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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Reinigen eines Partikelfilters,
das zum Filtern von Abgasen einer Brennkraftmaschine dient.
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Im Abgasstrang einer Brennkraftmaschine, insbesondere
bei einem Dieselmotor, kann zur Reduktion zur Schadstoffemissionen
ein Partikelfilter, insbesondere ein Rußfilter, angeordnet sein. Im
Betrieb der Brennkraftmaschine durchströmen die Abgase das Partikelfilter,
das dabei in der Abgasströmung
mitgeführte
Partikel, insbesondere Rußpartikel,
zurückbehält. Die
Abgase werden dadurch gereinigt. Die Anwendung derartiger Partikelfilter
ist bei Kraftfahrzeugen von besonderem Interesse.
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Die aus den Abgasen heraus gefilterten
Partikel lagern sich im Partikelfilter ab, wodurch allmählich der
Durchströmungswiderstand
des Partikelfilters und somit der Abgasgegendruck, gegen den die Brennkraftmaschine
arbeitet, ansteigen. Um ein Ansteigen des Abgasgegendrucks auf unerwünscht hohe
Werte zu vermeiden, wird das Partikelfilter von Zeit zu Zeit regeneriert.
Die Regeneration wird üblicherweise
dadurch er reicht, dass die im Partikelfilter abgelagerten Partikel
in einem speziellen Regenerationsbetrieb abgebrannt werden. Zu diesem
Zweck kann beispielsweise die Abgastemperatur erhöht und/oder
die Zusammensetzung der Abgase variiert werden. Bekannt ist beispielsweise
die Zugabe von chemischen Zusätzen,
wie z.B. Eisen- oder Cer-Additive in das Abgas. Durch den Abbrand
der abgelagerten Partikel kann der Durchströmungswiderstand des Partikelfilters
zumindest beinahe wieder auf den niedrigen Wert eines neuen Partikelfilters
abgesenkt werden. Bei einer Verwendung des Partikelfilters im Abgasstrang
der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs wird beispielsweise
nach einer Laufleistung von 300 bis 2.000 km eine derartige Regeneration
durchgeführt.
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Im Betrieb der Brennkraftmaschine
gelangen jedoch auch unverbrennbare Partikel in das Partikelfilter
und Lagern sich darin ab. Beispielsweise kann es sich hierbei um
unverbrennbare Reste von Schmieröl
der Brennkraftmaschine, sogenannte Ölasche, um Motorabrieb und
gegebenenfalls um unverbrennbare Reste der eingesetzten Kraftstoffadditive handeln.
Diese unverbrennbaren Ablagerungen können naturgemäß bei der
mit einem Abbrand der abgelagerten Partikel arbeitenden Regeneration
nicht aus dem Partikelfilter entfernt werden. Dementsprechend kommt
es bei einer langen Lebenszeit des Partikelfilters trotz ordnungsgemäßer Regenerationen
zu einer Zunahme der unverbrennbaren Ablagerungen im Partikelfilter.
Das Partikelfilter wird dadurch langsam verstopft, was wieder mit
einem Gegendruckanstieg einhergeht. Der zunehmende Durchströmungswiderstand
kann auch durch eine Verkürzung
der Regenerationszyklen für
den Partikelabbrand nicht reduziert werden. Insgesamt steigt somit
der mittlere Gegendruck des Partikelfilters im Betrieb der Brennkraftmaschine
immer mehr an. Die nutzbare Motorleistung sinkt, während der
Kraftstoffverbrauch steigt.
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Um das Partikelfilter von den nicht
brennbaren Ablagerungen zu befreien, ist eine Reinigung des Partikelfilters
erforderlich. Bei einer Verwendung des Partikelfilters in einem
Kraftfahrzeug ist eine solche Reinigung des Partikelfilters beispielsweise
nach einer Laufleistung von 100.000 bis 150.000 km erforderlich.
