DE10158569A1 - Verfahren und Anordnung zur Regeneration von Dieselpartikelfiltern - Google Patents

Verfahren und Anordnung zur Regeneration von Dieselpartikelfiltern

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Abstract

Verfahren zur Regeneration wenigstens eines Dieselpartikelfilters, bei welchem Abgas über eine Zuleitung in den wenigstens einen Dieselpartikelfilter eingebracht und über eine Abführleitung aus diesem abgeführt wird, wobei eine Erwärmung des den wenigstens einen Dieselpartikelfilter durchströmenden Abgases erfolgt, wobei ein geschlossener Umluftkreislauf erzeugt wird, über den aus dem wenigstens einen Dieselpartikelfilter austretendes Abgas erneut in diesen einbringbar ist.

Description

    Stand der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Regeneration von Dieselpartikelfiltern nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.
  • Partikelgrenzwerte der Euro-IV-Abgasnorm (0,05 g/km) können von schweren Fahrzeugen nur noch mit Dieselpartikelfiltern (DPF) eingehalten werden. DPF-Systeme schneiden typischerweise 90-95% der emittierten Partikel ab. Die hierdurch im Filter eingelagerten Partikel erhöhen den Abgasgegendruck, weshalb der Dieselpartikelfilter in Intervallen zwischen 200-500 km regeneriert werden muß. Die Regeneration erfolgt durch Abbrand (Oxidation) der eingelagerten Partikel. Hierzu müssen die Partikel typischerweise auf etwa 600°C erhitzt werden. Zweckmäßigerweise erfolgt die Erwärmung der Partikel über konvektiven Wärmeeintrag durch den Abgasstrom. Die Temperatur des Abgasstroms verbrauchsoptimierter Dieselmotoren (TDI, CDI) überschreitet jedoch nur in wenigen Betriebspunkten 300°C. Das Abgas muß daher während der Regeneration nachgeheizt werden. Dies kann elektrisch oder mit Hilfe eines Brenners erfolgen. Da der Restsauerstoffgehalt des Abgases zwischen 3 und 18% schwankt, ist der Einsatz eines Diesel-Brenners im direkten Abgasstrom ohne zusätzliches Frischluftgebläse problematisch, da nicht zu jedem Zeitpunkt genügend Sauerstoff für die Verbrennung des Kraftstoffes zur Verfügung steht.
  • Es ist bekannt, die Entflammtemperatur der Partikel durch Additivierung des Dieselkraftstoffes mit organometallischen Eisen- oder Cer-Verbindungen auf etwa 350°C zu senken. Hierbei ist jedoch zu beachten, daß derartige Additive anorganische Aschen im Partikelfilter zurücklassen, welche zu einem kontinuierlichen Anstieg des durch den Dieselpartikelfilter erzeugten Gegendrucks führen, wodurch ein vorzeitiger Austausch des Filters notwendig werden kann.
  • Es ist bekannt, insbesondere elektrisch beheizbare Dieselpartikelfilter in Teilstrom- oder Vollstromlösungen einzusetzen. Bei Vollstromsystemen wird bei der Regeneration der gesamte Abgasstrom durch den Dieselpartikelfilter geleitet und elektrisch erwärmt. Derartige Vollstromsysteme verzichten auf schaltbare Klappen und sind relativ preiswert und kompakt herstellbar. Nachteilig bei derartigen Lösungen ist jedoch, daß der vollständige Abgasmassenstrom über die Entflammtemperatur des Dieselrußes erwärmt werden muß. Als Beispiel sei von einem Hubvollumen von 2,5 Litern, einer Motordrehzahl von 2000 U/min und einem Ladedruck von 1,4 bar ausgegangen. Dies ergibt einen Abgasstrom von 250 kg/h. Für eine Erwärmung dieses typischerweise erhaltenen Massenstroms um 400 K beträgt die Mindestheizleistung unter Vernachlässigung von Verlusten 33 kW. Da bei einem 12 Volt-Bordnetz maximal 2-2,5 kW elektrische Heizleistung realisierbar sind, werden in der Regel Teilstromlösungen bevorzugt. Ein herkömmliches Teilstromsystem ist in Fig. 1 dargestellt. Man erkennt zwei parallel zueinander geschaltete Dieselpartikelfilter 1, 2. In die Abgaszuleitung 3 dieser Dieselpartikelfilter ist eine Klappe 4 eingebracht, mittels der das Abgas in der Zuleitung 3 wahlweise über eine Zuleitung 3a in den Dieselpartikelfilter 1, bzw. über eine Zuleitung 3b in den Dieselpartikelfilter 2 einführbar ist. Die Dieselpartikelfilter 1, 2 sind jeweils mit elektrischen Heizungen 1a, 2a ausgebildet. Über ein Gebläse 5 ist Frischluft in die Zuleitungen 3a, 3b einbringbar. Aus den Dieselpartikelfiltern 1, 2 austretendes Abgas wird über Abführleitungen 6a bzw. 6b, welche in einer Leitung 6 münden, abgeführt.
