DE10062270A1 - Particle filter regeneration process - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach der Gattung des Hauptanspruchs. Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters sind bereits bekannt. Partikelfilter für Diesel-Brennkraftmaschinen müssen zumindest in regelmäßigen Zeitabständen regeneriert werden, da sonst der gespeicherte Ruß einen zu hohen Abgasgegendruck erzeugt, der den Verbrauch verschlechtert, zum Motorstillstand führen kann oder bei gewissen Betriebszuständen den Filter aufgrund einer heftigen exothermen Oxidation durch Schmelzen zerstören kann. Beispielsweise ist es bekannt, bei dem Verfahren der sogenannten kontinuierlichen Regeneration (CRT-Verfahren; "CRT" = "Continuosly Regenerating Trap") bei laufendem Motor mittels eines dem Partikelfilter vorgelagerten Oxidationskatalysators Stickstoffmonoxid zu Stickstoffdioxid zu oxidieren. Im Partikelfilter zerfällt das Stickstoffdioxid in Stickstoffmonoxid und in ein Sauerstoffradikal, das den abgelagerten Ruß schon bei Temperaturen ab 250 Grad Celsius oxidieren kann. The invention is based on a method of the generic type of the main claim. Process for the regeneration of a Particle filters are already known. Particle filter for Diesel engines have to be at least regular Intervals are regenerated, otherwise the saved Soot produces an exhaust gas back pressure that is too high, causing the Consumption deteriorates, which can lead to engine shutdown or the filter due to certain operating conditions violent exothermic oxidation by melting can destroy. For example, it is known that Process of the so-called continuous regeneration (CRT method; "CRT" = "Continuously Regenerating Trap") running engine by means of a particle filter upstream oxidation catalyst nitric oxide Oxidize nitrogen dioxide. Disintegrates in the particle filter the nitrogen dioxide in nitrogen monoxide and in one Oxygen radical, which already contributes to the deposited soot Can oxidize temperatures above 250 degrees Celsius.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass während der Regeneration kein Abgasstrom mit erhitzt werden muss, um die Partikelfilteranordnung auf die für den Rußabbrand notwendige Temperatur zu bringen; die Regeneration verläuft also energetisch günstig. Bei Ausnutzung einer Naturkonvektion ist lediglich ein geringer Bauteilaufwand zu verzeichnen, und bei Ausnutzung des Effekts der wandernden Brennzone wird der Energieverbrauch für die Regeneration noch weiter erniedrigt. Eine Additivierung des Kraftstoffs zur Unterstützung der Partikelfilterregeneration kann entfallen. Darüber hinaus kann die Brennkraftmaschine in der Regel im Normalbetrieb geführt werden, da nicht wie bei anderen Regenerationsverfahren unter Umständen verbrauchsungünstige Betriebszustände des laufenden Motors herbeigeführt werden müssen, um die Partikelfiltertemperatur auf eine Temperatur oberhalb 550°C beziehungsweise auf eine Temperatur oberhalb ca. 450°C bei Verwendung additivierter Kraftstoffe zu bringen.The inventive method with the characteristic In contrast, features of the main claim have the advantage that no exhaust gas flow is heated during the regeneration must be in order to adjust the particle filter arrangement to that for the Bring soot burn necessary temperature; the Regeneration is therefore energetically favorable. at Utilization of natural convection is only a minor one Component effort to record, and when using the The effect of the wandering burning zone is the energy consumption degraded even further for regeneration. A Additization of the fuel to support the Particle filter regeneration can be omitted. Furthermore the internal combustion engine can usually in normal operation because it is not like others Regeneration processes under certain circumstances can be unprofitable Operating states of the running engine can be brought about need to bring the particulate filter temperature to a temperature above 550 ° C or to a temperature above approx. 450 ° C when using additive fuels bring.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich. Vorteilhaft ist insbesondere ein über die Naturkonvektion hinaus unterstützender Transport von Luft in den Einlaßbereich des Partikelfilters zur Gewährleistung eines gleichmäßigen Rußabbrands.By those listed in the dependent claims Measures are advantageous training and Improvements to the method specified in the main claim possible. In particular, one about the Natural convection also supports the transport of air in the inlet area of the particle filter to ensure even soot burn-off.
