DE3803100A1 - Verfahren und vorrichtung zum regenerieren von russfiltern - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum regenerieren von russfilternInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regenerieren von
Rußfiltern für Dieselmotoren gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 sowie Vorrichtungen zum Durchführen des
Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6.
Dieselmotoren emittieren erfahrungsgemäß drei- bis achtmal
so viele Partikel wie vergleichbare Ottomotoren. Die
Partikel bestehen überwiegend aus Kohlenstoff, an dem
organische Substanzen höherer Molmasse angelagert sind.
Diese Partikel sind unerwünscht. Ihre mutagene Wirkung ist
nachgewiesen, eine Kanzerogenität wird vermutet. Die
Partikel sind wegen ihrer Kleinheit lungengängig und werden
deshalb als Auslöser von Lungenkrankheiten angesehen.
Außerdem erhöhen die emittierten Partikel die Gesamtmenge an
Schwebeteilchen in der Atmosphäre und tragen zur Smogbildung
bei.
Eine hinreichende Absenkung der Partikelemission ist
insbesondere bei Dieselmotoren mit größerem Hubraum durch
motorinterne Maßnahmen alleine nach dem heutigen Stand der
Technik kurzfristig nicht möglich. Es ist deshalb
erforderlich, die Dieselabgase nachzubehandeln.
Von den möglichen Verfahren und Vorrichtungen zur Reinigung
der Dieselabgabe haben sich für die Anwendung in Fahrzeugen
bisher ausschließlich Filter durchsetzen können. Eines der
in der Praxis gebräuchlichen Filtersysteme verwendet einen
aus einer porösen Keramik extrudierten Wabenkörper als
Filterelement. Die Poren in den Wabenwänden sind derart
fein, daß die Partikel zurückgehalten werden. Mit
zunehmender Betriebsdauer verstopfen die Poren, der
Abgasgegendruck steigt, der Motor verliert an Leistung und
der Kraftstoffverbrauch nimmt zu.
Aus diesem Grund müssen diese keramischen Filter rechtzeitig
regeneriert werden. In der Praxis ist dies nach einer
Betriebsdauer von ca. 5 Stunden der Fall. Dabei wird durch
externe Zuführung von Wärmeenergie der ausgefilterte
Kohlenstoff so weit erhitzt, daß er mit dem im Abgas
enthaltenen Sauerstoff reagiert und verbrennt. Die
Zündtemperatur liegt oberhalb 500 Grad C. Die Temperatur der
Dieselabgase selbst bleibt in der Regel unter der
Zündtemperatur bzw. erreicht sie zu selten und dann auch nur zu
kurzzeitig.
Es sind verschiedene Methoden bekannt, um die für das
Erreichen der Zündtemperatur benötigte Wärmeenergie zu
erzeugen. Eine Methode verwendet dem Keramikkörper
vorgeschaltete kraftstoff- oder gasbetriebene Brenner.
Nach einer anderen Methode wird heiße Luft durch das
Filterelement hindurchgeblasen.
Eine dritte Methode ist beschrieben in der EP-A-02 20 588.
Hier wird die Wärmeenergie von einem elektrisch beheizten
Widerstand erzeugt. Außerdem wird im Bereich der
Widerstandsheizung eine Kohlenstoff-Luft-Atmosphäre erzeugt,
indem staubförmiger Kohlenstoff entweder aus einem externen
Speicher zugegeben oder mit Hilfe von Preßluft aus dem
Filter selbst aufgewirbelt wird. Dieses
Kohlenstoff-Luftsauerstoff-Gemisch wird von der elektrischen
Heizspirale gezündet und zündet anschließend die
Rußschichten auf den Wandungen des Keramikfilters. Die so
gebildete Flammenfront wandert dann mit der Abgasströmung
durch das Filter.
Bekannt ist auch, auf das Rußfilter ein chemisches
Oxidationsmittel aufzusprühen, welches die
Verbrennungstemperatur des Rußes katalytisch erniedrigt.
Die bekannten Methoden ermöglichen zwar ein sehr schnelles
Regenerieren der Rußfilter, üblicherweise in ca. 2 Minuten.
