DE3824578A1 - Einrichtung zur reinigung der abgasemission von dieselmotoren - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Reinigung von Abgasemissionen zur Verwendung im Abgaskanal eines Dieselmotors, mit einem Partikelfänger zum Auffangen jener Partikel, die in den Abgasen enthalten sind, welche vom Dieselmotor abgegeben werden, und einer elektrischen Heizeinrichtung zum Erhitzen der Abgase, um die aufgefan­ genen Partikel zu verbrennen.

Motoren, wie etwa Dieselmotoren, geben Partikel ab, die in den Abgasen enthalten sind, und sind mit einem Partikel­ fänger ausgestattet, der in ihrem Abgaskanal angeordnet ist, um die abgegebenen Partikel aufzufangen. Wenn sich die Menge der von dem Partikelfänger aufgefangenen Par­ tikel erhöht, dann ist auch der Strömungswiderstand für die Abgase durch den Partikelfänger erhöht, und die Leistungsabgabe des Motors wird verringert. Um eine solche Zunahme des Strömungswiderstandes und einen solchen Abfall der Motorleistung zu verhindern, sind diese Motoren auch mit einer Abgas-Reinigungseinrichtung versehen, um jene Partikel zu verbrennen, die vom Partikelfänger aufgefan­ gen wurden.

Die Abgas-Reinigungseinrichtung verbrennt die aufgefangenen Partikel mittels der Verbrennungsgase, die von einem Brenner abgegeben werden, oder mittels der Wärme aus einer elektrischen Heizeinrichtung und zugeführter Luft.

Wo eine elektrische Heizeinrichtung verwendet wird, kann, da die elektrische Heizeinrichtung durch die Batterie an jenem Kraftfahrzeug erregt wird, das mit dem Motor aus­ gestattet ist, die ausreichende Menge an elektrischer Energie zum vollständigen Verbrennen der Partikel beim Wiederaufbereiten des Partikelfängers nicht zur Verfügung stehen.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Einrich­ tung zum Reinigen der Abgasemission vorzusehen, die imstande ist, jene Wärme, die von einer Heizeinrichtung erzeugt wird, wirksam zum Verbrennen der aufgefangenen Partikel zu nutzen, so daß die aufgefangenen Partikel vollständig und wirksam mit einer verringernden Wärmemenge verbrannt werden können, die durch die Heizeinrichtung erzeugt wird.

Um das obige Ziel zu erreichen, weist eine Einrichtung zur Reinigung der Abgasemission zur Verwendung bei einem Die­ selmotor eine Einrichtung zum Leiten und Umsetzen von Wärme auf, die zwischen einer Heizeinrichtung und einem Hüllbehälter angeordnet ist, um die Wärme, die von der Heizeinrichtung abgestrahlt wird, aufzunehmen und die auf­ genommene Wärme in ein Gas abzugeben, das von einem Ein­ laß eingeleitet wird und zu einem Partikelfänger geleitet wird. Die von der Einrichtung zum Leiten und Umsetzen von Wärme aufgenommene und in das Gas abgegebene Wärme wird wirksam verwendet, um die Partikel zu verbrennen, die von dem Partikelfänger aufgefangen sind.

Die obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorzüge der vor­ liegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschrei­ bung noch näher ersichtlich, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen herangezogen wird, in welcher bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfin­ dung durch ein erläuterndes Beispiel gezeigt sind.

In der Zeichnung ist:

Fig. 1 die Ansicht eines Querschnitts durch eine Einrichtung zum Reinigen der Abgasemission gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Ansicht, die die gesamte Emissionssteueranlage zeigt, die einem Dieselmotor zugeord­ net ist und die Einrichtung zum Reinigen der Abgasemission der vorliegenden Erfindung umfaßt,

Fig. 3 eine Ansicht, die eine elektrische Heizein­ richtung in der Einrichtung zum Reinigen der Abgasemission zeigt,

Fig. 4 eine vergrößerte Teilansicht einer Einrich­ tung zum Leiten und Umsetzen von Wärme in der Einrichtung zum Reinigen der Abgasemission,

Fig. 5a und 5b jeweils eine Ansicht, die einen Partikelfänger in der Einrichtung zum Reinigen der Abgas­ emission zeigt,

Fig. 6, 7, 8 und 9 jeweils eine Ansicht, die eine Einrichtung zum Leiten und Umsetzen von Wärme entsprechend anderen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung zeigt, und

Fig. 10 und 11 jeweils eine Ansicht, die einen Partikelfänger gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.

