DE3923640A1 - Filtering out soot particles from IC engine exhaust gas flow - using existing and specified polarity conditioned retention power and/or related reaction with positive and negative charged filters - Google Patents
Filtering out soot particles from IC engine exhaust gas flow - using existing and specified polarity conditioned retention power and/or related reaction with positive and negative charged filtersInfo
- Publication number
- DE3923640A1 DE3923640A1 DE3923640A DE3923640A DE3923640A1 DE 3923640 A1 DE3923640 A1 DE 3923640A1 DE 3923640 A DE3923640 A DE 3923640A DE 3923640 A DE3923640 A DE 3923640A DE 3923640 A1 DE3923640 A1 DE 3923640A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- soot particles
- filter
- exhaust gas
- polarity
- filters
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
- B03C3/02—Plant or installations having external electricity supply
- B03C3/04—Plant or installations having external electricity supply dry type
- B03C3/14—Plant or installations having external electricity supply dry type characterised by the additional use of mechanical effects, e.g. gravity
- B03C3/155—Filtration
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/01—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust by means of electric or electrostatic separators
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Electrostatic Separation (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausfilterung von Rußpartikeln gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2.The invention relates to a method for filtering out Soot particles according to the preambles of claims 1 and 2.
Obschon das Gebiet der Rußfilterung im Kraftfahrzeug heute weltweit sehr intensiv bearbeitet wird, sind die notwendigen Anforderungen in allen bekannten Vorschlägen immer nur teil weise erfüllt:Although the field of soot filtering in motor vehicles today is processed very intensively worldwide, are the necessary Requirements in all known proposals are only partial fulfilled wisely:
-
a) - Der weitverbreitete Filter des "Wall Flow"-Typs, wie er
z. B. im SAE-Paper 8 90 179, M. Signer, "Laboratory Results
in Particulate Trap Technology" beschrieben wird, er
reicht sehr hohe Abscheidegrade und ist zuverlässig im
Fahrzeug an der gewünschten Stelle plazierbar, erzeugt
jedoch systembedingt bei der Regeneration hohe Wärmespan
nungen, deren betriebliche Beherrschung bisher nicht ge
lungen ist:
- · Ein Regenerationsbrand entsteht immer nur inselartig. Die umgebende Partie bleibt ausgezeichnet isoliert. Die hohen Temperaturen führen zu Wärmespannungen und damit zu Brüchen der Matrix, evtl. sogar zu einem partiellen Aus schmelzen der Wände.
- · Je größer die Filter sind, umso schwerwiegender wird dieses Problem (siehe SAE-Paper 8 90 173, J. Ketagawa, "Effects of DPF-Volume . . .").
- Die Filter sind allenfalls bei sehr sorgfältig kontrollierter Regeneration (aufwendige Systeme mit Brennern und dergl.) einsetzbar, ermöglichen jedoch kein kostengünstiges PKW-Konzept.
- · A regeneration fire always only occurs island-like. The surrounding area remains perfectly isolated. The high temperatures lead to thermal stresses and thus to fractures of the matrix, possibly even to a partial melting of the walls.
- · The larger the filter, the more serious this problem becomes (see SAE paper 8 90 173, J. Ketagawa, "Effects of DPF-Volume...").
- The filters can only be used with very carefully controlled regeneration (complex systems with burners and the like), but do not enable an inexpensive car concept.
- b) - Schaumfilter aus keramischen Materialien, wie sie bspw. in SAE-Paper 8 90 172, T. Mizrah, "Open Pore Ceramic Foam as Diesel Pariculate Filter" vorgeschlagen werden, weisen eine wesentlich höhere mechanische und thermische Stabi lität auf, erzielen jedoch bei akzeptablen Gegendrücken nur recht bescheidene Abscheidegrade von 50% bis 60% und zeigen häufig das "Blow Off"-Problem.b) - foam filter made of ceramic materials, such as. in SAE paper 8 90 172, T. Mizrah, "Open Pore Ceramic Foam as Diesel Pariculate Filter "are suggested a much higher mechanical and thermal stability lity, but achieve with acceptable back pressures only very modest separation rates from 50% to 60% and often show the "blow off" problem.
-
c) - Elektrostatische Rußabscheider, siehe z. B. FISITA-
Paper 8 45 080, W. Pollach, "Ergebnisse mit dem elektrosta
tischen Rußabscheider an einem PKW-Dieselmotor", zeigen
recht hohe Abscheidegrade und geringen Gegendruck. Sie
sind jedoch nicht in der Lage, das Regenerationsproblem
zu lösen. Zudem ist ihr Raumbedarf groß.
- · In der üblichen Bauart, wie im genannten Paper be schrieben, ist im Filter eine Korona-Entladungsstrecke vorgeschaltet, die den Rußteilchen eine einheitliche Po larität aufprägt.
- Im (SAE-Paper 8 60 009, Kittelson, "Electrostatic Collec tion of Diesel Particles" ist demgegenüber gezeigt worden, daß die Rußteilchen bei Verlassen des Motors in hohem Maß bipolar geladen sind, so daß ein elektrosta tischer Abscheider, dem Motor unmittelbar nachgeschaltet, ohne eine Korona-Strecke auskommen kann und bei geeigne ter Konstruktion in einem einfachen Abscheider, aufgebaut aus einem konzentrischen Rohr, einen Abscheidegrad von mehr als 80% erreichen kann. Die auftreffenden Partikel werden auf der Fänger-Elektrode allerdings ihre Ladung abgeben, die Anziehungskraft verlieren und damit entlang der Elektrodenfläche das System wieder verlassen. Die Teilchen werden jedoch agglomeriert sein, so daß ein nachgeschalteter Grobabscheider (z. B. ein Zyklon) eine Austragewirkung haben wird. Auch hier ist also weder das Problem der definitiven Trennung des Rußes vom Gasstrom, noch das der Regeneration gelöst.
