DE3818158A1 - Verfahren und vorrichtung zum beseitigen von in einem abgasfilter einer brennkraftmaschine abgeschiedenem russ - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum beseitigen von in einem abgasfilter einer brennkraftmaschine abgeschiedenem russInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Regenerierung eines Rußfilters gemäß den Oberbegriffen
des Anspruchs 1 und Anspruchs 2.
Die Entsorgung (das Abbrennen) von oberflächenabscheidenden
Rußfiltern (z. B. Wickelfilter aus Quarzglasfasern oder
Oberflächenfilter aus engporiger Schaumkeramik) bereitet in
der Praxis beträchtliche Schwierigkeiten, da die Abgas
temperatur auf ein solches Niveau gehoben werden muß, daß
Selbstentzündung und gleichmäßiger Abbrand des abgeschiedenen
Rußes erreicht werden, vorausgesetzt der Sauerstoffüberschuß
des Motorabgases ist dafür ausreichend. Auch darf keine
thermische Zerstörung des Filterkörpers eintreten.
Gemäß der einleitenden Beschreibung ist es bekannt (vergleiche
DE-PS 29 30 969, DE-PS 35 38 109 DE-PS 36 02 038) eine
adiabatische Temperaturerhöhung des Abgases im Bereich des
Abscheidefilters als Hilfsmittel einer Rußentsorgung vorzusehen.
Hierbei wird das Abgas in demjenigen Abschnitt des Auslaß
kanals welcher das Dieselrußfilter enthält durch Absperren
des Auslaßkanals in einem solchen Maße verdichtet, daß die
Regenerierungs-Temperaturgrenze erreicht wird. Dabei ist die
Wirkungsweise der jeweils vorliegenden Klappe (entweder vor
oder nach dem Filter) stationär (für die Dauer des Abbrennens
Konstanthalten des drosselnden Querschnittes), was unerwünschte
Rückwirkung des erzeugten Gegendruckes auf den Ladungswechsel
und die Ausschiebearbeit des Motors bedeutet. Dadurch ergibt
sich eine Verschlechterung der Emission gasförmiger Schad
stoffe sowie die Gefahr lokaler Übertemperaturen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw.
eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen,
welches die vorstehend erwähnten Nachteile vermeidet und
insbesondere für raumsparende, oberflächenabscheidende
Rußfilter von Vorteil ist. Bei dieser Art von Filter liegen
verhältnismäßig kurze zeitliche Abstände zwischen den
einzelnen Entsorgungsintervallen vor, da bereits eine
verhältnismäßig dünne, abgeschiedene Rußschicht den
Druckabfall solcher Filter empfindlich erhöht.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 und
Anspruch 2 gekennzeichneten Merkmale gelöst.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird - infolge Anregung
eines Resonanzzustandes im Abgasstrang - der erwünschte
Verdichtungszustand des Abgases periodisch instationär
hergestellt und wieder aufgehoben. Für den Ladungswechsel
des Motors und letztlich dessen Ausschiebearbeit für das
Abgas bedeutet dies einen verhältnismäßig niedrigen zeitlichen
Mittelwert des Abgasgegendruckes, zumal die Beschaufelung der
im Ausführungsbeispiel vorliegenden Abgasturbine rohrakustisch
als schallharter Reflektor für das stromabwärts gelegene
dynamische Druckgeschehen aufgefaßt werden kann (also als
entkoppelnd wirkendes Glied zu den Auslaßventilen des
Motors hin).
Die während der Anstiegphase des periodischen Druckgeschehens
jeweils frei werdende Verdichtungswärme wird dabei zur
Temperaturerhöhung des - sich augenblicklich im Kontakt mit
der rußbeladenen oberflächennahen Schicht des Filterkörpers
befindlichen - Abgasvolumens genutzt. Es werden dabei Abgas
temperaturen von mehr als 400°C erreicht. Diese Temperaturen
reichen bei Filtern mit katalytischer Abbrandunterstützung zum
Rußabbrand aus.
