WO2019091661A1 - Verfahren zum betreiben eines partikelfilters - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method for operating a particulate filter of a vehicle, in which ash is introduced into a filter body of the particulate filter. For this purpose, at least one ash-maker is burned.
  • Exhaust systems for draining and purifying exhaust gases from an internal combustion engine may include a particulate filter.
  • a particulate filter in particular filters ash and soot particles from the exhaust gas, which then settle in the filter material.
  • the effect described below may occur. Large particles are filtered relatively well because they are likely to hit and stick to filter material due to their size. With very small particles, it can be observed with some particle filters that, starting from a brand-new particle filter, an increase in the filtration efficiency can be observed in the initial phase of the use of the particle filter. This is due to the fact that very small particles tend to adhere to particles already deposited in the filter material rather than to the clean filter material of a brand new particulate filter.
  • particle filters are known from the prior art, in which the filtration, in particular in a cell structure of the filter, is based on at least one or more of the following effects: diffusion, trapping, inertial separation, sieving.
  • a method for the artificial incineration of a particulate filter is known.
  • an ash layer is applied as a filter cake in a new state targeted on a particulate filter.
  • a first method in which a special fuel is used as the first filling of the vehicle, a second method in which a special ash-forming oil is supplied to the vehicle.
  • a third method a direct coating of the channel surface of the
  • Particulate filter used with an ash maker, which is burned in a downstream process.
  • Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • Vehicle ash is introduced into a filter body of the particulate filter.
  • at least one ash-maker is burned.
  • the ash to be introduced into the filter body of the particulate filter is formed by burning a carrier material of the ash-forming agent arranged on an input-side end face of the filter body. In this end face is in the flow direction of exhaust gas through the
  • At least one non-flammable component of the ash-forming agent is arranged on the carrier material.
  • a combustion residue of the ash-forming agent namely the ash, is produced. This ash is then mixed with the exhaust gas in the filter body of the
  • Particle filter registered and increases the filtration efficiency of the particulate filter.
  • this is done in a particularly simple manner, since only the carrier material with the non-combustible constituent needs to be arranged on the input-side end face of the filter body and then the carrier material is burned. This allows the ashes with very low cost and especially
  • an internal combustion engine of the vehicle equipped with the particulate filter can be put into operation to cause the burning of the carrier material. This, too, makes the method particularly inexpensive and inexpensive.
  • metal-containing wastes for example, can be applied to the front side as the ash-forming agent, so that the ash-forming agent can be made available very inexpensively.
  • Aschemorners can in particular a residue or a waste, preferably from a foundry or preferably from wastewater treatment or more preferably from waste incineration or the like.
  • At least one paper and / or at least one plastic can be used as the carrier material.
  • paper provided with a metal layer can be provided in a particularly simple and cost-effective manner and arranged on the input-side front side of the filter body.
  • a sludge containing metals and / or metal oxides can also be arranged on the carrier material in the form of the paper and / or plastic in order to remove the ash after the carrier material has been burnt
  • a suspension or a sludge containing in particular metals and / or metal oxides may contain organic material as support material, and the suspension or the sludge may be applied to the end face of the filter body. Further preferably, it is possible, this suspension or sludge, or the
  • a container preferably a bag, which further preferably comprises as a component plastic or consists of this, and to arrange this as stated above in the exhaust system.
  • this container releases the substance contained therein and it comes to the ashing of the particulate filter.
  • a metal layer applied to the carrier material and / or a metal suspension applied to the carrier material are used. This way you can be very accurate specify an amount of ash, which is to be introduced into the filter body of the particulate filter.
  • the at least one ash generator can be arranged in the form of at least one ball on the end face of the filter body.
  • balls of metal paper ie paper provided with a metal layer
  • the carrier material is burnt.
  • the ash is formed from the coils, which is registered with the exhaust gas in the filter body. Paper balls of metal paper or with metal mud
  • a metal ball provided paper ball can be very easily arrange on the front side of the filter body.
  • it can be very well ensured that the filter body can be flowed through largely unhindered by the exhaust gas despite the attachment of the ash generator on the input-side end face.
  • Particulate filter based on the planned flow direction of the exhaust gas, preferably in the inlet or preferably in the outlet hopper of a catalyst or more preferably in the inlet and outlet hopper of the catalyst to arrange the ash.
  • a catalyst is, based on the scheduled flow of the exhaust gas upstream of the particulate filter.
  • the at least one ash generator is arranged in the form of a plurality of individual parts on the end face of the filter body.
  • strips or chips of the carrier material with the non-combustible constituent can be arranged thereon on the front side of the filter body. This also ensures that the exhaust gas can flow well into the filter body or can flow through the filter body.
  • Ash formed a plurality of passages for the exhaust gas.
  • the ash former arranged on the end face of the filter body can be perforated in order to ensure a good flowability of the filter body for the exhaust gas.
