DE60119300T2

DE60119300T2 - Verfahren und vorrichtung zur regenerierung eines abgasfilters

Info

Publication number: DE60119300T2
Application number: DE60119300T
Authority: DE
Inventors: Ibiden Co. Masaaki Ibi-gun Kojima
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2000-03-15
Filing date: 2001-03-14
Publication date: 2007-04-26
Anticipated expiration: 2021-03-15
Also published as: US20030019354A1; WO2001069052A1; EP1273772A4; CA2402269C; ATE325261T1; US7550119B2; US20040223892A1; DE60119300D1; CA2402269A1; EP1273772B1; KR20020077533A; EP1273772A1; US6770116B2; JP2001329830A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Regenerationsvorrichtung, genauer eine Regenerationsvorrichtung eines Abgasreinigungsfilters und ein Filterregenerationsverfahren.
Die Anzahl der Automobile ist drastisch angestiegen. Die Menge des von den Verbrennungskraftmaschinen abgegebenen Gases ist proportional mit der Zunahme der Anzahl der Automobile auch drastisch angestiegen. Die unterschiedlichen Substanzen, die im Abgas eines Dieselmotors enthalten sind, haben eine Verschmutzung verursacht, die ernste Auswirkungen auf die Umwelt hat. Ferner gab es neueste Berichte über Forschungsergebnisse, die angeben, daß in den Abgasen enthaltener Feinstaub allergische Störungen hervorruft und die Anzahl der Spermien reduziert. Entsprechend ist die Entfernung der Feststoffe aus dem Abgas ein Problem, das von der Menschheit sofort angegangen werden muß.
Unter diesen Umständen wurden verschiedene Arten von Abgasreinigungsapparaten vorgeschlagen. Ein Abgasreinigungsapparat umfaßt eine Mehrzahl von Filtern, die von Verbrennungskraftmaschinen, wie Dieselmotoren, abgegebene Feststoffe beseitigen. Wenn ein Filter lange benutzt wird, werden Feststoffe im Filter abgelagert. Die Filter mit Ablagerungen erhöhen die Maschinenlast. Daher müssen die Feststoffe beseitigt werden.
Derzeit schaltet ein Schaltventil den Filter, durch welchen Abgas strömt, um, wenn sich die Feststoffe im Filter einer maximalen Ansammlungsmenge nähern. Der Filter, durch welchen das Abgas nicht länger strömt, wird durch ein elektrisches Heizgerät erhitzt, bis er eine Temperatur erreicht, bei welcher sich die Feststoffe entzünden. Der Filter wird durch Verbrennen und Entfernen der Feststoffe regeneriert.
Jedoch erhitzt das elektrische Heizgerät im herkömmlichen Rei nigungsapparat den Filter selbst dann, wenn die Anfangstemperatur des Filters, der regeneriert werden soll, niedriger als die Temperatur des Maschinenabgases ist. Das verlängert die Filterregenerationszeit. Wenn z. B. der Dieselmotor durchgängig läuft, ist die Filtertemperatur ungefähr dieselbe wie die Abgastemperatur. Wenn jedoch der Dieselmotor für eine längere Zeit gestoppt wurde, ist die Filtertemperatur und die Erhöhungsrate der Filtertemperatur niedrig. Daher bedarf es langer Zeit bis die Feststoffe die Entzündungstemperatur erreichen. Dies erhöht die Regenerationszeit. Darüber hinaus verlängert die längere Regenerationszeit die Betriebsdauer des elektrischen Heizgerätes, erhöht den Energieverbrauch und verringert die Haltbarkeit des elektrischen Heizgerätes.
JP-3027820U bietet ein Verfahren und einen Apparat zur Verhinderung des Abgaseinstroms in einen der Filter, wenn der Filter durch ein zugeordnetes Heizgerät regeneriert wird. Der Einstrom von Abgas in den Filter wird durch Schließen von einem oder mehreren der zugeordneten Ventile verhindert. Bevor die Filter regeneriert werden, werden die zugeordneten Ventile in einem offenen Zustand gehalten, um die Feststoffe im Abgas zu erfassen.
JP-609382805 bietet ein Verfahren, um den Abgasstrom in einem Filter so zu beschränken, daß verhindert wird, daß der Filter als Folge einer plötzlichen Temperaturänderung zu vor der Regenerierung springt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Regenerationsvorrichtung für einen Abgasreinigungsfilter und ein Filterregenerationsverfahren zu bieten, die die Regenerationszeit eines Filters verkürzt.