Es erfolgt nun die detaillierte Beschreibung der bevorzug­ ten Ausführungsbeispiele; eine Einrichtung zum Reinigen der Abgasemission gemäß einem Ausführungsbeispiel der vor­ liegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 5 beschrieben.

Die Einrichtung zum Reinigen der Abgasemission, die in Fig. 1 gezeigt ist, dient dazu, jene Partikel zu verbrennen, die von einem Partikelfänger 10 aufgefangen wurden, der im Abgaskanal eines Dieselmotors (nicht gezeigt) angeord­ net ist. Der Partikelfänger 10 ist in einem rohrförmigen Hüllbehälter 11 angeordnet, der aus rostfreiem Stahl her­ gestellt ist. Der Hüllbehälter 11 weist einen Einlaß 12 auf, der an ein gerades Rohr 131 angeschlossen ist, von welchem ein Abgasrohr 13, das zum Motor führt, abzweigt. Wie in Fig. 2 dargestellt, strömen die Abgase, die vom Motor abgegeben werden, normalerweise durch den Hüllbehäl­ ter 11 in einer normalen Betriebsart. In der Betriebsart der Wiederaufbereitung des Partikelfängers wird ein Selek­ torventil 28 umgeschaltet, um die abgegebenen Abgase durch ein Zweigrohr 29 und einen Schalldämpfer 30 zu leiten, von welchem aus die Abgase in die Umgebungsluft abgegeben werden.

Das gerade Rohr 131 hat ein vom Einlaß 12 abgewandtes abliegendes Ende, das mit einer Luftdüse 14 gekoppelt ist, die Luft von einem Luftreiniger (nicht gezeigt) in das gerade Rohr 131 einleitet, jedoch nur dann, wenn eine Luft­ pumpe 15 betätigt ist. Die Luftmenge, die der Luftdüse 14 zugeführt wird, ist so gewählt, daß sie groß genug ist, um die aufgefangenen Partikel vollständig zu verbrennen, aber jede übermäßige Zufuhr überflüssiger Luft, die Anlaß zu einer Verminderung der Wärme geben würde, die von einer Heizeinrichtung (später beschrieben) erzeugt wird, ist verhindert.

Der Hüllbehälter 11 weist eine rohrförmige Trommel 111 auf, die ein trichterförmiges Anschlußstück 112 umfaßt, welches den Einlaß 12 bildet, und ein trichterförmiges Anschluß­ stück 113, welches axial dem Anschluß 12 entgegengesetzt ist und einen Auslaß 16 bildet. Der Partikelfänger 10 ist mittig in der rohrförmigen Trommel 111 angebracht, und der Partikelfänger 10 ist aus wärmeisolierendem Material aufgebaut, das eine Bienenwabenstruktur aufweist und von einer Aufnahme 17 getragen ist, die imstande ist, die durch Wärme herbeigeführte Verformung des Partikelfängers 10 aufzunehmen. Die rohrförmige Trommel 111 bildet in ihrem Inneren einen Raum 18 nahe dem Einlaß 12, und der Raum 18 nimmt in seinem Inneren eine Einrichtung 19 zum Leiten und Umsetzen von Wärme sowie eine elektrische Heiz­ einrichtung 20 auf, die der Einrichtung 19 zum Leiten und Umsetzen von Wärme unmittelbar stromaufwärts eines Ein­ trittsendes des Partikelfängers 10 nebengeordnet ist.

Der Partikelfänger 10 ist aus porösem Material, wie bei­ spielsweise Keramikmaterial, hergestellt und weist eine zylindrische Form auf, die im Durchmesser ein wenig kleiner ist als der Hüllbehälter 11. Die Aufnahme 17, die ein Drahtgitter sein kann, ist zwischen der äußeren Umfangs­ fläche des Partikelfängers 10 und der inneren Umfangsfläche des Hüllbehälters 11 angeordnet, um hierdurch den Partikel­ fänger 10 im Hüllbehälter 11 abzustützen.

