DE2953010T1

DE2953010T1 - Device for purifying exhaust gas of diesel engine

Info

Publication number: DE2953010T1
Application number: DE792953010T
Authority: DE
Inventors: Y Suzuki; T Tokuhiro; Y Iwasawa; T Komine; K Chiba; Y Kajioka
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd
Priority date: 1978-07-27
Filing date: 1979-07-26
Publication date: 1981-04-09
Also published as: GB2040182B; EP0020766A4; EP0020766A1; GB2040182A; SE8001507L; EP0020766B1; SE441027B; WO1980000362A1; DE2953010C2

Description

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Abgasreinigungssystem für Dieselmotore

Die Erfindung betrifft ein Abgasreinigungssystem für Dieselmotore.

Anwendungsgebiet der Erfindung ist das der Abgasreinigungssysteme für Dieselmotore oder Dieselkraftmaschinen, die zusammen mit Baustellenarbeitsgeräten verwendet oder in einfachen Fahrzeugen wie Dieselomnibussen und Dieselkraftfahrzeugen oder auch in Gebäuden zum Betreiben verschiedener Anlagen und Geräte eingebaut sind.

Bisher sind für Dieselkraftmaschinen verschiedene Abgasreinigungssysteme vorgeschlagen und eingesetzt worden. Typische Beispiele sind:

a) ein System, das eine Kombination einer Rauchentfernungseinrichtung wie ein Zyklon mit einem in der Abgasleitung für das aus dem Dieselmotor abgegebene Abgas angeordneten Katalysatorbett aufweist, und

b) ein System, bei dem das Abgas in Wasser eingeblasen wird oder ein System, das eine Kombination einer Rauchentfernungseinrichtung von der Art eines Wäschers, welcher Waschwasser atomisiert und in das Abgas einsprüht, und eines Katalysatorbetts aufweist.

Nach dem Trägheitsprinzip funktionierende, staubsammelnde Einrichtungen, wie Zyklone, die beim vorstehend erwähnten System (a) eingesetzt werden, sind jedoch nur wirksam bei Staubteilchen mit Teilchengrößen von mehr als mehreren Mikrometern. Sie lassen sich nicht zum wirksamen Auffangen von Rauchteilchen mit kleineren Teilchengrößen einsetzen. Im allgemeinen sind die Rauchteilchen der von Dieselmotoren abgegebenen Abgase zu klein, um von Sammeleinrichtungen, die nach dem Trägheitsprinzip funktionieren, aufgefangen zu werden. Folglich ist

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es nicht möglich, die Rauchteilchen des Abgases aus Dieselmaschinen in zweckmäßiger Weise mit Zyklonen aufzufangen. Folglich haften sich während längerer Betriebsdauer die Kohlenstoffteilchen aus dem Rauch in nachteiliger Weise an der Oberfläche des Katalysators fest, wodurch die Funktion des Katalysators beeinträchtigt und es nicht mehr möglich wird, den üblen Geruch und die schädlichen Bestandteile wie Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe in wirksamer Weise zu entfernen. Zur '.. Regenerierung des Katalysators ist es erforderlich, diesen auf eine hohe Temperatur zu erhitzen. Dies ist nicht nur mühsam, sondern verursacht auch eine Beeinträchtigung der katalytischen Funktion, sowie auch eine Verformung oder ein Zerbrechen des Katalysatormaterials.

Bei dem vorstehend erwähnten üblichen System (b) läßt sich zwar mit der Rauchentfernungseinrichtung von der Art eines Wäschers der Rauch wirksam entfernen. Infolge der Zufuhr des Wassers entsteht jedoch eine große Menge an Wasserdampf, welche in der Umgebung eine störende Sichtbehinderung darstellt. Ferner sind mühsame Wartungsarbeiten, wie Erneuerung des Waschwasservorrats usw. erforderlich.