Die vergleichsweise kurze Dauer der verdichtungsbedingten
Temperaturerhöhung des Abgases führt im Zusammenspiel mit
der Temperaturleitzahl (Fourierzahl) sowohl des abgeschiedenen
Rußes wie der Filterstruktur nur zu einer geringen Eindringge
schwindigkeit und -tiefe des von reiner Wärmeleitung bestimmten
Wärmeflusses in den Filterkörper. Dominierend hinsichtlich
Übergabe von Wärmeenergie an die Filterstruktur ist der
zeitlich parallel ablaufende, zwangskonvektiv gesteuerte
Wärmetausch des verdichtungsdruckgetriebenen Abgasvolumen
stromes in das porige Filtermaterial hinein. Der aufgrund der
großen, mittleren Oberfläche der vielen kleinen Kapillargänge
des Rußes wie des Filtermaterials intensive Wärmeaustausch
des Abgases führt - wie im Falle der Energieübergabe durch
Wärmeleitung - nur zu einer begrenzten Temperatureindringtiefe.
Das entstehende Temperaturprofil ähnelt dabei dem
Abscheideprofil des Rußes. In willkommener Weise ist also
nur dort eine hohe Temperatur anzutreffen, wo sie gebraucht
wird, nämlich im Gebiet der höchsten Rußkonzentration,
also unweit der angeströmten Filteroberfläche bzw.
Porenkanaloberfläche.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sieht ein
Resonanzsystem vor, daß dem Rußfilter vorgeschaltet ist.
Der Erregerdruck für das Resonanzsystem wird entweder durch
eine pulsierende Brennerflamme oder durch periodisches Öffnen
und Schließen mittels einer Klappe erzeugt.
Vorteilhafte und förderliche Weiterbildungen der Erfindung
lassen sich den Unteransprüchen entnehmen.
Nachstehend wird anhand der Zeichnung die Erfindung näher
erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung nach
der Erfindung mit einem einzigen Resonanzrohr zwischen
den Resonanzbehältern und einer Erregerdruckerzeugung
mittels Brenner,
Fig. 2 einen Teil der Vorrichtung nach Fig. 1, aber mit
zwei parallel verlaufenden Resonanzrohren zwischen
den Resonanzbehältern und je einer speziellen Rück
schlagklappe am Filterauslaß sowie am Einlaß des
ersten Resonanzbehälters,
Fig. 3 die Ausbildung der Rückschlagklappen gemäß Fig. 2,
Fig. 4 eine schematische Teildarstellung einer weiteren
Ausführung der Erfindung, wobei der Erregerdruck
für das Resonanzsystem durch periodisches Öffnen
und Schließen des Abgas-Auslaßkanals mittels einer
Klappe erzeugt wird,
Fig. 5 eine schematische Schnittdarstellung durch die Klappe
gemäß Fig. 4.
Gemäß Fig. 1 gelangt das den Dieselmotor 1 verlassende Abgas
über einen Abgas-Sammelkanal 2 zu einer Turbine 3 eines
Abgasturboladers. Von dort gelangt es in weiterer Reihenfolge
stromabwärts über einen Behälter 4, einen Rohrabschnitt 5,
einen Behälter 6 und schließlich in das Rußfilter 7. Die
Behälter 4 und 6 bilden mit dem Rohrabschnitt 5 einen
Verbundresonator (bestehend aus zwei gegenphasig schwingenden
Helmholtzresonatoren), der hinsichtlich seiner Resonanzfrequenz
unterhalb der niedrigsten Zündfolgefrequenz des Dieselmotors
liegt. Ferner ist bei der Auslegung des Resonanzsystems
sicherzustellen, daß die akustische Impedanz des Verbund-
Resonators kleiner ist als die akustischen Impedanzen sowohl
der Turbine 3 wie des (mit Ruß beladenen) Filters 7.
In die Behälterwand des Behälters 6 ist ein Brenner 8
integriert, dessen Düse Dieselkraftstoff (vergleiche Pfeil 9)
impulsartig zugeführt wird, welcher mit Hilfe von zugeführter
Druckluft (vergleiche Pfeil 10) zerstäubt wird. Die Zündung
des zerstäubten Kraftstoffs erfolgt in üblicher Weise durch
eine hochspannungsgespeiste Zündkerze 11.
