Übersetzung der Beschreibung:
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Filtereinrichtung,
die in einen Verbrennungsmotor, vorzugsweise einen Dieselmotor,
eingebaut ist und Partikel, wie z.B. Ruß, die von dem Motor
ausgestoßen werden, zurückhält und beseitigt, um die Abgase zu
reinigen und dadurch eine Umweltvergiftung zu verhindern.
Beschreibung des Standes der Technik
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Die von diesen Motoren ausgestoßenen Partikel wurden in
der jüngeren Vergangenheit überwacht, weil sie Krebserreger
enthalten oder weil sie vom Standpunkt der Umweltschädigung
eine Beeinträchtigung der Sichtverhältnisse bewirken. Als
Maßnahme gegen solche Abgaspartikel wurde ein Verfahren
untersucht, bei dem ein hitzefester Filter in einem mittleren
Bereich einer Abgasleitung vorgesehen ist, um Partikel durch
Ausfiltern zu beseitigen. Dieses Verfahren ist durch die
Anordnung eines Filterelements gekennzeichnet, das regeneriert und
wiederholt benutzt werden kann, indem es ausgebrannt wird,
nachdem sich Partikel darin angesammelt haben. Es gab
zahlreiche Vorschläge, bei denen ein Brenner zum Regenerieren des
Filters stromaufwärts von dem Filterelement vorgesehen ist, um zu
gewährleisten, daß die Temperatur des Abgases durch die
Verbrennungswärme
des Brenners auf die Entzündungstemperatur der
Partikel vergrößert wird. Bei einem solchen Verfahren muß die
Temperatur einer großen Abgasmenge des Motors erhöht werden,
was eine enorme Wärmemenge erforderlich macht.
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Nach einem anderen Vorschlag zur Lösung des vorstehenden
Problems wird der Verlauf des Abgases an einem Filterelement
verzweigt, und es ist eine von dem Filterelement getrennte
Umgehungsleitung vorgesehen, so daß die Abgase des Motors über
ein Ventil durch die Umgehungsleitung geführt werden, wenn der
Brenner arbeitet, was es entbehrlich macht, eine große
Abgasmenge zu erhitzen (offengelegtes japanisches Patent Nr. 118514
/1981). Diese Vorrichtung, die im Abgaspfad mit einer
Umgehungsleitung zum Filterelement versehen ist, leitet die Abgase
während der Regeneration durch die Umgehungsleitung ab und
verringert dadurch die Überwachung des Partikelausstoßes um die
Hälfte.
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Ferner wurde eine Vorrichtung vorgeschlagen, bei der ein
Abgaseinlaß eines Filterelements in zwei Bereiche unterteilt
und mit einer Umschaltplatte versehen ist, so daß das
Filterelement durch die Umschaltplatte während der Regeneration in
eine Regenerationsseite und in eine Abgasseite unterteilt ist
(offengelegtes japanisches Patent Nr. 101210/1983). Da bei
dieser Vorrichtung der Regenerationsbereich und der vom Abgas
durchströmte Bereich während der Regeneration in dem einen
Filter gemeinsam vorhanden sind, treten große Wärmespannungen auf,
die leicht zum Bruch des Filterelements führen.
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Ein weiterer Stand der Technik hinsichtlich einer
Ausbrenneinrichtung für Fahrzeuge ist in dem offengelegten
japanischen Patent 11415/1986 beschrieben.
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Die Sachbezogenheit des oben genannten Standes der Technik
wird aber etwas geschmälert durch die näherkommende Offenbarung
der JP-A-60-184917 in Verbindung mit der FR-A-958 836.
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Die JP-A-60-184917 offenbart einen
Dieselmotor-Abgasfilter, der zwei keramische Filterelemente, eine Ölbrennkammer und
ein Vier-Wege-Ventil aufweist, wobei das Ventil so ausgebildet
ist, um die Filterelemente wahlweise mit einer Abgasleitung
oder zur Filterregeneration mit der Brennkammer zu verbinden.
