DE102012013874A1

DE102012013874A1 - Exhaust gas purification system for removing soot particles from exhaust gas of internal combustion engine, in which radiation emitted from electromagnetic radiation source irradiates continuously free in pipeline section

Info

Publication number: DE102012013874A1
Application number: DE201210013874
Authority: DE
Inventors: John Scholz
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 2012-07-12
Filing date: 2012-07-12
Publication date: 2014-01-16

Abstract

The exhaust gas purification system (1) has a pipeline section (3) with a cross-section for the passage of exhaust gas and an electromagnetic radiation source (11). The radiation (15) emitted from the electromagnetic radiation source irradiates continuously free in the pipeline section. The radiation geometry is adjusted in relation to the cross-section, such that a major amount of radiation passes on the soot particles flowing through the pipeline section. An independent claim is included for a method for removing soot particles from exhaust gas of an internal combustion engine.

Description

Die Erfindung betrifft ein Abgasreinigungssystem zur Entfernung von Rußpartikeln aus Abgas eines Verbrennungsmotors gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren zur Entfernung von Rußpartikeln aus Abgas eines Verbrennungsmotors gemäß Anspruch 8.The invention relates to an exhaust gas purification system for removing soot particles from exhaust gas of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1, and to a method for removing soot particles from exhaust gas of an internal combustion engine according to claim 8.

Abgasreinigungssysteme und Verfahren zur Entfernung von Rußpartikeln aus Abgasen von Verbrennungsmotoren sind bekannt. Üblicherweise wird das Abgas durch einen geschlossenen oder offenen Partikelfilter geleitet, an dessen Oberfläche sich die Rußpartikel festsetzen. Durch Beladung des Filters mit Rußpartikeln steigt der Gegendruck der Abgasanlage. Daher werden die Rußpartikel in mehr oder weniger regelmäßigen Abständen, vorzugsweise abhängig vom Beladungsgrad des Partikelfilters, in diesem verbrannt. Hierzu sind typischerweise Brenner mit hoher Leistung vorgesehen, weil der gesamte Abgasmassenstrom aufgeheizt werden muss. Neben dieser hohen Leistung ist hierbei nachteilig, dass die diskontinuierliche Verbrennung der Rußpartikel eine Steuerung und/oder Regelung benötigt. Außerdem variiert der Abgasgegendruck periodisch mit der Filterbeladung. Durch die Verbrennung der Rußpartikel wird der Filter zudem thermisch hoch belastet. Um diese thermische Belastung zu verringern, ist aus der DE 199 55 542 A1 eine Katalysator-Anordnung bekannt, die in einem Leitungsabschnitt einen Katalysator mit gegebenenfalls vorgeschaltetem Rußpartikelfilter umfasst. Es ist eine elektromagnetische Strahlungsquelle vorgesehen, die einen Eintrittsbereich des Abgases in den Katalysator beziehungsweise in den vorgeschalteten Partikelfilter bestrahlt. Auf einer der elektromagnetischen Strahlungswelle zugewandten Oberfläche des Katalysators beziehungsweise Partikelfilters angelagerte Rußpartikel werden durch Absorption der elektromagnetischen Strahlung erhitzt und schließlich verbrannt. Nachteilig hieran ist allerdings der relativ komplizierte Aufbau aus Katalysator beziehungsweise insbesondere Rußpartikelfilter und zusätzlicher elektromagnetischer Strahlungsquelle. Der Abgasgegendruck wird insbesondere durch den Partikelfilter erhöht. Dieser umfasst außerdem Keramiken, welche ein besonderes Risiko des mechanischen Versagens mit sich bringen. Darüber hinaus sind Filtersysteme generell nicht wartungsfrei.Exhaust gas purification systems and methods for removing soot particles from exhaust gases of internal combustion engines are known. Usually, the exhaust gas is passed through a closed or open particle filter, on the surface of which the soot particles settle. By loading the filter with soot particles, the back pressure of the exhaust system increases. Therefore, the soot particles in more or less regular intervals, preferably burned depending on the degree of loading of the particulate filter in this. For this burner are typically provided with high performance, because the entire exhaust gas mass flow must be heated. In addition to this high performance, it is disadvantageous that the discontinuous combustion of the soot particles requires control and / or regulation. In addition, the exhaust back pressure varies periodically with the filter load. By burning the soot particles, the filter is also subjected to high thermal loads. To reduce this thermal load is out of the DE 199 55 542 A1 a catalyst arrangement is known which comprises in a line section a catalyst with optionally upstream soot particle filter. An electromagnetic radiation source is provided which irradiates an inlet region of the exhaust gas into the catalytic converter or into the upstream particle filter. On one of the electromagnetic radiation wave facing surface of the catalyst or particulate filter deposited soot particles are heated by absorption of the electromagnetic radiation and finally burned. A disadvantage of this, however, is the relatively complicated structure of catalyst or in particular particulate filter and additional electromagnetic radiation source. The exhaust back pressure is increased in particular by the particulate filter. It also includes ceramics that pose a particular risk of mechanical failure. In addition, filter systems are generally not maintenance-free.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Abgasreinigungssystem und ein Verfahren zur Entfernung von Rußpartikeln aus Abgas eines Verbrennungsmotors zu schaffen, wobei nach Möglichkeit auf einen Partikelfilter vollständig verzichtet werden kann, beziehungsweise wobei der Partikelfilter jedenfalls deutlich kleiner ausfallen kann als bei bisher bekannten Abgasreinigungssystemen beziehungsweise Verfahren. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, eine kontinuierliche Entfernung von Rußpartikeln aus Abgasen zu schaffen, sodass auf eine Steuerung und/oder Regelung für die Verbrennung der Partikel verzichtet werden kann.The invention is therefore an object of the invention to provide an exhaust gas purification system and a method for removing soot particles from exhaust gas of an internal combustion engine, which can be completely dispensed if possible to a particulate filter, or wherein the particulate filter can definitely be much smaller than in previously known exhaust gas purification systems or Method. It is a further object of the invention to provide a continuous removal of soot particles from exhaust gases, so that can be dispensed with a control and / or regulation for the combustion of the particles.

Die Aufgabe wird gelöst, indem ein Abgasreinigungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 geschaffen wird. Dieses weist einen Leitungsabschnitt zur Durchleitung von Abgas auf, der einen Querschnitt aufweist. Es umfasst außerdem mindestens eine elektromagnetische Strahlungsquelle. Das Abgasreinigungssystem zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens ein von der mindestens einen elektromagnetischen Strahlungsquelle emittierter Strahl den Leitungsabschnitt kontinuierlich frei durchstrahlt. Dabei ist eine Geometrie des mindestens einen Strahls im Verhältnis zu dem Querschnitt so abgestimmt, dass eine Hauptmenge von durch den Leitungsabschnitt strömenden Rußpartikeln den mindestens einen Strahl passiert.The object is achieved by providing an exhaust gas purification system having the features of claim 1. This has a line section for the passage of exhaust gas, which has a cross section. It also includes at least one electromagnetic radiation source. The exhaust gas purification system is characterized in that at least one beam emitted by the at least one electromagnetic radiation source radiates continuously freely through the line section. In this case, a geometry of the at least one jet in relation to the cross section is adjusted so that a major amount of soot particles flowing through the line section passes the at least one jet.

Dass der Strahl den Leitungsabschnitt kontinuierlich durchstrahlt spricht an, dass er nicht periodisch an- und abgeschaltet wird, um zu vorherbestimmten Zeiten Rußpartikel in dem Abgas zu verbrennen, sondern dass bei einem Betrieb des Verbrennungsmotors auch die mindestens eine elektromagnetische Strahlungsquelle aktiviert ist, um kontinuierlich Rußpartikel aus dem Abgasstrom zu entfernen. Hierdurch ist es möglich, auf eine Steuerung und/oder Regelung zur periodischen oder bedarfsgerechten Entfernung von Rußpartikeln zu verzichten.That the jet continuously irradiates the line section is indicative that it is not periodically turned on and off to burn soot particles in the exhaust gas at predetermined times, but also that the at least one electromagnetic radiation source is activated to continuously burn soot particles during operation of the internal combustion engine to remove from the exhaust stream. This makes it possible to dispense with a control and / or regulation for the periodic or needs-based removal of soot particles.