Die Zufuhr der Druckluft wird über ein Magnetventil 12 gesteuert.
Dieses sorgt für die Dauer des Rußabbrandes für den nötigen
Luftstrom zur Zerstäubung und Verbrennung, sowie gegebenenfalls
zur Bereitstellung von Luftsauerstoff für die Rußoxydation.
Ein weiteres Magnetventil 13 in der vordruckbehafteten
Kraftstoffzuleitung (zur Zerstäuberdüse hin) wird über eine
geeignete Steuerung mit einer solchen Frequenz geöffnet und
wieder geschlossen, daß sie identisch mit der Frequenz des
Verbundresonators 4, 5, 6 ist. Im Zusammenwirken mit dem
Ausgangssignal einer am Behälter 6 vorgesehenen Druckmeßdose 14
sorgt die angesprochene Steuerung für einen zeitlich so
bemessenen Einsatz des Zerstäubungsvorganges, daß synchrones
Zünden der Flamme mit dem Resonanzdruckanstieg im Behälter 6
gewährleistet ist (Resonanzverweilzwang-Regelung). Zudem dient
ein ebenfalls am Behälter 6 vorgesehenes Flatterventil 15
(welches während der Unterdruckphase der Resonanzdruckperiode
zum Innenraum des Behälters 6 öffnet) der Sauerstoffanreicherung
des Abgases von der Atmosphäre her (Sauerstoff zur
Rußoxydation).
In vorteilhafter Weise ist der turbinennahe Resonanzbehälter 4
großvolumiger als der filternahe Behälter 6 ausgelegt. Der
hieraus resultierende niedrige Resonanzdruck im großen
Behälter 4 hat dann eine geringere Rückwirkung auf die
Abgasturbine. Dies gilt nur, wenn die später beschriebene
Rückschlagklappe 20 am Einlaß des turbinennahen
Resonanzbehälters 4 nicht vorliegt.
Damit der Energieverbrauch des resonanzanfachenden Brenners 8
gesenkt und zugleich der Resonanzverstärkungsfaktor des
Resonanzsystems 40 erhöht wird, wird der dämpfende Einfluß
des Entzuges von Abgaswärme (Wärmetausch des Abgases mit den
Behälter-, insbesondere aber mit den Resonanzrohrwandungen)
durch Beschichten der Innenoberflächen genannter Resonator
elemente gemindert.
Damit eine niedrige Eigenfrequenz des Resonators (Entflamm
geschwindigkeit des im Bereich der Brennerdüse impulsartig
hergestellten Kraftstoff-Luftgemisches) erreicht wird, ist
es sinnvoll, das zwischen den Behältern 4 und 6 befindliche
Resonanzrohr 5 durch zwei parallel verlegte Rohre 5 a und 5 b
mit jeweils halben Querschnitt des ursprünglichen zu ersetzen.
Eine derartige Ausführung ist der Fig. 2 entnehmbar, die
vom übrigen Aufbau her der Fig. 1 entspricht, wobei aber
nicht alle Merkmale der Fig. 1 eingezeichnet sind. Macht
der erhöhte Druckabfall des Rußfilters 7 (mittels Differenz
druckmeßdose in bekannter Weise festgestellt), auf die
Notwendigkeit eines erneuten Abbrandes aufmerksam, wird über
eine (angesteuerte) Klappe 16 das Rohr 5 b in seiner Mitte
verschlossen. Es ergibt sich damit für die Abbrenndauer des
Filters 7 zwar ein hinnehmbar höherer Druckabfall des Abgas
volumenstromes, andererseits resultiert aus der Volumenver
größerung der beiden Resonanzbehälter 4 und 6 (infolge der
anteiligen Teilrohrabschnitte von Rohr 5 b) sowie aus der
vorliegenden Querschnittsverringerung des Resonanzrohres
(nun Resonanzrohr 5 a) die vorstehend erwähnte niedrige
Resonanzfrequenz.
