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Rußpartikelfilter

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Definition: ein Filter, der Rußpartikel eines Dieselmotors aus dem Abgas entfernen kann

Englisch: particulate filter

Kategorien: Fahrzeuge, Umwelt und Ökologie

Autor: Dr. Rüdiger Paschotta

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 14.05.2015; letzte Änderung: 10.07.2016

Ein Rußpartikelfilter ist ein Filter, mit dem Rußpartikel aus den Abgasen eines Dieselmotors, die zur Feinstaubbelastung der Atemluft beitragen, entfernt werden können. (Man spricht deswegen auch von Dieselrußpartikelfiltern oder Feinstaubfiltern.) Er wird in ein metallisches Gehäuse eingebaut, welches am Unterboden des Fahrzeugs in der Abgasleitung liegt, in manchen Fällen auch zwecks schnellerer Aufheizung relativ nahe am Motor. Ein Schalldämpfer kann oft entfallen, da der Rußfilter auch dessen Funktion übernimmt.

Viele Millionen Dieselmotoren sind bereits mit einem Dieselrußfilter ausgestattet – entweder ab Werk oder durch Nachrüstung.

Die in der Europäischen Union aktuellen Abgasnormen (Euro 6 seit 09/2014) sind bei Dieselfahrzeugen kaum mehr ohne einen Partikelfilter einzuhalten. Schon seit einigen Jahren sind die meisten neuen Dieselfahrzeuge mit einem Partikelfilter ausgestattet, und viele ältere Fahrzeuge wie auch Motoren von Baumaschinen, Diesellokomotiven und teils auch Schiffe wurden mit Partikelfiltern nachgerüstet.

Wie im Folgenden gezeigt wird, arbeiten Rußpartikelfilter zwar nach einem einfachen Funktionsprinzip, jedoch können in der Praxis diverse nicht einfach zu lösende Probleme auftreten, deren Beherrschung zumindest bei der Anwendung in Fahrzeugen eine ausgefeilte Technologie erfordert. Im Vergleich zu den schon viel früher eingeführten Abgaskatalysatoren ist diese Technologie schwerer zu beherrschen und auch störungsanfälliger. Leider sind auch heute weder technische Störungen ganz vermeidbar (obwohl die Fehlerquote inzwischen recht klein ist und teils sogar Laufleistungen über einer Million Kilometer demonstriert wurden), noch ist der erhoffte ökologische Nutzen zuverlässig ohne unerwünschte Nebenwirkungen (beispielsweise schädliche Sekundäremissionen) erzielbar. Andererseits steht es außer Frage, dass Feinstaubemissionen eine erhebliche gesundheitliche Gefährdung v. a. der in Städten wohnenden Menschen darstellt, sodass die möglichst weitgehende Vermeidung solcher Emissionen sehr wichtig ist. Aus dem im Folgenden beschriebenen Schwierigkeiten sollte deswegen nicht gefolgert werden, dass die Anwendung von Rußpartikelfiltern unsinnig sei; eher sind sie als ein bisher nicht gänzlich gelöstes Problem der Dieseltechnologie zu sehen, welches beim Vergleich mit benzinbetriebenen Fahrzeugen zu berücksichtigen ist.

Übrigens ist die Verminderung der Partikelemissionen von Dieselmotoren schon deswegen wichtig, weil diese Partikel auch klimaschädlich sind. Trotz ihrer deutlich geringeren CO2-Emissionen sind diese Fahrzeuge klimaschädlicher als benzingetriebene Fahrzeuge, solange nicht der allergrößte Teil der Partikel mit einem Filter entfernt wird.

Grundlegende Funktionsweise von Partikelfiltern

Ein für andere Anwendungen weit verbreitetes Prinzip von Filtern besteht darin, dass das zu filternde Medium durch feine Poren strömen muss, die zu klein sind, um die zurückzuhaltenden Partikel durchlassen zu können. Dieses naheliegende Prinzip ist allerdings auf Rußpartikel nicht anwendbar, da gerade auch extrem feine Partikel mit Durchmessern von 10 nm bis 500 nm zurückgehalten werden sollen; ein Filter mit so kleinen Öffnungen könnte bei vertretbarer Baugröße keinen ausreichenden Durchfluss des Abgases ermöglichen. (Das Maximum der Größenverteilung der Partikel im Dieselruß liegt ca. bei 50 bis 100 nm, aber die Verteilungskurve hat starke Ausläufer hin zu geringeren und größeren Partikeldurchmessern.)

