EXHAUST GAS CLEANING DEVICE

Abstract: A device for the cleaning of the exhaust gases from internal- combustion engines operated with significant excess oxygen, preferably diesel engines, especially of vehicles having at least one retaining device, especially a filter device, for fine-grain condensates, especially such as soot, which is arranged in an exhaust gas duct, can be brought into contact with at least part of the exhaust gases and, especially, has the exhaust gases flowing through it, and having at least one device for burning off condensates held by the retaining device, which can preferably be brought into use intermittently, the retaining device, especially the filter device (2), having at least one heat-resistant retaining body, especially a filter body (20), provided with a catalyst material, preferably on the basis of metals of the platinum group, if necessary also with Mo, W, Co and/or V, having at least one device (5) for initiating the burning off, preferably with an electrical resistance heating device (50), which is arranged in direct contact with the filter body and can be intermittently supplied with electricity, preferably from a power source (6) of a vehicle. <IMAGE>

Description: Abgasreinlgunoselnrlcntunc Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung fur die Reinigung der Abgase von mit wesentlichem Sauerstoffüberschuss betriebenen Verbrennungskraftmaschinen, vorzugsweise Dieselmotoren, insbesondere von Fahrzeugen, mit mindestens einem in einer Abgasführung angeordneten, zumindest mit einer Teilmenge der Abgase in Kontakt bringbaren, insbesondere von demselben durchströmten Rückhalte-, insbesondere Filterorgan, für feinteilioe Kondensate, wie besonders Russ, und minaestens einer, vorzugsweise absatzweise in Betrieb nehmbaren Einrichtung fur einen Abbrand der vom Rückhalteorgan zurückgehaltenen Konoensate. Für die Herabsetzung der Schadstoffmenge in den Abgasen von mit Ottomotoren betriebenen Fahrzeugen ist eine Anzahl von Methoden bekanntgeworden, nach welchen die Überführung von CO, Stickstoffoxiden und unverbrannten Kohlenwasserstoffen in wenig umweltbelastende Gase erfolgen kann. In einer Anzahl von Industriestaaten bestehen auch schon gesetzliche Regelungen, welche den Einbau von Katalysatoren in Kraftfahrzeuge zwingend vorschreiben. Ähnliche Bemühungen für die Herabsetzung der durch Abgase von mit Sauerstoff-Uberschuss-betriebenen Verbrennungskraftmaschinen, wie insbesondere Dieselmotoren von Fahrzeugen verursachten Emissionen sind ebenfalls seit einigen Jahren in Gang und haben auch schon zu Empfehlungen und in einigen Staaten, z.B. USA zu gesetzlichen Regelungen der Schadstoff-Emissions-Begrenzung geführt. Bei den Abgasen von Dieselmotoren bilden weniger CD und Stickstoffoxide das besondere Problem, bei ihnen stellen jedoch die, insbesondere im höheren Lastbereich in grossen Mengen auftretenden, äusserst feinteiligen Kondensate, die insbesondere als Ruteilchen anfallen, eine unengenehme Emission dar, wobei aeren Gesundheitsschädlichkeit unter anderem ihrer äussersten Feinteiligkeit zugeschrieben wird. Zur Reduktion der Russemission sind verschiedene Methoden bekanntgeworden, von welchen Filterung an keramischen Schaumstoffen, in keramischen Röhrenfiltern, mit feinmaschigen Metallfilamentvliesen und auch elektrostatisches Abscheideverfahren die wichtigsten sind. GröBere Erfahrung auch in der Praxis des Fahrbetriebes mit Kraftfahrzeugen wurden schon mit Filtern auf Cordieritbasis gewonnen. Z.B. sind in der