Eine erste Perspektive der vorliegenden Erfindung ist eine Regenerationsvorrichtung eines Filters in einem Abgasreinigungs apparat einer Verbrennungskraftmaschine. Der Abgasreinigungsapparat umfaßt eine Mehrzahl von Gehäusen, angeordnet in einer Mehrzahl von Auspuff-Zweigrohren der Verbrennungskraftmaschine, eine Mehrzahl von Filtern, jeweils in die Gehäuse aufgenommen, eine Mehrzahl von Heizgeräten für die Erhitzung der Filter und eine Mehrzahl von Schaltventilen, stromabwärts der Gehäuse angeordnet, um den Strömungsverlauf des Abgases umzuschalten. Die Regenerationsvorrichtung beinhaltet eine Mehrzahl von ersten Temperaturdetektoren, die in den Gehäusen angeordnet sind, um die Temperatur in jedem Gehäuse zu erfassen, und ein zweiter Temperaturerfasser, um die Temperatur des Abgases zu erfassen. Ein Prozessor ist mit den ersten Temperaturdetektoren und dem zweiten Temperaturerfasser verbunden. Der Prozessor vergleicht die Temperatur des Abgases mit der Temperatur von mindestens einem Gehäuse, öffnet das zugehörige Schaltventil, basierend auf dem Vergleichsergebnis, und heizt mindestens einen der Filter mit dem Abgas vor. Entsprechend erhöht die Wärme des Abgases die Temperatur des Filters in plötzlicher Art von einer Anfangstemperatur und verkürzt die Filterregenerationszeit.
Eine zweite Perspektive der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Regeneration eines Filters in einem Abgasreinigungsapparat einer Verbrennungskraftmaschine. Das Regenerationsverfahren umfaßt die Schritte: Erfassung der Temperatur des Abgases, Erfassung der Temperatur von mindestens einem der Gehäuse, Vergleich der Temperatur des Abgases und der Temperatur von mindestens einem der Gehäuse, Zuführung von Abgas zu mindestens einem der Gehäuse, um den zugehörigen Filter mit der Wärme des Abgases durch Öffnung des zugehörigen Schaltventils vorzuheizen, wenn das Vergleichsergebnis größer ist, als ein vorherbestimmter Wert, Unterbrechung der Zufuhr des Abgases zu mindesten einem der Gehäuse, nachdem das Vorheizen vollendet ist und Aktivierung des zugehörigen Heizgerätes, um den zugehörigen Filter weiter zu erhitzen.
Eine dritte Perspektive der vorliegenden Erfindung ist ein Filterregenerationsprogramm, das von einem Computer in einem Abgasreinigungsapparat ausgeführt wird. Das Programm umfaßt die Schritte: Vergleichen der Temperatur des Abgases und der Temperatur von mindestens einem der Gehäuse durch den Computer, Zuführung von Abgas zu mindestens einem der Gehäuse, um den zugehörigen Filter mit der Wärme des Abgases durch Öffnen des zugehörigen Schaltventils mit dem Computer zu erhitzen, wenn das Vergleichsergebnis größer ist als ein vorbestimmter Wert, Unterbrechung der Zuführung von Abgas zu mindestens einem Gehäuse mit dem Computer, nachdem das Vorheizen vollendet ist und Aktivierung des zugehörigen Heizgerätes mit dem Computer, um den zugehörigen Filter weiter zu erhitzen.
Eine vierte Perspektive der vorliegenden Erfindung ist ein computerlesbares Speichermittel, das ein Programm zur Regeneration eines Filters in einem Abgasreinigungsapparat speichert. Das Programm umfaßt die Schritte: Vergleichen der Temperatur des Abgases und der Temperatur von mindestens einem der Gehäuse, Zuführung von Abgas zu mindestens einem der Gehäuse, um den zugehörigen Filter mit der Wärme des Abgases durch Öffnen des zugehörigen Schaltventils vorzuheizen, wenn das Vergleichsergebnis größer ist als ein vorbestimmter Wert, Unterbrechung der Zufuhr von Abgas zu mindestens einem Gehäuse, nachdem das Vorheizen vollendet ist und Aktivierung des zugehörigen Heizgerätes durch den Computer, um den zugehörigen Filter weiter zu erhitzen.