Glücklicherweise muss ein Rußpartikelfilter bei Weitem keine so kleinen Durchtrittskanäle aufweisen, wie man aufgrund der extrem geringen Größe der Rußpartikel vermuten könnte.

Jedoch weisen glücklicherweise auch Filter, deren Poren z. B. einen Durchmesser von 10 μm = 10 000 nm aufweisen, bei geeigneter Konstruktion sehr gute Abscheidegrade auch für Partikel mit weit unter 100 nm Durchmesser auf. Man kann sich dies so vorstellen, dass auch Partikel, deren Durchmesser weit unterhalb der typischen Durchmesser der Kanäle im Filter liegen, beim Durchströmen an Kanalwänden hängen bleiben und dort stabil anhaften können (Prinzip der Adhäsion). Die Kanäle müssen lediglich so lange sein, dass Partikel kaum mehr eine Chance haben, durch den gesamten Kanal zu strömen, ohne dabei mit der Filterwand in Kontakt zu kommen. Die benötigte Kanallänge wird für sehr kleine Partikel durch deren thermische Diffusion bei der jeweiligen Betriebstemperatur bestimmt. (Diese Diffusion resultiert aus Stößen, die Gasmoleküle auf die kleinen Partikel ausüben.) Bei größeren Partikeln, die nur eine geringe Diffusion aufweisen, ist auch die sogenannte Trägheitsabscheidung möglich, d. h. ein Anhaften von Partikeln nach einem starken Aufprall auf Materialien des Filters.

Das beschriebene grundlegende Funktionsprinzip kann mit einer Vielzahl technischer Ausführungen von Filtern (meist auf Basis einer Keramik oder einer metallischen Struktur) ausgenutzt werden, die hier nicht im Einzelnen beschrieben werden. Dieselmotoren für Fahrzeuge werden häufig mit sogenannten Wandstromfiltern ausgestattet, bei denen das Abgas eine poröse Wand durchdringen muss. Besonders für die Nachrüstung geeignet sind jedoch Nebenstromfilter (auch als offene Filter bezeichnet), deren Regeneration (siehe unten) nicht so starke Eingriffe in den Motorbetrieb erfordert wie bei Wandstromfiltern. Allerdings ist der mit Nebenstromfiltern mögliche Abscheidegrad für Partikel in der Regel viel geringer. Insbesondere die gröberen Partikel können sie oft nur unzureichend abscheiden, während bei den besonders wichtigen feineren Partikeln immerhin z. B. 80 % Abscheidegrad möglich sind. Freilich ist aus gesundheitlichen und Klimaschutz-Gründen eine deutlich bessere Wirksamkeit zu wünschen, weswegen Neufahrzeuge in der Regel andere Filter (meistens Wandstromfilter) enthalten.

Abscheidegrad

Pauschale Angaben von Abscheidegraden ohne Berücksichtigung von Partikelgrößen sind weitgehend bedeutungslos! Leider werden aus solchen Angaben oft ungerechtfertigte Schlussfolgerungen gezogen.

Wie erwähnt kann der Abscheidegrad eines Filters für Partikel sehr stark von deren Größe abhängen. Dasselbe gilt für die gesundheitliche Gefährdung und die Klimaschädlichkeit. Deswegen sind pauschale Angaben von Abscheidegraden ohne Nennung der jeweiligen Partikelgrößen (oder größeren Bereiche) ziemlich bedeutungslos. Wenn ein Abscheidegrad auf die Gesamtmasse der Partikel bezogen wird, informiert dies allenfalls über die Verminderung der optischen Trübung des Abgases, sagt jedoch kaum etwas über die Reduktion von gesundheitlichen oder ökologischen Gefahren aus. Aussagekräftig sind dagegen Kurven, die beispielsweise den Abscheidegrad in Abhängigkeit von der Partikelgröße zeigen. Natürlich sollte zusätzlich bekannt sein, für welchen Zustand des Filters eine solche Kurve gilt – für einen neuen, unbeladenen Filter oder nach einiger Betriebszeit.

