Bei der Verbrennung im Dieselmotor entstehen viele Stoffe, die für die Umwelt und dem Menschen schädlich sind. Es handelt sich zum Beispiel um Kohlenstoff (CO), unverbrannte Kohlenwasserstoffe (UCH), Stickoxide (NOx) und im Falle eines Dieselfahrzeugs Feinstaub-Partikel, bezeichnet als PM10. Sie sind kleiner als 10 Mikrometer. Daher müssen heute verbaute Diesel-Partikelfilter die strengen Vorgaben der Euro 6 Abgasnorm erfüllen.

Diesel-Rußpartikelfilter (DRPF) nennt man auch einfach Rußpartikel- oder Dieselpartikelfilter (DPF). Sie sind notwendiger Bestandteil in der Abgasnachbehandlung von Dieselfahrzeugen und haben die Aufgabe, den Rußpartikel-Ausstoß deutlich zu verringern. Das geschieht je nach Filter-Modell auf unterschiedliche Weise. Man unterscheidet grundsätzlich zwischen Wandstromfiltern aus Keramik-Modulen oder Sintermetallen und Nebenstrom-Tiefbettfiltern. Seit 2014 gilt für Pkws mit Dieselmotor die Euro 6 Norm (höchstens 4,5 mg Partikel pro gefahrenem Kilometer).

Rußpartikelfilter werden oft aus poröser Keramik (Siliziumcarbid, Cordierit, Aluminiumtitanat) gefertigt und hinter dem Vorkat eingebaut. Alle ihre Kanäle sind an den jeweils gegenüberliegenden Enden mit Stopfen verschlossen. Dadurch wird der vom Motor freigesetzte Abgasstrom an verschiedenen Stellen in seinem Fluss abgebremst, sodass er die kleinen Filter-Poren passieren muss. Die Sauerstoff-, Kohlendioxid- und Wassermoleküle werden sofort wieder ausgeleitet. Feste Stoffe, Asche- und Ruß-Teilchen bleiben als sogenannter Filterkuchen an den Filterwänden und in den Poren hängen und setzen den Partikelfilter im Laufe der Zeit zu. Je mehr Ruß sich ablagert, desto größer werden der Strömungswiderstand und der Abgasgegendruck innerhalb des Dieselpartikelfilters. Wie stark der Filter bereits mit Asche-Partikeln und Ruß verstopft ist, lässt sich mithilfe von vor und hinter dem Filter befindlichen Differenzdrucksensoren messen: Je höher der Abgas-Gegendruck ist, desto dringender benötigt der Filter eine (Selbst-)Reinigung. Da die Motorsteuerung das DPF-System laufend kontrolliert, leitet sie zu gegebener Zeit die erforderliche Selbstreinigung des Partikelfilters ein (Regeneration). Maßgebend für die automatische Auslösung dieses Vorgangs sind

• die Anzahl der seit der letzten Reinigung gefahrenen Kilometer (ca. 300 bis 1.000)
• die Höhe des Differenzdrucks
• die Temperatur
• der zeitliche Abstand zur letzten Selbstreinigung

Funktioniert der Dieselmotor einwandfrei, bemerkt der Fahrzeughalter überhaupt nicht, wenn sein Fahrzeug diesen Vorgang durchführt. Direkt vor dem DPF befindet sich bei vielen Dieselfahrzeugen noch ein Oxidationskatalysator. Dieser fördert durch die Umwandlung der Abgas-Stickoxide in Stickstoffdioxid die Ruß-Verbrennung bereits bei Temperaturen zwischen 250 und 350 °C.

Partikelfilter aus Sintermetall bestehen aus gefalteten, verschlossenen, taschenartigen Strukturen aus Sintermetall. Bei Nebenstrom-Tiefbettfiltern macht man sich die Strömungsdynamik zunutze: Man lenkt den Abgasstrom teilweise durch Hindernisse wie eingebaute Vliese in die Nebenkanäle, sodass die Ruß-Teilchen dann dort im Filterbett hängenbleiben. Filter dieser Art sind oft mit Edelmetallen oder Washcoat beschichtet und werden auch als Partikel-Katalysatoren bezeichnet.