Dass der mindestens eine Strahl den Leitungsabschnitt frei durchstrahlt spricht an, dass jedenfalls bestimmungsgemäß in dem Leitungsabschnitt keine Oberfläche vorgesehen ist, an welcher der Strahl zur Verbrennung von Rußpartikeln absorbiert wird. Vielmehr absorbieren die frei in dem Abgas strömenden Rußpartikel elektromagnetische Strahlung, wenn sie den mindestens einen Strahl passieren. Dabei werden sie auf eine zu ihrer Verbrennung notwendige Temperatur erwärmt und letztlich verbrannt. Es werden also nicht – wie bisher bekannt – auf einer Oberfläche angelagerte Rußpartikel mithilfe der elektromagnetischen Strahlung verbrannt, sondern die Strecke, entlang derer der Strahl den Leitungsabschnitt frei durchstrahlt, ist zugleich die aktive Strecke, in der die Verbrennung frei in dem Abgas strömender Rußpartikel stattfindet. Dabei schließt die Formulierung „frei durchstrahlt” nicht aus, dass – beispielsweise aufgrund einer Fehljustierung des Strahls – Oberflächenbereiche des Leitungsabschnitts von dem Strahl erfasst werden. Die Formulierung schließt auch nicht aus, dass innerhalb des Leitungsabschnitts eine Strahlfalle (beam dump) vorgesehen ist, in welcher der Strahl absorbiert wird, sodass er aus dem Leitungsabschnitt nicht mehr austritt. Wesentlich ist, dass die gegebenenfalls von dem Strahl getroffenen Oberflächenbereiche nicht bestimmungsgemäß zu dem Zweck getroffen werden, dass an diesen Oberflächen abgelagerte Rußpartikel verbrannt werden, sondern dass vielmehr die Verbrennung der Rußpartikel bestimmungsgemäß in dem frei durchstrahlten Bereich des Leitungsabschnitts stattfindet. Vorzugsweise ist die mindestens eine elektromagnetische Strahlungsquelle relativ zu dem Leitungsabschnitt so angeordnet, dass der mindestens eine Strahl den Leitungsabschnitt frei durchstrahlt. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, mithilfe von Strahlleit-Elementen, beispielsweise Lichtleitern wie Fasern, Umlenkelementen wie beispielsweise Spiegeln, Strahlteilern oder anderen optischen Elementen einen Strahlverlauf zu verwirklichen, bei welchem der mindestens eine Strahl den Leitungsabschnitt frei durchstrahlt.The fact that the at least one jet radiates freely through the line section indicates that in any case no surface is provided in the line section as intended, at which point the jet is absorbed for combustion of soot particles. Rather, the soot particles flowing freely in the exhaust gas absorb electromagnetic radiation as they pass the at least one jet. They are heated to a temperature necessary for their combustion and ultimately burned. It is therefore not - as previously known - burned on a surface soot particles burned using the electromagnetic radiation, but the distance along which the beam freely irradiates the line section, is also the active route in which the combustion takes place freely in the exhaust gas flowing soot particles , The term "freely irradiated" does not exclude that - for example, due to a misalignment of the beam - surface areas of the line section are detected by the beam. The wording also does not exclude that a beam dump is provided within the line section in which the beam is absorbed so that it no longer emerges from the line section. It is essential that the surface areas that may have been hit by the jet are not intended to be made for the purpose that soot particles deposited on these surfaces are burned, but rather that the combustion of the soot particles takes place as intended in the freely irradiated area of the line section. The at least one electromagnetic radiation source is preferably arranged relative to the line section such that the at least one beam radiates freely through the line section. Alternatively or additionally, it is possible, with the aid of beam guiding elements, for example optical fibers such as fibers, deflection elements such as mirrors, beam splitters or other optical elements, to realize a beam path in which the at least one beam radiates freely through the line section.

Es ist dabei möglich, dass die mindestens eine elektromagnetische Strahlungsquelle außerhalb des Leitungsabschnitts angeordnet ist und, beispielsweise durch ein Fenster, in den Leitungsabschnitt hineinstrahlt. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass die mindestens eine Strahlungsquelle selbst in dem Leitungsabschnitt angeordnet ist. In diesem Fall ist es möglich, auf Fenster zu verzichten. Es ist auch möglich, dass der von der Strahlungsquelle emittierte mindestens eine Strahl den Leitungsabschnitt, beispielsweise durch ein Fenster, verlässt, um außerhalb des Leitungsabschnitts weiter zu propagieren beziehungsweise, beispielsweise in einer Strahlfalle, zu enden. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass der Strahl innerhalb des Leitungsabschnitts endet, indem beispielsweise dort eine Strahlfalle vorgesehen ist, oder indem eine absorbierende Fläche des Leitungsabschnitts vorgesehen ist, welche den Strahl absorbiert, sodass der Strahl an ihr endet. Wesentlich dabei ist, dass die entsprechend vorgesehene Fläche zumindest nicht wesentlich der Entfernung von Rußpartikeln aus dem Abgas dient, die sich an der Fläche angelagert haben, sondern dass die Konfiguration des Abgasreinigungssystem so eingerichtet ist, dass jedenfalls im Wesentlichen die Rußpartikel, die frei in dem Abgas strömen, in einem Bereich des Leitungsabschnitts verbrannt werden, der von dem Strahl frei durchstrahlt wird. Schließlich ist es bei wieder einem anderen Ausführungsbeispiel möglich, dass der Strahl in dem Leitungsabschnitt mindestens einmal oder auch mehrfach reflektiert und/oder geteilt wird, sodass er den Leitungsabschnitt mehrfach, gegebenenfalls auch in verschiedenen Richtungen, durchstrahlt.It is possible that the at least one electromagnetic radiation source is arranged outside the line section and radiates into the line section, for example through a window. In another embodiment, it is possible for the at least one radiation source itself to be arranged in the line section. In this case, it is possible to dispense with windows. It is also possible that the at least one beam emitted by the radiation source leaves the line section, for example through a window, in order to propagate further outside the line section or to end, for example in a beam trap. In another embodiment, it is possible for the beam to terminate within the conduit section, for example by providing a beam trap there, or by providing an absorbing surface of the conduit section which absorbs the beam so that the beam terminates at it. It is essential that the corresponding area provided at least not significantly the removal of soot particles from the exhaust gas, which have accumulated on the surface, but that the configuration of the exhaust gas cleaning system is arranged so that at least substantially the soot particles that are free in the Exhaust gas flow, are burned in a region of the line section, which is freely irradiated by the beam. Finally, it is again possible in another embodiment that the beam is reflected and / or divided at least once or even several times in the line section, so that it passes through the line section several times, possibly also in different directions.

