EP0357595A1 - Abgasreinigungsvorrichtung für dieselmotoren. - Google Patents

Abgasreinigungsvorrichtung für dieselmotoren.

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EP0357595A1
EP0357595A1 EP87903852A EP87903852A EP0357595A1 EP 0357595 A1 EP0357595 A1 EP 0357595A1 EP 87903852 A EP87903852 A EP 87903852A EP 87903852 A EP87903852 A EP 87903852A EP 0357595 A1 EP0357595 A1 EP 0357595A1
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EP
European Patent Office
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exhaust gas
burner
filter body
purification device
gas purification
Prior art date
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EP87903852A
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Siegfried Woerner
Peter Reiser
Peter Prinz
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Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Original Assignee
J Eberspaecher GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of EP0357595B1 publication Critical patent/EP0357595B1/de
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    • F01N3/025Exhaust 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
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

Definitions

  • the invention relates to an exhaust gas cleaning device for diesel engines, which has an exhaust soot filter with a filter body supported in a housing, which regenerates itself through soot combustion when its temperature rises above the mean operating exhaust gas temperature range.
  • soot particles are found in a more or less high concentration, which are polluted with the environment and are even considered to be potentially hazardous to health if they are present in higher concentrations in the breathing air. For this reason, efforts have been underway for some time to detoxify the exhaust gases of diesel engines by at least largely removing the soot particles.
  • Exhaust soot filters have been considered as the most technically promising measure for this, their porosity being so matched that they largely retain the soot particles from the exhaust gas flowing through.
  • these soot filters which are often made of ceramic material because of the required 'temperature resistance to the usual exhaust gas temperatures of diesel engines, have the tendency to become clogged with increasing service life.
  • Soot particles in the soot filter which increasingly comes into the state of undesirably high exhaust gas flow resistance.
  • the invention has for its object to provide a generic exhaust gas purification device with more effective regeneration, ie more effective soot reduction, of the exhaust soot filter.
  • a burner with combustion air blower is provided, the hot gas side of which is in flow connection with the exhaust gas soot filter, and that the filter body is supported in its housing in such a way that at least a large part of its outer surface during operation of the burner is heated from the outside.
  • the average or normal exhaust gas temperature range of diesel engines is in the region of 200 to 400 ° C, whereby temperature peaks during operation in the area of maximum performance are not taken into account.
  • the "outer surface” is the area of the outer surface of the soot filter that is not the exhaust gas inlet side or the exhaust gas outlet side. It can be provided that by means of the filter body support according to the invention almost this entire outer surface of the filter body is heated from the outside. The external heating usually takes place indirectly through a filter body casing there. The burner is usually in flow connection with the inflow side of the exhaust soot filter.
  • the inventive design of the exhaust gas soot filter makes it possible to make available a unit which acts in combination as a silencer and soot filter.
  • Exhaust soot filters often have an essentially prismatic shape with one exhaust gas inlet side and one. Exhaust gas outlet side and a cross section given transversely to the exhaust gas flow direction with circular shape, elliptical shape, oval shape, rectangular shape, square shape or the like.
  • the expression "prismatic shape” is also intended to cover geometries in which the exhaust gas inlet side and / or the exhaust gas outlet side are not at right angles to the flow direction of the soot filter and / or in which the outer (circumferential) surface of the soot filter progresses within certain limits in the direction of its flow varies.
  • the filter body could be Support parts in its housing with a circumferential distance and provide a flow-preventing barrier at one point in the annular gap between the filter body and the housing.
  • ring-like holders which are spaced apart in the direction of flow and which have openings of such a number and size that gas can flow through them, but one of which is closed in order to prevent the above-mentioned free flow of the To prevent annular gaps with exhaust gas.
  • ring-like and ring-gap do not mean “circular-shaped", but are meant in a comprehensive sense and also include in particular oval, elliptical and angular, overall closed configurations.
  • the exhaust gas purification device preferably has, as a filter body, a ceramic monolith with non-continuous flow channels, as is known per se.
  • the most common configuration is that the flow channels running essentially in the overall flow direction of the filter body are alternately closed on the inlet side of the filter body and on the outlet side of the filter body, so that the exhaust gas flowing into a flow channel on the inlet side is imperative through the porous Wall of the flow channel in question must pass into one or more adjacent flow channels in order to be able to exit the filter body again on the flow exit side.
  • the burner is preferably a burner constructed on the principle of an evaporation burner.
  • the burner is provided for regeneration operation during breaks in operation of the diesel engine, in each case after a longer diesel engine operating phase.
