Was der Fachmann zur Regeneration und zum Reinigen von Dieselpartikelfiltern wissen muss

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1 Burn-out-Syndrom Was der Fachmann zur Regeneration und zum Reinigen von Dieselpartikelfiltern wissen muss Weil Rußpartikelfilter seit Jahren zum Standard in Diesel-Pkw gehören und die Fahrzeuge bereits eine hohe km-laufleistung aufweisen, müssen sich Werkstätten vermehrt mit Problemen oder dem Austausch dieses Bauteils auseinandersetzen. Vor diesem Hintergrund und auf mehrmaligen Leserwunsch nimmt sich KRAFTHAND dieses Themas nun an. Neben notwendigem Grundwissen hat die Redaktion dafür auch zu praxisrelevanten Aspekten recherchiert. Über dies stand ein Besuch bei Tunap zur Reinigung von Partikelfiltern als Austauschalternative auf dem Programm. Alternativprogramm: Werkstätten, die Kunden mit knappem Budget das kostenintensive Erneuern von zugesetzten Partikelfiltern ersparen wollen, sollten die Möglichkeit einer Filterreinigung in Betracht ziehen. Mit dem Druckpistolen-Reinigungssystem von Tunap muss der Filter dazu nicht ausgebaut werden, wenn die Bohrung des Temperatursensors oder wie im Bild, die der Lambdasonde als Zugang für die Sprühsonde zugänglich sind. Bild: Tunap Bei wenigen im Fahrzeug verbauten Komponenten sagt die Fachbezeichnung so viel darüber aus, dass selbst Laien die Aufgabe des Bauteils klar sein dürfte. Beim im Abgasstrang sitzenden und auch als Dieselpartikelfilter (DPF) bezeichneten Rußpartikelfilter trifft dies allerdings zu spiegelt der Begriff die Funktion des Filters doch trefflich wider. Für einen Kfz- Profi reicht dieses Wissen jedoch bei Weitem nicht. Neben Know-how zu Arbeitsweise und Regeneration muss er auch für Fehlersuche und die Möglichkeiten des Service gerüstet sein. Zu Letzterem zählt etwa das Spülen von Partikelfiltern, was im Grunde eine zeitwertgerechte Wiederherstellung der Funktionsfähigkeit von nicht mehr einwandfrei arbeitenden DPF darstellt. Zum besseren Verständnis jedoch der Reihe nach: So wie der Name des Dieselpartikelfilters Programm ist, so gilt für ihn dasselbe, was auch für Luft-, 18 Krafthand 4/2013

2 Abgasnachbehandlung Werkstattpraxis Öl- oder andere Filter zutrifft: Sie setzen sich im Laufe der Zeit zu. Beim DPF spricht der Fachmann dann von einer übermäßigen Beladung. Automatische Regeneration Da der Austausch eines DPF aufgrund des Arbeitsaufwands und der hohen Ersatzteilkosten nicht oder erst nach einer möglichst hohen Laufleistung anfallen soll, haben die Fahrzeughersteller einen Regenerationsmodus im Motormanagement integriert. Die Steuerelektronik leitet die Filterregenera - tion zyklisch und automatisch ein. Für den Autofahrer läuft diese in der Regel unmerklich ab. Wann sie fällig ist, hängt von bestimmten Parametern ab beispielsweise von der zurückgelegten Wegstrecke seit der letzten Regenera - tion und der eingespritzten Kraftstoffmenge. Über solche Parameter kann das Steuergerät nämlich die Beladung des DPF errechnen. Ebenfalls zu einer automatischen und unmerklichen Regeneration kommt es, wenn das Steuergerät über den Differenzdrucksensor einen zu hohen Abgasstaudruck erkennt. Um den Staudruck zu ermitteln, vergleicht der ebenfalls zum Berechnen des Beladungsgrads herangezogene Sensor permanent den Abgasdruck