DE10114972B4 - Device for cleaning the exhaust gas of an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zum Reinigen des Abgases eines Verbrennungsmotors, umfassend einen im Abgassystem angeordneten Teilchenfilter, auf dem die zurückgehaltenen Teilchen oxidiert werden, und eine Umgehungsleitung, durch die das Abgas den Teilchenfilter umgehen kann, wobei der Teilchenfilter abhängig von der Temperatur des Teilchenfilters eine bestimmte Menge Teilchen oxidieren und entfernen kann, und wenn eine Menge an eingespritztem Kraftstoff kleiner ist als eine festgelegte Menge, ein Teil des Abgases veranlaßt wird, den Umweg durch die Umgehungsleitung zu nehmen, wobei die Menge des umgeleiteten Abgases basierend auf der Menge des eingespritzten Kraftstoffs bestimmt wird.Device for cleaning the exhaust gas of an internal combustion engine, comprising a particle filter arranged in the exhaust system, on which the retained particles are oxidized, and a bypass line through which the exhaust gas can bypass the particle filter, the particle filter oxidizing a certain amount of particles depending on the temperature of the particle filter and if an amount of injected fuel is less than a predetermined amount, causing a portion of the exhaust gas to take the detour through the bypass line, the amount of bypassed exhaust gas being determined based on the amount of injected fuel.
Description
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
1. Gebiet der Erfindung1. Field of the invention
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen des Abgases eines Verbrennungsmotors.The invention relates to a device for cleaning the exhaust gas of an internal combustion engine.
2. Beschreibung des Standes der Technik2. Description of the Related Art
Das Abgas eines Verbrennungsmotors und insbesondere eines Dieselmotors enthält Feststoffteilchen, die Kohlenstoff als Hauptbestandteil umfassen. Feststoffteilchen sind schädliche Materialien und daher wurde vorgeschlagen, einen Teilchenfilter im Abgassystem vorzusehen, um die Teilchen zurückzuhalten, bevor sie in die Atmosphäre entweichen. In einem solchen Teilchenfilter müssen die zurückgehaltenen Teilchen verbrannt und beseitigt werden, um eine Erhöhung des Widerstandes für das Abgas aufgrund von verstopften Maschen zu verhindern.The exhaust gas of an internal combustion engine, and in particular a diesel engine, contains particulate matter comprising carbon as a main component. Particulates are harmful materials and therefore it has been proposed to provide a particulate filter in the exhaust system to retain the particles before they escape into the atmosphere. In such a particulate filter, the retained particles must be burned and eliminated to prevent an increase in the resistance to the exhaust due to clogged mesh.
Wenn bei solch einer Regeneration des Teilchenfilters die Temperatur der Teilchen über etwa 600°C steigt, entzünden sie sich und verbrennen. Üblicherweise ist die Temperatur des Abgases eines Dieselmotors jedoch deutlich niedriger als 600°C, und daher wird eine Heizvorrichtung benötigt, um den Teilchenfilter selbst zu erwärmen.With such regeneration of the particulate filter, if the temperature of the particulate rises above about 600 ° C, it ignites and burns. However, the temperature of the exhaust gas of a diesel engine is usually much lower than 600 ° C, and therefore a heater is needed to heat the particulate filter itself.
Die geprüfte japanische Patentveröffentlichung
Wenn der vorstehend genannte Filter verwendet wird, beträgt die Temperatur des Abgases jedoch nicht immer etwa 400°C. Außerdem kann eine große Menge an Feststoffteilchen von dem Motor ausgestoßen werden. Somit können sich Teilchen, die nicht jedesmal verbrannt und beseitigt werden können, auf dem Filter absetzen.However, when the above-mentioned filter is used, the temperature of the exhaust gas is not always about 400 ° C. In addition, a large amount of particulates may be ejected from the engine. Thus, particles that can not be burned each time can be deposited on the filter.
Wenn sich eine bestimmte Teilchenmenge auf dem Filter absetzt, sinkt bei diesem Filter die Fähigkeit zum Verbrennen und Beseitigen von Feststoffteilchen so stark ab, daß der Filter sich nicht selbst regenerieren kann. Daher kann es, wenn lediglich ein solcher Filter im Abgassystem angeordnet wird, relativ schnell zu einem Verstopfen der Filtermaschen kommen.When a certain amount of particulate settles on the filter, the ability to burn and remove particulates from the filter decreases so much that the filter can not regenerate itself. Therefore, if only such a filter is placed in the exhaust system, clogging of the filter meshes may occur relatively quickly.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Daher ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, eine Vorrichtung zum Reinigen des Abgases eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, die ein Verstopfen der Maschen des Teilchenfilters durch darauf zurückgehaltene Teilchen verhindern kann.Therefore, it is an object of this invention to provide an apparatus for purifying the exhaust gas of an internal combustion engine which can prevent clogging of the meshes of the particulate filter by particles retained thereon.
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Reinigen des Abgases eines Verbrennungsmotors gemäß einem der Ansprüche 1, 4, 5 und 8.The invention relates to a device for cleaning the exhaust gas of an internal combustion engine according to any one of
Bevorzugte Ausgestaltungen davon sind Gegenstand der Ansprüche 2, 3, 6, 7, 9 und 10.Preferred embodiments thereof are the subject matter of
Gemäß dieser Erfindung wird eine erste Vorrichtung zum Reinigen des Abgases eines Verbrennungsmotors bereitgestellt, die einen im Abgassystem angeordneten Teilchenfilter, auf dem die zurückgehaltenen Teilchen oxidiert werden, und eine Umgehungsleitung, durch die das Abgas den Teilchenfilter umgehen kann, umfaßt, wobei der Teilchenfilter abhängig von der Temperatur des Teilchenfilters eine bestimmte Teilchenmenge oxidieren und beseitigen kann, und, wenn eine Menge an eingespritztem Kraftstoff kleiner ist als eine festgelegte Menge, ein Teil des Abgases veranlaßt wird, den Umweg über die Umgehungsleitung zu nehmen wobei die Menge des umgeleiteten Abgases basierend auf der Menge des eingespritzten Kraftstoffs bestimmt wird.According to this invention, there is provided a first apparatus for purifying the exhaust gas of an internal combustion engine, comprising an exhaust gas particulate filter on which the retained particulates are oxidized and a bypass conduit through which the exhaust gas can bypass the particulate filter, the particulate filter depending on the temperature of the particulate filter can oxidize and eliminate a certain amount of particulates, and, when an amount of injected fuel is less than a predetermined amount, a part of the exhaust gas is caused to bypass the bypass line, the amount of the recirculated exhaust gas being based on the Amount of injected fuel is determined.
