EP0292688A2 - Arrangement of soot filter in a diesel engine exhaust system - Google Patents
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- EP0292688A2 EP0292688A2 EP88106099A EP88106099A EP0292688A2 EP 0292688 A2 EP0292688 A2 EP 0292688A2 EP 88106099 A EP88106099 A EP 88106099A EP 88106099 A EP88106099 A EP 88106099A EP 0292688 A2 EP0292688 A2 EP 0292688A2
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Definitions
- the invention relates to a soot filter system in the exhaust tract of a diesel engine, which comprises at least two soot filters connected in parallel and a regeneration device with at least one burner. To control the paths of engine exhaust gas and regeneration gas, at least one control flap is connected upstream of the soot filters.
- the entire exhaust system should be tuned to the burner properties or vice versa in order to ensure reliable operation of the burner for the regeneration process of the soot filters.
- the invention therefore aims to provide a soot filter system while overcoming the difficulties described above, which enables reliable regeneration of the soot filter in a structurally simple manner even with leaking control flaps, without complicated and cost-intensive measures being provided on the exhaust system and the burner devices.
- the design should be such that one or more burners with low power can be used and maximum operating reliability is achieved.
- a soot filter system in the exhaust tract of a diesel internal combustion engine with at least two soot filters connected in parallel and a regeneration device with at least one burner for the soot filter, wherein at least one control flap for controlling the regeneration process is connected upstream of the soot filters, characterized in that the burner with exhaust gas is operated and arranged downstream of the control valve (s).
- Such a soot filter system according to the invention has the advantage that the burners are thus operated exhaust gas, which serves as an oxygen supplier for the burner, so that there are no high requirements for the valve tightness and an air conveyor for the compressors is avoided. Even if the control flaps in such a soot filter system leak or become leaky over time, this does not pose any difficulties when operating the burner, since the burner may then only receive a slightly larger amount of exhaust gas for its operation. Since the burner, viewed in the direction of the exhaust gas flow, is arranged behind the control flap for the regeneration process, and this flap is closed for carrying out the regeneration process the burner during the regeneration in accordance with the requirements in a controllable manner is constantly flowed through by the exhaust gas of the internal combustion engine.
- the amount of exhaust gas required for the operation of the burner can be supplied to it in a variety of ways, which will be explained in more detail below. Since the burner is intended for the regeneration of a so-called double soot filter system, in which two soot filters connected in parallel are used, the desired amount of gas can be supplied to the burner. This means that the burner output can be obtained as desired and thus an optimal regeneration behavior can be set.
- An exhaust gas feed line is preferably connected to the burner, which branches off at or upstream of the branching point to the soot filters connected in parallel from the exhaust system of the diesel engine. Exhaust gas can be fed to the burner via this exhaust gas supply line for operation during the regeneration process, if necessary, even if the control flap assigned to the soot filter to be regenerated is closed and the other soot filter is used for soot filtering.
- the common two filters are assigned a common burner, so that the overall volume of such a soot filter system can be reduced overall and of course the costs for such a system can also be reduced thereby.
- a quantity control device for the quantity of exhaust gas supplied which is preferably formed by a flap, can be arranged in the exhaust gas supply line to the burner.
- a common burner is intended for the regeneration of the two soot filters in an alternating sequence
- at least one flap is expediently connected to the burner, which serves to direct the fuel gases it supplies to one of the soot filters to be regenerated.
- the design can be made such that a branching is provided in the area of the burner outlet and then the hot combustion gases supplied by the burner are fed to the soot filter to be regenerated in each case by correspondingly controlling the flaps in the branch line sections.
- such a design can be made that a common flap is provided which is intended for controlling the gas paths of engine exhaust gas and regeneration gas.
- a common flap is then required at the branching area of the soot filter connected in parallel.
- Even with such a flap there are no high demands on the tightness, since if the flaps leak, only a small portion of the exhaust gas, namely that of the leakage current at the flap, is added to the hot combustion gases supplied by the burner. The operation of the burner as such is hardly affected by this, since a higher gas pressure is always present in the burner.
- the burner fuel gas supply lines are connected, in each of which at least one flap is arranged, so that, by appropriate control of these flaps, soot filters to be regenerated that are desired are generated with the hot combustion gases on the burner output for the initiation of the regeneration process can be applied.
- a further embodiment variant according to the invention provides such a design that a burner is connected upstream of each filter, so that as a whole two burners are required in a double oil filter system, which are then operated separately from one another in the soot filter regeneration.
- This has the advantage that the respective burner can be arranged directly in the exhaust pipe section leading to the filter, the burner then being supplied with exhaust gas through a specifically determined leak area of the upstream control flap, so that in this case there is deliberately a leakage gap at the control flaps is present and the amount of fuel gas from the burner is equal to the amount of gas leakage from the respective control flap.
- no additional exhaust gas supply lines to the burners are required, and in particular the control flaps can be deliberately made leaky.
- the exhaust pipe section is branched upstream of each burner and a common flap is arranged in the branching area.
- the leakage current at this common flap corresponds to the fuel gas flow for operating the burner by means of exhaust gas, with the advantage over the above-described embodiments that only a single flap is required for the design simplification, both as a control flap for the Soot filter regeneration is used as well as for supplying an amount of exhaust gas to operate the burner.
- a control flap is arranged in each exhaust pipe section leading to the filter, and the respective burners are preferably not located directly in the exhaust gas flow arranged, but the burner output of each burner opens into the exhaust gas line, and the burners are supplied with exhaust gas via separate supply lines, so that the burner is practically not flowed through or flowed around by the exhaust gas in the case of filter operation.
- An expedient embodiment according to the invention is further characterized in that the regeneration device is arranged between an exhaust gas collecting housing, which preferably serves as a front silencer and the soot filters connected in parallel, with the embodiments providing a separate supply of the burner or burners with exhaust gas via an exhaust gas supply line provide that these exhaust gas supply lines are connected to the housing.
- the amount of exhaust gas supplied to the respective burner can be regulated with the aid of the upstream control flaps, for which purpose the degree of opening thereof can be adjusted.
