EP0364537A1 - Einrichtung zum entfernen brennbarer feststoffteilchen aus abgasen von verbrennungsmotoren - Google Patents

Einrichtung zum entfernen brennbarer feststoffteilchen aus abgasen von verbrennungsmotoren

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EP0364537A1
EP0364537A1 EP19890903681 EP89903681A EP0364537A1 EP 0364537 A1 EP0364537 A1 EP 0364537A1 EP 19890903681 EP19890903681 EP 19890903681 EP 89903681 A EP89903681 A EP 89903681A EP 0364537 A1 EP0364537 A1 EP 0364537A1
Authority
EP
European Patent Office
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solid particles
filter
hot air
annular
ring body
Prior art date
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Ceased
Application number
EP19890903681
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English (en)
French (fr)
Inventor
Siegfried Bilz
Wolfgang Schilling
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Knecht Filterwerk GmbH
Original Assignee
Knecht Filterwerk GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Knecht Filterwerk GmbH filed Critical Knecht Filterwerk GmbH
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    • F01N3/025—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust
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    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/30—Arrangements for supply of additional air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

Definitions

  • the invention relates to a device according to the preamble of claim 1.
  • a device is known from EP 0 152 623 B1.
  • the filter is heated there electrically, either upstream or by direct heating of the filter itself.
  • the object of the invention is to heat the filter in a non-electrical way with the highest possible efficiency.
  • An embodiment is shown in the drawing and shows a section through a heatable filter ring body installed in a hot air-carrying housing.
  • the heatable gas-permeable annular body 1 forming the filter is surrounded radially on the outside by a closed first annular space 2.
  • the combustible solid particles of the engine exhaust gas are introduced into the closed annular space 2 through a feed channel 3.
  • the introduction takes place with an exhaust gas stream which is branched off from an upstream collector (not shown), which can be a cyclone.
  • the solid particles to be burned have been separated from an exhaust gas stream and collected.
  • the annular body 1 with the annular space 2 surrounding it is installed in a tubular jacket 4.
  • One conically tapering end 5 of the tubular jacket serves to receive a burner 6 and a feed channel 7 for the tangential entry of fresh air.
  • a further annular space is formed around the tubular jacket 4 by a coaxial outer jacket 8, which is divided by a tubular partition into a first annular chamber 9 directly surrounding the annular space 2 and an additional annular chamber 10 surrounding this.
  • the annular chambers 9 and 10 are connected to one another at the end facing the burner.
  • the ring chamber 9 is in turn connected at its end facing away from the burner to the cylindrical cavity of the ring body 1.
  • a partial gas stream branched off from the exhaust gas stream of a combustion engine with separated soot solid particles enters the annular space 2.
  • the gas passes through the gas-permeable filter ring body 1 while the soot particles settle on the surface of the annular body 1.
  • the hot air stream mixed with the partial exhaust gas stream flows through the annular chambers 9 and 10 and leaves the annular chamber 10 through a nozzle 11 to the atmosphere. It is of course also possible to lead the exhaust gas back into the cleaned or unpurified main exhaust gas stream.
  • a radially perforated plate-like insert 12 is provided in the interior of the ring body 1, through which the Hot air is passed through.
  • the coaxially arranged annular chambers protect the annular body 1 from heat loss to the atmosphere.
  • the soot solid particles that are brought in from the radially outside and partially penetrate into the soot solid particles can be safely burned under the influence of the temperatures that can be generated on the filter.
  • the ring body 1 consists of a porous, heat-resistant material such as ceramic.
  • a diaphragm 13 can be attached axially at a distance in front of the burner 6, the effect of which can be varied or increased by additional means such as, for example, guide vanes.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Description