DE-PS 26 31 875 die Zusammensetzung und Eigenschaften solcher Filter mit Wabenaufbau beschrieben. Diese keramischen Filter sind langlich prismatisch uno weisen eine hohe Anzahl von nebeneinander verlaufenden Kanälen auf, deren Trennwände fein-porös gasdurchlässig und jeweils wechselseitig an den Enden mit einem Keramikstopfen verschlossen sind. Die in die motorseitig offenen Kanäle einströmenden Abgase sind gezwungen, ihren Weg durch die porösen Wände in die motorseitig verschlossenen und zum Auspuffsystem hin offenen benachbarten Kanäle zu nehmen. Russ- und Kondensattelichen schlagen sich an den Wandungen der Kanäle nieder, womit Russabscheidung von über 90 < erreichbar ist. Um zu starke Erhöhung des Abgasgegendruckes bei höherer Beladung des Filters zu verhindern, muss in Abständen eine Regeneration des Filters/ üblicherweise durch ein Abbrennen des Russes erfolgen, indem für eine zum Auslösen des Abbrandes ausreichend hohe Temperatur gesorgt wird. Das Abbrennen, für das der in Abgas vorhandene überschüssige Sauerstoff herangezogen wird, wird durch die relativ niedrioen Temperaturen der Abgase von Dieselmotoren erschwert. Die nötigen Temperaturen können z.B. durch Erhöhung der Abgastemperatur aurch langeres Fahren im Voll-Lastbereich erreicht werden, sie betragen bei unbeschichteten Keramit- körpern etwa 600 - 9000C. Mit katalytischen Beschichtungen der Filter oaer katalytisch wirksamen Kraftstoffzusätzen kann eine Verminderung der zum Russ-Abbrand nötigen Temperatur erreicht werden. Um das beschriebene Voll-Lastfahren zu umgehen, ist eine Anzahl von Hilfseinrichtungen vorgeschlagen worden, mittels welchen der Russabbrand am Filter ausgelöst und gefördert werden kann. Z.B. ist bekanntgeworden, fremdversorgte Gasbrenner im Abgasstrom selbst anzuordnen, die diesen aufheizen, sodass vom Abgas das Filter auf die für den Russ-Abbrand nötige Temperatur erhitzt wird. Diese Art der Regenerierung ist aufwendig und zur Aufheizung des Abgases sind beträchtliche Brennerleistungen, z.B. bei einem Zweiliter-Motor, sind dann bei 2500 U/min etwa 20 kW erforderlich. Bei Einsatz von mit Katalysatoren versehenen Kondensatfiltern kann, wie erwähnt, eine Erniedrigung der Temperatur, die für das Abbrennen des Russes erforderlich ist, erreicht werden, allerdings ist die Dauer eines Regenerationsvorganges mit meist mehr als zehn Minuten sehr lange. Die Weiterentwicklung ist daher auf eine weitere Absenkung der Russ-Abbrandtemperaturen gerichtet, wobei ein gleichmässig durch die Filter wandernder Abbrand angestrebt wird. Ziel der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche geringe spezifische Energieleistungen beim Einleiten und Aufrechterhalten der Regenerierung des Kondensatfilters erfordern, wobei letztere in möglichst kurzer Zeit erfolgen soll. Gegenstand der Erfindung ist eine Abgas-Reinigungseinrich tung oer eingangs genannten Art, welche im wesentlichen darin besteht, dass das Rückhalte-, insbesondere Filterorgen mindestens einen mit Katalysatormaterial, vorzugsweise auf Basis der Metalle der Platingruppe, gegebenenfalls zusätzlich mit Mo, W, Co und/oder V, versehenen hitzebeständigen Rückhalte- r insbesondere Filterkörper mit zumindest einem an diesem unmittelbar anliegend angeordneten, vorzugsweise von einer Stromquelle eines Fahrzeuges, absatzweise mit Strom versorgbares Abbrand-Initiationsorgan, vorzugsweise mit Elektro-Widerstandserhitzungsorgan, aufweist. Die neue Einrichtung hat den Vorteil, dass in jedem Lastbereich und mit geringem Aufwand mit einem