DE3310933A1 - Device for removing solids from the exhaust gases of internal combustion engines - Google Patents
Device for removing solids from the exhaust gases of internal combustion enginesInfo
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Abstract
Description
-18460-18460
16.3.19Ö3 Bö/Ja16.3.19Ö3 Bö / Yes
Robert Bosch GmbH, TOOO Stuttgart 1Robert Bosch GmbH, TOOO Stuttgart 1
Einrichtung zur Entfernung von Festbestandteilen aus den Abgasen von Brennkraftmaschinen Device for removing solid components from the exhaust gases of internal combustion engines
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht von einer Einrichtung gemäß der Gattung des Hauptanspruchs aus. Durch die DE-OS 30 U1 070 ist eine solche Einrichtung bekannt. Der Gegenstand dieser Anmeldung geht dabei von dem Prinzip aus, daß das Abgas der Brennkraftmaschine in zwei Teilströme aufgeteilt wird, von denen der eine mit den festen Bestandteilen bzw. dem Ruß angereichert ist und der andere von den festen Bestandteilen und dem Ruß weitgehend befreit ist. Der mit Ruß angereicherte Abgasteilstrom wird im Rahmen der Abgasrückführung der Brennkraftmaschine zur Verbrennung wieder zugeführt. Als Trennvorrichtung zur Aufteilung in zwei Abgasströme wird dabei ein Wirbelabscheider von durch DE-PS 21 60 U15 bekannter Bauart verwendet. Die dort offenbarte Einrichtung hat jedoch den Nachteil, daß bei Vollast keine Abgasrückführung möglich ist. Zu diesem Zweck wird dort vorgeschlagen, bei Vollastbetrieb den mit" Ruß angereicherten Abgasteilstrom zur Reinigung durch einen Feststoffilter statt zur Saugseite der Brennkraftmaschine zu schicken.The invention is based on a device according to the preamble of the main claim. DE-OS 30 U1 070 is a such facility known. The subject of this application is based on the principle that the exhaust gas from the internal combustion engine is divided into two substreams, one of which is enriched with the solid components or the soot and the other is largely freed from the solid components and the soot. The one enriched with soot Partial exhaust gas flow is returned to combustion as part of the exhaust gas recirculation of the internal combustion engine fed. A vortex separator from durch is used as a separating device for the division into two exhaust gas flows DE-PS 21 60 U15 known design used. These However, the device disclosed has the disadvantage that no exhaust gas recirculation is possible at full load. To this Purpose is suggested there, with full load operation through the exhaust gas partial flow enriched with soot for cleaning instead of sending a solids filter to the suction side of the internal combustion engine.
Durch die DE-PS 28 33 U81 ist eine Einrichtung ähnlicher Bauart bekannt, bei der jedoch das Abgas in einen Zyklon geleitet wird, in dem die festen Bestandteile bzw. derDE-PS 28 33 U81 a device is similar Design known, but in which the exhaust gas is passed into a cyclone in which the solid components or the
-y-g. 1 8 ^ β 0 -yg. 1 8 ^ β 0
Ruß des Abgases abgeschieden werden soll. Das Trichterende des Zyklons ist bei dieser bekannten Einrichtung mit einer Dosiervorrichtung versehen, und an eine Abgasrückführleitung angeschlossen. Entsprechend dem Abgastrübungsgrad wird durch die bekannte Einrichtung das Dosierventil so gesteuert, daß die Abgasrückführmenge, mit der der abgeschiedene Ruß transportiert wird, zwischen 2 % bei Vollast und maximal 50 % bei Teillast beträgt. Bei der Verwendung eines solchen Zyklons ist jedoch dessen Funktionsfähigkeit nicht mehr gewährleistet, wenn bei Vollastbetrieb der Brennkraftmaschine eine Abgasrückführung völlig unterbrochen werden soll. Bei solchen Einrichtungen gelangt dann der Ruß mit dem Abgas ins Freie.Soot of the exhaust gas is to be deposited. In this known device, the funnel end of the cyclone is provided with a metering device and is connected to an exhaust gas recirculation line. According to the exhaust gas opacity, the metering valve is controlled by the known device so that the exhaust gas recirculation amount with which the separated soot is transported is between 2 % at full load and a maximum of 50 % at part load. When using such a cyclone, however, its functionality is no longer guaranteed if exhaust gas recirculation is to be completely interrupted when the internal combustion engine is operating at full load. With such devices, the soot then escapes with the exhaust gas.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß auch bei längerem Vollas-tbetrieb eine Reinigung des Abgases vorgenommen werden kann und die Rußemission in die Umgebung reduziert ist. Vorteilhaft wird der Ruß in diesen Betriebszeiten zwischengespeichert und kann danach bei Teillastbetrieb zur Entsorgung des Zwischenspeichers der Brennkraftmaschine zusammen mit Abgas als Abgasrückführmenge zur Nachverbrennung wieder zugeführt werden.The device according to the invention with the characteristic Features of the main claim has the advantage that cleaning is also carried out during long periods of full-load operation of the exhaust gas can be made and the soot emissions in the environment is reduced. The soot becomes advantageous buffered during these operating times and can then be disposed of during partial load operation fed back to the internal combustion engine together with exhaust gas as an exhaust gas recirculation quantity for post-combustion will.
