Pratikelfilter

Monolithfilter

Allgemeine versiegelbare Katalysatoren

Katalysatoren Für Gas-, Methan- und Flüssiggasmotoren

Mehrschichtige Katalysatoren für Strassen und Sportfahrzeuge

Regenerierte Katalysatoren

Partikelfilter

Brain

Seit mehr als 10 Jahren produziert und vertreibt Brain hochwertige Metallkatalysatoren in ganz Europa. Das Unternehmen ist gegenwärtig der einzige italienische Hersteller und einer der wenigen europäischen Spezialisten, die in der Lage sind, beschichtete Monolithkatalysatoren aus Stahl zu produzieren, ohne von anderen Zulieferern abhängig zu sein. Die hochwertige Qualität ist dem Standard anderer Hersteller sowohl bei der Art der verwendeten Materialien (AISI 304, feuerfester Stahl) als auch bei der Güte der Katalysatorbeschichtung überlegen.

Das Produktangebot umfasst:

Einfache und mehrschichtige Monolithkatalysatoren aus Stahl mit 400/200/100 CPSI für den Einsatz im Strassenverkehr, in Sport- und Rennfahrzeugen in Motoren mit einer oder zwei Lambdasonden.

Allgemeine versiegelbare Austauschkatalysatoren für den Einsatz im Strassenverkehr sowie in Sport- und Rennfahrzeugen gemäss Motorstandard Euro 2-3-4-5.

Die feuerfesten Katalysatoren aus Edelstahl für Motoren mit Methangas- und Flüssiggasanlagen sind 100 Mal widerstandsfähiger als normale Keramikausführungen und 10 Mal stabiler als Metallmodelle.

Sie sind für Industriemotoren und Methangas, Diesel sowie Biogas mit bis zu 700 mm starken Wicklungen und Motorleistungen bis zu 50‘000 kW vorgesehen.

Mehrschichtige Katalysatoren kommen in Strassen- und Sportfahrzeugen zum Einsatz und zeichnen sich durch ihre hohe katalytische Leistung bei Motoren der neuesten Generation mit der Einstufung Euro 5 und Lambdasonde für eine hohe Sauerstoffdurchlässigkeit aus.

Regenerierte Katalysatoren eignen sich für Fahrzeuge aller Marken und jedes Baujahrs.

Die sofortige Regeneration bringt Einsparungen von über 50 % und bis zu 70 % im Vergleich zum Preis der teuersten Originalmodelle (europäisches Patent).
Seit Januar 2009 stellt BRAIN auch neue und rezyklierte Partikelfilter her. Für einige Modelle steht das komplette Produktsortiment der neuen Produktion von BRAIN mit Keramikfiltern der Güte 100/200 CPSI zur Verfügung.
In allen Fällen können verbrauchte Filter durch Austausch des Monolithkerns wieder in ein neues Produkt mit einjähriger Garantie verwandelt werden.

Verbraucht

Neues Orginal

Neues Brain Produkt

Partikelfilter

Der Partikelfilter ist die gegenwärtig einzige wirtschaftliche Vorrichtung zur Beseitigung von des Feinstaubs, der aufgrund unvollständiger Verbrennung von Dieselmotoren freigesetzt wird. Das zurzeit in Dieselfahrzeugen verwendete FAP-System ist in der Lage, bis zu 99,7 % der Partikel zu entfernen, während ein DPF-Modell lediglich 95 % erreicht.
Dabei handelt es sich um einen Monolith aus Siliziumcarbid, der mit Platin und Palladium beschichtet ist und in dem die Kanäle abwechselnd offen und geschlossen sind. Das Gas tritt in den Filter ein und wird durch die spezielle Geometrie durch die porösen Wände gedrückt, in denen die Partikel zurückbleiben, während das gereinigte Gas weitergeleitet wird (Abb. 1).
Im Verlauf der Zeit und abhängig von der Nutzung des Motors wird der Filter durch die Ansammlung des Feinstaubs mit der Zeit verstopft.
Die spontane Regeneration soll vom Motor (beim DPF) oder von der Flüssigkeit Eolys mit dem Additiv Cer (beim Partikelfilter/FAP) ausgelöst werden.

In beiden Fällen ist diese Vorgehensweise aber nicht immer erfolgreich, so dass es notwendig werden kann, den Filter auszutauschen.
Es hat keinen Sinn, den Filter durchzuspülen, weil das Wasser oder das verwendete Mittel nur den porösen Bereich durchläuft, in dem sich noch keine Partikel befinden, und keinen Einfluss auf die bereits verschmutzten und verstopften Bereiche hat.

