Partikelfilter für Benziner: Was Du wissen solltest

Ein Problem mit Ruß hatten lange Zeit nur Autos mit Dieselmotor. Man sah es an der schwarzen Verschmutzung des Stoßfängers rund um den Auspuff. „Dreckschleudern“ wurden solche Autos genannt. Doch während die Selbstzünder mit Filtersystemen ihre Abgase heute fast frei von Rußpartikeln ausstoßen, bekamen es vor einigen Jahren urplötzlich Benziner mit feinsten Rußpartikeln zu tun – wie das?

Das Problem ist der hohe Einspritzdruck

Hier beißt sich die Katze selbst in den Schwanz: Das Problem ist im Grunde auch ein Resultat von CO2-Grenzwerten. Um den Verbrauch des Autos und, wie gesetzlich vorgeschrieben, den Ausstoß von Kohlenstoffdioxid (CO2) zu senken, setzen die Autohersteller auf Direkteinspritzung. Der Nebeneffekt bei den hochaufgeladenen Modellen mit Turbo ist jedoch eine unsaubere Verbrennung.

Bei der Direkteinspritzung wird der Sprit in den Brennraum injiziert. Das kann Verbrauchsvorteile von bis zu 25 Prozent gegenüber Saugmotoren bringen. Jedoch verteilt sich das Kraftstoff-Luft-Gemisch bei diesem Verfahren weniger gleichmäßig als bei der Saugrohreinspritzung. Dadurch kommt es zu Rußbildung. Je höher der Einspritzdruck ist – je nach Benzineinspritzer liegt er bei bis zu 200 Bar –, desto mehr verbrannte Teilchen gelangen ins Abgas.

Gesundheitsrisiken durch Ultrafeinstpartikel

Es gibt noch ein zweites Problem: Die verbrannten Teilchen sind viel kleiner als die Rußpartikel, die beim Verbrennungsprozess in Dieselmotoren anfallen. Sie sind sogar so klein, dass sie die Zellmembranen im Körper passieren können. Studien haben gezeigt, dass diese Ultrafeinstpartikel im Nanometerbereich Atemwegs- und Herz-Kreislauf-Erkrankungen begünstigen, vor allem bei Risikogruppen.

Zur Veranschaulichung: Ein Nanometer (nm) entspricht dem Millionstel eines Millimeters (mm). Die natürliche Filterfunktion der Nase, die zum Beispiel den Rauch eines Lagerfeuers etwas reinigt, versagt dabei völlig. Mediziner stufen Ultrafeinstpartikel gefährlicher als Stickoxide ein.

Gegenmittel OPF – der Ottopartikelfilter

Mit modernen Filtersystemen steuern die Autohersteller mittlerweile bei fast allen betroffenen Modellen mit hochaufgeladenen Direkteinspritzern gegen. Das Funktionsprinzip ist dem des Dieselpartikelfilters (DPF) ähnlich. Der Partikelfilter besteht aus wechselseitig verschließbaren Kanälen und einer Membran aus porösem Keramikmaterial. Mit hohem Druck werden die Abgase durch diese Wand gepresst, in der der Ruß hängen bleibt.

Vom DPF kennt man das sogenannte Freibrennen. Dies ist bei Ottopartikelfiltern in der Regel nicht notwendig. Weil die Abgase so heiß sind, verbrennen die Ultrafeinstpartikel direkt an Ort und Stelle. Dabei fällt allerdings Kohlenstoffdioxid an. Das hat zur Folge, dass der CO2-Ausstoß wieder leicht ansteigt – und zwar um etwa 2 g/km. Auch der Verbrauch des Autos steigt leicht an.

Haltbarkeit und Kosten

Grundsätzlich verfolgen die Hersteller zwei Wege der Umrüstung: den Einbau eines separaten Ottopartikelfilters oder den Vier-Wege-Katalysator, der den OPF integriert. Die Filter selbst sollen recht lange haltbar sein. Hersteller geben eine Lebensdauer von rund 15 Jahren an, bevor die Filter ersetzt werden müssen. Wie hoch die Kosten für den Ersatz sind, wird sich in den nächsten Jahren zeigen. Denn erst seit rund zwei Jahren statten die Autohersteller ihre Fahrzeuge mit OPF aus. Das liegt vor allem an den immer strenger werdenden Abgasnormen. Herstellerangaben zufolge liegt der Preis für den Ersatz zwischen 50 und 200 Euro pro Auto.

