DE4012719A1 - Engine esp. diesel engine exhaust gas purificn. by complete filtration - with gas permeable filter of refractory fibres to remove solid particles, e.g. soot - Google Patents

Engine esp. diesel engine exhaust gas purificn. by complete filtration - with gas permeable filter of refractory fibres to remove solid particles, e.g. soot

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Abstract

Elimination of harmful constituent from engine exhaust gas, esp. from diesel engines, involves passing the gas through a gas-permeable filter consisting (partly) of fibres withstanding high temp. These fibres contain metal oxide(s) and/or metalloid oxide(s) and opt. binder, additives, support and catalyst for oxidn. of combustible particles, esp. soot, hydrocarbons and/or CO and/or reducing NOx. The gas is passed into chamber(s) of a filter having inner filter(s) surrounded by an outer filter; this chamber is closed on the outlet side; the filtered gas is delivered from chamber(s) closed on the inlet side; and the filter has a density of 0.03-1.5, pref. 0.06-1, esp. 0.06-0.5 g/cc. The gas is pref. through a filter surrounded by a support suited to the gas flow. A gas-permeable cloth- or mat-type sheath. The filter fibres consist (mainly) of Al2O3, SiO2 and metal(loid) oxide(s), pref. ZrO2 and/or TiO2 fibres, is used on the outlet side. When the filter is laden with combustible particles, a heater, pref. a burner, is switched on, to burn these. ADVANTAGE - The process is highly effective and very economical. The construction of the filter ensures that all the gas passes through it.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beseitigung schädlicher Bestandteile aus Abgasen von Brennkraftmaschinen, insbesondere von Dieselmotoren bei denen die Abgase durch eine Filteranordnung geleitet werden, die aus wenigstens einem inneren und einem äußeren Filter besteht, wobei das Filtermaterial wenigstens teilweise aus thermisch hoch belastbaren Fasern besteht, die wenigstens ein Metalloxid und/oder Halbmetalloxid enthalten.The present invention relates to a method and a device for Elimination of harmful components from exhaust gases of internal combustion engines, in particular of diesel engines in which the exhaust gases through a filter assembly be guided, which consists of at least one inner and one outer Filter consists, wherein the filter material at least partially made of thermal consists of highly resilient fibers containing at least one metal oxide and / or Semi-metal oxide included.

Das zunehmende Umweltbewußtsein hat schon seit langem, so z. B. in den Vereinigten Staaten von Amerika seit 1978, dazu geführt, daß für Kraftfahrzeuge mit Otto-Motoren Katalysatoren vorgeschrieben werden, um in den Abgasen die Emissionen an Kohlenwasserstoffen, Kohlenmonoxid und NOx zu minimieren.The increasing environmental awareness has long been such. For example, in the United States of America since 1978, catalytic converters have been mandated for cars with petrol engines to minimize emissions of hydrocarbons, carbon monoxide, and NO x in the exhaust gases.

Erst seit wenigen Jahren sind auch Dieselfahrzeuge unter Kritik geraten, nachdem der Verdacht geäußert wurde, daß die im Abgas dieser Fahrzeuge enthaltenen Rußpartikel möglicherweise krebserzeugend sind.Diesel vehicles have come under criticism only for a few years, after the suspicion was expressed that contained in the exhaust of these vehicles Soot particles may be carcinogenic.

Zahlreiche Fahrzeughersteller und andere Fachleute haben sich daher während der letzten Jahre intensiv mit Lösungsmöglichkeiten befaßt, die Emission von Rußpartikeln zu vermeiden bzw. zumindest weitgehend zu vermeiden.Numerous vehicle manufacturers and other professionals have therefore during In recent years, there has been a great deal of possible solutions, the issue To avoid or at least largely avoid soot particles.

Obgleich als Folge zahlreiche Patentanmeldungen auf diesem Gebiet bekannt wurden, ist bis heute keine Lösung erkennbar, die auf sichere und vor allem für Diesel-PKW-Fahrer wirtschaftlich tragbare Weise die Rußemission vollständig bzw. nahezu vollständig unterbindet.Although as a consequence numerous patent applications in this field are known no solution has been found to date that is secure and, above all, for diesel car driver economically portable way the soot emission completely or almost completely prevented.

Es sind ferner sehr zahlreiche Patentanmeldungen und Patente bekannt, welche Katalysatoren und Vorrichtungen zur Reduktion von NOx, Oxidation von Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid betreffen.There are also very many patent applications and patents known which relate to catalysts and devices for the reduction of NO x , oxidation of hydrocarbons and carbon monoxide.

Nur ein Teil des Standes der Technik kann daher im folgenden Abschnitt zitiert werden.Only part of the state of the art can therefore be found in the following section  be quoted.

Ein Katalysator, der nur die Oxidation von CO und Kohlenwasserstoffen betrifft, ist in DE-OS 21 55 338 offenbart. Er kann Lanthan und seltene Erden, Strontium, Barium, Nickel, Kobalt, Eisen, Zink, Kupfer, Ruthenium, Osmium, Titan, Molybdän, Wolfram, Niob, Mangan, Vanadium, Tantal u. a. enthalten.A catalyst that only affects the oxidation of CO and hydrocarbons, is disclosed in DE-OS 21 55 338. He can be lanthanum and rare Earth, strontium, barium, nickel, cobalt, iron, zinc, copper, ruthenium, Osmium, titanium, molybdenum, tungsten, niobium, manganese, vanadium, tantalum and the like. a. contain.

Die DE-OS 23 03 695 offenbart einen Oxidationskatalysator, der Manganoxid und Platin und/oder Palladium enthält. Katalysatoren, die nur zur Reduktion von NOx dienen, sind in der DE-OS 21 33 271 offenbart. Sie bestehen aus Manganoxid, Palladium und Eisenoxid oder Nickel-, Kobalt-, Kupfer-, Zink- oder Ceroxid auf einem geglühten Aluminiumoxidträger. Auch die DE-OS 21 40 852 offenbart einen Reduktionskatalysator, der aus Palladium und Rhodium auf einem geglühten Träger besteht.DE-OS 23 03 695 discloses an oxidation catalyst containing manganese oxide and platinum and / or palladium. Catalysts which serve only for the reduction of NO x , are disclosed in DE-OS 21 33 271. They consist of manganese oxide, palladium and iron oxide or nickel, cobalt, copper, zinc or cerium oxide on a calcined alumina support. Also DE-OS 21 40 852 discloses a reduction catalyst consisting of palladium and rhodium on a annealed carrier.

Die DE-OS 21 58 877 offenbart ein Zweibett-System bestehend aus einem Reduktions- und einem Oxidationsbett. Reduktionskatalysatoren sind Rhodium, Iridium oder Palladium. Der Reduktionskatalysator in DE-OS 23 55 418 ist Nickel-Kupfer. Ein Katalysator zur gleichzeitigen Entfernung von NOx, Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid ist in DE-OS 29 28 249 offenbart. Es wird ein Katalysator verwendet, der Cer, Lanthan, Rhodium, Platin, Palladium und Phosphor auf einem feuerfesten anorganischen Träger enthält.DE-OS 21 58 877 discloses a two-bed system consisting of a reduction and an oxidation bed. Reduction catalysts are rhodium, iridium or palladium. The reduction catalyst in DE-OS 23 55 418 is nickel-copper. A catalyst for the simultaneous removal of NO x , hydrocarbons and carbon monoxide is disclosed in DE-OS 29 28 249. A catalyst comprising cerium, lanthanum, rhodium, platinum, palladium and phosphorus on a refractory inorganic support is used.

Nach DE-OS 23 06 395 und DE-OS 24 16 753 besteht ein solcher Katalysator aus einem Metall aus der Gruppe Ruthenium, Rhodium, Palladium und Platin und einem Metall aus der Gruppe Aluminium, Titan, Chrom, Mangan, Kobalt, Nickel. Träger ist ein stoßfestes, schwach poröses, keramisches Material. Auch der in der DE-OS 26 02 286 offenbarte Katalysator ermöglicht die gleichzeitige Reduktion und Oxidation von Schadstoffen. Die aktiven Metalle sind Palladium, Platin, Ceroxid, Zirkonoxid und Nickeloxid. Träger ist Siliziumdioxid und/oder Aluminiumoxid.According to DE-OS 23 06 395 and DE-OS 24 16 753, such a catalyst from a metal from the group ruthenium, rhodium, palladium and platinum and a metal from the group aluminum, titanium, chromium, manganese, cobalt, Nickel. Carrier is a shock-resistant, weakly porous, ceramic material. The disclosed in DE-OS 26 02 286 catalyst allows the simultaneous reduction and oxidation of pollutants. The active metals are palladium, platinum, ceria, zirconia and nickel oxide. Carrier is Silica and / or alumina.

Die DE-OS 3 22 23 500 offenbart einen Katalysator, der aus Palladium, Rhodium, Ceroxid und Eisenoxid auf Aluminiumoxid als Träger besteht. Schließlich offenbart die DE-OS 33 25 292 einen Katalysator aus Eisen, Nickel und Kobalt auf Keramik aus Aluminiumoxid oder Titanoxid. Patentanmeldungen und Veröffentlichungen, welche die Entfernung von Ruß betreffen, sollen im folgenden Abschnitt kurz beschrieben werden. Nur in wenigen Fällen wird nach diesem Stand der Technik bei der Rußverbrennung mit einem Oxidations- Katalysator gearbeitet.DE-OS 3 22 23 500 discloses a catalyst consisting of palladium, rhodium, Ceria and iron oxide on alumina as a carrier. After all  DE-OS 33 25 292 discloses a catalyst of iron, nickel and Cobalt on ceramics of alumina or titania. Patent applications and Publications concerning the removal of soot are to be described in US Pat briefly describe the following section. Only in a few cases will according to this prior art in the soot combustion with an oxidation Catalyst worked.

In der DE-OS 25 19 609 ist eine Vorrichtung zum Abtrennen von Ruß beschrieben, in der ein gefalteter Filter beschrieben ist, in dem sich an mehreren Stellen Initialzünder und Temperaturfühler befinden. Durch Differenzdruckmessung vor und hinter dem Filter wird an einer bestimmten Stelle die Zündung in Gang gesetzt, so daß in diesem Bereich der Ruß abbrennt. Da es sich bei den hier verwendeten Filtern um Materialien handelt von nur begrenzter thermischer Belastbarkeit (S. 8, Absatz 2), wird durch die obengenannten Temperaturfühler bei Erreichen einer bestimmten Temperatur ein Bypass geöffnet, so daß ein Teil des Abgases ungefiltert abströmt.In DE-OS 25 19 609 a device for separating soot is described, in which a folded filter is described, in which at several Make initial igniter and temperature sensor are located. By differential pressure measurement in front of and behind the filter, the ignition is at a certain point set in motion, so that the soot burns in this area. As it is The materials used here are of limited scope thermal load capacity (page 8, paragraph 2) is determined by the above Temperature sensor opens a bypass when a certain temperature is reached, so that a portion of the exhaust gas flows unfiltered.

In der DE-OS 30 17 784 wird ein Rußfilter aus poröser Keramik beschrieben, in dem eine Heizspirale eingelassen ist, die mit dem Filter in Verbindung steht. Das Filter ist röhrenförmig, wobei das ungereinigte Abgas ins Innere der Röhre geleitet wird, in dem sich ein schraubenförmiges Leitblech befindet, so daß der Ruß aufgrund seines höheren spezifischen Gewichts durch Fliehkraft auf der inneren Wand des Filters abgeschieden wird.In DE-OS 30 17 784 a soot filter made of porous ceramic is described, in which a heating coil is inserted, which is in communication with the filter stands. The filter is tubular, with the unpurified exhaust gas inside the tube is passed, in which there is a helical baffle, so that the soot due to its higher specific gravity by Centrifugal force is deposited on the inner wall of the filter.

Die DE-OS 30 24 539 offenbart eine Vorrichtung zum Beseitigen von Ruß aus Abgasen, die im wesentlichen aus einem Filter besteht, das gemäß angegebenem Beispiel aus SiO₂-Fasern besteht. Das Abbrennen des abgelagerten Rußes erfolgt durch Mikrowellen, wobei Wandelemente reingasseitig am Filter angeordnet sind, die für Mikrowellen undurchlässig sind.DE-OS 30 24 539 discloses a device for removing soot from Exhaust gases, which consists essentially of a filter, according to the stated Example consists of SiO₂ fibers. The burning off of the deposited soot is done by microwaves, with wall elements arranged on the clean gas side of the filter are impermeable to microwaves.

Vom gleichen Anmelder wird in der DE-OS 31 11 228 ein Rußfilter ebenfalls aus SiO₂-Fasern offenbart, wobei nach Beladung der abgeschiedene Ruß mit Hilfe eines pulverförmigen oder flüssigen Rußentfernungsmittels zum Verbrennen gebracht wird. Als ein solches Mittel wird Kupfer-(I)-chlorid genannt. Diese Erfindung bemüht sich um die Lösung der Aufgabenstellung auf dem Gebiet der Rußentfernung aus Abgasen von Dieselbrennkraftmaschinen, die Temperatur zur Verbrennung des abgeschiedenen Rußes auf <600°C zu senken.From the same applicant in DE-OS 31 11 228 a soot filter also disclosed SiO₂ fibers, wherein after loading the deposited soot with Help a powdered or liquid soot removal agent for burning is brought. As such agent is called copper (I) chloride. This invention seeks to solve the problem  the field of soot removal from exhaust gases of diesel internal combustion engines, the Lower the temperature for combustion of the deposited soot to <600 ° C.

Ein weiteres Verfahren zur Abtrennung und Verbrennung des abgetrennten Rußes wird in der DE-OS 36 22 623 beschrieben. Das Filter besteht aus gesponnenen Quarzglas- oder Keramikfasern oder aus offenporiger Schaumkeramik oder feinem Oxidkeramikgranulat. Wesentliches erfinderisches Merkmal ist die Verbrennung des am Filter abgelagerten Rußes durch Nutzung der elektrischen Leitfähigkeit des Rußes selbst.Another method for separation and combustion of the separated Carbon black is described in DE-OS 36 22 623. The filter is made of spun Quartz glass or ceramic fibers or of open-cell foam ceramic or fine oxide ceramic granules. Essential innovative feature is the combustion of the soot deposited on the filter by the use of electric Conductivity of the carbon black itself.