Die Fig. 5a und 5b zeigen den Aufbau des Partikelfän­ gers 10. Fig. 5a ist die Ansicht eines Längsschnitts durch den Partikelfänger 10, und Fig. 5b ist eine Endansicht des Partikelfängers 10. Der Partikelfänger 10 weist ein Schachbrettmuster auf, zum Beispiel aus mehreren Kanälen 10 a, die an ihren stromaufwärts liegenden Enden geschlos­ sen sind, und mehreren Kanälen 10 a′, die an ihren stromab­ wärts liegenden Enden verschlossen sind, wobei sich die Kanäle 10 a, 10 a′ in Achsrichtung des Partikelfängers 10 er­ strecken. Die Kanäle 10 a, 10 a′ sind durch poröse dünne Wände 10 b abgeteilt (Fig. 5b). Abgase, die in den Partikel­ fänger 10 von den Kanälen 10 a′ her eingeleitet werden, die an den stromaufwärts liegenden Enden offen sind, strömen in den Kanälen 10 a′. Da die stromabwärts liegenden Enden der Kanäle 10 a′ verschlossen sind, sind die Abgase gezwun­ gen, durch die porösen dünnen Wände 10 b in die benachbarten Kanäle 10 a überzutreten, während gleichzeitig jene Parti­ kel, die in den Abgasen enthalten sind, von den porösen dünnen Wänden 10 b aufgefangen werden und an diesen anhaf­ ten. Nachdem die Partikel entfernt wurden, werden die Abgase aus den Kanälen 10 a, deren stromabwärts liegende Enden offen sind, abgegeben.

Wie in Fig. 2 gezeigt, ist die elektrische Heizeinrich­ tung 20 elektrisch mit einer Batterie (nicht gezeigt) über eine Heizungs-Betriebsschaltung 21 verbunden. Die Heizein­ richtung 20 weist eine solche Gestalt auf, daß sie in ihrem Inneren einen ausreichenden Strömungsraum aufrecht­ erhält, so daß die Heizeinrichtung 20 nicht wesentlich den Widerstand gegenüber einer Strömungsmittelströmung durch einen Abgasemissionskanal R durch den Hüllbehälter 11 hin­ durch erhöht. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Heizeinrichtung 20 einen gebogenen Heizdraht auf, der als ein Kanthal-Draht bekannt ist, wie in Fig. 3 gezeigt, um die Luft, die durch den Abgasemissionskanal R strömt, gleichförmig zu erwärmen.

Die Einrichtung 19 zum Leiten und Umsetzen von Wärme ist für Luft hinlänglich durchlässig und weist eine vorge­ schriebene Dicke auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Einrichtung 19 zum Leiten und Umsetzen von Wärme dünne Filamente aus porösem Keramikmaterial auf, die in zufälliger Verteilung zu einer bauschigen Lage umgebogen und übereinandergelegt sind, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Die Einrichtung 19 zum Leiten und Umsetzen von Wärme wird dadurch auf eine hohe Temperatur erwärmt, daß sie Wärme aufnimmt, die von der Heizeinrichtung 20 abgestrahlt wird, und ist dem Einlaß 12 zugewandt. Die Einrichtung 19 zum Leiten und Umsetzen von Wärme gibt dann die aufgenommene Wärme an Luft aus dem Einlaß 12 ab, wenn sie durch Abgas­ emissionskanäle 191 in der Einrichtung 19 zum Leiten und Umsetzen von Wärme strömt.