Für eine vollständige Entfernung des üblen Geruchs und der schädlichen Bestandteile des Abgases ist es erforderlich, daß das Abgas eine hohe, zwischen 300 und 500 C liegende Temperatur am Katalysatoreinlaß aufweist. Beim vorstehend erwähnten System (b) wird jedoch die Abgastemperatur in unzweckmäßiger Weise verringert, wenn das Abgas mit Wasser in der Rauchentfernungseinrichtung von der Art eines Wäschers gewaschen wird. Aus diesem Grund ist es nicht zweckmäßig, den Katalysator auf der stromabwärts gelegenen Seite, d. h. an der Auslaßseite, der Rauchentfernungseinrichtung von der Art eines Wäschers anzuordnen. Folglich ist es nicht zu vermeiden, daß die Rauchteilchen am Katalysator festhaften, wodurch sich die verschiedenen Nachteile ergeben, die bereits im Zusammenhang mit dem üblichen System (a) vorstehend erwähnt worden sind.

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Aufgabe der Erfindung ist es demgemäß, ein Abgasreinigungssystem für Dieselmotore vorzusehen, welches eine einfache Bauweise aufweist, im Betrieb wenig Wartung erfordert, die im Abgas enthaltenen Rauchteilchen mit Sicherheit entfernt und seine hohe Wirksamkeit bei der Abgasreinigung auch im Verlauf einer längeren Betriebsdauer beibehält.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ergibt sich aus den Ansprüchen. -

Beim erfindungsgemäßen Abgasreinigungssystem werden die Rauchteiichen durch einen an der stromaufwärts gelegenen Seite, d. h. an der Einlaßseite eines Katalysatorsystems oder Katalysatorbetts angeordneten hitzefesten Filter entfernt, wodurch die eingangs erwähnten Probleme der be- kannten Systeme beseitigt werden. Die vom hitzefesten Filter aufgefan- —. genen Rauchteilchen werden mit einer Einrichtung einfacher Bauart verbrannt.

Das erfindungsgemäße Abgasreinigungssystem für Dieselmotore enthält eine Abgasreinigungsleitung zum Reinigen des vom Dieselmotor abgegebenen Abgases, einen an einer stromaufwärts liegenden Stelle der Abgasreinigungsleitung angeordneten hitzefesten Filter, einen katalytischen Umwandler oder ein Katalysatorbett, das zum Entfernen des üblen Geruchs und der schädlichen Bestandteile des Abgases ausgebildet und an einer stromabwärts gelegenen Stelle der Abgasreinigungsleitung angeordnet ist, sowie eine Regeneriereinrichtung, die mit dem hitzefesten Filter verbunden und dazu ausgebildet ist, die vom hitzefesten Filter aufgefangenen Rauchteilchen zu verbrennen und zu entfernen.

Bei dieser Anordnung wird das unerwünschte Festhaften der Rauchteilchen am Katalysatorbett wirksam durch die Filterwirkung des hitzefesten Filters verhindert, so daß eine gute Reinigungswirkung im Verlauf einer langen Betriebsdauer gewährleistet ist. Gleichzeitig können die vom hitze festen Filter aufgefangenen Rauchteilchen leicht durch die Regenerier-

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einrichtung verbrannt und entfernt werden.

Der hitzefeste Filter des vorstehend erwähnten, erfindungsgemäß verbesserten Reinigungssystems ist derart ausgestaltet und zusammengesetzt, daß die Verbrennung und Entfernung der vom hitzefesten Filter aufgefangenen Rpuchteilchen auch während des Strömeins des Abgases durch den hitzefesten Filter durchführbar ist. Folglich kann das erfindungsgemäße Abgasreinigungssystem für Dieselmotore klein und kompakt ausgelegt werden.

Es werden bei der Erfindung somit ein oder mehrere hitzefeste Filter an der stromaufwärts gelegenen oder Einlaßseite eines Katalysatorbetts : angeordnet, welche durch ihre Filterwirkung die im Abgas suspendierten." Rauchteilchen vollkommen auffangen und entfernen, so daß ein unerwünschtes Festhaften der Rauchteilchen am Katalysatorbett weitgehend vermieden wird. Ferner sind Mittel vorgesehen, um die hitzefesten Filter einfach durch Verbrennen der von den Filtern aufgefangenen Rauchteilchen zu regenerieren. Bei einer Ausführungsform der Erfindung weisen ein hitzefester Filter und ein Katalysatorbett die Form ineinanderliegender und aneinanderliegender Hohlzylinder auf. Zum Regenerieren des hitzefesten Filters wird durch die Wirkung eines Hochdruckbrenners oder einer Va kuum oder Unterdruck erzeugenden Einrichtung Heißluft in den Filter eingeführt. Bei dieser Ausführungsform sind der hitzefeste Filter und das Katalysatorbett in einem einzigen Gehäuse untergebracht.