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Die FR-A-958 836 offenbart ein zentrales Heizsystem, das
einen Zylinder und einen elliptischen Ventilkörper aufweist,
der an einer zu dem Zylinder konzentrischen Welle befestigt ist
und mit der Innenfläche des Zylinders in Berührung stehen kann,
wobei der Zylinder zwei Einlässe hat, die an Stellen an der
Außenseite der Gleitfläche des elliptischen Ventilkörpers
münden, zwischen denen der elliptische Ventilkörper angeordnet
ist, und zwei Auslässe hat, die an Stellen innerhalb der
Gleitfläche des Zylinders münden.
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Ein Nachteil der in der JP-A-60-184917 beschriebenen
Filterregenerationseinrichtung besteht darin, daß kühlere Abgase
in die Brennkammer entweichen können, wodurch die
Filterelemente ungleichförmig erwärmt werden, was eine raschere
thermische Zerstörung der Filterelemente, oder sogar einen Bruch
zur Folge haben kann.
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Eine Abwandlung der Einrichtung nach der JP-A-60-184917
durch Einbau des in der FR-A-958 836 beschriebenen elliptischen
Ventilkörpers würde das vorstehend genannte Problem nicht
überwinden, weil die übermäßige Erwärmung einer Seite des
elliptischen Ventilkörpers durch die vorerhitzten Gase von der
Brennkammer zu Wärmeverformungen des Ventilkörpers führen würde, die
zur Folge hätten, daß kühlere Abgase in die Brennkammer
einströmen. Der Zylinder wird auch durch die vorerhitzten Gase
teilweise erhitzt, was in Verbindung mit der übermäßigen
Erhitzung auf einer Seite des Ventilkörpers dazu führt, daß kühlere
Abgase in die Brennkammer einströmen.
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Die vorliegende Erfindung überwindet u. a. das vorstehend
genannte Problem dadurch, daß ein Vier-Wege-Ventil vorgesehen
ist, das einen Zylinder, einen elliptischen Ventilkörper, der
in dem Zylinder drehbar angeordnet ist, wobei sein Umfang mit
der Innenfläche des Zylinders in Gleitberührung steht, eine
Welle, die sich längs der Mittelachse des Zylinders erstreckt
und die an ihrem einen Ende mit dem elliptischen Ventilkörper
und an ihrem anderen Ende mit einem Drehantrieb verbunden ist,
umfaßt; daß in einem Endteil des Zylinders außerhalb eines
Bereichs, in dem der elliptische Ventilkörper verdrehbar ist,
ein Verbrennungsgaseinlaß ausgebildet ist, der mit der
Ölbrennkammer verbunden ist, daß eine Abgaseinlaßöffnung in dem
anderen Endteil des Zylinders außerhalb des besagten Bereichs
angeordnet und mit der Abgasleitung verbunden ist und daß in
dem besagten Bereich Auslässe in dem Zylinder angeordnet sind,
die einander diametral gegenüberliegen und mit den beiden
Filterelementen verbunden sind, wobei der elliptische Ventilkörper
an seinem Umfang mit Umfangsnuten versehen ist, in die
Dichtringe eingesetzt sind.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 ist ein Schnitt durch eine Ausführungsform für eine
Abgasreinigungseinrichtung für Dieselpartikel;
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Fig. 2 ist ein Schnitt durch ein Vier-Wege-Ventil der
vorliegenden Erfindung;
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Fig. 3 ist ein Schnitt durch eine zweite Ausführungsform
des Brennkammerbereichs der vorliegenden Erfindung; und
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Fig. 4 ist eine geschnittene Darstellung einer Brennkammer
einer dritten Ausführungsform.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Bei einer erfindungsgemäßen Abgasreinigungseinrichtung
sind zwei Gasauslässe eines Vier-Wege-Ventils mit zwei in einem
Gehäuse angeordneten Filterelementen verbunden, und einer der
beiden Gaseinlässe ist mit einer Abgasleitung des Motors
verbunden, und der andere ist mit einer Brennkammer verbunden.
