EP0233860B1 - Exhaust gas cleaning device - Google Patents

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EP0233860B1
EP0233860B1 EP19870890031 EP87890031A EP0233860B1 EP 0233860 B1 EP0233860 B1 EP 0233860B1 EP 19870890031 EP19870890031 EP 19870890031 EP 87890031 A EP87890031 A EP 87890031A EP 0233860 B1 EP0233860 B1 EP 0233860B1
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EP
European Patent Office
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filter
member
combustion
intermediate coating
catalyst material
Prior art date
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EP19870890031
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EP0233860A2 (en
EP0233860A3 (en
Inventor
Oskar Dr. Dipl.-Ing Pacher
Johann Dipl.-Ing Stamberger
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Boehler Ges mbH
Original Assignee
Boehler Ges mbH
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    • F01N2390/02Arrangements for controlling or regulating exhaust apparatus using electric components only

Description

    Abgasreinigungseinrichtung exhaust gas cleaning device
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Reinigung der Abgase von Dieselmotoren mit einem in der Abgasführung angeordneten Filterorgan für feinteilige Kondensate, zB Ruß, und einer absatzweise inbetriebnehmbaren Zündeinrichtung für den Abbrand der vom Filter zurückgehaltenen Kondensate, wobei die Abgase durch einen vorgelagerten, den gesamten Querschnitt der Abgasführung ausfüllenden, Filamente aufweisenden Filterkörper geführt und durch ein Abbrand-Initiationsorgan die Zündtemperatur erzeugt wird, wobei das Filterorgan ein Katalysatormaterial auf Basis der Metalle der Platingruppe enthält und mit mindestens einem an diesem unmittelbar anliegend angeordneten Abbrand- Initiationsorgan, welches eine hitzebeständige Hülle aufweist, in der ein von einer Stromquelle versorgbares Elektro-Widerstandserhitzungsorgan sich befindet, versehen ist. The invention relates to a device for cleaning the exhaust gases of diesel engines with a cylinder disposed in the exhaust guide filter member for fine-particle condensates, eg soot, and a batchwise inbetriebnehmbaren ignition device for the combustion of the retained by the filter condensates, wherein the exhaust gases through an upstream, the entire cross section the exhaust guide filling led filaments having filter bodies and the ignition temperature is generated by a combustion-initiating member, said filter member containing a catalyst material based on the platinum group metals and at least one at this immediately adjacent arranged burnup initiation element, which has a heat-resistant envelope, is a versorgbares from a power source electric-resistance heating element is provided.
  • Für die Herabsetzung der Schadstoffmenge in den Abgasen von mit Ottomotoren betriebenen Fahrzeugen ist eine Anzahl von Methoden bekannt geworden, nach welchen die Überführung von CO, Stickstoffoxiden und unverbrannten Kohlenwasserstoffen in wenig umweltbelastende Gase erfolgen kann. For reducing the amount of pollutants in the exhaust gases of vehicles powered by gasoline engines, a number of methods is known by which can effect the conversion of CO, nitrogen oxides and unburned hydrocarbons into less polluting gases. In einer Anzahl von Industriestaaten bestehen auch schon gesetzliche Regelungen, welche den Einbau von Katalysatoren in Kraftfahrzeuge zwingend vorschreiben. In a number of industrialized countries even legal regulations which stipulate to the installation of catalytic converters in motor vehicles are made.
  • Ähnliche Bemühungen für die Herabsetzung der durch Abgase von mit Sauerstoffüberschuß betriebenen Verbrennungskraftmaschinen, wie insbesondere Dieselmotoren von Fahrzeugen verursachten Emissionen sind ebenfalls seit einigen Jahren in Gang und haben auch schon zu Empfehlungen und in einigen Staaten, zB USA zu gesetzlichen Regelungen der Schadstoff-Emissionsbegrenzung geführt. Similar efforts for the reduction of emissions caused by emissions from operated with excess oxygen combustion engines, in particular diesel engines of vehicles are also some years in transition and have already led to recommendations and in some states, such as the USA to legal regulations of pollutant emission control. Bei den Abgasen von Dieselmotoren bilden weniger CO und Stickstoffoxide das besondere Problem, bei ihnen stellen jedoch die, insbesondere im höheren Lastbereich in großen Mengen auftretenden, äußerst feinteiligen Kondensate, die insbesondere als Rußteilchen anfallen, eine unangenehme Emission dar, wobei deren Gesundheitsschädlichkeit unter anderem ihrer äußersten Feinteiligkeit zugeschrieben wird. When the exhaust gases of diesel engines less CO and nitrogen oxides form the particular problem, however, provide for them, occurring especially in the higher load range in large quantities, extremely fine-particle condensates which occur in particular as carbon black, an unpleasant issue is with their health hazards, among other things their extreme fineness is attributed. Zur Reduktion der Rußemission sind verschiedene Methoden bekannt geworden, von welchen Filterung an keramischen Schaumstoffen, in keramischen Röhrenfiltern, mit feinmaschigen Metallfilamentvliesen und auch elektrostatisches Abscheideverfahren die wichtigsten sind. To reduce the emission of soot, various methods have become known, of which filtering of ceramic foams, in ceramic tube filters, with fine mesh Metallfilamentvliesen and electrostatic deposition processes that are most important.