  • at least one adhesive is applied to the at least one ash generator, by means of which the at least one
  • Ash is held on the front side of the filter body. So it can be particularly well ensured that walls of the filter body are very uniformly applied to the ash, which is formed by the burning of the carrier material.
  • Particulate filter contributes.
  • an internal combustion engine of the vehicle is operated such that suitable conditions are set in the region of the at least one ash generator for burning the carrier material.
  • suitable conditions are set in the region of the at least one ash generator for burning the carrier material.
  • Internal combustion engine can be operated suitably, so that in the region of the at least one ash maker a sufficiently high temperature for burning the carrier material and sufficient oxygen is present. Will then after the
  • Particle filter equipped vehicle adjusted such that the ash is at least predominantly deposited on at least one wall of the filter body. Because so over the length of the wall away through the ashes caused, improved
  • Filtration efficiency of the filter body can be used. For example, a low mass flow of the exhaust gas through the particulate filter ensures that the exhaust gas in the
  • the particle filter for filtering particles from the exhaust gas of an internal combustion engine operated as a gasoline engine the vehicle equipped with the particulate filter is used.
  • the targeted increase in filtration efficiency by introducing the ash in the filter body ensures that already reaches low particle emissions in the first few miles while driving the vehicle become.
  • a particulate filter is provided, which for use with the
  • an edge region is to be understood as meaning an area which covers 20% or less of the end face.
  • a distribution of the ash charge can be determined experimentally, by means of a simulation or by means of a comparative calculation.
  • the variation of the ash charge over the inlet cross-section, that is, on the front side of the particulate filter is selected such that a higher filter effect results after introducing the ash-forming agent into the particulate filter than with a uniform distribution of the ash-forming agent.
  • 1 is a schematic sectional view of a particle filter of a
  • Vehicle which has a filter body, wherein at one input side end face of the filter body, an ash is arranged;
  • FIG. 2 schematically shows a motor vehicle having an internal combustion engine, wherein the particle filter according to FIG. 1 is arranged in an exhaust gas line of the internal combustion engine;
  • Fig. 3 schematically shows an internal combustion engine, wherein in one
  • Exhaust line of the internal combustion engine of the particulate filter according to FIG. 1 and a catalyst are arranged.
  • a particulate filter 1 is shown in a schematic sectional view.
  • Particulate filter 1 comprises a housing 2, in which a filter body 3 is arranged.
  • the filter body 3 has a plurality of channels 4, which are flowed through during operation of exhaust gas and in the present case are closed by plug 5 shown schematically end.
  • a flow direction of the exhaust gas through the particulate filter 1 is illustrated in FIG. 1 by an arrow 6.
  • a merely schematically shown ash image 8 is arranged at an input side seen in this flow direction end face 7 of the filter body 3 in the present case. By burning off the ash maker 8 ash is generated. This ash is then added to the exhaust gas in the filter body 3.
  • the ash-forming 8 for example, by a ball or a plurality of
  • the ash generator 8 comprises a carrier material 9, on which at least one non-combustible component 10 of the ash-forming device 8 is arranged.
  • the carrier material 9 may be a paper in the case of the metal paper.
  • the incombustible component 10 is then provided by a metal layer disposed on the paper. Burn that
  • Support material 9 the ash is formed, and this ash is introduced into the filter body 3 of the particulate filter 1.
  • the ash generator 8 can be very easily arranged in an inlet region 1 1 of the housing 2, in which the housing 2 widens in a funnel shape towards the filter body 3.
  • the ash former in the form of the metal paper can be introduced into the inlet region 11 via a front access opening of the particulate filter 1, in particular into the inlet region 11. Even if a majority Such balls are in the inlet region 1 1, that is arranged on the input side end face 7 of the filter body 3, yet the filter body 3 can be well flowed through by exhaust gas.
  • At least one adhesive 17 can be applied to the ash former 8, which ensures adhesion of the ash maker 8 to the end face 7 of the filter body 3. This is especially true if the ash former 8, unlike in Fig. 1 shown schematically, is formed substantially flat and on the end face 7 is substantially flat.
  • carrier material 9 it is also possible to use combustible constituents of a sludge containing metals and / or oxides, in particular metal oxides. Such a metal sludge can also be applied to the end face 7 of the filter body 3 with very little effort. It is also possible for a metal suspension to be applied to a carrier body or the carrier material 9 made of paper and / or plastic, and then the ash former 8 provided in this way to be arranged in the inlet region 11.
  • the non-flammable constituents 10 of the ash-forming agent 8 may in particular contain zinc and / or magnesium and / or aluminum and / or oxides of these metals.
  • the ash produced or formed by the burning of the ash-forming 8 or 8 is deposited mainly on walls 12, which limit the channels 4 circumferentially.
  • the formation or production of the ash from the ash generator 8 is preferably carried out here in an initial operation of the internal combustion engine 14.
  • the internal combustion engine 14 is arranged in a vehicle 15, which is equipped with the particle filter 1, and which is also shown in FIG. 2 also highly schematic.
