DE10321290A1 - Verfahren zur Reinigung eines Partikelfilters und Reinigungsvorrichtung für einen Partikelfilter - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung eines Partikelfilters sowie eine Reinigungsvorrichtung für einen Partikelfilter. Der Partikelfilter 3 wird mit einer Reinigungsflüssigkeit durchspült, wobei der Spülvorgang intermittierend aus Durchströmungsphasen, in denen die Reinigungsflüssigkeit unter Druck durch den Partikelfilter 3 strömt, und Diffusionsphasen, in denen die Reinigungsflüssigkeit strömungslos auf den Partikelfilter 3 einwirkt, besteht.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung eines Partikelfilters nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 9.
• Partikelfilter in Auspuffsystemen von Brennkraftmaschinen, insbesondere von Dieselmotoren, dienen zum Abscheiden von Ruß und kondensierbaren Bestandteilen aus dem Abgasstrom in das Filtermaterial. Mit zunehmender Betriebsdauer der Brennkraftmaschine lagern sich immer mehr Bestandteile im Filtermaterial ab, der Partikelfilter verstopft und der Abgasgegendruck steigt.
• In gewissen Zeitabständen muss ein Partikelfilter von seinen Rußablagerungen befreit werden, damit der Durchflusswiderstand die Motorleistung nicht reduziert. Aus EP-A-0 346 803 und DE-A-40 41 917 ist beispielsweise bekannt, das Filtermaterial durch Aufheizen und Abbrennen der gefilterten Bestandteile zu reinigen. Durch Aufheizen und Abbrennnen des Filtermaterials werden allerdings im Wesentlichen nur Kohlenstoff und Kohlenwasserstoffverbindungen beseitigt.
• In die Partikelfilter gelangen jedoch auch Aschen aus dem Motorwandabrieb, aus dem Abrieb der Metallwände im Abgasstrom, aus Additiven des Kraftstoffs, Motorenölasche aus der Verbrennung von Schmierölbestandteilen in der Brennkraftmaschine u.s.w., die sich mit zunehmender Betriebsdauer trotz Aufheizens und Abbrennens des Filtermaterials im Partikelfilter anreichern und damit den Partikelfilter verstopfen.
• Aus der DE 43 13 132 A1 ist ferner ein Verfahren zur Reinigung von Partikelfiltern bekannt, bei der das Filtermaterial mit einer Spülflüssigkeit von abgelagerten Partikeln gereinigt wird.
• Nachteilig bei allen genannten Verfahren ist jedoch, dass besonders hartnäckige und schwerlösliche Ablagerungen, wie z.B. ein aus mehreren Phasen aufgebautes Mischmetallphosphat, welches je nach Art der verwendeten Ölzusätze als Hochtemperaturasche anfällt, sich nicht durch Abbrennen oder normales Spülen eines Filters beseitigen lässt.
• Aufgabe der Erfindung ist daher, die Angabe eines Verfahrens bzw. einer Vorrichtung zur Reinigung eines Partikelfilters, mit welchem solch hartnäckige und schwerlösliche Ablagerungen in besonders zuverlässiger und schonender Weise beseitigt werden können.
• Erfindungsgemäß wird hierzu ein Verfahren zur Reinigung eines Partikelfilters angegeben, bei dem der Partikelfilter mit einer Reinigungsflüssigkeit oder Reinigungslösung durchspült wird, wobei der Spülvorgang intermittierend aus Durchströmungsphasen, in denen die Reinigungsflüssigkeit oder Reinigungslösung unter Druck durch den Partikelfilter strömt, und Diffusionsphasen, in denen die Reinigungsflüssigkeit oder Reinigungslösung strömungslos auf den Partikelfilter einwirkt, besteht. Als erster Schritt bei der Reinigungsprozedur kann eine Durchströmungs- oder eine Diffusionsphase stehen. Beim erstmaligen Start des Reinigungsverfahrens kann die Reinigungsflüssigkeit in den Vorlagebehälter für die Reinigungsflüssigkeit vorgelegt werden.
• In einer Weiterbildung nach Anspruch 2 beträgt die zeitliche Dauer der Diffusionsphase mindestens das Drei- bis Fünffache der Durchströmungsphase.
