Partikelfilter

Partikelfilter

Porentief rein

Der Partikelfilter reinigt im Auspuff die Abgase. Doch wie erkennt man einen Defekt und wie teuer ist eine Reparatur? Alle Infos!
Dieselmotoren erzeugen Ruß. Damit der nicht in die Luft und von dort in die Atemwege gelangen kann, reinigt ein Filter im Auspuff die Abgase. Doch nach ein paar Jahren macht der manchmal Probleme.
 
Heute kaum noch vorstellbar, aber bis 2003 gab es so gut wie keine Diesel-Fahrzeuge mit Rußpartikelfiltern. Dann stellte Greenpeace ein paar rosa lackierte Diesel mit Schweinenasen vor die Tore der Internationalen Automobil-Ausstellung (IAA) in Frankfurt und gab mit diesen Diesel-Schweinen den Anstoß für die flächendeckende Einführung von Partikelfiltern. Vor allem die deutschen Autohersteller hatten sich zunächst gesträubt, weil ein Partikelfilter den Verbrauch um bis zu neun Prozent erhöht. Aber auch, weil sie im Alltag Probleme mit verstopften Filtern befürchteten. Und tatsächlich erwies sich der Partikelfilter, oft auch Dieselrußpartikelfilter (DRPF), Dieselpartikelfilter (DPF) oder Rußpartikelfilter (RPF), nicht immer als absolut zuverlässig.

Wie funktioniert ein Rußpartikelfilter?

Die Zeiten dicker Rußwolken aus dem Auspuff sind vorbei. Dennoch stoßen Autos Schadstoffe aus, wenn sie einen Verbrennungsmotor habe.

Dieselmotoren erzeugen Ruß. Das steht im Verdacht, Krebs zu erzeugen. Deshalb wurde der zulässige Rußausstoß mit jeder neuen, schärferen Abgasnorm reduziert. Die deutschen Autohersteller setzten dies zusammen mit dem wichtigsten Zulieferer Bosch um, indem sie die Einspritzdrücke immer weiter anhoben und so eine bessere Verbrennung erzielten. Dadurch verringerten sie zwar das Gewicht der ausgestoßenen Rußpartikel, die jedoch wurden immer winziger – und konnten damit noch besser in die Lungen eindringen. Der Begriff „Feinstaub“ war in aller Munde. Einziger Ausweg aus dieser Misere: der Rußpartikelfilter. Der besteht aus einem keramischen Kunstwerk: Längliche Segmente mit quadratischem Querschnitt aus porösem, hitzebeständigem Material wie Siliziumkarbid werden aneinandergeklebt und anschließend mechanisch auf die gewünschte Form gebracht, dann äußerlich mit einer Schutzschicht versehen und elastisch in ein Metallgehäuse gebettet. Von Nahem betrachtet, erkennt man die ebenfalls quadratischen Kanäle, die wechselweise verschlossen sind – von vorn betrachtet ähnlich einem Schachbrett. Das Abgas, das in die offenen Kanäle strömt, stößt an deren Ende ebenfalls an einen Verschluss. Der einzige Ausweg führt durch die poröse Wand aus Keramik in einen benachbarten Kanal, dessen Ende in Richtung der weiteren Auspuffanlage offen ist. Der Ruß bleibt dabei hängen. Es bildet sich eine Schicht, welche die Filterwirkung weiter verbessert, schließlich werden 99,9 Prozent der Rußpartikel zurückgehalten. Wegen dieses Prinzips heißen solche Filter auch Wandstromfilter. In der Nachrüstung wurden dagegen überwiegend Nebenstromfilter eingebaut, die mittels gezielter Verwirbelungen die Abgase vom Ruß befreien. So geht das eine ganze Weile, zwischen 500 und 1000 km, dann ist der Filter voll. Die Abgase stauen sich, die Motorleistung sinkt, der Druck vor dem Partikelfilter steigt. Dafür gibt es extra einen Sensor, der den Druck vor und nach dem Filter misst, der Differenzdruck-Sensor. Der steht mit der Motorsteuerung in Verbindung, die startet dann die Regeneration des Partikelfilters.