Einrichtung zum Entfernen brennbarer Feststoffteilchen aus Abgasen von Verbrennungsmotoren
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Einrichtung ist aus EP 0 152 623 B1 bekannt. Die Er¬ hitzung des Filters erfolgt dort jeweils elektrisch und zwar entweder stromauf oder durch direkte Erhit¬ zung des Filters selbst.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Erhit¬ zung des Filters auf nicht elektrischem Wege mit mög¬ lichst hohem Wirkungsgrad vorzunehmen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Ausbildung der Einrichtung nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Un¬ teransprüche .
Aus US 45 06 506 ist zwar bereits eine mit einer of¬ fenen Flamme betriebene Heizeinrichtung für ein Ab¬ gasfilter bekannt, jedoch ist dort das Filter einer¬ seits nicht in einem Abgasteilstrom angeordnet und andererseits greift die Heißluft dort auch nicht von stromab an dem Filter an. Dadurch ist jene Einrich¬ tung mit derjenigen nach der Erfindung nicht ver¬ gleichbar.
Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung darge¬ stellt und zeigt einen Schnitt durch einen erhitzba¬ ren Filter-Riπgkörper eingebaut in ein Heissluft füh¬ rendes Gehäuse.
Der erhitzbare gasdurchlässige das Filter bildende Ringkörper 1 ist radial außen von einem geschlossenen ersten Ringraum 2 umgeben. In den geschlossenen Ring¬ raum 2 werden die brennbaren Feststoffteilchen des Motorabgases durch einen Zuführkanal 3 eingebracht. Das Einbringen erfolgt mit einem aus einem nicht dar¬ gestellten vorgeschalteten Sammler, der ein Zyklon sein kann, abgezweigten Abgasstrom. In dem erwähnten Sammler sind die zu verbrennenden Feststoffteilchen aus einem Abgasstrom abgetrennt und gesammelt worden. Der Ringkörper 1 mit dem ihn umschließenden Ringraum 2 ist in einem rohrförmigen Mantel 4 eingebaut. Das eine konisch auslaufende Ende 5 des rohrförmigen Man¬ tels dient zur Aufnahme eines Brenners 6 und eines Zufuhrkanales 7 zur tangentialen Eingabe von Fri¬ schluft.
Um den rohrförmigen Mantel 4 wird durch einen koaxia¬ len Außenmantel 8 ein weiterer Ringraum gebildet, der durch eine rohrförmige Zwischenwand in eine erste den Ringraum 2 direkt umgebende Ringkammer 9 und eine zu¬ sätzliche diese umgebende Ringkammer 10 unterteilt ist. Die Ringkammern 9 und 10 stehen an dem dem Brenner zugewandten Ende miteinander in Verbindung. Die Ring¬ kammer 9 ist wiederum an ihrem von dem Brenner abge¬ wandten Ende mit dem zylindrischen Hohlraum des Ring¬ körpers 1 verbunden.
Die Funktion dieser Einrichtung ist wie folgt.
In den Zuführkanal 3 gelangt ein aus dem Abgasstrom eines Verbrennungsmo ors abgezweigter Teilgasstrom mit abgetrennten Rußfeststoffpartikeln in den Ring¬ raum 2. Das Gas tritt durch den gasdurchlässigen Fil¬ terringkörper 1 hindurch, während sich die Rußteil¬ chen auf der Oberfläche des Ringkörpers 1 absetzen.
Um den Ringkörper 1 auf eine Temperatur erhitzen zu können, bei der die anlagernden RuGteilchen abbren¬ nen, wird durch den Zuführkanal 7 Luft zugeführt durch die an dem Kraftstoffbrenner 6 eine Flamme ent¬ steht und unterhalten wird. Die erzeugte Heißluft wird durch die axiale Öffnung des Ringkörpers 1 ge¬ führt, in der sich die Heißluft mit dem den porösen Ringkörper 1 durchströmenden Abgasteilstrom ver¬ mischt.
Der mit dem Teilabgasstrom vermischte Heißluftstrom durchströmt die Ringkammern 9 und 10 und verläßt die Ringkammer 10 durch einen Stutzen 11 zur Atmosphäre hin. Es ist selbstverständlich auch möglich, das Ab¬ gas zurück in den gereinigten oder ungereinigten Hauptabgasstrom zu führen. Um die von dem Brenner 6 erzeugte Heißluft möglichst gleichmäßig und von brennbaren Bestandteilen nahezu vollständig befreit an die Innenoberfläche des Ring¬ körpers 1 führen zu können, ist im Inneren des Ring¬ körpers 1 ein radial lochblechartig mit Öffnungen versehener Einsatz 12 vorgesehen, durch den die Hei߬ luft hindurchgeführt wird.
Durch die koaxial angeordneten Ringkammern ist der Ringkörper 1 vor einem Wärmeverlust zur Atmosphäre geschützt. Die von radial außen an den Ringkörper 1 herangetragen und teilweise in diesen eindringenden Rußfeststoffteilchen können unter dem Einfluß der an dem Filter erzeugbaren Temperaturen sicher verbrannt werden.
Der Ringkörper 1 besteht aus einem porösen hitzebe¬ ständigen Material wie beispielsweise Keramik.
Axial mit Abstand kann vor dem Brenner 6 eine Blende 13 angebracht sein, deren Wirkung durch zusätzliche Mittel wie beispielsweise Leitschaufeln variiert bzw, erhöht werden kann.