Die Heizungs-Betriebsschaltung 21 für die Heizeinrichtung 20, eine Betriebsschaltung 22 für den Motor der Luftpumpe 15 und eine Betriebsschaltung 31 für das Selektorventil 28 werden durch eine Steuerschaltung 24 in einem Regler 23 gesteuert. Die Steuerschaltung 24 bestimmt den Zeitpunkt zum Beginn einer Wiederaufbereitungs-Betriebsart auf der Grundlage einer Druckinformation, die von einem Druckfühler 25 abgegeben wird, der stromaufwärts vom Partikelfänger 10 angeordnet ist, und betätigt die Heizeinrichtung 20 sowie die Luftpumpe 15 gleichzeitig zum Wiederaufbereiten des Partikelfängers 10. Genauer gesagt, der Partikelfänger 10 beginnt mit seiner Wiederaufbereitung in Abhängigkeit von einem Anschaltsignal, das von der Steuerschaltung 24 ab­ gegeben wird, wenn ein vorgeschriebenes Druckniveau vom Druckfühler 25 gemessen wird.

Die Einrichtung 19 zum Leiten und Umsetzen von Wärme ist an der rohrförmigen Trommel 111 im Raum 18 durch eine be­ kannte Aufnahme 26 angebracht, die imstande ist, die durch Wärme verursachte Verformung der Einrichtung 19 zum Leiten und Umsetzen von Wärme aufzunehmen.

Die Einrichtung zum Reinigen der Abgasemission arbeitet wäh­ rend der Fahrt des Kraftfahrzeuges auf die folgende Weise:

Während die Menge an Partikeln, die durch den Partikelfän­ ger 10 aufgefangen werden, gering ist, ist auch der Druck­ pegel, der vom Druckfühler 25 gemessen wird, niedrig, und die Heizeinrichtung 20, die Luftpumpe 15 und das Selektor­ ventil 28 werden nicht betätigt.

Wenn die Menge der Partikel, die aus den Abgasen von dem Partikelfänger 10 aufgefangen wurden, zugenommen hat, dann steigt auch der Druck im Abgasemissionskanal R an. Wenn der gemessene Druck einen bestimmten Druckpegel übersteigt, dann erregt die Steuerschaltung 24 die Heizeinrichtung 20, betätigt die Luftpumpe 15 und schaltet das Selektorventil 28 um.

Die Strömung der Abgase in den Abgasemissionskanal R wird durch das Selektorventil 28 abgestellt und in das Zweig­ rohr 29 und den Schalldämpfer 30 zur Abgabe in die Umge­ bungsluft abgeleitet. Zu diesem Zeitpunkt wird nur Frisch­ luft aus der Luftdüse in den Einlaß 12 eingeleitet.

Während der Wiederaufbereitung des Partikelfängers 10 wird die von der Heizeinrichtung 20 erzeugte Wärme benutzt, um die Partikel nahe dem Eintrittsende 101 des Partikelfän­ gers 10 zu verbrennen. Die Wärmestrahlung aus der Heizein­ richtung 20, die gegen den Einlaß 12 gerichtet ist, wird von der Einrichtung 19 zum Leiten und Umsetzen von Wärme empfangen und von der Luft aufgenommen, die vom Einlaß 12 her zugeführt wird. Die erwärmte Luft strömt dann durch die Heizeinrichtung 20 zum Eintrittsende 101 des Partikel­ fängers 10 zum Verbrennen der Partikel, die im Partikel­ fänger 10 aufgefangen sind.

Nach dem Verstreichen eines vorgeschriebenen Zeitraumes schaltet die Steuerschaltung 24 die Heizeinrichtung 20 und die Luftpumpe 15 ab und schaltet das Selektroventil 28 zurück, um es den Abgasen zu ermöglichen, durch den Abgas­ emissionskanal R zu strömen.

Wie oben beschrieben, wird die Wärme, die von der Heizein­ richtung 20 erzeugt wurde und die sonst dadurch vergeudet würde, daß sie in den Vorderabschnitt der rohrförmigen Trommel 111 und das Anschlußstück 112 abgestrahlt und an die Umgebungsluft abgeleitet würde, wirksam genutzt zum Verbrennen der aufgefangenen Partikel.

Ein zweites Ausführungsbeispiel, welches eine Abwandlung der Einrichtung 19 zum Leiten und Umsetzen von Wärme ist, welche oben beschrieben wurde, ist in Fig. 6 gezeigt. Die Einrichtung 19 zum Leiten und Umsetzen von Wärme, die in Fig. 6 gezeigt ist, hat die Form einer Jalousie.

