EP1188907A2 - Method and apparatus for regeneration of loaded soot filters - Google Patents
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- 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
- F01N3/027—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 electric or magnetic heating means
Definitions
- gases and in particular exhaust gases here in particular exhaust gases from diesel engines with soot filters cleaned.
- the filter loaded with particles can be regenerated that the gas or exhaust gas temperature before Entry into the filter is raised to a temperature that ignition of the particles collected in the filter and a glow combustion spreading in the soot filter Load maintains.
- the required increase in exhaust gas temperature is here, for example, by electrical auxiliary heaters achieved.
- the ignition temperature of the particles with which the filter is loaded depends on the composition of the exhaust gases, the oxygen concentration, the use of fuel additives, of the filter material, the filter temperature and possibly other parameters, for example with diesel engines not in all operating conditions, the regeneration of the loaded filters To achieve or generate exhaust gas temperature.
- the object of the invention is a method and Device for the regeneration of loaded soot filters, in particular of soot filters from diesel engines make the less energy consuming and easier than are known to be realized.
- the exhaust pipe 1 in which the soot filter 2 is arranged, and through which the soot filter 2 Exhaust gas 6 is supplied by heating means in the form of a partial flow heater 3 divided into an area where a Partial flow of the exhaust gas 6 is additionally heated during the other partial flow unimpeded and without additional heating enters filter 2.
- a heating tape 4 is provided, for example approximately Fills half of the pipe cross section and in the direction of flow extending column-shaped channels through which the exhaust gas partial flow passes under heating. The remaining area of the exhaust pipe 1 remains from the partial flow heater free so that through this area of the tube the exhaust gas 6 without additional heating in the filter 2 can occur.
- the partial flow heater 3 in the form of the heating tape 4 is so close to the entrance surface of the soot filter 2, that the heated partial flow and the unheated Partial stream can not mix practically. dimensioning and heating power of the partial flow heater 3 in the form of the heating tape 4 are chosen such that the additionally heated Exhaust gas partial flow with such a temperature in the Filter 2 occurs, which is suitable for igniting the particles, or a self-supporting glow combustion of the load to initiate filter 2.
- the partial flow heater 3, here designed as a heating tape 4 can advantageously be made from conductive ceramic his; but also other heating elements, for example Semiconductor-based or metal-based can be used.
- the embodiment according to FIG. 2 essentially corresponds 1, wherein the reference numerals the predetermined Have meaning; the present embodiment differs from that of FIG. 1 in that as Partial flow heater 3 uses a honeycomb heating element 5 that is ring-shaped in the exhaust pipe inside and in immediate Is adjacent to the inlet surface of the filter 2; In this way, a multitude of themselves in the direction of flow extending channels for the passage of a annular exhaust gas partial flow is formed, which additionally heats is, while a tubular channel in the middle of the tube for unhindered passage of the other partial exhaust gas flow remains.
- FIG. 3 Another preferred embodiment of the invention is shown in Figure 3.
- a tubular Filter housing 1 with a diameter of about 15 cm the particle filter 2 arranged.
- a honeycomb Partial flow heater 4 arranged centrally in the housing 1; this Partial flow heater 4 has an approximately square in the present case Cross-section and an edge length of approximately 6 cm.
- the electrical contact 3 is, for example, plug-shaped on the entry surface of the engine exhaust 6 in the honeycomb partial flow heater 4 arranged.
- a temperature the engine exhaust 6 is assumed to be about 100 degrees C; this Engine exhaust 6 is shaped by the arrangement of the honeycomb Partial flow heater 4 in an approximately annular partial flow unchanged temperature, the side of the partial flow heater 4 in the direction of the particle filter 2 without additional Heating flows around, and a second partial flow, of the honeycomb-shaped partial flow heater 4 with heating For example, about 650 degrees C passes through and with this Temperature enters the particle filter 2.