Das erfindungsgemäße Abgasreinigungssystem für Dieselmotore gewährleistet im Verlauf einer längeren Betriebsdauer die Entfernung von Rauchteilchen und schädlichen Bestandteilen sowie auch üblem Geruch aus dem vom Dieselmotor abgegebenen Abgas.

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Anhand der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Diagramm einer praktisch verwirklichbaren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgasreinigungssystems für Dieselmotore;

Fig. 2 einen Längsquerschnitt durch eine Abgasreinigungsvorrichtung, die eine weitere Ausführungsform der Erfindung darstellt;

Fig. 3 einen Querschnitt durch die in der Fig. 2 gezeigte Ausführungsform entlang der Linie A-A und

Fig. 4 u. 5 schematische Querschnitte durch praktische Ausgestaltungen der in denFig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsform der Erfindung.

In der Fig. 1 ist ein Dieselmotor 1 mit einem erfindungsgemäßen Abgasreinigungssystem ausgestattet. An das Einlaßendstück 2 einer Abgasreinigungsleitung sind zwei Zweigleitungen 3, 4 angeschlossen. An der Stelle, an der die Zweigleitungen 3 und 4 ineinander übergehen, ist ein Umschaltventil 5 angeordnet, so daß der Abgasfluß je nach der Stellung des Umschaltventils 5 über die Leitung 3 oder die Leitung 4 geführt werden kann.

In den Zweigleitungen 3 und 4 sind hitzefeste Filter 6 bzw. 7 vorgesehen. Die hitzefesten Filter 6 und 7 sind aus Metallfasern mit verschiedenen Faserdurchmessern hergestellt, wobei die Faserdurchmesser gemäß der im R aich vorkommenden Teilchengrößenverteilung ausgewählt worden sind. Die Metallfasern verschiedener Faserdurchmesser sind zu aufeinanderliegenden oder laminatartigen Schichten geformt, welche ins-

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gesamt eine allgemein zyiinderförmige oder scheibenförmige Form aufweisen.

Die Leitungen 3 und 4 führen zu Zweigleitungen 3a und 3b bzw. 4a und 4b. Die Leitungen 3a und 4a führen zu einem Auspuffrohr 8, während die Leitungen 3b und 4b zu einem katalytischen Umwandler 9 führen, der an seiner Auslaßseite mit dem Auspuffrohr 8 verbunden ist. Umschaltventile 10 und 11 sind an den zu den Zweigleitungen 3a, 3b bzw. 4a, 4b führenden Verzweigungen vorgesehen. Die Umschaltventile 10 und 11 sind derart ausgelegt, daß entweder eine direkte Verbindung zwischen den Leitungen 3 bzw. 4 und dem Auspuffrohr 8 andererseits oder eine Verbindung zwischen den Leitungen 3 bzw. 4 einerseits und dem katalytischen Umwandler 9 andererseits herstellbar ist.

Regenerierleitungen 12 und 13 erstrecken sich zwischen den Zweigleitungen 3 und 4. Die Regenerierleitungen 12 und 13 sind mit den Einlaßseiten der hitzefesten Filter 6 und 7 verbunden. Ferner ist ein Umschaltventil an einer Einblasöffnung 14 der Regenerierleitungen 12 und 13 angeordnet, vor welcher sich ein Brenner 16 befindet. Bei dieser Anordnung werden die Rauchteilchen, welche die hitzefesten Filter 6 und 7 verstopfen, verbrannt und entfernt, wenn Heißluft vom Gebläse 17 in die Filter 6 und 7 eingeblasen wird. Aus dieser Anordnung besteht somit die Regeneriereinrichtung zum Regenerieren der hitzefesten Filter 6 und 7. Da das vom Dieselmotor abgegebene Abgas nur eine geringe Menge an Sauerstoff enthält, ist es schwierig, die Rauchteilchen zu verbrennen. Das Gebläse 17 ist somit vorgesehen, um Außenluft zuzuführen, welche die vollkommene Verbrennung der Rauchteilchen unterstützt.