  • Bei einer derartigen Anordnung werden die Dieselpartikelfilter zweckmäßigerweise einzeln einer Regeneration unterzogen. Beispielsweise wird während der Regeneration des Dieselpartikelfilters 1 mittels des Klappenmechanismus 4 der Großteil (bspw. 90%) des Abgasstromes durch den Dieselpartikelfilter 2 geleitet. Der verbleibende Reststrom wird elektrisch, oder auch fossil, beheizt und erwärmt den Dieselpartikelfilter 1 sowie den hierin eingelagerten Dieselruß. Falls der Restsauerstoffgehalt des Abgasstromes zu gering ist, kann durch das Gebläse 5 Frischluft zugeführt werden. Der maximale Druckaufbau des Gebläses, typischerweise bis zu 150 hPa, beschränkt dessen Einsatz jedoch auf relativ kleine Überdrücke im Abgastrakt. Die Größe des Teilstromes kann so eingestellt bzw. bemessen werden, daß der Dieselpartikelfilter 1 in kurzer Zeit mit der maximal realisierbaren elektrischen Heizleistung über die Entflammtemperatur des Dieselrußes gebracht wird.
  • Nach dem Ende der Regeneration des Dieselpartikelfilters 1 kann dann der Dieselpartikelfilter 2 regeneriert werden. Es ist ebenfalls möglich, zwischen der Regeneration der einzelnen Dieselpartikelfilter Phasen vorzusehen, in denen beide Dieselpartikelfilter entsprechend einem Normalbetrieb gleichmäßig mit Abgas beaufschlagt werden.
  • Ziel der Erfindung ist es, eine Regeneration von Dieselpartikelfiltern in möglichst einfacher und unaufwendiger Weise durchzuführen.
  • Dieses Ziel wird erreicht durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie eine Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8.
  • Die erfindungsgemäße Maßnahme, die Regeneration in einem wenigstens teilweise geschlossen Umluftkreislauf durchzuführen, ermöglicht eine Regeneration im wesentlichen unabhängig von der Größe des Abgasstromes, des Restsauerstoffgehaltes und des Druckniveaus. Dadurch, daß das Abgas mehrfach durch den Dieselpartikelfilter durchgeführt wird, ist die Aufheizzeit stark verkürzt, wodurch Energie eingespart werden kann.
  • Vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, dem Umluftkreislauf Umgebungsluft beizumischen. Durch den erfindungsgemäß realisierbaren kleinen Massenstrom im Umluftkreislauf sowie eine derartige beschränkte Frischluftzumessung können trotz geringer elektrischer Heizleistung hohe Temperaturen im Dieselpartikelfilter sehr schnell realisiert werden. Hierdurch ist es möglich, den Dieselpartikelfilter auch ohne Additivierung eines Dieselkraftstoffes wirksam zu regenerieren, so daß auch eine Aschebildung im Dieselpartikelfilter durch anorganische Additivrückstände vermieden werden kann. Die kontrollierte Frischluft- bzw. Sauerstoffbeimischung zum Umluftstrom stellt neben der Größe des Umluftstromes, welche durch eine Gebläsedrehzahl regelbar ist, sowie der elektrischen Heizleistung einen weiteren Parameter zur Temperaturregelung des Dieselpartikelfilters während des "Durchzündens" des Rußes dar. Durch eine entsprechende Regelung dieser Parameter können örtliche und zeitliche Temperaturspitzen im Dieselpartikelfilter vermieden werden, wodurch sich dessen Lebenserwartung verlängert.
