DE69701649T2

DE69701649T2 - Abgasreiniger

Info

Publication number: DE69701649T2
Application number: DE69701649T
Authority: DE
Inventors: Hideo Kawamura
Original assignee: Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Current assignee: Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Priority date: 1996-02-09
Filing date: 1997-01-23
Publication date: 2000-09-21
Anticipated expiration: 2017-01-24
Also published as: EP0789135A1; JPH09217618A; DE69701649D1; US5820833A; EP0789135B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Abgasreiniger, der auf ein Cogenerationssystem. (einem System mit gleichzeitiger Erzeugung zweier nutzbarer Energiearten) oder dergl. zum Reinigen von Dieselmotorabgas anwendbar ist, wobei darin enthaltene Teilchen gesammelt und ebenfalls darin enthaltenes NOx reduziert wird.
WO94/02720 beschreibt eine Gasreinigungsvorrichtung mit einem Filtermodul, der einem Stützteil aufweist, welcher aus einem porösen hitzebeständigen, elektroisolierenden Material besteht, auf dem ein erhitzbares Metallgewebe angeordnet ist.
Eine große Menge von Stickoxiden (NOx) tritt aus einem Dieselmotor (nachfolgend wird dieser Ausdruck auch für Dieselbrennkraftmaschinen verwendet) ausgestoßen. Es sind bisher Dieselteilchenfilter mit einer Anzahl von jeweiligen Katalysatoren bekannt, die darin enthalten sind, um das Austreten von Stickoxiden aus Dieselmotoren zu unterdrücken. Beispielsweise ist ein Dieselteilchenfilter mit einem darin enthaltenen Zeolit-Katalysator (z. B. Cu-ZSM-5) bekannt. Andererseits wird in einer Struktur, in der eine Katalysatoreinheit in ein Dieselteilchenfilter eingebaut ist, ein Verfahren durchgeführt, bei dem Abgas durch die Öffnungen dieses Dieselteilchenfilters durchgeleitet wird, wie bei einem Allzweck-Benzinmotor.
Bekannte brauchbare Beispiele für das Material eines Abgas- Behandlungsfilters zum Sammeln von Teilchen, d. h. Teilchensubstanzen, wie Kohlenstoff, Ruß und HC, aus Dieselmotorabgas umfassen Kordierit (Mg&sub2;Al&sub4;Si&sub5;O&sub1;&sub8;) und anorganische Fasern. Ein anorganische Fasern verwendender Filterkörper wird hergestellt, indem ein anorganisches Fasermaterial zu einem ver zwirnten Garn gedrillt wird, das verzwirnte Garn in Cop-Form geschichtet wird und ein anorganisches Fasermaterial rautenförmig in das erhaltene Laminat eingewoben wird, um eine Verfilzung zu bewirken. Der aus dem anorganischen Fasermaterial hergestellte Filterkörper kann im Vergleich zu einem Bienenwabenfilter aus Kordierit miniaturisiert werden, da das erstere Teilchen, wie Kohlenstoff und Rauch, in dem aus einem Dieselmotor austretenden Abgas ermöglicht, im inneren Teil des Filterkörpers sowie an dessen Oberfläche eingefangen zu werden.
Andererseits beschreibt die Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 108 820/1994 ein hitzebeständiges Filter. Dieses hitzebeständige Filter ist so ausgebildet, daß eine Filterschicht aus willkürlich integrierten hitzebeständigen Fasern zwischen gasdurchlässigen Trennwänden vorgesehen ist, von denen wenigstens eine Trennwand auf der Abströmseite in Richtung der Strömung eines zu filternden Fluids angeordnet und aus einem gegenüberliegenden verschlungenen Gewebe aus hitzebeständiger Faser gebildet ist.