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Hier setzt die Erfindung an. Die
vorliegende Erfindung beschäftigt
sich mit dem Problem, einen vorteilhaften Weg zur Reinigung eines
Partikelfilters aufzuzeigen.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch
die Gegenstände
der unabhängigen
Ansprüche
gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken,
das Partikelfilter mit wenigstens einem pneumatischen Druckstoß rückzuspülen. Mit
Hilfe einer derartigen stoßartigen
Gasströmung
kann für kurze
Zeit ein sehr großer
Volumenstrom erzeugt werden, der in Verbindung mit einer entsprechend großen Druckdifferenz
zwischen einer Eintrittsseite und einer Austrittsseite des Partikelfilters
die abgelagerten Partikel ablöst
und aus dem Partikelfilter heraus transpor tiert. Es hat sich gezeigt,
dass bereits mit einem einzigen Druckstroß mehr als 80% der unbrennbaren
Ablagerungen aus dem Partikelfilter entfernt werden können.
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Die Verwendung einer Gasströmung hat
gegenüber
einer Flüssigkeitsströmung den
Vorteil, dass die rückgespühlten Partikel
nicht miteinander verklumpen, was bei der Verwendung einer Flüssigkeit als
Spülmedium
der Fall sein kann. Durch eine solche Verklumpung wird die Abreinigung
der Rückstände zusätzlich erschwert.
Desweiteren wird die Reinigungsflüssigkeit durch den Reinigungsvorgang
mit den Partikeln verunreinigt, was die Entsorgung der abgereinigten
Partikel erschwert. Außerdem
kommt es bei flüssigen
Reinigungsmitteln rasch zu einem großen Druckanstieg, was bei einem
Partikelfilter, dessen Filterkörper
in einem Gehäuse
mittels Lagermatten gehaltert ist, leicht zu einer Beschädigung des Partikelfilters,
insbesondere zu einem Verrutschen des Filterkörpers innerhalb des Gehäuses, führen kann.
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Grundsätzlich ist auch denkbar, einen
großen
pneumatischen Volumenstrom mittels eines entsprechend großen Gebläses zu erzeugen.
Der energetische Aufwand zur Erzeugung eines derartigen großen Volumenstroms
ist jedoch sehr hoch, so dass die Reinigung des Partikelfilters
mit einem solchen Gebläse
weder aus ökonomischer
noch aus ökologischer
Sicht sinnvoll ist. Darüber
hinaus müssten
auch die mit einem solchen Gebläse
geförderten
großen Volumenströme zuerst
durch ein entsprechend großes,
mit kleinem Durchströmungswiderstand
arbeitendes Filter geführt
werden, was den Aufwand vergrößert.
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Im Unterschied dazu arbeitet die
Erfindung mit einer impulsartigen Gasströmung, die also nur für sehr kurze
Zeit einen großen
Volumenstrom besitzt. Die Erfindung nutzt dabei die Erkenntnis,
dass es zum Lösen
und Entfernen der Ablagerungen vom Partikelfilter ausreicht, den
großen
Volumenstrom bzw. eine entsprechende Druckdifferenz kurzzeitig am
Partikelfilter anzulegen.
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Durch die stoßartige Gasströmung sind
auch die von der Gasströmung
abtransportierten Verunreinigungen leicht beherrschbar, da insgesamt
nur relativ kleine Gesamtvolumina zur Reinigung des Partikelfilters
erforderlich sind.