vor und hinter dem DPF. Übersteigt die Differenz zwischen beiden Werten eine vom jeweiligen Fahrzeughersteller definierte Schwelle, schließt die Steuerelektronik auf einen (teilweise) zugesetzten Filter durch zu hohe Beladung. Der Regenerationsvorgang die Injektoren der Einspritzanlage für eine auf die Haupteinspritzung folgende Nacheinspritzung an. Der so eingespritzte Diesel gelangt über die geöffneten Auslassventile vom Brennraum in den heißen DPF. Hier entzündet sich der Kraftstoff, was zum Aufheizen des DPF auf die notwendige Temperatur und letztendlich zum Verbrennen der Rußpartikel führt. Einige Hersteller, etwa Peugeot oder Ford, gehen anders vor: Bei bestimmten Modellen wird nach Er - reichen des kritischen Beladunggrades über ein Dosiersystem ein spezielles Additiv in beziehungsweise vor den Partikelfilter gespritzt. Die Flüssigkeit bewirkt ein Absenken der Verbrennungstemperatur der Rußpartikel um etwa 100 bis 150 C, sodass dann die normale Filtertemperatur zum Verbrennen der Partikel ausreicht. Das Einbringen von Diesel in den Abgasstrang als Brandbeschleuniger ist somit nicht notwendig. Allerdings ist das Dosiersystem nicht wartungsfrei. Logischerweise steht das turnusmäßige Nachfüllen des Additiv-Vorratsbehälters nach Herstellervorschrift (zum Beispiel alle km) auf dem Wartungsplan. Wurde das vorgenommen, darf die Werkstatt das Zurücksetzen des Adaptionswertes zum Füllstand via Scantool nicht vergessen. Eine dritte Variante: Um den Ruß anzufachen beziehungsweise die Temperatur im Filter auf entsprechendes Niveau anzuheben, nutzen verschiedene (Nutz-)Fahrzeughersteller auch die Möglichkeit, Diesel nicht per Nacheinspritzung, sondern über einen direkt im Abgasstrang platzierten Injektor einzuspritzen. Vorteil: So lässt sich die mit häufigen Nacheinspritzungen einhergehende Ölverdünnung vermeiden. Manuelle Regeneration Damit im Filter (nahezu) alle Rußpartikel vollständig verbrennen, müssen neben einer definierten Filter- und Motormindesttemperatur auch noch ande- Doch was passiert eigentlich bei einer Regeneration? Um die Beladung zu reduzieren, müssen die Rußpartikel im Filter verbrannt werden. Dazu muss man wissen: Rußpartikel verbrennen bei etwa 600 bis 650 C zu CO 2 und Asche. Bei normaler Fahrweise heizt sich der DPF allerdings nicht genügend auf. Deshalb mussten sich die Fahrzeughersteller für das Einleiten der Filter - regeneration etwas einfallen lassen: Bei einem Großteil der Dieselfahrzeuge steuert das Motormanagement Reinigungsprinzip: Durch das Einbringen der Reinigungsflüssigkeit mit Druckluft lösen sich Ruß - partikel und Ascherückstände. Damit und durch den Druck des Abgasstroms nach der Reinigung sinkt die Beladung des DPF. Bilder: Tunap Krafthand 4/

3 Wichtige Parameter: Anhand der aufgeführten Istwerte und des Abgas- beziehungsweise des Differenzdrucks beurteilt das Steuergerät den Zustand des DPF und die Notwendigkeit einer Regeneration. Wurde der Partikelfilter erneuert, dürfen Werkstätten das Zurücksetzen der Adaptionswerte nicht vergessen. Bild: Schmidt Set mit Zubehör: Zum Tunap-Reinigungssystem gehören eine Reinigungsflüssigkeit, eine Spüllösung, eine Druckbecherpistole sowie eine 5-mm-Sonde mit 90-Grad-Sprühwinkel. Optional sind noch eine 5-mm-Sonde mit horizontaler Sprührichtung