-
Die
Erfindung betrifft eine dieselelektrische Lokomotive mit einem Aggregat
aus Dieselmotor und Generator, wobei der Generator mit einer Antriebseinheit
verbunden ist und wobei in einen Abgasstrom des Dieselmotors wenigstens
ein Partikelfilter gelegt ist. Darüber hinaus betrifft die vorliegende
Erfindung ein Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters einer
dieselelektrischen Lokomotive.
-
Es
ist bekannt, bei Diesellokomotiven im Abgasstrom des Dieselmotors
eine Ruß-
bzw. Partikelfilteranordnung vorzusehen, mit deren Hilfe Partikel aus
dem Abgasstrom herausgefiltert werden. Je nach Partikelgehalt im
Abgasstrom setzt sich das Filtermaterial mit zunehmender Betriebsdauer
immer mehr zu. Dies macht eine Regenerierung des Partikelfilters
erforderlich. Insbesondere im Leerlauf oder im Teillastbetrieb des
Dieselmotors kommt es zu einer verstärkten Rußbildung und damit zu einer
verstärkten
Ablagerung von Rußpartikeln
im Partikelfilter.
-
Bekannte
Möglichkeiten
zur Regeneration von Partikelfiltern sind entweder chemische Reaktionen
in Verbindung mit einer Katalysatorbeschichtung des Filtermaterials
oder das aktive Abbrennen der Partikel durch Flammenwirkung, wobei
der Partikelfilter ausgebaut werden muß. Die bekannten Möglichkeiten
der Regeneration sind aufwendig und führen zu erhöhten Kosten der Abgasreinigung.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lokomotive und ein Verfahren
zur Regeneration eines Partikelfilters einer dieselelektrischen
Lokomotive zur Verfügung
zu stellen, die die Regeneration des Partikelfilters nach Ablauf
einer längeren
Betriebsdauer zulassen und gleichermaßen eine einfache und kostengünstige Regeneration
des Partikelfilters ermöglichen.
-
Die
vorgenannte Aufgabe ist bei einer dieselelektrischen Lokomotive
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß wenigstens eine elektrische
Widerstandsheizung in und/oder an einer Abgasleitung des Dieselmotors
vor dem Partikelfilter angeordnet ist. Verfahrensgemäß ist dementsprechend
vorgesehen, daß der
Abgasstrom vor dem Eintritt in den Partikelfilter auf eine Temperatur
oberhalb der Entzündungstemperatur
von kohlenstoffhaltigen Partikeln, wie Rußpartikeln, im Abgasstrom erwärmt wird.
-
Der
Erfindung liegt der Grundgedanke zugrunde, die Abgastemperatur ausreichend
stark zu erhöhen,
so daß Rußpartikel
und weitere kohlenstoffhaltige Verbindungen im Abgasstrom bereits
vor dem Eintritt in den Partikelfilter zumindest teilweise oxidiert
bzw. verbrannt werden. Hier kann zusätzlich vorgesehen sein, daß ein gegebenenfalls
sauerstoffangereicherter Luftstrom dem Abgas vor oder hinter der
Widerstandsheizung und vor dem Partikelfilter zugeführt wird,
um einen ausreichenden Umsatz der Verbrennungsreaktion sicherzustellen.
Darüber
hinaus führt
die höhere
Abgastemperatur dazu, daß bereits
im Partikelfilter zuvor abgeschiedene Partikel von dem heißen Abgas
umströmt
und ebenfalls verbrannt werden, so daß eine kontinuierliche (Teil-)Regeneration
des Partikelfilters erfolgt. Das kontinuierliche Abbrennen von Ablagerungen
im Partikelfilter verlängert
die Lebensdauer des Filters bis zu einer notwendigen Regeneration.
Die Erwärmung
des Abgasstroms vor dem Eintritt in den Partikelfilter stellt somit
eine einfache und kostengünstige
Maßnahme dar,
um einerseits die Partikelbeladung im Abgasstrom zu verringern und
andererseits bereits abgeschiedene Partikel im Filter zu verbrennen.
