DPF - Dieselpartikelfilter - Diagnose und Probleme

Úvod

Fzg.- Direktannahme (Problem mit DPF-Überfüllung)

Falls der Kunde die Wahrheit sagt, ist seine Beschreibung, wie sich die ersten Probleme bemerkbar gemacht haben, wichtig. Erfahrung: Kunde:"Ich fahre viel Landstrasse.." Wirklichkeit: Im Messwertblock abgelegter Wert von durchschnittlichen Geschwindigkeit im Regenerierbetrieb = 8km/h. Weitere Erfahrung: "Nein, mit dem Filter habe ich nichts gemacht".. Wirklichkeit: Filtr wie zubetoniert mit einem grauen kristalisierendem Stoff, dazu auch Filter schon undicht (thermischer Keramikbruch - Endrohr stark verrusst). "Glauben ist gut, wissen ist besser."

Bemerkung: Manche ernsthafte Probleme mit DPF entstehen durch eine Tachomanipulierung. Die der Kunde aus der Regel nicht besonders gerne zugeben will. Der "km Ablauf" wird üblicherweise in mehreren Steuergeräten abgelegt. Läuft die Tachomanipulierung schief, geht es mit den Regenerierungen auch schief. Mit dieser Information arbeitet der Algorithmus für das Asche-Volumen im Filter. Wie ein Keramikbruch, leitet auch diese verfälschte km-Abgabe in der Berechnungsformel ein Chaos ein und man kann nur staunen, was mit DPF alles los ist.

1. Blick ins Endrohr: Endrohr rußfrei = DPF i.O., Endrohr schwarz = DPF mechanisch defekt, durchgebohrt oder entfernt.
2. Gegendruck im Leerlauf? (Bitte hier nur Druck messen, der berechnete Befüllungsstand in % wird nach ein paar Service-Eingriffen durchaus irrelevant und der Wert verrechnet sich massiv!)
3. Funktioniert noch der Oxidationskatalysator? Falls nicht, ist es ein grundsätzliches Problem mit Regenerierung, weil der DPF zu kalt bleibt.
4. Wird der DPF-Inhalt während der Werkstattregenerierung verbrannt? Falls nicht mal eine Temperatur über 650 °C den Filter nicht frei macht, beinhaltet der DPF ein nicht brennbares Material (Asche, Schwefel, chemische Zusätze usw.)
5. Steigt der Ölpegel über die max. Markierung? Falls ja, gelingt der Diesel von zu häufigen und zu lange dauernden Regenerierung-Nacheinspritzungen in den Ölkreis, was für den Motor lebensgefährlich ist.

Diagnose über die Diagnosebuchse

Der "DPF-Beladungskoefizient" (egal, ob für Russ oder für Asche) ist ein vom Steuergerät berechnete, nicht realer Wert! Falls nur eine Variable von allen verfälscht ist, stemmt diese Angabe nicht mehr! Dies gilt auch, wenn mehrere Werkstattregenerierungen hinteinandner in kurzem Abstand durchgeführt werden.

Messwertblock "Differenzdruck über DPF": Stimmt, soweit der Differenzdrucksensor in Ordnug ist. Eine eventuelle Messbereich-Verschiebung kann durch einen Vergleich leicht festgestellt werden.

DPF Relevante Messungen

Ist das Endrohr nicht rußfrei, ist jegliche Differenzdruckmessung irrelevant, weil die mechanische Undichtigkeit (Keramikbruch, eingebohrtes Loch etc.) den Differenzdruck total verfälscht. Durch diese Verfälschung werden bei allen DPF-Berechnungen Fehler eingeschleppt, die die DPF Überwachung verwirren.

Bemerkung: Mit "schwarzem Endrohr" wird gemeint, dass das Endrohr wirklich von dicker Russ-Schicht beschlagen ist. Eine schwärzliche Verfärbung oder sehr feiner dünner Staub können nur Restspuren von einem mal überfülltem Filter sein, oder von Öl durch einen Turboladerschaden in der Vergangenheit. Man kann davon ausgehen, dass durch die Regenerierungstemperatur (700 °C) alle brenbarre Reste verbrannt werden, und wenn der Filter mechanisch i.O. ist, ist so gut wie kein Ruß am Endrohr feststellbar.