Dieses Vier-Wege-Ventil schaltet eine Gasströmung durch eines
der Filterelemente vom Abgas vom Motor auf vorerhitztes Gas
eines Brenners um, um die Regeneration zu bewirken.
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Die Arbeitsweise dieser Abgasreinigungseinrichtung wird
nachfolgend erläutert.
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Während des Normalbetriebs des Motors befindet sich ein
elliptischer Ventilkörper des Vier-Wege-Ventils in einer
neutralen Stellung in Bezug auf die beiden Gasauslässe, so daß das
in das Vier-Wege-Ventil einströmende Abgas von den
entsprechenden Gasauslässen in die Filterelemente einströmt, wobei
Partikel ausgefiltert werden und gereinigtes Abgas in die Umgebung
abgegeben wird.
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Wenn sich Partikel in den Filterelementen angesammelt
haben, so daß sie regeneriert werden müssen, dann wird der
elliptische Ventilkörper des Vier-Wege-Ventils bewegt, so daß einer
der Gasauslässe mit dem mit der Abgasleitung des Motors
verbundenen Gaseinlaß in Verbindung steht, und der andere mit dem mit
der Brennkammer verbundenen Gaseinlaß in Verbindung steht. Der
erstgenannte Gasauslaß führt die Abgase dem zugeordneten
Filterelement zu, um das Abfangen der Partikel fortzusetzen,
und der letztgenannte Gasauslaß führt vorerhitztes Gas von dem
Brenner, in dem eine Verbrennung begonnen wurde, dem anderen
Filterelement zu, um dieses zu regenerieren. Nachdem eines der
Filterelemente vollständig regeneriert wurde, wird der
elliptische Ventilkörper verdreht, damit das Abgas durch das
regenerierte Filterelement hindurchströmt und das vorerhitzte Gas
durch das andere Filterelement hindurchströmt, um dieses zu
regenerieren. Demzufolge werden während der Regeneration keine
Partikel ausgestoßen, und das vom Brenner vorerhitzte Gas wird
den Filterelementen zugeführt, nachdem es von dem Vier-Wege-
Ventil beeinflußt wurde, so daß seine Temperatur gleichförmig
ist und die Filterelemente demzufolge gleichförmig erhitzt
werden und keine großen Wärmebelastungen austreten, so daß die
Filterelemente nicht brechen.
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Die Abgasreinigungseinrichtung der vorliegenden Erfindung
ermöglicht den Betrieb eines Motors mit einem sehr geringen
Gegendruck im Normalbetrieb, bei dem die beiden Filterelemente
benutzt werden, so daß die Leistungsverluste gering gehalten
werden können, und es handelt sich um eine wirksame
Reinigungseinrichtung,
die während der Regeneration keine ungereinigten
Abgase an die Umgebung abgibt. Da das Abgas des Motors und das
Verbrennungsgas der Brennerkammer durch das Vier-Wege-Ventil
voneinander getrennt sind, wird das Abgas nicht unnötig
erhitzt. Da aus Faserkeramik hergestellte Filterelemente mit
einer sehr kleinen Wärmekapazität verwendet werden, kann die
Größe des Brenners wesentlich verkleinert werden, was eine
beträchtliche Verringerung des Brennstoffverbrauchs ermöglicht.
Da der beim Erhitzen der Filterelemente erzeugte
Temperaturgradient ebenfalls sehr klein ist und daher keine Bruch- oder
Schmelzprobleme verursacht, kann die Regeneration
wirtschaftlich und sicher durchgeführt werden.
Erste Ausführungsform
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Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
nachfolgend erläutert.