Besonders vorteilhaft ist es ferner, daß gemäß der einen Ausgestaltung der Erfindung der ausgeschiedene Ruß bzw. die ausgeschiedenen festen Bestandteile mit Frischluft als Trägermedium der Brennkraftmaschine zugeführt werden. Hierbei wird die Belastung des Betriebsgemisches der Brennkraftmaschine durch Abgas sehr gering gehalten, so daß auch vorteilhaft bei Vollastbetrieb Ruß der Brenn-It is also particularly advantageous that according to the one Embodiment of the invention, the excreted soot or the excreted solid constituents with fresh air are supplied as a carrier medium of the internal combustion engine. The exhaust gas load on the engine's operating mixture is kept very low, see above that even when operating at full load, soot of the combustion
-y-c 18460 -yc 18460
kraftmaschine zur Nachverbrennung wieder zugeführt werden kann, ohne daß das wesentliche Nachteile auf den Verbrennungsverlauf der Brennkraftmaschine hätte.engine are fed back for post-combustion can without this having significant disadvantages on the combustion process of the internal combustion engine.
Besonders wirksam ist die Einrichtung dann, wenn als Trenneinrichtung eine Trenneinrichtung gemäß Anspruch 6 verwendet wird und der Rußanteil im Abgas durch Koagulation in einer Einrichtung gemäß Anspruch 7 zu großen Partikeln geformt wird«The device is particularly effective when a separating device according to claim 6 is used as the separating device and the soot content in the exhaust gas is formed into large particles by coagulation in a device according to claim 7 «
Durch die in den anderen Unteransprüchen gekennzeichneten Maßnahmen werden vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch beanspruchten Lösung gegeben.The measures characterized in the other subclaims result in advantageous developments of the im Main claim given solution claimed.
Zeichnungdrawing
Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel mit Entsorgung des Vorratsbehälters über eine Abgasrückführleitung, Figur 2 einen Schnitt in einer ersten Ebene durch eine Trenneinrichtung der beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1 verwendeten Art, Figur 3 einen zweiten Schnitt durch die Trenneinrichtung nach Figur 2, Figur k eine Ausführungsform einer der Trenneinrichtung nach Figur 1 vorgeschalteten Einrichtung zur Koagulation von Rußbestandteilen, Figur 5 ein zweites Ausführungsbeispiel mit Entsorgung des Vorratsbehälters der Trenneinrichtung durch durchströmende Frischluft und Figur β ein drittes Ausführungsbeispiel, bei dem die Leerungsöffnung in eine als Trägermedium Luft führende Leitung mündet, wobei durch die auszutragenden, abgeschiedenen festen Bestandteile selbst eine Gasverbindung zwischen der das Trägermedium führenden Leitung und der Trenneinrichtung verhindert wird.Three exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing and are explained in more detail in the description below. 1 shows a first embodiment with disposal of the reservoir via an exhaust gas recirculation line, Figure 2 shows a section in a first plane by a separation device of the type used in the embodiment according to Figure 1, Figure 3 k a second section through the separating device according to Figure 2, Figure a Embodiment of a device for the coagulation of soot components upstream of the separating device according to FIG. 1, FIG. 5 a second exemplary embodiment with disposal of the storage container of the separating device by fresh air flowing through and FIG the separated solid constituents to be discharged, even a gas connection between the line carrying the carrier medium and the separating device is prevented.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the exemplary embodiments