Regeneration von Partikelfiltern

Notwendigkeit der Regeneration

Rußfilter müssen meist regelmäßig regeneriert werden, soweit eine kontinuierliche Regeneration im Betrieb nicht möglich ist.

Da ein in Fahrzeugen praktisch verwendbarer Partikelfilter nicht allzu groß sein darf, ein Dieselmotor aber erhebliche Mengen von Partikeln ausstößt, setzt sich der Filter meist nach einer nicht allzu langen Betriebszeit (z. B. etliche Stunden bzw. einige hundert Kilometer Fahrstrecke) mehr und mehr zu: Es entsteht durch die kontinuierliche Beladung ein so genannter Filterkuchen wachsender Dicke mit geringer Durchlässigkeit für Abgas und Partikel. Bei Wandstromfiltern für dies einerseits zu einer weiteren Verbesserung der Filterwirkung, andererseits aber zu einer immer mehr abfallenden Durchlässigkeit des Filters für das Abgas, also zu einem steigenden Gegendruck, der mehr und mehr die Leistung und Effizienz des Motors beeinträchtigt. Bei Nebenstromfiltern dagegen bleibt die Durchgängigkeit für das Abgas erhalten, jedoch sinkt in diesem Fall der Abscheidegrad für die Partikel, d. h. der Filter verliert allmählich seine Wirkung.

Rußfilter werden entweder in speziellen Regenerierungs-Aktionen oder auch kontinuierlich im Betrieb vom angesammelten Ruß befreit. Die beiden Methoden sind auch kombinierbar.

Um dauerhaft funktionstüchtig zu bleiben bzw. die Motorfunktion nicht allzu sehr zu beeinträchtigen, muss der Filter bei Erreichen seiner Beladungsgrenze regeneriert werden: Die eingelagerten Partikel müssen wieder entfernt werden. Hierfür gibt es unterschiedliche Methoden (siehe unten), wobei in der Regel eine Art von Abbrennen des Rußes ausgelöst wird. In manchen Fällen erfolgt die Regeneration eines Filters auch kontinuierlich im Betrieb (continuously regenerating trap), sodass spezielle Regenerationszyklen nicht benötigt werden, oder nur unter ungünstigen Umständen.

Wie erkennt die Motorelektronik, dass eine Filterregeneration notwendig ist?

Die Motorelektronik muss die Notwendigkeit einer Filterregeneration natürlich zuverlässig erkennen können. Bei den üblichen Wandstromfiltern kann eine Überwachung des Filters auf der Messung des Differenzdrucks zwischen Orten vor und nach dem Filter geschehen: Dieser Differenzdruck wächst vor allem bei hoher Motorlast nämlich an, wenn der Filter weniger durchlässig wird. Außerdem kann es nützlich sein, beispielsweise die Temperatur im Partikelfilter oder im Abgas hinter dem Filter zu messen. Dies hilft für die Entscheidung, ob die momentane Fahrsituation für die Durchführung einer Regeneration geeignet ist. (Problematisch ist hierbei freilich, dass die Motorelektronik nie “wissen” kann, was der Fahrer als nächstes vor hat: etwa den Motor abzustellen oder nur noch sehr langsam zu fahren.) Durch Überwachung des Druckverlusts kann auch eine katastrophale Beschädigung des Filters entdeckt werden; sie äußert sich meist durch einen ungewöhnlich starken Abfall des Druckverlusts.

