Der Partikelfilter das unerwünschte Wesen....
Ich habe mich entschlossen den DPF genauer zu beschreiben, da der Partikelfilter meines Erachtens nach ein höchst unverstandenes Bauteil eines modernen Diesel-PKW ist. Ich widme dem einen extra Thread, da es den Rahmen meines Technikladens sprengen würde und ich auch durchaus zu einer konstruktiven Diskussion anregen will, die in den ganzen anderen Threads wo das Thema angesprochen wird zu zerpflückt ist.
Um was geht es?
Schlicht und einfach um den Ruß, der bei der Verbrennung eines Dieselmotors entsteht. Da dieser gesundheitsschädlich ist, gilt es ihn zu bekämpfen.
Ist dies notwendig?
Hochkontrovers ob es gut und recht ist, ein Umweltgift (nichts anderes ist Ruß) zu vermindern. Man hört viel über Feinstaub, die kanzerogene Wirkung von Dieselruß und das sowieso alles böse ist was mit dem Auto zusammenhängt. Ich habe hier ein paar Zahlen jongliert, die mir persönlich echt zu denken gegeben haben:
Ein Auto fährt etwa 250tkm in seinem Leben, danach wird es üblicherweise verschrottet. Nun läßt die Euro4 25mg/km Dieselruß zu. Aufgerechnet auf das gesamte Autoleben reden wir hier von einer Rußmenge von 6 1/4 kg Ruß, das ist gerade mal ein Kübel voll Kohle! Der Civic kann dies sogar noch besser, der Non-DPF stößt während seines Lebens 3.5kg und der DPF-FK3 nur mehr 1kg aus. Das hört sich nicht nach viel an, nimmt man aber die bei uns gültige Feinstaubbelastungsgrenze von 50µg/m³ dann versaut selbst der DPF-FK3 20 Millionen m³ (das ist ein Würfel mit 271m Kantenlänge). Bei der Menge von Autos und LKW's ist dies durchaus nicht zu vernachlässigen.
Wie funktioniert ein geschlossenes DPF?
Im Prinzip einfach wie ein Kaffeefilter, die Gase können durch, das Feste bleibt hängen. Soviel zu einfachen Geschichte, jetzt wird's komplizierter. Ein DPF unterscheidet sich schon vom Funktionsprinzip her von einem Kaffeefilter. Beim Kaffeefilter sind die Poren kleiner als die festen Anteile, beim DPF sind sie größer als die zu filternden Partikel. Der DPF basiert auf der so genannten Adhäsion, das ist die Haftung zwischen unterschiedlichen Materialien. Die Partikel lagern sich sozusagen freiwillig an der großen Oberfläche zwischen den Poren an (also nach dem Prinzip nach dem das Auspuffrohr innen schwarz wird). Klar ist aus diesem Prinzip auch, das der DPF nicht alle Teilchen zurückhalten kann, die kleinsten kommen immer noch durch, das wird aber immer so sein. Und dann kommt das nächste Problem, der Filter wird ja immer wieder mal voll...
Wie bekommt man den DPF wieder sauber?
Tja, ausleeren wie ein Staubsaugerbeutel ist unpraktisch, bei 200 auf der Autobahn kann das schon stressig werden, daher ist es notwendig eine andere Möglichkeit der Entleerung zu finden. Nun, praktischerweise ist das gesammelte Zeugs fast zu 100% wunderbar brennbarer Kohlenstoff, man muß ihn nur noch irgendwie zum brennen animieren, dann entfleucht er als CO2 in die Atmospäre. Dummerweise braucht man recht hohe Temperaturen bis sich der Ruß endlich entzündet, so um die 600°C sollten es schon sein. Ein Diesel ist aber in dieser Weise unerträglich effizient, was bedeutet die Abgastemperaturen bekommt man ohne spezielle Eingriffe (oder in der Nähe der Volllast) nie so hoch hinauf. In der Stadt hat man Glück wenn man überhaupt auf 300°C kommt (meine Lötspitze ist heißer!).