In Figur 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 mit einem Saug-' rohr 2 und einem Abgasrohr 3 schematisch dargestellt. Im Abgasrohr 3 ist ein Koagulator 5 der nachfolgend noch näher beschriebenen Bauart und Funktion angeordnet. Diesem nachgeschaltet ist im Abgasrohr ferner eine Trenneinrichtung 6, von der aus das Abgasrohr gegebenenfalls über einen Schalldämpfer ins Freie mündet. Die Ausführungsform der Trenneinrichtung ist in einem Ausführungsbeispiel in den Figuren 2 und 3 dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Die in Figur 1 schematisch dargestellte Trenneinrichtung 6 weist einen Vorratsbehälter 8 auf zur Ablagerung von ausgeschiedenen festen Bestandteilen des Abgases. An einer geeigneten Stelle, insbesondere an der tiefsten Stelle des Vorratsbehälters ist eine Entleerungsöffnung 9 vorgesehen, der unmittelbar ein Ventil 10 nachgeschaltet ist. Dieses Ventil 10 kann vorzugsweise elektrisch gesteuert werden von einer elektrischen Steuereinrichtung 12. An das Ventil schließt sich eine Abgasrückführleitung 1U an, die zum Saugrohr 2 der Brennkraftmaschine führt. Bei der Ausgestaltung nach Figur 1 wird durch die Brennkraftmaschine 1 Abgas abgegeben, das, insbesondere wenn es sich um eine selbstzündende Brennkraftmaschine handelt, feste Verunreinigungen aufweist, wie z. B. Rußteilchen. Diese Rußteilchen sind üblicherweise im Abgas sehr fein verteilt vorhanden, was zur Ausscheidung der Rußbestandteile sehr feine Filter notwendig machen würde. Solche Filter setzen sich dann sehr schnell zu, erhöhen den Strömungswiderstand im Abgassystem und damit den Anteil der inneren Abgasrückführung und sind sehr schnell unbrauchbar. Insbesondere müssen solche Filter sehr häufig gewartetIn Figure 1, an internal combustion engine 1 with a suction ' pipe 2 and an exhaust pipe 3 shown schematically. In the exhaust pipe 3 there is a coagulator 5 of the following described in more detail design and function arranged. A separating device is also connected downstream of this in the exhaust pipe 6, from which the exhaust pipe opens out into the open via a silencer, if necessary. the Embodiment of the separating device is in one embodiment shown in Figures 2 and 3 and will be described in more detail below. The in Figure 1 The separating device 6 shown schematically has a storage container 8 for the deposition of separated solid components of the exhaust gas. At a suitable point, in particular at the lowest point of the storage container, an emptying opening 9 is provided, the a valve 10 is connected immediately downstream. This valve 10 can preferably be controlled electrically by an electrical control device 12. An exhaust gas recirculation line 1U connects to the valve, which for Intake pipe 2 of the internal combustion engine leads. In the design According to Figure 1, exhaust gas is emitted by the internal combustion engine 1, especially if it is a self-igniting internal combustion engine is, has solid impurities such. B. Soot particles. These soot particles are usually very finely distributed in the exhaust gas, which leads to the elimination of the soot components would make fine filters necessary. Such filters then clog very quickly and increase the flow resistance in the exhaust system and thus the proportion of internal exhaust gas recirculation and are very quickly unusable. In particular such filters have to be serviced very frequently
werden und sind dementsprechend aufwendig und anfällig. Mit dem noch zu beschreibenden Koagulator 5 ist es jedoch möglich, die feinen Rußbestandteile zu größeren Rußflocken zusammenzuführen, die somit leichter auszuscheiden· sind. Anstelle von Filtern wird bei der Ausgestaltung nach Figur 1 erfindungsgemäß eine Trenneinrichtung verwendet, die im wesentlichen als Fliehkraftabscheider arbeitet. Dort werden die großen Rußflocken in dem Vorratsbehälter 8 gesammelt und können dann über die Abgasrückführleitung 1k der Saugseite der Brennkraftmaschine wieder zugeführt werden. In den Brennräumen der Brennkraftmaschine werden diese Rußteilchen verbrannt. Da jedoch nicht in