-
Zur
Erwärmung
des Abgasstroms kann in der Zuleitung zum Abgasrohr eine elektrische
Widerstandsheizung installiert sein, um den Abgasstrom vor Eintritt
in den Partikelfilter auf eine Temperatur oberhalb der Entzündungstemperatur
von Rußpartikeln
oder weiteren kohlenstoffhaltigen Verbindungen zu erwärmen. Die
elektrische Widerstandsheizung ermöglicht eine einfache und genaue
Steuerung und Regelung der Abgastemperatur und zeichnet sich darüber hinaus
durch einen konstruktiv einfachen Aufbau aus. Der Montageaufwand
zum Einbau der Widerstandsheizung in eine bestehende Abgasleitung
einer Lokomotive ist gering, so daß ein Nachrüsten einer Abgasanlage in einfacher
Weise bei geringen Kosten möglich
ist, um die erfindungsgemäß vorgesehene
Erwärmung
des Abgases vor dem Eintritt in den Partikelfilter zu erreichen.
-
Vorzugsweise
ist die Widerstandsheizung intermittierend zu betreiben. Die dauerhafte
Funktion eines Partikelfilters setzt hohe Abgastemperaturen des
Dieselmotors voraus, wobei bei hohen Abgastemperaturen die Partikelbeladung
des Abgases gering ist. Die Abgastemperatur ist von der Leistung
des Dieselmotors abhängig,
wobei nur im oberen Leistungsspektrum des Dieselmotors die erforderliche Abgastemperatur
erreicht werden kann, um einen geringen Partikelanteil im Abgas
sicherzustellen. Im Leerlauf und im Teillastbetrieb des Fahrdieselmotors steigt
die Partikelbeladung des Abgases stark an, was sehr schnell zu einem
Zusetzen des Partikelfilters führt.
Erfindungsgemäß ist daher
vorzugsweise ein Betrieb der Widerstandsheizung lediglich im Teillastbetrieb
und gegebenenfalls im Leerlauf der Lokomotive vorgesehen. Im Vollastbetrieb
muß der Abgasstrom
dagegen nicht durch Betrieb der Widerstandsheizung zusätzlich erwärmt werden,
da das Abgas im Vollastbetrieb ohnehin eine ausreichende Temperatur
aufweist, die die Bildung von Ruß oder anderen kohlenstoffhaltigen
Verbindungen zumindest im wesentlichen ausschließt.
-
Da
die Antriebseinheit einen Elektromotor umfaßt, der beim Bremsen oder bei
Bergabfahrt als Generator arbeitet und einen elektrischen Strom
erzeugt, ist in der Regel eine einen Bremswiderstand aufweisende
elektrische Widerstandsbremse vorgesehen, in der elektrische Energie
in Wärmeenergie überführt und
an ein Kühlmedium,
beispielsweise einen Luftstrom oder eine Kühlflüssigkeit eines Kühlsystems, übertragen
wird. Der Elektromotor ist zu diesem Zweck mit der Widerstandsbremse
elektrisch verbunden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
vorgesehen, daß die
beim Bremsen oder bei Bergabfahrt von dem Elektromotor erzeugte elektrische
Energie zu einem Teil von dem Bremswiderstand in Wärme überführt und
an ein Kühlmedium übertragen
und zu einem anderen Teil zum Betrieb der Widerstandsheizung genutzt
wird. Dies erfordert eine entsprechend ausgebildete Steuer- oder
Regeleinrichtung, die in Abhängigkeit
von einer geforderten Solltemperatur des Abgasstroms, bei der die
Verbrennung von Ruß und
anderen kohlenstoffhaltigen Bestandteilen stattfindet, die Leistungsaufnahme
der Widerstandsheizung und den an das Abgas übertragenen Wärmestrom
einstellt. Damit wird die erforderliche Wärmemenge für eine (Teil-)Regeneration
des Partikelfilters ohne Verbrauch von Primärenergie (Dieseltreibstoff)
bereitgestellt.
-
In
diesem Zusammenhang läßt es die
Erfindung bedarfsweise auch zu, daß die beim Bremsen oder bei
Bergabfahrt von dem Elektromotor erzeugte elektrische Energie vollständig zum
Betrieb der Widerstandsheizung eingesetzt wird, um eine ausreichend
hohe Abgastemperatur vor dem Eintritt des Abgases in den Partikelfilter
zu erreichen.