Die Länge des nun eigentlichen Resonanzrohres 5 a ist derart
bemessen, daß die halbe Rohrlänge von 5 b kleiner ist als
ein Viertel der Gasschallwellenlänge, bezogen auf den Zustand
niedrigster betrieblicher Abgastemperatur und höchster
Resonanzfrequenz.
Das Eindringen der Verdichtungswärme in die Filterstruktur
kann sich durch die - während der jeder Verdichtungsphase
nachfolgenden Unterdruckphase (die insbesondere im Behälter 6
vorliegt) - eintretende Richtungsumkehr des Volumenstromes
(Zuströmung von "Kaltgas" in das Filter vom Auspuffende her)
etwas verzögern. Eine derartige "Abkühlung" des Filtermaterials
ist dann unerwünscht, wenn der Motor ohne Last im Bereich der
unteren Leerlaufdrehzahl betrieben wird. Das unmittelbar nach
dem Filter 7 (stromabwärts) befindliche unter Atmosphärendruck
stehende Abgas hat (dann) - im Falle noch nicht erfolgten
Abbrandes - eine verhältnismäßig niedrige Temperatur (dem
Abgas fehlt die Verdichtungswärme). Ein sehr dünnwandiges
Oberflächenfilter würde dabei Gefahr laufen, bis zur
Rußabscheidefläche hin periodisch zurückgekühlt zu werden,
was eine anzustrebende nicht aussetzende Entsorgung
energieaufwendiger machen würde. Nicht aussetzende Entsorgung
heißt, daß der einmal gestartete Rußverbrennungsvorgang nicht
unterbrochen wird, was letztlich gewährleistet ist, wenn die
Abbrandtemperatur durch ein stets gesichertes Gleichgewicht
zwischen zugeführter und abgeführter thermischer Energie
fixiert ist. Dabei bedeutet zugeführte Energie die Summe aus
Verdichtungswärme während des Resonanzdruckmaximums im
Behälter 6 plus Abgasaufheizung durch den Brenner 8 sowie
durch Rußoxydation, während die abgeführte Energie im
wesentlichen infolge Wärmeableitung sowie Kühlen der
Filterwand durch zurückströmendes Abgas entsteht. Eine wirksame
Gegenmaßnahme besteht darin, die Richtungsumkehr des kalten
Abgases mit einer, dem Auslaß des Filters 7 nachgeschalteter
Rückschlagklappe 17 zu verhindern. Die dann wiederum nicht
ganz auszuschließende Gefahr einer zu starken Aufheizung des
Filtermaterials kann mit zwei alternativ anwendbaren
Methoden ausgeschlossen werden:
Sobald ein, zwischen Filterwand und Rückschlagklappe 17 sich
befindliches schnell ansprechendes Thermoelement (nicht
gezeigt) das Überschreiten eines kritischen Temperatur-
Pegels meldet, wird ein Temperaturregelkreis (nicht gezeigt)
wirksam, der die dem Brenner 8 taktend zugeführte Kraftstoff
menge solange kontinuierlich drosselt, bis die gewünschte
Abbrandtemperatur wieder erreicht wird.
Von ähnlicher Wirkung ist eine Vermehrung der Luftmenge, die
während der jeweiligen Unterdruckphase in den Behälter 6 über
das zugeordnete Flatterventil 15 (vergleiche Fig. 1) ein
dringt und dort zu einer Verdichtungstemperatur-Absenkung
führt. Der wiederum erforderliche Temperaturregelkreis (eben
falls nicht gezeigt) realisiert dies mit zunehmender
Überschreitung der zulässigen Abgastemperatur (am Filterauslaß)
dergestalt, daß er proportional mit der Regelabweichung eine
in der Atmosphärenluftzuleitung liegende Drossel (nicht
gezeigt) die neben dem Flatterventil dort vorliegt stetig
öffnet.
Die Fig. 3 zeigt die speziell ausgebildete Rückschlagklappe 17.
