Dieselpartikelfilter (DPF)

Ein Dieselpartikelfilter, allgemein als DPF abgekürzt, ist ein Bauteil der Abgasnachbehandlung, das den feinen Ruß aus der Dieselverbrennung auffängt, bevor er das Auspuffende verlassen kann. Dieselmotoren erzeugen, weil sie den Kraftstoff in einer örtlich fetten, ungleichmäßigen Flamme verbrennen, zwangsläufig Partikel, jene rußigen Kohlenstoffteilchen, die lange mit schwarzem Qualm sowie mit Schäden an Atemwegen und Herz-Kreislauf-System in Verbindung gebracht wurden. Der DPF ist das Bauteil, das moderne Diesel sichtbar sauber gemacht hat, indem es den überwiegenden Teil dieser Partikelmasse zurückhält.

Im Inneren seines Metallgehäuses sitzt ein wabenförmiger Monolith, meist aus Cordierit- oder Siliziumkarbid-Keramik, mit Tausenden kleiner paralleler Kanäle. Beim verbreiteten Wandstromfilter sind benachbarte Kanäle an gegenüberliegenden Enden verschlossen, sodass das Abgas durch die porösen Kanalwände strömen muss. Das Gas tritt hindurch, doch die Rußpartikel sind zu groß und lagern sich an den Wänden ab, wo sie sich mit der Zeit anhäufen. Das ist hochwirksam und entfernt deutlich über fünfundneunzig Prozent der Partikelanzahl, doch der eingelagerte Ruß setzt den Filter allmählich zu und erhöht den Abgasgegendruck, sodass er regelmäßig freigebrannt werden muss.

Dieses Freibrennen wird Regeneration genannt und beruht darauf, dass der gesammelte Kohlenstoff zu Kohlendioxid verbrannt wird. Die passive Regeneration läuft fortlaufend ab, wenn die Abgastemperaturen hoch genug sind, etwa bei zügiger Autobahnfahrt, oft unterstützt durch Stickstoffdioxid als Oxidationsmittel. Wird die Rußbeladung ohne solche Bedingungen zu hoch, löst der Motor eine aktive Regeneration aus: Er spritzt zusätzlichen Kraftstoff ein, verstellt den Zündzeitpunkt nach spät oder nutzt einen Brenner, um die Abgastemperatur auf etwa 550 bis 600 Grad Celsius anzuheben und die Ablagerung gezielt zu verbrennen, ein Vorgang, der einige Minuten dauert.

Diese Abhängigkeit von Hitze ist die Ursache der häufigsten Alltagsschwierigkeit des DPF. Ein Fahrzeug, das nur auf kurzen, kalten Stop-and-go-Strecken bewegt wird, erreicht womöglich nie die zum Abschluss einer Regeneration nötige Temperatur; der Filter setzt sich langsam zu, Warnleuchten erscheinen, und das Fahrzeug verweigert die Regeneration schließlich, bis in der Werkstatt eine Zwangsregeneration ausgelöst oder im schlimmen Fall ein gereinigter oder neuer Filter eingebaut wird. Haltern solcher Fahrzeuge wird üblicherweise geraten, gelegentlich eine längere Fahrt mit höherer Geschwindigkeit einzulegen. Die Keramik sammelt über ihre Lebensdauer auch nicht brennbare Asche aus Ölzusätzen an, weshalb aschearme, diesel-spezifische Motoröle vorgeschrieben sind.

An praktisch allen Dieselfahrzeugen seit der Abgasnorm Euro 5 von 2009 verbaut und unter Euro 6 weiter verschärft, ist der DPF eines von mehreren zusammenwirkenden Bauteilen. Er kümmert sich gezielt um die Partikel, während die selektive katalytische Reduktion mit AdBlue die Stickoxide angeht und ein Oxidationskatalysator unverbrannte Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid behandelt. Das Gegenstück beim Ottomotor, das die zunehmenden Partikel aus direkteinspritzenden Benzinern angeht, ist der Ottopartikelfilter.