allen Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine eine Abgasrückführung möglich ist, ist in der Abgasrückführleitung lh das Ventil 10 vorgesehen, durch das die Abgasrückführleitung gesperrt werden kann, durch das aber auch der Anteil des rückgeführten Abgases am gesamten Ansaugvolumen der Brennkraftmaschine gesteuert werden kann. Insbesondere bei Vollastbetrieb soll die Brennkraftmaschine die volle Leistung bringen und wird zu diesem Zweck oft bereits mit einem kraftstoffangereicherten Betriebsgemisch versorgt. Eine Abgasrückführung in diesem Betriebsbereich muß demzufolge unterbunden werden. Gerade aber in diesem Betriebsbereich ist die Gefahr vergrößerter Rußbildung, besonders bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen groß, so daß durch die Trenneinrichtung verstärkt feste Bestandteile bzw. Ruß ausgeschieden werden. Diese ausgeschiedene Menge wird erfindungsgemäß im Vorratsbehälter 8 zwischengelagert und kann bei einem Betriebswechsel der Brennkraftmaschine zum Teillastbetrieb über die Abgasrückführmenge wieder abgeführt werden.are and are accordingly complex and susceptible. With the still to be described coagulator 5, however, it is possible to combine the fine soot constituents to form larger soot flakes, which are thus easier to separate out. Instead of filters, in the embodiment according to FIG. 1, a separating device is used according to the invention, which works essentially as a centrifugal separator. There the large soot flakes are collected in the storage container 8 and can then be fed back to the suction side of the internal combustion engine via the exhaust gas recirculation line 1 k. These soot particles are burned in the combustion chambers of the internal combustion engine. However, since exhaust gas recirculation is not possible in all operating areas of the internal combustion engine, valve 10 is provided in exhaust gas recirculation line lh , through which the exhaust gas recirculation line can be blocked, but which can also be used to control the proportion of the recirculated exhaust gas in the total intake volume of the internal combustion engine. In particular when operating at full load, the internal combustion engine should provide full power and, for this purpose, is often already supplied with a fuel-enriched operating mixture. Exhaust gas recirculation in this operating range must therefore be prevented. However, it is precisely in this operating range that the risk of increased soot formation is great, particularly in the case of compression-ignition internal combustion engines, so that solid constituents or soot are increasingly separated out by the separating device. According to the invention, this precipitated amount is temporarily stored in the storage container 8 and can be discharged again via the exhaust gas recirculation amount when the internal combustion engine changes to partial load operation.
(lt4(according to 4
Durch die Steuereinrichtung wird das Ventil 10 einerseits lastabhängig geöffnet oder geschlossen und es wird zusätzlich in Abhängigkeit von anderen Betriebsparametern die Menge an rückgeführtem Abgas dosiert. Für das Öffnen und Schließen des Ventils können noch weitere Parameter hinzugezogen werden, wie z. B. die Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine oder der Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine, wo sich eine zu hohe Abgasrückführrate ebenfalls negativ auswirken kann.By the control device, the valve 10 is opened or closed on the one hand depending on the load and it is the amount of recirculated exhaust gas is also metered depending on other operating parameters. For the Opening and closing of the valve can also be used with additional parameters, such as: B. the operating temperature the internal combustion engine or the idle mode of the internal combustion engine, where there is too high a Exhaust gas recirculation rate can also have a negative impact.