Wenn ein Fahrzeug häufig nur im Stadtverkehr oder über kurze Strecken bewegt wird, kann es vorkommen, dass die Motorelektronik über längere Zeit keine geeignete Betriebsphase für die Durchführung einer Regeneration findet. In diesem Falle kann es notwendig werden, den Fahrer beispielsweise über eine Warnleuchte (oder besser eine verständliche Fehlermeldung) darüber zu informieren. Es gibt Fahrzeuge, die den Fahrer dann auffordern, eine gewisse Strecke von z. B. 15 km zu fahren, auf der eine genügend hohe Fahrgeschwindigkeit (z. B. über 60 km/h) möglich ist. Natürlich ist es äußerst unerwünscht, eine Strecke fahren zu müssen, nur um den Partikelfilter zu regenerieren. Dies sollte also möglichst nur unter ganz besonders ungünstigen Umständen vorkommen.

Methoden für die Regeneration von Partikelfiltern

Die Rußteilchen bestehen zu einem wesentlichen Teil aus elementarem Kohlenstoff und aus Kohlenwasserstoffen, die bei ausreichend hoher Temperatur (z. B. 650 dC) und bei Anwesenheit von Sauerstoff oder anderen oxidierenden Stoffen (z. B. Stickoxiden) verbrannt werden können. Allerdings reichen die bei Dieselmotoren auftretenden Abgastemperaturen häufig nicht aus, um eine solche Verbrennung auszulösen – insbesondere im Teillastbetrieb, der im praktischen Fahrbetrieb (besonders im Stadtverkehr]) überwiegend auftritt. Eine mögliche Methode zur Regeneration besteht nun darin, die Abgastemperatur bei Bedarf gezielt anzuheben, wofür es verschiedene technische Möglichkeiten gibt:

Wenn man den Motor absichtlich für wenige Minuten auf ineffiziente Weise betreibt, kann damit die Abgastemperatur zunehmen und somit die Regeneration des Filters angestoßen werden.

  • Die Motorsteuerung kann den Motor gezielt so betreiben, dass sein Wirkungsgrad abnimmt. Insbesondere ist es bei Verwendung einer elektronisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzung (vor allem mit dem heute üblichen Common-Rail-System) möglich, eine Nacheinspritzung so spät vorzunehmen, dass nach der dadurch ausgelösten Verbrennung keine starke Expansion durch die Kolbenbewegung mehr erfolgt. Andere Möglichkeiten für die Erhöhung der Abgastemperatur sind eine (bei Dieselmotoren sonst nicht übliche) Drosselung der Ansaugluft (um die kühlende Wirkung des Luftüberschusses zu vermeiden) und eine verstärkte ungekühlte Abgasrückführung.
  • Man kann einen kleinen Dieselbrenner einsetzen, um heißere Abgase in den Partikelfilter einzuspeisen. Dies kommt wegen des technischen Aufwands eher für große Nutzfahrzeuge und für stationäre Motoren infrage als für Kraftfahrzeuge.

Eine Kombination von Oxidationskatalysator und Rußfilter wird häufig verwendet.

  • Wenn vor dem Partikelfilter ein Oxidationskatalysator eingesetzt wird, kann darin die Abgastemperatur erhöht werden, indem man eine sehr späte Einspritzung vornimmt, die zur Emission unverbrannten Dieselkraftstoffs führt. Dieser Kraftstoff wird dann im Oxidationskatalysator oxidiert (hoffentlich vollständig), sodass die Temperatur des Abgases im Partikelfilter wesentlich höher liegen kann als die Abgastemperatur des Motors. Eine mögliche negative Nebenwirkung ist eine Schmierölverdünnung im Motor.
  • Eine weitere Option ist, den Abgasstrom für die Regeneration elektrisch nachzuheizen. Hierfür wird jedoch eine hohe Heizleistung von z. B. mehreren Kilowatt benötigt, die das in Fahrzeugen übliche Bordnetz nicht liefern kann. Deswegen ist diese Methode für Fahrzeuge wenig geeignet.

Stattdessen oder zusätzlich können Maßnahmen verwendet werden, um die für die Regeneration nötige Temperatur deutlich herabzusetzen:

Kraftstoff-Additive können die Regeneration unterstützen – unter Umständen mit negativen Nebenwirkungen.