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Entsprechend einer besonders vorteilhaften Ausführungsform
kann zur Erzeugung der stoßartigen
Gasströmung
eine Eintrittsseite des Partikelfilters, an der im Filterbetrieb
die ungefilterten Abgase in das Partikelfilter eintreten, schlagartig
mit einer Drucksenke verbunden werden, während eine Austrittsseite des
Partikelfilters, an der im Filterbetrieb die gefilterten Abgase
aus dem Partikelfilter austreten, mit einer atmosphärischen
Umgebung des Partikelfilters verbunden ist. Bei dieser Ausführungsform werden
die Partikel aus dem Partikelfilter herausgesaugt. Diese Ausführungsform
ist besonders preiswert herstellbar und nutzt die Erkenntnis, dass
es zur Erzeugung eines für
die Abreinigung ausreichenden Differenzdrucks ausreichend ist, an
der Eintrittsseite des Partikelfilters ein mehr oder weniger starkes
Vakuum anzulegen. Entscheidend ist dabei, dass das Vaku um sehr schnell
bzw. plötzlich
auf die Eintrittsseite des Partikelfilters aufgeschaltet werden
kann.
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Bei einer Weiterbildung kann die
Drucksenke durch einen Vakuumtank gebildet sein, der vor einem Reinigungsvorgang
mit Hilfe einer Vakuumpumpe evakuiert wird. Diese Bauweise hat zum
einen den Vorteil, dass sich die durch den Reinigungsvorgang abgereinigten
Verunreinigungen automatisch im Vakuumtank ablagern. Sofern es sich
um Feststoffe handelt, können
sich diese am Boden des Vakuumtanks ansammeln. Dies gilt auch für leichteste Schwebeteilchen,
da der Vakuumtank immer wieder von neuem evakuiert wird, so dass
auch Schwebeteilchen auf dem Boden des Vakuumtanks absinken können.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile
der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und
aus der zugehörigen
Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend
genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur
in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen
der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden
Beschreibung näher
erläutert,
wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktional gleiche
oder ähnliche
Bauteile beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch,
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1 bis 3 jeweils eine stark vereinfachte, schaltplanartige
Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bei unterschiedlichen
Ausführungsformen,
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4 ein
Diagramm, in dem eine im Reinigungsbetrieb am Partikelfilter anliegende
Druckdifferenz über
der Zeit aufgetragen ist.
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Entsprechend den 1 bis 3 umfasst
eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 eine
Gasströmungserzeugungseinrichtung 2.
Die Vorrichtung 1 dient zum Reinigen eines Partikelfilters 3,
so dass die Vorrichtung 1 im folgenden auch als Reinigungsvorrichtung 1 bezeichnet
wird. Das zu reinigende Partikelfilter 3 dient zum Filtern
von Abgasen einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine, insbesondere
eines Kraftfahrzeugs, wozu das Partikelfilter 3 von den Abgasen
der Brennkraftmaschine durchströmt
wird. Im Filterbetrieb treten die ungefilterten Abgase an einer
Eintrittsseite 4 in das Partikelfilter 3 ein.
Das Partikelfilter 3 hält
die im Abgas mitgeführten
Partikel zurück,
so dass an einer Austrittsseite 5 des Partikelfilters 3 gefiltertes
Abgas austritt. Das Partikelfilter besitzt üblicherweise ein Gehäuse 6,
in dem ein Filterkörper 7 angeordnet
ist. Aufgrund der im Betrieb der Brennkraftmaschine auftretenden
hohen Temperaturen ist der Fil terkörper 7 üblicherweise
mit hier nicht gezeigten Lagermatten im Gehäuse 6 gehaltert und positioniert.
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Von besonderer Bedeutung sind solche
Partikelfilter 3 bei Dieselmotoren, deren Abgase vergleichsweise
viel Partikel, vorwiegend Ruß,
mit sich führen.
Das Partikelfilter 3 kann daher auch als Rußfilter 3 bezeichnet
werden.
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Das Partikelfilter 3 ist
mittels Flanschen 8 an die Reinigungsvorrichtung 1 angeschlossen.
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Gemäß 1 kann die Gasströmungserzeugungseinrichtung 2 eine
Drucksenke 9 aufweisen, die beispielsweise als Vakuumtank 10 ausgebildet sein
kann. Die Drucksenke 9 ist über eine Anschlussleitung 11 mit
der Eintrittsseite 4 des Partikelfilters 3 verbunden.