• Ferner beträgt der Volumenstrom bei der Durchströmung gemäß Anspruch 4 bis zu 500 l/min. Die jeweiligen Volumenströme werden auf die jeweilige Filtergröße berechnet und können in der Praxis je nach vorliegendem Verschmutzungsgrad oder je nach Reinigungsergebnis noch nach oben oder unten angepaßt werden. Für kleine Filtergrößen beträgt der Volumenstrom bei der Durchströmung bis zu 120 l/min, für große Filtergrößen liegt der Volumenstrom bei der Durchströmung im Bereich von etwa 120 bis etwa 500 l/min. Die Durchströmung beim Spülvorgang wird bevorzugt entgegen der Filtrationsrichtung durchgeführt.
• In einer Ausführung nach Anspruch 5 wird während der Durchströmungsphase ein gasförmiges Medium mittels Lanze am Eingang des Partikelfilters in die den Partikelfilter durchströmende Reinigungsflüssigkeit eingebracht.
• Das Problem der Aschereinigung ist eng verknüpft mit der jeweiligen chemischen Zusammensetzung der Asche. Daher können Lösungsmittel wie z.B. Wasser, Zitronensäure oder Essigsäure allein die Hauptbestandteile der Aschen nicht lösen. Je nach Temperaturbereich bilden sich Aschen unterschiedlicher Zusammensetzung aus. Man unterscheidet die sogenannte Niedertemperaturasche, die sich bei Temperaturen bis etwa 600°C bildet. Bei den darin enthaltenen Verbindungen handelt es sich z.B. um CaSO₄, ZnO, Zn(PO₃)_X. Für die Bildung der sogenannten Hochtemperaturasche sind Temperaturen oberhalb von 600°C notwendig. Diese Asche enthält im wesentlichen Mischmetallphosphate aus Calcium und mindestens einem weiteren Metall und/oder an dere Mischmetallphosphate. Zur Lösung solch schwerlöslicher Verbindungen sind spezielle Reinigungsflüssigkeiten erforderlich, die im nachfolgenden Text an anderer Stelle genauer beschrieben werden.
• In einer Ausgestaltung nach Anspruch 6 wird die wässrige Reinigungsflüssigkeit vorzugsweise mit einem pH-Wert < 7 oder mit einem pH-Wert > 7 verwendet. Je nach Bedarf lässt sich der im Kreislaufsystem angeordnete Vorlagebehälter mit der jeweils benötigten Reinigungsflüssigkeit wechselweise austauschen, indem er durch Adaptionssysteme, wie z.B. Flansche oder ähnliches, auf einfache Art und Weise in das Kreislaufsystem integrierbar ist. Denkbar ist auch, dass ein Zweikammer-Vorlagebehälter im Kreislaufsystem Einsatz findet, der mit entsprechenden Ventilen ausgestattet ist, um die jeweils benötigte Reinigungsflüssigkeit im Wechsel zuschalten zu können. Dies hat zur Folge, dass das Reinigungsbad bei einem Wechsel des pH-Wertes der Lösung zuerst leergefahren und die Lösung mittels Pumpe in die jeweilige Vorlagebehälterkammer hineinbefördert werden muss. Eine kurze Spülung von Reinigungsbad und des im Anschluss daran befindlichen Rohrleitungssystems mit zusätzlichem Filter und Pumpe mittels destilliertem Wasser kann vorgesehen werden, wobei dieser Spülgang in einem separaten Behälter aufgefangen werden kann. Der Behälter zum Auffangen des destillierten Wassers befindet sich in einer von der Pumpe abzweigenden Leitung, damit das Spülwasser nicht die in dem Vorlagebehälter befindlichen Reinigungsflüssigkeiten verunreinigt oder verdünnt. Bei einem Dreikammerbehälter wird dieses Spülwasser direkt in einer der Kammern des Vorlagebehälters aufgefangen und kann von Zeit zu Zeit separat abgelassen werden.