Die Erfindung wird zusammen mit ihren Zielen und deren Vorteilen unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und die vorliegend bevorzugten Ausführungsbeispiele zusammen mit den begleitenden Zeichnungen verständlich.
1 ist eine schematische Ansicht, die ein Regenerati onssystem eines Abgasreinigungsapparates gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist ein schematisches Blockdiagramm des Abgasreinigungsapparates;
3 ist eine Graph, der die Beziehung zwischen der Filtertemperatur und der Filtererhitzungszeit zeigt, und
4 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Filtervorheizzeit und der Temperaturdifferenz zeigt.
Ein Abgasreiniungsapparat gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die Zeichnungen behandelt.
Wie in 1 gezeigt, umfaßt ein Abgasdurchgang 11, der mit einem Dieselmotor 10 verbunden ist, der als Verbrennungskraftmaschine dient, zwei Zweigrohre 11a, 11b. Eine erste Abgasreinigungsvorrichtung 20a ist in dem Zweigrohr 11a angeordnet, und eine zweite Abgasreinigungsvorrichtung 20b ist in dem Zweigrohr 11b angeordnet. Die Abgasreinigungsvorrichtung 20a hat ein Gehäuse 21a, welches einen bienenwabenartigen ersten Filter 23a aufnimmt, um das Abgas zu reinigen. Die Abgasreinigungsvorrichtung 20b hat auch ein Gehäuse 21b, welches einen bienenwabenartigen zweiten Filter 23b aufnimmt, um das Abgas zu reinigen.
Jeder Filter 23a, 23b ist aus Siliziumcarbid (SiC) gefertigt, und der Sinter trägt einen Abgasreinigungskatalysator. Die Filter 23a, 23b haben eine extrem hohe Wärmeleitfähigkeit. Daher wird die Wärme des Abgases effektiv stromabwärts und in radialer Richtung geleitet. Wenn lokal eine exzessive Verbren nung auftritt, dann wird die Wärme effizient verteilt.
Ein erstes elektrisches Heizgerät 24a zur Erhitzung des Filters 23a ist in dem Gehäuse 21a nahe der gasstromaufwärtigen Seite des Filters 23a angeordnet. Ein zweites elektrisches Heizgerät 24b zur Erhitzung des Filters 23b ist in dem Gehäuse 21b nahe der gasstromaufwärtigen Seite des Filters 23b angeordnet. Die elektrischen Heizgeräte 24a, 24b sind helixförmige Widerstandserwärmungsheizgeräte und werden durch von einer Batterie (nicht gezeigt) gespeisten Energie aktiviert. Die Form der elektrischen Heizgeräte 24a, 24b ist nicht auf Helixform beschränkt.
Ein erstes Thermoelement 26a ist nahe des elektrischen Heizgerätes 24a in dem Gehäuse 21a angeordnet, und ein zweites Thermoelement 26b ist nahe des elektrischen Heizgerätes 24b in dem Gehäuse 21b angeordnet. Ein erstes elektromagnetisches Ventil 28a ist in dem Zweigrohr 11a stromabwärts des Filters 23a angeordnet. Ein zweites elektromagnetisches Ventil 28b ist in dem Zweigrohr 11b stromabwärts des Filters 23b angeordnet. Ein Drucksensor 29a ist in dem Abgasdurchgang 11 vor den Filtern 23a, 23b angeordnet, und ein Drucksensor 29b ist in dem Abgasdurchgang 11 nach den Filtern 23a, 23b angeordnet.
Eine Regenerationsvorrichtung 100 der Abgasreinigungsfilter 23a, 23b wird nun mit Bezug auf 2 beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 2 erfaßt das erste Thermoelement 26a die Temperatur des elektrischen Heizgerätes 24a, die Abgastemperatur und die Temperatur im Gehäuse 21a, und liefert ein erstes Erfassungssignal an einen Computer C. Das zweite Thermoelement 26b erfaßt die Temperatur des elektrischen Heizgerätes 24b, die Abgastemperatur und die Temperatur im Gehäuse 21b, und liefert ein zweites Erfassungssignal an den Computer C.