problemlosen Schaltvorgang, bevorzugt versorgt von der Fahrzeugbatterie - wenn erwünscht - in relativ geringen zeitlichen Abständen eine Regeneration des Filters durch Russ-Abbrand eingeleitet werden kann, womit das Auftreten höherer Gegendrucke im Abgassystem infolge höherer Beladung des Filters mit Russ vermieden werden kann. Die Unterbringung der Einrichtung kann z.B. im Vorschalldämpfergehäuse oder in einer sonstigen, vorteilhaft motornahen Erweiterung der Abgasleitung erfolgen. Zusammen mit den Katalysstoren, z.B. auf Basis von Platin oder auch an deren Stelle können Oxidationskatalysatoren, wie z.B. auf Basis von V205 bzw. solche mit Spinellstruktur auf dem Filterkörper anoe- ordnet sein. Besonders wesentlich für die Wirksamkeit der neuen Filtereinrichtung ist der durch das unmittelbare bevorzugt flächige Anliegen erreichte innige Kontakt des Abbrandinitiationsorganes bzw. von dessen Oberfläche mit dem Material des katalytisch beschichteten Filterkörpers, wobei eine hohe Anzahl von Kontaktstellen erreicht ist, wodurch unter Vermeidung von Energieverlusten ein gezieltes und unmittelbares Anspringen der Abbrandfront des Russes gleichzeitig an vielen Zentren, wo Filterkörper und Initiationsorgan unmittelbar eng aneinanderliegen, infolge ungehemmten Wärmeüberganges erreicht und die Abbrandfront auf breiter Basis eingeleitet wird und dann den Filterkörper durchwandert. Gemäss einer im Rahmen der Erfindung ganz besonders bevorzugten Ausführungsform, bei welcher der Übergang des Abbrandes In den Filterkörper beim Einschalten der Initiationseinrichtung besonders intensiv erfolgen kann, ist vorgesehen, dass das Abbrand-Initiationsorgan an seiner an den Filterkörper anliegenden Fläche mit Katalysatormaterial, insbesondere auf Basis der Metalle der Platingruppe, versehen ist, vorzugsweise eine an bzw. in dem Rückhalte-, insbesondere Filterkörper unmittelbar anliegend angeordnete, hitzebeständige und aussen mit Katalysator versehene Hülle aufweist, in welcher mindestens ein Widerstands Heizleiter angeordnet ist. Dabei ist der Vorteil gegeben, dass während des Motorbetriebes auf dem Abbrand-Initia tionsornan selbst die Kondensate und Russ sich auf dessen katalytisch beschichteter Aussenseite in gleicher Art und Weise abscheiden, wie auf der katalytisch beschichteten Oberfläche des Filterkörpers, sodass beim Aufheizen des Widerstandserhitzungsorganes bei relativ niedriger Temperatur schon am Initiationsorgan selbst der Abbrand des dort niedergeschlagenen Russes eingeleitet wird und von den gemeinsamen Kontaktstellen bzw. -flächen mit dem Filterkörper aus ohne jede Hemmung in den Filterkörper überspringt. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Hülle des Abbrand Initiationsorgans durch einen Teil des Rückhaltekörpers selbst gebildet, also mit diesem integral ausgebildet ist. Z.B. kann der Heizleiter direkt in einer oder mehreren der Längswaben eines keramischen Wabenfilters angeordnet sein. wenn das Abbrand-Initiationsorgan, das vorteilhaft längliche Gestalt aufweist, in das Innere des Rückhalte-, insbesondere Filterkörpers hinein sich erstreckend angeordnet ist, ist grösstmöglicher Kontaktbereich zwischen Initiationsorgan und Filterkörper gegeben, wodurch die Abgasfront besonders grosse Ausgangsfläche hat. Wenn, wie weiters in vorteilhafter Weise vorgesehen, das Abbrand-Initiationsorgan im wesentlichen vom sbgasstrom- aufwärtigen Ende des Zurückhalte-, insbesondere Filterkörpers im wesentlichen in Abgasströmungshauptrichtung in dessen Inneres