Vorteilhaft ist ferner, das Partikelfilter lediglich im Einlaßbereich zu beheizen. Dies erfordert weniger Energie, als wenn das gesamte Filter aufgeheizt werden muss. Das Heizelement kann in diesem Fall aus metallischen Werkstoffen gefertigt werden und muss nicht unbedingt aus stromleitender Keramik bestehen. Andererseits muss, falls für das Heizelement auf der Eingangsseite eine stromleitende Keramik als Material verwendet wird, diese stromleitende Keramik nicht gleichzeitig als Rußfilter wirken, sondern erst die nachgeschaltete Filteranordnung. Eine Regelung des Rußabbrands unter Ausnutzung des Effekts der wandernden Brennzone kann durch einen definierten Luftstrom gezielt eingestellt werden, der mittels einer separaten Luftpumpe oder mittels eines elektrisch angetriebenen Abgasturboladers geregelt wird.It is also advantageous that the particle filter only in the To heat the inlet area. This requires less energy as if the entire filter needs to be heated. The In this case, the heating element can be made of metallic materials are manufactured and do not necessarily have to be made of electricity Ceramics exist. On the other hand, if for that Heating element on the input side of an electrically conductive ceramic this current-conducting ceramic is used as the material not act as a soot filter at the same time, but only that downstream filter arrangement. A regulation of Soot burn-off taking advantage of the effect of migrating Firing zone can be targeted by a defined air flow can be adjusted using a separate air pump or by means of an electrically driven exhaust gas turbocharger is regulated.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein Abgassystem, Fig. 2 ein Flußdiagramm und Fig. 3a bis d vier verschiedene Partikelfilteranordnungen.Embodiments of the invention are shown in the drawing and explained in more detail in the following description. In the drawings Fig. 1 shows an exhaust system, Fig. 2 is a flowchart, and FIGS. 3a-d, four different particulate filter assemblies.
In Fig. 1 ist eine Brennkraftmaschine 10 dargestellt, die über eine Leitung 12 mit Luft 11 zur Verbrennung von Kraftstoff versorgt wird. Ein Luftmassenmesser 13 ist an der Leitung 12 angeordnet und mit einem Steuergerät 40 verbunden. Ein Ladeluftkühler 15 kühlt die zugeführte Luft 11 mittels des Fahrtwindes 16. Vor dem Eintritt in die Brennkraftmaschine 10 passiert die Luft 11 eine elektrisch ansteuerbare Klappe 20. Die Abgase der Brennkraftmaschine verlassen über die Abgasleitung 24 die Brennräume. Die Abgasleitung 24 ist über eine Rückführleitung 21 mit der Leitung 12 verbunden. Über ein Abgasrückführungsventil 22, das wie die Drosselklappe 20 vom Steuergerät angesteuert werden kann, wird der Öffnungsquerschnitt der Rückführleitung eingestellt. Ein elektrisch angetriebener Abgasturbolader 25, der die Gasströmungen in der Leitung 12 und in der Abgasleitung 24 miteinander koppelt beziehungsweise antreibt, wird ebenfalls über das Steuergerät 40 betrieben. Hinter dem Abgasturbolader befindet sich eine von der Abgasleitung 24 gespeiste Partikelfilteranordnung 30. Der Ausgang der Partikelfilteranordnung ist mit einem Abgasrohr 31 verbunden, das die gereinigten Abgase 32 über einen (nicht eingezeichneten) Schalldämpfer ins Freie befördert. Drucksensoren 41 und 42 vor beziehungsweise hinter der Partikelfilteranordnung erlauben dem Steuergerät 40 die Auswertung eines Abgasdifferenzdrucks der Partikelfilteranordnung. Die Partikelfilteranordnung 30 weist Mittel 29 zur Einleitung der Regeneration des Partikelfilters auf, die über das Steuergerät 40 angesteuert werden.In Fig. 1, an internal combustion engine 10 is shown, which is supplied via a line 12 with air 11 for combustion of fuel. An air mass meter 13 is arranged on the line 12 and connected to a control device 40 . A charge air cooler 15 cools the supplied air 11 by means of the wind 16 . Before entering the internal combustion engine 10 , the air 11 passes through an electrically controllable flap 20 . The exhaust gases from the internal combustion engine leave the combustion chambers via the exhaust gas line 24 . The exhaust gas line 24 is connected to the line 12 via a return line 21 . The opening cross section of the return line is set via an exhaust gas recirculation valve 22 , which, like the throttle valve 20 , can be controlled by the control unit. An electrically driven exhaust gas turbocharger 25 , which couples or drives the gas flows in line 12 and in exhaust gas line 24 , is likewise operated via control unit 40 . Behind the exhaust gas turbocharger is a particle filter arrangement 30 fed by the exhaust gas line 24 . The outlet of the particle filter arrangement is connected to an exhaust pipe 31 , which conveys the cleaned exhaust gases 32 to the outside via a silencer (not shown). Pressure sensors 41 and 42 upstream or downstream of the particle filter arrangement allow control unit 40 to evaluate an exhaust gas differential pressure of the particle filter arrangement. The particle filter arrangement 30 has means 29 for initiating the regeneration of the particle filter, which are controlled via the control unit 40 .