DPF - Differenzdruck Messwerte (pauschal gültig):

1. DPF leer oder Befüllungsgrad max. bis ca 15% :
- Zündung EIN: 0 - 3 mbar (bis zum nächsten offset, dann  0 mbar )
- Leerlauf (betriebswarm, AGR offen): 0 - 10 mbar (leichte Abweichung zwischen Differenzdrucksensor und Abgas-Absolutdruck)
- 1500/min.: 5 - 20 mbar
- 2000/min.: 15 - 35 mbar

Bemerkung: Es handelt sich um pauschale Richtwerte. Leichte Abweichungen zwischen Differenzdrucksensor und Abgas-Absolutdruck möglich.

2. Befüllungsgrad ca 40 - 60 % (Regenerierung nötig, könnte überwiegend nur Ruß sein, oder Asche - dann Austausch oder Reinigung nötig)
Zündung EIN: 0 - 3 mbar (bis zum nächsten offset, dann 0 mbar)
Leerlauf (betriebswarm, AGR offen): über 10 - 20 mbar (leichte Abweichung zwischen Differenzdrucksensor und Abgas-Absolutdruck)
1500/min.: über ca 50 - 80 mbar
2000/min.: über ca 150 mbar

Abgasdruckmessung vor und nach einer Werkstatt-Regenerierung zeigt:

- ob der DPF i.O. ist (kein Bruch z.B. nach einer risikoreichen Chemie-Reinigung)
- wie stark ist der Filter befüllt bzw. verstopft
- ob der Oxikat noch in einer guten Kondition ist (Russ-Brenner)
- wie hoch liegt der Asche-Bestand. Darüber informiert wieder dieser Fachartikel: DPF - FAP filtr částic (Wall Flow) - funkce a regenerace @

Oxikat-Überprüfung:

Ein Oxidationskatalysator arbeitet mit einer chemisch aktiven Edelmetallschicht, die in der Regenerierphase viel Wärme abgibt. Fehlt diese Wörme, oder ist ein von den Temperatursensoren im Abgassystem defekt, werden die eingesammelten Russpartikel nicht gesteuert verbrannt und bleiben im Filtr. Wie können wir die Oxidationsschicht überprüfen, zeigt unser Video.

Möglichkeiten über die Diagnosebuchse:

- Messwerte anzeigen / - loggen - aufnehmen (Abgasdruck, Temperaturen im Abgassystem, Regenerierung-Status usw.)
- Aktivierung der erzwungenen (Werkstatt-) Regenerierung
- Anzeige der gefahrenen km-Strecke von der letzten Regenereirung
- Anzeige der Liste der zuletzt durchgeführten Regenerierungsvorgängen
- Vergleich und Bewertung der Relevanz von Ruß und Asche-Inhalt im DPF in "g" oder "ml". 

Diagnose mit Oszilloskop:

Für den Filter selbst ist der Oszilloskop-Einsatz weniger relevant, weil die Entscheidungen vom Steuergerät viel intertessanter sind, aber für die Komponentenprüfung (Differenzsensor, Drosselklappe, EGR Ventil, Injektoren und für Hoch- sowie Niederdruck Messungen).

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Vergleich der aktuellen DPF Belaung am Drucksensor (oder am DDS) vor (oder über) DPF (1814/1)

Eine sichere Methode für die Bewertung der aktuellen DPF Beladung ist sind die Druckmessungen am DDS (oder am einfachen Drucksensor)  in drei abgestuften konstanten Drehzahlbereichen. Diese Werte bietet sogar der Messwertblock an und sind von den Berechnungsalgorithmen nicht beeinflusst.

Die Messbereiche sind:
Leerlauf, 2000U/min, 3000U/min, 4000U/min.
Diese Aufnahme stammt von einem Fahrzeug des VW Konzerns mit Motor 1,9 77kW - Motorcode "BLS", wo der Beladungskoefizient stabilisiert ca 15% betrug.

Die DDS -Sollwerte über dem DPF:

Leerlauf: 5,1mbar
2100 U/min: 20,4 mbar
3066 U/min: 61,2 mbar
4030 U/min: 104,5 mbar

Irrelevante Werte des Beladungskoefizients nach einer eingeführten Zwangsregenerierung (1814/2)

Blaue Linie oben = Differenzdruck über DPF
Rote Linie unten = Beladungskoefizient des DPF

Die Graphik auf dieser Aufnahme zeigt, dass sich die Werte nach einer Zwangsregenerierung während eine 60 km langen Probefahrt stark unterscheiden. Während der Differenzdruck ziemlich stabil bleibt (gemessener Durchschnitt ca 7,2 mbar), steigt der berechnete Beladungskoefizient sehr dramatisch an (von 4,7% auf 19,3%).