  • the burner is not allowed to run continuously in order to sufficiently increase the exhaust gas temperature at the inlet into the filter body, but an intermittent operation is preferred in which the soot filter regenerates within a very short time during a standstill phase of the diesel engine becomes. It is advantageous to operate the burner with excess air in order to have oxygen in the soot filter for burning off the soot deposited there.
  • the design mentioned makes the soot burning particularly effective since the hot gases of the burner do not mix with the colder diesel engine exhaust.
  • the exhaust gas purification device has a control device of the burner, which switches on the combustion air blower and a glow plug to ignite the fuel for the burner at the start of the regeneration operation, switches on a fuel pump of the burner with a time delay, after igniting the burner, the glow plug switches off because the burner now turns off continues to burn without glow plug support, and after a certain time the fuel pump has stopped and the combustion air fan continues to run for a short or a long time.
  • This control device preferably controls the aforementioned phases of the regeneration operation automatically.
  • a sensor is preferably provided which directly or indirectly detects the extent of the filter body becoming clogged with soot and either provides a signal that a new regeneration is necessary and / or triggers a regeneration in a suitable manner, preferably when the diesel engine comes to a standstill again.
  • the sensor can, for example, respond to the pressure increase upstream of the soot filter caused by increasing clogging of the filter body, work on the basis of the measurement of gas flow velocities or the like. It is also possible to work with a device for recording the operating time of the diesel engine since the last regeneration.
  • the separator is preferably designed such that it brings the filter body to a regeneration temperature of more than 550 ° C., most preferably more than 600 ° C. or even more than 700 ° C.
  • the burner does not have to be in operation for the entire regeneration time, since the soot once set on fire burns to the end even without burner support and heat is released in the process.
  • the burner is also preferably designed so that a relatively short regeneration time of, depending on the size of the filter body, from a few minutes to about thirty minutes. Temperatures in the region of 850 ° C can occur during the burning of the soot.
  • a burner and a combustion air blower are preferably used for the burner, as are already commercially available, in particular from motor vehicle-independent motor vehicle heaters.
  • a particularly preferred area of application of the exhaust gas purification device according to the invention is vehicles, in particular forklifts, which are used in at least largely closed buildings, for example production halls, warehouses or the like. Soot emissions are particularly troublesome under these operating conditions, and regeneration can be carried out conveniently at the end of each shift, for example.
  • the exhaust soot filter 2 shown consists essentially of a housing 4 made of sheet steel with a ceramic, monolithic filter body 6 supported therein.
  • the housing 4 is cylindrical in the central region and tapers conically on the left and right to the diameter of an exhaust gas line 8 Exhaust gas flow direction through the soot filter 2 is in the drawing from right to left in accordance with the arrow P, the exhaust pipe section feeding from the right coming from a diesel engine and the exhaust pipe section going to the left leading to the end of the exhaust tract.
  • the filter body 6 is also cylindrical and has only schematically indicated flow channels 10 which run essentially parallel to the common longitudinal axis 12 of the filter body 6 and the housing 4 and are alternately closed on the right and left.
  • an intermediate support 14 made of sheet steel, which is essentially cylindrical with flange portions 16 drawn inwards at the left and right ends.
  • the filter body 6 is held axially between the two flange regions 16 by means of resilient intermediate rings 18 made of sufficiently temperature-resistant material.
  • intermediate carrier 14 is on the one hand with the aid of two annular holders 20 internally welded to the cylindrical area of the housing 4 so that there is an annular annular gap 22 between the filter body 6 or the intermediate carrier 14 and the housing 4, which is 5 to 20 mm wide radially.
  • the two holders 20 are spaced apart in the axial direction and are each closer to an axial end of the intermediate carrier 14 than to the center thereof.
  • the holder 20 on the left in the drawing is provided with, for example, circular openings or openings 24 over its entire circumference. These openings could instead be provided in the right holder 20 in the drawing. It would also be possible to provide large and numerous openings 24 in the left holder, while only few and small openings are provided in the right holder 20, or vice versa, so that a very small amount of exhaust gas can flow through the annular gap 22 from front to back.
  • the annular gap 22 axially between the two holders 20 can also be filled with a sufficiently temperature-resistant, flow-through insulating material, for example basalt wool.
  • the soot filter 2 shown and described so far also serves as an exhaust silencer, with the annular space 22 representing a resonance space.
  • a burner 26 with combustion air blower 28 is connected to the conical, that is to say the inflow-side region of the housing 4 in the drawing.