BRAIN produziert spezielle Austausch-Partikelfilter für praktisch alle auf dem Markt vorhandenen Automodelle und empfiehlt die Erneuerung des Filters, indem der Monolith durch ein neues Produkt gleichwertiger Qualität ersetzt wird.
BRAIN rät von Reinigungstechniken ab, weil zahlreiche Untersuchungen an verschiedenen Filtern ergeben haben, dass durch Nebenwirkungen Folgeprobleme entstehen, die schädlich für die richtige Funktionsweise sind (Hintergrundbericht dazu siehe unten)

Der Ursprung der Partikel

In einem Dieselmotor mit stechiometrischer Verbrennung ist der Partikelausstoss gleich null. Im Normaleinsatz eines Autos kommt es allerdings häufig vor, dass die Pumpe mehr Kraftstoff liefert als in dem Moment verbrannt werden kann (z. B. bei einer plötzlichen Beschleunigung). Durch die Einspritzung wird der Kraftstoff in kleinste Tröpfchen zerstäubt. Davon werden einige nicht vollkommen, sondern nur teilweise verbrannt, so dass Feinstaubteilchen entstehen, die eine Grösse im Mikrobereich haben können. Die Temperatur der Abgase reicht für die Verbrennung dieses nicht verbrannten Kraftstoffes nicht aus, so dass sie über den Auspuff ausgestossen werden.
Somit setzen sich die Partikel überwiegend aus Russ zusammen, der zur Beseitigung verbrannt (oxidiert) werden muss. Dieser Prozess wird als Regeneration bezeichnet. Die Oxidation der Partikel erfolgt spontan bei Vorhandensein von O2 bei einer Temperatur von etwa 600 °C. Bei einem Dieselfahrzeug erreichten die Abgase jedoch nicht mehr 300 bis 400 °C. Daher kommen zwei Verfahren zum Einsatz:
A) Erhöhung der Abgastemperatur (DPF)
B) Senkung der Oxidationstemperatur mit Hilfe von Katalysatoren(FAP)

Abb. 1 - Das Gas tritt in die offenen Kanäle ein und wird durch die porösen Wände gedrückt, wo die Partikel zurückbleiben, während das gereinigte Gas weiterströmt.

DPF – Dieselpartikelfilter

Zur Abscheidung der Partikel müssen Bedingungen für die automatische Zündung einer langsamen Verbrennung geschaffen werden, die für eine Umwandlung in CO2, Wasser und Stickoxid sorgt. Dazu wird mittlerweile ein Trockenfilter verwendet, der die Partikel einfängt und im Verlauf der Zeit immer mehr verstopft wird. Aufgrund des anschliessenden Druck- und Temperaturanstiegs kommt es zu der automatischen Zündung einer langsamen Verbrennung, bei der alle Partikel verbrannt werden. Durch die Regeneration wird der Filter entleert, wobei die Reaktionsprodukte CO2, Stickoxid und Wasser anfallen.
Die Gaserhitzung wird durch die Einspritzung einer ergänzenden Kraftstoffmenge erzielt, die beim Kontakt mit dem heissen Gas verbrennt und dabei einen Grossteil der Partikel mit einbezieht.

Abb. 2 - CDPF-SYSTEM (CAT PARTIKELFILTER)
Das Gas verbrennt im Katalysator einen Grossteil der Partikel, der Rest verbleibt im Filter.

FAP – Partikelfilter

Der Partikelfilter ist mit dem DPF insofern identisch, als er ebenfalls offene und geschlossene Kanäle zur Abscheidung der Partikel hat. Der Unterschied besteht im System zur Erleichterung der Verbrennung des Feinstaubs, bei dem die Anzahl der spontanen Regenerationen des Filters gesenkt wird. Vor dem Filter wird eine Lösung mit Ceroxid eingespritzt. Dieser Katalysator kann die Oxide abhängig von der jeweiligen Zusammensetzung des Gases einfangen oder freisetzen.
Die Einspritzung senkt die Zündtemperatur der Partikel und nimmt den Feinstaub auf. Die Produkte der Verbrennung durchlaufen den Katalysator und werden zu CO2, Wasser und Stickoxid umgewandelt. Der nicht verbrannte Feinstaub wird im Filter zurückbehalten.
Der Filter wird ausserdem mit einer Mischung aus Platin und Palladium beschichtet, die den Prozess der Oxidation und somit die weitere Verbrennung von Partikeln fördert.
Durch das Vorhandensein eines Oxidationskatalysators am Filter wird eine durchgehende Regeneration sichergestellt. Daher kann auf den Katalysator nicht verzichtet werden, weil dann die Gefahr besteht, dass der Filter sehr schnell verstopft.
Auch der Einsatz eines nicht beschichteten Partikelfilters verschlechtert die Leistung der Anlage, mit der Folge, dass der Filter sehr schnell verstopft wird.
Somit haben die Filterausführungen DPF und FAP im Prinzip dieselbe Funktion, sie unterscheiden sich lediglich in der Art, wie die Häufigkeit der Filterwartung gesenkt wird.