  • Zweckmäßigerweise ist es möglich, parallel zu der Einführung von Frischluft in den im wesentlichen geschlossenen Kreislauf die Ausblasung von Umluft aus dem Kreislauf vorzusehen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt eine Detektion des im Rahmen der Regeneration des wenigsten einen Dieselpartikelfilters erzeugten Rußabbrandes über eine Differenzsauerstoffmessung an der Eintritts- bzw. Austrittsseite des Dieselpartikelfilters. Dieses Meßverfahren erweist sich in der Praxis als sehr zuverlässig. Im Rahmen der erfindungsgemäßen Anordnung sind als hierfür geeignete Mittel beispielsweise vor und hinter dem Dieselpartikelfilter positionierbare Sauerstoffsensoren vorgesehen.
  • Es erweist sich als vorteilhaft, wenn die Menge zugeführter Frischluft der Menge ausgeblasener Umluft entspricht.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Anordnung wird ein zwei parallel geschaltete Dieselpartikelfilter beaufschlagender Abgasstrom derart umgeleitet, daß ein erster Dieselpartikelfilter im wesentlichen mit dem vollständigen Abgasstrom beaufschlagt wird und gleichzeitig bezüglich des zweiten Dieselpartikelfilters ein geschlossener Umluftkreislauf erzeugt wird. Als im wesentlichen vollständiger Abgasstrom werden hierbei insbesondere Anteile zwischen 80 und 100% des Gesamtabgasstromes bezeichnet.
  • Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung weiter erläutert. In dieser zeigt
  • Fig. 1, wie bereits erwähnt, ein Blockschaltbild zur Erläuterung einer elektrischen Regeneration von Dieselpartikelfiltern gemäß dem Stand der Technik,
  • Fig. 2 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Regeneration von zwei Dieselpartikelfiltern,
  • Fig. 3 das Blockschaltbild gemäß Fig. 2, wobei zur Darstellung einer ersten Phase einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Regenerationsverfahrens die hierbei auftretenden Abgas- bzw. Gasströme dargestellt sind, und
  • Fig. 4 das Blockschaltbild gemäß Fig. 2, wobei zur Darstellung einer zweiten Phase einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Regenerationsverfahrens die hierbei auftretenden Abgas- bzw. Gasströme dargestellt sind.
  • In Fig. 2 erkennt man, daß die dargestellte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung analog zu der bereits beschriebenen Anordnung gemäß dem Stand der Technik zwei Dieselpartikelfilter 21, 22 mit jeweils zugeordneter elektrischer Heizung 21a, 22a aufweist. Den Dieselpartikelfiltern 21, 22 ist über eine Abgaszuleitung 23 Abgas zuführbar. Die Leitung 23 ist über eine Klappe 24 mit einer ersten Abgaszuleitung 23a, welche mit dem Dieselpartikelfilter 21, und einer einer zweiten Abgaszuleitung 23b, welche mit dem Dieselpartikel 22 verbunden ist, in Verbindung bringbar. Durch entsprechende Stellung der Klappe 24 ist es möglich, den durch die Abgaszuleitung 23 strömenden Abgasstrom in beliebiger Weise auf die Dieselpartikelfilter 21 bzw. 22 zu verteilen.
  • Man erkennt ferner, daß Abführleitungen 26a bzw. 26b, welche aus den jeweiligen Dieselpartikelfiltern herausführen, eine Klappe 27 beaufschlagen. Die Klappe 27 kann in einer ersten Stellung gewährleisten, daß die Abführleitungen 26a, 26b in einer gemeinsamen Abführleitung 26 münden. In einer zweiten Stellung ist die Klappe 27 derart einstellbar, daß die Leitungen 26a oder 26b durchströmendes Gas (Abgas) über eine Leitung 30 eine Klappe 28, in eine Leitung 32, ein Gebläse 25 und die Klappe 24 zurück in die jeweiligen Dieselpartikelfilter 21, 22 geführt werden kann.
  • Über die Klappe 28 ist mittels einer Zuführleitung 29 Frischluft in den Abgasstrom einführbar.
  • Durch entsprechende Einstellung der Klappen 24, 27 und 28 ist es in einfacher Weise möglich, die Gasströme zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu leiten. Dies wird im folgenden anhand der Fig. 3 und 4 erläutert.