Das bedeutet nichts anderes, als den Ruß abzubrennen. Dazu muss im Rußfilter die Temperatur auf mindestens 500 Grad steigen. Das passiert bei zügiger Autobahnfahrt oder mittels zusätzlicher Hilfsmittel. Das kann, wie bei den Filtern der ersten Generation in Peugeot, Citroën und Volvo, ein Additiv sein, das die Zündtemperatur herabsetzt. Oder es wird, wie vielfach üblich, vor dem Partikelfilter ein Oxidationskatalysator in den Auspuff integriert. Spritzt man in die Abgase ein paar Tropfen Kraftstoff, steigt deren Temperatur im Oxikat stark an und zündet die Rußverbrennung. Problem: Ein Auftreffen von Kraftstoff-Tropfen in den Kat ist zu vermeiden, es muss also eine genügend lange Strecke zum Verdampfen des Sprits vorhanden sein. Was aber nur selten der Fall ist. Meistens wird daher das Verfahren der so genannten Nacheinspritzung genutzt, bei dem bereits innerhalb des Motors eine kleine Portion Sprit in die Abgase gemischt wird, ehe diese das Auslassventil passieren. Das kann allerdings leichte Auswirkungen auf den Motorlauf haben, die von sensiblen Naturen wahrgenommen werden. Je nach Beladung des Filters kann so eine Regeneration bis zu 15 Minuten dauern. Wird der Motor währenddessen abgestellt, findet die nächste entsprechend früher statt.
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Warum gehen Rußpartikelfilter kaputt?

Bei der Verbrennung entsteht auch immer ein geringer Anteil Asche. Diese lässt sich nicht weiter verbrennen, verbleibt im Filter und setzt ihn mit der Zeit zu.

Rußpartikelfilter gehen aufgrund von Verstopfung und Überhitzung kaputt. Außerdem aufgrund mechanischer Defekte, etwa beim Aufsetzen der Auspuffanlage oder wegen Vibrationen, die den recht schweren keramischen Filter aus seiner Befestigung im Gehäuse lösen und ihn kaputtschütteln. Überhitzungen resultieren zumeist aus Defekten der Einspritzanlage oder sind Folge von Chiptuning. Dabei wird oft die Menge des einzuspritzenden Kraftstoffs mittels Eingriffs in die Elektronik drastisch erhöht, ohne jedoch die mechanischen Voraussetzungen anzupassen. Resultat: Das Überangebot an Sprit lässt sich in der wenigen zur Verfügung stehenden Zeit nicht durch die Einspritzdüsen pressen und sprudelt immer noch in den Motor, wenn die eigentliche Verbrennung längst beendet ist. Von da läuft der unverbrannte Kraftstoff in den Auspuff, wo er unkontrolliert verbrennt und die Temperatur im Partikelfilter auf jenseits 1000 Grad schnellen lässt – was zum Schmelzen der Keramik und damit zum Totalschaden des Filters führt. Aber auch bei guter Behandlung kann ein Partikelfilter Probleme bereiten. Ursache ist die Asche. Die setzt sich zusammen aus allem, was den Motor so an nichtbrennbaren Substanzen verlässt und sich im Filter ansammelt. Wie Additive aus dem Motoröl, die oftmals eine metallische Basis haben. Auch im Kraftstoff finden sich solche Additive, dazu Verunreinigungen von Schwefel und Phosphor, die ebenfalls unbrennbare Rückstände bilden. Die Asche verstopft den Rußfilter, kann aber beim Regenerieren nicht beseitigt werden. Folge: Die Warnlampe für den Filter leuchtet auf. 

Ab wann ist mit einem verstopften Rußfilter zu rechnen?

Hierbei muss man unterscheiden zwischen einem mit Ruß beladenen Filter, der zum Beispiel im Stadtverkehr nie die zum Abbrennen nötigen Temperaturen erreicht, und einem alten, mit Asche gesättigten Partikelfilter. Auf Kurzstrecke genügen mitunter wenige Hundert Kilometer, um den Partikelfilter mit Ruß zu füllen. Abhängig von der Anzahl der Motorstarts und der Fahrweise. Weil Dieselmotoren verhältnismäßig kühle Abgase erzeugen, erreicht die Temperatur beim Herumtuckern in der Stadt meist nicht mal 200 Grad. Das macht es schwierig, selbst mit den weiter oben genannten Tricks wie Nacheinspritzung etc. die Abbrenntemperatur zu erreichen. Die gute Nachricht: Ein paar Kilometer auf der Autobahn beseitigen das Problem – vorübergehend.
Bis ein Filter mit Asche gesättigt ist, vergehen einige zigtausend Kilometer. Um mal eine Hausnummer zu nennen: 180.000 km. Passiert es früher, darf man sich zu den unglücklichen Einzelfällen rechnen; mit jedem weiteren Kilometer steigt die Wahrscheinlichkeit dann aber rapide. Allerdings kann man vorbeugen, zum Beispiel mit dem richtigen Motoröl. Bindend sind natürlich die Herstellerfreigaben, und die fordern in den meisten Fällen für Fahrzeuge mit serienmäßigem Rußpartikelfilter so genannte Low-Ash- oder Low-SAPS-Öle. SAPS steht für Sulfat-Asche, Phosphor und Schwefel, solche Öle dürfen bei Verbrennung nicht mehr als ein Prozent Asche aus diesen Bestandteilen erzeugen. Logisch auch, dass die nachträgliche Zugabe von Additiven zum Öl damit tabu ist. Diese wird ohnehin von sämtlichen Motorenherstellern abgelehnt, trotzdem finden sich in den einschlägigen Internetforen reihenweise „Experten“, die so was empfehlen und ihrem Aberglauben frönen. 