• Vorteilhaft lässt sich das Verfahren in einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 7 anwenden, wenn als Reinigungs flüssigkeit im Wesentlichen eine Mischung aus einer komplexbildenden Substanz und eine schwefelsäurehaltige oder schwefelsäurefreisetzende oder alkalisch wirkende oder Hydroxidionen-freisetzende chemische Verbindung verwendet wird.
• In einer alternativen Ausbildung nach Anspruch 8 wird während der Reinigung des Partikelfilters laufend der pH-Wert der Reinigungsflüssigkeit gemessen.
• Die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung für einen Partikelfilter gemäß Anspruch 9 beinhaltet ein Reinigungsbad, ein Reservoir oder Vorlagebehälter für eine Reinigungsflüssigkeit, ein damit verbundenes Kreislaufsystem für diese Reinigungsflüssigkeit und eine Pumpe zum Umwälzen der Reinigungsflüssigkeit in diesem Reinigungssystem, wobei die Pumpe von einer Steuereinheit gesteuert und der Partikelfilter in diesem Kreislaufsystem eingebunden ist. Erfindungsgemäß erfolgt der Betrieb der Pumpe gesteuert von der Steuereinheit intermittierend, wodurch der Partikelfilter abwechselnd von der Reinigungsflüssigkeit unter Druck durchströmt ist oder die Reinigungsflüssigkeit strömungslos auf den Partikelfilter einwirkt.
• In einer nach Anspruch 10 ausgeführten Reinigungsvorrichtung ist der Partikelfilter katalytisch beschichtet.
• In einer vorteilhaften Weiterbildung nach Anspruch 11 ist in dem Kreislaufsystem ein zusätzlicher Filter zum Abscheiden von aus dem Partikelfilter herausgespülten nichtlöslichen Feststoffanteilen vorgesehen.
• In einer Ausführung nach Anspruch 12 ist in dem Kreislaufsystem eine Meßeinrichtung vorhanden, die den pH-Wert der Reinigungsflüssigkeit laufend kontrolliert.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 13 umfasst die Reinigungsflüssigkeit im Wesentlichen eine Mischung aus einer komplexbildenden Substanz und eine schwefelsäurehaltige oder schwefelsäurefreisetzende oder alkalisch wirkende oder Hydroxidionen-freisetzende chemische Verbindung.
• Besonders bevorzugt ist gemäß Anspruch 14 die komplexbildende Substanz aus der Verbindung N-(1,2-dicarboxyethyl)-Asparaginsäure oder deren Salz und/oder aus der Verbindung N,N-bis(carboxymethyl)-L-Alanin oder deren Salz gebildet.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche und der Beschreibung.
• Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung weiter beschrieben.
• Dabei zeigt in schematisch vereinfachter Weise:
• 1 ein Ausführungsbeispiel einer Reinigungsvorrichtung
• Die in 1 dargestellte Reinigungsvorrichtung 1 beinhaltet einen Vorlagebehälter 7 für eine Reinigungsflüssigkeit und ein damit verbundenes Kreislaufsystem 4 für diese Reinigungsflüssigkeit. In diesem Kreislaufsystem 4 kann die Reinigungsflüssigkeit zirkulieren. Die Reinigungsvorrichtung 1 beinhaltet weiterhin ein Reinigungsbad 2, über das der zu reinigende Partikelfilter 3 im eingepackten Zustand mittels einer nicht dargestellten Befestigungsvorrichtung montiert wird. Eingepackter Zustand bedeutet, der Partikelfilter 3 wird in diesem Zustand aus dem Kraftfahrzeug entnommen. Er befindet sich in einem Gehäuse, bevorzugt aus Metall. Der Partikelfilter 3 kann aus Siliciumcarbid (SIC), einem keramischen Werkstoff, wie z. B. Cordierit oder Al₂O₃, oder aus anderen für diese Anwendung geeigneten Materialien sein. Er kann ferner katalytisch beschichtet oder unbeschichtet vorliegen. Der Partikelfilter 3 ist vorzugsweise ein monolithischer Wabenkörper, wobei der Monolith auch aus einzelnen Einheiten zusammengesetzt sein kann.
