DE4433034A1

DE4433034A1 - Verfahren zum Erzeugen des notwendigen Gasdruckes zur Regeneration eines Rußfilters ohne den Abgasgegendruck des Rußerzeugers zu beeinflussen

Info

Publication number: DE4433034A1
Application number: DE4433034A
Authority: DE
Inventors: Klaus Juergen Nord
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-09-16
Filing date: 1994-09-16
Publication date: 1996-03-21

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Zur Regeneration einer Rußfilteranlagen ergeben sich derzeit Probleme, die sich zum Einen, durch niedrige Abgastemperaturen und zum Anderen dadurch ergeben, daß die optimale Regeneration unter der Voraussetzung des notwendigen Sauerstoffgehaltes in den Abgasen erzielt werden sollte, insbesondere bei mobilen Rußerzeugern. Bekannt ist das Abbrennen von Ruß durch Stauen der Abgase des Rußerzeugers und/oder unter Zuhilfenahme externer Heizvorrichtungen auch unter Zuführen von Luft in der Rußfilteranlage und wird unter anderem in der DE-PS 34 44 167, DE-OS 43 25 004 A1 beschrieben. Sämtlichen Verfahren hierzu ist gemein, daß diese das Abgas selbst beeinflussen und das Zündverhalten des Rußerzeugers beeinflußt wird, gleichgültig ob hierbei die Ansaugluft, z. B. DE-OS 39 09 932 A1, oder das Abgas entsprechend direkt manipuliert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einer Rußfilteranlage die zur Regeneration der hier angeordneten Rußfilter notwendigen Rußzündtemperaturen, prinzipiell mit dem hierfür erforderlichen Sauerstoffüberschuß und ohne das Abgas des Rußerzeugers selbst zu beeinflussen mit vorhandenen, bzw. bewährten Mitteln unabhängig vom Einbauort der Anlage im Abgastrakt zu erzielen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst, wobei die Unteransprüche vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung beschreiben.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß im Abgastrakt eines Rußerzeugers die Regeneration eines hier befindlichen Rußfilters mit prinzipiell ausreichendem Sauerstoffüberschuß und ohne negative Rückwirkungen auf den Rußerzeuger durch geregelte, direkte Gasdruckerhöhung erzielt werden. Die Durchführung des Verfahrens läßt sich zu dem sehr kostengünstig und unabhängig vom Einbauort der Rußfilteranlage im Abgastrakt vermittels eines herkömmlichen Gasverdichters in sämtlichen bekannten Rußfiltersammelanlagen durchführen.

Wobei der Gasverdichter in einem in der Rußfilteranlage entsprechend vom Abgas abgekoppelten Rußfilterbereich den notwendigen Gasdruck erzeugt und in dem zu regenerierenden Rußfilter, bzw. Rußfilterbereich hierdurch die zur Regeneration des Filters entsprechende Tempeatur erzielt. Entsprechend der Rußfilterbeladung arbeitet der Gasverdichter nur für die Zeit zur Regeneration des Rußfilters, wenn hierfür die Notwendigkeit an die Regelung des Gasverdichters parameterabhängig signalisiert wird. Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren ist es somit möglich, unabhängig vom Abgas und hierdurch ohne auf den Abgasdruck des Rußerzeugers Einfluß zu nehmen, die Rußzündtemperaturen zu erzeugen, so daß der Wirkungsgrad des Rußerzeugers, durch die Regeneration des Filters nicht direkt, bzw. gar nicht beeinflußt werden kann. Der Gasverdichter arbeitet demgemäß nur in Abhängigkeit der zur Regeneration der Rußfilteranlage notwendigen Parameter, so daß, bei entsprechender Rußbeladung des Filters das Abgas durch den unbeladenen Rußfilter, bzw. Rußfilterbereich strömt, wobei in dem beladenen, vom Abgaszustrom abgekoppelten Rußfilter, bzw. Rußfilterbereich, der Gasverdichter einen Gasdruck zur Regeneration aufgebaut. Nach erfolgter Regeneration arbeitet der Gasverdichter hierfür nicht mehr, wobei dieser Bereich dem Abgas dann wieder zugeschaltet und von diesem durchströmt werden kann.

Es wird demgemäß im Bereich des zu regenerierenden Filters, bzw. Filterbereich der zur Regeneration notwendige Gasdruck, bevorzugt mit Luft, und somit die hierfür notwendige Temperatur nur solange durch den Gasverdichter erhöht, bis die Rußzündtemperatur in den entsprechenden Bereichen der Rußfilteranlage erreicht ist. Der zur Regeneration notwendige Sauerstoffgehalt ist hierbei auf jeden Fall sichergestellt.

