EP0393257A1 - Diesel soot filter with an additional arrangement for the reduction of nitrogen oxides and/or the oxidation of carbon monoxide - Google Patents

Diesel soot filter with an additional arrangement for the reduction of nitrogen oxides and/or the oxidation of carbon monoxide Download PDF

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EP0393257A1
EP0393257A1 EP19890201062 EP89201062A EP0393257A1 EP 0393257 A1 EP0393257 A1 EP 0393257A1 EP 19890201062 EP19890201062 EP 19890201062 EP 89201062 A EP89201062 A EP 89201062A EP 0393257 A1 EP0393257 A1 EP 0393257A1
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EP
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Application
Patent type
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honeycomb bodies
soot
exhaust gas
soot filter
diesel soot
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19890201062
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German (de)
French (fr)
Inventor
Rolf Dipl.-Ing. Brück
Hans-Jürgen Dipl.-Phys. Breuer
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Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH
Original Assignee
Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH
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Abstract

A diesel soot filter, which is self-cleaning in operation as a result of the soot burning off, has first honeycomb bodies (9) with a relatively coarse-cell structure and second honeycomb bodies (10) with a relatively fine-cell structure, which are arranged alternatingly in series, so that the soot substantially precipitates in the latter honeycomb bodies. The first honeycomb bodies (9) correspond to the catalysts used for the exhaust gas detoxification of spark-ignition engines and reduce the content of carbon monoxide and nitrogen oxides in the exhaust gas. The heat generated by this exothermic reaction and, if appropriate, by additional electric heating of the second honeycomb bodies (10) allows a temperature to be reached which, in conjunction with a catalytic coating of the second honeycomb bodies which reduces the ignition temperature of the soot, leads to combustion of the soot. To cover the oxygen requirement, preheated additional air is drawn in via separate ducts (15). Because of the improved heat balance, the diesel soot filter does not have to be fitted in the vicinity of the engine, but can be integrated into the silencer (3-5) of the engine. Both ceramic and metallic honeycomb bodies can be used, the catalytically active layer itself being designed as a heating conductor in the former case. <IMAGE>

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dieselrußfilter, dh eine Einrichtung im Abgaskanal von selbstzündenden Verbrennungskraftmaschinen, die dazu geeignet ist, die Rußpartikel zurückzuhalten, die infolge unvollkommener Verbrennung des Brennstoffes im Abgas mitgeführt werden und denen gesundheitsschädliche Wirkungen zugeschrieben werden, wenn sie in die die Atmosphäre und damit in die Atemluft gelangen. The present invention relates to a diesel particulate filter, ie, a device in the exhaust passage of self-igniting internal combustion engines, which is capable of trapping the soot particles which are carried along as a result of incomplete combustion of the fuel in the exhaust gas and where adverse health effects are attributed when used in the atmosphere and thus enter the respiratory air. Eine Herabsetzung des Rußausstoßes um etwa 2/3 kann mit wabenförmigen, meist aus einem keramischen Material hergestellten Filtern erreicht werden. A reduction of the Rußausstoßes to about 2/3 can be achieved with honeycomb, usually made of a ceramic material filters. Die zurückgehaltenen Rußpartikel verstopfen innerhalb einer verhältnismäßig kurzen Zeit die Kanäle in dem Wabenkörper soweit, daß infolge des dann auftretenden Druckverlustes die Leistung der Maschine herabgesetzt wird bzw. bei gleichbleibender Leistungabgabe der Kraftstoffverbrauch nennenswert erhöht wird. The soot particles clog in a relatively short time, the channels in the honeycomb body so far that due to the then occurring pressure loss, the power of the engine is reduced or increased appreciably at a constant power output of the fuel consumption. Die im Filter akkumulierten Rußpartikel müssen daher in regelmäßigen Zeitabständen durch Oxydation, dh Verbrennung wieder entfernt werden. The accumulated soot particles in the filter must therefore periodically by oxidation, ie combustion are removed. Die Zündtemperatur des Rußes liegt dabei über der üblicherweise erreichten Abgastemperatur im Bereich von 540 °C, weshalb eine zusätzliche Wärmezufuhr erforderlich ist, um diese zu erreichen. The ignition temperature of the soot lies above the commonly achieved exhaust gas temperature in the range of 540 ° C, which is why additional heat input is required to achieve them. Eine Übersicht über zu diesem Zweck vorgeschlagene Einrichtungen (zB Aufheizen durch einen mit dem Kraftstoff betriebenen Brenner oder durch einen aus dem Bordnetz gespeisten elektrischen Heizer) ergibt sich aus dem Artikel "Advanced Techniques for Thermal and Catalytic Diesel Particulate Trap Regeneration " von VD Rao ua in der SAE Technical Paper Series nach einem auf einem internationalen Kongress