Bonus-Malus-System) hat den serienmäßigen Einbau von Filtern bereits seit 2005 forciert. Seit 1. Juli 2008 wird kein Bonus mehr verrechnet, der Malus für Dieselfahrzeuge ohne Partikelfilter bleibt mit einem Fixbetrag von 300 Euro je Fahrzeug aufrecht.