  • In Fig. 3 ist beispielhaft die erste Phase einer Regeneration des unteren Dieselpartikelfilters 22 dargestellt. Die Klappen 24 und 27 sind derart eingestellt, daß der gesamte über die Zuführleitung 23 einströmende Abgasstrom auf den oberen Dieselpartikelfilter 21, und von diesem in die Abführleitung 6 geleitet wird. Dieser Strom ist mittels der gestrichelten Pfeile veranschaulicht. Diese Einstellung der Klappen 24 und 27, und eine zusätzliche geschlossene Stellung der Klappe 28 bewirkt, daß gleichzeitig bezüglich des unteren Dieselpartikelfilters 22 ein geschlossenes Leitungssystem erzeugt wird. Durch Einschaltung des Gebläses 25 ist es somit möglich, den Dieselpartikelfilter 22 im Umluftmodus mit Abgas zu beaufschlagen. Das Gebläse 25 muß hierbei nur einen relativ kleinen Massenstrom fördern, nämlich den Massenstrom, der zum Zeitpunkt der erwähnten Einstellung der Klappen 24, 27 und 28 sich innerhalb des Dieselpartikelfilters 22 und des geschlossenen Leitungssystems (Leitungen 23b, 26b, 30, 32 und 31) befindet. Bei typischen Dimensionierungen von Regenerationssystemen ist davon auszugehen, daß der maximal zu fördernde Massenstrom hier bei etwa 20 kg/h beträgt, wodurch der Druckabfall über den mit Ruß gefüllten Dieselpartikelfilter 22 relativ klein ist, typischerweise maximal 50 hPa.
  • Durch Einschaltung der elektrischen Heizung 22a des Dieselpartikelfilters 22 ist es nun möglich, daß den Dieselpartikelfilter im Umluftmodus durchströmende Abgas wirksam zu erwärmen.
  • Die elektrische Heizung 22a, welche zweckmäßigerweise als elektrische Heizspirale ausgebildet ist, erwärmt den Dieselpartikelfilter 22 über Strahlungseinkopplung sowie konvektiv über den Umluftstrom. Da zunächst keine Luft aus dem System austritt, erfolgt die Aufheizung, wie erwähnt, sehr schnell.
  • Die Strömungswege zur Realisierung des Umluftmodus sind in Fig. 3 mittels der durchgezogenen Pfeile veranschaulicht.
  • Bei Erreichen einer für das Gebläse maximal zulässigen Temperatur, bspw. 300°C, öffnet die Klappe 28 und mischt dem Umluftkreislauf kontrolliert Frischluft zu. Durch entsprechendes Öffnen der Klappe 27 wird gleichzeitig Umluft aus dem geschlossenen Kreislauf in den Abgastrakt (Abführleitung 6) ausgeblasen, wobei zweckmäßigerweise ein Gleichgewicht zwischen angesaugter Frischluft und ausgestoßener Umluft eingestellt wird. Die Position der Klappe 28 wird hierbei derart angesteuert, daß die maximal zulässige Temperatur für das Gebläse 25 zu keinem Zeitpunkt überschritten wird. Dieser Zustand ist in Fig. 4 dargestellt, wobei der Frischluftstrom und der Ausblasstrom mittels punktierten Pfeilen veranschaulicht sind.
  • Der Dieselpartikelfilter 22 wird in diesem Betriebsmodus weiter bis zum Erreichen der Entflammtemperatur des eingelagerten Rußes erwärmt. Das "Durchzünden" des Dieselrußes kann durch Messung des Sauerstoffverbrauchs aufgrund der Oxidation innerhalb des Dieselpartikelfilters 22 durchgeführt werden. Hierzu erweist es sich als zweckmäßig, eingangsseitig und ausgangsseitig von dem Dieselpartikelfilter 22 Lambdasonden 40, 41 vorzusehen. Es ist ebenfalls möglich, über entsprechende eingangs- und ausgangsseitige Druckmessungen den Druckabfall innerhalb des Dieselpartikelfilters zu messen. Die Feststellung des "Durchzündens" des Dieselrußes ist schließlich mit einer ausgangsseitigen Temperaturmessung möglich. Eine entsprechende Temperaturmesseinrichtung, mittels der ein das "Durchzünden" charakterisierender steiler Temperaturanstieg feststellbar ist, ist in Fig. 3 schematisch mit 42 bezeichnet.
