Informationen zum Partikelfilter (viel Text!)

Political maneuvering particle filter

For Peugeot, the introduction of the particulate filter on its large diesel engine was a major marketing success. As such, the filter should also be remembered in history. However, the overly zealous German environmental protectors saw the particulate filter as a welcome opportunity to prove once again that they were the biggest. Who cares that the Environmental Protection Agency (EPA) in the USA only downgraded diesel exhaust from "highly likely" to be carcinogenic to "probably" in May 2002, because there were still no definitive proof of a health hazard despite around 60 studies? And this applies in the USA with their miserable diesel fuel, which contains at least 50 times (!) more sulfur than the fuel sold here. Because since January 1st, all gasoline types and diesel fuel in Germany only contain a maximum of 10 ppm of sulfur. However, sulfur is one of the substances that form particles in exhaust gases. In addition, sulfur accumulates in the catalysts and impairs their function. In fact, the emission of particulate matter decreased by between 5 and 10 percent after the introduction of 10 ppm, and this can be even more in older engines. Our environmental guardians are also not interested in the fact that automobile manufacturers have long been working on development programs for combustion in the engine, with which pollutants in the exhaust gas are reduced. This could simply not occur. The key is "homogeneous combustion". However, the path to achieving this is challenging. It leads to individual control of each cylinder and is significantly supported by improved fuels. Thus, the VW research team repeatedly emphasizes that synthetic fuels, such as "Sunfuel" (from biomass) and "Synfuel" (from fossil sources), can improve the exhaust behavior of even the best modern diesel engines by around 50 percent, without any further modifications to the engines. In addition, we in Europe have uniform emission limits that are constantly being tightened. For example, Euro 4 halves the proportion of nitrogen oxides and particulate matter compared to the current Euro 3. VW was the first manufacturer to demonstrate that this hurdle can be overcome with internal engine modifications. The Wolfsburg-based company already offers three Euro-4 diesel engines, and another will be added in the spring. The 1.7-liter four-cylinder diesel from Opel is also compliant with Euro 4 regulations. Fiat has also developed a new 1.3-liter diesel for Euro 4, and more engines will follow – and none of them require a particulate filter. The emission regulations not only limit particulate emissions, but also those of nitrogen oxides and carbon monoxide (CO). For gasoline engines, unburned hydrocarbons (HC) are also a factor, which diesel engines practically do not emit. Even with the diesel engine, he performs significantly better than the gasoline engine, but it has problems with nitrogen oxides and particles. The Euro 4 emission limits ensure that the gap between the diesel and gasoline engines becomes smaller. After that, it can only contain a maximum of 0.25 grams per kilometer of nitrogen oxides in the exhaust and 0.025 grams of soot (particles). This is less than what it absorbs from pollutants, dust, and airborne particles. Diesel engines have always been more expensive to manufacture than gasoline engines. This is not a problem for expensive cars, but it is a significant factor for smaller and more affordable ones. Their fuel injection systems must be manufactured with the same precision, using the same expensive materials, as those of the larger engines. That's why the price difference with gasoline engines in small engines is much more pronounced. You also have to expect an additional cost of around 500 euros for a particulate filter with its associated control unit. This would lead to no one buying small diesel cars anymore because of the large price difference. Is this what the environmental strategists are aiming for? Is it okay with them that diesel engines consume around 30 percent less than gasoline engines and therefore also emit around 30 percent less carbon dioxide? Currently, there is only one manufacturer for filter monoliths (Ibeden/Japan), and another is likely to be added. So, here there is a monopoly that dictates prices, and no one can circumvent it. Since the regeneration of the particulate filter only begins at temperatures between 550 and 600 C, Peugeot sprays a substance based on rare earth elements. This lowers the regeneration temperature to 450 to 500 C. Nevertheless, Peugeot recommends a warning light in the instrument panel. It lights up if there is too much unburned particulate matter accumulated in the filter. Then, the operating manual recommends driving a longer distance at a higher speed so that the particles burn and the filter is relieved. Small cars are often driven in short distances. We would like to apologize in advance to all ladies named Lieschen Müller if we refer to the "Lieschen-Müller-Cycle," where the engine never properly warms up. Also, the particulate filter never reaches regeneration temperature, whether an additive is injected or not. The filter becomes increasingly clogged, the exhaust backpressure increases, and consequently, the fuel consumption. This effect is further exacerbated by late injection during the cold phase, which is also found in Peugeot vehicles. This is used to heat up the exhaust, but it also consumes additional fuel. In this case, we can only advise potential buyers to purchase a much cheaper gasoline engine that does not consume fuel in short trips and does not have filter problems. Peugeot recommends replacing the particulate filter after 80,000 kilometers. The buyer of an expensive car will likely find these costs easier to bear than that of a more affordable car. These costs could also lead to the demise of smaller diesel engines. In the USA, a lifespan of 12,000 miles is required, which is approximately 200,000 kilometers. If a particulate filter does not last this long, the manufacturer must bear the cost of replacement. While German car manufacturers - particularly DaimlerChrysler and VW - are currently trying to make diesel engines popular in the USA again, they cannot have a particulate filter. The "hour of truth" in the USA will only arrive in 2006, when gasoline and diesel engines must meet the same emission standards. Whenever politicians tinker with technology, trouble is bound to follow. Engineers are unable to get their voices heard, as politicians are more focused on self-promotion. However, resistance is now beginning to form. The fact that VDA President Bernd Gottschalk is warning against the particulate filter, and VW researcher Wolfgang Steiger calls this type of exhaust gas aftertreatment the "horror of every engine developer," and BMW CEO Helmut Panke calls the particulate filter a bad solution, may be dismissed by politicians as lobbying. However, it is more difficult to dismiss the negative attitude of ADAC President Peter Meyer. He has, like all engineers who oppose the general introduction of the particulate filter, solid reasons for doing so. Whatever automobile manufacturer wants to or must install a particulate filter, because otherwise they cannot meet the Euro 4 emission standards, should do so. If other manufacturers are able to meet the standards without a particulate filter, that is their achievement. Punishing them and consumers with a forced installation of a particulate filter is bordering on insanity. And we already have too much of that around us.