- a major advantage of the preferred according to the invention Use of a honeycomb partial flow heater, in particular according to the embodiment according to FIG. 3 described here exists in its compact form, which is the transfer of the electrical power to the exhaust gas in a small volume enables which in turn is relatively small sizes of the particle filter system allowed.
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Abstract
Description
Bekannterweise werden Gase und insbesondere Abgase, hier insbesondere Abgase von Dieselmotoren, mit Rußfiltern gereinigt. Die mit Partikel beladenen Filter können dadurch regeneriert werden, daß die Gas- bzw. Abgastemperatur vor Eintritt in den Filter auf eine Temperatur erhöht wird, die eine Entzündung der im Filter gesammelten Partikel bewirkt und eine im Rußfilter sich ausbreitende Glimmverbrennung der Beladung unterhält. Die erforderliche Erhöhung der Abgastemperatur wird hierbei beispielsweise durch elektrische Zuheizer erzielt.As is known, gases and in particular exhaust gases, here in particular exhaust gases from diesel engines with soot filters cleaned. The filter loaded with particles can be regenerated that the gas or exhaust gas temperature before Entry into the filter is raised to a temperature that ignition of the particles collected in the filter and a glow combustion spreading in the soot filter Load maintains. The required increase in exhaust gas temperature is here, for example, by electrical auxiliary heaters achieved.
Da die Zündtemperatur der Partikel, mit dem der Filter beladen ist, abhängig ist von der Zusammensetzung der Abgase, der Sauerstoffkonzentration, der Verwendung von Kraftstoffadditiven, von dem Filtermaterial, der Filtertemperatur und gegebenenfalls weiteren Parametern, gelingt es beispielsweise bei Dieselmotoren nicht in allen Betriebszuständen, die zur Regeneration der beladenen Filter erforderliche Abgastemperatur zu erzielen bzw. zu erzeugen.Because the ignition temperature of the particles with which the filter is loaded, depends on the composition of the exhaust gases, the oxygen concentration, the use of fuel additives, of the filter material, the filter temperature and possibly other parameters, for example with diesel engines not in all operating conditions, the regeneration of the loaded filters To achieve or generate exhaust gas temperature.
Bei der bekannten Zusatzheizung mittels elektrischem Zuheizer wird der Abgasstrom aufgeheizt; hierbei hat sich als nachteilig herausgestellt, daß insbesondere der energetische Aufwand zur ausreichenden Aufheizung beispielsweise bei niedrigen Betriebszuständen eines Dieselmotors, sehr hoch ist; die notwendige elektrische Leistung ist oftmals nicht von den zur Verfügung stehenden Leistungsquellen zu erbringen.In the known additional heating by means of electrical The exhaust gas stream is heated up in the auxiliary heater; here has found to be disadvantageous that in particular the energetic Effort for sufficient heating, for example at low operating conditions of a diesel engine, very much is high; the necessary electrical power is often not from the available power sources provide.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regeneration von beladenen Rußfiltern, insbesondere von Rußfiltern von Dieselmotoren, zur Verfügung zu stellen, die weniger energieverbrauchend und einfacher als vorbekannt zu realisieren sind.The object of the invention is a method and Device for the regeneration of loaded soot filters, in particular of soot filters from diesel engines make the less energy consuming and easier than are known to be realized.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch das Verfahren
nach den Ansprüchen 1 bis 3 und der Vorrichtung nach den
Ansprüchen 4 bis 7 gelöst.The object of the invention is achieved by the method
according to
Die Erfindung wird am Beispiel einer üblichen Abgasanlage
eines Dieselmotors in einem Kraftfahrzeug anhand der
Figuren 1,2 und 3 näher erläutert. Hierbei zeigt
Erfindungsgemäß wird das Abgasrohr 1, in dem der Rußfilter
2 angeordnet ist, und durch das dem Rußfilter 2 das
Abgas 6 zugeführt wird, durch Heizmittel in Form eines Teilstromzuheizers
3 in einen Bereich unterteilt, in dem ein
Teilstrom des Abgases 6 zusätzlich erhitzt wird, während der
andere Teilstrom ungehindert und ohne zusätzliche Erhitzung
in den Filter 2 eintritt. Bei der Ausführungsform gemäß Fig.