  • Es gibt gewisse katalytisch wirkende Zusätze (Additive als FBC = fuel-borne catalysts), die dem Dieselkraftstoff entweder ständig oder nur während einer Regeneration zugegeben werden können. (Man benötigt hierfür einen zusätzlichen kleinen Tank für das Additiv, der im Rahmen der Wartung gelegentlich nachgefüllt werden muss.) Beispielsweise gibt es Cer- oder eisenhaltige Substanzen, die in den Filterkuchen eingelagert werden und dessen Oxidation unterstützen; allerdings verstärken sie als unerwünschte Nebenwirkung auch die Bildung von Asche (also nicht oxidierbaren Ablagerungen im Filter), die langfristig die Funktion des Filters beeinträchtigen können und u. U. schwerer als Ruß beseitigt werden können. Es kann auch die Gefahr schädlicher Partikelemissionen in Form von kleinen Metalloxidclustern entstehen, die gerade durch solche Additive verursacht werden; dies muss durch entsprechend konzipierte Filter verhindert werden. Trotzdem bevorzugen manche Hersteller die “additivunterstützte” Regeneration, auch weil diese bereits im Motor die Rußbildung vermindern und damit den Filter entlasten können.

Rußfilter können durch entsprechende Beschichtungen auch katalytisch wirken zwecks Abbau von Ruß und auch von Luftschadstoffen.

  • Partikelfilter können auch mit katalytischen Beschichtungen versehen werden, die die Oxidation ebenfalls erleichtern, allerdings auch die Temperaturfestigkeit deutlich reduzieren. Gleichzeitig können sie auch die Oxidation von Luftschadstoffen wie Kohlenmonoxid unterstützen. Man spricht in diesem Falle von einem Partikelkatalysator; es ist eine Verbindung von Partikelfilter und Abgaskatalysator. Unter Umständen kann die Regeneration auch kontinuierlich im Betrieb ablaufen. Diese Technik wird von mehreren deutschen Autoherstellern bevorzugt.

Eine gewisse kontinuierliche Regeneration kann auch durch Stickstoffdioxid (NO2) erfolgen, insbesondere wenn ein vorgeschalteter Oxidationskatalysator das Stickstoffmonoxid (NO) zu NO2 oxidiert. Bei der Reaktion mit dem Ruß wird dann auch das NO2 abgebaut. Allerdings dürfte es schwierig sein, eine vollständige Reaktion des NO2 zu erreichen, weswegen unerwünschte Stickoxide im Abgas bleiben.

Negative Nebenwirkungen der Regeneration

Leider können die für die Regeneration von Rußfiltern eingesetzten Mittel und Methoden diverse negative Nebenwirkungen haben:

Die nötige Filterregeneration erhöht die Kosten von Dieselfahrzeugen oft erheblich – wobei die vermiedenen Krankheitskosten viel höher liegen können.

  • Zunächst einmal führen solche Methoden häufig zu einer erheblichen Erhöhung des technischen Aufwands. Dies gilt insbesondere dann, wenn für die Regeneration entweder aufwendige zusätzliche Komponenten (etwa ein Dieselbrenner) nötig sind oder erhebliche Eingriffe in die Motorsteuerung, die natürlich sorgfältig optimiert werden müssen. Im letzteren Fall wird eine nachträgliche Ausrüstung mit einem solchen Filter fast unmöglich oder zumindest unpraktikabel. Betreffend den Aufwand ist allerdings anzumerken, dass die Kosten gerade bei massenhaft eingesetzten Fahrzeugen laut Studien weitaus unter den damit vermiedenen Krankheitskosten liegen – ganz abgesehen vom vermiedenen menschlichen Leid.

Es ist nicht einfach, die Entstehung sehr schädlicher Sekundäremissionen bei der Regeneration sicher zu verhindern.

