Umwelttechnik 11.08.2006, 19:23 Uhr

Filter sorgt für neuen Schub bei Diesel  

ein etwas höherer Verbrauch und sinkende Motorleistung – Corning will dies marginalisieren mit einem Keramikfilter aus modifiziertem Cordierit. Er hat größere Einlasskanäle und ein höheres Speichervermögen für Asche.

Der Anteil von Diesel-Pkw an den Neuzulassungen in Deutschland soll in den nächsten fünf Jahren von heute 44 % auf 50 % steigen, prognostiziert der Verband der Automobilindustrie (VDA). Über 250 Modelle bzw. Varianten mit Dieselpartikelfilter (DPF) seien bereits im Angebot, und 86 % aller hier neu zugelassenen Diesel-Pkw mit Filter kämen von heimischen Marken, so der VDA.

Vorwiegend haben Filter-Diesel keramische DPF. Sie wurden von den keramischen Katalysatorträgern abgeleitet, die durchgängige Kanäle besitzen. Bei den DPF wird die eine Hälfte der Kanäle an den Ausgängen verschlossen, die andere an den Eingängen. Die Abgase müssen durch die Kanalwände strömen und laden hier ihre Rußfracht ab. Vorteilhaft ist der hohe Abscheidegrad nachteilig, dass der Abgasgegendruck während der Beladung wächst, dadurch der Kraftstoffverbrauch steigt und die Motorleistung sinkt.

Die bisherigen Nachteile will Corning mit dem „Duratrap AC“-Filter (AC steht für das Material „Advanced Cordierit“) marginalisieren. Das US-Unternehmen stellte kürzlich in New York die neue Dieselpartikelfilter-Entwicklung vor, mit deren Produktion und Auslieferung an Dieselmotorenhersteller Anfang 2007 begonnen werden soll.

Als Material wird nach wie vor das preiswerte Cordierit (Mg2Al4Si5O18) verwendet, aber in einer von Corning modifizierten Form. Die neuen Dieselpartikelfilter aus Advanced Cordierit können auch mit einer asymmetrischen Zellgeometrie hergestellt werden, deren Einlasskanäle dann rund ein Viertel größer sind als bei denen mit Standardzellgeometrie. Dadurch steige das Speichervermögen für Asche erheblich an, heißt es. Die etwas größeren Einlasskanäle sorgten dafür, dass der Gegendruck über die Laufzeit wesentlich weniger stark ansteige als bisher.

Die Neuentwicklung des Dieselpartikelfilters von Corning erhält besondere Bedeutung, weil es gelang, die thermische Beständigkeit des Duratrap AC durch die Variation der Wandstärken zu verbessern. Da der Abbrand des Rußinhalts auch hier durch motorische Maßnahmen eingeleitet werden muss, eigne sich der Filter aber nicht zur Nachrüstung.

Corning war das erste Unternehmen, dem es im Jahr 1974 gelang, einen keramischen Katalysatorträger für die automobile Anwendung zu extrudieren. Nach Ablauf der Patente drängte eine immer größere Zahl von Wettbewerbern auf den Markt, die zum Einstieg in diesen offensichtlich lukrativen Markt die Preise unterboten. Erster Hersteller eines keramischen Filters für Diesel-Pkw in Europa war darum auch die japanische Ibiden, die 2001 die Filter für den Peugeot 307 mit 2,0-l-Dieselmotor (80 kW) lieferte. Corning konnte, wie auch die anderen Hersteller von Keramikfiltern, erst später auf die explosionsartig gestiegene Nachfrage der Automobilindustrie reagieren, so dass es zu Lieferengpässen kam.

Interessant ist in diesem Zusammenhang, dass seit 1986 mit der Emitec in Lohmar nur ein einziger Wettbewerber die Probleme des Metallträgers endgültig gelöst hat. Die Verwendung von hauchfeinen Metallfolien lässt eine Vielzahl von Ausführungsformen zu, die der Keramik verwehrt sind. Allerdings ist aus Stahlfolien kein „geschlossener“ DPF herzustellen, dafür eignet sich der „offene“ von Emitec auch zur Nachrüstung, für die sich wiederum der keramische Träger nicht eignet. Der Metallfolien-DPF erhöht weder den Gegendruck, noch beeinträchtigt er Verbrauch und Leistung des Motors. CHRISTIAN BARTSCH/WOP

Verbrauch steigt, die Leistung sinkt

In Dieselpartikelfiltern werden die Ablagerungen durch eingespritzten Kraftstoff verbrannt. Dadurch und weil die Asche nicht durch die Poren entweichen kann, steigt bei den Filtern der Abgasgegendruck auch über die Laufzeit des Autos: der Verbrauch des Motors steigt, seine Leistung sinkt. Um die negativen Effekte zu minimieren, müssen Filter ein beachtliches Volumen und einen großen Querschnitt haben, da für die Abgasmenge nur die Hälfte der Kanäle zur Verfügung steht. Ein 2,0-l-Dieselmotor hat z. B. in der Regel ein Filtervolumen von mindestens 3 l. CB/WOP

Von Christoph Böckmann/Wolfgang Pester
Von Christoph Böckmann/Wolfgang Pester

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