PS/Christian Bartsch

Source: PS report, 03.02.2003

[Translating...]joh joh die einen lösens mit verstand und know how ( sprich optimierung der einspritzung ) die anderen mit nachverbrennung. leider sind halt unsere politiker auf das trittbrett der weniger intelligenten lösung aufgesprungen ! leider haben sie dabei übersehen, daß es bei der entsorgung, des bei 80tkm vorgeschriebenen wechsels des partikelfilters, u.u. auch wieder entsorgungprobleme auftreten werden !

[Translating...]Hallo,

Die Entsorgung würde ich nicht so als Problem ansehen, die Monoliten sind meist aus Siliziumkarbid, der Ruß kommt auch so in die Umwelt und der Rest ist haupsächlich Ölasche, also ungefährliches Kalziumkarbonat.
Außerdem kann man die Filter angeblich reinigen und nochmal benutzen.

[Translating...]

OM611 wrote:

.... Die Entsorgung würde ich nicht so als Problem ansehen, die Monoliten sind meist aus Siliziumkarbid, der Ruß kommt auch so in die Umwelt und der Rest ist haupsächlich Ölasche, also ungefährliches Kalziumkarbonat. Außerdem kann man die Filter angeblich reinigen und nochmal benutzen. ...

Reinigen kann man die schon , aber den Abfall aus der Reinigung musst du als Giftmüll entsorgen (frag bitte nicht warum, es ist aber so -- Auskunft Peugeot).


Nochwas wundert mich an dem Artikel doch sehr. Der ADAC hat vor einem Jahr (oder sogar schon länger her) einen Peugeot mit Partikelfilter (Dauer) getestet und danach die Forderung zur generellen Einführung der Partikelfilter aufgestellt. Als ich vor jurzem die ADAC Seite wieder mal besucht habe, war davon keine Rede mehr. Jetzt muss ich in dem Artikel lesen das der ADAC-Präsident Peter Meyer sich gegen die generelle Einführung des Partikelfilters stellt. ... Sehr komisch ... ??!??

Weiterhin Wunderlich ist die Position von BMW und DC, die mit den jetzt verfügbaren CR Systemen die Euro 4 Norm entweder nur mit Partikelfilter oder (wie Opel) mit einem Magermotor erreichen dürfen. Möglicherweise sind allerdings schon CR Systeme in der Pipeline die das schaffen (wovon ich überzeugt bin). Andererseits kommt die Verringerung des Schwefelanteils im Diesel der Verringerung der Rußzahl wieder entgegen. Wie das dann aber für die "Alt-Diesels" aussieht würde ich doch mal gerne wissen. Bei der ersten Schwefel Verringerung sind die Pumpenhersteller Sturm gelaufen, weil sie befürchteten die Pumpen machen das nicht mit.

[Translating...]ich bin mit dem artikel auch nicht 100%ig zufrieden.
die haltbarkeit bei den dpf (dieselpartkelfilter) ist länger, wie die angegebenen 80.000 km. diese angabe ist sicherlich nur eine absicherung des psa-konzerns, da noch keine jahrelange beobachtung im normalen strassenverkehr stattfinden konnte. man denke an die ersten kat's für benziner, dort wurden und werden zum teil noch lebensdauern von 80.000 km angegeben, obwohl die kat's länger richtig arbeiten.(mein golf zwei hat mit einem kat über 300tkm geschafft und die werte bei den au's locker unterboten)

mit dem mehrverbrauch, durch angepasste einspritzung stimmt schon, aber mehrverbrauch verursachen viele abgasreinigende massnahmen; z.b. agr !

dpf's sind keine endlösung! die automobilentwickler arbeiten an weiteren massnahmen, die aber noch nicht serienreif oder momentan zu kostspielig sind. auch íst die entwicklung von dpf's insofern interessant, als dass ältere fahrzeuge nachgerüstet werden können und so sauberer werden.
problematisch ist ja auch nicht sosehr die euro 4, sonderen vielmehr euro 5 und der us-markt.

