DE19910258A1 - Filter zum Entfernen von Ruß- und Aschepartikeln aus dem Abgasstrom eines Dieselmotors - Google Patents

Filter zum Entfernen von Ruß- und Aschepartikeln aus dem Abgasstrom eines Dieselmotors

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Abstract

Ein Filter zum Entfernen von Ruß- und Aschepartikeln aus dem Abgasstrom eines Dieselmotors (Dieselpartikelfilter) mit einem in ein Filtergehäuse 4 eingesetzten Filterkörper 3 aus einzelnen in Hauptströmungsrichtung des Abgasstromes hintereinander angeordneten, Filtertaschen bildenden Filterplatten F ist dadurch bestimmt, daß der Filterkörper 3 durch den ungereinigten Abgasstrom dergestalt angeströmt ist, daß die Hauptströmungsrichtung im Bereich des Filterkörpers 3 in radialer Richtung von außen nach innen verläuft und der gereinigte Abgasstrom aus dem Inneren des Filterkörpers 3 herausströmend vorgesehen ist, und daß das Filtergehäuse 4 einen mit einem lösbaren Verschlußmittel 7 verschlossenen Auslaß im Bereich seines Tiefsten zum Entleeren von von den angeströmten Filterplattenseiten abgefallenen Ruß- und/oder Aschepartikeln aufweist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet des Reinigens von Abgasströ­ men von Brennkraftmaschinen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Filter zum Entfernen von Ruß- und Aschepartikeln aus dem Abgasstrom eines Dieselmotors (Dieselpartikelfilter) mit einem in ein Filtergehäuse eingesetzten Filterkörper aus einzelnen in Hauptströmungsrichtung des Abgasstromes hintereinander angeordneten, Filtertaschen bildenden Fil­ terplatten.
Dieselpartikelfilter werden in den Abgasstrom von Dieselmotoren einge­ setzt, um aus dem Abgasstrom die durch den Verbrennungsprozeß ent­ standenen Ruß- und Aschepartikel durch eine Ablagerung auf der Filter­ fläche des Filterkörpers zu entfernen. Mit zunehmender Partikelbeschich­ tung der Filterflächen erhöht sich der Durchströmungswiderstand des Fil­ ters und somit der Abgasgegendruck. Aus diesem Grunde ist es erforder­ lich, das Filter in Abständen von diesen Ablagerungsstoffen zu befreien. Die auf der Filterfläche abgelagerten Rußpartikel können durch Herbeifüh­ ren eines Rußabbrandes entfernt werden, wobei ein solcher Rußabbrand entweder selbsttätig durch die Temperatur des Abgases oder durch zu­ sätzliche Brennereinrichtungen ausgelöst wird. Zum Herabsetzen der Zündtemperatur der bei dem Verbrennungsprozeß entstehenden Rußpar­ tikel kann dem Kraftstoff ein Zündpunkt herabsetzendes Additiv beige­ mengt werden. Dies hat jedoch zur Folge, daß der Ascheanteil im Ab­ gasstrom infolge der durch die Verbrennung zu eingesetzten Additive er­ höht ist. Bei einem das Filter reinigenden Rußabbrand werden zwar die auf der Filterfläche befindlichen Rußpartikel beseitigt, eine Entfernung der nicht brennbaren Aschepartikelfilter von den Filterflächen ist durch einen solchen Reinigungsprozeß nicht möglich. Auch die auf der Filterfläche akkumulierten Aschepartikel erhöhen mit zunehmender Betriebsdauer des Dieselmotors den Durchströmungswiderstand. Dieselpartikelfilter müssen daher in Abständen auch von den Aschepartikeln befreit werden. Zu die­ sem Zweck bedient man sich eines Waschprozesses, bei dem die aus der Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges ausgebauten Filterkörper zum Entfer­ nen der Aschepartikel gewaschen werden. Eine solche Reinigung von Dieselpartikelfiltern hat aus diesem Grunde einen nicht unerheblichen Aufwand zur Folge.
