DE3635038A1 - Vorrichtung zum beseitigen von russ aus den abgasen einer brennkraftmaschine, insbesondere dieselbrennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Beseitigen von Ruß aus den Abgasen einer Brennkraftmaschine, insbesondere Dieselbrennkraftmaschine, bestehend aus einem metallischen Ge­ häuse mit Zu- und Ableitungsstutzen für den Abgasstrom und einem im Gehäuse angeordneten Filtereinsatz, welcher ein nicht­ metallisches hochtemperaturfestes Filtermittel in Form einer Granulatschüttung enthält, die in einem Halterungselement an­ geordnet ist, wobei der Filtereinsatz im Filtergehäuse eine Rohgaskammer von einer Reingaskammer abtrennt und eine elek­ trische Stromquelle zum gesteuerten Abbrennen des an dem Filtermittel abgelagerten Rußes Verwendung findet, nach Patent .... (Anmeldung P 36 22 623.8).

Gemäß Hauptanmelung P 36 22 623.8 dient dabei der Ruß selbst als elektrischer Heizleiter. Es können Oberflächenfilter (beispielsweise Garn- oder Gewebefilter) oder Tiefenfilter (beispielsweise Schüttgut- bzw. Granulatfilter) Verwendung finden.

Oberflächenfilter laufen Gefahr, von Verbrennungsrückständen wie Ascheanteilen zugesetzt zu werden. Granulatfilter hingegen erfahren durch solche Ascheteilchen lediglich eine Volumenver­ größerung, sofern nicht vorher ein Austragen durch das den lockeren Granulatverband durchströmende Abgas erfolgt. Granulat­ filter, sofern diese wie in der Praxis üblich in loser Schüttung realisiert sind, benötigen allerdings in der Regel ein großes Schüttgutvolumen und damit ein beträchtliches Gewicht, das ihre Anwendung am Fahrzeugmotor (oft) uninteressant macht.

Gründe für den großen Volumenbedarf von Schüttgut-Filtern ist der verhältnismäßig lange mittlere Weg, den das jeweilige ruß­ beladene Abgas im Granulat zurücklegen muß, damit eine bestimmte, erwünschte Abscheidewahrscheinlichkeit für den enthaltenen Ruß erreicht wird.

Unmittelbar abhängig ist vorgenannte "Abscheide-Weglänge" von der mittleren Granulatkorngröße, wenn zunächst einmal vom Einfluß der Abgasgeschwindigkeit im Geschütt abgesehen wird. Dies hängt damit zusammen, daß wachsender Granulatteilchen-Durchmesser zugleich auch zunehmenden Querschnitt des mittleren freien mikroskopischen Durchtrittsquerschnittes für das Abgas be­ deutet, was letztlich abnehmende Abscheideleistung zur Folge hat, die dann nur mit größerer Schütthöhe (entspricht größerer Abscheide-Weglänge) zu verbessern ist.

Die hieraus hervorgehende Schlußfolgerung, Granulatkorngrößen mit kleineren Durchmessern bei der Bemessung des Filters zu wählen, hat insofern Grenzen, als die damit einhergehende Forderung nach einer Absenkung der Gasdurchtrittsgeschwindig­ keit (zwecks Vermeidung von Austragsverlusten) zu einer Ver­ größerung der abgaseinleitenden Siebbodenfläche führt.

Kleiner ausfallende Schütthöhe bei gleichzeitig vergrößerter Anströmfläche und kleinerem Granulatdurchmesser folgen also einem Bildungsgesetz, das nicht zu der erwarteten Volumen und damit Gewichtsverringerung führt, die Voraussetzung für den Einsatz des Schüttgutfilters im Fahrzeug ist.

Einen Ausweg, gewichtsärmere Granulatstrukturen dennoch für die Realisierung eines Tiefenfilterkonzeptes einsetzen zu können, bietet die Fesselung der Schüttung.