Der Computer C beinhaltet eine CPU 30, einen ROM 31 und einen RAM 32. Die CPU 30 wird mit den ersten und zweiten Erfassungssignalen von den Thermoelementen 26a, 26b beliefert. Die Temperaturen in den Gehäusen 21a, 21b entsprechen den Temperaturen der Orte, wo das erste und das zweite Thermoelement 26a, 26b angeordnet sind. Das bedeutet, die Temperaturen in den Gehäusen 21a, 21b entsprechen den Temperaturen zwischen dem Dieselmotor 10 und den Filtern 23a, 23b. Genauer entsprechen die Temperaturen in den Gehäusen 21a, 21b den Temperaturen zwischen den Filtern 23a, 23b und dem elektrischen Heizgerät 24a, 24b.
Der ROM 31 speichert ein Computerkontrollprogramm zur Kontrolle der Regenerationsvorrichtung 100 der Abgasreinigungsfilter 23a, 23b. Der RAM 32 speichert vorübergehend die Daten, die zur Ausführung des Kontrollprogramms erforderlich sind, wie Temperaturdaten des Inneren des Gehäuses 21a, 21b und Temperaturdaten des Abgases. Ferner liest die CPU 30 das Kontrollprogramm aus dem ROM 31 und führt das Kontrollprogramm aus.
Die CPU 30 vergleicht die Temperatur im Gehäuse 21a (oder 21b), welches den Filter aufgenommen hat, der zu regenerieren ist, und die Temperatur des Abgases, das durch den Filter 23b (oder 23a) geleitet wird, der zur Reinigung des Abgases verwendet wird. Die CPU 30 entscheidet, ob das Ergebnis des Vergleichs größer oder kleiner als ein vorherbestimmter Wert ist und steuert das Öffnen und Schließen der elektromagnetischen Ventile 28a, 28b so, daß Abgas zu dem ersten Filter 23a oder dem zweiten Filter 23b entsprechend des Vergleichsergebnisses geschickt wird. Während der Filterregeneration liefert die CPU 30 den elektrischen Heizgeräten 24a, 24b ein Antriebssignal, um die elektrischen Heizgeräte 24a, 24b zu aktivieren.
Der Drucksensor 29a erfaßt den Auspuffdruckwert des Abgases stromaufwärts des Filters 23 und liefert ein Erfassungssignal an die CPU 30. Der Drucksensor 29b erfaßt den Auspuffdruckwert des Abgases nach dem Filter 23 und liefert ein Erfassungssignal an die CPU 30. Die CPU 30 berechnet den Druckverlust aus dem Erfassungssignal und erfaßt die Menge von Feststoffen, wie in dem Filter 23 abgelagerter Ruß. Der Druckverlust bezieht sich auf den Wert, der dadurch erhalten wird, daß der Wert des Auspuffdruckes stromabwärts des Filters 23 von dem Wert des Abgasdruckes stromaufwärts abgezogen wird. So ist die Menge der Feststoffe, die in den Filter 23 eingelagert sind, relativ groß, wenn der Druckverlust hoch ist.
Der RAM 32 hat einen Temperaturerhöhungsplan gespeichert, der die Beziehung zwischen den Temperaturen der Filter 23a, 23b und der Filtererhitzungszeit, wie in 3 gezeigt, angibt. Die vertikale Achse des Temperaturerhöhungsplans repräsentiert die Filtertemperatur, und die horizontale Achse repräsentiert die Filtererhitzungszeit der elektrischen Heizgeräte 24a, 24b. Der Temperaturerhöhungsplan aus 3 zeigt eine einzelne Filtertemperaturerhöhungskurve, umfaßt aber tatsächlich eine Mehrzahl von Temperaturerhöhungskurven, die jeweils einer Mehrzahl von Anfangstemperaturen entsprechen.
Der RAM 32 speichert einen Filtervorheizplan, auf den sich bezogen wird, wenn das Vorheizen vor der Regeneration durchgeführt wird, wie in 4 gezeigt. Die horizontale Achse des Vorheizungsdurchführungsplans repräsentiert den Temperaturunterschied (t2 – t1) zwischen den Temperaturen t1 der Gehäuse 21a, 21b und der Temperatur t2 des Abgases. Die vertikale Achse repräsentiert die Filtervorheizzeit.
Es wird nun ein Prozeß für die Aktivierung der Abgasreinigungsvorrichtungen 20a, 20b und die Regeneration der Filter 23a, 23b behandelt.