Vorzugsweise weist das Abgasreinigungssystem genau eine elektromagnetische Strahlungsquelle auf, die genau einen Strahl emittiert. Bei einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist es jedoch möglich, dass mehr als eine elektromagnetische Strahlungsquelle vorgesehen ist und/oder dass eine elektromagnetische Strahlungsquelle mehr als einen Strahl emittiert, und/oder dass ein von einer elektromagnetischen Strahlungsquelle emittierter Strahl mithilfe eines Strahlteilers geteilt wird. Bei einem Ausführungsbeispiel, bei welchem mehr als ein Strahl den Leitungsabschnitt kontinuierlich frei durchstrahlt, ist es nicht zwingend erforderlich, dass eine Hauptmenge von durch den Leitungsabschnitt strömenden Rußpartikeln einen einzigen Strahl oder alle Strahlen passiert. Es ist vielmehr ausreichend, dass die Rußpartikel irgendwelche der Strahlen passieren, sodass sich quasi die auf einzelne Strahlen aufgeteilten Bruchteile von Rußpartikeln zu einer Hauptmenge der durch den Leitungsabschnitt strömenden Rußpartikel addieren. Dabei können verschiedene Strahlen, die von einer und/oder von mehreren elektromagnetischen Strahlungsquellen emittiert werden, den Leitungsabschnitt mit verschiedener Strahlgeometrie und/oder in verschiedenen Richtungen durchstrahlen, wobei vorzugsweise eine möglichst große Überdeckung mit dem Abgasstrom gewährleistet wird, um eine Einwirkung der elektromagnetischen Strahlung auf die durch den Leitungsabschnitt strömenden Rußpartikel zu maximieren.Preferably, the exhaust gas purification system has exactly one electromagnetic radiation source which emits exactly one beam. In another preferred embodiment, however, it is possible that more than one electromagnetic radiation source is provided and / or that an electromagnetic radiation source emits more than one beam, and / or that a beam emitted from an electromagnetic radiation source is divided by means of a beam splitter. In an embodiment in which more than one beam continuously radiates freely through the line section, it is not mandatory that a majority of soot particles passing through the line section pass a single beam or all of the beams. Rather, it is sufficient that the soot particles pass through any of the jets, so that quasi-divided fractions of soot particles add up to a majority of soot particles flowing through the line section. Different beams, which are emitted by one and / or by several electromagnetic radiation sources, can irradiate the line section with different beam geometry and / or in different directions, preferably ensuring the greatest possible coverage with the exhaust gas flow, in order to influence the electromagnetic radiation to maximize the soot particles flowing through the conduit section.

Die Strahlgeometrie des mindestens einen Strahls oder der mehreren Strahlen ist im Verhältnis zu dem Querschnitt des Leitungsabschnitts so abgestimmt, dass eine Hauptmenge, nämlich vorzugsweise mindestens 70%, vorzugsweise mindestens 80%, vorzugsweise mindestens 90%, besonders bevorzugt 100% der durch den Leitungsabschnitt strömenden Rußpartikel den Strahl oder die Strahlen passieren. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass jedenfalls ein erheblicher Teil der Rußpartikel mithilfe der elektromagnetischen Strahlung aus dem Abgas entfernt wird. Dabei ist es möglich, dass die Geometrie eines den Leitungsabschnitt einmal durchstrahlenden Strahls entsprechend abgestimmt ist, wobei insbesondere ein Querschnitt des Strahls entsprechend auf den Querschnitt des Leitungsabschnitts abgestimmt ist. Es ist aber auch möglich, dass die Strahlgeometrie derart auf den Querschnitt abgestimmt ist, dass eine Hauptmenge der durch den Leitungsabschnitt strömenden Rußpartikel durch den mindestens einmal, gegebenenfalls mehrfach reflektierten Strahl erfasst wird. Dieser ist dann bezüglich seines Querschnitts im Verhältnis zu dem Leitungsquerschnitt kleiner, wird aber so reflektiert, dass er den Leitungsabschnitt in verschiedenen, quer beziehungsweise schräg zueinander verlaufenden Richtungen durchstrahlt, sodass letztlich vorzugsweise nahezu der gesamte, besonders bevorzugt der gesamte Leitungsquerschnitt durchsetzt wird. Sind mehrere Strahlen vorgesehen, so sind diese ebenfalls bevorzugt bezüglich ihres Querschnitts im Verhältnis zu dem Leitungsquerschnitt kleiner, jedoch so relativ zueinander und relativ zu dem Leitungsabschnitt angeordnet, dass sie diesen in verschiedenen, vorzugsweise quer beziehungsweise schräg zueinander verlaufenden Richtungen durchstrahlen, wobei sie jedoch auch parallel zueinander orientiert sein können. Wesentlich ist, dass letztlich vorzugsweise nahezu der gesamte, besonders bevorzugt der gesamte Leitungsquerschnitt durch die Strahlen ausgeleuchtet beziehungsweise durchsetzt wird.The beam geometry of the at least one jet or of the plurality of jets is adjusted in relation to the cross section of the line section such that a major amount, preferably at least 70%, preferably at least 80%, preferably at least 90%, particularly preferably 100% of the flowing through the line section Soot particles pass the jet or the rays. In this way, it is ensured that at least a significant part of the soot particles is removed by means of the electromagnetic radiation from the exhaust gas. In this case, it is possible for the geometry of a beam once passing through the line section to be correspondingly matched, wherein in particular a cross section of the beam is correspondingly matched to the cross section of the line section. But it is also possible that the beam geometry is tuned to the cross section, that a majority of the soot particles flowing through the line section is detected by the at least once, possibly multiply reflected beam. This is then smaller with respect to its cross-section in relation to the line cross-section, but is reflected so that it radiates the line section in different, transverse or oblique directions, so that ultimately preferably almost the entire, more preferably the entire line cross section is penetrated. If a plurality of beams are provided, they are likewise preferably smaller in cross-section in relation to the line cross-section, but arranged relative to one another and relative to the line section in such a way that they radiate through the latter in different, preferably transverse or oblique directions. however, they may also be oriented parallel to each other. It is essential that ultimately preferably almost the entire, particularly preferably the entire line cross-section is illuminated or penetrated by the beams.

Es ist möglich, dass der mindestens eine Strahl im Wesentlichen in Längsrichtung des Leitungsabschnitts propagiert. Es ist aber auch möglich, dass der Strahl den Leitungsabschnitt quer zu seiner Längserstreckung durchsetzt. Insbesondere ist es möglich, dass ein Strahl mit einem entsprechenden Durchmesser, ein breit aufgefächerter Strahl oder mehrere Strahlen den Leitungsabschnitt quer durchstrahlt/durchstrahlen, sodass vorzugsweise quasi eine Art Lichtvorhang in dem Leitungsabschnitt vorgesehen ist, den das durch diesen strömende Abgas passieren muss.It is possible that the at least one beam propagates substantially in the longitudinal direction of the line section. But it is also possible that the beam passes through the line section transverse to its longitudinal extent. In particular, it is possible for a beam with a corresponding diameter, a broadly fanned-out beam or a plurality of beams to transversely irradiate / pass through the line section, so that a kind of light curtain is preferably provided in the line section that the exhaust gas flowing through it has to pass through.

Dadurch, dass eine Hauptmenge der durch den Leitungsabschnitt strömenden Rußpartikel den mindestens einen Strahl passiert und vorzugsweise entsprechend verbrannt wird, ist es möglich, auf einen Partikelfilter zu verzichten. Dadurch sinkt der Abgasgegendruck, was eine Kraftstoffersparnis zur Folge hat. Zugleich benötigt das Abgasreinigungssystem einen geringeren Bauraum. Auf keramische Bauteile kann verzichtet werden, sodass das Risiko des mechanischen Versagens sinkt. Außerdem ist kein Behältnis für keramische Bauteile erforderlich, was einen Gewichtsvorteil mit sich bringt. Zudem ist das Abgasreinigungssystem mit der mindestens einen elektromagnetischen Strahlungsquelle nahezu wartungsfrei.Characterized in that a majority of the soot particles flowing through the line section passes the at least one jet and is preferably burned accordingly, it is possible to dispense with a particulate filter. This reduces the exhaust backpressure, resulting in fuel savings. At the same time, the exhaust gas purification system requires less space. It is not necessary to use ceramic components, which reduces the risk of mechanical failure. In addition, no container for ceramic components is required, which brings a weight advantage. In addition, the exhaust gas cleaning system with the at least one electromagnetic radiation source is virtually maintenance-free.