mit dem lieschen-müller stimmt schon. der filter muss in bestimmten zyklen gereinigt werden. diese reinigung erfolgt durch eine höhere abgastemperatur und benötigt eine zeit von ca 10-15 minuten. dieser reinigungsprozess wird erst bei erreichen der betriebstemperatur gestartet. das hauptproblem bei der reinigung ist das benötigte ändern von einspritz-, ladedruck-, agr-variablen während der fahrt. der kunde soll nichts von dem prozess während der fahrt merken, was aber nicht so einfach zu realisieren ist, durch die leistungseinbussen bedingt durch den reinigungsprozess.
jemand der nie betriebstemperatur erreicht, muss diese dann halt absichtlich hervorrufen. aber seien wir mal ehrlich: wieviele leutekaufen sich nen diesel, welcher in anschaffung, versicherung teurer ist, um im jahr 5000 km zu fahren ?

die filter sind weniger umweltbelastend, wie katalysatoren, da sie nicht beschichtet sind mit irgendwelchen metallen oder sonstigen chemischen stoffen. die filterung erfolgt lediglich durch das durchströmen der filterporen, bei denen die russpartikel hängen bleiben. beim reinigen werden diese partikel lediglich verbrannt und gehen durch die poren durch.

der trend geht übrigens zum reinigungsprozess ohne zusatzstoffe und lediglich zum start des reinigungsprozesses geänderter verbrennungsvariablen. die reinigung findet dann selbstständig statt.


mfg ixery

[Translating...]

ixery wrote:

... die haltbarkeit bei den dpf (dieselpartkelfilter) ist länger, wie die angegebenen 80.000 km. diese angabe ist sicherlich nur eine absicherung des psa-konzerns, da noch keine jahrelange beobachtung im normalen strassenverkehr stattfinden konnte.

sicher richtig

Quote:

man denke an die ersten kat's für benziner, dort wurden und werden zum teil noch lebensdauern von 80.000 km angegeben, obwohl die kat's länger richtig arbeiten.(mein golf zwei hat mit einem kat über 300tkm geschafft und die werte bei den au's locker unterboten)

... das ist ein Trugschluß. Bei der AU wird die Katalysator Funktion gar nicht geprüft, da wird sogar vor dem Kat gemessen. es wird nur das Regelverhalten der Lambdaregelung überprüft. Eine Katalysatorfunktion kannst du nur auf dem Rollenprüfstand beurteilen. De ADAC hat das vor einigen Jahren mal getan und das Ergebnis war Haaresträubend - da waren KATs nach 30.000km hin!!

Quote:

mit dem mehrverbrauch, durch angepasste einspritzung stimmt schon, aber mehrverbrauch verursachen viele abgasreinigende massnahmen; z.b. agr ! dpf's sind keine endlösung! die automobilentwickler arbeiten an weiteren massnahmen, die aber noch nicht serienreif oder momentan zu kostspielig sind. auch íst die entwicklung von dpf's insofern interessant, als dass ältere fahrzeuge nachgerüstet werden können und so sauberer werden.

Nenn man ordentliche Nachrüstlösungen mit DPF anbieten würde wäre das eine feine Sache, doch die Automobilindustrie hat daran keinerlei Interesse.

Quote:

problematisch ist ja auch nicht sosehr die euro 4, sonderen vielmehr euro 5 und der us-markt.

... und genau dort kannst du den Partikelfilter nicht gebrauchen, da der Schwefelgehalt im US-Kraftstoff zu hoch ist und dadurch der Filter zerstört würde. Der DPF benötigt extrem Schwefelarmes Diesel.
Genau aus diesem Grund gibt es in den USA auch noch keinen PD!

Quote:

... die filter sind weniger umweltbelastend, wie katalysatoren, da sie nicht beschichtet sind mit irgendwelchen metallen oder sonstigen chemischen stoffen. die filterung erfolgt lediglich durch das durchströmen der filterporen, bei denen die russpartikel hängen bleiben. beim reinigen werden diese partikel lediglich verbrannt und gehen durch die poren durch.

derzeit werden aber noch Zusatzstoffe benötigt und dadurch wird es dur Giftküche.

Quote:

der trend geht übrigens zum reinigungsprozess ohne zusatzstoffe und lediglich zum start des reinigungsprozesses geänderter verbrennungsvariablen. die reinigung findet dann selbstständig statt.

Wollen wir das beste hoffen. Wenn ich mir den Partikelwert von dem Peugeot so ansehe ist das schon gewaltig niedrig.

das ist ein Trugschluß. Bei der AU wird die Katalysator Funktion gar nicht geprüft, da wird sogar vor dem Kat gemessen. es wird nur das Regelverhalten der Lambdaregelung überprüft. Eine Katalysatorfunktion kannst du nur auf dem Rollenprüfstand beurteilen.