  • a fuel pump 30 for the fuel of the burner 26, for example diesel oil, and a glow plug 32 for igniting the fuel-air mixture formed in the burner can also be seen.
  • the filter body 6 is regenerated, preferably during a break in operation of the diesel engine.
  • the combustion air blower 28 and the glow plug 32 are first switched on by means of the control unit 34. After about 30 to 60 s, the fuel metering pump 30 is switched on, which pumps fuel into the combustion chamber of the burner 26. If the combustion has started properly there, which can be determined by flame monitoring, the glow plug 32 is switched off; the combustion air blower 28 continues to run.
  • This combustion operation of the burner runs, depending on the size of the soot filter 2, for about 2 to 10 minutes and in the course of this “activation time” a temperature in the order of 600 to 750 ° C. is reached on the filter body 6. Then the burner 26 can be switched off, since at this temperature the burning of the soot on the filter body 6 has started and continues even without burner support.
  • the oxygen required for this can either be taken from the exhaust tract (which still contains residual oxygen in diesel engines) or can be drawn in through the combustion air blower 28 and the burner 26; however, the combustion air blower 28 can also be allowed to continue to run, for example at a lower level.
  • this soot burning-off takes about 5 to 30 minutes, during which time the temperature on the filter body 6 still slightly increases due to the soot combustion or remains approximately the same or slightly can sink.
  • the combustion air blower 28 is in any case left to run for a certain time, for example 2 to 4 minutes, in order to no longer ignite a combustible fuel-air mixture in the burner 26 to have.
  • Control unit 34 denotes a pressure probe in the space in front of the filter body 6, which responds to increased pressure due to the increasing clogging of the filter body 6 and indicates the need for a new regeneration and / or this, preferably in a subsequent break in operation of the diesel engine, via the Control unit 34 triggers automatically.
  • the hot gases of the burner 26 can flow into the annular gap 22 after flowing through the filter body 6 and from there ' also heat the filter body 6 from its outer surface or its outer circumference. This heating has an effect through the intermediate carrier 14. This external heating is essential in order to bring the peripheral parts of the filter body 6 which are difficult to heat up without the described measure to a sufficiently high temperature. If more than two spaced holders 20 are provided, all or all but one of them are provided with openings 24.
  • the output of the burner is in the region of 2 to 15 kW, depending on the size of the soot filter 2.
  • the soot filter 2 can also have a plurality of filter bodies 6 axially one behind the other, it being sufficient if one I ⁇ -

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Description

Abgasreinigungsvorrichtung für Dieselmotoren
Die Erfindung bezieht sich auf eine Abgasreinigungsvor¬ richtung für Dieselmotoren, die einen Abgas-Rußfilter mit einem in einem Gehäuse abgestützten Filterkörper aufweist, der sich bei Erhöhung seiner Temperatur über den mittleren Betriebs-Abgastemperaturbereich hinaus durch Rußabbrand regeneriert.
Im Abgas von Dieselmotoren finden sich in mehr oder weni¬ ger hoher Konzentration Rußpartikel, die umweltverschmutzen sind und sogar als potentiell gesundheitsgefährdend gelten, wenn sie in höherer Konzentration in der Atemluft vorhan¬ den sind. Daher sind seit einiger Zeit Bemühungen im Gange, die Abgase von Dieselmotoren durch zumindest weitgehende Entfernung der Rußpartikel zu entgiften. Als technisch erfolgversprechendste Maßnahme hierzu sind Abgas-Rußfilter ins Auge gefaßt worden, die in ihrer Porosität so abgestimm sind, daß sie die Rußpartikel weitgehend aus dem durchströ¬ menden Abgas zurückhalten. Diese Rußfilter, die wegen der erforderlichen 'Temperaturfestigkeit gegenüber den üblichen Abgastemperaturen von Dieselmotoren häufig aus keramischem Werkstoff bestehen, haben jedoch die Tendenz, sich mit zunehmender Betriebsdauer zuzusetzen. Man hatte gehofft, daß die im Rußfilter abgefangenen Rußpartikel im praktisch gleichen Ausmaß wegbrennen, wie sich neue Rußpartikel an¬ sammeln, insbesondere bei höheren Leistungszuständen des entsprechenden Dieselmotors. Es hat sich jedoch ge¬ zeigt, daß sich diese Hoffnung zumindest bei einer Viel¬ zahl von Dieselmotoren nicht erfüllt, insbesondere bei solchen, die nicht oder zu selten in Betriebszuständen mit relativ hohen Abgastemperaturen betrieben werden. Es kommt vielmehr zu einer immer stärkeren Ansammlung von - -
Rußpartikeln im Rußfilter, der damit immer stärker in den Zustand unerwünscht hohen Abgas-StrömungswiderStands kommt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungs¬ gemäße Abgasreinigungsvorrichtung mit effektiverer Rege¬ nerierung, also effektiverem Rußabbau, des Abgas-Ru߬ filters zu schaffen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsge äß vorgesehen, daß ein Brenner mit Verbrennungsluftgebläse vorgesehen ist, dessen Heißgasseite in Strömungsverbindung mit dem Abgas-Rußfilter steht, und daß der Filterkörper derart in seinem Gehäuse abgestützt ist, daß mindestens ein Großteil seiner Außenoberfläche bei Betrieb des Brenners von außen her aufgeheizt wird.