Das Steuergerät 40 regelt die Einspritzung von Kraftstoff in die Brennräume der Brennkraftmaschine 10, überwacht die Luftzufuhr beziehungsweise die Abgasableitung durch Auswertung der Meßdaten des Luftmassenmessers 13 sowie der Drucksensoren 41 und 42. Bei Bedarf kann das Steuergerät das Abgasrückführungsventil 22 öffnen beziehungsweise die Luftzufuhr über die Drosselklappe 20 begrenzen. Auch der Abgasturbolader kann durch einen elektrischen Hilfsmotor zusätzlich die Gaszirkulation antreiben. Durch Auswertung des Differenzwerts der von den Drucksensoren 41 und 42 gemessenen Gasdrücke und des Abgasvolumenstroms wird der Beladungszustand der Partikelfilteranordnung 30 im Betrieb oder bei laufendem Motor geprüft. Überschreitet der Beladungszustand bestimmte Schwellenwerte, so kann ein Regenerationsvorgang sowohl bei laufender als auch bei stehender, d. h. abgeschalteter Brennkraftmaschine eingeleitet werden, indem die Mittel 29 zur Regeneration aktiviert werden.The control unit 40 regulates the injection of fuel into the combustion chambers of the internal combustion engine 10 , monitors the air supply or the exhaust gas discharge by evaluating the measurement data of the air mass meter 13 and the pressure sensors 41 and 42 . If necessary, the control unit can open the exhaust gas recirculation valve 22 or limit the air supply via the throttle valve 20 . The exhaust gas turbocharger can also drive the gas circulation by means of an electric auxiliary motor. By evaluating the differential value of the gas pressures measured by the pressure sensors 41 and 42 and the exhaust gas volume flow, the loading state of the particle filter arrangement 30 is checked during operation or with the engine running. If the load state exceeds certain threshold values, a regeneration process can be initiated both when the internal combustion engine is running and when it is stopped, that is to say switched off, by activating the means 29 for regeneration.
Fig. 2 stellt mit dem Verfahrensschritt 90 schematisch die Prüfung des Beladungszustands der Partikelfilteranordnung dar. Wird die Brennkraftmaschine nach dieser Prüfung abgeschaltet (Abfrage 92), so wird bei Überschreiten eines ersten Schwellenwerts des Beladungszustands (Abfrage 98) eine Regeneration 100 bei stehendem Motor eingeleitet. Anschließend wird auch das Steuergerät automatisch ausgeschaltet (Schritt 102). Ist der erste Schwellenwert nicht überschritten, erfolgt ein Ausschalten des Steuergeräts, es wird keine Regeneration eingeleitet. Bleibt die Brennkraftmaschine jedoch nach der Prüfung des Beladungszustands weiterhin eingeschaltet (Pfad N der Abfrage 92), so wird geprüft, ob der Beladungszustand einen zweiten Schwellenwert überschreitet, der größer als der erste Schwellenwert ist (Abfrage 94). Ist dies nicht der Fall, so wird die kontinuierliche Prüfung des Beladungszustands fortgesetzt, andernfalls eine Regeneration 96 bei laufender Brennkraftmaschine durchgeführt und erst anschließend zur laufenden Prüfung des Beladungszustands zurückgekehrt. Bei einem Zweilitermotor liegt der erste Schwellenwert beispielsweise zwischen 5 und 10 Gramm Ruß, der zweite Schwellenwert zwischen 15 und 20 Gramm. Fig. 2 illustrates the method step 90 schematically examining the loading condition of the particle filter arrangement. If the internal combustion engine switched off after this test (query 92), so upon exceeding a first threshold value of the loading condition (query 98) is introduced a regeneration 100 with the engine. The control unit is then also automatically switched off (step 102 ). If the first threshold value is not exceeded, the control unit is switched off and no regeneration is initiated. However, if the internal combustion engine remains switched on after the load condition has been checked (path N of query 92 ), it is checked whether the load condition exceeds a second threshold value that is greater than the first threshold value (query 94 ). If this is not the case, the continuous check of the load condition is continued, otherwise a regeneration 96 is carried out while the internal combustion engine is running and only then is it returned to the ongoing check of the load condition. For example, in a two-liter engine, the first threshold is between 5 and 10 grams of soot, the second threshold between 15 and 20 grams.