sich erstreckend angeordnet ist, ist die radiale Komponente der Fortpflanzung der Russ-Abbrandfront verstärkt, wodurch sichergestellt werden kann, dass der Filterkörper über seinen Querschnitt gleichmässiger regeneriert wird. Es können zur Verbreitung der Abbrandfront auch mehrere Abbrand-Initiationsorgane über den Filterkörperquerschnitt verteilt in Abgasströmungshauptrichtung angeordnet sein. Vorteil der axialen Ausrichtung ist, dass der abgasstromabwärtig einer Heizpatrone liegende Bereich des Filterkörpers, der zumindest bei Wabenfiltern praktisch keine Filterfunktion ausüben kann, gering gehalten ist Um diesen Bereich zu nützen, kann bezogen auf den Querschnitt des Filterkörpers in gleicher Lage wie der beschriebene Heizpatrone hinter dieser zumindest eine weitere gleich ausgerichtete Heizpatrone angeordnet sein, gemäss einer weiteren Variante kann auch ein längliches Abbrandinitiationsorgan den Filterkörper in Abgasstromhauptrichtung fast oder ganz durchsetzen. Wenn das Abbrand-Initiationsorgan, vorzugsweise im abgasstromaufwärtigen Bereich des Zurückhalte-, insbesondere Filterkörpers, im wesentlichen quer zur Abgasströmungshauptrichtung in dessen Inneres sich erstreckend angeord net ist, ist leichtere Zugänglichkeit, insbesondere bei patronenartiger Ausbildung, gegeben. Als überraschend wirksam hat sich die neue Einrichtung erwiesen, wenn der Zurückhalte-, insbesondere Filterkörper, im wesentlichen den gesamten Querschnitt der Abgasführung seinnehmend mit gegen Hitze und vorzugsweise gegen Kohlenstoff und/oder Sauerstoff beständigem dreidimensionalem, mit metallischen Filamenten, Draht-, Band- od. dgl. -Elementen, insbesondere aus Stahl, mit Interstitien aufgebautem Träger gebildet ist, wobei die Filamente, Bänder, Drähte zumindest teilweise eine Zwischen-Beschichtung mit mindestens einer aus der Gasphase aufgebrachten Schicht zumindest eines Karbides und/oder Nitrides und/oder Oxides, sowie gegebenenfalls Borides, vorzugsweise eines Oxikarbonitrides, minaestens eines der Elemente aus der Gruppe Ti, Zr, V, Ta, Nb, Mo, W, Al, Si aufweisen, über welcher Beschichtung das Katalysatormaterial angeordnet ist. Die durch Aufdampfen auf das metallische Trägerkörpergerüst aufgebrachte Zwischenlage der genannten Hartstoffe, wobei deren Stärke üblicherweise unter 10 /um beträgt, lässt, wie sich zeigte, ein Zusammenbacken des metallischen Filterkörpergerüstes infolge örtlicher Überhitzungen beim Russ-Abbrand vermeiden. Darüberhinaus bewirkt die Zwischenbeschichtung, wie sich gezeigt hat, eine synergistische Erhöhung der Wirkung des Katalysators am Filterkörper, wodurch die Abbrandtemperatur erniedrigt und der Russ-Abbrand beschleunigt wird. Dieser Effekt dürfte daher rühren, dass die Zwischenlage eine vorteilhafte Änderung der Mikrostruktur der auf ihr angeordneten Katalysatorschicht bewirkt. Es hat sich gezeigt, dass der schon erwähnte Effekt des ungehemmten Überspringens der Abbrandfront noch gesteigert weroen Kann, wenn in vorteilhafter Weise die in das Innere aes Ruckhalte-, insbesondere Filterkörpers, sich erstreckende, an diesem anliegende Hülle des Abbrand-Initiationsorganes mit hitzefestem Metall, insbesondere Stahl, gebildet ist, wobei dessen Aussenfläche zumindest teilweise eine Zwischenbeschichtung mit mindestens einer aus der Gasphase aufgebrachten Zwischenbeschichtung zumindest eines Karbides, Nitrides und/oder Oxides, sowie gegebenenfalls Borides, vorzugsweise eines Oxikarbonitrides, mindestens eines Elementes aus der