in Detroit/US anläßlich einer vom 25.2. An overview of proposed for this purpose devices (eg heating by one operated with the fuel burner or by a powered from the electrical system electrical heater) results from the article "Advanced Techniques for Thermal and Catalytic Diesel Particulate Trap Regeneration" of VD Rao among others in SAE Technical Paper Series on one on an international congress in Detroit / US on the occasion of the 25.2. - 1.3.1985 stattgehabten Ausstellung gehaltenen Vortrag. - 03.01.1985 had taken place exhibition held lecture. Danach ist zwar die elektrische Beheizung aus sicherheits- und verfahrenstechnischen Gründen vorzuziehen, wegen des schlechten Wirkungsgrades der Stromerzeugung durch den von der Maschine selbst getriebenen Generator jedoch mit einem nennenswerten Mehrverbrauch an Kraftsoff verbunden. Thereafter, although the electric heater for safety and process engineering reasons, it is preferable, however, associated with a significant increase in consumption of Kraftsoff due to the poor efficiency of the power generation by the self-propelled by the engine generator. Die erforderliche Heizleistung kann nach den dort gemachten Vorschlägen herabgesetzt werden, wenn die Zündtemperatur des Rußes durch den Zusatz von katalytisch wirkenden Substanzen im Kraftstoff herabgesetzt werden kann. The required heating capacity can be reduced in accordance with proposals made there when the ignition temperature of the soot can be reduced by the addition of catalytically active substances in the fuel. Aus der DE-A 37 11 101 ist der Vorschlag bekannt, die zum Erreichen der Zündtemperatur erforderliche Wärmezufuhr aus der Oxydation weiterer, zwangsläufig im Abgas mitgeführter Stoffe, wie Kohlenmonoxyd und Kohlenwasserstoffen zu gewinnen; From DE-A 37 11 101, the proposal is known, further, inevitably win the reaching the ignition temperature heat input required from the oxidation of the exhaust gas entrained substances such as carbon monoxide and hydrocarbons; diese Oxydation erfolgt katalytisch an der Oberfläche von zB mit einer Platinbeschichtung versehenen Wabenkörpern der beschriebenen Art, wie sie auch zur Reduktion des Schadstoffanteils in den Abgasen von Ottomotoren verwendet werden. This oxidation is carried out catalytically at the surface of, for example provided with a platinum coating honeycomb bodies of the type described, as they are also used to reduce the pollutant content in the exhaust gases of gasoline engines. Die genannte Schrift lehrt auch, die zur Bereitstellung des für die Oxydation benötigten Sauerstoffes eingeblasene Zusatzluft vorzuwärmen, indem sie im Wärmeaustausch mit den Abgasen geführt wird. The said document also sets forth preheat the air blown to provide the required for the oxidation of oxygen additional air by passing it in heat exchange with the exhaust gases.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Dieselrußfilter der beschriebenen Art, in dem die zurückgehaltenen Rußpartikel ggf. intermittierend auch dann oxydiert werden, wenn der Dieselmotor nur in Teillast betrieben wird, wobei die Abgastemperatur regelmäßig unterhalb der Zündtemperatur des Rußes liegt; The object of the present invention is a diesel particulate filter of the type described in which the soot particles are possibly intermittently also oxidized, when the diesel engine is only operated in partial load, the exhaust gas temperature is regularly below the ignition temperature of the carbon black; dies auch dann, wenn dieselbe (nach dem aus der EP-A- 0 077 524 bekannten Vorschlag) auf katalytischem Wege (zB auch durch Kontaktierung mit einer entsprechend wirksamen Oberfläche des Filters) auf Werte um 350 °C herabgesetzt worden ist. this even when the same catalytically (according to the method known from EP-A-0077524 proposal) (for example, by contact with a corresponding active surface of the filter) has been reduced to values ​​around 350 ° C. Der Energiebedarf für eine etwa notwendig werdende Zusatzheizung soll minimiert werden und eine Ausgestaltung des Filters vorgeschlagen werden, die in besonderer Weise geeignet ist, den Ablauf der verschiedenen chemischen Prozesse zu unterstützen. The energy required for an approximately become necessary auxiliary heater should be minimized and a configuration of the filter are proposed, which is particularly suited to support the progress of the various chemical processes.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt dadurch, daß der Dieselrußfilter aus mehreren im Abgaskanal abwechselnd hintereinander angeordneten ersten und zweiten mit Durchströmkanälen versehenen Wabenkörpern besteht, von denen die ersten Wabenkörper mit einer ersten Oberflächenschicht versehen sind, die in an sich bekannter Weise katalytisch die Umsetzung von Stickoxyden und Kohlenmonoxyd zu Stickstoff bzw. Kohlendioxyd bewirkt, während die zweiten Wabenkörper mit einer zweiten Oberflächenschicht versehen sind, die in an sich bekannter Weise katalytisch eine Herabsetzung der Zündtemperatur des ihr anhaftenden Rußes bewirkt. The solution of this object is achieved in that the diesel soot filter is comprised of a plurality of alternately arranged in succession in the exhaust passage first and second provided with throughflow honeycomb