• Im Kreislaufsystem 4 ist dem Reinigungsbad 2 ein zusätzlicher Filter 5 nachgeschaltet, der die aus dem Partikelfilter 3 herausgespülten nichtlöslichen Feststoffanteile, die sich nach dem Reinigungsprozess in der Reinigungsflüssigkeit befinden, abscheidet, damit diese nicht wieder ins Partikelfilter 3 eingetragen werden. In Strömungsrichtung befindet sich im Anschluss an den Filter 5 eine Pumpe 6, welche stromab über das Kreislaufsystem 4 mit dem Vorlagebehälter 7 verbunden ist. Die Pumpe 6 befördert die nach der Reinigung des Partikelfilters im Reinigungsbad 2 befindliche gebrauchte Reinigungsflüssigkeit über den zusätzlichen Filter 5 in den Vorlagebehälter 7. Aus dem Vorlagebehälter 7 kann frische oder aufgereinigte Reinigungsflüssigkeit dann mittels einer weiteren Pumpe 8 wieder zum Partikelfilter 3 befördert werden, um den Filter 3 erneut zu durchströmen. Während des Reinigungsprozesses wird die Reinigungsflüssigkeit im Kreislauf gefahren.
• Da die Reinigungsflüssigkeit mit zunehmender Nutzungsdauer chemisch „verbraucht" wird, wird vor, während oder nach dem Reinigungsprozess der pH-Wert oder die Leitfähigkeit der Reinigungsflüssigkeit gemessen. Die gemessenen Werte sind ein Indikator für die Wirksamkeit der Reinigungsflüssigkeit. Aus diesem Grund ist im Kreislaufsystem 4 zwischen Pumpe 8 und Partikelfilter 3 ein pH-Sensor 9 oder eine Leitfähigkeitsmessung vorgesehen.
• Als Reinigungsflüssigkeit wird eine wässrige Lösung mit einem pH-Wert kleiner 7 oder eine wässrige Lösung mit einem pH-Wert größer 7 verwendet. Die aus dem Partikelfilter zu entfernenden Aschen enthalten überwiegend Verbindungen aus Sulfaten, Phosphaten, Silikaten, Oxiden und Spinellen. Die üblicherweise als Komplex- bzw. Chelatbildner eingesetzte Verbindung Ethylendinitrilotetraessigssäure (EDTA) und Derivate ist nicht geeignet, alle Metall-Ionen der in der Asche befindlichen Bestandteile zu binden und somit in wässriger Lösung zu halten oder in Lösung zu bringen. Ferner sind die Verbindungen der Ethylendinitrilotetraessigsäure und deren Derivate als biologisch schwer abbaubar eingestuft.
• Erfindungsgemäß wird daher auf geeignetere Komplexbildner zurückgegriffen, die sowohl im sauren wie im alkalischen in relativ geringer Konzentration mittels erfindungsgemäßem Verfahren in der Lage sind, alle Metall-Ionen der in der Asche befindlichen Bestandteile komplexieren zu können. Die in der Erfindung eingesetzten komplexbildenden Substanzen sind als biologisch gut abbaubar eingestuft und können daher, eine niedrige Konzentration an Schwermetallen in der Reinigungsflüssigkeit vorausgesetzt, als ein weiterer Vorteil über das Abwasser entsorgt werden.
• Die saure Reinigungsflüssigkeit mit einem pH-Wert < 7 ist speziell für Aschen mit einem hohen Anteil an schwefelsäurelöslichen Phosphaten neben geringeren Anteilen von mit Komplexbildnern löslichen Verbindungen wie Ca(SO₄), ZnO, MgO etc. ausgelegt. Insbesondere bei Vorliegen von Mischmetallphosphaten wie z. B. einem Ca₁₉M₂(PO₄)₁₄, einem Ca₉M(PO₄)₇ oder anderen Calcium-Metall-Phosphaten, wobei M einem oder mehreren Metallen entspricht, z.B. Zn, Al, Cu, Mg, Na, Cr, Fe. Die erfindungsgemäße Reinigungsflüssigkeit ist in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in vorteilhafter Weise geeignet, diese sehr schwerlöslichen Verbindungen in Lösung zu bringen. Die Kombination von speziell eingestellter Reinigungsflüssigkeit und Verfahren bewirkt, dass sich aus der komplexen Kristallstruktur der vorgenannten Mischmetallphosphate einzelne PO₄-Tetraeder herauslösen lassen. Wurden genug Tetraeder entfernt, bricht die Struktur zusammen und die Verbindung löst sich.
