Partikelfilter (OPF) im Vergleich zu Dieselpartikelfilter ( DPF )

Partikelfilter (OPF) für Benziner

OPF im Vergleich zum DPF
Reinigung und Regeneration

Partikelfilter (OPF) für Benziner- / Ottomotoren im Vergleich zu Dieselpartikelfilter ( DPF )

Partikel im Abgas entstehen bei Benzinmotoren vor allem beim Kaltstart und in den ersten Betriebsminuten danach. Bei einer Direkteinspritzung ist der Partikelausstoß dabei höher als beim Betrieb mit Saugrohreinspritzung, denn bei einem Direkteinspritzer ist es bei niedrigen Temperaturen um einiges schwieriger, die Kraftstofftröpfchen vor der vollkommenen Verbrennung komplett in den gasförmigen Zustand zu bringen. Der doch bauartbedingt recht kurze Weg vom Einspritzventil bis in den Brennraum erschwert dies.

Bei Ottomotoren mit herkömmlicher Saugrohreinspritzung ist dieser Weg deutlich länger – die Tröpfchen verdampfen meist fast vollständig. Die innermotorischen Maßnahmen zur Reduzierung der Rohpartikel ziehen daher genau auf diesen Umstand ab. Durch eine Erhöhung des Kraftstoffdruckes sowie durch Modifizierungen von Brennraum, Einspritzventilen und Einspritzzeitpunkten sollen Zerstäubung und Vergasung optimiert werden. Die gefährlichen Partikel entstehen dennoch.

Mit den zusätzlichen außermotorischen Maßnahmen zur Reduzierung, dem Bauteil Partikelfilter, können diese nochmals erheblich reduziert werden. Dabei gilt es wie auch bei einem Dieselmotor, mit Ruß- und Aschepartikeln zwei unterschiedliche Feststoffe zu betrachten. Rußpartikel bestehen vorwiegend aus Kohlenstoff und entstehen vor allem bei einer meist unvollständigen Verbrennung des zugeführten Kraftstoffes – zum Beispiel, wenn bei der Zündung nicht ausreichend Sauerstoff im Brennraum zur Verfügung steht. Die Rußpartikel werden im Partikelfilter (DPF oder OPF) gesammelt und bei der sogenannten durch die Elektronik eingeleiteten Filter Regeneration abgebrannt.

Asche hingegen entsteht bei einem Benzin- oder Ottomotor fast ausschließlich durch Zusätze in den jeweiligen Motorölen.

Daher ist es wichtig, auf die für den jeweiligen Motor richtige Öl-Norm zu achten. Die meisten Hersteller sehen dabei Low-Ash-Öl ( Öle mit geringer Aschebildung ) vor. Diese beinhalten kaum Zusätze wie beispielsweise Schwefel, Zink, Calcium oder Phosphor, welche zu den eigentlichen Aschepartikeln verbrennen.

Im Gegensatz zu Rußpartikel werden die Aschepartikel bei einer selbstständigen Filterregeneration nicht verbrannt. Sie verbleiben im Filter und setzen diesen nach und nach zu. Die Ruß- und Aschebeladung wird bei den meisten Fahrzeugen anhand der durchgeführten Regenerationen errechnet und kann im Motorsteuergerät ausgelesen werden.

Die Regeneration des OPF

Während bei einem Dieselmotor praktisch während der gesamten Betriebsphase Partikel entstehen, konzentriert sich dies beim Ottomotor mit Direkteinspritzung vor allem auf die Kaltstartphase. Es werden somit wesentlich weniger Rußpartikel erzeugt, was in Folge auch die Regeneration des OPF in Häufigkeit und Dauer reduziert.

Wie beim Dieselpartikelfilter DPF gibt es auch beim Benzinpartikelfilter OPF drei Arten der Regenerationsphasen: passive Regeneration, aktive Regeneration und die Werkstatt-Regeneration mittels Diagnosegerät. Die passive Regeneration ist beim Benzinpartikelfilter OPF öfter als beim Dieselpartikelfilter DPF aktiv, da Ottomotoren die erforderliche Abbrenntemperatur des Rußes im OPF von ca. 600 Grad Celsius schneller erreichen. Speziell während des aktiv seins der Schubabschaltung, bei der überschüssiger Sauerstoff zur Verfügung steht, werden die Rußpartikel im OPF zu Kohlendioxid verbrannt. Überschreitet die Beladung des Partikelfilters, trotz der passiven Regeneration einem bestimmten Schwellwert, wird die aktive Regeneration angestoßen. Dabei werden durch die Elektronik Betriebsbedingungen im Motors hergestellt, die eine Regeneration des Partikelfilters unterstützen – beispielsweise das Aktive Zylindermanagement ( ACT ) und die Deaktivierung der Stopp/Start-Funktion. Sollten dennoch Fahrprofil und -verhalten dafür ebenfalls nicht ausreichen, fordert eine Kontrollleuchte für den Partikelfilter, den Fahrer zu einer sogenannten Regenerationsfahrt auf. Die Parameter zur Regenerationsfahrt ist bei Benzinpartikelfilter OPF und Dieselpartikelfilter DPF dabei identisch.

Reicht auch dies nicht zur Regeneration aus und übersteigt die Beladung des Partikelfilters einen weiteren Grenzwert, ist eine Werkstatt-Regeneration nötig. Im Fahrzeug fordert dann die Abgaskontrolle und die Fehlerlampe für elektrische Fahrpedalbetätigung den Fahrer auf, eine Werkstatt aufzusuchen. Die Werkstattregeneration wird mit Hilfe eines geeigneten Diagnosegerätes eingeleitet. Generell ist das Abgassystem mit Ottopartikelfilter auf die Lebensdauer des Fahrzeuges ausgelegt. Dennoch werden auch wie bei einem Dieselpartikelfilter Aschepartikel gesammelt und eingelagert.

Fazit

Grundsätzlich sind Wirkungsweise und Regeneration bei DPF und OPF ähnlich. Der Ottomotor erzeugt allerding deutlich weniger Rußpartikel als ein Diesel und dies vorwiegend nur während und einige Zeit nach der Kaltstartphase.

Die passive Regeneration erfolgt beim OPF zudem etwas eher, da die erforderlichen Temperaturen schneller erreicht werden. Die im Fahrbetrieb mitunter spürbare aktive Regeneration wird beim Ottomotor damit erheblich weniger oft auftreten als beim Diesel.

Aus Sicherheitsgründen und unabhängig vom Beladungszustand wird der OPF zyklisch alle 2000 km aktiv regeneriert. Beim Motoröl muss bei beiden Systemen zwingend auf die Verwendung von Low-Ash-Ölen geachtet werden, da im Partikelfilter nur die Rußpartikel oxidiert werden, die Aschepartikel sich hingegen dauerhaft im Filter ablagern.

Aus diesem Grund wird es auch notwendig werden, einen Benzinpartikelfilter OPF, genau wie einen Dieselpartikelfilter DPF nach einer gewissen Laufzeit professionell zu reinigen.

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