- FIGS. 1 and 5 The different forms of training, which are explained with reference to FIGS. 1 and 5 on the basis of preferred exemplary embodiments, are in total in each case 1a (FIG. 1), 1b (FIG. 2), 1c (FIG. 3), 1d (FIG. 4) and 1e (Fig. 5).
- an exhaust line leading from an engine block (not shown) of a diesel engine is designated by 2.
- This exhaust pipe 2 branches into two pipe sections 3 and 4, in each of which a soot filter 5, 6 is located in a parallel arrangement.
- a control flap 8 and a schematically illustrated burner 10 are provided as the regeneration device, which is designated overall by 7.
- the burner 10 is connected on its input side to an exhaust gas supply line 11 which branches upstream from the control flap 8 from the exhaust gas line 2.
- a Klaope- 13 is arranged in this exhaust gas supply line 11 as a quantity control device 12 in the example shown.
- the burner 10 is fed with exhaust gas from the exhaust tract of the diesel engine and the exhaust gas serves as an oxygen carrier for the burner 10. Since the burner 10 receives an arbitrarily selectable amount of exhaust gas, a burner with a low output can also be selected in order to RuBünd temperature to reach. Furthermore, since the burner 10 works with exhaust gas as an oxygen carrier, the tightness of the control flap 8 does not have to be too high, since leakage currents do not noticeably impair the operation of the burner 10, but only in the area with the hot combustion gases supplied by the burner 10 during operation the control flap 8 mix. With the help of the flap 13, the gas flow supplied to the burner 10 can be regulated if necessary.
- the burner 10 Since the burner 10 is not directly in the exhaust gas flow when the soot filter 5 is in operation, for example, the burner 10 is largely protected against contamination by the exhaust gas in the filter operation and on the other hand it does not form any additional resistance in the exhaust gas line 2 and 3 from the Exhaust gas is flowed through during filter operation with the aid of the soot filter 5.
- the above explanations also apply to the regeneration of the soot filter 6, for which purpose the control flap 8 is then rotated by approximately 90 °.
- the soot filter system is generally designated 1b.
- a collecting blower designed as a front silencer 14 is additionally arranged, into which the exhaust pipe 2 opens.
- a common burner is also provided in the soot filter system 1b according to FIG. 2, which is denoted by 10 'in FIG. 2.
- the burner 10 ' is supplied via an exhaust gas supply line 11' with exhaust gas, which in the example shown goes from the front silencer 14.
- the burner outlet 17 is branched into two line sections 18, 19 and a flap 20, 21 is arranged in each of these two line sections 18, 19.
- the line section designated 18, in which the flap 20 is arranged opens into the line section 3 downstream of the control flap 15 provided there.
- the line section 19, in which the flap 21 is provided opens into the line section 4 downstream of the control flap 16 provided there.
- a burner 10 'with low power is sufficient, and there are no high demands on all the flaps present in the piping system, such as the control flaps 15, 16 and the flaps 20, 21, since the possibly occurring Leakage currents are essentially no obstacle to the regeneration and / or operation of the burner 10.
- the soot filter 6 is regenerated.
- the control flap 15 is open and the tax thus the soot filter 6 can be regenerated.
- the soot filter 5 is to be regenerated, the control flaps 15 and 16 and the flaps 20 and 21 just described assume their opposite positions. In this case, hot combustion gas from burner 10 'is then fed to soot filter 5 for regeneration via line section 18 and line section 3,
- a front silencer 14 is provided, into which the exhaust line 2 opens.
- the line sections 3, 4 with the soot filters 5, 6 branch off from this front silencer 14.
- Control flaps 15, 16 are each arranged in the line sections 3, 4. Downstream. this control flaps 15, 16 each have a burner 22, 23 arranged directly in the line section 3 or 4, which is operated with exhaust gas.
- the design is such that the control flaps 15, 16 deliberately allow a predetermined amount of leakage in the closed position, so that the burner 22 or 23 a corresponding amount of exhaust gas .. to operate when regenerating the respectively assigned Soot filter 5, 6 is supplied.
- large flap gaps in the control flaps 15, 16 can therefore be accepted and at least a predetermined flap gap size must be maintained in order to supply the burner 22 or 23 with exhaust gas for regeneration.
- the soot filter 6 is regenerated.
- the control flap 16 is therefore in its closed position, and exhaust gases from the front silencer 14 to the burner 23 can pass through the flap gaps.
- the amount of exhaust gas supplied to the respective burner can be regulated, for which purpose the flap is adjustable in order to vary the opening gap.
- the burner 23 When the burner 23 is operating, it supplies hot combustion gases and these are fed directly to the soot filter 6 on a very short line section of the line section 4.
- the regeneration of the soot filter 5 is carried out in an analogous manner, in which case the control flap 16 assumes its open position, in which it is rotated approximately 90 ° in comparison to the position shown in FIG. 3.
- the control flap 15 then assumes its closed position similar to the position in which the control flap 16 is shown in FIG. 3.
- FIG. 5 a soot filter system, designated overall by 1e, is shown as an example, which is similar in design to that which was explained in FIG. 3.
- the exhaust pipe 2 opens into the front silencer 14 and from this branch off the pipe sections 3, 4 in which the soot filters 5, 6 are located.
- control flaps 15, 16 are arranged in these line sections 3, 4.
- the soot filter system 1e according to FIG. 5 has two burners 22 'and 23', which do not lie directly in the exhaust gas flow, but whose outlet opens into the respective line section 3, 4.
- an exhaust gas supply line 11a, 11b is provided, which is connected to the front silencer 14.
- quantity control devices similar to those that are shown, for example, in FIG. 1 and designated 12 and 13 there may be provided in the exhaust gas supply lines 11a, 11b.
- this soot filter system 1e shown in FIG. 5 two burners 22 ', 23' are thus provided, which are largely protected from exhaust gases during filter operation and also do not represent any additional line resistance in the line sections 3, 4 in which the soot filter 5, 6 are arranged.