Die generelle Methode die Abgastemperatur zu erhöhen ist derzeit die Nacheinspritzung. Dabei wird Diesel in den fast vollständig fertigen Arbeitstakt eingespritzt. Dieser entzündet sich, erhöht die Temperatur, trägt aber nichts mehr zur mechanischen Arbeit bei. So bekommt man die Abgastemperatur auf ein Niveau, das in der Lage ist den Ruß zu entzünden. Manche Hersteller kommen dem noch entgegen und senken die Zündtemperatur des Rußes mit einem Additiv (Hauptsächlich Motoren von PSA, die in Peugeot, Citroen und Mazda eingesetzt werden). Dumm nur, das dieses Additiv vermehrt Asche (feste, unverbrennbare Anteile im Abgas) verursacht, aber dazu später.
Zusätzlich ist es auch noch nötig während des Abbrennes genug Abgas zur Verfügung zu stellen, sonst funktioniert das ganze trotz erhöhter Temperatur nicht, daher die Forderung der Hersteller (da ist Honda nicht allein) während der Regeneration mindestens 60km/h zu fahren. Bei Autos mit Automatikgetriebe geht man sogar so weit, das die Elektronik einen Gang niedriger fährt wenn die Regeneration läuft.
Gestartet wird die Regeneration wenn die Gegendrucksensoren der Elektronik einen vollen Filter melden. Voll ist nicht gleich voll, in der Regel wird bei einer Beladung von 5g regeneriert, das Fassungsvermögen eines DPF liegt in der Größenordnung von 20g. Diese Reserve ist zum einen für die unverbrennbare Asche gedacht, zum anderen dazu auch Kurzstreckenfahreren (nach dem Motto: "Einmal in 4 Wochen wird er wohl mal weiter fahren"😉 die Chance einer Regeneration zu geben. Das dies nicht immer funktioniert ist bekannt und sollte klar sein.
Beendet wird die Regeneration ebenfalls mit diesen Sensoren, der Gegendruck nimmt ab und bei erreichen eines Referenzwertes wird der Filter als leer angesehen und die Regeneration gestoppt. Dauert die Regeneration zu lange oder der Gegendruck sinkt nicht mehr, dann kommt es zu einer Fehleranzeige im Cockpit.
Der Mehrverbrauch der Regeneration
Die Regeneration braucht mehr Sprit, das ist klar. Wieviel mehr ist von Fahrer zu Fahrer unterschiedlich und hängt sehr vom Streckenprofil und den Umständen ab, unter denen der Filter freigebrannt wird. Während der Regeneration wird eine gewisse Menge pro Zeit zusätzlich eingespritzt. Dies bedeutet das der Mehrverbrauch bei höherer Geschwindigkeit geringer ist. Sind es in der Stadt gute 3l/100km mehr, so macht es auf der Autobahn nur mehr 1l/100km mehr aus. Verstärkt wird dies auch dadurch, das man bei höherer Geschwindigkeit auch weniger zusätzlich einspritzen muß, da die Abgastemperatur da ja schon höher ist. Da der Wagen aber nur ungefähr 1/10 der gefahrenen Strecke regeneriert (30km auf 300km gesamt), liegt der tatsächliche Mehrverbrauch typischerweise zwischen 0.2-0.5l/100km gegenüber einer partikelfilterlosen Variante.
Nun gab es Einwände das die Nacheinspritzung nicht gut funktioniert und man solle den Filter doch mit anderen Methoden "heizen". Zum einen wurden da elektrische Heizwendeln oder eine Einspritzdüse vor dem Filter erwähnt. Dazu sei gesagt, dies erhöht die Komplexität und den Verbrauch des Autos. Die Energie für die Heizwendel muß aus der Lichtmaschine (Wirkungsgrad 70%) kommen, da diese vom Motor angetrieben wird (Wirkungsgrad 40%) ergibt sich also ein elektrischer Wirkungsgrad von 28%. Setze ich diese nun wieder in Wärme um, bräuchte ich rund 3x so viel Sprit um die gleiche Wärme zu erzeugen als wenn ich den Sprit bei einer Nacheinspritzung direkt verheizen würde. Ist also reichlich sinnlos dieses Unternehmen. Und ja, zwischenzeitlich kommt diese Energie aus dem Akku, der aber auch wieder geladen werden muß.....