Die DE-OS 36 35 038 offenbart Rußfilter, wie sie vom gleichen Anmelder in der DE-OS 36 22 623 beschrieben sind, die jedoch zusätzlich fein- und grobmaschige Siebe enthalten, wobei das verwendete Filtergranulatmaterial durch Druckluft verdichtet wird.DE-OS 36 35 038 discloses soot filters, as described by the same applicant in DE-OS 36 22 623 are described, but in addition fine and coarse mesh Sieves contain, wherein the filter granules used by Compressed air is compressed.

Auch die DE-OS 23 53 346 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entfernung von brennbaren teilchenförmigen Stoffen aus Abgasen von Verbrennungsmotoren. Es werden Filter aus feuerfestem, polykristallinem Material verwendet, wobei die Temperatur der in das Filter geleiteten Abgase so hoch sein muß, daß zumindest ein Teil der herausfiltrierten festen Teilchen verbrennt. Das Filter kann auch Katalysatoren zur Verbesserung der Verbrennung enthalten sowie Katalysatoren zur Entfernung von CO, NOx und Kohlenwasserstoffen. Um im Falle der Rußverbrennung genügend hohe Abgastemperaturen einhalten zu können, wird das Filter im allgemeinen möglichst dicht hinter dem Motor angebracht. Unter Kaltstartbedingungen sammelt sich daher zunächst Ruß im Filter an, der anschließend bei hoher Belastung nach Erreichen der erforderlichen Temperatur verbrennt. Die Filtermaterialien können die Form von Stapelfasern, Papier, Tüchern, Bahnen, Platten und Filzen besitzen aber auch Zylinder, Pfropfen oder Kissen aus Fasern sein, wobei bei den letzteren eine verhältnismäßig kleine Oberfläche vorliegt. Hohle Zylinder werden durch Wicklung der zuerst genannten Materialien auf einem rohrförmigen Dorn hergestellt, der auch im Filter verbleiben kann.The DE-OS 23 53 346 describes a method and apparatus for removing combustible particulate matter from exhaust gases of internal combustion engines. Filters made of refractory polycrystalline material are used, wherein the temperature of the exhaust gases conducted into the filter must be so high that at least a portion of the filtered-out solid particles burns. The filter may also contain catalysts for improving combustion, as well as catalysts for removing CO, NO x and hydrocarbons. In order to be able to maintain sufficiently high exhaust gas temperatures in the case of soot combustion, the filter is generally mounted as close as possible behind the engine. Under cold start conditions, soot initially collects in the filter, which then burns at high load after reaching the required temperature. The filter materials may be in the form of staple fibers, paper, towels, sheets, sheets and felts but may also be cylinders, plugs or pads of fibers, the latter having a relatively small surface area. Hollow cylinders are made by winding the former materials on a tubular mandrel which may also remain in the filter.

Um einen zu hohen Rückdruck bei entsprechender Ablagerung fester Partikel und damit eine Beschädigung des Filters zu vermeiden, ist bei einem Teil des Standes der Technik ein Umwegventil vorgesehen, um für diesen Fall Abgas ungefiltert am Filter vorbeileiten zu können.Too high a back pressure with appropriate deposition of solid particles and to avoid damaging the filter is in one part  In the prior art, a bypass valve is provided to exhaust in this case unfiltered to be able to pass the filter.

In der DE-OS 34 44 397 ist ein Verfahren zur Herstellung von feuerfesten Formteilen offenbart, die sich auch zur Verwendung als Filterelemente für Abgase aus Verbrennungsmotoren eignen. Die Formteile werden aus einer Aufschlämmung feuerfester Fasern und zusätzlicher feinteiliger feuerfester Materialien hergestellt. Es werden Fasern bestimmter Länge beansprucht. Die feinteiligen Materialien werden durch Flockungsmittel auf den Fasern abgeschieden. Das Wasser wird aus der Aufschlämmung abgesaugt und auf das Formteil Druck von 2 bar durch Aufpressen eines Stempels ausgeübt. Das Absaugen erfolgt aus einem mit Siebboden versehenen Formkasten, wesentlich ist jedoch, daß gleichzeitig Druck ausgeübt wird. Die feuerfesten Fasern sind übliche keramische Fasern mit Al₂O₃-Gehalten von 45 Gew.-%. Die feinverteilten Materialien können sein: SiO₂, Al₂O₃, Schamotte, Kaoline, ZrO₂, Zirkonsilikat, TiO₂ und Cr₂O₃. Durch die Anwendung von Druck werden gewünschte Dichten bis zu 1 g/cm³ erhalten. Als Bindemittel werden anorganische Phosphate und organische Bindemittel verwendet.In DE-OS 34 44 397 is a process for the production of refractory Moldings disclosed, which are also suitable for use as filter elements for Exhaust gases from internal combustion engines are suitable. The moldings are made from a slurry refractory fibers and additional finely divided refractory Materials made. It claimed fibers of a certain length. The finely divided materials are deposited on the fibers by flocculants. The water is sucked out of the slurry and onto the molded part Pressure of 2 bar exerted by pressing a punch. The suction takes place from a provided with sieve bottom molding box, is essential however, that pressure is applied simultaneously. The refractory fibers are conventional ceramic fibers with Al₂O₃ contents of 45 wt .-%. The finely divided Materials may be: SiO₂, Al₂O₃, chamotte, kaolin, ZrO₂, Zirkonsilikat, TiO₂ and Cr₂O₃. By applying pressure will be desired Densities up to 1 g / cm³ received. As a binder, inorganic Phosphates and organic binders used.

In der DE-OS 24 47 678 ist eine Vorrichtung zur Entfernung von Schadstoffen aus Autoabgasen, nämlich NOx, CO und Kohlenwasserstoffen beschrieben, bei der ein Keramikkörper aus feuerfesten Fasern in einem Gehäuse angebracht ist. Auf dem Katalysatorkörper ist der eigentliche Katalysator aufgebracht. Das Fasermaterial ist vorzugsweise polykristallines Aluminiumoxid oder Zirkonoxid.In DE-OS 24 47 678 a device for the removal of pollutants from car exhaust, namely NO x , CO and hydrocarbons is described in which a ceramic body of refractory fibers is mounted in a housing. On the catalyst body, the actual catalyst is applied. The fiber material is preferably polycrystalline alumina or zirconia.

Keines der beschriebenen Filtersysteme hat bisher Eingang in die Technik gefunden, da Wirtschaftlichkeit und ggfs. auch die technische Brauchbarkeit nicht gegeben sind.None of the described filter systems has so far been used in the art found, as cost-effectiveness and, if necessary, also the technical usability are not given.

In den europäischen Patenten EP-B-00 89 751 und EP-B-00 89 756 werden Rußfilter beschrieben, die aus einem Keramikblock bestehen, der durch Spritzguß hergestellt wird und sehr zahlreiche Kanäle enthält, wobei die Kanäle, in die das zu reinigende Abgas strömt ausgangsseitig geschlossen sind und parallele Kanäle eingangsseitig geschlossen und ausgangsseitig offen sind. European patents EP-B-0089751 and EP-B-0089756 disclose soot filters described, which consist of a ceramic block, by injection molding produced and contains many channels, with the channels, in which the exhaust gas to be cleaned flows on the output side are closed and Parallel channels are closed on the input side and open on the output side.  

Diese von Corning Glass Works in USA entwickelten Keramikkörper werden technisch als Rußfilter eingesetzt.These ceramic bodies developed by Corning Glass Works in the USA will be technically used as a soot filter.

Der größte Keramikblock von 38 cm Länge und einem Durchmesser von 38 cm enthält in einer Richtung ca. 17 600 Kanäle und ebensoviele parallele Kanäle. Die Kanäle haben eine quadratische Form mit einer Seitenlänge von ca. 0,2 mm. Das Abgas fließt durch die sehr dünnen porösen Wände der Eingangskanäle in die ausgangsseitig offenen Reingaskanäle. Die volle Filtrierwirkung der Filter, sie liegt bei den auf dem Markt erhältlichen Filtern je nach Typ zwischen 65 bis 95% des ungereinigten Abgas vorhandenen Rußes, wird erst nach mindestens einer Stunde Betriebszeit erreicht, da dann genügend Ruß abgelagert ist, um selbst als Filter zu wirken.The largest ceramic block of 38 cm length and a diameter of 38 cm contains in one direction about 17 600 channels and just as many parallel Channels. The canals have a square shape with a side of about 0.2 mm. The exhaust gas flows through the very thin porous walls of the input channels in the output side open gas channels. The full filtering effect the filter, it is the filter available on the market Depending on the type between 65 to 95% of the unpurified exhaust existing Soot, is reached after at least one hour of operation, since then enough carbon black is deposited to act as a filter.

Der Gegendruck steigt je nach Filtertyp bereits nach 1,5 bis 4 Stunden auf 130-150 mbar an.Depending on the type of filter, the back pressure rises after just 1.5 to 4 hours 130-150 mbar.

Da die Kanalwandungen sehr dünn sind, treten leicht Rißbildung und Druck auf, wobei ungefiltertes Abgas austritt. Die Materialempfindlichkeit wird erhöht durch Kristallisationsvorgänge im Keramikmaterial, insbesondere beim Regenerieren, wodurch zusätzliche Versprödung auftritt.Since the channel walls are very thin, cracking and pressure occur easily on, with unfiltered exhaust gas emerges. The material sensitivity is increased by crystallization processes in the ceramic material, in particular in Regenerate, causing additional embrittlement.

Die Filter und ihre Eigenschaften sind im einzelnen in der Corning-Glass- Schrift "Dieselfilter von Corning" beschrieben.The filters and their properties are described in detail in the Corning Glass Described font "diesel filter from Corning".

Hiermit im Zusammenhang ist von großem Interesse, daß von Daimler-Benz ein Rußfilter für LKW's erprobt wird, das Kupferoxid als Verbrennungskatalysator enthält, wobei zusätzlich Acetylaceton eingespritzt wird. Für die Vorrichtung werden 20 000 DM veranschlagt ("Auto, Motor, Sport", Januar 1989). In "Auto-Zeitung" März 1989, S. 84, werden Entwicklungsarbeiten von VW beschrieben, bei denen ein Rußfilter aus Keramikmaterial eingesetzt wird und als Verbrennungskatalysator dem Kraftstoff Eisenoxid zugemischt wird.Related to this is of great interest that from Daimler-Benz Soot filter is tested for trucks, the copper oxide as a combustion catalyst contains, wherein additionally acetylacetone is injected. For the device 20 000 DM are estimated ("Auto, Motor, Sport", January 1989). In "Auto-Zeitung" March 1989, p. 84, development work by VW is described, in which a soot filter made of ceramic material is used and as the combustion catalyst, iron oxide is added to the fuel.

Hierbei ist zu beachten, daß bei kontinuierlicher Zuführung eines Oxidationskatalysators, das Oxidationsmittel selbst emittiert werden kann oder daß durch unvollständige Verbrennung von Verbrennungshilfsmitteln unerwünschte Emissionen auftreten.It should be noted that with continuous supply of an oxidation catalyst, the oxidant itself can be emitted or  that unwanted by incomplete combustion of combustion aids Emissions occur.

Der geschilderte Stand der Technik macht deutlich, daß der Fachmann noch weit von einer technisch und wirtschaftlich optimalen Lösung entfernt ist.The described prior art makes it clear that the skilled person still far from a technically and economically optimal solution.

