DE4431568A1

DE4431568A1 - Partikelfilter

Info

Publication number: DE4431568A1
Application number: DE4431568A
Authority: DE
Inventors: Hans Houben; Rolf Miebach
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Deutz AG
Priority date: 1994-09-05
Filing date: 1994-09-05
Publication date: 1996-03-07
Anticipated expiration: 2014-09-06
Also published as: DE4431568B4

Description

Die Erfindung betrifft ein Partikelfilter, das während der Regeneration von heißem Oxidatorgas durchströmt wird.

Bei der Regeneration von Partikelfiltern werden Schadstoffe in zum Teil erheblichen Mengen freigesetzt. Im Partikelfilter gespeicherte Kohlenwas serstoffe werden in der Aufheizphase vor Einsetzen der Oxidationsreak tion aus dem Filter ausgetrieben. Während der Rußverbrennung entsteht Kohlenstoffmonoxyd in hoher Konzentration. Grundsätzlich sind Schad stoffe dieser Art durch Einsatz eines Oxidationskatalysators praktisch vollständig eliminierbar. Allerdings ist der Einsatz solcher Katalysatoren im Abgasstrom eines Dieselmotors wegen zu niedriger Abgastemperatur oft unwirksam oder infolge von Sekundärreaktionen, z. B. der Bildung von Sulfatpartikeln aus im Kraftstoff enthaltenem Schwefel bedenklich. Des halb ist es zur Zeit nicht sinnvoll, Partikelfilter mit nachgeschaltetem Kata lysator auszustatten oder selbst katalytisch zu beschichten.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Anordnung eines Oxidationskata lysators anzugeben, durch die die während der Regenerationsphase eines Partikelfilters gebildeten Schadstoffe beseitigt werden und durch die eine Bildung von Sekundärschadstoffen während der Beladungsphase verhin dert wird.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Nebenstromregeneration ergeben sich folgende Vor teile:

- Wegen des geringen, für ein Nebenstromsystem typischen Abgas massenstroms kann der Katalysator sehr klein und entsprechend preisgünstig sein;
- das Oxidatorgas, im allgemeinen Luft, die elektrisch oder durch ei nen flammenbeheizten Wärmetauscher oder durch einen im Luft strom angeordneten Gasbrenner erhitzt wird, ist praktisch schwefel frei. Daher besteht keine Gefahr unerwünschter Nebenreaktionen und einer Vergiftung des Katalysators;
- während des größten Teils der Regeneration ist die Abgastempera tur sehr hoch (größer 500°C), daher ist der Wirkungsgrad des Kata lysators praktisch 100%.

Diese Vorteile können aber nur genutzt werden durch die erfindungsge mäße Ausblendung des Oxidationskatalysators aus dem schwefelhaltigen Abgasstrom des Dieselmotors während der Beladungsphase des Parti kelfilters.

Dieses Ausblenden ist bei einem motorfernen Regenerationsapparat für Wechselfilter von Haus aus gegeben, da die Regeneration getrennt vom Dieselmotor erfolgt. Deshalb ist in diesem Fall der Oxidationskatalysator im Regenerationsapparat fest installiert.

Bei einem Oxidationskatalysator, der hinter einem motorfesten Partikelfil ter fest eingebaut ist und über ein Absperrorgan mit diesem in Strö mungsverbindung steht, geschieht die Ausblendung über das Absperror gan. Dabei wird zugleich mit dem Absperren des Oxidationskatalysators ein Bypass für die Abgase des Dieselmotors geöffnet. Als Absperrorgan kommen Klappen, Ventile oder Schieber in Frage.

Eine weitere vorteilhafte Methode zum Ausblenden des Oxidationskataly sators eines motorfesten Partikelfilters ist die Herausnahme des Oxidati onskatalysators aus dem Abgasstrom. Dazu bieten sich steck-, klapp-, schwenk- und verschiebbare Oxidationskatalysatoren an.