Diese besteht aus zwei Lochplatten 18 a und 18 b, die sich mit
einer Spaltweite s gegenüberliegen und deren Löcher 18 a′, 18 b′
(diese sind nicht korrespondierend, sondern versetzt zueinander
angeordnet) einen bestimmten Durchmesser D aufweisen. Dabei
ist ein Verhältnis zwischen D und s von 1 anzustreben. Zwischen
den beiden Lochplatten 18 a, 18 b ist eine gelochte Flugmembran 19
vorgesehen, deren Löcher 19 a mit den Löchern 18 b′ der Lochplatte
18 b (stellt die zweite Lochplatte in Durchlaßrichtung dar)
zusammenfallen.
Die jeweiligen Abstände zwischen den einzelnen Löchern 18 a′
und 18 b′ betragen jeweils das doppelte des Lochdurchmessers,
also 2 D.
Wegen der hohen Ansprechgeschwindigkeit wird man die Spaltweite s
sehr klein wählen; aus dem gleichen Grund wird auch die
Blechdicke der Flugmembran 19 dünn gehalten. Die Membran
selbst besteht auch hochwarmfestem, zunderfreien Stahl.
Das Konzept der Rückschlagklappe 17 ist in einem anderen
Zusammenhang ebenfalls von Interesse. Geht es zum Beispiel
darum, Rußfilter ohne katalytische Abbrandunterstützung einzu
setzen und folglich auch zu entsorgen, dann bedarf es höherer
Verdichtungstemperaturen und damit auch höherer Resonanzdrücke.
Letztere treten in Wechselwirkung mit der Beschaufelung der
Abgasturbine und erzeugen dort Wechselkräfte in axialer
Richtung sowie in Umfangsrichtung. In extremen Fällen (bei
einem kleinen Volumen des Behälters 4) ist es angezeigt,
zumindest denVorzeichen-Wechsel der Axialkräfte von der
Turbine fernzuhalten. Dies wird mit einer Rückschlagklappe
20 erreicht, die diesmal unmittelbar am Anfang des ersten
Resonanzbehälters 4 (stromabwärts der Einlaßöffnung
nachgeordnet) vorliegt (in der Fig. 2 gezeigt). Jeweils bei
Auftreten der Überdruckphase innerhalb der Resonanzdruck
periode schließt die Rückschlagklappe 20 und verhindert
damit das weitere Ausbreiten des positiven Resonanzdruckes
stromaufwärts auf die Abgasturbine 3 (vergleiche Fig. 1) zu.
Die Turbine 3 wird zwar immer noch mit modulierten
Volumenstrom beaufschlagt, aber in der gewünschten Richtung.
Damit ist der sonst beeinträchtigte Wirkungsgrad des
Abgasturboladers vermieden, zugleich wird eine Verbesserung
der Entkoppelung des Resonators zu den Auslaßventilen des
Motors 1 hin bewirkt.
In der Fig. 1 ist eine Erregerdruckerzeugung mittels im
Behälter 6 vorliegenden phasenrichtig und resonanzfrequent
gepulsten Brenner vorgesehen. Alternativ zu dieser
Erregerdruckerzeugung ist aber auch eine periodische
Erregerdruckerzeugung denkbar, die ausschließlich mit
mechanischen Mitteln zu realisieren ist. Eine derartige
Ausführung ist in den Fig. 4 und 5 dargestellt.
Bei diesen Figuren befindet sich im Abgasrohrabschnitt
zwischen Abgasturbine 3 und erstem Resonanzbehälter 4
eine um 90° schwenkbare Klappe 21, die mittels zweier
mechanischer Anschläge drehwinkelbegrenzt ist. Entsprechend
dem jeweiligen Anschlag nimmt die Klappe 21 im Abgas
sammelrohr entweder eine voll geöffnete oder eine voll
geschlossene Stellung ein.