Der Grundgedanke ist hierbei folgender: Bei (üblichen) Granulat­ filtern ist der zulässige Volumenstrom pro Durchtrittsflächen­ einheit in großer Annäherung abhängig von einem bestimmten Wert des Verhältnisses der beiden Kräfte, die am einzelnen Schüttgut­ korn während des Betriebes angreifen. Es handelt sich dabei einmal um die an der Kornoberfläche angreifende, von der Strömungsgeschwindigkeit abhängige Schleppkraft (entgegen Schwerkraft wirkend), die der Gewichtskraft des gleichen Korns entgegenwirkt. Übersteigt die Schleppkraft die Gewichtskraft (Verhältnis der Kräfte überschreitet den Wert 1) erfolgt das un­ erwünschte Austragen des Korns. Wird dagegen eine Austrags­ sperre in Form eines Siebes vorgesehen, so läßt diese erheblich höhere Strömungsgeschwindigkeiten im Filterinneren zu, bis hin zu einem Wert des Druckabfalles, der als Gegendruckkomponente des Abgasstranges vom Motor gerade noch toleriert wird. Es ist un­ schwer einzusehen, daß sich ein solches Filter durch einen ver­ gleichsweise geringen Schüttgutbedarf auszeichnet, somit also Fahrzeugtauglichkeit verspricht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Rußfilter der eingangs erwähnten Art eine besonders gut wirkende betriebs­ sichere und verhältnismäßig einfache Schüttgutfesselung zu schaffen, durch die sich im Filter ein sehr hoher Rußabscheide­ grad ergibt.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung dadurch gelöst, daß das Halterungselement aus zwei senkrecht und koaxial angeordneten perforierten Rohrkörpern, einen ersten Kreisring­ raum bildend, besteht, daß die dem ersten Kreisringraum zuge­ wandten Oberflächen der durchlöcherten Rohrkörper mit jeweils einem feinmaschigen Sieb und einem daran anschließenden grob­ maschigen Sieb belegt sind, daß das Abgas den derart aufge­ bauten Filtereinsatz quer zur Schwerkraftwirkung der Granulat­ partikel durchströmt und daß zur Verdichtung der Granulat­ schüttung der erste Kreisringraum über einen an diesen an­ schließenden im oberen Bereich des Filtergehäuses vorliegenden zweiten Kreisringraum mit Druckluft beaufschlagbar ist.

Durch die Erfindung wird eine doppelte Fesselung des Schütt­ gutes erreicht, einmal durch die Siebeinlagen und zum zweiten durch die Druckluftbeaufschlagung. Dabei wird dieser Effekt noch durch die spezielle Anordnung bzw. Ausbildung des Filter­ einsatzes sowie die beschriebene Abgasführung unterstützt. Auf diese Weise wird der vom Abgas erzeugte Druckabfall im Geschütt daran gehindert, dasselbe aufzulockern, was zu einer unerwünschten Verschlechterung des Rußabscheidegrades führen würde.

In weiterer Ausbildung der Erfindung wird der Überdruck dem zweiten Kreisringraum über eine Leitung mittels Druckminderer üblicher Bauart zugeführt. Reichen die, von den natürlichen mechanischen Schwingungen des Auspuffs, wie auch die von der Druckoberwelligkeit des Abgases erzeugten Rüttelbewegungen nicht aus, um Pfropfbildung während des Druckluftaufschaltens im Granulat zu vermeiden, kann Abhilfe über einen auf Resonanz abgestimmten Ultraschall-Schwinger geschaffen werden, der über einen Festkörper-Wellenleiter an der Bodenplatte des Filtergehäuses angebracht ist. Für den Fall, daß das Ruß und Ascheangebot des Abgases zu einer unerwünschten Erhöhung des Strömungswiderstandes des Filters infolge Porenverengung geführt hat, kann über ein Absperren der Druckluftzufuhr mittels Magnetventil (bei gleichzeitig angeworfenen Ultraschallschwinger) eine Auflockerung und damit eine Expansion des Granulatvolumens eingeleitet werden. Durch erneutes Druckbeaufschlagen ist so­ dann die Granulatschüttung wieder zu verdichten , wobei für die Dauer des kurzzeitigen Formiervorgangs der Ultraschall- Schwinger eingeschaltet bleiben sollte. Steuerbar ist dieser Vorgang beispielsweise mit einer federgefesselten Metallbalgen- Druckmeßdose, die bei Überschreiten eines kritischen Abgasgegen­ druckes (Schließen eines Kontaktes) die Wirkungskette: Druckluft sperren - Ultraschallschwinger anwerfen - Druckluft zuschalten - Ultraschallschwinger abschalten - ingang setzt.

