EP0306743A2 - Russfilterverfahren und Russfiltervorrichtung für einen Dieselmotor - Google Patents

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EP0306743A2
EP0306743A2 EP88113462A EP88113462A EP0306743A2 EP 0306743 A2 EP0306743 A2 EP 0306743A2 EP 88113462 A EP88113462 A EP 88113462A EP 88113462 A EP88113462 A EP 88113462A EP 0306743 A2 EP0306743 A2 EP 0306743A2
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EP
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soot filter
filter device
combustion chamber
burner
soot
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EP0306743B1 (de
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Elmar Goller
Heinrich Prof. Dr. Ing. Eickhoff
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Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
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Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Deutsche Forschungs und Versuchsanstalt fuer Luft und Raumfahrt eV DFVLR
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/025—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/14—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a fuel burner
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

Definitions

  • the invention relates to a soot filter device for a diesel engine according to the preamble of patent claim 1.
  • diesel engines produce soot, which should be filtered out of the exhaust gases.
  • Ceramic soot filters are being tested, which can absorb the soot from 5 to 8 hours of driving.
  • the filter must then be regenerated.
  • the regeneration is carried out by burning the soot particles with high exhaust gas temperatures of at least 600 ° C.
  • Such high exhaust gas temperatures are not available in diesel engines due to the high excess air.
  • Methods are currently being tested in which the filter device has its own burner. Because this burner does not counter the pulsating exhaust gas pressure of the diesel engine facilities are being tested, in which the filter is bridged by an additional silencer during regeneration.
  • the invention has for its object to provide a soot filter device of the type specified in the preamble of claim 1, in which the regeneration of the filter can be carried out during operation of the diesel engine without redirecting the engine exhaust.
  • soot filter device only a partial combustion of the fuel supplied takes place in the main combustion chamber of the burner with the aid of air that is forcibly fed in a certain volume flow, but without soot formation.
  • the unburned part of the fuel is fed together with the fuel gases to the afterburning chamber, where it burns due to the oxygen contained in the engine exhaust.
  • the first part of the combustion is carried out with external air supplied, and the engine exhaust gases are used only for post-combustion. Since compressed air is only supplied in substoichiometric amounts for the main combustion, the air requirement is relatively low.
  • the atomizer nozzle of the burner is preferably an annular nozzle provided with swirl elements.
  • This ring nozzle has an annular atomizing tongue, along which fuel passes along the inside, which is generated by the rotating air flow to form a flow cone is atomized. Reliable, stable combustion is achieved despite the pulsating back pressure and despite the lack of air by using such an "air atomizing nozzle". If all the air for the main combustion is supplied with a differential pressure of at least 10 mbar, an intensive mixture of fine fuel mist with the combustion air is obtained directly behind the nozzle. Together with the hot gas recirculation caused by the swirl elements of the atomizer nozzle, this leads to a combustion that is independent of the pressure pulsations.
  • the compressed air supplied to the burner can be taken from the compressed air system of the vehicle and fed to the atomizer nozzle via a nozzle operated with a supercritical pressure ratio.
  • Supercritical pressure ratio means that the air flows in the narrowest nozzle cross-section at least at the speed of sound. A burner output that is independent of the pressure pulsations of the engine exhaust gas can thus be operated.
  • the combustion air can be conveyed by a displacement fan.
  • the air mass flow is not or only slightly influenced by the back pressure of the diesel exhaust gas flow, and burner operation is ensured with an air flow rate unaffected by the pulsating engine pressure and thus unaffected burner output. If you couple the air compressor with the speed of the diesel engine and also deliver the fuel with a positive displacement pump, you get a speed-proportional mixture quantity control. If the speed of the diesel engine changes, the burner output adapts accordingly changed exhaust gas mass flow. This allows the temperature at the filter to be optimally maintained during regeneration.
  • the burner is so small that it can easily be installed in the filter housing and cooled with the engine exhaust gas by means of a heat exchanger.
  • the filter device shown in FIG. 1 has a cylindrical housing 10.
  • the housing 10 has a radial or tangential inlet 11 for the engine exhaust gases at one end and contains a ceramic filter 12 which takes up the entire housing cross section.
  • a ceramic filter 12 which takes up the entire housing cross section.
  • the outlet connection 13 At the other end of the housing 10 there is the outlet connection 13, through which the engine exhaust gases and combustion gases emerge from the housing.