Überraschend hat nunmehr die Anmelderin eine Lösung der geschilderten Aufgabenstellung gefunden, die zu einem hochwirksamen und insbesondere sehr wirtschaftlichen Verfahren zur Entfernung von schädlichen Bestandteilen aus Abgasen von Brennkraftmaschinen und zu einer Vorrichtung zur Duchführung des Verfahrens führt, nämlich durch ein Verfahren zum Beseitigen von schädlichen Bestandteilen aus Abgasen von Brennkraftmaschinen, insbesondere von Dieselmotoren, bei dem die Abgase durch ein für Gase durchlässiges, zumindest teilweise aus thermisch hoch belastbaren Fasern bestehendes Filtermaterial geleitet werden, dessen Fasern wenigstens ein Metalloxid und/oder Halbmetalloxid enthalten und das ggfs. Bindemittel und ggfs. thermisch hoch belastbare Zusätze und ggfs. Stützmaterialien und ggfs. wenigstens einen Katalysator zur Oxidation verbrennbarer Partikel, insbesondere von Ruß und/oder von Kohlenwasserstoffen und/oder von CO und/oder zur Reduktion von NOx enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das zu reinigende Abgas in wenigstens einen Raum einer Filteranordnung geleitet wird, die aus wenigstens einem inneren und einem um das (die) innere(n) Filter angeordneten äußeren Filter besteht und daß der Raum in den das zu reinigende Abgas eingeleitet wird, ausgangsseitig geschlossen ist und daß das gefilterte Abgas aus wenigstens einem Raum der Filteranordnung abgeleitet wird, der eingangsseitig geschlossen ist und daß das Filtermaterial eine Dichte von 0,03-1,5 g/cm³, bevorzugt von 0,06-1 g/cm³ und besonders bevorzugt von 0,06-0,5 g/cm³ besitzt.Surprisingly, the Applicant has now found a solution to the described problem, which leads to a highly effective and particularly very economical method for removing harmful components from exhaust gases of internal combustion engines and to a device for performing the method, namely by a method for eliminating harmful components Exhaust gases of internal combustion engines, in particular of diesel engines, in which the exhaust gases are passed through a permeable to gases, at least partially made of thermally highly resilient fibers existing filter material whose fibers contain at least one metal oxide and / or metalloxide and if necessary. Binders and, if necessary, thermally high strong additives and, if necessary, supporting materials and possibly at least one catalyst for the oxidation of combustible particles, in particular of carbon black and / or of hydrocarbons and / or of CO and / or for the reduction of NO x contains, characterized gekenn characterized in that the exhaust gas to be purified is directed into at least one space of a filter assembly consisting of at least one inner and one outer filter disposed around the inner filter (s), and that the space into which the exhaust gas to be purified is introduced is is closed on the output side and that the filtered exhaust gas is discharged from at least one space of the filter assembly, which is closed on the input side and that the filter material has a density of 0.03-1.5 g / cm³, preferably from 0.06-1 g / cm³ and particularly preferably from 0.06 to 0.5 g / cm³.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Beseitigen von schädlichen Bestandteilen aus Abgasen von Brennkraftmaschinen, insbesondere von Dieselmotoren, die Filtermaterial zum Durchleiten des zu reinigenden Abgases enthält, das zumindest teilweise aus thermisch hoch belastbaren Fasern besteht, die wenigstens ein Metalloxid und/oder Halbmetalloxid enthalten, wobei das Filtermaterial ggfs. Bindemittel und ggfs. thermisch hoch belastbare Zusätze und ggfs. Stützmaterialien und ggfs. wenigstens einen Katalysator zur Oxidation verbrennbarer Partikel, insbesondere von Ruß und/oder von Kohlenwasserstoffen und/oder von CO und/oder zur Reduktion von NOx enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasreinigung in einer Filteranordnung erfolgt, die aus wenigstens einem inneren und einem um das (die) innere(n) Filter angeordneten äußeren Filter und wenigstens einem Raum zum Einleiten des zu reinigenden Abgases und wenigstens einem Raum zum Ableiten des gefilterten Abgases besteht und daß der Raum in den das zu reinigende Abgas eingeleitet wird, ausgangsseitig geschlossen ist und der Raum aus dem das gefilterte Abgas abgeleitet wird, eingangsseitig geschlossen ist und daß das Filtermaterial eine Dichte von 0,03-1,5 g/cm³, bevorzugt von 0,06-1 g/cm³ und besonders von 0,06-0,5 g/cm³ besitzt.The present invention further relates to a device for removing harmful components from exhaust gases of internal combustion engines, in particular of diesel engines, containing filter material for passing the exhaust gas to be cleaned, which consists at least partially of thermally highly resilient fibers containing at least one metal oxide and / or metalloxide If necessary, at least one catalyst for the oxidation of combustible particles, in particular of carbon black and / or of hydrocarbons and / or of CO and / or for the reduction of NO x contains, characterized in that the exhaust gas purification takes place in a filter assembly, which consists of at least one inner filter and an outer filter disposed around the (the) inner filter and at least one space for introducing the exhaust gas to be cleaned and at least one space for discharging the filtered exhaust it exists and that the space into which the exhaust gas to be purified is introduced is closed on the outlet side and the space from which the filtered exhaust gas is discharged is closed on the input side and that the filter material has a density of 0.03-1.5 g / cm³, preferably from 0.06-1 g / cm3 and especially from 0.06-0.5 g / cm3.

Die Erfindung ist in folgenden Figuren näher dargestellt:The invention is illustrated in more detail in the following figures:

In Fig. 1 ist beispielhaft die Eingangsseite einer erfindungsgemäßen Filteranordnung aus 2 Filtern dargestellt.In Fig. 1, the input side of a filter assembly according to the invention of 2 filters is exemplified.

In Fig. 2 ist beispielhaft die Eingangsseite einer erfindungsgemäßen Filteranordnung aus 3 Filtern dargestellt. FIG. 2 shows, by way of example, the input side of a filter arrangement according to the invention consisting of 3 filters.

In Fig. 3 ist beispielhaft ein Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Filteranordnung dargestellt. FIG. 3 shows by way of example a longitudinal section of a filter arrangement according to the invention.

Die Fig. 4 und 5 stellen elektrische Beheizungen zur Regenerierung mit Ruß beladener Filter dar. FIGS. 4 and 5 illustrate electrical heaters for regeneration with soot loaded filters.

Es ist allgemein bekannt, daß sowohl Abgaskatalysatoren für Otto-Motoren als auch Rußfilter mit oder ohne Oxidationskatalysatoren für Dieselmotoren erst bei einer ausreichend hohen Temperatur volle Aktivität entfalten.It is well known that both catalytic converters for gasoline engines and soot filters with or without oxidation catalysts for diesel engines only develop full activity at a sufficiently high temperature.

Dieselfahrzeuge erreichen bei Kurzstreckenverkehr und Stadtfahrt eine Abgastemperatur von bestenfalls 300°C. Nur bei schneller und länger andauernder Autobahnfahrt können 500-600°C erreicht werden. Diese Temperatur ist jedoch zum Verbrennen der Rußpartikel in Abgasfiltern zumindest erforderlich, sofern nicht zusätzlich ein Oxidationskatalysator eingesetzt wird. Mit Hilfe dieser Katalysatoren wird eine Verbrennungstemperatur von etwa 250-300°C angestrebt. Diesel vehicles achieve an exhaust gas temperature in short-distance traffic and city driving at best 300 ° C. Only with faster and longer lasting Motorway travel can be reached 500-600 ° C. This temperature is however at least necessary for burning the soot particles in exhaust filters, unless an additional oxidation catalyst is used. With the help of these catalysts, a combustion temperature of about 250-300 ° C.  

Wie der geschilderte Stand der Technik zeigt, beschäftigt sich die Fachwelt intensiv mit Maßnahmen, entweder genügend hohe Temperaturen auch bei langsamer Fahrweise zu erreichen, wie beispielsweise durch zeitweisen Einsatz von Brennern, durch über den Filter verteilte Initialzündungen, oder in einem anderen Verfahren durch Nutzung des Rußes als elektrischer Leiter, so daß durch den elektrischen Widerstand die benötigten Temperaturen erreicht werden. Als weitere Alternative fügt man dem Kraftstoff Katalysatoren hinzu oder man ordnet den Filter so dicht hinter dem Motor an, daß die Verbrennungstemperatur des Rußes erreicht wird.As the described state of the art shows, the experts are concerned intense with action, either high enough temperatures even at slower To achieve driving style, such as by temporary use from burners, through initial firings distributed across the filter, or in another method by using the soot as an electrical conductor, so that reaches the required temperatures by the electrical resistance become. As a further alternative, adding catalysts to the fuel or you arrange the filter so close behind the engine that the combustion temperature of the carbon black is achieved.

Die Anmelderin hat nunmehr überraschend gefunden, daß die erfindungsgemäße Filteranordnung mit ihrer spezifischen Struktur hervorragend zum Entfernen der im Abgas enthaltenen Rußteilchen geeignet ist, wobei das zu reinigende Abgas in einen Raum in der Filteranordnung geleitet wird, der ausgangsseitig geschlossen ist, so daß das gesamte Abgas durch den Filter strömt. Die Filter der erfindungsgemäßen Filteranordnung sind bevorzugt röhrenförmig, wobei der Querschnitt einer solchen Röhre jedoch beliebig geformt sein kann, wie beispielsweise rund, oval, viereckig, rechteckig, trapezförmig oder unregelmäßig. Diese Formen sind beispielhaft genannt. Die Filter können auch unterschiedliche Formen über die Länge des Filters besitzen, d. h. konisch verlaufen, oder sich über die ganze Länge oder bestimmte Abschnitte verjüngen oder erweitern. Bei einer aus einem inneren und einem äußeren Filter bestehenden Filteranordnung ist es vorteilhaft, in einen zwischen innerem Filter und äußerem Filter liegenden Raum, der ausgangsseitig geschlossen ist, das zu reinigende Abgas einzuleiten. Das gereinigte Abgas kann dann durch den inneren Filter in einen Raum treten, der an der Eingangsseite des zu reinigenden Abgases geschlossen und an der Ausgangsseite offen ist, und kann ferner durch den äußeren Filter in einen um diesen liegenden Raum treten, der ebenfalls eingangsseitig geschlossen und ausgangsseitig offen ist.The Applicant has now surprisingly found that the inventive Filter assembly with its specific structure excellent for removal the soot particles contained in the exhaust gas is suitable, wherein the to be cleaned Exhaust gas is directed into a space in the filter assembly, the output side is closed, so that the entire exhaust gas flows through the filter. The filters of the filter arrangement according to the invention are preferably tubular, however, the cross-section of such a tube is arbitrarily shaped may be, such as round, oval, square, rectangular, trapezoidal or irregular. These forms are exemplified. The filters can also have different shapes along the length of the filter, d. H. run conically, or over the entire length or certain Rejuvenate or extend sections. At one from an inner one and an outer filter existing filter arrangement, it is advantageous in a space lying between inner filter and outer filter, the output side is closed to initiate the exhaust gas to be cleaned. The cleaned Exhaust gas can then pass through the inner filter into a room that closed on the input side of the exhaust gas to be cleaned and on the output side is open, and may further through the outer filter into a this lying room occur, which is also closed on the input side and output side is open.

Bei einer aus 3 Filtern bestehenden Anordnung tritt das zu reinigende Abgas bevorzugt in einen zentral angeordneten Raum, der sich im Inneren des inneren Filters befindet sowie in den Zwischenraum zwischen dem 2. und 3. Filter, während das filtrierende Abgas aus dem Zwischenraum zwischen innerem und 2. Filter sowie außerhalb des 3. Filters abströmt.In an arrangement consisting of 3 filters, the exhaust gas to be cleaned enters preferably in a centrally arranged space, located in the interior of inner filter is located as well as in the space between the 2nd and 3rd  Filter, while the filtering exhaust gas from the space between the inner and 2. Filter and outside of the third filter flows.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Filteranordnung muß das zu reinigende Abgas vollständig durch die Filter hindurchtreten.Due to the filter arrangement according to the invention, the exhaust gas to be cleaned must pass completely through the filters.

Analog aufgebaut sind erfindungsgemäße Filteranordnungen, die aus mehr als 3 Filtern bestehen. Länge, Wanddicke und Innendurchmesser der Filterröhren können je nach Motortyp in weiten Grenzen variieren. In Abhängigkeit von der Motorstärke, im allgemeinen mit zunehmender Motorstärke, können größere oder auch mehrere Filter eingesetzt werden.Analogously constructed filter arrangements according to the invention, which consist of more than 3 filters exist. Length, wall thickness and inside diameter of the filter tubes can vary within wide limits depending on the engine type. In dependence of Engine power, generally with increasing engine power, can be larger or several filters are used.

Die erfindungsgemäßen Filter können Längen von einigen Zentimetern bis zur Größenordnung von Metern besitzen. Übliche Längen liegen bei 30-60 cm. Auch die Durchmesser der Zufluß- und Abflußräume und die Filterwände können wenige Millimeter bis viele Zentimeter stark sein. Hier hat der Kraftfahrzeugfachmann einen breiten Raum, nach für ihn wichtigen Gesichtspunkten diese Werte auszuwählen. Es ist hierbei zu berücksichtigen, daß sich die Dichte des erfindungsgemäß eingesetzten Materials und die Wandstärke des Filters ergänzen können.The filters of the invention can be lengths of a few centimeters to the Have the order of magnitude of meters. Usual lengths are 30-60 cm. Also the diameters of the inflow and outflow spaces and the filter walls can be a few millimeters to many centimeters thick. Here is the automotive specialist a wide room, according to important points of view to select these values. It should be noted that the Density of the material used according to the invention and the wall thickness of the Filters can complement.

In Verbindung mit der spezifischen Struktur der erfindungsgemäßen Filteranordnung ist die Dichte des Materials ein wichtiges erfinderisches Merkmal. Sie liegt bei 0,03-1,5 g/cm³, bevorzugt bei 0,06-1 g/cm³ und besonders bevorzugt bei 0,06-0,5 g/cm³, wobei die Dichte im angegebenen Bereich im Filter örtlich auch unterschiedlich sein kann.In connection with the specific structure of the filter arrangement according to the invention the density of the material is an important inventive feature. It is 0.03-1.5 g / cm³, preferably 0.06-1 g / cm³ and especially preferably at 0.06-0.5 g / cm³, the density in the specified range in Filter may also be different locally.

Obgleich hochtemperaturbeständige Fasermaterialien mit Dichten in diesem Bereich bekannt sind, ist bisher nicht erkannt worden, daß die erfindungsgemäßen Filter mit den erfindungsgemäßen Dichten eine vollständige Entfernung fester Partikel durch Abfiltrieren zulassen, ohne daß sich ein unerwünscht hoher Druck aufbaut, der zu erhöhtem Kraftstoffverbrauch des das Abgas erzeugenden Fahrzeugs führt.Although high temperature resistant fiber materials with densities in this Area are known, it has not been recognized that the inventive Filter with the densities of the invention a complete removal Allow solid particles by filtering without an undesirable high pressure, which contributes to fuel economy Exhaust-producing vehicle leads.

Bei den erfindungsgemäßen Filtermaterialdichten liegen übliche Filterwanddicken bei ca. 3 bis 15 mm, wobei im Falle der hohen Dichten diese Dicken unterschritten und im Falle der niederen Dichten diese Dicken überschritten werden können.In the filter material densities according to the invention are common filter wall thicknesses  at about 3 to 15 mm, wherein in the case of high densities these thicknesses fell short of these thicknesses in the case of lower densities can be.

Dichte und Wandstärke sind nicht nur von besonderer Bedeutung dafür, daß der Ruß im Abgas unmittelbar nach Starten des Motors vollständig aufgefangen wird, sondern auch bezüglich des sehr wichtigen durch das Filter verursachten Druckaufbaus. Bekanntlich verursacht zunehmender Druck motorausgangsseitig vor dem Filter, zunehmenden Kraftstoffverbrauch bzw. bei Einhaltung eines geringen Drucks häufiges Abbrennen des abfiltrierten Rußbelags.Density and wall thickness are not only of special importance for the fact that the soot in the exhaust gas is completely absorbed immediately after starting the engine but also with respect to the very important through the filter caused pressure build-up. As is known, increasing pressure causes motor output side before the filter, increasing fuel consumption or at Maintaining a low pressure Frequent burning off of the filtered soot deposit.