DPF aus Siliziumcarbid filtern maximal 98 % des Rußes, was bis zum Jahr 2015 (Euro 5 Norm) völlig ausreichte. Da seitdem aber nicht mehr nur die Partikel-Masse, sondern auch noch ihre Anzahl maßgebend ist, gelten die Keramikfilter als nicht so effizient. Sie lassen vor allem nach der Selbstreinigung übermäßig viele Feinstaub-Teilchen entweichen. Nebenstrom-Tiefbettfilter hingegen fischen bis zu 80 % von ihnen aus dem Abgasstrom. Außerdem sind sie deutlich betriebssicherer als Wandstromfilter: Ein extrem starker Anstieg des Differenzdrucks und die damit oft einhergehende Schädigung von Motor-Anbauteilen ist bei ihnen ausgeschlossen. Da der Gegendruck nur geringfügig ansteigt, ist auch der Kraftstoff-Verbrauch nur leicht erhöht. Die Filter sind außerdem platzsparender einzubauen und zu 100 Prozent wartungsfrei. Lässt der Halter eines Diesel-Pkw einen solchen Partikelfilter zur Nachrüstung einbauen, ist nur noch die Montage eines Abgas-Nachbehandlungssystems erforderlich. Bei Wandstromfiltern hingegen müssen noch zusätzlich verschiedene Sensoren integriert und die Motorsteuer-Geräte umgebaut werden, was die Nachrüstung sehr teuer macht.

Bei Wandstromfiltern bleiben größere Ruß- und Asche-Teilchen auf der porösen Oberfläche und in den Löchern selbst hängen. Dies nennt der Fachmann Adhäsion. Der Abgasstrom bewegt die Partikel mittels Diffusion zu den durchlöcherten Oberflächen. Bei Nebenstrom-Tiefbettfiltern werden die großen Partikel in die innerste Filter-Struktur geleitet. Im Unterschied zu den Wandstromfiltern reinigen sich die Nebenstrom-Tiefbettfilter bei jedem Gebrauch des Fahrzeugs selbst.

Dieselpartikelfilter regenerieren sich je nach Hersteller auf unterschiedliche Weise. Fahrzeuge deutscher Autobauer haben Rußpartikelfilter, die zur automatischen Reinigung kein Additiv benötigen. Ausländische Anbieter wie Citroen und Peugeot setzen das Additiv-System ein. Dieses kommt außerdem bei verschiedenen Volvo, Mazda und Ford Modellen zum Einsatz. Der in einem separaten Behälter aufbewahrte Zusatzstoff wird zur automatischen Reinigung in den Dieselkraftstoff eingeleitet und senkt die Temperatur beim Abbrennen des angelagerten Rußes auf 450 °C. Eine derartige Temperatur wird beispielsweise bei herkömmlichen Autofahrten erzielt.

Da das zugesetzte Mittel jedoch feste Stoffe wie Eisenverbindungen und Cerium beinhaltet, die im Partikelfilter verbleiben, müssen Filter mit Additiv-System etwa alle 120.000 Kilometer vom Fachmann gereinigt werden. Eine Nachfüllung des Additivs ist nach jeweils 60.000 km Laufleistung notwendig. Bei Fahrzeug-Typen ohne Additiv-Einspritzung erfolgt die Erhöhung der Abbrand-Temperatur durch nachträgliches Einleiten von zusätzlichem Dieselkraftstoff. Nachteil dieses Funktionsprinzips sind eine kurzzeitige Verschlechterung der Motorleistung und leichte Erhöhung des Diesel-Verbrauchs.