Erfindungsgemäß wird also dafür gesorgt, daß zur Regene¬ rierung des Rμßfilters an diesem über die betriebsnormalen Abgas emperaturen hinausgehende Temperaturen herrschen, die einen Rußabbrand ermöglichen, und daß die hinsichtlich der Regenerierung besonders kritischen Randbereiche des Rußfilters von seiner Außenoberfläche her (zusätzlich) aufgeheizt werden.
Der mittlere bzw. betriebsnormale Abgas emperaturbereich von Dieselmotoren liegt etwa in der Gegend von 200 bis 400° C, wobei Temperaturspitzen bei Betrieb im Bereich der Höchstleistung unberücksichtigt sind. Mit "Außen¬ oberfläche" wird derjenige Bereich der äußeren Oberfläche des Rußfilters bezeichnet, der nicht Abgaseintrittsseite oder Abgasaustrittsseite ist. Es kann vorgesehen sein, daß mittels der erfindungsgemäßen Filterkörperabstützung nahezu diese gesamte Außenoberfläche des Filterkörpers von außen her aufgeheizt wird. Die Außenaufheizung erfolgt in der Regel indirekt durch eine dortige Fil- terkörperummantelung hindurch. Der Brenner steht in der Regel mit der Zuströmseite des Abgas-Rußfilters in Strömungsverbindung. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Abgas-Rußfilters kann eine kombinativ als Schalldämpfer und Rußfilter wirkende Einheit ver¬ fügbar gemacht werden.
Abgas-Rußfilter haben häufig eine im wesentlichen prisma¬ tische Gestalt mit einer Abgaseintrittsseite und einer. Abgasaustrittsseite und einem quer zur Abgas-Durchströ- irrungsrichtung gegebenem Querschnitt mit Kreisform, elliptischer Form, ovaler Form, rechteckiger Form, quadra tischer Form oder dergleichen. Der Ausdruck "prismatische Gestalt" soll auch Geometrien decken, bei denen die Ab¬ gaseintrittsseite und/oder die Abgasaustrittsseite nicht rechtwinklig zur Durchströmungsrichtung des Rußfilters stehen und/oder bei denen die Außen (umfangs) fläche des Rußfilters in Richtung seiner Durchströmung fortschreiten in gewissen Grenzen variiert.
Zur Abstützung des Filterkörpers im Gehäuse des Abgas- Rußfilters gibt es, insbesondere bei den vorstehend ge¬ nannten Geometrien, eine ganze Reihe von Möglichkeiten, die erfindungsgemäß eine Aufheizung der Außenoberfläche bzw. des Außenumfangs ermöglichen, wobei jedoch darauf zu achten ist, daß ein äußeres Vorbeiströmen der Abgase an dem Filterkörper zumindest vorzugsweise zu vermeiden ist, um die effektive Abscheidung der Rußpartikel aus dem gesamten Abgasstrom sicherzustellen. So könnte man bei¬ spielsweise den Filterkörper durch strebenartige Halte- rungsteile in seinem Gehäuse mit umlaufendem Abstand abstützen und an einer Stelle eine strömungsverhindernde Barriere in dem Ringspalt zwischen dem Filterkörper und dem Gehäuse vorsehen. Besonders bevorzugt ist eine Ab- stützung des Filterkörpers mittels mehrerer, in Strö- mungsrichtung beabstandeter, ringartiger Halter, die Durchbrechungen in derartiger Zahl und Größe aufweisen, daß Gas hindurchströmen kann, und von denen jedoch einer geschlossen ist, um die vorstehend angesprochene freie Umströmung des Ringspalts mit Abgas zu verhindern. Es wird darauf hingewiesen, daß die Begriffe "ringartig" und "Ringspalt" keineswegs "kreisringförmig" bedeuten, sondern im umfassenden Sinn gemeint sind und auch ins¬ besondere ovale, elliptische und eckige, insgesamt ring¬ förmig geschlossene Konfigurationen mit umfassen.