  • the exhaust gas inlet 11 leads into an annular distributor chamber 14 which surrounds the main combustion chamber 15 of the burner 16.
  • the atomizing nozzle 17 is attached to the cover wall 18 of the nozzle housing 19. This cover wall 18 is flanged to the end wall of the housing 10 and delimits the main combustion chamber 15.
  • the fuel line 20 leads into the nozzle housing 19 and is connected directly to the atomizer nozzle 17.
  • the nozzle housing 19 also has an air inlet 21 through which compressed air is pressed into the interior of the nozzle housing. As shown in FIG. 2, the fuel line 20 leads through the interior of the nozzle body 17a and emerges from its end face.
  • numerous air-conducting swirl elements 23 in the form of wings are arranged on the flange-like end wall 22 of the nozzle body.
  • swirl elements 23 are inclined in the circumferential direction according to FIG. 3 and they taper towards the inner end.
  • the swirl elements 23 delimit channels 24 through which the radially inflowing air contains a peripheral component.
  • Each of the channels 24 decreases in cross section towards its inner end, so that the air in each channel 24 is increasingly accelerated.
  • the swirl elements 23 are arranged between the end wall 22 and a plate 25 running parallel to this end wall.
  • the end wall of the plate 25 facing away from the swirl elements 23 forms the boundary wall of a further nozzle space, which is also equipped with swirl elements 26 which are attached to the end face of a further plate 27.
  • the plate 27 runs parallel to the plate 25 and its swirl elements 26 are designed and arranged in the same way as the swirl elements 23 of the plate 22.
  • the air flowing laterally into the nozzle housing 19 through the compressed air inlet 21 is distributed in the interior of the nozzle housing and flows radially into the channels 24 between the swirl elements 23 and into the corresponding channels between the swirl elements 26.
  • the swirl elements give the air a swirl, i.e. a circular motion.
  • the plate 25 has an annular shape and its inner edge has the shape of an annular cutting edge 29 which projects axially in the flow direction and tapers towards the end.
  • the inner edge of the annular plate 27 is also bent axially in the flow direction and forms a conical ring 30 , which surrounds the cutting edge 29 at a radial distance.
  • the liquid fuel emerging from the tube 20a is caught by the rotating air stream and sprayed onto the inside of the cutting edge 29.
  • the cutting edge 29 is surrounded on both sides by rotating and axially moving air streams which tear off the fuel from the circular sharp tip of the cutting edge 29 and distribute it finely and evenly in droplet form.
  • the fuel droplets mix with the combustion air and together with it enter the tubular main combustion chamber 15.
  • ring-shaped flow rollers in which a part of the mixture flow is returned, arise in the main combustion chamber 15 and rotate around the longitudinal axis.
  • An electrode 31 is arranged in the main combustion chamber 15 to ignite the mixture.
  • the main combustion chamber 15 is delimited at the end facing away from the atomizer nozzle 17 by an annular wall 32 which forms an opening 33 for the exit of the fuel gases. At a distance behind the annular wall 32 there is an end wall 34 which delimits the space 35 located behind the main combustion chamber 15.
  • Heat exchanger fins 36 extend on the peripheral wall of the outside of the main combustion chamber 15 and extend to the end wall 34. Between these heat exchanger fins 36, the fuel gases flow radially out of the space 35 into the afterburning chamber 37, which is delimited at one end by the filter 12.
  • An annular passage 38 leads from the distribution chamber 14 to the heat exchanger fins 36.
  • the engine exhaust gases flow through the passage 38, along the heat exchanger fins 36, and are then mixed with the combustion gases to flow together into the afterburning chamber 37. From there, the hot gas mixture flows through the filter 12 to the outlet port 13.
  • the chamber 35 forms a cross-flow mixer 39 on its circumference, in which an intensive mixing of the gas flows takes place.
  • the compressed air inlet 21 contains a critically flowed nozzle 40, which is connected via a switching valve 41 to the compressed air collector 42 of the diesel engine DM.
  • the output shaft of the diesel engine drives (directly or via a reduction) a blower 43 which feeds the compressed air collector 42.
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment in which the compressed air supplied to the atomizing nozzle 17 is generated by a volumetric pump or displacement pump 45.
  • the positive displacement pump 45 is coupled via a clutch 46 to the output shaft 47 of the diesel engine DM (directly or via a gearbox).
  • the fuel is also fed to the fuel line 20 via a positive displacement pump 48 which is driven by the output shaft 47 of the diesel engine. Since the quantities of compressed air and fuel both vary depending on the engine speed, but their mutual ratio remains constant, the mixture quantity is controlled in proportion to the speed. As a result, the burner output always adapts to the changed exhaust gas flow when the speed of the diesel engine varies. This means that the temperature at the filter can be kept largely constant during regeneration.