In der Anschlussleitung 11 ist ein schnell öffnendes
Sperrventil 12 angeordnet, das so ausgebildet ist, dass
es innerhalb sehr kurzer Zeit die Anschlussleitung 11 öffnen kann.
Beispielsweise kann das Sperrventil 12 eine Schmetterlingsklappe
als Stellglied enthalten.
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Zur Evakuierung des Vakuumtanks 10 ist eine
Vakuumpumpe 13 vorgesehen, deren Saugseite 14 über eine
Saugleitung 15 an den Vakuumtank 10 angeschlossen
ist. In dieser Saugleitung 15 ist ein Absperrventil 16 angeordnet,
mit dessen Hilfe die Saugleitung 15 abgesperrt werden kann.
Das Absperrventil 16 muss im Unterschied zum Sperrventil 12 nicht
besonders schnell öffnen
können.
Das Absperrventil 16 kann auch in Form eines Rückschlagventils
ausgebildet sein, das zum Vakuumtank 10 hin sperrt und
zur Vakuumpumpe 13 hin öffnet.
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Zwischen dem Absperrventil 16 und
der Vakuumpumpe 13 ist ein Filter 17 angeordnet,
um eine Verschmutzung der Vakuumpumpe 13 im Betrieb zu vermeiden.
Desweiteren ist zwischen dem Absperrventil 16 und dem Vakuumtank 10 ein
Druckmesser 18 an die Saugleitung 15 angeschlossen,
mit dem der im Vakuumtank 10 herrschende Druck gemessen werden
kann.
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An die Austrittsseite 5 des
Partikelfilters 3 ist hier zusätzlich ein Einlauftrichter 19 angeschlossen, der
im Reinigungsbetrieb eine Drosselwirkung an der Austrittsseite 5 reduziert.
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Die Reinigungsvorrichtung 1 gemäß 1 arbeitet wie folgt: Das
zu reinigende Partikelfilter 3 wird mit Hilfe der Flansche 8 an
die Reinigungsvorrichtung 1 angeschlossen. Dazu wird die
Eintrittsseite 4 an die Anschlussleitung 11 angeflanscht,
während
die Austrittsseite 5 an den Einlauftrichter 19 angeflanscht
wird. Vor dem Abreinigen des Partikelfilters 3 wird der
Vakuumtank 10 evakuiert. Hierzu wird das Sperrventil 12 geschlossen
und das Absperrventil 16 geöffnet. Die Vakuumpumpe 13 fördert das
im Vakuumtank 10 enthaltene Gas, zweckmäßig Luft, in eine Umgebung 20 der
Reinigungsvorrichtung 1. Die Vakuumpumpe 13 kann
relativ klein dimensioniert und preiswert gestaltet sein, da relativ
viel Zeit zur Verfügung
steht, um im Vakuumtank 10 das erwünschte Vakuum, z.B. 0,05 bar
bis 0,1 bar (Absolutdruck) herzustellen. Der Vakuumtank 10 kann
im Vergleich zum Partikelfilter 3 ein relativ großes Volumen aufweisen,
beispielsweise mehr als 1 m3. Sobald der Druckmesser 18 anzeigt,
dass im Vakuumtank 10 das erwünschte Vakuum herrscht, kann
das Absperrventil 16 geschlossen werden. Anschließend kann die
Vakuumpumpe 13 ausgeschaltet werden. Bei dieser Variante
ist die maximal erreichbare Druckdifferenz auf den Wert des Umgebungsdrucks
begrenzt, so dass die Gefahr einer Beschädigung des Partikelfilters 3 durch
eine zu große
Druckdifferenz reduziert ist.
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Zum Reinigen des Partikelfilters 3 wird
nun das Sperrventil 12 sehr schnell bzw. plötzlich geöffnet, wodurch
die Drucksenke 10 schlagartig mit der Eintrittsseite 4 des
Partikelfilters 3 verbunden ist. Durch das schnelle Öffnen des
Sperrventils 12 wird eine stoßartige Gasströmung erzeugt,
die das Partikelfilter 3 rückspült. Dabei bezeichnet der Begriff „Rückspülung" eine Durchströmung des
Partikelfilters 3 entgegen der im Filterbetrieb herrschenden Strömungsrichtung.
