Even bij het begin beginnen. Een roetfilter kan verstopt raken, kapotgaan of elders in de motor voor problemen zorgen. Dat vraagt om diagnose en/of reiniging of vervanging. Dat kán een kostbare zaak zijn. Daarom kiezen autobezitters soms voor verwijdering.

Jammer, want een goed werkend roetfilter vermindert de uitstoot van fijnstof met 95 tot 99 procent. Hoe vaak dat ‘soms’ precies is weten we niet, maar volgens TNO “is bij een aanzienlijk deel van de dieselauto’s het roetfilter verwijderd om onderhoudskosten uit te sparen”.

Zo kan een APK-meting met de deeltjesteller eruitzien, zegt TNO. De motor mag op temperatuur gebracht worden en de EGR gesloten, maar dat hoeft niet. Daarna 30 seconden meten. Het meetresultaat is de gemiddelde waarde over de laatste 30 seconden.

Verwijdering roetfilter niet vast te stellen

Met de huidige APK-testprocedures kan de keurmeester niet vaststellen of het roetfilter verwijderd is. Door visuele waarneming ziet hij of het roetfilterhuis aanwezig is, niet of er (nog) een roetfilterelement in zit. En controle door uitlezing van EOBD werkt niet omdat bij de fysieke verwijdering het roetfilter ook wordt ‘weggeprogrammeerd’.

Testen aan de uitlaat

Mocht de keurmeester toch emissiegerelateerde foutcodes uitlezen, dan nog is de kans klein dat hij met de opaciteitsmeter aan de uitlaat de verwijdering of een defect kan vaststellen. Daarvoor is de toegestane absorbtiecoëfficiënt (k-waarde) te hoog, de geëiste nauwkeurigheid van de opaciteitsmeter onvoldoende en is een groot deel van de deeltjes die moderne dieselmotoren uitstoten eenvoudigweg te klein.

Moderne auto’s met een goed werkend roetfilter stoten minder deeltjes uit dan ze inademen. Kijk maar naar de metingen aan deze vijf Euro VI-trucks bij stationair en bij verhoogd onbelast toerental.

Deeltjes tellen

Daarom stelde TNO in 2017 een andere methode van controle van roetfilters in de APK voor. Die bestaat uit een test met een deeltjesteller bij stationair toerental. Voor de duidelijkheid, zo’n deeltjesteller meet geen deeltjesmassa (PM), zoals de opaciteitsmeter, maar deeltjesaantal (PN).

Massa of aantal?

[intermezzo:1]

Deeltjesmassa en deeltjesaantal staan niet direct in relatie met elkaar. Dat komt omdat de allerkleinste dieselroetdeeltjes zo klein zijn dat ze nauwelijks bijdragen aan de fijnstofmassa, maar wel degelijk van invloed zijn op het deeltjesaantal. Omdat die allerkleinste deeltjes grote gezondheidsschade kunnen aanrichten, is voor Euro 5b- en Euro 6-voertuigen een deeltjeseis in de typegoedkeuring opgenomen.

Limietwaarden

Een groot voordeel van een PN-test in plaats van een PM-test in de APK is dat voor zo’n deeltjestest geen vrije acceleratie van de motor nodig is. Gewoon bij stationair toerental meten voldoet. Eerder waren al limietwaarden bekendgemaakt die na invoering van de deeltjesteller in de APK zouden moeten gaan gelden.

Voertuigen met een PN-eis in de typegoedkeuring mogen in de APK-test bij stationair toerental maximaal 250.000 deeltjes per kubieke centimeter (#/cm³) uitstoten. Voor Euro 3-, 4- en 5a-voertuigen met roetfilter maar zonder PN-eis zou de limietwaarde in de APK 1.000.000 #/cm³ kunnen zijn. In de praktijk zouden diesels vanaf DET 1-1-2015 aan de strenge limietwaarde moeten voldoen en alle diesels met een ‘Ja’ achter ‘Roetfilter’ in het raadpleegscherm van voor die DET aan de hoge waarde.

Auto’s zonder DPF

Om te onderzoeken of die limietwaarden reëel zijn en of aanvullende voorwaarden nodig zijn, deed TNO de afgelopen tijd metingen aan gebruikte auto’s. Half januari verscheen het rapport met de meetresultaten.

Blader even mee. TNO mat aan achttien Euro 3 en -4 lichte bedrijfsauto’s zonder roetfilter. Met de motor op bedrijfstemperatuur produceerde de schoonste 1,0 miljoen #/cm³ en de vuilste 9,4 miljoen #/cm³.

Dertien gebruikte Euro 3 en 4 lichte bedrijfswagens zonder DPF. De beste produceert één miljoen #/cm3, de slechtste 10 miljoen.

Dertien gebruikte Euro 3 en 4 lichte bedrijfswagens zonder DPF. De beste produceert één miljoen #/cm³, de slechtste 10 miljoen.