An den hitzefesten Filtern 6 und 7 sind Differentialdruckmesser 18 bzw. 19 vorgesehen. Insbesondere steht der Differentialdruckmesser 18 in Verbindung mit der Auslaßseite und der Einlaßseite des hitzefesten Filters 6, während der Differentialdruckmesser 19 mit der Aulaßseite und

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der Einlaßseite des hitzefesten Filters 7 in Verbindung steht. Diese Differentialdruckmesser sind dazu ausgelegt, den Differentialdruck oder das Druckgefälle an den hitzefesten Filtern 6 und 7, d. h. die Verstopfung dieser Filter mit Rauchteilchen, festzustellen.

Obwohl dies nicht gezeigt ist, ist eine automatische Steuerung vorgesehen, welche die Umschaltventile 5, 10, 11 und 15 automatisch betätigt, um den Weg des Abgases in entsprechender Weise zu steuern und den Brenner 16 und das Gebläse 17 automatisch in Betrieb zu setzen, wodurch. Heißluft in die hitzefesten Filter 6 und 7 eingeführt wird, um die in diesen Filtern befindlichen Rauchteilchen zu verbrennen und entfernen. Diese automatische Steuerung findet in Abhängigkeit des Verstopfungszustands der hitzefesten Filter 6 und 7 statt, welcher von den Differentialdruckmessern 18 und 19 festgestellt wird.

Die Funktion des erfindungsgemäßen Abgasreinigungssystems, welches die vorstehend beschriebene Bauweise aufweist, ist wie folgt: Es wird davon ausgegangen, daß der Dieselmotor zum Laufen gebracht worden ist, wobei die Umschaltventile 5, 10, 11 und 15 die in der Fig. 1 gezeigten Stellungen haben. Das vom Dieselmotor 1 abgegebene Abgas fließt über das Einlaßendstück 2 in die Zweigleitung 3 und dann durch den hitzefesten Filter 6 zum katalytischen Umwandler 9 über die Zweigleitung 3b. Das Abgas wird schließlich durch das Auspuffrohr 8 an die Außenluft abgegeben. Es ist zu bemerken, daß es beim Filtervorgang am hitzefesten Filter 6 möglich ist, auch relativ kleine Rauchteilchen mit Sicherheit aufzufangen, so daß die im Abgas suspendierten Rauchteilchen vollkommen entfernt werden. Schädliche Bestandteile des Abgases wie Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe und der üble Geruch werden dagegen zu unschädlichem Kohlendioxid umgewandelt, aufgrund der katalytischen Oxidationswirkung des im katalytischen Umwandler 9 befindlichen Katalysators. In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, daß ein unerwünschtes Festhaften der Rauchteilchen am katalytischen Umwandler 9 weit-

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gehend vermieden wird, weil die Rauchteilchen bereits vom hitzefesten Filter 6 aufgefangen und entfernt worden sind, so daß die katalytisch^ Wirkung des Katalysators während einer langen Betriebsdauer ohne Beeinträchtigung aufrechterhalten bleibt.

Das Ablagern der Rauchteilchen im hitzefesten Filter 6 macht sich als eine Erhöhung des Druckabfalls zwischen Einlaß- und Auslaßseite des hitzefesten Filters 6 bemerkbar. Diese Erhöhung wird in zweckmäßiger Weise vom Differentialdruckmesser 18 fest gestellt, welcher wiederum ein automatisches Umschaltender Umschaltventile 5, 10, 11 und 15 bewirkt, um das Abgas derart umzuleiten, daß es durch die Zweigleitung und zum hitzefesten Filter 7 fließt. Hierdurch wird eine kontinuierliche Reinigung ermöglicht. Gleichzeitig werden der Brenner 16 und das Gebläse 17 automatisch in Betrieb gesetztjum dem mit den Rauchteilchen verstopften hitzefesten Filter 6 Heißluft zuzuführen, wodurch die vom hitzefesten Filter 6 aufgefangenen Rauchteilchen vollkommen verbrannt werden und das Filter in relativ kurzer Zeit regeneriert wird.

Die bei der Regenerierung des hitzefesten Filters erzeugten Gase werden über die Zweigleitung 3 direkt durch das Auspuffrohr 8 abgeleitet.

