DE4103653C1 - Smoke-burning filter for Diesel engine - has channels with walls made of porous material and electrodes for HV ignition system - Google Patents
Smoke-burning filter for Diesel engine - has channels with walls made of porous material and electrodes for HV ignition systemInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Rußabbrennfilter nach dem Oberbe griff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a soot burning filter according to the Oberbe handle of claim 1.
Aus der DE-OS 38 29 048 ist ein Rußabbrennfilter bekannt, wel ches aus einer porösen keramischen Wabenstruktur aufgebaut ist. Die Abgaskanäle eines derartigen Filters sind wechselseitig verschlossen, so daß das Abgas durch die porösen Kanalwände strömen muß, wobei der im Abgas enthaltene Ruß auf der Wand oberfläche und in den Poren abgeschieden wird. Zur Regenerie rung des Filters ist an der Austrittsseite desselben eine Hoch spannungszündanlage vorgesehen, an deren Zündelektrode Hoch spannungsimpulse erzeugt werden, welche über elektrische Leiter im Filterkörper zur Eintrittsseite des Filters geführt werden. Dort lösen diese Hochspannungsimpulse am nichtleitfähigen Fil termaterial Funkenentladungen zu einer stromauf des Filterein tritts angeordneten Masseelektrode aus. An den Stellen der Fun kenentladungen werden örtlich hohe Temperaturen erzielt und Energie auf die Rußpartikel übertragen, so daß eine Abbrennre aktion auch bei niedrigen Abgastemperaturen ausgelöst wird.From DE-OS 38 29 048 a soot burning filter is known, wel ches is made of a porous ceramic honeycomb structure. The exhaust gas channels of such a filter are mutual sealed so that the exhaust gas through the porous channel walls must flow, the soot contained in the exhaust gas on the wall surface and is deposited in the pores. For regeneration filter is high on the outlet side of the filter Voltage ignition system provided, at the ignition electrode high voltage pulses are generated, which are via electrical conductors be guided in the filter body to the inlet side of the filter. There, these high-voltage pulses are released on the non-conductive film Term material spark discharges to an upstream of the filter arranged from the ground electrode. In the places of fun Local discharges are achieved locally and Energy is transferred to the soot particles so that they burn off action is triggered even at low exhaust gas temperatures.
Bei einem derartigen Filter müssen die als Elektroden wirkenden Leiter von der Austrittsseite des Filters her in die jeweiligen dort offenen Kanäle eingebracht werden und in diesen beispiels weise durch einen keramischen Kitt verankert werden. Außerdem müssen diese Leiter dann noch elektrisch verbunden werden und der Filter entsprechend dem bekannten wechselseitigen Verschluß der Kanäle durch eingebrachte Stopfen abgeschlossen werden. Die stromauf der Eintrittsseite des Filters in einem Abstand zu diesem angeordnete Masseelektrode stellt als Drahtnetz bzw. Lochblech einen zusätzlichen Strömungswiderstand für die Abgas strömung dar und muß desweiteren gesondert gehalten und auch entsprechend mechanisch stabil ausgelegt werden. Auch ist die Einleitung der Reaktion auf einen geringen Bereich an der Ein trittsseite des Filters begrenzt und also nicht in die Bereiche des Filters verlegbar, in denen sich hauptsächlich Rußpartikel sammeln.In such a filter, the ones that act as electrodes must be used Conductor from the outlet side of the filter into the respective open channels are introduced there and in this example be anchored wisely with a ceramic putty. Furthermore these conductors must then be electrically connected and the filter according to the known mutual closure of the channels are closed by inserted plugs. The at a distance upstream of the inlet side of the filter the ground electrode arranged as a wire mesh or Perforated sheet an additional flow resistance for the exhaust gas flow and must also be kept separately and also be designed to be mechanically stable. That too is Initiation of response to a small area at the on limited side of the filter and therefore not in the areas of the filter, in which there are mainly soot particles collect.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Rußabbrennfilter der bekannten Art so zu verbessern, daß durch eine geeignete An ordnung der Elektroden eine wirkungsvolle Abbrennreaktion des Rußes erzielt wird und dennoch die Herstellung des Rußabbrenn filters auf einfache Weise erfolgen kann.The object of the invention is therefore a soot burning filter known type to improve so that by a suitable type order of the electrodes an effective burning reaction of the Soot is achieved and still the production of soot burning filters can be done in a simple manner.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gehen aus den Un teransprüchen und der Beschreibung hervor.The object is achieved by the in the characterizing Part of claim 1 specified features solved. Further Embodiments and advantages of the invention are based on the Un claims and the description.