Gemäß dieser Erfindung wird eine zweite Vorrichtung zum Reinigen des Abgases eines Verbrennungsmotors bereitgestellt, die einen im Abgassystem angeordneten Teilchenfilter, auf dem die zurückgehaltenen Teilchen oxidiert werden, und eine Umgehungsleitung, durch die das Abgas den Teilchenfilter umgehen kann, umfaßt, wobei der Teilchenfilter ein Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff trägt, vom Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff freigesetzter aktiver Sauerstoff die zurückgehaltenen Teilchen auf dem Teilchenfilter oxidiert, das Freisetzungsmittel für den aktiven Sauerstoff NOx festhält, um das NOx mit Sauerstoff zu kombinieren, wenn ein Sauerstoffüberschuß in der Umgebung vorhanden ist, und kombinierten NOx/Sauerstoff freisetzt, wodurch er zu NOx und aktivem Sauerstoff abgebaut wird, wenn die Sauerstoffkonzentration der Umgebung sinkt, der Teilchenfilter abhängig von der Temperatur des Teilchenfilters eine bestimmte Teilchenmenge oxidieren und beseitigen kann, und, wenn die Menge an eingespritztem Kraftstoff kleiner ist als eine festgelegte Menge, ein Teil des Abgases veranlaßt wird, den Umweg durch die Umgehungsleitung zu nehmen, wobei die Menge des umgeleiteten Abgases basierend auf der Menge des eingespritzten Kraftstoffs bestimmt wird.According to this invention, there is provided a second apparatus for purifying the exhaust gas of an internal combustion engine comprising an exhaust gas particulate filter on which the retained particulates are oxidized and a bypass conduit through which the exhaust gas can bypass the particulate filter, the particulate filter being a release agent for active oxygen, active oxygen released from the active oxygen release agent carries the retained particles on the particulate filter oxidized, the active oxygen release agent NO x to combine the NO x with oxygen when there is an excess of oxygen in the environment, and release combined NO x / oxygen, thereby degrading to NO x and active oxygen as the ambient oxygen concentration decreases, the particulate filter becomes dependent on the temperature of the particulate filter can oxidize and eliminate a certain amount of particulates, and, if the amount of injected fuel is less than a predetermined amount, causing a portion of the exhaust gas to bypass the bypass, the amount of bypassed exhaust gas being based on the amount of fuel injected is determined.
Gemäß dieser Erfindung wird eine dritte Vorrichtung zum Reinigen der Abgase eines Verbrennungsmotors bereitgestellt, die einen im Abgassystem angeordneten Teilchenfilter, auf dem die zurückgehaltenen Teilchen oxidiert werden, und eine Umgehungsleitung, durch die das Abgas den Teilchenfilter umgehen kann, umfaßt, wobei der Teilchenfilter abhängig von der Temperatur des Teilchenfilters eine bestimmte Teilchenmenge oxidieren und beseitigen kann, und, wenn eine Temperatur des Abgases niedriger ist als eine festgelegte Temperatur, ein Teil des Abgases veranlaßt wird, den Umweg über die Umgehungsleitung zu nehmen, wobei die Menge des umgeleiteten Abgases basierend auf der Temperatur des Abgases bestimmt wird.According to this invention, there is provided a third apparatus for purifying the exhaust gases of an internal combustion engine, comprising an exhaust gas particulate filter on which the retained particulates are oxidized and a bypass conduit through which the exhaust gas can bypass the particulate filter, the particulate filter depending on the temperature of the particulate filter can oxidize and eliminate a certain amount of particulates, and, when a temperature of the exhaust gas is lower than a predetermined temperature, a part of the exhaust gas is caused to bypass the bypass, the amount of the recirculated exhaust gas being based on the Temperature of the exhaust gas is determined.
Gemäß dieser Erfindung wird eine vierte Vorrichtung zum Reinigen des Abgases eines Verbrennungsmotors bereitgestellt, die einen im Abgassystem angeordneten Teilchenfilter, auf dem die zurückgehaltenen Teilchen oxidiert werden, und eine Umgehungsleitung, durch die das Abgas den Teilchenfilter umgehen kann, umfaßt, wobei der Teilchenfilter ein Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff enthält, vom Feisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff freigesetzter aktiver Sauerstoff die zurückgehaltenen Teilchen auf dem Teilchenfilter oxidiert, das Freisetzungsmittel für den aktiven Sauerstoff NOx festhält, um das NOx mit Sauerstoff zu kombinieren, wenn ein Sauerstoffüberschuß in der Umgebung vorhanden ist, und den kombinierten NOx/Sauerstoff freisetzt, damit er zu NOx und aktivem Sauerstoff abgebaut wird, wenn die Sauerstoffkonzentration in der Umgebung sinkt, der Teilchenfilter abhängig von Temperatur des Teilchenfilters eine bestimmte Teilchenmenge oxidieren und beseitigen kann, und, wenn eine Abgastemperatur niedriger ist als eine festgelegte Temperatur, ein Teil des Abgases veranlaßt wird, den Umweg durch die Umgehungsleitung zu nehmen, wobei die Menge des umgeleiteten Abgases basierend auf der Temperatur des Abgases bestimmt wird.According to this invention, there is provided a fourth apparatus for purifying the exhaust gas of an internal combustion engine comprising an exhaust gas particulate filter on which the retained particulates are oxidized and a bypass conduit through which the exhaust gas can bypass the particulate filter, the particulate filter being a release agent containing active oxygen, the retained particles oxidized by Feisetzungsmittel of active oxygen released active oxygen on the particulate filter, holding the release agent for the active oxygen NO x to combine the NO x with oxygen when an excess of oxygen in the area is available, and releases the combined NO x / oxygen to degrade it to NO x and active oxygen as the concentration of oxygen in the environment decreases, the particulate filter can oxidize and eliminate a certain amount of particulates depending on the temperature of the particulate filter, and, when an exhaust gas temperature is lower than a predetermined temperature, a part of the exhaust gas is made to take the detour through the bypass line, wherein the amount of the recirculated exhaust gas is determined based on the temperature of the exhaust gas.
Die Erfindung wird aus der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, die nachstehend angegeben ist, zusammen mit den begleitenden Zeichnungen besser verstanden.The invention will be better understood from the description of the preferred embodiments of the invention given below together with the accompanying drawings.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Die Zeichnungen bedeuten:The drawings mean:
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMDESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT
Wie in
Auf der anderen Seite ist jeder Kraftstoffinjektor
Das Bezugszeichen
Wie in den
Üblicherweise wird die zusätzliche Kraftstoffeinspritzung (Qa) nicht durchgeführt und es wird lediglich die Haupt-Kraftstoffeinspritzung (Qm) durchgeführt.