Nach Beendigung der Regenerierung ist der Druckabfall zwischen der Einlaßseite und der Auslaßseite des hitzefesten Filters 6 reduziert. Diese Verringerung des Drucks wird vom Differentialdruckmesser 18 festgestellt, welcher wiederum ein Steuersignal erzeugt, durch welches der Betrieb des Brenners 16 und des Gebläses 17 ausgesetzt wird.

Bei dieser beschriebenen Ausführungsform sind die hitzefesten Filter 6 und 7 miteinander parallel angeordnet, um ein Umschalten zu erlauben, so daß der Filter in der einen Zweigleitung in Betrieb ist, während der Filter in der anderen Zweigleitung regeneriert wird. Diese Anordnung ist jedoch nicht die einzig verwendbare und es ist auch möglich, das Ab-

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gasreinigungssystem dadurch klein und kompakt zu gestalten, daß nur eine, einen hitzefesten Filter enthaltene Leitung verwendet und das Abgas auch bei der Regenerierung dieses einzigen hitzefesten Filters durch diesen Filter geführt wird.

Nachstehend soll anhand der Figuren 2 und 5 eine weitere Ausführungsform der Erfindung beschrieben werden, bei der nur eine, einen hitzefesten Filter aufweisende Leitung verwendet wird.

Ein zylinderförmiges hohles Gehäuse 21 befindet sich im Abgassystem eines Dieselmotors. In der Wand des Gehäuses 21 ist an einer nahe an einem axialen Ende des Gehäuses 21 liegenden Stelle eine Einlaß Öffnung für das Abgas vorgesehen, während eine Auslaßöffnung 23 für das Abgas ; in der Nähe des anderen axialen Endes des Gehäuses 21 ausgebildet ist. Im Gehäuse 21 ist ein hitzefester Filter 24 untergebracht, welcher von Metallfasern oder chemischem Material gebildet und zu einer Matte oder dünnen Schicht geformt und helixförmig derart gewunden oder gewickelt worden ist, daß er die Form eines Hohlzylinders annimmt. Wie beim hitzefesten Filter der ersten Ausführungsform, besteht dieses hitzefeste Filter 24 der zweiten Ausführungsform aus Metallfasern mit verschiedenen Faserdurchmessern, welche entsprechend der Teilchengrößenverteilung der Rauchteilchen ausgewählt worden sind.

Das näher zur Einlaßöffnung 22 liegende axiale Ende des zylinderförmigen, hitzefesten Filters 24 ist durch eine Abdeckung 25 verschlossen, während das andere, näher zur Auslaßöffnung 23 liegende Ende des hohlzylindrischen Filters offen ist und in Verbindung mit der Auslaßöffnung 23 steht.

Im Gehäuse 21 ist auch ein Katalysatorbett 26 unte rgebracht. Dieses Katalysatorbett 26 enthält einen schwamm art ige η Metallkatalysator, der Üelixförmig zu hohlzylindrischer Form gewunden oder gewickelt worden ist. Typischerweise besteht der Metallkatalysator aus Platin oder ahn-

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lichem Material, welches zum Entfernen des üblen Geruchs und der schädlichen Bestandteile des Abgases, z. B. Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoff, geeignet ist. _Das Katalysatorbett 26 befindet sich innerhalb des hohlzylindrischen, hitzefesten Filters 24, d. h. an der stromabwärts gelegenen Seite oder der Auslaßseite des Filters 24 und liegt somit unter dem hitzefesten Filter 24.

Eine Trennplatte 27 ist in der Nähe der Auslaßöffnung 23 des Gehäuses 21 vorgesehen und ausgebildet, um die Einlaßöffnung. 22 und die Auslaßöffnung 23 des Gehäuses 21 voneinander zu trennen. Folglich erreicht das in das Gehäuse 21 durch die Einlaßöffnung 22 einströmende Abgas die Auslaßöffnung 23 nur über die zylinderförmigen Umf angsoberflächen des hitzefesten Filters 24 und des Katalysatorbetts 26.