- veins can also be pre-generalized and in particular more than two soot filters can also be connected in parallel.
Abstract
Description
Die Erfindung befaßt sich mit einer Rußfilteranlage im Abgastrakt einer Diesel-Brennkraftmaschine, die wenigstens zwei parallel geschaltete Rußflter und eine Regenerierungseinrichtung mit wenigstens einem Brenner umfaßt. Zur Steuerung der Wege von Motorabgas und Regeneriergas ist wenigstens eine Steuerklappe den Rußfiltern vorgeschaltet.The invention relates to a soot filter system in the exhaust tract of a diesel engine, which comprises at least two soot filters connected in parallel and a regeneration device with at least one burner. To control the paths of engine exhaust gas and regeneration gas, at least one control flap is connected upstream of the soot filters.
Wenn zum Regenerieren von Rußfiltern Brenner eingesetzt werden, sollte die gesamte Abgasanlage auf die Brennereigenschaf ten oder umgekehrt abgestimt werden, um einen zuverlässigen Betrieb des Brenners für den Regenerierungsvorgang der Rußfilter zu gewährleisten.If burners are used to regenerate soot filters, the entire exhaust system should be tuned to the burner properties or vice versa in order to ensure reliable operation of the burner for the regeneration process of the soot filters.
Wenn nun solche Brenner mit Luft als Oxidationsmittel betrieben werden und diese Brenner mit niedrigem Luftdruck arbeiten sollen, so ist es erforderlich, daß die Steuerklappen für die Steuerung des Regenerierungsvorganges zuverlässig dicht sind, was aber im Hinblick auf die dort herrschenden hohen Temperaturen und/oder aufgrund der Verschmutzungsneigung allgemein gesehen wenigstens bei langzeitigem Betrieb Schwierigkeiten bereitet. Daher ist man bestrebt, die undichten Klappen betriebssicher zu machen. Die Folge ist eine höhere Gebläseleileistung, die bei Fahrzeugen im allgemeinen nicht zur Verfügung steht.If such burners are now operated with air as the oxidizing agent and these burners are to work with low air pressure, then it is necessary that the control flaps for the control of the regeneration process are reliably tight, but in view of the high temperatures prevailing there and / or due to Generally speaking, the tendency to soiling presents difficulties, at least during long-term operation. Therefore, efforts are made to make the leaky flaps reliable. The result is higher fan power, which is generally not available in vehicles.
Andererseits hat es sich gezeigt, daß bei der Verwendung eines Abgasnachbrenners, der vom gesamten Abgas der Brennkraftmaschine durchströmt wird, für den Regenerierungsvorgang zur Erzeugung von heißen Verbrennungsgasen solche Brenner eine große Brennerleistung haben müssen, die zudem noch regelbar sein muß, um bei diesem Anwendungsgebiet die gewünschten Erfor dernisse für die Regenerierung einhalten zu können.On the other hand, it has been shown that when using an exhaust gas afterburner, through which the entire exhaust gas of the internal combustion engine flows, such burners must have a large burner output for the regeneration process for generating hot combustion gases, which burner output must also be controllable in order to achieve this in the application area desired refor to be able to comply with the requirements for the regeneration.
Die Erfindung zielt daher darauf ab, unter Überwindung der zuvor geschilderten Schwierigkeiten eine Rußfilteranlage bereitzustellen, die auch bei undichten Steuerklappen eine zuverlässige Regenerierung der Rußfilter auf konstruktiv einfache Weise ermöglicht, ohne daß komplizierte und kostenintensive Maßnahmen an der Abgasanlage und den Brennereinrichtungen vorgesehen sind. Insbesondere soll die Auslegung derart getroffen werden, daß man ein oder mehrere Brenner mit kleiner Leistung einsetzen kann und ein Maximum an Betriebszuverlässigkeit erreicht wird.The invention therefore aims to provide a soot filter system while overcoming the difficulties described above, which enables reliable regeneration of the soot filter in a structurally simple manner even with leaking control flaps, without complicated and cost-intensive measures being provided on the exhaust system and the burner devices. In particular, the design should be such that one or more burners with low power can be used and maximum operating reliability is achieved.
Erfindungsgemäß zeichnet sich hierzu eine Rußfilteranlage im Abgastrakt einer Diesel-Brennkraftmaschine mit wenigstens zwei parallel geschalteten Rußfiltern und einer Regeneriereinrichtung mit wenigstens einem Brenner für die Rußfilter, wobei wenigstens eine Steuerklappe zur Steuerung des Regenerierungsvorgangs den Rußfiltern vorgeschaltet ist, dadurch aus, daß der Brenner mit Abgas betrieben ist und stromab der oder den Steuerklappe(n) angeordnet ist.According to the invention, a soot filter system in the exhaust tract of a diesel internal combustion engine with at least two soot filters connected in parallel and a regeneration device with at least one burner for the soot filter, wherein at least one control flap for controlling the regeneration process is connected upstream of the soot filters, characterized in that the burner with exhaust gas is operated and arranged downstream of the control valve (s).