  • Größere Erfahrung auch in der Praxis des Fahrbetriebes mit Kraftfahrzeugen wurden schon mit Filtern auf Cordieritbasis gewonnen. Greater experience in practice the driving operation of motor vehicles have already been won with filters cordierite. ZB sind in der DE-PS 26 31 875 die Zusammensetzung und Eigenschaften solcher Filter mit Wabenaufbau beschrieben. For example, described in DE-PS 26 31 875 the composition and properties of such filters with honeycomb construction. Diese keramischen Filter sind länglich prismatisch und weisen eine hohe Anzahl von nebeneinander verlaufenden Kanälen auf, deren Trennwände fein-porös gasdurchlässig und jeweils wechselseitig an den Enden mit einem Keramikstopfen verschlossen sind. These ceramic filters are elongated prismatic and have a high number of adjacently extending channels whose partition walls are fine-porous sealed gas-permeable and in each case mutually at the ends by a ceramic plug. Die in die motorseitig offenen Kanäle einströmenden Abgase sind gezwungen, ihren Weg durch die porösen Wände in die motorseitig verschlossenen und zum Auspuffsystem hin offenen benachbarten Kanäle zu nehmen. The air flowing into the engine side open channels exhaust gases are forced to make their way through the porous walls to the closed motor side and the exhaust system is open towards the adjacent channels. Ruß- und Kondensatteilchen schlagen sich an den Wandungen der Kanäle nieder, womit Rußabscheidung von über 90% erreichbar ist. Carbon black and condensate particles are reflected at the walls of the channels, which soot deposition of over 90% is achievable.
  • Um zu starke Erhöhung des Abgasgegendruckes bei höherer Beladung des Filters zu verhindern, muß in Abständen eine Regeneration des Filters, üblicherweise durch ein Abbrennen des Rußes erfolgen, indem für eine zum Auslösen des Abbrandes ausreichend hohe Temperatur gesorgt wird. In order to prevent excessive increase of the exhaust gas backpressure at higher loading of the filter, must be at intervals regeneration of the filter, usually carried out by burning off the soot, by providing a for triggering the burn sufficiently high temperature. Das Abbrennen, für das der in Abgas vorhandene überschüssige Sauerstoff herangezogen wird, wird durch die relativ niedrigen Temperaturen der Abgase von Dieselmotoren erschwert. The burning, for which the existing exhaust gas in excess oxygen is used, is made difficult by the relatively low temperatures of the exhaust gases of diesel engines. Die nötigen Temperaturen können zB durch Erhöhung der Abgastemperatur durch längeres Fahren im Voll-Lastbereich erreicht werden, sie betragen bei unbeschichteten Keramikkörpern etwa 600-900°C. The necessary temperatures for example, can be accessed by holding down full-load range by increasing the exhaust temperature, they amount to uncoated ceramic bodies about 600-900 ° C. Mit katalytischen Beschichtungen der Filter oder katalytisch wirksamen Kraftstoffzusätzen kann eine Verminderung der zum Ruß-Abbrand nötigen Temperatur erreicht werden. With catalytic coatings of the filter or catalytic fuel additives necessary for a reduction in the soot combustion temperature can be reached.