Zwangsregenerierung und nachstehende Entwicklung des DPF-Beladungskoefizients (1814/3)

Grüne Linie = DPF- Beladungskoefizient

Wie unlogisch und irreführend sich das Beladungskoefizient nach einer Zwangsregenerierung verhalten kann, zeigt diese Prüfung. Während einer über die Eigendiagnose einprogrammierten Zwangsregenerierung wurde eine ganz durchschnittliche Probefahrt durchgeführt (eine ca 35 km lange Strecke) hat sich das Beladungskoefizient unlogisch wie im Bild verhalten. Zuerst sank der Wert von ca 8,3% auf den 0% Wert wo er fast die ganze probefahrt geblieben war, dann steigte er von 0% auf  5,1% während nur 4km!

Die Koefizient-Entwicklung des DPF - Fahrbetrieb"Stadt" nach einem Kaltstart (1814/4)

Grüne Kurve  = DPF- Beladungskoefizient

Das Beladungskoefizient arbeitet grosszügig mit der Zeit und der dynamische Vewrlauf zeigt eher den Fahrbetrieb von der vorigen Fahrt als von der Aktuellen (Verspätung mindestens 1 bis 1,5 Stunden).
Die Grafik zeigt eine ca 8km lange Fahrt nach einem Kaltstart. Auch wenn das System den Russ in dieser Phase keinerlei abbbaut, zeigt die Grafik eben die verkehrte Tendenz und sinkt vom Wert  21,3% auf 15,4% der Beladung.

So sauber muss der Auspuff die ganze Zeit bleiben (Tachostand 64.000km) (1814/5)

Bei mehreren Fahrzeugen wurde das Endrohr optisch kontrolliert (hier 64.000km auf dem Tacho) und bei den intakten war das Bild so sauber wie auf diesem Foto...)

Überprüfung des Oxikat-Wirkungsgrades (1814/7)

Oxikat zuerst mit einer Heißluftpistole auf ca 200 - 250 °C vorwärmen (ca 50 Sekunden in Eingangsöffnung des Oxikats). Und dann mit kurzen Perioden die Strinfläche des Oxikats fein und fühlsam besprühen. Um den HC-Nebel tiefer in Oxikat Kanälchen zu bekommen, wird aus der anderen Seite die Luft mit einer Abgas-Absauganlage mit einem geringen Luftzug abgesaugt. Die Edelmetallschicht wird nach wenigen Sekunden intensiv aktiv (700 - 800°C), was an der glühender Farbe der Keramikschicht gut sichtbar ist. Kein Übertreiben ist empfohlen, da nach Überschreitung der Temperatur durch zu viel eingesprühten Menge HC kann zu Katalysatorschäden kommen.

Video - Die DPF Diagnose (1814/8)

Was ist in der Werkstatt alles machbar und wie sollten wir bei der Diagnose eines nicht richtig funktionierenden DPF-Systems vorgehen, zeigt unser Video.

Die Zündtemperatur hinter Kat - i.O. Verlauf (1814/9)

Durch die Nacheinspritzung steigt die Temperatur nach Oxikat innerhalb zwanzig bis sechzig Sekunden.auf ca 630-750 °C. Sobald der Rußinhalt spontan zu brennen anfängt (exothermische Reaktion), kann die Regenerierung nach 3 - 5 Minuten auch ohne aktive Nacheinspritzungen beendet werden.

BMW 3,0 d - Kein Fehler in der Motorsteuerung, sondern im Katalysator (1814/10)

Blau = T1 vot Oxikat
Grün = T2 im DPF

Diese Grafik zeigt, dass die Nacheinspritzungen vor Kat von 580 bis zu 650 °C erreichen, aber die zu schwache Oxikat-Reaktion bringt nur 40 °C Nachschub. Das ist wenig. Es hilft auch kein Flashen der update Software bei BMW Vertragswerktstatt. Im Betrieb ist dies zu wenig und der Kunde kehrt immer wieder (auch nach einer gründlichen Filterreinigung bis zu Null Volumen).

Berechneter Durchflusswiderstand über OBD Buchse (1814/11)

Fahrzeug vom Fahrzeug, Hersteller vom Hersteller unterscheiden sich die angezeigte Messwerte. Hier eine berechnete Widerstandskurve vom Mercedes Benz. Auch wenn die Skala keine Werte anzeigt (Diagnosegerät-Fehler) ist die erfolgreiche Regenerierung erkennbar.