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Fig. 1 zeigt eine ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, wobei das Bezugszeichen 1 einen Brenner, das
Bezugszeichen 2 eine Düse, das Bezugszeichen 3 einen Brennerkörper
und das Bezugszeichen 4 einen Stabilisator bezeichnet. Die Düse
2 hat eine Zerstäuberluftzuführung 5 und eine
Brennstoffzuführung 6, die mit einem (nicht gezeigten) Luftverdichter bzw. mit
einer (nicht gezeigten) Ölpumpe verbunden sind. Der
Brennerkörper 3 hat eine Verbrennungsluftzuführung 7, die eine zur Düse 2
konzentrische Ringform aufweist. Der trichterförmige
Stabilisator 4 erstreckt sich von der Verbrennungsluftzuführung 7 zu
einer Stelle vor der Düse 2. Der Stabilisator 4 ist mit einem
Drallblech 8 versehen. Eine mit einer (nicht gezeigten)
Zündspule verbundene Zündkerze 9 erstreckt sich durch den
Brennerkörper 3 und den Stabilisator 4 bis zu einer Stelle nahe der
Düse 2. Ein ringförmige Lufteinlaß 10 ist in der Nähe der
Oberseite des Brennerkörpers 3 um den Umfang des Stabilisators 4
herum vorgesehen.
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Mit der Vorderseite des Brenners 1 ist eine Brennkammer 13
verbunden, die eine äußere Hülse 11 und eine innere Hülse 12
aufweist. Zwischen der äußeren Hülse 11 und der inneren Hülse
12 ist eine aus Keramikfasern hergestellte Wärmeisolierung 14
angeordnet. Die dem Brenner 1 gegenüberliegende Seite der
Brennkammer 13 ist mit einem Einlaß 15 für vorerhitzte Luft
eines Vier-Wege-Ventils 16 verbunden.
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Fig. 2 ist ein Querschnitt durch das Vier-Wege-Ventil 16.
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Eine Seite eines Zylinders 17 ist offen, um einen Einlaß
für die vorerhitzte Luft zu (richtig: von) der Brennkammer 13
zu bilden, und das andere Ende ist mit einer hinteren Abdeckung
19 verschlossen, die ein Lager 18 umgibt. Gasauslässe 20a, 20b
münden in einer Entfernung von 1/3 der Länge des Zylinders von
dem Einlaß 15 für vorerhitzte Luft, so daß sie in einer zur
Achse des Zylinders 17 rechtwinkligen Richtung einander
gegenüberliegen. Eine Welle 21 ist durch das Lager 18 hindurch in
den Zylinder 17 eingesetzt, so daß sie zu dem Zylinder 17
koaxial ist. Ein elliptischer Ventilkörper 22 ist an einem Ende
der Welle 21 befestigt, und ein zylindrischer Ventilkörper 23
ist an dem anderen Ende der Welle 21 nahe der hinteren
Abdeckung 19 in dem Zylinder 17 befestigt. Der elliptische und
der zylindrische Ventilkörper 22, 23 sind an ihrem Umfang mit
Nuten 24 bzw. 25 versehen, und elliptische und kreisförmige
Dichtringe 26, 27 sind in die Nuten 24 bzw. 25 eingesetzt. Der
sich durch das Lager 18 erstreckende Teil der Welle 21 ist mit
einem Motor 28 verbunden. Ein Gaseinlaß 29 mündet in den
Zylinder 17 an einer Stelle zwischen dem elliptischen Ventilkörper
22 und dem zylindrischen Ventilkörper 23, und er ist mit einer
Abgasleitung 30 des Motors verbunden.