-
Bei
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung kann der Elektromotor mit einem Speicher für elektrische
Energie und der Speicher seinerseits mit der Widerstandsheizung
elektrisch verbunden sein, wobei die beim Bremsen oder bei Bergabfahrt
von dem Elektromotor erzeugte elektrische Energie zu einem Teil
gespeichert und die gespeicherte Energie zum Betrieb der Widerstandsheizung
eingesetzt wird, wenn die vom Elektromotor in Bremsphasen aktuell
erzeugte elektrische Energie allein zum Betrieb der Widerstandsheizung
nicht ausreicht.
-
Bei
einer anderen Ausführungsform
kann auch der Generator mit der Widerstandsheizung elektrisch verbunden
sein, wobei die vom Generator während
des Betriebes des Dieselmotors erzeugte elektrische Energie teilweise
zum Betrieb der elektrischen Widerstandsheizung eingesetzt werden
kann. Dies erfordert eine entsprechend ausgebildete Steuer- und
Regelungseinrichtung, wobei die vorgenannte Ausführungsform insbesondere bei
der Neuentwicklung von dieselelektrischen Antrieben zu berücksichtigen
und von Vorteil ist.
-
Der
Partikelfilter muß in
bestimmten zeitlichen Abständen
gereinigt werden, wobei diese zeitlichen Abstände von der Partikelmenge im
Abgasstrom abhängen.
Außerdem
ist die Zeitdauer, bis eine Regeneration notwendig wird, abhängig von dem
erreichten Reinigungsgrad des Filtermaterials bei einer vorangegangenen
Regeneration des Filters. In diesem Zusammenhang ist vorzugsweise vorgesehen,
daß der
Abgasdruck vor und hinter dem Partikelfilter und/oder die Abgastemperatur
vor der Widerstandsheizung und/oder vor dem Partikelfilter gemessen
werden, wobei der Abgasstrom bei Unterschreiten einer vorgegebenen
Solltemperatur und/oder bei Erreichen eines vorgegebenen Druckverlustes
auf die vorgegebene Solltemperatur erwärmt wird. Zur Messung des Abgasdrucks
vor und hinter dem Partikelfilter können Drucksensoren und zur
Messung der Temperaturen Temperatursensoren vorgesehen sein, wobei
die Steuer- oder Regeleinrichtung in Abhängigkeit von einer geforder ten
Solltemperatur des Abgasstroms die aktuelle Abgastemperatur durch
Wärmezufuhr über die
Widerstandsheizung entsprechend steuert oder regelt. Dabei kann
von der Steuer- oder Regeleinrichtung der Beheizungszeitpunkt, d.
h. die Inbetriebnahme der Widerstandsheizung, die Dauer der Beheizung
und die Stärke
der Beheizung eingestellt werden.
-
Darüber hinaus
kann vorgesehen sein, daß der
Abgasstrom nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer periodisch erwärmt wird.
Die (Teil-)Regeneration des Partikelfilters erfolgt somit in regelmäßigen Zeitabständen durch
Erwärmung
des Abgasstroms vor dem Partikelfilter auf eine geforderte Solltemperatur über eine
vorgegebene Zeitdauer. In diesem Zusammenhang kann die erfindungsgemäße Lokomotive
eine Zeitmeßeinrichtung
zur Messung der Betriebsdauer der Widerstandsheizung aufweisen.
-
Um
eine (Teil-)Regeneration des Partikelfilters überhaupt ermöglichen
zu können,
ist es erforderlich, daß der
Abgasstrom über
eine vorgegebene Regenerationszeit eine ausreichend hohe Solltemperatur
aufweist. Zum Regenerieren des Partikelfilters kann beispielsweise
eine Mindesttemperatur von 600°C
bis 650°C
und eine Mindestheizzeit von ca. 5 bis 15 min erforderlich sein.
