Dieselruß: Ein Zweites Leben für den Partikelfilter

KIEL, 02.06.2015 – Immer mehr Baumaschinen sind mit einem Dieselpartikelfilter ausgerüstet, der den Dieselruß weitgehend aus dem Abgas herausfiltert. Was viele nicht wissen: Auch Partikelfilter müssen gewartet werden. Komatsu reinigt in Hannover Filter aus seinen Maschinen aus ganz Mitteleuropa.

von Hendrik Stellmach

DPF in der Wartung bei Komatsu
In Hannover wartet Komatsu hauseigene DPF aus ganz Mitteleuropa. | Foto: B_I

Mit der Abgasstufe IIIB traten die ersten Partikelfilter in Komatsu-Maschinen ihren Dienst an. Die wurde am 1. Januar 2012 eingeführt, dann gab es eine Übergangsregelung. Doch erst seit Mitte 2014 kommen nach und nach die ersten Filter zur Reinigung nach Hannover. Logisch: Sie mussten ja erst auf die Betriebsstunden in den Stufe IIIB-Maschinen kommen, die eine Reinigung notwendig machen. Zum Verständnis: Reinigung ist nicht gleich Regeneration. Regeneration bedeutet, dass die Rußpartikel im Innern des Filters zu Asche verbrannt werden – das geschieht laufend und im wesentlichen ohne Zutun des Fahrers. Die Reinigung hingegen wird erforderlich, wenn zu viel Asche im Filter angesammelt wurde. Das kann die Maschine nicht selbst, und es kann auch nicht im Betrieb geschehen.
Übrigens, auch wenn wir hier von Asche sprechen: Streng genommen wird der Ruß in den Filtern nicht verbrannt, sondern oxidiert. Bei der Oxidation werden aus Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoff die ungiftigen Stoffe Kohlendioxid, Wasser und Stickstoff. Die offene Flamme, die wir mit dem Wort Verbrennung assoziieren, gibt es bei diesem Prozess nicht. Ein Hinweis, der manchem sicher helfen wird, die Vorgänge im Innern seiner Maschine besser zu verstehen. Warum das wichtig ist? Weil der Unternehmer durchaus dazu beitragen kann, dass die Filter in seinen Maschinen lange störungsfrei laufen. Warum das so ist, hängt mit den chemischen Prozessen im Abgasstrang zusammen.

Regeneration: Aktiv oder passiv

Der KDPF, bestehend aus Dieseloxidationskatalysator (DOC) und Dieselpartikelfilter (DPF) sorgt dafür, dass das, was im Filter hängenbleibt, sobald es heiß genug ist, automatisch oxidiert. „Ab 420 bis 430 Grad ist das ein selbstlaufender Prozess, dass Abgase durch ihre eigene Hitze den im Filter aufgefangenen Ruß oxidieren“, erklärt Lars Lüder vom Komatsu-Produktmarketing. „Durch diese Selbstreinigung sollte sich der Filter eigentlich nie zusetzen. Weil er sich ständig selber reinigt, wenn die Maschine warm wird.“ Dieser Vorgang wird Regeneration genannt, und zwar in diesem Fall passive Regeneration. Erreicht die Maschine über längere Zeit nicht ihre Betriebstemperatur, etwa weil der Motor immer schnell wieder abgestellt wird, kann der Prozess nicht automatisch ablaufen, sondern muss vom Fahrer in Gang gesetzt bzw. aktiviert werden (aktive Regeneration). „Eigentlich“, sagt Lüder, „ist die Regeneration für uns gar kein großes Thema. Die Maschinen stehen ja bei unseren Kunden nicht herum, sondern sie laufen.“ Daher erfolge die Regeneration der Filter zu 98 Prozent passiv.

Blick ins Innere eines Dieselrußpartikelfilters
Blick ins Innere des KDPF-Gehäuses: Das Abgas passiert zunächst den Dieseloxidationskatalysator (DOC), bevor es durch den Filterkörper des DPF geleitet wird. | Grafik: Komatsu

Das Problem ist nur: Egal ob der Filter aktiv oder passiv regeneriert, eines wird dabei nie entfernt: die Rückstände der Regeneration, die Asche. Sie lagert sich an den Wänden der Filterkanäle an. Sie ist chemisch nicht weiter reagierbar und muss daher von Zeit zu Zeit mechanisch aus dem Filter entfernt werden. Lüder erklärt den Gedanken, der hinter der Filterreinigung steht: „Beim Auto ist es ganz einfach: da fahren Sie alle zwei Jahre zum TÜV, und der sagt Ihnen dann, ob Ihre Abgase stimmen oder nicht. Wir fahren mit unseren Maschinen aber nicht zum TÜV. Wie können wir also sicherstellen, dass unsere Geräte über die volle Betriebszeit funktionieren? Also hat man gesagt, das Gerät soll – so wie es in den USA schon funktioniert – vom Hersteller zurückgenommen und ausgetauscht werden.“
Und woher weiß ich als Betreiber, wann der Filter gereinigt werden muss? Das Flottenmanagement-System Komtrax meldet dem Komatsu-Händler 100 Stunden, bevor eine Wartung ansteht, per email die Seriennummer, den Kunden und den Standort der betreffenden Maschine. Der Händler setzt sich mit dem Kunden in Verbindung und vereinbart einen Termin für die Wartung. Der Mechaniker fährt dann zum Kunden und baut das Filtermodul aus, im Gepäck einen neuen KDPF. Den gebrauchten Filter schickt er zur Reinigungs- und Aufbereitungsstation ins Komatsu-Werk nach Hannover. Eingeschickt wird dabei genaugenommen nicht nur der Filter, sondern das ganze KDPF-Abgasreinigungs-Modul, zu dem auch ein Dieseloxidationskatalysator und Sensoren gehören.

Immer informiert

Funktioniert ein Filter nicht ordnungsgemäß, sondern zeigt Auffälligkeiten in der Weise, dass er zum Beispiel alle paar Betriebsstunden aktiv regenerieren muss, dann kann Komatsu frühzeitig eingreifen. Anhand der Komtrax-Daten kann die Ursache des Problems ermittelt werden. Vielleicht stellt sich dann heraus, dass die Maschine stundenlang im Standgas herumtuckert oder ständig nur kurz an und dann wieder ausgeschaltet wird, ohne ihre Betriebstemperatur zu erreichen. Unter solchen Bedingungen könne kein Filter ordentlich regenerieren, sagt Lüder. Allerdings komme das relativ selten vor. Wahrscheinlicher seien Störungen des DPF durch Schäden, verursacht entweder durch Herstellungsfehler, Fehler beim Einbau oder Fehler in der Handhabung wie zum Beispiel Schläge auf den Filterkörper oder gar Fallenlassen des Filterelements. Entdeckt würden solche Fehler aber spätestens in der nächsten routinemäßigen Wartung des Filters, die bei Komatsu nach 4.500 Betriebsstunden stattfindet und vom Service- und Wartungspaket „Komatsu Care“ abgedeckt wird. ...

DPF-Element in der Wartung
Der Komatsu-Techniker setzt das Filterelement in den Brennofen ein. Dort wird es mehrere Stunden lang bei 800 Grad „gebacken“, das heißt, sämtliche Rußreste werden zu Asche verbrannt. | Foto: Komatsu
Den kompletten Beitrag lesen Sie in der kommenden Ausgabe des bi-BauMagazins.