Zum Beschleunigen der Regeneration des Rußfilters kann den Verdichtungsgasen, in Abhängigkeit des zur Regeneration notwendigen Sauerstoffgehaltes, Abgase zugeführt werden, so daß die Verdichtungsgase des Gasverdichters vorgeheizt werden, wobei der notwendige Sauerstoffgehalt in diesen Gasen auf jeden Fall, durch entsprechende Regelung erhalten bleibt. Dies kann derart geschehen, daß dem Gasverdichter selbst Abgase entsprechend zugeführt werden. Auch ist das Zumischen von katalytisch - bzw. entzündlichen Mitteln in dieses Verdichtungsgas möglich. Prinzipiell können bekannte und hier anwendbare Möglichkeiten zum Beheizen von Gasen entsprechend genutzt werden z. B. Reaktorheizungen etc. Der Gasverdichter arbeitet selbstverständlich dann nicht zur Gasdruckerzeugung in der Rußfilteranlage, wenn die zur Regeneration notwendigen Temperaturen im Abgas, bzw. in der Rußfilteranlage vorliegen.

Vorteilhaft hier ist, daß die Anwendung kleiner Rußfilter/ bzw. Rußfilteranlagen ohne weiters möglich ist, wobei hierdurch platztechnische Probleme prinzipiell vermieden werden, so daß auch bei kleinen Rußerzeugern und hier in entsprechenden KFZen, unter bestimmten Voraussetzungen dieses Verfahrens angewendet werden kann. Um eine adiabatische Expansion und hierdurch die Abkühlung der Verdichtungsgase in der Rußfilteranlage zu vermeiden, sind die zur Rußfilteranlage zuführenden Gasdruckkanäle des Gasverdichters vorzugsweise so geschaffen, daß die Verdichtung im Idealfall erst im Rußfilterreaktor erfolgt und hierdurch der Rußfilter als Gegendruckventil des Gasverdichters arbeitet. Eine adiabatische Expansion und die hierdurch verbundene Abkühlung der Verdichtungsgase kann somit vor dem Rußfilter zumindest vermindert werden.

Da mit der Erfindung unter Ausnutzung herkömmlicher Mittel in einer Rußfilteranlage der Gasdruck, zum Erzeugen zur Regeneration eines Rußfilters, bzw. von Rußfilterbereiche, unabhängig vom Abgas geschaffen ist und die Regeneration durch Gasdruck in der Patentliteratur, nämlich hier dem Abgasgegendruck, wie z. B. eingangs erwähnt ausführlich beschrieben ist, kann auf eine Beschreibung der Gasdruckwirkung hier verzichtet werden. Unter herkömmlichen Mitteln sind hier sämtlich bekannte Rußfilter-, Regelsysteme, sowie die Speichertechnik für kennfeld- und rechnergesteuerte Regelungen solcher Systeme, die selbstverständlich auch zur Regelung der parameterabhängigen Arbeitsweise des Gasverdichters angewendet werden können, zu verstehen.

Die Erfindung ist beispielhaft in der Zeichnung Blatt 1 schematisch dargestellt in der zeigt

Fig. 1
1 die Rußfilteranlage, 2 den Rußfilterbereich, der zur Regeneration jeweils vom Zustrom der Abgase so abgekoppelt wird, daß eine Rückwirkung des in der Anlage herrschenden Druckes durch den Gasverdichter auf den Rußerzeuger nicht erfolgt, wobei in der Zeichnung, der schraffierte Bereich der Rußfilteranlage vom Abgas abgekoppelt ist und die Regeneration dort wie beschrieben erfolgt, 3 den Gasverdichter, dessen Gasstrom nur den zu regenerierenden Filterbereich unter Druck setzt, wobei hier die Rußbeladung des Filters das Regelmaß zur Druckerzeugung des Gasverdichters bewirkt, 4 eine elektronische Steuereinheit, die die Regeneration und den Betrieb des Gasverdichters entsprechend steuert, 5 entsprechende Sensoren, die die notwendigen Parameter zur Regeneration erfassen, hier können ein oder mehrere Sensoren zur Aufnahme der notwendigen Parameter im Bereich der Anlage, hier in der Anlage direkt verwendet werden, 6 eine Regelvorrichtung für die Gasströme, wobei hier das Abgas und das druckerzeugende Gas des Gasverdichters auf die erfindungsgemäße Wirkleistung entsprechend abgestimmt werden, 7 die Gasdruckleitung des Gasverdichters.