Es wird ein Abgasreinigungssystem bevorzugt, welches sich dadurch auszeichnet, dass die mindestens eine elektromagnetische Strahlungsquelle als Laser ausgebildet ist. Dies ermöglicht die Emission eines definierten, leistungsintensiven, gebündelten Strahls mit hoher Photonendichte, sodass mit vergleichsweise geringem Aufwand die Verbrennung einer Hauptmenge der Rußpartikel sichergestellt werden kann. Bei einem Ausführungsbeispiel ist genau eine elektromagnetische Strahlungsquelle vorgesehen, die als Laser ausgebildet ist. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass mehr als eine elektromagnetische Strahlungsquelle vorgesehen ist, wobei hiervon mindestens eine als Laser ausgebildet ist. Es ist möglich, dass weitere elektromagnetische Strahlungsquellen vorgesehen sind, die nicht als Laser ausgebildet sind. Es ist auch ein Ausführungsbeispiel möglich, bei welchem mehrere elektromagnetische Strahlungsquellen vorgesehen sind, die alle als Laser ausgebildet sind.An exhaust gas purification system is preferred, which is characterized in that the at least one electromagnetic radiation source is designed as a laser. This allows the emission of a defined, high-power, concentrated beam with high photon density, so that with relatively little effort, the combustion of a major amount of soot particles can be ensured. In one embodiment, exactly one electromagnetic radiation source is provided which is designed as a laser. In another embodiment, it is possible that more than one electromagnetic radiation source is provided, at least one of which is designed as a laser. It is possible that further electromagnetic radiation sources are provided, which are not formed as a laser. It is also an embodiment possible in which a plurality of electromagnetic radiation sources are provided, which are all formed as a laser.

Es wird auch ein Abgasreinigungssystem bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass eine von der mindestens einen elektromagnetischen Strahlungsquelle emittierte Wellenlänge auf eine Absorption der Rußpartikel abgestimmt ist. So kann die Leistung der Strahlungsquelle in Hinblick auf die Verbrennung der Rußpartikel optimiert werden, weil das Verhältnis von emittierter zu absorbierter Strahlungsleistung optimiert wird. Vorzugsweise wird eine Wellenlänge im Bereich von mindestens 10^–8 bis höchstens 10^–1 m, vorzugsweise mindestens 10^–7 bis höchstens 1,2·10^–5 m, vorzugsweise mindestens 10^–7 bis höchstens 8·10^–7 m, vorzugsweise mindestens 1,5·10^–7 bis höchstens 6·10^–7 m, oder vorzugsweise mindestens 7,8·10^–7 bis höchstens 3·10^–6 m oder vorzugsweise mindestens 10^–6 bis höchstens 1,1·10^–5 m, besonders bevorzugt mindestens 3·10^–6 bis höchstens 1,1·10^–5 m gewählt.An emission control system is also preferred, which is characterized in that a wavelength emitted by the at least one electromagnetic radiation source is tuned to an absorption of the soot particles. Thus, the power of the radiation source with respect to the combustion of the soot particles can be optimized because the ratio of emitted to absorbed radiation power is optimized. Preferably, a wavelength in the range of at least 10 ^-8 to at most 10 ^-1 m, preferably at least 10 ^-7 to at most 1.2 x 10 ^-5 m, preferably at least 10 ^-7 to at most 8 x 10 ^-7 m, preferably at least 1.5 × 10 ^-7 to at most 6 × 10 ^-7 m, or preferably at least 7.8 × 10 ^-7 to at most 3 × 10 ^-6 m, or preferably at least 10 ^-6 to at most 1.1 × 10 ^-5 m , more preferably at least 3 x 10 ^-6 to at most 1.1 x 10 ^-5 m.

Es wird auch ein Abgasreinigungssystem bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass eine Leistung des von der mindestens einen elektromagnetischen Strahlungsquelle emittierten Strahls, also eine emittierte Lichtleistung, so gewählt ist, dass mehr als 70%, vorzugsweise mehr als 80%, vorzugsweise mehr als 90%, besonders bevorzugt 100% der den Strahl passierenden Rußpartikel verbrannt werden. Die Photonendichte des Strahls wird also so gewählt, dass in Hinblick auf einen Absorptionsquerschnitt der Rußpartikel sichergestellt ist, dass eine Hauptmenge der Rußpartikel, die den Strahl passieren, auch tatsächlich verbrannt wird. Insgesamt wird also zum einen sichergestellt, dass eine Hauptmenge der Rußpartikel überhaupt den Strahl oder die Strahlen passiert, zum anderen wird sichergestellt, dass von dieser den Strahl oder die Strahlen passierenden Menge wiederum eine Hauptmenge tatsächlich verbrannt wird. Falls die Strahlgeometrie beziehungsweise die Leistung des Strahls oder der Strahlen so gewählt wird, dass ein nicht völlig vernachlässigbarer Anteil der Rußpartikel nicht verbrannt wird, kann gegebenenfalls zusätzlich ein Partikelfilter vorgesehen sein. Dieser kann dann aber erheblich kleiner als bei bekannten Abgasreinigungssystemen ausfallen, weil jedenfalls eine Hauptmenge der Rußpartikel bereits durch die elektromagnetische Strahlung entfernt wurde.An emission control system is also preferred, which is characterized in that a power of the beam emitted by the at least one electromagnetic radiation source, ie an emitted light output, is selected such that more than 70%, preferably more than 80%, preferably more than 90% %, more preferably 100% of the jet passing soot particles are burned. The photon density of the jet is thus chosen so that, with regard to an absorption cross-section of the soot particles, it is ensured that a majority of the soot particles which pass through the jet are actually burned. Overall, therefore, on the one hand ensures that a majority of the soot particles ever passes the beam or the rays, on the other hand it is ensured that in turn of the beam or the rays passing amount in turn, a major amount is actually burned. If the beam geometry or the power of the beam or of the beams is chosen such that a fraction of the soot particles which is not completely negligible is not burned, a particulate filter may optionally additionally be provided. However, this can then turn out to be considerably smaller than in known exhaust gas purification systems, because in any case a major amount of the soot particles has already been removed by the electromagnetic radiation.

Es wird auch ein Abgasreinigungssystem bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass der Leitungsabschnitt als Teil eines Abgaskrümmers ausgebildet ist. Es ist so möglich, das Abgasreinigungssystem möglichst nah am Verbrennungsmotor, besonders bevorzugt unmittelbar – in Strömungsrichtung des Abgases gesehen – hinter dem Verbrennungsmotor anzuordnen. Besonders bevorzugt ist der Leitungsabschnitt als Teil eines Längsabschnitts des Abgaskrümmers oder als Längsabschnitt des Abgaskrümmers ausgebildet, wobei in den Längsabschnitt von verschiedenen Zylindern des Verbrennungsmotors kommende Rohrabschnitte münden. Das von den einzelnen Zylindern kommende Abgas wird demnach in dem Leitungsabschnitt zusammengeführt, sodass dort effizient die von dem Abgasstrom umfassten Rußpartikel verbrannt werden können.An exhaust gas purification system is also preferred, which is characterized in that the line section is formed as part of an exhaust manifold. It is thus possible to arrange the exhaust gas purification system as close as possible to the internal combustion engine, particularly preferably directly - as viewed in the flow direction of the exhaust gas - behind the internal combustion engine. Particularly preferably, the line section is formed as part of a longitudinal section of the exhaust manifold or as a longitudinal section of the exhaust manifold, wherein in the longitudinal section of different cylinders of the engine coming pipe sections open. The exhaust gas coming from the individual cylinders is therefore brought together in the line section, so that there efficiently the soot particles covered by the exhaust gas stream can be burned there.

Alternativ ist es möglich, dass der Leitungsabschnitt als Teil einer Abgasleitung vorgesehen ist, der – in Strömungsrichtung des Abgases gesehen – hinter einem Turbolader angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist der Leitungsabschnitt auch in diesem Fall als Längsabschnitt der Abgasleitung ausgebildet. Der Abgasstrom weist hinter dem Turbolader eine verminderte kinetische Energie und damit eine verminderte Strömungsgeschwindigkeit auf. Daher ist hier eine Einwirkdauer des mindestens einen Strahls auf die durch den Leitungsabschnitt strömenden Rußpartikeln vergrößert.Alternatively, it is possible that the line section is provided as part of an exhaust pipe, which - viewed in the flow direction of the exhaust gas - is arranged behind a turbocharger. Particularly preferably, the line section is formed in this case as a longitudinal section of the exhaust pipe. The exhaust flow has behind the turbocharger a reduced kinetic energy and thus a reduced flow velocity. Therefore, an exposure time of the at least one jet to the soot particles flowing through the line section is increased here.