  • Die Temperatur des Dieselpartikelfilters 22 kann durch Ansteuerung der Heizleistung der elektrischen Heizung 22a oder des Fördervolumens des Gebläses 25 kontrolliert werden. Ferner kann über die kontrollierte Frischluftzumessung (durch Ansteuerung der Klappe 28) der Sauerstoffgehalt der Umluft und damit die Geschwindigkeit des Rußabbrandes gesteuert werden. Mit diesen Maßnahmen kann wirkungsvoll ein Überhitzen und eine Beschädigung des Dieselpartikelfilters 22 durch die beim Abbrand des Dieselrußes frei werdende Verbrennungsenthalpie verhindert werden.
  • Durch entsprechendes Umstellen der Klappen 24 und 27 ist es anschließend möglich, den aus der Zuleitung 23 zugeführten Abgasstrom im wesentlichen vollständig über den Dieselpartikelfilter 22 abzuführen und einen geschlossenen Umluftkreislauf bezüglich des Dieseslpartikelfilters 21 zu erzeugen. Das Umstellen der Klappen 24 und 27 kann unmittelbar nach Beendigung des Regenerationsverfahrens für den Dieselpartikelfilter 22 erfolgen. Es ist ebenfalls möglich, nach der Regeneration des Dieselpartikelfilters 22 zunächst beide Dieselpartikelfilter mit Abgas zu beaufschlagen und die entsprechende Regeneration des Dieselpartikelfilters 21 erst zu einem späteren Zeitpunkt einzuleiten. Selbstverständlich ist es möglich, für den Dieselpartikelfilter 21 analog zum Dieselpartikelfilter 22 Lambdasonden und/oder eine Temperaturmesseinrichtung vorzusehen, welche jedoch in Fig. 3 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht im einzelnen dargestellt sind.
  • Die sich erfindungsgemäß ergebenden Vorteile seien abschließend noch einmal wie folgt zusammengefaßt:
    Die Regeneration der Dieselpartikelfilter erfolgt im wenigstens teilweise geschlossenen Umluftkreis unabhängig von der Höhe des Abgasstromes sowie vom Restsauerstoffgehalt und Druckniveau des Abgasstromes. Ein eingesetztes Gebläse muß lediglich den Gegendruck bzw. den Druckabfall eines Dieselpartikelfilters überwinden. Ferner kann die Aufheizzeit für einen Dieselpartikelfilter stark verkürzt werden, wodurch Energie eingespart wird. Durch den kleinen Massenstrom im Umluftkreis sowie die beschränkte Frischluftzumessung können trotz geringer elektrischer Heizleistung hohe Temperaturen im Dieselpartikelfilter erreicht werden. Hierdurch kann der Dieselpartikelfilter auch ohne Additivierung des Dieselkraftstoffes wirksam regeneriert werden.
  • Die kontrollierte Frischluft- bzw. Sauerstoffbeimengung zum Umluftstrom stellt neben der Größe des Umluftstromes, welche durch die Gebläsedrehzahl einstellbar ist, sowie der elektrischen Heizleistung ein weiteres Stellglied zur Temperaturregelung des Dieselpartikelfilters während des "Durchzündens" des Rußes dar. Hierdurch können örtliche und zeitliche Temperaturspitzen in einem Dieselpartikelfilter vermieden werden, wodurch sich dessen Lebenserwartung deutlich verlängert.

