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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung
eines Partikelfilters nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1
bzw. des Patentanspruchs 9.
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Partikelfilter
in Auspuffsystemen von Brennkraftmaschinen, insbesondere von Dieselmotoren, dienen
zum Abscheiden von Ruß und
kondensierbaren Bestandteilen aus dem Abgasstrom in das Filtermaterial.
Mit zunehmender Betriebsdauer der Brennkraftmaschine lagern sich
immer mehr Bestandteile im Filtermaterial ab, der Partikelfilter
verstopft und der Abgasgegendruck steigt.
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In
gewissen Zeitabständen
muss ein Partikelfilter von seinen Rußablagerungen befreit werden, damit
der Durchflusswiderstand die Motorleistung nicht reduziert. Aus
EP-A-0 346 803 und
DE-A-40 41 917 ist
beispielsweise bekannt, das Filtermaterial durch Aufheizen und Abbrennen
der gefilterten Bestandteile zu reinigen. Durch Aufheizen und Abbrennnen
des Filtermaterials werden allerdings im Wesentlichen nur Kohlenstoff
und Kohlenwasserstoffverbindungen beseitigt.
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In
die Partikelfilter gelangen jedoch auch Aschen aus dem Motorwandabrieb,
aus dem Abrieb der Metallwände
im Abgasstrom, aus Additiven des Kraftstoffs, Motorenölasche aus
der Verbrennung von Schmierölbestandteilen
in der Brennkraftmaschine u.s.w., die sich mit zunehmender Betriebsdauer trotz Aufheizens
und Abbrennens des Filtermaterials im Partikelfilter anreichern
und damit den Partikelfilter verstopfen.
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Aus
der
DE 43 13 132 A1 ist
ferner ein Verfahren zur Reinigung von Partikelfiltern bekannt,
bei der das Filtermaterial mit einer Spülflüssigkeit von abgelagerten Partikeln
gereinigt wird.
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Nachteilig
bei allen genannten Verfahren ist jedoch, dass besonders hartnäckige und
schwerlösliche
Ablagerungen, wie z.B. ein aus mehreren Phasen aufgebautes Mischmetallphosphat,
welches je nach Art der verwendeten Ölzusätze als Hochtemperaturasche
anfällt,
sich nicht durch Abbrennen oder normales Spülen eines Filters beseitigen
lässt.
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Aufgabe
der Erfindung ist daher, die Angabe eines Verfahrens bzw. einer
Vorrichtung zur Reinigung eines Partikelfilters, mit welchem solch
hartnäckige
und schwerlösliche
Ablagerungen in besonders zuverlässiger
und schonender Weise beseitigt werden können.
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Erfindungsgemäß wird hierzu
ein Verfahren zur Reinigung eines Partikelfilters angegeben, bei dem
der Partikelfilter mit einer Reinigungsflüssigkeit oder Reinigungslösung durchspült wird,
wobei der Spülvorgang
intermittierend aus Durchströmungsphasen,
in denen die Reinigungsflüssigkeit
oder Reinigungslösung
unter Druck durch den Partikelfilter strömt, und Diffusionsphasen, in
denen die Reinigungsflüssigkeit
oder Reinigungslösung
strömungslos
auf den Partikelfilter einwirkt, besteht. Als erster Schritt bei
der Reinigungsprozedur kann eine Durchströmungs- oder eine Diffusionsphase
stehen. Beim erstmaligen Start des Reinigungsverfahrens kann die Reinigungsflüssigkeit
in den Vorlagebehälter
für die Reinigungsflüssigkeit
vorgelegt werden.
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In
einer Weiterbildung nach Anspruch 2 beträgt die zeitliche Dauer der
Diffusionsphase mindestens das Drei- bis Fünffache der Durchströmungsphase.
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Ferner
beträgt
der Volumenstrom bei der Durchströmung gemäß Anspruch 4 bis zu 500 l/min. Die
jeweiligen Volumenströme
werden auf die jeweilige Filtergröße berechnet und können in
der Praxis je nach vorliegendem Verschmutzungsgrad oder je nach
Reinigungsergebnis noch nach oben oder unten angepaßt werden.
