DE2815365A1 - SMOKE FILTER FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE - Google Patents
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Description
Dr. Gerhard Schupf ner O Q f ET O e rDr. Gerhard Schupf ner O Q f ET O e r
Patentanwalt 3 Z ö f O J D OPatent attorney 3 Z ö f OJDO
Kirchenstraße 8
2110 Buchholz/Nordheide 3. April 1978Kirchenstrasse 8
2110 Buchholz / Nordheide April 3, 1978
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TEXACO DEVELOPMENT CORPORATION 135 West 42nd Street New York, N.Y. 10017 (V. St. A.)TEXACO DEVELOPMENT CORPORATION 135 West 42nd Street New York, N.Y. 10017 (V. St. A.)
RAUCHFILTER FÜR VERBRENNUNGSKRAFTMASCHINESMOKE FILTER FOR COMBUSTION ENGINE
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Die Erfindung betrifft einen Rauchfilter für eine Verbrennungskraftmaschine zur Reinigung der von der Maschine bei der Verbrennung eines Gemischs aus einem Kohlenwasserstoff-Kraftstoff und Luft abgegebenen, Kohlenstoffteilchen enthaltenden Abgase, mit einem eine Durchlaßkammer bildenden, Einlaß und Auslaß aufweisenden Gehäuse, in welchem sich ein in der Durchlaßkammer eine Vielzahl von Durchlässen zwischen Einlaß und Auslaß bildendes, gasdurchlässiges Filterbett befindet, das dazu dient, die in den Abgasen enthaltenen Kohlenstoffteilchen zurückzuhalten.The invention relates to a smoke filter for an internal combustion engine for cleaning of the engine when burning a mixture of a hydrocarbon fuel and exhaust gases containing carbon particles emitted to air, having a passage chamber forming, inlet and outlet having housing, in which there is a plurality of in the passage chamber Passages between the inlet and outlet forming, gas-permeable filter bed is, which serves to the in to retain carbon particles contained in the exhaust gases.
Die meisten Verbrennungskraftmaschinen sind mit zur Aufbereitung der Abgase dienenden Vorrichtungen der unterschiedlichsten Art versehen. Diese Vorrichtungen dienen ganz allgemein zum Schutz der Umwelt und insbesondere der Atmosphäre durch entsprechende Aufbereitung des Abgases, indem schädliche Bestandteile aus diesem entfernt werden.Most internal combustion engines have a wide variety of devices for processing the exhaust gases Art provided. These devices are used in general to protect the environment and in particular the Atmosphere through appropriate treatment of the exhaust gas, by removing harmful components from it.
Derartige Abgasaufbereitungsvorrichtungen bestehen ganz allgemein aus einer Einheit, in welche die heißen Abgase eingeleitet werden. Die schädlichen Abgasbestandteile werden in dieser Einheit ausfiltriert, oxidiert oder durch chemische Umsetzung eliminiert. Die aus dem Filter austretenden, aufbereiteten Abgase sind daher verhältnismäßig unschädlich, frei von Feststoffteilchen wie z.B. Kohlenstoffteilchen, die abgebrannt worden sind, und können ohne Gefährdung an die Atmosphäre abgegeben werden.Such exhaust gas processing devices generally consist of a unit into which the hot exhaust gases be initiated. The harmful exhaust gas components are filtered out, oxidized or in this unit eliminated by chemical conversion. The treated exhaust gases emerging from the filter are therefore proportionate harmless, free of solid particles such as carbon particles that have been and can be burned off are released into the atmosphere without endangering them.
Derartige, auch als Rauchfilter bezeichnete Abgasfilter sind in bezug auf die Maschine üblicherweise so angeordnet, daß die Abgase in einem möglichst heißen Zustand in den Filter eingeleitet werden. Wenngleich der Strömungsweg, durch welchen die Abgase zugeführt werden, auf-Such exhaust filters, also known as smoke filters, are usually arranged in relation to the machine in such a way that that the exhaust gases are introduced into the filter in as hot a state as possible. Although the flow path, through which the exhaust gases are fed to-
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geheizt wird, reicht die Temperatur nicht immer zum Abbrennen der Kohlenstoffteilchen aus. Das trifft insbesondere dann zu, wenn die Verbrennungskraftmaschine für längere Zeit im Leerlauf- oder Teillastbetrieb arbeitet.is heated, the temperature is not always sufficient to burn off the carbon particles. This is particularly true then to when the internal combustion engine works for a long time in idle or part-load operation.