Eine solche Rußfilteranlage nachder Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß die Brenner somit Abgas betrieben werden, das als Sauerstofflieferant für den Brenner dient, so daß an die Klappendichtigkeit keine hohen Anforderungen zu stellen sind und ein Luftförderer der Verdichter vermieden wird. Selbst wenn die Steuerklappen bei einer solchen Rußfilteranlage undicht sind oder mit der Zeit undicht werden, bereitet dies keine Schwierigkeiten beim Betreiben des Brenners, da dieser dann lediglich möglicherweise nur eine geringfügig größere Abgasmenge für seinen Betrieb erhält. Da der Brenner gesehen in Richtung des Abgasstromes - hinter der Steuerklappe für den Regenerierungsvorgang angeordnet ist, und diese Klappe zur Durchführung des Regenerierungsvorganges geschlossen wird, kann der Brenner während der Regenerierung entsprechend den Erfordernissen in beherrschbarer Weise betriebe ständig vom Abgas der Brennkraftmaschine durchströmt ist.Die für den Betrieb des Brenners erforderliche Abgasmenge kann diesem auf die verschiedensten Weisen zugeführt werden, die nachstehend noch näher erläutert werden. Da der Brenner für die Regenerierung einer sogenannten Doppel-Rußfilteranlage bestimmt ist, bei denen zwei parallel geschaltete Rußfilter verwendet werden, kann dem Brenner eine gewünschte Gasmenge zugeführt werden. Das bedeutet, daß die Brennerleistung beliebig fesgelangt werden kann und so ein optimales Reenerierverhalten einestellt werden kann Vorzugsweise ist mit dem Brenner eine Abgaszufuhrleitung verbunden, die an oder stromauf der Verzweigungsstelle zu den parallel geschalteten Rußfiltern von der Abgasanlage der Diesel-Brennkraftmaschine abzweigt. Über diese Abgaszufuhrleitung kann dem Brenner für den Betrieb beim Regenerierungsvorgang, gegebenenfalls regelbar, Abgas zugeführt werden, auch wenn die dem zu regenerierenden Rußfilter zugeordnete Steuerklappe geschlossen ist und für die Rußfilterung der andere Rußfilter genutzt wird.Such a soot filter system according to the invention has the advantage that the burners are thus operated exhaust gas, which serves as an oxygen supplier for the burner, so that there are no high requirements for the valve tightness and an air conveyor for the compressors is avoided. Even if the control flaps in such a soot filter system leak or become leaky over time, this does not pose any difficulties when operating the burner, since the burner may then only receive a slightly larger amount of exhaust gas for its operation. Since the burner, viewed in the direction of the exhaust gas flow, is arranged behind the control flap for the regeneration process, and this flap is closed for carrying out the regeneration process the burner during the regeneration in accordance with the requirements in a controllable manner is constantly flowed through by the exhaust gas of the internal combustion engine. The amount of exhaust gas required for the operation of the burner can be supplied to it in a variety of ways, which will be explained in more detail below. Since the burner is intended for the regeneration of a so-called double soot filter system, in which two soot filters connected in parallel are used, the desired amount of gas can be supplied to the burner. This means that the burner output can be obtained as desired and thus an optimal regeneration behavior can be set. An exhaust gas feed line is preferably connected to the burner, which branches off at or upstream of the branching point to the soot filters connected in parallel from the exhaust system of the diesel engine. Exhaust gas can be fed to the burner via this exhaust gas supply line for operation during the regeneration process, if necessary, even if the control flap assigned to the soot filter to be regenerated is closed and the other soot filter is used for soot filtering.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform nach der Erfindung ist den vorzugsweise zwe ßfiltern ein gemeinsamer Brenner zugeordnet, so daß sich das Bauvolumen einer solchen Rußfilteranlage insgesamt gesehen reduzieren läßt und sich hierdurch natürlich auch die Kosten für eine solche Anlage senken lassen.According to an advantageous embodiment according to the invention, the common two filters are assigned a common burner, so that the overall volume of such a soot filter system can be reduced overall and of course the costs for such a system can also be reduced thereby.
Um ein von der Auslegung der Abgasanlage der Brennkraftmaschine weitgehend unabhängiges und unbeeinflußtes Arbeiten des Brenners zu gewährleisten, kann in der Abgaszufuhrleitung zum Brenner noch eine Mengenregeleinrichtung für die zugeführte Abgasmenge angeordnet sein, die vorzugsweise von einer Klappe gebildet wird.In order to ensure that the burner operates largely independently of and unaffected by the design of the exhaust system of the internal combustion engine, a quantity control device for the quantity of exhaust gas supplied, which is preferably formed by a flap, can be arranged in the exhaust gas supply line to the burner.
Wenn, wie voranstehend angegeben ist, ein gemeinsamer Brenner für die Regenerierung der beiden Rußfilter in abwechselnder Reihenfolge bestimmt ist, so ist zweckmäßigerweise dem Brenner wenigstens eine Klappe nachgeschaltet, die zur Lenkung der von ihm gelieferten Brenngase zu einem der zu regenerierenden Rußfilter dient. Hierbei kann die Auslegung derart getroffen werden, daß im Bereich des Brennerausganges eine Verzweigung vorgesehen ist und dann die vom Brenner gelieferten heißen Verbrennungsgase durch die entsprechende Steuerung der Klappen in den Zweigleitungsabschnitten dem jeweils zu regenerierenden Rußfilter zugeleitet werden.If, as stated above, a common burner is intended for the regeneration of the two soot filters in an alternating sequence, then at least one flap is expediently connected to the burner, which serves to direct the fuel gases it supplies to one of the soot filters to be regenerated. Here, the design can be made such that a branching is provided in the area of the burner outlet and then the hot combustion gases supplied by the burner are fed to the soot filter to be regenerated in each case by correspondingly controlling the flaps in the branch line sections.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung nach der Erfindung kann eine solche Auslegung getroffen werden, daß eine gemeinsame Klappe vorgesehen ist, die für die Steuerung der Gaswege von Motorabgas und Regenerierungsgas bestimmt ist. Bei einer solchen Auslegungsform ist am Verzweigungsbereich der parallel geschalteten Rußfilter dann nur eine einzige Klappe erforderlich. Selbst an eine solche Klappe sind keine hohen Anforderungen an die Dichtigkeit zu stcllen, da im Falle eines Undichtwerdens der Klappen lediglich den vom Brenner gelieferten heißen Verbrennungsgasen auch ein geringfügiger Abgasanteil, nämlich jenem des Leckstromes an der Klappe, beigemischt wird. Der Betrieb des Brenners als solcher wird aber hierdurch kaum beeinträchtigt, da im Brenner immer ein höherer Gasdruck vorhanden ist.According to a particularly advantageous embodiment according to the invention, such a design can be made that a common flap is provided which is intended for controlling the gas paths of engine exhaust gas and regeneration gas. With such a design, only a single flap is then required at the branching area of the soot filter connected in parallel. Even with such a flap, there are no high demands on the tightness, since if the flaps leak, only a small portion of the exhaust gas, namely that of the leakage current at the flap, is added to the hot combustion gases supplied by the burner. The operation of the burner as such is hardly affected by this, since a higher gas pressure is always present in the burner.