Gruppe Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, n, 9; Al und Si aufweist, über welcher Beschichtung das Katalysatormaterial angeordnet ist. Neben der guten Wärmeleitfähigkeit der Metallhülle ist hiebei das Überspringen der Abbrandfront in den Filterkörper durch Angleichung der Eigenschaften der Mikrostruktur der katalytischer Be,chichtung an jene des Filterkörpers weiter er leicht l. Im Sinne einer zusätzlichen Verbesserung des Anspringens und µsansernsder Abbrandfront durch den Filterkörper ist es besonoers bevorzugt, wenn zumindest eine Lage der Zwi- schenbeschichtung des mit Draht- bzw. Bandelementen, insbesondere aus Stahl, gebildeten Trägers des Rückhalte-, insbesonaere Filterkörpers, und/oder Abbrand-Initiationsorganes, insbesondere von dessen Hülle, vorzugsweise epi taktisch auf das Substrat aufgewachsen, im wesentlichen kristallin ausgebildet ist. Durch diese Ausbildungsform wird das Anspringen der Russverbrennung, wie sich zeigte, noch verbessert. br, sparsamen Einsatz der Regenerationsenergie während des Fahrbetriebes zu erreichen, kann gemäss einer aufbaumässig besonders einfachen Ausführungsform vorgesehen werden, dass z.B. mittels einer Steuereinrichtung dafür Sorge getragen wird, dass in gegebenenfalls einstellbaren regelmässigen Ir- tervallen das Abbrand-Initiationsorgan automatisch einge- schaltet wird, wodurch unabhängig von der jeweiligen Beladung des Filters der Russ-Abbrand durchgeführt wird. Um den Energieeinsatz für das Abbrand-Initiationsorgan optimiert gering zu halten, ist es im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung vorteilhaft, die Dauer oer Energiezufuhr zum Abbrand-In- itiationsorgan zu begrenzen. Dementsprechend ist es bevorzugt, wenn der Rückhalte-, insbesondere Filterkörper in seinem abgasstromabwärtigen Bereich zumindest einen Temperatursensor aufweist, der über ein temperaturschwellenwerteinstellbares Steuerorgan mit einem Schaltorgan der Stromversorgung des Abbrand-Initiationsorganes wirkverbunden ist. Mit einer solchen Einrichtung kann jedenfalls dann, wenn die Regenerationsfront im wesentlichen den Endbereich des Filters erreicht hat, was dort zu einer starken Temperaturerhöhung fuhrt, die Stromversorgung zum Initiationsorgan abgeschaltet werden, sodass Zufuhr von Energie nach beendetem Abbrand unterbleibt. Ein besonders ökonomischer Einsatz der für die Einleitung und Aufrechterhaltung des Abbrandes nötigen Energie ist besonders gewährleistet, wenn das Einschalten des Initiationsorganes tatsächlich abhängig davon erfalgt, ob der Filterkörper über einen gewissen Schwellenwert hinaus mit fluss und Kondensat belegt ist, was sich durch Ansteigen des Druckes im Abgassystem vor dem Filterkörper manifestiert. Es ist also gemäss einer weiteren vorteilhaften Variante vorgesehen, dass in der Abgasführung stromaufwärts des Rückhalte-, insbesondere Filterorganes, ein Drucksensor angeordnet ist, der über ein druckschwellenwerteinstellbares Steuerorgan mit einem Schaltorgan der Stromversor gung des Abbrand-Iflitiationsorganes wirkverbunden ist. Der Drucksensor kann z.B. auf Piezo-Basis arbeiten. Besonders günstig ist es, wenn bei der zuletzt beschriebenen Ausführungsform dem Steuerorgan ein oberer und ein unterer Druckschwellenwert eingebbar ist, sodass bei Überschreitung des oberen vorgegebenen Abgasgegendruckes durch Einschalten der Stromversorgung der Abbrand begonnen wird und bei Unterschreiten der Gegendruck-Untergrenze nach Freilegung des Filters das Heizorgan abgeschaltet wird. Anhand der Zeichnung wird beispielhaft