Wenn der Filter ein Katalysatormaterial enthält, wird die Temperatur des heißen Abgasstroms innerhalb der Katalysatorbettdurchlässe noch weiter gesteigert. Auch die dadurch erhaltene Temperatur kann noch zu niedrig sein, um eine Verbrennung der im Filterbett zurückgehaltenen Kohlenstoff teilchen zu bewirken.When the filter contains a catalyst material, the temperature of the hot exhaust gas stream within the catalyst bed passages is increased increased even further. The temperature thus obtained may still be too low to to cause a combustion of the carbon particles retained in the filter bed.
Im Normalbetrieb einer Abgasaufbereitungseinheit befindet sich das Filterelement im Leerlaufbetrieb der Maschine normalerweise auf einer niedrigen Temperatur und ist daher wenig wirksam, abgesehen davon, daß im Abgasstrom enthaltene Feststoffe zurückgehalten werden. Im Anschluß an den Anlaufbetrieb liefert die Maschine jedoch bereits bald einen verhältnismäßig heißen Abgasstrom, der binnen kurzer Zeit eine Temperatur von etwa 370' bis 430 0C am Austrittspunkt annehmen kann. Zum wirksamen Abbrennen von im Abgasstrom mitgeführten Kohlenstoffteilchen müssen diese jedoch auf eine Temperatur von wenigstens 480 bis 650 0C gebracht werden.During normal operation of an exhaust gas treatment unit, the filter element is normally at a low temperature when the engine is idling and is therefore not very effective, apart from the fact that solids contained in the exhaust gas flow are retained. After the start-up operation, however, the machine soon delivers a relatively hot exhaust gas stream which can reach a temperature of about 370 ° to 430 ° C. at the outlet point within a short time. To effectively burn off in the exhaust stream of entrained carbon particles, however, this must be brought to a temperature of at least 480 to 650 0 C.
Ein weiterer Nachteil im Einsatz von Rauchfiltern für die Verwendung an Kraftfahrzeugen ist der im Laufe der Zeit zunehmende Staudruck im Filter. Diese Widerstandszunahme ergibt sich aufgrund der Ablagerung von Kohlenstoffteilchen im Filter, welche die Durchlaßkanäle verengen und schließlich zusetzen. Insgesamt gesehen wird der Filter verstopft, wodurch der Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine abfällt.Another disadvantage of using smoke filters for use on automobiles is that over time increasing back pressure in the filter. This increase in resistance is due to the deposition of carbon particles in the filter, which narrow the passage channels and finally clog. Overall, the Filter clogged, reducing the efficiency of the internal combustion engine.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Rauchfilter zur Reinigung von Abgasen zu schaffen, der nicht mit den vorgenannten Nachteilen behaftet ist, indem die aus den Abgasen ausgefilterten Kohlenstoffteilchen verbrannt werden und dementsprechend der im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine im Filter entstehende Staudruck durch Vermeidung der Ausbildung von Ablagerungen an Kohlenstoffteilchen in den Durchlässen des Filters auf einen Mindestwert gebracht wird.The invention is therefore based on the object of creating a smoke filter for cleaning exhaust gases does not suffer from the aforementioned disadvantages, in that the carbon particles filtered out of the exhaust gases are burned and accordingly the back pressure that occurs in the filter during operation of the internal combustion engine by avoiding the formation of deposits on carbon particles is brought to a minimum value in the passages of the filter.
Der zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgeschlagene Rauchfilter vom eingangs genannten Typ ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch ein auf der AufStromseite des Einlasses angeordnetes, einen Strömungsweg für wenigstens einen Teil des Abgasstroms vorgebendes Heizelement, eine in diesem Strömungsweg angeordnete Brennkammer und zum periodischen Erhitzen der Brennkammer und zum Erhitzen des durch den Strömungsweg hindurchtretenden Abgasstroms dienende Vorrichtungen.The smoke filter of the type mentioned at the outset proposed to solve the problem is according to the invention characterized by a on the upstream side of the Inlet arranged, a flow path for at least a part of the exhaust gas flow predetermining heating element, a Combustion chamber arranged in this flow path and for periodically heating the combustion chamber and for heating the exhaust gas flow passing through the flow path serving devices.
Weitere Ausgestaltungen bilden den Gegenstand der Unteransprüche 2 - 5.Further refinements form the subject matter of subclaims 2-5.
Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Rauchfilter ist besonders gut geeignet zur Aufbereitung und/oder zum Abbrennen von Kohlenstoffteilchen, die aus dem Abgasstrom einer Verbrennungskraftmaschine zurückgehalten worden sind. Dazu wird der Abgasstrom ganz oder teilweise durch ein katalytisches oder ein nichtkatalytisches Filterbett durchgeleitet. Die dabei aus dem Abgasstrom ausgeschiedenen Feststoffteilchen werden an den Oberflächen des Filterelements zurückgehalten. Der Abgasstrom, sowie das die Feststoffteilchen zurückhaltende Filterbett weisen beim Eintritt des Abgasstroms in den Filter eine hohe Tempera-The smoke filter proposed according to the invention is special well suited for processing and / or for burning off carbon particles that emerge from the exhaust gas stream of a Internal combustion engine have been retained. For this purpose, the exhaust gas flow is wholly or partly through a catalytic or passed through a non-catalytic filter bed. The excreted from the exhaust gas flow Solid particles are retained on the surfaces of the filter element. The exhaust gas flow, as well as the The filter bed retaining solid particles has a high temperature when the exhaust gas flow enters the filter.
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tür auf. Das Filterbett wird jedoch periodisch erhitzt, indem die Temperatur des Abgasstroms periodisch auf eine zum Abtrennen der zurückgehaltenen Kohlenstoffteilchen ausreichend hohe Temperatur angehoben wird.open the door. However, the filter bed is heated periodically, by increasing the temperature of the exhaust gas flow periodically to separate the retained carbon particles sufficiently high temperature is raised.
Die Abgasaufbereitungseinheit oder der Rauchfilter ist somit in der Lage, die aus dem Abgasstrom zurückgehaltenen Kohlenstoffteilcnen ohne weiteres abzubrennen. Dadurch werden die Durchlässe im Filter verhältnismäßig frei von Ablagerungen an Kohlenstoffteilchen gehalten, so daß der im Filter entstehende Staudruck bzw. der Filterwiderstand im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine auf einem Mindestwert gehalten wird.The exhaust gas processing unit or the smoke filter is thus able to remove the gas that is retained from the exhaust gas flow Burn off carbon particles without further ado. As a result, the passages in the filter are relatively free of Deposits on carbon particles held, so that the back pressure created in the filter or the filter resistance is kept at a minimum value during operation of the internal combustion engine.
Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Rauchfilter ist im nachfolgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung istThe smoke filter proposed according to the invention is in following using one shown in the drawing Embodiment explained in more detail. In the drawing is
Fig. 1 eine Darstellung eines mit der Auspuffleitung einer Verbrennungskraftmaschine verbundenen, erfindungsgemäßen Rauchi filters, undFig. 1 is an illustration of one with the exhaust line of an internal combustion engine associated Rauchi filters according to the invention, and
Fig. 2 ein in einem größeren Maßstab gehaltener Aufrißquerschnitt durch den Rauchfilter von Fig. 1.Figure 2 is an elevational cross-section through the smoke filter, on a larger scale of Fig. 1.
Die in der Zeichnung dargestellte Verbrennungskraftmaschine kann beispielsweise aus einem Diesel-Motor bestehen und braucht keinen besonderen Anforderungen zu genügen, so lange wie der Abgasstrom einen ausreichend hohen Sauerstoffüberschuß aufweist. Der erforderliche Sauerstoffanteil ist üblicherweise bei Dieselmotoren und Schicht-The internal combustion engine shown in the drawing can for example consist of a diesel engine and does not need to meet any special requirements as long as the exhaust gas flow has a sufficiently high excess of oxygen having. The required proportion of oxygen is usually the same for diesel engines and shifts
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ladungsmotoren vorhanden. Zur Veranschaulichung der Erfindung sei angenommen, daß die Verbrennungskraftmaschine mit einem Kraftstoff-Luft-Gemisch beschickt wird, das den Zylindern der Maschine entweder über ein Vergasersystem oder durch direkte Kraftstoffeinspritzung zugeführt wird.Charge engines available. To illustrate the invention, it is assumed that the internal combustion engine with a fuel-air mixture is fed to the cylinders of the engine either via a carburetor system or by direct fuel injection.
Die in Fig. 1 dargestellte Verbrennungskraftmaschine 10 umfaßt ein Motorgehäuse oder Maschinengehäuse 11, in dem mehrere hin und her laufende Kolben angeordnet sind. Ein Einlaßsammeirohr 12 ist mit einem Luftfilter 13 oder einer entsprechenden Einlaßvorrichtung für ümgebungsluft verbunden. Eine entsprechende Luftmenge gelangt dann beim Einlaßhub jedes Kolbens in den entsprechenden Verbrennungsraum .The internal combustion engine 10 shown in FIG. 1 comprises a motor housing or machine housing 11 in which several reciprocating pistons are arranged. An inlet header 12 is provided with an air filter 13 or connected to a corresponding inlet device for ambient air. A corresponding amount of air then arrives on the intake stroke of each piston in the corresponding combustion chamber .
An jedem Zylinder befindet sich eine Einspritzdüse 14, die mit einer Einspritzpumpe 16 und einem Kraftstoffbehälter 17 verbunden ist. Die Arbeitsweise der Einspritzpumpe 16 hängt von der Drehzahl und der Belastung der Maschine ab. Die beim Ansaughub in den Verbrennungsraum jedes Zylinders eingespritzte Kraftstoffmenge ist in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen unterschiedlich, wohingegen die angesaugte Luftmenge praktisch konstant bleibt.On each cylinder there is an injection nozzle 14, which is connected to an injection pump 16 and a fuel tank 17 is connected. The operation of the injection pump 16 depends on the speed and the load on the machine away. The amount of fuel injected into the combustion chamber of each cylinder on the intake stroke is dependent varies depending on the operating conditions, whereas the amount of air sucked in is practically constant remain.
Die bei der Verbrennung entstehenden heißen Abgase werden mit einer Temperatur von etwa 370 bis 480 °C in ein Auspuff sammelrohr 18 abgegeben, das über eine Rohrleitung 19 mit dem Rauchfilter 21 in Verbindung steht. Wie bereits erwähnt, sollte der Einlaß des Rauchfilters 21 möglichst dicht am Auspuffsammeirohr 18 angeordnet sein, um die Arbeitsweise des Rauchfilters zu erleichtern, indem die heißen Abgase mit möglichst hoher Temperatur in diesen zugeführt werden.The hot exhaust gases produced during combustion are discharged into an exhaust pipe at a temperature of around 370 to 480 ° C manifold 18 released, which is via a pipeline 19 is in communication with the smoke filter 21. As already mentioned, the inlet of the smoke filter 21 should if possible be arranged close to the exhaust manifold 18 to the To facilitate the operation of the smoke filter by feeding the hot exhaust gases into them at the highest possible temperature will.
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Unter normalen Betriebsbedingungen hängt die Ladung der Maschine von der Belastung und der Drehzahl ab. Dementsprechend ändern sich die Eigenschaften des Abgases und insbesondere seine Temperatur. Weiterhin verändert sich die Menge und Zusammensetzung der im Abgasstrom enthaltenen Bestandteile.Under normal operating conditions, the load on the machine depends on the load and the speed. Accordingly the properties of the exhaust gas and in particular its temperature change. It continues to change the amount and composition of the components contained in the exhaust gas flow.
Bei der hier betrachteten Anordnung enthält der heiße Abgasstrom, insbesondere von einem Dieselmotor, unterschiedliche Rauchmengen unter unterschiedlichsten Belastungszuständen der Maschine. Dieser Rauch besteht zum großen Teil aus winzigen Teilchen unverbrannten Kohlenstoffs. Diese vom Abgasstrom mitgeführten Teilchen sind schwarz und können zum Entstehen eines verhältnismäßig schwärzlichen Rauches führen.In the arrangement considered here, the hot exhaust gas flow, in particular from a diesel engine, contains different ones Amounts of smoke under the most varied of load conditions on the machine. This smoke exists to a great extent Part made up of tiny particles of unburned carbon. These particles carried along by the exhaust gas flow are black and can lead to the formation of a relatively blackish smoke.
Dieser heiße, rauchhaltige Abgasstrom wird in das Einlaßende des Rauchfilters 21 eingeleitet, in welchem die Kohlenstofftexlchen zurückgehalten werden, wonach der Abgasstrom anschließend über das Auspuffrohr 22 an die freie Atmosphäre abgegeben wird. This hot, smoke-containing exhaust gas stream is introduced into the inlet end of the smoke filter 21, in which the carbon particles are retained, after which the exhaust gas stream is subsequently released via the exhaust pipe 22 to the open atmosphere.
Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Rauchfilter 21 besteht entsprechend Fig. 2 in der Hauptsache aus einem langgestreckten Gehäuse 23 von vorzugsweise zylindrischem Querschnitt. Das Gehäuse kann jedoch auch eine allgemein elliptische oder andere Querschnittsformgebung aufweisen, in Abhängigkeit jeweils von der Lage des Rauchfilters am Fahrgestell.The smoke filter 21 proposed according to the invention is made 2 in the main from an elongated housing 23 of preferably cylindrical Cross-section. However, the housing can also have a generally elliptical or other cross-sectional shape, depending on the position of the smoke filter on the chassis.
Das Gehäuse 23 besteht normalerweise aus Blech mit Schweißnähten und ist widerstandsfähig gegenüber den bei der Abgasaufbereitung auftretenden hohen Temperaturen. Außerdem muß es auch äußeren Einflüssen widerstehen können wieThe housing 23 is normally made of sheet metal with welds and is resistant to the in the Exhaust gas treatment occurring high temperatures. In addition, it must also be able to withstand external influences such as
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z.B. der dauernden Einwirkung von Spritzwasser, Witterungseinwirkungen und dgl. e.g. the permanent exposure to splashing water, weather conditions and the like.
Beide Enden des Gehäuses 23 sind jeweils mit einer kegelstumpfförmigen Endwand 24 bzw. 26 versehen. Die in einem gegenseitigen Abstand befindlichen Endwände können dabei mit den entsprechenden Gehäuseumfangsrändern verschweißt sein. Jedoch reicht auch eine gasdichte Verbindung aus, welche den Innenraum des Filters im wesentlichen abschließt.Both ends of the housing 23 are each frustoconical with a End wall 24 and 26 respectively. The end walls located at a mutual distance can thereby be welded to the corresponding peripheral edges of the housing. However, a gas-tight connection is also sufficient, which essentially closes off the interior of the filter.
Um den Austausch von Innenteilen des Filters zu ermöglichen, kann wenigstens ein Filterende mit einem abnehmbaren Verschluß versehen sein. Dementsprechend weist die Endwand 24 einen Umfangsflansch 25 auf, der mit einem entsprechenden Flansch am Gehäuse 23 zusammenwirkt. Die beiden Flansche können durch Bolzen, Klammern oder dgl. miteinander verbunden sein.In order to enable the exchange of internal parts of the filter, at least one end of the filter can have a removable closure be provided. Accordingly, the end wall 24 has a peripheral flange 25 with a corresponding Flange on the housing 23 cooperates. The two flanges can be connected to one another by bolts, brackets or the like be connected.
Die einlaßseitige Endwand 24 des Rauchfilters 21 ist von kegelstumpfförmiger Formgebung und bildet einen sich erweiternden Durchlaß zwischen einem einlaßseitigen Rohrabschnitt und dem Gehäuse 23. Der einlaßseitige Rohrabschnitt ist lösbar mit der Auspuffrohrleitung 19 der Verbrennungskraftmaschine zu verbinden.The inlet end wall 24 of the smoke filter 21 is frustoconical in shape and forms a widening Passage between an inlet-side pipe section and the housing 23. The inlet-side pipe section is detachable from the exhaust pipe 19 of the internal combustion engine connect to.
Die entgegengesetzte Endwand 26 des Gehäuses 23 ist im wesentlichen in gleicher Weise wie die Endwand 24 ausgebildet und besteht aus einem sich verjüngenden Abschnitt, in welchem der Gasdurchlaß vom Gehäusedurchmesser auf den Durchmesser des Auspuffrohrs 22 verringert wird.The opposite end wall 26 of the housing 23 is formed in substantially the same manner as the end wall 24 and consists of a tapered section in which the gas passage from the housing diameter to the The diameter of the exhaust pipe 22 is reduced.
Das Innere des Gehäuses 23 bildet eine langgestreckte Durchflußkammer, in der sich ein Filterbett 2 9 in Form einer gasdurchlässigen Masse befindet, die eine VielzahlThe interior of the housing 23 forms an elongated flow chamber in which a filter bed 2 9 is in the form a gas-permeable mass is located, which has a multitude
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gewundener Durchlaßkanäle vorgibt. Entsprechend einer Ausführungsform kann dieses Filterbett aus Stahlwolle bestehen, die mit z.B. einer Tonerdebeschichtung versehen ist. Andererseits kann die Durchlaßkammer auch mit einem Katalysatormaterial wie z.B. katalysatorbeschichteten Metallfasern gefüllt sein. Die Füllung nimmt den vollen Querschnitt der Durchlaßkammer ein, füllt diese im wesentlichen ganz aus und wirkt als Kontaktmedium für die durchgeleiteten Abgase.convoluted passage channels. According to one embodiment, this filter bed can consist of steel wool, which is provided with e.g. an alumina coating. On the other hand, the passage chamber can also with a Catalyst material such as catalyst coated Filled with metal fibers. The filling occupies the full cross section of the passage chamber, essentially filling it completely and acts as a contact medium for the exhaust gases passed through.
Konzentrisch innerhalb der Endwand 24 ist ein Gasdiffusor 33 angeordn3t, welcher das Abgas gerichtet zur Stirnseite des Filterbetts 29 zuführt. Eine quer im Gehäuse 23 angeordnete gasdurchlässige Platte 32 bildet die hintere Wand des Filterbetts 29. Das Filterbett 29 kann wie gesagt unterschiedlich ausgebildet sein und hat die Aufgabe, im durchtretenden Abgasstrom mitgeführte Teilchen zurückzuhalten. Entsprechend einer Ausführungsform besteht das Filterbett 29 aus miteinander verschlungenen, unterbrochenen und mit Katalysator beschichteten Fasern. Somit werden Kohlenstoffteilchen nicht nur zurückgehalten, sondern ihre Verbrennung wird auch durch die Wirkung des Katalysatormaterials getriggert. Die endseitig angeordnete Platte 32 stützt das Filterbett 29 ab, auch wenn dieses infolge der Erhitzung geschwächt wird.A gas diffuser 33 is arranged concentrically within the end wall 24, which directs the exhaust gas towards the end face of the filter bed 29 supplies. A gas-permeable plate 32 arranged transversely in the housing 23 forms the rear plate Wall of the filter bed 29. As mentioned, the filter bed 29 can be designed differently and has the task of Retain particles entrained in the exhaust gas flow. According to one embodiment, this exists Filter bed 29 of intertwined, interrupted and catalyst-coated fibers. Thus become Carbon particles are not only retained, but their combustion is also caused by the action of the catalyst material triggered. The plate 32 arranged at the end supports the filter bed 29, even if this is the result the heating is weakened.
Eine vordere Platte an der vorderen Stirnseite des Filterbetts 29 bildet ebenfalls eine gasdurchlässige Halterung. Der Gasdiffusor 33 dient nicht nur zur Verteilung des Abgasstroms über die Stirnseite des Filterbetts, sondern auch dazu, dieses zu stützen. A front plate on the front face of the filter bed 29 also forms a gas-permeable holder. The gas diffuser 33 serves not only to distribute the exhaust gas flow over the face of the filter bed, but also to support it.
Zum Erhitzen des ganzen Abgasstroms oder eines Teils desselben wird dieser durch ein kontrollierbar beheizbaresIn order to heat the entire exhaust gas flow or a part of it, it is heated by a controllable
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Heizsegment durchgeleitet, das entsprechend der Darstellung in Fig. 2 am vorderen Ende des Rauchfilters 21 angeordnet ist.Passed through the heating segment, which is arranged at the front end of the smoke filter 21 as shown in FIG is.
Das Heizsegment dient dazu, die Temperatur des durchgeleiteten Abgasstroms auf etwa 480 bis 650 0C anzuheben. Wenn dann die erhitzten Abgase in Berührung mit zurückgehaltenen Kohlenstoffteilchen gelangen, werden diese abgebrannt, wobei die Verbrennungsgase vom Abgasstrom abgeführt werden.The heating segment serves to raise the temperature of the feed-through exhaust gas stream to about 480-650 0 C. Then, when the heated exhaust gases come into contact with retained carbon particles, these are burned off, with the combustion gases being carried away by the exhaust gas stream.
Wie aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich, ist das Abgas-Heizsegment 41 mit einer Rohrleitung 4 3 verbunden, die mit einer Quelle 42 für ein Heizmedium wie z.B. komprimiertes Propangas oder dgl. in Verbindung steht. Die Heizgaszufuhr wird entweder selbsttätig oder von Hand vermittels einer Ventilvorrichtung 44 gesteuert.As can be seen from Figures 1 and 2, the exhaust gas heating segment 41 is connected to a pipe 4 3 which is connected to a source 42 of a heating medium such as compressed Propane gas or the like. In connection. The heating gas supply is either automatic or manual controlled by means of a valve device 44.
Zur selbsttätigen Erhitzung des Abgasstroms kann ein Taktoder Zeitschalter vorgesehen sein, wobei Kohlenstoff in entsprechend regelmäßigen Zeitabständen aus dem Filterbett 29 abgebrannt wird. Andererseits kann die Triggeroder Auslösevorrichtung auch aus einem auf der Aufstromseite des Filters angeordneten Staudruckdetektor bestehen. Ein derartiger Detektor könnte auch innerhalb des Rauchfilters 21 oder in der zum Rauchfilter führenden Rohrleitung 19 angeordnet sein.A clock or time switch can be provided for automatic heating of the exhaust gas flow, with carbon in is burned from the filter bed 29 at regular intervals. On the other hand, the trigger or The triggering device also consists of a dynamic pressure detector arranged on the upstream side of the filter. Such a detector could also be inside the smoke filter 21 or in the pipeline leading to the smoke filter 19 be arranged.
Im letzteren Falle führt die Ablagerung von Kohlenstoffteilchen zur zunehmenden Verstopfung der Durchlässe im Filterbett 29. Mit Zunahme dieser Ablagerungen steigt auch der Staudruck bzw. der Filterwiderstand für die Abgase an. Vermittels eines auf der AufStromseite des Filterbetts angeordneten Staudruckdetektors läßt sich dieser DruckwertIn the latter case, the deposition of carbon particles leads to the increasing clogging of the passages in the Filter bed 29. As these deposits increase, so does the back pressure or the filter resistance for the exhaust gases. By means of one on the upstream side of the filter bed arranged dynamic pressure detector can this pressure value
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kontinuierlich überwachen. Bei Erreichen eines vorbestimmten Druckwerts, der bei vorbestimmter Drehzahl und Belastung der Maschine gemessen wird, leitet der Detektor das Abbrennen der Kohlenstoffteilchen ein.monitor continuously. Upon reaching a predetermined pressure value, which at a predetermined speed and If the load on the machine is measured, the detector initiates the burning off of the carbon particles.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist das Heizsegment 41 abnehmbar mit der Einlaßseite des Rauchfilters 21 verbunden. Eine Klemmvorrichtung 46 schließt den Verbindungsbereich gasdicht ab und gestattet bei Bedarf den jederzeitigen Austausch des ganzen Heizsegments.In one embodiment of the invention, the heating segment is 41 detachably connected to the inlet side of the smoke filter 21. A clamping device 46 closes the connection area gas-tight and allows the entire heating segment to be replaced at any time if necessary.
Das Heizsegment 41 besteht aus einem zylindrischen Gehäuse 47, das mit einer isolierenden Innenbeschichtung 48 versehen sein kann. Eine Haltestütze 49 steht in den Abgasströmungsweg 51 hinein und ist vermittels einer Kontermutter oder dgl. abnehmbar gesichert. Das untere Ende der Haltestütze 49 trägt einen Abweiser 52, der eine Brennkammer 53 mit einem offenen Ende bildet.The heating segment 41 consists of a cylindrical housing 47 which is provided with an insulating inner coating 48 can be. A support bracket 49 protrudes into the exhaust gas flow path 51 and is by means of a lock nut or the like. Removable secured. The lower end of the support bracket 49 carries a deflector 52, which is a combustion chamber 53 forms with one open end.
Die Brennkammer umgibt eine Gasdüse 54 und einen Zünder Der Zünder 56 kann aus einer Zünd- oder Glühkerze bestehen, welche mit einer elektrischen Spannungsquelle verbunden ist und bei Einleiten von Heizgas in die Brennkammer bei vorbestimmter Maschinendrehzahl betätigt wird.The combustion chamber surrounds a gas nozzle 54 and an igniter. The igniter 56 can consist of an ignition or glow plug, which is connected to an electrical voltage source and when heating gas is introduced into the combustion chamber is operated at a predetermined engine speed.
Anstelle einer elektrischen Zündvorrichtung kann das eingeleitete Heizmedium wie z.B. Propan auch mit einem Teil oder sämtlichem Abgas vermischt und dann zur Verbrennung des Heizmediums durch ein heißes Katalysatorbett wie z.B. einen keramischen, monolithischen Kraftfahrzeug-Abgaskatalysator durchgeleitet werden. Das Katalysatorbett wird dabei durch das Abgas auf eine Temperatur von etwa 260° oder höher vorgeheizt, bevor das Ventil für das Heizmedium betätigt wird.Instead of an electrical ignition device, the introduced heating medium such as propane can also be used with a part or all of the exhaust gas is mixed and then passed through a hot catalyst bed such as e.g. a ceramic, monolithic motor vehicle catalytic converter can be passed through. The catalyst bed is preheated by the exhaust gas to a temperature of about 260 ° or higher before the valve for the heating medium is operated.
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Vermittels der Gasdüse 54 wird somit ein entzündbares Gasgemisch in die Brennkammer 53 eingeführt. Die Gasdüse steht mit der Quelle 42 für ein Heizmedium und mit einer Luftquelle in Verbindung. Luft kann ggf. in solchen Mengen zugeführt werden, daß in jedem Falle ein entzündbares Gemisch ausgebildet wird. Das ist schematisch durch die mit einem Ventil versehene Rohrleitung 58 angedeutet. A flammable gas mixture is thus introduced into the combustion chamber 53 by means of the gas nozzle 54. The gas nozzle is in communication with the source 42 for a heating medium and with a source of air. Air can possibly be in such Quantities are supplied that a flammable mixture is formed in each case. That is schematic indicated by the pipeline 58 provided with a valve.
Nach Entzündung des Heizmediums in der Brennkammer 53 heizt die entstehende Flamme 59 wenigstens einen Teil des durch den umgebenden Ringraum hindurchströmenden Abgas-Stroms auf, dieser vermischt sich dann mit dem übrigen Abgasstrom, tritt in den Gasdiffusor 33 ein und wird durch diesen in einem gerichteten Strom gegen die Stirnseite des Filterbetts 29 dispergiert abgegeben.After ignition of the heating medium in the combustion chamber 53, the resulting flame 59 heats at least part of the exhaust gas flow flowing through the surrounding annular space, this then mixes with the rest Exhaust gas flow, enters the gas diffuser 33 and is through this in a directed flow towards the end face of the filter bed 29 given in dispersed form.
Der nunmehr auf den Entzündungspunkt des Kohlenstoffs erhitzte Abgasstrom durchsetzt das Filterbett 29 in Berührung mit dem Kohlenstoff, wobei die Kohlenstof fteilcheri abgebrannt werden und das entstehende Verbrennungsgas abgeführt wird.The exhaust gas stream, which is now heated to the ignition point of the carbon, passes through the filter bed 29 in contact with the carbon, whereby the carbon particles are burned off and the resulting combustion gas is discharged will.
Das Einführen des Heizmediums kann so lange aufrecht erhalten werden, bis der im Filterbett 29 abgelagerte Kohlenstoff abgebrannt und das Filterbett gereinigt worden ist. Dann wird die Zufuhr von Heizmedium unterbrochen, so daß das Filterbett 29 wiederum von kälterem Abgasstrom durchsetzt wird.The introduction of the heating medium can be maintained until the carbon deposited in the filter bed 29 is reached burned down and the filter bed cleaned. Then the supply of heating medium is interrupted so that the filter bed 29 is in turn penetrated by colder exhaust gas flow.
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