  • Internal combustion engine 14 generated exhaust gas is supplied to the particulate filter 1, is also shown in Fig. 2.
  • the internal combustion engine 14 it is preferably ensured in the course of the production of the vehicle 15 that suitable conditions for burning the carrier material 9 are present in the inlet region 11.
  • suitable conditions for burning the carrier material 9 are present in the inlet region 11.
  • Internal combustion engine 14 are operated accordingly. By this initial operation of the internal combustion engine 14 and the engine is thus a
  • Carrier material 9 of the ash maker 8 burns and the ash is introduced into the filter body 3.
  • the ash former 8 can also be in the manner of a substantially the end face. 7
  • Such a layer may in particular have perforations, so that passages for the exhaust gas are provided.
  • the internal combustion engine 14 is arranged in a vehicle (not shown) which is equipped with the particle filter 1, as shown in FIGS. 1 and 2.
  • Internal combustion engine 14 generated exhaust gas is supplied to the particulate filter 1, is also shown in Fig. 3.
  • Internal combustion engine 14 and the engine is thus a

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Partikelfilters (1) eines Fahrzeugs, bei welchem Asche in einen Filterkörper (3) des Partikelfilters (1) eingebracht wird, indem wenigstens ein Aschebildner (8) verbrannt wird. Die in den Filterkörper (3) des Partikelfilters (1) einzubringende Asche wird gebildet, indem ein an einer in eine Strömungsrichtung (6) von Abgas durch den Partikelfilter (1) gesehen eingangsseitigen Stirnseite (7) des Filterkörpers (3) angeordnetes Trägermaterial (9) des Aschebildners (8) verbrannt wird. Auf dem Trägermaterial (9) ist wenigstens ein nicht brennbarer Bestandteil (10) des Aschebildners (8) angeordnet.

Description

Verfahren zum Betreiben eines Partikelfilters
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Partikelfilters eines Fahrzeugs, bei welchem Asche in einen Filterkörper des Partikelfilters eingebracht wird. Hierfür wird wenigstens ein Aschebildner verbrannt.
Abgasanlagen zum Ableiten und Reinigen von Abgasen aus einem Verbrennungsmotor können einen Partikelfilter aufweisen. Ein Partikelfilter filtert insbesondere Asche- und Rußpartikel aus dem Abgas, die sich dann im Filtermaterial absetzen. Bei manchen Partikelfiltern für Ottomotoren kann dabei der im Folgenden beschriebene Effekt auftreten. Große Partikel werden verhältnismäßig gut gefiltert, da diese aufgrund ihrer Größe mit hoher Wahrscheinlichkeit auf Filtermaterial treffen und an diesem haften bleiben. Bei sehr kleinen Partikeln ist bei manchen Partikelfiltern zu beobachten, dass ausgehend von einem fabrikneuen Partikelfilter in der Anfangsphase des Gebrauchs des Partikelfilters eine Steigerung der Filtrationseffizienz zu beobachten ist. Dies ist darauf zurückzuführen, dass sehr kleine Partikel eher an bereits im Filtermaterial abgesetzten Partikeln anhaften als an dem sauberen Filtermaterial eines fabrikneuen Partikelfilters. Weiter sind aus dem Stand der Technik Partikelfilter bekannt, bei welchen die Filtrierung, insbesondere in einer Zellstruktur des Filters, wenigstens auf einem oder mehreren der nachfolgenden genannten Effekte beruht: Diffusion, Abfangen, Trägheitsabscheidung, Siebung.
Aus der DE 10 2016 103 735 A1 ist ein Verfahren zur künstlichen Veraschung eines Partikelfilters bekannt. Dabei wird auf einen Partikelfilter gezielt eine Ascheschicht als Filterkuchen im Neuzustand aufgebracht. Beschrieben ist ein erstes Verfahren, bei dem ein spezieller Kraftstoff als Erstbefüllung des Fahrzeugs verwendet wird, ein zweites Verfahren, bei dem ein spezielles aschebildendes Öl dem Fahrzeug zugeführt wird. In einem dritten Verfahren wird eine direkte Beschichtung der Kanaloberfläche des
Partikelfilters mit einem Aschebildner verwendet, der in einem nachgeschalteten Prozess abgebrannt wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes oder zumindest alternatives Verfahren bereitzustellen, um eine Filtrationseffizienz, insbesondere in einem anfänglichen Lebenszyklus eines Partikelfilters, zu steigern. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu
verbessern, dass die Asche auf besonders einfache Art und Weise in den Filterkörper des Partikelfilters eingebracht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der Beschreibung.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Partikelfilters eines
Fahrzeugs wird Asche in einen Filterkörper des Partikelfilters eingebracht. Hierfür wird wenigstens ein Aschebildner verbrannt. Die in den Filterkörper des Partikelfilters einzubringende Asche wird gebildet, indem ein an einer eingangsseitigen Stirnseite des Filterkörpers angeordnetes Trägermaterial des Aschebildners verbrannt wird. Bei dieser Stirnseite handelt es sich um die in eine Strömungsrichtung von Abgas durch den
Partikelfilter gesehen eingangsseitige Stirnseite. Auf dem Trägermaterial ist wenigstens ein nicht brennbarer Bestandteil des Aschebildners angeordnet. Durch das Verbrennen des Trägermaterials wird also ein Verbrennungsrückstand des Aschebildners, nämlich die Asche, erzeugt. Diese Asche wird dann mit dem Abgas in den Filterkörper des
Partikelfilters eingetragen und erhöht die Filtrationseffizienz des Partikelfilters. Dies erfolgt jedoch auf besonders einfache Art und Weise, da lediglich das Trägermaterial mit dem nicht brennbaren Bestandteil an der eingangsseitigen Stirnseite des Filterkörpers angeordnet zu werden braucht und anschließend das Trägermaterial verbrannt wird. Dadurch lässt sich die Asche mit besonders geringen Kosten und besonders
aufwandsarm in den Partikelfilter einbringen.