Ausgehend von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, einen Dieselpartikelfilter der eingangs ge­ nannten Art dergestalt weiterzubilden, daß dieser auf bedeutend einfache­ re Weise gereinigt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Filterkörper durch den ungereinigten Abgasstrom dergestalt anströmt ist, daß die Hauptströmungsrichtung im Bereich des Filterkörpers in radialer Richtung von außen nach innen verläuft und der gereinigte Abgasstrom aus dem Inneren des Filterkörpers herausströmend vorgesehen ist, und daß das Filtergehäuse einen mit einem lösbaren Verschlußmittel verschlossenen Auslaß im Bereich seines Tiefsten zum Entleeren von von den ange­ strömten Filterplattenseiten abgefallen Ruß- und/oder Aschepartikeln auf­ weist.
Der erfindungsgemäße Dieselpartikelfilter geht von einer Filterkörperan­ ordnung aus, die durch den ungereinigten Abgasstrom dergestalt ange­ strömt ist, daß die Hauptströmungsrichtung im Bereich des Filterkörpers in radialer Richtung von außen nach innen verläuft. Somit lagern sich die im Abgasstrom mitgeführten Partikel - Ruß und Asche - auf der Außenseite des Filterkörpers ab. Eine Reinigung des Filterkörpers von den anhaften­ den Rußpartikeln erfolgt in herkömmlicher Art und Weise durch Herbeifüh­ ren eines Rußabbrandes. Die außenseitige Anströmung des Filterkörpers hat jedoch im Rahmen der Erfindung den besonderen Vorteil, daß infolge der unweigerlich auftretenden Vibrationen beim Betrieb des Dieselmotors von dem Filterkörper Rußpartikel, insbesondere jedoch aber Aschepartikel herabfallen. Diese sammeln sich im Tiefsten des Filtergehäuses an. Zum Entleeren des Filtergehäuses von diesen Aschepartikelansammlungen ist im Bereich des Tiefsten in dem Filtergehäuse ein Auslaß vorgesehen, der mit einem lösbaren Verschlußmittel verschlossen ist. In vorbestimmten Zeitabständen können die angesammelten Aschepartikel ohne große Mü­ he aus dem Filtergehäuse dadurch entfernt werden, daß das Verschluß­ mittel geöffnet und der Dieselmotor zum Erzeugen eines Reinigungsstro­ mes angelassen wird. Die im Tiefsten angesammelten Aschepartikel wer­ den dann selbsttätig durch den Auslaß heraus geblasen. Auch möglich ist ein kontinuierlicher oder diskontinuierlich öffnender Bypass, so daß die Asche automatisch aus dem Aschekasten ausgeblasen wird. Dies ist möglich, wenn durch den kleinen Bypass nur so wenig Feststoffe entwei­ chen, daß der Abgasgrenzwert hinsichtlich der Partikelemission nicht überschritten wird.
Bei dem Dieselpartikelfilter gemäß der Erfindung wird die vibrationsbe­ dingte Selbstbefreiung des Filterkörpers von anhaftenden Partikeln aus­ genutzt, um die vom Filterkörper abgefallenen Aschepartikel aus dem Fil­ tergehäuse entfernen zu können.
Zur Verlängerung der Entleerungsintervalle ist bei einer bevorzugten Aus­ gestaltung vorgesehen, dem Filtergehäuse ein Partikelsammelbehältnis zuzuordnen, in dem eine bestimmte Ruß- und/oder Aschepartikelmenge angesammelt werden kann, ohne daß wesentliche Teile dieser Partikel bei einem Betrieb des Dieselmotors aufgewirbelt und sich erneut auf den Filterflächen absetzen können. Zweckmäßigerweise ist das Filterbehältnis Teil des Filtergehäuses und zum Tiefsten des Filtergehäuses hin verjüngt ausgebildet. Die vom Filterkörper abfallenden Ruß- und Aschepartikel fal­ len schwerkraftbedingt in den Partikelsammelbehältnis und können von diesem durch Öffnen des zweckmäßigerweise im Tiefsten des Partikel­ sammelbehältniss befindlichen Verschlußmittels herausgeblasen werden. In diesem Zusammenhang bewirkt die verjüngte Ausbildung eines solchen Partikelsammelbehältnisses, daß keine größeren Strömungsschattensei­ ten beim Ausblasen der Ruß- und/oder Aschepartikeln entstehen. Zur verbesserten Trennung des Partikelsammelbehältnisses von dem Filter­ raum des Filtergehäuses kann ferner vorgesehen sein, daß das Partikel­ sammelbehältnis durch eine siebartige, die Ruß- und Aschepartikel durchlassende Abdeckung, beispielsweise ein Gitter abgetrennt ist.