Von Vorteil ist auch, daß der Oxidationskatalysator eine Vorheizung auf weist. Auf diese Weise wird der Oxidationskatalysator schon vor Beginn der Regeneration aktiviert, so daß die zu Beginn der Regeneration be sonders hohe Schadstoffemission vollständig vermieden wird.

Besonders einfach läßt sich die Vorheizung elektrisch realisieren, vor allem bei metallischen Oxidationskatalysatoren. Aber auch eine Vorwär mung durch einen separaten Vorwärmbrenner ist denkbar, der allerdings mit schwefelfreiem Brennstoff, wie z. B. Gas, betrieben werden muß.

Es hat Vorteile, daß die Vorheizung des Oxidationskatalysators eine von dessen Temperatur abhängige Regelung aufweist. Dadurch wird die op timale Betriebstemperatur des Oxidationskatalysators rasch erreicht und mit geringstem Energieaufwand gehalten.

Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß ein Wech selfilterzulauf und ein Wechselfilterablauf sowohl in der Abgasleitung des Dieselmotors als auch in der Oxidatorgasleitung des Regenerationsappa rats fest installiert sind. Auf diese Weise ist der Filterwechsel besonders einfach, da nur das nackte Filter ohne Zu- und Ablauf getauscht werden muß. Außerdem wird eine ungleichmäßige Beladung und Regeneration des Wechselfilters, wie sie bei filterfestem Zu- und Ablauf möglich ist, durch geringe Ausführungsunterschiede zwischen deren Dieselmotor version und der Regenerationsapparatversion vermieden.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Be schreibung und der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfin dung schematisch dargestellt ist.

Die einzige Figur zeigt einen Regenerationsapparat 1 für Partikelfilter, die als Wechselfilter 2 ausgebildet sind. Dem Wechselfilter 2 ist eine elek trisch beheizte Regenerationsvorrichtung 3 vorgeschaltet, die ein Oxida torgas mit gewünschtem Sauerstoffgehalt und gewünschter Temperatur über eine Vorkammer 4 liefert. Das Oxidatorgas besteht aus Luft, der ge gebenenfalls ein Inertgas beigemischt ist. Dem Wechselfilter 2 ist in einer Nachkammer 5 ein elektrisch beheizbarer Oxidationskatalysator 6 nach geschaltet. Dieser wird vor Beginn der Regeneration vorgeheizt, so daß sämtliche bei der Regeneration entstehenden Schadstoffe beseitigt wer den. Da das Oxidatorgas keinerlei Schwefel enthält, entstehen auch keine Sekundärschadstoffe. Außerdem wird der katalytisch wirksame Belag geschont.

Claims

1. Partikelfilter, das während der Regeneration von heißem Oxidator gas durchströmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeneration im Nebenstrom erfolgt und daß in Strömungsrichtung hinter dem Partikelfilter ein von dessen Abgasstrom beaufschlag barer Oxidationskatalysator (6) angeordnet ist, der nur während der Regeneration wirksam ist.

2. Partikelfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Oxidationskatalysator (6) in einem Re generationsapparat (1) für Wechselfilter (2) fest eingebaut angeordnet ist.

3. Partikelfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Oxidationskatalysator (6) hinter einem motorfesten Partikelfilter fest eingebaut angeordnet ist und über ein Ab sperrorgan mit diesem in Strömungsverbindung steht.

4. Partikelfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Oxidationskatalysator (6) bei einem motorfesten Partikelfilter aus dessen Abgasstrom herausnehmbar aus gebildet ist.

5. Partikelfilter nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Oxidationskatalysator (6) eine Vorhei zung aufweist.

6. Partikelfilter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorheizung elektrisch erfolgt.

7. Partikelfilter nach Anspruch 5 oder 6 dadurch gekennzeichnet, daß die Vorheizung des Oxidationskatalysators (6) eine von dessen Temperatur abhängige Regelung aufweist.

8. Partikelfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorkammer (4) als Wechselfilterzulauf und eine Nachkammer (5) als Wechselfilterablauf sowohl in der Abgaslei tung des Dieselmotors als auch in der Oxidatorgasleitung des Regene rationsapparats (1) fest installiert sind.