Die Regeneration bei laufender Brennkraftmaschine ist dazu gedacht, auch solche Fälle abzudecken, bei denen eine Regeneration bei stehender Brennkraftmaschine nicht ausreicht, um den durch das Partikelfilter hervorgerufenen Abgasgegendruck auf ein wirtschaftlich vernünftiges Maß zu begrenzen beziehungsweise die Gefahr einer drohenden Überladung des Filters abzuwenden. Dies ist insbesondere bei langen Fahrten von mehreren 100 km der Fall, bei denen das Partikelfilter vollständig beladen wird, ohne dass der Motor ausgeschaltet wird und damit das Filter bei stehendem Motor regeneriert werden könnte. Die Schwellenwerte sind jedoch derart zu wählen, dass das Partikelfilter so oft wie möglich bei stehendem Motor regeneriert werden kann. Die Regeneration bei stehendem Motor ist energetisch günstiger, da die Regenerationsmittel zur Aktivierung der Regenerationsreaktionen keinen Abgasstrom erhitzen müssen, um das eigentliche Partikelfilter, an dem der Ruß verbrannt wird, zu erwärmen. Der erste Schwellenwert ist kleiner anzusetzen als der zweite Schwellenwert, da dadurch gewährleistet wird, dass auch ab einem gewissen teilbeladenen Zustand das Partikelfilter bei stehendem Motor regeneriert wird.The regeneration with the internal combustion engine running is one of them thought to also cover cases in which one No regeneration when the internal combustion engine is stopped is sufficient for the one caused by the particle filter Exhaust back pressure to an economically reasonable level limit or the risk of impending Avert the filter overload. This is particularly the case with long journeys of several 100 km, in which the Particulate filter is fully loaded without the engine is switched off and thus the filter with the engine stopped could be regenerated. However, the thresholds are choose such that the particle filter as often as possible can be regenerated with the engine stopped. The Regeneration with the engine stopped is more energy efficient, because the regeneration means to activate the Regeneration reactions do not have to heat an exhaust gas stream, the actual particle filter on which the soot is burned will heat up. The first threshold is smaller to be taken as the second threshold because it is guaranteed that even from a certain partially loaded condition the particle filter with the engine stopped is regenerated.
Fig. 3 zeigt vier verschiedene Partikelfilteranordnungen 30, bei denen die Mittel zur Einleitung der Regeneration eine elektrisch betreibbare Heizung aufweisen. Das Partikelfilter ist schematisch dargestellt als Anordnung mit einem Einlaßbereich 50 und einem Auslaßbereich 51, wobei das Filter durch das Abgas entlang der Strömungsrichtung 52 durchströmt wird. Die Struktur symbolisiert also eine Filterzelle des Partikelfilters, die die Gasmoleküle dazu zwingt, eine beispielsweise aus Keramik gefertigte Filterwand zumindest einmal zu durchqueren, damit sich die Rußpartikel an der Filterwand ablagern können. Die Keramik besteht aus einem stromleitenden Material, beispielsweise aus einem unter dem Namen "Ligafill" bekannten Keramikmaterial, so dass über die Elektrodenpaare 53, 54 entlang der Strömungsrichtung 52 eine elektrische Heizspannung 55 an das Keramikfilter angeschlossen werden kann. FIG. 3 shows four different particle filter arrangements 30 in which the means for initiating the regeneration have an electrically operable heater. The particle filter is shown schematically as an arrangement with an inlet area 50 and an outlet area 51 , the exhaust gas flowing through the filter along the flow direction 52 . The structure thus symbolizes a filter cell of the particle filter, which forces the gas molecules to cross at least once a filter wall made of ceramic, for example, so that the soot particles can be deposited on the filter wall. The ceramic consists of a current-conducting material, for example of a ceramic material known under the name "Ligafill", so that an electrical heating voltage 55 can be connected to the ceramic filter via the electrode pairs 53 , 54 along the flow direction 52 .