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In Fig. 1 sind Verbindungsleitungen 31a, 31b mit den
Gasauslässen 20a bzw. 20b verbunden, und trichterförmige
Einlaßabdeckungen 32a, 32b und zylindrische Gehäuse 33a, 33b sind
mit den Verbindungsleitungen 31a, 31b derart verbunden, daß sie
zur Achse des Zylinders 17 parallel sind. Die Gehäuse 33a, 33b
nehmen Filterelemente 34a bzw. 34b auf, deren Umfang mit
Befestigungsmatten 35a, 35b bedeckt ist, die hauptsächlich aus
Keramikfasern bestehen, die eine Wärmeausdehnung haben. Die
Filterelemente 34a, 34b haben jeweils eine Bienenwabenstruktur,
bestehend aus Faserkeramik, die durch Sintern von
Tonerdesilikat
und Ton gebildet ist und eine große Anzahl von Zellen 36a,
36b aufweist, die abwechselnd an beiden Enden mit Stopfen 37a
bzw. 37b verschlossen sind. Die Gehäuse 33a, 33b sind durch
eine Auslaßabdeckung 38 mit einer Auslaßleitung 38 (richtig:
39) verbunden.
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Nachfolgend wird die Arbeitsweise der vorstehend
beschriebenen ersten Ausführungsform erläutert.
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Im Normalbetrieb des Motors ist die kürzere Achse der
Ellipse des elliptischen Ventilkörpers 22 des Vier-Wege-Ventils
16 zu der die gegenüberliegenden Gasauslässe 20a, 20b
verbindenden Linie parallel, d.h. in einem Zustand, wo sich das Vier-
Wege-Ventil 16 in einer neutralen Stellung befindet, damit alle
Öffnungen des Zylinders 17 miteinander in Verbindung stehen. In
diesem Fall wird das Abgas des Motors auf die
Verbindungsleitungen 31a, 31b vom Gasauslaß 20a bzw. 20b des Vier-Wege-
Ventils 16 aufgeteilt, durch die Einlaßabdeckungen 32a, 32b auf
die gesamte Fläche der Filterelemente 34a, 34b verteilt, und es
tritt in die Zellen 34a, 34b der Bienenwabenstruktur ein.
Gleichzeitig werden in den Abgasen enthaltene Partikel von den
Wänden der aus einer porösen Faserkeramik hergestellten Zellen
ausgefiltert und in den Zellen 34a, 34b gesammelt. Die
gefilterten Abgase werden als saubere Gase durch die Auslaßabdeckung
38 geleitet, in der Auslaßleitung 39 gesammelt und an die
Umgebung abgegeben. Während dieses Vorgangs strömt Luft
kontinuierlich aus der Verbrennungsluftzuführung 7 und/oder dem
ringförmigen Lufteinlaß 10 des Brenners 1, so daß kein Abgas in den
Brenner 1 eindringt. Während dieser Zeit ist die Zufuhr von
Zerstäuberluft und Brennstoff an einer mittleren Stelle der
Leitung mit einem (nicht gezeigten) Magnetventil unterbrochen.
Die in das Vier-Wege-Ventil 16 zugeführten Verbrennungsgase
sind an einer Leckage an der hinteren Abdeckung 19 durch die in
dem zylindrischen Ventilkörper 23 angeordneten ringförmigen
Dichtringe 27 gehindert.
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Nachfolgend wird der Vorgang erläutert, wenn die
Filterelemente 34a, 34b regeneriert werden müssen, weil sich Partikel
darin angesammelt haben.
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Zunächst wird der Motor 28 eingeschaltet, um die Welle 21
zu verdrehen. Wenn sich der elliptische Ventilkörper 22 um 90º
aus seiner neutralen Stellung verdreht hat, dann wird der Motor
abgeschaltet. In diesem Zustand stehen die Brennkammer 13 und
die Abgasleitung 30 des Motors mit der Verbindungsleitung 31a
bzw. 31b in Verbindung. Sodann wird eine Hochspannung von
ungefähr 10.000 Volt an die Zündkerze 9 angelegt, um an deren
Spitze einen elektrischen Entladungsfunken zu erzeugen. Einige
Sekunden später werden die Magnetventile, die die
Zerstäuberluft und den Brennstoff abgesperrt hatten, gleichzeitig
geöffnet, um Luft und Brennstoff, die von dem Luftverdichter bzw.