Die Figuren 2 und 3 zeigen einen Querschnitt und einen Längsschnitt durch die Trenneinrichtung 6, die hier ebenfalls schematisch dargestellt ist. In einem Gehäuse 16 ist ein Kreiszylinder 17 angeordnet, mit kleinerer Längserstreckung wie das Gehäuse (Figur 3). Koaxial zur Achse des Zylinders 17 ragen symmetrisch von beiden Seiten Tauchrohre 18 und 19 in den Zylinder herein, die nach Verlassen des Zylinders die Wand des Gehäuses 16 durchdringen und gegebenenfalls nach einer Zusammenführung als Abgasrohr ins Freie oder in einem Abgasschalldämpfer münden. Anstelle der Stirnseite des Zylinders sind in dieser Ebene jeweils eine verschließende Scheibe 20 und 21 vorgesehen, die' von den Tauchrohren 18 bzw. 19 getragen werden und die kreisförmig und konzentrisch zum Zylinder 17 angeordnet zur Mantelfläche des Zylinders hin jeweils einen Ringspalt 23, 2h freilassen, über die das Innere das Zylinders 17 mit dem Innern des Gehäuses 16 verbunden ist. Weiterhin mündet in das Gehäuse 16 ein im Querschnitt rechteckiger Kanal 25, der mit dem Abgasrohr stromabwärts des Koagulators verbunden ist. Der rechteckige Kanal erstreckt sich auf die gesamte Länge des Zylinders 17 und mündet in diesen tangential ein. Am Eintritt des Kanals 25 ist die radialFigures 2 and 3 show a cross section and a longitudinal section through the separating device 6, which is also shown schematically here. A circular cylinder 17 is arranged in a housing 16, with a smaller longitudinal extension than the housing (FIG. 3). Coaxially to the axis of the cylinder 17, dip tubes 18 and 19 protrude symmetrically into the cylinder from both sides, which penetrate the wall of the housing 16 after leaving the cylinder and, optionally after being merged as an exhaust pipe, open out into the open or in an exhaust silencer. Instead of the end face of the cylinder, a closing disk 20 and 21 are provided in this plane, which are carried by the immersion tubes 18 and 19 and which are circular and concentric to the cylinder 17 and leave an annular gap 23, 2h towards the outer surface of the cylinder , via which the interior of the cylinder 17 is connected to the interior of the housing 16. Furthermore, a channel 25 with a rectangular cross section opens into the housing 16 and is connected to the exhaust pipe downstream of the coagulator. The rectangular channel extends over the entire length of the cylinder 17 and opens into it tangentially. At the entrance of the channel 25, the radial
ΙΛΟ-ΙΛΟ-
184β184β
innen liegende Eintrittskante als Anströmlippe 26 ausgebildet, die den Querschnitt des rechteckigen Kanals 25 am Eintritt in den Kreiszylinder 17 geringfügig verringert. Der Boden 28 des Gehäuses 16 unterhalb des Zylinders ist trichterförmig ausgebildet und hat an seiner tiefsten Stelle die Entleerungsöffnung 9, der das Ventil 10 nachgeschaltet ist. Eine solche Trenneinrichtung ist bereits durch die DE-OS 28 32 097 bekannt.inner leading edge formed as an inflow lip 26, which slightly reduces the cross section of the rectangular channel 25 at the entrance to the circular cylinder 17. The bottom 28 of the housing 16 below the cylinder is funnel-shaped and at its lowest point has the drain opening 9, which is followed by the valve 10. Such a separating device is already known from DE-OS 28 32 097.
Die Trenneinrichtung arbeitet folgendermaßen: Das mit großflockigen Rußteilen angereicherte Abgas tritt durch den rechteckigen Kanal 25 in den Kreiszylinder 17 ein und erzeugt in diesem einen rotierenden Wirbel, wobei die Wirbeldrehung durch die Anströmlippe 26 beschleunigt wird. Das Abgas in dem Kreiszylinder 17 wird somit in hohe Umdrehung gebracht, so daß unter Einwirkung der Fliehkraft die Rußbestandteile nach außen zur radialen Wand des Zylinders 17 getragen werden. In der Senke des Wirberls wird das reinere Abgas über die Tauchrohre 18 und 19 nach außen abgeführt. Die entlang der radialen Wand des Zylinders 17 rotierenden festen Bestandteile, die großflockigen Rußteile, können über die Schlitze 23, 2k aus dem Zylinder 17 austreten und sinken im beruhigten Gasmedium zum trichterförmigen Boden 28 des Gehäuses ab. Dieser Sammelraum ist der in Figur 1 mit 8 bezeichnete Vorratsbehälter.The separating device works as follows: The exhaust gas enriched with large, flaky soot parts enters the circular cylinder 17 through the rectangular duct 25 and generates a rotating vortex in it, the vortex rotation being accelerated by the inflow lip 26. The exhaust gas in the circular cylinder 17 is thus brought into high rotation so that the soot constituents are carried outwards to the radial wall of the cylinder 17 under the action of centrifugal force. In the depression of the vortex, the purer exhaust gas is discharged to the outside via the dip tubes 18 and 19. The solid components rotating along the radial wall of the cylinder 17, the large flaky soot parts, can exit the cylinder 17 via the slots 23, 2k and sink in the calmed gas medium to the funnel-shaped bottom 28 of the housing. This collecting space is the storage container denoted by 8 in FIG.