Fig. 7 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel, welches auch eine Abwandlung der Einrichtung 19 zum Leiten und Umsetzen von Wärme des ersten Ausführungsbeispiels ist. Die Ein­ richtung 19 zum Leiten und Umsetzen von Wärme, die in Fig. 7 gezeigt ist, weist eine Anzahl versetzter schmaler Streifen 17 auf.

Die Einrichtung 19 zum Leiten und Umsetzen von Wärme nach dem ersten, zweiten und dritten Ausführungsbeispiel dient dazu, jene Wärme zu sammeln, die von der Heizeinrichtung 20 abgegeben wird, aber nicht von der Heizeinrichtung 20 gegen den Partikelfänger 10 gerichtet ist, und gibt die gesammelte Wärme an die einströmende Luft ab. Deshalb kann die von der Heizeinrichtung 20 erzeugte Wärme wirksam be­ nutzt werden, ist die Heizeinrichtung 20 daran gehindert, zu wenig Wärme zu liefern und können die aufgefangenen Par­ tikel vollständig verbrannt werden.

Die Einrichtung 19 zum Leiten und Umsetzen von Wärme ent­ sprechend einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegen­ den Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 8 und 9 beschrieben. Die Einrichtung 19 zum Leiten und Umsetzen von Wärme, die in Fig. 8 gezeigt ist, weist einen porösen Keramikkörper auf. Das poröse Keramikmaterial der Einrich­ tung 19 zum Leiten und Umsetzen von Wärme ist nicht auf eine spezielle Art beschränkt, ist jedoch bevorzugt kordiert, da die Einrichtung 19 zum Leiten und Umsetzen von Wärme eine hohe Wärmebeständigkeit, chemische Bestän­ digkeit und Wärme-Schockbeständigkeit aufweisen muß. Wie in Fig. 8 gezeigt, weist die Einrichtung 19 zum Leiten und Umsetzen von Wärme einen Bienenwabenaufbau auf und ist aus einem oberen und unteren halbkreisförmigen porösen keramischen Teil 19 a, 19 b zusammengesetzt, die unterschied­ liche Maschenweite bzw. Durchlaßweite aufweisen und anein­ ander angefügt sind. Die Maschenweite des unteren porösen keramischen Teils 19 b ist größer als die Maschenweite des oberen porösen keramischen Teils 19 a, so daß die Menge an Luft, die durch die Einrichtung 19 zum Leiten und Umsetzen von Wärme hindurchströmt, am unteren Teil 19 a größer ist als am oberen Teil 19 b. Deshalb ist, wie in Fig. 9 ge­ zeigt, die Menge an Abgasen, die in die Einrichtung 19 zum Leiten und Umsetzen von Wärme eingeleitet wird, an deren unterem Abschnitt größer als an deren oberem Abschnitt.

Genauer gesagt, die Abgase, die in den Hüllbehälter 11 längs des Pfeiles A einströmen, treten zunächst durch die Einrichtung 19 zum Leiten und Umsetzen von Wärme hindurch. Da die Menge an Abgasen, die durch den unteren Abschnitt der Einrichtung 19 zum Leiten und Umsetzen von Wärme hin­ durchströmen, wie durch den Pfeil B bezeichnet, größer ist als die Menge an Abgasen, die durch den oberen Abschnitt der Einrichtung 19 zum Leiten und Umsetzen von Wärme strö­ men, wie durch den Pfeil C bezeichnet, ist die Menge an Abgasen, die von der Heizeinrichtung 20 erhitzt werden, die stromabwärts von der Einrichtung 19 zum Leiten und Um­ setzen von Wärme angeordnet ist, am unteren Abschnitt der Heizeinrichtung 20 größer als am oberen Abschnitt der Heiz­ einrichtung 20.