von der Ölpumpe mit Druck beaufschlagt werden, der
Zerstäuberdüse 2 zuzuführen. Der Brennstoff wird von der Zerstäuberluft
in der Zerstäuberdüse 2 zerstäubt und sodann in die Brennkammer
13 eingeblasen. Der Brennstoff ist dann mit der
Verbrennungsluft gleichförmig vermischt, die beim Hindurchleiten durch das
Drallblech des Stabilisators 4 in eine Wirbelströmung versetzt
wurde. Zu diesem Zeitpunkt wird der zerstäubte Brennstoff durch
die Entladung der Zündkerze 9 gezündet, um eine Flamme zu
bilden. Die Flamme wird durch die Wirbelströmung des Stabilisators
4 vor dem Brenner 1 stabilisiert, so daß ein guter
Verbrennungszustand in der Brennkammer 13 aufrechterhalten werden
kann. Die zugeführte Luft wird durch den Lufteinlaß 10
eingeblasen, der am Umfang des Stabilisators 4 angeordnet ist, sie
strömt am Innenumfang der Brennkammer 13 entlang, während sie
die Flamme umgibt, und sie erreicht den Einlaß 15 des Vier-
Wege-Ventils 16. Das verbrannte Gas und die zugeführte Luft
werden gut miteinander vermischt, während sie die Brennkammer
13 und das Vier-Wege-Ventil 16 durchströmen, um ein Gas mit
hoher Temperatur zu bilden, das eine große Menge Sauerstoff
enthält und das sich auf einer überwachten Temperatur befindet,
das sodann durch die Verbindungsleitung 31a der Einlaßabdeckung
32a zugeführt wird. Das Gas mit hoher Temperatur wird in der
Einlaßabdeckung 32a über die gesamte Fläche des Filterelements
34a gleichförmig verteilt und durchströmt das Filterelement
34a. Während dieser Zeit werden das Filterelement 34a und die
darin gesammelten Partikel auf ungefähr 600ºC erhitzt, so daß
die Partikel beginnen, zu Asche zu verbrennen. Das durch die
Verbrennung entstehende Rauchgas wird durch die Auslaßabdeckung
38 geleitet und durch die Auslaßleitung 39 an die Umgebung
abgegeben. Die Temperatur des vorerhitzten Gases kann gesteuert
werden, indem das Ausmaß der Verbrennung im Brenner 1 oder die
Menge der zugeführten Luft oder beides gesteuert wird, wodurch
der Sauerstoffgehalt gesteuert werden kann. Das Abgas des
Motors wird durch den Gaseinlaß 29 und sodann zwischen dem
elliptischen Ventilkörper 22 und dem zylindrischen Ventilkörper
23 geleitet und strömt sodann durch die andere
Verbindungsleitung 31b in die Einlaßabdeckung 32b, während es den
elliptischen Ventilkörper 22 und die Welle 21 kühlt, die sich wegen
des vorerhitzten Gases auf einer hohen Temperatur befinden. Das
Abgas wird weiterhin durch das Filterelement 34b gefiltert,
wobei sich Partikel in den Zellen 36b ansammeln. Nachdem dieser
Vorgang innerhalb einigen Minuten abgeschlossen ist, wird der
Motor umgesteuert, um die Welle 21 um 180º zu verdrehen. In
diesem Zustand stehen die Brennkammer 13 und der Gaseinlaß 29
in einer dem vorstehend beschriebenen Vorgang entgegengesetzten
Weise mit der Verbindungsleitung 31b, 31a in Verbindung.
Demzufolge werden das vorerhitzte Gas vom Brenner 1 und das Abgas
vom Motor umgeschaltet, so daß das Abgas des Motors durch das
Filterelement 34a hindurchgeleitet wird, das durch Verbrennen
der darin befindlichen Partikel infolge der Strömung des
vorerhitzten Gases regeneriert wurde, und das vorerhitzte Gas wird
durch das Filterelement 34b hindurchgeleitet, in dem sich durch
die Strömung des Motorabgases Partikel angesammelt haben.