Die Rückspülung erfolgt
daher von der Austrittsseite 5 zur Eintrittsseite 4.
Bei der Ausführungsform
gemäß 1 wird das für die pulsartige
Gasströmung
benötigte
Gas aus der Umgebung 20 angesagt, was durch Pfeile angedeutet
ist. Bei der Gasströmung
handelt es sich somit um eine Luftströmung. Durch das schlagartige Öffnen des Sperrventils 12 liegt
zwischen Eintrittsseite 4 und Austrittsseite 5 plötzlich eine
relativ große
Druckdifferenz an, was der Beaufschlagung des Partikelfilters 3 mit
einem Druckstoß in
Rück spülrichtung
entspricht. Die Druckdifferenz reicht aus, die im Partikelfilter 3 angelagerten
Partikel zu lösen.
Durch die große Druckdifferenz
wird außerdem
für eine
relativ kleine Zeit ein sehr großer Volumenstrom oder Massenstrom
für die
das Partikelfilter 3 durchströmende Gasströmung erzeugt.
Diese Gasströmung
reist die Partikel mit sich mit und transportiert diese in den Vakuumtank 10.
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Von besonderer Bedeutung für die Funktionsfähigkeit
der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung 1 ist
dabei eine gezielte Dimensionierung des Strömungspfads, durch den die Gasströmung während des
Rückspülvorgangs
zum Partikelfilter 3 gelangt und von diesem wieder wegtransportiert wird.
Dieser Strömungspfad
umfasst bei der Variante gemäß 1 den Einlauftrichter 19 und
die Anschlussleitung 11. Die Dimensionierung des Strömungspfads
erfolgt dabei so, dass das Partikelfilter 3 innerhalb dieses
Strömungspfads
die einzige nennenswerte Drosselstelle bildet. Erreicht wird dies
dadurch, dass der Strömungspfad
bis zum Partikelfilter 3 und ab dem Partikelfilter 3 mit
vergleichsweise großen
Strömungsquerschnitten
arbeitet. Das bedeutet, dass innerhalb des Strömungspfads am oder im Partikelfilter 3 die
kleinsten Strömungsquerschnitte
vorliegen. Diese Bauweise hat zur Folge, dass die schlagartig bereitgestellte
Druckdifferenz quasi vollständig
am Partikelfilter 3 wirksam ist, ohne dass stromauf oder
stromab des Partikelfilters 3 nennenswerte Strömungsverluste
auftreten. Gleichzeitig wird dadurch erreicht, dass der Druckstoß am gesamten Querschnitt
des Partikelfilters 3 wirksam ist und nicht nur in einem
lokal be grenzten Querschnittsbereich. Dies hat zur Folge, dass im
gesamten Querschnitt des Partikelfilters 3 die Ablagerungen
abgelöst
werden können.
Im Unterschied dazu könnte
eine lokal begrenzte Druckbeaufschlagung innerhalb der Querschnittsfläche des
Partikelfilters 3 durch partielle Ablösung der Verunreinigungen einen
Bypass öffnen, der
die Ablösung
von Verunreinigungen im verbleibenden Querschnitt durch den damit
einhergehenden Druckabfall verhindert. Da die rückspülende Gasströmung erfindungsgemäß als Druckimpuls ausgestaltet
ist und somit nur sehr kurzzeitig vorliegt, kann ein Druckabfall
aufgrund einer Bypass-Öffnung die
Effektivität
des Reinigungsimpulses erheblich beeinträchtigen. Dementsprechend sind
die großen
Leitungsquerschnitte stromauf und stromab des Partikelfilters 3 für die ordnungsgemäße Funktion
der Reinigungsvorrichtung 1 von besonderer Bedeutung. Es ist
klar, dass dieser Zusammenhang nicht nur für die Variante gemäß 1, sondern für alle Varianten, insbesondere
auch für
der 2 und 3 gilt.