- · In the usual design, as described in the paper mentioned, a corona discharge path is connected upstream in the filter, which imparts a uniform polarity to the soot particles.
- In contrast, it has been shown in (SAE Paper 8 60 009, Kittelson, "Electrostatic Collection of Diesel Particles" that the soot particles are highly bipolar when they leave the engine, so that an electrostatic precipitator, directly connected to the engine, can do without a corona line and, with a suitable design, can achieve a separation rate of more than 80% in a simple separator, made up of a concentric tube. However, the impinging particles will release their charge on the catcher electrode and lose their attraction and thus leave the system again along the electrode surface. However, the particles will be agglomerated, so that a subsequent coarse separator (eg a cyclone) will have a discharge effect. Again, there is neither the problem of the definite separation of the soot from the gas flow, still resolved that of regeneration.
- d) - Die in Diesel-Partikel-Filtern der Zellen- oder auch der Schaumbauart üblicherweise eingesetzten Keramiken sind elektrisch isolierend (Codierit). Es ist jedoch möglich, geeignete keramische Werkstoffe zu wählen, die eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Diese Technik ist allgemein bekannt und beispielsweise in "Modern Ceramic Engineering", David W. Richerson publ. Marcel Dekker Inc. 1982, technisch beschrieben. Sie können als Halbleiter, als Heizelemente, für elektrische Sicherungen oder für Kondensatoren eingesetzt werden. Ein Beispiel ist die Anwendung eines heizbaren Katalysators (SAE-Paper 8 90 799, K. Hellmann, "Resistive Materials Applied to quick Light-Off Catalysts"), beispielsweise die Verwendung eines dotierten Silicium-Karbid-Materials.d) - The one in diesel particle filters the cells or too the type of foam usually used are electrically insulating (codierite). However, it is possible to choose suitable ceramic materials that have sufficient electrical conductivity. This technique is generally known and is described, for example, in "Modern Ceramic Engineering", David W. Richerson publ. Marcel Dekker Inc. 1982, technically described. they can be used as semiconductors, as heating elements, for electrical Fuses or capacitors can be used. A An example is the use of a heatable catalyst (SAE paper 8 90 799, K. Hellmann, "Resistive Materials Applied to quick Light-Off Catalysts "), for example the use of a doped silicon carbide material.
- e) - Die Erzeugung von hohen Gleichspannungen im Bereich von einigen KV ist unter Verwendung moderner elektronischer Mittel kein technisches Problem. Als Spannungsquelle kann die Gleichspannung der Fahrzeugbatterie verwendet werden. Unter Einsatz eines elektronischen Schalters und eines Transformators mit nachgeschalteter Gleichrichtung lassen sich die erforderlichen Potentiale mit wählbarer Polari tät in einer fahrzeuggängigen Technik darstellen.e) - The generation of high DC voltages in the range of some KV is using modern electronic Medium no technical problem. Can be used as a voltage source the DC voltage of the vehicle battery can be used. Using an electronic switch and one Leave the transformer with downstream rectification the required potential with selectable polar represent in a vehicle-accessible technology.
- - Die Regeneraion einer im keramischen Filter gespei cherten Rußmenge ist nach SAE-Paper 8 80 008, A. Mayer/E. Pauli, "Emissions Concept für Vehicle Diesel Engine", dann zuverlässig möglich, wenn der Filter motornah pla ziert ist, sein Volumen ausreichend klein ist, die Ober fläche geeignet katalytisch beschichtet wird und durch Drosseln oder Abgasrückführung des Motordurchsatzes aus reichende Abgastemperaturen in beliebigen Lastpunkten er zeugt werden.- The regeneration of one stored in the ceramic filter The amount of soot is determined according to SAE Paper 8 80 008, A. Mayer / E. Pauli, "Emissions Concept for Vehicle Diesel Engine", then reliably possible if the filter pla is decorated, its volume is sufficiently small, the upper surface is coated catalytically and by Throttling or exhaust gas recirculation of the engine throughput reaching exhaust gas temperatures at any load points be fathered.
Gegen die vorne abgeleiteten Nachteile will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, liegt die Aufgabe zugrunde, einen regenerierbaren, durch einen hohen Abscheidegrad charakterisierten Abgaspartikelfilter bereitzustellen, welcher vermag, den abgeschiedenen Ruß während der Speicherphase auch bei stark wechselnden Temperaturen und/oder Durchsätzen zuverlässig zurückzuhalten.The invention aims to overcome the disadvantages derived above Remedy. The invention as set out in the claims is characterized, the task is one regenerable, due to a high degree of separation to provide characterized exhaust gas particle filter, which is able to remove the deposited soot during the storage phase at strongly changing temperatures and / or throughputs reliably withheld.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß der Filter kein "Blow-Off"-Verhalten zuläßt, d. h. die Rußpartikeln werden entlang der Strömungslänge der Grundma trix des Filters zuverlässig ausgefiltert, dies selbst bei einer Porosität des Filters von etwa 50 ppi, was einer Poren größe von ca. 0,5 mm entspricht.The main advantage of the invention is that the filter does not allow "blow-off" behavior, d. H. the Soot particles are along the flow length of the basic measure trix of the filter reliably filtered, even with a porosity of the filter of about 50 ppi, which is a pore size of approx. 0.5 mm.