Demzufolge werden die im Filterelement 34b angesammelten Partikel
rasch auf 600ºC erhitzt, was ihre Entzündungstemperatur ist,
und demzufolge beginnt ihre Veraschungsverbrennung.
Gleichzeitig werden Partikel wieder in dem regenerierten Filterelement
34a gesammelt. Nachdem dieser Vorgang in einigen Minuten
abgeschlossen ist, wird der Motor wieder eingeschaltet, um die
Welle 21 um 90º zu verdrehen und den elliptischen Ventilkörper
22 in seine neutrale Ausgangsstellung zurückzuführen.
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Die beiden Filterelemente werden daher im allgemeinen
gleichzeitig eingesetzt, was einen sehr geringen Gegendruck
erzeugt, und diese Reinigungseinrichtung kann daher betrieben
werden, ohne den Motor zu belasten. Da andererseits eines der
Filterelemente zu Regenerationszwecken betätigt wird und das
andere Filterelement während der Regeneration als Filter
betrieben wird, werden die Abgase des Motors stets durch das
Filterelement 34a oder 34b hindurchgeleitet, das Partikel
zurückhält. Da außerdem während der Regeneration das vorerhitzte
Gas des Brenners 1, das eine vollständige Verbrennung
durchführt, durch das Vier-Wege-Ventil 16 und durch die
Verbindungsleitung 31a oder 31b hindurchströmt und über die gesamte Fläche
des Filterelements 34a oder 34b in der Einlaßabdeckung 32a oder
32b verteilt wird, ergibt sich außerdem eine gleichförmige
Temperaturverteilung in dem Filterelement 34a oder 34b. Da das
Abgas des Motors durch die in dem elliptischen Dichtkörper 22
des Vier-Wege-Ventils 16 angeordneten elliptischen Ringe 26
abgesperrt wird, kann sich das Abgas auch nicht mit dem
vorerhitzten Gas des Brenners 1 vermischen. Wenngleich das Vier-
Wege-Ventil 16 während des Betriebs des Motors, insbesondere
während der Regeneration erhitzt, verhindern die in dem
elliptischen Dichtkörper 22 und in dem zylindrischen Dichtkörper 23
angeordneten elliptischen Ringe 26 bzw. kreisförmige Ringe 27
den Austritt von Gas, und sie verhindern eine Beendigung der
Verdrehung dieser Ventilkörper infolge einer Zunahme der
Reibung aufgrund der unterschiedlichen Wärmedehnung der
Ventilkörper und des Zylinders 17.
Zweite Ausführungsform
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Nachfolgend wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung
erläutert.
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Fig. 3 ist ein Längsschnitt einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wobei Bauteile, die mit denjenigen
der ersten Ausführungsform übereinstimmen, mit den gleichen
Bezugszeichen bezeichnet und daher nachfolgend nicht beschrieben
sind. In der Zeichnung sind mit den Bezugszeichen 32c, 32d
Einlaßabdeckungen bezeichnet, die vor und auf den Achsen der
Abdeckung 33a bzw. 33b angeordnet sind und die mit
Verbindungsleitungen 31c, 31d auf Linien verbunden sind, die den
Außenumriß der Einlaßabdeckungen tangieren. Demzufolge strömt das Gas,
das die Verbindungsleitung 31c bzw. 31d durchströmt hat, von
der Einlaßabdeckung32c oder 32d her in das Filterelement 34a
oder 34b ein, während es kreisförmig umläuft. Demzufolge strömt
das Motorabgas im Normalbetrieb des Motors vertikal zur Achse
des Filterelements 34a oder 34b und trifft nicht unmittelbar
auf die Vorderseite des Filterelements 34a oder 34b auf. Die
Zellenwände in der Vorderseite des Filterelement 34a oder 34b
werden daher nicht durch harte feste Teilchen abgenutzt, wie
Späne oder Schuppen aus Eisenrost, die in dem Abgas des Motors
enthalten sind. Außerdem wird das Gas hoher Temperatur während
der Regeneration durch die Wirbelströmung über den Umfang des
Filterelements 34a oder 34b verteilt und gibt genügend Wärme an
dieses ab, wobei die Temperatur in der Nähe des Umfangs des
Filterelements 34a oder 34b insbesondere durch die Wärmeleitung
der Befestigungsmatte 35a oder 35b nicht verringert wird.