Für kleine
Filtergrößen beträgt der Volumenstrom
bei der Durchströmung
bis zu 120 l/min, für
große
Filtergrößen liegt
der Volumenstrom bei der Durchströmung im Bereich von etwa 120
bis etwa 500 l/min. Die Durchströmung
beim Spülvorgang
wird bevorzugt entgegen der Filtrationsrichtung durchgeführt.
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In
einer Ausführung
nach Anspruch 5 wird während
der Durchströmungsphase
ein gasförmiges Medium
mittels Lanze am Eingang des Partikelfilters in die den Partikelfilter
durchströmende
Reinigungsflüssigkeit
eingebracht.
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Das
Problem der Aschereinigung ist eng verknüpft mit der jeweiligen chemischen
Zusammensetzung der Asche. Daher können Lösungsmittel wie z.B. Wasser,
Zitronensäure
oder Essigsäure
allein die Hauptbestandteile der Aschen nicht lösen. Je nach Temperaturbereich
bilden sich Aschen unterschiedlicher Zusammensetzung aus. Man unterscheidet
die sogenannte Niedertemperaturasche, die sich bei Temperaturen
bis etwa 600°C
bildet. Bei den darin enthaltenen Verbindungen handelt es sich z.B. um
CaSO4, ZnO, Zn(PO3)X. Für
die Bildung der sogenannten Hochtemperaturasche sind Temperaturen oberhalb
von 600°C
notwendig. Diese Asche enthält im
wesentlichen Mischmetallphosphate aus Calcium und mindestens einem
weiteren Metall und/oder an dere Mischmetallphosphate. Zur Lösung solch schwerlöslicher
Verbindungen sind spezielle Reinigungsflüssigkeiten erforderlich, die
im nachfolgenden Text an anderer Stelle genauer beschrieben werden.
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In
einer Ausgestaltung nach Anspruch 6 wird die wässrige Reinigungsflüssigkeit
vorzugsweise mit einem pH-Wert < 7
oder mit einem pH-Wert > 7
verwendet. Je nach Bedarf lässt
sich der im Kreislaufsystem angeordnete Vorlagebehälter mit
der jeweils benötigten
Reinigungsflüssigkeit
wechselweise austauschen, indem er durch Adaptionssysteme, wie z.B.
Flansche oder ähnliches,
auf einfache Art und Weise in das Kreislaufsystem integrierbar ist.
Denkbar ist auch, dass ein Zweikammer-Vorlagebehälter im Kreislaufsystem Einsatz
findet, der mit entsprechenden Ventilen ausgestattet ist, um die
jeweils benötigte
Reinigungsflüssigkeit
im Wechsel zuschalten zu können.
Dies hat zur Folge, dass das Reinigungsbad bei einem Wechsel des
pH-Wertes der Lösung zuerst
leergefahren und die Lösung
mittels Pumpe in die jeweilige Vorlagebehälterkammer hineinbefördert werden
muss. Eine kurze Spülung
von Reinigungsbad und des im Anschluss daran befindlichen Rohrleitungssystems
mit zusätzlichem
Filter und Pumpe mittels destilliertem Wasser kann vorgesehen werden,
wobei dieser Spülgang
in einem separaten Behälter
aufgefangen werden kann. Der Behälter
zum Auffangen des destillierten Wassers befindet sich in einer von
der Pumpe abzweigenden Leitung, damit das Spülwasser nicht die in dem Vorlagebehälter befindlichen
Reinigungsflüssigkeiten
verunreinigt oder verdünnt.
Bei einem Dreikammerbehälter
wird dieses Spülwasser
direkt in einer der Kammern des Vorlagebehälters aufgefangen und kann
von Zeit zu Zeit separat abgelassen werden.
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Vorteilhaft
lässt sich
das Verfahren in einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch
7 anwenden, wenn als Reinigungs flüssigkeit im Wesentlichen eine
Mischung aus einer komplexbildenden Substanz und eine schwefelsäurehaltige
oder schwefelsäurefreisetzende
oder alkalisch wirkende oder Hydroxidionen-freisetzende chemische
Verbindung verwendet wird.
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In
einer alternativen Ausbildung nach Anspruch 8 wird während der
Reinigung des Partikelfilters laufend der pH-Wert der Reinigungsflüssigkeit gemessen.
