9 Empfehlungen für die Praxis

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Aus physikalischen Gründen können feinstrukturierte Rußfilter die Korrosionsbeständigkeit kompakter Werkstoffe nicht erreichen. Um jene möglichst lange aufrecht zu erhalten, ist die Schutzwirkung einer Oxidschicht von ausschlaggebender Bedeutung. Aus werkstofflicher Sicht sollte diese Funktion vorrangig vor Festigkeitsüberlegungen (Zeitstandfestigkeit) behandelt werden, denn nur dann bleibt das Filter auch strukturell intakt. Die interkristalline Oxidation muß aufgrund der starken Kerbwirkung bei Drahtmaterial im Zehntelmillimeter-Maßstab vernachlässigbar gering sein.

Der Mangel an radienabhängigen (Korrosions-)Daten erschwert die rechnerische Behandlung kugelförmiger Teilchen. Für zukünftige Anforderungen sollten radienabhängige Daten der freien Enthalphie- und entsprechende Korrosionsdaten ermittelt werden.

Die verlangten werkstofflichen Reserven sind beim bislang verwendeten austenitischen CrNi-Stahl W.-Nr. 1.4841 in der Verarbeitungsform als Filtergewebe nicht gegeben: Der Stahl ist in dieser Form nach Definition des Stahl-Eisen-Werkstoffblattes (SEW) 470 nicht hitzebeständig. Andere chromoxidbildende Werkstoffe bieten nur geringfügige Verbesserungen. Gelingt es nicht, die Einsatztemperatur absolut zuverlässig auf 500-550 ˚C zu begrenzen, sollten aluminiumoxidbildende Legierungen erwogen werden.

Sie versprechen selbst bei vergleichsweise feineren Filterstrukturen eine Erhöhung der zulässigen Einsatztemperaturen von 500 auf 800-900 ˚C im Abgas. Die in der Literatur vorausgesagte höhere Oxidationsbeständigkeit dieser Werkstoffe konnte bei der alitierten Filterstruktur und bei kugelförmigem Pulver in Abgas bestätigt werden. Bezieht man auf eine Temperatur von 550 ˚C, erfüllt das Metallpulver aus dem Werkstoff NiAl das Kriterium der Hitzebeständigkeit nach SEW 470. Somit wären die gesteckten Ziele -insbesondere höhere Betriebssicherheit und längere Nutzungsdauer- mit einem derartigen Werkstoff erreichbar.

Angesichts der komplex überlagerten Einwirkung extremer mechanischer, thermischer und chemisch-korrosiver Einflüsse wird dringend empfohlen, alle extremen äußeren Bedingungen wie zu große mechanische Kräfte, zu hohe Temperaturen und zu schnelle Temperaturwechsel zu limitieren. Eine Motor-Kennfeldsteuerung kann dies unterstützen. Außerdem sollte ein geringerer Schwefelgehalt des Kraftstoffes angestrebt werden.

Darüberhinaus sollten neben diesen Maßnahmen konstruktive Eingriffe vorgenommen werden. Sie versprechen einen großen Nutzeffekt. So beeinflußt insbesondere die Einbaulage eines Rußfilters maßgeblich dessen Beanspruchung: Je näher am Motor das Filter eingebaut wird, desto höher ist seine Durchschnittstemperatur (Ruß-Abbrandhäufigkeit). Infolgedessen nimmt die zu speichernde Rußmenge und das notwendige Filtervolumen(-masse) ab. Die zu verkraftenden Temperaturdifferenzen und -spitzenwerte sinken, weil die Wärmefreisetzung pro Abbrand kleiner wird. Thermisch verursachte mechanische Spannungen sinken ebenfalls; zudem erscheint der umstrittene Einsatz von Additiven zur Absenkung der Rußzündtemperatur verzichtbar.