Zur elektrischen Rußentsorgung gemäß Verfahren nach der Haupt­ anmeldung P 36 22 623.8 ist der mit Granulat gefüllte erste Kreisringraum mit einer spannungsführenden Siebzylinderelektrode (aus grobmaschigem Draht) versehen, die in der Nähe der Anström­ seite angeordnet (hier liegt das Maximum der Rußabscheidung) und mittels isolierenden Distanzstücken (z. B. Kugeln) lagefixiert wird. Diese Siebzylinderelektrode steht über einen elektrischen Leiter, der durch eine Isolierung in der Filtergehäuse-Boden­ platte zugeführt wird, mit einer elektrischen Versorungseinheit in Verbindung. Hierbei sorgen plattenförmige (entweder aus einzelnen Teilen oder aus einem einzigen umlaufenden Teil) Distanzstücke aus Keramik für eine Druckkraftentlastung des Isolators.

In vorteilhafter Weise übernimmt das an das Feinsieb an­ schließende grobmaschige Sieb die Elektrodenfunktion für das Massepotential der angelegten Stromquelle. Dabei ist dieses so ausgebildet, daß der Durchtritt der elektrischen Feldlinien auf das Feinsieb (würde zur Zerstörung desselben führen) nahezu ausgeschlossen wird.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Schaltungs­ gesichtspunkten der Unteransprüche 5 und 6. Hierbei dient ein in den Entladepfad einer Stromstoßeinheit eingefügter Varistor dem Zweck, eine zeitliche Formierung des Entladestromes zu er­ zwingen, um eine thermische Zerstörung von Granulat- bzw. Elektrodenwerkstoff zu vermeiden.

Nachstehend wird anhand der Zeichnung die Erfindung näher er­ läutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Schüttgutfilter nach der Erfindung

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt des vom Abgas ange­ strömten Filtereinsatzes gemäß Fig. 1 zur Erläute­ rung des elektrischen Geschehens in der Nähe der an­ geströmten Filteroberfläche.

Fig. 3 ein elektrisches Schaltbild des Steuerkreises für die Zündeinleitung der elektrischen Rußverbrennung mittels leistungseingeprägt arbeitender Stromversorgung (auf­ bauend auf die Hauptanmeldung P 36 33 623.8).

Das Rußfilter 1 weist ein Filtergehäuse 2, bestehend aus einem zylindrischen Blechmantel, auf, welcher an seinen Enden durch Stirnplatten 2 a und 2 b abgeschlossen ist. Dabei bildet 2 a die Deckplatte und 2 b die Bodenplatte. In seinem Inneren liegt ein Filtereinsatz 5 vor. Dieser ist wie folgt aufgebaut: Zwei senk­ recht und koaxial angeordnete perforierte Rohrkörper 10 und 11 bilden ein Halterungselement 7 für eine feinkörnige Granulat­ schüttung 6. Die Schüttung (aus einem nichtleitenden, temperatur­ beständigen Material, z. B. SiO₂) wird dabei in einem durch die Rohrkörper 10 und 11 gebildeten ersten Kreisringraum 12 unterge­ bracht. Zur Verhinderung des radialen Austritts von Granulat sind die dem Kreisringraum 12 zugewandten Oberflächen der durch­ löcherten Rohrkörper 10 und 11 jeweils mit einem temperaturbe­ ständigen feinmaschigen Sieb 13 bzw. 13 a belegt. Dessen Maschen­ weite ist so zu wählen, daß die - aufgrund der endlichen Band­ breite der Korngrößenverteilung - kleinsten vorhandenen Partikel der Schüttung noch sicher zurückgehalten werden.