Bei dem Dieselteilchenfilter mit einem eingebauten Zeolit-Katalysator wird dagegen, obwohl der Zeolit-Katalysator das Merkmal aufweist, daß er Kohlenwasserstoffe als Reduktionsmittel zum Reduzieren und Zersetzen von NOx benutzt, Methanol oder Ethanol als Reduktionsmittel für Kohlenwasserstoffe im Dieselteilchenfilter erforderlich, in welchem der Zeolit-Katalysator verwendet wird. So kann dieses Verfahren nicht in einem Dieselmotor angewendet werden. Andererseits läßt die Dieselteilchen-Filtervorrichtung mit einer eingebauten Katalysatoreinheit befürchten, daß, wenn Graphit oder Teilchen auf die Wandflächen der Einheit rings um die Öffnungen derselben niedergeschlagen werden und sodann in Kontakt mit NOX kommen, HC kaum als Reduktionsmittel wirkt.
Inzwischen sind Verbindungen mit einer Brownmillerit-Struktur als Verbindungen bekannt, die einen Ordnungs-Unordnungs-Übergang von Sauerstoff-Fehlstellen zeigen. Diese Verbindungen haben die Eigenschaft; daß sie einen Übergang bei einer bestimmten Temperatur zeigen, bei der ihre Kristallphase einen Phasenübergang von einer rhombischen Kristallphase zu einer kubischen Perowskit-Kristallphase unterliegen. Diese Verbindungen zeigen eine merklich bessere Ionenleitung infolge von in Unordnung befindlichen Sauerstoff-Fehlstellen bei Aufrechterhaltung dieses Phasenübergangs. Diese Ionenleitung ist in der Lage, NOx zu reduzieren und zu zersetzen. Insbesondere tritt die folgende Reaktion ein. Vox + NO → (1/2) N&sub2; + (1/2) O&sub2; + Voy, wobei Vox eine ionisierte Sauerstoff-Fehlstelle und Voy ein Ordnungsfaktor ist.
Ziel der Erfindung ist die Lösung der obigen Probleme, d. h. einen Abgasreiniger zu schaffen, in welchem in einem Dieselmotor Abgas enthaltende Teilchen gesammelt und verascht werden, wodurch die Mengen an Teilchen und NOx im Abgas verringert werden.
Die Erfindung ist gerichtet auf einen Abgasreiniger mit Filterorganen zum Sammeln von Teilchen, die in dem von einem Dieselmotor ausgestoßenen Abgasen enthalten sind; elektrischen Drahtnetzen, die in Richtung der Abgasströmung strömungsaufwärts von den Filterorganen angeordnet sind; und porösen Organen aus einer Keramik, die strömungsabwärts der Filterorgane angeordnet sind; dadurch gekennzeichnet, daß die porösen Organe mit einer großen Anzahl von Zellen geformt sind, die mit granulierten Stoffen mit Brownmillerit-Struktur zum Reduzieren des NOx-Gehalts im Abgas gefüllt sind.
Die granulierten Stoffe können aus einer Verbindung (Verbindungen) hergestellt sein, die aus der Gruppe gewählt ist (sind), welche aus Ba&sub3;Y&sub4;O&sub9;, BaLa&sub2;O&sub4; und Ba&sub2;In&sub2;O&sub5; besteht, welche geeignet sind, einen Ordnungs-Fehlordnungs-Übergang von Sauerstofffehlern zu zeigen.
Die Filterorgane können jeweils aus einem Faserfilter bestehen, das aus einem zufällig geschichteten keramischen nichtgewobenen Stoff hergestellt ist.
Die porösen Organe können aus einer Keramik bestehen, die aus der Gruppe gewählt ist, welche aus SiC, Si&sub3;N&sub4;, Kordierit (Mg&sub2;Al&sub4;Si&sub5;O&sub1;&sub8;)und Mullit (Al&sub6;Si&sub2;O&sub1;&sub3;) besteht.