Unter den beiden Abgasreinigungsvorrichtungen 20a, 20b ent fernt eine der Vorrichtungen die Feststoffe, die im Abgas enthalten sind, und der Filter der anderen Vorrichtung wird regeneriert. Ein Beispiel, in welchem der erste Filter 23a das Abgas reinigt, während der zweite Filter 23b regeneriert wird, wird nun behandelt. In diesem Fall ist das erste elektromagnetische Ventil 28a geöffnet, und Abgas wird zu dem ersten Filter 23a geschickt. Das heißt, Abgas des Dieselmotors 10 strömt zuerst in Zellen des ersten Filters 23a. Das Abgas durchläuft dann die inneren Wände, die die Zellen bestimmen, und wird an der Seite stromabwärts des ersten Filters 23a ausgelassen. In diesem Zustand gelangen die Feststoffe, die im Abgas enthalten sind, nicht durch die inneren Wände des ersten Filters 23a und werden an den inneren Wänden festgehalten. Als Ergebnis wird gereinigtes Abgas von der Seite stromabwärts des ersten Filters 23a ausgelassen, und letztendlich in der Atmosphäre freigesetzt.
Wenn sich die Menge der Feststoffe, die im Filter 23a abgelagert sind, der maximal tolerierbaren Ablagerungsmenge nähert, wird die Regeneration des ersten Filters 23a eingeleitet, und der zweite Filter 23b reinigt das Abgas.
Das erste Thermoelement 26a erfaßt die Temperatur t1 im ersten Gehäuse 21a, und das zweite Thermoelement 26b erfaßt die Temperatur t2 des Abgases, das durch das zweite Gehäuse 21b strömt. Wenn der Temperaturunterschied (t2 – t1) kleiner oder gleich einem vorherbestimmten Wert ist, stellt die CPU 30 fest, daß die Anfangstemperatur des ersten Filters 23a der zu regenerieren ist, hoch genug ist. Auf Grundlage dieser Feststellung schließt die CPU 30 das erste elektromagnetische Ventil 28a und aktiviert das erste Heizgerät 24a. So erhitzt die Wärme des ersten elektrischen Heizgerätes 24a den ersten Filter 23a. Dies verbrennt und vernichtet die Feststoffe vollständig, die sich im Filter 23a abgelagert haben.
Während das erste elektrische Heizgerät 24a die Erhitzung durchführt, wird die Erhitzungstemperatur des ersten elektrischen Heizgerätes 24a von dem ersten Thermoelement 26a erfaßt. In Übereinstimmung mit dem Erfassungsergebnis wird die Erhitzungszeit des ersten elektrischen Heizgerätes 24a durch einen Regelkreis in konstanten Zeitintervallen eingestellt. Die Erhitzungszeit des ersten elektrischen Heizgerätes 24a (das heißt, während welcher das erste elektrische Heizgerät 24a mit Energie versorgt wird) wird über den Temperaturerhöhungsplan von 3 berechnet. Das erste elektrische Heizgerät 24a wird in Übereinstimmung mit der berechneten Erhitzungszeit mit Energie versorgt. Nachdem die Erhitzungszeit abgelaufen ist, wird die Energiezufuhr zum elektrischen Heizgerät 24a gestoppt, und die Regeneration des ersten Filters 23a ist vollendet.
Wenn der Unterschied (t2 – t1) zwischen Temperatur t1 im ersten Gehäuse 21a und der Temperatur t2 des Abgases, das durch das zweite Gehäuse 21b läuft, größer oder gleich dem vorherbestimmten Wert ist, wird entschieden, daß die Anfangstemperatur des ersten Filters 23a, der zu regenerieren ist, niedrig ist. So ein Fall tritt auf, z. B. wenn der Dieselmotor 10 für eine lange Zeitperiode gestoppt wurde. Wenn der Motor 10 nicht läuft und Abgas nicht von dem Dieselmotor 10 ausgestoßen wird, verringert sich die Temperatur der Filter 23a, 23b.
Wenn die Anfangstemperatur des Filters 23a niedrig ist, führt die CPU 30 ein Vorheizen vor der Regeneration des ersten Filters 23a durch. Genauer öffnet die CPU 30 das erste und das zweite elektromagnetische Ventil 28a, 28b und versorgt den ersten Filter 23a, der zu regenerieren ist, zusätzlich zu dem zweiten Filter 23b, der die Reinigung durchführt, mit Abgas. Als Ergebnis wird die Anfangstemperatur des ersten Filters 23a innerhalb einer kurzen Zeitperiode durch die Wärme des Abgases erhöht. Die CPU 30 berechnet die Vorheizzeit des ersten Fil ters 23a (das heißt, die Abgaszuführungszeit) aus dem Vorheizdurchführungsplan von 4, und versorgt den ersten Filter 23a in Übereinstimmung mit der berechneten Zeit mit Abgas.