Es wird auch ein Abgasreinigungssystem bevorzugt, dass sich dadurch auszeichnet, dass der mindestens eine Strahl den Leitungsabschnitt in dessen Längsrichtung durchsetzt. Dies ist eine geometrisch besonders günstige Konfiguration, weil so ein besonders langer Bereich vorgesehen ist, in dem der mindestens eine Strahl mit dem Abgasstrom wechselwirkt. Insbesondere verlaufen der mindestens eine Strahl und der Abgasstrom – entlang der Längsrichtung des Leitungsabschnitts gesehen – zumindest bereichsweise parallel zueinander, sodass eine besonders lange Einwirkungsstrecke und demnach auch eine besonders lange Einwirkungszeit gegeben ist, auf der beziehungsweise in welcher der Abgasstrom mit dem Strahl wechselwirken kann. Vorzugsweise propagiert der mindestens eine Strahl frei entlang der gesamten Längserstreckung des Leitungsabschnitts. Insbesondere sind entlang der Längserstreckung des Leitungsabschnitts keine Flächen vorgesehen, an denen der Strahl absorbiert wird. Eine Verbrennung von Rußpartikeln kann dann entlang der gesamten Längserstreckung stattfinden.An exhaust gas purification system is also preferred, which is distinguished by the fact that the at least one jet passes through the line section in its longitudinal direction. This is a geometrically particularly favorable configuration because such a particularly long region is provided, in which the at least one jet interacts with the exhaust gas flow. In particular, the at least one jet and the exhaust gas flow - as seen along the longitudinal direction of the line section - run parallel to one another at least in regions, so that a particularly long action distance and therefore a particularly long action time is given, on or in which the exhaust gas flow can interact with the jet. Preferably, the at least one beam propagates freely along the entire longitudinal extent of the line section. In particular, no surfaces are provided along the longitudinal extent of the line section, at which the beam is absorbed. Combustion of soot particles can then take place along the entire longitudinal extent.

Es wird auch ein Abgasreinigungssystem bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass ein Durchmesser des mindestens einen Strahls einem Durchmesser des Leitungsabschnitts entspricht. In diesem Fall wird der gesamte Querschnitt des Leitungsabschnitts ausgeleuchtet, sodass alle den Querschnitt durchsetzenden Rußpartikel von dem Strahl erfasst werden. Dies ist insbesondere der Fall, wenn der Leitungsabschnitt und auch der Strahl einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Die Formulierung ist jedoch nicht auf ein solches Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr ist auch umfasst beziehungsweise bei einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass der Leitungsabschnitt und/oder der Strahl eine Querschnittsfläche aufweisen, die von der Kreisform abweicht/abweichen. In diesem Fall ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Querschnittsfläche des Strahls der Querschnittsfläche des Leitungsabschnitts entspricht, beziehungsweise diese jedenfalls vollständig überdeckt. So wird sichergestellt, dass die gesamte Querschnittsfläche des Leitungsabschnitts ausgeleuchtet wird. Vorzugsweise wird der gesamte Querschnitt des Leitungsabschnitts entlang von dessen gesamter Längserstreckung ausgeleuchtet, sodass das gesamte Abgas entlang seines gesamten Wegs durch den Leitungsabschnitt bestrahlt wird. In einer solchen Konfiguration kann besonders effizient sichergestellt werden, dass alle oder zumindest nahezu alle Rußpartikel tatsächlich hinreichend viele Photonen absorbieren, um verbrannt zu werden. Selbstverständlich ist es möglich, dass der Durchmesser des Leitungsabschnitts durch verschiedene, sich vorzugsweise in Randbereichen überlappende Strahlen ausgeleuchtet wird. In diesem Fall entspricht bevorzugt nicht der Durchmesser eines Strahls dem Durchmesser des Leitungsabschnitts, sondern die Durchmesser der verschiedenen Strahlen addieren sich so, dass letztlich ein Gesamtdurchmesser dem Durchmesser des Leitungsabschnitts entspricht. Dadurch ergeben sich die gleichen Merkmale beziehungsweise Vorteile, die zuvor in Zusammenhang mit einem einzigen Strahl erläutert wurden.An emission control system is also preferred, which is characterized in that a diameter of the at least one jet corresponds to a diameter of the line section. In this case, the entire cross section of the line section is illuminated, so that all soot particles passing through the cross section are detected by the beam. This is the case in particular if the line section and also the jet have a circular cross section. However, the formulation is not limited to such an embodiment. Rather, it is also included or provided in one embodiment that the line section and / or the beam have a cross-sectional area which deviates / deviate from the circular shape. In this case, it is preferably provided that the cross-sectional area of the beam corresponds to the cross-sectional area of the line section, or at least completely covers it. This ensures that the entire cross-sectional area of the line section is illuminated. Preferably, the entire cross-section of the line section is illuminated along its entire longitudinal extension, so that the entire exhaust gas is irradiated along its entire path through the line section. In such a configuration, it can be particularly efficiently ensured that all or at least almost all soot particles actually absorb enough photons to be burned. Of course, it is possible that the diameter of the line section is illuminated by different, preferably overlapping in edge regions beams. In this case, the diameter of a jet preferably does not correspond to the diameter of the line section, but the diameters of the different jets add up so that in the end an overall diameter corresponds to the diameter of the line section. This results in the same features or advantages that were previously explained in connection with a single beam.

Schließlich wird ein Abgasreinigungssystem bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass der Querschnitt des Leitungsabschnitts in einem von dem mindestens einen Strahl frei durchstrahlten Bereich vergrößert ist, sodass hier eine Strömungsgeschwindigkeit der Rußpartikel verringert ist. Hierdurch erhöht sich die Einwirkdauer des Strahls auf die durch den Leitungsabschnitt strömenden Rußpartikel. Bevorzugt ist eine Querschnittsfläche des Leitungsabschnitts vergrößert, indem dieser in einer ersten Richtung erweitert und in einer zweiten Richtung gestaucht ist. Besonders bevorzugt sind die erste Richtung und die zweite Richtung senkrecht zueinander orientiert, sodass der Querschnitt beispielsweise in der ersten Richtung in die Breite gezogen und zugleich bezüglich seiner Höhe gestaucht ist. Dabei ist er vorzugsweise in der zweiten Richtung – entlang der ersten Richtung gesehen – verjüngt. Er ist besonders bevorzugt bezüglich seiner Höhe – entlang seiner Breite gesehen – verjüngt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel durchstrahlt der Strahl den Leitungsabschnitt frei in einer diagonalen Richtung, die schräg zu der ersten und der zweiten Richtung orientiert ist. Es wird so sichergestellt, dass jedenfalls eine Hauptmenge der Rußpartikel den mindestens einen Strahl passieren muss.Finally, an exhaust gas purification system is preferred, which is characterized in that the cross section of the line section is enlarged in an area freely irradiated by the at least one beam, so that a flow velocity of the soot particles is reduced here. This increases the exposure time of the jet to the soot particles flowing through the line section. Preferably, a cross-sectional area of the conduit portion is increased by expanding it in a first direction and compressing it in a second direction. Particularly preferably, the first direction and the second direction are oriented perpendicular to each other, so that the cross-section, for example, drawn in the first direction in the width and at the same time compressed in terms of its height. He is preferably in the second direction - seen along the first direction - tapers. He is particularly preferred in terms of its height - seen along its width - tapers. In a preferred embodiment, the beam passes through the conduit section freely in a diagonal direction oriented obliquely to the first and second directions. It is thus ensured that at least a majority of the soot particles must pass the at least one jet.

Vorzugsweise ist die Stauchung des Querschnitts in der zweiten Richtung beziehungsweise eine Verjüngung desselben an den Strahldurchmesser angepasst, sodass der mindestens eine Strahl in dem gestauchten oder verjüngten Bereich quasi bündig mit der Wandung des Leitungsabschnitts abschließt. In diesem Bereich müssen alle Rußpartikel den mindestens einen Strahl passieren.Preferably, the compression of the cross-section in the second direction or a taper thereof is adapted to the beam diameter, so that the at least one beam in the compressed or tapered region terminates almost flush with the wall of the line section. In this area, all soot particles must pass the at least one jet.

Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel erstreckt sich der gestauchte oder verjüngte Bereich entlang einer Erstreckung des mindestens einen Strahls, sodass in diesem Bereich über die gesamte Strahllänge ein bündiger Abschluss des Strahldurchmessers mit der Wandung des Leitungsabschnitts gegeben ist. Dies stellt eine sehr effiziente Konfiguration dar, weil so alle Rußpartikel den Strahl über seine gesamte Länge quer zu seiner Propagationsrichtung passieren müssen.In a further preferred embodiment, the compressed or tapered region along an extension of the at least one beam, so that in this area over the entire beam length is a flush termination of the beam diameter with the wall of the line section is given. This is a very efficient configuration because so all the soot particles have to pass the beam across its entire length across its propagation direction.

Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ist es selbstverständlich möglich, den gestauchten oder verjüngten Bereich mittels mehrerer Strahlen auszuleuchten. Deren – vorzugsweise überlappenden – Durchmesser addieren sich dann zu einem Gesamtdurchmesser, welcher vorzugsweise bündig mit der Wandung des gestauchten oder verjüngten Bereichs des Leitungsabschnitts abschließt.In the embodiments described above, it is of course possible to illuminate the compressed or tapered region by means of a plurality of beams. Their - preferably overlapping - diameter then add up to an overall diameter, which is preferably flush with the wall of the compressed or tapered portion of the line section.

Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Verfahren zur Entfernung von Rußpartikeln aus Abgasen eines Verbrennungsmotors mit den Schritten des Anspruchs 8 geschaffen wird. Das Verfahren sieht vor, dass die Abgase oder das Abgas des Verbrennungsmotors durch einen Leitungsabschnitt geleitet werden, der einen Querschnitt aufweist. Der Leitungsabschnitt wird kontinuierlich von mindestens einem Strahl frei durchstrahlt, der von mindestens einer elektromagnetischen Strahlungsquelle emittiert wird. Dabei wird eine Strahlgeometrie im Verhältnis zu dem Querschnitt des Leitungsabschnitts so gewählt, dass eine Hauptmenge von durch den Leitungsabschnitt strömenden Rußpartikeln den mindestens einen Strahl passiert. Die Rußpartikel werden auf eine für deren Verbrennung notwendige Temperatur erwärmt, indem sie von dem mindestens einen Strahl umfasste, also von der mindestens einen elektromagnetischen Strahlungsquelle emittierte elektromagnetische Strahlung absorbieren. Erreichen die im Wesentlichen Kohlenstoff umfassenden Rußpartikel ihre Verbrennungstemperatur, werden sie mit dem im Abgas vorhandenen Restsauerstoff zu Kohlendioxid verbrannt. Das Verfahren verwirklicht dabei die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Abgasreinigungssystem erwähnt wurden.The object is also achieved by providing a method for removing soot particles from exhaust gases of an internal combustion engine with the steps of claim 8. The method provides that the exhaust gases or the exhaust gas of the internal combustion engine are passed through a line section having a cross section. The line section is continuously transmitted through at least one beam which is emitted by at least one electromagnetic radiation source. In this case, a jet geometry in relation to the cross section of the line section is selected so that a major amount of soot particles flowing through the line section passes through the at least one jet. The soot particles are heated to a temperature necessary for their combustion by comprising at least one jet, ie absorbing electromagnetic radiation emitted by the at least one electromagnetic radiation source. If the soot particles, which essentially comprise carbon, reach their combustion temperature, they are burned to carbon dioxide with the residual oxygen present in the exhaust gas. The process thereby realizes the advantages already mentioned in connection with the exhaust gas purification system.

Schließlich wird ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass als mindestens eine elektromagnetische Strahlungsquelle ein Laser verwendet wird. Hierdurch ist es möglich, einen definierten, gebündelten, leistungsstarken elektromagnetischen Strahl mit hoher Photonendichte zu erzeugen.Finally, a method is preferred which is characterized in that a laser is used as at least one electromagnetic radiation source. This makes it possible to produce a defined, concentrated, high-power electromagnetic beam with high photon density.

Im Übrigen werden die als Merkmale des Abgasreinigungssystems beschriebenen bevorzugten Ausgestaltungen auch entsprechend als Verfahrensschritte bevorzugt.Incidentally, the preferred embodiments described as features of the exhaust gas purification system are also correspondingly preferred as method steps.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. Showing:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Abgasreinigungssystems in schematischer Darstellung, und 1 a first embodiment of an exhaust gas purification system in a schematic representation, and

2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Abgasreinigungssystems in Draufsicht und Seitenansicht. 2 a schematic representation of a second embodiment of an emission control system in plan view and side view.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Abgasreinigungssystems 1 mit einem Leitungsabschnitt 3, der hier als Längsabschnitt eines Abgaskrümmers 5 ausgebildet ist. In den Längsabschnitt münden von verschiedenen, nicht dargestellten Zylindern eines Verbrennungsmotors kommende Rohrabschnitte 7, sodass quasi das von den Zylindern kommende Abgas in dem Leitungsabschnitt 3 gesammelt wird. Dieser weist einen als Ausgang dienenden Rohrabschnitt 9 auf, durch den das Abgas den Abgaskrümmer verlässt und in einen stromabwärts hieran anschließenden Teil der Abgasanlage eintritt. 1 shows a first embodiment of an emission control system 1 with a line section 3 , which is here as a longitudinal section of an exhaust manifold 5 is trained. In the longitudinal section of different, not shown cylinders of an internal combustion engine coming pipe sections 7 , so that virtually the coming of the cylinders exhaust gas in the line section 3 is collected. This has a serving as an output pipe section 9 through which the exhaust leaves the exhaust manifold and enters a subsequent downstream part of the exhaust system.

Eine elektromagnetische Strahlungsquelle 11 ist hier als Laser 13 ausgebildet. Sie emittiert einen Strahl 15, der schematisch durch gestrichelte Linien angedeutet ist.An electromagnetic radiation source 11 is here as a laser 13 educated. It emits a beam 15 , which is indicated schematically by dashed lines.

Der Leitungsabschnitt 3 weist ein erstes Fenster 17 auf, durch das der Strahl 15 in ihn eintritt. Der Strahl 15 durchstrahlt den Leitungsabschnitt 3 frei, und tritt an einem – in Längsrichtung des Leitungsabschnitts 3 gesehen – dem ersten Fenster 17 gegenüberliegend angeordneten zweiten Fenster 19 wieder aus, wo er in einer Strahlfalle 21 endet.The pipe section 3 has a first window 17 on, through which the beam 15 enters him. The beam 15 radiates the line section 3 free, and occurs at one - in the longitudinal direction of the line section 3 seen - the first window 17 opposite arranged second window 19 back out, where he's in a jet trap 21 ends.

Es ist offensichtlich, dass bei der dargestellten Konfiguration nirgends in dem Leitungsabschnitt 3 eine Fläche vorgesehen ist, an welcher der Strahl 15 absorbiert wird. Insofern durchstrahlt der Strahl 15 den Leitungsabschnitt 3 frei. Weiterhin ist vorgesehen, dass die Strahlungsquelle 11 stets dann aktiviert ist, wenn auch der Verbrennungsmotor aktiviert ist, sodass der Strahl 15 den Leitungsabschnitt 3 kontinuierlich durchsetzt. Rußpartikel werden so kontinuierlich aus dem durch den Leitungsabschnitt 3 strömenden Abgas entfernt.It is obvious that in the illustrated configuration nowhere in the line section 3 a surface is provided at which the beam 15 is absorbed. In this respect, the beam radiates through 15 the line section 3 free. Furthermore, it is provided that the radiation source 11 is always activated, even if the internal combustion engine is activated, so that the beam 15 the line section 3 continuously interspersed. Soot particles are continuously from the through the line section 3 flowing exhaust gas away.