  • Um das beschriebene Voll-Lastfahren zu umgehen, ist eine Anzahl von Hilfseinrichtungen vorgeschlagen worden, mittels welcher der Rußabbrand am Filter ausgelöst und gefördert werden kann. In order to circumvent the described full-load driving, a number of auxiliary devices have been proposed by means of which the soot combustion can be initiated on the filter and supported. ZB ist bekannt geworden, Zusatzkraftstoff in den Abgasstrom vor dessen Eintritt in den Katalysatorteil einzuspritzen (DE-A-32 05 810) oder fremdversorgte Gasbrenner im Abgasstrom selbst anzuordnen, um diesen aufzuheizen, sodaß vom Abgas das Filter auf die für den Ruß-Abbrand nötige Temperatur erhitzt wird. For example, has become known to inject additional fuel into the exhaust stream prior to its entry into the catalyst part (DE-A-32 05 810) or to arrange externally supplied gas burner in the exhaust stream itself, in order to heat them, so that the filter required by the exhaust gas to the soot burn-off temperature is heated. Diese Art der Regenerierung ist aufwendig und zur Aufheizung des Abgases sind beträchtliche Brennerleistungen, zB bei einem Zweiliter-Motor, sind dann bei 2500 U/min etwa 20 kW erforderlich. This type of regeneration is expensive and for heating the exhaust gas are considerable burner capacities, eg in a two-liter engine, are then required at 2500 U / min about 20 kW. Bei Einsatz von mit Katalysatoren versehenen Kondensatfiltern kann, wie erwähnt, eine Erniedrigung der Temperatur, die für das Abbrennen des Rußes erforderlich ist, erreicht werden, allerdings ist die Dauer eines Regenerationsvorganges mit meist mehr als zehn Minuten sehr lange. When using catalysts provided with condensate filters, as mentioned, a lowering of the temperature required for burning off the soot, be achieved, but the duration of a regeneration process, usually with more than ten minutes is a long time. Als Zündvorrichtung für den Abbrand der vom Filter zurückgehaltenen Kondensate wurde vorgeschlagen, im Einströmbereich des Filterkörpers verteilt elektrisch betreibbare keramische Heizelemente anzuordnen (US-A-4 549 398). When ignition device for burning off the condensates retained by the filter has been proposed in the inflow region of the filter body electrically operable ceramic heating elements distributed to place (US-A-4,549,398). Diese Heizelemente und das Filtermaterial im Einströmbereich können mit Katalysatormaterial beschichtet sein, um eine verbesserte Abbrand-Initiation bei verringertem Energiebedarf zu erreichen. These heating elements and the filter material in the inflow may be coated with catalyst material in order to achieve an improved combustion initiation at reduced energy requirements. Durch die keramische Ausführungsform der Heizelemente können diese auch höheren Temperaturen widerstehen, wobei jedoch eine Diffusion von gegebenenfalls aufgebrachtem Katalysatormaterial erfolgen kann. Through the ceramic embodiment of the heating elements they can withstand higher temperatures, but can be made of a diffusion optionally deposited catalyst material. Die Weiterentwicklung ist daher auf weitere Absenkung der Ruß-Abbrandtemperaturen gerichtet, wobei ein gleichmäßig durch die Filter wandernder Abbrand angestrebt wird. The development is thus directed to further reduction of the soot combustion temperatures, wherein a is desired uniformly through the filter migratory burnup.
  • Ziel der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche geringe spezifische Energieleistungen beim Einleiten und Aufrechterhalten der Regenerierung des Kondensatfilters erfordern, wobei letztere in möglichst kurzer Zeit erfolgen soll. The aim of the invention is to provide a device of the type mentioned, which require low specific energy services in initiating and maintaining the regeneration of the condensate filter, the latter is to take place in the shortest possible time.
  • Gegenstand der Erfindung ist eine Abgas-Reinigungseinrichtungtung der eingangs genannten Art, welche im wesentlichen darin besteht, daß die Hülle des (der) Abbrand-Initiationsorganes (e) mit hitzefestem Metall oder Stahl gebildet ist, wobei dessen Außenseite eine epitaktisch aufgewachsene Zwischenbeschichtung mit einer oder mehreren aus der Gasphase aufgebrachten Lage(n) eines Karbides und/oder Nitrides und/oder Oxides und/oder Borides oder eines Oxikarbonitrides eines Elementes aus der Gruppe Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W, Al und Si aufweist, über welcher Zwischenbeschichtung das Katalysatormaterial angeordnet ist. The invention relates to an exhaust gas purification device below the above-mentioned type, which consists essentially in the fact that the shell of the (the) combustion initiation organ (s) is formed with heatproof metal or steel, wherein the outer side of an epitaxially grown intermediate coating with one or a plurality of deposited from the gas phase (s) of a carbide and / or nitride and / or oxide and / or boride or a Oxikarbonitrides of an element from the group Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W, Al and Si , via which intermediate coating, the catalyst material is disposed.