Dies wird grundsätzlich damit erreicht, daß die Ausfilterung der Rußpartikeln unter Ausnützung ihrer bereits vorhandenen und vorgegebenen polaritätsbedingten Haltekräfte und/oder durch eine diesbezügliche Einwirkung geschieht, soweit, als diese Haltekräfte der Schleppkraft der Abgasströmung entgegen zuwirken vermögen. Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbil dungen der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.This is basically achieved by filtering out of the soot particles using their existing ones and predetermined polarity-related holding forces and / or through an action in this regard, as far as these holding forces oppose the drag force of the exhaust gas flow able to contribute. Advantageous and expedient training Solutions of the task solution according to the invention are in the dependent claims marked.
Im folgenden wird anhand der Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Alle für das unmittelbare Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Elemente sind fortgelassen. Die Strömungsrichtung der Abgase ist mit Pfeilen angegeben. In den Figuren sind gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszei chen versehen. Es zeigtIn the following, exemplary embodiments will be described with reference to the drawing of the invention explained. All for immediate understanding Elements not necessary to the invention are omitted. The direction of flow of the exhaust gases is indicated by arrows. In the figures are the same elements with the same reference numerals Chen provided. It shows
Fig. 1 vier verschiedene Grundstrukturen (I-IV) einer Aus filterung von Rußpartikeln. Fig. 1 four different basic structures (I-IV) from filtering out soot particles.
Fig. 1 zeigt vier schematisierte Grundstrukturen (I-IV) einer Ausfilterung von Rußpartikeln. Fig. 1 shows four schematic basic structures (I-IV) of filtering out soot particles.
Rußpartikeln sind beim Verlassen der Brennkraftmaschine an sich mehrheitlich elektrisch geladen. Kommt es zu einer Aus filterung derselben nach der Brennkraftmaschine, so besteht die immanente Gefahr, daß diese Teilchen, nachdem sie einge fangen worden sind, ihre Ladung an die elektrisch leitende Oberfläche des Abgaspartikelfilters, beispielsweise an die Ke ramikoberfläche desselben verlieren. Die Haftkraft dieser Rußpartikeln ginge damit verloren, der gewünschte Effekt würde verschwinden, und die Rußpartikeln könnten von der Ab gasströmung mitgerissen werden. Um diese Gefahr zu unterbinden wird vorweg ein Schaumfilter 2, 3, 4 aus leitfähigem Material gewählt, nachträglich mit einer elektrisch hoch isolierenden, keramischen Schicht 2a gesamthaft überzogen. Dies kann bei spielsweise durch Tauchen in ein Aluminiumoxid-Bad geschehen, wodurch auch die offenporige Struktur des Filters gut erfaßt werden kann. Des weiteren könnte beispielsweise die "Gamma- Phase" gewählt werden, welche gleichzeitig eine sehr hohe in nere Oberfläche für das allenfalls Aufbringen eines Katalyten ermöglichte. An den erforderlichen elektrischen Kontaktstellen 7 wird der der Abscheidung dienende Schaumfilter 2, 3, 4 leicht bearbeitet, um die oberflächige Isolationsschicht zu entfernen. Gemäß einer ersten Grundstruktur I werden zwei poröse Filterplatten 2, 3, die wie vorne beschrieben ausge führt sind, strömungsmäßig hintereinander geschaltet. Darüber hinaus befinden sie sich auf einem unterschiedlichen Poten tial: Der positiv geladene Abgaspartikelfilter 2 fängt die ne gativ geladenen Rußteilchen 1 aus der Abgasströmung; der nachgeschaltete, ebenso hoch negativ geladene Abgaspartikel filter 3 wird die positiv geladene Restrußteilchen 1 zurück behalten. Bei letzterem Ablauf ist zu sagen, daß davon ausge gangen werden kann, daß ein Teil der positiv geladenen Ruß teilchen 1 bereits im ersten, positiv geladenen Abgaspartikel filter mechanisch aufgefangen werden. Bei den neutralen Ruß teilchen aus der Abgasströmung kann gesagt werden, daß diese entweder über die positive Ladung des Abgaspartikelfilters 2 oder über eine dort stattfindende mechanische Einwirkung im gleichen Abscheidegrad wie die elektrisch geladenen Rußparti keln zur Ausfilterung gelangen werden. Die beiden Abgasparti kelfilter 2, 3 sind gegenüber ihren Trägerkörpern oder Gehäu sen mit einer körperlichen Isolierung versehen, wobei die der elektrischen Aufladung dienenden Zuleitungen 8 auch durch die Isolationsschicht geführt werden. Die beiden Filter müssen we gen der elektrischen Durchschlagsspannung einen gehörigen Ab stand aufweisen: Bei 10 kV etwa 10 mm Abstand.Soot particles are mostly electrically charged when they leave the internal combustion engine. If there is a filtering of the same after the internal combustion engine, there is an inherent risk that these particles, after they have been caught, lose their charge to the electrically conductive surface of the exhaust gas particle filter, for example to the ceramic surface thereof. The adhesive force of these soot particles would be lost, the desired effect would disappear, and the soot particles could be entrained by the gas flow. In order to prevent this danger, a foam filter 2, 3, 4 made of conductive material is selected beforehand and subsequently covered with an electrically highly insulating, ceramic layer 2 a. This can be done, for example, by immersing in an aluminum oxide bath, as a result of which the open-pore structure of the filter can also be detected well. Furthermore, for example, the "gamma phase" could be selected, which at the same time made possible a very high internal surface for the eventual application of a catalyst. At the required electrical contact points 7 , the foam filter 2, 3, 4 serving for the separation is slightly processed in order to remove the surface insulation layer. According to a first basic structure I, two porous filter plates 2, 3 , which are led out as described above, are connected in series in terms of flow. In addition, they are at a different poten tial: the positively charged exhaust gas particle filter 2 catches the negatively charged soot particles 1 from the exhaust gas flow; the downstream, equally highly negatively charged exhaust gas particle filter 3 will retain the positively charged residual soot particles 1 . In the latter process, it can be said that it can be assumed that part of the positively charged soot particles 1 are already mechanically collected in the first, positively charged exhaust gas particle. In the case of the neutral soot particles from the exhaust gas flow, it can be said that these will either filter out via the positive charge of the exhaust gas particle filter 2 or via a mechanical action taking place there in the same degree of separation as the electrically charged soot particles. The two exhaust particulate filters 2, 3 are provided with a physical insulation relative to their carrier bodies or housings, the leads 8 serving for electrical charging also being guided through the insulation layer. Because of the electrical breakdown voltage, the two filters must be properly spaced: At 10 kV, about 10 mm apart.