Claims (12)

1. Verfahren zur Regeneration wenigstens eines Dieselpartikelfilters (21; 22), bei welchem Abgas über eine Zuleitung (23, 23a, 23b) in den wenigstens einen Dieselpartikelfilter (21; 22) eingebracht, und über eine Abführleitung (26, 26a, 26b) aus diesem abgeführt wird, wobei eine Erwärmung des den wenigstens einen Dieselpartikelfilter (21; 22) durchströmenden Abgases erfolgt, gekennzeichnet durch die Schaffung eines schließbaren Umluftkreislaufes, über den aus dem wenigstens einen Dieselpartikelfilter (21; 22) austretendes Abgas erneut in diesen einbringbar ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Umluftkreislauf Umgebungsluft hinzugefügt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Umluftkreislauf zirkulierende Umluft geregelt bzw. gesteuert aus diesem ausblasbar ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge zugeführter Frischluft der Menge ausgeblasener Umluft entspricht.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Rahmen der Regeneration des wenigstens einen Dieselpartikelfilters (21; 22) erzeugter Rußabbrand über eine Differenzsauerstoffmessung an der Eintritts- und Austrittsseite des wenigstens einen Dieselpartikelfilters (21; 22) durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens zwei parallel geschaltete Dieselpartikelfilter (21; 22), wobei ein beide Dieselpartikelfilter beaufschlagender Abgasstrom wahlweise derart umgeleitet wird, daß der im wesentlichen vollständige Abgasstrom über den ersten Dieselpartikelfilter (21) geleitet wird, und bezüglich des zweiten Dieselpartikelfilters (22) ein geschlossener Umluftkreislauf bereitgestellt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umleitung der Abgasströme durch in die Zuleitung bzw. Ableitung des Abgasstromes eingebrachte Klappen (24, 27) bewerkstelligt wird.
8. Anordnung zur Regeneration wenigstens eines Dieselpartikelfilters (21; 22), welcher mit einer Zuleitung (23, 23a; 23, 23b) zur Zufuhr von Abgas, und einer Abführleitung (26a, 26; 26, 26b, 26) zum Abführen von Abgas in Verbindung steht, wobei Mittel (21a; 21b) zur Erwärmung des wenigstens einen Dieselpartikelfilters durchströmenden Abgases vorgesehen sind, gekennzeichnet durch Mittel (24, 23a, 26a, 27, 30, 28, 32, 25, 31; 24, 23b, 26b, 27, 30, 28, 32, 25, 31) zur Schaffung eines schließbaren Umluftkreislaufes, über den aus dem wenigstens einen Dieselpartikelfilter (21; 22) austretendes Abgas erneut in diesen einbringbar ist.
9. Anordnung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Mittel (28, 29) zur Hinzufügung von Umgebungsluft in den Umluftkreislauf.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, gekennzeichnet durch Mittel (27) zum geregelten bzw. gesteuerten Ausblasen von Abgas aus dem Umluftkreislauf.
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch Mittel (40, 41) zur Differenzsauerstoffmessung an der Eintritts- und Austrittsseite des wenigstens einen Dieselpartikelfilters (21; 22).
12. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei welcher zwei parallel geschaltete Dieselpartikelfilter (21, 22) derart mit einem Abgastrom beaufschlagbar sind, daß der im wesentlichen vollständige Abgasstrom über einen ersten Dieselpartikelfilter leitbar ist, und bezüglich des zweiten Dieselpartikelfilters ein geschlossener Umluftkreislauf bereitstellbar ist, wobei als Mittel zur entsprechenden Umleitung der Abgasströme in die Zuleitung bzw. Abführleitung einbringbare Klappen (24, 27) vorgesehen sind.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005045208A1 (de) 2003-10-29 2005-05-19 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine
FR2862547A1 (fr) * 2003-11-25 2005-05-27 Renault Sas Dispositif pour le traitement thermique d'un filtre a particules ou d'un piege a oxydes d'azote
DE102010037650A1 (de) * 2010-09-20 2012-03-22 Denso Corporation O2-Regelungssystem für einen Verbrennungsmotor und Verfahren zur Regelung der O2-Konzentration

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7462222B2 (en) * 2004-10-05 2008-12-09 Caterpillar Inc. Filter service system