In dem Partikelsammelbehältnis kann ein Heizstift, etwa eine Glühkerze eingesetzt sein, damit in Zeitabständen auch in dem Partikelsammelbe­ hältnis ein Rußabbrand zum Reduzieren der in dem Partikelbehältnis be­ findlichen Partikelmenge herbeigeführt werden kann.
Weitere Vorteile der Erfindung sowie Ausgestaltungen sind Bestandteil der übrigen Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die beigefügte Fig. 1, die in einem schematisierten Längsschnitt einen Dieselpartikelfilter zeigt.
Ein Dieselpartikelfilter 1 ist in den Abgasstrom eines nicht näher darge­ stellten Dieselmotors eingeschaltet. Die Hauptströmungsrichtung des Ab­ gases ist durch den Pfeil 2 gekennzeichnet. Der Dieselpartikelfilter 1 um­ faßt einen aus einzelnen Filterplatten F aufgebauten Filterkörper 3, der in einem Filtergehäuse 4 angeordnet ist. Die Hauptströmungsrichtung des Abgasstromes im Bereich des Filterkörpers 3 ist radial von außen nach innen vorgesehen. Innenseitig sind die durch die Filterplatten F gebildeten Filtertaschen an ein Abgasrohr 5 zum Abführen des gereinigten Abgases angeschlossen.
Im Bereich des Tiefsten des Filtergehäuses 4 ist ein Partikelsammelbe­ hältnis 6 als Teil des Filtergehäuses 4 angeordnet. Das Partikelsammel­ behältnis 6 erstreckt sich über die gesamte Länge des Filtergehäuses 4 und befindet sich somit unterhalb des Filterkörpers 3. Im Zuge von unver­ meidlichen Vibrationen des Dieselpartikelfilters 1 und somit auch des Fil­ terkörpers 3 bei einem Betrieb des Dieselmotors fallen auf der Filterfläche der Filterplatten F anhaftende Ruß- und Aschepartikel durch die Vibratio­ nen gelöst der Schwerkraft folgend herab. Aufgefangen werden diese herabfallende Partikel von dem Partikelsammelbehältnis 6. Das Partikel­ sammelbehältnis 6 ist nach unten hin verjüngt ausgebildet und im Bereich seiner tiefsten Stelle durch eine einen Auslaß verschließende Verschluß­ schraube 7 verschlossen. Zur besseren Abtrennung des Partikelsammel­ behältnisses 6 von dem Filterraum, in dem sich der Filterkörper 3 befindet, ist das Partikelsammelbehältnis 6 oberseitig durch ein feines Gitter 8 be­ grenzt. Die Maschenweite des Gitters 8 ist ausreichend, daß herabfallen­ de Ruß- und Aschepartikel durch die Gittermaschen hindurch in das Parti­ kelsammelbehältnis 6 hineinfallen können. Die in dem Partikelsammelbe­ hältnis 6 angesammelten Partikel, insbesondere Asche ist zudem durch das Gitter 8 vor einer erneuten Aufwirbelung bei einem Betrieb des Die­ selmotors durch den in den Filterraum eintretenden Abgasstrom weitest­ gehend geschützt.
In dem Partikelsammelbehältnis 6 ist ferner eine Glühkerze 9 angeordnet, die in bestimmten Zeitabständen eingeschaltet wird, um die in dem Parti­ kelsammelbehältnis 6 angesammelten Rußpartikel abbrennen zu können. Das Abbrennen der Rußpartikel in dem Partikelsammelbehältnis 6 führt zu einer Beseitigung der Rußpartikel, so daß die Aufnahmekapazität für an­ fallende Aschepartikel vergrößert ist.
