DE4242096B4

DE4242096B4 - Spülluftversorgung eines Partikelfiltersystems

Info

Publication number: DE4242096B4
Application number: DE19924242096
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl.-Ing. Berendes; Rolf Miebach; Uwe Jung; Hans Houben; Heinz Dipl.-Ing. Zilligen
Original assignee: Deutz AG
Current assignee: Deutz AG
Priority date: 1992-12-14
Filing date: 1992-12-14
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2012-12-15
Also published as: DE4242096A1

Abstract

Partikelfiltersystem für Dieselmotoren, mit einem Partikelfilter, dem stromaufwärts ein Regenerationsbrenner zum Regenerieren des mit Partikeln beladenen Partikelfilters zugeordnet ist, wobei dem Regenerationsbrenner Kraftstoff und Brennerluft zuführbar ist und wobei der Regenerationsbrenner außerhalb des Regenerationsbetriebs mit Spülluft beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Regenerationsbrenner (1) ein Düsengehäuse (11) mit einer Luftdrallzerstäuberdüse (9) und eine Brennkammer (10) aufweist, dass in den Regenerationsbrenner (1) eine Verbindungsleitung (3) zur Luftzufuhr einmündet und dass ein einziges Gebläse (2) für die Förderung der Brennerluft und Spülluft des Regenerationsbrenners (1) vorgesehen ist und dass das Gebläse (2) in Wirkverbindung mit dem Dieselmotor steht und der Gebläseantrieb zumindest zwei unterschiedliche Übersetzungsstufen aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Partikelfiltersystem für Dieselmotoren, mit einem Partikelfilter, dem stromaufwärts ein Regenerationsbrenner zum Regenerieren des mit Partikeln beladenen Partikelfilters zugeordnet ist, wobei dem Regenerationsbrenner Kraftstoff und Brennerluft zuführbar ist und wobei der Regenerationsbrenner außerhalb des Regenerationsbetriebs mit Spülluft beaufschlagbar ist.

Ein derartiges Partikelfiltersystem ist aus der DE 37 10 054 A1 bekannt. Der Regenerationsbrenner dieses Partikelfiltersystems dient zum Abbrennen der auf dem Filter angelagerten Rußpartikel. Dazu wird der Düse des Regenerationsbrenners ein in einer Vormischkammer erzeugtes Kraftstoff-Luft-Gemisch zugeführt. Während der Beladungsphase des Filters bläst Hilfsluft die Leitungen und die Düse frei, um Verkokungen des Brennstoffs zu vermeiden.

Aus der weiterhin bekannten DE 37 29 861 A1 ist ein Partikelfiltersystem für einen Dieselmotor bekannt, das einen Brenner mit einer Luftdrallzerstäuberdüse aufweist. Während des Betriebs des Brenners wird der Luftdrallzerstäuberdüse Druckluft zugeführt, die von einer volumentrischen Pumpe oder Verdrängerpumpe bereitgestellt wird.

Aus der DE 35 32 778 A1 ist eine Vorrichtung zum Regenerieren eines Rußfilters bekannt, bei der während der Betriebspause des Brenners die zu der Düse des Brenners führende Brennstoffleitung mit Druckluft leergeblasen wird, um eine Verschmutzung der Düse zu verhindern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Partikelfiltersystem bereitzustellen, das bei geringem Gerätebauaufwand wartungsarm und störunanfällig ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Regenerationsbrenner ein Düsengehäuse mit einer Luftdrallzerstäuberdüse und eine Brennkammer aufweist, dass in den Regenerationsbrenner eine Verbindungsleitung zur Luftzufuhr einmündet und dass ein einziges Gebläse für die Förderung der Brennerluft und Spülluft des Regenerationsbrenners vorgesehen ist und dass das Gebläse in Wirkverbindung mit dem Dieselmotor steht und der Gebläseantrieb zumindest zwei unterschiedliche Übersetzungsstufen aufweist. Auf diese Weise wird ein besonders einfacher Aufbau des Partikelfiltersystems erreicht, da nur ein einziges Luftversorgungssystem erforderlich ist. Dadurch, dass der Gebläseantrieb zumindest zwei unterschiedliche Übersetzungsstufen aufweist, wird die jeweils erforderliche Förderhöhe des Gebläses verwirklicht.

