DE9420371U1 - Abgasreinigungsvorrichtung mit einem Partikelfilter für kohlenstoffhaltige Verbrennungsgase - Google Patents

Abgasreinigungsvorrichtung mit einem Partikelfilter für kohlenstoffhaltige Verbrennungsgase

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Description

Abgasreinigungsvorrichtung mit einem Partikelfilter für kohlenstoffhaltige Verbrennungsgase
Die Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsvorrichtung mit einem Partikelfilter für kohlenstoffhaltige Verbrennungsgase nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art sind die Partikelfilter als Kerzen-Wickelfilter ausgebildet, die als Tiefenfilter wirken. Diese Wickelfilter bestehen aus aufgerauhtem Keramikgarn, das auf perforierten Tragrohren aufgewickelt ist. Hier lagern sich die Partikel in dem filzigen Zwischenräumen der Wicklung ab.
Das Kupfer ist bei diesen Wickelfiltern oberflächlich aufgebracht. Die Kupferbeschichtung dient zur Herabsetzung der Zündbzw. Verbrennungstemperatur für die kohlenstoffhaltigen Partikel, die bei Abgasen von Dieselmotoren Ruß sind. Die für ein Zünden erforderliche Reaktionseinleitung erfolgt teilweise durch ein Einspritzen von Acetylaceton oder ähnlichen Reagenzien.
Nachteilig bei den vorgenannten Partikelfiltern ist ein bei langen Betriebszeiten mögliches Ablösen von Faserteilchen. Diese Gefahr besteht in erhöhtem Maße bei mit Kupfer beschichteten Keramikfasern, da die Garnfestigkeit durch die Beschichtung herabgesetzt ist. Gelöste kupferhaltige Faserteilchen gelangen mit den Abgasen in die Atmosphäre und sind damit umweltschädlich. Hinzu kommt, daß Kupfer in einem solchen Maße ausgetragen werden kann, daß die von diesem zu bewirkende
Absenkung der Zünd- und Abbrennteraperatur nicht mehr in vollem Maße sicher gewährleistet ist. Dies kann zur Folge haben, daß zusammen mit den einzuspritzenden obengenannten Aktivierungsmitteln auch noch Kupfer nachgegeben werden muß.
Kupferbeschichtete Keramikgarn-Wickelfilter werden bisher jeweils ohne Zusatzenergiespender wie beisspielsweise einen Zusatzbrenner zur Anhebung der Temperatur am Partikelfilter für die Einleitung eines Rußabbrennvorganges eingesetzt. Der Grund hierfür ist, daß zum einen durch Vorhandensein des Kupfers die Abbrenntemperatur gewöhnlich so weit heruntergesetzt ist, daß allein aufgrund der bei bestimmten Motorbetriebszuständen herrschenden Abgastemperaturen ein ausreichend häufiges Abrennen erfolgen kann. Zum anderen erhöhen bei Keramikgarn-Wickelfiltern hohe Temperaturen noch zusätzlich die Garnbeständigkeit und damit das Risiko des Austragens beschichteter Faserteilchen.
Hiervon ausgehend beschäftigt sich die Erfindung mit dem Problem, eine mit einem gattungsgemäßen Partikel-Abbrennfilter bestückte Abgasreinigungsvorrichtung funktionssicherer und damit umweltfreundlicher zu gestalten. Des weiteren soll die Vorrichtung energiesparend betrieben werden können.
Eine Lösung hierzu zeigt eine Ausführung nach dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 1 auf.
Diese Lösung beruht auf dem Umstand, daß bei einem kompakten als Monolith ausgebildeten porösen Körper keine ernsthafte Gefahr des Austragens aufgetragenen Kupfers besteht.
Das Kupfer kann zweckmäßigerweise in an sich bekannter Weise als oberflächliche Schicht aufgetragen sein oder auch dem Ausgangsmaterial für die porösen Körper als Pulver beigemischt sein.
Das Material des erfindungsgemäßen porösen Partikelfilter-Körpers kann Keramik oder Sintermetall sein. Auch aus gepreßten und/oder gesinterten Metallfasern kann der Filterkörper bestehen. Als Ausgangsmaterial für einen Keramik-Monolithen kann besonders vorteilhaft Kordierit verwendet werden. Das Kupfer kann bei diesen Materialien den Ausgangsstoffen jeweils einfach zugemischt werden. Auf diese Weise wird eine gute Einbindung, Haftfestigkeit und Verteilung erreicht.
