DPF-FAP-GPF-SCR-CAT Reinigung und Regeneration

Entstehung und Anwendung.

Die Entwicklung von Abgasnachbehandlungssystemen für Kraftfahrzeuge ist eng mit dem wachsenden Umweltbewusstsein und den zunehmenden Vorschriften zur Reduzierung der Luftverschmutzung verknüpft.

In den 1960er Jahren begann in den USA die Auseinandersetzung mit der Luftverschmutzung durch Autos. Kalifornien, insbesondere Los Angeles, hatte erhebliche Smogprobleme, was 1966 zur Einführung der ersten Vorschriften zur Kontrolle von Autoabgasen führte. 1970 folgten die bundesstaatlichen Emissionsvorschriften im Rahmen des Clean Air Act.

In den 1970er Jahren wurden die ersten trifunktionalen Katalysatoren eingeführt, die als Reaktion auf die verschärften Emissionsvorschriften in den USA entwickelt wurden. Diese Katalysatoren reduzierten die drei Hauptschadstoffe Stickoxide (NOx), Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffe (HC).

In den 1980er Jahren folgte die Einführung fortschrittlicherer Emissionskontrollsysteme, darunter Abgasrückführung (AGR), Kraftstoffeinspritzung und Sauerstoffsensoren (Lambdasonden), die die Effizienz der Katalysatoren weiter verbesserten. Auch in Europa wurden Emissionsvorschriften eingeführt, beginnend mit Euro 1 im Jahr 1992.

Mit den 1990er Jahren und der Einführung der Euro 2- (1996), Euro 3- (2000) und Euro 4-Normen (2005) wurden die Emissionsstandards weiter verschärft, was die Einführung neuer Technologien wie Dieselpartikelfilter (DPF/FAP) in Dieselfahrzeugen notwendig machte.

Der Anstieg der Dieselfahrzeuge führte zur Entwicklung neuer Abgasnachbehandlungstechnologien wie selektiven katalytischen Reduktionssystemen (SCR) zur Reduzierung von NOx-Emissionen mithilfe von AdBlue® (wässrige Harnstofflösung). Benzinmotoren wurden mit GPF-Partikelfiltern ausgestattet, um den Anforderungen der Euro 6-Normen gerecht zu werden. Diese Technologien sind heute unverzichtbar, um die strengen Umweltvorschriften zu erfüllen und die Emissionen von Kraftfahrzeugen auf ein Minimum zu reduzieren.

Aufbau und Funktionsweise.

Trifunktionaler Katalysator und Oxidationskatalysator.

Ein trifunktionaler Katalysator (auch Drei-Wege-Katalysator genannt) ist eine zentrale Komponente in der Abgasnachbehandlung von Fahrzeugen mit Benzinmotoren.

1. Stickstoffmonoxid (NOx) - Reduktion zu Stickstoff (N2) und Sauerstoff (O2)
2. Kohlenmonoxid (CO) - Oxidation zu Kohlendioxid (CO2)
3. Kohlenwasserstoffe (HC) - Oxidation zu Kohlendioxid (CO2) und Wasser (H2O) 

Der trifunktionale Katalysator besteht aus:

1. Kern: Keramik oder Metall mit wabenförmiger Struktur für eine große Kontaktfläche.
2. Aktive Schicht: Bedeckt den Kern und enthält Edelmetalle wie Platin (Pt), Palladium (Pd) und Rhodium (Rh).
3. Gehäuse: Aus Metall, schützt den Katalysator und sorgt für seine korrekte Position in der Abgasanlage.

Damit ein trifunktionaler Katalysator effektiv arbeiten kann, muss er unter bestimmten Bedingungen arbeiten:

1. Ein trifunktionaler Katalysator arbeitet optimal bei Temperaturen zwischen 250°C und 900°C .
2. Erfordert eine genaue Steuerung des Kraftstoff-Luft-Gemischs, um effizient zu funktionieren.
3. Sauerstoffsensoren (Lambdasonden) vor und nach dem Katalysator überwachen den Sauerstoffgehalt und helfen dem Motorsteuergerät (ECU), die Mischung zu optimieren.

Im Gegensatz zu Benzinmotoren verwenden Dieselmotoren häufig einen Oxidationskatalysator, der Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe oxidiert, aber nicht in der Lage ist, NOx zu reduzieren.

Dieselpartikelfilter (DPF/FAP) und Benzinpartikelfilter (GPF)

Dieselpartikelfilter (DPF) sind entscheidend für die Reduzierung von Partikelemissionen in Dieselfahrzeugen. Sie bestehen meist aus porösen Materialien wie Siliziumkarbid (SiC) oder Cordierit und haben eine Wabenstruktur, die Partikel zurückhält, während die Abgase passieren. 