  • Die neue Einrichtung hat den Vorteil, daß eine Zwischenbeschichtung die Wirkung des Katalysators verbessert und die Abbrandtemperatur erniedrigt bzw. den Abbrand beschleunigt. The new device has the advantage that an intermediate coating enhances the effect of the catalyst and the combustion temperature is lowered or accelerates the burn advantage. Dabei wird das Anspringen und in der Folge das Wandern bzw. Überspringen der Abbrandfront verbessert. In this case, the light-off and subsequently walking or skipping the Abbrandfront is improved. Im Sinne einer Verbesserung des Anspringens der Abbrandfront ist es besonders wichtig, wenn zumindest eine Lage der Zwischenbeschichtung auf der Hülle des Abbrand-Initiationsorganes epitaktisch auf das Substrat aufgewachsen und im wesentlichen kristallin ausgebildet ist. In order to improve the light-off of the Abbrandfront it is especially important, is when at least one layer epitaxially grown intermediate coating on the jacket of the combustion initiation organ to the substrate and formed in a substantially crystalline. Durch diese Ausbildungsform wird das Anspringen der Rußverbrennung, wie sich zeigte, verbessert. Through this embodiment of the initiation of the soot combustion is, as it turned out, improved.
  • Als überraschend wirksam hat sich die neue Einrichtung erwiesen, wenn der Filterkörper mit gegen Hitze und gegen Kohlenstoff und/oder Sauerstoff beständigen, metallischen Filamenten, Draht-, Band- od. dgl. Elementen aus Stahl mit Interstitien gebildet ist, wobei die Filamente, Bänder, Drähte zumindest teilweise eine epitaktisch aufgewachsene Zwischenbeschichtung mit einer oder mehreren aus der Gasphase aufgebrachten Schicht(en) eines Karbides und/oder Nitrides und/oder Oxides und/oder Borides oder eines Oxikarbonitrides eines der Elemente aus der Gruppe Ti, Zr, V, Ta, Nb, Mo, W, Al, Si aufweisen, über welcher Zwischenbeschichtung das Katalysatormaterial angeordnet ist. To be surprisingly effective, the new device has been found, when the filter body od with to heat and to carbon and / or oxygen-resistant, metallic filaments, wire, ribbon, or the like. Elements is formed from steel with interstices, the filaments, strips , wires, at least partly an epitaxially grown intermediate coating with one or more from the gas phase the applied layer (s) of a carbide and / or nitride and / or oxide and / or boride or a Oxikarbonitrides one of the elements from the group Ti, Zr, V, Ta having Nb, Mo, W, Al, Si, over which the intermediate coating, the catalyst material is disposed.
  • Die durch Aufdampfen auf das metallische Trägerkörpergerüst aufgebrachte Zwischenlage der genannten Hartstoffe, wobei deren Stärke üblicherweise unter 10 µm beträgt, läßt, wie sich zeigte, ein Zusammenbacken des metallischen Filterkörpergerüstes infolge örtlicher Überhitzungen beim Ruß-Abbrand vermeiden. The applied by vapor deposition to the metallic carrier body frame intermediate layer of said hard materials, wherein their thickness is usually less than 10 microns, can be as shown to avoid caking of the metallic filter body skeleton due to local overheating during the soot combustion. Darüberhinaus bewirkt die Zwischenbeschichtung, wie sich gezeigt hat, eine synergistische Erhöhung der Wirkung des Katalysators am Filterkörper, wodurch die Abbrandtemperatur erniedrigt und der Ruß-Abbrand beschleunigt wird. Moreover, causes the intermediate coating, as has been shown, a synergistic enhancement of the effect of the catalyst on the filter body, which lowers the combustion temperature and the soot burn-off is accelerated. Dieser Effekt dürfte daher rühren, daß die Zwischenlage eine vorteilhafte Änderung der Mikrostruktur der auf ihr angeordneten Katalysatorschicht bewirkt. This effect is likely to be due to that the intermediate layer brings about a beneficial change in the microstructure of the catalyst layer arranged on it.
  • In jedem Lastbereich und mit geringem Aufwand kann somit in relativ geringen zeitlichen Abständen eine Regeneration des Filters durch Ruß-Abbrand eingeleitet werden, womit das Auftreten höherer Gegendrucke im Abgassystem infolge höherer Beladung des Filters mit Ruß vermieden werden kann. In each load range, and with little effort regeneration of the filter by soot burn-off can thus be introduced into relatively small time intervals, whereby the occurrence higher back pressures in the exhaust system due to higher loading of the filter can be avoided with carbon black. Die Unterbringung der Einrichtung kann zB im Vorschalldämpfergehäuse oder in einer sonstigen, vorteilhaft motornahen, Erweiterung der Abgasleitung erfolgen. The accommodation of the device may, for example, in Vorschalldämpfergehäuse or in another, preferably close to the engine, carried expansion of the exhaust pipe.
  • Anhand der Zeichnung wird beispielhaft eine erfindungsgemäße Abgasreinigungseinrichtung (1) näher erläutert. With reference to the drawing, an exhaust gas purifying device according to the invention (1) is explained in detail by way of example.