Das kann ich so nicht stehen lassen. Bei der AU wird sehr wohl hinter dem KAT gemessen, die Sonde wird doch ins Endrohr gesteckt. Der Anschluss, der nur bei VAG-Motoren zu finden ist, war mal zu Diagnose und Grundeinstellzwecken. Und da kann ich aus eigener Erfahrung als AU-Prüfer die Behauptung untermauern, dass es durchaus möglich ist, dass ein KAT 200k oder 300k KM durchhält und immer noch mit Leichtigkeit die Messwertvorgaben erreicht werden.
Gruß,
Dominique

[Translating...]

Die für die Prüfung der KAT Funktion wichtigen Schadstoffwerte NOx und CH werden doch bei der AU gar nicht gemessen! Dort wird nur der CO Gehalt gemessen und der sagt über die KAT Funktion wenig aus.

Sicher kann ein KAT 200 Tkm oder älter werden, aber die NOx und die CH Werte liegen dann jenseits von gut und böse. Die Benziner AU ist genau so Schwachsinnig wie die Diesel AU. Bei beiden werden nur Hausnummern gemessen die keinerlei Aussagen über den Zustand des Katalysators oder anderer Abgasreinigungssysteme zulassen. Oder kann ich anhand der Trübung eine Aussage über den NOx Gehalt der Dieselabgase machen? Nein! Eine Aussage über den DPF dagegen mit der AU ist sehr wohl möglich.
Weiterhin wird das Ansprechverhalten des Katalysators mit zunehmender Laufzeit schlechter und das wir bei der AU auch nicht gemessen. Eine ausgiebige Prüffahrt wäre zwingend nötig (Rollenprüfstand). Doch wer soll das bezahlen?

Die AU ist Absolut Unsinnig!

Übrigens war das Messrohr vor dem KAT mal Pflicht. Ich habe mit meinem Jetta jedes mal Ärger weil keins dran ist!

Die für die Prüfung der KAT Funktion wichtigen Schadstoffwerte NOx und CH werden doch bei der AU gar nicht gemessen! Dort wird nur der CO Gehalt gemessen und der sagt über die KAT Funktion wenig aus.


Hallo.

Der KAT verbrennt CO genauso wie HC. Deswegen kann man mit dem CO-Wert schon eine (ungefähre) Aussage über den Zustand des KATs machen.
Aber natürlich nicht so gut wie mit den neueren OBD-Systemen die mit einer zweiten Lambdasonde hinter dem KAT die Sauerstoff-Speicherfähigkeit und damit die Alterung des KATs überprüfen. (Beim Benziner)
Bei erhöhtem CO-Wert könnte natürlich auch nur die Lambdasonde kaputt sein und deswegen der KAT nicht richtig funktionieren.

Beim Diesel wird man auch bei einem erhöhten CO-Wert den KAT verdächtigen, aber über das Ansprechverhalten sagt das natürlich nichts aus, wie du sagst.
Das größte prinzip-bedingte Problem sind leider die NOx, die ja wegen dem Mager-betrieb des Diesels nicht in einem KAT verarbeitet werden können.

Deswegen ist ein KAT für einen Diesel nicht so entscheidend wie für einen Benziner. Abgasrückführung und Partikelfilter dafür umsomehr. Und wenn ich wetten müßte dann würde ich darauf setzen, daß die ständig verschärften Abgasvorschriften auch die VAG irgendwann mal zu diesem Filter zwingen werden.

schöne Grüße
Ernst

[Translating...]

Ernst S. wrote:

Der KAT verbrennt CO genauso wie HC. Deswegen kann man mit dem CO-Wert schon eine (ungefähre) Aussage über den Zustand des KATs machen.

... oder es wird auf eine falsche Motoreinstellung geschlossen und einfach gegengesteuert (magerer oder fetter), damit vertuschst du einen defekten KAT und das wars dann.

Quote:

Aber natürlich nicht so gut wie mit den neueren OBD-Systemen die mit einer zweiten Lambdasonde hinter dem KAT die Sauerstoff-Speicherfähigkeit und damit die Alterung des KATs überprüfen. (Beim Benziner)

Das sollte zumindest schon mal besser funktionieren wie das derzeitige System. Denn nur an einer Seite des Katalysators zu messen ist absoluter Blödsinn!
Ich kenne Autos die mit einer KAT Attrappe die AU problemlos bestehen.

Quote:

Bei erhöhtem CO-Wert könnte natürlich auch nur die Lambdasonde kaputt sein und deswegen der KAT nicht richtig funktionieren.

... das fällt bei der Regelkreisprüfung auf ... sofern das Abgassystem korrekt dicht ist, was bei älteren Autos zu bezeifeln ist.

[Translating...]Hallo,

Für EU 5 wird der Diesel die Anordnung Kat Filter Kat brauchen. So kann man in Verbindung mit einem hervorragenden Einspritzsystem, also Common-Rail, alles so regeln, dass das Abgas sauberer als die angesaugte Luft ist.

Hello everyone!