Die Regeneration bei stehendem Motor wird durchgeführt, wenn unmittelbar vor dem Abstellen des Motors das Filter als hinreichend beladen erkannt wird. Durch Anlegen einer Spannung wird hierbei das Filter bis auf eine Temperatur erwärmt, die zum Abbrand des Rußes ausreicht. Die Energie hierzu wird von der Bordbatterie geliefert. Hierbei können natürlich Maßnahmen vorgesehen sein, von einer Regeneration bei stehendem Motor abzusehen, falls der Ladezustand der Batterie einen bestimmten kritischen Wert unterschreitet, um ein Starten des Motors insbesondere bei kalten Außentemperaturen sicherzustellen. Durch natürliche Konvektion strömt der für die Rußoxidation erforderliche Sauerstoff durch das Filter. Weist die Brennkraftmaschine mindestens vier Zylinder auf, ist davon auszugehen, dass an einem Zylinder sowohl das Einlaß- als auch das Aulaßventil geöffnet sind, so dass die Sauerstoffzufuhr über die Brennkraftmaschine erfolgen kann. Falls dies nicht ausreicht, kann über das elektrisch ansteuerbare Abgasrückführventil 22 ein Frischluftbypass um den Motor herum geschaffen werden, der eine ausreichende Sauerstoffzufuhr zur Rußoxidation sicherstellt.The regeneration with the engine stopped is carried out if the filter is recognized as sufficiently loaded immediately before the engine is switched off. By applying a voltage, the filter is heated up to a temperature sufficient to burn off the soot. The energy for this is supplied by the on-board battery. In this case, measures can of course be provided to refrain from regeneration when the engine is at a standstill if the state of charge of the battery falls below a certain critical value in order to ensure that the engine starts, particularly when the outside temperature is cold. Through natural convection, the oxygen required for soot oxidation flows through the filter. If the internal combustion engine has at least four cylinders, it can be assumed that both the inlet valve and the outlet valve on one cylinder are open, so that the oxygen can be supplied via the internal combustion engine. If this is not sufficient, a fresh air bypass can be created around the engine via the electrically controllable exhaust gas recirculation valve 22 , which ensures a sufficient supply of oxygen for soot oxidation.
Die Anordnung der Fig. 3b weist zusätzlich eine Luftpumpe 60 auf, die im auslaßseitigen Bereich des Filters angeordnet ist und über eine Pumpenleitung 62 sowohl mit dem Partikelfilter als auch mit dem Abgasrohr auf der Auslaßseite verbunden ist. Wenn die natürliche Konvektion aufgrund einer besonderen Luftführung nicht ausreicht, säugt hinter dem Partikelfilter die Luftpumpe 60 einen definierten Luftstrom durch das Filter. Die Rückschlagklappe 61 sorgt dafür, dass die Luft nicht rückwärts durch den Schalldämpfer angesaugt wird, sondern vom Motor kommend in das Partikelfilter gelangt.The arrangement of FIG. 3b additionally has an air pump 60 , which is arranged in the outlet-side region of the filter and is connected via a pump line 62 both to the particle filter and to the exhaust pipe on the outlet side. If natural convection is not sufficient due to a special air flow, the air pump 60 sucks a defined air flow through the filter behind the particle filter. The non-return flap 61 ensures that the air is not sucked in backwards through the muffler, but comes into the particle filter coming from the engine.
Die Aufgabe der zusätzlichen Luftzufuhr kann auch vom elektrisch angetriebenen Abgasturbolader übernommen werden, so dass die Luftpumpe 60 in diesem Falle nicht unbedingt erforderlich ist. Falls jedoch lediglich ein mechanisch angetriebener Abgasturbolader vorliegt, ermöglicht die elektrisch angetriebene Luftpumpe 60 insbesondere bei einer bei stehendem Motor durchzuführenden Regeneration eine ausreichende Luftzufuhr.The task of the additional air supply can also be taken over by the electrically driven exhaust gas turbocharger, so that the air pump 60 is not absolutely necessary in this case. If, however, there is only a mechanically driven exhaust gas turbocharger, the electrically driven air pump 60 enables an adequate supply of air, in particular when regeneration is to be carried out with the engine stopped.