  • In einem beidseitig mit Flanschen 111 zur Verbindung mit einem Auspuffsystem versehenen, zwei konische Ansätze 12 und einen zylindrischen Mittelteil aufweisenden, vom Abgas in Strömungsrichtung r durchströmten Gehäuse 10, das im zylindrischen Teil doppelmantelig ausgeführt ist, wobei der Zwischenraum mit Mineralwolle als Wärmedämmung 101 gefüllt ist, befindet sich, gehalten von einem mineralischen Wärmedämmaterial 102, der Filterkörper 20 des Partikel- bzw. Filterorganes 2, der beispielsweise von einem gewickelten Stahlvliesmaterial mit katalysatorbeschichteten Metallfilamenten 23 mit Interstitien 24 oder einem katalytbeschichteten Wabenfilter gebildet ist. having in a vessel equipped on both sides with flanges 111 for connection to an exhaust system, two tapered lugs 12 and a cylindrical central part, the intermediate space with mineral wool as heat insulation is filled 101 from the exhaust gas in the flow direction r flowing through housing 10 which is made in the cylindrical part doppelmantelig, , is held by a mineral heat insulation material 102, the filter body 20 of the filter particle or organ 2, which is, for example, from a coiled steel nonwoven material having catalyst-coated metallic filaments 23 with interstices 24 or formed a katalytbeschichteten honeycomb filter. Vom abgasstromaufwärtigen Ende ragt _ in voller Linie gezeigtein etwa patronenartig ausgebildetes Abbrand- Initiationsorgan 5 mit Hülle 53, die eine Schutzschicht 54, bestehend aus einer etwa 3 µm dicken Katalysatorträgerschicht mit den Bestandteilen Ti, AL, C, N und Sauerstoff und einer Pt und Pd aufweisenden Katalysatorbeschichtung aufweist, und innerhalb welcher sich ein Widerstandsheizleiter 50 befindet, in den abgasstromaufwärtigen Bereich 21 des Filterkörpers 20. Die zum Heizleiter 50 führenden Stromleitungen 51, 52 sind mit einer Stromquelle 6, zB Fahrzeugbatterie, verbunden. protrudes from the exhaust upstream end _ full line gezeigtein as cartridge-like design burnup initiation body 5 with shell 53, a protective layer 54 consisting of an approximately 3 micron thick catalyst supporting layer with the components Ti, Al, C, N, and oxygen and a Pt and Pd having having catalyst coating, and within which a resistance heating conductor 50 is, in the exhaust upstream region 21 of the filter body 20. the heating conductors 50 leading to the power lines 51, 52 are connected to a power source 6, for example, vehicle battery, respectively. Der in Leitung 52 befindliche Schalter 55 ist mit einem Steuerorgan 78 verbunden, welches auf jeweils gewünschte Temperatur(t)- bzw. Druck(p)-Schwellenwerte einstellbar ist, wobei der Druckschwellenteil p des Steuerorgans 78 über eine Wirkleitung 71 mit einem Drucksensor 7, zB auf Piezo-Kristall-Basis, welcher abgasstramaufwärtig des Filterkörpers 20 angeordnet ist, verbunden ist. The switch 55 located in conduit 52 is connected to a control member 78 which in each case desired temperature (t) - or pressure (p) Thresholds can be set, wherein the pressure threshold part p of the control member 78 via an active line 71 with a pressure sensor 7, is connected, for example, on piezo-crystal base, wherein the filter body 20 is arranged abgasstramaufwärtig. Der Temperaturschwellenteil t ist über eine Wirkleitung 81 mit einem sich im abgasstromabwärtigen Endbereich 22 des Filterkörpers 20 befindlichen Temperatursensor 8 verbunden. The part temperature threshold T is connected via an active line 81 with an in-abgasstromabwärtigen end portion 22 of the filter body 20 temperature sensor. 