‘Iets aan de hand’ bij 7 van de 23

De 23 Euro 3, 4, 5, 6 en EEV lichte bedrijfsauto’s mét roetfilter scoorden aanzienlijk beter. Zestien daarvan zaten met hun PN-emissie tussen de 100 en 50.000 #/cm³. Vier van die auto’s scoorden tussen 170.000 en 520.000 #/cm³ en drie viezeriken zaten tussen de 3,2 en 4,3 miljoen #/cm³. “Bij die laatste zeven is er waarschijnlijk iets aan de hand”, zegt TNO.

23 gebruikte lichte bedrijfswagens met DPF. Bij zestien ligt de uitstoot tussen 100 en 50.000 #/cm3. Bij de andere zeven is er vermoedelijk iets niet in orde met het roetfilter, zegt TNO.

23 gebruikte lichte bedrijfswagens met DPF. Bij zestien ligt de uitstoot tussen 100 en 50.000 #/cm³. Bij de andere zeven is er vermoedelijk iets niet in orde met het roetfilter, zegt TNO.

EOBD niet accuraat

Slechts een van de drie echt grote vervuilers (een Mercedes Viano met 369.000 km op de teller) had een emissiegerelateerde foutcode: P0473, ‘Exhaust pressure sensor high input’. Beide andere niet. “Hun EOBD-systemen konden geen DPF-fouten detecteren”, zegt TNO.

Warme motor

Al deze metingen zijn gedaan met warme motor. Het TNO-rapport laat zien dat de deeltjesuitstoot van een koude motor in de regel beduidend hoger is. Dat geldt ook voor auto’s met een goed werkend roetfilter. Het rapport toont dat mooi aan de hand van een meting aan een Euro 6d Peugeot 308.

En DI-benzineauto’s?

Een groot deel van de Euro 6d-temp direct ingespoten benzineauto’s is uitgerust met een GPF. Zo’n Gasoline Particle Filter is een nuttig ding, blijkt uit de metingen van TNO. Voor het GPF maten de onderzoekers waarden van tegen de 10 miljoen #/cm3, terwijl de waarden er achter in de regel op of onder het omgevingsniveau zaten.

Passieve regeneratie

Zo’n GPF kun je vergelijken met een DPF zoals we dat bij diesels kennen. Maar er is ook een groot verschil. De uitlaatgastemperatuur van benzinemotoren is namelijk veel hoger dan die van diesels. Daardoor is actieve regeneratie niet nodig. Behalve temperatuur is ook zuurstof nodig om het roet in het filter te verbranden. Bij λ=1-benzinemotoren is dat er alleen bij gas loslaten. Daarom wordt het GPF onder die omstandigheid geregenereerd. Dat gebeurt passief, er hoeft dus niets voor aangestuurd te worden.

DI-benzine zonder GPF

De tijd zal het leren, maar het lijkt erop dat GPF’s verwijderen niet zo’n vlucht zal nemen als DPF’s verwijderen. TNO maakt zich in zijn rapport dan ook meer zorgen over Euro 6-benzinevoertuigen zonder GPF: “We bevelen sterk aan de uitstoot van die groep nader te onderzoeken.”

Stationair produceert een Peugeot 308 met DI-benzinemotor bijna 10 miljoen #/cm3. Na het roetfilter blijven er daarvan minder over dan in de omgevingslucht zit. Gelukkig lijkt het verwijderen van GPF’s niet zo’n vlucht te gaan nemen als het verwijderen van DPF’s.

Stationair produceert een Peugeot 308 met DI-benzinemotor bijna 10 miljoen #/cm³. Na het roetfilter blijven er daarvan minder over dan in de omgevingslucht zit. Gelukkig lijkt het verwijderen van GPF’s niet zo’n vlucht te gaan nemen als het verwijderen van DPF’s.

Schoner dan de omgevingslucht

Tijdens de eerste 350 seconden draait de motor niet. De meting geeft dan het aantal deeltjes in de omgevingslucht weer, zo’n 3.000 #/cm³. Als de motor gestart wordt, piekt de emissie naar 400.000 #/cm³ om daarna geleidelijk terug te lopen. Na een minuut of tien stationair draaien is het aantal deeltjes terug op het niveau van de omgevingslucht en na een kwartier duikt het aantal deeltjes zelfs onder de 1.000 per cm³.

Na een blokje om van een minuut of vijf gaat de meting door. De emissie begint dan weer op omgevingsluchtniveau en zakt binnen enkele minuten weer naar niveau’s onder de 1.000. Het rapport concludeert daarom dat voor een betrouwbare en reproduceerbare meting de motor op temperatuur moet zijn.

Meting aan een Peugeot 308 Euro 6d Temp diesel. Aan het begin staat de motor uit en meet de sonde omgevingslucht. Bij de koude start piekt de uitstoot naar bijna een half miljoen #/cm³. In de 1.200 seconden daarna zakt die tot onder omgevingsniveau. Dan maakt de auto een blokje. Na 2.000 seconden wordt de motor afgezet en stijgt de meetwaarde naar omgevingsniveau.

Invloed van de EGR

Nog een ‘dingetje’ is de EGR. TNO laat dat zien aan de hand van metingen aan een Euro 6b VW Caddy. In de opwarmfase staan de EGR-kleppen (hoge druk en lage druk) van die auto open. Dat is nodig om de uitstoot van NOx te drukken zolang de SCR-kat nog niet op temperatuur is.