Die Abgaseinleitung zu dem eben beschriebenen achsparallel zur Schwerkraft der Granulatpartikel ausgerichteten Filtereinsatz 5 erfolgt über einen tangential (aus Gründen der Vergleichmäßigung der Strömung; Vermeidung von Prallzonen) am Filtergehäuse 2 in der Nähe der Bodenplatte 2 b, angebrachten Einlaßstutzen 3. Das rußbeladene Abgas passiert dann, unter Entwicklung einer Drall­ strömung, zuerst eine kreisringförmige Rohgaskammer 8, durch­ strömt dann den Filtereinsatz 5 und verläßt dann über einen mittigen zylindrischen Sammelraum (Reingaskammer 9) bzw. über einen zentrisch in der Deckplatte 2 a eingelassenen Auslaß­ stutzen 4 gereinigt wieder das Filter (zur Strömung des Abgases vergleiche Pfeile 26).

Im oberen Bereich des Filtergehäuses 1 schließt sich über den ersten Kreisringraum 12 ein zweiter Kreisringraum 15 an. Dieser Raum stellt ein Ausweichvolumen für das ständig mit Asche sich anreichernde und somit geringfügig, aber stetig expandierende Granulatvolumen dar. Dieser zweite Kreisringraum 15 wird durch den nach innen verlängerten zylindrischen Auslaßstutzen 4 und einem Stützring 16 (dient zur Abstützung des perforierten Rohres 11) gebildet. Das andere perforierte Rohr 10 stützt sich am Aus­ laßstutzen 4 ab. Beide Rohre 10 und 11 sind mit der Bodenplatte 2 b verbunden.

Dieser zweite Kreisringraum 15 ist über eine Leitung 17 zur Verdichtung der Granulatschüttung 6 mit Druckluft beaufschlag­ bar. Diese wird einem üblichen nicht gezeigten Druckminderer entnommen und kann über ein Magnetventil 18 zu- oder abgeschaltet werden. Die Druckluftbeaufschlagung kann mit einem an der Bodenplatte 2 b des Filtergehäuses 2 angebrachten (ebenfalls nicht gezeigten) Ultraschall-Schwinger (dient zur Auflockerung des Granulats) betrieben werden. Natürlich kann der Ultraschall- Schwinger auch alleinig arbeiten.

Zur elektrischen Rußentsorgung, die durch direktes Aufheizen des Rußes mit elektrischer Leistung erfolgt, ist der erste Kreisring­ raum 12 mit einer grobmaschigen Siebzylinderelektrode 19 ver­ sehen, die mittels isolierenden Distanzstücken 20 lagefixiert wird. Im Ausführungsbeispiel sind es Kugeln, die in halbkugel­ förmigen Vertiefungen der Siebzylinderelektrode 19 vorliegen. Über einen elektrischen Leiter 23, der innerhalb eines Isolators 22 durch die Bodenplatte 2 b geführt und mit der Elektrode 19 ver­ bunden ist, wird eine elektrische Versorungseinheit an die Elektrode 19 angeschlossen. Damit auf den Isolator 22 nicht die Druckkraft der Elektrode 19 wirkt, sind im unteren Bereich des Kreisringraumes 12 plattenförmige Distanzstücke 21 aus Keramik vorgesehen.