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Die
erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung
für einen
Partikelfilter gemäß Anspruch
9 beinhaltet ein Reinigungsbad, ein Reservoir oder Vorlagebehälter für eine Reinigungsflüssigkeit,
ein damit verbundenes Kreislaufsystem für diese Reinigungsflüssigkeit
und eine Pumpe zum Umwälzen
der Reinigungsflüssigkeit
in diesem Reinigungssystem, wobei die Pumpe von einer Steuereinheit
gesteuert und der Partikelfilter in diesem Kreislaufsystem eingebunden
ist. Erfindungsgemäß erfolgt
der Betrieb der Pumpe gesteuert von der Steuereinheit intermittierend,
wodurch der Partikelfilter abwechselnd von der Reinigungsflüssigkeit
unter Druck durchströmt
ist oder die Reinigungsflüssigkeit
strömungslos
auf den Partikelfilter einwirkt.
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In
einer nach Anspruch 10 ausgeführten
Reinigungsvorrichtung ist der Partikelfilter katalytisch beschichtet.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung nach Anspruch 11 ist in dem Kreislaufsystem
ein zusätzlicher Filter
zum Abscheiden von aus dem Partikelfilter herausgespülten nichtlöslichen
Feststoffanteilen vorgesehen.
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In
einer Ausführung
nach Anspruch 12 ist in dem Kreislaufsystem eine Meßeinrichtung
vorhanden, die den pH-Wert der Reinigungsflüssigkeit laufend kontrolliert.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung
nach Anspruch 13 umfasst die Reinigungsflüssigkeit im Wesentlichen eine
Mischung aus einer komplexbildenden Substanz und eine schwefelsäurehaltige oder
schwefelsäurefreisetzende
oder alkalisch wirkende oder Hydroxidionen-freisetzende chemische Verbindung.
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Besonders
bevorzugt ist gemäß Anspruch 14
die komplexbildende Substanz aus der Verbindung N-(1,2-dicarboxyethyl)-Asparaginsäure oder deren
Salz und/oder aus der Verbindung N,N-bis(carboxymethyl)-L-Alanin oder deren
Salz gebildet.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens
sind Gegenstand der Unteransprüche und
der Beschreibung.
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Die
Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung weiter beschrieben.
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Dabei
zeigt in schematisch vereinfachter Weise:
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1 ein Ausführungsbeispiel
einer Reinigungsvorrichtung
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Die
in 1 dargestellte Reinigungsvorrichtung 1 beinhaltet
einen Vorlagebehälter 7 für eine Reinigungsflüssigkeit
und ein damit verbundenes Kreislaufsystem 4 für diese
Reinigungsflüssigkeit.
In diesem Kreislaufsystem 4 kann die Reinigungsflüssigkeit
zirkulieren. Die Reinigungsvorrichtung 1 beinhaltet weiterhin
ein Reinigungsbad 2, über
das der zu reinigende Partikelfilter 3 im eingepackten
Zustand mittels einer nicht dargestellten Befestigungsvorrichtung
montiert wird. Eingepackter Zustand bedeutet, der Partikelfilter 3 wird
in diesem Zustand aus dem Kraftfahrzeug entnommen. Er befindet sich
in einem Gehäuse,
bevorzugt aus Metall. Der Partikelfilter 3 kann aus Siliciumcarbid
(SIC), einem keramischen Werkstoff, wie z. B. Cordierit oder Al2O3, oder aus anderen
für diese
Anwendung geeigneten Materialien sein. Er kann ferner katalytisch
beschichtet oder unbeschichtet vorliegen. Der Partikelfilter 3 ist
vorzugsweise ein monolithischer Wabenkörper, wobei der Monolith auch
aus einzelnen Einheiten zusammengesetzt sein kann.
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Im
Kreislaufsystem 4 ist dem Reinigungsbad 2 ein
zusätzlicher
Filter 5 nachgeschaltet, der die aus dem Partikelfilter 3 herausgespülten nichtlöslichen Feststoffanteile,
die sich nach dem Reinigungsprozess in der Reinigungsflüssigkeit
befinden, abscheidet, damit diese nicht wieder ins Partikelfilter 3 eingetragen
werden. In Strömungsrichtung
befindet sich im Anschluss an den Filter 5 eine Pumpe 6,
welche stromab über
das Kreislaufsystem 4 mit dem Vorlagebehälter 7 verbunden
ist. Die Pumpe 6 befördert die
nach der Reinigung des Partikelfilters im Reinigungsbad 2 befindliche
gebrauchte Reinigungsflüssigkeit über den
zusätzlichen
Filter 5 in den Vorlagebehälter 7. Aus dem Vorlagebehälter 7 kann
frische oder aufgereinigte Reinigungsflüssigkeit dann mittels einer
weiteren Pumpe 8 wieder zum Partikelfilter 3 befördert werden,
um den Filter 3 erneut zu durchströmen. Während des Reinigungsprozesses
wird die Reinigungsflüssigkeit
im Kreislauf gefahren.