Die erfindungsgemäße Abgasreinigungsvorrichtung weist vorzugsweise als Filterkörper einen keramischen Monolith mit nicht-durchgehenden Strömungskanälen auf, wie er an sich bekannt ist. Die häufigste Konfiguration besteht darin, daß die im wesentlichen in Gesamt-Durchströmungs- richtung des Filterkörpers verlaufenden Strömungskanäle abwechselnd an der Eintrittsseite des Filterkörpers und an der Austrittsseite des Filterkörpers geschlossen sind, so daß das auf der Eintrittsseite in einen Strömungskanal einströmende Abgas zwingend durch die poröse Wand des betreffenden Strömungskanals in einen oder mehrere benach¬ barte Strömungskanäle übertreten muß, um auf der Strömungs- austrittsseite wieder aus dem Filterkörper austreten zu können.
Vorzugsweise ist der Brenner ein nach dem Prinzip eines Verdampfungsbrennerε aufgebauter Brenner. Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Er¬ findung ist der Brenner für Regenerierungsbetrieb in Betriebspausen des Dieselmotors jeweils nach einer län¬ geren Dieselmotor-Betriebsphase vorgesehen. Man läßt also nach dieser Ausgestaltung nicht etwa den Brenner ständig mitlaufen, um die Abgastemperatur am Eintritt in den Filterkörper ausreichend zu erhöhen, sondern zieht einen intermittierenden Betrieb vor, bei dem wäh¬ rend einer Stillstandsphase des Dieselmotors der Ru߬ filter innerhalb recht kurzer Zeit regeneriert wird. Dabei ist ein Betrieb des Brenners mit Luftüberschuß günstig, um im Rußfilter Sauerstoff zum Abbrennen des dort abgelagerten Rußes zur Verfügung zu haben. Die genannte Ausgestaltung macht das Rußabbrennen besonders effektiv, da sich die Heißgase des Brenners nicht mit kälterem Dieselmotorabgas mischen.
Vorzugsweise weist die Abgasreinigungsvorrichtung eine Steuereinrichtung des Brenners auf, die zu Beginn des Regenerierungsbetriebs das Verbrennungsluftgebläse und eine Glühkerze zur Zündung des Brennstoffs für den Brenner einschaltet, mit Zeitverzögerung eine Brenn¬ stoffpumpe des Brenners zuschaltet, nach Zünden des Brenners die Glühkerze abschaltet, weil dieser jetzt ohne GlühkerzenUnterstützung weiterbrennt, und nach einer gewissen Zeit die Brennstoffpumpe abseheltet und das Verbrennungsluftgebläse noch eine kurze oder eine längere Zeit lang nachlaufen läßt. Diese Steuereinrich¬ tung steuert die genannten Phasen des Regenerierungs¬ betriebs vorzugsweise automatisch. Vorzugsweise ist ein Sensor vorgesehen, der das Ausmaß des Zusetzens des Filterkörpers mit Ruß direkt oder indirekt feststellt und entweder ein Signal liefert, daß eine neue Regenerierung erforderlich sei, und/oder in geeigneter Weise selbsttätig eine Regenerierung auslöst, vorzugsweise beim nächsten Stillstand des Dieselmotors. Der Sensor kann beispielsweise auf die durch zunehmen¬ des Zusetzen des Filterkörpers erzeugte Druckerhöhung vor dem Rußfilter ansprechen, auf der Basis der Messung von Gas-Strömungsgeschwindigkeiten arbeiten oder dergleichen. Es ist auch möglich, mit einem Gerät zur Erfassung der Betriebszeit des Dieselmotors seit der letzten Regeneration zu arbeiten.
Vorzugsweise ist der Srenner so ausgelegt, daß er den Filterkörper auf eine Regenerierungstemperatur von mehr als 550° C, höchst vorzugsweise mehr als 600°C oder sogar mehr als 700°C bringt. Der Brenner muß nicht für die gesamte Regenerierungszeit in Betrieb sein, da der einmal in Brand gesetzte Ruß auch ohne Brennerunter¬ stützung noch zu Ende abbrennt und hierbei Wärme frei wird. Der Brenner ist ferner vorzugsweise so ausgelegt, daß man mit einer relativ kurzen Regenerierungszeit von, je nach Größe des Filterkörpers, einigen Minuten bis etwa dreissig Minuten auskommt. Während des Abbrennens des Rußes können Temperaturen in der Gegend von 850°C auftreten.