Diese Einrichtung ist vorteilhafterweise in ihrer Funktion unabhängig davon, ob nun über die Entleerungsöffnung 9 Ruß ausgetragen wird oder nicht. Durch die immer neu nachströmenden Rußbestandteile werden die sich in der Nähe der radialen Wand des Zylinders 17 befindlichen Rußteile beständig in Achsrichtung nach außen geschoben unabhängig von dem Druck im Inneren des Gehäuses 16.The function of this device is advantageously independent of whether it is now via the emptying opening 9 Soot is discharged or not. Due to the soot components flowing in again and again, they are in the Soot parts located near the radial wall of the cylinder 17 are constantly pushed outwards in the axial direction regardless of the pressure inside the housing 16.
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Die Ausscheidung ist umso wirkungsvoller, je größer die vom Abgas transportierten "festen Bestandteile sind. Ein Koagulator zur Vergrößerung der festen Bestandteile kann die Ausführung gemäß Figur k aufweisen. Der dort schematisch gezeigte Koagulator "besteht aus einem ersten Hohlzylinder 29 aus elektrisch leitendem Material und einem koaxial zum ersten Hohlzylinder 29 in diesem angeordnetem zweiten Hohlzylinder 30 von kleinerem Durchmesser und aus ebenfalls elektrisch leitendem Material. Die Stirnseiten des ersten Hohlzylinders sind durch Scheiben 31 und 32 aus Isolationsmaterial geschlossen und dienen zugleich zur Halterung des zweiten Hohlzylinders 30. Am einen Ende des ersten Hohlzylinders 29 mündet das Abgasrohr 3 ein, das am gegenüberliegenden Ende des ersten Hohlzylinders 29 wieder austritt und zur Trenneinrichtung 6 führt. Der erste Hohlzylinder 29 dient als erste Elektrode und ist mit Masse verbunden und der zweite Hohlzylinder 30 dient als zweite Elektrode und ist mit dem positiven Pol einer Hochspannungsquelle verbunden. Zwischen· beiden Hohlzylindern entsteht somit ein elektrisches Feld, das jedoch nicht so stark ist, daß eine Koronaentladung zwischen den beiden Elektroden auftritt bzw. daß das in dem Ringraum zwischen den beiden Elektroden strömende Abgas ionisiert wird. Durch eine hohe Feldstärke aber tritt an· elektrisch leitfähigen Partikeln durch Influenz eine Ladungsverschiebung auf, durch die die Rußteilchen dielektrisch werden bzw. in elektrische Dipole 33 verwandelt werden. Durch das elektrische Feld werden ferner die nunmehr dielektrischen Rußbestandteile entlang den Feldlinien ausgerichtet und einheitlich polarisiert, was die Folge hat, daß sich einzelne Rußpartikel unter Einwirkung ihrer elektrischen Anziehungskräfte aneinander anlagern können und sich zu größeren Rußflocken formieren können. Die Influenz- oder Polarisationserscheinung an den Rußteilchen 33 ist umso stärker, je größerExcretion is all the more effective the greater the the exhaust gas transported "solid ingredients. A coagulator to increase the solid components, the embodiment according to have FIG k. The coagulator there is schematically shown" consists of a first hollow cylinder 29 made of electrically conductive material and a coaxially to the first hollow cylinder 29 in this arranged second hollow cylinder 30 of smaller diameter and also made of electrically conductive material. The end faces of the first hollow cylinder are closed by disks 31 and 32 made of insulating material and also serve to hold the second hollow cylinder 30. The exhaust pipe 3 opens at one end of the first hollow cylinder 29, which exits again at the opposite end of the first hollow cylinder 29 and becomes the separating device 6 leads. The first hollow cylinder 29 serves as a first electrode and is connected to ground and the second hollow cylinder 30 serves as a second electrode and is connected to the positive pole of a high voltage source. An electric field thus arises between the two hollow cylinders, but this field is not so strong that a corona discharge occurs between the two electrodes or that the exhaust gas flowing in the annular space between the two electrodes is ionized. Due to a high field strength, however, a charge shift occurs on electrically conductive particles as a result of influence, as a result of which the soot particles become dielectric or are converted into electrical dipoles 33. The electric field also aligns the now dielectric soot components along the field lines and polarizes them uniformly, with the result that individual soot particles can attach themselves to one another under the effect of their electrical attractive forces and can form into larger soot flakes. The influence or polarization phenomenon on the soot particles 33 is stronger the larger
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die Dielektrizitätskonstante oder je besser die Leitfähigkeit der Rußteilchen ist und je höher die angelegte Feldstärke E ist. Ein solcher Koagulator hat den Vorteil, daß zwischen den Elektroden so gut wie kein Strom fließt und die Einrichtung somit nahezu ohne Stromverbrauch arbeitet.the dielectric constant or the better the conductivity of the soot particles and the higher the applied Field strength E is. Such a coagulator has the advantage that almost no current flows between the electrodes and the device is thus almost without power consumption is working.