Sofern die beim Bremsen von dem Elektromotor erzeugte elektrische
Energie zum Betrieb der Widerstandsheizung eingesetzt wird, können kürzere Bremsphasen
zum Teil nicht für eine
(Teil-)Regeneration des Partikelfilters ausreichen. Sofern die Bremsphase(n)
zu kurz ist bzw. sind, kann beispielsweise vorgesehen sein, daß gespeicherte
elektrische Energie und/oder die vom Generator erzeugte elektrische
Energie zum Betrieb der Widerstandsheizung eingesetzt wird.
-
Der
Abgasstrom sollte am Eintritt in den Partikelfilter eine Temperatur
von 500°C
bis 750°C,
vorzugsweise von 550°C
bis 700°C,
insbesondere von 600°C
bis 650°C,
aufweisen. Bei dieser Temperatur kommt es im Partikelfilter mit
dem Sauerstoff des Abgasstroms zu einer Verbrennung abgeschiedener kohlenstoffhaltiger
Bestandteile. Unter Berücksichtigung
der Abkühlung
des Abgasstroms im Leitungsabschnitt von der Widerstandsheizung
bis zum Partikelfilter ist die Abgastemperatur durch Betrieb der
Widerstandsheizung auf eine Solltemperatur zu erwärmen, die
oberhalb von der für
den Partikelfilter geforderten Temperatur liegt. Bei der höheren Solltemperatur
wird auch die Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Bestandteilen
im Abgasstrom bereits vor dem Eintritt in den Partikelfilter sichergestellt.
-
Um
im Partikelfilter das Abbrennen von abgeschiedenen kohlenstoffhaltigen
Partikeln zu ermöglichen
und Schäden
an dem Partikelfilter durch das erwärmte Abgas ausschließen zu können, sollte der
Abgasstrom im Partikelfilter eine Temperatur von wenigstens 25°C, insbesondere
von wenigstens 50°C
oberhalb der Entzündungstemperatur
von in dem Partikelfilter absorbierten Partikeln und, vorzugsweise,
von wenigstens 50°C,
insbesondere von wenigstens 100°C,
unterhalb der höchsten
zulässigen
Betriebstemperatur des Partikelfilters aufweisen. Auch hier ist
die durch Betrieb der Widerstandsheizung erreichte Solltemperatur
des Abgasstroms unter Berücksichtigung
der Abkühlung
des Abgasstroms von der Widerstandsheizung bis zum Partikelfilter
entsprechend festzulegen, so daß die
Abgastemperatur im Partikelfilter in den vorgenannten Bereichen
liegt.
-
Durch
Erwärmen
des Abgasstroms sollte ein Umsatzgrad von kohlenstoffhaltigen Verbindungen im
Abgasstrom von mehr als 50%, insbesondere von mehr als 80%, vorzugsweise
von mehr als 90%, im Leitungsabschnitt zwischen der Widerstandsheizung und
dem Partikelfilter erreicht werden. Im Ergebnis muß eine ausreichend
lange Verweilzeit des erwärmten
Abgases eingehalten werden, um die vorgenannten Umsatzgrade vor
dem Eintritt des Abgasstroms in den Partikelfilter zu erreichen.
In Abhängigkeit
von der erforderlichen Verweilzeit ist die Länge des Leitungsabschnitts
der Abgasleitung zwischen der elektrischen Widerstandsheizung und
dem Partikelfilter zu dimensionieren.
-
Durch
die Verringerung der Beladung des Abgasstroms mit kohlenstoffhaltigen
Verbindungen, insbesondere mit Ruß, steigt die Betriebsdauer, über die
der Partikelfilter eingesetzt werden kann, bis eine Regeneration
des Partikelfilters notwendig wird. Es versteht sich, daß der Umsatzgrad
möglichst
hoch sein sollte, um das Zusetzen des Partikelfilters möglichst
lange hinauszuzögern.
Die Bestimmung der erforderlichen Verweilzeit kann in Abhängigkeit
von der Abgaszusammensetzung, dem Abgasvolumenstrom sowie der Abgastemperatur
erfolgen.
-
Im
Zusammenhang mit der Erfindung hat sich gezeigt, daß die Leistungsaufnahme
der Widerstandsheizung zwischen 300 kJ/m3 Rauchgas bis 600 kJ/m3 Rauchgas, vorzugsweise ca. 450 kJ/m3 Rauchgas, betragen
kann, um eine ausreichend starke Erwärmung des Abgasstroms sicherzustellen.