In den granulierten Stoffen kann eine Verbindung mit einer hohen Übergangstemperatur auf der Zuströmseite der Abgasströmung angenordnet sein, während eine Verbindung mit einer niedrigen Übergangstemperatur auf der Abströmseite der Abgasströmung angeordnet ist. Bei diesem Abgasreiniger erreicht daher die Verbindung mit der Brownmillerit-Struktur und hoher Übergangstemperatur die Übergangstemperatur, um zu einer wirksamen Reduktion von NOx aktiviert zu werden, da die Abgastemperatur hoch ist, beispielsweise etwa 800ºC an der Einströmseite der Abgasströmung. Wenn die Abgastemperatur dann auf der Abströmseite der Abgasströmung abgesenkt wird, kann die Verbindung mit Brownmillerit-Struktur mit niedriger Übergangstemperatur noch die Übergangstemperatur erreichen, um zur wirksamen Reduktion von NOx aktiviert zu werden. So kann NOx wirksam über einen weiten Temperaturbereich durch die Wirkung der oben erwähnten Verbindungen reduziert werden, um den Ausstoß von NOx zu verringern. Da ferner die granulierten Stoffe der oben erwähnten Verbindungen aus Teilchen unterschiedlicher Größe bestehen können, kann die Kontaktfläche derselben mit Abgas erhöht werden, indem eine abgesenkte Strömungsgeschwindigkeit des Abgases aufrechterhalten wird, um die Reduktion von NOx im Abgas durch die Wirkung der granulierten Stoffe auf dieselben zu fördern.
Die Filterorgane können aus Hohlkörpern gebildet sein. Die elektrischen Drahtnetze können auf den Innenseiten der Hohlkörper angeordnet sein, auf deren Außenseiten die porösen Organe angeordnet sein können. Abgas wird von den Innenseiten der Filterorgane zu deren Außenseiten geleitet. Die Außenformen der Filterorgane können so geformt sein, daß ihre Querschnitte eine zylindrische oder rechteckige Form ergeben, während die Formen der porösen Organe so geformt sind, daß ihre Querschnitte eine zylindrische oder quadratische Form entsprechend den Außenformen der Hohlkörper ergeben.
Die auf den Filterorganen gesammelten Teilchen werden erhitzt und verascht, indem man elektrischen Strom durch die elektrischen Drahtnetze fließen läßt.
Wenn das Abgas, aus welchem mit den Filterorganen Teilchen gesammelt worden sind, in Kontakt mit den granulierten Stoffen während seiner Strömung durch die granulierten Stoffe kommt, wird NOx reduziert. So ist das an den granulierten Stoffen ankommende Abgas im wesentlichen frei von Teilchen, wie Kohlenstoff, Ruß und HC, so daß NOx im Abgas wirksam in Kontakt mit den granulierten Stoffen gebracht werden kann, um die Reduktionswirkung von NOx zu fördern.
Da der erfindungsgemäße Abgasreiniger den geschilderten Aufbau besitzt, werden im Abgas enthaltene Teilchen zuerst mit den Filterkörpern gesammelt und sodann wird im Abgas enthaltenes NOx durch Kontakt mit den granulierten Stoffen aus der Verbindung (den Verbindungen) mit Brownmillerit- Struktur reduziert, wodurch Abgas in zwei Stufen gereinigt wird. Insbesondere wenn Abgas mit hoher Temperatur im Zickzack durch die Zwischenfaseröffnungen der Laminatteile der Filterkörper strömt, werden in Form von Aggregaten von Feinteilchen im Abgas enthaltene kleine Teile mit den Filterkörpern gesammelt, so daß sie sich zwischen den Fasern und zwischen den Drähten des Drahtnetzes niederschlagen. Wenn NOx enthaltendes Abgas sodann während seines Durchtritts durch die Wände der porösen Organe auf die granulierten Stoffe auftrifft, reagiert NOx mit auf Sauerstoff-Fehlstellen der granulierten Stoffe beruhenden Ionen, um reduziert zu werden. Diese Reduktionsreaktion von NOx tritt durch die katalytische Wirkung der granulierten Stoffe schnell ein, wenn NOx enthaltendes Abgas eine bestimmte Kollisionsgeschwindigkeit gegenüber den granulierten Stoffen besitzt. Die granulierten Stoffe können aus Ba&sub3;Y&sub4;O&sub9;, BaLa&sub2;O&sub4; oder Ba&sub2;In&sub2;O&sub5; mit einer Brownmillerit-Struktur bestehen. Da die granulierten Stoffe insgesamt eine große Oberfläche besitzen, können sie eine schnelle Reduktion von NOx hervorrufen.