Claims

Patentansprüche
Einrichtung zum Entfernen brennbarer Feststoff¬ teilchen aus Abgasen von Verbrennungsmotoren, insbesondere von in Kraftfahrzeugen eingesetzten Dieselmotoren, bei der die beispielsweise in ei¬ nem Zyklon abgetrennten Feststoffteilchen mit ei¬ nem geringen Abgasteilström auf ein erhitzbares Filter zum Abbrennen der durch diesen Filter zu¬ rückgehaltenen Feststoffteilchen lenkbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Filter (Ringkörper 1) durch stromab dieses Filters von einer offenen Flamme erzeugte und aus dieser Richtung auf das Filter wirkende Heißluft erhitzbar ist.
Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffteilchen von radial außen auf den Ringkörper (1) aufbringbar sind.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß radial außen um den Ringkörper (1) ein erster
Ringraum (2) zur Aufnahme des die abgetrennten Feststoffteilchen enthaltenden Teilabgasstromes vorgesehen ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß radial außerhalb des ersten Ringraumes (2) ein zweiter Ringraum (9) vorgesehen ist, der mit einer ersten offenen Stirnseite des Ringkörpers (1) verbunden ist, und daß die Heißluft dem Ring¬ körper (1) durch dessen zweite Stirnseite zuge¬ führt wird, wobei der Auslaß für die Heißluft in der zweiten Ringkammer (9) derart angeordnet ist, daß das Heißgas die erste Ringkammer (2) axial vollständig umströmt.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ringkammer (9) radial noch von ei¬ ner dritten Ringkammer (10) umgeben ist, die von der in die Atmosphäre zu führenden aus der zwei¬ ten Kammer (9) kommenden Heißluft über die gesam¬ te Länge der zweiten Kammer (9) durchströmbar ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Ringkörpers (1) koaxial mit Ab¬ stand ein rohrförmiger radiale Öffnungen aufwei¬ sender Einsatz (12) vorgesehen ist, der axial an demjenigen Ende verschlossen ist, das dem Über¬ gang des Heißgases in den zweiten Ringraum (9) zugewandt ist und in den das von der offenen Flamme erzeugte Heißgas von dem axial gegenüber¬ liegenden Ende aus eingeführt wird.
7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Öffnungen des Einsatzes (12) lochblechartig ausgebildet sind.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che , dadurch gekennzeichnet, daß dem Brenner (6) axial mit Abstand eine Blende (13) vorgesetzt ist.
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Non-Patent Citations (1)

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