DE3806219C2

DE3806219C2 - Rußfiltersystem

Info

Publication number: DE3806219C2
Application number: DE19883806219
Authority: DE
Inventors: Konstantin N Prof Dr In Pattas
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-02-26
Filing date: 1988-02-26
Publication date: 1997-12-11
Anticipated expiration: 2008-02-27
Also published as: DE3806219A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Rußfiltersystem mit einem in den Abgaskanal eines Dieselmotors eingebauten Rußfilter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem bekannten Rußfiltersystem dieser Art (JP-59101518(A)) wird ein Schutz des Rußfilters gegen Überhitzung und damit ein ungewolltes Abbrennen durch geregeltes Einspeisen von Sekundärluft in den Abgaskanal erreicht, und zwar mittels einer Temperaturregelung in Abhängigkeit von einer gemesse nen Ist-Temperatur.

Es ist bekannt, Rußfilter mit poröser Wand, insbesonde re aus Keramikwerkstoff, zur Filtrierung der im Abgas eines Dieselmotors enthaltenen Schadstoffe, insbesondere Ruß, einzusetzen. Bei Temperaturen zwischen 500°C und 600°C wird der im Dieselrußfilter abgeschiedene Ruß in Anwesenheit von im Abgas enthalte nem Restsauerstoff gezündet und verbrannt, um den Rußfilter zu regenerieren.

Es ist ferner bekannt, den in einem Rußfilter nach längerer Betriebsdauer angesammelten Ruß durch Einschalten einer von der Zeit oder dem Gegendruck abhängigen Initialzündquelle kontrolliert abzubrennen (DE 29 53 010 C2).

Beim Regenerieren muß der Rußfilter vor zu hohen Temperaturen geschützt werden, die das Filterma terial durch örtliches Schmelzen oder dgl. beschädigen bzw. ganz zerstören würde.

Zu diesem Zweck hat der Anmelder ein Verfahren und eine Vorrichtung vorgeschlagen, wobei stromaufwärts vom Dieselrußfilter eine gesteuerte Drosselung stattfindet (EP 87 100 911.4).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rußfil tersystem der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei welchem das Filtermaterial im Betrieb geschont, insbesondere vor einer schädlichen Überhitzung bewahrt wird und somit die Betriebssicherheit und Lebensdauer erhöht werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient Patentanspruch 1.

Vorzugsweise weist die Ventilanordnung mindestens ein erstes Ventil im Abgaskanal stromaufwärts vom Rußfilter und ein zweites Ventil im Bypass-Kanal auf. Dabei kann das oder jedes erste Ventil als Drosselventil mit von der Ventilstellung abhängiger gewünschter Drosselwirkung ausgebildet sein, um den Abgasstrom für die Regenerierung des Rußfilters zu drosseln (EP 87 100 911.4).

Wichtig ist, daß das oder jedes erste Ventil als in Schließstellung vollständig den Gasstrom absperren des Ventil, insbesondere als Tellerventil, ausgebildet ist. Durch diese Ausgestaltung wird bei Umleitung des Abgasstromes durch den Bypass-Kanal jedes Lecken von Abgas durch das Rußfilter vermieden, was bei entsprechenden Betriebsparametern (zu hohe Drücke, Temperaturen) schädigend für den Rußfilter sein könnte.

Vorzugsweise öffnet die Steuereinrichtung das zweite Ventil und sperrt das erste Ventil, wenn die Tempera tur am Rußfilter, insbesondere unmittelbar hinter dem Rußfilter, einen Sollwert übersteigt.

Bei schweren Kraftfahrzeugen, wie Bussen oder LKW, ist eine Ausführung bevorzugt, bei der eine Filterbat terie mit mehreren Rußfiltern vorgesehen ist, wobei jedem Rußfilter ein eigenes erstes Ventil zugeordnet ist.

Um die temperaturabhängige Steuerung der Ventilanord nung ansprechempfindlicher zu machen, ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft vorgesehen, daß die Gesamtmasse der zwischen den Auslaßventilen des Dieselmotors und der Einlaßseite des Rußfilters angeordneten Bauteile und damit deren Wärmekapazität minimiert ist. Dies erhöht die Reaktionsschnelligkeit des Rußfiltersystems nach der Erfindung auf Temperaturänderungen erheblich.

Bei dem Rußfiltersystem nach der Erfindung wird das Rußfilter bei Überschreiten von Grenzwerten für Betriebsparameter, insbesondere für die Filter temperatur, automatisch aus dem Gasstrom ausgeschaltet. Mit anderen Worten wird das Rußfilter nur bei "norma len" Temperaturen vom Abgas durchströmt und nicht bei exzessiven Temperaturen des Abgases. Dies ermög licht eine Schonung und damit eine erheblich größere Lebensdauer des Rußfilters.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an zwei Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schema eines Rußfiltersystems nach der Erfindung für den Einsatz bei einem PKW-Diesel motor;

Fig. 2 ein Schema eines Rußfiltersystems nach der Erfindung für den Einsatz bei schweren Kraft fahrzeugen, wie Bussen oder LKW.