Abb. 3 - FAP-SYSTEM
Durch einen Katalysator (Cer) und einen beschichteten Filter wird die Oxidation des Feinstaubs wirkungsvoll aktiviert.
Die Reste verbleiben im Filter.

Warum verstopft der Filter?

Abb. 4 - Die auf lokalen Wärmestau zurückzuführenden Verformungen der Kanäle durch die wiederholten Verstopfungen sind deutlich zu erkennen.

Die vorhandene Elektronik kann die erforderliche Regeneration durch die ständige Kontrolle des Differenzdrucks (elektronisch gemessener Druckabfall) und des Temperaturunterschieds (K-Sonden) einleiten. Allerdings wird durch eine unangemessene Verwendung des Motors immer noch eine schnelle Verstopfung des Filters verursacht.

Wenn man hauptsächlich im Stadtverkehr unterwegs ist, wird deutlich mehr Feinstaub produziert. Dadurch ergeben sich nur sehr selten die richtigen Voraussetzungen für die Regeneration (hohe Gastemperaturen), so dass ein FAP- oder DPF-Filter schon nach fünf- bis zehntausend Kilometern verstopft sein kann.
Fährt man jedoch viel auf der Autobahn, sind die Temperaturen ständig sehr hoch und die Verbrennung erfolgt immer stechiometrisch, so dass die Partikel minimiert werden und es häufiger zu einer Regeneration kommt. So kann eine Verstopfung nie oder aber frühestens nach 150‘000 bis 200‘000 Kilometern eintreten.
Der Austausch des Filters wird sodann erforderlich.

Es hat keinen Sinn, den Filter durchzuspülen, weil das Wasser oder das verwendete Reinigungsmittel nur den porösen Bereich durchläuft, in dem sich noch keine Partikel befinden (Hauptströmungsweg), und die anderen Bereiche verstopft belässt. Wenig wirksam ist auch jede andere Art der Reinigung und Regeneration, weil die schädlichsten und am meisten verstopfenden Partikel nicht verbrannt werden können. Vielmehr entstehen stabile Verbindungen mit dem Silizium, aus dem der Filterkörper besteht (Siliziumcarbid), die sich nicht mehr auflösen lassen.
Den Beleg dafür erhält man, wenn sich der Filter nach der 2. Reinigung nicht mehr regenerieren lässt. In diesem Fall führt die übermässige Blockierung zu einem Wärmestau (nicht abgeleitetes Gas) in einigen Zonen, die somit verschmelzen, die Struktur des Filters zerstören und in der Folge schädliche Auswirkungen auf die Motorfunktion haben, z. B. mögliche Überhitzungen der Ventile, Beschädigung des Katalysators und Verstopfung der Leitwege (Abb. 4 und 5).
Die Lösung des Problems besteht dann darin, den Filter komplett durch ein neues Produkt zu ersetzen. Der Filter ist zur Verlängerung der Haltbarkeit unbedingt einer chemischen Behandlung in Form einer Beschichtung mit Platin und Palladium zu unterziehen.

Der normale, vom Automobilhersteller regenerierte und gelieferte FAP-Filter ist vollkommen neu. Dennoch erhält man einen Preisnachlass, weil der verbrauchte zurückgegeben und dann, mit Stahl und Keramik rezykliert, anderen Verwendungszwecken zugeführt wird.

Abb. 5 - a, b, c: BEREICHE MIT TEILWEISER VERSCHMELZUNG DES FILTERS Die Kanäle machen einen verzerrten und durch die teilweisen Verstopfungen wegen des verursachten Wärmestaus verformten Eindruck. Der FAP-Filter wurde gereinigt, aber eine solche Reinigung kann den chemisch im Filter gebundenen Partikeln nichts anhaben.

Filter von Brain

BRAIN bietet aus der eigenen Produktion vollkommen neue Filter der Güte 200 oder 100 CPSI an, die innen und aussen mit Platin und Palladium beschichtet sind und dieselbe Garantie haben wie die Originalprodukte. Ausserdem stellt das Unternehmen eine Vielzahl von regenerierten Produkten her, bei denen lediglich die interne Kassette des Filters (Monolith) durch ein neues, beschichtetes Produkt mit identischer Qualität wie das Original ersetzt wurde.
Der Vorteil ist wie immer der Preis, der im Vergleich zum Neuprodukt Einsparungen von bis zu 80 % bringt! Bei der Qualität und Zuverlässigkeit entsprechen diese Produkte den jeweiligen Originalen. Es gibt leistungsstärkere Filter mit 100 CPSI, die aber wesentlich leichter verstopfen, und FAP-Filter mit 200 CPSI mit grösserer und länger anhaltender Filterkapazität.

Orginalfilter von Brain

Brain Filter mit 100 CPSI

Brain Filter mit 200 CPSI