• Notwendig für das Zustandekommen der Reinigungswirkung ist neben dem Verfahren das Vorhandensein einer Verbindung, die in wässriger Lösung Schwefelsäure freisetzt oder bildet und eines Komplexbildners, der in einem pH-Bereich < 7 stabil ist und stabile wasserlösliche Komplexe mit ansonsten schwerlöslichen Verbindungen bildet. Als Komplexbildner werden bevorzugt Stoffe wie N-(1,2-dicarboxyethyl)-Asparaginsäure, auch als Iminodibernsteinsäure oder unter dem Namen Baypure CX 100 bzw. Borchigen 630 bekannt, oder Substanzen wie N,N-bis(carboxymethyl)-L-Alanin, auch als MGDA bzw. Methylglycindiessigsäure oder Trilon ES bzw. Trilon ES 9644 bekannt, eingesetzt. Beide Verbindungen können in Form ihrer freien Säuren oder in Form ihrer Salze eingesetzt werden. Die Konzentration an Komplexbildner liegt bevorzugt im Bereich von etwa 0,005 bis 0,04 mol/l, besonders bevorzugt im Bereich von etwa 0,008 bis 0,025 mol/l.
• Als Schwefelsäure- bzw. H₃O⁺-Ionenlieferanten können Natriumhydrogensulfat (NaHSO₄), Kaliumhydrogensulfat (KHSO₄), alle weiteren Alkalimetall- oder Metallhydrogensulfate, ferner Ammoniumhydrogensulfat (NH₄HSO₄) oder Hydrogensulfate mit organischen oder metallorganischen Gegenionen, z.B. Tetramethylammoniumhydrogensulfat (N(CH₃)₄HSO₄), Anwendung finden. Der direkte Einsatz von Schwefelsäure ist ebenfalls möglich, ebenso die Bildung von Schwefelsäure durch das Einleiten von SO₂ bzw. SO₃ in die wässrige Reinigungsflüssigkeit. Die Konzentration an Hydrogensulfaten liegt bevorzugt im Bereich von etwa 0,02 bis 0,08 mol/l, besonders bevorzugt zwischen etwa 0,035 bis 0,07 mol/l. Der Verbrauch an Hydrogensulfat und damit die Wirksamkeit der Waschlösung kann über den pH-Wert oder eine Leitfähigkeitsmessung bestimmt werden. Der pH-Bereich der Reinigungsflüssigkeit darf in wässriger Lösung zwischen 1 und 7 liegen. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass die Reinigungswirkung mit zunehmendem pH-Wert geringer wird, während sich die korrodierende Wirkung mit abnehmendem pH-Wert verstärkt. Ein bevorzugter pH-Bereich der Reinigungsflüssigkeit liegt im Bereich zwischen 1.5 und 5, besonders bevorzugt zwischen 2 und 4.
• Die alkalische Reinigungsflüssigkeit mit einem pH-Wert > 7 ist speziell für Aschen mit einem geringen Anteil an im alkalischen löslichen Phosphaten, wie z.B. Aluminiumphosphat (AlPO₄), neben größeren Anteilen von mit Komplexbildnern löslichen Verbindungen, wie CaSO₄, ZnO etc., ausgelegt. Notwendig für das Zustandekommen der Reinigungswirkung ist neben dem Verfahren das Vorhandensein einer Verbindung, die in wässriger Lösung Hydroxidionen freisetzt oder bildet und eines Komplexbildners, der in einem pH-Bereich > 7 stabil ist und stabile wasserlösliche Komplexe mit ansonsten schwerlöslichen Verbindungen bildet. In der Praxis hat sich gezeigt, dass sich bei einer Verwendung von EDTA als Komplexbildner Aschesubstanzen, wie z.B. CeO₂, Ca₉Al(PO₄)₇, sog. Phosphatgläser, FeCr₂O₄ und andere Spinelle, als unlösbar herausgestellt haben. Auch in der alkalischen Variante der Reinigungsflüssigkeit können die vorgenannten erfindungsgemäßen Komplexbildner Anwendung finden, bevorzugt in einem Konzentrationsbereich von etwa 0,0075 bis 0,06 mol/l, besonders bevorzugt in einem Bereich von etwa 0,01 bis 0,04 mol/l.