bodies, of which the first honeycomb body are provided with a first surface layer, which in manner known per se catalytically, the reaction of nitrogen oxides and causing carbon monoxide to nitrogen and carbon dioxide, while the second honeycomb body are provided with a second surface layer, which causes a catalytic reduction of the ignition temperature of the carbon black in its inherent manner known per se. Die in den ersten Wabenkörpern ablaufenden Reaktionen sind bekanntlich exotherm, so daß die Temperatur des Abgases beim Verlassen derselben soweit erhöht ist, daß sie ausreicht, um den sich bevorzugt in den zweiten Wabenkörpern ansammelnden Ruß auf die erforderliche Zündtemperatur zu bringen, die ihrerseits durch das Vorhandensein der zweiten Beschichtung herabgesetzt ist. The processes occurring in the first honeycomb bodies reactions are known to be exothermic, so that the temperature of the exhaust gas when leaving the same is increased so that it is sufficient to bring the preferentially accumulated in the second honeycomb bodies soot on the required ignition temperature, which in turn by the presence of the second coating is lowered. Bei den meisten Betriebszuständen des Dieselmotors wird so eine kontinuierliche Selbstreinigung des Filters stattfinden, wobei gleichzeitig die ebenfalls als Schadstoffe anzusehenden Stickoxyde und das Kohlenmonoxyd in unbedenkliche Verbindungen überführt werden. In most operating states of the diesel engine a continuous self-cleaning of the filter is taking place, at the same time be converted into harmless compounds which are also to be regarded as a pollutant nitrogen oxides and carbon monoxide. Die im 2. Anspruch zumindest für die zweiten Wabenkörper vorgeschlagene Kegelform verbessert nachgewiesenermaßen das Rückhaltevermögen derselben für Rußpartikel. The proposed in claim 2, at least the second honeycomb body cone shape improves proven the retention capacity for the same carbon black particles.
  • In die gleiche Richtung neben einer Vergleichmäßigung des Temperaturprofils wirkt die im 3. Anspruch vorgeschlagene Ausgestaltung, bei der zumindest die ersten Wabenkörper eine Form aufweisen, die eine in Stromrichtung hinter ihnen erfolgende Verwirbelung des Abgasstromes unterstützt. In the same direction next to an equalization of the temperature profile in the proposed claim 3 embodiment in which at least the first honeycomb body have a shape that supports a stream in the direction taking place behind them turbulence of the exhaust gas flow acts. Dadurch, daß die Abgasströmung in Lee der ersten Wabenkörper turbulent ist, erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, daß die Rußpartikel in den zweiten Wabenkörpern gegen die Wände desselben prallen und dort festgehalten sowie durch die katalytische Wirkung der zweiten Beschichtung in ihrer Zündtemperatur herabgesetzt werden. Characterized in that the exhaust gas flow is turbulent in the lee of the first honeycomb body, increases the likelihood that the carbon black particles are decreased in the second honeycomb bodies against the walls of the same bounce and held there as well as by the catalytic action of the second coating in its ignition temperature.
  • Gemäß dem 4. Anspruch sind zumindest die zweiten Wabenkörper mit einer elektrischen Zusatzbeheizung versehen, um sicherzustellen, daß auch zB bei Leerlaufbetrieb in denselben eine für die Zündung des Rußes ausreichende Temperatur erreicht wird. According to the claim 4, at least the second honeycomb body are provided with an additional electrical heating that also, for example, during idling in the same sufficient for the ignition of the soot temperature is reached to ensure. Da das Abgas infolge der in den ersten Wabenkörpern stattfindenden exothermen Reaktion bereits aufgeheizt wird, braucht die elektrische Zusatzheizung nur eine geringere Temperaturspanne zu überwinden und kann dann ohne Schwierigkeiten aus dem Bordnetz eines mit dem Dieselmotor angetriebenen Fahrzeuges gespeist werden. Since the exhaust gas is heated up as a result of taking place in the first honeycomb bodies exothermic reaction, the electric auxiliary heating needs to overcome only a smaller temperature range and can then be fed without difficulty from the electrical system of a driven with the diesel engine vehicle.
  • Als nützliche Ausgestaltung der Erfindung wird im 5. Anspruch vorgeschlagen, daß der Dieselrußfilter mit Einlaßkanälen für die Zufuhr von Zusatzluft versehen ist. As a useful embodiment of the invention, it is proposed in claim 5 that the diesel soot filter is provided with inlet ducts for the supply of additional air. Hierdurch wird sichergestellt, daß für die Oxydation der Rußpartikel ausreichender Sauerstoff zur Verfügung steht. This ensures that sufficient oxygen is available for oxidation of soot particles.
  • Die Wärmebilanz des Filters wird durch die im 6. Anspruch vorgeschlagene Ausgestaltung verbessert, in der die Einlaßkanäle für die Zuluft vor ihrem Eintritt in den Abgaskanal im Wärmeaustausch mit letzterem stehen. The heat balance of the filter is improved by the proposed in claim 6 embodiment in which the intake ports for the supply air prior to its entry into the exhaust passage in the heat exchange associated with the latter.