Kann man mit einem verstopften Rußfilter weiterfahren?

Das ist nicht zu empfehlen. Selbst wenn der Motor zunächst normal weiterläuft, führt der vor dem verstopften Filter entstehende Überdruck im Auspuff zu Folgeschäden. Am meisten leidet der Turbolader, dessen Turbine wegen des Überdrucks dauernden hohen Seitenkräften ausgesetzt ist, die zur Zerstörung des Axiallagers und damit des Laders führen. Im Extremfall kann auch die Auspuffanlage platzen oder vom Motor abreißen.

Kann man einen verstopften Rußfilter reinigen?

Das ist prinzipiell möglich, wird allerdings von keinem Autohersteller empfohlen. Logisch, denn die verkaufen lieber einen neuen Filter. Es gibt mittlerweile aber mehrere Möglichkeiten, einen Partikelfilter zu reinigen. Die preiswerteste: Im Zubehör gibt es Sprühdosen mit Reinigern, die durch die Öffnungen der abgeschraubten Leitungen für den Differenzdrucksensor in den abgekühlten Rußfilter gesprüht werden. AUTO BILD hat deren Wirkung noch nicht getestet und ist skeptisch, schließlich ist die Verteilung des Reinigers innerhalb des Filters unkontrollierbar und es ist unklar, wohin die Asche verschwinden soll. Außerdem besteht das Risiko, dass ein aggressiver Reiniger Beschichtungen der Keramik zerstört und so spätere Regenerationsvorgänge unmöglich macht.

Ist der Partikelfilter verstopft, wird in den meisten Fällen ein neuer in der Werkstatt eingebaut.

Die übliche: Man fährt in die Werkstatt, die baut den Partikelfilter aus und schickt ihn in einen Fachbetrieb zum Reinigen. Nach 48 Stunden bekommt man entweder denselben oder einen baugleichen Filter zurück, aus dem etwa 90 Prozent der Asche entfernt wurden. Arbeitet die Werkstatt mit marktführenden Teilegroßhändlern zusammen, kann ein bereits gereinigter Filter als Austauschteil bereits am selben Tag zur Verfügung stehen. Kostenpunkt mit Aus- und Einbau: ab 500 Euro. Die zuverlässigste: Oft geistern Zahlen herum, ein neuer Partikelfilter koste bis zu 4000 Euro. Das mag in Einzelfällen stimmen, wir kennen aber keinen. Wer jedoch einen gängigen Diesel wie irgendeinen TDI aus dem VW-Konzern oder einen Mercedes 200/220 CDI fährt, bekommt im freien Teilehandel einen neuen Rußfilter von namhaften Zulieferern ab etwa 500 Euro. Plus eine Stunde Einbau, und alles mit Garantie.
Wichtig: Bevor man einen Rußfilter reinigt oder erneuert, muss die Ursache für die Verstopfung gefunden werden. Dazu sollte die Werkstatt mit einem Diagnosetester eine Regeneration auslösen und anschließend die Aschebeladung des Filters feststellen. Nimmt diese trotz Reinigung wieder schnell zu, kann ein Defekt am Motor vorliegen. Entweder entsteht wegen einer gestörten Einspritzanlage oder eines anderen Problems viel zu viel Ruß oder der Motor ist schlicht ausgelutscht, verbraucht viel Öl und verstopft den Filter mit dessen Asche. In diesem Fall wäre eine Reinigung des Filters nur vorübergehend hilfreich.

Gibt es auch Benzinmotoren mit Rußfilter?

Ja, bei Benzin-Direkteinspritzern. Die haben das gleiche Problem wie der Diesel, bei der Verbrennung entsteht Ruß. Um die aktuelle Abgasnorm Euro 6d-temp zu erreichen, werden seit Ende 2017 immer mehr Benziner mit einem Partikelfilter ausgerüstet. Die Verstopfung mit Ruß scheint dabei aber keine Rolle zu spielen, bisher sind keine Probleme bekannt geworden und generell sind die Abgase beim Benziner heißer, sodass die Abbrenntemperatur schneller erreicht wird. Die mit höherem Alter zunehmende Beladung mit Asche dürfte aber ebenfalls zu Problemen führen, da sich die Ursachen nicht von denen beim Diesel unterscheiden. Die Frage, ob Reinigung oder Erneuerung des Filters sinnvoller ist, dürfte dann wieder der Preis entscheiden.
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