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Abstract

Aus dem Abgas eines Dieselmotors wird der Ruß mit einem keramischen Rußfilter 12 ausgefiltert. Zur Regenerierung des Rußfilters erfolgt ein Ausbrennen, mit Hilfe eines Brenners 16, der eine mit flüssigem Brennstoff und Luft versorgte Dralldüse 17 aufweist. Der Brenner wird mit einem überfetteten Brennstoff/Luft-Gemisch betrieben, und in der Hauptbrennkammer 15 wird eine stabile und rußfrei brennende Flamme erzeugt. Die Brenngase werden in einem Querstrommischer 39 mit den Abgasen vermischt und der restliche Brennstoffanteil verbrennt in einer Nachbrennkammer 37 durch die im Abgas enthaltene Luft. Die Regeneration kann während des Motorlaufes erfolgen, ohne daß der pulsierende Motordruck die Brennerflamme auslöscht.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Rußfiltervorrichtung für einen Dieselmotor nach dem Oberbegriff des Patentan­spruchs 1.
  • Dieselmotoren produzieren bei bestimmten Lastfällen Ruß, der aus den Abgasen ausgefiltert werden sollte. In Erprobung sind keramische Rußfilter, die den Ruß von 5 bis 8 Stunden Fahrbetrieb aufnehmen können. Danach muß das Filter regeneriert werden. Die Regenerierung er­folgt durch Verbrennung der Rußpartikel mit hohen Ab­gastemperaturen von mindestens 600° C. Derartig hohe Abgastemperaturen sind bei Dieselmotoren wegen des ho­hen Luftüberschusses nicht vorhanden. Derzeit sind Ver­fahren in Erprobung, bei denen die Filtervorrichtung einen eigenen Brenner aufweist. Da dieser Brenner gegen den pulsierenden Abgasdruck des Dieselmotors nicht anarbeiten kann, sind Einrichtungen in Erprobung, bei denen während der Regeneration das Filter über einen zusätzlichen Schalldämpfer überbrückt wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ruß­filtervorrichtung der im Oberbegriff des Patentan­spruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, bei der die Regeneration des Filters während des Betriebs des Dieselmotors ohne Umleitung der Motorabgase durchge­führt werden kann.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 an­gegebenen Merkmalen.
  • Bei der erfindungsgemäßen Rußfiltervorrichtung erfolgt in der Hauptbrennkammer des Brenners eine nur teilweise Verbrennung des zugeführten Brennstoffs mit Hilfe von zwangsweise in einem bestimmten Mengenstrom zugeführter Luft, jedoch ohne Rußbildung. Der unverbrannte Teil des Brennstoffs wird zusammen mit den Brenngasen der Nach­brennkammer zugeführt, wo er durch den im Motorabgas enthaltenen Sauerstoff verbrennt. Der erste Teil der Verbrennung wird mit zugeführter externer Luft durch­geführt, und nur zur Nachverbrennung werden die Motor­abgase benutzt. Da Druckluft nur für die Hauptver­brennung in unterstöchiometrischer Menge zugeführt wird, ist der Luftbedarf relativ gering.
  • Die Zerstäuberdüse des Brenners ist vorzugsweise eine mit Drallelementen versehene Ringdüse. Diese Ringdüse weist eine ringförmige Zerstäuberzunge auf, an der innen Brennstoff entlangstreicht, der von dem rotie­renden Luftstrom unter Bildung eines Strömungskegels feinzerstäubt wird. Eine zuverlässige stabile Ver­brennung wird trotz pulsierendem Gegendruck und trotz Luftmangel durch Verwendung einer solchen "Luftzer­stäuberdüse" erreicht. Wird die gesamte Luft für die Hauptverbrennung zugeführt mit einem Differenzdruck von mindestens 10 mbar, erhält man unmittelbar hinter der Düse eine intensive Mischung von feinem Brennstoffnebel mit der Verbrennungsluft. Zusammen mit der durch die Drallelemente der Zerstäuberdüse bewirkten Heißgas­rezirkulation führt dieses zu einer von den Druck­pulsationen unabhängigen Verbrennung.
  • Die dem Brenner zugeführte Druckluft kann dem Druck­luftsystem des Fahrzeugs entnommen und über eine mit überkritischem Druckverhältnis betriebenen Düse der Zerstäuberdüse zugeführt werden. Überkritisches Druck­verhältnis bedeutet, daß die Luft im engsten Düsenquer­schnitt mindestens mit Schallgeschwindigkeit strömt. Damit kann eine von den Druckpulsationen des Motor­abgases unabhängige Leistung des Brenners gefahren werden.