An die feinmaschigen Siebzylinder 13 bzw. 13 a (Granulatrück­ haltesiebe) des Kreisringraumes 12 schließen sich (nach innen) unmittelbar grobmaschige Siebzylinder 14 bzw. 14 a an (Maschen­ weite ca. 0,8 mm). Diese stehen mit dem Massepotential der an­ gelegten Stromquelle in Verbindung. Diese Grobsiebvorlage 14 bzw. 14 a schließt bei entsprechender Auslegung den Stromzutritt zur Feinsiebvorlage 13 bzw. 13 a per Potentialsteuerung aus. Einzelheiten hierzu sind der Fig. 2 zu entnehmen.

Die Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Filterein­ satzes und gibt skizziert das elektrische Geschehen in der Nähe der angeströmten Filteroberfläche wieder. Wird von einer makroskopisch homogenen Verteilung abgeschiedenen Rußes inner­ halb des Granulates ausgegangen, bildet sich die in der Figur angedeutete Dichte-Verteilung des elektrischen Stromes aus. Wichtig ist dabei, daß die Feldlinien in ihrer überwiegenden Mehrzahl auf der thermisch höher belastbaren Drahtoberfläche von 14 enden. Würden sie hingegen am filigranen Rückhaltesieb 13 enden, ist mit dessen Zerstörung infolge zu großer thermischer Belastung zu rechnen (zu hohe mikroskopische elektrische Lei­ stungsdichte bei der Zündpfadausbildung!). Je kleiner die Maschenweite bzw. je größer der Drahtdurchmesser des Siebes 14 gewählt wird, umso geringer wird die Gefahr des "elektrischen Durchgriffes" durch das potentialsteuernde Gitter von 14 hin­ durch. Andererseits ist der Drahtdurchmesser nur so groß zu wählen, wie es die Stromdichteverhältnisse an der Drahtober­ fläche im Gebiet der Zündzone erfordern. Damit ist sicherge­ stellt, daß der feldlinienfreie Raum 24 hinsichtlich seines Volumens in erwünschter Weise minimal gehalten wird. So ist zu­ gleich sichergestellt, daß der elektrisch gestartete und sich verselbständigende Abbrand, entgegen der Strömungsrichtung wandernd, die Räume 24 bis hin zum Rückhaltesieb 13 erfaßt und deren Zusetzen mit Ruß ausschließt. In gleicher Weise entwickelt sich eine Heizstrom­ verteilung hin zur erdpotentialbehafteten Siebwand 14 a des Abgasaustrittes. Da das, sich im Kreisringraum 12 ausbildende Rußabscheideprofil sein Maximum an der Anströmseite ausbildet, ist es zweckmäßig, den Elektrodenzylinder 19 hinsichtlich seines Durchmessers so auszubilden, daß sein radialer Abstand zur An­ strömseite hin geringer ist als zur Abströmseite.

Zur sicheren Einleitung der elektrischen Rußverbrennung dient eine elektrische Schaltungsvorrichtung gemäß Fig. 3.

Der im vorliegenden Fall erforderlichen - leistungseingeprägt arbeitenden - Stromquelle Q ist eine Stoßstromquelle elektrisch parallel zu schalten. Sie besteht im wesentlichen aus einem Kondensator C der mit Hilfe eines timer-gesteuerten Schaltmit­ tels S (Relaiskontakt oder Thyristor) über einen Varistor R ₂ (spannungsabhängiger Widerstand aus Siliziumcarbid) auf das Elektrodensystem des Granulatfilters, letztlich also auf den Rußersatzwiderstand R ₁ geschaltet wird.

Über die Entkoppelungsdiode D ₂ wird der Kondensator C mit Hilfe der Hochspannungsquelle H ständig im aufgeladenen Zustand ge­ halten. Eine weitere Entkopplungsdiode D ₁ verhindert ein unerwünschtes Entladen von C in die Stromquelle Q. Für die Taktsequenz der Kondensator-Entladung kommt ein Frequenzbereich von 1-0,2 Hz infrage, was bei der timer-Auslegung (frei­ laufender Multivibrator) entsprechend zu berücksichtigen ist.