Gemäß einer alternativen Ausbildungsform ist der BrennerBrenngaszufuhrleitungen verbunden, in denen jeweils wenigstens eine Klappe angeordnet ist, so daß durch entsprechende Steuerung dieser Klappen jeweils gewinschte zu re`generierende Rußfilter mit den heißen Verbrennungsgasen am Brenner ausgang für die Einleitung des Regenerierungsvorganges beaufschlagt werden kann.According to an alternative embodiment, the burner fuel gas supply lines are connected, in each of which at least one flap is arranged, so that, by appropriate control of these flaps, soot filters to be regenerated that are desired are generated with the hot combustion gases on the burner output for the initiation of the regeneration process can be applied.
Eine weitere Ausführungsvariante nach der Erfindung sieht eine solche Auslegung vor, daß jedem Filter ein Brenner vorgeschaltet ist, so daß man also insgesamt gesehen bei einer Dop.oelfilteranlage zwei Brenner benötigt, die dann jeweils gesondert voneinander bei der Rußfilterregenerierung betrieben werden. Hierbei ergibt sich der Vorteil, daß der jeweilige Brenner direkt in dem zum Filter führenden Abgasleitungsabschnitt angeordnet sein kann, wobei dann die Versorgung des Brenners mit Abgas durch einen gezielt bestimaren Leckbereich der vorgeschalteten Steuerklappe erfolgt, so daß in diesem Fall bewußt ein Leckspalt an den Steuerklappen vorhanden ist und die Brenngasmenge des Brenners gleich der Leckgasmenge der jeweiligen Steuerklappe ist. Bei einer solchen Ausbildungsform benötigt man daher keine zusätzlichen Abgaszufuhrleitungen zu den Brennern und insbesondere können die Steuerklappen bewußt undicht gemacht werden.A further embodiment variant according to the invention provides such a design that a burner is connected upstream of each filter, so that as a whole two burners are required in a double oil filter system, which are then operated separately from one another in the soot filter regeneration. This has the advantage that the respective burner can be arranged directly in the exhaust pipe section leading to the filter, the burner then being supplied with exhaust gas through a specifically determined leak area of the upstream control flap, so that in this case there is deliberately a leakage gap at the control flaps is present and the amount of fuel gas from the burner is equal to the amount of gas leakage from the respective control flap. In such a form of training, therefore, no additional exhaust gas supply lines to the burners are required, and in particular the control flaps can be deliberately made leaky.
Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung nach der Erfindung ist der Abgasleitungsabschnitt stromauf jedes Brenners verzweigt und im Verzweigungsbereich ist eine gemeinsame Klappe angeordnet. Auch bei dieser Ausf,legungsform entspricht der Leckstrom an dieser gemeinsamen Klappe dem Brenngasstrom zum Betreiben des Brenners mittels Abgas, wobei man als Vorteil gegenüber den vorangehend geschilderten Ausbildungsformen erhält, daß zur konstruktiven Vereinfachung nur eine einzige Klappe benötigt wird, die sowohl als Steuerklappe für die Rußfilterregenerierung genutzt wird als auch für die Zuführung einer Abgasmenge zum Betreiben des Brenners dient.According to an expedient development according to the invention, the exhaust pipe section is branched upstream of each burner and a common flap is arranged in the branching area. In this embodiment, too, the leakage current at this common flap corresponds to the fuel gas flow for operating the burner by means of exhaust gas, with the advantage over the above-described embodiments that only a single flap is required for the design simplification, both as a control flap for the Soot filter regeneration is used as well as for supplying an amount of exhaust gas to operate the burner.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform nach der Erfindung ist in jedem zum Filter führenden Abgasleitungsabschnitt jeweils eine Steuerklappe angeordnet und vorzugsweise sind die jeweiligen Brenner nicht direkt im Abgasstrom liegend angeordnet, sondern der Brennerausgang jedes Brenners mündet in den Abgaslei c itt, und die Brenner werden mit Abgas über gesonderte Zufuhrleitungen versorgt, so daß der Brenner im Falle des Filterbetriebes praktisch nicht vom Abgas durchströmt oder umströmt ist. Hierdurch können Störungen des Brennerbetriebs, beispielsweise bedingt durch Verschmutzungen, leichter vermieden werden und der Brenner führt nicht zu erhöhtem Strömungswiderstand für das Motorabgas. Durch Einbau einer Steuerklappe allerdings kann auch ein Durchströmen mit Motorabgas fast vollständig vermieden werden. Eine zweckmäßige Ausgestaltung nach der Erfindung zeichnet sich ferner dadurch aus, daß die Regenerierungseinrichtung zwischen einem Abgassammelgehäuse, das vorzugsweise als Vorschalldämpfer dient und den parallel geschalteten Rußfiltern angeordnet ist, wobei bei den Ausbildungsformen, die eine gesonderte Versorgung des oder der Brenner mit Abgas über eine Abgaszufuhrleitung vorsehen, diese Abgaszufuhrleitungen in Verbindung mit dem Gehäuse stehen.According to an alternative embodiment according to the invention, a control flap is arranged in each exhaust pipe section leading to the filter, and the respective burners are preferably not located directly in the exhaust gas flow arranged, but the burner output of each burner opens into the exhaust gas line, and the burners are supplied with exhaust gas via separate supply lines, so that the burner is practically not flowed through or flowed around by the exhaust gas in the case of filter operation. This makes it easier to avoid malfunctions in burner operation, for example due to contamination, and the burner does not lead to increased flow resistance for the engine exhaust gas. By installing a control valve, however, the flow of engine exhaust gas can be almost completely avoided. An expedient embodiment according to the invention is further characterized in that the regeneration device is arranged between an exhaust gas collecting housing, which preferably serves as a front silencer and the soot filters connected in parallel, with the embodiments providing a separate supply of the burner or burners with exhaust gas via an exhaust gas supply line provide that these exhaust gas supply lines are connected to the housing.