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Es hat sich gezeigt, dass bereits
ein einziger Druckstoß ausreicht,
um mehr als 80% der unverbrennbaren Partikel aus dem Partikelfilter 3 abzureinigen.
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Nach dem Reinigen kann das Partikelfilter 3 wieder
aus der Reinigungsvorrichtung 1 ausgebaut und in den Abgasstrang
der Brennkraftmaschine, insbesondere des Kraftfahrzeugs, eingebaut
werden.
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Die Dimensionierung des Vakuumtanks 10 und
des darin erzeugten Unterdrucks sind dabei so auf den jeweiligen
Typ des Partikelfilters 3 abgestimmt, dass sich beim Öffnen des
Sperrventils 12 ein Druckstoß ergibt, der eine vorbestimmte
Druckdifferenz am Partikelfilter 3 sowie einen vorbestimmten Volumenstrom
durch das Partikelfilter 3 erzeugt, derart, dass erfahrungsgemäß eine ausreichende
Abreinigung des Partikelfilters 3 erzielbar ist.
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Entsprechend 2 kann die Gasströmungserzeugungseinrichtung 2 bei
einer anderen Ausführungsform
anstelle einer Drucksenke 9 eine Druckquelle 21 aufweisen.
Die Druckquelle 21 ist hier in Form eines Drucktanks 22 realisiert,
der mit Hilfe einer entsprechenden Druckpumpe 23 aufgeladen werden
kann. Zu diesem Zweck ist die Druckpumpe 23 an ihrer Druckseite 24 an
eine Druckleitung 25 angeschlossen, die mit dem Drucktank 22 verbunden ist.
Auch in der Druckleitung 25 sind ein Absperrventil 16 angeordnet
sowie ein Druckmesser 18, der den Druck im Drucktank 22 anzeigt.
Die Druckquelle 21 ist ebenfalls über eine Anschlussleitung 11,
in der sich wieder ein schnell öffnendes
Sperrventil 12 befindet, an das Partikelfilter 3 angeschlossen.
Im Unterschied zur Ausführungsform
gemäß 1 ist im vorliegenden Fall
die Anschlussleitung 11 jedoch an die Austrittsseite 5 des
Partikelfilters 3 angeschlossen. An die Eintrittsseite 4 ist
hier ein gerades Auslaufrohr 26 mit konstantem Querschnitt
angeschlossen.
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Die in 2 gezeigte
Ausführungsform
arbeitet wie folgt:
Vor einem Reinigungsvorgang wird der Drucktank 22 mit
Hilfe der Druckpumpe 23 aufgeladen. Zu diesem Zweck ist
das Sperrventil 12 geschlossen, während des Absperrventil 16 geöffnet ist.
Die Druckpumpe 23 saugt Gas bzw. Luft aus der Umgebung 20 an
und fördert
diese in den Drucktank 22. Sobald der gewünschte Überdruck
im Drucktank 22 vorliegt, der beispielsweise zwischen 2
bis 3 bar (Absolutdruck) liegen kann, wird das Absperrventil 16 geschlossen. Die
Höhe der
einstellbaren Druckdifferenz wird dabei durch die Stabilität der Lagerung
bzw. Halterung des Filterkörpers 7 im
Gehäuse 6 vorgegeben.
Zur Erzeugung der stoßartigen
Gasströmung
wird nun das Sperrventil 12 schlagartig geöffnet, wodurch
sich der Drucktank 22 über
die Anschlussleitung durch das Partikelfilter 3 entladen
kann. Auch bei dieser Ausführungsform
wird zwischen Austrittsseite 5 und der Eintrittsseite 4 in
sehr kurzer Zeit eine relativ große Druckdifferenz erzeugt.