• Als Hydroxidionen-liefernde Substanzen sind neben Natriumhydroxid (NaOH) alle weiteren Alkalimetall-, Erdalkalimetall- oder Metallhydroxide sowie alle Verbindungen, die in wässriger Lösung Hydroxidionen freisetzen, zu nennen. Der pH-Bereich der Reinigungsflüssigkeit darf in wässriger Lösung zwischen 7 und 14 liegen. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass die Reinigungswirkung mit abnehmendem pH-Wert geringer wird, während sich die ätzende Wirkung mit zunehmendem pH-Wert verstärkt. Auch hier kann die Wirksamkeit der Reinigungsflüssigkeit über den pH-Wert oder eine Leitfähigkeitsmessung bestimmt werden. Ein bevorzugter pH-Bereich der Reinigungsflüssigkeit liegt daher im Bereich zwischen 8.5 und 11.5, besonders bevorzugt zwischen 9 und 11. Nach entsprechender Neutralisierung kann die Reinigungsflüssigkeit über das Abwasser entsorgt werden.
• Die im sauren oder alkalischen Milieu verwendeten Reinigungsflüssigkeiten greifen vorteilhafterweise weder das Gehäuse noch, sofern vorhanden, die katalytische Beschichtung des Partikelfilters 3 an. Dies hat den Vorteil, dass der Filter 3 im eingepackten Zustand dem Fahrzeug entnommen, gereinigt und wieder eingesetzt werden kann.
• Der zu reinigende, aschebeladene Partikelfilter 3, welcher mit einer katalytisch aktiven Beschichtung versehen sein kann, wird in einem ersten Schritt mit der zuvor beschriebenen Reinigungsflüssigkeit entgegen der Filtrationsrichtung, die bei der Rußfiltration im Abgasstrang vorherrscht, durchströmt. Bei einer als ein Ausführungsbeispiel herausgegriffenen Filtergröße von 5,66 Zoll (Durchmesser) × 6 Zoll (Länge) beträgt der Volumenstrom bei der Durchströmung bevorzugt größer oder gleich 20 l/min, besonders bevorzugt liegt er im Bereich zwischen etwa 20 bis etwa 40 l/min. Bei einer beispielhaften Filtergröße von 12 Zoll × 11,8 Zoll beträgt der Volumenstrom bevorzugt etwa 120 bis etwa 500 l/min, besonders bevorzugt liegt er im Bereich zwischen etwa 120 bis etwa 200 l/min. Bei größeren oder kleineren Filtern muß der geeignete Volumenstrom entsprechend angepaßt werden.
• Während der Durchströmungsphase kann zusätzlich ein gasförmiges Medium mittels Lanze (nicht dargestellt) am Eingang des Partikelfilters in die den Partikelfilter durchströmende Flüssigkeit eingebracht werden. Dies hat den Vorteil, dass eine pulsierende Strömung durch eine stetige oder pulsartige Zugabe des gasförmigen Mediums erzeugt wird, die beim Ablösen hartnäckiger Verkrustungen in den Filterkanälen hilfreich sein kann. Als gasförmiges Medium können beispielsweise Luft, O₂ oder N₂ Verwendung finden. Während der Durchströmungsphase wird das Filtrat im Reinigungsbad 2 aufgefangen. Mittels Pumpe 6 wird nur soviel Filtrat in den Vorlagebehälter 7 für die Reinigungsflüssigkeit überführt, dass ein bestimmtes Niveau im Reinigungsbad 2 nicht überschritten wird. Der Ablauf des Reinigungsbades 2 zur Abführung des Filtrates befindet sich bevorzugt im oberen Drittel des Behältnisses, kann jedoch an jeder beliebigen Stelle angeordnet sein. Um den sich am Boden des Reinigungsbades 2 ansammelnden Schlamm von Zeit zu Zeit entfernen zu können, kann ferner ein zusätzlicher, nicht dargestellter Anschlußstutzen zur Absaugung dieses Schlammes am Behältnis des Reinigungsbades 2, seitlich oder am Boden, angeordnet sein. Im Anschluss an eine Durchströmungsphase wird der Partikelfilter 3 in das Reinigungsbad 2 eingetaucht und verbleibt über einen gewissen Zeitraum in der Reinigungsflüssigkeit. Danach wird er erneut im ganz oder teilweise eingetauchten Zustand einer Durchströmungsphase ausgesetzt. Das Reinigungsbad 2 kann jedoch auch vor einer Durchströmungsphase leer gefahren werden und der Filter 3, ohne in die Flüssigkeit eingetaucht zu sein, durchströmt werden. Dies ist meist bei Beginn einer solchen Reinigungsprozedur der Fall. Die Positionierung des Partikelfilters 3 in der im Reini gungsbad 2 befindlichen Flüssigkeit kann auf mechanischem oder auf elektronischem Wege vorgenommen werden.
• Der Wechsel zwischen Durchströmungsphasen (Verdrängungswäsche) und Diffusionsphasen (strömungsloses oder undurchströmtes Verweilen in der Reinigungsflüssigkeit) wird mindestens zweimal wiederholt, wobei die zeitliche Dauer der Diffusionsphase mindestens das Drei- bis Fünffache der Durchströmungsphase beträgt. Die Dauer der einzelnen Phasen und die Anzahl der Wiederholungen ist abgestimmt auf die jeweils in der Asche vorliegenden schwerlöslichen Anteile. Während der Diffusionsphase hat die Reinigungsflüssigkeit Zeit, in die Ablagerungen des Partikelfilters 3 hineinzumigrieren, um so die schwerlöslichen Aschebestandteile zu lösen bzw. in Lösung zu bringen. Eine gute Reinigungswirkung kann beispielsweise mit einer Durchströmungsdauer von etwa 1 Minute und einer Diffusionsphasendauer von etwa 5 Minuten und einer fünfmaligen Wiederholung der Teilprozesse erzielt werden. Da mit zunehmendem Beladungsgrad der abstromseitig vom Motor in der Abgasleitung eingebauten Filtersysteme ein entsprechender Druckabfall auftritt, der zu einer Leistungsminderung des Dieselmotors führt, kann zur Überprüfung der Reinigungswirkung der Druckabfall des gereinigten Partikelfilters beim Durchströmen mit partikelfreiem Gas (mit einem Massenstrom m_i bis zu 700 kg/h) bei Umgebungsbedingungen geprüft werden. Während des Reinigungsprozesses wird die Reinigungsflüssigkeit im Kreislauf gefahren, wobei nichtlösliche Feststoffanteile, auch Schwebeteilchen, aus dem Filtrat mittels zusätzlichem Filter 5 aus der Lösung abfiltriert werden. Während der Durchströmungsphase oder wenn die Reinigungsflüssigkeit im Vorlagebehälter 7 ein bestimmtes Niveau erreicht hat, wird mittels Pumpe 8 die gefilterte, von festen Bestandteilen befreite Reinigungsflüssigkeit über das Kreislaufsystem 4 durch den Partikelfilter 3 oder auch direkt in das Reinigungsbad 2 befördert. Beide Pumpen 6,8 können je nach Betriebsweise mittels einer Steuereinheit 10 getrennt voneinander angesteuert und mit verschiedenen Volumenströmen betrieben werden, um die Leerung oder Befüllung der Behälter 2,7 unabhängig voneinander zu steuern.
• Da die Reinigungsflüssigkeit mit zunehmender Nutzungsdauer chemisch „verbraucht" wird, wird vor, während oder nach einem Reinigungsprozess der pH-Wert oder die Leitfähigkeit der Reinigungsflüssigkeit gemessen. Besonders bevorzugt wird der Reinigungsprozeß bei Umgebungstemperatur durchgeführt, es können jedoch auch Temperaturen im Bereich von etwa 20 bis 100°C Anwendung finden. Im Anschluss an die Reinigungsprozedur wird der Filter mit destilliertem Wasser bei einem Volumenstrom von ≥ 20 l/min für wenige Minuten vorzugsweise bei Raumtemperatur durchspült. Im Anschluss an die Spülung wird der Partikelfilter bei Temperaturen ≥ 100°C, bevorzugt bei etwa 200°C, für ca. 1 Stunde im (Umluft-)Ofen getrocknet.
• Die Verwendung von oberflächenaktiven oder flüssigkeitsdispergierenden Stoffen ist bei Partikelfiltern mit katalytisch aktiver Beschichtung von Nachteil, da sich diese Substanzen wie ein Film über die katalytisch aktive Oberfläche legen und somit die katalytisch aktive Funktion stark beeinträchtigen oder gar unwirksam werden lassen.

Claims (14)

1. Verfahren zur Reinigung eines Partikelfilters (3), wobei der Partikelfilter (3) mit einer Reinigungsflüssigkeit durchspült wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Spülvorgang intermittierend aus Durchströmungsphasen, in denen die Reinigungsflüssigkeit unter Druck durch den Partikelfilter (3) strömt, und Diffusionsphasen, in denen die Reinigungsflüssigkeit strömungslos auf den Partikelfilter (3) einwirkt, besteht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Dauer der Diffusionsphase mindestens das Drei- bis Fünffache der Durchströmungsphase beträgt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom bei der Durchströmung bis zu 500 l/min beträgt.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchströmung beim Spülvorgang entgegen der Filtrationsrichtung durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenem Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der Durchströmungsphase ein gasförmiges Medium mittels Lanze am Eingang des Partikelfilters (3) in die den Partikelfilter (3) durchströmende Reinigungsflüssigkeit eingebracht wird.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenem Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Reinigungsflüssigkeit mit einem pH-Wert kleiner 7 oder mit einem pH-Wert größer 7 verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenem Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Reinigungsflüssigkeit im Wesentlichen eine Mischung aus einer komplexbildenden Substanz und eine schwefelsäurehaltige oder schwefelsäurefreisetzende oder alkalisch wirkende oder Hydroxidionen-freisetzende chemische Verbindung verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenem Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der Reinigung des Partikelfilters (3) laufend der pH-Wert der Reinigungsflüssigkeit gemessen wird.
9. Reinigungsvorrichtung für einen Partikelfilter (3), beinhaltend ein Reinigungsbad (2), ein Reservoir oder Vorlagebehälter (7) für eine Reinigungsflüssigkeit, ein damit verbundenes Kreislaufsystem (4) für diese Reinigungsflüssigkeit, eine Pumpe (8) zum Umwälzen der Reinigungsflüssigkeit in diesem Reinigungssystem, wobei der Partikelfilter (3) in diesem Kreislaufsystem (4) eingebunden ist, und die Pumpe (8) von einer Steuereinheit (10) gesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrieb der Pumpe (8) gesteuert von der Steuereinheit (10) intermittierend erfolgt, wodurch der Partikelfilter (3) abwechselnd von der Reinigungsflüssigkeit unter Druck durchströmt ist oder die Reinigungsflüssigkeit strömungslos auf den Partikelfilter (3) einwirkt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelfilter (3) katalytisch beschichtet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kreislaufsystem (4) ein zusätzlicher Filter (5) zum Abscheiden von aus dem Partikelfilter (3) herausgespülten nichtlöslichen Feststoffanteilen vorgesehen ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kreislaufsystem (4) eine Meßeinrichtung (9) vorhanden ist, die den pH-Wert oder die Leitfähigkeit der Reinigungsflüssigkeit laufend kontrolliert.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsflüssigkeit im Wesentlichen eine Mischung aus einer komplexbildenden Substanz und eine schwefelsäurehaltige oder schwefelsäurefreisetzende oder alkalisch wirkende oder Hydroxidionen-freisetzende chemische Verbindung umfasst.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die komplexbildende Substanz aus der Verbindung N-(1,2-dicarboxyethyl)-Asparaginsäure oder deren Salz und/oder aus der Verbindung N,N-bis(carboxymethyl)-L-Alanin oder deren Salz gebildet ist.