Bei genügender Wandstärke können erfindungsgemäß Filtermaterialien mit einer Dichte <0,2 g/cm³ besonders günstig sein. Grundsätzlich können Anordnung und Anzahl der Filterröhren, Form, Wandstärke, Durchmesser und Länge der Filterröhren sowie die Steuerung der Beheizung zur Regeneration der Filter nach Rußbeladung dem jeweiligen Fahrzeugtyp angepaßt werden.With sufficient wall thickness according to the invention filter materials a density <0.2 g / cm³ be particularly favorable. Basically, arrangement can and number of filter tubes, shape, wall thickness, diameter and Length of the filter tubes and the control of the heating for regeneration the filter according to soot loading be adapted to the respective vehicle type.

Wie dem Fachmann bekannt ist, sind sehr zahlreiche Materialien bekannt, die sich als hoch-temperaturfeste Fasern zum Abfiltrieren fester Partikel aus heißen Abgasen eignen. Die Fasern bestehen im allgemeinen aus dem hochtemperaturfesten oxidischen Fasermaterial selbst, aus Bindemitteln und weiteren im allgemeinen sehr feinkörnigen Zusätzen, können jedoch auch nur aus Fasermaterial oder Fasermaterial und Bindemittel bestehen. Erfindungsgemäß sind hohe Faseranteile bzw. Filter, die nur aus Fasern bestehen, bevorzugt. Die Fasern können glasig oder kristallin sein. Glasige Fasern sind im allgemeinen spröder als kristalline Fasern. Die erfindungsgemäßen Filtermaterialien können nur kristalline bzw. polykristalline Fasern enthalten oder nur glasige oder Gemische der beiden. Die Fasern können auch mit anderen Materialien beschichtet sein.As is known in the art, very many materials are known which as high-temperature-resistant fibers for filtering off solid particles hot exhaust gases are suitable. The fibers generally consist of the high temperature resistant oxide fiber material itself, from binders and others In general, very fine-grained additives, but can only from Fiber material or fiber material and binder exist. According to the invention are high fiber fractions or filters, which consist only of fibers, preferably. The fibers can be glassy or crystalline. Glassy fibers are in general more brittle than crystalline fibers. The filter materials according to the invention can contain only crystalline or polycrystalline fibers or only glassy or mixtures of the two. The fibers can also work with others Be coated materials.

Fasern aus kristallinem und glasartigem Material, insbesondere Mischungen dieser Fasern, können durch Erhitzen miteinander verschmolzen werden, so daß Bindungen zwischen den Fasern entstehen und die Festigkeit des Filtermaterials bei hoher Porosität erhöht wird. Beispielhaft seien Materialien genannt, die sich allein oder als aus wenigstens 2 Komponenten bestehende Gemische zur Herstellung von Fasern eignen: Aluminiumsilikate, Aluminiumsilikate mit hohem Aluminiumoxidanteil, Chromoxid, Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Eisenoxide, Silikate, wie beispielsweise Erdalkalisilikate, Erdalkali- und Alkalioxide, Titanoxid, Boroxid, Aluminiumborosilikate, natürliche Aluminiumsilikate wie Gesteinsbildner, Tone, Tonerden und sonstige Aluminiumsilikatmineralien, Kohlenstoff, Karbide, wie z. B. Silizium- und Borcarbid, Manganoxide, Germaniumoxid, Seltene Erdoxide. Die Aufzählung von geeigneten Materialien ist beispielhaft. Auch weitere Komponenten können nach dem Stand der Technik verwendet werden. Erfindungsgemäß einsetzbar sind auch beschichtete Fasern, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind oder auch neu hergestellt werden können. Bevorzugt sind Fasern auf Aluminiumsilikatbasis, die neben Al₂O₃ und SiO₂ wenigstens ein zusätzliches Metall- oder Halbmetalloxid enthalten. Bevorzugte zusätzliche Metalloxide sind Zirkondioxid oder Titandioxid. Beispielhaft ist bei einer Kombination von Al₂O₃, SiO₂ und zusätzlichem Metall- bzw. Halbmetalloxid die Al₂O₃-Menge 30-40 Gew.-%, die SiO₂-Menge 40-50 Gew.-% und die zusätzliche Metall- bzw. Halbmetalloxidmenge 10-20 Gew.-%. Eine weitere beispielhafte Zusammensetzung besteht aus 15-70 Gew.-% Al₂O₃, 30-80 Gew.-% SiO₂ und 5-35 Gew.-% Metall- bzw. Halbmetalloxid. Grundsätzlich können die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen in sehr weiten Grenzen gewählt werden, nämlich zwischen 0,5-99,5 Gew.-% Al₂O₃, 0,5-99,5 Gew.-% SiO₂ und 0,1-75 Gew.-% sonstige Oxide, wobei die Einzelmengen so gewählt werden, daß sie sich zu 100% ergänzen.Fibers of crystalline and vitreous material, in particular mixtures These fibers can be fused together by heating, so that bonds between the fibers arise and the strength of the filter material is increased at high porosity. Exemplary are materials  called alone or as consisting of at least 2 components Mixtures for the production of fibers are suitable: aluminum silicates, aluminum silicates high alumina, chromium oxide, silica, alumina, Zirconium oxide, iron oxides, silicates, such as alkaline earth silicates, Alkaline earth and alkali oxides, titanium oxide, boron oxide, aluminum borosilicates, natural aluminum silicates such as rock formers, clays, clays and other aluminum silicate minerals, carbon, carbides, such as. B. Silicon and boron carbide, manganese oxides, germanium oxide, rare earth oxides. The Enumeration of suitable materials is exemplary. Also other components can be used in the prior art. According to the invention It is also possible to use coated fibers, as known from the prior art Technics are known or can be rebuilt. Prefers are fibers based on aluminum silicate, in addition to Al₂O₃ and SiO₂ at least contain an additional metal or semimetal oxide. Preferred additional Metal oxides are zirconia or titania. An example is at a combination of Al₂O₃, SiO₂ and additional metal or Halbmetalloxid the Al₂O₃ amount 30-40 wt .-%, the amount of SiO₂ 40-50 wt .-% and the additional Metal or Halbmetalloxidmenge 10-20 wt .-%. Another exemplary Composition consists of 15-70 wt .-% Al₂O₃, 30-80 wt .-% SiO and 5-35% by weight of metal or semimetal oxide, respectively. In principle, the inventive Compositions are chosen within very wide limits, namely between 0.5-99.5 wt .-% Al₂O₃, 0.5-99.5 wt .-% SiO₂ and 0.1-75 wt .-% other oxides, wherein the individual amounts are chosen so that they are too 100% complete.

Erfindungsgemäß sind zur Herstellung der Filtermaterialien auch Gemische aus wenigstens zwei der genannten Fasern verwendbar. In den hochtemperaturfesten Fasern und Filtermaterialien können, wie im Stand der Technik bekannt, organische und anorganische Bindemittel verwendet werden, wobei die organischen Bindemittel beim späteren Brennen verbrennen. Beispielhaft seien genannt: Tone, Tonerde, Sulfitablauge, Phosphate wie beispielsweise Alkali- und Aluminiumphosphate, Boroxid, Phosphorpentoxid, künstliche und natürliche Aluminiumsilikate, kolloide Kieselsäure, Alkalisilikate, Porzellanmehl, kolloidale Tonerde, Aluminiumoxidhydrate und -hydroxid, Aluminate, wie z. B. Calciumaluminat, Schamottemehl, Zemente, Glasmaterialien u. a., Carboxymethylzellulose, Stärke, Cellulose, Melasse, organische Kunststoffe, wie Polyvinylalkohol, Polyacrylamid, Polyether und zahlreiche andere, wie sie aus dem Stand der Technik zu entnehmen sind.According to the invention for the production of the filter materials and mixtures usable from at least two of said fibers. In the high temperature resistant Fibers and filter materials can, as known in the art, organic and inorganic binders are used, the Burn organic binder during later firing. exemplary may be mentioned: clays, alumina, sulfite liquor, phosphates such as Alkali and aluminum phosphates, boron oxide, phosphorus pentoxide, artificial and natural aluminum silicates, colloidal silicic acid, alkali silicates, porcelain flour, colloidal alumina, alumina hydrates and hydroxide, aluminates, such as As calcium aluminate, fireclay, cements, glass materials  u. a., carboxymethyl cellulose, starch, cellulose, molasses, organic plastics, such as polyvinyl alcohol, polyacrylamide, polyethers and many others, as can be seen from the prior art.

Als fein verteilte Zusatzmaterialien in Fasern und Filtermaterialien seien beispielhaft genannt:
Aluminiumpulver, Siliziumpulver, Kieselerde, Aluminiumoxidhydrat, Magnesiumoxid, Titanoxid, Zirkonoxid, Chromoxid, Porzellanmehl, Schamottemehl, künstliche und natürliche Aluminiumsilikate, Tone und Tonerden, Korund, sonstige Aluminiumoxide, Carbide, wie z. B. Silizium- und Borcarbid, gebrannter Bauxit, Quarz, Kobaltoxide, Eisenoxide, Manganoxide, Zirkonsilikate, Aluminiumborosilikate, Kohlenstoff, wie z. B. Graphit, Koks und Ruß und zahlreiche andere elementare und oxidische Materialien.
Examples of finely distributed additional materials in fibers and filter materials are:
Aluminum powder, silicon powder, silica, alumina hydrate, magnesium oxide, titanium oxide, zirconium oxide, chromium oxide, porcelain flour, fireclay powder, artificial and natural aluminum silicates, clays and clays, corundum, other aluminum oxides, carbides, such as. As silicon and boron carbide, calcined bauxite, quartz, cobalt oxides, iron oxides, manganese oxides, zirconium silicates, aluminum borosilicates, carbon, such as. As graphite, coke and carbon black and many other elemental and oxidic materials.

Es ist hierbei zu berücksichtigen, daß die Eigenschaften der erfindungsgemäß genannten Materialien weitgehend erhalten bleiben, auch wenn kleine sonstige Beimengungen darin enthalten sind, die wesentlichen Bestandteile jedoch die genannten Verbindungen sind. Beispielhaft wird eine Methode zur Herstellung der Aluminiumsilikatfasern und sonstiger thermisch stabiler Fasern beschrieben. Die Oxide werden gemischt, ggfs. ein anorganischer und/oder organischer Binder zugemischt und dieses Gemisch zu Fasern verdüst. Das Produkt wird gebrannt. Aus diesen Fasern lassen sich Maischen zur Weiterverarbeitung herstellen. Auch unterschiedliche Aluminiumsilikate lassen sich zu solchen Materialien verarbeiten. Es sind zahlreiche Methoden zur Herstellung erfindungsgemäß verwendeter Fasern in der Fachliteratur beschrieben, so daß diese hier nicht näher erläutert werden müssen. Bekannte Methoden zur Erzeugung von Fasern sind das Zieh-, Schleuder-, Blas-, Blas- Zieh- und Schleuder-Blas-Verfahren. Die Wärmeleitfähigkeit des erfindungsgemäßen Materials kann beispielsweise bei 200-1200°C zwischen 0,03 und 1,5 W/mk liegen, da diese stark von der Art der verwendeten Materialien abhängt. Ein typischer Bereich ist 0,05-0,6 W/mk, bevorzugt 0,05-0,4 W/mk.It should be noted that the properties of the invention materials are largely retained, even if small other admixtures are contained therein, the essential ingredients however, these compounds are. By way of example, a method for Production of aluminum silicate fibers and other thermally stable Fibers described. The oxides are mixed, if necessary. An inorganic and / or organic binder and sprayed this mixture into fibers. The product is fired. Mashes can be made from these fibers Produce further processing. Also different aluminum silicates can be processed to such materials. There are many methods for the production of fibers used according to the invention described in the specialist literature, so that they do not need to be explained here. Known Methods for producing fibers are the drawing, spinning, blowing, blowing Pull and spin blow process. The thermal conductivity of the invention For example, material can be between 0.03 and 1.5 at 200-1200 ° C W / mk, since this depends strongly on the type of materials used. A typical range is 0.05-0.6 W / mk, preferably 0.05-0.4 W / mk.

Die erfindungsgemäßen Filter können nach allen bekannten Methoden hergestellt werden. So können die Filter aus Fasermatten hergestellt werden, aus Faserwatte oder auch durch Vakuumformung. Besonders wirksame Filter, die sich zudem durch geringen Druckaufbau zwischen Abgasausgang am Motor und Filter auszeichnen, können durch lockere Schichtung der Fasern in einer käfigartigen Stützvorrichtung, erhalten werden, wobei die Schichtung in der gewünschten Dichte durch einfaches Einblasen der Fasern in die Stützvorrichtung erzeugt werden kann. Stützvorrichtungen sind auch dann von Vorteil, wenn man die Filter durch Einbringen von Fasermatten oder Watte in die Stützvorrichtung herstellt. Solche Stützvorrichtungen sollen hohen Gasdurchfluß ermöglichen und selbst nicht zu nennenswertem zusätzlichen Druckaufbau beitragen. Sie bestehen aus thermisch stabilen Materialien, wie Metallen, Keramik, temperaturbeständigem anorganischen Fasergewebe, temperaturbeständigen Kunststoffasern und dergl. Sie können sowohl an der Innen- als auch an der Außenwand, sowie an Innen- und Außenwand in Form eines hochdurchlässigen Käfigs angeordnet sein.The filters according to the invention can be prepared by all known methods become. So the filters can be made out of fiber mats Fiber wadding or by vacuum forming. Particularly effective filters that  In addition, by low pressure build-up between the exhaust outlet on the engine and Filters can be characterized by loose stratification of the fibers in one Cage-like support device, wherein the layering in the desired density by simply blowing the fibers into the support device can be generated. Support devices are also advantageous if you put the filters in by inserting fiber mats or cotton wool in makes the support device. Such support devices are intended to high gas flow allow and even not to appreciable additional pressure build-up contribute. They are made of thermally stable materials, such as Metals, ceramics, temperature resistant inorganic fiber fabric, temperature resistant Plastic fibers and the like. They can be used both at the Inside as well as on the outside wall, as well as inside and outside wall in form a highly permeable cage be arranged.

Zur Herstellung der Filter können auch unterschiedliche Fasermaterialien eingesetzt werden, die dann schicht- oder segmentweise im Filter vorliegen. Die Oberflächen der Filter können auch durch bestimmte Gestaltungen wie Rippen, Rillen, Nuten und dergl. vergrößert werden.Different fiber materials can also be used to make the filters are used, which then layer or segment present in the filter. The surfaces of the filters can also be defined by certain designs such as Ridges, grooves, grooves and the like are increased.

Beispielhaft wird eine Methode zur an sich bekannten Vakuumformung beschrieben.By way of example, a method for vacuum forming known per se is described.

Das fein verteilte Filtermaterial wird mit einer Flüssigkeit, bevorzugt Wasser, angemaischt. Mittels eines Rohres, das dem späteren Innendurchmesser des Filters entspricht und welches feine Öffnungen besitzt, wird die Maische, die ggfs. gerührt oder auf andere Weise in Mischung gehalten werden kann, durch Anlegen von Vakuum an das Innere des Rohres auf demselben niedergeschlagen bis zur gewünschten Filterdicke.The finely divided filter material is preferred with a liquid Water, mashed. By means of a tube, the later inner diameter corresponds to the filter and which has fine openings, the Mash which may be stirred or otherwise mixed by applying vacuum to the interior of the tube on the same deposited down to the desired filter thickness.

Anschließend wird das Rohr entfernt und das Filter getrocknet und gebrannt. Das Rohr kann im Filter verbleiben, aber auch entfernt werden.Then the tube is removed and the filter is dried and fired. The tube can remain in the filter, but can also be removed.

Die einzelnen Filter können dann eingangsseitig und ausgangsseitig mit deckelartigen Vorrichtungen verschlossen werden, in denen sich Nute befinden, in welche die einzelnen Filter eingesetzt werden. Mit Hilfe einer im Zentrum der Filteranordnung vorliegenden Stange, die an beiden Enden mit einem Gewinde versehen ist, können die deckelartigen Verschlußplatten beidseitig auf der Filteranordnung festgezogen werden. Die Verschlußplatten enthalten die für zu reinigendes Abgas und filtriertes Abgas erforderlichen Ein- und Ausgänge.The individual filters can then be used on the input side and on the output side closed lid-like devices are in which there are grooves in which the individual filters are used. With the help of a  in the center of the filter assembly present rod, which at both ends with threaded, the lid-like shutter plates can be on both sides be tightened on the filter assembly. The shutter plates Contain the required exhaust gas and filtered exhaust gas to be cleaned Inputs and outputs.

Die Verschlußplatten können auch den Behälter, in dem sich die gesamte Filteranordnung befindet, umfassen. Grundsätzlich kann auch ein an einer Seite geschlossener Filter bereits bei der Herstellung angefertigt werden, wobei der Verschluß aus dem Filtermaterial besteht. Stützmaterialien können auch im Inneren des Filtermaterials angeordnet sein, wie z. B. Gewebe, Gitter, Längs- und Querrippen und dergl. Zusätzlich können zwischen den Filtern und den Verschlußplatten Dichtungen angebracht werden.The closure plates may also contain the container in which the entire filter assembly is included. Basically, one can also be on one side closed filter are already made in the production, where the closure consists of the filter material. Support materials can also be arranged inside the filter material, such as. B. tissue, grid, Longitudinal and transverse ribs and the like. In addition, between the filters and the closure plates seals are attached.

Es ist erfindungsgemäß ferner von Vorteil auf der Oberfläche des Filters auf der das gefilterte Abgas austritt, eine dünne textilartige, aus temperaturfestem Material bestehende auf dem Filter liegende Schicht z. B. in Form eines Fasertuches oder einer Fasermatte anzubringen. Diese soll hierbei so dicht sein, daß feines bzw. feinstes Fasermaterial aus dem Filter nicht mit dem gefilterten Abgasstrom mitgerissen wird, jedoch andererseits in möglichst geringem Umfang ein zusätzlicher Druckaufbau eintritt.It is also advantageous according to the invention on the surface of the filter on which the filtered exhaust gas emerges, a thin, textile-like, temperature-resistant Material existing on the filter layer z. In Form of a fiber cloth or a fiber mat to install. This should be here be so dense that fine or finest fiber material from the filter not entrained with the filtered exhaust stream, but otherwise in the smallest possible extent an additional pressure buildup occurs.

Die erfindungsgemäßen Filter können auch Träger für Oxidationskatalysatoren zur Oxidation von Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffen und Ruß sowie für Reduktionskatalysatoren zur Reduktion von NOx sein.The filters according to the invention can also be carriers for oxidation catalysts for the oxidation of carbon monoxide, hydrocarbons and carbon black and for reduction catalysts for the reduction of NO x .

Es ist allgemein bekannt, daß die sog. ungeregelten Abgaskatalysatoren im Falle von Ottomotoren ca. 50% der Schadstoffe NOx, CO und Kohlenwasserstoffe entfernen. Sog. geregelte Dreiwege-Abgaskatalysatoren, in denen mit Hilfe einer Sonde die erforderliche Sauerstoffzufuhr geregelt wird und die aus einem Katalysatorsystem bestehen, das sowohl die Reduktion von NOx als auch die Oxidation von CO und Kohlenwasserstoffen katalysiert, können etwa 90% der Kohlenwasserstoffe und des CO sowie 83% des NOx entfernen. Große Probleme bestehen noch immer bei dem Anfahren mit kalten Katalysatoren. Bei niederen Temperaturen wird die volle Aktivität des Katalysators nicht erreicht. Erst bei Temperaturen, wie sie sich nach längerem Fahrbetrieb einstellen, können auch bis zu 91% der Schadstoffe entfernt werden. Es ist daher von großer Bedeutung, daß der Katalysator schnell auf Betriebstemperatur kommt. Durch die zeitweise geringe Aktivität des kalten Katalysators gelangen noch immer relativ große Mengen an Schadstoffen in die Atmosphäre.It is well known that the so-called uncontrolled catalytic converters in the case of gasoline engines remove about 50% of the pollutants NO x , CO and hydrocarbons. Suction. Controlled three-way catalytic converters, which use a probe to regulate the required oxygen supply and consist of a catalyst system that catalyzes both the reduction of NO x and the oxidation of CO and hydrocarbons, can contain about 90% of the hydrocarbons and CO and Remove 83% of NO x . Great problems still exist when starting with cold catalysts. At low temperatures, the full activity of the catalyst is not achieved. Only at temperatures, as they adjust after a long drive, even up to 91% of the pollutants can be removed. It is therefore of great importance that the catalyst comes up to operating temperature quickly. Due to the temporarily low activity of the cold catalyst, relatively large amounts of pollutants still reach the atmosphere.

Bei den Katalysatoren des Standes der Technik wird das Abgas im allgemeinen über die Oberfläche des den Katalysator tragenden Materials geleitet. Es werden daher zum Teil sehr aufwendige Konstruktionen verwendet zur Vergrößerung der den Katalysator tragenden Oberfläche und zur Umlenkung des Abgases, um einen innigen Kontakt zwischen Abgas und Katalysator herbeizuführen. So wird beispielsweise in der DE-OS 31 16 967 ein metallischer Wickelkörper offenbart. Nach DE-OS 27 59 559 werden gewellte beschichtete Metallbänder verwendet oder in DE-OS 29 05 241 und DE-OS 29 47 694 wird eine Kombination von gewickelten Wabenkörpern und glatten Metallbändern verwendet, die mit Katalysator beschichtet sind. Gemäß vorliegender Erfindung werden die Katalysatoren in fein verteilter Form auf und/oder in dem erfindungsgemäßen Filter mit seiner spezifischen Struktur eingebracht, wobei das Abgas vollständig durch den Filter geleitet wird. Der Katalysator kann sich auch in und an der Oberfläche des Fasermaterials selbst befinden. Durch seine gleichmäßige hochporöse Struktur von nur geringer Dichte, wird ein äußerst inniger Kontakt zwischen Abgas und Katalysatormaterial herbeigeführt. Mit dem erfindungsgemäßen Material werden schon kurz nach Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine die volle Aktivität des Katalysators und damit hohe Umsätze der Schadstoffe erreicht, so daß erfindungsgemäß insgesamt eine weitgehende Entfernung der Schadstoffe CO, NOx, Kohlenwasserstoffe und Ruß erzielt werden kann. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Ergebnis, daß der Abtrag an Katalysator von dem erfindungsgemäßen Material wesentlich geringer ist als bei Katalysatoren, die sich auf Oberflächen gemäß dem Stand der Technik befinden, insbesondere dann, wenn die Katalysatoren in dem Fasermaterial selbst eingearbeitet sind.In the catalysts of the prior art, the exhaust gas is generally passed over the surface of the catalyst-bearing material. Therefore, very expensive constructions are sometimes used to increase the surface carrying the catalyst and to redirect the exhaust gas in order to bring about intimate contact between the exhaust gas and the catalyst. Thus, for example, in DE-OS 31 16 967 discloses a metallic winding body. According to DE-OS 27 59 559 corrugated coated metal strips are used or in DE-OS 29 05 241 and DE-OS 29 47 694 a combination of wound honeycomb bodies and smooth metal bands is used, which are coated with catalyst. According to the present invention, the catalysts are introduced in finely divided form on and / or in the filter according to the invention with its specific structure, wherein the exhaust gas is passed completely through the filter. The catalyst may also be in and on the surface of the fibrous material itself. Due to its uniform, highly porous structure of only low density, an extremely intimate contact between the exhaust gas and the catalyst material is brought about. With the material according to the invention the full activity of the catalyst and thus high conversions of the pollutants are achieved shortly after the engine is put into operation, so that according to the invention overall a substantial removal of pollutants CO, NO x , hydrocarbons and soot can be achieved. Another advantage of the method and the device according to the invention is the result that the removal of catalyst from the material according to the invention is substantially lower than in the case of catalysts which are located on surfaces according to the prior art, in particular when the catalysts in the Fiber material are incorporated itself.

Es soll hier nicht weiter erläutert werden, wie solche Katalysatoren auf oder in dem Material auf- bzw. eingebracht werden, da hierfür sehr zahlreiche Verfahren für den Fachmann zugänglich sind und ohne weiteres im Rahmen der vorliegenden Erfindung angewendet werden können. Erfindungsgemäß können alle Reduktions- und Oxidations-Katalysatoren bzw. deren Kombinationen verwendet werden. Zahlreiche Beispiele, sie sind jedoch keineswegs limitierend, da der Stand der Technik hier nicht vollständig wiedergegeben werden kann, sind im beschriebenen Stand der Technik angegeben. Es handelt sich beispielsweise, ohne daß diese Aufzählung vollständig ist, um folgende Elemente, deren Verbindungen und sonstige Verbindungen: Ruthenium, Rhodium, Osmium, Iridium, Platin, Palladium, Vanadium, Chrom, Mangan, Zinn, Kobalt, Nickel, Molybdän, Wolfram, Niob, Tantal, seltene Erden und andere sowie um Vanadate, Chromate, Chromite, Manganate, Manganite, Stannate, Molybdate, Wolframate, Niobate, Tantalate von Fe, Co, Ni, Cr, Mn, Cu, Zn, Ag, Cd, seltenen Erden und zahlreiche andere Verbindungen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind.It should not be further explained here, such as such catalysts or in the material or introduced, since this very numerous  Methods are accessible to the skilled person and readily in the Under the present invention can be applied. According to the invention can all reduction and oxidation catalysts or their combinations be used. Numerous examples, but they are by no means limiting, since the prior art is not fully reproduced here are given in the described prior art. It deals For example, without this enumeration being complete, the following Elements, their compounds and other compounds: ruthenium, rhodium, Osmium, iridium, platinum, palladium, vanadium, chromium, manganese, tin, cobalt, Nickel, molybdenum, tungsten, niobium, tantalum, rare earths and others as well as around Vanadates, Chromates, Chromites, Manganates, Manganites, Stannates, Molybdate, Tungstates, niobates, tantalates of Fe, Co, Ni, Cr, Mn, Cu, Zn, Ag, Cd, rare earths and numerous other compounds, such as those from the state known in the art.

Die erfindungsgemäßen Filter sind für die Entfernung der Schadstoffe NOx, Kohlenmonoxid und der Kohlenwasserstoffe sowie von Ruß hervorragend geeignet, daß sie den Ruß vollständig und mit nur sehr geringem Druckaufbau abtrennen, einen innigen Kontakt zwischen Schadstoffen und Katalysator ermöglichen, schnell auf die Temperatur der vollen Aktivität des Katalysators gebracht werden können und beim Abtrennvorgang von Ruß mit nur geringem Wärmeaufwand sehr schnell auf Verbrennungstemperatur des Rußes gebracht werden können und zudem der Abtrag von Katalysator sehr gering ist. Die vorliegende Erfindung führt demgemäß zu bisher unerreichten Eigenschaften von Vorrichtungen zur Entfernung von Schadstoffen aus Abgasen.The filters according to the invention are outstandingly suitable for the removal of the pollutants NO x , carbon monoxide and hydrocarbons and soot, that they separate the soot completely and with only very low pressure build-up, allow intimate contact between pollutants and catalyst, quickly to the temperature of the full Activity of the catalyst can be brought and can be brought very quickly to the combustion temperature of the soot in the separation process of soot with low heat consumption and also the removal of catalyst is very low. The present invention accordingly leads to previously unattainable properties of devices for the removal of pollutants from exhaust gases.

Rußfilter müssen nach einer bestimmten Betriebsdauer, in der sich durch Rußablagerung auf oder im Filter der Gegendruck bis zu einer bestimmten Druckgrenze erhöht hat, regeneriert werden, d. h. der abgelagerte Ruß muß verbrannt werden.Soot filters have to be used after a certain period of operation Soot deposits on or in the filter the back pressure up to a certain Pressure limit has increased, be regenerated, d. H. the deposited soot must to be burned.

Nach dem Stand der Technik kann dies durch Einschalten einer elektrischen Beheizung, die sich beispielsweise als eine Heizwendel in einem Filterkörper befinden kann oder durch Einschalten eines Brenners erfolgen, wobei der Brenner mit Kraftstoff oder auch mit Heizgas aus einem zusätzlichen Druckgasbehälter betrieben werden kann. Hat das Filter die Verbrennungstemperatur des Rußes erreicht, kann im Bedarfsfall mittels eines Minikompressors Luft oder Sauerstoff über ein Kapillarsystem zugeführt werden. Nach Erreichen der Temperatur, ggfs. bei Luftzuführung, kann bereits nach wenigen Minuten die Heizung abgeschaltet werden und das Filter steht für den nächsten Einsatz bereit.In the prior art, this can be achieved by switching on an electrical Heating, for example, as a heating coil in a filter body can be done or by turning on a burner, the Burner with fuel or with fuel gas from an additional compressed gas tank  can be operated. Does the filter have the combustion temperature? of the soot can, if necessary, by means of a mini-compressor Air or oxygen are supplied via a capillary system. After reaching the temperature, if necessary. With air supply, can already after a few Minutes the heater will be turned off and the filter stands for the next use ready.

Brenner sind im allgemeinen eingangsseitig vor der Filteranordnung angebracht. Sie dienen sowohl dazu, das in die Filter einströmende Abgas so hoch zu erhitzen, daß der Ruß abbrennt, als auch zur direkten Befeuerung der Filter, wobei die Brenner auch in die Filter hineinragen können. Sie können ferner den Zwischenraum zwischen den Filtern angepaßt sein und beispielsweise als Ringbrenner ausgebildet sein.Burners are generally mounted on the input side in front of the filter assembly. They serve both to the exhaust gas flowing into the filter so To heat up that the soot burns, as well as for direct firing the filter, wherein the burner can also protrude into the filter. you can also be adapted to the space between the filters and be designed for example as a ring burner.

Durch das Vorhandensein von Oxidationskatalysatoren im Filter bzw. auf dem Filter zur Oxidation des Rußes zu CO₂ kann im günstigsten Fall sogar erreicht werden, daß die Abgastemperatur selbst bereits zur Verbrennung des Rußes ausreicht.Due to the presence of oxidation catalysts in the filter or on the Filter for the oxidation of the soot to CO₂ can even be achieved in the best case be that the exhaust gas temperature itself already for the combustion of Sooty enough.

Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn die Filter nahe am Abgasaustritt aus dem Motor angeordnet sind.This may be the case in particular when the filters are close to the exhaust gas outlet are arranged from the engine.

In jedem Fall hat der Oxidationskatalysator die Wirkung, die Verbrennungstemperatur des Rußes herabzusetzen.In any case, the oxidation catalyst has the effect, the combustion temperature to reduce the soot.

Die Regeneration kann in der Weise erfolgen, daß zwei parallele Filteranordnungen vorliegen von denen eine im Abgasfiltrierbetrieb ist und die andere regeneriert wird. Es kann jedoch auch in der Weise regeneriert werden, daß bei Vorliegen nur einer Filteranordnung während des Filtrierbetriebs regeneriert wird.The regeneration can be carried out in such a way that two parallel filter arrangements of which one is in Abgasfiltrierbetrieb and the others is regenerated. However, it can also be regenerated in the way in the presence of only one filter arrangement during the filtering operation is regenerated.

Schließlich kann neben einer erfindungsgemäßen Filteranordnung zusätzlich ein einfaches zuschaltbares Filterrohr vorhanden sein, auf das während der in wenigen Minuten ablaufenden Regeneration der erfindungsgemäßen Filteranordnung auf Filtrierbetrieb umgeschaltet wird, wobei kurzzeitig eine Druckerhöhung aufgrund der geringeren Oberfläche der Einzelfilterröhre auftritt. Da je nach Fahrzeug mehrere Filteranordnungen eingesetzt werden können, werden in solchen Fällen diese bevorzugt durch eine Taktschaltung oder ein Zeitrelais gesteuert, nacheinander aufgeheizt.Finally, in addition to a filter arrangement according to the invention additionally a simple switchable filter tube be present on the during the in a few minutes running regeneration of the filter assembly according to the invention is switched to filtration mode, with a brief increase in pressure  due to the smaller surface of the single filter tube occurs. Since several filter arrangements can be used depending on the vehicle, are preferred in such cases by a clock circuit or a Time relay controlled, heated one after the other.

Bei Einsatz einer elektrischen Heizung können die Heizwendeln oder andere Heizvorrichtungen, wie Stäbe, Gitter und dergl., wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Ein gut geeignetes Material ist beispielsweise Nickeldraht. Man kann die Leerräume in den Filteranordnungen auch zusätzlich mit einem temperaturbeständigen, porösen Material befüllen. Beispielhaft sei Blähton genannt. Das Material darf nicht elektrisch leitend sein, soll einen geringen Wärmeverbrauch beim Aufheizen haben, gute Rußabscheideeigenschaften, die Verbrennung des abgeschiedenen Rußes begünstigen und nicht zur Schlackebildung neigen.When using an electric heater, the heating coils or others Heating devices, such as rods, grids and the like., As from the state of Technique is known to consist of different materials. One good suitable material is for example nickel wire. You can see the voids in the filter assemblies also in addition with a temperature-resistant, fill porous material. Example is called expanded clay. The material must not be electrically conductive, should a low heat consumption Have heating, good Rußabscheideeigenschaften, the combustion of the deposited Promote soot and do not tend to slagging.

Auch Fasermaterialien oder Filtermaterialien selbst können in sog. wirrer oder ungeordneter Anordnung im Leerraum vorhanden sein.Even fiber materials or filter materials themselves can in so-called. Wirrer or disordered arrangement in the white space.

Die Inbetriebnahme der Beheizung kann durch Druckdifferenzmessung vor und hinter dem Filter erfolgen, so daß bei einer bestimmten Druckdifferenz die Heizung in Betrieb geht. Grundsätzlich kann die Inbetriebsetzung auch nach einer jeweils bestimmten Kilometerleistung oder einer festgelegten Zeit erfolgen. Diese Schaltungen sind jedoch weniger bevorzugt, da bei unterschiedlichen Fahrweisen ganz unterschiedliche Rußmengen gebildet werden.The commissioning of the heating can be done by pressure difference measurement before and take place behind the filter, so that at a certain pressure difference the Heating goes into operation. In principle, the commissioning can also after a specific mileage or a specified time. However, these circuits are less preferred since they are different Driving modes quite different amounts of soot are formed.

Die eingangs- und ausgangsseitig an der Filteranordnung angebrachten Verschlußplatten können bei elektrischer Beheizung für den Masseanschluß der Heizleiter verwendet werden.The input and output side attached to the filter assembly closure plates can with electrical heating for the ground connection of the Heating conductor can be used.

In Tabelle 1 sind Ergebnisse zusammengestellt, die bei 100stündigem Betrieb eines erfindungsgemäßen Röhrenfilters hinter einem Dieselmotor ermittelt wurden.Table 1 summarizes results obtained with 100 hours of operation a tube filter according to the invention determined behind a diesel engine were.

Hierzu wurde ein weißer Testpapier-Filter verwendet, welches am Ausgang der Filteranordnung angebracht wurde. Durch das Testpapier-Filter wurde 1 Liter gereinigtes Abgas geleitet und die Verfärbung des Testpapiers geprüft.For this purpose, a white test paper filter was used, which at the output of Filter assembly was attached. The test paper filter was 1 liter  cleaned exhaust gas passed and checked the discoloration of the test paper.

Zum Vergleich wurde das ungereinigte Abgas des Dieselmotors mit dem Testpapier- Filter geprüft. Nach Durchfluß eines Liters Abgas war das Filter schwarz.For comparison, the unpurified exhaust gas of the diesel engine with the test paper Filter tested. After passage of a liter of exhaust gas was the filter black.

Als Dieselmotor wurde ein 2-Liter-, 4-Zylinder-Motor, Baujahr 1981 verwendet.As a diesel engine, a 2-liter, 4-cylinder engine, built in 1981 was used.

Die Länge der Filteranordnung betrug 300 mm, der Durchmesser 70 mm. Die verwendeten Testpapier-Filter wurden nach dem Test zusätzlich unter dem Mikroskop untersucht. In nahezu allen Fällen konnten keinerlei Rußpartikel nach erfindungsgemäßer Reinigung festgestellt werden. The length of the filter assembly was 300 mm, the diameter 70 mm. The used test paper filters were also under the test after the test Microscope examined. In almost all cases, no soot particles could be determined after cleaning according to the invention.  

Tabelle 1 Table 1

In Tabelle 2 ist der Wirkungsgrad eines erfindungsgemäßen Filters F mit den Wirkungsgraden auf dem Markt befindlicher Filter A, B und C in Abhängigkeit von der Betriebsdauer dargestellt, wobei der Filter F bei Erreichen von 100% Wirkungsgrad die Rußpartikel zu 100% abfiltriert, während A, B und C bei Erreichen von 100% Wirkungsgrad die Rußpartikel zu 90%, 75% und 65% abfiltrieren. Nur das erfindungsgemäße Filter entfernt daher die im zu reinigenden Abgas vorhandenen Rußpartikel vollständig.In Table 2, the efficiency of an inventive Filter F with efficiencies in the market Filters A, B and C are shown as a function of the operating time, the filter F being at 100% efficiency the soot particles are 100% filtered off, while A, B and C when reaching 100% efficiency, the soot particles too Filter off 90%, 75% and 65%. Only the invention Filter therefore removes existing in the exhaust gas to be cleaned Soot particles completely.

Filtertypfilter type 100% Wirkungsgrad100% efficiency FF sofort nach Inbetriebnahmeimmediately after commissioning AA nach ca. 1,5 Stundenafter about 1.5 hours BB nach ca. 1,5 Stundenafter about 1.5 hours CC nach ca. 3,5 Stundenafter about 3.5 hours

In Tabelle 3 ist der Aufbau des Gegendrucks in mbar während des Filtrierbetriebs mit den Filtern wie in Tabelle 2 dargestellt. Die Dichte des Filters F betrug 0,28 g/cm³. Ähnlich gute Ergebnisse wurden bei anderen Dichten erhalten.Table 3 shows the buildup of backpressure in mbar during of the filtration operation with the filters as shown in Table 2. The density of the filter F was 0.28 g / cm3. Similar good results were obtained at other densities.

Tabelle 3 Table 3

Tabelle 3 zeigt, daß bei Vergleichsfilter A, welches maximal 90% des Rußes abfiltriert, schon nach 2 Stunden ein Gegendruck von 150 mbar erreicht wird. Der weitere Anstieg nach mehr als 2 Stunden ist aus dem zugänglichen Schrifttum nicht zu ermitteln. Nur im Falle des Vergleichsfilters C, der maximal 65% des Rußes abfiltriert, liegt ein Druckanstieg vor, der nach 3 Stunden Betriebsdauer etwa dem Anstieg des erfindungsgemäßen Filters F entspricht.Table 3 shows that in comparison filter A, which maximum 90% of the carbon black filtered off, after 2 hours, a back pressure of 150 mbar is reached. The further increase after more than 2 hours is not accessible from the accessible literature determine. Only in the case of the comparison filter C, the maximum Filtered off 65% of the carbon black, there is a pressure increase, the after 3 hours of operation about the rise of the invention Filters F corresponds.

Aus den Tabellen 2 und 3 wird die Überlegenheit des erfindungsgemäßen Filters gegenüber dem Stand der Technik deutlich. Ein weiteres wichtiges Merkmal von Rußfiltern ist die Regenerierbarkeit des Filters nach Erreichen eines bestimmten Gegendrucks als Folge von abgelagertem Ruß. In Tabelle 4 ist die Abbrenndauer in einer erfindungsgemäßen Filteranordnung dargestellt, die aus 2 Filtern besteht. Das zu reinigende Abgas wurde in den Zwischenraum zwischen inneren und äußeren Filter eingeleitet, in dem sich in den Versuchen 1-3 in 3 Segmenten angeordnete Heizwendeln befanden, die durch Batteriebetrieb auf Abbrenntemperatur gebracht wurden, wobei der Abstand zwischen innerem und äußerem Filter 4 mm, 8 mm und 10 mm betrug. Die Heizleistung betrug 300 W. Die Filterlänge betrug 300 mm. In Versuch 4 wurde mit einem auf den Filterzwischenraum gerichteten Brenner regeneriert, der mit Kraftstoff betrieben wurde.From Tables 2 and 3, the superiority of the invention Filters compared to the prior art clearly. Another important feature of soot filters is the Regenerability of the filter after reaching a certain Counterpressure as a result of deposited soot. In Table 4, the burning time in an inventive Filter arrangement shown, which consists of 2 filters. The exhaust gas to be cleaned was in the space between initiated inside and outside filter, in which in the Try 1-3 heating coils arranged in 3 segments, brought to the burning temperature by battery operation were, with the distance between the inner and outer filter 4 mm, 8 mm and 10 mm. The heating power was 300 W. The filter length was 300 mm. In experiment 4 was with a on the filter gap regenerated burner fueled has been.

Tabelle 4 Table 4

Während des Abbrennens wurde durch eine Kapillare Luft in das Filterinnere geblasen. Erfindungsgemäß kann die Luft auch vom Ausgang der Filtervorrichtung her eingesaugt werden, so daß keine zusätzlichen Emissionen während des Abbrennens auftreten. Zur weiteren Prüfung der Regenerierbarkeit der erfindungsgemäßen Filter wurde ein Filterrohr von 300 mm Länge und einem Abstand zwischen innerem und äußerem Filter von 10 mm jeweils 30 Minuten betrieben und anschließend mit einem Brenner jeweils 2 Minuten regeneriert. Insgesamt wurde 1000 (tausend) Mal regeneriert. Teilweise wurde bis auf 1200°C (eintausendzweihundert) aufgeheizt. Nach Beendigung des Versuchs war die Filteranordnung in einwandfreiem Zustand. Abrieb und mechanische Schäden waren nicht feststellbar. Der Filtertest mit dem Testpapier-Filter ergab ein völlig weißes Papierfilter.During the burning process air was introduced through a capillary blown the filter inside. According to the invention, the air be sucked in from the outlet of the filter device, so no additional emissions during burning occur. For further testing the regenerability of the invention Filter was a filter tube of 300 mm in length and a Distance between inner and outer filter of 10 mm each 30 Operated minutes and then with a burner respectively 2 minutes regenerated. In total, 1000 (thousand) times were regenerated. Partially was heated to 1200 ° C (one thousand two hundred). After completion of the experiment, the filter assembly was in perfect condition. Abrasion and mechanical damage were not detectable. The filter test with the test paper filter resulted in a completely white paper filter.