Nach dem Durchtritt durch die Einrichtung 19 zum Leiten und Umsetzen von Wärme werden die Abgase durch die Heizein­ richtung 20 erwärmt und steigen infolge der natürlichen Konvektion, bevor die erwärmten Abgase den Einlaß oder das stromaufwärts gelegene Ende des Partikelfängers 10 errei­ chen. Da die Menge erwärmter Abgase nach dem Durchtritt durch die Heizeinrichtung 20 in einem unteren Bereich größer ist als in einem oberen Bereich, steigt ein Anteil der unteren größeren Menge erwärmter Abgase so an, daß die Abgase, die in den Partikelfänger 10 eintreten, in ihrer Mengenverteilung über den Gesamtbereich des Eintrittsendes des Partikelfängers 10 gleichmäßig vorliegen. Deshalb strömen Abgase mit einer im wesentlichen gleichförmigen Temperatur durch die Kanäle 10 a, 10 a′ (Fig. 5) in im wesentlichen gleichförmigen Mengen. Als Ergebnis werden die in dem Partikelfänger 10 eingeschlossenen Partikel gleich­ förmig und wirksam verbrannt, und der Partikelfänger 10 ist daran gehindert, Wärmespannungen unterworfen zu werden.

Beim vierten Ausführungsbeispiel ist die Einrichtung 19 zum Leiten und Umsetzen von Wärme aus dem oberen und unte­ ren porösen keramischen Teil 19 a, 19 b zusammengesetzt. Die Einrichtung 19 zum Leiten und Umsetzen von Wärme kann aber euch einen porösen Körper aufweisen, der so aufgebaut ist, daß die Abgase in Mengen hindurchtreten, welche fort­ laufend in Richtung nach unten quer über den Körper hinweg zunehmen.

Die Fig. 10 und 11 stellen ein fünftes Ausführungsbei­ spiel dar, welches eine Abwandlung des Partikelfängers 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist. Der abgewandelte Partikelfänger 10 weist ein zylindrisches Filter auf, das aus mehreren (beispielsweise drei) Filterelementen 51, 52 und 53 zusammengesetzt ist, die in konzentrischer Zuord­ nung angeordnet sind. Das mittlere Filterelement 51 weist die Form eines Stabes auf, über welchen das kreisringför­ mige Filterelement 52 passend aufgesetzt ist, wobei zwischen diesen ein schmaler Spalt oder ein geringes Spiel verblie­ ben ist. Das kreisringförmige Filterelement 53 ist auch über das kreisringförmige Filterelement 52 mit einem hier­ zwischen verbliebenen kleinen Spalt oder Spiel passend aufgebracht. Jedes der Filterelemente 51, 52, 53 ist aus einem porösen Keramikkörper aus kordiert oder dergleichen zusammengesetzt, mit einer Vielzahl von Kanälen, wie bei dem Aufbau, der in den Fig. 5a und 5b gezeigt ist.

Ein federndes Stützteil 55 ist im Ringspalt zwischen den Filterelementen 51 und 52 angeordnet, und ein anderes federn­ des Stützteil 56 ist im Ringspalt zwischen den Filterele­ menten 52 und 53 angeordnet. Die federnden Stützteile 55, 56 sollten bevorzugt, jedoch nicht notwendigerweise, aus wärmeexpansivem Keramikmaterial hergestellt sein, das aus einem wärmeexpandierenden Mittel, wie etwa Vermiculit oder dergleichen, Keramikfasern, etwa aus Aluminiumoxid, Sili­ ciumoxid oder dergleichen, und einem organischen Binde­ mittel zusammengesetzt ist. Da das wärmeexpansive Keramik­ material in hohem Grade federfähig und wärmeisolierend ist, ist es höchst wirksam, um Wärme daran zu hindern, zwischen den Filterelementen 51, 52 und 53 übertragen zu werden, und um eine gleichförmige Temperaturverteilung zu erreichen. Die federnden Stützteile 55, 56 können zwischen den Fil­ terelementen 51, 52, 53 auch nur an ihren axial gegenüber­ liegenden Enden eingesetzt sein.