1 ist ein Heizband 4 vorgesehen, das beispielsweise etwa die
Hälfte des Rohrquerschnitts ausfüllt und sich in Strömungsrichtung
erstreckende spaltenförmige Kanäle bildet, durch
die der Abgasteilstrom unter Aufheizung hindurchtritt. Der
verbleibende Bereich des Abgasrohres 1 bleibt von dem Teilstromzuheizer
frei, so daß durch diesen Bereich des Rohres
das Abgas 6 ohne zusätzliche Aufheizung in den Filter 2
eintreten kann.According to the
Der Teilstromzuheizer 3 in Form des Heizbandes 4 wird
so dicht an die Eintrittsfläche des Rußfilters 2 gesetzt,
daß sich der aufgeheizte Teilstrom und der nicht aufgeheizte
Teilstrom praktisch nicht vermischen können. Dimensionierung
und Heizleistung des Teilstromzuheizers 3 in Form des Heizbandes
4 werden derart gewählt, daß der zusätzlich aufgeheizte
Abgasteilstrom mit einer solchen Temperatur in den
Filter 2 eintritt, die geeignet ist, die Partikel zu entzünden,
bzw. eine selbsttragende Glimmverbrennung der Beladung
des Filters 2 zu initiieren.The
Der Teilstromzuheizer 3, hier als Heizband 4 ausgebildet,
kann vorteilhaft aus leitfähiger Keramik hergestellt
sein; aber auch andere Heizelemente, beispielsweise auf
Halbleiterbasis oder auf Metallbasis können Verwendung finden.The
Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 entspricht im wesentlichen
der gemäß Fig. 1, wobei die Bezugszeichen die vorgegebene
Bedeutung besitzen; die vorliegende Ausführungsform
unterscheidet sich von der gemäß Fig. 1 dadurch, daß als
Teilstromzuheizer 3 ein wabenförmiges Heizelement 5 verwendet
wird, das ringförmig dem Abgasrohr innen und in unmittelbarer
Nachbarschaft zur Eintrittsfläche des Filters 2 anliegt;
auf diese Weise wird eine Vielzahl von sich in Strömungsrichtung
erstreckenden Kanälen zum Durchtritt eines
ringförmigen Abgasteilstromes gebildet, der zusätzlich erhitzt
wird, während ein rohrförmiger Kanal mittig im Rohr
zum ungehinderten Durchtritt des anderen Abgasteilstromes
verbleibt.The embodiment according to FIG. 2 essentially corresponds
1, wherein the reference numerals the predetermined
Have meaning; the present embodiment
differs from that of FIG. 1 in that as
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
wird in Figur 3 wiedergegeben. Hierbei ist in einem rohrförmigen
Filtergehäuse 1 mit einem Durchmesser von etwa 15 cm
der Partikelfilter 2 angeordnet. Vor diesem (bezogen auf die
Strömungsrichtung des Motorabgases) ist ein wabenförmiger
Teilstromheizer 4 zentrisch im Gehäuse 1 angeordnet; dieser
Teilstromheizer 4 hat im vorliegenden Fall einen etwa quadratischen
Querschnitt und einer Kantenlänge von ungefähr 6
cm. Die elektrische Kontaktierung 3 ist beispielsweise stekkerförmig
auf der Eintrittsfläche des Motorabgases 6 in den
wabenförmigen Teilstromheizer 4 angeordnet.Another preferred embodiment of the invention
is shown in Figure 3. Here is in a
Bei dieser Ausführungsform wird von einer Temperatur
des Motorabgases 6 von etwa 100 Grad C ausgegangen; dieses
Motorabgas 6 wird durch die Anordnung des wabenförmigen
Teilstromheizers 4 in einen etwa ringförmigen Teilstrom
unveränderter Temperatur geteilt, der seitwärts den Teilstromheizer
4 in Richtung auf den Partikelfilter 2 ohne zusätzliche
Erhitzung umfließt, sowie einen zweiten Teilstrom,
der den wabenförmigen Teilstromheizer 4 unter Erhitzung auf
beispielsweise etwa 650 Grad C durchtritt und mit dieser
Temperatur in den Partikelfilter 2 eintritt.In this embodiment, a temperature
the
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäß bevorzugten Nutzung eines wabenförmigen Teilstromheizers, insbesondere gemäß hier beschriebende Ausführungsform nach Figur 3 besteht in seiner kompakten Form, die die Übertragung der elektrischen Leistung auf das Abgas in kleinem Volumen ermöglicht, was wiederum relativ kleine Baugrößen des Partikelfiltersystems erlaubt. A major advantage of the preferred according to the invention Use of a honeycomb partial flow heater, in particular according to the embodiment according to FIG. 3 described here exists in its compact form, which is the transfer of the electrical power to the exhaust gas in a small volume enables which in turn is relatively small sizes of the particle filter system allowed.