Wenn ferner der jeweilige Brenner im Abgasstrom liegt, so kann man mit Hilfe der vorgeschalteten Steuerklappen die dem jeweiligen Brenner zugeführte Abgasmenge regeln, wozu diese hinsichtlich ihres Öffnungsgrades verstellbar sind.Furthermore, if the respective burner is in the exhaust gas flow, the amount of exhaust gas supplied to the respective burner can be regulated with the aid of the upstream control flaps, for which purpose the degree of opening thereof can be adjusted.
Die Erfindung wird nachstehen- Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:
- Fig. 1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausbildungsform einer Rußfilteranlage nach der Erfindung,
- Fig. 2 eine Ausführungsvariante derselben, wobei wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel auch hier lediglich ein gemeinsamer Brenner für die Regenerierung beider Rußfilter vorgesehen ist,
- Fig. 3 einer Ausführungsvariante einer Rußfilteranlage, die für jeden Rußfilter einen Brenner hat,
- Fig. 4 eine Ausführungsvariante der vorangehenden Ausbildungsform, bei der Vereinfachungen hinsichtlich der Klappenanzahl verdeutlicht sind, und
- Fig. 5 eine weitere Ausbildungsform einer Rußfilteranlage mit je einem Brenner für jeden Rußfilter, bei der die Brenner aber über gesonderte Abgaszufuhrleitungen mit Abgas zur Nutzung als Brenngas versorgt werden.
- 1 is a schematic view of a first embodiment of a soot filter system according to the invention,
- 2 shows an embodiment variant of the same, wherein, as in the first exemplary embodiment, only a common burner is provided for the regeneration of both soot filters,
- 3 shows an embodiment variant of a soot filter system which has a burner for each soot filter,
- Fig. 4 shows a variant of the previous embodiment, in which simplifications with regard to the number of flaps are clarified, and
- Fig. 5 shows a further embodiment of a soot filter system with one burner for each soot filter, but in which the burners are supplied with exhaust gas for use as fuel gas via separate exhaust gas supply lines.
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche oder ähnliche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.In the figures of the drawing, identical or similar parts are provided with the same reference symbols.
Die unterschiedlichen Ausbildungsformen, die anhand der Fig. 1 und 5 anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen erläutert werden, sind insgesamt jeweils mit 1a (Fig. 1), 1b (Fig. 2), 1c (Fig. 3), 1d (Fig. 4) und 1e (Fig. 5) bezeichnet.The different forms of training, which are explained with reference to FIGS. 1 and 5 on the basis of preferred exemplary embodiments, are in total in each case 1a (FIG. 1), 1b (FIG. 2), 1c (FIG. 3), 1d (FIG. 4) and 1e (Fig. 5).
Bei der in Fig. 1 insgesamt mit 1a bezeichneten Rußfilteranlage ist mit 2 eine von einem nicht dargestellten Motorblock einer Diesel-Brennkraftmaschine abgehende Abgasleitung bezeichnet. Diese Abgasleitung 2 verzweigt sich in zwei Leitungsabschnitte 3 und 4, in denen in parallel geschalteter Anordnung jeweils ein Rußfilter 5, 6 liegt. Als Regenerierungseinrichtung, die insgesamt mit 7 bezeichnet ist, sind eine Steuerklappe 8 und ein schematisch dargestellter Brenner 10 vorgesehen. Der Brenner 10 ist an seiner Eingangsseite mit einer Abgaszufuhrleitung 11 verbunden, die stromauf der Steuerklappe 8 von der Abgasleitung 2 abzweigt. Obgleich icht unbe dingt erforderlich, ist bei dem dargestellten Beispiel in dieser Abgaszufuhrleitung 11 als Mengenregeleinrichtung 12 eine Klaope- 13 angeordnet. Bei diesem Beispiel benötigt man daher zur Regenerierung beider Rußfilter 5, 6 nur einen gemeinsamen Brenner 10 und eine einzige Steuerklappe 8, die bei diesem Beispiel eine Doppelfunktion hat, da sie nicht nur für die Regenerierung des Rußfilters 5 bei der in Fig. 1 gezeigten Stellung diesen von der Abgasleitung 2 abkoppelt, sondern zugleich auch den vom Brenner 10 gelieferten heissen Verbrennungsgasstrom zu dem Leitungsabschnitt 3 lenkt, über den dann die heißen Verbrennungsgase zum Rußfilter 5 geleitet werden.In the soot filter system, designated overall by 1a in FIG. 1, an exhaust line leading from an engine block (not shown) of a diesel engine is designated by 2. This exhaust pipe 2 branches into two