Zweck des Einsatzes des Stoßstrom-Erzeugers ist folgender: Soll der Rußfilter aus voll beladenem Zustand gestartet werden, kann dies einen sehr niederohmigen Rußersatzwiderstand bedeuten, insbesondere dann, wenn das Rußaufkommen einer länger andauernden Vollastphase des Motors entstammt.

Bezeichnend für die Qualität des dabei emittierten Rußes ist dessen "Trockenheit". Darunter ist das Fehlen elektrisch isolierender Kondensathüllen aus Kohlenwasserstoffen zu ver­ stehen, die sonst einen großen Übergangswiderstand zwischen den einzelnen Rußpartikeln erzeugen und selbst bei hoher Ab­ scheidedichte "nassen Rußes" zu vergleichsweise hohen Ersatz­ widerständen führen (Teillastzustand des Motors). Im vorer­ wähnten Falle des Trockenrußes fehlen jedoch diese Übergangs­ widerstände, was die genannte Niederohmigkeit verständlich macht.

Da nun aber das leistungseingeprägt (gleichbedeutend mit strom­ begrenzt) arbeitende Netzgerät Q nur kleine Ströme abzugeben vermag (die zur Aufrechterhaltung der sogenannten "Brennzone" völlig ausreichen) kann es folglich keine solche Stromdichte innerhalb der nahezu homogenen Ortsverteilung des Rußwider­ standes erzeugen, um eine Erhitzung hin bis zur Bildung einer Brennzone sicherzustellen.

Mit einer Hilfsstromquelle - wie sie der Kondensator C darstellt - die für sehr kurze Zeit eine so hohe Stromdichte im Rußdepot er­ zeugt, daß die Brennzonenentstehung (diese ist zum einen zurück­ zuführen auf die Mikroinhomogenität der Widerstandsverteilung vor dem Zeitpunkt der Zündung, sowie zum anderen auf den hin­ sichtlich Stromverteilung ortskonzentrierend wirkenden negativen Temperatur-Koeffizienten des spezifischen elektrischen Wider­ standes von Ruß) gerade angeworfen wird, kann oben geschilderte Schwierigkeit wirkungsvoll umgangen werden. Ist die Brennzone einmal auf diese Weise erzeugt, stellt sie eine extrem nieder­ ohmige Unstetigkeitsstelle in der Widerstandsverteilung zwischen den Elektrodenflächen dar, die aufgrund des negativen Temperatur- Koeffizienten des spezifischen elektrischen Widerstandes lawinen­ haft die Eigenschaft entwickelt, elektrische Energie aus Bezirken außerhalb der Brennzone auf sich zu vereinigen und den Energie­ umsatz wie die Temperatur in kürzester Zeit so zu vergrößern, daß - wenn vorher nicht für eine Stromabsenkung gesorgt wird - mit thermischen Zerstörungen der betroffenen Brennzone ge­ rechnet werden muß.

Um letzteres sicher auszuschließen ist der zeitliche Verlauf des Kondensator-Entladestromes wie folgt zu beeinflussen: Ein kurz andauernder Spitzenstrom erzeugt zunächst die Brenn­ zone, gleich darauf sollte dieser Strom auf solche Werte ab­ fallen, daß die Brennzone mit ihrer Stromkonzentratorwirkung gerade noch aufrecht erhalten wird, dies jedoch bei einem örtlichen Energieumsatz, der thermische Verträglichkeit mit der Umgebung sicherstellt.

Das zeitliche Abfallen des Stromes auf den Wert Null sollte von einer Zeitdauer gekennzeichnet sein, die größer ist als der Kehrwert der Impulsausgabefrequenz der Stromversorgung Q.