Die zweite Möglichkeit wäre eine Einspritzdüse vor dem Filter, diese könnte unabhängig von der Belastung des Motors den Filter freibrennen. Dies ist prinzipiell die beste Lösung, da so Regenerationsprobleme der Vergangenheit angehören könnten. Ein Mehrverbrauch ist dennoch vorhanden.
Was muß man beim Kauf eines DPF-Fahrzeugs berücksichtigen
Man darf kein Kurzstreckenfahrer sein. Eine Regeneration benötigt in etwa eine Strecke von 30km um abgeschlossen zu sein. Bei kaltem Motor braucht man mindestens 5km bis eine Regeneration überhaupt einmal möglich ist. Also sollte ein Fahrzyklus in jedem Fall länger als 35km sein um sich auf der sicheren Seite zu befinden. Da der Filter aber Reserven hat, ist dies nur alle 500km notwendig.
Auch Fahrer die meinen die ganze Zeit unter 2000U/min bleiben zu müssen werden irgendwann mit dem DPF Probleme bekommen. Wenn man so untertourig fährt bekommt der Wagen keine Regeneration zum laufen, obwohl er dies sogar in der Stadt schaffen würde, man muß nur über 2000U/min bleiben.
Ein DPF-Fahrzeug benötigt ein spezielles aschearmes Motoröl. Asche sind unverbrennbare feste Anteile im Abgase die langsam aber sicher das Filter zusetzen. Ist der Filter voll mit Asche muß er getauscht werden. Ein normales Motoröl produziert in etwa 1/3 mehr Asche, was bedeutet die Lebensdauer des Filters wird um 1/3 gesenkt. Die Lebensdauer des Filter ist auf die Autolebensdauer ausgelegt, was auch immer das heißen mag. Die Praxis zeigt, das ein Filtertausch normalerweise zwischen 80tkm und 150tkm notwendig ist, das wird aber erst die Erfahrung zeigen.
Ok, ich schreibe nun seit 1 Stunde, jetzt reicht's mal für's erste, sollte mir noch was zu dem Thema einfallen, dann schreibe ich es noch dazu....
Grüße,
Zeph
Beste Antwort im Thema
Ich habe mich entschlossen den DPF genauer zu beschreiben, da der Partikelfilter meines Erachtens nach ein höchst unverstandenes Bauteil eines modernen Diesel-PKW ist. Ich widme dem einen extra Thread, da es den Rahmen meines Technikladens sprengen würde und ich auch durchaus zu einer konstruktiven Diskussion anregen will, die in den ganzen anderen Threads wo das Thema angesprochen wird zu zerpflückt ist.
Um was geht es?
Schlicht und einfach um den Ruß, der bei der Verbrennung eines Dieselmotors entsteht. Da dieser gesundheitsschädlich ist, gilt es ihn zu bekämpfen.
Ist dies notwendig?
Hochkontrovers ob es gut und recht ist, ein Umweltgift (nichts anderes ist Ruß) zu vermindern. Man hört viel über Feinstaub, die kanzerogene Wirkung von Dieselruß und das sowieso alles böse ist was mit dem Auto zusammenhängt. Ich habe hier ein paar Zahlen jongliert, die mir persönlich echt zu denken gegeben haben:
Ein Auto fährt etwa 250tkm in seinem Leben, danach wird es üblicherweise verschrottet. Nun läßt die Euro4 25mg/km Dieselruß zu. Aufgerechnet auf das gesamte Autoleben reden wir hier von einer Rußmenge von 6 1/4 kg Ruß, das ist gerade mal ein Kübel voll Kohle! Der Civic kann dies sogar noch besser, der Non-DPF stößt während seines Lebens 3.5kg und der DPF-FK3 nur mehr 1kg aus. Das hört sich nicht nach viel an, nimmt man aber die bei uns gültige Feinstaubbelastungsgrenze von 50µg/m³ dann versaut selbst der DPF-FK3 20 Millionen m³ (das ist ein Würfel mit 271m Kantenlänge). Bei der Menge von Autos und LKW's ist dies durchaus nicht zu vernachlässigen.