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Da
die Reinigungsflüssigkeit
mit zunehmender Nutzungsdauer chemisch „verbraucht" wird, wird vor,
während
oder nach dem Reinigungsprozess der pH-Wert oder die Leitfähigkeit
der Reinigungsflüssigkeit
gemessen. Die gemessenen Werte sind ein Indikator für die Wirksamkeit
der Reinigungsflüssigkeit. Aus
diesem Grund ist im Kreislaufsystem 4 zwischen Pumpe 8 und
Partikelfilter 3 ein pH-Sensor 9 oder eine Leitfähigkeitsmessung
vorgesehen.
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Als
Reinigungsflüssigkeit
wird eine wässrige Lösung mit
einem pH-Wert kleiner 7 oder eine wässrige Lösung mit einem pH-Wert größer 7 verwendet. Die
aus dem Partikelfilter zu entfernenden Aschen enthalten überwiegend
Verbindungen aus Sulfaten, Phosphaten, Silikaten, Oxiden und Spinellen.
Die üblicherweise
als Komplex- bzw. Chelatbildner eingesetzte Verbindung Ethylendinitrilotetraessigssäure (EDTA)
und Derivate ist nicht geeignet, alle Metall-Ionen der in der Asche
befindlichen Bestandteile zu binden und somit in wässriger
Lösung
zu halten oder in Lösung
zu bringen. Ferner sind die Verbindungen der Ethylendinitrilotetraessigsäure und
deren Derivate als biologisch schwer abbaubar eingestuft.
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Erfindungsgemäß wird daher
auf geeignetere Komplexbildner zurückgegriffen, die sowohl im sauren
wie im alkalischen in relativ geringer Konzentration mittels erfindungsgemäßem Verfahren
in der Lage sind, alle Metall-Ionen der in der Asche befindlichen
Bestandteile komplexieren zu können.
Die in der Erfindung eingesetzten komplexbildenden Substanzen sind
als biologisch gut abbaubar eingestuft und können daher, eine niedrige Konzentration
an Schwermetallen in der Reinigungsflüssigkeit vorausgesetzt, als
ein weiterer Vorteil über
das Abwasser entsorgt werden.
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Die
saure Reinigungsflüssigkeit
mit einem pH-Wert < 7
ist speziell für
Aschen mit einem hohen Anteil an schwefelsäurelöslichen Phosphaten neben geringeren
Anteilen von mit Komplexbildnern löslichen Verbindungen wie Ca(SO4), ZnO, MgO etc. ausgelegt. Insbesondere
bei Vorliegen von Mischmetallphosphaten wie z. B. einem Ca19M2(PO4)14, einem Ca9M(PO4)7 oder anderen
Calcium-Metall-Phosphaten, wobei M einem oder mehreren Metallen
entspricht, z.B. Zn, Al, Cu, Mg, Na, Cr, Fe. Die erfindungsgemäße Reinigungsflüssigkeit
ist in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in vorteilhafter
Weise geeignet, diese sehr schwerlöslichen Verbindungen in Lösung zu
bringen. Die Kombination von speziell eingestellter Reinigungsflüssigkeit
und Verfahren bewirkt, dass sich aus der komplexen Kristallstruktur
der vorgenannten Mischmetallphosphate einzelne PO4-Tetraeder
herauslösen
lassen. Wurden genug Tetraeder entfernt, bricht die Struktur zusammen
und die Verbindung löst
sich.