Eigentlich dürfte sich der DRPF nicht zusetzen, da die Motorsteuerung die Reinigung aufgrund der gemessenen Parameter automatisch auslöst: Die Steuergeräte führen dem Motor eine zusätzliche Kraftstoffmenge zu oder spritzen kurzzeitig ein Additiv ein. Dadurch erhöht sich die Temperatur der gebildeten Abgase. Diese wiederum sorgt innerhalb des Filters für einen nahezu vollständigen Abbrand: Der auf den Filterwänden angelagerte Ruß verbrennt und senkt so gleichzeitig den Gegendruck.
Kann die Reinigung des Partikel-Filters allerdings nicht mehr selbsttätig vorgenommen werden, etwa weil sich zu viel Asche im Filter befindet, zeigt ein entsprechender Text-Hinweis auf der Instrumententafel ("Beladungsgrenze erreicht") oder eine aktivierte Warnleuchte, dass sich der Filter im Katalysator komplett zugesetzt hat. Das Motorsteuergerät fährt dann die Motorleistung herunter und verhindert so Schäden am Motor und einen erhöhten Ausstoß ungefilterter Abgase. Faktoren, die das Verstopfen des Partikelfilters bewirken, sind:

• ein Übermaß an nicht mehr verbrennbarer Asche im Filter durch sehr viele Selbstreinigungen
• zu viel Ruß durch zu niedrige Verbrennungstemperaturen (Ruß benötigt mindestens 50 °C)

Fährt der Halter des Diesel-Pkw oft Autobahn, hat er das Problem meist nicht: Das Motorsteuergerät muss durch die hohen Abgastemperaturen keine Regeneration auslösen. Bei Kurzstrecken-Fahrten (Stadtverkehr) hingegen werden die notwendigen Temperaturen nicht oder nur kurzzeitig erreicht: Der klebrige, feuchte Ruß kann bei Werten um die 200 Grad Celsius nicht in Kohlendioxid umgewandelt werden und verbleibt im Filter. Unmittelbare Folgen sind ein Leistungsverlust des Motors und ein stark ansteigender Kraftstoffverbrauch.
Kann sich der Filter nicht mehr selbsttätig reinigen, hat der Kfz-Halter zwei Möglichkeiten: den Kauf eines neuen Original-Filters oder den Ausbau, die mechanische Reinigung und den Wiedereinbau des bisherigen DPF, eine wesentlich preisgünstigere Lösung. Neue Filter kosten inklusive Aus- und Einbau je nach Fahrzeugmodell zwischen 1.500 und 4.500 Euro.
Bei der professionellen Säuberung durch einen Fachbetrieb werden die Diesel-Rußpartikelfilter und Anbauteile wie Sensoren, Halter, Schläuche und Puffer fachgerecht ausgebaut und geprüft. Nach diversen verschiedenen Messungen bestimmt der Fachmann, wird der DPF professionell gereingt.. Die Säuberung selbst erfolgt dann ohne Einsatz umweltschädigender Chemikalien. Der so gut wie neue Filter wird anschließend wieder eingebaut und zusammen mit den Anbauteilen auf seine

Funktionstüchtigkeit getestet. Der Asche-Wert in der Motor-Elektronik muss natürlich auch noch zurückgesetzt werden. Denn wird der alte Wert im Fehlerspeicher lediglich gelöscht, muss der Filter meist kurze Zeit später erneut gereinigt werden.
Ein beladener DPF, der auch noch Waben-Verschmelzungen, Rissen, Beulen oder Durchrostungen aufweist, lässt sich jedoch auch vom besten Filterreinigungsexperten nicht mehr instand setzen. Hat das Diesel-Fahrzeug noch einen zusätzlichen externen Katalysator, sollte auch dieser gleich mitgereinigt werden. Ansonsten könnte sich der Partikelfilter bald wieder zusetzen. Nach einigen Tagen in der Werkstatt kann der Autofahrer seinen Diesel-Pkw wieder nutzen.