  • Alternativ kann die Verbrennungsluft durch ein Ver­drängergebläse gefördert werden. Auch hierbei wird der Luftmassenstrom vom Gegendruck des Dieselabgasstroms nicht oder nur geringfügig beeinflußt, und es wird ein Brennerbetrieb mit vom pulsierenden Motordruck unbe­einflußtem Luftmengenstrom und damit unbeeinflußter Brennerleistung gewährleistet. Wenn man den Luft­verdichter mit der Drehzahl des Dieselmotors koppelt und den Kraftstoff ebenfalls mit einer Verdrängerpumpe fördert, erhält man eine drehzahlproportionale Gemisch­mengensteuerung. Ändert sich die Drehzahl des Diesel­motors, so paßt sich die Brennerleistung dem veränderten Abgasmassenstrom an. Hierdurch kann die Temperatur am Filter während der Regeneration optimal eingehalten werden.
  • Der Brenner ist so klein, daß er leicht in das Filter­gehäuse eingebaut und durch einen Wärmeaustauscher mit dem Motorabgas gekühlt werden kann.
  • Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnun­gen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt der Filtervorrichtung,
    • Fig. 2 einen detailierten Längsschnitt durch die Zerstäuberdüse,
    • Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III von Fig. 2, und
    • Fig. 4 ein anderes Beispiel der Luftversorgung der Zerstäuberdüse.
  • Die in Fig. 1 dargestellte Filtervorrichtung weist ein zylindrisches Gehäuse 10 auf. Das Gehäuse 10 hat an einem Ende einen radialen oder tangentialen Einlaß 11 für die Motorabgase und enthält ein den gesamten Ge­häusequerschnitt einnehmendes Keramikfilter 12. Am anderen Ende des Gehäuses 10 befindet sich der Auslaß­stutzen 13, durch den die Motorabgase und Brenngase aus dem Gehäuse austreten.
  • Der Abgaseinlaß 11 führt in eine ringförmige Verteiler­kammer 14, die die Hauptbrennkammer 15 des Brenners 16 umgibt. Die Zerstäuberdüse 17 ist an der Deckelwand 18 des Düsengehäuses 19 angebracht. Diese Deckelwand 18 ist an die Stirnwand des Gehäuses 10 angeflanscht und begrenzt die Hauptbrennkammer 15. Die Brennstoffleitung 20 führt in das Düsengehäuse 19 hinein und ist direkt mit der Zerstäuberdüse 17 verbunden. Das Düsengehäuse 19 hat ferner einen Lufteinlaß 21, durch den Druckluft in das Innere des Düsengehäuses hineingepreßt wird. Wie Fig. 2 zeigt, führt die Brennstoffleitung 20 durch das Innere des Düsenkörpers 17a hindurch und tritt an des­sen Stirnseite aus. Um das Ausstrittsrohr 20a herum, sind an der flanschartigen Stirnwand 22 des Düsenkör­pers zahlreiche luftleitende Drallelemente 23 in Form von Flügeln angeordnet. Diese Drallelemente 23 sind gemäß Fig. 3 in Umfangsrichtung schräggestellt und sie verjüngen sich zum inneren Ende hin. Die Drallelemente 23 begrenzen Kanäle 24, durch die die radial einströ­mende Luft eine Umfangskomponente enthält. Jeder der Kanäle 24 verringert sich im Querschnitt zu seinem inneren Ende hin, so daß in jedem Kanal 24 die Luft zunehmend beschleunigt wird.
  • Die Drallelemente 23 sind zwischen der Stirnwand 22 und einer parallel zu dieser Stirnwand verlaufenden Platte 25 angeordnet. Die den Drallelementen 23 abgewandte Stirnwand der Platte 25 bildet die Begrenzungswand eines weiteren Düsenraumes, der ebenfalls mit Drall­elementen 26 ausgestattet ist, die an der Stirnseite einer weiteren Platte 27 angebracht sind. Die Platte 27 verläuft parallel zur Platte 25 und ihre Drallelemente 26 sind in gleicher weise ausgebildet und angeordnet wie die Drallelemente 23 der Platte 22.
  • Die durch den Drucklufteinlaß 21 seitlich in das Düsen­gehäuse 19 einströmende Luft verteilt sich im Innern des Düsengehäuses und strömt radial in die Kanäle 24 zwischen den Drallelementen 23 sowie in die entspre­chenden Kanäle zwischen den Drallelementen 26 ein. Durch die Drallelemente erhält die Luft einen Drall, d.h. eine kreisende Bewegung.
  • Die Platte 25 ist ringförmig ausgebildet und ihr inne­rer Rand hat die Form einer in Strömungsrichtung axial abstehenden, ringförmigen, sich zum Ende hin konisch verjüngenden Schneide 29. Auch die innere Kante der ringförmigen Platte 27 ist in Strömungsrichtung axial umgebogen und sie bildet einen konischen Ring 30, der die Schneide 29 mit radialem Abstand umgibt.
