DE3235952A1

DE3235952A1 - Vorrichtung zur entfernung von festen bestandteilen aus dem abgas von brennkraftmaschinen, insbesondere von russbestandteilen

Info

Publication number: DE3235952A1
Application number: DE19823235952
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl.-Ing. 7130 Mühlacker Linder; Wilhelm Dipl.-Ing. Dr. 7141 Möglingen Polach
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1982-09-29
Filing date: 1982-09-29
Publication date: 1984-03-29

Description

Vorrichtung zur Entfernung von festen
Bestandteilen aus dem Abgas von Brennkraftmaschinen, insbesondere von Rußbestandteilen Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Verfahren gemäß der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist bekannt, mit Hilfe eines umlaufenden Filters, der wechselseitig dem ausströmenden Abgas und der der Brennkraftmaschine zuströmenden Frischluft ausgesetzt ist, Ruß aus dem Abgas dadurch zu entfernen, daß der ausgefilterte Ruß der Saugseite der Brennkraftmaschine wieder zugeführt wird und in den Brennräumen der Brennkraftmaschine verbrannt wird (DE-OS 22 33 963). Diese Einrichtung hat den ;nachteil, daß der Filter einen hohen Strömungswiderstand darstellt, der die Gaswechselvorgänge bei der Brennkraftmaschine negativ beeinflußt. Weiterhin ist nachteiligerweise ein mechanischer Zusatzantrieb für den Filter notwendig.
Es sind weiterhin Einrichtungen bekannt zum Trennen eines mit Partikeln beladenen Mediums in einen ersten Teilstrom, der mit einer geringen Menge der genannten Partikel beladen ist, und in einen zweiten Teilstrom, der mit den genannten Partikeln angereichert ist (DE-PS 21 60 1+15, DE-PS 23 00 869).
Durch die DE-OS 30 41 070 ist es ferner bekannt, die von einer Trenneinrichtung herführende Leitung, die zur Ableitung von Abgasen besteht, welche mit festen Abgasbestandteilen angereichert ist, bei ausgesuchten Betriebszuständen der zugehörigen Brennkraftmaschine mit einem Filter zu verbinden, indem die festen Abgasbestandteile ausgefiltert und auch nachverbrannt werden können. Als ausgesuchte Zustände gelten dabei der Vollastbetrieb und der Leerlaufbetrieb. Bei Vollastbetrieb bzw. bei hohen Drehzahlen der Brennkraftmaschine werden dabei die festen Bestandteile in dem Filter durch die dann auftretenden hohen Abgastemperaturen freigebrannt, während bei niedrigen Drehzahlen insbesondere die katalytisch wirksamen Substanzen der Nachverbrennung der Rußbestandteile dienen.
Diese Einrichtung hat jedoch den Nachteil, daß der Filter eine erhebliche Strecke nach dem Motorauslaß angeordnet ist, so daß sich die Abgase, z. B. im Innern der Brenneinrichtung bereits erheblich abgekühlt haben. Die Möglichkeiten der Nachreaktion sind deshalb vermindert.
Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Verbrennungseinrichtung von den unmittelbar aus den Brennräumen der Brennkraftmaschine austretenden Abgasen umspült wird und somit auf eine höchst erreichbare Temperatur gehalten wird. Die anfallenden Rußbestandteile im Abgas der Brennkraftmaschine werden mit Hilfe der Trenneinrichtung wirkungsvoll ausgeschieden, ohne daß die Gaswechselvorgänge oder der Füllungsgrad der Brennkraftmaschine negativ beeinflußt wird. Insbesondere entfällt durch die Anordnung der Verbrenneinrichtung und seiner Steuerung eine kostspielige Überwachung eines Filters auf seine Funktionsfähigkeit und eine aufwendige Entsorgung des Filters. Dadurch, daß zu bestimmten Betriebszeiten der Brennkraftmaschine, z. B. bei Vollast die festen Bestandteile des Abgases in der Verbrenneinrichtung ausgefiltert und verbrannt werden, kann die Trenneinrichtung relativ klein gehalten werden, angepaßt z. B. an den Teillastbetrieb der Brennkraftmas-chine, während bei Vollastbetrieb der Brennkraftmaschine, wo die Anforderung an die Reinheit der Abgase nicht so streng ist, der dort vermehrt anfallende Ruß im Abgas ausgefiltert und katalytisch verbrannt wird.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch beanspruchten Lösung möglich.
Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Beschreibung der Erfindung In der Figur ist eine Brennkraftmaschine 1 mit einem Saugrohr 2 und mit einem Abgassammelsystem 3 schematisch dargestellt. An das Abgassammelsystem 3 schließt sich ein Abgassammelrohr 4 an, in das eine Trenneinrichtung 6 eitigesetzt ist. Diese besteht aus einer elektrostatischen Rußabscheideeinrichtung 7 und einem dieser nachgeschalteten Zyklon 8 an sich bekannter Bauart. Eine solche Einrichtung ist z. B. in der deutschen Patentanmeldung P 31 41 156.8 beschrieben. Von der Trenneinrichtung bzw. vom Zyklon 8 führt eine erste Leitung 9 ab, die Abgas mit sehr wenig festen Abgasbestandteilen abführt. Weiterhin zweigt von dem Zyklon 8 eine Leitung ab, die Abgas ableitet, das mit festen Abgasbestandteilen angereichert ist. Diese Leitung ist als Abgasrückführleitung 10 ausgeführt. In der Abgasrückführleitung 10 ist ein Zwei/Drei-Wegeventil 11 vorgesehen, das in seiner einen Stellung die Verbindung der Abgasrückführleitung 10 über eine Teilleitung 12 der Abgasrückführleitung zum Ansaugrohr 2 herstellt.
In der anderen Stellung des Ventils 11 stellt dieses eine Verbindung zwischen der Abgasrückführleitung 10 und einer Verbindungsleitung 14 her, die zu einer Filter- und Verbrenneinrichtung 15 führt, die innerhalb des Abgassammelsystems 3 in unmittelbarer Nachbarschaft der Brennkraftmaschinenauslässe angeordnet ist. Diese Filter- und Verbrenneinrichtung 15 kann dabei als Rohrwendel ausgeführt sein, wobei das Rohr im Innern mit katalytisch aktivem Filtermaterial gefüllt ist. In diesem Filtermaterial wird der im Abgas enthaltene Ruß ausgefällt und verbrannt.
Das Ventil 11 ist von einer Schalteinrichtung 17 schaltbar, die Lastzustände der Brennkraftmaschine erfaßt. Vorzugsweise bei Vollastbetrieb der Brennkraftmaschine stellt somit das Ventil 1t1 eine Verbindung zwischen Abgasrückführleitung 10 und Verbindungsleitung 14 her. In diesem Zustand erfolgt die Verbrennung der von der Verbrenneinrichtung ausgeschiedenen und in dem Abgasteilstrom der Abgasrückführleitung angereicherten Rußbestandteile in der Verbrenneinrichtung 15 statt die Brennkraftmaschine mit rückgeführtem Abgas und Ruß zu belasten.
Die Verbrenneinrichtung ist in der gezeigten Ausführung als Gegenstromwärmetauscher ausgfünrt, daß heißt, die über die Verbindungsleitung in die Rohrwendel eintretenden Abgase fließen in entgegerlgesetzter Richtung wie die vom Abgassammelsystem 3 zum Abgassammelrohr 4 abströmenden heißen Abgase. Als Filtermateriat innerhalb der Rohrwendel 15 kann Stahlwolle verwendet werden, die katalytisch beschichtet ist. Die Vertrenneinrichtung entspricht dann einem katalytischen Reaktor, in dem unter optimalen ri'emperaturbedingungen, z. B. > 48() C der im Abgas enthaltene Ruß bei Vollasttetrieh nachverbrannt wird.
Leerseite