Alternativ kann zur vorgehenden beschriebenen Konfiguration eine zweite Grundstruktur II vorgesehen werden. Hier wird ein einziger Abgaspartikelfilter 4 eingesetzt, der in raschem zeitlichem Wechsel auf unterschiedliche Potentiale 4a gebracht wird. Der zeitliche Abstand der Pulse +/- soll dabei kleiner sein, als die Verweildauer der Rußteilchen 1 im Filterbe reich. Bei Anlegen einer positiven Spannung werden die negativ geladenen Rußteilchen 1 eingefangen; beim Wechsel auf eine negative Spannung werden dann die positiv geladenen Rußteil chen ausgefiltert. Hinsichtlich der neutral geladenen Ruß teilchen 1 gilt was oben unter der Beschreibung der Grund struktur I gesagt worden ist. Es darf erwartet werden, daß in der lockeren Struktur der Rußteilchen 1 die Ladungen dieser Rußpartikeln nicht verloren gehen. Der so gebildete "Kuchen" aus Rußteilchen 1 wird also insgesamt bei schnell variieren der Haftkraft im Abgaspartikelfilter 4 verbleiben. Diesbezüg lich profitiert man von einem weiteren Phänomen: Durch die ge genseitige Anziehungskraft der Rußteilchen 1, die über den Ausfilterungsprozeß einander genähert und bereits weitgehend vorverdichtet worden sind, wird eine intensive Agglomeration stattfinden. Die dadurch gebildeten sehr viel größeren Ruß teilchen werden auch in einem grobporigen isolierten Schaum filter ohne weiteres eingefangen.Alternatively, a second basic structure II can be provided for the configuration described above. Here, a single exhaust gas particle filter 4 is used, which is brought to different potentials 4 a in rapid time change. The time interval of the pulses +/- should be smaller than the residence time of the soot particles 1 in the filter area. When a positive voltage is applied, the negatively charged soot particles 1 are captured; when changing to a negative voltage, the positively charged soot particles are then filtered out. With regard to the neutrally charged soot particle 1 applies what has been said above under the description of the basic structure I. It can be expected that the charges of these soot particles are not lost in the loose structure of the soot particles 1 . The "cake" thus formed from soot particles 1 will thus remain overall in the exhaust gas particle filter 4 if the adhesive force varies rapidly. In this regard, one benefits from another phenomenon: Due to the mutual attraction of the soot particles 1 , which have been approximated to one another via the filtering process and have already been largely pre-compressed, intensive agglomeration will take place. The much larger soot particles thus formed are easily captured in a large-pored, insulated foam filter.
Es ist erkannt worden, daß bei motorfernem Einsatz des Ab gaspartikelfilters die ursprünglich vorhandenen Ladungen der Rußteilchen weitgehend verloren gehen. Hiergegen wird Abhilfe geschaffen, indem die Rußteilchen vor Ausfilterungsort elek trisch neu geladen werden.It has been recognized that when the Ab gas particle filter the original charges of the Soot particles are largely lost. This will be remedied created by the soot particles elec be reloaded.
Gemäß Grundstruktur III wird die neu vorzunehmende elektri sche Aufladung in einem ersten elektrisch leitenden Abgaspartikelfilter 5 geschehen, in welchem alle Rußteilchen 1 auf eine positive Ladung gebracht werden, um dann im nach folgenden isolierten Abgaspartikelfilter 3, 2a mit negativer Ladung zur Ausfilterung zu gelangen. Dieser der Abscheidung dienende Filter 3 ist mindestens oberflächlich elektrisch iso liert.According to basic structure III, the new electrical charging to be undertaken is done in a first electrically conductive exhaust gas particle filter 5 , in which all soot particles 1 are brought to a positive charge, in order to then filter them out in the following isolated exhaust gas particle filter 3, 2a with a negative charge. This filter 3 is at least superficially electrically isolated.