Eine Geometrie des Strahls 15 ist so auf einen Querschnitt des Leitungsabschnitts 3 abgestimmt, dass jedenfalls eine Hauptmenge, vorzugsweise mindestens 70%, vorzugsweise mindestens 80%, vorzugsweise mindestens 90%, besonders bevorzugt 100% der durch den Leitungsabschnitt 3 strömenden Rußpartikel den Strahl 15 passiert. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind vorzugsweise sowohl der Strahl 15 als auch der Leitungsabschnitt 3 zylindersymmetrisch und mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet, wobei der Strahl 15 den Leitungsabschnitt 3 voll ausleuchtet.A geometry of the beam 15 is so on a cross section of the line section 3 in any case, a majority, preferably at least 70%, preferably at least 80%, preferably at least 90%, particularly preferably 100% of the through the line section 3 flowing soot particles the jet 15 happens. In the illustrated embodiment, preferably both the beam 15 as well as the line section 3 cylindrically symmetrical and formed with a circular cross section, wherein the beam 15 the line section 3 fully illuminates.

Alternativ ist es möglich, dass der Leitungsabschnitt 3 von verschiedenen Strahlen ausgeleuchtet wird. Es ist auch möglich, dass der Strahl 15 oder mehrere Strahlen den Leitungsabschnitt 3 quer zu seiner Längserstreckung durchsetzt/durchsetzen. Insbesondere ist es möglich, dass ein Strahl mit einem entsprechenden Durchmesser, ein breit aufgefächerter Strahl oder mehrere Strahlen den Leitungsabschnitt 3 zwischen einem Einlass und einem Auslass für das Abgas quer durchstrahlt/durchstrahlen, sodass vorzugsweise quasi eine Art Lichtvorhang in dem Leitungsabschnitt 3 vorgesehen ist, den das durch diesen strömende Abgas passieren muss. Alternatively, it is possible that the line section 3 illuminated by different rays. It is also possible that the beam 15 or more beams the line section 3 traversed / enforced transversely to its longitudinal extent. In particular, it is possible that a beam with a corresponding diameter, a wide-fanned beam or multiple beams, the line section 3 Transversely irradiate / pass through between an inlet and an outlet for the exhaust gas, so preferably a quasi kind of light curtain in the line section 3 is provided, which must pass through the flowing exhaust gas.

Es ist auch offensichtlich, dass der Strahl 15 entlang der gesamten Längserstreckung des Leitungsabschnitts 3 propagiert, sodass eine besonders lange Strecke gegeben ist, entlang derer der Strahl 15 mit dem Abgas wechselwirkt. Das Abgas strömt zumindest bereichsweise auch entlang der Längserstreckung des Leitungsabschnitts 3, insbesondere von den außen angeordneten Rohrabschnitten 7 zu dem zentral angeordneten Rohrabschnitt 9. So ist zumindest bereichsweise eine parallele oder antiparallele Strömung des Abgases mit der Propagationsrichtung des Strahls 15 gegeben.It is also obvious that the beam 15 along the entire longitudinal extent of the line section 3 propagated, so that a particularly long distance is given, along which the beam 15 interacts with the exhaust gas. The exhaust gas flows at least in regions along the longitudinal extent of the line section 3 , in particular of the externally arranged pipe sections 7 to the centrally arranged pipe section 9 , Thus, at least in regions, a parallel or antiparallel flow of the exhaust gas with the propagation direction of the jet 15 given.

Eine Wellenlänge und/oder eine Leistung des Strahls 15 ist/sind so auf eine Absorption der Rußpartikel abgestimmt, dass jedenfalls eine Hauptmenge der den Strahl passierenden Rußpartikel, vorzugsweise mindestens 70%, vorzugsweise mindestens 80%, vorzugsweise mindestens 90%, besonders bevorzugt mindestens 100% der Rußpartikel, die den Strahl passieren auch verbrannt werden. Die Rußpartikel werden demnach in einem Wechselwirkungsbereich des Strahls 15 mit dem den Leitungsabschnitt 3 durchströmenden Abgas aus diesem entfernt, sodass von Rußpartikeln befreites Abgas den Leitungsabschnitt 3 beziehungsweise den Abgaskrümmer 5 durch den Rohrabschnitt 9 verlässt.A wavelength and / or power of the beam 15 is / are tuned to an absorption of the soot particles, that at least a majority of the jet passing soot particles, preferably at least 70%, preferably at least 80%, preferably at least 90%, more preferably at least 100% of the soot particles that pass through the jet also burned become. The soot particles are therefore in an interaction region of the beam 15 with the line section 3 Exhaust gas flowing through this removed, so that exempt from soot exhaust gas line section 3 or the exhaust manifold 5 through the pipe section 9 leaves.

Die Rußpartikel erhalten bei ihrem Durchflug durch den Laserstrahl 15 soviel Energie, dass sich ihre Temperatur auf die für ihre Verbrennung notwendige Temperatur erhöht.The soot particles get during their passage through the laser beam 15 so much energy that their temperature increases to the temperature necessary for their combustion.

Da sie im Wesentlichen Kohlenstoff umfassen, werden sie mit dem im Abgas vorhandenen Restsauerstoff zu Kohlendioxid verbrannt.Since they essentially comprise carbon, they are burned to carbon dioxide with the residual oxygen present in the exhaust gas.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Abgasreinigungssystems 1. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insoweit auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Das Abgasreinigungssystem 1 ist dabei in 2a) in Draufsicht und in 2b) in Seitenansicht dargestellt. Durch einen Einlass 23 tritt das Abgas in den Leitungsabschnitt 3 ein, durchströmt diesen und verlässt ihn wieder durch einen Auslass 25. Es ist möglich, dass als Einlass 23 und als Auslass 25 Rohrstutzen oder Flansche vorgesehen sind. Der Leitungsabschnitt 3 kann auch Teil eines längeren Abschnitts sein, der sich im Bereich des Einlasses 23 und/oder des Auslasses 25 rohrförmig fortsetzt, ohne dass hier Rohrstutzen oder Flansche vorgesehen sind. 2 shows a schematic representation of a second embodiment of an emission control system 1 , Identical and functionally identical elements are provided with the same reference numerals, so that reference is made to the preceding description. The emission control system 1 is in 2a) in plan view and in 2 B) shown in side view. Through an inlet 23 the exhaust gas enters the line section 3 a, flows through it and leaves it again through an outlet 25 , It is possible that as an inlet 23 and as an outlet 25 Pipe sockets or flanges are provided. The pipe section 3 can also be part of a longer section that is in the area of the inlet 23 and / or the outlet 25 continues tubular without pipe sockets or flanges are provided here.

Der Querschnitt des Leitungsabschnitts 3 ist in einem von dem Strahl 15 frei durchstrahlten Bereich vergrößert. Hierdurch sinkt die Strömungsgeschwindigkeit der Rußpartikel in diesem Bereich, wodurch eine Einwirkdauer des Strahls 15 auf die Rußpartikel vergrößert wird. Die Querschnittsfläche ist vergrößert, indem der Leitungsabschnitt 3 in einer ersten Richtung, die in 2a) und auch in 2b) in vertikaler Richtung, also in der Bildebene von oben nach unten verläuft, erweitert ist. Zugleich ist er in einer zweiten Richtung gestaucht beziehungsweise bei dem konkret dargestellten Ausführungsbeispiel verjüngt, nämlich in einer Richtung, die in 2a) senkrecht auf der Bildebene steht, und die in 2b) horizontal in der Bildebene von rechts nach links verläuft. Dabei wird in 2b) deutlich, dass sich die Verjüngung bogenförmig über die erste Richtung, in 2b) also in vertikaler Richtung, erstreckt. Eine – in der zweiten Richtung gemessene – Höhe des Leitungsabschnitts 3 variiert demnach – entlang der ersten Richtung gesehen. Der Strahl 15 durchsetzt den Leitungsabschnitt 3 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel diagonal, nämlich von einer ersten Ecke 27 des breitgezogenen Bereichs bis zu einer zweiten Ecke 29 desselben. Hier sind entsprechend Fenster 17, 19 vorgesehen, durch die der Strahl 15 ein- beziehungsweise austreten kann.The cross section of the pipe section 3 is in one of the beam 15 freely irradiated area enlarged. As a result, the flow rate of the soot particles in this area decreases, whereby an exposure time of the jet 15 is increased to the soot particles. The cross-sectional area is increased by the line section 3 in a first direction, the in 2a) and also in 2 B) in the vertical direction, that is in the image plane from top to bottom, is extended. At the same time, it is compressed in a second direction or tapered in the embodiment shown concretely, namely in a direction that is in 2a) is perpendicular to the image plane, and the in 2 B) horizontally in the image plane from right to left. It will be in 2 B) clearly that the taper arched over the first direction, in 2 B) So in the vertical direction, extends. A - measured in the second direction - height of the line section 3 varies accordingly - seen along the first direction. The beam 15 passes through the line section 3 in the illustrated embodiment diagonal, namely from a first corner 27 of the extended area up to a second corner 29 thereof. Here are windows accordingly 17 . 19 provided by the beam 15 can enter or exit.