Gemäß Fig. 5 sitzt die massearm ausgebildete Drehklappe 21
auf einer rohrförmigen ausgebildeten Welle, die an einem
Ende koaxial in einem domförmigen Aufsatz 22 endet und dort
mittels der Lager 23 a, 23 b radial- und axialgelagert ist. Der
mit Kühlrippen 24 versehene domförmige Aufsatz ist über
Flanschverbindungen 25 mit einem radial auf das Abgassammel
rohr aufgesetzten Rohrabschnitt 26 verbunden, wobei eine in
die Flanschverbindung 25 eingelegte Wärmesperre 27 (z. B. aus
Quarztextilien) in Verbindung mit den erwähnten Kühlrippen 24
am Domaufsatz 22 der Minderung der Lagertemperatur dient.
Der Durchtritt der Klappenwelle durch die Wand des Abgassammel
rohres ist als eng tolerierter Luftspalt 28 ausgebildet, wobei
über den Druckluftanschluß 29 Kühlluft zugeführt wird, die
zur intensiven Kühlung der Klappenwelle im Ringspaltbereich 28
dient.
An einem Ende der beiden Wellenstümpfe sitzt ein schnell
ansprechendes Stellglied 30 (Schritt- oder Scheibenläufer
motor; Elektromagnet oder Pneumatikzylinder), welches entweder
mit Hilfe von 90° - winkelversetzten Anschlägen oder per
Regelzwang die beiden erforderlichen Klappenstellungen "Rohr
querschnitt geschlossen" bzw. "Rohrquerschnitt geöffnet"
herstellt. Im Gegensatz zur Schließbewegung hat die Klappe 21
im Falle des Querschnittöffnens eine so hohe mittlere
Winkelgeschwindigkeit zur entwickeln, daß eine Freigabe des
Rohrquerschnitts innerhalb einer Zeit kleiner als 0,5 T
gewährleistet ist (T bedeutet Kehrwert der Resonanzfrequenz
der Resonatoreinheit).
Wegen der benötigten niedrigen "Staudrücke" brauchen keine
hohen Ansprüche an die Dichtheit der Klappe 21 gestellt werden.
Hinsichtlich der Klappensteuerung gelten die gleichen
Bedingungen wie bei der Brennersteuerung.
Wird z. B. ein zu hoher Druckabfall des Abscheidefilters 7
gemeldet, schließt die Drehklappe 21 den Abgasquerschnitt.
Ein Ansteigen des Abgasdruckes im stromaufwärts zum Motor
hin liegenden Rohrabschnitt ist die Folge. Überschreitet
dieser Druck einen bestimmten Wert, schaltet die Klappe 21
wieder auf Querschnittsfreigabe um. Die stromabwärts
laufende Druckwelle regt den Verbundresonator erstmals an.
In der Zwischenzeit hat die Klappe 21 wiederum den Rohrquer
schnitt verschlossen, so lange, bis wieder der kritische Wert
des "Staudruckes" erreicht ist, und - dies ist eine ab dem
zweiten Erregerdruckimpuls neu hinzukommende Forderung - der
Resonanzdruck zugleich seinem positiven Druckmaximum (Über
druck!) zustrebt. Letztgenannte Koinzidenzbedingung gibt im
Augenblick ihrer Erfüllung den erneuten Befehl des Klappen
öffnens, was Anlaß zu einem erneuten Anstoßen des
Resonators - unter Umständen nach Verstreichen mehrerer
Resonanzdruckperioden - gibt. Dies geschieht in periodischer
Wiederholung so lange, bis der Resonator seinen Beharrungs
zustand erreicht hat (höchste Resonanzverstärkung des
periodischen Druckgeschehens und der damit einhergehenden
Verdichtungstemperatur) und das Absinken des Druckabfalls
über dem Filter eine Beendigung des Entsorgungsvorganges
signalisiert.
Eine Realisierung vorstehend geschilderten Steuerzwanges ist
mit konventionellen Mitteln der Sensortechnik und Elektronik
möglich, so daß auf eine Beschreibung diesbezüglicher
Einzelheiten verzichtet wurde.
Besonders vorteilhaft ist die beschriebene Erfindung bei
raumsparenden oberflächenabscheidenden Rußfiltern anwendbar.