• Je nach Fahrzeugtyp und Einsatz gibt es "trockene" DPF-Systeme, die ohne chemische Zusätze arbeiten,
• Und "nasse" Systeme, die ein Additiv verwenden, das die Regeneration des Filters bei niedrigeren Temperaturen ermöglicht.

Diese Filter werden vom Motorsteuergerät überwacht, das den Füllungsgrad misst und bei Bedarf eine Regeneration einleitet, um den Filter zu reinigen.

In Benzinmotoren, insbesondere bei Direkteinspritzern, kommen GPF-Filter zum Einsatz, um die Partikelemissionen zu reduzieren. Diese Filter arbeiten ähnlich wie DPFs und verbrennen angesammelten Ruß automatisch bei normalen Motorbetriebstemperaturen.

Bei Nassfiltersystemen wird ein spezielles Additiv verwendet, das, wenn es dem Kraftstoff zugesetzt wird, die Verbrennungstemperatur des Rußes verringert, so dass der Regenerationsprozess des Partikelfilters bei einer niedrigeren Temperatur stattfinden kann. Ruß, der sich in einem Partikelfilter ansammelt, benötigt normalerweise eine hohe Temperatur (etwa 600 °C), um zu verbrennen. Das Additiv senkt diese Temperatur auf etwa 450 °C, wodurch der Regenerationsprozess einfacher und schneller abläuft, insbesondere bei niedrigeren Motordrehzahlen und -temperaturen. Die Flüssigkeit wird in einem speziellen Tank oder Reservoir im Fahrzeug gelagert und automatisch in kleinen Mengen in den Kraftstofftank dosiert. Das Motormanagementsystem (ECU) steuert die Dosierung des Additivs, um die richtige Menge im Kraftstoff sicherzustellen. Wenn der Kraftstoff im Motor verbrannt wird, verbleibt das im Additiv enthaltene Cer in Form von Partikeln, die vom Partikelfilter zusammen mit dem Ruß aufgefangen werden. Wenn sich die Cer-Partikel im DPF ansammeln, verringern sie die Temperatur, bei der der Ruß zu brennen beginnt. Auf diese Weise kann der Regenerationsprozess des Filters auch bei normalem Stadtverkehr effizient durchgeführt werden.

SCR-Katalysatoren.

SCR-Katalysatoren sind zentrale Komponenten in der Abgasnachbehandlung von Dieselfahrzeugen. Sie reduzieren NOx-Emissionen durch die Einspritzung von AdBlue® in den Abgasstrom, das im Katalysator chemisch reagiert und NOx in Stickstoff (N2) und Wasser (H2O) umwandelt. Der Katalysator selbst besteht aus einem keramischen oder metallischen Wabenkern, der mit katalytischen Substanzen wie Aluminiumoxid oder Platin beschichtet ist.

Regenerationsprozess.

Unser Regenerationsservice umfasst die chemische Reinigung von Partikelfiltern und Katalysatoren. Dabei werden alle Partikel und Ablagerungen entfernt, ohne die Struktur des Filters zu beschädigen. Die Reinigung erfolgt mithilfe von Chemikalien und einem Wasserstrahl unter kontrollierten Bedingungen. Dieses Verfahren stellt sicher, dass die Filterleistung bis zu 98% wiederhergestellt wird.

Vor der Reinigung wird jeder Filter gründlich inspiziert, um mechanische Schäden auszuschließen. Sollte der Filterkern beschädigt sein, bieten wir eine Regeneration durch den Austausch des Filterelements an.

Ursachen und Arten von Schäden

Anzeichen für einen beschädigten oder übermäßig gesättigten Partikelfilter oder Katalysator sind unter anderem:

1. Verringerte Motorleistung
2. Ungleichmäßiger Motorlauf bei niedrigen Drehzahlen
3. Erhöhter Kraftstoffverbrauch
4. Aufleuchten der Motor- oder Filterwarnleuchte
5. Rauch aus der Auspuffanlage

Die häufigsten Schäden umfassen:

1. Verschmutzung: Auslaufen von Motoröl, übermäßige Ruß- oder Ascheansammlung.
2. Überhitzung: Probleme durch fehlerhafte Einspritzung, Abgasrückführung oder Motorabstimmung.
3. Mechanische Beschädigung des Kerns: Durch Hitze, Temperaturschock oder Vibrationen.