  • Beim Betrieb des Dieselrußfilters bei extrem niedrigen Temperaturen und im niedrigen Lastbereich ist damit zu rechnen, daß auf diese Weise keine ausreichende Vorwärmung der Zusatzluft erfolgt. During operation of the diesel soot filter at extremely low temperatures and in the low load region is to be expected that takes place in this way a sufficient preheating of auxiliary air. Dementsprechend wir im 7. Anspruch vorgeschlagenen, daß die Einlaßkanäle mit einer Zusatzheizung versehen sind. Accordingly, we proposed in claim 7, that the inlet channels are provided with an auxiliary heater.
  • Gemäß dem 8. Anspruch besteht diese Zusatzheizung vorzugsweise aus mindestens einem von der Zusatzluft durchströmten, elektrisch beheizten dritten Wabenkörper. According to the claim 8, this additional heating is preferably made of at least one through which flows the auxiliary air, the third electrically heated honeycomb body.
  • Die Zufuhr der Zusatzluft wird beim Einsatz der Dieselrußfilter in Fahrzeugen üblicherweise durch den durch die Bewegung hervorgerufenen Staudruck bewirkt. The supply of auxiliary air is usually effected with the use of the Diesel soot filter in vehicles through the movement caused by the dynamic pressure. Bei Stillstand des Fahrzeuges oder aber für stationäre Anlagen wird gemäß dem 9. Anspruch vorgeschlagen, daß die Zufuhr von Zusatzluft zumindest zeitweise durch ein Gebläse unterstützt wird. At standstill of the vehicle or for stationary systems, it is proposed according to the claim 9, that the supply of additional air is at least temporarily supported by a fan.
  • Das im 10. Anspruch vorgeschlagene Merkmal, demzufolge die Zellenzahl der ersten Wabenkörper geringer ist als diejenigen der zweiten Wabenkörper stellt sicher, daß die Abscheidung der Rußpartikel in erster Linie in letzteren erfolgt und nicht etwa zu einer Verstopfung der Kanäle bereits in den ersten Wabenkörpern fühlt. The proposed in the 10th feature of the claim, thus the number of cells of the first honeycomb body is less than those of the second honeycomb body ensures that the deposition of the soot particles takes place primarily in the latter and does not feel as to clogging of the passages in the first honeycomb bodies. Zusätzlich wird durch dieses Merkmal die Verwirbelung des Abgasstromes unterstützt. In addition, the turbulence of the exhaust gas flow is supported by this feature.
  • Im 11. Anspruch wird vorgeschlagen, die ersten und/oder zweiten und/oder dritten Wabenkörper aus einem metallischen Werkstoff herzustellen. In the 11th claim is proposed to produce the first and / or second and / or third honeycomb body made of a metallic material. Hierfür sind größtenteils die gleichen Gründe maßgebend, die auch die Anmelderin dazu veranlaßt haben, derartige Wabenkörper als Katalysatorträger für die Entgiftung der Abgase von Ottomotoren anzubieten, nämlich ein schnelleres Erreichen ihrer Betriebstemperatur neben einer erhöhten mechanischen Festigkeit, wie sie insbesondere für den Einsatz in Straßenfahrzeugen von Bedeutung ist. For this, the same reasons are largely prevail, which prompted the applicant to offer such honeycomb bodies as catalyst supports for the detoxification of the exhaust gases of gasoline engines, namely a rapid reaching their operating alongside an increased mechanical strength, as described in particular for use in road vehicles of is important. Darüberhinaus kann der metallische Wabenkörper unmittelbar vom Strom durchflossen werden und so als Heizkörper für die vorgeschlagene Zusatzheizung fungieren. In addition, the metal honeycomb body can be flowed directly from the stream and thus function as a radiator for the proposed auxiliary heater.
  • Im 12. Anspruch wird ein weiteres, die Verwirbelung des Abgasstromes unterstützendes Merkmal vorgeschlagen, nämlich daß die die Zellen voneinander trennenden Stege der 1. Wabenkörper an ihrer stromabwärts gerichteten Kante aus der Strömungsrichtung gebogen sind. In the 12th claim further, the turbulence of the exhaust gas stream is proposed assist feature, namely that the cells be separated from each other webs of the first honeycomb body are bent at their downstream edge of the flow direction. Die dadurch bewirkte Erhöhung des Druckverlustes in den Wabenkörpern ist nur gering, da infolge der besseren Verwirbelung die nötige Abscheidewahrscheinlichkeit für die Rußpartikel auch schon in zweiten Wabenkörpern geringerer Länge und somit verringerten Druckverlustes erreicht wird. The effected thereby increasing the pressure loss in the honeycomb bodies is low since as a result of better swirling the necessary Abscheidewahrscheinlichkeit for soot particles already in the second honeycomb bodies shorter length and thus reduced pressure loss is achieved.
  • Entsprechend dem 13. Anspruch können die ersten und/oder zweiten und/oder dritten Wabenkörper aus einem keramischen Werkstoff hergestellt sein, insbesondere für bei gleichbleibender Leistung betriebene, vorzugsweise stationäre Motoren. According to the 13th claim, the first and / or second and / or third honeycomb body may be made of a ceramic material, in particular with a constant power-operated, preferably stationary engines.