8 Steigt während des Betriebes des Dieselmotors infolge Beladung des katalytisch beschichteten Filterkörpers 20 mit Kondensat-Partikelchen der Abgasdruck über einen jeweils eingestellten Schwellenwert an, so wird vom Drucksensor 7 über Leitung 71 mittels Steuerorgans 78 über den Schalter 55 der Stromfluß durch den Heizleiter 50 der Heizpatrone 5 eingeschaltet, es wird deren Hülle 53 erhitzt und von deren katalytischem Belag, auf dem sich der Ruß ebenfalls niedergeschlagen hat, springt die dort unmittelbar entstehende Abbrandfront in den Filterkörper 20 über. Rises during operation of the diesel engine as a result of loading of the catalyst-coated filter body 20 with condensate particles of the exhaust pressure over a respective adjusted threshold value, so will the pressure sensor 7 via line 71 by means of the control member 78 via the switch 55, the current flow through the heating conductor 50 of the heating element 5 turned on, it is heated by the catalytic coating 53 and on which the carbon black has also depressed, directly produced there Abbrandfront jumps over into the filter body 20 whose shell. Das Durchwandern der Abbrandfront erfolgt innerhalb einiger Minuten. The wandering through the Abbrandfront takes place within a few minutes. Ein automatisches Abschalten der Heizpatrone 5, das spätestens unmittelbar nach erfolgter Regenerierung erfolgen soll, kann vorgenommen werden, indem das Steuerorgan auch auf einen unteren Schwellenwert des Abgasgegenstromes einstellbar ist. An automatic switching off of the heating element 5, which is to be carried out immediately after regeneration latest can be made by the control member can also be set to a lower threshold value of the exhaust back flow. Bei fortschreitender Regenerierung sinkt der Druck ab und bei Unterschreiten des unteren Schwellenwertes schaltet das Steuerorgan 78 die Stromzufuhr zur Patrone 5 ab. With progressive regeneration of the pressure drops and falls below the lower threshold value, the control member 78 will switch off the current supply to the cartridge. 5 Das Abschalten kann auf andere Weise erfolgen, indem zu dem Zeitpunkt, wenn die exotherme Abbrandfront den Endbereich 22 des Filterkörpers 20 erreicht hat, am Temperatursensor 8 ein Temperaturschwellenwert überschritten wird und das Steuerorgan 78, durch Betätigen des Schalters 55 die Stromzufuhr zum Initiationsorgan 5 unterbricht. The switching off can take place in other manner by, a temperature threshold is exceeded at the time when the exothermic Abbrandfront has reached the end portion 22 of the filter body 20 at the temperature sensor 8 and the control member 78, interrupts by operating the switch 55, the power supply to the initiation element. 5 In der Zeichnung schematisch angedeutet ist, wie von dem abgasstromabwärtigen Ende in gleicher Lage, bezogen auf den Querschnitt des Filterkörpers 2, eine zweite Heizpatrone 5˝ in der Filterkörper 2 ragt, mit welcher zB ein Absterben der Regeneration vor Erreichen des abwärtigen Endes des Filterkörpers verhindert werden kann. as supplied by the abgasstromabwärtigen end in the same position on the cross-section of the filter body 2, a second heating element 5˝ in the filter body 2 projects with which, for example, stalling the regeneration prior to reaching the downstream end of the filter body in the drawing is schematically indicated that prevents can be. Mit unterbrochener Linie angedeutet ist weiters, wie eine Heizpatrone 5′ in den abgasstromaufwärtigen Bereich 21 des Filterkörpers 20 auch radial hineinragend und an diesen kontakt-anliegend angeordnet sein kann, Diese gezeigte Art der Anordnung bringt bei Reparaturen oder Auswechseln Vorteile. indicated by a broken line is further, as a heating element 5 'in the exhaust upstream region 21 of the filter body 20 and radially so as to protrude and can be arranged adjacent to contact this, this type of arrangement shown makes for repairs or replacement benefits. Mit der gezeigten Einrichtung läßt sich eine äußerst ökonomische Kondensatfilter-Regeneration erreichen. With the device shown is an extremely economical condensate filter regeneration can be achieved.