Erzwungene Regenerierung mit DPF mit unbekanntem Inhalt (1814/12)

Der Befüllungsgrad des DPF´s lässt sich noch in eingebautem Zustand ziemlich gut analysieren. Das Endrohr muss unbedingt rußfrei sein (heisst Filter ist mechanisch i.O.)
1. Russ und Asche Bestand bei Fahrzeug Übernahme
2. Temperaturen bei Regenerierung (vor und im DPF)
3. Wie lange dauert der Temperaturaufbau im DPF
4. Auf welches Niveau sinkt der Differenzdruck über DPF nach der abgeschlossenen Regenerierung.

Blau = keine kritische Befüllung des DPF´s auch vor Regenerierung. Auch wenn zeitweise ziemlich kalte Abgase nach Kat durchströmen 270 - 580 °C (grün), sinkt Temperatur im DPF nicht unter 550 °C. In der Mitte der Grafik sieht man hinter Kat (grün) seinen Wärmeanteil von bequemen 760 °C. Im Filter herrscht auch die für Russverbrennen nötige Temperatur weit über 650 °C. Eien exothremische Reaktion findet hier jedoch nicht statt, da der geringe Inhalt sich als ein wenig Asche erkennbar macht.

Russ oder Asche? (1814/13)

Dies erkennen Sie durch einen Vergleich des Abgasdrucks vor und nach einer Zwangsregenerierung im Leerlauf. Sollte der Abgasdruck auch nach einer temperaturmässig erfolgreichen Regenerierung vor DPF hoch bleiben, heisst es, das im DPF ziemlich viel vom nicht brennbarem Material gelagert ist. Dann heisst es Austausch oder günstigere Reinigung des DPF Filters.

Montagefreie Oxikat-Prüfung direkt am Fahrzeug (1814/14)

Es geht schnell und ohne großen Arbeitsaufwand. Man braucht nur eine marktübliche Heißluftpistole und schon kann man durch eine Lambdasondenöffnung das Oxidationskatalysator auf eine Reaktionstemperatur von ca 200 °C direkt am Fahrzeug bringen. Dort, wo die Öffnung nicht gut zugänglich ist, braucht man noch einen hitzebeständigen Panzerschlauch. In der Abgasanlage muss ein geringer Zug gewährleistet sein. Wie mach man das, zeigt dieses Video.

Video, jak diagnostikovat problémy s filtrem částic (1814/23)

Krátké video shrnuje seznam úkonů, jak by měly vypadat první kroky "osahání" problému s častým zanášením filtru částic nebo s nemožností regenerovat. Ostatní detaily naleznete v odborném doprovodném článku a v příbuzných článcích na téma filtrů částic DPF (FAP, CPF).

Test funkčnosti katalyzátoru před DPF bez demontážně na vozidle (1814/29)

Určitě se nikomu nechce demontovat výfuk jen proto, aby otestoval katalyzátor před filtrem, zda funguje. Nevadí, jde to i na autě, jak jsme zdokumentovali v našem videu, kde popisujeme ještě dalších pár detailů, aby byl test proveden správně a hlavně bezpečně.
U tohoto testu je třeba zabezpečit zejména výfukové odsávání před požárem. Musíme totiž odsávání okolo výfuku utěsnit tak, aby byl ve výfuku zajištěn tah vzduchu od otvoru lambdasondy do koncovky výfuku. Pokud test trvá krátce, jak je na videu, nebezpečí požáru nehrozí.

Případ z praxe ukazuje náročnost na diagnostiku (1814/30)

Zákaznice původně přijela na problém svítící kontrolky, kdy byl v paměti závad uložen EGR ventil. Na vozidle byl kromě tohoto problému ještě jeden docela rozvinutý problém, kterého si bylo potřeba po opravě EGR ventilu všimnout, jinak by se zákaznice vrátila na reklamaci (... v horším případě už jako "nespokojená" nevrátila nikdy).

Hnědá barva tyčinek při suchém čištění nízkofrekvenčními rázy (1814/35)

Pokud má materiál při čištění filtru (čištění Advanpure) hnědorezavou barvu a nejsou zapalitelné (jen pár drobných jisker, přičemž se nevyvíjí exotermické teplo hořením sazí, které jsou v materiálu obsaženy v řádech promile), dá se říci, že vozidlo, z něhož byl filtr pro vyčištění demontován, bylo systémově v pořádku a umělo do poslední chvíle (ca 200.000 km) regenerovat.

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