TNO maakte op deze auto een bypass langs het DPF om het effect van een lekkend roetfilter te simuleren. De onderzoekers deden een reeks achtereenvolgende PN-metingen. Tussen iedere twee metingen reed de auto steeds een klein stukje en draaide dan nog een paar minuten stationair.

Miljoenen deeltjes in een dobbelsteen

De meetwaarde die een deeltjesteller aangeeft, is aantal deeltjes per kubieke centimeter, kortweg #/cm³. Een kubieke centimeter, dat is zo ongeveer het volume van een dobbelsteentje! En dan te bedenken dat een waarde van 3.500 #/cm³ heel normaal is voor omgevingslucht. Dat zijn 3,5 duizend deeltjes in ieder dobbelsteentje om je heen. Of tien miljoen als je in het uitlaatgas van de verkeerde auto staat…

Verschil tussen open en dicht

[intermezzo:2]

Tijdens de eerste tien metingen produceerde de Caddy met zijn gebypasste DPF steeds ongeveer 1,4 miljoen #/cm3. Het zuurstofpercentage in het uitlaatgas was steeds 13,5 procent. Bij de elfde meting was de motortemperatuur opgelopen tot ongeveer 100 °C en het zuurstofaandeel was nu ineens 17,5 procent, een teken dat de EGR nu dicht stond.

Blijkbaar was de SCR-kat dus op temperatuur. Op de deeltjestelling had het sluiten van de EGR een heel gunstige invloed: 90.000 #/cm3. Overigens was de diameter van de bypass beperkt. Voor het roetfilter mat de deeltjesteller 15 miljoen #/cm³ met de EGR open en 2 miljoen #/cm³ met de EGR dicht.

Meting aan een VW Caddy met bypass om de DPF. Zolang de motor koud is, staat de EGR open. Dat zie je aan de blauwe lijn, het zuurstofaandeel in het uitlaatgas.

Veelgebruikte EGR-strategie

Met een diagnosetester bestudeerde TNO bij acht gebruikte dieselpersonenauto’s de EGR-strategie bij stationair toerental. Na even kort gasgeven met koude motor bleef bij alle acht de EGR-klep openstaan. Daarna sloot de EGR bij vijf van de acht binnen tien minuten. Uiteindelijk sloten ze allemaal, maar bij de laatste drie duurde dat meer dan een kwartier.

APK-meetprocedure

Al met al concludeert TNO dat ‘EGR gesloten’ de referentieconditie moet zijn. Toch hoef je als APK-keurmeester straks geen EGR-kleppen te sluiten met de diagnosetester. Want al is de ‘motor-uit’ deeltjesemissie hoger met open EGR, ook dan reduceert een goedwerkend roetfilter de deeltjesuitworp van Euro 5b- en 6-auto’s tot onder de 5.000 #/cm³. Die waarde ligt op het niveau van de omgevingslucht en dus ver weg van de limietwaarde van 250.000 #/cm³.

Twee deeltjesteltechnieken

Hoe maak je kleine deeltjes zichtbaar?
De TEN-tester geeft ze lading en meet die.
Anderen doen het anders. Wat is de beste methode?

Veel deeltjes uit de uitlaat zijn zo klein, dat je ze met het blote oog niet ziet. Hoe ziet de deeltjesteller ze dan wel?

“Dat kan op twee manieren”, legt Patrick Andriessen van TBA uit. “Bij de ene techniek worden deeltjes geïoniseerd, oftewel geladen door hoogspanning. Die geladen deeltjes gaan door een meetcel. Uit de gemeten lading leidt zo’n ‘ionisation particle counter’ of Diffusion Counter (DC) het aantal deeltjes af.”

Het andere type tellers heet Condensation Particle Counters. “Die laten alcohol condenseren op de deeltjes waardoor ze in omvang groeien. Met behulp van een laser zijn die grotere alcoholdeeltjes wel waar te nemen.”

TEN TBA, maar ook andere leveranciers hebben zich toegelegd op de DC-techniek. Enkele andere leveranciers zien juist meer in de CPC-techniek. Wat voor type teller je als autobedrijf straks moet kiezen? Daar komen we in de volgende AMT uitvoerig op terug.

Warmer dan 70 °C

Verder stelt TNO dat de koelvloeistof warmer dan 70 °C moet zijn en dat het roetfilter niet geregenereerd mag worden tijdens de test. Voldoet de motor aan die voorwaarden, dan kan de meetsonde van de deeltjesteller in de uitlaat van de stationair draaiende auto. De eerste 15 seconden daarna noemt TNO de stabilisatietijd. Geeft de deeltjesteller in die periode een waarde groter dan tweemaal de limietwaarde, is het afkeur.

Geslaagd!

In de 15 seconden na de stabilisatieperiode volgt de eigenlijke meting. Het meetresultaat is de gemiddelde PN-waarde over die 15 seconden. Is dat lager dan de limietwaarde, dan is de auto geslaagd voor zijn APK-deeltjesexamen.

Leestip: APK-deeltjesteller: Hoe tel je onzichtbare deeltjes?