DE4242091C2 - Vorrichtung zum Starten des Regenerationsbrenners eines Partikelfiltersystems bei niedrigen Temperaturen - Google Patents
Vorrichtung zum Starten des Regenerationsbrenners eines Partikelfiltersystems bei niedrigen TemperaturenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Partikelfiltersystem für einen Dieselmotor
mit einem in ein Gehäuse eingesetztes Partikelfilter, dem ein strom
aufwärts in einer Abgasleitung angeordneter Regenerationsbrenner
zugeordnet ist, dem über eine Zerstäuberdüse Kraftstoff und Brenner
luft zuführbar sind.
Ein derartiges Partikelfiltersystem ist aus der DE 37 29 861 A1 be
kannt. Bei diesem Partikelfiltersystem wird der Regenerationsbrenner
mit fettem Kraftstoff/Luft-Gemisch betrieben, das in der Brennkammer
mit stabiler und rußfreier Flamme verbrennt. Problematisch an einem
derartig aufgebauten Partikelfiltersystem ist, dass ein derartiger Re
generationsbrenner zum Starten eine Mindestabgastemperatur benö
tigt. Diese Mindestabgastemperatur, durch die der Regenerations
brenner auf eine für seinen Start erforderliche Mindesttemperatur auf
geheizt wird, liegt bei ca. 120°C.
Ein weiteres Partikelfiltersystem ist aus der US 4,677,823 bekannt.
Dieses Partikelfiltersystem weist zum Abbrennen des in dem Partikel
filter angesammelten Rußes einen Brenner mit einer Düse auf, der
ausschließlich Kraftstoff zugeführt wird. Die nötige Verbrennungsluft
wird über einen separaten Zugang dem Brenner zugeführt. Zum Be
trieb bei niedrigen Temperaturen kann die Düse durch Kühlwasser
der Brennkraftmaschine, das um eine Leitungsschlange vor der Düse
geführt wird, vorgeheizt werden. Diese Vorheizung kann erst dann
erfolgen, wenn das Kühlwasser nach dem Start der Brennkraftma
schine zumindest angenähert seine Betriebstemperatur erreicht hat.
Ein ähnliches Partikelfiltersystem ist aus der US 4,424,671 bekannt.
Auch hier wird mit einem Brenner der in dem Partikelfilter angesam
melte Ruß abgebrannt. Dieser Brenner weist eine Düse auf, der wie
derum alleinig Kraftstoff zugeführt wird. Dabei ist weiterhin im Bereich
des Brenners eine ringförmige Heizeinrichtung und ein Glühstift zum
Aufheizen des Kraftstoffs und zum Zünden des Kraftstoffs vorgese
hen. Dabei arbeiten die Glühkerze und die Heizeinrichtung in nicht
näher definierter Art und Weise zusammen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Regenerationsbren
ner eines Partikelfiltersystems bereitzustellen, der frühzeitig nach
dem Start der Brennkraftmaschine auch bei niedrigen Abgastempe
raturen betreibbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass an dem
Regenrationsbrenner eine vor dem Start des Regenerationsbrenners
betreibbare Heizeinrichtung angeordnet ist, und dass die Heizein
richtung in ein Zerstäuberdüsengehäuse der Zerstäuberdüse inte
griert ist. Dadurch erreicht der Regenerationsbrenner innerhalb kur
zer Zeit die nötige Starttemperatur, während das Abgas noch nicht
die nötige Temperatur erreicht oder den Regenerationsbrenner noch
nicht genügend erhitzt hat. Die Heizeinrichtung ist in dem Zerstäuber
düsengehäuse der Zerstäuberdüse angeordnet, wo sie die Brenner
luft und den zuzuführenden Kraftstoff erhitzen kann. Dementspre
chend ist sie in einer derartigen Ausbildung im Bereich eines Kraft
stoffleitungsanschlusses bzw. eines Brennerluftleitungsanschlusses
angeordnet.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Heizeinrichtung ein als Glüh
kopf ausgebildetes Zerstäuberdüsengehäuse. Damit ist eine beson
ders gleichmäßige Erhitzung des Zerstäuberdüsengehäuses gewähr
leistet.
In Weiterbildung der Erfindung ist das Zerstäuberdüsengehäuse als
Widerstandsheizkörper ausgebildet. Damit wird der Bauaufwand der
Heizeinrichtung auf ein Minimum beschränkt.
Dabei ist in Weiterbildung der Erfindung der Widerstandskörper aus
Silizium-Carbid (SiC) herstellbar und zumindest einseitig isoliert in
dem Ventilgehäuse befestigt. Bei einem derartig hergestellten und
befestigten Widerstandskörper ist nur ein elektrischer Anschluss nö
tig, der in einfacher Weise in das Ventilgehäuse eingeführt werden
kann.