Nachdem die Abgaszuführungszeit abgelaufen ist, schließt die CPU 30 das erste elektromagnetische Ventil 28a und stoppt die Zuführung von Abgas zu dem ersten Filter 23a. Dies vollendet das Vorheizen des ersten Filters 23a. Dann aktiviert die CPU 30 das erste elektrische Heizgerät 24a und regeneriert den ersten Filter 23a. Nachdem die Regeneration abgeschlossen ist, kontrolliert die CPU 30 das Öffnen und Schließen der elektromagnetischen Ventile 28a, 28b, um den Strömungsverlauf des Abgases umzuschalten und Filterregeneration und Abgasreinigung durchzuführen.
Die Regenerationsvorrichtung 100 der vorliegenden Erfindung hat die unten beschriebenen Vorteile.

(1) Wenn der Unterschied zwischen der Abgastemperatur und der Temperatur des Filters 23a, 23b, der zu regenerieren ist, größer als ein vorherbestimmter Wert ist, werden die elektromagnetischen Ventile 28a, 28b geöffnet, und Abgas strömt in die Gehäuse 21a, 21b. Die Wärme des Abgases erhitzt die Filter 23a, 23b bis zu einer vorherbestimmten Temperatur. Danach werden die Filter 23a, 23b durch die elektrischen Heizgeräte 24a, 24b weiter erhitzt. Als Ergebnis erhöht sich die Anfangstemperatur des Filters, der zu regenerieren ist, innerhalb einer kurzen Zeitperiode. Diese verkürzt die Filterregenerationszeit.
(2) Wenn die Anfangstemperatur der Filter 23a, 23b niedrig ist, wird die Abgaswärme benutzt, um die Filter vorzuheizen. Dies verkürzt die Zeit, während welcher die elektrischen Heizgeräte 24a, 24b mit Energie versorgt werden, verhindert, daß die Energie, die von den elektrischen Heizgeräten 24a, 24b verbraucht wird, ansteigt, und verhindert, daß die Haltbarkeit der elektrischen Heizgeräte 24a, 24b abnimmt. Zusätzlich wird die Energieeffizienz der Regeneration der Filter 23a, 23b erhöht. Dies verringert die Last auf der Autobatterie, und unterdrückt die Batterieentleerung.
(3) Die Thermoelemente 26a, 26b sind im Strömungsverlauf des Abgases zwischen dem Dieselmotor 10 und den Filtern 23a, 23b angeordnet. So wird, im Vergleich dazu, wenn ein Thermoelement auf der Seite stromabwärts der Filter 23a, 23b angeordnet ist, die Zeit genau vorherbestimmt, während welcher der Filter 23a, 23b, der zu regenerieren ist, die vorherbestimmte Temperatur von der Anfangstemperatur erreicht. Entsprechend ist auch das Vorheizen der Filter 23a, 23b garantiert. Zusätzlich sind die Thermoelemente 26a, 26b in der Nähe der stromaufwärtigen Seite der Filter 23a, 23b angeordnet. So wird die Abgastemperatur, kurz bevor das Abgas den Filtern 23a, 23b zugeführt wird, erfaßt. Entsprechend wird die Zeit, während welcher die Filter 23a, 23b die vorherbestimmte Temperatur von der Anfangstemperatur erreichen, weiter genau vorherbestimmt.
(4) Die Anordnung der Thermoelemente 26a, 26b in der Nähe der elektrischen Heizgeräte ermöglicht die Temperaturerfassung der elektrischen Heizgeräte 24a, 24b. Dies verringert die Anzahl der Thermoelemente 26a, 26b, vereinfacht die Struktur der Abgasreinigungsvorrichtungen 20a, 20b und verringert die Fertigungskosten.
(5) Wenn das Abgas die Filter 23a, 23b von ihrer Anfangstemperatur auf die wesentliche Maximaltemperatur erhitzt (das heißt: Feststoffe-Entzündungstemperatur) ist, ist das Vorheizen vollendet, die elektromagnetischen Ventile 28a, 28b werden geschlossen und die elektrischen Heizgeräte werden aktiviert. So werden die Filter 23a, 23b effizient innerhalb einer kurzen Zeitperiode erhitzt.