Gleichzeitig wird das Partikelfilter 3 für eine relativ
kurze Zeit von der Gasströmung
mit einem relativ großen
Volumenstrom oder Massenstrom durchströmt. Die abzureinigenden Partikel
werden dabei vom Partikelfilter 3 gelöst und mit der Gasströmung mitgerissen.
Bei der hier gezeigten Ausführungsform
tritt die Gasströmung
mit den abgereinigten Partikeln in die Umgebung 20 aus.
Es ist jedoch klar, dass hier entsprechende, großvolumige Filter nachgeschaltet
sein können,
um einen Austrag der abgereinigten Partikel in die Umgebung 20 zu verhindern.
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Auch bei dieser Ausführungsform
sind der Drucktank 22 und der darin einspeiste Überdruck
so auf den jeweiligen Typ des zu reinigenden Partikelfilters 3 abgestimmt,
dass sich beim Öffnen
des Sperrventils 12 eine zum Abreinigen ausreichende stoßartige
Gasströmung
ausbildet.
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Desweiteren ist von Bedeutung, dass
die Druckpumpe 23 verhältnismäßig klein
und preiswert ausgelegt werden kann, um den Drucktank 22 mit
einem hinreichend großen Überdruck
aufzuladen, da für
den Aufladevorgang hinreichend Zeit zur Verfügung steht.
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Entsprechend 3 kann die Gaserzeugungseinrichtung 2 bei
einer dritten Ausführungsform der
Reinigungsvorrichtung 1 sowohl eine Drucksenke 9,
z.B. in Form eines Vakuumtanks 10, als auch eine Druckquelle 21,
z.B. in Form eines Drucktanks 22, aufweisen. Die einzelnen
Komponenten stimmen dabei mit denen überein, die bereits bei den
Ausführungsformen
der 1 und 2 beschrieben worden sind,
so dass hier auf eine Wiederholung verzichtet werden kann. Bemerkenswert
ist jedoch, dass der Vakuumtank 10 über eine erste Anschlussleitung 11 an
die Eintrittsseite 4 des Partikelfilters 3 angeschlossen
ist, während
der Drucktank 22 über
ein zweite Anschlussleitung 11 an die Austrittsseite 5 des
Partikelfilters 3 angeschlossen ist. In beiden Anschlussleitungen 11 ist
jeweils ein schnell öffnendes
Sperrventil 12 angeordnet.
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Die in 3 gezeigte
Reinigungsvorrichtung 1 arbeitet wie folgt: Vor dem Rückspülen zum
Reinigen des Partikelfilters 3 wird der Vakuumtank 10 mittels
der Vakuumpumpe 13 evakuiert. Desweiteren wird auch der
Drucktank 22 mittels der Druckpumpe 23 aufgeladen.
Ebenso kann auch hier eine einzige Pumpe ausreichen, deren Saugseite
an den Vakuumtank 10 und deren Druckseite an den Drucktank 22 angeschlossen
ist. Sobald die Drucksenke 9 den erwünschten Unterdruck aufweist,
kann das entsprechende Absperrventil 16 geschlossen werden.
Ebenso wird das dem Drucktank 22 zugeordnete Absperrventil 16 geschlossen,
wenn die Druckquelle 21 den erwünschten Überdruck enthält.
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Zum Erzeugen der für den Reinigungsvorgang
erwünschten
stoßartigen
Gasströmung
werden nun die beiden Sperrventile 12 simultan geöffnet, wodurch
wieder die erwünschte
relativ große
Druckdifferenz zwischen der Eintrittsseite 4 und der Austrittsseite 5 des
Partikelfilters 3 schlagartig vorliegt und das Abreinigen
der unverbrennbaren Ablagerungen auslöst. Auch hier ist die Druckdifferenz
unter Rücksichtnahme
auf die Festigkeit des Partikelfilters 3 nicht zu groß zu wählen. Desweiteren
entsteht auch hier für
kurze Zeit eine Gasströmung
mit großem
Volumenstrom bzw. Massenstrom, welche die abgereinigten Partikel
in den Vakuumtank 10 abtransportiert.