In Weiterbildung der Erfindung besteht die Heizeinrichtung
aus mindestens einer Glühkerze. Eine Glühkerze ist ein
handelsübliches Bauteil, das somit keinerlei Beschaffungs
probleme mit sich bringt. Auch kann eine Glühkerze in ein
facher Weise durch eine Bohrung bzw. durch einen ent
sprechend ausgebildeten Anschluß in das Ventilgehäuse ein
geschraubt werden und gleichzeitig zur Umgebung abgedichtet
werden. Mit dem Glühkörper ragt die Glühkerze dann in eine
entsprechende Ausnehmung des Zerstäuberdüsengehäuses.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Heizeinrichtung ein
Heizwendel, der das Zerstäuberdüsengehäuse zumindest teil
weise umschließt. Bei dieser Ausbildung kann der Heizwen
del, beispielsweise nach Art eines Tauchsieders, ausgebil
det und um das Zerstäuberdüsengehäuse gewickelt sein. Eine
derartige Heizwendel bewirkt wiederum eine gleichmäßige
Aufwärmung des Zerstäuberdüsengehäuses.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Heizeinrichtung ein
Heizgebläse, dessen Heißluftstrahl auf das Zerstäuberdüsen
gehäuse und/oder den Ringraum zwischen dem Zerstäuberdüsen
gehäuse und dem Ventilgehäuse gerichtet ist. Ein derartiges
Heizgebläse, das beispielsweise nach Art eines Industrie
heizgebläses aufgebaut sein kann und Temperaturen bis zu
800°C erreichen kann, sorgt für eine besonders schnelle
und wirksame Aufheizung des gesamten Zerstäuberdüsengehäu
ses und somit zu einer schnellen Betriebsbereitschaft des
Regenerationsbrenners.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Heizeinrichtung von
einem Steuergerät in Abhängigkeit von Temperaturmeßwerten
steuerbar. Dabei können diese Meßwerte beispielsweise von
einer Temperaturmeßsonde geliefert werden, die an geeigne
ter Stelle an dem Regenerationsbrenner angeordnet ist. Im
übrigen können die Temperaturmeßsonde und das Steuergerät
zu weiteren Steuerfunktionen des Regenerationsbrenners
herangezogen werden. Ein weiterer positiver Effekt der erfindungsgemäßen
Heizeinrichtung ist eine Verringerung der
Abgasemissionen des kalten Motors durch den frühzeitigen
Start des Regenerationsbrenners und durch das damit mög
liche frühzeitige Aufheizen des gesamten Partikelfil
tersystems einschließlich des Abgases, des Partikelfil
termonoliten und ggfs. eines nachgeschalteten Oxida
tionskatalysators. Dadurch werden die CO- und die HC-
Emission gesenkt.
Weitere Vorteile der Erfindung werden in der Zeichnungs
beschreibung dargestellt, in der ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben ist.
Die einzige Figur zeigt einen Regenerationsbrenner 1 eines Parti
kelfiltersystems, das beispielsweise bei selbstzündenden
Brennkraftmaschinen eingesetzt wird. Der Regenerations
brenner 1 besteht im wesentlichen aus einem Ventilgehäuse 2
und einer Brennkammer 3.
In dem Ventilgehäuse 2 sind ein Krafstoffdosierventil 4 mit
einem Kraftstoffleitungsanschluß 5, eine Glühkerze 6 sowie
eine Brennerluftleitung 7, mit einer Druckmeßsonde 8 ange
ordnet.
Zum Betreiben des Regenerationsbrenners 1 wird von einer
nicht dargestellten Steuereinheit ein Brennerluftversor
gungssystem eingeschaltet, das über die Brennerluftleitung
7 Brennerluft liefert. Dabei wird der in dem System
herrschende Druck, der bei abgeschaltetem Brennerluftver
sorgungssystem der Abgasgegendruck und beim Betrieb des
Brennerluftsversorgungssystems ein gegenüber dem Abgas
gegendruck erhöhter Druck ist, gemessen. Der entsprechende
Meßwert wird an die genannte Steuereinheit weitergeleitet.
Der Kraftstoff wird über eine Leitung, die an den Kraft
stoffleitungsanschluß 5 angeschlossen ist, dem System zuge
führt. Von dem Kraftstoffleitungsanschluß 5 gelangt der
Kraftstoff in das Kraftstoffdosierventil 4, das wiederum
mit der Steuereinheit verbunden ist und von dieser ge
steuert wird. Von dem Kraftstoffdosierventil 4 gelangt der
Kraftstoff über eine Zerstäuberdüse 9 in eine Luftdrall
zerstäuberdüse 10, in der der Kraftstoff mit Brennerluft
gemischt wird und durch eine Austrittsöffnung in die
Brennkammer 3 austritt, in der das Brennerluft/Kraftstoff-
Gemisch verbrennt. Dabei wird an einem Brennkammeraustritt
11 der Brennkammer 3 die aktuelle Gastemperatur über eine
Temperaturmeßsonde 12 ermittelt. Die Brennkammer 3 und das
Ventilgehäuse 2 sind in dem vorliegenden Ausführungsbei
spiel durch ein thermisches Verbindungsverfahren, bei
spielsweise Schweißen oder Löten, miteinander verbunden.