Dabei steigt jedoch die Temperatur örtlich auf Werte bis
über 1000 Grad C an. Diese Überhitzungszone wandert schnell
durch den Filterkörper. Außerdem bilden sich erfahrungsgemäß
sogenannte Zündnester, die zu einer weiteren örtlichen
Überhitzung des Filterkörpers führen, schlimmstenfalls bis
zur Schmelztemperatur des Materials. Man beobachtet deshalb
immer wieder durch thermisch bedingte Spannungen verursachte
Brüche des Filterkörpers, wenn dieser aus Keramik besteht.
Der an der Bruchstelle gebildete Bypaß verringert die
Filterwirkung.
Darüber hinaus ist es umständlich, ständig einen
kraftstoffgespeisten Brenner, einen Vorratsbehälter für
Kohlenstoffstaub oder Oxidationsmittel und gegebenenfalls
einen Druckluftbehälter bzw. einen Kompressor mitführen zu
müssen.
Auch die Bereitstellung ausreichender elektrischer Energie
zum Aufheizen des Abgas-Kohlenstaub-Gemischs auf die
Zündtemperatur wie oben erwähnt, ist jedenfalls in einem
Fahrzeug recht problematisch, da die Heizspirale und alle
weiteren Filterteile durch den relativ kalten Abgasstrom
stark abgekühlt werden. Der in der oben genannten
EP-A-02 20 588 gemachte Vorschlag, die Heizspirale sozusagen
im Windschatten eines geeigneten Abdeckblechs anzuordnen,
mag zwar die direkte Abkühlung der Heizspirale reduzieren;
an der Abkühlung des Filterkörpers und der Rußschichten
ändert dies nichts.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, welches nur
wenig Wärmeenergie zum Erreichen der Zündtemperatur benötigt
und welches vor allem einen kontrollierten Rußabbrand mit
nur geringen Übertemperaturen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale
des Patentanspruchs 1.
Die vorliegende Erfindung verläßt den üblichen Weg, durch
Zufuhr von viel Wärmeenergie und von viel Luftsauerstoff,
sei es der Luftsauerstoff im Abgas, insbesondere im
Leerlauf, oder sei es durch Zugabe von erhitzter Luft, die
Regeneration zu starten und in Gang zu halten, und drosselt
während der Regeneration die den Filterkörper durchströmende
Abgasmenge auf einen sehr geringen Wert in der Größenordnung
von 10-30% des Leerlauf-Abgasmassenstroms. Durch die
Reduzierung der Abgasmenge wird die Abkühlung der
Wärmequelle, bei der es sich gemäß einer bevorzugten
Ausgestaltung der Erfindung um eine elektrische Heizspirale
handelt, aber auch des Filterkörpers und der Rußschichten,
erheblich reduziert. Dadurch konnte bei einem Versuchsmodell
der Energiebedarf zum Erreichen der Zündtemperatur zwischen
60 und 70% reduziert werden.
Schließlich wird durch die Reduzierung der Abgasmenge die
Reaktionsgeschwindigkeit der Rußoxidation gemindert. Dadurch
verlängert sich der Regenerationsvorgang, der, wie schon
erwähnt, etwa alle 5 Stunden erforderlich ist, von ca.
2 Minuten auf ca. 8 Minuten; die dadurch erreichte
Reduzierung der Temperaturen und Temperaturgradienten führt
jedoch zu einer drastischen Reduzierung der thermischen
Spannungen im insbesondere keramischen Filterkörper und
erlaubt so längere Standzeiten sowie eine Vereinfachung der
gasdichten Lagerung desselben.
Die Reduzierung der benötigten elektrischen Energie zum
ausreichenden Aufheizen der Heizspirale auf die
Zündtemperatur ermöglicht es, die Heizung aus der
Bordbatterie zu betreiben. Durchgeführte Versuche haben
gezeigt, daß für die Regeneration eines Rußfilters für einen
Dieselmotor mit 3 l Hubraum nur noch eine elektrische
Anschlußleistung von ca. 1,7 kW und insgesamt nur 7 Ah
benötigt werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es prinzipiell
möglich, den Regenerationsvorgang in allen Lastbereichen
durchzuführen. Die während der Regeneration den Rußfilter
durchströmende Abgasmenge muß lediglich so eingestellt
werden, daß die zum Aufrechterhalten einer kontrollierten
Rußverbrennung erforderliche, relativ geringe
Sauerstoffmenge zur Verfügung steht. Da der Sauerstoffgehalt
von Dieselabgasen stark vom Lastzustand des Motors abhängig
ist, läßt sich ein fester Wert praktisch nicht angeben.