Mit Hilfe der Figuren wird die Erfindung zusätzlich erläutert.With the help of the figures, the invention is additionally explained.

Fig. 1 stellt eine aus einem inneren und einem äußeren Filter bestehende Filteranordnung dar. (3) und (5) sind inneres und äußeres Filter. Das zu filtrierende Abgas tritt durch (7) gekennzeichnet in den Zwischenraum (4) zwischen innerem und äußerem Filter ein. Das gefilterte Abgas tritt aus Raum (1) über (8) und außen über (9) aus der Filteranordnung aus. (2) und (6) sind tuchartige Materialien, die den Abtrag feiner und feinster Faserpartikel verhindern. (10) stellt das Gehäuse um die Filteranordnung dar. Fig. 1 illustrates a filter arrangement consisting of an inner and an outer filter. ( 3 ) and ( 5 ) are inner and outer filters. The exhaust gas to be filtered enters ( 7 ) characterized in the space ( 4 ) between the inner and outer filter. The filtered exhaust gas exits space ( 1 ) via ( 8 ) and outwardly via ( 9 ) from the filter assembly. ( 2 ) and ( 6 ) are cloth-like materials that prevent the removal of fine and fine fiber particles. ( 10 ) represents the housing around the filter assembly.

Fig. 2 stellt eine aus 3 Filtern bestehende Filteranordnung dar. Das zu reinigende Abgas tritt in die Räume (1) und (7) gemäß Pfeilen (10) und (11) in die Filteranordnung ein. Fig. 2 shows a filter arrangement consisting of 3 filters. The exhaust gas to be cleaned enters the spaces ( 1 ) and ( 7 ) according to arrows ( 10 ) and ( 11 ) in the filter arrangement.

Das gefilterte Abgas tritt aus dem Raum (4) und um die Filteranordnung gekennzeichnet durch die Pfeile (12) und (13) aus. (2), (6) und (8) stellen die Filter dar, (3), (5) und (9) die tuchartigen Umhüllungen. (14) ist das Gehäuse um die Filteranordnung.The filtered exhaust gas exits the space ( 4 ) and around the filter assembly indicated by the arrows ( 12 ) and ( 13 ). ( 2 ), ( 6 ) and ( 8 ) represent the filters, ( 3 ), ( 5 ) and ( 9 ) the cloth-like sheaths. ( 14 ) is the housing around the filter assembly.

Fig. 3 stellt einen Querschnitt durch eine aus 3 Filtern bestehende Filteranordnung dar. Zu filtrierendes Abgas tritt über (14), (15) und (16) in die Räume (1) und (5)=(6) ein. Das gereinigte Abgas fließt aus (4)=(10) und um die Filteranordnung (7) gemäß den Pfeilen (19), (20), (21) und (22) aus dem Gehäuse bei (26) ab. Die Filter sind dargestellt durch (2), (8) und (13), die tuchartigen Umhüllungen durch (3), (11) und (12). (17), (18) und (23) stellen die Abdeckungen der Filteranordnung dar, d. h. insgesamt auf beiden Seiten je eine Platte mit den erforderlichen Durchlochungen. (24) ist die Verschraubung der Gewindestange (25) mit der die Abdeckplatten und die Filteranordnung fest miteinander verbunden werden. (9) ist die Gehäusewand um die Filteranordnung. Fig. 3 shows a cross section through a filter arrangement consisting of 3 filters. Exhaust gas to be filtered enters the rooms ( 1 ) and ( 5 ) = ( 6 ) via ( 14 ), ( 15 ) and ( 16 ). The purified exhaust gas flows out of ( 4 ) = ( 10 ) and around the filter assembly ( 7 ) according to arrows ( 19 ), ( 20 ), ( 21 ) and ( 22 ) from the housing at ( 26 ). The filters are represented by ( 2 ), ( 8 ) and ( 13 ), the cloth-like sheaths by ( 3 ), ( 11 ) and ( 12 ). ( 17 ), ( 18 ) and ( 23 ) represent the covers of the filter assembly, ie in total on both sides a plate with the required perforations. ( 24 ) is the screw of the threaded rod ( 25 ) with which the cover plates and the filter assembly are firmly connected. ( 9 ) is the housing wall around the filter assembly.

Fig. 4 stellt beispielhaft eine Schaltung für die Regenerierung von 5 Filteranordnungen nach Beladung mit Ruß dar, wobei die Beheizung elektrisch erfolgt. Grundsätzlich sind auch andere dem Fachmann bekannte Schaltungen einsetzbar. (1) sind die Filteranordnungen. (2) ist die Stromzuführung. (3) ist ein Rechteckgenerator, (4) stellen Widerstände dar. (5) ist ein Kondensator, (6) sind Transistoren, (7) elektronische Sicherungen und (8) Relais. Schließlich ist (9) eine Steuerkette zum Aussteuern der Transistoren. Die Impulsdauer wird von (3) über die Dimensionierung von (10) und (5) bestimmt. Das Rechtecksignal gelangt an (9). Über (9) wird ein Signal über einen Widerstand (4) an einen Transistor (6) gelegt. (6) wird leitend, wonach ein Relais (8) anzieht. Die Heizung einer Filteranordnung (1) liegt beispielsweise bei 12 Volt. Beim nächsten Impuls sperrt (6), ein zweiter Transistor (6) wird leitend und die Heizung von einer zweiten Filteranordnung geht in Betrieb usw. Bei Takt 6 wird (9) zurückgestellt. Auf diese Weise werden alle Filteranordnungen regeneriert. Eine Umschaltung auf eine 2. Kombination von Filteranordnungen kann nach Freigabe der ersten Kombination über eine Magnetschalter-Klappensteuerung erfolgen. Diese Reservesteuerung kann für die erste und zweite Kombination installiert werden, d. h., wenn mehrere Relais anziehen, wird die elektronische Sicherung (7) ansprechen und über einen Relaiskontakt auf das Reservesystem umschalten. Die wenigen Bauteile lassen sich auf einem Steckmodul unterbringen. Zur Anzeige eines defekten Filterteils oder einer Umschaltung des Steuersystems kann eine Signalisierung für den Fahrer des Dieselfahrzeugs vorgesehen werden. In Fig. 4 ist ferner beispielhaft eine kreisförmige Anordnung der 5 Filteranordnungen, bestückt mit 5 Heizleitern dargestellt, wobei der abgelagerte Ruß keine Kurzschlüsse verursacht. Um ein gleichmäßiges Abbrennen der Filter zu erreichen, kann eine Taktsteuerung mit Zeitbasis verwendet werden. Hierbei wird der Einzelzeittakt auf eine bestimmte Zeitspanne festgelegt. In dieser Zeit verbrennt der angesammelte Ruß in einem Filter vollständig. Auch eine Stufenschaltung ist möglich. Bei der Taktsteuerung handelt es sich, wie oben bereits beschrieben, um einen dekadischen Zähler, wobei eine Reihe von Leistungstransistoren eine Relaiskette ansteuern. Die Ansteuerung des dekadischen Zählers erfolgt durch einen Taktgenerator. Die Impulsdauer des Taktgenerators ist bestimmbar. Der Vorteil dieser Steuerung liegt darin, daß nur immer ein Relais angesteuert wird und somit das Bordnetz nicht überlastet wird. Sollte es wider Erwarten zu einer Störung kommen, die einen hohen Stromfluß zur Folge hätte, kann dieses System in zweifacher Ausfertigung installiert werden, wobei das erste System abgekoppelt wird und das zweite System die Steuerung übernimmt. Die einzelnen Heizungen können über Netzsicherungen überwacht werden. Da es sich bei der beschriebenen Regenerierung um ein Zweiwege-System handelt, kann die Ansteuerung des Heizsystems der jeweiligen Filteranordnung je nach Rußbelastung über eine Druckdifferenzschaltung erfolgen. Es kann auch grundsätzlich eine Regeneration wechselseitig, zeitlich festgelegt erfolgen. Wenn es im Extremfall zum Ausfall der gesamten Anlage kommen sollte kann über einen Bypass und ein verplombtes Sicherheitsventil die Anlage umfahren werden. FIG. 4 shows, by way of example, a circuit for the regeneration of 5 filter assemblies after soot loading, wherein the heating takes place electrically. In principle, other circuits known to those skilled in the art can also be used. ( 1 ) are the filter assemblies. ( 2 ) is the power supply. ( 3 ) is a square-wave generator, ( 4 ) represents resistors. ( 5 ) is a capacitor, ( 6 ) are transistors, ( 7 ) electronic fuses, and ( 8 ) relays. Finally, ( 9 ) is a timing chain for driving the transistors. The pulse duration is determined by ( 3 ) via the dimensioning of ( 10 ) and ( 5 ). The square wave signal arrives ( 9 ). Via ( 9 ) a signal is applied via a resistor ( 4 ) to a transistor ( 6 ). ( 6 ) becomes conductive, after which a relay ( 8 ) attracts. The heating of a filter arrangement ( 1 ) is for example at 12 volts. The next pulse blocks ( 6 ), a second transistor ( 6 ) becomes conductive and the heating of a second filter arrangement goes into operation, etc. At clock 6 ( 9 ) is reset. In this way all filter arrangements are regenerated. A changeover to a second combination of filter arrangements can take place after release of the first combination via a magnetic switch flap control. This backup control can be installed for the first and second combination, ie if multiple relays are energized, the electronic fuse ( 7 ) will respond and switch to the backup system via a relay contact. The few components can be accommodated on a plug-in module. To indicate a defective filter part or a changeover of the control system, a signaling for the driver of the diesel vehicle can be provided. In Fig. 4 is further exemplified a circular arrangement of the 5 filter assemblies, equipped with 5 heating conductors shown, wherein the deposited soot does not cause short circuits. To achieve even burn-off of the filters, a timebase clock control can be used. Here, the single-time clock is set to a certain period of time. During this time, the accumulated soot burns completely in a filter. Also a step circuit is possible. The clock control is, as already described above, a decade counter, with a series of power transistors driving a relay chain. The control of the decade counter is performed by a clock generator. The pulse duration of the clock generator can be determined. The advantage of this control is that only ever a relay is controlled and thus the electrical system is not overloaded. In the unlikely event of a disturbance resulting in high current flow, this system can be installed in duplicate with the first system disconnected and the second system taking control. The individual heaters can be monitored via mains fuses. Since the described regeneration is a two-way system, the control of the heating system of the respective filter arrangement can be effected via a pressure difference circuit, depending on the soot load. In principle, a regeneration can also take place alternately, timed. If in extreme cases the entire system should fail, the system can be bypassed via a bypass and a sealed safety valve.

Fig. 5 stellt eine taktgesteuerte Anordnung von 4 Heizspiralen (1) dar. Die Ansteuerung erfolgt über einen Taktgenerator und einen dekadischen Zähler, wie in Fig. 4 dargestellt, der in schneller Reihenfolge immer nur einen Ausgang mit Spannung versorgt. Obwohl dem Fachmann solche Schaltungen grundsätzlich bekannt sind, ergibt sich bei der vorliegenden neuen Verwendung ein besonders hoher Wirkungsgrad. Eingebettete oder eingeleitete Heizspiralen innerhalb von Röhren, die aus thermisch stabilen Fasern aus Oxiden, Keramik oder ähnlichen Materialien bestehen, die einen schlechten Wärmeleitwert besitzen, können in kurzer Zeit fast gleichzeitig aufgeheizt werden, wobei immer nur eine Heizspirale das Bordnetz belastet. Es entsteht durch die niedrigen Wärmeverluste innerhalb einer Röhre ein in zahlreichen Versuchen beobachteter Wärmepumpeffekt, wobei sich jede Röhre bei einer Bordspannung von 12 Volt und einem Laststrom von ca. 28 A auf fast 1200°C aufheizen ließ. Durch die Röhren wird ungefiltertes Abgas in Richtung Filter geleitet. Die Ausgangstemperaturen betrugen bei einer Eingangstemperatur von 230-300°C nahezu 680-700°C, wobei es dann zu einer Verbrennung der angesammelten Rußpartikel kommt. Fig. 5 shows a clock-controlled arrangement of 4 heating coils ( 1 ). The control is carried out via a clock generator and a decadic counter, as shown in Fig. 4, which supplies only one output with voltage in rapid order. Although such circuits are basically known to the person skilled in the art, the present new use results in a particularly high degree of efficiency. Embedded or initiated heating coils within tubes, which consist of thermally stable fibers of oxides, ceramics or similar materials, which have a poor thermal conductivity, can be heated in a short time almost simultaneously, with only one heating coil loaded the electrical system. Due to the low heat losses within a tube, a heat pumping effect is observed in numerous experiments, whereby each tube could be heated up to almost 1200 ° C at an on-board voltage of 12 V and a load current of approx. Through the tubes unfiltered exhaust gas is directed towards the filter. The starting temperatures were at an inlet temperature of 230-300 ° C almost 680-700 ° C, which then leads to combustion of the accumulated soot particles.