The pollutant values of NOx and CH, which are important for the inspection of the KAT function, are not actually measured during the inspection! There, only the CO content is measured, and it provides little information about the KAT function.


The CAT also burns CO just like HC. Therefore, one can already make an (approximate) statement about the condition of the catalytic converter based on the CO value.

Now let's move on to more facts and details about the technology of AU measurement devices and catalysts:

1. How does a CAT (Catalytic Converter) work in an Otto engine?

Under the assumption of an optimal mixture of Lambda 1, both reduction and oxidation occur in the KAT when the optimal operating temperature of 400-800 degrees Celsius is reached. In this process, the various gases are converted as follows. In the oxidation process, carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (CH, usually indicated as HC on the measuring device) are converted into carbon dioxide (CO2) and water vapor (H2O) in combination with oxygen (O2). The reduction process converts nitrogen oxides (NO, NO2) into nitrogen (N2) using carbon monoxide (CO) as a reducing agent, and reduces the remaining CO to CO2. As a formula, it looks like this:
2 CO + O2 -> 2 CO2
2 C2H6 + 7 O2 -> 6 H2O
2 NO + 2 CO -> N2 + 2 CO2

2. What does an AU tester measure, or why are these devices called '4-Gas testers'?

In a modern, today-required exhaust gas analyzer for Otto engines, carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2), unburned hydrocarbons (CH or HC), and the residual oxygen content in the exhaust gas are measured. From these 4 gases, the lambda value, the 5th measurement parameter, is then calculated. Therefore, it should definitely be clear that all exhaust gas components are relevant for the inspection and that a defective catalytic converter would definitely be noticeable during the inspection. During the testing process, you can clearly see when the effect is no longer sufficient. Most often, the CO content will then be astronomically high in the partial load range.

This should at least already work better than the current system. Because measuring only on one side of the catalyst is absolutely nonsense!
I know cars that pass the MOT without a real catalytic converter, using a 'cat emulator' instead.

... this is noticeable during the inspection process ... provided that the exhaust system is properly sealed, which is common in older cars.

Never and ever! Passing a G-KAT inspection with a fake KAT, at best in idle! During the partial load measurement, the CO values with a defective or missing KAT easily reach 6%, which no one can achieve! And a leaky exhaust system has no effect on the regulation loop inspection, although the upper and lower measurement values vary compared to a dense exhaust system, the change is always exactly the same. Furthermore, the inspection of the exhaust system also includes a thorough inspection for leaks, as well as a check of the fuel system for leaks.

The AU is absolutely ridiculous!

Yes and no. Regarding the gasoline engine, I believe that both the purpose and the quality of the inspection are definitely worth the effort, and the measurement is capable of providing a correct statement about emissions in normal driving. However, regarding diesel engines, there is a very big difference of opinion... I have already managed to get TDI's with 50,000 km on them to pass the test in 6 years (how was that called again? Lieschen-Müller-cycle ), but they only passed on the 8th or 9th attempt (!) in the 3rd test . However, the vehicles were actually in perfect condition, just properly broken in, but they had been heavily used in city traffic. Furthermore, in my opinion, the so-called 'free acceleration' is essentially the same as reading from coffee grounds. Actually, one should measure with a 'bum container' on a mountain with a 5-7% slope, as this would produce a significant amount of exhaust!

Greetings,

Dominique

D. Kurz wrote:

...Never! Passing a G-KAT inspection with a fake CAT is impossible, at best, it will only pass in a "dummy" mode. During the partial load test, the CO values with a faulty or missing CAT will easily reach 6%, which no one can pass. And a leaking exhaust system has no effect on the regulation loop inspection, although the upper and lower measurement values will vary compared to a dense exhaust system, the change is always exactly the same.

For example:
A non-tightly sealing exhaust manifold gasket allows foreign air to enter the exhaust system depending on the flow speed, thus reducing the CO value in the partial load range (measurement), but not in idle. It works perfectly - I've tried it myself.
By the way, several cars initially failed the inspection because the head gasket wasn't completely sealed. This damage was not audible but could be measured with the inspection tester. Tighten the set screws a bit more, and the alignment would no longer be a problem.
Do you really believe that every racing car passes the emissions test legally, given all the engine modifications? Rally cars also need to pass an inspection, as they are registered (at least in Germany).
There will be no exhaust gas tester that will not detect the malfunctioning of the Catalytic Converters. If you mount the parts on a rolling dynamometer and run the engine through a full cycle (with load), you can use a standard exhaust gas analyzer to detect the absence of a catalytic converter.

Quote:

In addition, the inspection of the exhaust system also includes a thorough inspection, as well as a check of the fuel system for leaks.

Do you understand? Even the TÜV (German technical inspection) is unable to do this (see above).

Quote:

... Furthermore, in my opinion, the so-called "free acceleration" is essentially the same as reading from coffee grounds. Actually, one should measure with a "bum container" on a mountain with a 5-7% slope, as this would produce a significant amount of exhaust!

