Zu den Grundlagen:
Bei modernen Dieselmotoren spritzen die Einspritzdüsen den Diesel in reine (bei Vollgas) heiße vorverdichtete Luft. Diesel fängt bei ca 200°C an zu verdampfen. Die kleinen Tropfen bilden zuerst außen eine brennfähige Zusammensetzung. Die Tropfen brennen dann langsam runter. Wenn die ersten Tropfen brennen spricht man vom Brennbeginn, der weitere Diesel wird quasi direkt in die Flamme gespritzt. Das Massenverhältnis zwischen Diesel und Sauerstoff beschreibt man mittels "Lambda Wert". Bei Volllast liegt man je nach Motor zwischen Lambda 1,2 und 1,35. Es gibt beim Direkteinspritzer kein Gemisch, deswegen redet man von globalem Lambda (1,35) und lokalen Lambda zwischen null und unendlich. Für rußfreie Verbrennung braucht jeder Tropfen Diesel genügend heiße Luft um sich herum. Ab einer bestimmten Temperatur spalten sich die Kohlenstoffketten aber auch mit genug Luft nicht mehr auf. Die Tropfengröße des Diesels hängt fast linear mit dem Einspritzdruck zusammen (mehr Druck = kleinere Tropfen).
Der DPF
Ab Werk gibt es bis auf wenige Ausnahmen nur geschlossene DPFs. D.h. der Ruß der entsteht, wird in Kammern aufgefangen und später unter (künstlicher) Hitze verbrannt. Ein DPF hat ein sehr geringes Speichervolumen. Große Massen "sichtbaren" Rußes kann man da nicht unterbringen.
Wenn doch muss der Filter andauernd regeneriert werden, solange bis er voll Asche ist (zu groß um zu verbrennen, ist das Endprodukt von Ruß).
Wann genau entsteht Ruß? (Ab Werk)
Vollgas
Umso näher man sich an der Rußgrenze von ca Lambda 1,2 bewegt, umso höher ist die Wahrscheinlichkeit das mal einige Tropfen Diesel keine Luft haben. Unter Volllast entsteht ab Werk kaum Ruß, weil Ladedruck und Turbolenzen in der Luft mit guten Einspritzdüsen den Diesel zu 100% verbrennen. Nach einigen Stunden Dauervollgas hätte man vll ne dünne Schicht Ruß, am Rohr hängen - aber als Abgas absolut unsichtbarer Ruß.
Teillast (AGR)
Die o.g. "reine" Luft wird bei Teillast durch einen hohen Anteil (30-65%) mit Abgas gemischt. Der zur Verbrennung wichtige Sauerstoff ist also Mangelware. Im Leerlauf bewegt sich ein Diesel OHNE AGR bei Lambda = 7, was lächerlich hoch ist wenn es um Ruß geht. Mit AGR kommt man doch wieder an Lambda 2-3 an, was durch fehlende Gasdynamik und vergleichsweise niedrigeren Einspritzdruck auch nicht zu weniger Ruß führt als unter Vollgas. Ruß, der in Teillast entsteht, kommt meistens durch fehlende Abgasdynamik nicht weit und setzt sich irgendwo vorne am Kat fest. (Oder halt im DPF - aber den will ja keiner )
Lastwechsel
Wir dümpeln mit 80km/h hinterm LKW - ca. 15kW Motorleistung werden abverlangt. Der Lader dreht mit und baut gerade mal 0,3bar Ladedruck auf. Die AGR steht voll offen und es gibt leckere Abgase mit in die Frischluft. Wir entdecken eine Lücke zum Überholen, schalten vom 6. in den 4. Gang, und steigen voll auf den Pinsel. Alles was jetzt vorm Drücken in den Sitz passiert, findet jeder Kunde scheiße, denn er will ja sofort Power haben. Der Sollladedruck geht auf 1,5bar, die VTG geht ganz zu (Abgasgegendruck entsteht), der Lader dreht hoch. Die AGR geht wieder mal nicht schnell genug zu. Dazu haben wir jetzt Abgasgegendruck der zusätzlich zur AGR den Sauerstofffluss mindert.
Der Raildruck (Tropfengröße beim Einspritzen) kommt auch nicht aus dem Tee, weil so ein Druckregelventil ja sonst 3,5€ kostet würde, aber 2€ tun es schließlich auch.
Wenn der Kunde nicht so ein ungeduldiger Trottel wäre, könnte man auch im Lastwechsel rußfrei arbeiten. In der Realität hat man aber große Mühe den "Turbolag" klein zu halten. Was mit Ruß erkauft wird.
Temperatur
Im Hochsommer hat die Ansaugtemperatur über dem Asphalt gut und gerne schonmal 40°C. Die Luft wird dann vom schon heißen Lader komprimiert und dadurch (trotz LLK) nochmal heißer. Anschließend wird sie im Motor nochmals verdichtet (und damit erwärmt). Die Hitze wird zu groß, die Kohlenstoffketten zerfallen nicht mehr ordentlich. Deswegen wird ab ca. 800°C Abgastemperatur die Einspritzmenge bzw. der Ladedruck reduziert, um Rußbildung zu vermeiden.
Fazit:
Ruß bei Vollgas über ca. 2000rpm, wird sofort durchs Auspuffende gespült, der Ruß ist weg und so wenig, dass ihn keiner sieht. Teillast bzw. Lastwechselruß kann sich weiter vorne in der Abgasanlage ablagern, und kommt dann irgendwann auch mal mit raus, wenn man durchbeschleunigt.
Typischerweise sind solche Ablagerungen jedoch keine Wolken, sondern eher ein kürzerer GANZ leichter Schleier...
Tuning ohne DPF
Ein Tuner, der nicht nur schnelles Geld will, sondern Spaß an der Sache hat (gibts praktisch nicht mehr), und auch alle technischen Tricks kennt, hat Mittel und Wege den Ruß soweit zu eliminieren das praktisch auch im Lastwechsel kein Ruß mehr sichtbar wird. Z.T überschneiden sich diese Tricks auch mit sog. ECO Tuning Optimierungen. Normales Leistungstuning wie es zb bei Dom angeboten wird, wird immer etwas Ruß zu Tage fördern, vorallem im Lastwechsel. Der Grund ist auch ganz klar - BMW ist ne kleine Wolke egal, weil die im DPF landet. Wenn man nun nur unter Volllast die Software ändert, und dann auch noch die werksmäßigen Lambda-Reserven aufbraucht - ist der Ruß halt "normal".