Ein Hochdruckbrenner 28 ist luftdicht mit dem einen Axialende des Gehäuses 21 verbunden, welches näher zur Einlaßöffnung 22 liegt. Dieser Hochdruckbrenner 28 ist in Abhängigkeit vom Differentialdruck zu beiden Seiten der Laminatschichten des hitzefesten Filters 24 und des Katalysatorbetts 26 oder vom Differentialdruck zwischen der Einlaßöffnung 22 und der Auslaßöffnung 23 des Gehäuses 21, d. h. in Abhängigkeit vom Verstopfungszustand des hitzefesten Filters 24, welcher von einem (nicht gezeigten) Differentialdruckmesser festgestellt wird, betätigbar. Aufgrund der Höhe des Drucks, dem der Hochdruckbrenner 28 im Betrieb widerstehen kann, ist es möglich, den Hochdruckbrenner 28 auch beim Laufen des Dieselmotors, d. h. beim Strömen des Abgases durch den hitzefesten Filter 23, zu betreiben. Folglich kann der Brenner 28 auch bei durchströmendem Abgas dem hitzefesten Filter 24 Heißluft zuführen, um den hitzefesten Filter 24 zu regenerieren.

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Im Hochdruckbrenner 28 ist eine Einlaßöffnung 29 für Hochdruckverbrennungsluft vorgesehen. Der Hochdruckbrenner 28 weist Mittel auf, die auch dann seine Funktion-gewährleisten, wenn im Druck des in das Gehäuse 21 eingeführten Abgases Schwankungen auftreten. Am Hochdruckbrenner 28 befindet sich eine zylinderförmige, wärmeabstrahlende Platte 30, welche die vom Hochdruckbrenner 28 gebildete Flamme umgibt. In der Nähe des freien Endes der zylinderförmigen wärmeabstrahlenden Platte 30 befinden sich an deren Umfang verteilt eine Mehrzahl von Löchern 30a. Das Gehäuse 21 weist an seiner Innenseite ein wärmeisolierendes Material 31 und an seiner Außenseite eine Befestigungseinrich- : tung 32 für die Montage des Gehäuses 21 auf.

Die Fig. 4 und 5 zeigen eine weitere Ausgestaltung dieser zweiten Ausführungsform. Bei der beschriebenen zweiten Ausführungsform, die nur einen hitzefesten Filter aufweist, besteht die Vorrichtung zum Regenerieren des hitzefesten Filters 24 aus dem Hochdruckbrenner 28. Bei dieser weiteren Ausgestaltung dieser Ausführungsform ist jedoch der Hochdruckbrenner 28 ersetzt durch die Kombination eines einfachen Niederdruckbrenners mit einer Vakuum- oder Unterdruckerzeugungseinrichtung, die sich innerhalb der Abgasleitung befindet. Das heißt, daß der Niederdruckbrenner und die Vakuum- oder Unterdruckerzeugungseinrichtung die Regeneriereinrichtung für den hitzefesten Filter 24 bilden. Die Vakuum- oder Unterdruckerzeugungseinrichtung 33 befindet sich in der Abgasleitung 34 auf der Einlaßseite des Gehäuses 21. Die Einrichtung 33 läßt sich dadurch vorsehen, daß der Durchmesser der Abgasleitung 34 lokal verringert ist, wie dies die Fig. 4 zeigt, oder daß die Abgasleitung 34 in zwei Teile getrennt ist, wobei die Durchmesser der einander gegenüberliegenden Teile der Abgasleitung 34 verschieden sind, wie dies die Fig. 5 zeigt, so daß ein Teil als Düse wirkt, aus der das Abgas in den anderen Teil der Leitung strömt. In beiden Fällen entsteht an einem in die Vakuum- oder Unterdruckerzeugungseinrichtung 33 seitlich einmündenden Rohr 36 eine Saugwirkung. Der Niederdruckbrenner 35 ist am anderen Ende des Rohres

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angeordnet, so daß die vom Niederdruckbrenner 35 erzeugte Heißluft in die Vakuum- oder Unterdruckerzeugungseinrichtung 33 eingesaugt und zusammen mit dem durchfließenden Abgas in das Gehäuse 21 gelangt.

Das Abgasreinigungssystem der vorstehend beschriebenen Bauweise funktioniert wie folgt: Bei laufendem Dieselmotor wird das von diesem ab^= gegebene Abgas durch die Einlaßöffnung 22 in das Gehäuse 21 eingeführt und fließt durch die Wände des hitzefesten Filters 21 und das Katalysatorbett 26. Schließlich wird das Abgas durch die Auslaßöffnung 23 abgegeben. Die im Abgas suspendierten Rauchteilchen werden ausnahmslos vom hitzefesten Filter 24 aus dem durchfließenden Abgas aufgefangen. Ferner werden der üble Geruch und die schädlichen Bestandteile wie Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe durch die katalytische Wirkung des vom Abgas : durchströmten Katalysatorbetts 26 wirksam entfernt.