Die Widerstandsheizung kann dabei wenigstens einen gewendelten Widerstandsdraht
aufweisen, wobei der Widerstandsdraht innerhalb des Abgasrohrs angeordnet ist.
Diese Ausführungsform
zeichnet sich durch einen einfachen konstruktiven Aufbau und geringe
Herstellungskosten aus. Der Widerstandsdraht sollte einen Durchmesser
von 4 mm bis 6 mm aufweisen, wobei der Wendeldurchmesser 30 mm bis
40 mm und die Wendellänge
30 cm bis 40 cm betragen kann.
-
Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand der Zeichnung näher
erläutert. Die
einzige Figur der Zeichnung zeigt schematisch eine dieselelektrische
Lokomotive mit einem Aggregat aus Dieselmotor 1 und Generator 2,
wobei der Generator 2 mit einer Antriebseinheit 3 verbunden
ist und wobei in einem Abgasstrom 4 des Dieselmotors 1 wenigstens
ein Partikelfilter 5 angeordnet ist. Das Aggregat aus Dieselmotor 1 und
Generator 2 sowie die Antriebseinheit 3 und der
Partikelfilter 5 sind an sich aus dem Stand der Technik
bekannt.
-
In
einer Abgasleitung 6 des Dieselmotors 1 ist eine
elektrische Widerstandsheizung 7 vor dem Partikelfilter 5 angeordnet.
Die Widerstandsheizung 7 weist einen gewendelten Widerstandsdraht 8 auf, wobei
der Widerstandsdraht 8 innerhalb der Abgasleitung 6 angeordnet
ist. Der Widerstandsdraht 8 weist einen Durchmesser von
ca. 5 mm auf, wobei der Wendeldurchmesser 30 bis 40 mm und die Wendellänge 30 bis
40 cm beträgt.
Die Leistungsaufnahme der Widerstandsheizung 7 beträgt ca. 150
kW bei einem Abgasvolumenstrom von ca. 1200 m3/h.
-
Darüber hinaus
ist eine Steuer- oder Regeleinrichtung 9 zum Betrieb der
Widerstandsheizung 7 vorgesehen, wobei die Steuer- oder
Regeleinrichtung 9 die aktuelle Temperatur des Abgasstroms 4 durch
Betrieb der Widerstandsheizung 7 steuert bzw. regelt. Die
Steuer- oder Regeleinrichtung 9 legt dabei den Zeitpunkt
der Beheizung, die Heizdauer und die beim Heizen übertragene
Wärmemenge
fest, um eine vorgegebene Solltemperatur des Abgasstroms 4 zu
erreichen. Die Steuer- oder Regeleinrichtung 9 ist zum
intermittierenden Betrieb der Widerstandsheizung 7 ausgebildet,
wobei die Erwärmung
des Abgasstroms 4 vor dem Eintritt in den Partikelfilter 5 auf eine
Temperatur oberhalb von der Entzündungstemperatur
von kohlenstoffhaltigen Partikeln im Abgasstrom 4 lediglich
im Teillastbetrieb und gegebenenfalls im Leerlauf der Diesellokomotive
vorgesehen ist. Im Teillastbetrieb oder im Leerlauf der Lokomotive nimmt
die Bildung von Partikeln im Abgas des Dieselmotors 1 stark
zu, was auf die geringere Abgastemperatur im Teillastbetrieb oder
im Leerlauf zurückzuführen ist.
-
Durch
die Erwärmung
des Abgasstroms 4 auf eine entsprechend hohe Solltemperatur
kommt es bereits vor dem Eintritt des Abgasstroms 4 in
den Partikelfilter 5 zur oxidativen Umsetzung bzw. Verbrennung
der kohlenstoffhaltigen Bestandteile im Abgasstrom 4. Darüber hinaus
führt die
höhere
Abgastemperatur im Partikelfilter 5 dazu, daß die im
Partikelfilter 5 bereits abgeschiedenen Partikel ebenfalls verbrannt
werden, so daß es
zumindest zu einer (Teil-)Regeneration des Partikelfilters 5 kommt.