  • In diesem Falle wird entsprechend der im 14. Anspruch angegebenen Ausgestaltung der Erfindung die katalytisch aktive (und metallische) Oberflächenschicht zugleich als Heizelement der Zusatzheizung verwendet. In this case the invention is the catalytically active (and metal) surface layer at the same time used as a heating element of the auxiliary heater according to the specified in claim 14 embodiment.
  • Da der vorgeschlagene Dieselrußfilter auch bei geringeren Abgastemperaturen betrieben werden kann, ergibt sich gemäß dem 15. Anspruch auch die Möglichkeit, ihn in demjenigen Teil des Abgaskanales anzuordnen, der als Schalldämpfer ausgebildet ist. Since the proposed diesel soot filter can also be operated at lower exhaust gas temperatures, obtained according to claim 15, also the possibility to place it in that part of the exhaust gas passage, which is formed as a silencer. In diesem Bereich sind die Platzverhältnisse für die Unterbringung des Dieselrußfilters im allgemeinen besser als in Motornähe und die ohnehin der Dämpfung des Auspuffschalles dienenden, zT gegeneinander geführten Kanäle können mit den Kanälen für die Zufuhr der Zusatzluft zu einer günstigeren Konstruktion integriert werden. In this area, the space for the accommodation of the diesel soot filter, in general, are better than close to the engine and serving the already the attenuation of the exhaust sound, partly against each other out channels can be integrated with the channels for the supply of additional air in a more favorable construction.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt Embodiments of the invention are shown in the drawings, in which shows
    • Figur 1 einen in einem Schalldämpfer integrierten Dieselrußfilter im Längsaxialschnitt, Figure 1 shows an integrated diesel particulate filter in a muffler, longitudinal,
    • Figur 2 einen an anderer Stelle des Abgaskanales angeordneten Dieselrußfilter, ebenfalls im Längsaxialschnitt, Figure 2 is a arranged elsewhere in the exhaust gas passage diesel particulate filter, also in longitudinal axial section,
    • Figur 3 einen Querschnitt entsprechend der Linie III-III der Figur 2 und 3 shows a cross section along the line III-III of Figure 2, and
    • Figur 4 in vergrößertem Maßstab die Einzelheit IV der Figur 3. in an enlarged scale, Figure 4 the detail IV of FIG. 3
  • Durch einen Kanal 1 wird das Abgas eines hier nicht gezeigten Dieselmotors abgeführt, wobei die Strömungsrichtung der Abgase durch die Pfeile 2 angedeutet ist. Through a channel 1, the exhaust gas of a diesel engine not illustrated is discharged, wherein the flow direction of the exhaust gases is indicated by arrows. 2 In der in der Figur 1 dargestellten Ausführungsform mündet der Abgaskanal 1 in einem Schalldämpfer, der in bekannter Weise aus einer Vorkammer 3, einer Hauptkammer 4 und einer Sammelkammer 5 besteht, die durch Schallwände 6 voneinander getrennt sind und den das mehrfach in seiner Strömungsrichtung umgelenkte und über Verteileröffnungen 7 in Teilströme aufgeteilte Abgas durchströmt, bis es über Sammelöffnungen 8 in einer schließlich in der Atmosphäre mündenden Fortsetzung des Abgaskanales 1 zusammengeführt wird. In the embodiment illustrated in the Figure 1 embodiment of the exhaust gas duct 1 opens out into a muffler, which consists in known manner of a pre-chamber 3, a main chamber 4 and collection chamber 5, which are separated by baffles 6 and the multi-deflected in its flow direction and flows through manifold apertures 7 divided into partial flows exhaust gas until it is combined via collection openings 8 in a finally opening into the atmosphere continuation of the exhaust channel. 1 Im Abgasstrom 2 angeordnet sind mehrere Wabenkörper, und zwar abwechselnd erste Wabenkörper 9 und zweite Wabenkörper 10, hier von zylindrischer, zum Teil als Ring ausgestalteter Form. are arranged in the exhaust stream 2, several honeycomb body, alternately first honeycomb body 9 and second honeycomb body 10, here cylindrical, Enriched in part as a ring shape. Die Wabenkörper 9, 10 können aus einem keramischen Material hergestellt sein oder aber vorzugsweise aus Metallblech. The honeycomb bodies 9, 10 may be made of a ceramic material or preferably of sheet metal. In jedem Falle sind die ersten Wabenkörper 9 mit einer ersten, platin- und/oder rhodiumhaltigen Beschichtung versehen, deren katalytische Wirkung auf das Abgas dazu führt, daß das in ihm enthaltene Kohlenmonoxyd zu Kohlendioxyd oxydiert wird, während die verschiedenen Stickoxyde gespalten werden, so daß schließlich unschädliche Produkte an die Atmosphäre abgegeben werden. In any case, the first honeycomb body 9 are provided with a first platinum and / or rhodium-containing coating, the catalytic effect on the exhaust gas with the result that the carbon monoxide contained in it is oxidized to carbon dioxide, while the various oxides of nitrogen are cleaved, so that finally harmless products are released to the