Wenn die EGR-Rate erhöht wird, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/F zu verringern, wie in
Das Folgende läßt sich aus den Ergebnissen des in den
Zweitens, wenn die Menge an erzeugtem Rauch, das heißt die Menge an erzeugtem Ruß, praktisch Null wird, wie in
Zusammengefaßt ergibt sich aus diesen Überlegungen auf der Grundlage der Versuche, die in
Die Temperatur des Kraftstoffs und des Gases um den Kraftstoff zum Zeitpunkt des Abbruchs des Wachstumsprozesses von Kohlenwasserstoffen im Stadium des Rußvorläufers, das heißt die vorstehende bestimmte Temperatur, ändert sich abhängig von verschiedenen Faktoren, wie der Kraftstoffart, dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis und dem Kompressionsverhältnis, daher kann man sie nicht genau voraussagen, aber diese bestimmte Temperatur hängt eng mit der Menge des erzeugten NOx zusammen. Daher kann diese bestimmte Temperatur bis zu einem gewissen Grad aus der Menge des erzeugten NOx bestimmt werden. Das heißt, je größer die EGR-Rate ist, desto geringer wird die Temperatur des Kraftstoffs und des diesen umgebenden Gases zum Zeitpunkt der Verbrennung und desto geringer wird die Menge des erzeugten NOx. Zu dem Zeitpunkt, wenn die Menge des erzeugten NOx etwa 10 ppm oder weniger wird, wird fast kein Ruß mehr erzeugt. Daher entspricht die vorstehende bestimmte Temperatur im wesentlichen der Temperatur zu dem Zeitpunkt, wenn die Menge des erzeugten NOx etwa 10 ppm oder weniger wird.The temperature of the fuel and the gas around the fuel at the time of stopping the growth process of hydrocarbons at the stage of the soot precursor, that is, the above certain temperature, changes depending on various factors such as the fuel type, the air / fuel ratio and the compression ratio therefore they can not predict exactly, but this certain temperature is closely related to the amount of nO x produced together. Therefore, this particular temperature can be determined to some extent from the amount of NO x produced. That is, the larger the EGR rate, the lower the temperature of the fuel and the gas surrounding it at the time of combustion and the lower the amount of NO x generated. At the time when the amount of generated NO x becomes about 10 ppm or less, almost no soot is generated. Therefore, the above certain temperature substantially corresponds to the temperature at the time when the amount of generated NO x becomes about 10 ppm or less.
Sobald Ruß erzeugt wurde, ist es unmöglich, ihn durch eine Nachbehandlung mittels eines Katalysators mit Oxidationsfunktion zu reinigen. Im Gegensatz dazu kann ein Rußvorläufer oder ein Kohlenwasserstoff-Zustand davor leicht durch eine Nachbehandlung mittels eines Katalysators mit Oxidationsfunktion gereinigt werden. Daher ist es für das Reinigen von Abgas extrem wirksam, daß die Kohlenwasserstoffe aus der Brennkammer
Um das Wachstum der Kohlenwasserstoffe im Stadium vor der Rußerzeugung zu beenden, ist es nunmehr notwendig, die Temperatur des Kraftstoffs und des diesen umgebenden Gases zum Zeitpunkt der Verbrennung in der Brennkammer
Das heißt, wenn lediglich Luft den Kraftstoff umgibt, regiert der verdampfte Kraftstoff sofort mit dem Sauerstoff in der Luft und verbrennt. In diesem Fall erhöht sich die Temperatur der Luft in einiger Entfernung vom Kraftstoff nicht so sehr. Nur die Temperatur um den Kraftstoff herum wird lokal extrem hoch. Das heißt, zu diesem Zeitpunkt absorbiert die Luft in einiger Entfernung vom Kraftstoff die Verbrennungswärme des Kraftstoffs kaum. Da die Verbrennungstemperatur lokal extrem hoch wird, erzeugen in diesem Fall die unverbrannten Kohlenwasserstoffe, die die Verbrennungswärme aufnehmen, Ruß. That is, when only air surrounds the fuel, the vaporized fuel immediately reacts with the oxygen in the air and burns. In this case, the temperature of the air at some distance from the fuel does not rise so much. Only the temperature around the fuel becomes extremely high locally. That is, at this time, the air at some distance from the fuel scarcely absorbs the heat of combustion of the fuel. In this case, as the combustion temperature locally becomes extremely high, the unburned hydrocarbons which absorb the heat of combustion generate soot.
Andererseits ist die Situation, wenn Kraftstoff sich in einem Mischgas aus einer großen Menge inertem Gas und einer kleinen Menge Luft befindet, etwas anders. In diesem Fall dispergiert der verdampfte Kraftstoff in die Umgebung und reagiert mit dem Sauerstoff, der mit dem inerten Gas gemischt ist, und verbrennt. In diesem Fall wird die Verbrennungswärme durch das umgebende inerte Gas absorbiert, so daß die Verbrennungstemperatur nicht mehr so stark steigt. Das heißt, die Verbrennungstemperatur kann niedrig gehalten werden. Das heißt, die Anwesenheit von inertem Gas spielt eine wichtige Rolle bei der Senkung der Verbrennungstemperatur. Es ist möglich, die Verbrennungstemperatur durch die Wärmeabsorptionswirkung des inerten Gases niedrig zu halten.On the other hand, when fuel is in a mixed gas of a large amount of inert gas and a small amount of air, the situation is somewhat different. In this case, the vaporized fuel disperses into the environment and reacts with the oxygen mixed with the inert gas and burns. In this case, the heat of combustion is absorbed by the surrounding inert gas, so that the combustion temperature does not increase so much. That is, the combustion temperature can be kept low. That is, the presence of inert gas plays an important role in lowering the combustion temperature. It is possible to keep the combustion temperature low by the heat absorbing effect of the inert gas.
In diesem Fall ist, um die Temperatur des Kraftstoffs und des ihn umgebenden Gases auf eine Temperatur unter die Temperatur, bei der Ruß erzeugt wird, zu senken, eine genügend große Menge an inertem Gas notwendig, um eine ausreichende Wärmemenge zu absorbieren, um die Temperatur zu senken. Wenn die Menge an Kraftstoff steigt, erhöht sich daher die Menge des benötigten inerten Gases ebenfalls. Man beachte, daß, je größer in diesem Fall die spezifische Wärme des inerten Gases ist, desto stärker die wärmeabsorbierende Wirkung wird. Daher wird ein Gas mit einer hohen spezifischen Warme als inertes Gas bevorzugt. In diesem Zusammenhang läßt sich sagen, daß es, da CO2 und EGR-Gas eine relative hohe spezifische Wärme aufweisen, bevorzugt ist, EGR-Gas als inertes Gas zu verwenden.In this case, in order to lower the temperature of the fuel and the gas surrounding it to a temperature below the temperature at which soot is generated, a sufficiently large amount of inert gas is necessary to absorb a sufficient amount of heat to the temperature to lower. Therefore, as the amount of fuel increases, the amount of inert gas required also increases. Note that the larger the specific heat of the inert gas in this case, the stronger the heat-absorbing effect becomes. Therefore, a gas having a high specific heat is preferable as an inert gas. In this connection, since CO 2 and EGR gas have a relatively high specific heat, it is preferable to use EGR gas as an inert gas.