  • Der aus dem Rohr 20a austretende flüssige Brennstoff wird von dem rotierenden Luftstrom erfaßt und auf die Innenseite der Schneide 29 aufgesprüht. Die Schneide 29 wird zu beiden Seiten von rotierenden und sich axial bewegenden Luftströmen umströmt, die den Brennstoff von der kreisförmigen scharfen Spitze der Schneide 29 ab­reißen und ihn fein und gleichmäßig in Tröpfchenform verteilen. Die Brennstofftröpfchen vermischen sich da­bei mit der Verbrennungsluft und treten zusammen mit dieser in die rohrförmige Hauptbrennkammer 15 ein. In­folge der Drallinjektion unter hohem Druck entstehen, in der Hauptbrennkammer 15 ringförmige Strömungswalzen, in denen ein Teil des Gemischstroms zurückgeführt wird, und die um die Längsachse herum rotieren. Zum Zünden des Gemisches ist in der Hauptbrennkammer 15 eine Elek­trode 31 angeordnet.
  • Die Hauptbrennkammer 15 ist an dem der Zerstäuberdüse 17 abgewandten Ende durch eine Ringwand 32 begrenzt, die eine Öffnung 33 für den Austritt der Brenngase bil­det. Im Abstand hinter der Ringwand 32 befindet sich eine Stirnwand 34, die den hinter der Hauptbrennkammer 15 liegenden Raum 35 begrenzt. An der Umfangswand der Außenseite der Hauptbrennkammer 15 verlaufen Wärme­tauscherrippen 36, die sich bis zur Stirnwand 34 er­strecken. Zwischen diesen Wärmetauscherrippen 36 strö­men die Brenngase radial aus dem Raum 35 heraus in die Nachbrennkammer 37, die an einem Ende durch das Filter 12 begrenzt wird.
  • Von der Verteilerkammer 14 führt ein ringförmiger Durchlaß 38 zu den Wärmetauscherrippen 36. Die Motorabgase strömen durch den Durchlaß 38 hindurch, an den Wärmetauscherrippen 36 entlang, und werden dann mit den Verbrennungsgasen vermischt, um mit diesen gemeinsam in die Nachbrennkammer 37 einzuströmen. Von dort strömt das heiße Gasgemisch durch das Filter 12 zum Auslaßstutzen 13.
  • Die Kammer 35 bildet an ihrem Umfang einen Querstrom­mischer 39, in dem eine intensive Mischung der Gas­ströme stattfindet.
  • Der Drucklufteinlaß 21 enthält eine kritisch durch­strömte Düse 40, die über ein Schaltventil 41 an den Druckluftsammler 42 des Dieselmotors DM angeschlossen ist. Die Abtriebswelle des Dieselmotors treibt (direkt oder über eine Untersetzung) ein Gebläse 43, das den Druckluftsammler 42 speist.
  • Wenn das Ventil 41 geöffnet ist und Brennstoff in die Brennstoffleitung 20 gepumpt wird, gelangen Brennstoff und Luft zur Zerstäuberdüse 17. Durch den in der Zer­stäuberdüse 17 aufgeprägten Drall stabilisiert sich die Flamme und brennt trotz der unterstöchiometrischen Luftmenge rußfrei. Das Abgas des Motors gelangt über den Einlaß 11 und die Verteilerkammer 14 zwischen die Wärmetauscherrippen 36, um die Wand der Hauptbrennkam­mer 15 zu kühlen. Nach dem Vermischen von Motorabgas und Verbrennungsgas im Querstrommischer 39 erfolgt das Ausbrennen der Flamme mit Hilfe des im Abgas enthalte­nen Restsauerstoffs in der nach Brennkammer 37. Das so aufgeheizte Gas strömt durch das keramische Filter 12 und brennt den Ruß ab.
  • Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die der Zerstäuberdüse 17 zugeführte Druckluft von einer volu­metrischen Pumpe oder Verdrängerpumpe 45 erzeugt wird. Die Verdrängerpumpe 45 ist über eine Kupplung 46, mit der Abtriebswelle 47 des Dieselmotors DM (direkt oder über ein Getriebe) gekuppelt. Der Brennstoff wird der Brennstoffleitung 20 ebenfalls über eine Verdränger­pumpe 48 zugeführt, die von der Abtriebswelle 47 des Dieselmotors angetrieben ist. Da die Mengen von Druck­luft und Brennstoff beide in Abhängigkeit von der Mo­tordrehzahl variieren, ihr gegenseitiges Verhältnis aber konstant bleibt, erfolgt eine drehzahlproportio­nale Gemischmengensteuerung. Dadurch paßt sich die Brennerleistung bei variierender Drehzahl des Diesel­motors immer dem veränderten Abgasmengenstrom an. Da­durch kann die Temperatur am Filter während der Regene­ration weitgehend konstant gehalten werden.