  • Beim Abbrennen des Rußes im Partikelfilter ist es schwer, eine vollständige und saubere Verbrennung zu erzielen. Beispielsweise besteht bei einem zu schnellen Abbrennen ein Sauerstoffmangel, der zur Emission von Kohlenmonoxid führt. Unter Umständen können auch abgelagerte Partikel bei einer Regeneration unverbrannt ausgestoßen werden, was zu hohen Emissionsspitzen führt. Noch schwerwiegender ist die Gefahr, dass vor allem bei der Umsetzung mit moderaten Temperaturen (z. B. 600 °C) stark krebserregende polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) emittiert werden, und zwar in Mengen, die weit höher sein können als ohne Partikelfilter. Unter Umständen entstehen sogar extrem giftige Dioxine und Furane. Schädliche Sekundäremissionen können auch durch bestimmte Kraftstoffadditive auftreten, die die Regeneration unterstützen sollen. Man beachte, dass übliche Abgasmessungen solche Probleme nicht unbedingt aufdecken, da man dafür sicherstellen müsste, dass die Abgase auch während einer Regeneration überwacht werden. Ein weiteres Problem ist, dass durch Pyrolyseprozesse (Verkokung) feste Rückstände entstehen können, die durch die Regenerierung nicht mehr entfernt werden können.

Schon manche Rußfilter sind bei der Regeneration unter ungünstigen Umständen zerstört worden.

  • Die Entwicklung der bei der Regeneration im Filter auftretenden Temperaturen kann vor allem bei Fahrzeugen aufgrund ihrer stark variierenden Betriebsbedingungen sehr unterschiedlich sein. In manchen Fällen kann der Temperaturanstieg zu gering bleiben, um eine vollständige Regeneration zu erzielen. In anderen Fällen kann die Temperatur stärker als erwünscht ansteigen und dann womöglich zu starken Schädigungen bis hin zur vollständigen Zerstörung des Filters führen. Im letzteren Fall kann außer dem Verlust der Filterwirkung auch eine Emission sehr schädlicher Substanzen erfolgen, beispielsweise in Form von lungengängigen Fasern aus der um den eigentlichen Filter herum angebrachten Filtermatte.

Ein durch den Filter oder dessen Regeneration deutlich erhöhter Kraftstoffverbrauch ist möglich, tritt aber nicht immer auf.

  • Häufig, aber nicht immer wird eine deutliche Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs beobachtet, was einerseits ökonomisch unerwünscht ist und andererseits die klimaschädlichen CO2-Emissionen erhöht. Dies kann einerseits durch die für die Regeneration notwendigen Maßnahmen erfolgen (etwa durch Einspritzung zusätzlichen Kraftstoffs zwecks Erhöhung der Abgastemperatur) und andererseits als Folge eines erhöhten Abgasgegendrucks. Das Ausmaß dieses Problems hängt sehr stark von den jeweiligen Verhältnissen ab. Pauschale Aussagen hierüber sind also nicht angebracht.

Die Vielzahl der für die Filterregeneration eingesetzten Techniken kann gerade dadurch erklärt werden, dass keine einzelne davon rundherum bestens funktioniert; es muss eben eine erhebliche Anzahl wichtiger Anforderungen gleichzeitig erfüllt werden. Die Hersteller müssen verschiedene Vor- und Nachteile gegeneinander abwägen und versuchen im Übrigen weiterhin, durch Einführung neuer Technologien bessere Gesamtlösungen zu finden.

Notwendige Wartung

In einem Partikelfilter setzt sich mit der Zeit nicht nur Ruß ab, der durch eine Regeneration weitgehend entfernt werden kann, sondern auch eine Art von Asche, die aus nicht brennbaren (meist metallischen oder mineralischen) Stoffen besteht. Hierzu können gewisse Additive im Kraftstoff beitragen (unter anderem solche zur Unterstützung der Filterregeneration, siehe oben), ebenfalls Additive im Schmieröl, aber auch metallischer Abrieb z. B. von den Kolben und Lagern. Zur Entfernung solcher Asche ist es in der Regel notwendig, den Filter in der Werkstatt auszubauen und mit geeigneten Methoden zu reinigen. Dies sollte allerdings nur ein nach einer Fahrstrecke von über 100 000 km nötig sein.

