DE19542886A1 - Abgasreinigungseinrichtung - Google Patents

Abgasreinigungseinrichtung

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Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasreinigungseinrichtung für Diesel- Brennkraftmaschinen, bestehend aus einer Filtereinrichtung zum Auffangen von Ruß- und Feststoffpartikeln und einer Brennereinrichtung zum Abbrennen der am Filter abgelagerten Rußpartikel.
Eine Einrichtung dieser Art ist in der US-A 4,571,938 dargestellt und beschrieben. Deren Brennereinrichtung besteht aus einer Brennerdüse, die an einen Verdichter und eine Brennstoffpumpe angeschlossen ist. Der Luftverdichter fördert durch ein Luft­ regulierventil, das den Förderdruck in Abhängigkeit vom Abgasdruck im Bereich der Abgasrohre vor der Filtereinrichtung steuert.
In der DE-A-38 08 075 ist eine Rußfiltereinrichtung mit Brenner offenbart, die stromauf oder stromab des Filters eine Teilfläche des Filters erhitzt, wo bei Filter und Brenner relativ zueinander bewegbar sind, so daß während eines Zyklus nacheinander alle Teilflächen erhitzt werden. Dieser Brenner muß in beiden Fällen gegen den Staudruck vor dem Filter arbeiten.
In der EP-A1-0100 547 ist eine Rußfiltereinrichtung offenbart, deren Filter von einem außerhalb des Abgasrohres angeordneten Brenner beheizt wird, und zwar nur dessen äußere peripheren Teile. Obwohl bei dieser Einrichtung nicht gegen den Staudruck gearbeitet werden muß, kann sie nicht wirkungsvoll arbeiten, da nur die peripheren Filterteile beheizt werden.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Abgasreinigungseinrichtung derart zu gestalten, daß eine vom Abgasgegendruck unabhängige Lufteinblasung bei Brennbetrieb erfolgen kann, wobei eine reduzierte Brennerleistung angestrebt werden soll, wodurch Brennstoffeinsparung erreicht und der Bauraum- und Bauteileaufwand verringert werden kann.
Diese Aufgabe ist durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst worden. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
Die Zeichnung zeigt:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Einrichtung;
Fig. 2 eine Einzelheit aus Fig. 1;
Fig. 3a-c Querschnitte aus Fig. 1;
Fig. 4 Schnitt durch ein Heizgasrohr nach Fig. 1.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Abgasreinigungseinrichtung 1 für Diesel-Brennkraftmaschinen, bestehend aus einer Filtereinrichtung 2 zum Auffangen von Rußpartikeln und aus einer Brennereinrichtung 3 zum Abbrennen der am Filter 2 abgelagerten Rußpartikel.
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, daß eine Brennerkammer 4 der Brennereinrichtung 3 über eine Abgaskammer 5 durchragende Heizgasrohre 6 mit einem Auslaßkanal 7 verbunden ist.
Die Abgaskammer 5 ist über ein Abgasrohr 8 mit einer nicht dargestellten Dieselbrennkraftmaschine verbunden. Die die Abgaskammer 5 durchragenden Heizgasrohre 6 sind gelocht, so daß Abgas in die Heizgasrohre 6 eintreten kann und ebenso wie das Heizgas der Brennereinrichtung 3 in den Auslaßkanal 7 und anschließend in die Atmosphäre strömen kann. Die Heizgasrohre 6 weisen aufgesteckte Filterstrümpfe 9 auf, wobei Heizgasrohre 6 und Filterstrümpfe 9 als Baueinheit 10 auf in die Abgaskammer 5 ragende Rohrstutzen 11 geschoben sind. Diese Filterstrümpfe 9 können gewickelt, gewebt oder gepreßt hergestellt sein oder aus Keramik bestehen. Ihre äußere Gestaltung steht dem Hersteller frei.
Diese Rohrstutzen 11 sind vorteilhaft an Abschlußwänden 12, 13 der Brennkammer 4 und der Auslaßkammer 7 angeordnet.
Wie in Fig. 3a-c dargestellt, kann die Abgaskammer 5 quer zur Längsrichtung der Heizgasrohre 6 eine kreisförmige, eliptische oder rautenförmige Querschnittsfläche aufweisen. Zur besseren Wärmeübertragung können in die Heizgasrohre 6 Wärmeleitbleche-, -bolzen oder -rippen (14) hineinragen, wie in Fig. 4 dargestellt ist.
Das ungereinigte Abgas der Diesel-Brennkraftmaschine tritt von der Abgaskammer 5 durch die porösen Filterstrümpfe 9 in die gelochten Heizgasrohre 6 und von diesen in den in die Atmosphäre führenden Auslaßkanal 7 über. Dabei werden die Rußpartikel in den Filterstrümpfen 9 zurückgehalten und das Abgas gereinigt.
Die Materialstruktur der Filterstrümpfe 9 ist so beschaffen, daß ein guter Kompromiß zwischen Gasdurchlässigkeit und Filtervermögen erreicht wird. Mit zunehmender Beladung der Filtereinrichtung 2 verringert sich durch Ablagerung der Partikel in den engen Poren die Gasdurchlässigkeit, wodurch sich ein erhöhter Abgasgegendruck aufbaut. Es ist deshalb erforderlich den Filter zu regenerieren. Bei den Partikeln im Diesel-Abgas handelt es sich zum weitaus größten Teil um Ruß, der sich durch Aufheizen des Filters auf < 600°C verbrennen und damit beseitigen läßt. Bei der Dimensionierung des Filters 2 ist eine bestimmte Reserve vorgesehen, damit die notwendige Regenerierung des Filters 2 nicht kontinuierlich, sondern aus Gründen der Energie-Einsparung in Intervallen erfolgen kann.
Für diese Aufheizung des Filters 2 wird die Brennereinrichtung 3 in Betrieb gesetzt durch Einschalten einer Brennstoffeinspritzung 15 und einer Lufteinblasung 16 und Zündung des so gebildeten Brenngemischs. Bei dessen Verbrennung entsteht in der Brennkammer 4 das Heizgas.
Aus dieser Brennkammer 4 gelangt das Heizgas durch die zur Brennkammer 4 hin offenen Heizgasrohre 6 und über den Auslaßkanal 7 gemeinsam mit dem gereinigten Abgas des Dieselmotors in die Atmosphäre. Innerhalb der Heizgasrohre 6 findet ein Wärmetausch zwischen Heizgas und Rohrwandungen mit Filterstrumpf 9 statt, wodurch dieser 2 auf die für die Regenerierung notwendige Temperatur aufgeheizt wird.
Die Brennkammer 4 bildet einen Heizdom 17, der stromab der Filtereinrichtung 2 angeordnet ist. Um diesen Heizdom 17 ist teilweise die Abgaskammer 5 konzentrisch angeordnet, wodurch eine Wärmeisolierung nach außen und Vorwärmung des Abgases erreicht wird. Ein nicht dargestellter Flammwächter überwacht aus Sicherheitsgründen die Brennerfunktion. Auf die Darstellung der weiteren, für die Funktion des Brennersystems erforderliche Peripherie, kann hier verzichtet werden, weil diese mit der Erfindung nichts zu tun hat.
Die Einrichtung zeichnet sich durch folgende Vorteile aus:
Keine nennenswerte Auswirkung des je nach Filter-Beladungsgrad und Motordrehzahl veränderlichen Abgasgegendruckes auf die Druckverhältnisse in der Brennkammer 4.
Deshalb kann für die Lufteinblasung ein üblicher Luftverdichter mit ca. 50-100 mbar Förderdruck eingesetzt werden und der Brennerbetrieb bei allen Betriebszuständen gewährleistet werden. Dieser Luftverdichter ist vorteilhafterweise als Strömungsmaschine ausgeführt.
Die Brennerheizenergie wird in den Heizgasrohren 6 auch auf den Abgasstrom übertragen, der durch die Heizgasrohre 6 strömt. Um das Abgasgemisch auf eine für die Einleitung der Regenerierung erforderliche Temperatur zu erwärmen, ist ein ent­ sprechender Energieeinsatz erforderlich. Nach Beginn der Regenerierung von der Brennkammerseite her durchläuft die Regenerierungszone jeden der Filterstrümpfe 9, wobei die bei der Verbrennung der Rußpartikel freiwerdende Wärme zur Aufheizung des restlichen Teils der Filterstrümpfe 9 genutzt wird und beim Energieeinsatz durch Senkung der Heizleistung berücksichtigt wird.
Durch die Anordnung der Brennereinrichtung 3 im Bereich des gefilterten Abgasstromes, also stromab der Filterstrümpfe 9 ist die Gefahr unzulässiger Rußablagerungen in der Brennereinrichtung 3, beispielsweise am Austritt der Brennstoffeinspritzung 15, erheblich verringert.
Aus den vorgenannten Vorteilen resultiert eine wesentlich erhöhte Betriebssicherheit.