Da bei diesem Abgasreiniger die granulierten Stoffe derart sind, daß Ba&sub2;In&sub2;O&sub5; oder dergl. als die Verbindung mit einer hohen Übergangstemperatur auf der Zuströmseite der Abgasströmung angeordnet ist, während Ba&sub3;Y&sub4;O&sub9; und/oder BaLa&sub2;O&sub4; als die Verbindung mit einer niedrigen Übergangstemperatur auf der Abströmseite der Abgasströmung angeordnet ist, vorausgesetzt, daß beide entweder in Reihe oder in Form eines Zweischichtenmaterials mit dem letzteren auf der stromabwärts gelegenen Seite der Abgasströmung angeordnet werden können, kann im Abgas enthaltenes NOx durch die Wirkung von Ba&sub2;In&sub2;O&sub5; mit hoher Übergangstemperatur bei einer hohen Abgastemperatur, sodann durch die Wirkung von Ba&sub3;Y&sub4;O&sub9; mit niedriger Übergangstemperatur bei niedriger Abgastemperatur und sodann durch die Wirkung von BaLa&sub2;O&sub4; reduziert werden. So kann im Abgas enthaltenes NOx über einen weiten Bereich von Abgastemperaturen reduziert werden, um die Menge des NOx im Abgas zu verringern.
Wenn Teilchen in einer Menge von wenigstens einem vorbestimmten Wert an den Filterkörpern gesammelt sind, wird elektri scher Strom durch die elektrischen Drahtnetze geleitet, die auf den Innenseiten der Faserfilter angeordnet sind, um die an den Faserfiltern gesammelten Teilchen zu erhitzen und zu veraschen und dadurch die Faserfilter zu regenerieren. Bei diesem Abgasreiniger wird die Menge des NOx im Abgas durch die Reduktionsreaktion des im Abgas enthaltenen NOx durch die Wirkung der granulierten Stoffe verringert, wobei die Menge von im Abgas enthaltenen Teilchen durch das Sammeln derselben an den Filterkörpern verringert wird.
Da dieser Abgasreiniger den geschilderten Aufbau hat, kann die Reduktion von NOx wirksam durchgeführt werden, falls er im großen Maßstab ausgeführt wird. Dieser Reiniger ist bestens geeignet für den Einbau in das Abgasrohr eines eingebauten oder dergleichen groß bemessenen Cogenerations-Motors oder einer solchen Cogenerations-Maschine. Da in diesem Fall NOx auf einen Wert von beispielsweise höchstens 40 ppm reduziert werden kann, kann eine Verunreinigung des Abgases bewirkendes NOx wirksam zersetzt werden, auch wenn ein Cogenerationssystem in einem städtischen Bereich verwendet wird.
Da bei diesem Abgasreiniger die elektrischen Drahtnetze auf einer Seite der Filterorgane und die poröse keramischen Organe auf der anderen Seite der Filterorgane angeordnet sind und derselbe eine große Anzahl von Zellen besitzt, welche insbesondere mit den granulierten Stoffen angefüllt sind, die aus der Verbindung (den Verbindungen) mit Brownmillerit- Struktur und NOx-reduzierender Wirkung bestehen, wird im Abgas enthaltenes NOx durch die reduzierende Wirkung derselben infolge des Einwirkens der granulierten Stoffe zersetzt und in N&sub2; und O&sub2; umgewandelt, wodurch die im Abgas enthaltene Menge an NOx verringert werden kann. Wenn das Abgas durch die die Filterorgane bildenden Faserfilter strömt, werden im Abgas enthaltene Teilchen an den Faser filtern gesammelt. Wenn Teilchen in einer Menge von wenigstens einem vorbestimmten Wert an den Faserfiltern gesammelt sind, können die Teilchen erhitzt und verascht werden, indem man elektrischen Strom durch die elektrischen Drahtnetze fließen läßt, die auf den Innenseiten der Faserfilter angeordnet sind.
