DE4229103A1 - Abgasreinigungseinrichtung für Diesel-Brennkraftmaschinen - Google Patents
Abgasreinigungseinrichtung für Diesel-BrennkraftmaschinenInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
- F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
- F01N3/025—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
Description
Die Erfindung betrifft eine Abgasreinigungseinrichtung für Die
sel-Brennkraftmaschinen, bestehend aus einer Filtereinrichtung
zum Auffangen von Kohlenstoffpartikeln (Ruß) und einer Brenner
einrichtung zum Abbrennen der am Filter abgelagerten Partikel.
Eine Einrichtung dieser Art ist in der US-A 4,571,938 darge
stellt und beschrieben. Deren Brennereinrichtung besteht aus
einer Brennerdüse, die an eine Luftpumpe und eine Brennstoff
pumpe angeschlossen ist. Die Luftpumpe fördert durch ein Luft
regulierventil, das den Förderdruck in Abhängigkeit vom Abgas
druck im Bereich der Abgasrohre vor der Filtereinrichtung
steuert.
Es ist somit ein erheblicher Aufwand notwendig und die Luft
pumpe muß für eine Förderung gegen höheren Druck ausgelegt
sein.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine gattungsgemäße Abgasreinigungseinrichtung derart zu ge
stalten, daß eine vom Abgasgegendruck unabhängige Lufteinbla
sung bei Brennbetrieb erfolgen kann, wobei eine reduzierte
Brennerleistung angestrebt werden soll, wodurch Brennstoffein
sparung erreicht und der Bauraum- und Bauteileaufwand verrin
gert werden kann.
Diese Aufgabe ist durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 an
gegebenen Merkmale gelöst worden. Vorteilhafte Weiterbildungen
sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch in der
Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
Die Zeichnung zeigt:
Fig. 1 einen Querschnitt durch die Einrichtung;
Fig. 2 und 3 Längsschnitte aus Fig. 1.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Abgasreinigungs
einrichtung, welcher über einen Einlaß-Anschlußstutzen 1 un
gereinigtes Abgas eines Dieselmotors (zeichnerisch nicht darge
stellt) zugeführt wird. Das Abgas tritt über Einströmkanäle 2
in einen Partikelfilter 3 ein. Dieser Filter ist vorzugsweise
aus porösem (gasdurchlässigem) Material (Metall oder Keramik)
mit relativ guter Wärmeleitfähigkeit hergestellt.
Der Filterkörper kann als Monolith hergestellt oder aus Einzel
teilen zusammengesetzt sein. Die Materialstruktur ist so be
schaffen, daß ein guter Kompromiß zwischen Gasdurchlässigkeit
und Filtervermögen erreicht wird. Mit zunehmender Beladung des
Filters 3 verringert sich durch Ablagerung der Partikel in den
engen Poren die Gasdurchlässigkeit, wodurch sich ein erhöhter
Abgasgegendruck aufbaut. Es ist deshalb erforderlich den Filter
zu regenerieren. Bei den Partikeln im Diesel-Abgas handelt es
sich zum weitaus größten Teil um Ruß, der sich durch Aufheizen
des Filters auf <600°C verbrennen und damit beseitigen läßt.
Bei der Dimensionierung des Filters ist eine bestimmte Reserve
vorgesehen, damit die notwendige Regenerierung des Filters 3
nicht kontinuierlich, sondern aus Gründen der Energie-Einspa
rung in Intervallen erfolgen kann.
Das Abgas tritt von den Einströmkanälen 2 durch die poröse Fil
terwand 4 teilweise direkt in Abströmkanäle 5 und zum restli
chen Anteil zunächst in Rückführkanäle 6 über. Dabei werden die
Partikel in der Filterwand zurückgehalten und das Abgas von
Partikeln gereinigt. Die Abström- und Rückführkanäle 5, 6 sind
durch einen Trennsteg 7 voneinander getrennt. Durch die Lage
des Trennsteges 7 kann der Rückführungsanteil der Abgasmenge
bestimmt werden.
Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch den Partikelfilter 3, wo
bei die Schnittebene längs durch die Abströmkanäle 5 und Rück
führungskanäle 6 gelegt wurde. Das durch die Filterwand 4 tre
tende Abgas gelangt im Bereich der Abströmkanäle 5 direkt in
einen Auslaß-Anschlußstutzen 8 oder im Bereich der Rück
führkanäle 6 zunächst in den Bereich einer Heißgaskammer 9 und
von dort über die Abströmkanäle ebenfalls zum Auslaß-An
schlußstutzen 8. Die Rückführung eines Teilabgasstromes ist er
forderlich, um bei Betrieb des Brenners eine zu hohe Temperatur
(z. B. < 800°C) am Partikelfilter auf der Heißgaskammerseite
zu vermeiden. Die Anordnung der Abströmkanäle 5 und der Rück
führkanäle 6 kann auch in anderer Weise als zeichnerisch
dargestellt erfolgen. So kann es u. U. zwecks besserer Tempera
turverteilung und/oder besserer Vermischung der Gasströme vor
teilhaft sein, die Rückführkanäle 6 in zwei Sektoren aufzutei
len, insbesondere dann, wenn der Abgasanteil über die
Rückführkanäle groß gewählt wird.