Zusätzlich kann das elektrische Feld noch mit einem Schallfeld überlagert werden, das mit einem Schallerzeuger 3h erzeugt werden kann. Dieses Schallfeld bringt die Rußteilchen zusätzlich in eine oszillierende Bewegung, durch die der Umfang der Koagulationsvorgänge verstärkt werden kann. Eine Verstärkung der Wirksamkeit des Koagulators 5 kann ferner dadurch erfolgen, daß ein Teil der den Koagulator verlassenden Abgasmenge über eine Rückführleitung 35 wieder zum Eintritt des Abgasrohres 3 in den Hohlzylinder 29 geführt wird. Zur Erzeugung einer Strömung ist vorteilhaft das Abgasrohr am Eintritt der Rückführleitung 35 als Venturirohr 36 ausgebildet.In addition, the electric field can be superimposed with a sound field that can be generated with a sound generator 3h. This sound field also causes the soot particles to oscillate, which can increase the extent of the coagulation processes. The effectiveness of the coagulator 5 can furthermore be increased in that part of the exhaust gas quantity leaving the coagulator is returned to the inlet of the exhaust gas pipe 3 in the hollow cylinder 29 via a return line 35. To generate a flow, the exhaust pipe at the inlet of the return line 35 is advantageously designed as a Venturi pipe 36.
Die Ausgestaltung nach Figur 5 zeigt schematisch eine gegenüber der Ausgestaltung nach Figur 1 abgewandelte Ausführung. Während bei der Ausführung nach Figur 1 der ausgefällte Ruß von einem Trägermedium in Form von Abgasrückführmenge zur Saugseite der Brennkraftmaschine 1 transportiert wurde, wobei vorteilhaft die Abgasrückführmenge der Trenneinrichtung entnommen wurde, soll nun gemäß Ausführung nach Figur 5 der Vorratsbehälter 8 der Trenneinrichtung β von Frischluft durchströmt werden und der Ruß durch Frischluftmengen der Saugseite zugeführt werden, Zu diesem Zweck zweigt von einer Frischluftleitung 38 eine Luftbypassleitung 39 ab, die auf der einen Seite in den Vorratsbehälter 8 einmündet und diesen über seine Entleerungsöffnung 9 wieder verläßt. Nach AustrittThe embodiment according to FIG. 5 shows schematically a modified version compared to the embodiment according to FIG Execution. While in the embodiment according to Figure 1, the soot precipitated from a carrier medium in the form of exhaust gas recirculation was transported to the suction side of the internal combustion engine 1, advantageously the exhaust gas recirculation amount was removed from the separating device, according to the embodiment according to FIG Separating device β are traversed by fresh air and the soot is fed to the suction side by fresh air quantities For this purpose, branch off from a fresh air duct 38 from an air bypass line 39 which opens on one side into the storage container 8 and over it its emptying opening 9 leaves again. After leaving
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aus dem Vorratsbehälter 8 ist in der Bypassleitung 39 ebenfalls ein Ventil 10 angeordnet, das von einer elektrischen Steuereinrichtung 12' gesteuert wird. Zur Erzeugung einer Strömung in der Bypassleitung 39 ist die Frischluftleitung 38 vorzugsweise im Bereich der Einmündung der Bypassleitung 39 als Venturirohr ^O ausgebildet.. Durch die elektrische Steuereinrichtung 12' kann das Ventil 10 in Abhängigkeit von der Last gesteuert werden, wobei im Gegensatz zur Ausgestaltung nach Figur 1 mit einer Abgasrückführung auch im Vollastbetrieb mit Ruß beladene Frischluft dem Motor zugeführt werden kann, da durch die zusätzliche Verbrennung des Rußes nur unbedeutende Mengen an Sauerstoff benötigt werden und deshalb der Verbrennungsablauf nicht beeinträchtigt wird.A valve 10 is also arranged from the reservoir 8 in the bypass line 39, which is operated by an electrical Control device 12 'is controlled. To generate a flow in the bypass line 39 is the Fresh air line 38 preferably in the area of the confluence the bypass line 39 designed as a Venturi tube ^ O .. The valve 10 can be controlled as a function of the load by the electrical control device 12 ′ be, in contrast to the embodiment according to Figure 1 with an exhaust gas recirculation also in full load operation with Soot-laden fresh air can be supplied to the engine, since only insignificant amounts due to the additional combustion of the soot Amounts of oxygen are required and therefore the combustion process is not impaired.