Auf diese Weise ist die Aufrechterhaltung der Brennzone infolge Übernahme der dortigen Energieerzeugung von dem der Strom­ erzeugungseinheit Q entstammenden Strom sichergestellt. Er­ zwingen läßt sich der vorgenannte Verlauf des Stoßstromes, indem der Entladestrom über den Varistor R ₂ geführt wird. Die Eigenart dieses aus Siliziumcarbid bestehenden Widerstandes besteht darin, daß sein augenblicklicher Widerstandswert von der augenblick­ lichen Entladespannung am Kondensator C abhängt, hohe Anfangs­ ladespannung des Kondensators bedeutet niedrigen Widerstands­ wert von R ₂, also hoher erwünschter Stoßstrom; kleiner werdende Lade­ spannung hat wachsenden Widerstand und damit kleineren, dafür aber länger andauernden Strom (vergleichen mit Entladung über normalen Widerstand mit konstantem Widerstandswert) zur Folge.

Aufgrund des endlichen Wertes des Brennzonen-Ersatzwiderstandes, der zudem Stromabhängigkeit aufweist, ist für sehr große, von den Elektrodenflächen eingeschlossenen Granulatvolumina abzusehen, daß der Rußersatzwiderstand des nicht-gezündeten Rußdepots kleiner ist als der Ersatzwiderstand der Zündzone, sofern diese mit dem thermisch höchstzulässigen Heizstrom gespeist wird.

In einem solchen System kann eine Brennzonenerzeugung auch mit Stoß­ stromquelle nicht verwirklicht werden, da sonst mit thermischer Zerstörung zu rechnen ist. Abhilfe schafft hier eine Aufteilung in mehrere elektrisch getrennte Elektroden-Zonen, die ihrer­ seits mittels timer-gesteuerten Umschalter (z. B. Relaiskette) in schneller Folge zeitlich nacheinander (in endloser Wieder­ holung) an die Parallelschaltung aus Netzteil Q und Stoßstrom­ einheit zu legen sind. Die Unterteilung der Elektrodenfläche in mehrere kleinere, flächengleiche Abschnitte kann einhergehen mit einer Aufteilung des Filters in mehrere strömungstechnisch parallel-geschaltete Granulatfiltereinheiten, die in einem gemeinsamen Filtergehäuse untergebracht sind. Dabei stellt jedes Filterelement zugleich eine zuschaltbare Elektrodenteilfläche dar. Dies ist unter Umständen auch aus Formgebungsgründen sinn­ voll.

Abschließend ist noch auf eine weitere Anwendung der Druckluft­ abschaltung hinzuweisen, z. B. bei solchen Betriebszuständen des Dieselmotors, die von so geringer Ruß-Emission gekennzeichnet sind, daß gemäß gesetzgeberischer Auflage keine Filterung er­ folgen müßte. Würde während solcher Betriebszustände mit aufge­ lockertem Granulat gefahren, bedeutete dies aufgrund des ge­ ringeren Druckabfalles im Filter in erwünschter Weise geringere Verluste des Motors. Denkbar wäre, mittels Kennfeldsteuerung über das Magnetventil, das Filter immer nur dann im vorgenannten Sinne zu aktivieren, wenn es wirklich benötigt wird.

Auch könnte zusätzlich zum Filter und zwar stromaufwärts zum Filter ein elektrostatischer Koagulator zum Einsatz kommen. Durch die dort erfolgte Bildung von Agglomeraten (aus den primär am Motoraustritt anfallenden Rußteilchen entstehen neue Rußpartikel mit erheblich größerem Durchmesser) könnte eine Filterbemessung vorgenommen werden, die geringere Druckabfälle am Granulatkörper verspricht.