Nicht dargestellt ist, daß dem
Abgasstrom 4 ein Luftstrom, gegebenenfalls angereichert
mit Sauerstoff, zugeführt
werden kann, um die Verbrennung der Partikel sicherzustellen. Durch
die Erwärmung
des Abgasstroms 4 vor dem Eintritt in den Partikelfilter 5 läßt sich
somit der Partikelfilter 5 über eine längere Zeitdauer betreiben,
bevor es zu einem Zusetzen des Partikelfilters 5 mit Partikeln
kommt und eine Regeneration des Partikelfilters 5 notwendig
wird. Grundsätzlich
ist es sogar möglich,
daß die
Regeneration des Partikelfilters 5 vollständig entfällt, sofern
die im Abgasstrom 4 enthaltenen Partikel entweder vollständig vor
dem Eintritt in den Partikelfilter 5 verbrannt werden oder
es im Partikelfilter 5 aufgrund der höheren Abgastemperatur zu einem
weitgehend vollständigen
Abbrennen der im Partikelfilter 5 bereits abgeschiedenen
Partikel kommt.
-
Die
Antriebseinheit 3 weist einen nicht dargestellten Elektromotor
auf und ist mit einer wenigstens einen Bremswiderstand aufweisenden
elektrischen Widerstandsbremse 10 einerseits und mit der
Widerstandsheizung 7 andererseits elektrisch verbunden. Die
Steuer- und Regeleinrichtung 9 ist dabei derart ausgebildet,
daß die
beim Bremsen oder bei Bergabfahrt von dem Elektromotor erzeugte
elektrische Energie zu einem Teil von dem Bremswiderstand der Widerstandsbremse 10 in
einen Wärmestrom 11 überführt und
an ein Kühl medium übertragen
und zu einem anderen Teil zum Betrieb der Widerstandsheizung 7 eingesetzt
wird. Im Ergebnis wird die beim Bremsen von dem Elektromotor der
Antriebseinheit 3 erzeugte elektrische Energie zumindest
teilweise in der Widerstandsheizung 7 in Wärmeenergie
umgewandelt, um den Abgasstrom 4 auf das erforderliche Temperaturniveau
zu erwärmen.
-
Weiter
vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Widerstandsheizung 7 bei
jedem Bremsvorgang 7 betrieben wird, wobei sich die Heizzeiten
während kurzer
Bremsphasen addieren und eine ausreichend hohe Abgastemperatur über eine
bestimmte Zeitdauer sicherstellen können, um zum einen die Verbrennung
von Rußpartikeln
in der Abgasleitung 6 vor dem Eintritt in den Partikelfilter 5 und
zum anderen die (Teil-)Regeneration des Partikelfilters 5 zu
gewährleisten.
Nicht dargestellt ist, daß ein
Akkumulator vorgesehen sein kann, um die bei längeren Bremsphasen von dem
Elektromotor erzeugte elektrische Energie zumindest teilweise zu
speichern, so daß die
gespeicherte elektrische Energie zu einem späteren Zeitpunkt, bzw. bei kürzeren Bremsphasen,
zum Betrieb der Widerstandsheizung 7 genutzt werden kann.
Ebenfalls ist es grundsätzlich
möglich,
daß die Widerstandsheizung 7 direkt
mit elektrischer Energie betrieben wird, die vom Generator 2 während des
Betriebes des Dieselmotors 1 erzeugt wird. Eine Nutzung
von gespeicherter elektrischer Energie und/oder der vom Generator 2 erzeugten
elektrischen Energie kann insbesondere dann vorgesehen sein, wenn
die Lokomotive auf gerader Strecke im Teillastbetrieb verfahren
wird und/oder die Dauer von Bremsvorgängen nicht ausreichend ist,
um eine ausreichend lange oder starke Beheizung des Abgasstroms 4 sicherzustellen.