Fig. 2
1 die Rußfilteranlage als parameterabhängig geregelte Rußfilterreaktoranlage, in der die Regenerationstemperatur von Ruß durch Regeln der Durchflußgeschwindigkeit der Gase des Gasverdichters erzielt wird, 2 den Rußfilterbereich in der Anlage, wobei zur Regeneration jeweils vom Filter Bereiche vom Zustrom der Abgase so abgekoppelt werden, daß eine Rückwirkung des in der Anlage durch den Gasverdichter erzeugten Druckes auf den Rußerzeuger nicht erfolgt, in der Zeichnung ist der schraffierte Bereich der Rußfilteranlage vom Abgas abgekoppelt, so daß hier die Regeneration entsprechend erfolgen kann, 3 den Gasverdichter, dessen Gaszustrom nur den zu regenerierenden Filterbereich unter Druck setzt, wobei hier der Gasverdichter in Abhängigkeit der Regelvorgabe der Rußfilterreaktoranlage arbeiten kann, auch zusätzlich, 4 eine elektronische Steuereinheit, die die Regeneration und den Betrieb des Gasverdichters zur Regeneration entsprechend steuert, 5 entsprechende Sensoren, die die notwendigen Parameter zur Regeneration erfassen, hier können ein oder mehrere Sensoren zur Aufnahme der notwendigen Parameter verwendet werden, 6 eine mechanische Regelvorrichtung für die Gasströme, wobei hier der Abgasstrom entsprechend der Wirkleistung der Erfindung geregelt wird, 7 die Gasdruckleitung des Gasverdichters.

Claims

1. Verfahren zum Erzeugen des notwendigen Gasdruckes zur Regeneration eines Rußfilters, ohne den Abgasgegendruck des Rußerzeugers zu beeinflussen, wobei der Rußfilter vom Abgaszustrom des Rußerzeugers in einer Rußfilteranlage abgekoppelt ist und hier die Zündtemperaturen von Ruß erzielt werden, insbesondere an KFZen, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Regeneration notwendige Temperaturen von einem dem Rußfilter zugeordneten Gasverdichter entsprechend erzeugt werden und der Gasverdichter in Abhängigkeit der zur Regeneration des Filters erforderlichen Parameter arbeitet, so daß hierdurch die Rußzündtemperaturen unabhängig vom Abgas und Einbauort der Rußfilteranlage im Abgastrakt des Rußerzeugers erzielt werden können.

2. Verfahren zum Betreiben einer Rußfilterreaktoranlage, in der parameterabhängig die Regenerationstemperatur von Ruß durch Regeln der Durchflußgeschwindigkeit von Abgasen erzielt werden, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Betreiben der Rußfilteranlage notwendigen Gasdrücke von einem Gasverdichter erzeugt werden und der Gasverdichter über die Regelvorgabe der Rußfilteranlage abhängig oder entsprechend zusätzlich arbeitet, so daß hierdurch die Rußzündtemperaturen unabhängig vom Abgas und Einbauort der Rußfilterreaktoranlage im Abgastrakt des Rußerzeugers erzielt werden können, ohne die Betriebseigenschaften des Rußerzeugers zu beeinflussen.

3. Verfahren zum raschen Erzielen der Zündtemperaturen von Ruß, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Gasverdichter zu verdichtenden Gase zusätzlich beheizt werden und hierdurch die Arbeitszeit des Gasverdichters zur Regeneration des Filters sinkt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, mit Hilfe der Abgase, dadurch gekennzeichnet, daß den Gasen des Verdichters in Abhängigkeit des zur Regeneration notwendigen Sauerstoffgehaltes quantitativ Abgase eingemischt werden ohne den zur Regeneration des Filters notwendigen Sauerstoffgehalt der Verdichtungsgase zu unterschreiten.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gasverdichter in Abhängigkeit des zur Regeneration notwendigen Sauerstoffgehaltes der Verdichtungsgase quantitativ zusätzlich Abgase zugeführt werden und hierdurch die Temperaturen der zu verdichtenden Gase entsprechend angehoben werden.

6. Verfahren zum Beschleunigen der Regeneration eines Filters in einer Rußfilteranlage, mit Hilfe von Rußzündbeschleunigern, die Gase zudosiert, katalytisch bzw. entzündlich wirken, nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rußzündbeschleuniger den Gasen, mit denen der Gasverdichter arbeitet, entsprechend zudosiert werden, so daß hierdurch in der Rußfilteranlage die Temperatur zur Rußzündung sinkt und mit dem Gasverdichter hierdurch die Regeneration des Filters rascher erzielt werden kann.