Abgase, die in den Hüllbehälter 11 (Fig. 1) einströmen, werden durch die Einrichtung 19 zum Leiten und Umsetzen von Wärme und die Heizeinrichtung 20 erwärmt, und die er­ wärmten Gase erreichen das stromaufwärts gelegene Eintritts­ ende des Partikelfängers 10 und strömen in die Filterele­ mente 51, 52, 53 von deren stromaufwärts gelegenen End­ flächen 51 a, 52 a, 53 a her ein. Zu diesem Zeitpunkt treten die erwärmten Gase in die Endflächen 51 a, 52 a, 53 a mit einer im wesentlichen gleichförmigen Mengenverteilung und einer im wesentlichen gleichförmigen Temperaturverteilung ein. Da die erwärmten Gase durch die Filterelemente 51, 52, 53 zu deren stromabwärts gelegenen Endflächen hin strömen, wie durch die Pfeile in Fig. 11 bezeichnet, während die gleichförmige Mengenverteilung und die gleichförmige Tem­ peraturverteilung aufrechterhalten bleiben, sind die er­ wärmten Gase daran gehindert, in der Mitte des Partikel­ fängers 10 konzentriert zu werden. Somit ist jeder Tempera­ turgradient in radialer Richtung des Partikelfängers 10 klein eingestellt. Die aufgefangenen Partikel im Partikel­ fänger 10 werden deshalb voll verbrannt, und auch deshalb, weil die Wärme, die von der Heizeinrichtung 20 erzeugt wird, wirksam genutzt werden kann. Der Partikelfänger 10 ist daran gehindert, Wärmespannungen ausgesetzt zu werden, weil die Partikel gleichförmig verbrannt werden.

Bei der vorliegenden Erfindung, wie sie oben beschrieben ist, wird die Wärme, die von der Heizeinrichtung 20 er­ zeugt wird, benutzt, um Abgase durch die Einrichtung 19 zum Leiten und Umsetzen von Wärme zu erhitzen, und die Ab­ gase, die durch die Einrichtung 19 zum Leiten und Umsetzen von Wärme erhitzt wurden, werden durch die gesamte Fläche des Partikelfängers 10 hindurchgeleitet, um die aufgefan­ genen Partikel vollständig zu verbrennen. Als Ergebnis wird die Wärme, die von der Heizeinrichtung 20 erzeugt wird, in hohem Grade genutzt. Selbst wenn die elektrische Heizein­ richtung 20 nicht mit ausreichender elektrischer Energie von der Batterie am Kraftfahrzeug gespeist wird, kann die zugeführte elektrische Energie wirksam für die gute Ver­ brennung der aufgefangenen Partikel genutzt werden, um den Partikelfänger 10 hinlänglich wieder aufzubereiten.

Obwohl bestimmte bevorzugte Ausführungsbeispiele gezeigt und beschrieben wurden, wird darauf hingewiesen, daß viele Änderungen und Abwandlungen hieran vorgenommen werden kön­ nen, ohne daß man den Umfang der vorliegenden Erfindung verläßt.

Claims (8)

1. Einrichtung zur Reinigung der Abgasemission für die Verwendung bei einem Dieselmotor, der einen Abgasemissions­ kanal aufweist, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• - ein Partikelfänger (10), der dazu eingerichtet ist, im Abgasemissionskanal (R) angeordnet zu sein, um jene Partikel aufzufangen, die in den Abgasen enthalten sind, welche vom Dieselmotor abgegeben werden,
• - ein Hüllbehälter (11), der den Partikelfänger (10) aufnimmt,
• - eine elektrische Heizeinrichtung (20), die im Hüllbe­ hälter (11) stromaufwärts vom Partikelfänger (10) an­ geordnet ist, um die Abgase auf eine Temperatur aufzu­ heizen, welche hoch genug ist, um jene Partikel zu verbrennen, die von dem Partikelfänger aufgefangen wurden, und
• - eine Einrichtung (19) zum Leiten und Umsetzen von Wärme, die im Hüllbehälter (11) stromaufwärts von der elek­ trischen Heizeinrichtung (20) angeordnet ist, um die Wärme, die von der elektrischen Heizeinrichtung abge­ strahlt wird, aufzunehmen und die aufgenommene Wärme an Luft abzugeben, die von einer Stelle stromaufwärts vom Hüllbehälter in den Partikelfänger (10) einströmt.