sowie zwei ver schiedene 4-mm-Sonden erhältlich. Bild: Schmidt Mit dem Handy direkt in die Produktgruppe Chemie und Systempflegemittel / re, vom jeweiligen Fahrzeughersteller individuell festgelegte Parameter erfüllt sein. So ist eine vollständige Regeneration nur während eines gewissen Fahrzyklus definierte Mindestgeschwindigkeit über eine bestimmte, meist längere Strecke möglich. Wie Kfz-Profis wissen, kommt es in der Praxis allerdings vor, dass bei einigen Fahrzeugen die erforderlichen Parameter für den automatischen Regenerationszyklus nie im vollen Umfang beziehungsweise nicht aus - reichend lang erfüllt sind. Die Ursache: Das entsprechende Fahrzeug ist überwiegend oder gar ausschließlich im Kurzstreckenbetrieb unterwegs. Die Folge: Durch das Ausbleiben oder wiederholte Abbrechen der Regeneration kommt es zu einer übermäßigen Beladung des DPF. Die Auswirkung: ein erhöhter Abgasstaudruck, den das Steuergerät über den Differenzdrucksensor erkennt. Dem Fahrer wird das Problem mit dem Aufleuchten der entsprechenden Warnleuchte signalisiert. Bei einigen Fahrzeugmodellen soll das eine Aufforderung an den Fahrer darstellen, durch ein entsprechendes, in der Betriebs - anleitung beschriebenes Fahrprofil die Beladung des DPF zu reduzieren. Die Regel ist jedoch, dass das Aufleuchten der Warnlampe zum Besuch der Werkstatt auffordert. Hat das Steuergerät aufgrund des zu hohen Abgasrückstaus und zum Schutz des Turboladers und des Triebwerks zusätzlich noch den Motornotlauf aktiviert, kommen die Kunden sowieso. Für solche Problemfälle haben die Fahrzeughersteller bekanntlich eine Funktion im Motormanagement vorgesehen, über die Werkstätten eine Regeneration manuell einleiten können. Diese leitet der Kfz-Profi via Scantool ein. Im Anschluss daran muss er eine Probefahrt absolvieren, die nach einem speziellen, meist vom Tester vorgegebenen Fahrprofil vorzunehmen ist. Hinweis: Aufgrund der hohen Filtertemperaturen während der Regeneration ist von einer Probefahrt auf einem Prüfstand abzusehen. Denn wie die Praxis gezeigt hat, kann es durch Fehlen des kühlenden Fahrt- 20 Krafthand 4/2013

4 winds zu Verformungen am Stoßfänger oder anderen Schäden kommen. Idealerweise wählt der Kfz-Profi für die Probefahrt eine Autobahn oder eine wenig befahrene Landstraße, um das Fahrprofil hinsichtlich geforderter Geschwindigkeit und Dauer einhalten zu können. Wir im Allgäu. Reinigen statt tauschen Aber was ist, wenn das Motormanagement dem Fachmann über das Diagnosescantool mitteilt, dass keine Regeneration mehr möglich ist? Dazu muss man zunächst wissen: Neben einer übermäßigen Beladung an Ruß kann auch eine übermäßige Beladung an Asche die Ursache dafür sein, dass das Motormanagement keine Regeneration mehr zulässt. Schließlich lässt sich Asche nicht verbrennen. Die Berechnung der Aschebeladung macht das Steuergerät an Parametern wie Häufigkeit der Regenerationen und dem Differenzdruck fest. Außerdem verweigert die Steuerelektronik eine Regeneration, wenn sich zu viel Ruß im Filter befindet. Dann besteht nämlich die Gefahr, dass sich durch den lang anhaltenden und unkontrollierten Abbrand der Partikel ein Temperaturniveau entwickelt, das umliegende Komponenten angreift. Schlimmstenfalls kommt es zum Fahrzeugbrand. Aus diesem Grund ist auch vor