Zudem kann bei einem Testen des Fahrzeugs während einer Fertigung desselben eine Verbrennungskraftmaschine des mit dem Partikelfilter ausgestatteten Fahrzeugs in Betrieb genommen werden, um das Verbrennen des Trägermaterials zu bewirken. Auch dies macht das Verfahren besonders aufwandsarm und kostengünstig.
Des Weiteren können beispielsweise metallhaltige Abfälle als der Aschebildner auf die Stirnseite aufgebracht werden, sodass sich der Aschebildner sehr kostengünstig bereitstellen lässt. Zum Bereitstellen auch des nicht brennbaren Bestandteils des
Aschebildners kann insbesondere ein Reststoff beziehungsweise ein Abfallstoff, vorzugsweise aus einer Gießerei oder bevorzugt aus der Abwasserreinigung oder besonders bevorzugt aus der Müllverbrennung oder dergleichen verwendet werden.
Durch das Einbringen der Asche in den Filterkörper des Partikelfilters lässt sich bereits unmittelbar zu Beginn der Lebensdauer des Partikelfilters eine hohe Filtrationseffizienz des Partikelfilters erreichen. Dementsprechend braucht insbesondere zu Betriebsbeginn des Partikelfilters eine Verbrennungskraftmaschine des mit dem Partikelfilter
ausgestatteten Fahrzeugs nicht oder in einem geringeren Maße derart betrieben zu werden, dass eine Bildung von Ru ßpartikeln möglichst weitgehend reduziert ist. Auch dies vereinfacht das Verfahren. Des Weiteren können Einsparpotentiale im Hinblick auf Bauteile beziehungsweise Vorrichtungen realisiert werden, welche insbesondere zur Reduzierung der Partikelbildung und zum Einbringen der Asche in den Filterkörper des Partikelfilters erforderlich sind, sowie im Hinblick auf Personalkosten, insbesondere für die Entwicklung.
Als das Trägermaterial kann wenigstens ein Papier und/oder wenigstens ein Kunststoff verwendet werden. Etwa mit einer Metallschicht versehenes Papier lässt sich nämlich besonders einfach und kostengünstig bereitstellen und an der eingangsseitigen Stirnseite des Filterkörpers anordnen. Es kann jedoch auch ein Metalle und/oder Metalloxide enthaltender Schlamm auf dem Trägermaterial in Form des Papiers und/oder Kunststoffs angeordnet werden, um nach dem Verbrennen des Trägermaterials die Asche
bereitzustellen. Des Weiteren kann eine, insbesondere Metalle und/oder Metalloxide aufweisende, Suspension beziehungsweise ein Schlamm organisches Material als Trägermaterial enthalten, und es kann die Suspension beziehungsweise der Schlamm auf die Stirnseite des Filterkörpers aufgebracht werden. Weiter vorzugsweise ist es ermöglicht, diese Suspension oder diesen Schlamm, beziehungsweise die zur
Veraschung des Partikelfilers vorgesehene Substanz, vorzugsweise wenigstens den Aschebildner, in einem, vorzugsweise brennbaren, Behältnis, vorzugsweise einem Beutel, welcher weiter vorzugsweise als einen Bestandteil Kunststoff aufweist oder aus diesem besteht, aufzunehmen und diesen wie zuvor dargelegt in der Abgasanlage anzuordnen. Insbesondere unter einer thermischen Wirkung des Abgases gibt dieses Behältnis die darin enthaltene Substanz frei und es kommt zur Veraschung des Partikelfilters.
Vorzugsweise wird als der wenigstens eine nicht brennbare Bestandteil eine auf das Trägermaterial aufgebrachte Metallschicht und/oder eine auf das Trägermaterial aufgebrachte Metallsuspension verwendet. Auf diese Weise lässt sich besonders genau eine Menge an Asche vorgeben, welche in den Filterkörper des Partikelfilters eingebracht werden soll.
Der wenigstens eine Aschebildner kann in Form wenigstens eines Knäuels an der Stirnseite des Filterkörpers angeordnet werden. Beispielsweise können Knäuel aus Metallpapier, also mit einer Metallschicht versehenem Papier, an der Stirnseite des Filterkörpers angeordnet werden, und dann wird das Trägermaterial verbrannt. So wird aus den Knäueln die Asche gebildet, welche mit dem Abgas in den Filterkörper eingetragen wird. Papierknäuel aus Metallpapier oder mit Metallschlamm
beziehungsweise einer Metallsuspension versehene Papierknäuel lassen sich sehr einfach an der Stirnseite des Filterkörpers anordnen. Zudem kann so sehr gut dafür gesorgt werden, dass der Filterkörper trotz des Anbringens des Aschebildners an der eingangsseitigen Stirnseite weitgehend ungehindert von dem Abgas durchströmt werden kann.
Als eine weitere, zusätzliche Möglichkeit wird vorgeschlagen, stromaufwärts zum
Partikelfilter, bezogen auf die planmäßige Strömungsrichtung des Abgases, vorzugsweise im Eingangs- oder bevorzugt im Ausgangstrichter eines Katalysators oder besonders bevorzugten im Eingangs- und im Ausgangstrichter des Katalysators, den Aschebildner anzuordnen. Ein solcher Katalysator ist, bezogen auf die planmäßige Strömung des Abgases dem Partikelfilter vorgelagert.
Dies lässt sich zusätzlich oder alternativ erreichen, wenn gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der wenigstens eine Aschebildner in Form einer Vielzahl von Einzelteilen an der Stirnseite des Filterkörpers angeordnet wird. Beispielsweise können Streifen oder Schnipsel des Trägermaterials mit dem nicht brennbaren Bestandteil darauf an der Stirnseite des Filterkörpers angeordnet werden. So ist auch sichergestellt, dass das Abgas gut in den Filterkörper einströmen beziehungsweise durch den Filterkörper hindurchströmen kann.
Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass in dem wenigstens einen
Aschebildner eine Mehrzahl von Durchlässen für das Abgas ausgebildet wird.
Beispielsweise kann der an der Stirnseite des Filterkörpers angeordnete Aschebildner perforiert werden, um eine gute Durchströmbarkeit des Filterkörpers für das Abgas sicherzustellen. Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn auf den wenigstens einen Aschebildner wenigstens ein Haftmittel aufgebracht wird, mittels welchem der wenigstens eine
Aschebildner an der Stirnseite des Filterkörpers gehalten wird. So kann besonders gut sichergestellt werden, dass Wände des Filterkörpers sehr gleichmäßig mit der Asche beaufschlagt werden, welche durch das Abbrennen des Trägermaterials gebildet wird.
Als weiter vorteilhaft hat sich gezeigt, dass ein Verbrennungsprodukt, welches sich insbesondere bei einer Verbrennung organischer Bestandteile des Aschebildners und/oder des Trägermaterials bildet, zur Steigerung der Filtrationswirkung des
Partikelfilters beiträgt.
Vorzugsweise wird im Rahmen einer Fertigung des mit dem Partikelfilter ausgestatteten Fahrzeugs eine Verbrennungskraftmaschine des Fahrzeugs derart betrieben, dass im Bereich des wenigstens einen Aschebildners zum Verbrennen des Trägermaterials geeignete Bedingungen eingestellt werden. Beispielsweise kann bei einem Bandendetest, wie er bei der Fertigung des Fahrzeugs durchgeführt wird, die
Verbrennungskraftmaschine geeignet betrieben werden, sodass im Bereich des wenigstens einen Aschebildners eine ausreichend hohe Temperatur zum Verbrennen des Trägermaterials und ausreichend Sauerstoff vorhanden ist. Wird dann nach dem
Bandendetest das Fahrzeug einem Nutzer übergeben, so weist der Partikelfilter bereits die aufgrund des Einbringens der Asche in den Filterkörper gesteigerte Filtrationseffizienz auf. Dies führt im Realbetrieb des Fahrzeugs zu einem besonders geringen
Partikelausstoß.
Vorzugsweise werden eine Temperatur und/oder ein Massenstrom des durch den
Partikelfilter strömenden Abgases einer Verbrennungskraftmaschine des mit dem
Partikelfilter ausgestatteten Fahrzeugs derart eingestellt, dass die Asche zumindest überwiegend auf wenigstens einer Wand des Filterkörpers abgelagert wird. Denn so kann über die Länge der Wand hinweg die durch die Asche bewirkte, verbesserte
Filtrationseffizienz des Filterkörpers genutzt werden. Beispielsweise sorgt ein geringer Massenstrom des Abgases durch den Partikelfilter dafür, dass das Abgas im
Wesentlichen auf der Wand des Filterkörpers abgelagert wird und in geringerem Ausmaß an einem verschlossenen Ende eines durch die Wand begrenzten Kanals, welcher in dem Partikelfilter ausgebildet ist.
Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn der Partikelfilter zum Filtern von Partikeln aus dem Abgas einer als Ottomotor betriebenen Verbrennungskraftmaschine des mit dem Partikelfilter ausgestatteten Fahrzeugs verwendet wird. Denn bei einem Ottomotor, welcher im Betrieb im Vergleich zu einem Dieselmotor eine geringere Masse an Ru ßpartikeln freisetzt, sorgt das gezielte Erhöhen der Filtrationseffizienz durch das Einbringen der Asche in den Filterkörper dafür, dass im Fahrbetrieb des Fahrzeugs bereits auf den ersten Kilometern niedrige Partikelemissionen erreicht werden.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
Weiter ist ein Partikelfilter vorgesehen, welcher zur Verwendung mit dem
vorgeschlagenen Verfahren geeignet ist.
In einer bevorzugt Ausführungsform der Erfindung weist der Partikelfilter an seiner Stirnseite eine ungleichmäßige Verteilung des Aschebildners auf, sogenannte Variation der Aschebeladung über den Eintrittsquerschnitt. Vorzugsweise ist in einem Randbereich der Stirnseite der Partikelfilter mit weniger Asche beladen als in anderen Bereichen der Stirnseite. Im Sinne der Erfindung ist unter einem Randbereich ein Bereich zu verstehen, welcher 20% oder weniger der Stirnseite bedeckt. Vorzugsweise nimmt die
Aschebeladung in einer radialen Richtung von außen nach innen auf der Stirnseite des Partikelfilters zu. Weiter vorzugsweise nimmt die Aschebeladung in einer radialen Richtung von innen nach au ßen auf der Stirnseite des Partikelfilters zu. Vorzugsweise kann eine Verteilung der Aschebeladung versuchstechnische, mittels einer Simulation oder mittels einer Vergleichsrechnung ermittelt werden. Insbesondere ist die Variation der Aschebeladung über den Eintrittsquerschnitt, also auf der Stirnseite des Partikelfilters, derart gewählt, dass sich eine höhere Filterwirkung nach Einbringen des Aschebildners in den Partikelfilter ergibt, als bei einer gleichmäßigen Verteilung des Aschebildners.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in einer schematisierten Schnittansicht einen Partikelfilter eines
Fahrzeugs, welcher einen Filterkörper aufweist, wobei an einer eingangsseitigen Stirnseite des Filterkörpers ein Aschebildner angeordnet ist; und
Fig. 2 schematisiert ein Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine, wobei in einem Abgasstrang der Verbrennungskraftmaschine der Partikelfilter gemäß Fig. 1 angeordnet ist;
Fig. 3 schematisiert eine Verbrennungskraftmaschine, wobei in einem
Abgasstrang der Verbrennungskraftmaschine der Partikelfilter gemäß Fig. 1 und ein Katalysator angeordnet sind.
In Fig. 1 ist in einer schematischen Schnittansicht ein Partikelfilter 1 gezeigt. Der
Partikelfilter 1 umfasst ein Gehäuse 2, in welchem ein Filterkörper 3 angeordnet ist. Der Filterkörper 3 weist eine Vielzahl von Kanälen 4 auf, welche im Betrieb von Abgas durchströmt werden und vorliegend durch schematisch dargestellte Stopfen 5 endseitig verschlossen sind. Eine Strömungsrichtung des Abgases durch den Partikelfilter 1 ist in Fig. 1 durch einen Pfeil 6 veranschaulicht. An einer in diese Strömungsrichtung gesehen eingangsseitigen Stirnseite 7 des Filterkörpers 3 ist vorliegend ein lediglich schematisch dargestellter Aschebildner 8 angeordnet. Durch ein Abbrennen des Aschebildners 8 wird Asche erzeugt. Diese Asche wird dann mit dem Abgas in den Filterkörper 3 eingetragen.
Der Aschebildner 8 kann beispielsweise durch ein Knäuel oder eine Mehrzahl von
Knäueln aus Metallpapier gebildet sein. Dementsprechend umfasst der Aschebildner 8 ein Trägermaterial 9, auf welchem wenigstens ein nicht brennbarer Bestandteil 10 des Aschebildners 8 angeordnet ist. Bei dem Trägermaterial 9 kann es sich im Falle des Metallpapiers um ein Papier handeln. Der nicht brennbare Bestandteil 10 ist dann durch eine auf dem Papier angeordnete Metallschicht bereitgestellt. Verbrennt das
Trägermaterial 9, so wird die Asche gebildet, und diese Asche wird in den Filterkörper 3 des Partikelfilters 1 eingebracht.
Der Aschebildner 8 lässt sich sehr einfach in einem Einlassbereich 1 1 des Gehäuses 2 anordnen, in welchem sich das Gehäuse 2 zu dem Filterkörper 3 hin trichterförmig erweitert. Beispielsweise kann der Aschebildner in Form des Metallpapiers über eine frontseitige Zugangsöffnung des Partikelfilters 1 in den Einlassbereich 1 1 eingebracht, insbesondere in den Einlassbereich 1 1 hineingestopft werden. Selbst wenn eine Mehrzahl derartiger Knäuel in dem Einlassbereich 1 1 , also an der eingangsseitigen Stirnseite 7 des Filterkörpers 3, angeordnet werden, kann dennoch der Filterkörper 3 gut von Abgas durchströmt werden.
Auf den Aschebildner 8 kann wenigstens ein Haftmittel 17 aufgebracht sein, welches für ein Anhaften des Aschebildners 8 an der Stirnseite 7 des Filterkörpers 3 sorgt. Dies gilt insbesondere, wenn der Aschebildner 8, anders als in Fig. 1 schematisch gezeigt, im Wesentlichen flächig ausgebildet ist und an der Stirnseite 7 im Wesentlichen flächig anliegt.
Als Trägermaterial 9 können auch brennbare Bestandteile eines Metalle und/oder Oxide, insbesondere Metalloxide, enthaltenden Schlamms verwendet werden. Auch ein solcher Metallschlamm kann sehr aufwandsarm auf die Stirnseite 7 des Filterkörpers 3 aufgebracht werden. Es kann auch eine Metallsuspension auf einen Trägerkörper beziehungsweise das Trägermaterial 9 aus Papier und/oder Kunststoff aufgebracht und dann der auf diese Weise bereitgestellte Aschebildner 8 in dem Einlassbereich 1 1 angeordnet werden. An nicht brennbaren Bestandteilen 10 kann der Aschebildner 8 insbesondere Zink und/oder Magnesium und/oder Aluminium und/oder Oxide dieser Metalle enthalten.
Vorliegend wird dafür gesorgt, dass sich die durch das Verbrennen des Aschebildners 8 erzeugte beziehungsweise gebildete Asche vorwiegend auf Wänden 12 ablagert, welche die Kanäle 4 umfangsseitig begrenzen. Dies kann erreicht werden, indem durch einen entsprechenden Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine 14, welche stromaufwärts des Partikelfilters 1 angeordnet ist (vergleiche Fig. 2), in dem Partikelfilter 1 eine geeignete Temperatur und ein geeigneter Massenstrom des Abgases eingestellt werden. Beim Hindurchtreten durch die Wände 12 werden die in dem Abgas enthaltenen Partikel zurückgehalten. Das Hindurchtreten des Abgases durch die Wände 12 ist in Fig. 1 durch entsprechende Pfeile 13 veranschaulicht.
Die Bildung beziehungsweise Erzeugung der Asche aus dem Aschebildner 8 wird vorliegend bevorzugt bei einem Erstbetrieb der Verbrennungskraftmaschine 14 durchgeführt. Die Verbrennungskraftmaschine 14 ist in einem Fahrzeug 15 angeordnet, welches mit dem Partikelfilter 1 ausgestattet ist, und welches in Fig. 2 ebenfalls stark schematisiert dargestellt ist. Eine Abgasleitung 16, über welche das von der
Verbrennungskraftmaschine 14 erzeugte Abgas dem Partikelfilter 1 zugeführt wird, ist in Fig. 2 ebenfalls gezeigt. Durch einen entsprechenden Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 14 wird bevorzugt im Zuge der Fertigung des Fahrzeugs 15 sichergestellt, dass in dem Einlassbereich 1 1 für das Verbrennen des Trägermaterials 9 geeignete Bedingungen vorliegen. Beispielsweise kann im Rahmen der Fertigung des Fahrzeugs 15 bei einem Bandendetest die
Verbrennungskraftmaschine 14 entsprechend betrieben werden. Durch diesen Erstbetrieb der Verbrennungskraftmaschine 14 beziehungsweise des Motors wird somit eine
Vorveraschung sichergestellt, bei welcher das an der Stirnseite 7 angeordnete
Trägermaterial 9 des Aschebildners 8 verbrennt und die Asche in den Filterkörper 3 eingetragen wird.
Der Aschebildner 8 kann auch nach Art einer im Wesentlichen die Stirnseite 7
bedeckenden Schicht auf die Stirnseite 7 des Filterkörpers 3 aufgebracht werden. Eine solche Schicht kann insbesondere Perforationen aufweisen, sodass Durchlässe für das Abgas bereitgestellt sind.
In Figur 3 ist die Verbrennungskraftmaschine 14, dies ist in einem Fahrzeug (nicht dargestellt) angeordnet, welches mit dem Partikelfilter 1 , wie dieser in Figur 1 und 2 dargestellt ist, ausgestattet ist. Eine Abgasleitung 16, über welche das von der
Verbrennungskraftmaschine 14 erzeugte Abgas dem Partikelfilter 1 zugeführt wird, ist in Fig. 3 ebenfalls gezeigt.