atmosphere. Es ist dem Fachmann bekannt, daß diese katalytische Reaktion nur beim Vorliegen einer bestimmten stöchiometrischen Zusammensetzung des Abgases in der gewünschten Weise abläuft; It is known in the art that these catalytic reaction only takes place in the desired manner in the presence of a specific stoichiometric composition of the exhaust gas; es sind daher hier ebenfalls nicht gezeigte Einrichtungen zur Regelung der Zusammensetzung des Abgases erforderlich, die jedoch nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind und als bekannt vorausgesetzt werden. It is therefore here means also not shown, for controlling the exhaust gas composition required, but which are not subject of the present invention and are assumed to be known. Die Struktur der ersten Wabenkörper 9 ist verhältnismäßig grobzellig, so daß die im Abgas mitgeführten Rußpartikel sich in diesen nicht in nennenswerter Weise niederschlagen, zumal die darin herschende Strömung weitgehend laminar ist. The structure of the first honeycomb body 9 is relatively coarse-celled so that the entrained soot particles in the exhaust gas are not reflected in this in any significant way, especially as the herschende flow therein is substantially laminar. Die zweiten Wabenkörper 10 weisen eine kleinzelligere Struktur auf, so daß die Rußpartikel mit hoher Wahrscheinlichkeit mit den die Zellen voneinander scheidenden Stegen 11 kollidieren und an ihnen klebenbleiben. The second honeycomb body 10 have a kleinzelligere structure so that the soot particles with a high probability to collide with one another and the cells outgoing webs 11 stick to them. Dieser Effekt wird noch verstärkt dadurch, daß die Stege 11 der ersten Wabenkörper 9 zumindest an ihrem in Strömungsrichtung gesehenen hinteren Ende aus der Strömungsrichtung gebogen sind und so (siehe Figur 4) die Verwirbelung fördernde Nasen 12 bilden. This effect is exacerbated by the fact that the webs 11 of the first honeycomb body 9 are bent at least at its viewed in the direction of flow the rear end of the flow direction and so (see Figure 4) form the turbulence-promoting lugs 12th Dies läßt sich besonders einfach bei metallischen Wabenkörpern bewerkstelligen, die aus spiralig umeinander gewickelten, abwechselnd glatten und gewellten Blechlagen 13, 14 aufgebaut sind. This can be a particularly simple manner in metallic honeycomb bodies of wound spirally around each other, alternately smooth and corrugated sheet metal layers 13, are constructed fourteenth Die zweiten Wabenkörper 10 sind mit einer zweiten, Silbervanadat enthaltenden Beschichtung versehen, die katalytisch dahingehend wirkt, daß der hier sich ansammelnde Ruß in seiner Zündtemperatur soweit herabgesetzt wird, daß die (durch die exotherme Reaktion in den ersten Wabenkörpern 9 erhöhte) Temperatur des Abgases ausreicht, um eine Verbrennung des Rußes einzuleiten, bevor dieser eine nennenswerte Anzahl der Zellen der zweiten Wabenkörper 10 verstopft hat. The second honeycomb body 10 are provided with a second silver vanadate-containing coating which acts as a catalyst to the effect that the here accumulating soot is reduced to the extent in its ignition temperature, that the (increased by the exothermic reaction in the first honeycomb bodies 9) sufficient temperature of the exhaust to initiate a combustion of the soot before it has blocked a significant number of cells of the second honeycomb body 10th Die möglichst vollständig durchgeführte, das heißt Kohlendioxyd liefernde Verbrennung erfordert zusätzlichen Sauerstoff, der durch Luftkanäle 15 zugeführt wird. The completely as possible carried out, that is, carbon dioxide supplying combustion requires additional oxygen, which is supplied through air ducts 15 °. Diese Kanäle können durch geeignete Ausgestaltung ihrer in den Abgasstrom 2 ragenden Öffnungen selbstansaugend wirken, so daß auch ohne Zuhilfenahme äußerer Kräfte, zB des Staudruckes auf ein sich bewegendes, mit dem betreffenden Dieselmotor ausgerüstetes Fahrzeug eine ausreichende Luftzufuhr gesichert ist. These channels can have a self-priming by appropriate design of its protruding into the exhaust gas stream 2 openings, so that a sufficient air supply is ensured even without the aid of external forces, such as the dynamic pressure to a moving, equipped with the respective diesel engine vehicle. Sollte die so bewirkte Sauerstoffzufuhr infolge geringer Abgasgeschwindigkeit (zB beim Leerlaufbetrieb des Motors) nicht ausreichen, kann, wie in der Figur 2 schematisch angedeutet, die Luftzufuhr durch ein Gebläse 16 zumindest zeitweise unterstützt werden. If the oxygen supply so caused due to low exhaust gas speed (for example, during idling operation of the engine) is not sufficient, as schematically indicated in Figure 2, the air supply may be temporarily supported by a blower 16 at least. Da die Luftkanäle 15 im Gegenstrom zum Abgas geführt sind und mit diesem im Wärmeaustausch stehen, kann im Normalbetrieb