Bei diesem Beispiel wird der Brenner 10 mit Abgas aus dem Abgastrakt der Diesel-Brennkraftmaschine gespeist und das Abgas dient als Sauerstoffträger für den Brenner 10. Da der Brenner 10 eine beliebig wählbare Abgasmenge erhält, kann auch ein Brenner mit kleiner Leistung gewählt werden, um die RuBündtemperatur zu erreichen. Da ferner der Brenner 1o mit Abgas als Sauerstoffträger arbeitet, brauchenan die Dichtigkeit der Steuerklappe 8 keine zu hohen Anforderungen gestellt werden, da Leckströme nicht merklich den Betrieb des Brenners 10 beeinträchtigen, sondern sich nur mit den vom Brenner 10 beim Arbeiten gelieferten heißen Verbrennungsgasen im Bereich der Steuerklappe 8 vermischen. Mit Hilfe der Klappe 13 kann der dem Brenner 10 zugeleitete Gasstrom gegebenenfalls geregelt werden. Da der Brenner 10 nicht direkt im Abgasstrom liegt, wenn der Rußfilter 5 beispielsweise in Betrieb ist, wird einerseits der Brenner 10 vor Verschmutzungen durch das Abgas im Filterbetrieb weitgehend geschützt und andererseits bildet er auch keinen zusätzlichen Widerstand in der Abgasleitung 2 und 3, die vom Abgas beim Filterbetrieb mit Hilfe des Rußfilters 5 durchströmt wird. In analoger Weise gelten die vorangehenden Ausführungen auch für die Regenerierung des Rußfilters 6, wozu dann die Steuerklappe 8 um etwa 90° verdreht wird.In this example, the
In Fig. 2 ist die Rußfilteranlage insgesamt mit 1b bezeichnet. Hierbei ist zusätzlich noch ein als Vorschalldämpfer 14 ausgebildetes Samelgebläse angeordnet, in das die Abgasleitung 2 mündet. Von diesem Vorschalldämpfer 14 gehen dann die beiden parallel liegenden Leitungsabschnitte 3 und 4 ab, in denen die Rußfilter 5, 6 liegen.In Fig. 2, the soot filter system is generally designated 1b. Here, a collecting blower designed as a
In den Leitungsabschnitten 3 und 4 liegt jeweils eine Steuerklappe 15, 16. Ähnlich wie in Fig. 1 ist auch bei der Rußfilteranlage 1b nach Fig. 2 ein gemeinsamer Brenner vorgesehen, der in Fig. 2 mit 10′ bezeichnet ist. Der Brenner 10′ wird über eine Abgaszufuhrleitung 11′ mit Abgas versorgt, die beim dargestellten Beispiel von dem Vorschalldämpfer 14 abgeht. Bei diesem Beispiel ist der Brennerausgang 17 in zwei Leitungsabschnitte 18, 19 verzweigt und in diesen beiden Leitungsabschnitten 18, 19 ist jeweils eine Klappe 20, 21 angeordnet. Der mit 18 bezeichnete Leitungsabschnitt, in dem die Klappe 20 angeordnet ist, mündet in den Leitungsabschnitt 3 stromab der dort vorgesehenen Steuerklappe 15. Der Leitungsabschnitt 19, in dem die Klappe 21 vorgesehen ist, mündet in den Leitungsabschnitt 4 stromab der dort vorgesehenen Steuerklappe 16. Auch bei dieser Ausbildungsform reicht ein Brenner 10′ mit kleiner Leistung aus, und es sind an alle die im Leitungssystem vorhandenen Klappen, wie die Steuerklappen 15, 16 und die Klappen 20, 21 hinsichtlich der Dichtigkeit keine hohen Anforderungen zu stellen, da die gegebenenfalls auftretenden Leckströme im wesentlichen keine Behinderung bei der Regenerierung und/oder des Betriebs des Brenners 10 darstellen. Bei dem dort dargestellten Beispiel wird der Rußfilter 6 regeneriert. Hierzu ist die Steuerklappe 15 offen und die Steuer somit der Rußfilter 6 regeneriert werden kann. Wenn der Rußfilter 5 regeneriert werden soll, so nehmen die vorangehend geschilderten Steuerklappen 15 und 16 und die Klappen 20 und 21 gerade ihre umgekehrten Stellungen ein. In diesem Fall wird dann über den Leitungsabschnitt 18 und den Leitungsabschnitt 3 heißes Verbrennungsgas vom Brenner 10′ dem Rußfilter 5 zur Regenerierung zugeleitet,In the
Bei der in Fig. 3 gezeigten Rußfilteranlage 1c ist wie bei Fig. 2 ein Vorschalldämpfer 14 vorgesehen, in den die Abgasleitung 2 mündet. Von diesem Vorschalldämpfer 14 zweigen die Leitungsabschnitte 3, 4 mit den Rußfiltern 5, 6 ab. Steuerklappen 15, 16 sind jeweils in den Leitungsabschnitten 3, 4 angeordnet. Stromab. dieser Steuerklappen 15, 16 ist direkt im Leitungsabschnitt 3 bzw. 4 je ein Brenner 22, 23 angeordnet, der mit Abgas betrieben wird. Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausbildungsform ist die Auslegung derart getroffen, daß die Steuerklappen 15, 16 bewußt eine vorbestimmte Leckmenge in der Schließstellung durchlassen, so daß dem Brenner 22 bzw. 23 eine entsprechende Abgasmenge zum..Betreiben bei der Regenerierung des jeweils zugeordneten Rußfilters 5, 6 zugeführt wird. Bei dieser Ausbildungsform können daher große Klappenspalte bei den Steuerklappen 15, 16 in Kauf genomen werden und es muß zumindestens eine vorbestimmte Klappenabspaltgröße eingehalten werden, um den Brenner 22 bzw. 23 mit Abgas zur Regenerierung zu versorgen. Bei dem dargestellten Beispiel wird der Rußfilter 6 regeneriert. Die Steuerklappe 16 befindet sich daher in ihrer Schließstellung, wobei über die Klappenspalte Abgase vom Vorschalldämpfer 14 zum Brenner 23 durch können. Die dem jeweiligen Brenner zugeführte Abgasmenge ist regelbar, wozu die Klappe verstellbar ist, um den Öffnungsspalt zu variieren.In the
Wenn der Brenner 23 arbeitet, liefertt er heiße Verbrennungsgase und diese werden auf einem sehr kurzen Leitungsabschnitt des Leitungsabschnittes 4 direkt dem Rußfilter 6 zugeführt. In analoger Weise wird die Regenerierung des Rußfilters 5 dur®hgeführt, wobei dann die Steuerklappe 16 ihre Offenstellung einnimt, in der sie etwa um 90° im Vergleich zu der in Fig. 3 gezeigten Stellung verdreht ist. Die Steuerklappe 15 nimt dann ihre Schließstellung ähnlich der Position ein, in der die Steuerklappe 16 in Fig. 3 dargestellt ist.When the