Manipulationen durch den Mechatroniker zu warnen, beispielsweise entsprechendes Verändern des Differenzdrucksignals. Dies würde eine eigentlich nicht mehr zulässige Regeneration ermöglichen. Vielmehr sollten Werkstätten das Reinigen des DPF in Betracht ziehen. So können sie ihren Kunden das Erneuern des teuren Filters ersparen, dass die Fahrzeughersteller normalerweise bei einer nicht mehr möglichen Regeneration vorsehen. Einige geben sogar festgeschriebene Wechsel - intervalle für den Partikelfilter vor. Der in Wolfratshausen bei München ansässige Spezialist für Werkstattchemie Tunap hat ein Reinigungssystem entwickelt und patentiert, mit dem Kfz-Betriebe den Filter selbst reinigen können. Damit sparen sie sich den Ausbau und das Einschicken des Filters an auf Filterreinigung spezialisierte Unternehmen. Fachgerecht Gegenüber der Redaktion erklären Alfons Urban, Leiter Produktentwicklung/Anwendungstechnik Automotive, und Torsten Krause vom technischen Support bei Tunap, dass das Reinigungssystem die Beladung des DPF durch Ruß und/oder Asche so weit senkt, dass das Steuergerät eine Regeneration wieder zulässt. Denn durch das Vermindern der Beladung sinkt auch der Staudruck, der wie schon mehrmals erwähnt, eine maßgebliche Steuergröße für das Ein - leiten einer Regeneration ist. Und so funktioniert s: Die per Druckbecherpistole über die Bohrung für den Temperatursensor in den Filter eingesprühte spezielle Reinigungsflüssigkeit löst Rußpartikel und Asche. Außerdem hält sie die gelockerten Partikel in Schwebe. Um die alkalische Wirkung des Reinigers zu neutralisieren, gehört auch SCHNELL UND PRÄZISE Scheinwerfer-Einstellgerät Typ: MLT 3000 Neue Licht-Assistenzfunktionen und Scheinwerfertechnologien erfordern eine ebensolche Generation von Scheinwerfer-Einstellgeräten für das exakte Ermitteln der Hell-Dunkel-Grenze. Mit dem MLT 3000 wurde ein neues kamerabasiertes Scheinwerfer-Einstellgerät entwickelt, das den Anforderungen aktueller und künftiger Lichtsysteme Rechnung trägt. Absolutes Highlight ist die Selbstnivellierungsfunktion. Ein Lagesensor erfasst den Neigungswinkel des Gerätes. Eventuelle Abweichungen zur Horizontalen gleicht die Software des MLT 3000 bei der Berechnung der Scheinwerferlage aus. Prüf- und Sicherheitstechnik Fahrwerkstechnik Hebetechnik Leistungsprüfstände, Diagnose-/ Abgasmessgeräte Text und Abbildungen des Beitrags sind urheberrechtlich MAHA geschützt. Maschinenbau Haldenwang GmbH & Co. KG Hoyen Haldenwang A B C D Premium Workshop Equipment

5 eine spezielle Spülflüssigkeit zum Reinigungssystem. Diese wird ebenfalls mit der Druckbecherpistole eingesprüht. Vorteile gegenüber Spraydosen-Reinigern: Einerseits ist durch den vergleichsweise hohen Druck gewährleistet, dass selbst bei einem direkt vor dem DPF sitzenden Katalysatormonolithen die Flüssigkeit bis zum Partikelfilter gelangt. Andererseits werden Tunap zufolge durch den Druck bereits Anteile loser Ablagerungen aus dem Filter gespült. Den Rest erledigt dann der Abgasstrom, und das Niveau der Filterbeladung sinkt so weit, dass eine Regeneration wieder möglich ist. Wichtig: Durch die im Filter und Auspuff befindliche Flüssigkeit kommt es zu starker Rauchentwicklung, sodass das Fahrzeug zunächst für einige Zeit im Stand auf dem Werkstattgelände zu