mit einer ausreichenden Vorwärmung der Zusatzluft gerechnet werden. Since the air channels are conducted in countercurrent to the exhaust 15 and are connected to this in heat exchange, can be expected in normal operation with a sufficient preheating of auxiliary air. Unter besonderen Bedingungen, zB bei extrem niedrigen Umgebungstemperaturen, kann es vorteilhaft sein, im Luftkanal 15 einen dritten Wabenkörper 17 vorzusehen, der elektrisch leitend ist und durch Anschluß an eine ebenfalls nur schematisch angedeutete Stromquelle 18 als Heizkörper wirkt. Under special conditions, for example, at extremely low ambient temperatures, it may be advantageous to provide in the air duct 15, a third honeycomb body 17, which is electrically conductive and acts by connection to a likewise only schematically indicated power source 18 as a radiator. Zweckmäßigerweise ist er ebenfalls wie die ersten und zweiten Wabenkörper 9, 10 spiralig aus abwechselnd glatten und gewellten Blechlagen 13, 14 aufgebaut (in der Figur 3 entgegen der Blickrichtung dargestellt). Conveniently, it is also as the first and second honeycomb bodies 9, 10 spirally constructed of alternating smooth and corrugated sheet metal layers 13, 14 (shown in Figure 3 opposite to the viewing direction). In gleicher Weise können die zweiten Wabenkörper 10 an die Stromquelle 18 angeschlossen werden und als Heizkörper wirken, wenn die Abgastemperatur trotz ihrer Steigerung durch die katalytische Reaktion in den ersten Wabenkörpern 9 und der Wirkung der zweiten Beschichtung auf den zweiten Wabenkörpern 10 nicht ausreicht, um den Ruß zu verbrennen. Similarly, the second honeycomb body 10 can be connected to the power source 18 and act as a radiator when the exhaust gas temperature in spite of its increase by the catalytic reaction in the first honeycomb bodies is insufficient 9 and the action of the second coating on the second honeycomb bodies 10 to the to burn soot. Werden aus keramischem Material hergestellte Wabenkörper 9, 10, 17 verwendet, so dienen zweckmäßigerweise die katalytischen Schichten, da aus Metall selbst als Heizleiter. Honeycomb body 9, 10, 17 made of a ceramic material is used, are expediently the catalytic layers, as metal itself as a heating conductor. Bei den unmittelbar als Heizleiter wirkenden metallischen Wabenkörpern versteht es sich, daß sobald erforderlich die einzelnen Blechlagen 13, 14 durch hier nicht dargestellte isolierende Schichten voneinander getrennt sind. In the directly acting as a heat conductor metallic honeycomb bodies, it is understood that when necessary, the individual sheet metal layers 13, 14 are not illustrated here insulating layers are separated. Die zweiten Wabenkörper 10 können wie in der Figur 2 dargestellte kegelige Form haben; The second honeycomb body 10 can have, as in the Figure 2 illustrated conical shape; es hat sich gezeigt, daß diese Form die Rückhaltefähigkeit für Rußpartikel erhöht. it has been shown that this form increases the retention capacity for soot particles. Bei den bevorzugt vorgeschlagenen, aus aufeinandergewickelten Blechlagen 13, 14 hergestellten metallischen Wabenkörpern läßt sich diese Form unschwer herstellen, indem der Zentralbereich des Körpers nach dem Aufwickeln axial herausgedrückt wird. metallic honeycomb bodies produced with the preferred proposed, from successive wound sheet-metal layers 13, 14 can be manufactured easily, this form by the central area of ​​the body is pushed axially to the winding. Zur weiteren Unterstützung der Wärmebilanz kann der Dieselrußfilter mit einer Wärmeisolierung 19 versehen sein. To further support the heat balance of the diesel soot filter can be provided with a heat insulation 19th

Claims (15)

  1. 1. Dieselrußfilter, dadurch gekenzeichnet , daß er aus mehreren im Abgaskanal (1) abwechselnd hintereinander angeordneten ersten und zweiten mit Durchströmkanälen versehenen Wabenkörpern (9,10) besteht, von denen die ersten Wabenkörper (9) mit einer ersten Oberflächenschicht versehen sind, die in an sich bekannter Weise katalytisch die Umsetzung von Stickoxyden und Kohlenmonoxyd zu Stickstoff bzw. Kohlendioxyd bewirkt, während die zweiten Wabenkörper (10) mit einer zweiten Oberflächenschicht versehen sind, die in an sich bekannter Weise katalytisch eine Herabsetzung der Zündtemperatur des ihr anhaftenden Rußes bewirkt. 1. Diesel soot filter, characterized thereby that it consists of several in the exhaust gas channel (1) are alternately arranged in succession first and second provided with throughflow honeycomb bodies (9,10), of which the first honeycomb body (9) are provided with a first surface layer, which in catalytically effected to nitrogen or carbon dioxide in a known way, the reaction of nitrogen oxides and carbon monoxide, while the second honeycomb body (10) are provided with a second surface layer, the catalytically causes a reduction of the ignition temperature of its inherent carbon black in manner known per se.