Es sollte dem Fachmann offensichtlich sein, daß die vorliegende Erfindung in vielen anderen spezifischen Formen ausgeführt sein könnte, ohne sich aus dem Bereich der Erfindung zu entfernen. Insbesondere sollte klar sein, daß die Erfindung in folgenden Formen ausgebildet sein kann.

(a) Wenn die Anfangstemperatur des Filters 23a, 23b, der zu regenerieren ist, niedrig ist, könnte die Wärme des Abgases und die Wärme der elektrischen Heizgeräte 24a, 24b dazu genutzt werden, die Temperatur von der Anfangstemperatur zu erhöhen. Dies erhöht die Temperatur des Filters 23a, 23b von der Anfangstemperatur innerhalb einer kürzeren Zeit.
(b) Wenn die Anfangstemperatur des Filters 23a niedrig ist, könnte die CPU 30 das erste elektromagnetische Ventil 28a öffnen, den ersten Filter 23a, der zu regenerieren ist, mit Abgas versorgen und nur den ersten Filter 23a vorheizen.
(c) Anstelle des Vergleichs der Temperaturen in den Gehäusen 21a, 21b mit der Abgastemperatur und des Entscheidens, ob ein Vorheizen auf Grundlage des Vergleichsergebnisses durchgeführt werden soll oder nicht, könnten die Thermoelemente die Filter 23a, 23b direkt berühren, um die Temperaturen der Filter 23a, 23b zu erfassen.
(d) Die vorliegende Erfindung könnte auf ein Abgasreinigungssystem angewendet werden, das drei oder mehr Gehäuse hat, von denen jedes einen Filter aufnimmt.
(e) Anstelle der Erfassung der Abgastemperatur und der Temperaturen der elektrischen Heizgeräte 24a, 24b mit den Thermoelementen 26a, 26b könnte ein weiteres Thermoelement in dem Abgasdurchlauf 11 nahe einer Rohrverzweigung des Dieselmotors 10 angeordnet sein, um die Temperatur des Abgases zu erfassen.
(f) Der Filtervorheizplan aus 4 und der Temperaturerhöhungsplan aus 3 könnten im ROM 31 gespeichert sein anstelle des RAM 32.
(g) Zusätzlich zu dem ROM 31, das ein Halbleiterspeicher ist, könnte das Kontrollprogramm für die Abgasreinigungsfilter-Regenerierungsvorrichtung 10 auf einem Aufzeichnungsmedium, wie einer Floppydisk oder einer Festplatte gespeichert sein. Das Kontrollprogramm könnte auch auf einem Aufzeichnungsmedium tragbaren Typs, wie einem CD-ROM oder einer DVD gespeichert sein.
(h) Der Computer C könnte mit einem Computernetz, wie einem LAN, einem WAN wie dem Internet oder einem kabellosen Kommunikationsnetz verbunden sein, und das Kontrollprogramm könnte in dem RAM 32 des Computers C über das WAN oder das Computernetz gespeichert werden. Ferner könnte das im ROM 31 gespeicherte Kontrollprogramm auf das Aufzeichnungsmedium eines anderen Computers über das Netzwerk übertragen werden.

Die vorliegenden Beispiele und Ausführungsbeispiele sind als beschreibend zu betrachten und nicht als beschränkend, und die Erfindung ist nicht auf die Details beschränkt, die hierin gegeben sind, sondern kann innerhalb des Bereichs der angehängten Ansprüche verändert werden.