Weil die Rauchteilchen des Abgases durch die Filterwirkung des hitzefesten Filters 20 vollkommen auf gefangen und entfernt werden, ist zu bemerken, daß ein unerwünschtes Festhaften der Rauchteilchen am Katalysatorbett 26 weitgehend vermieden wird, wodurch eine gute katalytische Wirkung des Katalysators im Verlauf einer langen Betriebsdauer gewährleistet ist.

Bei größer werdender Menge der vom hitzefesten Filter 24 aufgefangenen Rauchteilchen wird der Differentialdruck zwischen der Einlaßöffnung 22 des Gehäuses 21 und der Auslaßöffnung 23 des Gehäuses 21 entsprechend vergrößert. Diese Erhöhung des Differentialdrucks wird von einem (nicht gezeigten)Differentialdruckmesser erfaßt. Bei Erreichen eines vorgegebenen Differentialdrucks setzt der Differentialdruckmesser den Hochdruckbrenner 28 in Betrieb. Hierdurch wird Heißluft in das Gehäuse 21 eingeführt, so daß die vom hitzefesten Filter 24 aufgefangenen Rauchteilchen vollkommen verbrannt und entfernt werden und der hitzefeste Filter

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24 somit regeneriert wird. Dies verursacht wiederum einen Abfall des Differentialdrucks im Gehäuse 21, dessen Erfassung zu einem Außerbetriebsetzen des Hochdruckbrenners 28 führt. Beim Betrieb des Hochdruckbrenners 28 wird die wärmeabstrahlende Platte 30 auf Rotglut erhitzt. Das durch die Einlaßöffnung 22 eingeführte Abgas wird gegen die Umfangsfläche des Endteils der wärmeabstrahlenden Platte 30 geblasen und von dieser erhitzt, während es die zylindrische Umfangsfläche der wärmeabstrahlenden Platte 30 helixförmig umströmt. Dieses erhitzte Gas fließt dann durch den hitzefesten Filter 24, um die Rauchteilchen vollkommen zu verbrennen und entfernen.

Auf ähnliche Weise wird bei dem in den Fig. 4 und 5 gezeigten System das Verstopfen des Filters von einem (nicht gezeigten) Differentialdruckmesser festgestellt und der Niederdruckbrenner 35 in Betrieb gesetzt. Die vom Niederdruckbrenner 35 erzeugte Heißluft wird infolge des Unterdrucks, der von der Vakuum- oder Unterdruckerzeugungseinrichtung erzeugt wird, angesaugt und in das Gehäuse 21 eingeführt, wodurdi die vom hitzefesten Filter 24 aufgefangenen Rauchteilchen vollkommen verbrannt und entfernt werden.

Die Erfindung sieht somit ein System geringer Größe zum Reinigen des von einem Dieselmotor abgegebenen Abgases vor. Dieses System, das eine hohe Reinigungswirksamkeit aufweist und dessen Wartung leicht ist, läßt sich bei verschiedenen Dieselmotoren anwenden, z. B. bei solchen, die auf Baugeräten montiert oder in einfachen Fahrzeugen wie Dieselomnibussen und Diesellastkraftwagen eingebaut sind, oder solchen, die in Gebäuden installiert sind.

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Claims

Patentanwälte
8000 München 22 · Steinsdorfstraße 21-22 ■ Telefon 089 / 22 94 41

SHIMIZU CONSTRUCTION CO., LTD. 16-1, Kypbashi 2-chome, Chup-ku, Tokyo 104, Japan

Abgasreinigungssystem für Dieselmotore

Patentansprüche:

nJ Abgasreinigungssystem für Dieselmotore, gekennzeichnet durch eine Abgasreinigungsleitung (2, 3 bzw· .2,4), in die das von einem Dieselmotor (1) gegebene Abgas eingeführt wird, einen hitzefesten Filter (6 bzw. 7), der an einer stromaufwärts liegenden Stelle der Abgasreinigungsleitung (2, 3 bzw. 2, 4) vorgesehen und zum Auffangen und Entfernen der im Abgas enthaltenen, suspendierten Rauchteilchen ausgebildet ist, einen katalytischen Umwandler (9), der an einer stromabwärts liegenden Stelle der Abgasreinigungsleitung (2, 3 bzw. 2, 4) vorgesehen und zum Entfernen von üblen Gerüchen und schädlichen Bestandteilen des Abgases ausgebildet ist, und eine mit dem hitzefesten Filter (6 bzw. 7) verbundene Regeneriereinrichtung (16, 17), die zum Verbrennen und Entfernen der vom hitzefesten Filter (6 bzw. 7) aufgefangenen Rauchteilchen ausgebildet ist (Fig. 1).

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2. Abgasreinigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hitzefeste Filter (6 bzw. 7) eine Kombination von Metallfasern mit verschiedenen Faserdurchmessern enthält.
3. Abgasreinigungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasreinigungsleitung (2, 3 bzw. 2, 4) aus einer Mehrzahl von Zweigleitungen zusammengesetzt ist, die jeweils einen hitzefesten Filter (6 bzw. 7) aufweisen, und daß an der Verzweigungsstelle der Zweigleitungen ein Umschaltventil (5) vorgesehen ist, mit dem das Abgas in eine ausgewählte Zweigleitung geleitet werden kann.
4. Abgasreinigungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekenn- _:'"_: zeichnet, daß jeder der hitzefesten Filter (6 bzw. 7) mit einem Diffe- rentialdruckmesser (18 bzw. 19) versehen ist, mit welchem der am jeweiligen Filter (6 bzw. 7) liegende Differentialdruck feststellbar ist, und daß Mittel zum automatischen Steuern des Umschaltens des Umschaltventils (5) und der Funktion der Re generier einrichtung (16, 17) in Abhängigkeit von den mit den Differentialdruckmessern (18 bzw. 19) festgestellten Differentialdrücken vorgesehen sind.
5. Abgasreinigungssystem für Dieselmotore, gekennzeichnet durch eine Abgasreinigungsleitung, in die das von einem Dieselmotor abgegebe ne Abgas eingeführt wird, einen in der Abgasreinigungsleitung angeordneten, hitzefesten Filter (24), der zum Auffangen und Entfernen von Rauchteilchen ausgebildet ist, ein auf der stromabwärts gelegenen Seite des hitzefesten Filters (24) angeordnetes Katalysatorbett (26), eine mit dem hitzefesten Filter (24) verbundene Regeneriereinrichtung, die zum Verbrennen und Entfernen der vom hitzefesten Filter (24) aufgefangenen Rauchteilchen ausgebildet ist, ein in der Abgasreinigungsleitung vorgesehenes, einziges Gehäuse (21), welches den hitzefesten Filter (24) und das Katalysatorbett (26) enthält sowie Mittel, die den Betrieb der Regeneriereinrichtung während der Emission des Abgases gestatten (Fig. 2-5).

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6. Abgasreinigungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das im Gehäuse (21) enthaltene hitzefeste Filter (24) eine hohlzylindrische Form aufweist und derart ausgebildet ist, daß das Abgas durch die zylinderförmige Umfangsfläche des hitzefesten Filters (24) hindurchfließt.
7. Abgasreinigungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das im Gehäuse (21) enthaltene Katalysatorbett (26) eine hohlzylindrische Form aufweist und zusammen mit dem hohlzylindrischen Filter (24) in Form eines Laminats angeordnet ist.
8. Abgasreinigungssystem nach einem der Ansprüche 5, 6 oder 7, da-: durch gekennzeichnet, daß die Regeneriereinrichtung für das : hitzefeste Filter (24) aus einem am Gehäuse (21) luftdicht befestigten Hochdruckbrenner (28) besteht.
9. Abgasreinigungs system nach einem der Ansprüche 5, 6 oder 7> dadurch gekennzeichnet, daß die Regeneriereinrichtung für das hitzefeste Filter (24) aus einer Kombination aus einer in der Abgasleitung stromaufwärts des Gehäuses (21) vorgesehenen vakuumerzeugenden Einrichtung (33) und einem an der vakuumerzeugenden Einrichtung (33) angeordneten Niederdruckbrenner (35) besteht (Fig. 4 und 5).

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