  2. 2. Dieselrußfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zumindest die zweiten Wabenkörper (10) Kegelform aufweisen. 2. Diesel soot filter according to claim 1, characterized in that at least the second honeycomb body (10) have a conical shape.
  3. 3. Dieselrußfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß zumindest die ersten Wabenkörper (9) eine Form (12) aufweisen, die eine in Stromrichtung hinter ihnen erfolgende Verwirbelung des Abgasstromes (2) unterstützt. 3. Diesel soot filter according to claim 1 or 2, characterized in that at least the first honeycomb body (9) have a shape (12) that supports in the flow direction taking place behind them turbulence of the exhaust gas flow (2).
  4. 4. Dieselrußfilter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß zumindest die zweiten Wabenkörper (10) mit einer elektrischen Zusatzbeheizung (18) versehen sind. Are provided 4. Diesel soot filter according to one or more of the preceding claims, characterized in that at least the second honeycomb body (10) having an electrical additional heating (18).
  5. 5. Dieselrußfilter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß er mit Einlaßkanälen (15) für die Zufuhr von Zusatzluft versehen ist. 5. Diesel soot filter according to one or more of the preceding claims, characterized in that it is provided with inlet passages (15) for the supply of additional air.
  6. 6. Dieselrußfilter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Einlaßkanale (15) vor ihrem Eintritt in den Abgaskanal (1) im Wärmeaustausch mit letzterem stehen. 6. Diesel soot filter according to claim 5, characterized in that the inlet channels (15) are prior to its entry into the exhaust passage (1) in heat exchange with the latter.
  7. 7. Dieselrußfilter nach Anspruch 5 und/oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Einlaßkanäle (15) mit einer Zusatzheizung (17) versehen sind. 7. Diesel soot filter according to claim 5 and / or 6, characterized in that the inlet channels (15) are provided with an additional heater (17).
  8. 8. Dieselrußfilter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Zusatzheizung aus mindestens einem von der Zusatzluft durchströmten, elektrisch (18) beheizten dritten Wabenkörper (17) besteht. 8. Diesel soot filter according to claim 7, characterized in that the additional heating of at least one of the auxiliary air-flow, electric (18) heated third honeycomb body (17).
  9. 9. Dieselrußfilter nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß ein Gebläse (16) vorhanden ist, durch das die Zufuhr von Zusatzluft zumindest zeitweise unterstützt wird. 9. Diesel soot filter according to one or more of claims 5 to 8, characterized in that a fan (16) is provided, by which the supply of additional air is at least temporarily supported.
  10. 10. Dieselrußfilter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Zellenzahl der ersten Wabenkörper (9) geringer ist als diejenigen der zweiten Wabenkörper (10). 10. Diesel soot filter according to one or more of the preceding claims, characterized in that the number of cells of the first honeycomb body (9) is lower than those of the second honeycomb body (10).
  11. 11. Dieselrußfilter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die ersten (9) und/oder zweiten (10) und/oder dritten (17) Wabenkörper aus einem metallischen Werkstoff hergestellt sind. 11. Diesel soot filter according to one or more of the preceding claims, characterized in that the first (9) and / or second (10) and / or third (17) honeycomb bodies are made of a metallic material.
  12. 12. Dieselrußfilter nach Anspruch 3 und 11, dadurch gekennzeichnet , daß die die Zellen voneinander trennenden Stege (11) der ersten Wabenkörper (9) an ihrer stromabwärts gerichteten Kante aus der Strömungsrichtung gebogen (12) sind. 12. Diesel soot filter according to claim 3 and 11, characterized in that the cells from each other, separating webs (11) of the first honeycomb body (9) at its downstream edge in the direction of flow bent (12).
  13. 13. Dieselrußfilter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß die ersten (9) und/oder zweiten (10) und/oder dritten (10) Wabenkörper aus einem keramischen Werkstoff hergestellt sind. 13. Diesel soot filter according to one or more of claims 1 to 10, characterized in that the first (9) and / or second (10) and / or third (10) honeycomb bodies are made of a ceramic material.
  14. 14. Dieselrußfilter nach Anspruch 4 und 13, dadurch gekennzeichnet , daß die katalytisch aktive Oberflächenschicht zugleich Heizelement der Zusatzheizung ist. 14. Diesel soot filter according to claim 4 and 13, characterized in that the catalytically active surface layer is also the heating element of the auxiliary heater.
  15. 15. Dieselrußfilter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß er in demjenigen Teil des Abgaskanales (1) angeordnet ist, der als Schalldämpfer (3-5) ausgebildet ist. 15. Diesel soot filter according to one or more of the preceding claims, characterized in that it is arranged in that part of the exhaust gas passage (1) serving as a silencer (3-5) is formed.
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