Die hier auftretenden, zeitlich kürzeren Abstände zwischen
den einzelnen Entsorungsintervallen stellen aufgrund des
sehr schnellen Startes und der ebenso schnellen Wirksamkeit
der Erfindung kein Problem mehr dar, ganz abgesehen vom
erhaltenen Vorteil, daß beim Abbrennen kleiner Rußmengen
eine thermische Zerstörung des Filters nicht auftreten kann.
Der eingangs beschriebene günstige Wirkungsgrad der Erfindung
(geringe Eindringtiefe in die Filterstruktur) ist gleichbe
deutend mit Einsparung von Speicherwärmeaufwand zur Aufheizung
sonst vergleichsweise großräumig verteilten Filtermaterials
oder von Abgas, das im Falle stationärer Aufheizung das
Rußfilter unnütz energieangereichert an der Abströmseite
verläßt.
Abschließend ist zu erwähnen, daß die Erfindung ebenso bei
Saugmotoren anwendbar ist. Hierbei ist nur sicherzustellen,
Daß motorseitig ein rohrakustischer Abschluß (schallharte
Reflektionsstelle) vorliegt, der bei der beschriebenen
Ausführung durch die Abgasturbine erreicht wird.
Claims (11)
1. Verfahren zur Regenerierung eines Rußfilters, das im
Abgas-Auslaßkanal eines Dieselmotors vorgesehen ist,
wobei das Abgas im Bereich des Filters infolge
adiabatischer Zustandsänderungen eine derartige
Temperaturerhöhung erfährt, daß der im Filter abgeschiedene
Ruß zum Verbrennen gebracht wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die adiabatische Temperaturerhöhung durch die
Erzwingung eines pulsierenden im Resonanzzustand
arbeitenden Druckes erreicht wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 1, wobei ein Rußfilter in einem Abgas-
Auslaßkanal eines Dieselmotors vorgesehen ist, dadurch
gekennzeichnet, daß dem Rußfilter (7) ein Resonanzsystem
(40) vorgeschaltet ist und der Erregerdruck für das
Resonanzsystem (40) entweder durch eine pulsierende
Brennerflamme (8 a) oder durch periodisches Öffnen und
Schließen des Abgas-Auslaßkanals (2) mittels einer
Klappe (21) erzeugt wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Resonanzsystem (40) aus einem Verbundresonator
mit aus zwei gegenphasig schwingenden Resonanzbehältern
(4, 6) und einem dazwischen liegendem Resonanzrohr (5)
besteht.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Resonanzsystem (40) hinsichtlich
seiner Resonanzfrequenz unterhalb der niedrigsten
Zündfolgefrequenz des Dieselmotors (1) liegt.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß im filternahen Resonanzbehälter (6)
ein Brenner (8) integriert ist, welcher resonanzfrequent
taktend betrieben wird, wobei durch Zusammenwirken mit
einer Druckmeßdose (14) ein synchrones Zünden mit dem
Resonanzdruckanstieg gewährleistet ist.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß während der Unterdruckphase der
Resonanzdruckperiode ein am filternahen Resonanzbehälter
(6) vorgesehenes Flatterventil (15) zur Sauerstoff
anreicherung des Abgases von der Atmosphäre her dient.
7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der filternahe Resonanzbehälter (6) kleiner als der andere
Resonanzbehälter (4) ausgelegt ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Innenflächen der Resonanzbehälter- bzw. Resonanzrohr
wandungen wärmedämmend beschichtet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
das Resonanzrohr (5) zwischen den Resonanzbehältern (4, 6)
durch zwei parallel zueinander liegende Resonanzrohre (5 a,
5 b) mit je dem halben Querschnitt eines einzigen
Resonanzrohres (5) gebildet ist und wobei eines (5 b) der
aufgeteilten Resonanzrohre mittig mit Hilfe einer Klappe
(16) verschließbar ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
am Auslaß des Filters (7) sowie am Einlaß des ersten
Resonanzbehälters (4) (stromabwärts gesehen) je eine
spezielle Rückschlagklappe (17, 20) vorgesehen ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Klappe (21) für die mechanische Erregerdruckerzeugung
im Abgaskanal (2) stromabwärts vor dem Einlaß des
Resonanzsystems (40) angeordnet ist.
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