Bei einem Rußabbrennfilter mit wechselseitig verschlossenen Abgaskanälen sowie mit in die Abgaskanäle hineinreichenden Elektroden zur Hochspannungsfunkenerzeugung, ist der Verschluß der Kanäle als Träger für die Elektroden ausgebildet. Die vom Verschluß getragenen Elektroden sind in die Abgaskanäle des Filters hineingeführt und dieser Träger schließt die Kanäle entsprechend dem wechselseitigen Verschlußschema ab. Der Ver schlußträger an der Austrittsseite des Filters trägt die in die Abgaskanäle reichenden Hochspannungselektroden, die von der Hochspannungszündanlage mit Hochspannungsimpulsen beaufschlagt werden. Von der gegenüberliegenden Filterseite am Eintritt rei chen die vom dortigen Verschlußträger getragenen Masseelektroden in die jeweiligen Abgaskanäle hinein, so daß zwischen Hochspannungselektroden und Masseelektroden ein Funken überschlag stattfinden kann.In the case of a soot burning filter with mutually closed Exhaust ducts as well as those that extend into the exhaust ducts Electrodes for high voltage spark generation is the shutter of the channels designed as a carrier for the electrodes. The ones from Locked electrodes are in the exhaust channels of the Filters inserted and this carrier closes the channels according to the mutual locking scheme. The Ver end carrier on the outlet side of the filter carries the in Exhaust channels reaching high voltage electrodes from the High-voltage ignition system applied with high-voltage pulses will. From the opposite side of the filter at the entrance Chen those worn by the closure carrier there Earth electrodes into the respective exhaust gas channels, so that a spark between high voltage electrodes and ground electrodes rollover can take place.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben.An embodiment of the invention is shown below the drawing.
Die einzige Figur zeigt in vereinfachter Darstellung einen Teil eines Rußabbrennfilters in einem Längsschnitt. Der Filterkörper 1 ist in bekannter Weise aus einem keramischen Material herge stellt, so daß er von seiner Eintrittsseite 2 zu seiner Aus trittsseite 3 hin von Abgaskanälen 4 durchzogen ist. Diese Ab gaskanäle 4 sind untereinander durch die aus dem Filtermaterial gebildeten porösen keramischen Wandungen 5 getrennt. An seiner Eintrittsseite 2 und an seiner Austrittsseite 3 ist der Fil terkörper 1 durch Verschlüsse 6 bzw. 7 aus gasundurchlässigem Material abgeschlossen, die in bekannter Weise so ausgebildet sind, daß die Abgaskanäle 4 im Filterkörper 1 wechselseitig verschlossen bzw. offen sind. Durch diese Ausbildung der Ver schlüsse 6 bzw. 7 werden die auf der Eintrittsseite 2 in die dort offenen Abgaskanäle eintretenden Abgase, deren Strömung hier durch Pfeile 8 angedeutet ist, gezwungen, durch die po rösen Wandungen 5 unter Abscheidung von Rußpartikeln von den eintrittsseitig offenen Abgaskanälen in die austrittsseitig offenen Abgaskanäle überzuströmen, wie durch die Pfeile 9 dar gestellt ist und den Filter 1 an seiner Austrittsseite 3 durch die dort offenen Abgaskanäle 4 in Pfeilrichtung 10 gereinigt zu verlassen.The single figure shows a simplified representation of part of a soot burning filter in a longitudinal section. The filter body 1 is in a known manner from a ceramic material Herge, so that it is traversed from its inlet side 2 to its exit side 3 from exhaust gas channels 4 . From gas channels 4 are separated from each other by the porous ceramic walls 5 formed from the filter material. On its inlet side 2 and on its outlet side 3 , the filter body 1 is closed by closures 6 and 7 made of gas-impermeable material, which are designed in a known manner so that the exhaust channels 4 in the filter body 1 are mutually closed or open. By this design of the Ver connections 6 and 7 , the exhaust gases entering the open-side exhaust gas channels on the inlet side 2 , the flow of which is indicated here by arrows 8 , are forced through the po-like walls 5 with separation of soot particles from the open-side exhaust gas channels overflow in the exhaust gas channels open on the outlet side, as shown by the arrows 9 and to leave the filter 1 cleaned on its outlet side 3 by the exhaust gas channels 4 open there in the direction of the arrow 10 .
In den austrittsseitig verschlossenen Abgaskanälen sammeln sich hauptsächlich in der Austrittsseite 3 zugewandten Bereich die ausgefilterten Rußpartikel und führen bei zu starker Beladung des Filters 1 zu einem zu hohen Abgasgegendruck. Zur Regenerie rung des Filters 1 sind in die Abgaskanäle 4 Elektroden 11 bzw. 12 eingeführt, wobei die Elektroden 11, die von der Austritts seite 3 des Filters 1 in die Abgaskanäle 4 ragen, als Hochspan nungselektroden dienen und von einer externen schematisch dar gestellten Hochspannungszündanlage 13 über eine elektrische Verbindung 14 mit Hochspannungspulsen versorgt werden. Die Elek troden 12 sind von der Eintrittsseite 2 des Filters 1 in die Abgaskanäle 4 geführt und dienen als Masseelektroden, wie durch die Erdung 15 angedeutet ist. Durch Anlegen von Hochspannungs pulsen mittels der Zündanlage 13 über die Verbindung 14 an die Hochspannungselektroden 11 wird zwischen diesen und den ent sprechenden Masseelektroden 12 eine Funkenentladung, wie sie mit 16 angedeutet ist, hervorgerufen und leitet eine Regenerie rung des Filters 1 durch die Entzündung des angesammelten Russes ein. Die Elektroden 11 bzw. 12 sind mit den Verschlüssen 7 bzw. 6 verbunden und werden von diesen als Träger gehalten. Durch die Verbindung von Verschluß und Elektroden wird er reicht, daß letztere auf einfache Weise in einem Arbeitsgang in die Abgaskanäle eingeführt werden können und in diesen nicht gesondert zu befestigen sind. Vorteilhafterweise sind die Ver schlüsse 6 bzw. 7 als Lochmasken aus einem gasundurchlässigen Material ausgebildet, wobei die Lochmasken derart geformt sind, daß die Abgaskanäle 4 in geeigneter Weise durch die Verschlüsse wechselseitig verschlossen sind. Zum Zwecke einer genauen Fi xierung der Lage zwischen Verschluß und Filterkörper können an diesen Teilen in hier nicht gezeigter Weise geeignete Mittel, wie zum Beispiel Nasen oder Einkerbungen, vorgesehen sein. Die Verschlüsse 6 bzw. 7 selbst können sowohl aus einem Keramik- Material wie auch der Filterkörper 1 hergestellt sein, oder aber auch aus Metall bestehen, wodurch insbesondere die Befe stigung der Elektroden 11 bzw. 12 sowie die elektrische Verbin dung aller Elektroden 11 bzw. 12 untereinander in einfacher Weise hergestellt ist. The soot particles filtered out collect in the exhaust gas channels closed on the outlet side, mainly in the area facing the outlet side 3, and lead to an excessive exhaust gas back pressure if the filter 1 is loaded too heavily. For regeneration tion of the filter 1 4 electrodes 11 and 12 are introduced into the exhaust channels, the electrodes 11 , which protrude from the outlet side 3 of the filter 1 into the exhaust channels 4 , serve as high-voltage electrodes and from an external high-voltage ignition system shown schematically 13 are supplied with high-voltage pulses via an electrical connection 14 . The electrodes 12 are guided from the inlet side 2 of the filter 1 into the exhaust gas channels 4 and serve as ground electrodes, as indicated by the grounding 15 . By applying high-voltage pulses by means of the ignition system 13 via the connection 14 to the high-voltage electrodes 11 , a spark discharge, as indicated by 16, is caused between these and the corresponding ground electrodes 12 and causes regeneration of the filter 1 by the ignition of the accumulated Russes a. The electrodes 11 and 12 are connected to the closures 7 and 6 and are held by them as carriers. By connecting the closure and electrodes, it is sufficient that the latter can be easily inserted into the exhaust gas passages in one operation and cannot be fastened separately in them. Advantageously, the United closures 6 and 7 are formed as shadow masks made of a gas-impermeable material, the shadow masks being shaped such that the exhaust gas channels 4 are mutually closed in a suitable manner by the closures. For the purpose of a precise fi xation of the position between the closure and the filter body, suitable means, such as noses or notches, can be provided on these parts in a manner not shown here. The closures 6 and 7 themselves can be made of both a ceramic material and the filter body 1 , or can also be made of metal, whereby in particular the fastening of the electrodes 11 and 12 and the electrical connection of all electrodes 11 and 12 is made with each other in a simple manner.
Die Verbindung der Masseelektroden 12 mit dem eintrittsseitigen Verschluß 6 hat dazu noch den Vorteil, daß auf der Anströmseite des Filters 1 kein zusätzlicher Elektrodenträger vorgesehen sein muß, der die Strömungsverhältnisse beim Eintritt der Ab gase in den Filter 1 beeinträchtigen würde.The connection of the ground electrodes 12 with the inlet-side closure 6 also has the advantage that no additional electrode support must be provided on the upstream side of the filter 1 , which would affect the flow conditions when the gases enter the filter 1 .
In der Figur sind drei unterschiedliche Anordnungsmöglichkeiten für die Elektroden 11 bzw. 12 in den Abgaskanälen dargestellt. Prinzipiell ist es dabei möglich, die Elektroden entlang der Wandungen 5 oder in der Kanalmitte der Abgaskanäle 4 zu führen. Da die Funkenzündung jedoch vorteilhafterweise im stromabwärti gen Drittel des Filters 1 stattfinden soll, in dem auch der meiste Ruß angesammelt ist, bietet es sich an die dadurch über etwa zwei Drittel der Kanallänge sich erstreckenden Masseelek troden 12 entlang den Wandungen 5 an diesen anliegend in den Abgaskanälen 4 zu führen. Die in ihrer Länge kürzeren Hochspan nungselektroden 11 können somit, getragen von den Verschlüssen 7, frei in der Kanalmitte der Abgaskanäle 4 verlaufen.The figure shows three different arrangement options for the electrodes 11 and 12 in the exhaust gas channels. In principle, it is possible to guide the electrodes along the walls 5 or in the middle of the channel of the exhaust gas channels 4 . However, since the spark ignition is to take place advantageously in the downstream third of the filter 1 , in which most of the soot is also accumulated, it offers itself to the electrodes 12 which extend over approximately two thirds of the channel length along the walls 5 against these in the Exhaust ducts 4 to guide. The shorter in length high voltage electrodes 11 can thus, carried by the closures 7 , run freely in the channel center of the exhaust channels 4 .
Im Falle der Anordnung der Elektroden, wie sie in dem in der Figur ganz unten gezeigten Abgaskanal 4 dargestellt ist, ver läuft die Masseelektrode, wie schon oben beschrieben, ausgehend vom Verschluß 6 als Träger von der Eintrittsseite 2 des Filters 1 her entlang der Wandung 5 des Abgaskanals 4. Von der entgegen gesetzten Seite, nämlich der Austrittsseite 3 des Filters 1 her, erstreckt sich die Hochspannungselektrode 12, welche vom Verschluß 7 getragen wird und über diesen mit der Hochspannungs zündanlage 13 in Verbindung steht, in Kanalmitte des Abgaska nals 4 derart, daß sie auf einem Teil ihrer Länge mit der Masse elektrode 12 überlappend geführt ist. Durch diese Anordnung wird über die Länge dieser Überlappung ein Funkenüberschlag über diese gesamte Gleitfunkenstrecke 17 ermöglicht, wie er mit 16 angedeutet ist. In the case of the arrangement of the electrodes, as shown in the exhaust duct 4 shown at the bottom of the figure, the ground electrode runs, as already described above, starting from the closure 6 as a carrier from the inlet side 2 of the filter 1 along the wall 5 of the exhaust duct 4 . From the opposite side, namely the outlet side 3 of the filter 1 , the high-voltage electrode 12 , which is carried by the shutter 7 and via which the high-voltage ignition system 13 is connected, extends in the middle of the channel of the Abgaska channel 4 in such a way that it opens part of its length with the ground electrode 12 is performed overlapping. This arrangement enables a sparkover over the entire sliding spark gap 17 over the length of this overlap, as indicated by 16 .
Anstelle eines Gleitfunkenüberschlags ist es auch möglich, ei nen Funkenüberschlag an genau definierter Stelle hervorzurufen. Zu diesem Zweck muß die Anordnung nur so gewählt werden wie es im mittleren Beispiel der Figur gezeichnet ist. Die grundsätz liche Anordnung der Elektroden 11 und 12 bleibt dabei unverän dert mit dem einzigen Unterschied, daß die Längen der Hochspan nungselektrode 11 und der Masseelektrode 12 zusammen der Gesamt länge eines Abgaskanals 4 entsprechen. Dadurch kommen die Enden der Elektroden 11 bzw. 12 einander benachbart zu liegen, so daß der erwünschte definierte Funkenüberschlag, wie er mit 16 ge zeigt ist, an genau dieser Stelle stattfindet.Instead of a sparkover, it is also possible to cause a sparkover at a precisely defined point. For this purpose, the arrangement must only be chosen as it is drawn in the middle example of the figure. The basic arrangement of the electrodes 11 and 12 remains unchanged with the only difference that the lengths of the high voltage voltage electrode 11 and the ground electrode 12 together correspond to the total length of an exhaust gas duct 4 . As a result, the ends of the electrodes 11 and 12 come to lie adjacent to one another, so that the desired defined sparkover, as shown at 16 ge, takes place at precisely this point.
Eine dritte Möglichkeit der Elektrodenanordnung ist in der Fi-. gur ganz oben dargestellt. In diesem Falle wird die Masseelek trode 12, wie in den anderen Fällen auch, getragen vom Ver schluß 6 entlang der Wandung 5 eines Abgaskanals 4 von der Ein trittsseite 2 des Filters 1 in diesem Abgaskanal geführt. Die Hochspannungselektrode 11 hingegen wird in ähnlicher Weise wie die Masseelektrode 12 an der Wandung 5 des benachbarten Abgas kanals 4 geführt und durchdringt diese Wandung 5 so, daß sie in unmittelbarer Nähe des Endes der zugehörigen Masseelektrode 12 in den entsprechenden Abgaskanal mündet. Das Ende der Hochspan nungselektrode kommt somit in Wandnähe direkt neben dem Ende der Masseelektrode 12 zu liegen, wodurch der Funkenüberschlag 16 auch direkt in Wandnähe erfolgt und so die an den Wandungen anliegenden Rußpartikel besonders vorteilhaft gezündet werden können.A third possibility of the electrode arrangement is in the fi shown at the top. In this case, the Masseelek electrode 12 , as in the other cases, worn by the United closure 6 along the wall 5 of an exhaust duct 4 from the entry side 2 of the filter 1 in this exhaust duct. The high-voltage electrode 11, however, is performed in a similar manner as the ground electrode 12 on the wall 5 of the adjacent exhaust duct 4 and penetrates this wall 5 so that it opens in the immediate vicinity of the end of the associated ground electrode 12 in the corresponding exhaust duct. The end of the high-voltage electrode thus comes close to the wall to lie next to the end of the ground electrode 12 , whereby the sparkover 16 also occurs directly near the wall and so the soot particles lying against the walls can be ignited particularly advantageously.
Die Anordnungsmöglichkeiten für die Elektroden 11 bzw. 12 sind keineswegs auf die in der Figur gezeigten Anordnungen be schränkt. Insbesondere lassen sich selbstverständlich die Anord nungen von Hochspannungselektroden 11 und Masseelektroden 12 miteinander vertauschen.The arrangement options for the electrodes 11 and 12 are by no means limited to the arrangements shown in the figure. In particular, of course, the arrangements of high-voltage electrodes 11 and ground electrodes 12 can be interchanged.
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Legal Events
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8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DAIMLER-BENZ AKTIENGESELLSCHAFT, 70567 STUTTGART, |
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Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70567 STUTTGART, DE |
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