  • Beispiel 1: Example 1:
  • Auf einem Versuchsstand mit einem Zweiliter-PKW-Diesel-motor mit üblicher Abgasführung war anstelle des Vorschalldämpfers in einem thermisch isolierten Gehäuse ein spiralig gerollter, eine Katalysatorbeschichtung mit Platin aufweisender Filterkörper aus Stahldrahtvlies mit einer spezifischen Oberfläche von 0,40 m²/g angeordnet, welcher etwa 20 cm Durchmesser und 35 cm Länge aufwies. On a test stand with a two-liter passenger car diesel engine with a conventional exhaust system, a spirally rolled, a catalyst coating with platinum-tasting filter body made of steel wire fabric having a specific surface area of ​​0.40 m² / g was instead of the pre in a thermally insulated housing disposed, which about 20 cm in diameter and 35 cm in length was obtained. In den Filterkörper von der Abgaszuströmseite mittig und axial hineinragend und mit diesem in anliegendem Kontakt stehend war eine elektrische Heizpatrone von 3 cm Durchmesser und 30 cm Länge eingebaut, die von einem vom Motor versorgten Akkumulator gespeist wurde. In the filter body of the Abgaszuströmseite and with a centrally and axially so as to project this standing in abutting contact an electric immersion heater of 3 cm in diameter and 30 cm long was installed, which was fed by a motor powered by the accumulator. Die maximale Leistungsaufnahme der Heizpatrone betrug bei 12 V 1 kW. The maximum power of the heating cartridge was at 12 V 1 kW. Im Bereich des abgasstromabwärtigen Endes des Filterkörpers war seitlich 3 cm vom Filterrand entfernt ein Thermoelement angeordnet, das mit einem automatischer Schreiber verbunden war. In the area of ​​abgasstromabwärtigen end of the filter body 3 cm laterally from the edge of the filter was removed arranged a thermocouple which was connected to an automatic recorder. Der Dieselmotor wurde mit 25, 50 und 75% der Vollast betrieben und mit einem vor dem Filter angeordneten Druckgeber wurde der Abgasgegendruck gemessen; The diesel engine was operated at 25, 50 and 75% of the full load and with a filter arranged upstream of the pressure generator, the exhaust back pressure was measured; überstieg dieser 0,3 bar wurden die Heizpatrone eingeschaltet und die Zeit zwischen Inbetriebnahme der Heizpatrone und mittels Thermoelementes angezeigtem Temperaturanstieg bestimmt. this exceeded 0.3 bar the immersion heater was switched on and the time between the start of the heating cartridge and displayed by means of thermocouple temperature rise. Die Einschaltzeit der Heizpatrone war auf 2 min eingestellt. The switch-on of the heating element was set to 2 minutes. Es wurden bei den drei angegebenen Motorbelastungen jeweils aus drei Testreihen mittlere Zeiten des Durchwanderns der Abbrandfront durch den Filterkörper ab dem Einschalten der Heizpatrone von 8,6, 6,4 und 5,2 min ermittelt. Were determined at the three specified engine loads each of three test series average times of the through migration of the Abbrandfront through the filter body from switching on the heating cartridge of 8.6, 6.4 and 5.2 min.
  • Bei Einsatz einer Heizpatrone, deren Stahlhülle gemäß der erfindungsgemäß besonders bevorzugten Ausführungsform außen mit dem gleichen Katalysator auf Platin-Basis wie der Stahlwollefilterkörper belegt war, konnte bei sonst gleichen Testbedingungen die genannte Zeit zwischen dem, Einschalten der Heizpatrone und Beendigung des Durchwanderns der Regenerationsfront durch den Filterkörper auf 7,2, 5,8 und 4,5 min gesenkt werden. When using a heating cartridge, whose steel sheath was covered according to the invention particularly preferred embodiment, the outside with the same catalyst based on platinum as the steel wool filter body, the period indicated between the, switching on the heating cartridge and the end of the through migration of the regeneration front could, under otherwise identical test conditions, by the filter body to 7.2 to 5.8 and 4.5 min decreased.
  • Beispiel 2: Example 2:
  • Analog zu Beispiel 1 wurde ein mit Pt und Pd beschichteter Filter aus keramischen Schaum, eingesetzt. Analogously to Example 1 was used with a Pt and Pd coated filter made of ceramic foam. In den Filterkörper war axial hineinragend und diesen durchdringend eine elektrische Heizpatrone mit einem Durchmesser von 30 mm, einer Länge von 120 mm und einer Leistungsaufnahme von 1 kW (bei 12 V) eingesetzt. In the filter body was axially so as to protrude and this penetrating used an electric immersion heater having a diameter of 30 mm, a length of 120 mm and a power consumption of 1 kW (at 12 V). Die Heizpatrone war mit einer 2 µm dicken kristallinen Beschichtung aus TiN mit geringen Gehalten an Kohlenstoff und Sauerstoff versehen. The heating cartridge was provided with a 2 micron thick coating of crystalline TiN having low contents of carbon and oxygen. Auf dieser Beschichtung war in feinster Form durch thermische Zersetzung eine guthaftende katalytisch wirksame Beschichtung aus Pt und Pd abgeschieden. On this coating, a well-adhering coating of catalytically active Pt and Pd was deposited in very fine form by thermal decomposition.
  • Beim Betrieb der Filtereinrichtung war zu Beginn des Versuches unter Vollast bei einer Drehzahl von 1500 U/min ein Abgasgegendruck von 320 mbar zu verzeichnen. During operation of the filter device was recorded min an exhaust back pressure of 320 mbar at the beginning of the experiment under full load at a speed of 1500 rev /. Die Partikelemission gemessen nach Schwärzungszahl SZ (Bosch) betrug 0,22. The particulate emission measured after blackening SZ (Bosch) was 0.22. Nach einer Betriebsdauer von 35 Minuten stieg der Gegendruck auf 355 mbar und nach weiteren 10 Minuten auf 370 mbar. After an operating time of 35 minutes, the back pressure increased to 355 mbar and after another 10 minutes to 370 mbar.