eine erfindungsgemässe Abgasreinigungseinrichtung (1) näher erläutert. In einem beidseitig mit Flanschen 111 zur Verbindung mit einem Auspuffsystem versehenen, zwei konische Ansätze 12 und einen zylindrischen Mittelteil aufweisenden, vom Abgas in Strömungsrichtung r durchströmten Gehäuse 10, das im zylindrischen Teil doppelmantelig ausgeführt ist, wobei ter Zwischenraum mit Mineralwolle als Wärmedämmung 101 gefüllt ist, befindet sich, gehalten von einem mineralischen Wärmedämmaterial 102, der Filterkörper 20 des Partikel Rückhalte- bzw. Filterorganes 2, der ispielsweise von einem gewickelten Stahlvliesmaterial mit katalysatorbeschichteten Metallfilamenten 23 mit Interstitien 24 ooer einem katalytbeschichteten Wabenfilter gebildet ist. Vom abgasstromaufwärtigen Ende ragt - in voller Linie gezeigt - ein etwa patronenartig ausgebildetes Abbrand-Initiationsorgan 5 mit Hülle 53, die eine Schichtzone 54, bestehend aus einer etwa 3 um dicken Katalysatorträgerschicht mit den Bestandteilen Ti, Al, C, N und Sauerstoff uno einer Pt und Pd aufweisenden Katalysatorbeschichtung aufweist, und innerhalb welcher sich ein Widerstandsheiz iel-cer 50 befindet, in den abgasstromaufwärtigen Bereich 21 des Filterkörpers 20. Die zum Heizleiter 50 führenden Stromleitungen 51, 5 sind mit einer Stromquelle 6, z.B. Fahrzeugbatterie, verbunden. Der in Leitung 52 befindliche Schalter 55 ist mit einem Steuerorgan 78 verbunden, welches auf jeweils gewünschte Temperatur(t)- bzw. Druck(p) Schwellenwerte einstellbar ist, wobei der Druckschwellenteil p des Steuerorgans 78 über eine Wirkleitung 71 mit einem Drucksensor 7, z.B. auf Piezo-Kristall-Basis, welcher abgasstromaufwärtig des Filterkörpers 20 angeordnet ist, verbunden ist. Der Temperaturschwellenteil t ist über eine Wirkleituno 81 mit einem sich im abgasstromabwärtigen Endbereich 22 des Filterkörpers 20 befindlichen Temperatursensor 8 verbunden. Steigt während des Betriebes des Dieselmotors infolge Beladung des katalytisch beschichteten Filterkörpers 20 mit Kondensat-Partikelchen der Abgasdruck über einen jeweils eingestellten Schwellenwert an, so wird vom Drucksensor 7 über Leitung 71 mittels Steuer organs 78 über den Schalter 55 der Stromfluss durch den Heizleiter 50 der Heizpatrone 5 eingeschaltet, es wird deren Hülle 53 erhitzt und von deren katalytischem Belag, auf dem sich der Russ ebenfalls niedergeschlagen hat, springt die dort unmittelbar entstehende Abbrandfront in den Filterkörper 20 über. Das Durchwandern der Abbrand front erfolgt innerhalb einiger Minuten. Ein automatisches Abschalten der Heizpatrone 5, das spätestens unmittelbar nach erfolgter Regenerierung erfolgen soll, kann vorgenommen werden1 indem das Steuerorgan auch auf einen unteren Schwellenwert des Abgasgegenstromes einstellbar ist. Bei fortschreitender Regenerierung sinkt der Druck ab und bei Unterschreiten des unteren Schwellenwertes schaltet das Steuerorgan 78 die Stromzufuhr zur Patrone 5 ab. Das Abschalten kann auf andere Weise erfolgen, indem zu dem Zeitpunkt, wenn die exotherme Abbrandfront den Endbereich 22 des Filterkörpers 20 erreicht hat, am Temperatursensor b ein Temperaturschwellenwert überschritten wird und das Steuerorgan 78, durch Betätigen des Schalters 55 die Stromzufuhr zum Initiationsorgan 5 unterbricht. In der Zeichnung schematisch angedeutet ist, wie von dem abgasstromabwärtigen Ende in gleicher Lage, bezogen auf den Querschnitt des Filterkörpers 2, eine zweite Heizpatrone 5" in der Filterkörper 2 ragt, mit welcher z.B. ein Absterben der Regeneration vor Erreichen des abwärtigen Endes des Filterkorpers verhindert werden kann. Mit unterbrochener Linie angedeutet ist weiters, wie eine Heizpatrone 5' in den abgasstromaufwärtigen Bereich 21 des Filterkörpers 20 auch radial hineinragend und an diesen kontakt-anliegend angeordnet sein kann. Diese gezeigte Art der Anordnung bringt bei Reparaturen oder Auswechseln Vorteile. Mit der gezeigten Einrichtung lässt sich eine äusserst ökonomische Kondensatfilter-Regeneration erreichen. Beispiel : Auf einem Versuchsstand mit einem Zweiliter-PKW-Dieselmotor mit üblicher Abgasführung war anstelle des Vorschalidämpfers in einem thermisch isolierten Gehäuse ein spiralig gerollter, eine Katalysatorbeschichtung mit Platin aufweisender Filterkörper aus Stahldrahtvlies mit ei 2 ner spezifischen Oberfläche von 0,40 m Ig angeordnet, welcher etwa 20 cm Durchmesser und 35 cm Länge aufwies. In den Filterkörper von der Abgaszuströmseite mittig und axial hineinragend und mit diesem in anliegendem Kontakt stehend war eine elektrische Heizpatrone von 3 cm Durchmesser und 30 cm Länge eingebaut, die von einem vom Motor wnrsorgten Akkumulator gespeist wurde. Die maximale Leistungsaufnahme der Heizpatrone betrug bei 12 V 1 kW. Im Bereich des abgasstromabwärtigen Endes des Filterkörpers war seitlich 3 c > ,) vom Filterrand entfernt ein Thermoelement angeordnet, das mit einem automatischen Schreiber verbunden war. Der Dieselmotor wurde mit 25, 50 und 75 < der Vollast betrieben und mit einem vor dem Filter angeordneten Druckgeber wurde aer Abgasgegendruck gemessen; überstieg dieser 0,3 bar wurden die Heizpatrone eingeschaltet und die Zeit zwischen Inbetriebnahme der Heizpatrone und mittels Thermoelementes angezeigtem Temperaturanstieg bestimmt. Die Einschaltzeit der Heizpatrone war auf 2 min eingestellt. Es wurden bei den drei angegebenen Motorbelastungen jeweils aus drei Testreihen mittlere gei- ten des Durchwanderns der Abbrandfront durch den Filterkörper ab dem Einschalten der Heizpatrone von 8,6, 6,4 und 5,2 min ermittelt. Bei Einsatz einer Heizpatrone, deren Stahlhülle gemäss der erfindungsgemäss besonders bevorzugten Ausführungsform aussen mit dem gleichen Katalysator auf Platin-Basis wie der Stahlwollefilterkörper belegt war, konnte bei sonst gleichen Testbedingungen die genannte Zeit zwischen dem Einschalten der Heizpatrone und Beendigung des Durchwanderns der flegenerationsfront durch den Filterkörper auf 7,2, 5,8 und 4,5 min gesenkt werden. Beispiel 2: Analog zu Beispiel 1 wurde ein mit Pt und Pd beschichteter Filter aus keramischen Schaum, eingesetzt. In den Filterkörper war axial hineinragend und diesen durchdringend eine elektrische Heizpatrone mit einem Durchmesser von 30 mm, einer Länge von 120 mm und einer Leistungsaufnahme von 1 kh' (bei 12 V) eingesetzt. Die Heizpatrone war mit einer 2 um dicken kristallinen Beschichtung aus TiN mit geringen Gehalten an Kohlenstoff und Sauerstoff versehen. Auf aieser Beschichtung war in feinster Form durch ther miscne Zersetzung eine guthaftende katalytisch wirksame Beschichtung aus Pt und Pd abgeschieden. Beim Betrieb der Filtereinrichtung war zu Beginn des Versuches unter Vollast bei einer Drehzahl von 1500 U/min ein Abgasgegendruck von 320 mbar zu verzeichnen. Die Partikelemission gemessen nach Schwärzungszahl SZ (Bosch) betrug 0,22. Nach einer Betriebsdauer von 35 Minuten stieg der Gegendruck auf 355 mbar und nach weiteren 10 Minuten auf 370 mbar. Nach Einschalten der Heizpatrone hat sich der Gegendruck während