Wie funktioniert ein geschlossenes DPF?
Im Prinzip einfach wie ein Kaffeefilter, die Gase können durch, das Feste bleibt hängen. Soviel zu einfachen Geschichte, jetzt wird's komplizierter. Ein DPF unterscheidet sich schon vom Funktionsprinzip her von einem Kaffeefilter. Beim Kaffeefilter sind die Poren kleiner als die festen Anteile, beim DPF sind sie größer als die zu filternden Partikel. Der DPF basiert auf der so genannten Adhäsion, das ist die Haftung zwischen unterschiedlichen Materialien. Die Partikel lagern sich sozusagen freiwillig an der großen Oberfläche zwischen den Poren an (also nach dem Prinzip nach dem das Auspuffrohr innen schwarz wird). Klar ist aus diesem Prinzip auch, das der DPF nicht alle Teilchen zurückhalten kann, die kleinsten kommen immer noch durch, das wird aber immer so sein. Und dann kommt das nächste Problem, der Filter wird ja immer wieder mal voll...
Wie bekommt man den DPF wieder sauber?
Tja, ausleeren wie ein Staubsaugerbeutel ist unpraktisch, bei 200 auf der Autobahn kann das schon stressig werden, daher ist es notwendig eine andere Möglichkeit der Entleerung zu finden. Nun, praktischerweise ist das gesammelte Zeugs fast zu 100% wunderbar brennbarer Kohlenstoff, man muß ihn nur noch irgendwie zum brennen animieren, dann entfleucht er als CO2 in die Atmospäre. Dummerweise braucht man recht hohe Temperaturen bis sich der Ruß endlich entzündet, so um die 600°C sollten es schon sein. Ein Diesel ist aber in dieser Weise unerträglich effizient, was bedeutet die Abgastemperaturen bekommt man ohne spezielle Eingriffe (oder in der Nähe der Volllast) nie so hoch hinauf. In der Stadt hat man Glück wenn man überhaupt auf 300°C kommt (meine Lötspitze ist heißer!).
Die generelle Methode die Abgastemperatur zu erhöhen ist derzeit die Nacheinspritzung. Dabei wird Diesel in den fast vollständig fertigen Arbeitstakt eingespritzt. Dieser entzündet sich, erhöht die Temperatur, trägt aber nichts mehr zur mechanischen Arbeit bei. So bekommt man die Abgastemperatur auf ein Niveau, das in der Lage ist den Ruß zu entzünden. Manche Hersteller kommen dem noch entgegen und senken die Zündtemperatur des Rußes mit einem Additiv (Hauptsächlich Motoren von PSA, die in Peugeot, Citroen und Mazda eingesetzt werden). Dumm nur, das dieses Additiv vermehrt Asche (feste, unverbrennbare Anteile im Abgas) verursacht, aber dazu später.
Zusätzlich ist es auch noch nötig während des Abbrennes genug Abgas zur Verfügung zu stellen, sonst funktioniert das ganze trotz erhöhter Temperatur nicht, daher die Forderung der Hersteller (da ist Honda nicht allein) während der Regeneration mindestens 60km/h zu fahren. Bei Autos mit Automatikgetriebe geht man sogar so weit, das die Elektronik einen Gang niedriger fährt wenn die Regeneration läuft.
Gestartet wird die Regeneration wenn die Gegendrucksensoren der Elektronik einen vollen Filter melden. Voll ist nicht gleich voll, in der Regel wird bei einer Beladung von 5g regeneriert, das Fassungsvermögen eines DPF liegt in der Größenordnung von 20g. Diese Reserve ist zum einen für die unverbrennbare Asche gedacht, zum anderen dazu auch Kurzstreckenfahreren (nach dem Motto: "Einmal in 4 Wochen wird er wohl mal weiter fahren"😉 die Chance einer Regeneration zu geben. Das dies nicht immer funktioniert ist bekannt und sollte klar sein.