Selbstverständlich kann der elektrisch leitende Filter 5 nega tiv geladen sein, womit dann der nachfolgende zur Ausfilterung dienende Filter 3 eine positive elektrische Ladung aufweisen muß. Soll der Abgaspartikelfilter 5 vornehmlich die Aufgabe erfüllen, die Rußpartikeln 1 zu laden, so kann die Größe seiner Porosität entsprechend rußpartikeldurchlässig gewählt werden.Of course, the electrically conductive filter 5 can be negatively charged, so that the filter 3 that follows it must then have a positive electrical charge. If the exhaust gas particle filter 5 is primarily to perform the task of loading the soot particles 1 , the size of its porosity can be chosen to be permeable to soot particles.
An sich ist eben diese Technik auch anwendbar wenn, wie die Grundstruktur IV versinnbildlichen will, dem negativ geladenen und isolierten Abgaspartikelfilter 3, 2a eine geeignete Ko rona-Strecke 6 vorgeschaltet wird. Auch hier gilt bezüglich Polarität was oben unter den Ausführungen der Grundstruktur III gesagt worden ist.In itself, this technique can also be used if, as the basic structure IV symbolizes, the negatively charged and insulated exhaust gas particle filter 3, 2 a is preceded by a suitable Ko rona section 6 . Here too, what has been said above regarding the explanations of the basic structure III applies to polarity.
Allgemein läßt sich sagen, daß die Ausbildung eines Schaum keramikfilters als Niederschlagselektrode eines Elektrostaten erst ermöglicht, die Schaumfiltervorteile auszunutzen: Verwen dung gröberer Poren, damit Absenkung des Druckverlustes und trotzdem keine "Blow-Off"-Gefahr. Insbesondere erweist sich die hier resultierende Absenkung des Druckverlustes im Filter bei einer druckaufgeladenen Brennkraftmaschine, deren Schal tung einen stromabwärts des Filters plazierten Lader aufweist, als sehr vorteilhaft.Generally speaking, the formation of a foam ceramic filter as a precipitation electrode of an electrostat only made it possible to take advantage of the foam filter benefits: Use formation of coarser pores, thus lowering the pressure loss and still no "blow-off" risk. In particular, it turns out the resulting reduction in pressure loss in the filter in a pressure-charged internal combustion engine, its scarf device has a charger placed downstream of the filter, as very beneficial.
Die vorgenannten Grundstrukturen I-IV können ohne weiteres mit Maßnahmen erweitert werden, welche auf eine Verbesserung der mechanischen Ausfilterung und/oder der Regenerierung der Ab gaspartikelfilter zielen. Die nachfolgend genannten Druck schriften sowie Ausführungen bilden einen integrierenden Be standteil dieser Schrift.The above-mentioned basic structures I-IV can easily with Measures are expanded which are aimed at improving the mechanical filtering and / or regeneration of the Ab Aim gas particle filter. The printing below Fonts and designs form an integrating Be part of this document.
In der Druckschrift EP-A1-00 72 059 ist zur Begrenzung der Ab gaspartikelemission bei einer druckwellenmaschinenaufgeladenen Brennkraftmaschine ein Abgaspartikelfilter im Hochdruckteil des Abgassystems vor der Druckwellenmaschine angeordnet. Durch verstärkte Eigenbrennstoffzufuhr und/oder kurzfristiges Schließen der Ladeluftklappe bzw. der Rezirkulationsklappe und/oder kurzfristiges Öffnen des Abgasbypassventils erreicht das Abgas jene Entflammtemperatur, welche möglich macht, daß die im Abgaspartikelfilter abgelagerten Rußpartikeln entzün den und verbrennen können, dergestalt, daß der Abgaspartikel filter selbsttätig regeneriert. Dieser Abgaspartikelfilter kann nach einer der Grundkonzeptionen I-IV gemäß Fig. 1 aus gelegt werden.In the document EP-A1-00 72 059 an exhaust gas particle filter is arranged in the high-pressure part of the exhaust gas system in front of the pressure wave machine to limit the gas particle emission in an internal combustion engine charged with pressure wave machines. Through increased self-fuel supply and / or short-term closing of the charge air flap or the recirculation flap and / or short-term opening of the exhaust gas bypass valve, the exhaust gas reaches that flame temperature which makes it possible for the soot particles deposited in the exhaust gas particle filter to ignite and burn, in such a way that the exhaust gas particle filter automatically regenerates. This exhaust gas particle filter can be laid out according to one of the basic concepts I-IV according to FIG. 1.
In einer weiteren Druckschrift EP-A2-01 52 870 wird durch eine Abgas-Rezirkulation allgemein die Minimierung der Abgasemis sion angestrebt, gleichzeitig kann hier mit dieser Maßnahme das Regenerieren des Abgaspartikelfilters quasi-kontinuierlich gestaltet werden. Über die Abgas-Rezirkulation wird die Ab gastemperatur im gesamten Teillastbereich gesteigert: Die Ent zündung der ausgefilterten Abgaspartikeln setzt bei einer Tem peratur von 500-550°C ein, sofern eine Sauerstoffkonzentra tion von mindestens 3%-6% zur Verfügung steht. Der in dieser Schaltung vorgesehene Abgaspartikelfilter kann ohne weiteres nach einer der Grundkonzeption I-IV, wie sie vorne unter Fig. 1 beschrieben worden sind, ausgelegt werden. In a further publication EP-A2-01 52 870, exhaust gas recirculation is generally aimed at minimizing exhaust emission; at the same time, the regeneration of the exhaust particle filter can be designed quasi-continuously with this measure. The exhaust gas recirculation increases the exhaust gas temperature in the entire partial load range: the ignition of the filtered exhaust gas particles starts at a temperature of 500-550 ° C, provided that an oxygen concentration of at least 3% -6% is available. The exhaust gas particle filter provided in this circuit can easily be designed according to a basic concept I-IV, as described above under FIG. 1.