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Bei den Ausführungsformen der 1 und 3 sammeln sich die abgereinigten Verunreinigungen
im Vakuumtank 10, aus dem sie einfach entfernt werden können.
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4 zeigt
den zeitlichen Verlauf der Druckdifferenz zwischen Eintrittsseite 4 und
Austrittsseite 5 des Partikelfilters 3 während eines
Reinigungsvorganges. Mit pA ist dabei der
Druck an der Austrittsseite 5 bezeichnet, während pE den Druck an der Eintrittsseite 4 bezeichnet.
Die Zeit wird in üblicher
Weise mit t bezeichnet. Zu einem Zeitpunkt t0 wird
bei den Ausführungsformen
der 1 und 2 das Sperrventil 12 geöffnet. Bei
der Ausführungsform
gemäß 3 werden zum Zeitpunkt t0 beide Sperrventile 12 synchron
geöffnet.
Die Differenz zwischen dem Druck pA an der
Austrittsseite 5 und dem Druck pE an der
Eintrittsseite 4 bildet dabei den Differenzdruck Δp.
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In der Folge steigt ab dem Zeitpunkt
t0 der Differenzdruck Δp sehr steil, nahezu senkrecht
bis zu einem gewünschten
Differenzdruck Δp0 an. Für
eine relativ kurze Zeit herrscht dann ein relativ großer Differenzdruck Δp, was mit
einem entsprechend großen Volumenstrom
oder Massenstrom einhergeht. Die Druckdifferenz Δp fällt nach einer relativ kurzen
Zeit steil ab; in entsprechenden Maße nimmt auch der Volumenstrom
durch das Partikelfilter 3 ab.
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Bei den hier gezeigten Ausführungsformen arbeitet
die Reinigungsvorrichtung 1 mit nur einem einzigen Druckstoß. Ebenso
ist eine Ausführungsform
möglich,
bei welcher mehrere Druckstöße hintereinander
durchgeführt
werden können,
um das Partikelfilter 3 gründlich zu reinigen. Insbesondere
ist es auch möglich,
das Sperrventil 12 nach Aufbau der gewünschten Druckdifferenz Δp0 wieder zu sperren und anschließend wieder
zu öffnen,
um mehrere Druckstöße zu erzeugen,
bevor der Vakuumtank 10 gefüllt bzw. der Drucktank 21 entleert
ist bzw. sind. Hierdurch können
mittels eines oder mehrerer Druckstöße die Ablagerungen zuerst
gelockert und anschließend
mit dem großvolumigen
Volumenstrom abtransportiert werden.
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Obwohl die Reinigungsvorrichtung 1 bei
den hier gezeigten Ausführungsbeispielen
eine separate Einrichtung ist, in der ein aus dem Abgasstrang der Brennkraftmaschine
ausgebautes Partikelfilter 3 gereinigt werden kann, ist
grundsätzlich
auch eine Ausführungsform
möglich,
bei welcher das Partikelfilter 3 auch dann mit Hilfe der
Reinigungsvorrichtung 1 abgereinigt werden kann, wenn das
Partikelfilter 3 noch in den Abgasstrang der Brennkraftmaschine
und insbesondere noch in das Fahrzeug eingebaut ist. Beispielsweise
kann eine solche Ausführungsform
mit entsprechenden, umschaltbaren Ventilen realisiert werden. Insbesondere
ist es auch möglich,
eine derartige Reinigungsvorrichtung 1 in ein Kraftfahrzeug zu
integrieren.
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In der Umgebung 20 des Partikelfilters 3 bzw. der
Vorrichtung 1 herrscht üblicherweise
atmosphärischer
Druck, also im wesentlichen 1 bar, so dass es sich hier um eine
atmosphärische
Umgebung 20 handelt.