Auch wenn das Sammeln von Teilchen an den Filterkörpern und das nachfolgende Erhitzen und Veraschen der Teilchen zur Regenerierung der Filterkörper wiederholt werden, kann verhindert werden, daß die Faserfilter sich trennen und zersplittern, die Faserfilter und die elektrischen Drahtnetze werden voneinander getrennt und verformt, die Faserfilter werden nicht abnorm lokal überhitzt während des Erhitzens und Veraschens der Teilchen, und die Filterkörper können die Rolle von Schalldämpfern spielen sowie das krachende Geräusch von Abgasdruckwellen vermindern, da bei den Faserfiltern die Drahtnetze auf den Innenseiten derselben angeordnet und mit den porösen Organen auf ihren Außenseiten bedeckt sind.
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung lediglich beispielhaft mit Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch ein Beispiel des erfindungsgemäßen Abgasreinigers;
Fig. 2 einen Querschnitt durch diesen Abgasreiniger längs der Linie A-A in Fig. 1; und
Fig. 3 einen schematischen Querschnitt durch ein anderes Beispiel des erfindungsgemäßen Abgasreinigers.
Ein Beispiel für den erfindungsgemäßen Abgasreiniger wird nun mit Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Dieses Beispiel des Abgasreinigers, das vorzugsweise in einem eingebauten Cogenerationssystem verwendet wird, ist so ausgebildet, daß er beispielsweise in einem Gehäuse 3 enthalten sein kann, das in das Abgasrohr 1 eines Dieselmotors eingebaut ist. Wenn vom Dieselmotor ausgestoßenes Abgas durch einen Filterkörper 4 in durch die Pfeile G angedeuteten Richtungen strömt, werden Teilchen, wie Kohlenstoff, Rauch, Ruß, HC und SOx, die im Abgas enthalten sind, im Filterkörper 4 gesammelt. Die gesammelten Teilchen werden erhitzt und verascht, um den Filterkörper 4 zu regenerieren. NOx im Abgas wird durch die Wirkung von granulierten Stoffen 7, 8 reduziert, die aus Verbindungen mit Brownmillerit-Struktur bestehen, welche eine NOx-reduzierende Wirkung besitzen, wobei diese Stoffe in eine große Anzahl von Zellen 11 eines porösen Organs 2 eingefüllt werden, die auf der Abströmseite des Filterkörpers 4 angeordnet sind, wodurch der Ausstoß von NOx verringert wird.
Der Filterkörper 4, der aus einem hohlen Faserfilter 5 besteht, das auf seiner Innenseite mit Vertiefungen und einem in den Vertiefungen ausgebildeten elektrischen Drahtnetz 9 in engem Kontakt mit der Innenseite des Faserfilters 5 versehen ist, wie in Fig. 2 gezeigt, erstreckt sich von einem Einlaß 14 bis zu einem Auslaß 15 in einem Abgasweg 13 im Gehäuse 3. Ein hohler Teil 18 ist an einer Einlaßführungsrolle für den Filterkörper 4 offen und mit einer Abschirmplatte 16 auf der Seite des Auslasses verschlossen. Eine in den Figuren nicht dargestellte Wärmeabschirmung kann auf der inneren Wandfläche des Gehäuses 3 angeordnet sein, um ein Austreten von Wärme nach außen zu verhindern. Der Filterkörper 4 ist am Gehäuse 3 mittels einer Befestigungseinrichtung 20, wie einer Klammer oder einem Trägerstab, befestigt.
Das Faserfilter 5, das aus langen Fasern eines Si&sub3;N&sub4;- Fasermaterials, einem SiC-Fasermaterial oder einem SiC-Ti- O-Fasermaterial (Si-C-O, Si-Ti-C-O, Si-C) besteht, ist hergestellt durch Aufschichten der langen Fasern in zufälliger Ordnung in einer Filzform. Das Faserfilter 5 ist auf der äußeren Umfangsseite (auf der Abströmseite einer Abgasströmung) des elektrischen Drahtnetzes 9 angeordnet. Der Faserdurchmesser der Keramikfaser 5 beträgt beispielsweise etwa 5 bis 15 um, während ihre Länge beispielsweise etwa 30 bis 150 mm beträgt. Andererseits ist das elektrische Drahtnetz 9, das in engem Kontakt mit dem Faserfilter 5 auf dessen Innenseite angeordnet ist, so ausgebildet, daß es eine Drahtmaschenstruktur aus hitzebeständigem Ni oder einer hitzebeständigen Cr-Fe-Legierung derart besitzt, daß der Filterkörper 4 damit gleichförmig erhitzt werden kann.
Die Regenerierung des Filterkörpers 4 kann erreicht werden, indem elektrischer Strom durch das elektrische Drahtnetz 9 fließt, um den Filterkörper 4 zu erhitzen und dadurch die im Filterkörper 4 gesammelten Teilchen in der gleichen Weise wie bei bekannten Filterkörpern zu erhitzen und zu veraschen. Da das elektrische Drahtnetz 9 in engem Kontakt mit dem Faserfilter 5 angeordnet ist, ist der Betrag der Wärmeleitung klein, wenn die Temperatur durch das Strömen von elektrischem Strom durch das Drahtnetz erhöht ist, wodurch die Temperatur in kurzer Zeit erhöht werden kann, um den elektrischen Leistungsverbrauch des Drahtnetzes zu erniedrigen. Obwohl der Filterkörper 4 in einer gewellten Form mit Vertiefungen längs seines Innenumfangs gemäß Fig. 2 ausgebildet ist, kann er auch in Form eines Rohres, wie eines Zylinders oder eines quadratischen Rohres, einer flachen Platte, eines Wellenprofils oder dergl. ausgebildet sein.
Das poröse Organ 2, das auf der Außenseite des Faserfilters 5 angeordnet ist, besteht aus einem Keramikmaterial, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus SiC, Si&sub3;N&sub4; und Mullit besteht. Das poröse Organ 2 erstreckt sich in Längsrichtung, wobei es eine große Anzahl von Zellen 11 besitzt, die getrennt voneinander in radialen Richtungen angeordnet sind, wie in Fig. 2 gezeigt. Die Form des porösen Organs 2 ist zylindrisch entsprechend der Außenform des Faserfilters 5.
Die Zellen 11 des porösen Organs 2 sind mit den granulierten Stoffen 7, 8 gefüllt, die aus Verbindungen mit einer Brownmillerit-Struktur (allgemeine Formel: AxByOz) hergestellt sind und eine NOx-reduzierende Wirkung besitzen. Die granulierten Stoffe 7, 8 bestehen aus Verbindungen mit Brownmillerit-Struktur und zeigen einen Ordnungs-Unordnungs-Übergang von Sauerstoff-Fehlstellen an einem Übergangspunkt (Temperatur), vorausgesetzt, daß A und B in der allgemeinen Formel jeweils für Elemente, wie Ba, In, Y oder La, stehen. Diese Verbindungen, die einem Kristallphasenübergang von einer rhombischen Kristallphase zu einer kubischen Perowskit-Kristallphase bei einer Übergangstemperatur als Grenze unterworfen werden, sind bezüglich der Ionenleitung infolge von in Unordnung gebrachten Sauerstoff-Fehlstellen bei Aufrechterhaltung dieses Phasenübergangs merklich verbessert. Das NO im NOx wird in N&sub2; und O&sub2; infolge dieser Ionenleitung zersetzt. Bei diesem Beispiel werden die granulierten Stoffe 7, 8 der jeweiligen Verbindungen hergestellt, die aus der Gruppe gewählt sind, die aus Ba&sub3;Y&sub4;O&sub9;, BaLa&sub2;O&sub4; und Ba&sub2;In&sub2;O&sub5; besteht. Diese Verbindungen unterscheiden sich voneinander in der Übergangstemperatur. Beispielsweise beträgt die Übergangstemperatur von Ba&sub2;In&sub2;O&sub5; 800ºC, die Übergangstemperatur von Ba&sub3;Y&sub4;O&sub9; 500ºC und die Übergangstemperatur von BaLa&sub2;O&sub4; 450ºC.
Bei diesem Abgasreiniger ist der granulierte Stoff 7 mit großer Teilchengröße aus einer Verbindung Ba&sub2;In&sub2;O&sub5; mit hoher Übergangstemperatur in Zellen 11 des porösen Organs 2 auf der Zuströmseite der Abgasströmung angeordnet, während der granulierte Stoff 8 mit kleiner Teilchengröße aus der Verbindung Ba&sub3;Y&sub4;O&sub9; und/oder BaLa&sub2;O&sub4; mit niedriger Übergangstemperatur in Zellen 11 des porösen Organs 2 auf der Abströmseite der Abgasströmung angeordnet ist. Der Druck des Abgases wird mit einem Drucksensor 17 gemessen, der an einer Stelle nahe beim Einlaß des Filterkörpers 4 im Abgasrohr 1 eingebaut ist, um die im Filterkörper 4 gesammelte Teilchenmenge zu erfassen. Wenn von der Menge der gesammelten Teilchen auf diese Weise ermittelt ist, daß sie mindestens einen vorbestimmten Wert erreicht haben, werden die mit dem Filterkörper 4 gesammelten Teilchen erhitzt und verascht, während der elektrische Strom durch das elektrische Drahtnetz 9 auf Anweisung einer Steuereinrichtung 10 gesteuert wird, um den Filterkörper 4 zu regenerieren.
Dieser Abgasreiniger mit dem geschilderten Aufbau arbeitet in der folgenden Weise. Wenn der Dieselmotor läuft, wird Abgas in den Abgasweg 13 über das Abgasrohr geleitet. Das Abgas wird vom Einlaß 14 in den Abgasweg 13 geleitet, strömt dann vom Abgasweg 13 durch den Filterkörper 4, um Teilchen, wie Ruß, Kohlenstoff, Rauch, HC und SOx, die im Abgas enthalten sind, mit dem Filterkörper 4 zu sammeln, und stößt sodann auf die und kommt in Kontakt mit den granulierten Stoffen 7, 8, die in die Zellen 11 des porösen Organs gefüllt sind, um das NOx im Abgas zu reduzieren, während das erhaltene saubere Abgas zum Auslaß 15 abgegeben wird. Die gesammelten Teilchen werden auf dem Filterkörper 4 niedergeschlagen. Der Drucksensor 17 ist derart vorgesehen, daß eine Information über den Druck des Abgases oder die Menge der gesammelten Teilchen, erfaßt vom Sensor 17, auf die Steuereinrichtung 10 gegeben wird.
Die Steuereinrichtung 10 ist so aufgebaut, daß sie Erfassungssignale der Betriebsbedingungen des Motors empfängt, wie die Belastung des Motors oder die Drehzahl des Motors, und den elektrischen Stromfluß durch das elektrische Drahtnetz 9 gemäß einem vorbestimmten Erfassungswert des Drucks des Abgases oder der Menge der gesammelten Teichen entsprechend den Betriebsbedingungen des Motors steuert, um den Zeitpunkt der Regenerierung des Filterkörpers 4 zu steuern. Insbesondere empfängt die Steuereinrichtung 10 Erfassungssignale von verschiedenen Sensoren, wie dem Drucksensor 17, beurteilt die Betriebsbedingungen des Motors aus den erfassten Werten desselben und läßt elektrischen Strom durch das elektrische Drahtnetz 9 über Elektrodenanschlüsse 12 auf Anordnung der Steuereinrichtung 10 fließen, um das elektrische Drahtnetz 9 und dadurch den Filterkörper 4 zu erhitzen, wenn die Menge der gesammelten Teilchen einen vorbestimmten Wert erreicht, wodurch die gesammelten Teilchen erhitzt und verascht werden können. Mit anderen Worten, es werden Teilchen unter Verwendung einer geringen Luftmenge erhitzt und verbrannt, die in dem durch den Filterkörper 4 geleiteten Abgas enthalten ist, indem das Prinzip eines überschüssigen Luftanteils in einem Dieselmotor bestmöglich ausgenützt wird, wodurch die Teilchen durch Umwandlung derselben in CO&sub2; und H&sub2;O verascht und vergast werden können, die aus dem Auslaß 15 ausgestoßen werden.
Ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemäßen Abgasreinigers wird nun mit Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben. Dieses Beispiel hat den gleichen Aufbau und die gleiche Funktion wie das obige Beispiel abgesehen von einem Unterschied seiner Form. Bei diesem Beispiel ist die äußere Form des Hohlkörpers eines Faserfilters 5 so ausgebildet, daß sein Querschnitt quadratisch ist, wie die vierseitige Form in Fig. 3, während die Form des porösen Organs 2 so ausgebildet ist, daß sein Querschnitt eine der Außenform des Hohlkörpers entsprechende Quadratform besitzt. Da die Funktion des Abgasreinigers bei diesem Beispiel die gleiche ist wie beim vorangehenden Beispiel, wird deren Beschreibung weggelassen.

Claims

1. Abgasreiniger mit Filterorganen (5) zum Sammeln von Teilchen, die in dem von einem Dieselmotor ausgestoßenen Abgasen enthalten sind; elektrischen Drahtnetzen (9), die in Richtung der Abgasströmung strömungsaufwärts von den Filterorganen (5) angeordnet sind; und porösen Organen (2) aus einer Keramik, die strömungsabwärts der Filterorgane angeordnet sind; dadurch gekennzeichnet, daß die porösen Organe (2) mit einer großen Anzahl von Zellen (11) geformt sind, die mit granulierten Stoffen (7, 8) mit Brownmillerit- Struktur zum Reduzieren des NOx-Gehalts im Abgas gefüllt sind.

2. Abgasreiniger nach Anspruch 1, bei welchem die granulierten Stoffe (7, 8) aus einer Verbindung hergestellt sind, die aus der Gruppe gewählt ist, welche aus Ba&sub3;Y&sub4;O&sub9;, BaLa&sub2;O&sub4; und Ba&sub2;In&sub2;O&sub5; besteht, welche geeignet sind, einen Ordnungs-Fehlordnungs-Übergang von Sauerstofffehlern zu zeigen.

3. Abgasreiniger nach Anspruch 1, bei welchem die Filterorgane (5) jeweils aus einem Faserfilter (5) bestehen, das aus einem zufällig geschichteten keramischen nichtgewobenen Stoff hergestellt ist.

4. Abgasreiniger nach Anspruch 1, bei welchem die porösen Organe (2) aus einer Keramik bestehen, die aus der Gruppe gewählt ist, welche aus SiC, Si&sub3;N&sub4;, Cordierit und Mullit besteht.

5. Abgasreiniger nach Anspruch 1, bei welchem in den granulierten Stoffen (7, 8) eine Verbindung mit einer hohen Übergangstemperatur auf der Zuströmseite der Abgasströmung angeordnet ist, während eine Verbindung mit einer niedrigen Übergangstemperatur auf der Abströmseite der Abgasströmung angeordnet ist.

6. Abgasreiniger nach Anspruch 1, bei welchem die Filterorgane (5) aus Hohlkörpern mit einer balgartigen Innenfläche bestehen, wobei die elektrischen Drahtnetze (9) längs der Filterflächen auf den Innenseiten der Hohlkörper angeordnet sind, auf deren Außenseiten die porösen Organe (2) angeordnet sind, und wobei Abgas von den Innenseiten der Filterorgane (5) zu deren Außenseiten geleitet wird.

7. Abgasreiniger nach Anspruch 6, bei welchem die Außenformen der Hohlkörper der Filterorgane (5) so geformt sind, daß ihre Querschnitte eine zylindrische oder rechteckige Form ergeben, während die Formen der porösen Organe (2) so geformt sind, daß ihre Querschnitte eine zylindrische oder quadratische Form entsprechend den Außenformen der Hohlkörper ergeben.

8. Abgasreiniger nach Anspruch 1, bei welchem man elektrischen Strom durch die elektrischen Drahtnetze (9) strömen läßt, um durch die Filterorgane (5) gesammelte Teilchen zu erhitzen und zu veraschen.

9. Abgasreiniger nach Anspruch 1, bei welchem das NOx im Abgas, aus welchem Teilchen mit dem Filterorgan (5) gesammelt worden sind, verringert wird, wenn das Abgas in Berührung mit den granulierten Stoffen (7, 8) während ihres Durchgangs durch die granulierten Stoffe (7, 8) kommt.

10. Abgasreiniger nach Anspruch 1, welcher für den Einbau in das Auspuffrohr (1) des Dieselmotors in einem Cogenerationssystem verwendet wird.