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DPF wieder klarmachen

Ruß und Asche

Wenn beim Turbodiesel die Partikelfilter- und Motorkontrollleuchte brennen, ist schnell klar, dass der Verdächtige im Abgasstrang sitzt. Aber bis wann kann der Partikelfilter regeneriert werden, ab wann wird ein Austausch fällig? Und kann man den Zustand allein über den Differenzdruck berechnen?

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Da steht er nun. Ein Passat B6 mit 2.0 Liter TDI Motor, 125 kw/ 170 PS, Einspritzsystem Pumpedüse. Diagnose: Der Partikelfilter ist gesättigt und hat seine maximale Beladung erreicht. Für den Kunden bedeutet die Diagnose einen Schaden in vierstelliger Höhe, für die Werkstatt ist der Austausch mit viel Aufwand verbunden. Grund genug, wirklich sicherzustellen, ob der Partikelfilter nicht doch noch regeneriert werden kann, und ob man den teuren Austausch nicht noch einige zehntausend Kilometer nach hinten schieben kann.

Ruß- oder Aschebeladung?

Da die Meldung des beladenen Dieselpartikelfilters vom Differenzdrucksensor oder dem Staudrucksensor stammt, ausgeht, gilt es zu klären was den Gegendruck verursacht – der Sensor kann es nicht unterscheiden, er misst lediglich die vorherrschenden Druckverhältnisse.

Rußbeladung

Ist der Filter dabei nur mit Ruß beladen – verursacht etwa durch hohen Kurzstreckenanteil, und viel mitverbranntes Motoröl, und gibt es keine Gelegenheit für eine passive Regeneration, stehen die Chancen nicht schlecht, den Filter mit einer Zwangsregeneration wieder „frei“ zu bekommen. Auch wenn die Fahrzeugelektronik die Regeneration normalerweise selbstständig und regelmäßig durchführen sollte, gibt es gerade im Kurzstrecken- beziehungsweise Stadtverkehr regelmäßig Probleme. Bei Fahrtstrecken unter 20 Minuten oder niedrigen Geschwindigkeiten kommen Motor und Abgasstrang nicht auf die Temperaturen, die für eine Regeneration erforderlich sind, oder das Fahrzeug wird bereits wieder abgestellt, wenn die Regeneration gerade erst begonnen wurde. Bis zu einem Rußgehalt von ca. 105% lässt sich die Beladung wieder aus dem Filter „abbrennen“. Hierfür wird das Fahrzeug im Außenbereich platziert, und mittels Diagnosegerät die Zwangsregeneration eingeleitet oder mittels eines zweiten Mechatronikers zur Regenerationsfahrt vorbereitet. Wichtig: Die Rauchentwicklung kann erheblich sein. Zudem sollte eine feuerfeste Bodenplatte untergelegt werden, damit das Fahrzeug keinen „bleibenden Eindruck“ auf dem Boden hinterlässt. In diesem Betriebsmodus läuft der Motor mit leicht erhöhter Drehzahl (1500-2000 1/min) und sorgt mittels hoher Einspritzmenge dafür, dass die zur Regeneration benötigte Temperatur im Filter auch tatsächlich erreicht wird. Unter „hoher Rauchentwicklung“ wird der sich im Filter befindliche Rußanteil nun abgebrannt.

Der Vorgang dauert typischerweise 15-30 Minuten, laut Herstellern sind bis zu 40 Minuten möglich. Die notwendige Abgastemperatur für eine Regeneration liegt (abhängig von der Durchführung „additiv-unterstützt“ oder „katalytisch unterstützt“ mindestens bei 400-500 °C beziehungsweise 550-600 °C. Die additiv-unterstützte Variante(FAP) kommt unter anderem im PSA Konzern zum Tragen. Eine kleine Pumpe fördert nach jedem Tankvorgang eine entsprechende Menge Additiv aus einem Zusatztank in den Treibstofftank. Das Additiv setzt die benötigte Abbrandtemperatur des Rußes deutlich herab – ähnlich den Additiven, die direkt über den Tank eingefüllt werden.

Aschebeladung

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Anders verhält es sich mit der Asche. Asche ist das Endprodukt der Verbrennung organischer Materialen, und nicht weiter zersetzbar. Die Aschepartikel sammeln sich überall im Filter an, und setzen diesen allmählich zu. Wenn der Partikelfilter einen zu hohen Aschegehalt aufweist, muss der Filter demontiert und ersetzt oder gereinigt werden.

Asche- und Rußgehalt werden vom Motorsteuergerät aus den Werten des Druckdifferenz – oder Staudrucksensors sowie hinterlegten Algorithmen errechnet. Dafür sind Werte für die prozentuale Ölverbrennung, den Eintrag von Öl durch Verschleiß sowie die nichtoptimalen Fahrzustände hinterlegt. Während der Differenzdrucksensor ständig Daten liefert und passend die Regeneration einleitet, verbleiben bei jeder Generation die Aschepartikel im Filter, der Gegendruck steigt somit im Laufe der Zeit minimal, aber stetig an. Über die Menge des verbrannten Diesels, der Anzahl an Regenerationen sowie zusätzlich Korrekturwerte lässt sich die Aschemenge vom Motorsteuergerät relativ plausibel errechnen – dennoch handelt es sich dabei nur um Schätzwerte, ein Versuch auf der Waage kann andere Ergebnisse liefern.

Hintergrundwissen Differenzdrucksensor

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Der Differenzdrucksensor ermittelt die Beladung des Filters durch Überwachung des Volumenstroms. Er ist mit dem DPF durch zwei Leitungen verbunden, eine davor, eine danach. Der Sensor überwacht kontinuierlich die Differenz zwischen den Druckverhältnissen vor und nach dem Filter. Je stärker der Filter zugesetzt ist, desto höher der Druck vor dem Filter. Die ständige Überwachung der unterschiedlichen Druckverhältnisse gestatten es dem Motorsteuergerät, den Sättigungszustand des DPF zu beurteilen und ggf. die Regeneration einzuleiten oder in den Notbetrieb überzugehen. Mit dem Diagnosegerät gemessen, muss der Differenzdruck zwischen 0 mbar und maximal 1.000 mbar liegen (je nach Motor und Motorrevision). Bei Verwendung eines Voltmeters hat das Signal einen Wert zwischen 0,5 Volt und 4,5 Volt. Je höher der Differenzdruck, desto voller ist der Filter.