Vorzugsweise setzt man einen Brenner und ein Verbrennungs luftgebläse für den Brenner ein, wie sie bereits handels¬ üblich verfügbar sind, insbesondere von motorunabhängigen Kraftfahrzeug-Heizgeräten her. Ein besonders bevorzugtes Einsatzgebiet der erfindungs¬ gemäßen Abgasreinigungsvorrichtung sind Fahrzeuge, ins¬ besondere Gabelstapler, die in mindestens weitgehend geschlossenen Gebäuden, beispielsweise Fabrikations¬ hallen, Lagerhallen oder dergleichen, eingesetzt wer¬ den. Bei diesen Einsatzbedingungen ist Rußausstoß ganz besonders störend, und man kann beispielsweise jeweils bei Schichtende bequem die Regenerierung vornehmen.
Die Merkmale einiger Unteransprüche, insbesondere des Anspruchs 6, haben auch erfinderische Bedeutung ohne die betreffende Anspruchsrückbeziehung oder in Kombi¬ nation mit nur einem Teil der Merkmale übergeordneter Ansprüche.
Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand eines zeichnerisch dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. Die einzige Zeichnung zeigt einen Längsschnitt eines Abgas-Rußfilters und einen angeschlossenen Brenner.
Der dargestellte Abgas-Rußfilter 2 besteht im wesent¬ lichen aus einem Gehäuse 4 aus Stahlblech mit darin abgestütztem, keramischem, monolithischem Filterkörper 6. Das Gehäuse 4 ist im mittleren Bereich zylindrisch und verjüngt sich links und rechts konisch auf den Durchmesser einer Abgasleitung 8. Die Abgas-Durchströ- mungsrichtung durch den Rußfilter 2 ist in der Zeich¬ nung von rechts nach links entsprechend dem Pfeil P, wobei der von rechts zuführende Abgasleitungsabschnitt von einem Dieselmotor kommt und der nach links abgehende Abgasleitungsabschnitt zum Ende des Auspufftraktes führt. Der Filterkörper 6 ist ebenfalls zylindrisch und weist zeichnerisch nur angedeutete Strδ ungskanäle 10 auf, die im wesentlichen parallel zur gemeinsamen Längsachse 12 des Filterkörpers 6 und des Gehäuses 4 verlaufen und abwechselnd rechts und links geschlossen sind.
Man erkennt ferner einen Zwischenträger 14 aus Stahlblech, der im we sentlichen zylindrisch mit am linken und am rechten Ende nach innen gezogenen Flanschbereichen 16 ist. Der Filterkörper 6 ist mittels federnd nachgiebiger Zwischen¬ ringe 18 aus hinreichend temperaturfestem Material axial zwischen den beiden Flanschbereichen 16 gehalten. In Radialrichtung besteht aus Gründen der Wärmedehn¬ fähigkeit ein enger Spalt zwischen dem Filterkörper 6 und dem Zwischenträger 14. Der Zwischenträger 14 ist sei¬ nerseits mit Hilfe von zwei kreisringförmigen Haltern 20 innen an dem zylindrischen Bereich des Gehäuses 4 festgeschweißt, so daß ein kreisringförmiger Ring¬ spalt 22 zwischen dem Filterkörper 6 bzw. dem Zwischen¬ träger 14 und dem Gehäuse 4 besteht, der radial 5 bis 20 mm breit ist. Die beiden Halter 20 sind in Axial¬ richtung beabstandet und befinden sich jeweils näher an einem Axialende des Zwischenträgers 14 als an dessen Mitte.
Der in der Zeichnung linke, also strömungsabwärts lie¬ gende Halter 20 ist über seinen gesamten Umfang mit beispielsweise kreisförmigen Öffnungen oder Durchbre¬ chungen 24 versehen. Diese Durchbrechungen könnten stattdessen auch im in der Zeichnung rechten Halter 20 vorgesehen sein. Es wäre auch möglich, im linken Halter große und zahlreiche Durchbrechungen 24 vorzusehen, während man im rechten Halter 20 nur wenige und kleine Durchbrechungen vorsieht, oder umgekehrt, so daß eine sehr kleine Abgasmenge durch den Ringspalt 22 von vorn bis hinten hindurchströmen kann. Der Ringspalt 22 axial zwischen den beiden Haltern 20 kann auch mit einem ausreichend temperaturfesten, durchströmbaren Dämm-Material, beispielsweise Basaltwolle, ausgefüllt sein. Der gezeichnete und bisher beschriebene Rußfilter 2 dient zugleich als Auspuff-Schalldämpfer, wobei der Ringraum 22 einen Resonanzraum darstellt.