Aus 2b) ergibt sich, dass der Strahl 15 im Bereich einer Einschnürung 31, nämlich einer engsten Stelle des verjüngten Bereichs, einen Durchmesser aufweist, der dem Innendurchmesser der Einschnürung 31 entspricht. Daher müssen in diesem Bereich alle Rußpartikel den Strahl 15 passieren. Die Einschnürung 31 erstreckt sich mit konstanter Höhe in einer dritten Richtung, die senkrecht auf der ersten und auf der zweiten Richtung steht und in 2a) horizontal von links nach rechts verläuft.Out 2 B) it turns out that the beam 15 in the area of a constriction 31 namely, a narrowest part of the tapered portion has a diameter equal to the inner diameter of the constriction 31 equivalent. Therefore, in this area, all soot particles have the jet 15 happen. The constriction 31 extends at a constant height in a third direction, which is perpendicular to the first and in the second direction and in 2a) horizontally from left to right.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, dass sich die Verjüngung bogenförmig über eine Richtung erstreckt, die senkrecht auf der Längserstreckung des Strahls 15 steht, in 2a) also bevorzugt in der Bildebene diagonal von dem Einlass 23 zu dem Auslass 25 verläuft. Es ist dann möglich, dass sich die Einschnürung 31, also der Bereich kleinster Höhe, entlang der gesamten Längserstreckung des Strahls 15 innerhalb des Leitungsabschnitts 3 erstreckt. Es ergibt sich so eine vollständige Ausleuchtung des gestauchten oder verjüngten Bereichs nicht nur – wie in 2b) dargestellt in einem Teilabschnitt des Strahls 15, sondern über dessen gesamte Längserstreckung innerhalb des Leitungsabschnitts 3. Demnach müssen dann insgesamt alle Rußpartikel, welche von dem Einlass 23 zu dem Auslass 25 strömen, den Strahl 15 passieren.In another embodiment, it is also possible that the taper extends arcuately over a direction perpendicular to the longitudinal extent of the jet 15 is in 2a) thus preferably in the image plane diagonally from the inlet 23 to the outlet 25 runs. It is then possible that the constriction 31 , ie the area of smallest height, along the entire longitudinal extent of the beam 15 within the line section 3 extends. This results in a complete illumination of the compressed or tapered area not only - as in 2 B) shown in a section of the beam 15 but over its entire longitudinal extent within the line section 3 , Accordingly, then all soot particles, which from the inlet 23 to the outlet 25 stream, the jet 15 happen.

Es sei noch hervorgehoben, dass die Querschnittsfläche des Leitungsabschnitts 3 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 insgesamt im Vergleich zu dem restlichen Abgasleitungssystem, beispielsweise dem Bereich des Auslasses 25 und des Einlasses 23 vergrößert ist, obwohl der Leitungsabschnitt in der zweiten Richtung gestaucht oder verjüngt ist. Die Vergrößerung der Querschnittsfläche ergibt sich dadurch, dass diese Stauchung beziehungsweise Verjüngung durch die Vergrößerung der Dimension des Leitungsabschnitts 3 in der ersten Richtung überkompensiert wird.It should be emphasized that the cross-sectional area of the line section 3 in the embodiment according to 2 in total compared to the rest of the exhaust pipe system, for example the area of the outlet 25 and the inlet 23 is enlarged, although the line section is compressed or tapered in the second direction. The enlargement of the cross-sectional area results from the fact that this compression or rejuvenation by increasing the dimension of the line section 3 is overcompensated in the first direction.

Insgesamt zeigt sich, dass es mithilfe des Abgasreinigungssystems und des Verfahrens möglich ist, Rußpartikel kontinuierlich aus dem Abgas zu entfernen. Dadurch ist keine Steuerung und/oder Regelung notwendig, um eine periodische oder bedarfgerechte Rußpartikelentfernung vorzusehen. Zugleich sinkt der Gegendruck der Abgasanlage, sodass der Verbrennungsmotor weniger Kraftstoff verbraucht. Das Abgasreinigungssystem benötigt nur einen geringen Bauraum, es ist vergleichsweise leicht und wartungsfrei.Overall, it can be seen that it is possible with the aid of the exhaust gas purification system and the method to continuously remove soot particles from the exhaust gas. As a result, no control and / or regulation is necessary to provide a periodic or needs-based soot removal. At the same time the back pressure of the exhaust system decreases, so that the internal combustion engine consumes less fuel. The emission control system requires only a small space, it is relatively easy and maintenance-free.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19955542 A1 [0002]

Claims

Emission control system ( 1 ) for removing soot particles from the exhaust gas of an internal combustion engine, having a cross-section line section ( 3 ) for the passage of exhaust gas and with at least one electromagnetic radiation source ( 11 ), characterized in that at least one of the at least one electromagnetic radiation source ( 11 ) emitted beam ( 15 ) the line section ( 3 continuously radiates freely, with a beam geometry in relation to the cross-section being tuned so that a majority of flows through the line section (FIG. 3 ) flowing soot particles the at least one jet ( 15 ) happens.

Emission control system ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the at least one electromagnetic radiation source ( 11 ) as a laser ( 13 ) is trained.

Emission control system ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that one of the at least one electromagnetic radiation source ( 11 ) emitted wavelength is tuned to an absorption of the soot particles.

Emission control system ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a power of the at least one electromagnetic radiation source ( 11 ) emitted beam ( 15 ) is chosen so that more than 70%, preferably more than 80%, preferably more than 90%, particularly preferably 100% of the soot particles are burned, which the jet ( 15 ) happen.

Emission control system ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the line section ( 3 ) as part of an exhaust manifold ( 5 ) is formed, in particular as a longitudinal portion of the exhaust manifold ( 5 ), in the coming from different cylinders of the internal combustion engine pipe sections ( 7 ).

Emission control system ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one beam ( 15 ) the line section ( 3 ) penetrates in its longitudinal direction, wherein it preferably propagates along its entire longitudinal extent.

Emission control system ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a diameter of the at least one beam ( 15 ) a diameter of the line section ( 3 ), so that the entire cross section of the line section ( 3 ) is preferably illuminated along its entire longitudinal extent.

Emission control system ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the cross section of the line section ( 3 ) in one of the at least one beam ( 15 ) freely irradiated area, so that a flow velocity of the soot particles is reduced in this area, wherein preferably a surface of the cross section is increased by the conduit portion expanded in a first direction and compressed in a second direction, preferably tapered.

Method for removing soot particles from exhaust gas of an internal combustion engine, comprising the following steps: passing exhaust gas through a line section ( 3 ) having a cross section; continuous, free irradiation of the line section ( 3 ) with at least one of at least one electromagnetic radiation source ( 11 ) emitted beam ( 15 ); wherein a beam geometry relative to the cross-section is selected so that a majority of the flow through the conduit section (FIG. 3 ) flowing soot particles the at least one jet ( 15 ), and heating the soot particles to a temperature necessary for their combustion while absorbing one of the at least one jet ( 15 ) included electromagnetic radiation.

Method according to claim 9, characterized in that as at least one electromagnetic radiation source ( 11 ) a laser ( 13 ) is used.