Eine große Herausforderung war im Jahr 2018 das Zusammentreffen zweier rechtlicher Vorgaben. Ab September galten neue Grenzwerte für den Partikelausstoß von Benzinern im Rahmen der Abgasnorm 6c. Damit durften neu zugelassene Benziner mit Direkteinspritzung im Vergleich zu älteren Modellen nur noch ein Zehntel der Rußpartikel ausstoßen. Die gleichen Grenzwerte gelten auch für Dieselmotoren.

Zeitgleich wurde das Verbrauchstestverfahren auf das sogenannte Worldwide Harmonized Light-Duty Vehicles Test Procedure (WLTP) und den zugehörigen Testzyklus WLTC (Worldwide Harmonized Light-Duty Vehicles Test Cycle) umgestellt. In Deutschland muss der Spritverbrauch aller Neuwagen nach diesem Verfahren ermittelt, ausgewiesen und gemäß der WLTP-Norm genehmigt werden.

Engpässe durch neue Emissionsvorgabe und WLTP-Prüfzyklus

Die gesetzlichen Vorgaben und das neue Testverfahren brachten einige Fahrzeughersteller in Bedrängnis. Auf den Prüfständen kam es zu Engpässen, Modelle waren zeitweise nicht verfügbar oder kamen gar nicht mehr in den Verkauf, weil die Umrüstung zu umständlich und teuer war. Vor allem direkteinspritzende Benziner flogen dabei aus den Verkaufsportfolios, weil sich deren Umrüstung als besonders kompliziert gestaltete. Bei Volumenmodellen – also Modellen, die in großer Stückzahl gebaut werden – beeilten sich die Hersteller, um schnell eine Zulassung zu erhalten.

Aber weniger gängige Modelle (Nischenmodelle) traf es hart: So war der BMW 7er mit Ottomotor viele Monate nicht verfügbar; den M3 nahm BMW vorübergehend ganz aus dem Programm. Mittlerweile sind fast alle Modelle wieder verfügbar und mit OPF nachgerüstet. OPF-Hersteller wie die Firma Boysen im Schwarzwald profitieren seitdem von stark gestiegenen Umsätzen. Auch große Zulieferer wie Bosch haben sich bei ihren Entwicklungen für Ottomotoren voll auf den Partikelfilter eingeschossen.

Augen auf beim Neuwagenkauf

Fährst Du einen älteren Benziner mit Direkteinspritzung, musst Du Dir über den Partikelfilter keine weiteren Gedanken machen. Denn Bestandsfahrzeuge sind von den Neuregelungen nicht betroffen. In vielen Fällen könnten sie aufgrund technischer Hürden auch gar nicht nachgerüstet werden. Hältst Du aber Ausschau nach einem Neuwagen, musst Du aufpassen, dass man Dir keine veraltete Ware anbietet.

Denn: Als Neuwagen werden teils noch Benziner ohne OPF verkauft. Das ist legal, wenn das Modell vor September 2017 typgeprüft wurde. Hinzu kommt eine Ausnahmeregelung („End-of-series“-Regelung): Demnach können Modelle, die bald vom Markt genommen werden oder die ein Facelift erhalten, zunächst weiterverkauft werden. Die Regelung gilt bis Ende August 2019 und auch nur in engen Stückzahlgrenzen.

Schon jetzt haben sich viele Autohersteller gewappnet und erfüllen auch mit ihren Ottomotoren bereits die Euro 6d-TEMP-Norm, die ab September 2019 gilt. Mit Erfolg: In einem Test von sechs Modellen stellte der ADAC im Jahr 2018 fest, dass keines dieser Modelle den gesetzlichen Euro 6d-TEMP-Grenzwert im WLTP-Messzyklus überschritt. Auch im realen Betrieb unter Alltagsbedingungen lagen die RDE-Messwerte („Real Driving Emissions“) weit unter dem Grenzwert.

Benziner mit Ottopartikelfilter (OPF) im ADAC-Test (2018)

(Quelle: ADAC, für Schadstoffausstoß und CO2-Ausstoß hat der ADAC Punkte vergeben. Je höher die Punkte, desto besser schnitten die Ergebnisse im Ecotest ab.)

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