In der Druckschrift CH-PS-6 63 253 ist ein Abgaspartikelfilter für Brennkraftmaschinen vorgeschlagen worden, der in mehrere parallelgeschaltete Fluten aufgeteilt ist. Eine Steuerklappe, die motorlastabhängig gesteuert sein kann, kanalisiert die Mo torabgase zu einer oder mehreren dieser Fluten. Während des ganzen Betriebes ist somit eine vollständige Abgaspartikelfil terung gewährleistet. Eine gesteuerte Beaufschlagung der Flu ten über die Steuerklappe ermöglicht ein vollständiges Abbren nen der dort eingefangenen Abgaspartikeln.In the publication CH-PS-6 63 253 there is an exhaust gas particle filter for internal combustion engines has been proposed in several floods connected in parallel is divided. A control flap, which can be controlled depending on the engine load, the Mo exhaust gases to one or more of these floods. During the entire company is therefore a complete exhaust gas particle file guaranteed. A controlled application of the flu through the control flap enables complete burning of the exhaust gas particles captured there.
Die in den verschiedenen Fluten plazierten Filter können nach einer der Grundkonzeptionen I-IV, wie sie unter Fig. 1 be schrieben worden sind, ausgelegt werden.The filters placed in the various floods can be designed according to one of the basic concepts I-IV, as described under FIG. 1.
In der Druckschrift EP-A1-01 83 066 weist der hier vorgeschla gene Abgaspartikelfilter in seinem Kern eine Aussparung auf, welche dafür sorgt, daß die Zuströmung der Abgase zum Zen tralfilterteil kanalisiert werden. Nebst dem Zentralfilterteil ist ein Außenfilterteil vorgesehen: Jener weist gegenüber diesem, bedingt durch größere Filterporosität und kleinere Masse, einen kleineren Abscheidegrad auf, so daß die Abgase in der Anfangsphase den Weg des geringsten Widerstandes wählen werden, also durch den Zentralfilterteil strömen. Seine grö ßere Filterporosität und die kleinere Masse bewirken, daß die Temperaturabsenkung der durchströmenden Abgase klein bleibt, so daß, auch hier, ein nachgeschalteter Lader rasch anspre chen können wird. Da die Abscheidung der Rußpartikeln vorerst primär im Zentralfilterteil stattfindet, wird sich hierin, trotz seines geringeren Abscheidegrades, rasch eine starke Ablagerung ergeben, wodurch der Widerstand nach der Beschleunigungsphase sich demjenigen des umliegenden Außen filterteils angleichen wird. Dieser Außenfilterteil bietet sodann die Kapazität, über eine längere Periode ohne Regenera tion die Ausfilterung der Rußpartikeln zu gewährleisten.In the document EP-A1-01 83 066 the proposed here exhaust particle filter has a recess in its core, which ensures that the inflow of exhaust gases to Zen tralfilterteil can be channeled. In addition to the central filter part an external filter part is provided: the one facing the other this, due to larger filter porosity and smaller ones Mass, a smaller degree of separation, so that the exhaust gases choose the path of least resistance in the initial phase will flow through the central filter section. His big Greater filter porosity and the smaller mass mean that the Temperature reduction of the exhaust gases flowing through remains small, so that, even here, a downstream loader speaks quickly will be able to. Because the soot particles are separated for the time being takes place primarily in the central filter section, despite its lower degree of separation, quickly a strong one Deposition result, causing resistance after the Acceleration phase that of the surrounding outside filter part will adjust. This external filter part offers then the capacity over a longer period without regeneration tion to ensure the filtering of the soot particles.
Zum Start der Regeneration des Filters ist alternativ oder gleichzeitig zu den übrigen gewürdigten Konzepten möglich, den Abgaspartikelfilterkörpers mit einem heizbaren Element zu be stücken, mit welchem periodisch oder fortwährend die Entzün dung des ausgefilterten Rußes eingeleitet wird. Diese Regene ration gestaltet sich insofern als wirkungsvoll, als bei einem Schaumfilter der einmal gestartete Brand sich durch das ganze Filter auszubreiten vermag. Der Einbau dieses Abgaspartikel filterkörpers wird so gestaltet, daß sich durch den Filter eine diffusorartige Abströmung einstellen kann.To start the regeneration of the filter alternatively or possible at the same time as the other recognized concepts, the Exhaust particle filter body with a heatable element to be pieces, with which periodically or continuously the ignition of the filtered soot is initiated. This rain ration turns out to be effective in that one Foam filter the fire started once through the whole Filters can spread. The installation of this exhaust gas particle Filter body is designed so that the filter can set a diffuser-like outflow.