Durch einen entsprechenden Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 14 wird bevorzugt im Zuge der Fertigung des Fahrzeugs (nicht dargestellt) sichergestellt, dass für das Verbrennen des Trägermaterials geeignete Bedingungen vorliegen und wie zuvor dargelegt, Asche gebildet oder freigegeben wird.
Dabei ist stromaufwärts zum Partikelfilter 1 an den weiteren Einbringungsorten 21 , 22, also im Einlasstrichter 19 und im Auslasstrichter 20 des Katalysators 18, das
Trägermaterial mit dem Aschebildner angeordnet. Durch den Erstbetrieb der
Verbrennungskraftmaschine 14 beziehungsweise des Motors wird somit eine
Vorveraschung sichergestellt, bei welcher die Asche in den Partikelfilter 1 eingetragen wird. Bezugszeichenliste
1 Partikelfilter
2 Gehäuse
3 Filterkörper
4 Kanal
5 Stopfen
6 Pfeil
7 Stirnseite
8 Aschebildner
9 Trägermaterial
10 Bestandteil
1 1 Einlassbereich
12 Wand
13 Pfeil
14 Verbrennungskraftmaschine
15 Fahrzeug
16 Abgasleitung
17 Haftmittel
18 Katalysator
19 Einlasstrichter
20 Auslasstrichter
21 , 22 weiterer Einbringungsort

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Betreiben eines Partikelfilters (1 ) eines Fahrzeugs (15), bei welchem Asche in einen Filterkörper (3) des Partikelfilters (1 ) eingebracht wird, indem wenigstens ein Aschebildner (8) verbrannt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
die in den Filterkörper (3) des Partikelfilters (1 ) einzubringende Asche gebildet wird, indem ein an einer in eine Strömungsrichtung (6) von Abgas durch den Partikelfilter (1 ) gesehen eingangsseitigen Stirnseite (7) des Filterkörpers (3) angeordnetes Trägermaterial (9) des Aschebildners (8) verbrannt wird, auf welchem wenigstens ein nicht brennbarer Bestandteil (10) des Aschebildners (8) angeordnet ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
ein weiterer Einbringungsort (21 , 22) vorgesehen ist,
dass dieser weitere Einbringungsort (21 , 22) stromaufwärts zu diesem Partikelfilter (1 ) angeordnet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
der weitere Einbringungsort (21 , 22) wenigstens in einem Eingangstrichter (19) des Katalysators (18) oder in einem Ausgangstrichter (20) eines Katalysators (18) oder in beiden angeordnet ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die in den Filterkörper (3) des Partikelfilters (1 ) einzubringende Asche zusätzlich durch Ru ß aus der Verbrennung des Trägermaterials (9) des Aschebildners gebildet wird, dass dieses Trägermaterial (9) ein organisches Trägermaterial ist und dass dieser Ruß damit zur Steigerung der Filtrationswirkung des Partikelfilters (1 ) beiträgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
als das Trägermaterial (9) wenigstens ein Papier und/oder wenigstens ein Kunststoff und/oder wenigstens ein organisches Material einer Suspension verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
als der wenigstens eine nicht brennbare Bestandteil (10) eine auf das
Trägermaterial (9) aufgebrachte Metallschicht und/oder eine auf das Trägermaterial (9) aufgebrachte Metallsuspension verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der wenigstens eine Aschebildner (8) in Form wenigstens eines Knäuels und/oder einer Vielzahl von Einzelteilen an der Stirnseite (7) des Filterkörpers (3) angeordnet wird und/oder in dem wenigstens einen Aschebildner (8) eine Mehrzahl von
Durchlässen für das Abgas ausgebildet wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
auf den wenigstens einen Aschebildner (8) wenigstens ein Haftmittel (17) aufgebracht wird, mittels welchem der wenigstens eine Aschebildner (8) an der Stirnseite (7) des Filterkörpers (1 ) gehalten wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Rahmen einer Fertigung des mit dem Partikelfilter (1 ) ausgestatteten Fahrzeugs (15) eine Verbrennungskraftmaschine (14) des Fahrzeugs (15) derart betrieben wird, dass im Bereich des wenigstens einen Aschebildners (8) zum Verbrennen des Trägermaterials (9) geeignete Bedingungen eingestellt werden.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Temperatur und/oder ein Massenstrom des durch den Partikelfilter (1 ) strömenden Abgases einer Verbrennungskraftmaschine (14) des mit dem
Partikelfilter (1 ) ausgestatteten Fahrzeugs (15) derart eingestellt werden, dass die Asche zumindest überwiegend auf wenigstens einer Wand (12) des Filterkörpers (3) abgelagert wird.
1 1 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Partikelfilter (1 ) zum Filtern von Partikeln aus dem Abgas einer als Ottomotor betriebenen Verbrennungskraftmaschine (14) des mit dem Partikelfilter (1 ) ausgestatteten Fahrzeugs (15) verwendet wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Aschebildner (8) an der Stirnseite (7) des Partikelfilter (1 ) ungleichmäßig verteilt ist.
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