Beendet wird die Regeneration ebenfalls mit diesen Sensoren, der Gegendruck nimmt ab und bei erreichen eines Referenzwertes wird der Filter als leer angesehen und die Regeneration gestoppt. Dauert die Regeneration zu lange oder der Gegendruck sinkt nicht mehr, dann kommt es zu einer Fehleranzeige im Cockpit.
Der Mehrverbrauch der Regeneration
Die Regeneration braucht mehr Sprit, das ist klar. Wieviel mehr ist von Fahrer zu Fahrer unterschiedlich und hängt sehr vom Streckenprofil und den Umständen ab, unter denen der Filter freigebrannt wird. Während der Regeneration wird eine gewisse Menge pro Zeit zusätzlich eingespritzt. Dies bedeutet das der Mehrverbrauch bei höherer Geschwindigkeit geringer ist. Sind es in der Stadt gute 3l/100km mehr, so macht es auf der Autobahn nur mehr 1l/100km mehr aus. Verstärkt wird dies auch dadurch, das man bei höherer Geschwindigkeit auch weniger zusätzlich einspritzen muß, da die Abgastemperatur da ja schon höher ist. Da der Wagen aber nur ungefähr 1/10 der gefahrenen Strecke regeneriert (30km auf 300km gesamt), liegt der tatsächliche Mehrverbrauch typischerweise zwischen 0.2-0.5l/100km gegenüber einer partikelfilterlosen Variante.
Nun gab es Einwände das die Nacheinspritzung nicht gut funktioniert und man solle den Filter doch mit anderen Methoden "heizen". Zum einen wurden da elektrische Heizwendeln oder eine Einspritzdüse vor dem Filter erwähnt. Dazu sei gesagt, dies erhöht die Komplexität und den Verbrauch des Autos. Die Energie für die Heizwendel muß aus der Lichtmaschine (Wirkungsgrad 70%) kommen, da diese vom Motor angetrieben wird (Wirkungsgrad 40%) ergibt sich also ein elektrischer Wirkungsgrad von 28%. Setze ich diese nun wieder in Wärme um, bräuchte ich rund 3x so viel Sprit um die gleiche Wärme zu erzeugen als wenn ich den Sprit bei einer Nacheinspritzung direkt verheizen würde. Ist also reichlich sinnlos dieses Unternehmen. Und ja, zwischenzeitlich kommt diese Energie aus dem Akku, der aber auch wieder geladen werden muß.....
Die zweite Möglichkeit wäre eine Einspritzdüse vor dem Filter, diese könnte unabhängig von der Belastung des Motors den Filter freibrennen. Dies ist prinzipiell die beste Lösung, da so Regenerationsprobleme der Vergangenheit angehören könnten. Ein Mehrverbrauch ist dennoch vorhanden.
Was muß man beim Kauf eines DPF-Fahrzeugs berücksichtigen
Man darf kein Kurzstreckenfahrer sein. Eine Regeneration benötigt in etwa eine Strecke von 30km um abgeschlossen zu sein. Bei kaltem Motor braucht man mindestens 5km bis eine Regeneration überhaupt einmal möglich ist. Also sollte ein Fahrzyklus in jedem Fall länger als 35km sein um sich auf der sicheren Seite zu befinden. Da der Filter aber Reserven hat, ist dies nur alle 500km notwendig.
Auch Fahrer die meinen die ganze Zeit unter 2000U/min bleiben zu müssen werden irgendwann mit dem DPF Probleme bekommen. Wenn man so untertourig fährt bekommt der Wagen keine Regeneration zum laufen, obwohl er dies sogar in der Stadt schaffen würde, man muß nur über 2000U/min bleiben.