Alternativ zur Ausführungsform nach Fig. 3b ist bei der Vorgehensweise gemäß Fig. 3c statt eines Elektrodenpaares ein Heizelement 70 im Eingangsbereich des Partikelfilters vorgesehen.As an alternative to the embodiment according to FIG. 3b, in the procedure according to FIG. 3c, a heating element 70 is provided in the entrance area of the particle filter instead of a pair of electrodes.
Hier wird der Effekt ausgenutzt, dass es genügt, das Filter am vorderen Ende (in Abgas-Strömungsrichtung) auf die Rußabbrandtemperatur zu bringen. Durch die einsetzende exotherme Oxidation des Rußes, die einströmende Luft und infolge der Wärmeleitung frißt sich die Regenerationszone in einer definierten Geschwindigkeit durch das Filter. Mittels des Luftmassenmessers und des Abgasrückführungsventils kann das Entstehen einer stabilen, durchlaufenden Reaktionszone gesteuert werden.The effect that the filter suffices is used here at the front end (in the exhaust gas flow direction) on the Bring soot burning temperature. By the onset exothermic oxidation of the soot, the inflowing air and due to the heat conduction, the regeneration zone eats a defined speed through the filter. through of the air mass meter and the exhaust gas recirculation valve the emergence of a stable, continuous reaction zone to be controlled.
In Fig. 3d ist eine Ausführungsvariante mit einem dem Rußfilter vorgeschaltetem Oxidationskatalysator 80 gezeigt. Der Oxidationskatalysator 80 dient dazu, den mittels der symbolisch dargestellten Kraftstoffzufuhreinrichtung 75 in den Abgastrakt eingeführten Kraftstoff zu oxidieren beziehungsweise zu verbrennen, um die für den Rußabbrand notwendige Temperatur im Partikelfilter zu erreichen. Die katalytische Verbrennung des Kraftstoffs im Oxidationskatalysator wird durch das Einschalten des Heizelements 70 initiiert. FIG. 3d shows an embodiment variant with an oxidation catalytic converter 80 connected upstream of the soot filter. The oxidation catalytic converter 80 serves to oxidize or burn the fuel introduced into the exhaust tract by means of the symbolically represented fuel supply device 75 in order to reach the temperature in the particle filter necessary for soot combustion. The catalytic combustion of the fuel in the oxidation catalytic converter is initiated by switching on the heating element 70 .
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Cited By (5)
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---|---|---|---|---|
DE10344216A1 (en) * | 2003-09-22 | 2005-05-04 | Eberspaecher J Gmbh & Co | Exhaust system with particle filter and associated heating device and associated regeneration method |
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DE102014223491A1 (en) * | 2014-11-18 | 2016-05-19 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Exhaust treatment device and method for exhaust treatment |
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JPS597720A (en) * | 1982-07-06 | 1984-01-14 | Mitsubishi Motors Corp | Diesel particulate filter system |
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DE3914758A1 (en) * | 1989-05-05 | 1990-11-08 | Mann & Hummel Filter | Soot filter for cleaning the exhaust gas flow of an internal combustion engine |
US5716586A (en) * | 1993-06-03 | 1998-02-10 | Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho | Exhaust gas purifier |
JP2780638B2 (en) * | 1994-05-17 | 1998-07-30 | 松下電器産業株式会社 | Filter regeneration device for internal combustion engine |
US5930994A (en) * | 1996-07-02 | 1999-08-03 | Ibiden Co., Ltd. | Reverse cleaning regeneration type exhaust emission control device and method of regenerating the same |
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2000
- 2000-12-14 DE DE10062270A patent/DE10062270A1/en not_active Withdrawn
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10344216A1 (en) * | 2003-09-22 | 2005-05-04 | Eberspaecher J Gmbh & Co | Exhaust system with particle filter and associated heating device and associated regeneration method |
WO2005088097A1 (en) * | 2004-03-11 | 2005-09-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust purifying apparatus and exhaust purifying method for internal combustion engine |
EP1788207A1 (en) * | 2004-09-09 | 2007-05-23 | Hino Motors, Ltd. | Exhaust gas purification device |
EP1788207A4 (en) * | 2004-09-09 | 2008-06-25 | Hino Motors Ltd | Exhaust gas purification device |
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