betreiben ist. Wie die beiden Experten von Tunap versichern, liegt die Erfolgsquote der Filterreinigung bei über 90 Prozent. Außerdem weisen sie darauf hin, dass das Unternehmen die Wirksamkeit der Reinigung zusammen mit einem Hersteller von Partikelfiltern in Tests nachgewiesen hat. Entsprechende Prüfprotokolle, die KRAFTHAND eingesehen hat, belegen dies. KRAFTHAND-Wissen Filtertypen In der Regel sind die serienmäßig eingesetzten DPF als Wall-Flow-Filter konzipiert (Bild). Das heißt, sie verfügen über einen katalytisch beschich - teten und wabenförmig aufgebauten Keramikmonolithen, an dem sich die Rußpartikel anlagern. Ab einem gewissen Beladungszustand müssen diese über die Filterregeneration zu CO 2 und Asche verbrannt werden, damit kein zu hoher Abgasrückstau entsteht. Neben den Werten des Differenzdrucksensors, der den Abgasdruck vor und hinter dem Filter misst, dienen die Werte des Abgastemperatursensors dem Steuergerät zur Berechnung des Beladungszustands. Außerdem dienen beide Sensoren als Bauteilschutz. Erkennen sie einen zu hohen Rückstau beziehungsweise eine zu hohe Abgastemperatur, aktiviert die Steuerelektronik den Notlauf, um das Triebwerk und den Turbolader zu schützen. Hinweis: Bei vielen Fahrzeugen befindet sich im Gehäuse des DPF auch der Oxi-Kat. Dieser ist dem Partikelfilter vorgeschaltet. In der Nachrüstung kommen DPF zum Einsatz, die nach dem Nebenstromprinzip arbeiten. Die Abscheidung der Partikel erfolgt hier durch Anlagern an offenporigen Vlieslagen, die sich im Metallmonolithen des Filters befinden. Zur Partikelabscheidung wird der Abgasstrom mehrmals umgelenkt. Dazu verfügt der Monolith über speziell gestaltete Kanäle. Bei diesem Filtertyp ist keine Regeneration über das Motormanagement notwendig. Allerdings wartet er auch nicht mit einem so hohen Wirkungsgrad wie Wall-Flow-Filter auf. Differenzdrucksensor CO HC O 2 Temperatursensor Abgas mit Ruß C CO 2 NO x H 2 0 Katalysator gereinigtes Abgas ohne Ruß Bild: Audi Praxishinweise Neben einem ungünstigen Fahrprofil muss der Fachmann auch eine erhöhte Rußentwicklung bei der Verbrennung als Ursache für eine zu hohe Beladung des DPF ins Kalkül ziehen. Beispielsweise führen fehlerhafte Injektoren oder ein nicht einwandfrei arbeitendes AGR-System dazu. Spätestens wenn nach einem Austausch oder einer Reinigung des Rußpartikelfilters kurze Zeit später erneut ein zu hoher Beladungsgrad vorliegt, sollten diese Komponenten geprüft werden. Wissenswert ist auch, dass ein zu hoher Differenzdruck beziehungsweise Staudruck eine Fehlermeldung zur Ladedruckregelung nach sich ziehen kann. Dazu schilderte Hella Gutmann im Dezember 2012 in seinem Fehler des Monats (lässt sich unter als News - letter abonnieren) einen interessanten Problemfall. Dabei kommt unter anderem die Empfehlung zum Ausdruck, den Partikelfilter bei einem Differenzdruck > 200 mbar zu ersetzen. Diesbezüglich merkt Tunap-Experte Urban an: Solange der Motor anspringt und nicht durch einen Rückstau abstirbt, kann eine Reinigung des DPF vorgenommen und somit dessen Austausch eventuell vermieden werden. Lässt sich der Motor aufgrund des Rückstaus nicht mehr starten oder liegt ein mechanischer Defekt an der Filterkeramik vor, dann hilft natürlich nur noch ein neuer DPF. Torsten Schmidt 22 Krafthand 4/2013