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Notwendig
für das
Zustandekommen der Reinigungswirkung ist neben dem Verfahren das
Vorhandensein einer Verbindung, die in wässriger Lösung Schwefelsäure freisetzt
oder bildet und eines Komplexbildners, der in einem pH-Bereich < 7 stabil ist und
stabile wasserlösliche
Komplexe mit ansonsten schwerlöslichen
Verbindungen bildet. Als Komplexbildner werden bevorzugt Stoffe
wie N-(1,2-dicarboxyethyl)-Asparaginsäure, auch als Iminodibernsteinsäure oder
unter dem Namen Baypure CX 100 bzw. Borchigen 630 bekannt, oder
Substanzen wie N,N-bis(carboxymethyl)-L-Alanin,
auch als MGDA bzw. Methylglycindiessigsäure oder Trilon ES bzw. Trilon
ES 9644 bekannt, eingesetzt. Beide Verbindungen können in
Form ihrer freien Säuren
oder in Form ihrer Salze eingesetzt werden. Die Konzentration an
Komplexbildner liegt bevorzugt im Bereich von etwa 0,005 bis 0,04
mol/l, besonders bevorzugt im Bereich von etwa 0,008 bis 0,025 mol/l.
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Als
Schwefelsäure-
bzw. H3O+-Ionenlieferanten
können
Natriumhydrogensulfat (NaHSO4), Kaliumhydrogensulfat
(KHSO4), alle weiteren Alkalimetall- oder
Metallhydrogensulfate, ferner Ammoniumhydrogensulfat (NH4HSO4) oder Hydrogensulfate
mit organischen oder metallorganischen Gegenionen, z.B. Tetramethylammoniumhydrogensulfat (N(CH3)4HSO4),
Anwendung finden. Der direkte Einsatz von Schwefelsäure ist
ebenfalls möglich,
ebenso die Bildung von Schwefelsäure
durch das Einleiten von SO2 bzw. SO3 in die wässrige Reinigungsflüssigkeit.
Die Konzentration an Hydrogensulfaten liegt bevorzugt im Bereich
von etwa 0,02 bis 0,08 mol/l, besonders bevorzugt zwischen etwa
0,035 bis 0,07 mol/l. Der Verbrauch an Hydrogensulfat und damit die
Wirksamkeit der Waschlösung
kann über
den pH-Wert oder eine Leitfähigkeitsmessung
bestimmt werden. Der pH-Bereich
der Reinigungsflüssigkeit darf
in wässriger
Lösung
zwischen 1 und 7 liegen. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass die
Reinigungswirkung mit zunehmendem pH-Wert geringer wird, während sich
die korrodierende Wirkung mit abnehmendem pH-Wert verstärkt. Ein bevorzugter pH-Bereich
der Reinigungsflüssigkeit
liegt im Bereich zwischen 1.5 und 5, besonders bevorzugt zwischen
2 und 4.
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Die
alkalische Reinigungsflüssigkeit
mit einem pH-Wert > 7
ist speziell für
Aschen mit einem geringen Anteil an im alkalischen löslichen
Phosphaten, wie z.B. Aluminiumphosphat (AlPO4),
neben größeren Anteilen
von mit Komplexbildnern löslichen
Verbindungen, wie CaSO4, ZnO etc., ausgelegt.
Notwendig für
das Zustandekommen der Reinigungswirkung ist neben dem Verfahren
das Vorhandensein einer Verbindung, die in wässriger Lösung Hydroxidionen freisetzt
oder bildet und eines Komplexbildners, der in einem pH-Bereich > 7 stabil ist und stabile
wasserlösliche
Komplexe mit ansonsten schwerlöslichen Verbindungen
bildet. In der Praxis hat sich gezeigt, dass sich bei einer Verwendung
von EDTA als Komplexbildner Aschesubstanzen, wie z.B. CeO2, Ca9Al(PO4)7, sog. Phosphatgläser, FeCr2O4 und andere Spinelle,
als unlösbar
herausgestellt haben. Auch in der alkalischen Variante der Reinigungsflüssigkeit
können
die vorgenannten erfindungsgemäßen Komplexbildner
Anwendung finden, bevorzugt in einem Konzentrationsbereich von etwa
0,0075 bis 0,06 mol/l, besonders bevorzugt in einem Bereich von
etwa 0,01 bis 0,04 mol/l.