Ein DPF-Fahrzeug benötigt ein spezielles aschearmes Motoröl. Asche sind unverbrennbare feste Anteile im Abgase die langsam aber sicher das Filter zusetzen. Ist der Filter voll mit Asche muß er getauscht werden. Ein normales Motoröl produziert in etwa 1/3 mehr Asche, was bedeutet die Lebensdauer des Filters wird um 1/3 gesenkt. Die Lebensdauer des Filter ist auf die Autolebensdauer ausgelegt, was auch immer das heißen mag. Die Praxis zeigt, das ein Filtertausch normalerweise zwischen 80tkm und 150tkm notwendig ist, das wird aber erst die Erfahrung zeigen.
Ok, ich schreibe nun seit 1 Stunde, jetzt reicht's mal für's erste, sollte mir noch was zu dem Thema einfallen, dann schreibe ich es noch dazu....
Grüße,
Zeph
16 Antworten
Hallo.
Sehr interessant, dieser Beitrag.
Wenn der Rußfilter auf Lebensdauer des Autos ausgelegt ist, müsste doch eine Instandsetzung innerhalb der Garantie vom Hersteller übernommen werden, oder ?
Konkreter Anlass für meine Frage: mein FK-3 hat gestern, bei einem Tachostand von 52.300 km, "System prüfen" gemeldet und fährt nur noch in einer Art Notprogramm, der Motor nimmt weniger Gas an und dreht langsamer hoch (alles im normalen Bereich bis 3.000 U/Min.).
Es wäre nett, wenn jemand seine Erfahrungen mit RPF-Instandsetzungen teilen könnte ...
Grüße
Mattes
Hallo,
meine DPF er"fahr"ung:
Ich hatte das Problem mit der DPF Meldung und dem Notlaufprogramm nach:
07.462 km
19.593 km
22.470 km, danach wurde der Vorkat gewechselt
27.800 km
29.236 km
29.601 km, hier wurde der DPF gewechselt
31.584 km, jetzt wurden neue Einspritzdüsen eingebaut.
Seither ist für den DPF ruhe - ich habe jetzt 61.234 km drauf.
Problem waren die Einspritzdüsen: Bei geringster Verschmutzung bei der Herstellung setzt sich Dreck oder Späne vor der Düsennadel fest - Folge: Diesel wird zusätzlich eingespritzt und erzeugt Ruß - der setzt dann den DPF zu.
Weiterhin wurde bei der 1. Inspektion der Schlauch der Klimaanlage geknickt - Folge: Nasser Fußraum (Beifahrerseite).
2. Inspektion: Ölstand etwa Daumenbreit über der oberen Marke.
2. Inspektion: Wischerblätter nicht geprüft, aber im Serviceheft abgehakt.
Handbremshebel klapperte nach der Rückrufaktion. Gummipuffer vorne waren nach 50.000 km defekt, Korrosion an den Türen.
Das alles wurde von Honda kostenlos beseitigt, auch ein Ersatzfahrzeug wurde kostenfrei (ausser Sprit) gestellt.
Zwischenzeitlich hat mir der Händler eine andere Firmware auf den Wagen aufgespielt, für "besonders Spritsparende" Fahrer - der hält mich wahrscheinlich für einen Deppen. Die Rücksprache mit Honda Offenbach hat natürlich gezeigt, dass es diese Software nicht gibt. Es ist lediglich die aktuelle Firmware. Dafür sind die Fahrleistungen subjektiv massiv eingebrochen. (Beschleunigung, Höchstgeschwindigkeit). Die 210 km/h schafft er nur noch bergab mit Rückenwind.
Die Regenerationszyklen dauern derzeit etwa 30 km.
Jetzt regeneriert der Wagen mindestens 2x je Tankfüllung. Dabei werden jeweils etwa 2 Liter Sprit zusätzlich verbrannt.
Nach Rücksprache mit Honda bekomme ich nächstens wieder mal einen neuen DPF. Ob kostenlos oder umsonst wird sich noch herausstellen.
Wenigstens muss ich auch dafür nichts bezahlen (ausser Zeit, Sprit usw.)
Nach diesen Erfahrungen weiss ich genau: Dieser Civic ist definitiv mein 4. und letzter Civic, den ich in diesem Leben kaufen werde. Wahrscheinlich werde ich mich von dieser Gurke und auch von Honda insgesamt vorzeitig trennen.
Viele Grüße