Wenn das EGR-Gas stark abgekühlt wird, wie von Kurve (A) in
Andererseits, wenn das EGR-Gas leicht abgekühlt wird, wie von Kurve (B) in
Außerdem, wenn das EGR-Gas nicht zwangsgekühlt wird, wie von der Kurve (C) in
Man beachte, daß
Wenn die Menge des eingespritzten Kraftstoffs steigt, erhöht sich die Menge der zum Zeitpunkt der Verbrennung erzeugten Wärme, so daß, um die Temperatur des Kraftstoffs und des diesen umgebenden Gases bei einer Temperatur unter der Temperatur, bei der Ruß erzeugt wird, zu halten, die Menge der vom EGR-Gas erzeugten Wärme erhöht werden muß. Daher muß, wie in
Andererseits übersteigt im Motorbelastungsbereich (Z2) von
Wie vorstehend erklärt, zeigt
Das heißt, wenn für ein fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis gesorgt wird, liegt der Kraftstoff im Überschuß vor, aber da die Verbrennungstemperatur auf eine niedrige Temperatur gesenkt ist, wandelt sich der überschüssige Kraftstoff nicht in Ruß um und daher wird kein Ruß erzeugt. Außerdem wird zu diesem Zeitpunkt nur eine äußerst kleine Menge NOx erzeugt. Andererseits wird, wenn das durchschnittliche Luft/Kraftstoff-Verhältnisses mager ist oder wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis entspricht, eine kleine Menge Ruß erzeugt, wenn die Verbrennungstemperatur steigt, aber die Verbrennungstemperatur wird auf eine niedrige Temperatur gesenkt, und daher wird überhaupt kein Ruß erzeugt. Außerdem wird nur eine äußerst geringe Menge an NOx erzeugt.That is, when providing a rich air-fuel ratio, the fuel is in excess, but since the combustion temperature is lowered to a low temperature, the excess fuel does not turn into soot, and therefore no soot is generated. In addition, only a very small amount of NO x is generated at this time. On the other hand, when the average air / fuel ratio is lean or when the air / fuel ratio is equal to the stoichiometric air / fuel ratio, a small amount of soot is generated as the combustion temperature increases, but the combustion temperature is lowered to a low temperature , and therefore no soot is generated at all. In addition, only a very small amount of NO x is generated.
Auf diese Weise wird im Betriebsbereich mit geringer Motorbelastung (Z1) unabhängig vom Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das heißt, unabhängig davon, ob ein fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis oder das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis oder ein im Durchschnitt mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnisses vorliegt, kein Ruß erzeugt und die Menge an erzeugtem NOx wird äußerst klein. Daher läßt sich angesichts der Verbesserung der Kraftstoff-Verbrauchsrate sagen, daß es bevorzugt ist, den Durchschnitt des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses mager zu machen.In this way, in the low engine load operating range (Z1), regardless of the air / fuel ratio, that is, whether a rich air / fuel ratio or the stoichiometric air / fuel ratio or an average lean air / fuel Ratio, no soot is generated, and the amount of NO x generated becomes extremely small. Therefore, in view of the improvement of the fuel consumption rate, it can be said that it is preferable to make the average of the air-fuel ratio lean.
Übrigens kann nur dann, wenn die Motorbelastung relativ niedrig ist und die Menge der erzeugten Wärme gering ist, die Temperatur des Kraftstoffes und des den Kraftstoff umgebenden Gases bei der Verbrennung unter eine Temperatur gesenkt werden, bei der der Vorgang des Rußwachstums auf halbem Wege abbricht. Daher wird bei der Ausführungsform dieser Erfindung, bei der die Motorbelastung relativ niedrig ist, die Temperatur des Kraftstoffs und des den Kraftstoff umgebenden Gases bei der Verbrennung auf unter eine Temperatur gesenkt, bei der der Vorgang des Rußwachstums auf halbem Wege abbricht und daher wird eine erste Verbrennung, d. h. eine Niedertemperaturverbrennung, durchgeführt. Wenn die Motorbelastung relativ hoch ist, wird eine zweite Verbrennung, d. h. eine normale Verbrennung, wie üblich durchgeführt. Hierbei ist, wie aus der vorstehenden Erklärung hervorgeht, die erste Verbrennung, d. h. die Niedertemperaturverbrennung, eine Verbrennung, bei der die Menge an inertem Gas in der Brennkammer größer ist als die ungünstigste Menge an inertem Gas, die die maximale Menge an erzeugtem Ruß bewirkt, und darum wird überhaupt kein Ruß erzeugt. Die zweite Verbrennung, d. h. die normale Verbrennung, ist eine Verbrennung, bei der die Menge an inertem Gas in der Brennkammer kleiner ist als die ungünstigste Menge an inertem Gas.Incidentally, only when the engine load is relatively low and the amount of generated heat is small, the temperature of the fuel and the gas surrounding the fuel in the combustion can be lowered below a temperature at which the process of soot growth stops halfway. Therefore, in the embodiment of this invention in which the engine load is relatively low, the temperature of the fuel and the gas surrounding the fuel in the combustion is lowered below a temperature at which the process of soot growth stops midway and therefore becomes a first Combustion, ie a low-temperature combustion performed. When the engine load is relatively high, a second combustion, ie, normal combustion, is performed as usual. Here, as is apparent from the above explanation, the first combustion, ie, the low-temperature combustion, is a combustion in which the amount of inert gas in the combustion chamber is larger than the worst-case amount of inert gas that causes the maximum amount of generated soot, and therefore no soot is produced at all. The second combustion, ie normal combustion, is a combustion in which the amount of inert gas in the combustion chamber is less than the worst-case amount of inert gas.
Das heißt, wenn die Betriebszustand des Motors der erste Betriebsbereich (I) ist und die Niedertemperaturverbrennung durchgeführt wird und falls die benötigte Motorbelastung (L) den ersten Grenzbereich X(N), der eine Funktion der Motordrehzahl (N) ist, übersteigt, wird entschieden, daß der Motorbetriebsbereich in den zweiten Betriebsbereich (II) wechselt, und daher wird die normale Verbrennung durchgeführt. Falls danach die benötigte Motorbelastung (L) unter den zweiten Grenzbereich Y(N), der eine Funktion der Motorgeschwindigkeit (N) ist, sinkt, wird entschieden, daß der Motorbetriebsbereich in den ersten Betriebsbereich (I) wechselt, und daher wird wieder die Niedertemperaturverbrennung durchgeführt.That is, when the operating state of the engine is the first operating region (I) and the low-temperature combustion is performed and if the required engine load (L) exceeds the first limit region X (N) which is a function of the engine speed (N), a decision is made in that the engine operating range changes to the second operating range (II), and therefore the normal combustion is performed. If thereafter the required engine load (L) falls below the second limit range Y (N) which is a function of the engine speed (N), it is judged that the engine operating range is changed to the first operating range (I), and therefore the low temperature combustion again becomes carried out.
Mit anderen Worten werden im ersten Betriebsbereich (I) der Öffnungsgrad des Drosselventils
Im Leerlauf wird das Drosselventil
Andererseits, erhöht sich, wenn der Motorbetriebsbereich vom ersten Betriebsbereich (I) zum zweiten Betriebsbereich (II) wechselt, der Öffnungsgrad des Drosselventils
Im zweiten Betriebsbereich (II) wird die normale Verbrennung wie üblich durchgeführt. Diese Verbrennung verursacht in gewissem Umfang eine Erzeugung von Ruß und NOx. Ihr thermischer Wirkungsgrad ist jedoch höher als der der Niedertemperaturverbrennung. Daher sinkt, wenn der Motorbetriebsbereich vom ersten Betriebsbereich (I) zum zweiten Betriebsbereich (II) wechselt, die Menge an eingespritztem Kraftstoff in einer Stufe, wie in
Im zweiten Betriebsbereich (II) wird das Drosselventil
Das heißt, die bei der Verbrennung erzeugte Wärmemenge nimmt ab, wenn die benötigte Motorbelastung (L) abnimmt. Darum kann, sogar wenn die EGR-Rate sinkt, sobald die benötigte Motorbelastung (L) abnimmt, die Niedertemperaturverbrennung durchgeführt werden. Wenn die EGR-Rate sinkt, wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis hoch. Darum erhöht sich, wie in
Ein angestrebter Öffnungsgrad (ST) des Drosselventils
Daher wechseln sich im Dieselmotor dieser Ausführungsform die erste Verbrennung, d. h. die Niedertemperaturverbrennung, und die zweite Verbrennung, d. h. die normale Verbrennung, aufgrund des Absenkungsgrades (L) des Gaspedals
Daher kann diese Vorrichtung zum Reinigen des Abgases die Seite des Teilchenfilters, an der das Abgas aufwärts strömt und die Seite des Teilchenfilters, an der das Abgas abwärts strömt, durch eine sehr einfach Konstruktion umkehren. Außerdem benötigt der Teilchenfilter eine große Öffnungsfläche, um die Einführung des Abgases zu erleichtern. In der Vorrichtung kann der Teilchenfilter mit großer Öffnungsfläche verwendet werden, ohne daß seine Befestigung am Fahrzeug Schwierigkeiten bereitet, wie in den
Außerdem zeigt
Das Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff setzt aktiven Sauerstoff frei, um die Oxidation der Teilchen zu fördern und nimmt vorzugsweise Sauerstoff auf und hält ihn zurück, wenn ein Sauerstoffüberschuß in der Umgebung vorliegt, und setzt den zurückgehaltenen Sauerstoff als aktiven Sauerstoff frei, wenn die Sauerstoffkonzentration in der Umgebung abfällt.The active oxygen release agent releases active oxygen to promote the oxidation of the particles, and preferably captures and retains oxygen when there is an excess of oxygen in the environment, and releases the retained oxygen as active oxygen when the oxygen concentration in the atmosphere Environment drops.
Als Edelmetallkatalysator wird üblicherweise Platin Pt verwendet. Als Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff wird mindestens ein Element, ausgewählt aus den Alkalimetallen, wie Kalium K, Natrium Na, Lithium Li, Cäsium Cs und Rubidium Rb, den Alkalierdmetallen, wie Barium Ba, Calcium Ca und Strontium Sr, den Seltenerdelementen, wie Lanthan La und Yttrium Y, und den Übergangsmetallen, verwendet.Platinum Pt is usually used as the noble metal catalyst. As the active oxygen releasing agent, at least one element selected from the alkali metals such as potassium K, sodium Na, lithium Li, cesium Cs and rubidium Rb, the alkaline earth metals such as barium Ba, calcium Ca and strontium Sr, the rare earth elements such as lanthanum La and yttrium Y, and the transition metals.
Als Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff wird bevorzugt ein Alkalimetall oder ein Alkalierdmetall mit einer Ionisierungstendenz, die stärker ist als diejenige von Calcium Ca, verwendet, d. h. Kalium K, Lithium Li, Cäsium Cs, Rubidium Rb, Barium Ba oder Strontium Sr.As the active oxygen releasing agent, an alkali metal or an alkaline earth metal having an ionization tendency stronger than that of calcium Ca is preferably used, that is, an alkali metal. H. Potassium K, Lithium Li, Cesium Cs, Rubidium Rb, Barium Ba or Strontium Sr.
Als nächstes wird erklärt, wie die auf dem Teilchenfilter zurückgehaltenen Teilchen durch den Teilchenfilter, der ein solches Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff trägt, oxidiert und beseitigt werden, wobei auf den Fall Bezug genommen wird, in dem Platin Pt und Kalium K verwendet werden. Die Teilchen werden auf die gleiche Weise oxidiert und entfernt, auch wenn ein anderes Edelmetall und eine anderes Alkalimetall, ein Alkalierdmetall, ein Seltenerdmetall oder ein Übergangsmetall verwendet wird.Next, how the particles retained on the particulate filter are oxidized and eliminated by the particulate filter carrying such an active oxygen release agent will be explained, referring to the case where platinum Pt and potassium K are used. The particles are oxidized and removed in the same manner even if another noble metal and another alkali metal, alkaline earth metal, rare earth metal or transition metal is used.
In einem Dieselmotor findet die Verbrennung üblicherweise unter einer Bedingung von Luftüberschuß statt und daher enthält das Abgas eine große Menge überschüssiger Luft. Das heißt, wenn das Verhältnis der Luft zum in das Ansaugsystem und die Brennkammer eingeleiteten Kraftstoff als ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases bezeichnet wird, ist das Luft/Kraftstoff-Verhältnis mager. Außerdem wird NO in der Brennkammer erzeugt und daher enthält das Abgas NO. Außerdem enthält der Kraftstoff Schwefel S, und Schwefel S reagiert mit dem Sauerstoff in der Brennkammer, wodurch SO2 gebildet wird. Demgemäß strömt das Abgas, das überschüssigen Sauerstoff, NO und SO2 enthält, in die Seite des Teilchenfilters
Die
Wie vorstehend beschrieben, enthält das Abgas eine große Menge an überschüssigem Sauerstoff. Wenn das Abgas in Kontakt mit der Abgas-Kontaktoberfläche des Teilchenfilters kommt, haftet Sauerstoff O2 auf der Platin(Pt)-Oberfläche in Form von O2 – oder O2–, wie in
Außerdem enthält das Abgas SO2, wie vorstehend beschrieben, und SO2 wird ebenfalls aufgrund eines Mechanismus, der dem des NO-Falles ähnelt, im Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff
Die Teilchen im Abgas haften an der Oberfläche des Freisetzungsmittels für aktiven Sauerstoff
Zu diesem Zeitpunkt wird außerdem auch Kaliumsulfat K2SO4, das im Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff
Andererseits handelt es sich bei dem Sauerstoff O, der zur Oberfläche des Freisetzungsmittels für aktiven Sauerstoff
Je höher die Temperatur des Teilchenfilters wird, desto mehr werden das Platin Pt und das Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff
Die durchgehende Linie in
Wenn andererseits die Menge an emittierten Teilchen (M) größer ist als die Teilchenmenge (G), die oxidiert und beseitigt werden kann, das heißt, im Bereich (II) von
Das heißt, in dem Fall, wenn die Menge an aktivem Sauerstoff nicht ausreicht, um alle Teilchen zu oxidieren, wird, wenn die Teilchen
Die zurückgebliebenen Teilchen
Daher werden im Bereich (I) von
Um zu verhindern, daß die Teilchen sich auf dem Teilchenfilter absetzen, steuert in dieser Ausführungsform die vorstehende Steuerungseinheit
Als nächstes kann bei Schritt
Als nächstes wird bei Schritt
Wenn das Ergebnis bei Schritt
Natürlich wird, wenn die Temperatur des Abgases sehr niedrig ist, das Ventilgehäuse
Übrigens steigt abhängig vom Betriebszustand des Motors die Menge der emittierten Teilchen an, und damit ist das Ergebnis bei Schritt
Andererseits sinkt, wenn das Ergebnis von Schritt
Daher wird beispielsweise während einer Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr, bei der die Temperatur des Abgases sehr niedrig wird, das gesamte Abgas veranlaßt, den Teilchenfilter zu umgehen. Wenn die Temperatur des Abgases nicht sehr niedrig ist, wird ein Teil des Abgases veranlaßt, den Teilchenfilter zu umgehen. Demgemäß wird verhindert, daß die Temperatur des Teilchenfilters stark absinkt, und daher bleibt die Teilchenmenge, die auf dem Teilchenfilter oxidiert und beseitigt werden kann, relativ hoch und ein Absetzen von Teilchen auf dem Teilchenfilter kann verhindert werden.Therefore, for example, during an interruption of the fuel supply, in which the temperature of the exhaust gas is very low, the entire exhaust gas is caused to bypass the particulate filter. If the temperature of the exhaust gas is not very low, a portion of the exhaust gas is caused to bypass the particulate filter. Accordingly, the temperature of the particulate filter is prevented from greatly decreasing, and therefore, the amount of the particulate which can be oxidized and eliminated on the particulate filter remains relatively high, and settling of particulates on the particulate filter can be prevented.
Natürlich kann in diesem Ablaufschema, wenn das Ergebnis bei Schritt
Wenn das Abgas vom ersten oder zweiten Ablaufschema veranlaßt wird, den Teilchenfilter zu umgehen, setzen, falls die Teilchen auf der Trennwand des Teilchenfilters zurückbleiben, sich keine anderen Teilchen auf den zurückgebliebenen Teilchen ab, da das Abgas umgeleitet wird. Daher können die zurückgebliebenen Teilchen von aktivem Sauerstoff, der vom Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff an der Trennwand freigesetzt wird, allmählich oxidiert und beseitigt werden. Die Menge an aktivem Sauerstoff, die vom aktiven Sauerstoff freigesetzt wird, ist begrenzt und daher kann das Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff nach dem Freisetzen von aktivem Sauerstoff, wodurch die Teilchen oxidiert und zu beseitigt werden, nicht erneut aktiven Sauerstoff freisetzen, wenn es keinen Sauerstoff aus der Umgebung absorbiert, wie vorstehend beschrieben. Wenn das gesamte Abgas den Filter umgeht, wird der Umgebung der Teilchenfilter-Trennwand kein neuer Sauerstoff zugeführt und daher wird der absorbierte und freigesetzte Sauerstoff auf dem Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff aufgrund des Sauerstoffmangels inaktiv. Daher werden die zurückgebliebenen Teilchen möglicherweise nicht vollständig oxidiert und beseitigt. Außerdem können die Teilchen, die keinen Kontakt mit dem Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff auf der Trennwand des Teilchenfilters haben, aufgrund des Sauerstoffmangels nur schwer oxidiert werden. Demgemäß ist es, wenn das Abgas veranlaßt wird, den Teilchenfilter aufgrund des ersten oder zweiten Ablaufschemas zu umgehen, bevorzugt, daß nicht das ganze Abgas veranlaßt wird, den Teilchenfilter zu umgehen, so daß zumindest ein Teil des Abgases durch den Teilchenfilter strömt. Dies muß jedoch nicht immer durchgeführt werden. Somit tritt kein Sauerstoffmangel in der Umgebung der Trennwand des Teilchenfilters auf.If the exhaust gas of the first or second flow scheme is caused to bypass the particulate filter, if the particulates remain on the partition wall of the particulate filter, no other particulate matters will be deposited on the remaining particulates as the exhaust gas is diverted. Therefore, the residual particles of active oxygen released from the active oxygen releasing agent at the partition wall can be gradually oxidized and eliminated. The amount of active oxygen released from the active oxygen is limited, and therefore the active oxygen release agent can not re-release active oxygen after releasing active oxygen, thereby oxidizing and eliminating the particles, if it does not produce oxygen the environment absorbed as above described. When all the exhaust gas bypasses the filter, no new oxygen is supplied to the environment of the particulate filter bulkhead, and therefore the absorbed and released oxygen on the active oxygen release agent becomes inactive due to the lack of oxygen. Therefore, the remaining particles may not be completely oxidized and eliminated. In addition, the particles which have no contact with the active oxygen releasing agent on the partition wall of the particulate filter are difficult to be oxidized due to the oxygen deficiency. Accordingly, when the exhaust gas is caused to bypass the particulate filter due to the first or second flowchart, it is preferable that all of the exhaust gas is not caused to bypass the particulate filter so that at least a part of the exhaust gas flows through the particulate filter. However, this does not always have to be done. Thus, no oxygen deficiency occurs in the vicinity of the partition wall of the particulate filter.
Außerdem wird im ersten und zweiten Ablaufschema das Abgas, das nicht durch den Teilchenfilter strömt, zeitweise in die Atmosphäre abgegeben. Zu dieser Zeit ist jedoch im ersten Ablaufschema, außer wenn die Menge der emittierten Teilchen beim spezifischen Motorbetriebszustand groß ist, die Temperatur des Abgases üblicherweise niedrig, d. h. die Menge an eingespritztem Kraftstoff ist niedrig und die Menge an emittierten Teilchen ist niedrig. Daher treten keine großen Probleme auf.In addition, in the first and second flowcharts, the exhaust gas that does not flow through the particulate filter is temporarily released into the atmosphere. At this time, however, in the first flowchart, except when the amount of the emitted particulates is large at the specific engine operating condition, the temperature of the exhaust gas is usually low, that is, the exhaust gas temperature. H. the amount of injected fuel is low and the amount of emitted particles is low. Therefore, there are no big problems.
Übrigens kollidieren im Teilchenfilter vom Wandstromtyp, der in dieser Ausführungsform verwendet wird, die Teilchen mit der Oberfläche der Trennwand
Da sich keine anderen Teilchen wieder auf den zurückgebliebenen Teilchen auf einer der Einfangflächen der Trennwand absetzen, da man die Seite des Teilchenfilters, wo das Abgas aufwärts strömt, und die Seite, wo das Abgas abwärts strömt, umkehrt, können die zurückgebliebenen Teilchen allmählich durch aktiven Sauerstoff, der aus einer der Einfangflächen freigesetzt wird, oxidiert und beseitigt werden. Außerdem werden insbesondere die in den Poren in der Trennwand zurückgebliebenen Teilchen leicht durch das in Gegenrichtung strömende Abgas in kleine Stücke zerschlagen, wie in
Demgemäß diffundieren viele der Teilchen, die in kleine Stücke zerschlagen wurden, in die Poren der Trennwand, und sie kommen direkt in Kontakt mit dem Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff, der auf der Porenoberfläche aufliegt, und werden oxidiert und beseitigt. Wenn daher das Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff ebenfalls auf den Porenoberflächen in der Trennwand aufliegt, können die zurückgebliebenen Teilchen sehr leicht oxidiert und beseitigt werden. An der anderen Einfangfläche, die sich nun an der Seite des Aufwärtsstroms befindet, da der Abgasstrom umgekehrt wurde, d. h. an der Oberfläche der Trennwand
Das heißt, die zurückgebliebenen Teilchen auf einer der Einfangflächen werden nicht nur aktivem Sauerstoff ausgesetzt, der von dieser Einfangfläche freigesetzt wurde, sondern auch dem Rest des aktiven Sauerstoffs, der für das Oxidieren und Beseitigen der Teilchen auf der anderen Einfangfläche verwendet wurde, da der Strom des Abgases umgekehrt wird. Wenn daher die Teilchen zurückgehalten werden, indem man abwechselnd die eine Einfangfläche und die andere Einfangfläche der Trennwand des Teilchenfilters benutzt, um die Seite des Teilchenfilters, an der das Abgas aufwärts strömt, und die Seite, an der das Abgas abwärts strömt, umzukehren, sogar wenn einige Teilchen sich als Schicht auf einer der Einfangflächen des Teilchenfilters absetzen, gelangt, wenn der Abgasstrom umgekehrt wird, aktiver Sauerstoff zu den abgesetzten Teilchen und es lagern sich aufgrund des umgekehrten Abgasstroms keine Teilchen mehr an den abgesetzten Teilchen an, und daher werden die abgesetzten Teilchen allmählich oxidiert und beseitigt, und sie können bis zum nächsten Umkehren des Abgases für eine gewisse Zeit ausreichend oxidiert und beseitigt werden. Natürlich ist durch das abwechselnde Benutzen der einen Einfangfläche und der anderen Einfangfläche der Trennwand die Menge an zurückgehaltenen Teilchen auf jeder Einfangfläche kleiner als bei einem Teilchenfilter, bei dem immer die gleiche Einfangfläche die Teilchen einfängt. Dies erleichtert das Oxidieren und Entfernen der zurückgehaltenen Teilchen auf der Einfangfläche.That is, the residual particles on one of the capture surfaces are exposed not only to active oxygen released from this capture surface, but also to the remainder of the active oxygen used to oxidize and remove the particles on the other capture surface, since the stream the exhaust gas is reversed. Therefore, if the particles are restrained by alternately using the one trapping surface and the other trapping surface of the partition wall of the particulate filter to reverse the side of the particulate filter at which the exhaust gas flows upward and the side where the exhaust gas flows downward When some particles settle as a layer on one of the trapping surfaces of the particulate filter, when the exhaust gas flow is reversed, active oxygen is added to the sedimented particles, and due to the reverse flow of the exhaust gas, no particles are deposited on the sedimented particles, and therefore the sedimented particles are deposited Particles are gradually oxidized and removed, and they can be sufficiently oxidized and removed for a while until the next time the exhaust gas is reversed. Of course, by alternately using the one capture surface and the other capture surface of the septum, the amount of retained particles on each capture surface is smaller than for a particulate filter where the same capture surface always traps the particles. This facilitates the oxidation and removal of the retained particles on the capture surface.
Außerdem wird, wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis des Abgases fett gemacht wird, d. h., wenn die Sauerstoffkonzentration im Abgas gesenkt wird, aktiver Sauerstoff O auf einmal vom Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff
Wenn andererseits das Luft/Kraftstoff-Verhältnis mager gehalten wird, wird die Oberfläche des Platins (Pt) mit Sauerstoff bedeckt, d. h. eine Sauerstoffkontaminierung wird verursacht. Wenn eine solche Sauerstoffkontaminierung verursacht wird, sinkt die Oxidationswirkung auf das NOx durch das Platin (Pt) ab und daher sinkt der Absorptionswirkungsgrad des NOx. Daher nimmt die Menge an aktivem Sauerstoff, der vom Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff freigesetzt wird, ab. Wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis jedoch fett gemacht wird, wird Sauerstoff auf der Oberfläche des Platins Pt verbraucht und daher hört die Sauerstoffkontaminierung auf. Wenn demgemäß das Luft/Kraftstoff-Verhältnis erneut von fett zu mager wechselt, wird die Oxidationswirkung auf das NOx stark und daher steigt der Wirkungsgrad der Absorption. Daher steigt die Menge an aktivem Sauerstoff, die vom Feisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff
Wenn daher das Luft/Kraftstoff-Verhältnis mager gehalten wird, hört, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis hin und wieder von mager zu fett wechselt, die Sauerstoffkontaminierung des Platins (Pt) jedesmal auf, und daher steigt die Menge an freigesetztem aktivem Sauerstoff an, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis mager ist. Daher kann der Oxidationsprozeß des Teilchens auf dem Teilchenfilter
Außerdem verursacht die Beendigung der Sauerstoffkontaminierung eine Verbrennung des Reduzierungsmittels und die Verbrennungswärme daraus erhöht die Temperatur des Teilchenfilters. Daher steigt die Teilchenmenge, die vom Teilchenfilter oxidiert und beseitigt werden kann an, und daher werden die abgesetzten Teilchen leichter oxidiert und beseitigt. Wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis im Abgas fett gemacht wird, wenn die Seite des Aufwärtsstroms und die Seite des Abwärtsstroms des Teilchenfilters vom Ventilgehäuse
Als eine Methode, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis fett zu machen, kann beispielsweise die vorstehend erwähnte Niedertemperaturverbrennung durchgeführt werden. Natürlich können, wenn man von der normalen Verbrennung zur Niedertemperaturverbrennung wechselt, oder davor, die Seite des Teilchenfilters, an der das Abgas aufwärts strömt, und die Seite, an der das Abgas abwärts strömt, umgekehrt werden. Wie vorstehend erwähnt, wird die Niedertemperaturverbrennung an der Seite mit der niedrigen Motorbelastung durchgeführt, und daher wird die Niedertemperaturverbrennung häufig unmittelbar nach der Drosselung der Kraftstoffzufuhr bei der Motorabbremsung durchgeführt. Daher wird unmittelbar nachdem das Ventilgehäuse
Wenn außerdem die Seite des Teilchenfilters, an der das Abgas aufwärts strömt, und die Seite, an der das Abgas abwärts strömt, umgekehrt werden, werden, selbst wenn sich eine große Teilchenmenge an einer der Einfangflächen des Teilchenfilters abgesetzt hat, die abgesetzten Teilchen durch den umgekehrten Abgasstrom leicht in kleine Stücke zerschlagen. Ein Teil der Teilchen, die in den Poren der Trennwand nicht oxidiert und beseitigt werden können, wird vom Teilchenfilter abgeführt. Jedoch wird deshalb vermieden, daß der Abgaswiderstand des Teilchenfilters stärker steigt, was eine schädliche Wirkung auf den Fahrzeugbetrieb hätte, und daß die große Menge an abgesetzten Teilchen sich auf einmal entzündet und verbrennt, wodurch der Teilchenfilter aufgrund der Wärme schmelzen würde. Außerdem kann die andere Einfangfläche der Trennwand des Teilchenfilters erneut Teilchen zurückhalten.In addition, when the side of the particulate filter at which the exhaust gas flows upward and the side where the exhaust gas flows downward are reversed, even if a large amount of particulates has settled on one of the trapping surfaces of the particulate filter, the settled particles will pass through Inverted exhaust stream easily smashed into small pieces. Some of the particles which can not be oxidized and removed in the pores of the partition wall are removed by the particle filter. However, therefore, it is avoided that the exhaust resistance of the particulate filter increases more, which would have a detrimental effect on the vehicle operation, and that the large amount of sedimented particles ignites and burns at once, whereby the particulate filter would melt due to the heat. In addition, the other capture surface of the particle filter bulkhead may again retain particles.
Übrigens bildet, wenn SO3 vorliegt, Calcium (Ca) im Abgas Calciumsulfat (CaSO4) in Form von Asche. Um ein Verstopfen der Maschen des Teilchenfilters durch Calciumsulfat CaSO4 zu verhindern, kann ein Alkalimetall oder ein Alkalierdmetall mit einer stärkeren Ionisierungstendenz als Calcium (Ca), beispielsweise Kalium (K), als Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff
Sogar wenn nur ein Edelmetall wie Platin (Pt) auf dem Teilchenfilter aufliegt, kann aktiver Sauerstoff vom NO2 oder SO3 freigesetzt werden, das auf der Oberfläche von Platin (Pt) festgehalten wird. In diesem Fall wird jedoch eine Kurve, die die Teilchenmenge darstellt, die oxidiert und beseitigt werden kann (G), leicht nach rechts verschoben, verglichen mit der festen Kurve, die in
Es ist auch möglich, als Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff ein NOx-Absorptionsmittel zum Reinigen von NOx zu verwenden. In diesem Fall muß das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zumindest zeitweise fett gemacht werden, um das absorbierte NOx und SOx freizusetzen und zu reduzieren. Es ist wünschenswert, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis fett zu machen, nachdem die Seite des Aufwärtsstroms und die Seite des Abwärtsstroms umgekehrt wurden.It is also possible to use an NO x absorbent for purifying NO x as the active oxygen releasing agent. In this case, the exhaust gas air-fuel ratio must at least temporarily be made rich to release and reduce the absorbed NO x and SO x . It is desirable to make the air-fuel ratio rich after the upstream side and the downstream side have been reversed.
Daher ist es erwünscht, daß die Seite des Aufwärtsstroms und die Seite des Abwärtsstroms des Teilchenfilters umgekehrt werden. Dies beschränkt die vorliegende Erfindung jedoch nicht. Ein Teil des Abgases oder das gesamte Abgas kann veranlaßt werden, den Teilchenfilter zu umgehen, indem man eine Umgehungsleitung verwendet, die die Seite des Teilchenfilters, an der der Strom aufwärts gerichtet ist, mit der Seite, an der der Strom abwärts gerichtet ist, je nach Bedarf kommunizieren läßt. Außerdem kann der Dieselmotor dieser Ausführungsform zwischen der Niedertemperaturverbrennung und der normalen Verbrennung wechseln. Dies beschränkt die vorliegende Erfindung nicht. Natürlich kann die vorliegende Erfindung auch auf einen Dieselmotor angewendet werden, der nur die normale Verbrennung durchführt, oder auf einen Ottomotor, der Feststoffteilchen emittiert.Therefore, it is desirable that the upstream side and the downstream side of the particulate filter be reversed. However, this does not limit the present invention. Part of the exhaust gas or all of the exhaust gas may be caused to bypass the particulate filter by using a bypass line which is the side of the particulate filter at which the flow is directed upwards, with the side at which the flow is directed downwards to communicate as needed. In addition, the diesel engine of this embodiment can switch between the low-temperature combustion and the normal combustion. This does not limit the present invention. Of course, the present invention can also be applied to a diesel engine that performs only the normal combustion, or a gasoline engine that emits particulate matter.
In dieser Ausführungsform trägt der Teilchenfilter selbst das Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff und aktiver Sauerstoff, der vom Freisetzungsmittel für aktiven Sauerstoff freigesetzt wurde, oxidiert und beseitigt die Teilchen. Dies beschränkt die vorliegende Erfindung jedoch nicht. Beispielsweise kann ein Teilchen-Oxidationsmaterial, wie aktiver Sauerstoff und NO2, das genauso wie aktiver Sauerstoff wirkt, von einem Teilchenfilter oder einem Material, das auf diesem aufliegt, freigesetzt werden, oder kann von außerhalb des Teilchenfilters in diesen strömen. Im Falle, daß das Teilchen-Oxidationsmaterial von außerhalb des Teilchenfilters in diesen strömt, können sich, wenn die erste Einfangfläche und die zweite Einfangfläche der Trennwand abwechselnd benutzt werden, um die Teilchen zurückzuhalten, auf einer Einfangfläche, die sich nun an der Seite befindet, an der das Abgas abwärts strömt, keine Teilchen mehr an den zurückgebliebenen Teilchen absetzen und die zurückgebliebenen Teilchen werden nach einer gewissen Zeit vollständig oxidiert und beseitigt. Während dieser Zeitspanne kann die andere Einfangfläche die Teilchen zurückhalten und die zurückgehaltenen Teilchen werden von dem Teilchen-Oxidationsmaterial auf der anderen Einfangfläche oxidiert und beseitigt. Somit können die gleichen Wirkungen erzielt werden wie vorstehend erwähnt. Natürlich steigt, wenn in diesem Fall die Temperatur des Teilchenfilters steigt, die Temperatur der Teilchen selbst an und daher kann ihre Oxidierung und Beseitigung erleichtert werden.In this embodiment, the particle filter itself carries the active oxygen release agent and active oxygen released from the active oxygen release agent, oxidizes and eliminates the particles. However, this does not limit the present invention. For example, a particulate oxidation material, such as active oxygen and NO 2 , which acts as well as active oxygen may be released from a particulate filter or material that rests on it, or may flow into it from outside the particulate filter. In the case that the particle oxidation material flows into the particle filter from outside the particle filter, when the first capture surface and the second capture surface of the partition are alternately used to retain the particles, on a capture surface which is now on the side, at which the exhaust gas flows down, no more particles settle on the remaining particles and the remaining particles are completely oxidized and eliminated after a certain time. During this period of time, the other capture surface can retain the particles and the retained particles are oxidized and removed by the particulate oxidation material on the other capture surface. Thus, the same effects as mentioned above can be achieved. Of course, in this case, as the temperature of the particulate filter increases, the temperature of the particulates themselves increases, and hence their oxidation and elimination can be facilitated.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf spezielle Ausführungsformen davon beschrieben wurde, sollte klar sein, daß von einem Fachmann zahlreiche Modifizierungen davon durchgeführt werden können, ohne vom Grundgedanken und Rahmen der Erfindung abzuweichen.Although the invention has been described with reference to specific embodiments thereof, it should be understood that numerous modifications thereof may be made by one skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention.
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