In Kenntnis dieses Lösungsprinzips ist es jedem Durchschnittsfachmann
möglich, durch entsprechende Versuche die
Dimension des Teilstromzuheizers 3 und dessen Heizleitung in
Abhängigkeit von dem Querschnitt des Abgasrohres bzw. Filtergehäuses
1, Menge, Eintrittstemperatur, Art und Belastung
des Abgasstromes 6 zu bestimmen, ohne hierbei erfinderisch
werden zu müssen.Knowing this principle of solution, it is every average specialist
possible through appropriate experiments
Dimension of the
Besonders vorteilhaft an dem erfindungsgemäßen Verfahren
bzw. an der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Umstand,
daß die Aufteilung des Abgasstromes in einen zusätzlich
aufzuheizenden Teilstrom und einen nicht zusätzlich
aufzuheizenden Teilstrom durch konstruktive Ausbildung des
Teilstromzuheizers 3 und dessen Anordnung im Abgasrohr ohne
weitere Notwendigkeit einer Steuerung, Umleitung o.ä. des
Abgasstromes ermöglicht wird. Ein weiterer erfindungsgemäßer
Vorteil ist der erkenntlich geringere Energiebedarf der
erfindungsgemäßen Vorrichtung, weil nur ein Teilstrom aufgeheizt
werden muß. Die Erfindung ermöglicht die gezielte
Entzündung der Partikel an einem bestimmten Bereich der
Eintrittsfläche des aufgeheizten Abgases in den Filter und,
hiervon ausgehend, das Freibrennen des gesamten Filters
durch selbsttragende Verglimmung. Einfache Versuche ermöglichen
zudem, in Abhängigkeit der vorgenannten Abgas- und
Anlageparameter die Dimensionierung des Teilstromzuheizers 3
mit dem Ziel zu optimieren, den Energieverbrauch zur Initiierung
des Abbrandes des Filters zu minimieren.Particularly advantageous in the method according to the invention
or on the device according to the invention is the fact
that the division of the exhaust gas flow into an additional
partial flow to be heated and not an additional one
partial flow to be heated by constructive training of the
Claims (8)
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- 2001-08-21 EP EP01120085A patent/EP1188907A3/en not_active Withdrawn
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PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 007, no. 025 (M-190), 2. Februar 1983 (1983-02-02) & JP 57 179316 A (NIPPON JIDOSHA BUHIN SOGO KENKYUSHO KK), 4. November 1982 (1982-11-04) * |
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 007, no. 173 (M-232), 30. Juli 1983 (1983-07-30) & JP 58 077118 A (NIPPON JIDOSHA BUHIN SOGO KENKYUSHO KK;OTHERS: 01), 10. Mai 1983 (1983-05-10) * |
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 008, no. 136 (M-304), 23. Juni 1984 (1984-06-23) & JP 59 037224 A (NIPPON TOKUSHU TOGYO KK), 29. Februar 1984 (1984-02-29) * |
Also Published As
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