-
Die
Steuerung oder Regelung der Abgastemperatur durch Betrieb der Widerstandsheizung 7 kann
druck-, tmperatur- oder zeitabhängig
erfolgen. Hierzu sind zwei Drucksensoren 12, 13 zur
Messung des Abgasdrucks vor und hinter dem Partikelfilter 5 und
zwei Temperatursensoren 14, 15 vor und hinter der
Widerstandsheizung 7 angeordnet. Erfolgt die Steuerung
oder Regelung temperaturabhängig,
so wird eine Erwärmung
des Abgasstroms 4 auf eine vorgegebene Solltemperatur vorgesehen,
wenn die gemessene aktuelle Abgastemperatur im Bereich des Temperatursensors 14 eine
vorgegebene Temperatur unterschreitet. Die Solltemperatur im Bereich des
Temperatursensors 15 ist derart gewählt, daß der Abgasstrom 4 am
Eintritt in den Partikelfilter 5 eine Abgastemperatur von
vorzugsweise zwischen 600°C bis
650°C aufweist.
Die Solltemperatur muß also
entsprechend höher
sein, vorzugsweise um 50°C
bis 100°C,
um eine Abkühlung
des Abgasstroms 4 von der Widerstandsheizung 7 bis
zum Partikelfilter 5 zu berücksichtigen. Dies führt dazu,
daß die
Entzündungstemperatur
von Partikeln im Abgasstrom 4 in der Abgasleitung 6 nach
Passieren der Widerstandsheizung 7 überschritten wird, so daß der Umsatzgrad von
kohlenstoffhaltigen Verbindungen im Abgasstrom 4 bis zum
Eintritt in den Partikelfilter 5 mehr als 50%, insbesondere
mehr als 80%, vorzugsweise mehr als 90%, betragen kann. Es versteht
sich, daß die
Leitungslänge
zwischen der Widerstandsheizung 7 und dem Partikelfilter 5 zum
Erreichen der vorgenannten Umsatzgrade eine ausreichend lange Verweilzeit
des Abgasstroms 4 sicherstellen muß. Aufgrund der hohen Temperaturen
ist die Verweilzeit jedoch gering.
-
Bei
einer Temperatur zwischen 600°C
und 650°C
kommt es dann im Partikelfilter 5 zusätzlich zur Verbrennung von
im Partikelfilter 5 bereits abgeschiedenen kohlenstoffhaltigen
Bestandteilen und damit zu einer (Teil-)Regeneration des Partikelfilters 5.
Hierbei kommt es darauf an, daß die
vorgegebene Solltemperatur im Bereich der Widerstandsheizung 7 derart
gewählt
ist, daß der
Abgasstrom 4 im Partikelfilter 5 eine Abgastemperatur
von wenigstens 25°C, insbesondere
von wenigstens 50°C,
oberhalb der Entzündungstemperatur
von in dem Partikelfilter 5 abgeschiedenen Partikeln und,
weiter vorzugsweise, wenigstens 50°C, insbesondere wenigstens 100°C, unterhalb
der höchsten
zulässigen
Betriebstemperatur des Partikelfilters 5 aufweist.
-
Auch
ist es möglich,
die Erwärmung
des Abgasstroms 4 auf eine vorgegebene Solltemperatur bei
Erreichen eines vorgegebenen Druckverlustes des Abgasstroms 4 in
der Abgasleitung 6 vorzusehen, wobei der Druckverlust mit
dem Zusetzen des Partikelfilters 5 ansteigt und wobei nach
Erreichen eines vorgegebenen Druckverlustes die Regeneration des
Partikelfilters 5 erforderlich wird. Schließlich ist es
auch möglich,
daß der
Abgasstrom periodisch nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer erwärmt wird,
um eine Regeneration des Partikelfilters 5 in regelmäßigen Abständen sicherzustellen.
In diesem Zusammenhang kann auch vorgesehen sein, daß in vorgegebenen
Zeitabständen
eine höhere
Solltemperatur vorgegeben wird, um zu einer weitgehenden Regeneration
des Partikelfilters 5 zu kommen.
-
Im übrigen kann
eine nicht dargestellte Zeitmeßeinrichtung
zur Messung der Betriebszeit der Widerstandsheizung vorgesehen sein.
Durch Messung der Heizdauer kann insbesondere bei kurzen Bremsphasen überprüft werden,
ob die Gesamtheizdauer über
einen vorgegebenen Zeitraum ausreicht, um zu einer (Teil-)Regeneration
des Partikelfilters 5 in einem gewünschten Umfang zu kommen.