Claims

Eine Regenerationsvorrichtung für einen Filter in einem Abgasreinigungsapparat einer Verbrennungskraftmaschine, wobei der Abgasreinigungsapparat eine Mehrzahl von Gehäusen (21a, 21b) umfaßt, die in einer Mehrzahl von Abgaszweigrohren (11a, 11b) der Verbrennungskraftmaschine angeordnet sind, eine Mehrzahl von Filtern (23a, 23b), jeweils in dem Gehäuse untergebracht, eine Mehrzahl von Heizgeräten zur Erwärmung der Filter, und eine Mehrzahl von Schaltventilen (28a, 28b), die stromabwärts des Gehäuses angeordnet sind, um einen Strömungsverlauf des Abgases umzuschalten, wobei die Regenerationsvorrichtung aufweist: eine Mehrzahl von ersten Temperaturdetektoren, die in den Gehäusen angeordnet sind, um die Temperatur in jedem Gehäuse zu erfassen; einen zweiter Temperaturdetektor, um die Temperatur des Abgases, das durch das Gehäuse strömt, zu erfassen; und einen Prozessor (30), der mit den ersten Temperaturdetektoren und dem zweiten Temperaturerfasser verbunden ist, um die Temperatur des Abgases und die Temperatur von mindestens einem der Gehäuse zu vergleichen, auf Grundlage des Vergleichsergebnisses ein zugehöriges Schaltventil zu öffnen und mindestens einen Filter mit dem Abgas vorzuheizen.
Die Regenerationsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Prozessor die Temperatur des Abgases und die Temperatur von mindestens einem Gehäuse vergleicht und das zugehörige Schaltventil öffnet, wenn die Temperaturdifferenz größer oder gleich einem vorherbestimmten Wert ist, um mindestens einen der Filter mit Abgas vorzuheizen.
Die Regenerationsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Prozessor die Temperatur des Abgases und der Temperatur von mindestens einem der Gehäuse vergleicht und alle Schaltventile öffnet, wenn die Temperaturdifferenz größer oder gleich einem vorherbestimmten Wert ist, um die Filter mit Abgas zu erhitzen.
Die Regenerationsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der zweite Temperaturerfasser nahe den Heizgeräten angeordnet ist und einer von einer Mehrzahl von zweiten Temperaturdetektoren zur jeweiligen Erfassung der Temperaturen der Heizgeräte ist.
Die Regenerationsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der zweite Temperaturerfasser in dem Abgaszweigrohr stromaufwärts der Filter angeordnet ist.
Die Regenerationsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Prozessor nachdem das Vorheizen von mindestens einem Filter vollendet ist, das zugehörige Schaltventil schließt und das zugehörige Heizgerät aktiviert.
Die Regenerationsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der zweite Temperaturerfasser zwischen jedem elektrischen Heizgerät und jedem Filter angeordnet ist.
Ein Verfahren zur Regeneration eines Filters in einem Abgasreinigungsapparat einer Verbrennungskraftmaschine, wobei der Abgasreinigungsapparat eine Mehrzahl von Gehäusen (21a, 21b), angeordnet in einer Mehrzahl von Abgaszweigrohren (11a, 11b) einer Wärmekraftmaschine, eine Mehrzahl von Filtern (23a, 23b), jeweils in den Gehäusen untergebracht, eine Mehrzahl von Heizgeräten zur Erwärmung der Filter und eine Mehrzahl von Schaltventilen (28a, 28b), die stromabwärts des Ge häuses angeordnet sind, um den Strömungsverlauf des Abgases umzuschalten, umfaßt, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Erfassung der Temperatur des Abgases; Erfassung der Temperatur von mindestens einem der Gehäuse; Vergleichen der Temperatur des Abgases mit der Temperatur von mindestens einem Gehäuse; Zuführung von Abgas zu mindestens einem der Gehäuse, um den zugehörigen Filter mit der Wärme des Abgases durch Öffnen des zugehörigen Schaltventils zu erhitzen, wenn das Vergleichsergebnis größer als ein vorherbestimmter Wert ist; Unterbrechen der Abgaszuführung zu mindestens einem Gehäuse, nachdem das Vorheizen vollendet ist; und Aktivierung des zugehörigen Heizgerätes, um den zugehörigen Filter weiter zu erhitzen.
Das Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei der Vorheizschritt das Vorheizen des zugeordneten Filters mit der Wärme des Abgases und der Wärme des zugeordneten Heizgerätes durchführt.
Ein Computerprogramm, das einen Code aufweist, der darauf angepaßt ist, alle Verfahrensschritte gemäß der Ansprüche 8 oder 9 auszuführen, wenn es auf einem Prozessor (30), der darauf angepaßt ist, eine Filterregenerationsvorrichtung zu steuern, ausgeführt wird.
Ein Computerprogrammprodukt, das ein computerlesbares Speichermedium aufweist, das ein Computerprogrammcodemittel enthält, das es einem Prozessor (30) ermöglicht, wenn es auf demselben läuft, alle Verfahrensschritte gemäß einem der Ansprüche 8 oder 9 auszuführen.