Ähnlich wie bei Fig. 3 ist auch bei der Ausführungsform der Rußfilteranlage 1d in Fig. 4 eine solche Auslegung getroffen, daß die Brenner 22 bzw. 23 zur Durchführung des Regenerierungsbetriebes mit Abgas aus der Abgasleitung 2 versorgt werden. Bei dieser Ausbildungsform ist jedoch in Abweichung von Fig. 3 nur eine einzige Steuerklappe 24 vorgesehen, die im Verzweigungsbereich der Abgasleitung 2 angeordnet ist, an dem sich diese in die Leitungsabschnitte 3, 4 verzweigt. Auch hierbei ist der Leckstrom an der Steuerklappe 24 dafür bestimmt, den Brenner 22 bzw. 34 mit Abgas zum Betrieb zu versorgen. Durch Verstellung der Steuerklappe 24 ist die Abgasmenge regelbar. In der in Fig. 4 dargestellten Position ist der Rußfilter 5 im Filterbetrieb und der Rußfilter 6 wird mit Hilfe des Brenners 23 regeneriert. Die Regenerierung des Rußfilters 5 erfolgt dann, wenn die Steuerklappe 24 eine um etwa 90° verdrehte Position im Vergleich zu der in Fig. 4 dargestellten Position einnimt.Similar to FIG. 3, in the embodiment of the
In Fig. 5 ist eine insgesamt mit 1e bezeichnete Rußfilteranlage als Beispiel dargestellt, die hinsichtlich der Ausbildung ähnlich jener ist, die in Fig. 3 erläutert worden ist. Wie dort gezeigt, mündet die Abgasleitung 2 in den Vorschalldämpfer 14 und von diesem zweigen die Leitungsabschnitte 3, 4 ab, in denen die Rußfilter 5, 6 liegen. Ferner sind in diesen Leitungsabschnitten 3, 4 Steuerklappen 15, 16 angeordnet. In Abweichung zu der Ausbildungsform 1c gemäß Fig. 3 weist die Rußfilteranlage 1e nach Fig. 5 zwei Brenner 22′ und 23′ auf, die nicht direkt im Abgasstrom liegen, sondern deren Ausgang in den jeweiligen Leitungsabschnitt 3, 4 mündet. Zur Versorgung des Brenners 22′, 23′ mit Abgas ist jeweils eine Abgaszufuhrleitung 11a, 11b vorgesehen, die mit dem Vorschalldämpfer 14 in Verbindung steht. Obgleich nicht dargestellt ist, können gegebenenfalls in den Abgaszufuhrleitungen 11a, 11b Mengenregeleinrichtungen ähnlich jenen vorgesehen sein, die beispielsweise in Fig. 1 dargestellt und dort mit 12 und 13 bezeichnet sind. Auch bei dieser in Fig. 5 gezeigten Rußfilter anlage 1e sind somit zwei Brenner 22′, 23′ vorgesehen, die während des Filterbetriebs weitgehend vor Abgasen geschützt sind und auch keinen zusätzlichen Leitungswiderstand in den Leitungsabschnitten 3, 4 darstellen, in denen die Rußfilter 5, 6 angeordnet sind.In FIG. 5, a soot filter system, designated overall by 1e, is shown as an example, which is similar in design to that which was explained in FIG. 3. As shown there, the
Selbstverständlich können in Abweichung von den vorangehend dargestellten Beispielen auch noch weitere Äderungen vorgemein n werden und insbesondere können auch mehr als zwei Rußfilter parallel geschaltet sein.Of course, in deviation from the examples presented above, other veins can also be pre-generalized and in particular more than two soot filters can also be connected in parallel.
1a Rußfilteranlage insgesamt in Fig. 1,
1b Rußfilteranlage insgesamt in Fig. 2,
1c Rußfilteranlage insgesamt in Fig. 3,
1d Rußfilteranlage insgesamt in Fig. 4,
1e Fußfilter-nlage insgesamt in Fig. 5,
2 Abgasleitung
3 Leitungsabschnitt oben
4 Leitungsabschnitt unten
5 Rußfilter oben
6 Rußfilter unten
7 Regenerierungseinrichtung insgesamt
8 Steuerklappe in Fig. 1
10 Brenner in Fig. 1
10′ Brenner in Fig. 2
11 Abgaszufuhrleitung in Fig. 1
11′ Abgaszufuhrleitung in Fig. 2
11a Abgaszufuhrleitung in Fig. 5
11b Abgaszufuhrleitung in Fig. 5
12 Mengenregeleinrichtung
13 Klappe hierfür
14 Vorschalldämpfer
15 Steuerklappe in Fig. 2
16 Steuerklappe in Fig. 2 unten
17 Brennerausgang in Fig. 2
18 Leitungsabschnitt in Fig. 2 oben
19 Leitungsabschnitt in Fig. 2 unten
20 Klappe in Leitungsabschnitt 18
21 Klappe in Leitungsabschnitt 19
22 Brenner in Fig. 3 oben
23 Brenner in Fig. 3 unten
22′ Brenner in Fig. 5 oben
23′ Brenner in Fig. 5 unten
24 Einzige Steuerklappe in Fig. 4
1a total soot filter system in Fig. 1,
1b soot filter system in total in Fig. 2,
1c soot filter system in total in Fig. 3,
1d soot filter system in total in Fig. 4,
1e foot filter system in total in FIG. 5,
2 exhaust pipe
3 line section above
4 line section below
5 soot filters on top
6 soot filter below
7 regeneration device in total
8 control flap in Fig. 1st
10 burners in Fig. 1st
10 'burner in Fig. 2nd
11 exhaust gas supply line in Fig. 1st
11 'exhaust gas supply line in Fig. 2nd
11a exhaust gas supply line in FIG. 5
11b exhaust gas supply line in FIG. 5
12 flow control device
13 flap for this
14 front silencer
15 control flap in FIG. 2
16 control flap in Fig. 2 below
17 burner outlet in FIG. 2
18 line section in Fig. 2 above
19 line section in Fig. 2 below
20 flap in
21 Flap in
22 burners in Fig. 3 above
23 burner in Fig. 3 below
22 'burner in Fig. 5 above
23 'burner in Fig. 5 below
24 Only control valve in Fig. 4
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