Die Heißgaskammer 9 ist durch eine Prallscheibe 10 von einer
Brennkammer 11 getrennt. Die geometrische Ausdehnung der Prall
scheibe 10 und zeichnerisch nicht dargestellte Durchbrüche in
der Prallscheibe sind so zu bemessen, daß einerseits der Ab
gasstrom aus den Rückführkanälen 6 von der Brennkammer 11
ferngehalten wird und andererseits aber auch eine ausreichende
Durchlässigkeit für das Brennerabgas aus der Brennkammer 11 in
die Heißgaskammer 9 gegeben ist. Des weiteren ist die Ausge
staltung der Prallscheibe 10 in der Weise vorzunehmen, daß eine
möglichst gute Vermischung der Brenner-Heißgase mit dem Abgas
strom aus den Rückführkanälen 6 erfolgt, mit dem Ziel, daß beim
Eintritt des Gasgemisches in die Abströmkanäle 5 eine möglichst
gleiche Temperatur des Mischgases erreicht wird. Die Prall
scheibe 10 kann aus temperaturbeständigem Material (Metall, Ke
ramik, . . . ) z. B. in Form eines Bleches, eines Rohrnetzes
oder eines gasdurchlässigen Drahtgeflechtes ausgeführt werden.
Fig. 3 zeigt den Partikelfilter 3 mit angesetzter Brennkammer
11 in einem um 90° gedrehten Längsschnitt. Der Brennkammer 11
wird das Brenngemisch aus einer Brenner-Mischkammer 12 über
eine Öffnung 13 zugeführt, die ihrerseits vorzugsweise von ei
ner luftgestützten Zerstäuberdüse 14 mit Brenngemisch versorgt
wird. Die Heißgaskammer 9, Brennkammer 11 sowie die Brenner-
Mischkammer 12 bilden einen Heizdom, der stromab der Filterein
richtung angeordnet ist. Eine Zündkerze 15 wird im Bereich ei
ner Öffnung 13 angeordnet. Ein Flammwächter 16 überwacht aus
Sicherheitsgründen die Brennerfunktion. Auf die Darstellung der
weiteren, für die Funktion des Brennersystems erforderlichen
Peripherie, kann hier verzichtet werden, weil diese im Hinblick
auf die Brennstoff- und Luftversorgung einschließlich der Zu
messung, des Zündmoduls und der Steuerelektronik mit der Erfin
dung nichts zu tun hat.
Die Einrichtung zeichnet sich durch folgende Vorteile aus:
Keine nennenswerte Auswirkung des je nach Filter-Beladungsgrad und Motordrehzahl veränderlichen Abgasgegendruckes auf die Druckverhältnisse in der Brennkammer. Deshalb kann eine übliche Luftpumpe mit ca. 100-150 mbar Förderdruck zur Versorgung des Brenners mit Brennluft eingesetzt werden und der Brennerbetrieb bei allen Betriebszuständen gewährleistet werden. Diese Luft pumpe ist vorteilhafterweise als Strömungsmaschine ausgeführt.
Keine nennenswerte Auswirkung des je nach Filter-Beladungsgrad und Motordrehzahl veränderlichen Abgasgegendruckes auf die Druckverhältnisse in der Brennkammer. Deshalb kann eine übliche Luftpumpe mit ca. 100-150 mbar Förderdruck zur Versorgung des Brenners mit Brennluft eingesetzt werden und der Brennerbetrieb bei allen Betriebszuständen gewährleistet werden. Diese Luft pumpe ist vorteilhafterweise als Strömungsmaschine ausgeführt.
Die Brenner-Heizenergie wir nur auf einen Teilabgasstrom über
tragen, nämlich den, der durch die Rückführkanäle 6 gelangt. Um
das Abgasgemisch auf eine für die Einleitung der Regenerierung
erforderliche Temperatur zu erwärmen, ist daher nur ein ent
sprechend geringer Energieeinsatz erforderlich. Nach Beginn der
Regenerierung auf der Heißgaskammer-Seite durchläuft die Rege
nerierungszone den gesamten Partikelfilter 3, wobei zunehmend
das Abgas bereits in den Einströmkanälen 2 erhitzt und die bei
der Verbrennung der Rußpartikel freiwerdende Wärme zur Aufhei
zung des restlichen Filterkörpers genutzt wird. Andererseits
kann der Anteil des rückgeführten Abgasstromes so gewählt wer
den, daß eine Überschreitung der zulässigen Höchsttemperatur
vermieden werden kann.
Durch die Anordnung des Brennersystems im Bereich des gefilter
ten Abgasstromes (stromab der Filterwand) ist die Gefahr unzu
lässiger Rußablagerungen am Austritt der Zerstäuberdüse, an der
Zündkerze und dem Flammenwächter erheblich verringert.