Unfortunately, it's not much different with a gasoline engine. Free acceleration is definitely nonsense!

[Translating...]@ D. Kurz,

Wie berechnet ihr denn das Lambda? Meines Wissens braucht man dazu noch Kraftstoffmasse, C-H-Verhältnis und Drehzahl (der Restsauerstoff wird dann nicht benötigt). Bei einer Messung nach Kat dürfte wegen der ohnehin geringen Werte der Fehler recht groß werden.

[Translating...]habe soeben einen bericht gelesen, dass peugeot die lebensdauer seiner dpf's bereits auf 120.000 km hochgesetzt hat. war in einer luxemburger autozeitschrift.

ixery

Andererseits kommt die Verringerung des Schwefelanteils im Diesel der Verringerung der Rußzahl wieder entgegen. Wie das dann aber für die 'Alt-Diesels' aussieht würde ich doch mal gerne wissen. Bei der ersten Schwefel Verringerung sind die Pumpenhersteller Sturm gelaufen, weil sie befürchteten die Pumpen machen das nicht mit.

die pumpen sind doch auch reihenweise verreckt



Verschleißprobleme bei schwefelarmem Dieselkraftstoff
Für Einspritzsysteme ist Einhalten der Norm entscheidend

Bosch-Forschung hat mit einem zuverlässigen Verschleißprognose-Verfahren für Dieselkraftstoff weltweiten Maßstab gesetzt / Von Klaus Meyer (FV/FLM)
Um die schädlichen Bestandteile im Dieselabgas reduzieren zu können, wird der Schwefelgehalt im Dieselkraftstoff in den nächsten Jahren weltweit reduziert werden. Gesetze und Verordnungen für ein stufenweises Vorgehen sind bereits in Kraft. Der schwefelarme Kraftstoff kann Verschleißprobleme in der Einspritzausrüstung hervorrufen. Um auch die vielen Millionen bereits verkaufter Systeme davor
zu schützen, müssen gute Schmiereigenschaften von Dieselkraftstoff über besondere Zusätze garantiert werden. In langjähriger Arbeit hat deshalb die Arbeitsgruppe Tribologie der Abteilung Technische Mechanik im Technischen Zentrum Forschung auf der Schillerhöhe in Zusammenarbeit mit dem Geschäftsbereich Einspritzausrüstung Diesel ein Prüfverfahren für die Schmierfähigkeit von Dieselkraftstoff erarbeitet, das mittlerweile zur weltweit gültigen Norm geworden ist.
Tribologie ist die Lehre von Reibung und Verschleiß, die als unabhängige Größen zum Beispiel am Kontakt zwischen Laufrolle und Hubscheibe einer Einspritzpumpe auftreten. Der Begriff der Schmierfähigkeit eines Kraftstoffs kennzeichnet die Verschleißeigenschaften, die für das Erreichen der geforderten Qualität und Lebensdauer von Bauteilen wesentlich sind.
Mit der etwa zeitgleichen Einführung von stark entschwefelten Dieselkraftstoffen in Schweden und Kalifornien Anfang der 90er-Jahre, traten bei Verteilereinspritzpumpen aller Hersteller Pumpenausfälle und deutliche Verschlechterungen des Einspritzverhaltens auf. Aus Untersuchungen an Flugturbinenkraftstoffen war bekannt, dass die guten Verschleißeigenschaften von Dieselkraftstoffen mit den Eigenschaften der erst bei höherer Temperatur verdampfenden Anteile zusammenhängen. Es
handelt sich dabei um polare chemische Verbindungen, deren Moleküle leicht auf Metalloberflächen adsorbiert werden. Sie wirken reibungs- und verschleißvermindernd. Dies wurde beim gesetzlichen Festlegen der Kraftstoffanforderungen allerdings nicht berücksichtigt. Folglich wurden den Dieselkraftstoffen beim Entschwefeln auch diese polaren Moleküle entzogen und damit ihr Verschleißverhalten wesentlich verschlechtert. Da sich diese Problematik wiederholen könnte, ist es nötig, über eine weltweit gültige tribologische Prüfmethode die Funktion der Einspritzsysteme zu gewährleisten.
Bevor aber eine Methode definiert werden konnte, mussten zunächst die tribologisch relevanten Bauteile in Einspritzpumpen analysiert und daraus die maßgebende Verschleißbeanspruchung abgeleitet werden. Denn ein sicherer Zusammenhang zwischen dem Verhalten des Kraftstoffs im Erzeugnis und in der Laborprüfung war und ist oberstes Gebot. Insbesondere von der Ölindustrie wurde vorgeschlagen, dieses Problem durch entsprechende Werkstoffe oder Beschichtungen zu beseitigen. Dabei wurde übersehen, dass auch alle Systeme, die bereits eingesetzt werden – weltweit
circa 50 Millionen – vor einem Ausfall durch schlecht schmierende Dieselkraftstoffe zu schützen sind.