Zur Optimierung der Regenerierung des Filters kann vorgesehen werden, im Querschnitt eines durch Abgase durchströmten Ge häuse ein oder mehrere Filterelemente anzuordnen. Bei vorzugs weiser Wahl eines einzigen Filterelementes wird seine in Anströmungsrichtung vordere Filterzone mit einem Katalysator zur Verminderung der Zündtemperatur der Rußpartikeln auf ca. 360°C beschichtet. Die restliche Filterzone, die der vorderen Filterzone nachgeschaltet ist, wird mit einem Katalysator zur Nachoxidation der gasförmigen Schadstoffe beschichtet. Damit wird eine kontinuierliche Regenerierung bei tiefster Zündtem peratur gewährleistet, zugleich wird auch sichergestellt, daß sich der Abbrand, insbesondere bei einem Schaumfilter wegen seiner offenporigen Struktur, ungehindert durch das ganze Fil terelement ausbreiten kann, dergestalt, daß die in der der vorderen Filterzone nachgeschalteten restlichen Filterzone ausgeschiedenen Rußpartikeln auch gleich zur Verbrennung ge langen. Die oben beschriebenen Möglichkeiten bei der jeweili gen Auslegung der Filterung können ohne weiteres nach einer der Grundkonzeptionen I-IV, wie sie unter Fig. 1 beschrieben worden sind, ausgelegt werden.To optimize the regeneration of the filter, one or more filter elements can be provided in the cross section of a housing through which exhaust gases flow. If a single filter element is preferably selected, its front filter zone in the flow direction is coated with a catalyst to reduce the ignition temperature of the soot particles to approximately 360 ° C. The remaining filter zone, which is connected downstream of the front filter zone, is coated with a catalyst for post-oxidation of the gaseous pollutants. This ensures continuous regeneration at the lowest Zündtem temperature, at the same time it also ensures that the burnup, especially with a foam filter because of its open-pore structure, can spread freely through the whole Fil terelement in such a way that the downstream in the front filter zone Filter zone soot particles excreted also for combustion. The possibilities described above for the respective design of the filtering can easily be designed according to one of the basic concepts I-IV, as described under FIG. 1.
Allgemein ist zu sagen, daß bei einer gewollten und notwendi gen Wahl eines einzigen zur Abscheidung dienenden Filterele mentes die Grundkonzeption I gemäß Fig. 1 nicht zum Einsatz gelangen wird.In general, it can be said that the basic concept I according to FIG. 1 will not be used for an intentional and necessary choice of a single filter element serving for separation.
Das Filterkonzept ist bei allen Varianten und Konfigurationen nicht auf eine mit einem Lader aufgeladene Brennkraftmaschine beschränkt. Es kann sowohl bei Ottomotoren als auch bei Dieselmotoren mit oder ohne Aufladung zum Einsatz gelangen.The filter concept is for all variants and configurations not on an internal combustion engine charged with a supercharger limited. It can be used in both petrol engines and Diesel engines with or without supercharging are used.
Claims (7)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH224589 | 1989-06-15 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3923640A1 true DE3923640A1 (en) | 1990-12-20 |
Family
ID=4229255
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE3923640A Withdrawn DE3923640A1 (en) | 1989-06-15 | 1989-07-17 | Filtering out soot particles from IC engine exhaust gas flow - using existing and specified polarity conditioned retention power and/or related reaction with positive and negative charged filters |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03207461A (en) |
| DE (1) | DE3923640A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0646416A1 (en) * | 1993-10-04 | 1995-04-05 | Trion Inc. | Bipolar charged filter and method of using same |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104056719A (en) * | 2014-05-29 | 2014-09-24 | 中山市上品环境净化技术有限公司 | a purification device |
| CN106513180A (en) * | 2016-11-08 | 2017-03-22 | 广东顺德亿美思科技有限公司 | Electrostatic purification device |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE287648C (en) * | ||||
| DE2058685A1 (en) * | 1970-11-28 | 1972-06-22 | Buderus Eisenwerk | Air electrofilter - with two elements at right angle to air stream |
| DE2216436A1 (en) * | 1971-04-05 | 1972-11-02 | Iinoya, Koichi, Kyoto; Makino, Kazutaka, Takatsuki, Osaka; (Japan) | Dust filter device |
| FR2290253A1 (en) * | 1974-11-08 | 1976-06-04 | Furchner Halmut | Electrostatic air filter for sterile atmosphere - uses polarised ions to trap bacteria in positive and negative electrostatic grids |
| US4304096A (en) * | 1979-05-11 | 1981-12-08 | The Regents Of The University Of Minnesota | Method for reducing particulates discharged by combustion means |
| US4355504A (en) * | 1979-05-11 | 1982-10-26 | The Regents Of The University Of Minnesota | Apparatus for reducing particles discharged by combustion means |
| DE3142481A1 (en) * | 1981-10-27 | 1983-05-11 | Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart | METHOD FOR PROTECTING CATALYSTS IN THE EXHAUST FLOW OF OTTO ENGINES FROM POISONING BY DEPOSITED POLLUTANT PARTICLES |
| DE3346007A1 (en) * | 1983-01-03 | 1984-07-12 | Champion Spark Plug Co., Toledo, Ohio | METHOD FOR PRODUCING AN ELECTRICALLY SEMI-CONDUCTING OPEN-CELLED CERAMIC MATERIAL |