Die Temperaturmeßsonde 12 liegt an der Seitenwand der
Brennkammer 3 an und ist mit einer Befestigungseinrichtung
14 an dem Boden 15 der Brennkammer 3 befestigt. Dabei ragt
die Meßspitze 16 der Temperaturmeßsonde 12 um ein genau
definiertes Maß in den Brennkammeraustritt 11 der Brenn
kammer 3 hinein. In das Zerstäuberdüsengehäuse 13 ragt eine
Heizeinrichtung in Form einer Glühkerze 6 hinein, die zum
erfindungsgemäßen Aufheizen des Kraftstoffs bzw. der
Brennerluft sowie des Zerstäuberdüsengehäuses 13 dient.
Anstelle der einen Glühkerze 6 können auch mehrere
Glühkerzen 6 auf dem Umfang des Ventilgehäuses 2 bzw. des
Zerstäuberdüsengehäuses 13 verteilt angeordnet sein. Ebenso
ist es möglich, in den Ringraum 20 einen Heizwendel einzu
setzen, der das Zerstäuberdüsengehäuse 13 zumindest teil
weise umschließt.
Die Einheit aus Ventilgehäuse 2 und Brennkammer 3 ist
mittels Schrauben 17 an dem Gehäuse 18 befestigt, das den
eigentlichen Partikelfilter aufnimmt. Bei einem Wartungs-
oder Reparaturfall kann die bauliche Einheit Ventilgehäuse
2 und Brennkammer 3 durch Lösen der Schrauben 17 problemlos
von dem Gehäuse 18 gelöst werden.
Durch die Lage der Glühkerze 6 in der Nähe der Zerstäuber
düse 9 wird ein Teil des Kraftstoffs beim Betreiben der
Glühkerze 6 verdampft. Bei der anschließenden Kondensation
bilden sich feinste Kraftstofftröpfen, die zu einem zünd
willigen Kraftstoff-Luftgemisch führen.
Claims (8)
1. Partikelfiltersystem für einen Dieselmotor mit einem in ein Ge
häuse eingesetztes Partikelfilter, dem ein stromaufwärts in einer Ab
gasleitung angeordneter Regenerationsbrenner zugeordnet ist, dem
über eine Zerstäuberdüse Kraftstoff und Brennerluft zuführbar sind,
dadurch gekennzeichnet, dass an dem Regenrationsbrenner (1) eine
vor dem Start des Regenerationsbrenners (1) betreibbare Heizein
richtung angeordnet ist, und dass die Heizeinrichtung in ein Zerstäu
berdüsengehäuse (13) der Zerstäuberdüse (9) integriert ist.
2. Partikelfiltersystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung ein als Glühkopf
ausgebildetes Zerstäuberdüsengehäuse (13) ist.
3. Partikelfiltersystem nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das Zerstäuberdüsengehäuse (13) als
Widerstandsheizkörper ausgebildet ist.
4. Partikelfiltersystem nach Anspruch 3, wobei der Regenerations
brenner ein Ventilgehäuse aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstandsheizkörper aus Sili
zium-Carbid (SiC) herstellbar ist und zumindest elektrisch isoliert in
dem Ventilgehäuse (2) befestigt ist.
5. Partikelfiltersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung zumindest eine
Glühkerze (6) aufweist.
6. Partikelfiltersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung ein Heizwendel ist,
der das Zerstäuberdüsengehäuse (13) zumindest teilweise
umschließt.
7. Partikelfiltersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung ein Heizgebläse
ist, dessen Heißluftstrahl auf das Zerstäuberdüsengehäuse (13)
und/oder einen Ringraum (20) zwischen dem Zerstäuberdüsengehäuse
(13) und dem Ventilgehäuse (2) gerichtet ist.
8. Partikelfiltersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung von einem
Steuergerät in Abhängigkeit von Temperaturmesswerten steuerbar
ist.
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DE19924242091 DE4242091C2 (de) | 1992-12-14 | 1992-12-14 | Vorrichtung zum Starten des Regenerationsbrenners eines Partikelfiltersystems bei niedrigen Temperaturen |
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DE4242091A1 DE4242091A1 (de) | 1994-06-16 |
DE4242091C2 true DE4242091C2 (de) | 2002-11-07 |
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