Mehr als sechs Jahre wurden Methoden zum Bewerten von Kraftstoffen untersucht, bei denen Beanspruchungen im Vergleich zu einem Pumpendauerlauf oder einem Flottentest mit Fahrzeugentausendfach beschleunigt ablaufen müssen. Diese Ziele wurden unter Federführung von Bosch in Arbeitskreisen der internationalen Normungsorganisation ISO, dem CEC, einem europäischen Rat zur Prüfung von Schmier- und Kraftstoffen, und dem Europäischen Komitee für Normung (CEN) mit Beteiligung der Öl- und Additivindustrie erarbeitet.
Kriterien für die Auswahl einer Prüfmethode sind unter anderem die Korrelation zur Dauererprobung, kurze Versuchsdauer, Unterscheidung und Einstufung aller Dieselkraftstoffe, quantifizierbare Verschleißmessgröße, Einsatzfähigkeit in Raffinerien zur Kraftstofffreigabe, ausreichende Reproduzierbarkeit sowie eine Kontaktbeanspruchung unter Mischreibung. Bei Mischreibung kommt es zwischen sich relativ zueinander bewegenden Bauteilen sowohl zu Festkörperkontakt als auch zu
Flüssigkeitsreibung, der Hydrodynamik. Je höher der Anteil an Festkörperkontakten ist, umso höher ist die Gefahr von kritischen Verschleißprozessen. Überwiegt dagegen der Anteil der Flüssigkeitsreibung, bilden sich zwischen den Bauteilen verschleißreduzierende Schmierfilme aus. In diesem Fall spielt die
Viskosität des Kraftstoffs die entscheidende Rolle. In kraftstoffgeschmierten Dieseleinspritzsystemen überwiegt die Festkörperreibung, was eine Prüfmethode berücksichtigen muss.Verschleißprüfungen, die Gleiten oder Schwingen simulieren, bedienen sich häufig der Modellmethoden. Dabei werden Prüfkörper mit einfachen Geometrien, zum Beispiel Kugel und Scheibe, eingesetzt. Bei solchen von der Prüfmaschine unabhängigen Messungen ist der Verschleiß nach kurzer Prüfung leicht quantifizierbar. Leider stimmen die Ergebnisse in der Regel nicht mit den Beanspruchungen im realen Bauteilkontakt überein.
Nach umfangreichen Studien und internationalen Ringversuchen, für die allein Bosch einige Millionen DM aufwendete, wurde Ende 1997 die sogenannte HFRR-Methode als CEC-Methode für Europa und als ISO-Norm ISO 12156-1 weltweit eingeführt.
HFFR bedeutet „High Frequency Reciprocating Rig„. Bei dieser Methode gleitet eine festgespannte Kugel unter Belastung über eine Platte schnell hin und her. Beide Prüfkörper sind vollständig von erhitztem Dieselkraftstoff bedeckt. An der Kugel bildet sich eine Verschleißkalotte. Ihre Größe wird als WS1,4-Wert - von englisch wear scar - bezeichnet. Je größer dieser Abtrag ist, umso schlechter ist die Schmierfähigkeit des Dieselkraftstoffs.Diese Methode allein genügt jedoch nicht, den Ausfall von Einspritzsystemen zu verhindern. Ein Grenzwert für die zulässige Schmierfähigkeit und gleichbedeutend das zulässige Verschleißverhalten von Pumpen waren festzulegen: die sogenannte Assessed Pump Wear Rating Number (AWR). Über eine Gewichtung beschreibt sie das Gesamtverschleißverhalten einer Verteilereinspritzpumpe. Ihr
Grenzwert ist 3,5. Die Wettbewerber von Bosch definierten diese Größe in ähnlicher Weise. Damit ist eine systemübergreifende Bewertung möglich.
Auf der Basis von Ringversuchen und Feldtests haben die Einspritzsystemhersteller für die Schmierfähigkeit einen Laborwert WS1,4 von maximal 460 Mikrometer gefordert. Dagegen protestierten die multinationalen Ölkonzerne heftig, da sie ihren Kraftstoffen mit entsprechenden Kosten chemische Zusätze beigeben mussten, um dies wieder zu erreichen. Bosch und seine Wettbewerber haben sich durchgesetzt: Seit Februar 1998 gilt dieser Wert in der Europäischen Union, seit Oktober 1998 auch weltweit. Einige europäische Länder benötigten allerdings knapp zwei Jahre, um die Norm durchzusetzen. Regelmäßige Kraftstoffüberwachungen zeigen auch die schlechte
Qualität der Dieselkraftstoffe in den USA, wo die Norm bisher nicht eingehalten wird.
Mit der Leistungssteigerung bisheriger und der Einführung neuer Systeme haben sich die
Anforderungen an Dieselkraftstoffe verschärft. Die genormte Schmierfähigkeit bildet daher nur noch eine Mindestanforderung. Sehr schwefelarme oder schwefelfreie Dieselkraftstoffe werden in Kürze selbst in Drittländern dominieren.
Die Geschäftsleitung des Bereichs Einspritztechnik Diesel hat deshalb eine Task Force eingesetzt, um die kritischen Eigenschaften von Kraftstoffen frühzeitig zu erkennen und zu bewerten. In enger Zusammenarbeit mit den Entwicklungsabteilungen arbeitet die Zentralstelle Technische Mechanik dazu an neuen Methoden, wie zum Beispiel Mischreibungssensoren, und leistet einen wesentlichen Beitrag bei der globalen Definition der tribologischen Eigenschaften zukünftiger Kraftstoffe.