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Als
Hydroxidionen-liefernde Substanzen sind neben Natriumhydroxid (NaOH)
alle weiteren Alkalimetall-, Erdalkalimetall- oder Metallhydroxide sowie alle Verbindungen,
die in wässriger
Lösung
Hydroxidionen freisetzen, zu nennen. Der pH-Bereich der Reinigungsflüssigkeit
darf in wässriger
Lösung zwischen
7 und 14 liegen. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass die Reinigungswirkung
mit abnehmendem pH-Wert geringer wird, während sich die ätzende Wirkung
mit zunehmendem pH-Wert
verstärkt. Auch
hier kann die Wirksamkeit der Reinigungsflüssigkeit über den pH-Wert oder eine Leitfähigkeitsmessung
bestimmt werden. Ein bevorzugter pH-Bereich der Reinigungsflüssigkeit
liegt daher im Bereich zwischen 8.5 und 11.5, besonders bevorzugt
zwischen 9 und 11. Nach entsprechender Neutralisierung kann die
Reinigungsflüssigkeit über das
Abwasser entsorgt werden.
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Die
im sauren oder alkalischen Milieu verwendeten Reinigungsflüssigkeiten
greifen vorteilhafterweise weder das Gehäuse noch, sofern vorhanden,
die katalytische Beschichtung des Partikelfilters 3 an.
Dies hat den Vorteil, dass der Filter 3 im eingepackten
Zustand dem Fahrzeug entnommen, gereinigt und wieder eingesetzt
werden kann.
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Der
zu reinigende, aschebeladene Partikelfilter 3, welcher
mit einer katalytisch aktiven Beschichtung versehen sein kann, wird
in einem ersten Schritt mit der zuvor beschriebenen Reinigungsflüssigkeit entgegen
der Filtrationsrichtung, die bei der Rußfiltration im Abgasstrang
vorherrscht, durchströmt.
Bei einer als ein Ausführungsbeispiel
herausgegriffenen Filtergröße von 5,66
Zoll (Durchmesser) × 6
Zoll (Länge)
beträgt
der Volumenstrom bei der Durchströmung bevorzugt größer oder
gleich 20 l/min, besonders bevorzugt liegt er im Bereich zwischen
etwa 20 bis etwa 40 l/min. Bei einer beispielhaften Filtergröße von 12
Zoll × 11,8
Zoll beträgt
der Volumenstrom bevorzugt etwa 120 bis etwa 500 l/min, besonders
bevorzugt liegt er im Bereich zwischen etwa 120 bis etwa 200 l/min.
Bei größeren oder
kleineren Filtern muß der
geeignete Volumenstrom entsprechend angepaßt werden.
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Während der
Durchströmungsphase
kann zusätzlich
ein gasförmiges
Medium mittels Lanze (nicht dargestellt) am Eingang des Partikelfilters
in die den Partikelfilter durchströmende Flüssigkeit eingebracht werden.
Dies hat den Vorteil, dass eine pulsierende Strömung durch eine stetige oder
pulsartige Zugabe des gasförmigen
Mediums erzeugt wird, die beim Ablösen hartnäckiger Verkrustungen in den
Filterkanälen
hilfreich sein kann. Als gasförmiges
Medium können
beispielsweise Luft, O2 oder N2 Verwendung
finden. Während
der Durchströmungsphase wird
das Filtrat im Reinigungsbad 2 aufgefangen. Mittels Pumpe 6 wird
nur soviel Filtrat in den Vorlagebehälter 7 für die Reinigungsflüssigkeit überführt, dass ein
bestimmtes Niveau im Reinigungsbad 2 nicht überschritten
wird. Der Ablauf des Reinigungsbades 2 zur Abführung des
Filtrates befindet sich bevorzugt im oberen Drittel des Behältnisses,
kann jedoch an jeder beliebigen Stelle angeordnet sein. Um den sich am
Boden des Reinigungsbades 2 ansammelnden Schlamm von Zeit
zu Zeit entfernen zu können,
kann ferner ein zusätzlicher,
nicht dargestellter Anschlußstutzen
zur Absaugung dieses Schlammes am Behältnis des Reinigungsbades 2,
seitlich oder am Boden, angeordnet sein. Im Anschluss an eine Durchströmungsphase
wird der Partikelfilter 3 in das Reinigungsbad 2 eingetaucht
und verbleibt über
einen gewissen Zeitraum in der Reinigungsflüssigkeit. Danach wird er erneut
im ganz oder teilweise eingetauchten Zustand einer Durchströmungsphase
ausgesetzt. Das Reinigungsbad 2 kann jedoch auch vor einer
Durchströmungsphase
leer gefahren werden und der Filter 3, ohne in die Flüssigkeit
eingetaucht zu sein, durchströmt
werden. Dies ist meist bei Beginn einer solchen Reinigungsprozedur
der Fall. Die Positionierung des Partikelfilters 3 in der
im Reini gungsbad 2 befindlichen Flüssigkeit kann auf mechanischem
oder auf elektronischem Wege vorgenommen werden.