US7410529B2 (en) 2004-10-05 2008-08-12 Caterpillar Inc. Filter service system and method
US20060070360A1 (en) * 2004-10-05 2006-04-06 Caterpillar Inc. Filter service system and method
US7384455B2 (en) * 2004-10-05 2008-06-10 Caterpillar Inc. Filter service system and method
US7419532B2 (en) * 2004-10-05 2008-09-02 Caterpillar Inc. Deposition system and method
US7390338B2 (en) * 2005-01-25 2008-06-24 Pollution Control Products Co. Method and apparatus for regenerating engine exhaust filters
US7410521B2 (en) * 2005-02-28 2008-08-12 Caterpillar Inc. Filter service system and method
US20060191412A1 (en) * 2005-02-28 2006-08-31 Caterpillar Inc. Filter service system and method
US8142552B2 (en) * 2007-06-29 2012-03-27 Caterpillar Inc. Filter purge system utilizing a reactive propellant
US8157897B2 (en) * 2007-06-29 2012-04-17 Caterpillar Inc. Filter purge system utilizing impact wave generating device and vacuum source
ES2541499T3 (es) * 2007-08-20 2015-07-21 Parker-Hannifin Corporation Sistema de dosificación diésel para la regeneración del filtrado activo de partículas diésel
US8635865B2 (en) * 2007-09-18 2014-01-28 Thermo King Corporation Diesel particulate filter including a heat exchanger
US8444729B2 (en) * 2007-11-26 2013-05-21 Caterpillar Inc. Electrically regenerated exhaust particulate filter having non-axial regeneration flame propagation
CN103026020A (zh) * 2010-07-26 2013-04-03 万国引擎知识产权有限责任公司 后处理燃烧器的空气供给系统
US9273649B2 (en) 2014-05-30 2016-03-01 Cnh Industrial America Llc System and method for controlling an electric aspirator of an air intake system for a work vehicle
FI20145653A (fi) * 2014-07-07 2016-01-08 Valmet Technologies Oy Järjestely ja menetelmä
US10392123B2 (en) 2016-04-20 2019-08-27 Carleton Life Support Systems, Inc. On-board inert gas generating air separation module recovery apparatus and method
CN105885957B (zh) * 2016-05-24 2020-03-31 河南龙成煤高效技术应用有限公司 一种高温脱尘过滤设备、高温脱尘过滤系统及连续脱尘过滤的方法
CN111852619B (zh) * 2020-07-17 2023-11-07 浙江天地环保科技股份有限公司 一种船舶尾气颗粒物捕集装置节能再生系统及方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4217757A (en) * 1978-10-10 1980-08-19 Texaco Inc. Exhaust gas recycling system
US4558565A (en) * 1982-03-16 1985-12-17 Nippon Soken, Inc. Exhaust gas cleaning device for internal combustion engine
US4671059A (en) * 1986-06-30 1987-06-09 Ontario Research Foundation Diesel particulate traps
DE3722970A1 (de) * 1986-08-06 1988-02-11 Volkswagen Ag Verfahren und einrichtung zum reinigen eines partikelfilters, insbesondere eines russfilters
DE3717140A1 (de) 1987-05-21 1988-12-08 Webasto Ag Fahrzeugtechnik Russfilteranlage im abgastrakt einer diesel-brennkraftmaschine
US4867768A (en) * 1987-08-21 1989-09-19 Donaldson Company, Inc. Muffler apparatus with filter trap and method of use
JPH01159029A (ja) * 1987-12-16 1989-06-22 Toyota Motor Corp ディーゼルエンジンの排気浄化装置
DE3832790C2 (de) * 1988-09-27 1997-12-11 Pattas Konstantin N Verfahren und Einrichtung zum Regenerieren eines Rußfilters
US5194078A (en) * 1990-02-23 1993-03-16 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Exhaust filter element and exhaust gas-treating apparatus
DE19807203A1 (de) * 1998-02-20 1999-08-26 Volkswagen Ag Stickoxidbehandlung bei einem Mager-Otto-Motor
US6675572B2 (en) * 2000-09-14 2004-01-13 Siemens Automotive Inc. Valve including a recirculation chamber

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005045208A1 (de) 2003-10-29 2005-05-19 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine
FR2862547A1 (fr) * 2003-11-25 2005-05-27 Renault Sas Dispositif pour le traitement thermique d'un filtre a particules ou d'un piege a oxydes d'azote
DE102010037650A1 (de) * 2010-09-20 2012-03-22 Denso Corporation O2-Regelungssystem für einen Verbrennungsmotor und Verfahren zur Regelung der O2-Konzentration
DE102010037650B4 (de) * 2010-09-20 2016-02-11 Denso Corporation O2-Regelungssystem für einen Verbrennungsmotor und Verfahren zur Regelung der O2-Konzentration

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DE50203531D1 (de) 2005-08-04

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