2. Einrichtung zur Reinigung der Abgasemission nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (19) zum Leiten und Umsetzen von Wärme ein Bündel von Abgaskanälen aufweist, daß die Abgaskanäle eine Kanal-Querschnittsfläche aufweisen, die im unteren Abschnitt (19 b) der Einrichtung (19) zum Leiten und Umsetzen von Wärme größer ist als in einem oberen Abschnitt (19 a) die­ ser Einrichtung.

3. Einrichtung zur Reinigung der Abgasemission nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Einrichtung (19) zum Leiten und Umsetzen von Wärme einen bienenwabenförmigen Aufbau aufweist, der aus porösem Keramikmaterial hergestellt ist.

4. Einrichtung zur Reinigung der Abgasemission nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (19) zum Leiten und Umsetzen von Wärme einen porösen Keramikkörper mit einer Vielzahl von Abgas­ kanälen aufweist, daß die Einrichtung zum Leiten und Um­ setzen von Wärme aus einem oberen und unteren Teil (19 a, 19 b) mit halbkreisförmigem Querschnitt zusammengesetzt ist, und daß die Abgaskanäle eine Kanal-Querschnittsfläche aufweisen, die im unteren Teil (19 b) größer als im obe­ ren Teil (19 a) ist.

5. Einrichtung zur Reinigung der Abgasemission nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einrichtung (19) zum Leiten und Umsetzen von Wärme Filamente aus porösem Keramikmaterial aufweist, die in zufälliger Verteilung umgefaltet und auf sich selbst umgeschlagen sind, und daß die Einrichtung zum Leiten und Umsetzen von Wärme für Luft durchlässig ist und eine bestimmte Breite aufweist.

6. Einrichtung zur Reinigung der Abgasemission nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner gekenn­ zeichnet durch die folgenden Merkmale:

• - ein Selektorventeil (28), das an den Abgasemissionskanal (R) stromaufwärts vom Hüllbehälter (11) angeschlossen ist,
• - ein Zweigrohr (29), das sich vom Selektorventil (28) aus so erstreckt, daß es den Hüllbehälter (11) über­ brückt,
• - eine Luftpumpe (15),
• - eine Luftdüse (14), die an die Luftpumpe (15) angeschlos­ sen und nahe einem Einlaß (12) des Hüllbehälters (11) angeordnet ist, um Luft aus der Luftpumpe (15) in die Einrichtung (19) zum Leiten und Umsetzen von Wärme einzuleiten,
• - ein Druckfühler (25), der im Abgasemissionskanal (R) stromaufwärts vom Selektorventil (28) angeordnet ist, und
• - eine Steuerschaltung (23) zum Betätigen der Luftpumpe (15) und zum Erregen der elektrischen Heizeinrichtung (20), um die aufgefangenen Partikel zu verbrennen, und zum Betätigen des Selektorventils (28), um die Abgase dann um den Hüllbehälter (11) herumzuleiten, wenn ein Druck, der höher ist als ein vorgegebener Druckpegel, im Abgasemissionskanal (R) vom Druckfühler (25) gemessen wird.

7. Einrichtung zur Reinigung der Abgasemission nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Partikelfänger (10) ein zylin­ drisches Filter aufweist, das aus mehreren konzentrischen, ineinandersitzenden Filterelementen (51, 52, 53) mit zwi­ scheneinander freigelassenen Spalten zusammengesetzt ist, und daß federnde Stützglieder (55, 56) jeweils in den Spalten mindestens an den axial entgegengesetzten Enden der Filterelemente angeordnet sind.

8. Einrichtung zur Reinigung der Abgasemission nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterelemente (51, 52, 53) ein mittiges stabförmiges Filterelement (51), ein Zwischen-Filterelement (52), das über das mittige Filterelement mit einem dazwischenliegen­ den Spalt aufgesetzt ist, und ein äußeres Filterelement (53) aufweisen, welches über das Zwischen-Filterelement mit einem Spalt hierzwischen aufgesetzt ist, und daß jedes Filterelement einen porösen keramischen Körper aufweist, mit einer Vielzahl von Abgaskanälen, und daß die federn­ den Stützglieder (55, 56) sich jeweils in den Spalten über die Gesamtlänge des Filters (10) erstrecken.