einer Zeit von 4 Minuten auf 350 mbar und nach weiteren 2 Minuten auf 330 mbar gesenkt. Die Stromzufuhr wurde daraufhin abgestellt. Für die Regeneration der Ab oasreinigungseinrichtung war somit ein Energieaufwand von t 1 kWh notwendig. Beispiel 3: Analog zu Beispiel 1 wurde auf einem Versuchs stand eine erfindungsgemässe Abgasreinigungseinrichtung getestet, die anstelle oes Vorschalldämpfers in die Abgasleitung eines Zweiliter-PKW-Dieselmotors eingebaut wurde. Es wurde ein mit Pt und Pd beschichteter keramischer Wabenfilterkörper, welcher etwa 20 cm Durchmesser und 35 cm Länge aufwies, mit zwei ebenfalls mit Pt und Pd katalytisch beschichteten Heizoatronen mit 2 cm Durchmesser und 15 cm Länge, die axial hintereinander mittig angeordnet waren, verwendet. Die maximale Leistungsaufnahme der Heizpatrone betrug 1,1 kW. Der Dieselmotor wurde mit 75 m der Vollast betrieben, und mit einem vor dem Filter angeordneten Druckgeber wurde der Abgasgegendruck gemessen. Dieser betrug zu Beginn des Versuches 115 mbar. Überstieg der Gegendruck 300 mbar, wurden die Heizpatronen eingeschaltet und die Zeit zwischen Inbetriebnahme der Heizpatrone und Unterschreiten des vom Druckgeber angezeigten Gegendruckes von 200 mbar bestimmt. Die für die Regeneration benötigte Zeit betrug im Mittel 5,2 min.

Claims: 1. A device for cleaning the exhaust gases of diesel engines, having a filter member (2) for fine-particle condensates, e.g. soot, which is arranged in the exhaust pipe, and having an ignition device which can be set in operation intermittently for burning off the condensates retained by the filter, the exhaust gases being conveyed through a filter body (20) mounted upstream and filling up the whole cross-section of the exhaust pipe and having filaments (23), and the ignition temperature being generated by a combustion-initiating member; the filter member (2) containing a catalyst material based on the platinum group of metals and being provided with at least one combustion-initiating member (5) resting directly against the catalyst material and having a heat-resistant sheath (53) containing an electric resistance heating member (50) which can be fed from a current source (6); characterised in that the sheath (53) of the combustion-initiating member(s) (5, 5′, 5″) is formed from heatproof metal or steel, the outer side of which member (5, 5′, 5″) has an epitaxially grown intermediate coating with one or more layers, applied from the gas phase, of a carbide and/or nitride and/or oxide and boride or of an oxycarbonitride of an element from the group Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W, Al and Si, the catalyst material (54) being arranged over the intermediate coating. 2. A device according to Claim 1, characterised in that the filter body (20) is formed from metal filaments, wire elements, strip elements or the like (23) made of steel with interstitia (24) and being resistant to heat and to carbon and/or oxygen, the filaments, strips, wires (23) having at least partly an epitaxially grown intermediate coating with one or more layers, applied from the gas phase, of a carbide and/or nitride and/or oxide and/or boride or of an oxycarbonitride of one of the elements from the group Ti, Zr, V, Ta, Nb, Mo, W, Al, Si, the catalyst material being arranged over the intermediate coating.

Inventors: PACHER, OSKAR, DR. DIPL.-ING, STAMBERGER, JOHANN, DIPL.-ING
Applicants: BOEHLER GESELLSCHAFT M.B.H.
Application year: 1987
Main classification: F01N3
IPC codes: F01N3