Einschränkungen für Betriebsstoffe

Es ist wichtig, dass mit Partikelfiltern ausgerüstete Motoren mit geeignetem Schmieröl betrieben werden (welches zu keiner allzu starken Abscheidung von Asche im Filter führt) und ebenfalls mit einem geeigneten Kraftstoff. Beispielsweise gibt es oft Einschränkungen für die Verwendung von Biodiesel (zumindest in Reinform). Auch die Schwefelgehalte von Kraftstoff und Schmieröl und evtl. die Gehalte an anderen Stoffen wie Phosphor und Erdalkalimetalle müssen u. U. limitiert werden.

Alternativer Ansatz mit SCR- Katalysator

Es gibt auch einen technischen Ansatz, der die Rußminderung ohne Einsatz eines Partikelfilters ermöglicht. Hierbei werden die Rußemissionen durch eine entsprechende Optimierung des Motors vermindert, auch wenn dies typischerweise mit einer deutlichen Erhöhung der Stickoxid-Emissionen einhergeht. Das letztere Problem wird nun aber dadurch gelöst, dass die Stickoxidemissionen mithilfe eines SCR-Katalysators nachträglich stark reduziert werden. Dieser Ansatz ist auch bezüglich der Energieeffizienz und somit des Kraftstoffverbrauchs besonders günstig, da typischerweise ein hoher Motorwirkungsgrad und ein geringer Gegendruck der Abgasreinigungsanlage erzielt wird und energieaufwendige Regenerationen unnötig werden.

Fraglich ist allerdings, ob mit diesem Ansatz eine genügend weitgehende Rußminderung – insbesondere auch betreffend besonders kleine, lungengängige Partikel – erzielbar ist. Zweifel daran entstehen allein schon durch den Umstand, dass praktisch alle neuen Dieselfahrzeuge mit Rußpartikelfiltern ausgerüstet werden. Immerhin könnte die Belastung eines trotzdem noch benötigten Filters mit dieser Methode erheblich reduziert werden, sodass Regenerationszyklen nur noch selten nötig sind.

Partikelfilter für Benzinmotoren

Mit Benzin betriebene Ottomotoren erzeugen allerlei Schadstoffe, aber normalerweise praktisch keinen Ruß und auch kaum andere feine Partikel – höchstens in geringem Ausmaß beispielsweise durch Kolbenabrieb oder durch Verunreinigungen des Kraftstoffs. Deswegen ist der Einsatz eines Rußpartikelfilters bei den meisten Benzinmotoren nicht notwendig.

Die meisten Ottomotoren erzeugen praktisch keinen Ruß – gerade manche moderne Motoren jedoch schon.

Bei bestimmten modernen Motoren, die das Prinzip der Schichtladung mit einer Kraftstoffdirekteinspritzung realisieren, ist dies jedoch anders: Hier können erhebliche Mengen feiner Partikel (Feinstaub) ausgestoßen werden, die gesundheitlich bedenklich sind. Die Gesamtmasse an Partikeln ist zwar relativ gering, die gesundheitlich relevantere Partikelanzahl jedoch bedeutend. In solchen Fällen kann es notwendig werden, zwecks Einhaltung der aktuellen EU- Abgasnormen (Euro 6 seit 09/2014) einen Rußpartikelfilter zu verwenden. Die dadurch entstehenden Mehrkosten (nicht nur für den Filter selbst, sondern auch für die Einrichtungen zu seiner regelmäßigen Regeneration) könnten die Verbreitung solcher Motoren hemmen, obwohl dieser technische Ansatz eine deutliche Kraftstoffeinsparung ermöglicht.

Obwohl das Prinzip hierfür geeigneter Partikelfilter gleich ist wie bei Dieselmotoren, sind einige Details anders:

Tendenziell dürfte also der Einsatz von Partikelfiltern für Benzinmotoren geringere Probleme aufwerfen als solche für Dieselmotoren.

Siehe auch: Ruß, Feinstaub, Dieselmotor, Abgasqualität, Abgaskatalysator
sowie andere Artikel in den Kategorien Fahrzeuge, Umwelt und Ökologie

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