An den in der Zeichnung rechten, konischen, also zuström- seitigen Bereich des Gehäuses 4 ist ein Brenner 26 mit Verbrennungsluftgebläse 28 angeschlossen. Ferner erkennt man eine Brennstoffpumpe 30 für den Brennstoff des Bren¬ ners 26, beispielsweise Dieselöl,und eine Glühkerze 32 zum Entzünden des im Brenner gebildeten Brennstoff- Luft-Gemischs. Schließlich erkennt man eine Steuereinheit 34 für den Brenner 26 bzw. die aus Brenner 26 und Ver- brennungsluftgebläse 28 bestehende Einheit.
-i
Wenn der Rußfilter 6 nach mehrstündigem Betrieb des Dieselmotors in erheblichem Ausmaß mit Rußpartikeln zugesetzt ist, wird, vorzugsweise in einer Betriebspause des Dieselmotors, eine Regenerierung des Filterkörpers 6 durchgeführt. Hierzu wird mittels der Steuereinheit 34 zunächst das Verbrennungsluftgebläse 28 und die Glüh¬ kerze 32 eingeschaltet. Nach etwa 30 bis 60 s wird die Brennstoff-Dosierpumpe 30 zugeschaltet, die Brennstoff in die Brennkammer des Brenners 26 fördert. Wenn dort die Verbrennung ordnungsgemäß in Gang gekommen ist, was durch eine Flammüberwachung festgestellt werden kann, wird die Glühkerze 32 abgeschaltet; das Verbren- nungsluf gebläse 28 läuft weiter. Dieser Verbrennungs¬ betrieb des Brenners läuft, je nach Größe des Rußfil¬ ters 2, etwa 2 bis 10 min und im Verlauf dieser "Akti- vierungszeit" wird am Filterkörper 6 eine Temperatur in der Größenordnung von 600 bis 750° C erreicht. Dann kann man den Brenner 26 abschalten, da bei dieser Tem¬ peratur das Abbrennen des Rußes am Filterkörper 6 in Gang gekommen ist und auch ohne Brennerunterstützung weiterläuft. Der hierfür erforderliche Sauerstoff kann entweder aus dem Auspufftrakt entnommen werden (der ja bei Dieselmotoren noch Restsauerstoff enthält) oder kann durch das Verbrennungsluftgebläse 28 und den Brenner 26 hindurch angesaugt werden; man kann aber auch das Verbrennungsluftgebläse 28 noch, beispiels¬ weise auch auf niedrigerer Stufe, weiterlaufen lassen. Dieses Rußabbrennen dauert, je nach Größe des Rußfilters 2, etwa 5 bis 30 Minuten, während welcher Zeit die Tem¬ peratur am Filterkörper 6 durch die Rußverbrennung noch leicht ansteigen oder in etwa gleichbleiben oder leicht absinken kann. Nach dem beschriebenen Abschalten des Brenners 26 durch Abschalten der Brennstoff-Dosier¬ pumpe 30 läßt man das Verbrennungsluftgebläse 28 auf jeden Fall noch eine gewisse Zeit, beispielsweise 2 bis 4 min nachlaufen, um im Brenner 26 kein zünd¬ fähiges Brennstoff-Luft-Gemisch mehr zu haben.
Mit 34 ist eine Drucksonde im Raum vor dem Filterkörper 6 bezeichnet, die auf durch zunehmendes Zusetzen des Filterkörpers 6 erhöhten Druck anspricht und die Not¬ wendigkeit einer neuen Regenerierung anzeigt und/oder diese, vorzugsweise in einer nachfolgenden Betriebs¬ pause des Dieselmotors, über die Steuereinheit 34 selbst¬ tätig auslöst.
Aufgrund der Durchbrechungen 24 in dem linken Halter 20 ' können die Heißgase des Brenners 26 nach Durchströmen des Filterkörpers 6 in den Ringspalt 22 gelangen und von dort aus' den Filterkörper 6 auch von seiner Außen¬ oberfläche bzw. seinem Außenumfang her aufheizen. Diese Aufheizung wirkt sich durch den Zwischenträger 14 hin¬ durch aus. Diese Außenu fangsaufheizung ist wesentlich, um gerade die ohne die beschriebene Maßnahme schwer auf¬ heizbaren Randpartien des Filterkörpers 6 auf genügend hohe Temperatur zu bringen. Wenn mehr als zwei beab- standete Halter 20 vorgesehen sind, werden alle oder alle bis auf einen mit Durchbrechungen 24 ausgestattet.
