B E S C H R E I B U N G

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Partikelfiltersystems für eine Brennkraftmaschine, wobei ein Abgasstrom über eine Gaseinlassöffnung in ein einen Partikelfilter aufnehmendes Gehäuse eintritt, in mit der Gaseinlassöffnung verschaltete Rohgaskanäle einströmt und über von den Rohgaskanälen getrennte mit einer Gasauslassöffnung in Strömungsverbindung stehende Reingaskanäle aus dem Partikelfilter ausströmen kann, wobei die Rohgaskanäle in Durchströmungsrichtung mit einem Verbindungsraum verschaltet sind und der Verbindungsraum eine von einem Verschließmechanismus beherrschte Austrittsöffnung aufweist.

Ein derartiges Partikelfiltersystem ist aus der DE 103 43 045 A1 bekannt. Dieses Partikelfiltersystem weist einen in einem Gehäuse eingesetzten Partikelfilter auf, bei dem die Rohgaskanäle, von der Einströmseite aus gesehen, an beliebiger Stelle mit einem als Sammelraum ausgebildeten Ver- bindungsraum verschaltet sind. In diesem Sammelraum werden die in den Rohgaskanälen aus dem Abgas abgeschiedenen, bei einem Regenerationsvorgang nicht verbrennbaren Aschen gesammelt und entsorgt. Dazu weist der Sammelraum eine Auffangvorrichtung auf, an die beispielsweise ein Staubsauger zur Absaugung der Aschen anschließbar ist. Diese Reini- gungsöffnung ist von der als Auslass ausgebildeten Gasauslassöffnung der Reingaskanäle getrennt. Um den Transport der Aschen in den Sammelraum zu unterstützen, kann in die Reinigungsöffnung eine eine geringe Strömung zulassende Öffnung eingelassen sein. Das durch die Öffnung ausströmende Abgas kann dann wieder dem Abgasstrom zugeführt wer- den. Die Entsorgung der Aschen wird in größeren Zeitabständen beispielsweise im Rahmen einer Inspektion durchgeführt. Andere bekannte Verfahren sehen zwar ebenfalls Geometrien vor, bei denen das ungefiltert ausströmende Abgas vorher durch rußbelegte Rohgasräume strömt. Bei diesen Verfahren existiert aber kein mit den Rohgasräu- men verschalteter Verbindungsraum, so dass jeder einzelne Rohgasraum mit einer oder mehreren Bypassöffnungen versehen werden muss, um einen Teilstrom des Gesamtabgasstroms ungefiltert passieren zu lassen. Damit erhöht sich die Gefahr, dass sich diese (notgedrungen kleinen) Öffnungen durch Ruß oder/und Aschen verschließen. Außerdem ist keine Möglichkeit zur Steuerung des Verhältnisses der gefilterten und ungefilterten Teilströme möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines offenen Partikelfiltersystems anzugeben, mit dem der Abscheidegrad der Rußpartikel aus dem Abgas erhöht werden kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein Teilabgasstrom des Abgasstroms in Abhängigkeit zumindest einer Partikelbeladung über die Austritts- öffnung ebenso wie der über die Gasauslassöffnung ausströmende Haupt- abgasstrom in die Umgebung ableitbar ist. Es handelt sich bei dem Partikelfiltersystem um ein sogenanntes offenes System, bei dem in Anwendung der gesetzlichen Vorschriften grundsätzlich immer ein Teilabgasstrom vollkommen ungereinigt in die Umgebung abgeleitet werden darf. Entsprechende Verfahren und damit einhergehende Ausgestaltungen des Partikel- filtersystems sehen dazu bisher eine Bypassleitung vor (unabhängig davon, ob es sich hierbei um eine äußere oder eine innere Bypassleitung handelt), über die eine Teilmenge eines Abgasstroms an dem Partikelfilter vorbeigeleitet wird, ohne dass es zu einer Wechselwirkung dieses Teilstroms mit dem Partikelfilter kommt. Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird dagegen immer der gesamte Abgasstrom durch die Ruß beziehungsweise Rußpartikel tragenden beziehungsweise anlagernden Rohgaskanäle geleitet. Diese Ausgestaltung lässt die volle Wechselwirkung mit Ruß oxidieren- den Inhaltsstoffen (zum Beispiel NO2) in dem Partikelfilter zu. Je nach der Partikelfilterbeladung kann ein Teilabgasstrom ebenso wie der Hauptab- gasstrom in die Umgebung abgeleitet werden. Wenn es aber die aktuelle Partikelfilterbeladung zulässt, sieht es das erfindungsgemäße Verfahren ausdrücklich darüber hinaus (wie nachfolgend noch dargestellt wird) vor, den Teilabgasstrom ganz abzustellen. Das erfindungsgemäße Verfahren verbessert die Funktion beziehungsweise den Wirkungsgrad wesentlich gegenüber einem Verfahren mit einer sogenannten Bypassleitung zu einem Partikelfiltersystem .

In Weiterbildung der Erfindung wird der Teilabgasstrom und der Hauptab- gasstrom zusammengeführt in die Umgebung abgeleitet werden. Dabei werden der Teilabgasstrom und der Hauptabgasstrom bevorzugt in dem

Gehäuse zusammengeführt. Somit können die aus der Austrittsöffnung austretenden Gase direkt mit den aus den Reingaskanälen austretenden

Reingasen zusammengeführt werden und dieser Mischgasstrom tritt durch die Gasauslassöffnung aus dem Gehäuse aus.

In Weiterbildung der Erfindung ist der über die Austrittsöffnung ausströmende Teilabgasstrom zu der Gasauslassöffnung hin ausgerichtet, beziehungsweise die entsprechende Ausgestaltung sieht vor, dass die Austritts- Öffnung auf der der Gasauslassöffnung zugewandten Seite des Gehäuses ausgerichtet ist. Diese Ausgestaltung gewährleistet, dass die Teilgasströme zumindest weitestgehend die gleiche Strömungsrichtung aufweisen und keine gegenseitige nachteilige Strömungsbeeinflussung auftritt.

In Weiterbildung der Erfindung ist der als Drosselkörper ausgebildete Verschließmechanismus während des Betriebs des Partikelfiltersystems verstellbar. Diese Verstellung erfolgt insbesondere in Abhängigkeit der Partikelfilterbeladung. Somit ist ein Verfahren beziehungsweise ein System erfunden, mit dem immer der optimale Abscheidegrad erreicht wird. Der Drosselkörper kann beliebig ausgestaltet sein und es können auch mehrere Drosselkörper vorgesehen sein.

In einer vorteilhaften weiteren Ausgestaltung ist der Drosselkörper zwischen einer verschlossenen Stellung und einer zumindest eine turbulente - A -

Strömung in der Austrittsöffnung bildenden offenen Stellung verstellbar. Die verschlossene Stellung wird also eingestellt, wenn der Partikelfilter Rußpartikel aufnehmen kann. Die zumindest eine turbulente Strömung ermöglichende offene Stellung gewährleistet, dass sich die Austrittsöffnung beziehungsweise der Strömungsspalt unter keinen Umständen mit Rußpartikeln zusetzen, also verstopfen kann. Es wird also auch bei für eine längere Zeit nicht durchführbarer Regeneration der Partikelfilter in jedem Fall eine Beschädigung beziehungsweise Zerstörung desselben verhindert.

Beispielsweise kann der Drosselkörper als kegelförmiger Stopfen ausgebildet sein, der entsprechend seiner Position zu der Austrittsöffnung einen größeren oder kleineren Austrittsringspalt aus dem Verbindungsraum freigibt. Der Verbindungsraum kann im Rahmen der Erfindung beliebig klein ausgebildet sein. Auch kann der Verbindungsraum beispielsweise bei kreuzweise angeordneten Rohgaskanälen und Reingaskanälen an nahezu beliebiger Stelle entlang der Strömungsrichtung der Rohgaskanäle angeordnet sein. Auch ist es möglich, bei einer von dem kreisförmigen Außenumfang radial zur Mitte gerichteten Strömung eines zylinderförmigen Partikelfilters den Verbindungsraum außerhalb der Mitte beziehungsweise der Mittellinie anzuordnen. Dadurch ergeben sich je nach der Eintrittsstelle oder der Eintrittsebene unterschiedlich lange Rohgaskanäle.

Mit dem erfindungsgemäßen Partikelfiltersystem ist es also möglich, bei günstigen Bedingungen für eine NO ₂ -Regeneration die Austrittsöffnung stark zu drosseln oder ganz zu verschließen. Bei ungünstigen Bedingungen für eine NO ₂ -Regeneration kann dagegen die Austrittsöffnung teilweise geöffnet werden. Dadurch ist dann ein optimales "offenes Filtersystem" geschaffen. Es ist aber im Rahmen der Erfindung auch vorgesehen, dass der Drosselkörper immer in eine zumindest eine turbulente Strömung in der Austrittsöffnung bildende Stellung eingestellt ist. Auch für diesen Fall weist das erfindungsgemäße Verfahren beziehungsweise die entsprechende Ausgestaltung gegenüber bekannten Systemen die zuvor geschilderten Vorteile auf. Aschen, also nicht verbrennbare von der Brennkraftmaschine emittierte Bestandteile, werden mit dem beschriebenen Verfahren auch, gegebenenfalls aber in einem geringeren Umfang, gesammelt.

Weiterhin agglomerieren die in dem Teilabgasstrom mitgeführten Rußparti- kel bei der Durchströmung durch die Rohgaskanäle miteinander. Dies erfolgt dadurch, dass sich (beispielsweise hervorgerufen durch eine niedrige Strömungsgeschwindigkeit) Rußpartikel an den Wänden der Rohgaskanäle übereinander und nebeneinander ablagern und anschließend sich die Agglomerate wieder lösen.

In Weiterbildung der Erfindung wird der Teilabgasstrom nach dem Austritt aus der Austrittsöffnung in eine bevorzugt als Grobabscheider ausgebildete Abscheidevorrichtung eingeleitet. Entsprechend ist der Austrittsöffnung eine Abscheidevorrichtung nachgeschaltet. Diese Abscheidevorrichtung ist bevorzugt ein Grobabscheider, mit dem zumindest eine Teilmenge von Rußpartikeln beziehungsweise Agglomeraten (und Aschen) aus dem den Grobabscheider durchströmenden Abgasstrom ausgeschieden und bei einer zusammen mit der Regeneration des Partikelfilters durchgeführten oder auch unabhängig davon durchgeführten Regeneration entfernt wer- den. Dabei ist der Grobabscheider bevorzugt ein Impaktor oder ein Zyklon.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in den Fig. dargestelltes Ausführungsbeispiel beschrieben ist. Es zeigen:

Fig. 1 in einer Prinzipdarstellung die Ausgestaltung des zur Durchführung des Verfahrens ausgebildeten Partikelfiltersystems.

Das Partikelfiltersystem weist ein insbesondere aus einem metallischen Werkstoff gefertigtes Gehäuse 1 auf, das in geeigneter Weise in den Abgasstrang einer Brennkraftmaschine eingesetzt ist. Das zylinderförmig ausgebildete Gehäuse 1 weist eine Gaseinlassöffnung 2, durch die der Abgasstrom 15 in das System eintritt, und eine Gasauslassöffnung 3 auf, die beide mit einem (nicht dargestellten) Flansch zur Einbindung in die Abgas- leitung versehen sind. In das Gehäuse 1 ist ein Partikelfilter 4 eingesetzt, dessen Eingangsseite mit der Gaseinlassöffnung 2 verschaltet ist. Der Partikelfilter 4 kann, wie in der Zeichnung dargestellt, in ein eigenes Partikelfiltergehäuse 5 eingesetzt in dem Gehäuse 1 angeordnet sein oder aber auch direkt in das Gehäuse 1 integriert sein. Der Partikelfilter 4 ist als sogenannter Wallflowfilter ausgebildet und bevorzugt aus einem keramischen Material hergestellt. Der Partikelfilter 4 weist Rohgaskanäle 6 und Reingaskanäle 7 auf, die durch Wände voneinander getrennt sind. Der durch die Gaseinlassöffnung 2 in die Rohgaskanäle 6 einströmende Abgasstrom 15 durchströmt die Rohgaskanäle 6 und kann unter Abscheidung von Rußpartikeln und Aschen die Wände zu den Reingaskanälen 7 durchdringen und ein Hauptabgasstrom 14 verlässt diese durch einen durch Pfeile gekennzeichneten Auslass 8. Die Rohgaskanäle 6 und die Reingaskanäle 7 können in beliebiger Anordnung und Struktur zueinander angeordnet sein, so zum Beispiel als zueinander parallele Kanäle oder aber auch unter einem beliebigen Winkel zueinander angeordnete Kanäle. Dabei können die Kanäle selbst eine beliebige Form und Ausgestaltung aufweisen. Eine Besonderheit dieses Wallflowfilters ist es, dass die Rohgaskanäle 6 in Strömungsrichtung von der Gaseinlassöffnung 2 in einen (in der Zeichnung ge- genüberliegenden) Verbindungsraum 9 einmünden. Der Verbindungsraum 9 kann aber je nach Ausgestaltung des Partikelfilters 4 auch an einer anderen Stelle in dem Partikelfilter 4 angeordnet sein.

Der Verbindungsraum 9 weist eine Austrittsöffnung 10 auf, die von einem Verschluss in Form eines Drosselkörpers 11 einstellbar verschließbar ist. Durch die Austrittsöffnung strömt ein von der Stellung des Drosselkörpers abhängiger Teilabgasstrom 13 hindurch. Dieser Austrittsöffnung 10 ist eine insbesondere als Grobabscheider ausgebildete Abscheidevorrichtung 11 nachgeordnet.

Der aus der Abscheidevorrichtung 11 austretende Teilabgasstrom 13 wird mit aus dem Auslass 8 aus den Reingaskanälen 7 austretenden Hauptabgasstrom 13 zusammengeführt und der zusammengeführte Strom verlässt das Partikelfiltersystem über die Gasauslassöffnung 3. Bezugszeichen

1 Gehäuse

2 Gaseinlassöffnung

3 Gasauslassöffnung

4 Partikelfilter

5 Partikelfiltergehäuse

6 Rohgaskanal

7 Reingaskanal

8 Auslass

9 Verbindungsraum

10 Austrittsöffnung

1 1 Drosselkörper

12 Abscheidevorrichtung

13 Teilabgasstrom

14 Hauptabgasstrom

15 Abgasstrom