Aus den vorgenannten Vorteilen resultiert eine wesentlich er
höhte Betriebssicherheit.
Claims (6)
1. Abgasreinigungseinrichtung für Diesel-Brennkraftma
schinen, bestehend aus einer Filtereinrichtung zum Auffangen
von Kohlenstoffpartikeln (Ruß) und aus einer Brennereinrichtung
zum Abbrennen der am Filter abgelagerten Partikel, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Brennereinrichtung stromab der Filterein
richtung angeordnet ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Brennereinrichtung in einem vom Abgas nicht durchström
ten Heizdom angeordnet ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Heizdom eine Brenner-Mischkammer (12), eine Brennkammer
(11) und eine Heißgaskammer (9) aufweist, wobei die Mischkammer
(12) über eine Öffnung (13) mit der Brennkammer (11) verbunden
ist und die Brennkammer (11) und die Heißgaskammer (9) gegen
einander durch eine Prallscheibe (10) abgegrenzt sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Filtereinrichtung Rückführkanäle (6) aufweist, über die
eine Teilmenge der gereinigten Abgase in die Heißgaskammer (9)
geleitet wird.
5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Prallscheibe (10) als Blech-, Rohrnetz- oder
Drahtgeflechtkonstruktion ausgeführt ist, womit eine gute Ver
mischung der Brenner-Heißgase mit der rückgeführten Abgas-Teil
menge erfolgt.
6. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Brennereinheit eine Luftpumpe
aufweist, die als Strömungsmaschine ausgeführt ist.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4229103A DE4229103A1 (de) | 1992-09-01 | 1992-09-01 | Abgasreinigungseinrichtung für Diesel-Brennkraftmaschinen |
DE59300348T DE59300348D1 (de) | 1992-09-01 | 1993-08-20 | Abgasreinigungseinrichtung für Diesel-Brennkraftmaschinen. |
EP93113329A EP0585752B1 (de) | 1992-09-01 | 1993-08-20 | Abgasreinigungseinrichtung für Diesel-Brennkraftmaschinen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4229103A DE4229103A1 (de) | 1992-09-01 | 1992-09-01 | Abgasreinigungseinrichtung für Diesel-Brennkraftmaschinen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4229103A1 true DE4229103A1 (de) | 1994-03-03 |
Family
ID=6466937
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4229103A Withdrawn DE4229103A1 (de) | 1992-09-01 | 1992-09-01 | Abgasreinigungseinrichtung für Diesel-Brennkraftmaschinen |
DE59300348T Expired - Lifetime DE59300348D1 (de) | 1992-09-01 | 1993-08-20 | Abgasreinigungseinrichtung für Diesel-Brennkraftmaschinen. |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE59300348T Expired - Lifetime DE59300348D1 (de) | 1992-09-01 | 1993-08-20 | Abgasreinigungseinrichtung für Diesel-Brennkraftmaschinen. |
Country Status (2)
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EP (1) | EP0585752B1 (de) |
DE (2) | DE4229103A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE19810738C1 (de) * | 1998-03-12 | 1999-04-22 | Hjs Fahrzeugtechnik Gmbh & Co | Einrichtung zum Reinigen von Abgasen eines Dieselmotors |
DE102006015841B3 (de) * | 2006-04-03 | 2007-08-02 | TWK Engineering Entwicklungstechnik (GbR) (vertretungsberechtigte Gesellschafter Herrn Thomas Winter, Jagdhaus am Breitenberg, 56244 Ötzingen und Herrn Waldemar Karsten, Am Merzenborn 6, 56422 Wirges) | Verfahren zur Erzeugung von Heißgas |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS5977022A (ja) * | 1982-10-23 | 1984-05-02 | Mitsubishi Motors Corp | デイ−ゼルエンジンの排ガス浄化装置 |
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JPH04153516A (ja) * | 1990-10-15 | 1992-05-27 | Tonen Corp | ディーゼルエンジンの排ガス浄化装置 |
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1992
- 1992-09-01 DE DE4229103A patent/DE4229103A1/de not_active Withdrawn
-
1993
- 1993-08-20 DE DE59300348T patent/DE59300348D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1993-08-20 EP EP93113329A patent/EP0585752B1/de not_active Expired - Lifetime
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US8001773B2 (en) | 2006-04-03 | 2011-08-23 | Twk Engineering Entwicklungstechnik Gbr | Apparatus/method for producing hot gas and diesel particulate filter system |
US8020377B2 (en) | 2006-04-03 | 2011-09-20 | Twk Engineering Entwicklungstechnik Gbr | Apparatus/method for producing hot gas and diesel particulate filter system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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EP0585752A1 (de) | 1994-03-09 |
EP0585752B1 (de) | 1995-07-12 |
DE59300348D1 (de) | 1995-08-17 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: PIERBURG AG, 41460 NEUSS, DE |
|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8130 | Withdrawal |