Dieser Lösung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Störungen, insbesondere des Regenerationsbrenners dadurch auftreten, dass während der Beladungsphase des Filters das ungereinigte Abgas der Brennkraftmaschine in den Regenerationsbrenner zumindest teilweise einströmt und sich dabei Rußpartikel an der Luftdrallzerstäuberdüse oder in dem Zerstäuberdüsengehäuse des Regenerationsbrenners absetzen. Diese Verschmutzung kann im Laufe der Zeit dazu führen, dass die Funktion des Regenerationsbrenners gestört wird und es ggfs. zu dessen Ausfall kommt. Dementsprechend muss der Regenerationsbrenner nach einer bestimmten Betriebszeit gewartet oder gesäubert werden. Dieser Wartungsaufwand oder diese Störanfälligkeit werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, dass der Regenerationsbrenner außerhalb des Regenerationsbetriebes mit Spülluft beaufschlagbar ist. Durch das Spülen des Regenerationsbrenners mit Spülluft kann zu keinem Zeitpunkt der ungereinigte Abgasstrom in den Regenerationsbrenner hineingelangen. Demzufolge können sich auch keine vom dem Abgasstrom mitgeführten Rußpartikel an der Zerstäuberdüse oder im Zerstäuberdüsengehäuse absetzen. Die Störanfälligkeit beziehungsweise der Wartungsaufwand des erfindungsgemäßen Regenerationsbrenners sind somit gegenüber bekannten Regenerationsbrennern deutlich verringert. Dabei ist es nicht notwendig, dass der gesamte Brennerluftstrom als Spülluft durch den Regenerationsbrenner geleitet wird, es reicht auch eine verminderte Luftmenge zum Spülen des Regenerationsbrenners aus. Die Teilmenge muss so bemessen sein, dass in keinem Betriebszustand der Brennkraftmaschine der Abgasstrom in den Regenerationsbrenner eindringen kann.

In vorteilhafter Weiterbildung sind im Antrieb des Gebläses eine Elektromagnet-Kupplung und parallel dazu eine Wirbelstromkupplung vorgesehen, wobei die Elektromagnet-Kupplung zum direkten und die Wirbelstromkupplung bei geöffneter Elektromagnet-Kupplung zum Antrieb des Gebläses mit reduzierter Drehzahl dient. Auf diese Wiese wird erreicht, dass die für die jeweils gewünschte Förderhöhe notwendige Antriebsdrehzahl mit geringem baulichen Aufwand verwirklicht wird. Dabei muss zum Übersetzungswechsel lediglich die Elektromagnet-Kupplung ein- bzw. ausgeschaltet werden.

Besonders vorteilhaft ist, wenn anstelle der Wirbelstromkupplung ein Übersetzungsgetriebe vorgesehen ist, das mit dem Gebläse über einen Freilauf in Wirkverbindung steht.

Auf diese Weise wird ein hoher Wirkungsgrad des Gebläseantriebs auch während der Spülphase ereicht, da keine Schlupfverluste, wie bei der Wirbelstromkupplung auftreten.

Für einen zuverlässigen Spülbetrieb hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Gebläsedrehzahl im Spülbetrieb auf ein Zehntel der im Regenerationsbetrieb erforderlichen zu senken.

Ein zum Gebläse hin schließendes Rückschlagventil in der Verbindungsleitung hat den Vorteil, dass bei Ausfall des Gebläses dieses durch Abgas nicht verschmutzt oder gar zerstört werden kann.

Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung hervor, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt ist.
Es zeigen:
1 Regenerationsbrenner mit Gebläse und Gebläseantrieb durch Elektromagnet-Kupplung und Untersetzungsgetriebe;
2 Gebläseantrieb mit Elektromagnet-Kupplung und Wirbelstromkupplung.
1 zeigt den Aufbau der Luftversorgung des Partikelfiltersystems, mit einem Gebläse 2, das vom Dieselmotor mittels eines Keilriementriebs direkt über eine schaltbare Elektromagnet-Kupplung 4 oder bei deren Ausschaltung über ein Untersetzungsgetriebe 6 und einen Freilauf 7 angetrieben wird. Das Gebläse 2 steht über eine Verbindungsleitung 3 und ein Rückschlagventil 8 in Strömungsverbindung mit einem Regenerationsbrenner 1. Dieser weist ein Düsengehäuse 11 mit einer Luftdrallzerstäuberdüse 9 und eine Brennkammer 10 auf.
In 2 ist ein alternativer Gebläseantrieb mit einer schaltbaren Elektromagnet-Kupplung 4 und einer parallel dazu angeordneten Wirbelstromkupplung 5 dargestellt, die bei ausgerückter Elektromagnet-Kupplung 4 wirksam ist.
Die erfindungsgemäße Luftversorgung des Partikelfiltersystems funktioniert folgendermaßen:
Während der Regenerationsphase des Partikelfilters fördert das Gebläse 2 über die Verbindungsleitung 3 und das Rückschlagventil 8 Brennerluft in das Düsengehäuse 11 und durch die Luftdrallzerstäuberdüse 9 in die Brennkammer 10. Die erforderliche Brennerluftmenge wird durch eine Gebläsedrehzahl erreicht, die durch Wahl der Übersetzung des Keilriementriebes vom Dieselmotor und direkten Antrieb über die Elektromagnet-Kupplung verwirklicht wird.
Während der Beladungsphase des Partikelfilters fördert das Gebläse 2 Spülluft zur Brennkammer 10. Der Spülluftdruck ist gerade so hoch, dass kein Abgas in die Luftwege des Partikelfiltersystems gelangt. Die dazu erforderliche Antriebsdrehzahl des Gebläses 2 liegt bei etwa einem Zehntel der direkten Antriebsdrehzahl. Sie wird eingeschaltet durch Lösen der Elektromagnet-Kupplung, wodurch je nach Ausführung entweder das Untersetzungsgetriebe 6 mit dem Freilauf 7 oder die Wirbelstromkupplung 5 zum Tragen kommen. Letztere hat den Vorteil besonders geringen Bauaufwandes jedoch den Nachteil erhöhter Schlupfleistung.
Sollte das Gebläse 2 einmal ausfallen, so verhindert das Rückschlagventil 8 ein Verschmutzen des Gebläses 2 durch Abgas.
Insgesamt zeichnet sich die erfindungsgemäße Luftversorgung des Partikelfiltersystems durch geringen Bau- und Wartungsaufwand aus.

Claims

Partikelfiltersystem für Dieselmotoren, mit einem Partikelfilter, dem stromaufwärts ein Regenerationsbrenner zum Regenerieren des mit Partikeln beladenen Partikelfilters zugeordnet ist, wobei dem Regenerationsbrenner Kraftstoff und Brennerluft zuführbar ist und wobei der Regenerationsbrenner außerhalb des Regenerationsbetriebs mit Spülluft beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Regenerationsbrenner (1) ein Düsengehäuse (11) mit einer Luftdrallzerstäuberdüse (9) und eine Brennkammer (10) aufweist, dass in den Regenerationsbrenner (1) eine Verbindungsleitung (3) zur Luftzufuhr einmündet und dass ein einziges Gebläse (2) für die Förderung der Brennerluft und Spülluft des Regenerationsbrenners (1) vorgesehen ist und dass das Gebläse (2) in Wirkverbindung mit dem Dieselmotor steht und der Gebläseantrieb zumindest zwei unterschiedliche Übersetzungsstufen aufweist.
Partikelfiltersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Antrieb des Gebläses (2) eine Elektromagnet-Kupplung (4) und parallel dazu eine Wirbelstromkupplung (5) vorgesehen sind, wobei die Elektromagnet-Kupplung (4) zum direkten und die Wirbelstromkupplung (5) bei geöffneter Elektromagnet-Kupplung (4) zum Antrieb des Gebläses (2) mit reduzierter Drehzahl dient.
Partikelfiltersystem nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass anstelle der Wirbelstromkupplung (5) ein Untersetzungsgetriebe (6) vorgesehen ist, das mit dem Gebläse (2) über ein Freilauf (7) in Wirkverbindung steht.
Partikelfiltersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Untersetzungsgetriebe (6) ein Planetengetriebe mit dem Untersetzungsverhältnis von vorzugsweise 10 : 1 ist.
Partikelfiltersystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verbindungsleitung (3) ein zum Gebläse (2) hin schließendes Rückschlagventil (8) angeordnet ist.