Claims (5)

1. Abgasreinigungseinrichtung (1) für Diesel-Brennkraftmaschinen, bestehend aus einer Filtereinrichtung (2) zum Auffangen von Rußpartikeln und aus einer Brennereinrichtung (3) zum Abbrennen der am Filter (2) abgelagerten Rußpartikel, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Brennerkammer (4) der Brennereinrichtung (3) über eine Abgaskammer (5) durchragende Heizgasrohre (6) mit einem Auslaßkanal (7) verbunden ist, daß die Abgaskammer (5) mit dem Abgasrohr (8) einer Diesel-Brennkraftmaschine verbunden ist und über die gelochten Heizgasrohre (6) mit dem Auslaßkanal (7) und der Atmosphäre, wobei die Heizgasrohre (6) aufgesteckte Filterstrümpfe (9) aufweisen.
2. Abgasreinigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Heizgasrohre (6) und Filterstrümpfe (9) als Baueinheit (10) auf in die Abgaskammer (5) ragende Rohrstutzen (11) geschoben sind.
3. Abgasreinigungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstutzen (11) an Abschlußwänden (12, 13) der Brennkammer (4) und der Auslaßkammer (7) angeordnet sind.
4. Abgasreinigungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgaskammer quer zur Längsrichtung der Heizgasrohre (6) eine kreisförmige, eliptische oder rautenförmige Querschnittsfläche aufweist.
5. Abgasreinigungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Heizgasrohre (6) Wärmeleitbleche-, -bolzen oder -rippen (14) hineinragen.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999046488A1 (de) * 1998-03-12 1999-09-16 Hjs Fahrzeugtechnik Gmbh & Co. Einrichtung zum reinigen von abgasen eines dieselmotors
DE102017118680A1 (de) * 2017-08-16 2019-02-21 Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG Abgasanlage

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