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist grob schematisch in Figur 6 wiedergegeben. Hier mündet die Entleerungsöffnung 9' des Vorratsbehälters 8 unmittelbar in eine Frischluftleitung kl, die wie beim Ausführungsbeispiel nach Figur 5 zur Saugseite der Brennkraftmaschine 1 führt. In der Frischluftleitung kl ist ein Ventil k2 angeordnet, das in vergleichbarer Weise wie beim Ausführungsbeispiel nach Figur 5 von einer elektrischen Schalteinrichtung 12'' gesteuert wird. Die Entleerungsöffnung 9■' ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 6 als Injektorschleuse ausgebildet, derart, daß durch· die an der Öffnung vorbeiströmende Luftmenge der Ruß aus dem Vorratsbehälter 8 ausgetragen wird. Der Ruß sammelt sich dabei an der tiefsten Stelle des Vorratsbehälters 8 und schließt die Entleerungsöffnung 9' so, daß ein Ausströmen von Abgas in die Frischluftleitung kl weitgehend verhindert wird. Die Verbindung zwischen Vorratsbehälter 8 und Frischluftleitung it-1 kann auch durch andere bekannte Schleusen, wie z. B. Zellradschleusen erfolgen.A further embodiment is roughly shown schematically in FIG. 6 Here the emptying opening 9 ′ of the storage container 8 opens directly into a fresh air line kl , which, as in the exemplary embodiment according to FIG. 5, leads to the suction side of the internal combustion engine 1. In the fresh air line kl , a valve k2 is arranged, which is controlled in a manner comparable to that in the exemplary embodiment according to FIG. 5 by an electrical switching device 12 ″. The emptying opening 9 'is designed as an injector sluice in the exemplary embodiment according to FIG. 6, in such a way that the soot is discharged from the storage container 8 by the amount of air flowing past the opening. The soot collects at the lowest point of the storage container 8 and closes the emptying opening 9 'so that an outflow of exhaust gas into the fresh air line kl is largely prevented. The connection between storage container 8 and fresh air line it-1 can also be through other known locks, such as. B. cell wheel sluices take place.
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Statt der Entsorgung des Vorratsbehälters durch Austragung der ausgeschiedenen festen Bestandteile in Frischluft oder rückzuführendem Abgas als Trägermedium ist es ferner möglich, als Trägermedium auch ein an der Verbrennung im Brennraum der Brennkraftmaschine teilnehmendes flüssiges oder gasförmiges Medium zu verwenden. Das kann z. B. ein flüssiger oder gasförmiger Kraftstoff sein, in dem die Rußbestandteile gelöst transportiert werden und der entsprechend den Betriebserfordernissen der Brennkraftmaschine zugemessen wird.Instead of disposing of the storage container by discharging the precipitated solid components in fresh air or recirculating exhaust gas as a carrier medium, it is also possible as a carrier medium also a liquid that takes part in the combustion in the combustion chamber of the internal combustion engine or to use gaseous medium. This can e.g. B. be a liquid or gaseous fuel in which the Soot components are transported dissolved and according to the operating requirements of the internal combustion engine is allocated.
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