Die Leistung des Brenners beträgt in der Gegend von 2 bis 15 kW, je nach Größe des Rußfilters 2.
Der Rußfilter 2 kann auch axial hintereinander mehrere Filterkörper 6 aufweisen, wobei es ausreicht - wenn man I Δ -
ein äußeres Vorbeiströmen von Abgas an allen Filter¬ körpern vorbei ausschließen will - an nur einem der Filterkörper eine umgebende Abgasströmungssperre vor¬ zusehen.

Claims

A n s p r ü c h e
1. Abgasreinigungsvorrichtung für Dieselmotoren, mit einer in der Dieselmotor-Abgasleitung (8) vorgesehe¬ nen Rußfiltereinheit (2) , die einen in einem Gehäuse (4) abgestützten, durch Rußabbrand regenerierbaren Filterkörper (6) mit einer Abgaseintrittsseite, einer Abgasaustritts¬ seite und dazwischen einer Außenoberfläche aufweist, wo¬ bei zwischen dem Gehäuse (4) und der Außenoberfläche des Filterkörpers (6) ein Abstandsraum (22) besteht, und mit einem Brenner (26) mit Verbrennungsluftgebläse (28) , dessen Heißgasseite mit dem Abstandsrauiri (22) in Strömungs¬ verbindung steht, so daß der Filterkörper (6) zum Regene¬ rieren von mindestens einem Großteil seiner Außenoberfläche her aufheizbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rußfiltereinheit (2) zugleich als Schalldämpfer mit dem Abstandsrauiri als Resonanzraum (22) ausgebildet ist; und daß der Brenner (26) stromaufwärts vor dem Filterkörper (6) angeschlossen ist, so daß dessen Heißgas beim Betrieb des Brenners (26) entsprechend der Abgasströ ung zur Ein¬ trittsseite des Filterkörpers (6) und zum Resonanzraum (22) strömt.
2. Abgasreinigungεvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß eine Ummanteiung (1 ) an der Außenoberfläche des Filterkörpers (6) vorgesehen ist, wobei der Resonanz¬ raum (22) zwischen dem Gehäuse (4) und der Ummanteiung (14) gebildet ist.
3. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch gasdurchlässiges Dämmaterial im Resonanzraum (22) .
4. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der An¬ sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere beabstandete, ringartige Halter (20) zur Ab- stützung des Filterkörpers (6) in dem Gehäuse (4) vorge¬ sehen sind; und daß mit Ausnahme eines geschlossenen Halters (20) der oder die anderen Halter (20) Strömungsöffnungen (24) auf¬ weisen.
5. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der An¬ sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterkörper (6) ein keramischer Monolith mit nicht-durchgehenden Strömungskanälen (10) ist.
6. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der An¬ sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterkörper (6) eine im wesentlichen prismati¬ sche Gestalt mit kreisrundem oder nicht-kreisförmig ge¬ rundetem Querschnitt aufweist.
7. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der An¬ sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (26) ein Verdampfungsbrenner ist.
8. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der An¬ sprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (26) für Regenerierungsbetrieb in Be¬ triebspausen des Dieselmotors jeweils nach mehreren Dieselmotor-Betriebsstunden vorgesehen ist.
9. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der An¬ sprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (34) des Brenners (26) , die zu Beginn des Regenerierungsbetriebs das Verbrennungsluft¬ gebläse (28) und eine Glühkerze (32) einschaltet, mit Zeitverzögerung eine Brennstoffpumpe (30) des Brenners (26) zuschaltet, nach Zünden des Brenners (26) die Glühkerze (32) abschaltet, und nach einer gewissen Zeit die Brennstoffpumpe (30) abschaltet und das Verbrennungs- luftgebläse (28) noch eine kurze oder eine längere Zeit lang nachlaufen läßt.
10. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der An¬ sprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (26) so ausgelegt ist, daß er den Filter¬ körper (6) auf eine Regenerierungstemperatur von mehr als 550 °C bringt.
11. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der An¬ sprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor (36) vorgesehen ist, der das Ausmaß des Zusetzens des Filterkörpers (6) mit Ruß feststellt und ein Regenerierungssignal liefert und/oder die Regenerie¬ rung auslöst.
12. Verwendung der Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 in einem für Einsatz in mindestens weitgehend geschlossenen Gebäuden bestimmten Fahrzeug, vorzugsweise ein Gabelstapler.
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