Die dabei verwendeten Taktfrequenzen können im Bereich von Kilohertz, aber auch nur von wenigen Hertz oder Megahertz liegen. Die Anschlüsse (2) der Heizspiralen können beispielsweise eingeschraubt sein, wie es bei Zündkerzen bekannt ist. Masseanschluß liegt zentral an einer Verbindung (3) am Gehäuse (4) des Filters. Die Leistungselektronik (5) läßt sich leicht am Fahrzeugboden unterbringen, wobei der Fahrtwind für ausreichende Kühlung sorgt. Die Filteranordnung ist durch (6) dargestellt. Das zu reinigende Abgas tritt bei (7) ein, das filtrierte Abgas tritt bei (8) aus.The clock frequencies used can be in the range of kilohertz, but also only a few hertz or megahertz. The connections ( 2 ) of the heating coils can be screwed in, for example, as is known with spark plugs. Ground connection is located centrally on a connection ( 3 ) on the housing ( 4 ) of the filter. The power electronics ( 5 ) can be easily accommodated on the vehicle floor, the wind provides sufficient cooling. The filter arrangement is represented by ( 6 ). The exhaust gas to be cleaned enters at ( 7 ), the filtered exhaust gas exits at ( 8 ).

Die Ergebnisse zeigen, daß durch die erfindungsgemäße Vorrichtung und das damit durchgeführte Verfahren zur Abgasreinigung von Brennkraftmaschinen, insbesondere von Dieselmotoren, ohne das dem Stand der Technik entsprechende Vorliegen von tausenden von Kanälchen im Filter, die leicht verstopfen und deren sehr dünne Zwischenwände, die leicht brechen und beschädigt werden, deutlich überlegene Ergebnisse erzielt werden. Der Ruß wird unmittelbar zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme vollständig abfiltriert. Der Druckaufbau findet trotz vollständiger Rußentfernung langsamer statt als bei zur Zeit technisch eingesetzten Filtern, so daß weniger häufig regeneriert werden muß, das erfindungsgemäß eingesetzte Fasermaterial ist außerordentlich temperaturbeständig, wobei auch bei sehr häufigen, starken Temperaturschwankungen keine schädlichen Kristallisationsvorgänge stattfinden, die das Material unbrauchbar machen, die Rußablagerungen können schnell und vollständig entfernt werden und die Filter sind leicht auswechselbar. Durch die kostengünstigen Fasern, den einfachen Filteraufbau und die sehr häufig, ohne Materialschäden mögliche Regenerierung wird insbesondere dem Diesel-PKW-Fahrer ein dem Stand der Technik weit überlegenes Abgasfilter zur Verfügung gestellt. Es ist jedoch hervorzuheben, daß das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung auch hervorragend für die Abgasreinigung von Otto-Motoren geeignet sind.The results show that the inventive Device and the method performed therewith for Exhaust gas purification of internal combustion engines, in particular of Diesel engines without the prior art There are thousands of channels in the filter that are light clog and their very thin partitions, which are light break and get damaged, clearly superior results be achieved. The soot becomes instantaneous at the time completely filtered out during commissioning. The pressure build-up takes place despite complete soot removal slower instead of at present technically used Filtering, so that less frequent regeneration, The fiber material used according to the invention is extraordinary temperature resistant, although at very frequent, strong temperature fluctuations no harmful crystallization processes take place, which makes the material useless The soot deposits can be quick and complete be removed and the filters are easily replaceable. Due to the inexpensive fibers, the simple filter construction and very common, possible without material damage Regeneration is especially the diesel car driver a far superior to the prior art exhaust filter made available. However, it should be emphasized that the inventive method and the invention Device also excellent for the emission control of Otto engines are suitable.

Claims (20)

1. Verfahren zum Beseitigen von schädlichen Bestandteilen aus Abgasen von Brennkraftmaschinen, insbesondere von Dieselmotoren, bei dem die Abgase durch ein für Gase durchlässiges, zumindest teilweise aus thermisch hoch belastbaren Fasern bestehendes Filtermaterial geleitet werden, dessen Fasern wenigstens ein Metalloxid und/oder Halbmetalloxid enthalten und das ggfs. Bindemittel und ggfs. thermisch hoch belastbare Zusätze und ggfs. Stützmaterialien und ggfs. wenigstens einen Katalysator zur Oxidation verbrennbarer Partikel, insbesondere von Ruß und/oder von Kohlenwasserstoffen und/oder von CO und/oder zur Reduktion von NOx enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das zu reinigende Abgas in wenigstens einen Raum einer Filteranordnung geleitet wird, die aus wenigstens einem inneren und einem um das (die) innere(n) Filter angeordneten äußeren Filter besteht und daß der Raum in den das zu reinigende Abgas eingeleitet wird, ausgangsseitig geschlossen ist und daß das gefilterte Abgas aus wenigstens einem Raum der Filteranordnung abgeleitet wird, der eingangsseitig geschlossen ist und daß das Filtermaterial eine Dichte von 0,03-1,5 g/cm³, bevorzugt von 0,06- 1 g/cm³ und besonders bevorzugt von 0,06-0,5 g/cm³ besitzt.1. A method for eliminating harmful components from exhaust gases of internal combustion engines, in particular of diesel engines, in which the exhaust gases are passed through a permeable for gases, at least partially made of thermally highly resilient fibers existing filter material whose fibers contain at least one metal oxide and / or half metal oxide and the optionally binder and optionally thermally highly stable additives and, if necessary, supporting materials and possibly at least one catalyst for the oxidation of combustible particles, in particular of carbon black and / or hydrocarbons and / or of CO and / or for the reduction of NO x contains, characterized characterized in that the exhaust gas to be purified is directed into at least one space of a filter assembly consisting of at least one inner and one outer filter disposed around the inner filter (s) and that the space into which the exhaust gas to be purified is introduced is output side is closed and that the filtered Abg as is derived from at least one space of the filter assembly which is closed on the input side and that the filter material has a density of 0.03-1.5 g / cm³, preferably 0.06-1 g / cm³ and particularly preferably 0.06 0.5 g / cm³ has. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zu reinigende Abgas durch Filter geleitet wird, um welches für Gasdurchfluß geeignetes Stützmaterial angeordnet ist.2. The method according to claim 1, characterized in that the exhaust gas to be cleaned is passed through filters, around which suitable for gas flow support material is arranged. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zu reinigende Abgas durch Filter geleitet wird, die durch Einbringen der thermisch hoch belastbaren Fasern in das Stützmaterial hergestellt worden sind. 3. Process according to claims 1 and 2, characterized in that that the exhaust gas to be cleaned passed through filters is made by introducing the thermally high resilient fibers have been produced in the support material are.   4. Verfahren nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das zu reinigende Abgas durch Filter geleitet wird, die an der Seite, an der das gefilterte Abgas austritt, eine tuch- oder mattenartige, gasdurchlässige Umhüllung aufweisen, die aus thermisch hoch belastbarem Material besteht.4. Process according to claims 1-3, characterized that the exhaust gas to be cleaned by filters is directed to the side where the filtered Exhaust gas exits, a cloth or mat-like, gas-permeable Have wrapping made of thermal highly resilient material. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das zu reinigende Abgas durch Filter geleitet wird, die durch Einblasen der thermisch hoch belastbaren Fasern in das Stützmaterial hergestellt worden sind.5. Process according to claims 1-4, characterized in that that the exhaust gas to be purified is passed through filters, by blowing the thermally highly resilient Fibers have been produced in the support material. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das zu reinigende Abgas durch Filter geleitet wird, in denen die thermisch hoch belastbaren Fasern ganz oder überwiegend als Al₂O₃, SiO₂ und wenigstens einem weiteren Metalloxid und/oder Halbmetalloxid bestehen.6. Process according to claims 1-5, characterized in that that the exhaust gas to be purified is passed through filters, in which the thermally highly resilient fibers completely or predominantly as Al₂O₃, SiO₂ and at least one further metal oxide and / or semimetal exist. 7. Verfahren nach den Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß das zu reinigende Abgas durch Filter geleitet wird, in denen die thermisch hoch belastbaren Fasern ganz oder überwiegend aus Al₂O₃, SiO₂ und ZrO₂ und/oder TiO₂ bestehen.7. Process according to claims 1-6, characterized in that that the exhaust gas to be purified is passed through filters, in which the thermally highly resilient fibers completely or predominantly of Al₂O₃, SiO₂ and ZrO₂ and / or TiO₂ consist. 8. Verfahren nach den Ansprüchen 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß nach Beladen der Filter mit festen, verbrennbaren Partikeln eine Heizvorrichtung zum Abbrennen der auf dem Filtermaterial abgeschiedenen, verbrennbaren Partikel eingeschaltet wird und zumindest ein Teil derselben verbrannt wird.8. Process according to claims 1-7, characterized in that that after loading the filter with solid, combustible Particles a heating device for burning off the the filter material deposited, combustible particles is turned on and at least part of it is burned. 9. Verfahren nach den Ansprüchen 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß als Heizvorrichtung ein Brenner eingesetzt wird. 9. Process according to claims 1-8, characterized in that a burner is used as the heating device.   10. Verfahren nach den Ansprüchen 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß das zu reinigende Abgas durch Filter geleitet wird, deren Filtermaterial die im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Katalysatoren einzeln oder in jeder möglichen aus mindestens zwei Katalysatoren bestehenden Kombination aufweisen kann.10. The method according to claims 1-9, characterized that the exhaust gas to be cleaned by filters is passed, whose filter material in the preamble Catalysts mentioned by claim 1 individually or in every possible out of at least two catalysts may have existing combination. 11. Vorrichtung zum Beseitigen von schädlichen Bestandteilen aus Abgasen von Brennkraftmaschinen, insbesondere von Dieselmotoren, die Filtermaterial zum Durchleiten des zu reinigenden Abgases enthält, das zumindest teilweise aus thermisch hoch belastbaren Fasern besteht, die wenigstens ein Metalloxid und/oder Halbmetalloxid enthalten, wobei das Filtermaterial ggfs. Bindemittel und ggfs. thermisch hoch belastbare Zusätze und ggfs. Stützmaterialien und ggfs. wenigstens einen Katalysator zur Oxidation verbrennbarer Partikel, insbesondere von Ruß und/oder von Kohlenwasserstoffen und/oder von CO und/oder zur Reduktion von NOx enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasreinigung in einer Filteranordnung erfolgt, die aus wenigstens einem inneren und einem um das (die) innere(n) Filter angeordneten äußeren Filter und wenigstens einem Raum zum Einleiten des zu reinigenden Abgases und wenigstens einem Raum zum Ableiten des gefilterten Abgases besteht und daß der Raum in den das zu reinigende Abgas eingeleitet wird, ausgangsseitig geschlossen ist und der Raum, aus dem das gefilterte Abgas abgeleitet wird, eingangsseitig geschlossen ist und daß das Filtermaterial eine Dichte von 0,03-1,5 g/cm³, bevorzugt von 0,06-1 g/cm³ und besonders von 0,06-0,5 g/cm³ besitzt. 11. A device for removing harmful components from exhaust gases of internal combustion engines, in particular of diesel engines, the filter material for passing the exhaust gas to be cleaned, which consists at least partially of thermally highly resilient fibers containing at least one metal oxide and / or half metal oxide, wherein the filter material if necessary, binder and optionally thermally highly loadable additives and optionally supporting materials and possibly at least one catalyst for the oxidation of combustible particles, in particular carbon black and / or hydrocarbons and / or CO and / or for the reduction of NO x , characterized in that the exhaust gas purification takes place in a filter arrangement consisting of at least one inner filter and an outer filter arranged around the inner filter (s) and at least one space for introducing the exhaust gas to be cleaned and at least one space for discharging the filtered exhaust gas, and that the room in that too cleaning exhaust gas is introduced, the output side is closed and the space from which the filtered exhaust gas is discharged, input side is closed and that the filter material has a density of 0.03-1.5 g / cm³, preferably from 0.06-1 g / cm³ and especially from 0.06 to 0.5 g / cm³. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß um die Filter für Gasdurchfluß geeignetes Stützmaterial angeordnet ist.12. The device according to claim 11, characterized that around the filter for gas flow suitable support material is arranged. 13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die thermisch hoch belastbaren Fasern in das Stützmaterial eingebracht sind.13. Device according to claims 11 and 12, characterized that the thermally highly resilient fibers are introduced into the support material. 14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11-13, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter an der Seite, an der das gefilterte Abgas austritt, eine tuch- oder mattenartige Umhüllung aufweisen, die aus thermisch hoch belastbarem Material besteht.14. Device according to claims 11-13, characterized that the filters are on the side where the filtered Exhaust gas exits, a cloth or mat-like envelope have, made of thermally highly resilient material consists. 15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11-14, dadurch gekennzeichnet, daß sich die thermisch hoch belastbaren Fasern in eingeblasener Form im Stützmaterial befinden.15. Device according to claims 11-14, characterized that is the thermally highly resilient fibers in blown form in the support material. 16. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11-15, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Filtern vorhandenen thermisch hoch belastbaren Fasern ganz oder überwiegend aus Al₂O₃, SiO₂ und wenigstens einem weiteren Metalloxid und/oder Halbmetalloxid bestehen.16. Device according to claims 11-15, characterized that exist in the filters thermally highly resilient fibers wholly or predominantly of Al₂O₃, SiO₂ and at least one further metal oxide and / or Consist of semimetal oxide. 17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11-16, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Filtern vorhandenen thermisch hoch belastbaren Fasern ganz oder überwiegend als Al₂O₃, SiO₂ und ZrO₂ und/oder TiO₂ bestehen.17. Device according to claims 11-16, characterized that exist in the filters thermally highly resilient fibers wholly or predominantly as Al₂O₃, SiO₂ and ZrO₂ and / or TiO₂ exist. 18. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11-17, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abbrennen des auf oder in den Filtern abgelagerten Rußes eine Heizvorrichtung vorhanden ist. 18. Device according to claims 11-17, characterized that for burning off the on or in the filters deposited soot a heater available is.   19. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11-18, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung ein Brenner ist.19. Device according to claims 11-18, characterized that the heater is a burner. 20. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11-19, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial die im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Katalysatoren einzeln oder in jeder möglichen Kombination aus mindestens zwei Katalysatoren aufweist.20. Device according to claims 11-19, characterized that the filter material in the preamble of claim 1 mentioned catalysts individually or in every possible combination of at least two Catalysts.
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