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Der
Wechsel zwischen Durchströmungsphasen
(Verdrängungswäsche) und
Diffusionsphasen (strömungsloses
oder undurchströmtes
Verweilen in der Reinigungsflüssigkeit)
wird mindestens zweimal wiederholt, wobei die zeitliche Dauer der
Diffusionsphase mindestens das Drei- bis Fünffache der Durchströmungsphase
beträgt.
Die Dauer der einzelnen Phasen und die Anzahl der Wiederholungen
ist abgestimmt auf die jeweils in der Asche vorliegenden schwerlöslichen
Anteile. Während
der Diffusionsphase hat die Reinigungsflüssigkeit Zeit, in die Ablagerungen
des Partikelfilters 3 hineinzumigrieren, um so die schwerlöslichen
Aschebestandteile zu lösen
bzw. in Lösung
zu bringen. Eine gute Reinigungswirkung kann beispielsweise mit
einer Durchströmungsdauer von
etwa 1 Minute und einer Diffusionsphasendauer von etwa 5 Minuten
und einer fünfmaligen
Wiederholung der Teilprozesse erzielt werden. Da mit zunehmendem
Beladungsgrad der abstromseitig vom Motor in der Abgasleitung eingebauten
Filtersysteme ein entsprechender Druckabfall auftritt, der zu einer
Leistungsminderung des Dieselmotors führt, kann zur Überprüfung der
Reinigungswirkung der Druckabfall des gereinigten Partikelfilters
beim Durchströmen
mit partikelfreiem Gas (mit einem Massenstrom mi bis
zu 700 kg/h) bei Umgebungsbedingungen geprüft werden. Während des
Reinigungsprozesses wird die Reinigungsflüssigkeit im Kreislauf gefahren,
wobei nichtlösliche
Feststoffanteile, auch Schwebeteilchen, aus dem Filtrat mittels
zusätzlichem
Filter 5 aus der Lösung
abfiltriert werden. Während
der Durchströmungsphase
oder wenn die Reinigungsflüssigkeit
im Vorlagebehälter 7 ein
bestimmtes Niveau erreicht hat, wird mittels Pumpe 8 die
gefilterte, von festen Bestandteilen befreite Reinigungsflüssigkeit über das Kreislaufsystem 4 durch
den Partikelfilter 3 oder auch direkt in das Reinigungsbad 2 befördert. Beide
Pumpen 6,8 können
je nach Betriebsweise mittels einer Steuereinheit 10 getrennt
voneinander angesteuert und mit verschiedenen Volumenströmen betrieben werden,
um die Leerung oder Befüllung
der Behälter 2,7 unabhängig voneinander
zu steuern.
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Da
die Reinigungsflüssigkeit
mit zunehmender Nutzungsdauer chemisch „verbraucht" wird, wird vor,
während
oder nach einem Reinigungsprozess der pH-Wert oder die Leitfähigkeit
der Reinigungsflüssigkeit
gemessen. Besonders bevorzugt wird der Reinigungsprozeß bei Umgebungstemperatur
durchgeführt,
es können
jedoch auch Temperaturen im Bereich von etwa 20 bis 100°C Anwendung
finden. Im Anschluss an die Reinigungsprozedur wird der Filter mit
destilliertem Wasser bei einem Volumenstrom von ≥ 20 l/min für wenige Minuten vorzugsweise
bei Raumtemperatur durchspült.
Im Anschluss an die Spülung
wird der Partikelfilter bei Temperaturen ≥ 100°C, bevorzugt bei etwa 200°C, für ca. 1
Stunde im (Umluft-)Ofen getrocknet.
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Die
Verwendung von oberflächenaktiven oder
flüssigkeitsdispergierenden
Stoffen ist bei Partikelfiltern mit katalytisch aktiver Beschichtung
von Nachteil, da sich diese Substanzen wie ein Film über die
katalytisch aktive Oberfläche
legen und somit die katalytisch aktive Funktion stark beeinträchtigen
oder gar unwirksam werden lassen.