Claims

Ansprüche Einrichtung zur Entfernung von festen Bestandteilen, insbesondere von Rußbestandteilen aus dem Abgas von Brennkraftmaschinen mit einer Trenneinrichtung (6) zum Teilen des Abgasstromes in einen ersten Abgasteilstrom, der weitgehendst von festen Abgasbestandteilen befreit ist und in einen zweiten Abgasteilstrom, der mit festen Abgasbestandteilen angereichert ist und der zur Nachverbrennung der festen Abgasbestandteile und zum Zwecke der Abgasrückführung bei ausgewählten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine dr Saugseite der Brennkraftmaschine zuführbar ist und mit einer katalytisch aktiven Filter-und Verbrenneinrichtung (15), die stromabwärts der Trenneinrichtung (6) angeordnet ist, zum Nachverbrennen ausgefilterter fester Bestandteile des Abgases während des übrigen Betriebsbereiches der Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet daß die,Filter- und Verbrenneinrichtung (15) in unmittelbarer Nähe der Brennkraftmaschinenauslaßseite, cen Abgasen ausgesetzt, angeordnet ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abgasstrom in einer von der Trennt in richtung (6) abzweigenden AbgasrückfüArleitung (10) geführt wird, die zur Saugseite der Brennkraftmaschine führt und ein Umschaltventil (11) enthält, durch das der stromaufwärts des Umschaltventils liegende Teil der Abgasrückführleitung mit einer zur Filter- und Verbrenneinrichtung (15) führenden Verbindungsleitung (14) alternativ zum stromabwärts des Umschaltventils liegenden Teil der Abgasrückführleitung verbindbar sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter- und Verbrenneinrichtung im Innern mit katalytisch beschichteter Stahlwelle gefüllt ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter- und Verbrenneinrichtung als Gegenstromwärmetauscher ausgebildet ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter- und Verbrenneinrichtung innerhalb des Abgassammelsystems (3) angeordnet ist.