Realisierbar ist dies entweder durch Verkleinerung des Kreisring­ raumes 12 - bei gleichbleibenden Granulatkorn-Durchmesser - oder infolge Verwendung größerer Granulatkorn-Durchmesser bei konstant gehaltener Kreisringraumgröße (mittlerer mikroskopischer Porengang-Durchmesser darf größer werden). Erstgenannte Maßnahme hätte den Vorteil einer Gewichtsverminderung; die zweite Maßnahme hat grobmaschigere und damit stabilere Rückhaltesiebe 13 bzw. 13 a zur Folge.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Beseitigen von Ruß aus den Abgasen einer Brennkraftmaschine, insbesondere Dieselbrennkraftmaschine, bestehend aus einem metallischen Gehäuse mit Zu- und Ab­ leitungsstutzen für den Abgasstrom und einem im Gehäuse an­ geordneten Filtereinsatz, welcher ein nichtmetallisches hochtemperaturfestes Filtermittel in Form einer Granulat­ schüttung enthält, die in einem Halterungselement ange­ ordnet ist, wobei der Filtereinsatz im Filtergehäuse eine Rohgaskammer von einer Reingaskammer abtrennt und eine elektrische Stromquelle zum gesteuerten Abbrennen des an dem Filtermittel abgelagerten Rußes Verwendung findet, nach Patent .... (Anmeldung P 36 22 623.8), dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Halterungselement (7) aus zwei senkrecht und koaxial angeordneten perforierten Rohrkörpern (10, 11), einen ersten Kreisringraum (12) bildend, besteht, daß die dem ersten Kreisringraum (12) zugewandten Oberflächen der durchlöcherten Rohrkörper (10, 11) mit jeweils einem fein­ maschigen Sieb (13 bzw. 13 a) und einem daran anschließenden grobmaschigen Sieb (14 bzw. 14 a) belegt sind, daß das Abgas den derart aufgebauten Filtereinsatz (5) quer zur Schwer­ kraftwirkung der Granulatpartikel (6) durchströmt und daß zur Verdichtung der Granulatschüttung (6) der erste Kreis­ ringraum (12) über einen an diesen anschließenden im oberen Bereich des Filtergehäuses (2) vorliegenden zweiten Kreis­ ringraum (15) mit Druckluft beaufschlagbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftbeaufschlagung, erreicht durch einen Druck­ minderer über eine Leitung (17) und ein Ventil (18), mit einem an der Bodenplatte (2 b) des Filtergehäuses (2) an­ gebrachten Ultraschallschwinger koppelbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur elektrischen Rußentsorgung der erste Kreisringraum (12) mit einer Siebzylinderelektrode (19) versehen ist, die an­ strömwandnah mittels isolierenden Distanzstücken (20) zentriert und in der Nähe der Gehäusebodenplatte (2 b) mittels Keramikplatten (21) einen durch die Gehäuseboden­ platte (2 b) durchgeführten Isolator (22) - zur Isolierung einer elektrischen Zuführungsleitung (23) zur Elektrode (19) - druckkraftentlastet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Grobsiebvorlage (14 bzw. 14 a) die Elektrodenfunktion für das Massepotential übernimmt und zugleich den Strom­ zutritt zur Feinsiebvorlage (13 bzw. 13 a) per Potential­ steuerung ausschließt.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der mit den Elektroden (14, 14 a, 19) in Verbindung stehenden leistungseingeprägt arbeitenden Strom­ versorgung (Q) eine Stromstoßeinheit (25) über eine Diode (D ₁) parallel geschaltet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromstoßeinheit (25) im wesentlichen aus einem aus einer Hochspannungsquelle (H) über eine Diode (D ₂) ge­ speisten Kondensator (C), der mit Hilfe eines timer-ge­ steuerten Schaltmittels S (Relaiskontakt oder Thyristor) über einen Varistor R ₂ (spannungsabhängiger Widerstand aus Siliziumcarbid) auf das Elektrodensystem des Granulat­ filters, letztlich also auf den augenblicklichen Rußer­ satzwiderstand R ₁ geschaltet wird, besteht.