Wegen der definierten Verhältnisse bezüglich
Sauerstoffgehalt, Temperatur und Abgasmassenstrom empfiehlt
es sich, die Regeneration im Leerlauf durchzuführen. Dann
kann die Regeneration auch statt mit einer Regelung mit
einer einfachen Steuerung gesteuert werden.
Im einfachsten Fall genügt es, während der Regeneration
einen entsprechenden Anteil des Abgases am Rußfilter
vorbeizuleiten. Wird diese Aufteilung der Abgasströme zu
Beginn des Regenerationsvorgangs fest eingestellt, dann wird
sich die Menge an Abgas, die das Filter durchströmt, im
selben Maß erhöhen, wie der Ruß oxidiert, und den
regenerierten Teil des Filterkörpers in erwünschter Weise
kühlen.
Wird gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung die
elektrisch erzeugte Wärme den Rußschichten im direkten
Kontakt zugeführt, so ergibt sich mit geringstem Aufwand ein
optimaler Zündeffekt. Die Reaktion wird schnell gestartet
und der elektrische Energieverbrauch bleibt gering.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete
Vorrichtungen anzugeben.
Diese Aufgabe wird bei einem Rußfilter, eingebaut in ein
Gehäuse mit einer das zu reinigende Abgas zuführenden und
einer das gereinigte Abgas abführenden Rohrleitung sowie mit
einer Wärmequelle vor der angeströmten Stirnseite des
Keramikkörpers gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des
Patentanspruchs 6.
Diese Lösung ist sehr einfach. Zu ihrer Realisierung können
die herkömmlichen und bewährten Abgasklappen verwendet
werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist im
Bypaß ein zweites Rußfilter eingesetzt, wobei die
Abgasklappe außerhalb der Regeneration das Abgas auf beide
Rußfilter verteilt. Diese Lösung verhindert, daß während der
an sich sehr kurzen Regenerationsphase praktisch
ungereinigtes Dieselabgas in die Atmosphäre gelangen kann.
Außerdem ergibt sich der Vorteil, daß anstelle eines
einzelnen großen Filterkörpers zwei kleinere verwendet
werden können. Kleine Filterkörper sind relativ preiswerter
und relativ weniger anfällig gegen thermische Spannungen als
große Filterkörper.
Es versteht sich, daß sich das erfindungsgemäße Prinzip auch
auf drei und mehr Filterkörper erweitern läßt.
Die von der Erfindung zur Erzeugung der Wärmeenergie
bevorzugte elektrische Widerstandsheizung zeichnet sich durch
besondere Einfachheit und Betriebssicherheit aus. Aufgrund
der Reduzierung der Abgasmenge während der Regeneration ist
auch die benötigte Anschlußleistung einfach zu beschaffen.
Falls der Heizwiderstand mit der Stirnseite des
Filterkörpers in Kontakt steht, ist der Wärmeübergang
optimal, die benötigte elektrische Leistung wird minimal.
Vorzugsweise weist die Widerstandsheizung eine Mehrzahl von
parallelen Widerstandsdrähten auf. Auf diese Weise kann die
benötigte elektrische Leistung auch vom Bordnetz eines
Kraftfahrzeugs mit 12 Volt bzw. 24 Volt-Akkumulator
bereitgestellt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der
Filterkörper ein keramischer Wabenkörper und die Drähte der
Widerstandsheizung besitzen haarnadelförmig gebogene
Schlingen, wobei diese Schlingen in die Kanäle der
Wabenstruktur des Keramikkörpers eingesteckt sind. Dadurch
haben die glühenden Widerstandsdrähte über eine längere
Strecke direkten Kontakt mit den Rußschichten, so daß der
Wärmeübergang vom Draht auf die Rußschicht optimal erfolgt.
Eine andere Filtervariante besitzt die Form eines
Rohrstücks, das zwischen zwei Stirnblechen so montiert wird,
daß das Abgas die Rohrwand durchströmt. Solche Filterkörper
bestehen aus Schaumkeramik oder aus gewickelten und
gepreßten Keramikfasern bzw. Metalldrähten. Bei dieser
Filterform wird die Heizspirale bevorzugt vor der Innenwand
angebracht.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann hinter dem
Filterkörper ein Temperaturfühler angeordnet sein. Dieser
Temperaturfühler mißt während der Regenerationsphase die
Temperatur der das Filter verlassenden Gase. Damit ist es
möglich zu erkennen, ob die Zündtemperatur überschritten
wurde, der Regenerationsvorgang also abläuft. Damit ist es
aber auch möglich, die Stellung der Abgasklappe zu regeln,
um den Regenerationsvorgang mit kontrollierter
Geschwindigkeit ablaufen zu lassen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung können vor
und/oder hinter dem Filterkörper Druckfühler angeordnet
sein. Damit kann der Beladungszustand des Filters mit Ruß
ermittelt und die Vollständigkeit des Regenerationsvorgangs
überwacht werden.
Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form von
Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine Abgasanlage mit einem Rußfilter und einer
Einrichtung zur Regeneration desselben,
Fig. 2 eine Abgasanlage mit zwei parallelen Rußfiltern und
Einrichtungen zur Regeneration derselben,
Fig. 3 eine energiesparende Ausgestaltung einer elektrischen
Heizung und
Fig. 4 eine Abgasanlage mit einem zweiten Typ Rußfilter
und einer Einrichtung zur Regeneration desselben.
In Fig. 1 erkennt man ein vom Dieselmotor kommendes, das zu
reinigende Abgas führendes Rohr 1, ein in ein teilweise
aufgeschnitten dargestelltes Gehäuse 2 eingebauter Rußfilter
4 aus einem Keramikkörper mit Wabenstruktur und mikroporösen
Wänden und ein das gereinigte Abgas abführendes Rohr 3. Vor
der angeströmten Stirnseite des Keramikkörpers 4 ist eine
elektrische Heizspirale 5 dargestellt, mit deren Hilfe die
Rußschichten im Filterkörper 4 auf die Zündtemperatur
erhitzt werden können.
In das das Abgas zuführende Rohr 1 ist eine Abgasklappe 6
eingebaut. Während des normalen Betriebszustandes befindet
sich die Klappe in der Stellung 6.0, so daß das gesamte
Abgas den Filterkörper 4 durchströmt. Zu Beginn des
Regenerationsvorganges wird die Klappe in die Stellung 6.1
gebracht, so daß der weitaus größte Teil des Abgases in eine
Bypaßleitung 7 geleitet wird. Ein geringer Teil des Abgases
in der Größenordnung von 10-30%, bezogen auf die
Abgasmenge im Leerlauf des Motors, strömt weiterhin durch
den Filterkörper 4. Diese geringe Abgasmenge ist kaum noch
in der Lage, die Heizspirale 5 bzw. den Filterkörper 4 und
die darauf abgelagerten Rußschichten abzukühlen, so daß die
erforderliche Zündtemperatur schon mit relativ kleinen
elektrischen Anschlußleistungen erreicht wird. Die Oxidation
der Rußschichten erfolgt dann dank der geringen
Sauerstoffmenge relativ langsam und kontrolliert, so daß nur
relativ geringe Temperaturen und vor allem verringerte
Temperaturgradienten auftreten. Dadurch werden das
Keramikmaterial, aber auch das Gehäuse 2 thermisch weniger
beansprucht, so daß die Lebensdauer derselben steigt und die
gasdichte Lagerung des Keramikkörpers 4 im Gehäuse 2 mit
einfacheren und preiswerteren Mitteln realisiert werden
kann.
In Fig. 2 erkennt man eine aus zwei in ihrem Gehäuse 2.1,
2.2 angeordneten Rußfiltern 4.1, 4.2. bestehende
Filteranlage. In die vom Motor kommende, das zu reinigende
Abgas führende Leitung 1 ist wieder das Umschaltventil 6
eingesetzt, dessen Klappe jetzt drei Stellungen hat. Während
des Normalbetriebs steht diese Klappe beispielsweise in der
Mittelstellung 6.0. Dadurch wird der Abgasstrom auf beide
Filterkörper 4.1, 4.2 aufgeteilt. Zur Regeneration wird die
Klappe entweder in die Stellung 6.1 oder 6.2 geschwenkt, so
daß der zu regenerierende Filterkörper 4.1, 4.2 nur noch die
für die Regeneration erforderliche Abgasmenge erhält. Auf
diese Weise gelangt auch während der Regenerationsphase kein
ungereinigtes Abgas in die Atmosphäre.
Hinter den Filterkörpern 4.1, 4.2 sind Temperaturfühler 8.1,
8.2 angeordnet. Diese messen die Temperatur des den
Filterkörper durchströmenden Abgases. Auf diese Weise kann
erkannt werden, ob die für den Regenerationsvorgang typische
Zündtemperatur überschritten wurde und wie lange dies der
Fall war. Auch kann mit Hilfe der gemessenen Abgastemperatur
die Klappenstellung eingeregelt werden, so daß der
Regenerationsvorgang mit der gewünschten kontrollierten
Geschwindigkeit abläuft.
Weiterhin lassen sich vor und hinter jeden Filterkörper 4.1,
4.2 Druckfühler 9.1, 9.2, 10.1, 10.2 anordnen. Auf diese
Weise läßt sich die Druckdifferenz über die Filterkörper
4.1, 4.2 ermitteln und damit der Beladungszustand der
Filterflächen mit Ruß. Sobald die Druckdifferenz einen
bestimmten Wert überschreitet, wird entweder ein Signal
angezeigt oder aber der Regenerationsvorgang vollautomatisch
eingeleitet. Hierzu dient eine als Block symbolisierte
elektronische Schaltung 11, die nach außen beispielsweise
ein elektronisches Signal 12 abgibt.
In Fig. 3 erkennt man in schematischer Darstellung eine
besonders energiesparende Ausführung der elektrischen
Heizung. Man erkennt im Schnitt die vom Abgas angeströmte
Stirnseite eines Filterkörpers 4 mit den von porösen Wänden
4.1 begrenzten Filterkanälen 4.2. Die Kanalwände 4.1 sind
mit Ruß 4.3 belegt. Vor der vom zu reinigenden Abgas
angeströmten Stirnseite des Keramikkörpers 4 erkennt man die
elektrische Heizung 5. Sie besteht aus zwei
Anschlußelektroden 5.1, zwischen denen eine Vielzahl von
Drähten 5.2 gespannt ist, von denen nur einer in der
Zeichnung dargestellt ist. Der Widerstandsdraht 5.2 ist mit
einer Reihe von haarnadelförmig gebogenen Schlingen 5.3
versehen. Diese Schlingen 5.3 werden in die stirnseitig
offenen Kanäle 4.2 eingesteckt, so daß der glühende Draht
5.2 in direkten Kontakt mit den Rußschichten 4.3 kommt.
Dadurch ist die Übertragung der Wärme auf die Rußschichten
zum Erreichen der Zündtemperatur optimal. Außerdem werden
die Drähte 5.2 im Bereich der Schlingen 5.3 mechanisch
gestützt.
In Fig. 4 erkennt man in schematischer Darstellung eine
Abgasanlage für Dieselmotoren mit einem rohrförmigen
Filterkörper 4.4 aus Schaumkeramik oder aus gewickelten und
gepreßten Keramikfasern oder Metalldrähten. Das Abgas
durchströmt den Filterkörper 4.4 von innen nach außen, was
durch gasdicht montierte Stirnbleche 2.4, 2.5 erreicht wird.
Die elektrische Heizspirale 5.4 befindet sich in der
zentralen Bohrung des Filterkörpers 4.4.
Es versteht sich, daß die in den Fig. 1, 2 und 4 gezeigte
Abgasklappe 6 nicht nur in der das Abgas zuführenden Leitung
1, sondern ebensogut in der das gereinigte Abgas abführenden
Leitung 3 eingesetzt werden kann.
Claims (14)
1. Verfahren zum Regenerieren von Rußfiltern (4) für
Dieselmotoren während des Betriebs derselben, wobei zum
Erreichen der Zündtemperatur des Rußes Wärmeenergie
zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß während der
Regeneration die Mengen an Abgas, die das Rußfilter (4)
durchströmen, stark, d.h. auf ca. 10-30% der Mengen, die
den Motor im Leerlauf verlassen, reduziert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
ein entsprechender Anteil des Abgases am Rußfilter (4)
vorbeigeleitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen zwei Rußfiltern (4.1, 4.2)
umgeschaltet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Wärmeenergie durch eine elektrische
Widerstandsheizung (5) ins Filter (4) oder in den Abgasstrom
kurz vor dessen Eintritt in das Filter (4) eingeleitet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Wärmeenergie den Rußschichten (4.3) im direkten Kontakt
zugeführt wird.
6. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach
wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einem Rußfilter
(4), eingebaut in ein Gehäuse (2) mit einer das zu
reinigende Abgas zuführenden und einer das gereinigte Abgas
abführenden Rohrleitung (1, 3) sowie mit einer Wärmequelle
(5) vor der angeströmten Stirnseite des Filterkörpers (4),
dadurch gekennzeichnet, daß in eine der Abgas-Leitungen (1,
3) eine Abgasklappe (6) eingesetzt ist, die den größeren
Teil der Abgasmenge während der Regeneration in einen Bypaß
(7, 1.2) leitet, und daß zur Erzeugung der Wärmeenergie eine
elektrische Widerstandsheizung (5) vorgesehen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß im Bypaß ein zweites Rußfilter (4.2) eingesetzt ist und
daß die Abgasklappe (6) außerhalb der Regeneration das Abgas
auf beide Rußfilter (4) verteilt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der Heizwiderstand (5) mit der
Stirnseite des Filterkörpers (4) in Kontakt steht.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, daß der Heizwiderstand (5) eine Mehrzahl von
parallelen Widerstandsdrähten (5.2) aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch
gekennzeichnet, daß der Filterkörper (4) ein keramischer
Wabenkörper ist, daß die Widerstandsdrähte (5.2) der
Widerstandsheizung (5) haarnadelförmig gebogene Schlingen
(5.3) besitzen und daß diese Schlingen (5.3) in die Kanäle
(4.2) der Wabenstruktur des Keramikkörpers (4) eingesteckt
sind.
11. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis
9, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterkörper (4.4) die
Form eines Rohrstücks besitzt, das zwischen Stirnwände (2.4,
2.5) derart montiert ist, daß der Abgasstrom die Rohrwand
von innen nach außen durchströmt, und daß die Heizspirale
(5.4) vor der Innenwand des Filterkörpers (4.4) montiert
ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß der Filterkörper (4.4) aus Schaumkeramik oder aus
gewickelten und gepreßten Keramikfasern oder Metalldrähten
besteht.
13. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis
12, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Filterkörper (4)
ein Temperaturfühler (8) angeordnet ist.
14. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis
13, dadurch gekennzeichnet, daß vor und/oder hinter dem
Keramikkörper (4) Druckfühler (9, 10) angeordnet sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883803100 DE3803100A1 (de) | 1988-02-03 | 1988-02-03 | Verfahren und vorrichtung zum regenerieren von russfiltern |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19883803100 DE3803100A1 (de) | 1988-02-03 | 1988-02-03 | Verfahren und vorrichtung zum regenerieren von russfiltern |
Publications (1)
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---|---|
DE3803100A1 true DE3803100A1 (de) | 1989-08-17 |
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Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE3803100A1 (de) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0502826A1 (de) * | 1991-03-07 | 1992-09-09 | Scambia Industrial Developments Aktiengesellschaft | Filtriereinrichtung zum Entfernen von Russ aus Abgas |
WO1993019288A1 (de) * | 1992-03-21 | 1993-09-30 | Fev Motorentechnik Gmbh & Co. Kg | Filteranordnung zum entfernen von russpartikeln aus abgasen einer verbrennungskraftmaschine |
DE4408826C1 (de) * | 1994-03-16 | 1995-05-24 | Mtu Friedrichshafen Gmbh | Abgasanlage mit Wärmetauscher |
US6432168B2 (en) | 1999-12-10 | 2002-08-13 | Epiq Sensor-Nite N.V. | Measuring arrangement and method for monitoring the operability of a soot filter |
DE4431569B4 (de) * | 1994-09-05 | 2004-04-08 | Deutz Ag | Verfahren zur schonenden Regeneration eines Rußfilters |
DE102006041284B4 (de) * | 2006-09-02 | 2012-09-13 | Technische Universität Bergakademie Freiberg | Verfahren und Vorrichtung zum thermischen Regenerieren von durchströmten Parikelfiltern |
CN101403330B (zh) * | 2007-09-18 | 2013-05-22 | 通用汽车环球科技运作公司 | 感应加热的颗粒物质过滤器再生控制*** |
CN116335809A (zh) * | 2023-03-01 | 2023-06-27 | 重庆赛力斯新能源汽车设计院有限公司 | 一种增程式汽车排气***及增程式汽车 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4485622A (en) * | 1980-10-09 | 1984-12-04 | Nippon Soken, Inc. | Exhaust gas cleaning device for internal combustion engine |
US4558565A (en) * | 1982-03-16 | 1985-12-17 | Nippon Soken, Inc. | Exhaust gas cleaning device for internal combustion engine |
DE3538155A1 (de) * | 1985-10-26 | 1987-04-30 | Fev Forsch Energietech Verbr | Verfahren zur oxidation von in russfiltersystemen abgelagerten partikeln |
-
1988
- 1988-02-03 DE DE19883803100 patent/DE3803100A1/de not_active Ceased
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4485622A (en) * | 1980-10-09 | 1984-12-04 | Nippon Soken, Inc. | Exhaust gas cleaning device for internal combustion engine |
US4558565A (en) * | 1982-03-16 | 1985-12-17 | Nippon Soken, Inc. | Exhaust gas cleaning device for internal combustion engine |
DE3538155A1 (de) * | 1985-10-26 | 1987-04-30 | Fev Forsch Energietech Verbr | Verfahren zur oxidation von in russfiltersystemen abgelagerten partikeln |
EP0220588A2 (de) * | 1985-10-26 | 1987-05-06 | FEV Forschungsgesellschaft für Energietechnik und Verbrennungsmotoren mbH | Verfahren zur Oxidation von in Russfiltersystemen abgelagertem Russ |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0502826A1 (de) * | 1991-03-07 | 1992-09-09 | Scambia Industrial Developments Aktiengesellschaft | Filtriereinrichtung zum Entfernen von Russ aus Abgas |
WO1993019288A1 (de) * | 1992-03-21 | 1993-09-30 | Fev Motorentechnik Gmbh & Co. Kg | Filteranordnung zum entfernen von russpartikeln aus abgasen einer verbrennungskraftmaschine |
US5472462A (en) * | 1992-03-21 | 1995-12-05 | Fev Motorentechnik Gmbh & Co. Kg | Filter arrangement for removal of soot particles from the exhaust gases of an internal combustion engine |
DE4408826C1 (de) * | 1994-03-16 | 1995-05-24 | Mtu Friedrichshafen Gmbh | Abgasanlage mit Wärmetauscher |
DE4431569B4 (de) * | 1994-09-05 | 2004-04-08 | Deutz Ag | Verfahren zur schonenden Regeneration eines Rußfilters |
US6432168B2 (en) | 1999-12-10 | 2002-08-13 | Epiq Sensor-Nite N.V. | Measuring arrangement and method for monitoring the operability of a soot filter |
DE102006041284B4 (de) * | 2006-09-02 | 2012-09-13 | Technische Universität Bergakademie Freiberg | Verfahren und Vorrichtung zum thermischen Regenerieren von durchströmten Parikelfiltern |
CN101403330B (zh) * | 2007-09-18 | 2013-05-22 | 通用汽车环球科技运作公司 | 感应加热的颗粒物质过滤器再生控制*** |
CN116335809A (zh) * | 2023-03-01 | 2023-06-27 | 重庆赛力斯新能源汽车设计院有限公司 | 一种增程式汽车排气***及增程式汽车 |
CN116335809B (zh) * | 2023-03-01 | 2024-06-07 | 重庆赛力斯新能源汽车设计院有限公司 | 一种增程式汽车排气***及增程式汽车 |
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