Das Partikelsammelbehältnis 6 kann durch Aufschrauben der Verschluß­ schraube 7 entleert werden, wobei nach einem Entfernen der Verschluß­ schraube 7 die Aschepartikel quasi von selbst herausrutschen. Zur Unter­ stützung des Entleerungsprozesses kann der Dieselmotor eingeschaltet werden, so daß der in den Filterraum eintretende Abgasstrom zusätzlich zum Herausfördern der Aschepartikel dient.
Aus der Beschreibung der Erfindung wird deutlich, daß es zur Verwirkli­ chung der Erfindung wesentlich ist, daß das Gehäuse des Dieselpartikel­ filters einen mit einem Verschlußmittel verschlossenen Auslaß aufweist, durch den angesammelte Aschepartikel aus dem Filtergehäuse entfernt werden können. Zudem ist es vorteilhaft, eine Falle für die Aschepartikel, wie beispielsweise durch das Partikelsammelbehältnis 6 bereitgestellt, vorzusehen, in dem von den Filterflächen abgefallene Aschepartikel an­ gesammelt werden können, ohne daß diese bei einem Betrieb des Die­ selmotors durch das in den Filterraum einströmende Abgas wieder aufge­ wirbelt und den Filterflächen zugeführt werden.
Der erfindungsgemäße Dieselpartikelfilter kann mit einer Brennereinrich­ tung zum Zuführen von Heizgas zum Auslösen eines Rußabbrandes des Filterkörpers ausgestattet sein.
Zusammenstellung der Bezugszeichen
1
Dieselpartikelfilter
2
Pfeil, Hauptströmungsrichtung
3
Filterkörper
4
Filtergehäuse
5
Abgasrohr
6
Partikelsammelbehältnis
7
Verschlußschraube
8
Gitter
9
Glühkerze
F Filterplatte

Claims (7)

1. Filter zum Entfernen von Ruß- und Aschepartikeln aus dem Ab­ gasstrom eines Dieselmotors (Dieselpartikelfilter) mit einem in ein Filtergehäuse (4) eingesetzten Filterkörper (3) aus einzelnen in Hauptströmungsrichtung des Abgasstromes hintereinander ange­ ordneten, Filtertaschen bildenden Filterplatten (F), dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Filterkörper (3) durch den ungereinigten Abgasstrom dergestalt anströmt ist, daß die Hauptströmungsrich­ tung im Bereich des Filterkörpers (3) in radialer Richtung von au­ ßen nach innen verläuft und der gereinigte Abgasstrom aus dem Inneren des Filterkörpers (3) herausströmend vorgesehen ist, und daß das Filtergehäuse (4) einen mit einem lösbaren Verschlußmit­ tel (7) verschlossenen Auslaß im Bereich seines Tiefsten zum Ent­ leeren von von den angeströmten Filterplattenseiten abgefallen Ruß- und/oder Aschepartikeln aufweist.
2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß einem Partikelsammelbehältnis (6) als Teil des Filtergehäuses (4) zum Auffangen von von den angeströmten Filterplattenseiten ab­ gefallen Ruß- und/oder Aschepartikeln zugeordnet ist.
3. Filter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Parti­ kelsammelbehältnis (6) zum Tiefsten des Filtergehäuses (4) hin verjüngt ausgebildet ist und im Bereich des Tiefsten das Ver­ schlußmittel (7) angeordnet ist.
4. Filter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ver­ schlußmittel eine Verschlußschraube (7) ist.
5. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das Partikelsammelbehältnis (6) durch eine siebartige Ruß- und Aschepartikel durchlassende Abdeckung (8) von dem Filterraum des Filters (1) getrennt ist.
6. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß in dem Partikelsammelbehältnis (6) ein Heizstift (9) zum Entzünden von in dem Partikelsammelbehältnis (6) befindlichen Rußpartikeln vorgesehen ist.
7. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß als Verschlußmittel ein ansteuerbarer Bypass zum konti­ nuierlichen oder diskontinuierlichen Öffnen des Auslasses vorge­ sehen ist.
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