Claims (8)

1. Rußfiltervorrichtung für einen Dieselmotor, mit einem an die Abgasleitung angeschlossenen Filter (12) und einem Brenner (16) zum Freibrennen des Filters, wobei der Brenner (16) eine Zerstäuberdüse (17) für Brennstoff und einen Brennraum aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Luftstromzerstäuberdüse (17) Druckluft im Verhältnis zum Brennstoff unterstöchio­metrisch in konstantem Mengenstrom zugeführt wird, daß der Brennraum in eine sich an die Luft­stromzerstäuberdüse (17) anschließende Haupt­brennkammer (15) und eine dahinter angeordnete Nachbrennkammer (37) unterteilt ist und daß die Abgase des Dieselmotors zur Nachverbrennung des Brennstoffs in die Nachbrennkammer (37) einge­leitet werden.
2. Rußfiltervorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Hauptbrennkammer (15) durch eine Ringwand (32) begrenzt ist.
3. Rußfiltervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Hauptbrennkammer (15) von einem Wärmetauscher (36) umgeben ist, den die Abgase vor Erreichen der Nachbrennkammer (37) durchströmen.
4. Rußfiltervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß hinter der Hauptbrennkammer (15) ein Querstrommischer (39) angeordnet ist, der von den Abgasen des Brenners radial und von den Abgasen des Motors axial durchströmt wird.
5. Rußfiltervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zerstäuberdüse (17) eine mit Drall­elementen (23,26) versehene Luftstromzerstäuber­düse ist.
6. Rußfiltervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckluft dem Druckluftsystem des Fahrzeugs entnommen und über eine bei kritischem Druckverhältnis betriebene Düse (40) der Zerstäuberdüse (17) zugeführt wird.
7. Rußfiltervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckluft von einem Verdrängergebläse (43) erzeugt wird.
8. Rußfiltervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Brenner (16), zusammen mit dem Filter (12), im selben Gehäuse (10) angeordnet ist.
EP88113462A 1987-09-05 1988-08-19 Russfilterverfahren und Russfiltervorrichtung für einen Dieselmotor Expired - Lifetime EP0306743B1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3729861 1987-09-05
DE3729861A DE3729861C2 (de) 1987-09-05 1987-09-05 Verfahren zum Betreiben einer Rußfiltervorrichtung für einen Dieselmotor und Rußfiltervorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens

Publications (3)

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EP0306743A2 true EP0306743A2 (de) 1989-03-15
EP0306743A3 EP0306743A3 (en) 1990-01-31
EP0306743B1 EP0306743B1 (de) 1992-10-28

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Application Number Title Priority Date Filing Date
EP88113462A Expired - Lifetime EP0306743B1 (de) 1987-09-05 1988-08-19 Russfilterverfahren und Russfiltervorrichtung für einen Dieselmotor

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