In Fig. 1 ist mit der Bezugszahl 1 ein PKW-Diesel motor bezeichnet, in dessen Abgaskanal 2 ein Ruß filter 3 eingebaut ist. Ein Bypass-Kanal 4 umgeht den Rußfilter 3. Stromaufwärts von dem Rußfilter 3 ist ein erstes Tellerventil 5 vorgesehen. Im Bypass-Kanal 4 ist ein zweites Tellerventil 6 vorgese hen. Die Ventile 5 und 6 sind mittels einer Steuervor richtung 7 betätigbar, die als Eingangsgrößen die Temperaturmeßsignale von zwei Temperatursensoren 8 und 9 erhält. Der Temperatursensor 8 mißt die Temperatur θ₁ des Abgases im Auslaß des Dieselmotors 1, während der Temperatursensor 9 die Temperatur θ₂ unmittelbar stromabwärts vom Rußfilter 3 mißt.

Im Normalzustand ist das Ventil 6 geschlossen und das Ventil 5 geöffnet. Steigt die Temperatur θ₂ hinter dem Rußfilter 3 auf einen Wert oberhalb eines vorbestimmten Sollwertes an, so schließt die Steuereinrichtung 7 automatisch das erste Ventil 5 und öffnet das zweite Ventil 6, so daß das Abgas den Dieselrußfilter 3 umgehend durch den Bypass-Kanal 4 strömt. Aufgrund der Ausbildung des Ventiles 5 als Tellerventil ist in dieser Stellung ein vollkom men dichter Abschluß erzielt, so daß auch kein Abgas-Leckstrom das Dieselrußfilter 3 erreichen kann.

Die Ausführung nach Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 dadurch, daß anstatt eines Rußfilters 3 eine Filterbatterie mit zwei Rußfiltern 11, 12 eingesetzt ist. Jedem Filter 11, 12 ist ein eigenes erstes Ventil 5 zugeordnet. Das zweite Ventil 6 ist als Drehklappenventil ausgebildet. Im übrigen entsprechen die weiteren Bestandteile des Systems nach Fig. 2 demjenigen nach Fig. 1, so daß sich eine nochmalige Beschreibung erübrigt.

Es ist ersichtlich, daß das Rußfiltersystem nach Fig. 2 eine erheblich größere Filterkapazität als das System nach Fig. 1 aufweist, so daß sich das System nach Fig. 2 insbesondere zum Einsatz in schweren Kraftfahrzeugen, wie Bussen oder LKW, eignet.

Bei beiden beschriebenen Ausführungen ist die Masse und damit die Wärmekapazität der insgesamt zwischen den Auslaßventilen (nicht gezeigt) des Dieselmotors 1 und der Einlaßseite des Rußfilters 3 vorgesehenen Bauteile so klein wie möglich gehalten, um ein schnelles Ansprechen der Steuereinrichtung 7 auf eine Temperaturänderung der mittels des Temperatursen sors 9 gemessenen Temperatur θ₂ zu ermöglichen.

Claims

1. Rußfiltersystem mit einem in den Abgaskanal eines Diesel motors eingebauten Rußfilter (3), einem den Rußfilter (3) umgehenden Bypass-Kanal (4) und mindestens einem ersten Ventil (5) im Abgaskanal (2) stromaufwärts vom Rußfilter (3) sowie einem zweiten Ventil (6) im Bypass-Kanal (4), wobei die Ventile (5, 6) mittels einer Steuereinrichtung (7) in Abhängigkeit von Betriebsparametern betätigbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (7) das zweite Ventil (6) öffnet und das erste Ventil (5) sperrt, wenn die Temperatur (θ₂) hin ter dem Rußfilter (3) einen Sollwert übersteigt.

2. Rußfiltersystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das oder jedes erste Ventil (5) als Drosselventil mit von der Ventilstellung abhängiger ge wünschter Drosselwirkung ausgebildet ist.

3. Rußfiltersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß das oder jedes erste Ventil (5) als in Schließstellung vollständig den Gasstrom ab sperrendes Ventil, insbesondere als Tellerventil, ausge bildet ist.

4. Rußfiltersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperatursensor (9) zum Messen der Temperatur (θ₂) und zum Weiterleiten des Temperaturmeßsignals an die Steuereinrichtung (7) unmittelbar hinter dem Rußfilter (3) angeordnet ist.

5. Rußfiltersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Filterbatterie mit mehreren Rußfiltern (11, 12) vorgesehen ist und daß jedem Rußfilter ein eigenes erstes Ventil (5) zugeordnet ist.

6. Rußfiltersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtmasse der zwischen den Aus laßventilen des Dieselmotors (1) und der Einlaßseite des Rußfilters (3) vorgesehenen Bauteile minimiert ist.