Der Einsatz poröser beschichteter Körper, wie insbesondere Monolithen, ermöglicht über die vorgenannten Vorteile hinaus eine zeitweise Zuschaltung externer Energiespender zur Erhöhung der Temperaturen an dem Filter, um dadurch bei für ein Abbrennen ungünstigen Motorbetriebsbedingungen eine Rußverstopfung wegen extrem langer Zeiten mit niedrigen Abgastemperaturen sicher vermeiden zu können. Ein zweckmäßiger externer Energiespender kann beispielsweise ein Zusatzbrenner für die Abgasvorrichtung sein. In einem solchen Fall reicht wegen des die Abbrenn-Anspringtemperatur niedrig haltenden Kupfergehaltes bereits eine geringe Zusatzenergie zur Einleitung eines Abbrennvorganges aus. Dies bedeutet wiederum die Möglichkeit, kleine und energiesparende Zusatzbrenner einsetzen zu können. Auch die Abgasendtemperaturen können damit bei einer durch Abbrennen bewirkten Regeneration des Partikelfilters relativ niedrig gehalten werden.
Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt.
Diese zeigt
eine perspektivische Darstellung einer teilweise
aufgeschnittenen Abgasreinigungsvorrichtung mit
einem Partikelfilter.
Bei der dargestellten Abgasreinigungsvorrichtung befindet sich in einem Gehäuse 1 ein oberflächlich mit Kupfer beschichteter Keramik-Monolith als Partikelfilter 2. Das zu behandelnde Abgas, aus dem Rußpartikel abgeschieden und auf dem Partikelfilter 2 zu dessen Regeneration abgebrannt werden sollen, treten durch den Stutzen 3 in das Gehäuse 1 ein und verlassen dieses über den Stutzen 4.
Ein Zusatz-Rußbrenner 5 ist an dem Gehäuse 1 stromauf vor dem Partikelfilter 2 angebracht. Dieser kann aktiviert werden, wenn bei extrem langen Betriebszeiten mit für eine selbstzündende Verbrennung zu niedrigen Abgas temper a tür en die Rußablagerung ein vorgegebenes Maximalmaß überschreitet. Dieses Maximalmaß kann durch laufende Messungen während des Motorbetriebes mit hierfür an sich bekannten Methoden bestimmt und als Auslöser für das Einschalten des Rußbrenners 5 verwendet werden.
Da der als Partikelfilter 2 dienende Monolith kupferbeschichtet oder mit Kupfer dotiert ist und die Abbrenntemperatur damit an sich relativ niedrig liegt, kann ein klein bauender Rußbrenner 5 mit recht geringer Brennerleistung verwendet werden. Dies ist ein wesentlicher Vorteil der Erfindung.
• · · ■

Claims (5)

Schutzansprüche
1. Abgasreinigungsvorrichtung mit einem Partikelfilter für kohlenstoffhaltige Verbrennungsgase von insbesondere Verbrennungsmotoren, das durch Abbrennen abgeschiedener Kohlenstoffpartikel regenerierbar und zur Absenkung der Abbrennreaktionstemperatur mit Kupfer versehen ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Partikelfilter (2) ein Oberflächenfilter ist und aus einem kompakten einen Monolithen darstellenden porösen Material besteht.
2. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das poröse Material des Partikelfilters (2) Keramik oder Sintermetall ist.
3. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
das poröse Material des Partikelfilters mit Kupfer beschichtet ist.
4. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Kupfer dem Keramik- oder Sintermetall- Grundmaterial des Partikelfilters (2) pulverförmig beigemischt ist.
5. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der vorhergehender. Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abgasreinigungsanlage mit einer Zusatz-Energiequelle (Zusatz-Rußbrenner 5) zur Anhebung der an dem Partikelfilter (2) bzw. in dem dieses kontaktierenden Abgas herrschenden Temperatur auf einen vorgebbaren Abbrenn-Temperaturwert versehen ist.
•&bgr; ···· « ■
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