Wettlauf mit den Gesetzen
Vorgaben für Abgase / Von Hermann Grieshaber (K5/EMF3)

Die Forderung nach hochwertigem Dieselkraftstoff resultiert hauptsächlich aus der weltweiten Abgasgesetzgebung, die in den Industriestaaten bereits heute sehr niedrige Schadstoffemissionen vorschreibt und sich noch drastisch verschärfen wird. Auch sogenannte Schwellenländer werden im Abstand von rund fünf Jahren mit ihren Gesetzen den Industrieländern folgen.
Motoren- und Fahrzeughersteller entwickeln schadstoffarme Motoren und verbrauchsgünstige Fahrzeuge. Einspritzausrüstungshersteller erarbeiten leistungsfähige Hochdruckeinspritzsysteme. Dafür ist von der Mineralölindustrie ein Dieselkraftstoff hoher Qualität zu liefern. Zu den Kriterien gehören eine hohe, die Zündwilligkeit beschreibende Cetanzahl, Dichte und Viskosität mit geringer Streuung,
eine Siedelinie mit niedrigem Siedeende, niedriger Aromatengehalt sowie ein niedriger Schwefelgehalt oder Schwefelfreiheit, was mit höchstens zehn parts per million (ppm) Schwefel festgelegt wurde. Für lange Lebensdauer und gleichbleibende Funktion der Einspritzsysteme sind auch wichtig: gute Schmierfähigkeit, kein freies Wasser und geringer Gehalt an Schmutz.
Die meisten dieser Kriterien sind für die Europäische Union in der Dieselkraftstoffnorm EN 590 festgeschrieben und werden meist auch eingehalten. Was noch fehlt, ist eine Festlegung zur Einführung von schwefelfreiem Dieselkraftstoff. Es wurde bislang nur beschlossen, Dieselkraftstoff mit höchstens 50 ppm Schwefel im Jahre 2005 einzuführen. Dies ist für die meisten Abgasnachbehandlungen aber zu viel.
Auch aus anderen Gründen ist die nachhaltige Senkung des Schwefelgehaltes von heute bis zu 350 ppm in der EU wünschenswert. Rund 98 Prozent des Schwefels werden als Schwefeldioxid emittiert.
Dieses trägt über die Bildung schwefliger Säure zum Entstehen des sauren Regens bei, der das Pflanzenwachstum beeinträchtigt. Ohne Katalysator werden circa zwei Prozent des Schwefels als Sulfatpartikel emittiert, mit Katalysator und hohen Abgastemperaturen erheblich mehr. Durch Vermindern von früher 1 500 auf 500 ppm Schwefel wurden in Deutschland pro Jahr bereits circa 40000 Tonnen weniger Schwefeldioxid und circa
3 000 Tonnen weniger Sulfatpartikel emittiert.
Die Abgasgesetzgebung hat dazu geführt, dass innerhalb von 15 Jahren die Hauptschadstoffe Stickoxide, Kohlenwasserstoffe und Partikel auf circa zwölf Prozent beziehungsweise sechs Prozent der Werte von Euro 1 von 1992 vermindert werden mussten. Die Euro-5-Grenzwerte und ihr Einführungszeitpunkt werden zur Zeit noch diskutiert. Die Stufe Euro 4 ist im Jahre 2005 bei kleinen und mittelgroßen PKW noch ohne
Abgasnachbehandlung zu erreichen. Dagegen sind für Euro 5 und den kalifornischen Grenzwert LEV 2 (low emission vehicle, Stufe 2), der 2004 für durchschnittlich 25 Prozent der Neufahrzeuge gelten wird, Partikelfilter oder Stickoxid-Katalysator oder gar beides erforderlich. Das Partikelfilter könnte zum Beispiel ein sich ständig regenerierender Abscheider sein, in dem die Kohlenstoff-Teilchen mit Stickstoffdioxid reagieren und dadurch in Kohlendioxid unter Bildung von Stickstoffmonoxid
umgewandelt werden. Da sowohl das Partikelfilter als auch der Stickoxid-Speicher-Katalysator auf katalytischer Wirkung beruhen, müssen damit ausgerüstete Fahrzeuge mit schwefelfreiem Dieselkraftstoff betrieben werden. Andernfalls würden anstelle der Stickoxid-Umwandlungen unerwünschte Reaktionen mit Entstehen von Schwefelverbindungen ablaufen und der Katalysator wäre für die erforderliche Abgasnachbehandlung teilweise oder ganz „vergiftet“ und damit außer Funktion.


CU Gremlin