Juni 13, 2021

Häufige Ausfallzeiten für die aktive Regeneration des Dieselpartikelfilters sind ein Ärgernis für Nutzer von Nutzfahrzeugen mit geringer Last (bis 55 kW) im Teillastbetrieb. Diese Ausfallzeiten können durch den Einbau einer drehzahlvariablen Lüfterkupplung deutlich minimiert werden. Er sorgt für eine schnellere Erwärmung des Abgases und der Motortemperatur, was wiederum zu einer langsameren Verstopfung und schnelleren Regeneration des Filters führt.

Seit dem Inkrafttreten der Abgasnorm Stufe V im Jahr 2020 ist der Einsatz eines Dieselpartikelfilters in Baumaschinen in Europa unumgänglich geworden. Denn im Gegensatz zu den bisherigen Abgasnormen, bei denen es vor allem um Grenzwerte für Kohlenmonoxid, Stickoxid, Kohlenwasserstoffe und Partikel ging, enthält die Stufe V-Norm einen Grenzwert für die Anzahl der Rußpartikel. Diese werden durch den Dieselpartikelfilter aus den Abgasen gefiltert. Mit der Zeit setzt er sich jedoch zu und muss regeneriert werden.

Das Problem mit dem DPF

Aber warum ist das so? In vielen kleineren Nutzfahrzeugen sind noch direkt angetriebene Lüfter eingebaut. Diese kühlen immer mit voller Leistung, sobald der Motor läuft. Sie sind jedoch für den „schlimmsten Fall“ ausgelegt, d.h. für sehr hohe Außentemperaturen von etwa 50-55°C und Volllast. Da dieser Fall selten eintritt, wird der Motor permanent unterkühlt, was zu einer unvollständigen Verbrennung des Diesels führt, insbesondere bei Kaltstarts. Die passive Regeneration des Dieselpartikelfilters, d.h. die Regeneration im regulären Betrieb, kann bei niedrigen Abgastemperaturen kaum stattfinden, da der Ruß, der sich im Partikelfilter ansammelt, nur bei hohen Temperaturen optimal oxidieren kann. Wie die folgende Grafik zeigt, oxidiert der Ruß bei Abgastemperaturen von 600°C schnell und vollständig. Selbst bei 500°C dauert die Oxidation viel länger und nur etwa 80% des Rußes werden oxidiert. Bei noch niedrigeren Temperaturen nimmt die Dauer zu und die Oxidationsrate sinkt merklich [Goldenberg 1983]. Bei Kunden mit direkt angetriebenen Gebläsen kommt es außerdem zu häufigen Stillstandszeiten, um den DPF aktiv freizubrennen.

Verbesserungen durch eine Viskokupplung für Lüfterkupplungen

Durch den Einbau einer drehzahlvariablen Lüfterkupplung wird der Motor nur bei Bedarf gekühlt. Wenn die Motorlast über einen längeren Zeitraum oder dauerhaft sehr niedrig ist, senkt die Viskokupplung die Lüfterdrehzahl, um die optimale Motortemperatur zu erreichen und die vollständige Verbrennung zu unterstützen. Die Regeneration des Dieselpartikelfilters hat die folgenden Auswirkungen:

Indem der Motor stets auf optimaler Temperatur gehalten wird, wird die Anzahl der ausgestoßenen Partikel deutlich minimiert. Die Partikel sammeln sich langsamer im Dieselpartikelfilter an, und die Zeitspanne zwischen den Regenerationszyklen wird länger.

Während eines Regenerationszyklus erreicht der Motor die optimale Temperatur für die Regeneration so schnell wie möglich, da die Gebläsedrehzahl reduziert werden kann. Die Zeit, die für einen Regenerationsvorgang benötigt wird, wird dadurch reduziert.

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