  • Nach Einschalten der Heizpatrone hat sich der Gegendruck während einer Zeit von 4 Minuten auf 350 mbar und nach weiteren 2 Minuten auf 330 mbar gesenkt. After switching on the heating cartridge, the back pressure is reduced to 330 mbar for a period of 4 minutes at 350 mbar and after a further 2 minutes. Die Stromzufuhr wurde daraufhin abgestellt. Power was turned off then. Für die Regeneration der Abgasreinigungseinrichtung war somit ein Energieaufwand von 0,1 kWh notwendig. For the regeneration of the exhaust gas purification means an energy expenditure of 0.1 kWh was therefore necessary.
  • Beispiel 3 : Example 3:
  • Analog zu Beispiel 1 wurde auf einem Versuchsstand eine erfindungsgemäße Abgasreinigungseinrichtung getestet, die anstelle des Vorschalldämpfers in die Abgasleitung eines Zweiliter-PKW-Dieselmotors eingebaut wurde. Analogously to Example 1 was tested for an exhaust gas purification device according to the invention on a test stand, which was installed instead of the pre into the exhaust line of a two-liter passenger car diesel engine. Es wurde ein mit Pt und Pd beschichteter keramischer Wabenfilterkörper, welcher etwa 20 cm Durchmesser und 35 cm Länge aufwies, mit zwei ebenfalls mit Pt und Pd katalytisch beschichteten Heizpatronen mit 2 cm Durchmesser und 15 cm Länge, die axial hintereinander mittig angeordnet waren, verwendet. There was a having Pt and Pd coated ceramic honeycomb filter body, which is about 20 cm diameter and 35 cm in length, with two likewise catalytically coated with Pt and Pd heating cartridges with 2 cm diameter and 15 cm in length, arranged axially behind one another centrally used. Die maximale Leistungsaufnahme der Heizpatrone betrug 1,1 kW. The maximum power consumption of the heating cartridge was 1.1 kW. Der Dieselmotor wurde mit 75% der Vollast betrieben, und mit einem vor dem Filter angeordneten Druckgeber wurde der Abgasgegendruck gemessen. The diesel engine was operated at 75% of full load, and with a filter arranged upstream of the pressure generator, the exhaust back pressure was measured. Dieser betrug zu Beginn des Versuches 115 mbar. This was at the beginning of the experiment, 115 mbar. Überstieg der Gegendruck 300 mbar, wurden die Heizpatronen eingeschaltet und die Zeit zwischen Inbetriebnahme der Heizpatrone und Unterschreiten des vom Druckgeber angezeigten Gegendruckes von 200 mbar bestimmt. Exceed the back pressure 300 mbar, the cartridge heaters were turned on and the time between the startup of the heating element and below the displayed by the pressure sensor backpressure of 200 mbar. Die für die Regeneration benötigte Zeit betrug im Mittel 5,2 min. The time required for the regeneration was min on average 5.2.

Claims (2)

1. A device for cleaning the exhaust gases of diesel engines, having a filter member (2) for fine-particle condensates, e.g. soot, which is arranged in the exhaust pipe, and having an ignition device which can be set in operation intermittently for burning off the condensates retained by the filter, the exhaust gases being conveyed through a filter body (20) mounted upstream and filling up the whole cross-section of the exhaust pipe and having filaments (23), and the ignition temperature being generated by a combustion-initiating member; the filter member (2) containing a catalyst material based on the platinum group of metals and being provided with at least one combustion-initiating member (5) resting directly against the catalyst material and having a heat-resistant sheath (53) containing an electric resistance heating member (50) which can be fed from a current source (6); characterised in that the sheath (53) of the combustion-initiating member(s) (5, 5′, 5˝) is formed from heatproof metal or steel, the outer side of which member (5, 5′, 5˝) has an epitaxially grown intermediate coating with one or more layers, applied from the gas phase, of a carbide and/or nitride and/or oxide and boride or of an oxycarbonitride of an element from the group Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W, Al and Si, the catalyst material (54) being arranged over the intermediate coating.
2. A device according to Claim 1, characterised in that the filter body (20) is formed from metal filaments, wire elements, strip elements or the like (23) made of steel with interstitia (24) and being resistant to heat and to carbon and/or oxygen, the filaments, strips, wires (23) having at least partly an epitaxially grown intermediate coating with one or more layers, applied from the gas phase, of a carbide and/or nitride and/or oxide and/or boride or of an oxycarbonitride of one of the elements from the group Ti, Zr, V, Ta, Nb, Mo, W, Al, Si, the catalyst material being arranged over the intermediate coating.
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