Dritte Ausführungsform
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Eine dritte Ausführungsform wird nachfolgend anhand von
Fig. 4 erläutert, wobei solche Bauteile, die denjenigen der
ersten Ausführungsform gleichen, mit gleichen Bezugszeichen
bezeichnet und daher nachfolgend nicht beschrieben sind. Bei
dieser Ausführungsform hat eine Brennkammer 13b eine Doppelwand,
umfassend eine äußere Hülse 11b und eine innere Hülse 12b,
wobei ein zwischen der äußeren Hülse 11b und der inneren Hülse
12b gebildeter Zwischenraum als Einlaßluftkanal 40 dient. Ein
Lufteinlaß-Verbindungsbereich 41 ist an der Seite des
Einlaßluftkanals 40 nahe dem Einlaß 15 für vorerhitztes Gas des Vier-
Wege-Ventils 16 angeordnet, und die andere Seite steht mit dem
Lufteinlaß 10 in Verbindung. Während der Regeneration wird die
Verbrennung im Brenner 1 gestartet, um eine Flamme zu bilden,
die sodann die innere Hülse 12b erhitzt. Gleichzeitig strömt
Luft durch den Einlaßluftkanal 40, wobei sie die innere Hülse
12b kühlt, sie wird vom Lufteinlaß 10 in die Brennkammer 13b
eingeblasen, mit der Flamme vermischt und als vorerhitztes Gas
einer bestimmten Temperatur dem Filterelement zugeführt, das
regeneriert werden soll. Bei dieser Ausführungsform wird die
Temperatur des vorerhitzten Gases auf 600ºC gehalten.
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Wenn die Brennkammer 13b dieser Ausführungsform benutzt
wird, dann ist der Brennstoffverbrauch des Brenners im
stationären Zustand kleiner als unmittelbar nach der Zündung, was im
Vergleich zu der ersten Ausführungsform zu einem geringeren
Brennstoffverbrauch führt. Außerdem wird die Temperatur der
äußeren Hülse 11b um 50ºC oder weniger verringert durch die
Verbrennung des Brenners, weil keine Verbrennungswärme des
Brenners unnötigerweise zum Erwärmen der Wärmeisolierung
verbraucht wird. Demzufolge wird die Wärme des Brenners überaus
wirkungsvoll zum Erhitzen der Filterelemente genutzt, wobei
eine beträchtliche Wärmeisolation erreicht wird.
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Mit der vorliegenden Erfindung wird eine wirkungsvolle
Reinigungseinrichtung geschaffen, die im Normalbetrieb eines
Motors zwei Filterelemente benutzt, so daß die Maschine mit
einem sehr geringen Gegendruck arbeiten kann, was einen hohen
Wirkungsgrad des Motors gewährleistet und die Emission von
ungereinigten Gasen während der Regeneration der Filterelemente
verhindert. Da das Abgas des Motors während der Regeneration
durch ein Vier-Wege-Ventil von dem vorerhitzten Gas eines
Brenners isoliert ist, braucht das Abgas nicht erhitzt zu werden.
Da jedes Filterelement aus einer Faserkeramik mit kleiner
Wärmekapazität besteht, kann die Größe des Brenners und der
Brennstoffverbrauch erheblich verringert werden.