| DE3538107A1 (en) * | 1985-10-26 | 1987-04-30 | Man Technologie Gmbh | EXHAUST GAS FILTER |
| EP0256325A2 (en) * | 1986-08-01 | 1988-02-24 | Christian Bergemann | Filter for eliminating soot particles, especially from a diesel engine exhaust |
| DE8801100U1 (en) * | 1988-01-30 | 1988-05-19 | Haufe, Paul J. M., 89346 Bibertal | Electrostatic filter |
| DE3723544A1 (en) * | 1987-07-16 | 1989-01-26 | Man Technologie Gmbh | ELECTROSTATIC FILTER FOR CLEANING GASES |
-
1989
- 1989-07-17 DE DE3923640A patent/DE3923640A1/en not_active Withdrawn
-
1990
- 1990-06-15 JP JP2155581A patent/JPH03207461A/en active Pending
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE287648C (en) * | ||||
| DE2058685A1 (en) * | 1970-11-28 | 1972-06-22 | Buderus Eisenwerk | Air electrofilter - with two elements at right angle to air stream |
| DE2216436A1 (en) * | 1971-04-05 | 1972-11-02 | Iinoya, Koichi, Kyoto; Makino, Kazutaka, Takatsuki, Osaka; (Japan) | Dust filter device |
| FR2290253A1 (en) * | 1974-11-08 | 1976-06-04 | Furchner Halmut | Electrostatic air filter for sterile atmosphere - uses polarised ions to trap bacteria in positive and negative electrostatic grids |
| US4304096A (en) * | 1979-05-11 | 1981-12-08 | The Regents Of The University Of Minnesota | Method for reducing particulates discharged by combustion means |
| US4355504A (en) * | 1979-05-11 | 1982-10-26 | The Regents Of The University Of Minnesota | Apparatus for reducing particles discharged by combustion means |
| DE3142481A1 (en) * | 1981-10-27 | 1983-05-11 | Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart | METHOD FOR PROTECTING CATALYSTS IN THE EXHAUST FLOW OF OTTO ENGINES FROM POISONING BY DEPOSITED POLLUTANT PARTICLES |
| DE3346007A1 (en) * | 1983-01-03 | 1984-07-12 | Champion Spark Plug Co., Toledo, Ohio | METHOD FOR PRODUCING AN ELECTRICALLY SEMI-CONDUCTING OPEN-CELLED CERAMIC MATERIAL |
| DE3538107A1 (en) * | 1985-10-26 | 1987-04-30 | Man Technologie Gmbh | EXHAUST GAS FILTER |
| EP0256325A2 (en) * | 1986-08-01 | 1988-02-24 | Christian Bergemann | Filter for eliminating soot particles, especially from a diesel engine exhaust |
| DE3723544A1 (en) * | 1987-07-16 | 1989-01-26 | Man Technologie Gmbh | ELECTROSTATIC FILTER FOR CLEANING GASES |
| DE8801100U1 (en) * | 1988-01-30 | 1988-05-19 | Haufe, Paul J. M., 89346 Bibertal | Electrostatic filter |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| JP 59 145314 A. In: Patents Abstracts of Japan, M-345, Dec. 14, 1984, Vol.8, No.274 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0646416A1 (en) * | 1993-10-04 | 1995-04-05 | Trion Inc. | Bipolar charged filter and method of using same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03207461A (en) | 1991-09-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0650551B1 (en) | Method and device for removing particles from internal-combustion engine exhaust gases | |
| DE69030376T2 (en) | COMPACT HYBRID SEPARATOR FOR PARTICLES | |
| EP0152623B1 (en) | Device for the removal of solid particles from combustion engine exhaust gases | |
| EP0537219B1 (en) | Process and device for cleaning exhaust gases | |
| EP1812166A1 (en) | Method and filter arrangement for removing soot particles | |
| DE102016208468A1 (en) | EMISSION CONTROL DEVICE | |
| EP2477749B1 (en) | Device and method for treating exhaust gas containing soot particles | |
| DE60201305T2 (en) | Emission control system and method for an internal combustion engine | |
| DE10003816A1 (en) | Renewable particle filter for removing soot particles from exhaust gases | |
| EP1039963A1 (en) | Filter for separating nitrogen oxides and particles from a gas flow | |
| EP2603678B1 (en) | Method and apparatus for reducing soot particles in the exhaust gas of an internal combustion engine | |
| WO1994007008A1 (en) | Method of removing electrically conducting particles from a stream of gas, and device for carrying out the method | |
| DE3923640A1 (en) | Filtering out soot particles from IC engine exhaust gas flow - using existing and specified polarity conditioned retention power and/or related reaction with positive and negative charged filters | |
| EP2948253A1 (en) | Device and method for treating an exhaust gas containing particles | |
| EP2150685B1 (en) | Regulation of a plasma-regenerated soot filter | |
| EP0256325B1 (en) | Filter for eliminating soot particles, especially from a diesel engine exhaust | |
| EP1906090A2 (en) | Exhaust gas purification facility with a fine dust filter for biomass heating installation | |
| DD291934A5 (en) | DEVICE FOR REMOVING SOLIDS FROM EXHAUST GASES AND SMOKE GASES | |
| DE60223186T2 (en) | Treatment system for exhaust gas and its use | |
| EP2251088B1 (en) | Electrostatic separator and heating system | |
| DE102023206819A1 (en) | air purification process and heating, ventilation and air conditioning system | |
| AT410761B (en) | Soot filter and catalyst for diesel engines includes differential pressure measurement controlling high voltage discharge to burn-off soot | |
| EP2761145B1 (en) | Retainer having at least one electrode | |
| DE102018201628A1 (en) | Particle pre-separator | |
| DE102017206475A1 (en) | Particulate filter assembly for an exhaust system of a motor vehicle and method for treating a particulate having exhaust gas |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |