DE10114943A1

DE10114943A1 - Abgasreiniger für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE10114943A1
Application number: DE10114943A
Authority: DE
Inventors: Kazuhiro Itoh; Toshiaki Tanaka; Shinya Hirota; Takamitsu Asanuma; Koichi Kimura; Koichiro Nakatani
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-03-29
Filing date: 2001-03-27
Publication date: 2001-10-04
Also published as: FR2807099A1; FR2807099B1

Abstract

Es ist ein oxidierendes Agens (61) zum Freisetzen von aktivem Sauerstoff zum Oxidieren von Teilchen (62, 162), die sich zeitweilig durch die Trennwände (54) eines Teilchenfilters (22) gesammelt haben, an den Trennwänden (54) getragen. Die Richtung des Abgases, welches durch die Trennwände (54) hindurchströmt, wird umgekehrt und es werden die Teilchen, die sich an den Trennwänden (54) gesammelt haben, auf die Front- und Rückfläche der Trennwände verteilt. Es wird daher verhindert, daß die meisten der Teilchen (62, 162) durch entweder die Frontfläche oder die rückwärtige Fläche der Trennwände gesammelt werden und es wird somit die Möglichkeit reduziert, daß sich die Teilchen (62, 162), die durch die Trennwände (54) gesammelt werden, niederschlagen, ohne durch Oxidation beseitigt zu werden. Darüber hinaus ist ein Filter (80, 82, 83, 84, 85) stromabwärts von dem Teilchenfilter (22) als eine Sicherstellungseinrichtung zum Sicherstellen der schädlichen Komponenten in dem Abgas angeordnet. Die schädlichen Komponenten in dem ausgestoßenen Abgas werden dadurch sichergestellt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Abgasreiniger für Brennkraftmaschinen.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Es ist ein herkömmlicher Abgasreiniger für Brennkraftmaschinen bekannt, bei dem ein Teilchenfilter zum Sammeln von Teilchen in dem Abgas, welches von einer Verbrennungskammer ausgestoßen wird, in einem Abgaskanal der Maschine angeordnet ist und wobei die Teilchen des Abgases gesammelt werden, wenn das Abgas durch die Wände des Teilchenfilters hindurchströmt. Beispielsweise offenbart das veröffentlichte japanische Patent Nr. HEI 7-106290 diese Art eines Abgasreinigers für Brennkraftmaschinen.

Jedoch strömt bei dem Abgasreiniger für Brennkraftmaschinen, der in dem veröffentlichten japanischen Patent Nr. HEI 7-106290 offenbart ist, das Abgas gleichbleibend durch das Teilchenfilter, und zwar in einer bestimmten Richtung und kann seine Richtung nicht umkehren. Somit können die Teilchen, die sich an den Wänden des Teilchenfilters gesammelt haben, nicht auf obere und untere Flächen der Wände des Teilchenfilters verteilt werden. Wenn als ein Ergebnis mehr als eine bestimmte Menge der Teilchen durch die Wände des Teilchenfilters gesammelt wurde, kann die Wirkung der Beseitigung der Teilchen nicht bei all den Teilchen in ausreichender Weise ausgeübt werden. Wenn somit die Menge der Teilchen, die in das Teilchenfilter fließen, gleich wird mit oder größer wird als eine bestimmte Menge, werden Teilchen entweder durch die oberen Flächen oder durch die unteren Flächen des Teilchenflters gesammelt. Als ein Ergebnis werden Teilchen an den Wänden des Teilchenfilters abgelagert. Dies verursacht Probleme, wie beispielsweise ein Verstopfen des Teilchenfilters, sowie einem Anstieg in dem Rückdruck.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung wurde zur Lösung der oben erläuterten Probleme entwickelt. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, zeitweilig die Richtung des Abgases umzukehren, welches durch das Teilchenfilter strömt und auf diese Weise sicherzustellen, daß die Wirkung der Beseitigung der Teilchen, die sich an den Wänden des Teilchenflters gesammelt haben, vermittels einer Oxidation bei allen Teilchen in ausreichender Weise durchgeführt werden kann. Es werden somit die Teilchen daran gehindert, sich an den Wänden des Teilchenfilters abzusetzen. Es ist auch ein Ziel der Erfindung, einen Abgasreiniger für Brennkraftmaschinen zu schaffen, bei dem die Teilchen, die durch das Teilchenfilter desorbiert wurden, und zwar nach Umkehr der Richtung der Abgasströmung, durch Oxidation weiter stromabwärts von dem Teilchenfilter beseitigt werden können.

Um dies spezifischer auszudrücken, ist in einem Abgasreiniger für Brennkraftmaschinen, bei dem ein Teilchenfilter zum Sammeln der Teilchen in dem Abgas, welches aus einer Brennkammer ausgetragen wird, in einem Abgaskanal der Maschine angeordnet ist und bei dem die Teilchen in dem Abgas gesammelt werden, wenn das Abgas durch die Wände des Teilchenfilters hindurchströmt, ein Oxidieragens an den Wänden des Teilchenfilters getragen, um aktiven Sauerstoff zum Oxidieren der Teilchen, die zeitweilig durch die Wände des Teilchenfilters gesammelt wurden, freizugeben, und es ist eine Abgasströmungsumkehreinrichtung zum Umkehren der Richtung des Abgases vorgesehen, welches durch die Wände des Teilchenfilters hindurchströmt. Die Abgasströmungsumkehreinrichtung kehrt die Richtung des Abgases um, welches durch die Wände des Teilchenfilters strömt und führt somit zu einer Diffusion oder Ausbreitung der Teilchen, die durch die Wände des Teilchenfilters gesammelt wurden, auf der Front und der Rück-Oberfläche desselben. Daher wird die Möglichkeit der Teilchen, die durch die Wände des Teilchenfilters gesammelt wurden, daß sie ohne Beseitigung durch die Oxidation abgelagert werden, reduziert. Ferner sind Sicherstellungsmittel zum Sicherstellen von schädlichen Komponenten in dem Abgas stromabwärts von dem Teilchenfilter in dem Abgasreiniger für Brennkraftmaschinen angeordnet.

Da bei solch einem Abgasreiniger für Brennkraftmaschinen die Richtung des Abgases, welches durch die Wände des Teilchenfilters strömt, umgekehrt wird, werden die Teilchen, die durch die Wände des Teilchenfilters gesammelt worden sind, auf die Frontfläche und rückwärtige Fläche des Teilchenfilters verteilt oder zerstreut. Dies hindert die meisten der Teilchen daran, in das Teilchenfilter zu fließen, wenn sie durch entweder die Vorder-Oberfläche oder die rückwärtige Oberfläche der Wände des Teilchenfilters gesammelt werden. Da ferner die Richtung der Abgasströmung umgekehrt wird, können die Wände des Teilchenfilters die Wirkung der Beseitigung der Teilchen vermittels einer Oxidation der Teilchen, die entfernt wurden, erfahren. Da ferner gemäß diesem Abgasreiniger für Brennkraftmaschinen die durch die Wände des Teilchenfilters gesammelten Teilchen auf die Front- und rückwärtige Fläche des Teilchenfilters zerstreut oder verteilt werden, wird die Möglichkeit, daß die Teilchen, die durch die Wände des Teilchenfilters gesammelt wurden, ohne Beseitigung durch Oxidation niedergeschlagen werden, reduziert. Daher kann der Effekt der Beseitigung der Teilchen, die durch die Wände des Teilchenfilters gesammelt wurden, vermittels einer Oxidation in ausreichender Weise an allen den Teilchen praktiziert werden. Als ein Ergebnis wird es möglich, die Teilchen daran zu hindern, sich an den Wänden des Teilchenfilters festzusetzen. Somit wird das Teilchenfilter nicht verstopft und der Rückdruck steigt nicht an. Ferner sind die Sicherstellungsmittel zum Sicherstellen von schädlichen Komponenten in dem Abgas stromabwärts (in bezug auf die Abgasströmung) von dem Teilchenfilter angeordnet. Daher können die schädlichen Komponenten in dem Abgas, die dazu neigen, stromabwärts (in bezug auf die Abgasströmung) von dem Teilchenfilter zu strömen, wenn die Richtung des Abgases, welches durch die Wände des Teilchenfilters hindurchströmt, umgekehrt wird, sichergestellt werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die obigen und weiteren Ziele, Merkmale, Vorteile und technische und industrielle Signifikanz der Erfindung ergeben sich klar durch Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung der gegenwärtigen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung unter Heranziehung der beigefügten Zeichnungen, in denen:

Fig. 1 einen Abgasreiniger zeigt, der in einer Brennkraftmaschine eines Kompressionszündungstyps verwendet wird, gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2(A) eine Frontansicht der Struktur eines Teilchenfilters 22 ist;

Fig. 2(B) eine Seiten-Schnittansicht der Struktur des Teilchenfilters 22 ist;

Fig. 3(A) eine vergrößerte Ansicht der Oberfläche einer Trägerschicht ist, die auf der inneren Umfangsfläche eines Abgaseinströmkanals 50 ausgebildet ist;

Fig. 3(B) eine vergrößerte Ansicht eines Zustandes ist, bei dem ein Teilchen 62 sich an der Oberfläche der Trägerschicht angeheftet hat, die an der inneren Umfangsfläche des Abgaseinströmkanals 50 ausgebildet ist;

Fig. 4(A) das Teilchen 62 zeigt, welches sich an ein Sauerstoffabsorptions- /Aktivsauerstofffreigabeagens angeheftet hat;

Fig. 4(B) zeigt, auf welche Weise ein verbleibender Teilchenabschnitt 63, der nicht oxidiert worden ist, die Oberfläche der Trägerschicht bedeckt;

Fig. 4(C) zeigt, auf welche Weise ein anderes Teilchen 64 auf dem verbleibenden Teilchenabschnitt 63 abgelegt ist;

Fig. 5 die Menge G der Teilchen zeigt, die durch eine Oxidation pro Zeiteinheit beseitigt werden kann, und zwar ohne Erzeugung von hellen Flammen;

Fig. 6 ein Beispiel von Betriebssteuerroutinen für die Maschine zeigt;

Fig. 7 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teilchens 54 des Teilchenfilters ist, welches in Fig. 2(B) dargestellt ist;

Fig. 8(A) eine Draufsicht eines Teilchenfilters 22 ist, welches in Fig. 1 gezeigt ist;

Fig. 8(B) eine Seitenansicht des Teilchenfilters 22 ist, welches in Fig. 1 gezeigt ist;

Fig. 9(A) zeigt, auf welche Weise das Abgas strömt, wenn ein Abgasumschaltventil 73 seine normale Strömungsposition einnimmt;

Fig. 9(B) zeigt, auf welche Weise das Abgas strömt, wenn das Abgasumschaltventil 73 seine Rückwärtsströmungsposition einnimmt;

Fig. 9(C) zeigt, auf welche Weise das Abgas strömt, wenn das Abgasumschaltventil 73 seine Umgehungsposition (bypass) einnimmt;

Fig. 10(A) zeigt, auf welche Weise sich Teilchen innerhalb der Trennwand 54 des Teilchenfilters bewegen, wenn das Abgasumschaltventil 73 in seine normale Strömungsposition geschaltet wurde;

Fig. 10(B) zeigt, auf welche Weise sich Teilchen innerhalb der Trennwand 54 des Teilchenfilters bewegen, wenn das Abgasumschaltventil 73 in seine Rückwärtsströmungsposition geschaltet wurde;

Fig. 11(A) zeigt, auf welche Weise das Abgas strömt, wenn das Abgasumschaltventil 73 seine normale Strömungsposition einnimmt;

Fig. 11 (B) zeigt, auf welche Weise sich Teilchen 62, die sich von einem Sauerstoffabsorptions-/Aktivsauerstofffreigabeagens 261 auf den Oberflächen der Trennwände des Teilchenfilters abschälen, durch ein Teilchenauffangfilter 80 eingefangen werden, wenn das Abgasumschaltventil 73 in seine Rückwärtsströmungsposition geschaltet wurde;

Fig. 12 die Rauchdichte und die Erzeugungsmenge von NO_x usw. zeigt;

Fig. 13(A) den Verbrennungsdruck zeigt, wenn das Luft-Brennstoff-Verhältnis dicht bei 21 liegt;

Fig. 13(B) den Verbrennungsdruck zeigt, wenn das Luft-Brennstoff-Verhältnis dicht bei 18 liegt;

Fig. 14 die Brennstoffmoleküle zeigt;

Fig. 15 die Beziehung zwischen der Erzeugungsmenge des Rauches und der EGR-Rate veranschaulicht;

Fig. 16 die Beziehung zwischen der Brennstoffeinspritzmenge und der Menge des gemischten Gases zeigt;

Fig. 17 einen Betriebsbereich I' und einen Betriebsbereich II' zeigt;

Fig. 18 die Ausgangsgröße eines Luft-Brennstoff-Verhältnis-Sensors zeigt;

Fig. 19 die Öffnung einer Drosselklappe usw. zeigt;

Fig. 20(A) Luft-Brennstoff-Verhältnisse in dem ersten Betriebsbereich I' veranschaulicht;

Fig. 20(B) einen Plan oder Karte (map) darstellt, der bzw. die die Luft- Brennstoff-Verhältnisse zeigt, die in Fig. 20(A) gezeigt sind, in Relation zu der erforderlichen Last L und der Maschinendrehzahl N;

Fig. 21 (A) einen Plan oder Karte zeigt, der bzw. die die Zielöffnungen einer Drosselklappe in dem Betriebsbereich I' zeigt;

Fig. 21(B) einen Plan oder Karte zeigt, welcher bzw. welche die Zielöffnungen eines EGR-Steuerventils in dem Betriebsbereich I' darstellt;

Fig. 22(A) die Luft-Brennstoff-Verhältnisse in einem Betriebsbereich II' darstellt;

Fig. 22(B) einen Plan zeigt, der die Luft-Brennstoff-Verhältnisse veranschaulicht, die in Fig. 22(A) gezeigt sind, in Relation zu der erforderlichen Last L und der Maschinendrehzahl N;

Fig. 23(A) einen Plan oder Karte zeigt; der bzw. die die Zielöffnungen der Drosselklappe in dem Betriebsbereich II' darstellt;

Fig. 23(B) einen Plan oder Karte darstellt, der bzw. die die Zielöffnungen des EGR-Steuerventils in dem Betriebsbereich II' darstellt;

Fig. 24 eine Karte oder Plan zeigt, der die Brennstoffeinspritzmengen wiedergibt;

Fig. 25 ein Flußdiagramm ist, um den Betrieb der Maschine zu steuern;

Fig. 26(A) ähnlich mit Fig. 11 (A) ist und einen elektrischen Heizer 81 zeigt, der für ein Teilchenauffangfilter 80 vorgesehen ist;

Fig. 26(B) ähnlich Fig. 11 (B) ist und den elektrischen Heizer 81 zeigt, der für das Teilchenauffangfilter 80 gedacht ist;

Fig. 27(A) im wesentlichen ähnlich zu Fig. 9(A) ist und zeigt, auf welche Weise das Abgas strömt, wenn das Abgasumschaltventil 73 seine normale Strömungsposition einnimmt;

Fig. 27(B) im wesentlichen ähnlich zu Fig. 9(B) ist und zeigt, auf welche Weise das Abgas strömt, wenn das Abgasumschaltventil 73 seine Rückwärtsströmungsposition einnimmt;

Fig. 27(C) im wesentlichen ähnlich zu Fig. 9(C) ist und zeigt, auf welche Weise das Abgas strömt, wenn das Abgasumschaltventil 73 seine Umgehungsposition einnimmt;

Fig. 28 ein Flußdiagramm ist, welches ein Verfahren zum Steuern der Regeneration eines stromabwärtigen Filters gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt, nämlich ein Teilchenauffangfilter;

Fig. 29 den Effekt einer Aufheizsteuerung zeigt, und zwar nach der Detektion eines Druckverlustes über dem Teilchenauffangfilter 80;

Fig. 30 ein Flußdiagramm ist, welches ein Verfahren zum Steuern der Regeneration des Teilchenfilters 22 und des Teilchenauffangfilters 80 von einer schwefelverursachten Verschlechterung zeigt;

Fig. 31 den Effekt der Regenerationssteuerung hinsichtlich der schwefelverursachten Verschlechterung des Teilchenfilters 22 und des Teilchenauffangfilters 80 zeigt;

Fig. 32(A) im wesentlichen ähnlich zu Fig. 27(A) ist und zeigt, auf welche Weise das Abgas strömt, wenn das Abgasumschaltventil 73 seine normal Strömungsposition einnimmt;

Fig. 32(B) im wesentlichen ähnlich zu Fig. 27(B) ist und zeigt, auf welche Weise da Abgas strömt, wenn das Abgasumschaltventil 73 seine Rückwärtsströmungsposition einnimmt;

Fig. 32(C) im wesentlichen ähnlich zu Fig. 27(C) ist und zeigt, auf welche Weise das Abgas strömt, wenn das Abgasumschaltventil 73 seine Umgehungsposition einnimmt;

Fig. 33 eine Seitenansicht des Teilchenfilters 22 und eines Zyklons 83 zeigt; und

Fig. 34 eine Seitenansicht des Teilchenfilters 22 und von groben Teilchenauffangfiltern 84, 85 zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

In der folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung mehr in Einzelheiten unter Hinweis auf spezifische Ausführungsformen beschrieben.

Im folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Zuerst werden einige wichtige Ausdrücke kurz beschrieben, die in der vorliegenden Beschreibung verwendet werden. Die vorliegende Beschreibung verwendet die Ausdrücke "Ruß" ("soot") und "Teilchen" ("particulates"). Es sei darauf hingewiesen, daß die Teilchen allgemein Ruß und SOF (Soluble Organic Components = lösbare organische Komponenten) usw. bedeuten. Fig. 1 zeigt einen Abgasreiniger, der bei einer Brennkraftmaschine des Kompressionszündungstyps gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird. Die Erfindung ist auch bei einer Brennkraftmaschine vom Zündfunkentyp anwendbar. Fig. 1 zeigt eine Maschine 1, einen Zylinderblock 2, einen Zylinderkopf 3, einen Kolben 4, eine Verbrennungskammer 5, ein elektronisches Brennstoffeinspritzventil 6, ein Ansaugventil 7, eine Ansaugöffnung 8, ein Auslaßventil 9 und eine Auslaßöffnung 10. Die Ansaugöffnung 8 ist mit einem Druckausgleichsbehälter 12 über einen entsprechenden Ansaugzweig 11 verbunden. Der Druckausgleichsbehälter 12 ist mit einem Kompressor 15 eines Austragturboladers 14 über einen Ansaugkanal 13 verbunden. Eine Drosselklappe 17 wird durch einen Schrittmotor 16 angetrieben, der in dem Ansaugkanal 13 angeordnet ist. Ferner ist eine Kühleinheit 18 zum Kühlen der Ansaugluft, die durch den Ansaugkanal 13 strömt, um den Ansaugkanal 13 angeordnet. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform wird ein Maschinenkühlmittel in die Kühleinheit 18 eingeleitet und kühlt die Ansaugluft. Auf der anderen Seite ist die Abgasöffnung 10 mit einer Abgasturbine 21 des Abgasturboladers 14 über einen Abgassammler 19 und Abgasrohr 20 verbunden. Ein Auslaß der Abgasturbine 21 ist mit einem Gehäuse 23 verbunden, welches ein Teilchenfilter 22 enthält.

Das Teilchenfilter 22 ist derart konstruiert, daß das Abgas durch dieses entweder in der normalen Strömungsrichtung oder in der rückwärts verlaufenden Strömungsrichtung hindurchströmen kann. Ein erster Durchgang oder Kanal 71 dient als stromaufwärtiger Kanal des Teilchenfilters 22, wenn das Abgas durch das Teilchenfilter 22 in der normalen Strömungsrichtung hindurchströmt. Ein zweiter Durchgang oder Kanal 72 dient als ein stromabwärtiger Kanal des Teilchenfilters 22, wenn das Abgas durch das Teilchenfilter 22 in der rückwärts verlaufenden Strömungsrichtung hindurchströmt. Ein Abgasumschaltventil 73 schaltet die Abgasströmung zwischen dem normalen Strömungszustand, dem rückwärts verlaufenden Strömungszustand und dem Umgehungszustand um. Eine Treibereinheit 74 für das Abgasumschaltventil treibt das Abgasumschaltventil 73 an. Ein Teilchenauffangfilter 80 ist stromabwärts von dem Teilchenfilter 22 als eine Sicherstellungseinrichtung angeordnet, um die schädlichen Komponenten in dem Abgas sicherzustellen.

Der Abgassammler 19 und der Druckausgleichsbehälter 12 sind miteinander durch einen Abgaszirkulierkanal 24 (im folgenden als EGR bezeichnet) verbunden. Ein elektronisches EGR-Steuerventil 25 ist in dem EGR-Kanal 24 angeordnet. Ferner ist eine Kühleinheit 62 zum Kühlen des EGR-Gases, welches durch den EGR-Kanal 24 strömt, um den EGR-Kanal 24 herum angeordnet. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform wird ein Maschinenkühlmittel in die Kühleinheit 26 eingeleitet und kühlt das EGR-Gas. Auf der anderen Seite ist jedes Brennstoffeinspritzventil 6 mit einem Brennstoffreservoir verbunden, und zwar einer sog. gemeinsamen Schiene 27, über eine Brennstoffversorgungsrohrleitung 6a. Die gemeinsame Schiene 27 wird von einer elektronischen Brennstoffpumpe 28 her mit Brennstoff versorgt, deren Abgabemenge variabel ist. Der Brennstoff, welcher der gemeinsamen Schiene 27 zugeführt wurde, wird dem Brennstoffeinspritzventil 6 über jedes Brennstoffzuführrohr 6a zugeführt. Ein Brennstoffdrucksensor 29 zum Detektieren des Brennstoffdruckes in der gemeinsamen Schiene 27 ist daran angebracht. Auf der Grundlage des Ausgangssignals des Brennstoffdrucksensors 29 wird die Abgabemenge der Brennstoffpumpe 28 gesteuert, derart, daß der Brennstoffdruck in der gemeinsamen Schiene 27 gleich wird mit einem Ziel-Brennstoffdruck.

Eine elektronische Steuereinheit 30 ist aus einem digitalen Computer gebildet, der mit einem ROM (Nur-Lese-Speicher) 32, einem RAM (Speicher mit wahlfreiem Zugriff) 33, einer CPU (Mikroprozessor) 34, einem Eingangsport 35 und einem Ausgangsport 36 ausgestattet ist, die durch einen Zweirichtungsbus 31 miteinander verbunden sind. Ein Ausgangssignal aus dem Brennstoffdrucksensor 29 wird dem Eingangsport 35 über einen entsprechenden AD-Umsetzer 37 zugeführt. Ein Temperatursensor 39 zum Detektieren der Temperatur des Teilchenfilters 22 ist daran angebracht. Ein Ausgangssignal von dem Temperatursensor 39 wird dem Eingangsport 35 über einen entsprechenden AD-Umsetzer 37 eingespeist. Ein Lastsensor 41, der eine Ausgangsspannung erzeugt, die proportional zu dem Niederdrückausmaß L eines Gaspedals 40 ist, ist daran angeschlossen. Eine Ausgangsspannung des Lastsensors 41 wird dem Eingangsport 35 über einen entsprechenden AD-Umsetzer 37 eingespeist. Ferner ist ein Kurbelwellensensor 42, der immer dann einen Ausgangsimpuls erzeugt, wenn sich die Kurbelwelle beispielsweise um 30°CA gedreht hat, an den Eingangsport 35 angeschlossen. Andererseits ist der Ausgangsport 36 mit dem Brennstoffeinspritzventil 6, dem Schrittmotor 16 zum Antreiben der Drosselklappe, dem EGR-Steuerventil 25 und der Brennstoffpumpe 28 über eine entsprechende Treiberschaltung 38 angeschlossen.

Fig. 2 zeigt die Struktur des Teilchenfilters 22. Fig. 2(A) ist eine Frontansicht des Teilchenfilters 22 und Fig. 2(B) ist eine seitliche Schnittansicht des Teilchenfilters 22. Wie in den Fig. 2(A) und 2(B) gezeigt ist, besitzt das Teilchenfilter 22 eine honigwabenartige Struktur und besitzt eine Vielzahl von Abgasströmungskanälen 50, 51, die sich zueinander parallel erstrecken. Diese Abgasströmungskanäle sind zusammengesetzt aus Abgaseinströmkanälen 50, die an dem stromabwärtigen Ende durch Stöpsel 52 verschlossen sind, und Abgasausströmkanälen 51, die an dem stromaufwärtigen Ende durch Stöpsel 53 verschlossen sind. Strichlierte Zonen in Fig. 2(A) geben die Stöpsel 53 wieder. Demzufolge sind die Abgaseinströmkanäle 50 und die Abgasausströmkanäle 51 abwechselnd mit dünnen Zwischenwänden 54 (der Einfachheit halber als "Wände" bezeichnet) angeordnet, welche diese voneinander trennen. Mit anderen Worten sind die Abgaseinströmkanäle 50 und die Abgasausströmkanäle 51 in solcher Weise angeordnet, daß jeder der Abgaseinströmkanäle 50 durch vier der Abgasausströmkanäle 51 umgeben ist und daß jeder der Abgasausströmkanäle 51 durch vier der Abgaseinströmkanäle 50 umgeben ist. Das Teilchenfilter 22 ist aus einem porösen Material wie Cordierit hergestellt. Daher strömt das Abgas, welches in die Abgaseinströmkanäle 50 eingeströmt ist, aus den benachbarten Abgasausströmkanäle 51 heraus, und zwar durch die umgebenden Zwischenwände 54 hindurch, wie dies durch Pfeile angezeigt ist, die in Fig. 2(B) gezeigt sind. Es sei darauf hingewiesen, daß das Cordierit ein Keramikmaterial ist mit einem niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten und ausgezeichnete Eigenschaften hinsichtlich einer Hitzewiderstandsfähigkeit, Stoßwiderstandsfähigkeit, elektrischen Isoliereigenschaften bei einer hohen Temperatur besitzt.

Bei der Ausführungsform der Erfindung sind Schichten eines Trägers, der beispielsweise aus Tonerde hergestellt ist, vollständig in den Umfangswandflächen der Abgaseinströmkanäle 50 und der Abgasausströmkanäle 51 ausgebildet, und zwar an den Front- und rückwärtigen Flächen oder Oberflächen der Zwischenwände 54, den äußeren Endflächen oder Oberflächen der Stöpsel 53 und den inneren Endflächen der Stöpsel 52, 53. Ein Edelmetallkatalysator und ein Sauerstoffabsorptions-/Aktivsauerstofffreigabeagens als ein Oxidationskatalysator sind an dem Träger gehalten. Das Sauerstoffabsorptions- /Aktivsauerstofffreigabeagens fängt Sauerstoff ein und hält diesen fest, wenn eine übermäßige Menge an Sauerstoff in dessen Umgebung vorhanden ist, und gibt den festgehaltenen Sauerstoff in Form von aktivem Sauerstoff frei, wenn die Konzentration des umgebenden Sauerstoffes abnimmt. Demzufolge nimmt die Menge des aktiven Sauerstoffes zu und die Menge der Teilchen, die durch Oxidation pro Zeiteinheit beseitigt werden können, nimmt zu. Der Oxidationskatalysator oxidiert die Teilchen, die sich zeitweilig an den Oberfläche der Zwischenwände 54 des Teilchenfilters gesammelt haben.

In dem Fall der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung wird Platin Pt als Edelmetallkatalysator verwendet und es wird wenigstens ein Material ausgewählt aus alkalischen Metallen, wie beispielsweise Kalium K, Natrium Na, Lithium Li, Cäsium Cs und Rubidium Rb, alkalische Erdmetalle, wie beispielsweise Barium Ba, Calcium Ca und Strontium Sr, seltene Erdeelemente, wie beispielsweise Lanthan La und Yttrium Y, und Übergangsmetalle, wie beispielsweise Zer als Sauerstoffabsorptions-/Aktivsauerstofffreigabeagens verwendet. In diesem Fall ist es zu bevorzugen, als Sauerstoffabsorptions-/Aktivsauerstofffreigabeagens ein alkalines Metall oder ein alkalines Erdmetall zu verwenden, welches in der Ionisierungstendenz höher liegt als Calcium Ca, nämlich Kalium K, Lithium Li, Cäsium Cs, Rubidium Rb, Barium Ba oder Strontium Sr.

Ein Übergangsmetall (das heißt ein Sauerstoffabsorptionsagens), wie beispielsweise Zer, ändert seihe Wertigkeit abhängig von der Konzentration des Sauerstoffs in der weiter unten beschriebenen Art. Demzufolge wird eine größere Menge von aktivem Sauerstoff durch wiederholte Änderungen in der Konzentration des Sauerstoffes freigegeben.

Auf der Grundlage eines Beispiels, bei welchem Platin Pt und Kalium K auf dem Träger getragen sind, soll nun beschrieben werden, auf welche Weise die Teilchen in dem Abgas durch das Teilchenfilter 22 beseitigt werden. Ein ähnlicher Effekt zur Beseitigung von Teilchen wird erreicht, wenn andere Edelmetalle, alkaline Metalle, alkaline Erdmetalle, seltene Erdelemente und Übergangsmetalle verwendet werden. Da eine Verbrennung mit einer übermäßen Luftmenge in der Brennkraftmaschine vom Kompressionszündtyp gemäß der Darstellung in Fig. 1 durchgeführt wird, enthält das Abgas eine große Menge an überschüssiger Luft. Das heißt, wenn das Verhältnis von Luft zu Brennstoff, welches in den Ansaugkanal und die Verbrennungskammer 5 zugeführt wird, als das Luft-Brennstoff-Verhältnis des Abgases bezeichnet wird, ist das Luft-Brennstoff-Verhältnis in der Brennkraftmaschine des Kompressionszündtyps, wie in Fig. 1 gezeigt ist, mager. Da NO in der Verbrennungskammer 5 erzeugt wird, enthält das Abgas NO. Brennstoff enthält Schwefel S, der mit dem Sauerstoff in der Verbrennungskammer 5 reagiert und sich in SO₂ verwandelt. Daher enthält das Abgas SO₂. Demzufolge strömt bei dem Abgas, welches übermäßig Sauerstoff enthält, das NO und SO₂ in die Abgaseinströmkanäle 50 des Teilchenfilters 22.

Die Fig. 3(A) und 3(B) sind allgemeine vergrößerte Ansichten der Oberflächen der Trägerschichten, die an den inneren Umfangsflächen der Abgaseinströmkanäle 50 ausgebildet sind. Die Fig. 3(A) und 3(B) zeigen ein Teilchen 60 aus Platin Pt und ein Sauerstoffabsorptions-/Aktivsauerstofffreigabeagens 61, welches Kalium K enthält. Das Abgas enthält eine größere Menge an überschüssigem Sauerstoff, wie dies oben beschrieben wurde. Wenn daher das Abgas in die Abgaseinströmkanäle 50 des Teilchenfilters 22 strömt, haften Sauerstoffelemente O₂ an der Oberfläche von Platin Pt in der Form von O_2- oder O^2- an, wie dies in Fig. 3(A) gezeigt ist. Auf der anderen Seite reagiert NO in dem Abgas mit O_2- oder O^2- auf der Oberfläche von Platin Pt und verwandelt sich in ON₂ (2NO + O₂ → 2NO₂). Ein Teil des erzeugten NO₂ wird dann in dem Sauerstoffabsorptions-/Aktivsauerstofffreigabeagens 61 absorbiert, während es an dem Platin Pt oxidiert wird. Gekoppelt an Kalium K diffundiert NO₂ in das Sauerstoffabsorptions-/Aktivsauerstofffreigabeagens 61 in der Form von Nitrationen NO_2-, wie dies in Fig. 3(A) gezeigt ist, und erzeugt Kaliumnitrat KNO₃.

Auf der anderen Seite enthält das Abgas, wie dies oben beschrieben wurde, auch SO₂, welches ebenfalls in das Sauerstoffabsorptions-/Aktivsauerstofffreigabeagens 61 durch einen Mechanismus absorbiert wird, ähnlich demjenigen von NO. Das heißt, es haften in der oben beschriebenen Weise die Sauerstoffelemente O₂ an der Oberfläche von Platin Pt in Form von O_2- oder O^2- an und das SO₂ in dem Abgas reagiert mit O_2- oder O^2- auf der Oberfläche des Platins Pt und verwandelt sich in SO₃. Ein Teil des erzeugten SO₃ wird in dem Sauerstoffabsorptions- /Aktivsauerstofffreigabeagens 61 absorbiert, während es an dem Platin Pt weiter oxidiert wird. An Kalium K gekoppelt, diffundiert SO₃ in das Sauerstoffabsorptions- /Aktivsauerstofffreigabeagens 61 in der Form von Sulfationen SO₄ ^2- und erzeugt Kaliumsulfat K₂SO₄. In dieser Weise wird Kaliumnitrat KNO₃ und Kaliumsulfat K₂SO₄ in dem Sauerstoffabsorptions-/Aktivsauerstofffreigabeagens 61 erzeugt.

Da auf der anderen Seite die Teilchen, die hauptsächlich aus Kohlenstoff C zusammengesetzt sind, in der Verbrennungskammer 5 erzeugt werden, enthält das Abgas diese Teilchen. Wenn das Abgas durch die Abgaseinströmkanäle 50 des Teilchenfilters 22 strömt oder sich aus den Abgaseinströmkanälen 50 zu den Abgasausströmkanälen 51 hin bewegt, gelangen die in dem Abgas enthaltenen Teilchen in Berührung mit den Oberflächen der Trägerschichten wie der Oberfläche des Sauerstoffabsorptions-/Aktivsauerstofffreigabeagens 61 und haften daran an, wie dies durch das Bezugszeichen 62 in Fig. 3(B) gezeigt ist.

Wenn somit das Teilchen 62 an der Oberfläche des Sauerstoffabsorptions- /Aktivsauerstofffreigabeagens 61 anhaftet, nimmt die Konzentration von Sauerstoff an der Kontaktfläche zwischen dem Teilchen 62 und dem Sauerstoffabsorptions- /Aktivsauerstofffreigabeagens 61 ab. Wenn die Konzentration von Sauerstoff abnimmt, wird eine Differenz in der Konzentration zwischen dem Teilchen 62 und der Innenseite des Sauerstoffabsorptions-/Aktivsauerstofffreigabeagens 61 erzeugt, was eine hohe Konzentration an Sauerstoff demonstriert. Daher wird der Sauerstoff in dem Sauerstoffabsorptions-/Aktivsauerstofffreigabeagens 61 gezwungen, sich zu der Kontaktoberfläche zwischen dem Teilchen 62 und dem Sauerstoffabsorptions- /Aktivsauerstofffreigabeagens 61 zu bewegen. Als ein Ergebnis wird das Kaliumnitrat KNO₃, welches in dem Sauerstoffabsorptions- /Aktivsauerstofffreigabeagens 61 ausgebildet wurde, in Kalium K, Sauerstoff O und NO zerlegt. Der Sauerstoff O bewegt sich zu der Kontaktoberfläche zwischen dem Teilchen 62 und dem Sauerstoffabsorptions-/Aktivsauerstofffreigabeagens 61 hin, und das NO wird aus dem Sauerstofffreigabeagens 61 zur Außenseite hin freigegeben. Das zur Außenseite hin freigegebene NO wird stromabwärts von dem Platin Pt oxidiert und wird erneut in dem Sauerstoffabsorptions- /Aktivsauerstofffreigabeagens 61 absorbiert.

Auch wenn das Sauerstoffabsorptions-/Aktivsauerstofffreigabeagens 61 das NO_x absorbiert, wird aktiver Sauerstoff im Verlaufe einer Reaktion mit Sauerstoff erzeugt und oxidiert die Teilchen.

Auf der anderen Seite wird das Kaliumsulfat K₂SO₄, welches in dem Sauerstoffabsorptions-/Aktivsauerstofffreigabeagens 61 ausgebildet wurde, in Kalium K, Sauerstoff O und SO₂ zerlegt. Der Sauerstoff O bewegt sich zu der Kontaktoberfläche zwischen dem Teilchen 62 und dem Sauerstoffabsorptions- /Aktivsauerstofffreigabeagens 61, und das SO₂ wird aus dem Sauerstoffabsorptions- /Aktivsauerstofffreigabeagens 61 zur Außenseite hin freigegeben. Das zur Außenseite hin freigegebene SO₂ wird stromabwärts von dem Platin Pt oxidiert und wird erneut in dem Sauerstoffabsorptions-/Aktivsauerstofffreigabeagens 61 absorbiert. Jedoch wurde das Kaliumsulfat K₂SO₄ stabilisiert und es ist daher unwahrscheinlicher, daß aktiver Sauerstoff freigegeben wird als Kaliumsulfat KNO₃.

Auf der anderen Seite bewegt sich der Sauerstoff O zu der Kontaktoberfläche zwischen dem Teilchen 62 und dem Sauerstoffabsorptions- /Aktivsauerstofffreigabeagens 61 und wird aus Verbindungen abgespalten, wie beispielsweise aus Kaliumnitrat KNO₃ und Kaliumsulfat K₂SO₄. Der abgetrennte Sauerstoff O aus einer Verbindung befindet sich auf einem hohen Energiewert und zeigt einen extrem hohen Grad an Aktivität. Daher ist der Sauerstoff, der sich zu der Kontaktfläche zwischen dem Teilchen 62 und dem Sauerstoffabsorptions- /Aktivsauerstofffreigabeagens 61 hin bewegt, aktiver Sauerstoff O. Wenn der aktive Sauerstoff O in Berührung mit dem Teilchen 62 gelangt, wird das Teilchen 62 in einer kurzen Zeit ohne Erzeugen von leuchtenden Flammen oxidiert und wird größtenteils beseitigt. Hierbei bedeutet die kurze Zeit gewöhnlich ein paar Minuten bis einem Dutzend von Minuten. Daher wird das Teilchen 62 an dem gleichen Filter 22 nicht niedergeschlagen.

Es wird in Betracht gezogen, das NO_x in dem Sauerstoffabsorptions- /Aktivsauerstofffreigabeagens 61 in Form von Nitrationen NOf verteilt wird, während es in wiederholter Weise an Sauerstoffatome angehängt und von Sauerstoffatomen getrennt wird. Es wird aktiver Sauerstoff auch während dieser Periode erzeugt. Die Teilchen 62 werden auch durch diesen aktiven Sauerstoff oxidiert. Ferner werden die Teilchen 62, die sich an das Teilchenfilter 22 auf diese Weise angelegt haben, durch den aktiven Sauerstoff O oxidiert, werden jedoch auch durch den Sauerstoff in dem Abgas oxidiert.

Wenn die Teilchen, die sich in einer laminierten Art auf dem Teilchenfilter 22 niedergeschlagen haben, gemäß dem Stand der Technik verbrannt werden, glüht das Teilchenfilter 22 und brennt mit Flammen. Solch eine Verbrennung, die durch Flammen begleitet wird, dauert lediglich an, wenn die Temperatur hoch ist. Um daher ein Andauern einer solchen Verbrennung, die durch Flammen begleitet ist, sicherzustellen, muß das Teilchenfilter 22 auf einer hohen Temperatur gehalten werden.

Auf der anderen Seite wird das Teilchen 62 gemäß der Erfindung ohne Erzeugen von Flammen oxidiert, wie dies oben beschrieben wurde, und die Oberfläche des Teilchenfilters 22 glüht in diesem Moment nicht. Mit anderen Worten wird gemäß der Erfindung das Teilchen 62 durch Oxidation bei einer sehr viel niedrigeren Temperatur verglichen mit dem Stand der Technik beseitigt. Daher ist die Wirkung der Beseitigung der Teilchen durch Oxidation gemäß der Erfindung basierend auf der Oxidation der Teilchen 62 ohne Flammen vollständig verschieden von der Wirkung der Beseitigung der Teilchen vermittels einer Verbrennung nach dem Stand der Technik.

Das Platin Pt und das Sauerstoffabsorptions-/Aktivsauerstofffreigabeagens 61 werden proportional zum Anstieg der Temperatur des Teilchenfilters 22 aktiviert. Die Menge an aktivem Sauerstoff O, die aus dem Sauerstoffabsorptions- /Aktivsauerstofffreigabeagens 61 pro Zeiteinheit freigegeben werden kann, nimmt proportional zum Anstieg der Temperatur des Teilchenfilters 22 zu. Es ist offensichtlich, daß die Teilchen durch Oxidation wahrscheinlicher beseitigt werden, wenn die Temperatur der Teilchen selbst ansteigt. Demzufolge nimmt die Menge an Teilchen, die durch Oxidation an dem Teilchenfilter 22 pro Zeiteinheit beseitigt werden können, und zwar ohne Erzeugung von leuchtenden Flammen, proportional zum Anstieg der Temperatur des Teilchenfilters 22 ansteigt.

Fig. 5 zeigt mit einer durchgehenden Linie die Menge G der Teilchen an, die durch Oxidation pro Zeiteinheit ohne Erzeugung von leuchtenden Flammen beseitigt werden können. In Fig. 5 gibt die Abszissenachse die Temperatur TF des Teilchenfilters 22 wieder. Obwohl Fig. 5 die Menge der Teilchen G zeigt, die durch Oxidation in dem Fall beseitigt werden können, bei dem die Zeiteinheit eine Sekunde beträgt, das heißt pro eine Sekunde, kann die Zeiteinheit eine willkürliche Zeitdauer, wie beispielsweise eine Minute, zehn Minuten usw. haben. Beispielsweise beträgt für den Fall, bei dem die Zeiteinheit zehn Minuten beträgt, die Menge der Teilchen G, die pro Zeiteinheit durch eine Oxidation beseitigt werden können, aus der Menge an Teilchen G, die pro zehn Minuten durch Oxidation beseitigt oder entfernt werden können. In diesem Fall wird die Menge an Teilchen G, die pro Zeiteinheit durch eine Oxidation an dem Teilchenfilter 22 beseitigt oder entfernt werden kann, ohne daß eine leuchtende Flamme auftritt, in gleicher Weise erhöht, wie die Temperatur des Teilchenfilters 22 zunimmt, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Die Menge an Teilchen, die von der Verbrennungskammer 5 pro Zeiteinheit ausgestoßen werden, wird als Menge M der ausgestoßenen Teilchen bezeichnet. Wenn die Menge M der ausgestoßenen Teilchen kleiner ist als die Menge G der Teilchen, die durch Oxidation wie in einem Bereich I, der in Fig. 5 gezeigt ist, beseitigt werden können, werden alle Teilchen, die aus der Verbrennungskammer S ausgestoßen werden, durch Oxidation an dem Teilchenfilter 22 aufeinanderfolgend innerhalb einer kurzen Zeit ohne Erzeugung von leuchtenden Flammen beseitigt, wenn sie in Berührung mit dem Teilchenfilter 22 gelangen.

Wenn auf der anderen Seite die Menge M der ausgestoßenen Teilchen größer ist als die Menge G der Teilchen, die durch Oxidation beseitigt werden können, wie dies einem Bereich II entspricht, der in Fig. 5 gezeigt, ist die Menge des aktiven Sauerstoffes unzureichend, um alle Teilchen zu oxidieren. Die Fig. 4(A), 4(B) und 4(C) zeigen, auf welche Weise ein Teilchen in einem solchen Fall oxidiert wird. Das heißt in dem Fall, bei dem die Menge an aktivem Sauerstoff unzureichend ist, um alle Teilchen zu oxidieren, und wenn ein Teilchen 62 an dem Sauerstoffabsorptions- /Aktivsauerstofffreigabeagens 61 anhaftet, wie dies in Fig. 4(A) gezeigt ist, so wird lediglich ein Abschnitt des Teilchens 62 oxidiert und derjenige Abschnitt des Teilchens 62, der nicht in ausreichender Weise oxidiert worden ist, verbleibt auf der Trägerschicht zurück. Wenn die Menge an aktivem Sauerstoff weiterhin unzureichend ist, bleibt der Abschnitt des Teilchens, der nicht oxidiert worden ist, graduell auf der Trägerschicht eines nach dem anderen. Als ein Ergebnis wird die Oberfläche der Trägerschicht, wie dies in Fig. 4(B) gezeigt ist, mit einem verbliebenen Teilchenabschnitt 63 bedeckt.

Der verbliebene oder Restteilchenabschnitt 63 wird allmählich in ein Kohlenstoffmaterial umgewandelt, welches mit Wahrscheinlichkeit nicht umgewandelt wird. Daher neigt der verbliebene Teilchenabschnitt 63 dazu, dort zu bleiben, wo er sich befindet. Wenn die Oberfläche der Trägerschicht mit dem verbliebenen Teilchenabschnitt 63 bedeckt ist, wird der NO- und SO₂- Oxidationseffekt des Platins Pt und der Aktivsauerstofffreigabeeffekt des Sauerstoffabsorptions-/Aktivsauerstofffreigabeagens 61 geschwächt. Als ein Ergebnis wird ein Teilchen 64 nach dem anderen auf dem verbliebenen Teilchenabschnitt 63 niedergeschlagen, wie dies in Fig. 4(C) gezeigt ist. Das heißt, es werden Teilchen in einer laminierten Weise niedergeschlagen. Wenn Teilchen in solcher Weise in einer laminierten Form oder schichtförmig niedergeschlagen werden, werden die Teilchen nicht mehr durch den aktiven Sauerstoff O oxidiert. Selbst wenn die Teilchen mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit oxidiert werden, werden sie durch den aktiven Sauerstoff nicht oxidiert, da sie von dem Platin Pt und dem Sauerstoffabsorptions-/Aktivsauerstofffreigabeagens 61 beabstandet sind.

Somit wird ein Teilchen nach dem anderen auf dem Teilchen 64 niedergeschlagen. Wenn nämlich die Menge M der ausgestoßenen Teilchen größer bleibt als die Menge G der Teilchen, die durch Oxidation beseitigt werden können, werden Teilchen in einer geschichteten Art oder laminiert auf dem Teilchenfilter 22 niedergeschlagen. Daher können die niedergeschlagenen Teilchen nicht durch eine Zündung verbrannt werden, wenn nicht das Abgas oder das Teilchenfilter 22 aufgeheizt wird.

In dieser Weise werden die meisten der Teilchen an dem Teilchenfilter 22 innerhalb einer relativ kurzen Periode oxidiert (ein paar Minuten bis einem Dutzend Minuten), ohne daß dabei leuchtende Flammen in dem Bereich I erzeugt werden, der in Fig. 5 gezeigt ist, und es werden Teilchen in einer laminierten Weise auf dem Teilchenfilter 22 in dem Bereich II, der in Fig. 5 gezeigt ist, niedergeschlagen. Um zu verhindern, daß die meisten der Teilchen in einer laminierten Weise auf dem Teilchenfilter 22 niedergeschlagen werden, muß die Menge M der ausgestoßenen Teilchen immer kleiner sein als die Menge G der Teilchen, die durch Oxidation beseitigt werden können.

Wie aus Fig. 5 hervorgeht, kann das Teilchenfilter 22, welches bei der Ausführungsform der Erfindung verwendet wird, Teilchen selbst dann oxidieren, wenn die Temperatur TF desselben beträchtlich niedrig liegt. Somit kann bei der Brennkraftmaschine vom Kompressionszündungstyp, die in Fig. 1 gezeigt ist, die Menge M der ausgestoßenen Teilchen und die Temperatur TF des Teilchenfilters 22 in solcher Weise gehalten werden, daß die Menge M der ausgestoßenen Teilchen immer kleiner ist als die Menge G der Teilchen, die durch Oxidation beseitigt werden können. Wenn die ausgestoßene Teilchenmenge M somit immer kleiner gehalten wird als die Menge G der Teilchen, die durch Oxidation beseitigt werden können, wird kein Teilchen auf dem Teilchenfilter 22 in einer laminierten Weise niedergeschlagen. Als ein Ergebnis ändert sich der Druckverlust der Abgasströmung in dem Teilchenfilter 22 kaum und wird auf einen im wesentlichen konstanten minimalen Druckverlustwert gehalten. Somit kann eine Abnahme in der Maschinenausgangsleistung auf einem minimalen Wert gehalten werden.

Nachdem auf der anderen Seite Teilchen in einer laminierten Weise auf dem Teilchenfilter 22 in der oben beschriebenen Weise niedergeschlagen wurden, und zwar selbst dann, wenn die Menge M der ausgestoßenen Teilchen kleiner geworden ist als die Menge G der Teilchen, die durch Oxidation beseitigt werden können, ist es schwierig, die Teilchen mit Hilfe von aktivem Sauerstoff O zu oxidieren. Wenn jedoch die Menge M der ausgestoßenen Teilchen kleiner wird als die Menge G der Teilchen, die durch Oxidation beseitigt werden können, wenn einige der Teilchen, die nicht oxidiert worden sind, weiter auf dem Teilchenfilter verbleiben, nämlich dann, wenn die Menge der niedergeschlagenen Teilchen nicht größer ist als eine bestimmte Menge, können die meisten der verbliebenen Teilchen durch Oxidation vermittels aktivem Sauerstoff O ohne Erzeugung von leuchtenden Flammen beseitigt werden. Es werden somit selbst in dem Fall, bei dem die Menge M der ausgestoßenen Teilchen normalerweise kleiner ist als die Menge G der Teilchen, die durch Oxidation beseitigt werden können, und dort, wo die Menge M der ausgestoßenen Teilchen zeitweilig größer wird als die Menge G der Teilchen, die durch Oxidation beseitigt werden können, die Menge M der ausgestoßenen Teilchen und die Temperatur TF des Teilchenfilters 22 so gehalten oder aufrechterhalten werden, um zu verhindern, daß die Oberfläche der Trägerschicht mit dem Rest- oder verbliebenen Teilchenabschnitt 63 bedeckt werden, wie dies in Fig. 4(B) gezeigt ist.

Das heißt, die Menge M der ausgestoßenen Teilchen und die Temperatur TF des Teilchenfilters 22 werden so gehalten, um zu verhindern, daß nicht mehr als eine bestimme Menge der Teilchen, die durch Oxidation beseitigt werden können, auf das Teilchenfilter 22 in Form eines Laminats aufgebracht werden, wenn die Menge M der ausgestoßenen Teilchen kleiner ist als die Menge G der Teilchen, die durch Oxidation beseitigt werden können.

Die Temperatur TF des Teilchenfilters 22 ist unmittelbar, nachdem die Maschine angelassen wurde, niedrig. Somit ist in diesem Moment M der ausgestoßenen Teilchen größer als die Menge G der Teilchen, die durch Oxidation beseitigt werden können. Wenn somit die Maschine gerade angelassen worden ist, wie dies hier der Fall ist, kann in Betracht gezogen werden, daß einige der Teilchen, die nicht oxidiert worden sind, weiterhin an dem Teilchenfilter 22 verbleiben, gemäß dem Bereich II. Auf der anderen Seite, selbst wenn die Menge M der ausgestoßenen Teilchen und die Temperatur TF des Teilchenfilters 22 gesteuert oder geregelt werden, um die Zustände gemäß den Bereichen I und II möglich zu machen, können Teilchen in einer laminierten Weise auf dem Teilchenfilter 22 niedergeschlagen werden. In einem solchen Fall wird das Luft-Brennstoff-Verhältnis eines Abschnitts des Abgases oder des gesamten Abgases reich oder fett gemacht. Die Teilchen werden dann durch die Freigabe des aktiven Sauerstoffes modifiziert und werden wahrscheinlich oxidiert und es nimmt somit die Menge an Teilchen, die durch eine Oxidation pro Zeiteinheit beseitigt werden können, zu. Da ferner das Luft- Brennstoff-Verhältnis des Abgases zeitweilig reich oder fett gemacht wird, wird das Edelmetall von der Verschlechterung durch Oxidation unter Verwendung eines reduzierenden Agens regeneriert. Daher wird die Aktivität des Edelmetalls erhöht und es wird somit leichter, den aktiven Sauerstoff freizugeben. In dieser Weise kann der größte Teil der Teilchen, die sich auf dem Teilchenfilter 22 niedergeschlagen haben, ohne Erzeugen von leuchtenden Flammen oxidiert werden.

Das heißt, wenn das Luft-Brennstoff-Verhältnis des Abgases reich oder fett gemacht wird, wenn nämlich die Konzentration des Sauerstoffes in dem Abgas reduziert wird, wird aktiver Sauerstoff aus dem Sauerstoffabsorptions- /Aktivsauerstofffreigabeagens 61 nach außen hin freigegeben. Der aktive Sauerstoff, der freigegeben wurde, beseitigt den größten Teil der niedergeschlagenen Teilchen durch Verbrennung ohne Erzeugen von leuchtenden Flammen. In diesem Fall kann das Luft-Brennstoff-Verhältnis des Abgases entweder in Intervallen einer bestimmten Periode oder dann reich gemacht werden, wenn Teilchen in einer laminierten Weise auf dem Teilchenfilter 22 niedergeschlagen wurden. Als ein Beispiel der Verfahren, um das Luft-Brennstoff-Verhältnis des Abgases reich zu machen oder fett zu gestalten, ist es möglich, die Öffnungen der Drosselklappe 17 und des EGR-Steuerventils in solcher Weise zu steuern, daß die EGR-Rate (die Menge des EGR-Gases/(die Menge der Ansaugluft + der Menge des EGR-Gases)) gleich wird mit oder größer wird als 65%, wenn die Maschinenlast relativ niedrig liegt, und indem die Brennstoffeinspritzmenge derart gesteuert oder geregelt wird, daß das mittlere Luft-Brennstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer 5 in diesem Moment reich oder fett wird.

Wenn andererseits das Luft-Brennstoff-Verhältnis auf einem mageren Wert gehalten wird, wird die Oberfläche des Platins Pt mit Sauerstoff bedeckt und es wird ein sog. Sauerstoffverschlechterung des Platins Pt verursacht. Wenn eine solche Verschlechterung verursacht wird, verschlechtert sich die Wirkung der Oxidierung von NO_x und es wird somit der Wirkungsgrad hinsichtlich der Absorbierung von NO_x verschlechtert. Somit nimmt die Menge an aktivem Sauerstoff, der von dem Sauerstoffabsorptions-/Aktivsauerstofffreigabeagens 61 abgegeben wird, ab. Wenn jedoch das Luft-Brennstoff-Verhältnis zu dem fetten Wert hin verschoben wird, wird Sauerstoff auf der Oberfläche des Platins Pt verbraucht und es wird somit die Sauerstoffverschlechterung beseitigt. Wenn demzufolge das Luft-Brennstoff- Verhältnis von einem reichen oder fetten Wert zu einem mageren Wert hin verschoben wird, wird die Wirkung der Oxidierung von NO_x verstärkt und somit wird der Wirkungsgrad hinsichtlich der Absorption von NO_x erhöht. Somit wird die Menge an aktivem Sauerstoff, die aus dem Sauerstoffabsorptions- /Aktivsauerstofffreigabeagens 61 abgegeben wird, erhöht.

Wenn demzufolge, wenn das Luft-Brennstoff-Verhältnis auf einem mageren Wert gehalten ist, das Luft-Brennstoff-Verhältnis manchmal zeitweilig von dem mageren Wert zu einem reichen oder fetten Wert verschoben wird, wird die Oxidationsverschlechterung des Platins Pt jedesmal beseitigt. Daher wird die Menge an aktivem Sauerstoff, der abgegeben wird, wenn das Luft-Brennstoff-Verhältnis einen mageren Wert erreicht, erhöht. Somit kann die Wirkung der Oxidation der Teilchen an dem Teilchenfilter 22 unterstützt werden.

Ferner besitzt Zer Ce die Funktionen, Sauerstoff einzufangen (Ce₂O₃ → 2CeO₂), wenn das Luft-Brennstoff-Verhältnis einen mageren Wert annimmt, und aktiven Sauerstoff freizugeben (2CeO₂ → Ce₂O₃), wenn das Luft-Brennstoff-Verhältnis auf einen fetten Wert verschoben wird. Demzufolge werden in dem Fall, bei dem Zer Ce als Sauerstoffabsorptions-/Aktivsauerstofffreigabeagens 61 verwendet wird, die Teilchen durch den aktiven Sauerstoff oxidiert, der aus dem Sauerstoffabsorptions- /Aktivsauerstofffreigabeagens 61 freigegeben wird, nachdem die Teilchen an dem Teilchenfilter 22 angehaftet sind, wenn das Luft-Brennstoff-Verhältnis einen mageren Wert annimmt, und es werden die Teilchen auf Grund einer großen Menge an aktivem Sauerstoff oxidiert, der aus dem Sauerstoffabsorptions- /Aktivsauerstofffreigabeagens 61 abgegeben wird, wenn das Luft-Brennstoff- Verhältnis zu einem reichen oder fetten Wert hin verschoben wird. Es kann demzufolge in dem Fall, bei dem Zer Ce als Sauerstoffabsorptions- /Aktivsauerstofffreigabeagens 61 verwendet wird, die Oxidationsreaktion der Teilchen an dem Teilchenfilter 22 in gleicher Weise unterstützt werden, wenn das Luft-Brennstoff-Verhältnis manchmal zeitweilig von einem mageren Wert auf einen reichen oder fetten Wert verschoben wird.

Fig. 6 zeigt ein Beispiel von Routinen für die Betriebssteuerung der Maschine. Gemäß Fig. 6 wird zu allererst bei dem Schritt 100 bestimmt, ob das mittlere Luft- Brennstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer 5 reich oder fett gemacht werden soll oder nicht. Wenn kein Bedürfnis dafür besteht, das mittlere Luft-Brennstoff- Verhältnis in der Verbrennungskammer 5 reich oder fett zu gestalten, wird die Öffnung der Drosselklappe 17 bei dem Schritt 101 gesteuert, die Öffnung des EGR- Steuerventils 25 wird bei dem Schritt 102 gesteuert und die Brennstoffeinspritzmenge wird bei dem Schritt 103 derart gesteuert, daß die Menge M der ausgestoßenen Teilchen kleiner wird als die Menge G der Teilchen, die durch Oxidation beseitigt werden können.

Wenn auf der anderen Seite bei dem Schritt 100 bestimmt wird, daß das mittlere Luft-Brennstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer 5 reich oder fett gestaltet werden soll, wird die Öffnung der Drosselklappe 17 bei dem Schritt 104 gesteuert und es wird die Öffnung des EGR-Steuerventils 25 bei dem Schritt 105 in solcher Weise gesteuert, daß die EGR-Rate gleich wird mit oder größer wird als 65% und es wird die Brennstoffeinspritzmenge bei dem Schritt 106 in solcher Weise gesteuert, daß das mittlere Luft-Brennstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer 5 reich oder fett wird.

Da Brennstoff und Schmieröl Calcium Ca enthalten, enthält das Abgas Calcium Ca. In Gegenwart von SO₃ erzeugt Calcium Ca Calciumsulfat CaSO₄. Das Calciumsulfat CaSO₄ ist ein fester Körper und wird thermisch selbst bei einer hohen Temperatur nicht zerlegt. Wenn somit Calciumsulfat CaSO₄ erzeugt wird, werden dadurch die Poren des Teilchenfilters 22 geschlossen. Dies macht es für das Abgas schwierig, durch das Teilchenfilter 22 hindurchzuströmen. Wenn in diesem Fall ein alkalines Metall oder ein alkalines Erdmetall, welches in der Ionisierungstendenz höher liegt als Calcium Ca, wie beispielsweise Kalium K, als Sauerstoffabsorptions- /Aktivsauerstofffreigabeagens 61 verwendet wird, wird das SO₃, welches in das Sauerstoffabsorptions-/Aktivsauerstofffreigabeagens 61 diffundiert ist, mit dem Kalium K gekoppelt und bildet Kaliumsulfat K₂SO₄ und das Calcium Ca verläuft durch die Zwischenwände 54 des Teilchenfilters 22 hindurch, ohne dabei an SO₃ gekoppelt zu werden, und fließt zu den Abgasausströmkanälen 51 hinaus. Es wird somit verhindert, daß die Poren in dem Teilchenfilter 22 verstopft werden. Es ist daher, wie oben beschrieben wurde, wünschenswert, daß ein alkalines Metall oder ein alkalines Erdmetall, welches hinsichtlich der Ionisation eine höhere Tendenz hat als Calcium Ca, nämlich Kalium K, Lithium Li, Cäsium Cs, Rubidium Rb, Barium Ba oder Strontium Sr als Sauerstoffabsorptions-/Aktivsauerstofffreigabeagens 61 verwendet wird.

Ferner ist die Erfindung auch bei einem Fall anwendbar, bei dem lediglich ein Edelmetall, wie beispielsweise Platin Pt, auf den Trägerschichten getragen ist, die auf den Front- und Rückseiten des Teilchenfilters 22 ausgebildet sind. Es sei darauf hingewiesen, daß eine durchgehende oder ausgezogene Linie die Menge G der Teilchen anzeigt, die durch Oxidation beseitigt werden können, und daß diese Linie geringfügig nach rechts zu der ausgezogenen oder durchgehenden Linie versetzt ist, die in Fig. 5 gezeigt ist. In diesem Fall wird aktiver Sauerstoff von NO₂ oder SO₃ freigegeben, welches an der Oberfläche von Platin Pt zurückgehalten wird. Ferner kann ein Katalysator, der befähigt ist NO₂ oder SO₃ einzufangen und festzuhalten und aktiven Sauerstoff freigeben kann, und zwar aus dem eingefangenen NO₂ oder SO₃ als das Sauerstoffabsorptions-/Aktivsauerstofffreigabeagens verwendet werden.

Fig. 7 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht von einer der Zwischenwände 54 des Teilchenfilters, welches in Fig. 2(B) gezeigt ist. Fig. 7 zeigt einen Abgaskanal 66, der sich innerhalb der Zwischenwand 54 aufteilt, eine Basis 67 des Teilchenfilters und ein Sauerstoffabsorptions-/Aktivsauerstofffreigabeagens 261, welches auf der Oberfläche der Zwischenwand 54 des Teilchenfilters getragen ist. Wie oben beschrieben wurde, hat das Sauerstoffabsorptions-/Aktivsauerstofffreigabeagens 261 die Funktion, die Teilchen zu oxidieren, die sich zeitweilig an der Oberfläche der Zwischenwände 54 des Teilchenfilters angesammelt haben. Fig. 7 zeigt auch ein Sauerstoffabsorptions- /Aktivsauerstofffreigabeagens 161, welches innerhalb der Zwischenwand 54 des Teilchenfilters getragen ist. Das Sauerstoffabsorptions-/Aktivsauerstofffreigabeagens 161 ist hinsichtlich der Oxidierfunktion ähnlich dem Sauerstoffabsorptions- /Aktivsauerstofffreigabeagens 261 und kann die Teilchen oxidieren, die sich zeitweilig innerhalb der Zwischenwände 54 des Teilchenfilters gesammelt haben.

Die Fig. 8(A) und 8(B) sind vergrößerte Ansichten des Teilchenfilters 22, welches in Fig. 1 gezeigt ist. Um dies spezifischer zum Ausdruck zu bringen, so zeigt Fig. 8(A) eine Draufsicht auf das Teilchenfilter und Fig. 8(B) zeigt eine Seitenansicht des Teilchenfilters. Die Fig. 9(A), 9(B) und 9(C) zeigen Beziehungen zwischen der Position des Abgasumschaltventils und der Strömung des Abgases. Spezifischer gesagt, zeigt Fig. 9(A) das Abgasumschaltventil 73, welches eine normale Strömungsposition einnimmt, und Fig. 9(B) zeigt das Abgasumschaltventil 73, wenn es seine Rückwärtsströmungsposition einnimmt, und Fig. 9(C) zeigt das Abgasumschaltventil 73, wenn seine Umgehungsposition (bypass position) einnimmt. Wenn das Abgasumschaltventil 73 seine normale Strömungsposition einnimmt, strömt das Abgas, welches in das Gehäuse 23 durch das Abgasumschaltventil 73 eingeströmt ist, zuerst durch den ersten Kanal 71, dann durch das Teilchenfilter 22 und schließlich durch den zweiten Kanal 72 und wird zu dem Abgasrohr über das Abgasumschaltventil 73 zurückgeleitet, wie dies in Fig. 9(A) gezeigt ist. Wenn das Abgasumschaltventil 73 seine Rückwärtsströmungsposition einnimmt, strömt das Abgas, welches in das Gehäuse 23 über das Abgasumschaltventil 73 eingeströmt ist, zuerst durch den zweiten Kanal 72, dann durch das Teilchenfilter 22 in einer Richtung entgegengesetzt zu der Richtung, die in Fig. 9(A) gezeigt ist, und strömt schließlich durch den ersten Kanal 71 und wird zu dem Abgasrohr über das Abgasumschaltventil 73 zurückgeleitet, wie dies in Fig. 9(B) gezeigt ist. Wenn das Abgasumschaltventil 73 seine Umgehungsposition einnimmt, da der Druck in dem ersten Kanal 21 gleich ist mit dem Druck in dem zweiten Kanal 72, strömt das Abgas, welches das Abgasumschaltventil 73 erreicht hat, dort hindurch, ohne in das Gehäuse 23 hineinzuströmen, wie dies in Fig. 9(C) gezeigt ist.

Die Fig. 10(A) und 10(B) zeigen, auf welche Weise sich Teilchen innerhalb einer der Zwischenwände 54 des Teilchenfilters bewegen, wenn das Abgasumschaltventil 73 umgeschaltet Wird. Um dies spezifischer zum Ausdruck zu bringen, zeigt Fig. 10(A) eine vergrößerte Schnittansicht der Trennwand 54 des Teilchenfilters, wenn das Abgasumschaltventil 73 seine normale Strömungsposition einnimmt (siehe Fig. 9(A)) und Fig. 10(B) zeigt eine vergrößerte Schnittansicht der Trennwand 54 des Teilchenfilters, wenn das Abgasumschaltventil 73 von der normalen Strömungsposition in die Rückwärtsströmungsposition geschaltet worden ist (siehe Fig. 9(B)). Wenn, wie in Fig. 10(A) gezeigt ist, das Abgasumschaltventil 73 seine normale Strömungsposition einnimmt und das Abgas nach unten strömt, werden Teilchen 162, die an dem Abgaskanal 66 innerhalb der Trennwand vorhanden sind, gegen das Sauerstoffabsorptions-/Aktivsauerstofffreigabeagens 161 gedrückt, und zwar innerhalb der Trennwand auf Grund der Strömung des Abgases und werden daran niedergeschlagen. Daher wurden Teilchen 162, die nicht in direktem Kontakt mit dem Sauerstoffabsorptions-/Aktivsauerstofffreigabeagens 161 gestanden haben, nicht in ausreichender Weise oxidiert. Wenn dann, wie in Fig. 10(B) gezeigt ist, das Abgasumschaltventil 73 aus seiner normalen Strömungsposition in die Rückwärtsströmungsposition geschaltet wird und das Abgas nach oben strömt, werden die Teilchen 162, die in dem Abgaskanal 66 innerhalb der Trennwand vorhanden sind, durch die Strömung des Abgases bewegt. Als ein Ergebnis gelangen die Teilchen 162, die nicht in ausreichender Weise oxidiert wurden, in direkte Berührung mit dem Sauerstoffabsorptions-/Aktivsauerstofffreigabeagens 161 und werden in ausreichender Weise oxidiert. Ferner werden einige der Teilchen, die an dem Sauerstoffabsorptions-/Aktivsauerstofffreigabeagens 261 auf der Oberfläche der Trennwand des Teilchenfilters niedergeschlagen wurden, dann, wenn das Abgasumschaltventil 73 seine normale Strömungsposition einnimmt (siehe Fig. 10(A)) von dem Sauerstoffabsorptions-/Aktivsauerstofffreigabeagens 261 auf der Oberfläche der Trennwand des Teilchenfilters desorbiert, und zwar sobald das Abgasumschaltventil 73 von seiner normalen Strömungsposition in seine Rückwärtsströmungsposition umgeschaltet wird.

Bei dieser Ausführungsform wird das Abgasumschaltventil 73 von seiner normalen Strömungsposition, die in Fig. 9(A) gezeigt ist, in seine Rückwärtsströmungsposition geschaltet, die in Fig. 9(B) gezeigt ist, oder wird aus seiner Rückwärtsströmungsposition, die in Fig. 9(B) gezeigt ist, in seine normale Strömungsposition geschaltet, wie in Fig. 9(A) gezeigt ist, und zwar in einer solchen Weise, daß die durch die Trennwand 54 des Teilchenfilters 22 gesammelten Teilchen auf die obere und untere Oberfläche der Trennwand 54 verteilt werden (siehe Fig. 7). Indem das Abgasumschaltventil 73 auf diese Weise umgeschaltet wird, wird die Möglichkeit, daß die Teilchen, die sich an den Trennwänden 54 des Teilchenfilters 22 gesammelt haben, niedergeschlagen werden, ohne durch Oxidation beseitigt zu werden, reduziert. Somit werden die Teilchen, die durch die Trennwände 54 des Teilchenfilters 22 gesammelt wurden, im wesentlichen gleichmäßig auf die obere und untere Oberfläche der Trennwände 54 des Teilchenfilters 22 verteilt.

Die Fig. 11(A) und 11(B) zeigen, auf welche Weise die Teilchen 62, die von dem Sauerstoffabsorptions-/Aktivsauerstofffreigabeagens 261 an den Oberflächen der Zwischenwände des Teilchenfilters während der Umschaltung des Abgasumschaltventils 73 desorbiert wurden, durch das Teilchenauffangfilter 80 eingefangen werden. Um dies spezifischer zum Ausdruck zu bringen, entspricht Fig. 11(A) der Fig. 10(A) und zeigt das Abgasumschaltventil 73, welches seine normale Strömungsposition einnimmt, und Fig. 11(B) entspricht der Fig. 10(B) und zeigt das Abgasumschaltventil 73, welches gerade von seiner normalen Strömungsposition in seine Rückwärtsströmungsposition umgeschaltet wurde. Wie in Fig. 11 gezeigt ist, werden einige der Teilchen 62, die an dem Sauerstoffabsorptions- /Aktivsauerstofffreigabeagens an den Oberflächen der Trennwände des Teilchenfilters niedergeschlagen wurde, wenn das Abgasumschaltventil 73 seine normale Strömungsposition einnimmt, aus dem Sauerstoffabsorptions- /Aktivsauerstofffreigabeagens an den Oberflächen der Trennwände oder Zwischenwände des Teilchenfilters desorbiert, sobald das Abgasumschaltventil 73 von seiner normalen Strömungsposition in seine Rückwärtsströmungsposition umgeschaltet wird. Die desorbierten Teilchen 62 werden durch das Teilchenauffangfllter 80 eingefangen, welches stromabwärts von dem Teilchenfilter 22 angeordnet ist.

Fig. 12 zeigt ein experimentelles Beispiel, welches die Änderungen in dem Ausgangsdrehmoment und die Änderungen in der Rauchdichte und die Ausstoßmengen von HC, CO und NO_x aufzeigt, wenn das Luft-Brennstoff-Verhältnis ALF (die Abszissenachse in Fig. 12) geändert wird, indem die Öffnung der Drosselklappe 17 und die EGR-Rate während eines Niedriglastbetriebes der Maschine geändert wird. Wie aus Fig. 12 hervorgeht, demonstriert dieses experimentelle Beispiel, daß die EGR-Rate proportional zur Abnahme des Luft-Brennstoff-Verhältnisses A/F zunimmt und daß die EGR-Rate gleich ist mit oder höher ist als 65%, wenn das Luft-Brennstoff-Verhältnis gleich ist mit oder niedriger ist als das stöchiometrische Luft-Brennstoff-Verhältnis (≈ 14,6). Wenn das Luft-Brennstoff-Verhältnis A/F reduziert wird, indem die EGR-Rate, so wie in Fig. 12 gezeigt ist, erhöht wird, beginnt die Erzeugung der Menge an Rauch zuzunehmen, wenn sich die EGR-Rate 40% nähert und das Luft-Brennstoff-Verhältnis A/F angenähert 30 erreicht. Wenn dann die EGR-Rate weiter erhöht wird, um das Luft- Brennstoff-Verhältnis A/F zu reduzieren, nimmt die Erzeugungsmenge des Rauches abrupt zu und erreicht seinen Spitzenwert. Wenn dann die EGR-Rate weiter erhöht wird, um das Luft-Brennstoff-Verhältnis A/F zu reduzieren, nimmt die Erzeugungsmenge des Rauches abrupt ab und wird angenähert gleich Null, wenn die EGR-Rate gleich wird mit oder größer wird als 65% und sich das Luft-Brennstoff- Verhältnis A/F 15,0 annähert. Mit anderen Worten wird nahezu kein Rauch erzeugt. In diesem Moment fällt das Ausgangsdrehmoment der Maschine geringfügig ab und die Erzeugungsmenge von NO_x wird beträchtlich klein. Auf der anderen Seite beginnt in diesem Moment die Erzeugung der Mengen von HC und CO zuzunehmen.

Fig. 13(A) zeigt die Änderungen in dem Verbrennungsdruck in der Verbrennungskammer 5, wenn das Luft-Brennstoff-Verhältnis A/F dicht bei 21 liegt und die Erzeugungsmenge des Rauches sich bei seinem Maximum befindet. Fig. 13(B) zeigt die Änderungen in dem Verbrennungsdruck in der Verbrennungskammer 5, wenn das Luft-Brennstoff-Verhältnis A/F dicht bei 18 liegt und die Erzeugungsmenge des Rauches sich angenähert Null nähert. Ein Vergleich zwischen der Fig. 13(A) und Fig. 13(B) zeigt, daß der Verbrennungsdruck in dem Fall, bei dem die Erzeugungsmenge des Rauches angenähert gleich Null beträgt, wie dies in Fig. 13(B) gezeigt ist, niedriger ist als der Verbrennungsdruck in dem Fall, bei dem die Erzeugungsmenge des Rauches größer ist, wie in Fig. 13(A) gezeigt ist.

Es kann die folgende Schlußfolgerung aus den experimentellen Ergebnissen abgeleitet werden, die in den Fig. 12 und 13 gezeigt sind. Zu allererst nimmt, wie in Fig. 12 gezeigt ist, die Erzeugungsmenge von NO_x beträchtlich ab, wenn das Luft-Brennstoff- Verhältnis A/F gleich ist mit oder niedriger ist als 15,0 und die Erzeugungsmenge des Rauches angenähert gleich Null ist. Die Abnahme der Erzeugungsmenge von NO_x bedeutet, daß die Verbrennungstemperatur in der Verbrennungskammer 5 abgenommen hat. Es ist somit möglich, den Schluß zu ziehen, daß die Verbrennungstemperatur in der Verbrennungskammer 5 niedrig liegt, wenn nahezu kein Ruß erzeugt wird. Die gleiche Schlußfolgerung kann aus Fig. 13 abgeleitet werden. Das heißt, der Verbrennungsdruck ist niedrig, wenn nahezu kein Ruß erzeugt wird, wie in Fig. 13(B) gezeigt ist. Es ist demzufolge möglich, den Schluß zu ziehen, daß die Verbrennungstemperatur in der Verbrennungskammer in diesem Moment niedrig liegt.

Zweitens nehmen, wie in Fig. 12 gezeigt ist, die Ausstoßmengen von HC und CO zu, wenn die Erzeugungsmenge des Rauches, nämlich die Erzeugungsmenge des Rußes nahezu gleich Null wird. Dies bedeutet, daß Kohlenwasserstoffe ausgestoßen werden, ohne daß sie zu Ruß werden. Fig. 14 zeigt, auf welche Weise Kohlenstoffatome, die in dem Brennstoff enthalten sind, aneinandergekoppelt werden. Wenn, wie in Fig. 14 dargestellt ist, der Kohlenstoff aromatisch ist oder in der Form einer geraden Kette vorliegt, wird er thermisch im Ansprechen auf ein Ansteigen in der Temperatur im Zustand eines Sauerstoffmangels zerlegt. Als ein Ergebnis wird der Vorläufer von Ruß gebildet. Dann wird Ruß, hauptsächlich aus einem festen Agglomerat von Kohlenstoffatomen erzeugt. In diesem Fall ist der tatsächliche Prozeß der Erzeugung von Ruß kompliziert und es ist unklar, welche Konfiguration der Vorläufer des Rußes annimmt. Auf jeden Fall wächst der Kohlenwasserstoff, wie in Fig. 14 gezeigt ist, über seinen Vorläufer in Ruß. Wenn somit, wie oben beschrieben wurde, die Erzeugungsmenge des Rußes angenähert gleich Null wird, nehmen die Ausstoßmengen von HC und CO zu, wie in Fig. 12 gezeigt ist. In diesem Moment bildet HC den Vorläufer des Rußes oder eines Kohlenwasserstoffes, der nicht in den Vorläufer des Rußes gewachsen war. Es sei darauf hingewiesen, daß der Vorläufer ein Material ist, der nicht zu einem Produkt wurde, welches in dem Prozeß einer chemischen Reaktion erhalten wird.

Die Zusammenfassung dieser Betrachtungen basierend auf den experimentellen Ergebnissen, die in den Fig. 12, 13(A) und 13(B) gezeigt sind, demonstriert, daß die Erzeugungsmenge von Ruß angenähert gleich Null wird, wenn die Verbrennungstemperatur in der Verbrennungskammer 5 niedrig ist, und daß die Verbrennungskammer 5 den Vorläufer von Ruß oder Kohlenwasserstoffe ausstößt, die nicht in den Vorläufer von Ruß in diesem Moment gewachsen waren. Sehr sorgfältige und detaillierte Experimente und Studien dieses Themas haben ergeben, daß der Wachstumsprozeß von Ruß angehalten wird, bevor dieser vervollständigt ist, daß nämlich kein Ruß erzeugt wird, wenn die Temperatur des Brennstoffes und des umgebenden Gases in der Verbrennungskammer 5 gleich ist mit oder niedriger liegt als eine bestimmte Temperatur, und daß Ruß erzeugt wird, wenn die Temperatur des Brennstoffes und des umgebenden Gases höher wird als die zuvor erwähnte bestimmte Temperatur.

Wenn der Wachstumsprozeß der Kohlenwasserstoffe in dem Zustand des Vorläufers des Rußes angehalten wird, kann die Temperatur des Brennstoffes und des Umgebungsgases und die zuvor erwähnte bestimmte Temperaturänderung abhängig von verschiedenen Faktoren, umfassend den Typ des Brennstoffes, das Luft-Brennstoff- Verhältnis und das Kompressionsverhältnis, nicht präzise detektiert werden. Jedoch hat die bestimmte Temperatur eine enge Beziehung zu der Erzeugungsmenge von NO_x und kann somit aus der Erzeugungsmenge von NO_x bis zu einem gewissen Ausmaß geschätzt werden. Mit anderen Worten nimmt die Temperatur des Brennstoffes und des Umgebungsgases während der Verbrennung ab und die Erzeugungsmenge von NO_x nimmt proportional zur Zunahme der EGR-Rate ab. Es wird nahezu kein Ruß erzeugt, wenn die Erzeugungsmenge von NO_x nahezu gleich wird mit oder kleiner wird als 10 ppm. Demzufolge koinzidiert die zuvor erwähnte bestimmte Temperatur im wesentlichen mit der Temperatur zu dem Zeitpunkt, wenn die Erzeugungsmenge von NO_x nahezu gleich ist mit oder kleiner ist als 10 ppm.

Wenn einmal Ruß erzeugt worden ist, kann der Ruß nicht durch eine Nachbehandlung unter Verwendung eines Katalysators mit einer oxidierenden Funktion gereinigt oder beseitigt werden. Im Gegensatz dazu kann der Vorläufer von Ruß oder können die Kohlenwasserstoffe, die nicht in den Vorläufer von Ruß gewachsen sind, in einfacher Weise durch eine Nachbehandlung unter Verwendung eines Katalysators mit einer oxidierenden Funktion gereinigt oder beseitigt werden. Es stellt somit im Hinblick auf eine Nachbehandlung unter Verwendung eines Katalysators mit einer oxidierenden Funktion einen grundlegenden Unterschied dar, ob die Kohlenwasserstoffe, die nicht in den Vorläufer von Ruß gewachsen sind, aus der Verbrennungskammer 5 ausgestoßen werden oder ob Kohlenwasserstoffe aus der Verbrennungskammer 5 in Form von Ruß ausgestoßen werden. Bei dem neuartigen Verbrennungssystem nach der Erfindung werden die Kohlenwasserstoffe, die nicht in den Vorläufer von Ruß gewachsen sind, aus der Verbrennungskammer 5 ausgestoßen, ohne daß Ruß in der Verbrennungskammer 5 erzeugt wird, und werden dann durch einen Katalysator mit einer oxidierenden Funktion oxidiert.

Um das Wachstum der Kohlenwasserstoffe anzuhalten, bevor Ruß erzeugt wird, ist es erforderlich, die Temperatur des Brennstoffes und des umgebenden Gases in der Verbrennungskammer 5 während der Verbrennung niedriger zu halten als die Temperatur entsprechend der Erzeugung von Ruß. Es hat sich in diesem Fall herausgestellt, daß der endotherme Effekt des Gases, welches den Brennstoff während der Verbrennung umgibt, ausschlaggebend die Reduzierung der Temperatur des Brennstoffes und des Umgebungsgases beeinflußt. Das heißt, Brennstoffdämpfe reagieren unmittelbar mit dem Sauerstoff, der in der Luft enthalten ist, und verbrennen, wenn nur Luft um den Brennstoff herum vorhanden ist. In diesem Fall steigt die Temperatur der Luft, die von dem Brennstoff einen Abstand hat oder von diesem beabstandet ist, nicht wesentlich an und lediglich die Temperatur des Gases, welches den Brennstoff umgibt, steigt örtlich in einem beträchtlichen Ausmaß an. Das heißt, die Luft, die von dem Brennstoff beabstandet ist, hat selten einen endothermen Effekt auf die Verbrennungshitze des Brennstoffes in diesem Moment. Da in diesem Fall die Verbrennungstemperatur örtlich auf ein beträchtliches Ausmaß ansteigt, erzeugen die unverbrannten Kohlenwasserstoffe, welche die Verbrennungshitze empfangen haben, Ruß.

Auf der anderen Seite sind die Umstände geringfügig anders, wenn es sich um Brennstoff in der Gasmischung handelt, die aus einer großen Menge an inaktivem Gas und einer kleinen Menge von Luft besteht bzw. zusammengesetzt ist. In diesem Fall werden die Brennstoffdämpfe herum diffundiert, reagieren mit Sauerstoff, der in das inaktive Gas gemischt ist, und verbrennen. Da in diesem Fall das inaktive Umgebungsgas die Verbrennungshitze absorbiert, steigt die Verbrennungstemperatur nicht merklich an. Es ist nämlich möglich, die Verbrennungstemperatur niedrig zu halten. Mit anderen Worten, das Vorhandensein von inaktivem Gas spielt eine wichtige Rolle bei der Reduzierung der Verbrennungstemperatur und der endotherme Effekt des inaktiven Gases schafft die Möglichkeit, die Verbrennungstemperatur niedrig zu halten.

In diesem Fall erfordert das Aufrechterhalten der Temperatur des Brennstoffes und des Umgebungsgases auf einem niedrigeren Wert als eine Temperatur, die der Erzeugung von Ruß entspricht, eine solche Menge an inaktivem Gas, die in ausreichender Weise Wärme absorbieren kann. Demzufolge nimmt die erforderliche Menge an inaktivem Gas proportional zur Zunahme der Menge des Brennstoffes zu. In diesem Fall kann der endotherme Effekt proportional zu der spezifischen Wärme des inaktiven Gases verstärkt werden. Es ist somit wünschenswert, daß ein Gas, welches eine große spezifische Wärme besitzt, als inaktives Gas verwendet wird. Da in dieser Hinsicht CO₂ und das EGR-Gas eine relativ große spezifische Wärme besitzen, kann der Schluß gezogen werden, daß das EGR-Gas in wünschenswerter Weise als inaktives Gas verwendet werden kann.

Fig. 15 zeigt die Beziehung zwischen der EGR-Rate und der Rauchdichte, wenn das EGR-Gas als inaktives Gas verwendet wird und der Kühlungsgrad des EGR-Gases geändert wird. Fig. 15 zeigt Kurven A, B und C. Die Kurve A zeigt einen Fall, bei dem die Temperatur des EGR-Gases auf angenähert 90°C durch intensives Kühlen des EGR- Gases gehalten wird. Die Kurve B zeigt einen Fall, bei dem das EGR-Gas durch eine kompakte Kühleinheit gekühlt wird. Die Kurve C zeigt einen Fall, bei dem das EGR- Gas nicht ausgiebige gekühlt wird. Wenn das EGR-Gas intensiv gekühlt wird, wie dies durch die Kurve A angezeigt ist, die in Fig. 15 dargestellt ist, erreicht die Erzeugungsmenge von Ruß ihren Spitzenwert, wenn die EGR-Rate geringfügig niedriger liegt als 50%. In diesem Fall wird nahezu kein Ruß erzeugt, wenn die EGR- Rate angenähert gleich oder höher gemacht wird als 55%. Wenn auf der anderen Seite das EGR-Gas geringfügig gekühlt wird, wie dies durch die Kurve B angezeigt ist, die in Fig. 15 dargestellt ist, erreicht die Erzeugungsmenge des Rußes ihren Spitzenwert, wenn die EGR-Rate geringfügig höher ist als 50%. In diesem Fall wird nahezu kein Ruß erzeugt, wenn die EGR-Rate angenähert gleich oder größer gemacht wird als 65%. Wenn ferner das EGR-Gas nicht zwangsweise gekühlt wird, wie dies durch die Kurve C gezeigt ist, die in Fig. 15 dargestellt ist, erreicht die Erzeugungsmenge des Rußes ihren Spitzenwert, wenn die EGR-Rate dicht bei 55% liegt. In diesem Fall wird nahezu kein Ruß erzeugt, wenn die EGR-Rate angenähert gleich oder höher als 70% gemacht wird. Fig. 15 zeigt die Erzeugungsmenge von Rauch, wenn die Maschinenlast relativ hoch ist. Wenn die Maschinenlast abgesenkt wird, nimmt die EGR-Rate dort, wo die Erzeugungsmenge des Rußes ihren Spitzenwert erreicht, geringfügig ab und die untere Grenze der EGR-Rate, dort, wo nahezu kein Ruß erzeugt wird, nimmt ebenfalls geringfügig ab. Die untere Grenze der EGR-Rate, dort, wo nahezu kein Ruß erzeugt wird, ändert sich abhängig vom Kühlungsgrad des EGR-Gases und der Maschinenlast.

Fig. 16 zeigt die Menge des Mischgases, welches aus dem EGR-Gas und Luft zusammengesetzt ist und erforderlich ist, um die Temperatur des Brennstoffes und des Umgebungsgases niedriger zu halten als eine Temperatur, die der Erzeugung von Ruß entspricht, zeigt das Verhältnis von Luft zu dem Mischgas und das Verhältnis des EGR- Gases zu dem Mischgas für den Fall, bei dem das EGR-Gas als ein inaktives Gas verwendet wird. In Fig. 16 gibt die Ordinatenachse die Gesamtmenge des Ansauggases wieder, welche in die Verbrennungskammer 5 eingeleitet werden kann, und eine strichlierte Linie Y gibt die Gesamtmenge des Ansauggases an, die in die Verbrennungskammer 5 eingeleitet werden kann, wenn eine Überladungsoperation nicht durchgeführt wird. Die Abszissenachse gibt die erforderliche Last wieder.

Gemäß Fig. 16 zeigt das Verhältnis der Luft, nämlich die Menge der Luft in dem Mischgas, die Menge der Luft an, die erforderlich ist, um die Verbrennung des eingespritzten Brennstoffs zu vervollständigen. Es ist nämlich in dem Fall, der in Fig. 16 gezeigt ist, das Verhältnis der Menge der Luft zu der Menge der Brennstoffeinspritzung gleich dem stöchiometrischen Luft-Brennstoff-Verhältnis. Auf der anderen Seite zeigt, wie dies aus Fig. 16 hervorgeht, das Verhältnis des EGR-Gases, nämlich die Menge des EGR-Gases in dem Mischgas, die minimale Menge des EGR- Gases an, die dafür erforderlich ist, um die Temperatur des Brennstoffes und des Umgebungsgases niedriger zu halten als eine Temperatur, die der Ausbildung von Ruß entspricht, und zwar während der Verbrennung des eingespritzten Brennstoffes. Dieses Minimum an erforderlicher Menge des EGR-Gases entspricht der EGR-Rate, die angenähert gleich ist mit oder höher ist als 55%. Bei der in Fig. 16 gezeigten Ausführungsform ist die EGR-Rate gleich mit oder höher als 70%. Das heißt, wenn angenommen wird, daß die Gesamtmenge des Ansauggases, welches in die Brennkammer 5 eingeleitet wird, durch eine ausgezogene Linie X angezeigt wird, die in Fig. 16 gezeigt ist, und daß die Verhältnisse der Menge der Luft und der Menge des EGR-Gases zur Gesamtmenge des Ansauggases X so, wie in Fig. 16 gezeigt ist, sind, ist die Temperatur des Brennstoffs und des Umgebungsgases niedriger als eine Temperatur, die der Erzeugung von Ruß entspricht. Konsequenterweise wird kein Ruß erzeugt. Die Erzeugungsmenge von NO_x in diesem Moment ist angenähert gleich mit oder kleiner als 10 ppm und ist daher beträchtlich klein.

Da der Wärmefreigabewert, der während der Verbrennung des Brennstoffes auftritt, im Ansprechen auf eine Erhöhung der Brennstoffeinspritzmenge zunimmt, muß die Wärmemenge, die durch das EGR-Gas absorbiert wird, erhöht werden, um die Temperatur des Brennstoffes und des Umgebungspfades niedriger zu halten als die Temperatur entsprechend der Erzeugung von Ruß. Es muß somit, wie in Fig. 16 gezeigt ist, die Menge des EGR-Gases proportional zu der Erhöhung der Brennstoffeinspritzmenge erhöht werden. Mit anderen Worten muß die Menge des EGR-Gases proportional zur Erhöhung der erforderlichen Last vergrößert werden. Die Gesamtmenge des Ansauggases X, die in die Verbrennungskammer 5 eingeleitet wird, hat eine obere Grenze Y, wenn die Überladungsoperation nicht ausgeführt wird. Somit kann gemäß Fig. 16 in einem Bereich, in welchem die erforderliche Last höher liegt als L₀ das Luft-Brennstoff-Verhältnis nicht auf dem stöchiometrischen gehalten werden, wenn nicht das Verhältnis des EGR-Gases proportional zur Erhöhung der erforderlichen Last reduziert wird. Mit anderen Worten, wenn ein Versuch gemacht wird, das Luft- Brennstoff-Verhältnis auf dem stöchiometrischen Verhältnis in dem Bereich zu halten, in welchem die erforderliche Last höher liegt als L₀, wenn die Überladungsoperation nicht ausgeführt wird, nimmt die EGR-Rate proportional zur Erhöhung in der erforderlichen Last ab. Somit kann in dem Bereich, in welchem die erforderliche Last höher liegt als L₀ die Temperatur des Brennstoffes und des Umgebungsgases nicht niedriger gehalten werden als eine Temperatur, die der Erzeugung von Ruß entspricht.

Jedoch kann die EGR-Rate gleich mit oder höher als 55% gehalten werden, nämlich gleich 70% in dem Bereich, in welchem die erforderliche Last höher liegt als L₀, wenn das EGR-Gas zum Einlaß eines Superladers zurückgeleitet wird, nämlich in ein Lufteinlaßrohr des Abgasturboladers über einen EGR-Kanal (nicht gezeigt). Daher kann die Temperatur des Brennstoffes und des Umgebungsgases niedriger als eine Temperatur gehalten werden, die der Erzeugung von Ruß entspricht. Das heißt, wenn das EGR-Gas zurückgeleitet wird bzw. zirkulieren gelassen wird, derart, daß die EGR- Rate in dem Lufteinlaßrohr beispielsweise gleich wird 70%, so wird die EGR-Rate des Ansauggases, welches durch einen Kompressor des Abgasturboladers unter Druck gesetzt wurde, ebenfalls gleich 70%. Solange somit eine Unterdrucksetzung durch den Kompressor möglich ist, kann die Temperatur des Brennstoffes und des Umgebungsgases niedriger gehalten werden als eine Temperatur, die der Erzeugung von Ruß entspricht. Es ist demzufolge möglich, den Betriebsbereich der Maschine zu vergrößern, indem eine Niedrigtemperaturverbrennung verursacht werden kann. Wenn die EGR-Rate gleich gemacht wird mit oder höher gemacht wird als 55% in dem Bereich, in welchem die erforderliche Last höher ist als L₀, wird das EGR-Steuerventil vollständig geschlossen und die Drosselklappe wird geringfügig geschlossen.

Fig. 16 zeigt einen Fall, bei dem Brennstoff auf dem stöchiometrischen Luft- Brennstoff-Verhältnis verbrannt wird, wie oben beschrieben ist. Jedoch kann die Erzeugungsmenge von NO_x angenähert gleich oder kleiner gemacht werden als 10 ppm, während das Erzeugen von Ruß verhindert wird, und zwar selbst dann, wenn die Menge der Luft kleiner gemacht wird als diejenige, die in Fig. 16 gezeigt wird, nämlich selbst dann, wenn das Luft-Brennstoff-Verhältnis reich oder fett ist. Andererseits kann die Erzeugungsmenge von NO_x angenähert gleich oder kleiner gemacht werden als 10 ppm, und zwar unter Verhinderung der Erzeugung von Ruß, selbst wenn die Menge der Luft größer gemacht wird als diejenige, die in Fig. 16 gezeigt ist, nämlich selbst dann, wenn das mittle 68327 00070 552 001000280000000200012000285916821600040 0002010114943 00004 68208re Luft-Brennstoff-Verhältnis gleich gemacht wird einem mageren Luft- Brennstoff-Verhältnis, welches von 17 bis 18 reicht. Das heißt, die Brennstoffmenge wird zu hoch, wenn das Luft-Brennstoff-Verhältnis reich oder fett gemacht wird. Da jedoch die Verbrennungstemperatur auf einem niedrigen Wert gehalten wird, wird der übermäßige Brennstoff nicht zu Ruß. Demzufolge wird kein Ruß erzeugt. An dieser Stelle ist die Erzeugungsmenge von NO_x ebenfalls beträchtlich klein. Andererseits wird eine kleine Menge an Ruß im Ansprechen auf einen Anstieg in der Verbrennungstemperatur erzeugt, wenn das mittlere Luft-Brennstoff-Verhältnis mager ist oder wenn das Luft-Brennstoff-Verhältnis stöchiometrisch ist. Da jedoch gemäß der Erfindung die Verbrennungstemperatur auf einem niedrigen Wert gehalten wird, wird kein Ruß erzeugt. Ferner ist die Erzeugungsmenge von NO_x ebenfalls beträchtlich gering. Es wird somit während der Niedrigtemperaturverbrennung kein Ruß erzeugt, und zwar ungeachtet dem Luft-Brennstoff-Verhältnis, nämlich, ob das Luft-Brennstoff- Verhältnis fett ist oder stöchiometrisch ist oder ob das mittlere Luft-Brennstoff- Verhältnis mager ist. Das heißt, die Erzeugungsmenge von NO_x ist beträchtlich gering. Vom Standpunkt der Erhöhung der Brennstoffverbrauchsrate ist es somit wünschenswert, daß das mittlere Luft-Brennstoff-Verhältnis in diesem Fall mager ausgelegt wird.

Die Temperatur des Brennstoffes und des Umgebungsgases während der Verbrennung in der Verbrennungskammer kann gleich oder niedriger gemacht werden als eine Temperatur, bei der das Wachstum von Kohlenwasserstoffen angehalten wird, bevor sie vervollständigt ist, lediglich wenn eine relativ kleine Wärmemenge auf Grund der Verbrennung freigegeben wird, nämlich wenn die Maschinenlast in einem Zwischenbereich oder niedrig liegt. Somit wird bei der Ausführungsform nach der Erfindung dann, wenn die Maschinenlast in einem mittleren Bereich liegt oder niedrig liegt, eine erste Verbrennung, nämlich eine Niedrigtemperaturverbrennung durchgeführt, wobei die Temperatur des Brennstoffes und des Umgebungsgases während der Verbrennung gleich oder niedriger als eine Temperatur gehalten wird, bei der das Wachstum von Kohlenwasserstoffen angehalten wird, bevor die Verbrennung vervollständigt wird. Wenn bei dieser Ausführungsform die Maschinenlast hoch ist, wird eine zweite Verbrennung, nämlich eine normale Verbrennung durchgeführt. Wie sich aus der vorangehenden Beschreibung ergibt, betrifft die erste Verbrennung, nämlich die Niedrigtemperaturverbrennung, eine Verbrennung eines Typs, bei dem die Menge des inaktiven Gases in der Verbrennungskammer größer ist als die Menge des inaktiven Gases, die einem Maximum an Erzeugungsmenge von Ruß entspricht und bei der nahezu kein Ruß erzeugt wird, und die zweite Verbrennung, nämlich die normale Verbrennung verweist auf einen Verbrennungstyp, bei dem die Menge des inaktiven Gases in der Verbrennungskammer kleiner ist als die Menge des inaktiven Gases entsprechend einer maximalen Erzeugungsmenge von Ruß.

Fig. 17 zeigt einen ersten Betriebsbereich I', indem die erste Verbrennung, nämlich die Niedrigtemperaturverbrennung, durchgeführt wird, und zeigt einen zweiten Betriebsbereich II', indem eine zweite Verbrennung, nämlich die normale Verbrennung, durchgeführt wird. In Fig. 17 gibt die Ordinatenachse L das Niederdrückausmaß des Gaspedals 40 wieder, nämlich die erforderliche Last, und die Abszissenachse N gibt die Maschinendrehzahl an. In Fig. 17 repräsentiert X(N) eine erste Grenze zwischen dem ersten Betriebsbereich I' und dem zweiten Betriebsbereich II' und Y(N) repräsentiert eine zweite Grenze zwischen dem ersten Betriebsbereich I' und dem zweiten Betriebsbereich II'. Eine Verschiebung des Betriebsbereiches von dem ersten Betriebsbereich I' zu dem zweiten Betriebsbereich II' ist auf der Grundlage der ersten Grenze X(N) festgelegt, und eine Verschiebung des Betriebsbereiches von dem zweiten Betriebsbereich II' zu dem ersten Betriebsbereich I' ist auf der Grundlage der zweiten Grenze (N) bestimmt. Das heißt, wenn die erforderliche Last L die erste Grenze X(N) überschreitet, was als eine Funktion der Maschinendrehzahl N zum Ausdruck gebracht wird, und zwar während der Niedrigtemperaturverbrennung, wobei sich die Maschine in dem ersten Betriebsbereich I' befindet, wird bestimmt, daß der Betriebsbereich sich zu dem zweiten Betriebsbereich II' verschoben hat, und es wird eine normale Verbrennung durchgeführt. Wenn die erforderliche Last L unter die zweite Grenze Y(N) fällt, was als eine Funktion der Maschinendrehzahl N zum Ausdruck gebracht wird, wird bestimmt, daß sich der Betriebsbereich zu dem ersten Betriebsbereich I' verschoben hat, und es wird erneut die Niedrigtemperaturverbrennung durchgeführt. Es gibt die folgenden zwei Gründe dafür, daß die erste Grenze X(N) und die zweite Grenze Y(N), die sich auf der Niedriglastseite in bezug auf die erste Grenze X(N) befindet, vorgesehen sind. Der erste Grund besteht darin, daß die Verbrennungstemperatur auf der Hochlastseite des zweiten Betriebsbereiches II' relativ hoch ist und daß die Niedrigtemperaturverbrennung nicht unmittelbar ausgeführt werden kann, selbst wenn die erforderliche Last L in diesem Moment kleiner wird als die erste Grenze X(N). Das heißt, es wird die Niedrigtemperaturverbrennung unmittelbar gestartet, wenn nicht die erforderliche Last L beträchtlich gering wird, nämlich kleiner wird als die zweite Grenze Y(N). Der zweite Grund besteht darin, daß es erforderlich ist, eine Hysterese für eine Verschiebung des Betriebsbereiches zwischen dem ersten Betriebsbereich I' und dem zweiten Betriebsbereich II' vorzusehen.

Wenn die Niedrigtemperaturverbrennung ausgeführt wird und sich die Maschine in dem ersten Betriebsbereich I' befindet, wird nahezu kein Ruß erzeugt und es werden stattdessen unverbrannte Kohlenwasserstoffe, die in den Vorläufer von Ruß gewachsen sind oder sich in dem Vor-Vorläuferzustand befinden, aus der Verbrennungskammer 5 ausgestoßen werden. Die unverbrannten Kohlenwasserstoffe, die aus der Verbrennungskammer 5 in diesem Moment ausgestoßen werden, werden sehr gut durch einen Katalysator (nicht gezeigt) mit einer Oxidationsfunktion oxidiert. Es kann ein Oxidationskatalysator, ein Dreiwegekatalysator oder ein NO_x-Absorptionsmittel als ein Katalysator mit der Oxidationsfunktion verwendet werden. Ein NO_x Absorptionsmittel hat die Funktionen NO_x zu absorbieren, wenn das mittlere Luft-Brennstoff-Verhältnis mager ist, und NO_x freizugeben, sobald das mittlere Luft-Brennstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer 5 fett oder reich wird. Dieses NO_x-Absorptionsmittel besitzt einen Träger, der beispielsweise aus Tonerde hergestellt ist. Der Träger trägt beispielsweise ein Edelmetall wie Platin Pt und wenigstens ein Material, welches ausgewählt ist aus alkalischen Metallen, wie beispielsweise Kalium K, Natrium Na, Lithium Li und Cäsium Cs, alkalische Erdelemente, wie beispielsweise Barium Ba und Calcium Ca, und seltene Erdelemente, wie beispielsweise Lanthan La und Yttrium Y. Sowohl ein Dreiwegekatalysator als auch ein NO_x-Absorptionsmittel besitzt eine Oxidationsfunktion, ganz zu schweigen von einem Oxidationskatalysator. Daher können, wie oben beschrieben ist, der Dreiwegekatalysator und das NO_x-Absorptionsmittel als der zuvor erwähnte Katalysator mit der Oxidationsfunktion verwendet werden.

Fig. 18 zeigt die Ausgangsgröße eines Luft-Brennstoff-Verhältnis-Sensors (nicht gezeigt). Wie in Fig. 18 gezeigt ist, ändert sich der Ausgangsstrom I des Luft- Brennstoff-Verhältnis-Sensors abhängig von dem Luft-Brennstoff-Verhältnis A/F. Es kann somit das Luft-Brennstoff-Verhältnis aus dem Ausgangsstrom I des Luft- Brennstoff-Verhältnis-Sensors detektiert werden.

Um nun auf Fig. 19 einzugehen, so werden der Umriß der Betriebssteuerung in dem ersten Betriebsbereich I' und in dem zweiten Betriebsbereich II' beschrieben. Fig. 19 zeigt, wie sich die Öffnung der Drosselklappe 17, die Öffnung des EGR- Steuerventils 25, die EGR-Rate, das Luft-Brennstoff-Verhältnis, die Brennstoffeinspritzzeitsteuerung und die Brennstoffeinspritzmenge ändern, wenn sich die erforderliche Last L ändert. Wie in Fig. 19 gezeigt ist, nimmt die Öffnung oder Öffnungsgröße der Drosselklappe 17 in dem ersten Betriebsbereich I', in welchem die erforderliche Last L niedrig ist, allmählich zu, und zwar angenähert von dessen voll geschlossenem Zustand hin zu einem Öffnungszustand gemäß zwei Drittel, und zwar mit Zunahme der erforderlichen Last L, und die Öffnung oder Öffnungsgröße des EGR-Steuerventils 25 nimmt allmählich zu, angenähert von dessen voll geschlossenem Zustand bis hin zu dessen vollständig geöffnetem Zustand, und zwar mit Zunahme der erforderlichen Last L. Bei dem Beispiel, welches in Fig. 19 gezeigt ist, ist in dem ersten Betriebsbereich I' die EGR-Rate angenähert gleich 70% und das Luft-Brennstoff-Verhältnis ist etwas mager.

Mit anderen Worten werden in dem ersten Betriebsbereich I' die Öffnungen der Drosselklappe 17 und des EGR-Steuerventils 25 derart gesteuert, daß die EGR-Rate angenähert gleich wird 70% und daß das Luft-Brennstoff-Verhältnis etwas mager wird. In dem ersten Betriebsbereich I' wird die Brennstoffeinspritzung durchgeführt, bevor das obere Totpunktzentrum der Kompression TDC erreicht ist. In diesem Fall wird die Brennstoffeinspritzstartzeitsteuerung oder -zeitlage θS proportional zu der Zunahme in der erforderlichen Last L verzögert. Auch wird die Brennstoffeinspritzendzeitlage oder -zeitsteuerung θE proportional zu der Verzögerung in der Brennstoffeinspritzstartzeitlage oder -zeitsteuerung θS verzögert. Während des Leerlaufbetriebes wird die Drosselklappe 17 bis nahezu ihrem vollständig geschlossenen Zustand geschlossen und das EGR-Steuerventil 25 wird ebenfalls nahezu bis zu seinem vollständigen Zustand geschlossen. Wenn die Drosselklappe 17 nahezu bis zu ihrem vollständig geschlossenen Zustand geschlossen ist, nimmt der Druck in der Verbrennungskammer 5 zu Beginn der Kompression ab und somit nimmt der Kompressionsdruck ab. Wenn der Kompressionsdruck abnimmt, nimmt die Kompressionsarbeit, die durch den Kolben 4 durchgeführt wird, ab und es wird somit die Vibration der Maschine 1 gedämpft. Das heißt, während des Leerlaufbetriebes wird die Drosselklappe 17 nahezu bis zu ihrem vollständig geschlossenen Zustand geschlossen, um die Vibration der Maschine 1 zu dämpfen.

Wenn andererseits der Betriebsbereich der Maschine sich von dem ersten Betriebsbereich I' zu dem zweiten Betriebsbereich II' verschiebt, wird die Öffnung der Drosselklappe 20 schrittweise von der Öffnung gemäß zwei Drittel hin zu einem vollständig offenen Zustand vergrößert. In diesem Moment wird bei dem Beispiel, welches in Fig. 19 gezeigt ist, die EGR-Rate schrittweise von angenähert 70% auf 40% oder weniger reduziert und es wird das Luft-Brennstoff-Verhältnis schrittweise erhöht. Das heißt, da die EGR-Rate einen EGR-Ratenbereich (siehe Fig. 15) dort überschreitet, wo eine große Menge an Rauch erzeugt wird, führt eine Verschiebung des Betriebsbereiches der Maschine von dem ersten Betriebsbereich I' zu dem zweiten Betriebsbereich II' nicht zur Erzeugung einer großen Menge an Rauch. In dem zweiten Betriebsbereich II' wird eine normale Verbrennung durchgeführt. In dem zweiten Betriebsbereich II' wird die Drosselklappe 17 meistens in ihrem vollständig geöffneten Zustand gehalten und die Öffnung des EGR-Steuerventils 25 wird allmählich proportional zur Zunahme der erforderlichen Last L reduziert. In dem Betriebsbereich II' nimmt die EGR-Rate proportional zu der Zunahme in der erforderlichen Last L ab und das Luft-Brennstoff-Verhältnis nimmt proportional zu der Zunahme in der erforderlichen Last L ab. Jedoch bleibt das Luft-Brennstoff- Verhältnis selbst dann mager, wenn die erforderliche Last L zugenommen hat. In dem zweiten Betriebsbereich II' liegt die Brennstoffeinspritzstartzeitlage oder -zeitsteuerung θS dicht bei dem oberen Kompressionstotpunktzentrum TDC.

Fig. 20(A) zeigt die Luft-Brennstoff-Verhältnisse A/F in dem ersten Betriebsbereich I'. In Fig. 20(A) zeigen die Kurve, die mit A/F = 15,5, A/F = 16, A/F = 17 und A/F = 18 markiert sind, an, daß das Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis gleich ist jeweils 15,5, 16, 17 und 18 und es werden die Luft-Brennstoff-Verhältnisse unter den Kurven durch proportionale Verteilung bestimmt. Wie in Fig. 20(A) gezeigt ist, ist das Luft- Brennstoff-Verhältnis in dem ersten Betriebsbereich I' mager und das Luft- Brennstoff-Verhältnis A/F wird magerer, wenn die erforderliche Last L in dem ersten Betriebsbereich I' abnimmt. Das heißt, der Wärmefreigabewert, der aus der Verbrennung resultiert, nimmt proportional zu der Abnahme in der erforderlichen Last L ab. Somit erhöht sich die Möglichkeit der Durchführung der Niedrigtemperaturverbrennung proportional zu der Abnahm ein der erforderlichen Last L, selbst wenn die EGR-Rate reduziert wurde. Das Luft-Brennstoff-Verhältnis nimmt zu, wenn die EGR-Rate reduziert wird. Somit wird, wie in Fig. 20(A) gezeigt ist, das Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis A/F proportional zu der Abnahme in der erforderlichen Last L erhöht. Es wird die Brennstoffverbrauchsrate proportional zu der Zunahme in dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis A/F erhöht. Um daher bei dieser Ausführungsform das Luft-Brennstoff-Verhältnis so mager wie möglich zu machen, wird das Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis A/F proportional zu der Abnahme in der erforderlichen Last L erhöht.

Die Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnisse A/F, die in Fig. 20(A) gezeigt sind, sind im voraus in dem ROM 32 in Form eines Planes oder einer Karte als eine Funktion der erforderlichen Last L und der Maschinendrehzahl N abgespeichert, wie dies in Fig. 20(B) veranschaulicht ist. Die Zielöffnungen ST der Drosselklappe 17, die dafür erforderlich sind, um das Luft-Brennstoff-Verhältnis gleich den Ziel-Luft- Brennstoff-Verhältnissen zu machen, die in Fig. 20(A) gezeigt sind, sind im voraus in dem ROM 32 in Form einer Karte oder eines Planes als eine Funktion der erforderlichen Last L und der Maschinendrehzahl N abgespeichert, wie in Fig. 21 (A) gezeigt ist. Die Zielöffnungen SE des EGR-Steuerventils 25, die dafür erforderlich sind, um das Luft-Brennstoff-Verhältnis gleich den Ziel-Luft-Brennstoff- Verhältnissen zu machen, die in Fig. 20(A) gezeigt sind, sind im voraus in dem ROM 32 in Form eines Planes oder einer Karte als eine Funktion der erforderlichen Last L und der Maschinendrehzahl N abgespeichert, wie dies in Fig. 21 (B) gezeigt ist.

Fig. 22(A) zeigt die Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnisse A/F während der zweiten Verbrennung, nämlich während der normalen Verbrennung. In Fig. 22(A) zeigen die Kurven, die mit A/F = 24, A/F = 35, A/F = 45 und A/F = 60 markiert sind, an, daß das Luft-Brennstoff-Verhältnis jeweils gleich ist 24, 35, 45 und 60. Die Ziel-Luft- Brennstoff-Verhältnisse A/F, die in Fig. 22(A) gezeigt sind, sind im voraus in dem ROM 32 in Form einer Karte oder eines Planes als eine Funktion der erforderlichen Last L und der Maschinendrehzahl N abgespeichert. Die Zielöffnungen ST der Drosselklappe 17, die erforderlich sind, um das Luft-Brennstoff-Verhältnis gleich den Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnissen zu machen, die in Fig. 22(A) gezeigt sind, sind im voraus in dem ROM 32 in Form eines Planes als eine Funktion der erforderlichen Last und der Maschinendrehzahl N abgespeichert, wie dies in Fig. 23(A) gezeigt ist. Die Zielöffnungen SE des EGR-Steuerventils 25, die dafür erforderlich sind, um das Luft-Brennstoff-Verhältnis gleich den Ziel-Luft- Brennstoff-Verhältnissen zu machen, die in Fig. 22(A) gezeigt sind, sind im voraus in dem ROM 32 in Form eines Planes oder einer Karte als eine Funktion der erforderlichen Last L und der Maschinendrehzahl N abgespeichert, wie dies in Fig. 23(B) gezeigt ist.

Während der zweiten Verbrennung wird die Brennstoffeinspritzmenge Q auf der Grundlage der erforderlichen Last L und der Maschinendrehzahl N berechnet. Wie in Fig. 24 gezeigt ist, wird die Brennstoffeinspritzmenge Q im voraus in dem ROM 32 in Form eines Planes oder einer Karte als eine Funktion der erforderlichen Last L und der Maschinendrehzahl N abgespeichert.

Es wird nun eine Betriebssteuerung dieser Ausführungsform unter Hinweis auf Fig. 25 beschrieben. Gemäß Fig. 25 wird zu allererst bei dem Schritt 1100 bestimmt, ob ein Flag I, welches anzeigt, daß die Maschine sich in dem ersten Betriebsbereich I' befindet, gesetzt worden ist oder nicht. Wenn das Flag I gesetzt worden ist, wenn sich nämlich die Maschine in dem ersten Betriebsbereich I' befindet, schreitet die Operation zu dem Schritt 1101 voran, bei dem bestimmt wird, ob die erforderliche Last L höher angestiegen ist als die erste Grenze X(N) oder nicht. Wenn L ≦ X(N), geht die Operation zu dem Schritt 1103 weiter, bei dem die Niedrigtemperaturverbrennung durchgeführt wird. Wenn bei dem Schritt 1101 bestimmt wird, daß L < X(N) ist, schreitet die Operation zu dem Schritt 1102 weiter, bei dem das Flag I zurückgesetzt wird, und dann zu dem Schritt 1110, bei dem die zweite Verbrennung durchgeführt wird. Wenn bei dem Schritt 1100 bestimmt wird, daß das Flag I, welches anzeigt, daß die Maschine sich in dem ersten Betriebsbereich I' befindet, nicht gesetzt worden ist, daß sich nämlich die Maschine in dem zweiten Betriebsbereich II' befindet, geht die Operation zu dem Schritt 1108 voran, bei dem bestimmt wird, ob die erforderliche Last L geringer geworden ist als die zweite Grenze Y(N) oder nicht. Wenn L ≧ Y(N) ist, gelangt die Operation zu dem Schritt 1110, bei dem die zweite Verbrennung bei einem mageren Luft- Brennstoff-Verhältnis durchgeführt wird. Wenn auf der anderen Seite bei dem Schritt 1108 bestimmt wird, daß L < Y(N) ist, schreitet die Operation zu dem Schritt 1109 voran, bei dem das Flag I gesetzt wird, und dann zu dem Schritt 1103 weiter, bei dem die Niedrigtemperaturverbrennung durchgeführt wird.

Bei dem Schritt 1103 wird die Zielöffnung ST der Drosselklappe 17 aus der Karte oder dem Plan berechnet, der in Fig. 21(A) gezeigt ist, und es wird die Öffnung der Drosselklappe 17 als die Zielöffnung ST eingestellt. Dann wird bei dem Schritt 1104 die Zielöffnung SE des EGR-Steuerventils 25 aus dem Plan oder der Karte berechnet, die in Fig. 21(B) gezeigt ist, und es wird die Öffnung des EGR- Steuerventils 25 auf die Zielöffnung SE eingestellt. Dann wird bei dem Schritt 1105 die Massenströmung der Ansaugluft (im folgenden einfach als Menge der Ansaugluft bezeichnet) Ga, die durch einen Massenströmungsdetektor detektiert wird (nicht gezeigt) eingefangen. Dann wird bei dem Schritt 1106 das Ziel-Luft- Brennstoff-Verhältnis A/F aus der Karte oder Plan berechnet, der in Fig. 20(B) gezeigt ist. Dann wird bei dem Schritt 1107 die Brennstoffeinspritzmenge Q, die erforderlich ist, um das Luft-Brennstoff-Verhältnis gleich dem Ziel-Luft-Brennstoff- Verhältnis A/F zu machen, basierend auf der Menge Ga der Ansaugluft und dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis A/F berechnet.

Wenn sich, wie oben beschrieben wurde, die erforderliche Last L oder die Maschinendrehzahl N während der Niedrigtemperaturverbrennung ändert, werden die Öffnungen der Drosselklappe 17 und des EGR-Steuerventils 25 unmittelbar so eingestellt, damit sie mit den Zielöffnungen ST, SE koinzidieren, die der erforderlichen Last L und der Maschinendrehzahl N entsprechen. Wenn somit beispielsweise die erforderliche Last L erhöht wird, nimmt die Menge der Luft in der Verbrennungskammer 5 unmittelbar zu und es wird somit das von der Maschine erzeugte Drehmoment unmittelbar erhöht. Wenn auf der anderen Seite die Öffnung der Drosselklappe 17 oder des EGR-Steuerventils 25 sich in einem Ausmaß ändert, daß eine Änderung in der Menge der Ansaugluft bewirkt wird, so wird die Änderung der Menge Ga der Ansaugluft durch den Massenströmungsdetektor detektiert. Es wird die Brennstoffeinspritzmenge Q basierend auf der detektierten Menge Ga der Ansaugluft gesteuert. Das heißt, es wird die Brennstoffeinspritzmenge Q geändert, nachdem sich die Menge Ga der Ansaugluft aktuell geändert hat.

Bei dem Schritt 1110 wird die Ziel-Brennstoffeinspritzmenge Q aus der Karte oder Plan berechnet, der in Fig. 24 gezeigt ist, und es wird die Brennstoffeinspritzmenge als die Ziel-Brennstoffeinspritzmenge Q eingestellt. Dann wird bei dem Schritt 1111 die Zielöffnung ST der Drosselklappe 17 aus der Karte oder dem Plan berechnet, der in Fig. 23(A) gezeigt ist. Dann wird bei dem Schritt 1112 die Zielöffnung SE des EGR-Steuerventils 25 aus dem Plan oder der Karte berechnet, die in Fig. 23(B) gezeigt ist, und es wird die Öffnung des EGR-Steuerventils 25 als Zielöffnung SE eingestellt. Dann wird bei dem Schritt 1113 die Menge Ga der Ansaugluft, die durch den Massenströmungsdetektor detektiert worden ist, eingefangen. Dann wird bei dem Schritt 1114 das aktuelle Luft-Brennstoff-Verhältnis (A/F)_R aus der Brennstoffeinspritzmenge Q und der Menge Ga der Ansaugluft berechnet. Dann wird bei dem Schritt 115 das Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis A/F aus der Karte oder dem Plan berechnet, der in Fig. 22(B) gezeigt ist. Es wird dann bei dem Schritt 1116 bestimmt, ob das aktuelle Luft-Brennstoff-Verhältnis (A/F)_R größer ist als das Ziel- Luft-Brennstoff-Verhältnis A/F oder nicht. Wenn (A/F)_R < A/F, gelangt die Operation zu dem Schritt 1117, bei dem ein Korrekturwert ΔST für die Öffnung der Drosselklappe um einen konstanten Wert α reduziert wird. Die Operation gelangt zu dem Schritt 1119. Wenn andererseits (A/F)_R ≦ A/F ist, gelangt die Operation zu dem Schritt 1118, bei dem der Korrekturwert ΔST um den konstanten Wert α vergrößert wird. Die Operation gelangt dann zu dem Schritt 1119. Bei dem Schritt 1119 wird die endgültige Zielöffnung ST dadurch berechnet, indem der Korrekturwert AST zu der Zielöffnung ST hinzuaddiert wird, und es wird die Öffnung der Drosselklappe 17 als endgültige Zielöffnung ST eingestellt. Das heißt, es wird die Öffnung der Drosselklappe 17 derart gesteuert oder geregelt, daß das aktuelle Luft-Brennstoff- Verhältnis (A/F)_R gleich wird mit dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis A/F.

Wenn somit die erforderliche Last L oder die Maschinendrehzahl N sich während der zweiten Verbrennung ändern, wird die Brennstoffeinspritzmenge unmittelbar so eingestellt, daß sie mit der Ziel-Brennstoffeinspritzmenge Q entsprechend der erforderlich Last L und der Maschinendrehzahl N koinzidiert. Wenn somit die erforderliche Last L beispielsweise zunimmt, wird die Brennstoffeinspritzmenge unmittelbar vergrößert und es wird somit das von der Maschine erzeugte Drehmoment unmittelbar erhöht. Wenn auf der anderen Seite die Brennstoffeinspritzmenge Q erhöht wird und das Luft-Brennstoff-Verhältnis A/F von dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis A/F abweicht, wird die Öffnung der Drosselklappe 20 derart gesteuert, daß das Luft-Brennstoff-Verhältnis gleich wird mit dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis A/F. Das heißt, es wird das Luft- Brennstoff-Verhältnis geändert, nachdem sich die Brennstoffeinspritzmenge Q geändert hat.

Bei der zuvor erläuterten Ausführungsform wird eine Steuerung der Brennstoffeinspritzmenge Q während der Niedrigtemperaturverbrennung durchgeführt und es wird das Luft-Brennstoff-Verhältnis dadurch gesteuert, indem die Öffnung der Drosselklappe 20 während der zweiten Verbrennung (normalen Verbrennung) geändert wird. Es kann jedoch auch eine Rückkopplungssteuerung bzw. -regelung der Brennstoffeinspritzmenge Q auf der Grundlage des Ausgangssignals des Luft-Brennstoff-Verhältnis-Sensors 27 während der Niedrigtemperaturverbrennung durchgeführt werden. Alternativ kann das Luft- Brennstoff-Verhältnis auch dadurch gesteuert werden, indem die Öffnung des EGR- Steuerventils 31 während der zweiten Verbrennung (normale Verbrennung) geändert wird.

Bei dieser Ausführungsform wird die zuvor erwähnte normale (= gewöhnliche) Verbrennung, bei der die Menge des EGR-Gases, die in die Verbrennungskammer 5 zugeführt wird, kleiner ist als die Menge des EGR-Gases in Form des inaktiven Gases entsprechend einer Spitzenerzeugungsmenge von Ruß, in den normalen Strömungsmodus durchgeführt, der in den Fig. 9(A), 10(A) und 11(A) gezeigt ist. Die zuvor erläuterte Niedrigtemperaturverbrennung, bei der die Menge des EGR-Gases, welches der Verbrennungskammer 5 zugeführt wird, größer ist als die Menge des EGR- Gases in Form des inaktiven Gases entsprechend einer Spitzenerzeugungsmenge von Ruß und bei der nahezu kein Ruß erzeugt wird, in dem Rückwärtsströmungsmodus ausgeführt, der in Fig. 9(B), 10(B) und 11(B) gezeigt ist.

Ferner ist bei dieser Ausführungsform die Menge der Teilchen, die von der Verbrennungskammer 5 pro Zeiteinheit ausgestoßen werden, gewöhnlich kleiner als die Menge der Teilchen, die durch Oxidation an dem Teilchenfilter 22 pro Zeiteinheit beseitigt werden können, und zwar ohne Erzeugung von leuchtenden Flammen. Das heißt, selbst wenn die Menge der ausgestoßenen Teilchen zeitweilig größer wurde als die Menge der Teilchen, die durch Oxidation in dem Bereich I, der in Fig. 5 gezeigt ist, beseitigt werden können, wird der Betriebszustand der Brennkraftmaschine so gesteuert, um die Menge der ausgestoßenen Teilchen und die Temperatur des Teilchenfilters 22 so zu halten, um zu verhindern, daß mehr als eine bestimmte Menge an Teilchen ausgestoßen wird, die durch Oxidation beseitigt werden können und die sich an dem Teilchenfilter 22 niedergeschlagen haben, wenn die Menge der ausgestoßenen Teilchen danach kleiner wird als die Menge der Teilchen, die durch Oxidation beseitigt werden kann.

Gemäß dieser Ausführungsform ist das Sauerstoffabsorptions- /Aktivsauerstofffreigabeagens 261 in Form des oxidierenden Agens für die Freigabe von aktivem Sauerstoff zum Oxidieren der Teilchen, die sich zeitweilig an den Zwischenwänden 54 des Teilchenfilters 22 gesammelt haben, an den Zwischenwänden oder Trennwänden 54 des Teilchenfilters 22 realisiert, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist. Durch Umkehren der Richtung des Abgases, welches durch die Zwischenwände oder Trennwände 54 des Teilchenfilters 22 hindurchströmt, werden die Teilchen, die sich an den Zwischenwände 54 des Teilchenfilters 22 gesammelt haben, auf die obere und die untere Oberfläche (siehe Fig. 7) der Zwischen- oder Trennwände 54 des Teilchenfilters 22 verteilt, wie dies in Fig. 9 gezeigt ist. Es ist daher möglich, zu verhindern, daß die meisten der Teilchen, die in das Teilchenfilter geströmt sind, durch die obere oder die untere Fläche der Zwischenwände des Teilchenfilters gesammelt werden, und es ist möglich, die Wirkung der Beseitigung der Teilchen stromabwärts von den Zwischenwänden 54 des Teilchenfilters 22 durch Oxidation auszuüben. Das Sauerstoffabsorptions-/Aktivsauerstofffreigabeagens 261 (siehe Fig. 7) an den Oberflächen der Trennwände oder Zwischenwände 54 des Teilchenfilters 22 bildet eine Voraussetzung für die oben erläuterte Wirkung der Beseitigung der Teilchen vermittels einer Oxidation. Daher kann diese Wirkung selbst dann erzeugt werden, wenn das Sauerstoffabsorptions-/Aktivsauerstofffreigabeagens 161 (siehe Fig. 7) innerhalb der Zwischenwände 54 des Teilchenfilters 22 nicht vorhanden ist.

Da ferner gemäß dieser Ausführungsform die Teilchen, die sich an den Zwischenwänden 54 des Teilchenfilters 22 gesammelt haben, auf die obere und die untere Oberfläche der Zwischenwände 54 des Teilchenfilters 22 in der oben beschriebenen Weise verteilt werden, wird die Möglichkeit, daß die Teilchen, die sich an den Zwischenwänden 54 des Teilchenfilters 22 gesammelt haben und die sich an diesen niedergeschlagen haben, nicht durch Oxidation beseitigt werden, reduziert, und zwar verglichen mit dem Fall, bei dem die Teilchen nicht verteilt werden. Es kann somit die Wirkung der Beseitigung der Teilchen, die sich an Zwischenwänden 54 des Teilchenfilters 22 gesammelt haben, durch Anwendung von Oxidation in ausreichender Weise bei allen Teilchen realisiert werden. Als Ergebnis ist es möglich, zu verhindern, daß sich Teilchen an den Zwischenwänden 54 des Teilchenfilters 22 festsetzen. Das Sauerstoffabsorptions-/Aktivsauerstofffreigabeagens 261 (siehe Fig. 7) an den Oberflächen der Zwischenwände 54 des Teilchenfilters 22 bildet eine Voraussetzung, um in ausreichender Weise die Wirkung der Beseitigung durch Oxidation an all den Teilchen vorzunehmen. Daher kann diese Wirkung selbst dann erreicht werden, wenn das Sauerstoffabsorptions-/Aktivsauerstofffreigabeagens 161 (siehe Fig. 7) nicht innerhalb der Zwischenwände 54 des Teilchenfilters 22 vorhanden ist.

Ferner ist gemäß dieser Ausführungsform das Teilchenauffangfilter 80 stromabwärts von dem Teilchenfilter 22 als eine Sicherstellungseinrichtung zum Sicherstellen von schädlichen Komponenten in dem Abgas vorgesehen. Es können daher schädliche Komponenten in dem Abgas, die dazu neigen, stromabwärts von dem Teilchenfilter 22 zu strömen, wenn die Richtung des Abgases, welches durch die Zwischenwände 54 des Teilchenfilters 22 strömt, umgekehrt wird, sichergestellt werden (siehe Fig. 11 (B)).

Ferner ist gemäß dieser Ausführungsform, wie dies in den Fig. 7, 10(A) und 10(B) gezeigt ist, das Sauerstoffabsorptions-/Aktivsauerstofffreigabeagens 161 als ein Oxidationskatalysator zum Oxidieren der Teilchen 162, die sich zeitweilig innerhalb der Zwischenwände oder Trennwände 54 des Teilchenfilters 22 gesammelt haben, innerhalb der Zwischenwände 54 des Teilchenfilters 22 angeordnet oder getragen. Daher können die Teilchen 162 innerhalb der Zwischenwände 54 des Teilchenfilters 22 durch Oxidation innerhalb der Zwischenwände 54 des Teilchenfilters 22 mit Hilfe des Sauerstoffabsorptions-/Aktivsauerstofffreigabeagens 161 innerhalb der Zwischenwände 54 des Teilchenfilter 22 beseitigt werden. Zusätzlich ist gemäß dieser Ausführungsform das Abgasumschaltventil 73 als eine Abgasumkehreinrichtung vorgesehen, um die Teilchen 162, die sich zeitweilig an den Zwischenwänden 54 des Teilchenfilters 22 gesammelt haben, zu bewegen. Daher kann die Wirkung der Beseitigung der Teilchen 162 innerhalb der Zwischenwände 54 des Teilchenfilters 22 durch Oxidation unter Verwendung des Sauerstoffabsorptions- /Aktivsauerstofffreigabeagens 161 innerhalb der Zwischenwände 54 des Teilchenfilters 22 dadurch gefördert werden, indem die Teilchen 162 bewegt werden, die sich zeitweilig innerhalb der Zwischenwände 54 des Teilchenfilters 22 angesammelt haben (Fig. 10(A) und 10(B)).

Da ferner gemäß dieser Ausführungsform das Teilchenauffangfilter 80 stromabwärts von dem Teilchenfilter 22 als eine Sicherstellungseinrichtung angeordnet ist, um schädliche Komponenten in dem Abgas sicherzustellen, kann verhindert werden, daß Teilchen 32, die stromabwärts von dem Teilchenfilter 22 fließen, wenn die Richtung des Abgases, welches durch die Zwischenwände 54 des Teilchenfilters 22 hindurchströmt, umgekehrt wird, direkt ausgetragen werden (siehe Fig. 11(B)).

Selbst wenn bei dieser Ausführungsform die Menge der ausgestoßenen Teilchen normalerweise kleiner geworden ist als die Menge der Teilchen, die durch Oxidation beseitigt werden können, und die Menge der ausgestoßenen Teilchen zeitweilig größer geworden ist als die Menge der Teilchen, die durch Oxidation beseitig werden können, wird die Menge der ausgestoßenen Teilchen und die Temperatur des Teilchenfilters 22 in solcher Weise aufrechterhalten, daß nicht mehr als eine bestimmte Menge der Teilchen, die durch Oxidation beseitigt werden kann, an dem Teilchenfilter 22 niedergeschlagen wird, wenn die Menge der ausgestoßenen Teilchen danach kleiner wird als die Menge der Teilchen, die durch Oxidation beseitigt werden können. Daher werden die meisten Teilchen in dem Abgas durch Oxidation an dem Teilchenfilter 22 ohne Erzeugung von leuchtenden Flammen beseitigt. Daher brauchen die Teilchen, die in einer geschichteten oder laminierten Weise auf dem Teilchenfilter niedergeschlagen werden, nicht durch Oxidation mit leuchtenden Flammen beseitigt werden wie im Falle des Standes der Technik. Die Teilchen werden oxidiert, bevor sie in einer laminierten oder geschichteten Weise auf dem Teilchenfilter niedergeschlagen werden, wodurch die meisten der Teilchen in dem Abgas beseitigt werden können.

Selbst wenn gemäß dieser Ausführungsform die Menge der ausgestoßenen Teilchen normalerweise kleiner geworden ist als die Menge der Teilchen, die durch Oxidation beseitigt werden kann, und die Menge der ausgestoßenen Teilchen zeitweilig größer wird als die Menge der Teilchen, die durch Oxidation beseitigt werden kann, wird der Betriebszustand der Brennkraftmaschine so gesteuert oder geregelt, um die Menge der ausgestoßenen Teilchen und die Temperatur des Teilchenfilters 22 derart aufrechtzuerhalten, daß nicht mehr als eine bestimmte Menge der Teilchen, die durch Oxidation beseitigt werden kann, an dem Teilchenfilter 22 niedergeschlagen wird, wenn die Menge der ausgestoßenen Teilchen danach kleiner wird als die Menge der Teilchen, die durch Oxidation beseitigt werden kann. Um dies spezifischer zum Ausdruck zu bringen, so wird der Betriebszustand der Brennkraftmaschine auf der Grundlage der Menge der ausgestoßenen Teilchen und der Temperatur des Teilchenfilters 22 in solcher Weise gesteuert oder geregelt, daß die Menge der ausgestoßenen Teilchen kleiner wird als die Menge der Teilchen, die durch Oxidation beseitigt werden kann, oder daß nicht mehr als eine bestimmte Menge der Teilchen, die durch Oxidation beseitigt werden kann, an dem Teilchenfilter 22 niedergeschlagen wird, wenn die Menge der ausgestoßenen Teilchen kleiner wird als die Menge der Teilchen, die durch Oxidation beseitigt werden kann, und zwar selbst nach einem zeitweiligen Überschuß der Menge der Teilchen, die durch Oxidation beseitigt werden kann, über der Menge der ausgetragenen Teilchen. Daher kann im Gegensatz zu dem Fall, bei dem die Betriebsbedingung für die Brennkraftmaschine zufällig mit einer Betriebsbedingung koinzidiert, bei der die Menge der ausgestoßenen Teilchen kleiner wird als die Menge der Teilchen, die durch Oxidation beseitigt werden kann, oder einer Betriebsbedingung, bei der nicht mehr als eine bestimmte Menge der Teilchen, die durch Oxidation beseitigt werden kann, an dem Teilchenfilter niedergeschlagen wird, wenn die Menge der ausgestoßenen Teilchen kleiner wird als die Menge der Teilchen, die durch Oxidation beseitigt werden kann, kann selbst nach einem zeitweiligen Überschuß der Menge der Teilchen, die durch Oxidation beseitigt werden kann, und zwar über der Menge der ausgestoßenen Teilchen, die Menge der ausgestoßenen Teilchen kleiner gemacht werden als die Teilchenmenge, die durch Oxidation beseitigt werden kann, und zwar mit Sicherheit. Alternativ ist es möglich, sicherzustellen, daß nicht mehr als eine bestimmte Menge der Teilchen, die durch Oxidation beseitigt werden kann, an dem Teilchenfilter 22 niedergeschlagen wird, wenn die Menge der ausgestoßenen Teilchen kleiner wird als die Menge der Teilchen, die durch Oxidation beseitigt werden kann, und zwar selbst nach einem zeitweiligen Überschuß der Menge der Teilchen, die durch Oxidation beseitigt werden kann, und zwar einem Überschuß über der Menge der ausgestoßenen Teilchen. Daher können Teilchen mit einer höheren Zuverlässigkeit oxidiert werden, bevor sie in einer geschichteten Weise an dem Teilchenfilter 22 niedergeschlagen werden, und zwar verglichen mit dem Fall einer zufälligen Übereinstimmung der Betriebsbedingung für die Brennkraftmaschine.

Ferner hält gemäß dieser Ausführungsform das Sauerstoffabsorptions- /Aktivsauerstofffreigabeagens 61, welches an dem Teilchenfilter 22 getragen ist, Sauerstoff zurück und fängt diesen ein, wenn eine übermäßige Menge an Sauerstoff drumherum vorhanden ist, und gibt den festgehaltenen Sauerstoff in Form eines aktiven Sauerstoffes frei, wenn die Konzentration des Umgebungssauerstoffes abnimmt (siehe Fig. 3(A) und 3(B)). Daher können, im Gegensatz zu dem Fall nach dem Stand der Technik, bei dem Teilchen, die in einer laminierten Weise auf dem Teilchenfilter niedergeschlagen wurden, durch leuchtende Flammen beseitigt werden, die Teilchen 62 durch Oxidation ohne die Erzeugung von leuchtenden Flammen beseitigt werden, und zwar mit Hilfe des aktiven Sauerstoffes, der aus dem Sauerstoffabsorptions- /Aktivsauerstofffreigabeagens 61 freigegeben wird, bevor sich die Teilchen 62 in einer laminierten Weise auf dem Teilchenfilter 22 absetzen.

Ferner wird gemäß dieser Ausführungsform eine normale Verbrennung, bei der die Menge des EGR-Gases, die der Verbrennungskammer 5 zugeführt wird, kleiner ist als die Menge des EGR-Gases in Form des inaktiven Gases entsprechend der Spitzenerzeugungsmenge von Ruß, ausgeführt, wenn das Abgasumschaltventil 73 in Form der Abgasströmungsumkehreinrichtung sich in seinem normale Strömungsmodus befindet (siehe Fig. 9(A)) und es findet ein Niedrigtemperaturverbrennung statt, bei der die Menge des EGR-Gases, die in die Verbrennungskammer 5 zugeführt wird, größer ist als die Menge des EGR-Gases entsprechend einer Spitzenerzeugungsmenge von Ruß und wobei nahezu kein Ruß erzeugt wird, wenn das Abgasumschaltventil 73 sich in seinem Rückwärtsströmungsmodus befindet (siehe Fig. 9(B)). Das heißt, da eine Niedrigtemperaturverbrennung ausgeführt wird, bei der die Menge des EGR-Gases, die in die Verbrennungskammer 5 eingeleitet wird, größer ist als die Menge des EGR-Gases entsprechend einer Spitzenerzeugungsmenge an Ruß und wobei nahezu kein Ruß erzeugt wird, kann die Wirkung der Beseitigung der Teilchen durch Oxidation durch das HC und CO unterstützt werden, die in dem Abgas zu diesem Zeitpunkt enthalten sind. Ferner wird während der Niedrigtemperaturverbrennung, bei der die Menge des EGR-Gases, die in die Verbrennungskammer 5 zugeführt wird, größer ist als die Menge des EGR-Gases, die einer Spitzenerzeugungsmenge von Ruß entspricht, und bei der nahezu kein Ruß erzeugt wird, die Richtung der Abgasströmung umgekehrt. Es werden daher während der normalen Verbrennung, bei der die Menge des EGR-Gases, welches in die Verbrennungskammer 5 eingebracht wird, kleiner ist als die Menge des EGR- Gases, welches einer Spitzenerzeugungsmenge von Ruß entspricht, Teilchen auf einer Oberfläche des Teilchenfilters 22 niedergeschlagen (siehe Fig. 10(A)). Selbst wenn das Sauerstoffabsorptions-/Aktivsauerstofffreigabeagens 261 auf der Oberfläche des Teilchenfilters 22 durch Schwefel verschlechtert worden ist, können die Teilchen, die sich auf einer Oberfläche des Teilchenfilters 22 abgesetzt haben, durch Oxidation beseitigt werden, und zwar ohne eine Beeinflussung durch die Schwefelverschlechterung mittels des Abgases, welches HC und CO enthält, welches von der anderen Oberfläche (siehe Fig. 10(B)) des Teilchenfilters 22 aus eintritt und durch die Zwischenwände 54 des Teilchenfilters 22 hindurchgeströmt ist.

Als eine zweite Ausführungsform der Erfindung kann ein Teilchenfilter mit einem Oxidationskatalysator anstelle des Teilchenauffangfllters 80 angeordnet werden. Die zweite Ausführungsform kann im wesentlichen die gleiche Wirkung wie die zuvor erläutere erste Ausführungsform erreichen. Darüber hinaus kann im Gegensatz zu dem Teilchenfilter 80 dieses Filter HC und CO ebenso die Teilchen beseitigen. Als eine Variante der zweiten Ausführungsform ist es auch möglich, ein Teilchenfilter mit einem Oxidationskatalysator anstelle des Teilchenauffangfllters 80 vorzusehen und NO_x durch Zuführen eines Gases zu beseitigen, welches ein reiches oder fettes Luft-Brennstoff- Verhältnis besitzt.

Im folgenden wird ein Abgasreiniger für eine Brennkraftmaschine gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Die Konstruktion und Wirkungsweise der dritten Ausführungsform sind identisch mit denjenigen der ersten Ausführungsform, die unter Hinweis auf die Fig. 1 bis 25 beschrieben wurde, ausgenommen die weiter unten beschriebenen Merkmale. Bei der dritten Ausführungsform besitzt ein elektrischer Heizer (EHC) 81 eine Aufheizeinrichtung, die in den Fig. 26(A) und 26(B) gezeigt ist, und dieser Heizer wird zusätzlich zu dem Teilchenauffangfllter 80 verwendet, welches in Fig. 1 dargestellt ist. Die Fig. 26(A) und 26(B) sind ähnlich den Fig. 11(A) bzw. 11(B) und zeigen den elektrischen Heizer 81, der für das Teilchenauffangfllter 80 vorgesehen ist.

Gemäß der dritten Ausführungsform ist das Teilchenauffangfllter 80, welches mit dem elektrischen Heizer 81 ausgestattet ist, stromabwärts von dem Teilchenfilter 22 als eine Sicherstellungseinrichtung angeordnet, um die schädlichen Komponenten in dem Abgas sicherzustellen. Es können daher die Teilchen 62, die stromabwärts von dem Teilchenfilter 22 fließen können, wenn die Richtung des Abgases, welches durch die Zwischenwände 54 des Teilchenfilters 22 hindurchströmt, umgekehrt wird, daran gehindert werden, direkt ausgetragen zu werden, ohne durch Oxidation beseitigt zu werden, und die Teilchen 62, die durch das Teilchenauffangfllter 80 eingefangen wurden, können durch Oxidation durch Hitze beseitigt werden. Gemäß einer Variante der dritten Ausführungsform ist es auch möglich, anstelle des elektrischen Heizers 51 einen Brenner zu verwenden. Diese Variante kann ebenfalls im wesentlichen die gleiche Wirkung wie bei den zuvor erwähnten Ausführungsformen erzielen.

Im folgenden wird ein Abgasreiniger für Brennkraftmaschinen gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Die Konstruktion und die Betriebsweise der vierten Ausführungsform sind im wesentlichen identisch mit denjenigen der ersten Ausführungsform, die unter Hinweis auf die Fig. 1 bis 25 beschrieben wurde, ausgenommen der weiter unten beschriebenen Merkmale. Bei der vierten Ausführungsform sind Drucksensoren 43, 44, 45 und 46, die in den Fig. 27(A), 27(B) und 27(C) gezeigt sind, zusätzlich zu dem Teilchenfilter 22 und dem Teilchenauffangfllter 80 vorgesehen. Die Fig. 27(A), 27(B) und 27(C) sind im wesentlichen ähnlich zur Fig. 9 und zeigen die Beziehung zwischen der Position des Abgasumschaltventils 73 und der Strömung des Abgases. Um dies spezifischer zum Ausdruck zu bringen, zeigt Fig. 27(A) das Abgasumschaltventil 73, welches seine normale Strömungsposition einnimmt, und Fig. 27(B) zeigt das Abgasumschaltventil 73, wenn es seine Rückwärtsströmungsposition einnimmt, und Fig. 27(C) zeigt das Abgasumschaltventil 73, wenn es seine Umgehungsposition einnimmt.

Wenn das Abgasumschaltventil 73 seine normale Strömungsposition einnimmt, strömt das Abgas, welches in das Gehäuse 23 durch Abgasumschaltventil 73 geströmt ist, zuerst durch den ersten Kanal 71, dann durch das Teilchenfilter 22 und schließlich durch den zweiten Kanal 72 und wird dann zu dem Abgasrohr über das Abgasumschaltventil 73 zurückgeleitet, wie dies in Fig. 27(A) gezeigt ist. In der Zwischenzeit werden Teilchen 62 in dem Abgas zeitweilig durch das Teilchenfilter 22 gesammelt. Wenn das Abgasumschaltventil 73 in seine Rückwärtsströmungsposition geschaltet wird, strömt das Abgas, welches in das Gehäuse 23 durch das Abgasumschaltventil 73 hineingeströmt ist, zuerst durch den zweiten Kanal 72, dann durch das Teilchenfilter 22 in einer Richtung entgegengesetzt zu der Richtung, die in Fig. 27(A) gezeigt ist, und schließlich durch den ersten Kanal 71 und wird dann zu dem Abgasrohr über das Abgasumschaltventil 73 zurückgeleitet, wie dies in Fig. 27(B) gezeigt ist. In der Zwischenzeit werden die Teilchen 62, die zeitweilig durch das Teilchenfilter 22 gesammelt wurden, aus dem Teilchenfilter 22 desorbiert und werden durch das Teilchenauffangfilter 80 eingefangen. Wenn das Abgasumschaltventil 73 in seine Umgehungsposition geschaltet wird, wird der Druck in dem ersten Kanal 71 gleich dem Druck in dem zweiten Kanal 72. Es strömt daher das Abgas, welches das Abgasumschaltventil 73 erreicht hat, dort hindurch, ohne in das Gehäuse 23 einzuströmen, wie dies in Fig. 9(C) gezeigt ist. Zwischenzeitlich wird der Betriebszustand für die Brennkraftmaschine umgeschaltet, um das Abgas aufzuheizen, wie dies noch später beschrieben werden soll, und das Teilchenauffangfilter 80 wird aufgeheizt.

Fig. 28 ist ein Flußdiagramm, welches ein Verfahren zum Regenerieren eines stromabwärtigen Filters der vierten Austtihrungsform zeigt, nämlich eines Teilchenauffangfilters. Wenn die vorliegende Routine gestartet wird, wird zuerst bei dem Schritt 200 bestimmt, ob die Differenz ΔPD zwischen dem Druck, der durch den Drucksensor 45 abgelesen wurde, und dem Druck, der durch den Drucksensor 46 abgelesen wurde, größer ist als ein Schwellenwert TPD. Wenn das Ergebnis bei dem Schritt 200 NEIN lautet, wird bestimmt, daß die Menge der Teilchen, die in dem Teilchenauffangfilter 80 aufgefangen wurden, nicht groß ist, und daß kein Bedarf dafür besteht, das Teilchenauffangfilter 80 zu regenerieren, und es wird dann die vorliegende Routine beendet. Wenn auf der anderen Seite das Ergebnis bei dem Schritt 200 JA lautet, wird bestimmt, daß eine relativ große Menge der Teilchen in dem Teilchenauffangfilter 80 aufgefangen wurde, und daß das Teilchenauffangfilter 80 regeneriert werden muß, und die Operation gelangt dann zu dem Schritt 201. Der Schwellenwert TPD wird auf einen solchen Wert eingestellt, daß das Teilchenauffangfilter 80 nicht durch Auflösung zerstört wird, wenn die Teilchen in dem Teilchenauffangfilter 80 durch Oxidation beseitigt werden, und zwar unter Aufheizen des Teilchenauffangfilters 80, und daß sich die Qualität der Brennkraftmaschine nicht verschlechtert, wenn die Temperatur des Abgases angehoben wird, um das Teilchenauffangfilter 80 aufzuheizen. Bei dem Schritt 201 wird das Abgasumschaltventil 73 auf seine Umgehungsposition geschaltet, die in Fig. 27(C) gezeigt ist. Dann wird bei dem Schritt 202 die Temperatur des Abgases angehoben, beispielsweise vermittels der zuvor erläuterten Niedrigtemperaturverbrennung, und es wird das Teilchenauffangfilter 80 durch das Abgas aufgeheizt. Es ist auch möglich, eine Erweiterungshubeinspritzung vorzunehmen oder HC zu dem Abgassystem hinzuzuaddieren oder VIGOM-Einspritzung + Einspritzungsverzögerung vorzunehmen.

Es wird dann bei dem Schritt 203 bestimmt, ob das stromabwärtige Filter, nämlich das Teilchenauffangfilter 80, regeneriert worden ist oder nicht. Wenn das Ergebnis bei dem Schritt 203 NEIN lautet, wenn nämlich die Differenz ΔPD zwischen dem Druck, der durch den Drucksensor 45 abgelesen wurde, und dem Druck, der durch den Drucksensor 46 abgelesen wurde, nicht gleich geworden ist mit oder kleiner geworden ist als ein vorbestimmter Wert, wird bestimmt, daß die Regeneration des Teilchenfilters 80 fortgeführt werden muß, und es wird die Aufheizsteuerung des Teilchenauffangfilters 80 bei dem Schritt 204 fortgeführt. Wenn andererseits das Ergebnis bei dem Schritt 203 JA lautet, wenn nämlich die Differenz ΔPD zwischen dem Druck, der durch den Drucksensor 45 abgelesen wurde, und dem Druck, der durch den Drucksensor 46 abgelesen wurde, gleich geworden ist mit oder kleiner geworden ist als der vorbestimmte Wert, wird bestimmt, daß die Regeneration des Teilchenfilters 80 vervollständigt Worden ist, und die Operation gelangt dann zu dem Schritt 205. Bei dem Schritt 205 wird die Regenerationssteuerung des Teilchenauffangfilters 80 beendet und es wird der normale Betrieb der Brennkraftmaschine aufgenommen. Dann bei dem Schritt 206 wird das Abgasumschaltventil 73 in seine normale Strömungsposition geschaltet, die in Fig. 27(A) gezeigt ist, oder wird in seine Rückwärtsströmungsposition geschaltet, die in Fig. 27(B) gezeigt ist.

Fig. 29 zeigt die Wirkung der Wärmesteuerung des Teilchenauffangfilters gemäß der vierten Ausführungsform. Wenn, wie in Fig. 29 gezeigt ist, der Druckverlust ΔPD in dem stromabwärtigen Filter, nämlich dem Teilchenauffangfilter 80, größer wird als der Schwellenwert TPD, wobei das Abgasumschaltventil 73 von seiner normalen Strömungsposition in seine Rückwärtsströmungsposition während des normalen Betriebes der Brennkraftmaschine (Zeit T3) umgeschaltet ist, wird das Abgasumschaltventil 73 in seine Umgehungsposition geschaltet und es wird die Aufheizsteuerung des Teilchenauffangfilters 80 vermittels der Autheizsteuerung der Brennkraftmaschine durchgeführt. Nach der Vervollständigung der Regeneration des Teilchenfilters 80 (Zeit T4) wird der normale Betrieb der Brennkraftmaschine wieder aufgenommen und es wird das Abgasumschaltventil 73 in seine Rückwärtsströmungsposition geschaltet.

Gemäß dieser Ausführungsform umströmt das Abgas die Zwischenwände 54 des Teilchenfilters 22, wenn das Abgasumschaltventil 73 seine Umgehungsposition einnimmt, wobei das Teilchenauffangfilter 80 aufgeheizt wird. Es besteht somit kein Bedarf dafür, eine getrennte Einrichtung zum Aufheizen des Teilchenauffangfilters 80 vorzusehen, wie beispielsweise dem elektrischen Heizer 81, und es kann somit das Teilchenauffangfilter 80 durch das Abgas aufgeheizt werden, welches das Teilchenfilter 22 umgangen hat.

Wenn gemäß dieser Ausführungsform der Differenzdruck ΔPD den Schwellenwert TPD auf Grund des Absetzens der Teilchen an dem Teilchenauffangfilter 80 überschritten hat, so umgeht das Abgas die Zwischenwände 54 des Teilchenfilters 22 und es wird das Teilchenauffangfilter 80 aufgeheizt. Um dies spezifischer zum Ausdruck zu bringen, so umgeht das Abgas das Teilchenfilter 22, wenn die Teilchen an dem Teilchenauffangfilter 80 niedergeschlagen wurden und das Abgas umgeht das Teilchenfilter 22 nicht, wenn keine Teilchen an dem Teilchenauffangfilter 80 niedergeschlagen sind. Es kann daher verhindert werden, daß die Beseitigungswirkung durch Oxidation vermittels der Sauerstoffabsorptions-/Aktivsauerstofffreigabeagens 161, 261 (siehe Fig. 7) in den Zwischenwänden 54 des Teilchenfilters 22 geschwächt wird, und zwar auf Grund eines Abfalls in der Temperatur des Teilchenfilters 22, wenn das Abgas in unnötiger Weise veranlaßt wird, das Teilchenfilter 22 zu umgehen.

Im folgenden wird ein Abgasreiniger für Brennkraftmaschinen gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Die Konstruktion und die Betriebsweise der fünften Ausführungsform sind im wesentlichen identisch mit denjenigen der ersten und der vierten Ausführungsform, die unter Hinweis auf die Fig. 1 bis 29 beschrieben wurde, ausgenommen der weiter unten beschriebenen Merkmale. Fig. 30 zeigt ein Flußdiagramm, welches ein Verfahren zum Steuern der Regeneration des Teilchenfilters 22 und des Teilchenauffangfilters 80 von einer Schwefelverschlechterung veranschaulicht. Wenn der kumulative Wert der Brennstoffverbrauchsmenge gleich wird mit oder größer wird als ein vorbestimmter Wert, wird festgelegt, daß Schwefel eine Verschlechterung verursacht hat und es wird die vorliegende Routine gestartet. Wenn, wie in Fig. 30 gezeigt ist, die vorliegende Routine gestartet wird, wird zuerst bei dem Schritt 300 bestimmt, ob das stromaufwärtige Filter, nämlich das Teilchenfilter 22, von einer Schwefelverschlechterung regeneriert worden ist oder nicht. Das heißt, es wird bei dem Schritt 300 bestimmt, ob die verstrichene Zeit für die Regenerationssteuerung der Schwefelverschlechterung des Teilchenfilters 22 gleich geworden ist mit oder länger geworden ist als eine vorbestimmte Zeitdauer. Wenn das Ergebnis bei dem Schritt 300 NEIN lautet, wird das Abgas auf eine hohe Temperatur aufgeheizt und wird fett gemacht, beispielsweise vermittels der zuvor erwähnten Niedrigtemperaturverbrennung, was bei dem Schritt 301 erfolgt, um die Regenerationssteuerung der Schwefelverschlechterung für das Teilchenfilter 22 fortzusetzen. Wenn andererseits das Ergebnis bei dem Schritt 300 JA lautet, nämlich das Teilchenfilter 22 von der Schwefelverschlechterung oder Verunreinigung regeneriert worden ist, gelangt das Abgasumschaltventil 73 in seine Umgehungsposition, wie dies in Fig. 27(C) gezeigt ist, um das stromabwärtige Filter, nämlich das Teilchenauffangfilter 80, von der Schwefelverunreinigung bei dem Schritt 201 zu regenerieren.

Es wird dann bei dem Schritt 302 bestimmt, ob das stromabwärtige Filter, nämlich das Teilchenauffangfilter 80, von der Schwefelverunreinigung regeneriert worden ist oder nicht. Es wird mit anderen Worten bei dem Schritt 302 bestimmt, ob das stromabwärtige Filter, nämlich das Teilchenauffangfilter 80, von der Schwefelverunreinigung oder -verschlechterung regeneriert worden ist oder nicht. Es wird mit anderen Worten bei dem Schritt 302 bestimmt, ob die verstrichene Zeit für die Regenerationssteuerung der Schwefelverunreinigung des Teilchenauffangfilters 80 gleich geworden ist mit oder länger geworden ist als eine vorbestimmte Zeitdauer. Wenn das Ergebnis bei dem Schritt 302 NEIN lautet, wird bei dem Schritt 303 eine Verzögerung eingeführt, um die Regenerationssteuerung der Schwefelverunreinigung des Teilchenauffangfilters 80 fortzusetzen. Wenn andererseits das Ergebnis bei dem Schritt 302 JA lautet, wenn nämlich das Teilchenauffangfilter 80 von der Schwefelverunreinigung regeneriert worden ist, wird die normale Steuerung des Betriebes der Brennkraftmaschine wieder hergestellt. Dann wird bei dem Schritt 305 das Abgasumschaltventil 73 aus seiner Umgehungsposition in die normale Strömungsposition oder in die Rückwärtsströmungsposition geschaltet.

Fig. 31 zeigt die Wirkung der Regenerationssteuerung der Schwefelverunreinigung oder der schwefelbedingten Verschlechterung des Teilchenfilters 22 und des Teilchenauffangfilters 80 gemäß der fünften Ausführungsform. Wie in Fig. 31 gezeigt ist, wird zuerst die Regenerationssteuerung der Schwefelverunreinigung oder schwefelbedingten Verschlechterung des stromaufwärtigen Filters, nämlich des Teilchenfilters 22, vom Zeitpunkt T5 bis zum Zeitpunkt T6 durchgeführt, und es wird dann die Regenerationssteuerung der schwefelbedingten Verschlechterung des stromabwärtigen Filters, welches durch den Schwefel verunreinigt oder verschlechtert worden ist, der aus dem Teilchenfilter 22 vor dem Zeitpunkt T6 angegeben wurde, nämlich für das Teilchenauffangfilter 80, vom Zeitpunkt T6 bis zum Zeitpunkt T7 durchgeführt.

Wenn gemäß dieser Ausführungsform die Regenerationssteuerung der schwefelbedingten Verschlechterung des Teilchenauffangfllters 80 durchgeführt werden muß, wird zuerst die Regenerationssteuerung der schwefelbedingten Verschlechterung des Teilchenfilters 22 durchgeführt (vom Zeitpunkt T5 bis zum Zeitpunkt T6) und es wird dann die Regenerationssteuerung der schwefelbedingten Verschlechterung des Teilchenauffangfilters 80 durchgeführt (von dem Zeitpunkt T6 bis zu dem Zeitpunkt T7). Es kann daher die Frequenz der Durchführung der Regenerationssteuerung der schwefelbedingten Verschlechterung des Teilchenauffangfllters reduziert werden, und zwar verglichen mit dem Fall, bei dem die Regenerationssteuerung der schwefelbedingten Verschlechterung des Teilchenauffangfilters zuerst durchgeführt wird, wobei die Regenerationssteuerung der schwefelbedingten Verschlechterung des Teilchenfilters dann durchgeführt wird, und wobei die Regenerationssteuerung der schwefelbedingten Verschlechterung des Teilchenauffangfllters, welches erneut durch den Schwefel verunreinigt oder verschlechtert wurde, der aus dem Teilchenfilter herausströmt, und zwar während der Regeneration des Teilchenfilters von der Schwefelverunreinigung, dann zuletzt durchgeführt wird.

Im folgenden wird ein Abgasreiniger für Brennkraftmaschinen gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Die Konstruktion und die Betriebsweise der sechsten Ausführungsform sind im wesentlichen identisch mit denjenigen der ersten bis vierten Ausführungsform, die unter Hinweis auf die Fig. 1 bis 31 beschrieben wurden, ausgenommen die im folgenden beschriebenen Merkmale. Fig. 32 ist im wesentlichen ähnlich mit Fig. 27 und zeigt die Beziehung zwischen der Position des Abgasumschaltventils 73 und der Strömung des Abgases. Um dies spezifischer zum Ausdruck zu bringen, so zeigt Fig. 32(A) das Abgasumschaltventil 73, welches seine normale Strömungsposition einnimmt, und Fig. 32(B) zeigt das Abgasumschaltventil 73, welches seine Umgehungsposition einnimmt, und Fig. 32(C) zeigt das Abgasumschaltventil 73, welches Rückwärtsströmungsposition einnimmt. Die Fig. 32(A), 32(B) und 32(C) zeigen ein Filter 82, welches einen Mager-NO_x Katalysator als einen Abgasreinigungskatalysator trägt. Wenn die Teilchen 162 zeitweilig innerhalb der Zwischenwände oder Trennwände des Teilchenfilters 22 gesammelt werden und bewegt werden (siehe die Fig. 10(A) und 10(B)), wenn nämlich das Abgasumschaltventil 73 aus seiner normalen Strömungsposition (Fig. 32(A)) in seine Rückwärtsströmungsposition (Fig. 32(C)) geschaltet wird oder aus seiner normalen Strömungsposition (Fig. 32(A)) über seine Umgehungsposition (Fig. 32(B)) in seine Rückwärtsströmungsposition (Fig. 32(C)) geschaltet wird, wie dies in Fig. 32 gezeigt ist, strömen HC, CO und NO_x in dem Abgas stromabwärts von dem Teilchenfilter 22, ohne in dem Teilchenfilter 22 gereinigt zu werden. Dabei ist gemäß der Ausführungsform der Filter 82, der den Mager-NO_x-Katalysator enthält, stromabwärts von dem Teilchenfilter 22 angeordnet, um das HC, CO und NO_x auszufiltern oder zu entfernen, welches stromabwärts von dem Teilchenfilter 22 strömt. Ferner wird das Luft-Brennstoff-Verhältnis des Abgases zeitweilig fett gemacht, um das NO_x vermittels des Mager-NO_x-Katalysators zu beseitigen.

Gemäß dieser Ausführungsform ist der Filter 82, der einen Abgasreinigungskatalysator enthält, stromabwärts von dem Teilchenfilter 22 als eine Sicherstellungseinrichtung angeordnet, um die schädlichen Komponenten in dem Abgas sicherzustellen. Es kann daher verhindert werden, daß das Abgas, welches HC, CO und NO_x enthält, die stromabwärts von dem Teilchenfilter 22 strömen, wenn die Richtung des Abgases, welches durch die Zwischenwände 54 des Teilchenfilters 22 strömt, umgekehrt wird, wenn nämlich das Abgasumschaltventil 73 umgeschaltet wird, direkt ohne gereinigt zu werden, ausgestoßen wird. Bei einer Variante dieser Ausführungsform kann das Filter 82 einen Oxidationskatalysator oder einen Dreiwegekatalysator aufweisen, und zwar anstelle des Mager-NO_x-Katalysators.

Es wird nun ein Abgasreiniger für Brennkraftmaschinen gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Die Konstruktion und die Betriebsweise der siebten Ausführungsform sind im wesentlichen identisch mit denjenigen der ersten Ausführungsform, die unter Hinweis auf die Fig. 1 bis 25 beschrieben wurde, mit Ausnahme der im folgenden beschriebenen Merkmale. Diese Ausführungsform verwendet ein Zyklon 83 anstelle des Teilchenauffangfilters 80. Fig. 33 ist eine Seitenansicht des Teilchenfilters 22 und des Zyklons 83. Gemäß dieser Ausführungsform ist das Zyklon 83 stromabwärts von dem Teilchenfilter 22 als Sicherstellungseinrichtung zum Sicherstellen von schädlichen Komponenten in dem Abgas angeordnet. Es kann daher verhindert werden, daß grobe Teilchen 62 mit einem relativ großen Durchmesser, die sich auf der Oberfläche des Teilchenfilters 22 niedergeschlagen haben (siehe die Fig. 11(A) und 11 (B)), von der Oberfläche des Teilchenfilters 22 desorbiert werden und direkt ausgetragen werden, ohne gesammelt zu werden, wenn die Richtung des Abgases, welches durch die Zwischenwände oder Trennwände 54 des Teilchenfilters 22 fließt, umgekehrt wird (siehe die Fig. 10(A) und 10(B)).

Im folgenden wird ein Abgasreiniger für Brennkraftmaschinen gemäß einer achten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Die Konstruktion und die Betriebsweise der achten Ausführungsform sind im wesentlichen identisch mit denjenigen der ersten Ausführungsform, die unter Hinweis auf die Fig. 1 bis 25 beschrieben wurde, ausgenommen der im folgenden beschriebenen Merkmale. Diese Ausführungsform verwendet Teilchenfilter 84, 85 für grobe Teilchen anstelle von oder zusätzlich zu dem Teilchenauffangfilter 80. Fig. 24 zeigt eine Seitenansicht des Teilchenfilters 22 und der Grobteilchenauffangfilter 84, 85. Gemäß dieser Ausführungsform ist das Grobteilchenfllter 85 als Sicherstellungseinrichtung zum Sicherstellen von schädlichen Komponenten in dem Abgas an einer Stelle angeordnet, die stromabwärts von dem Teilchenfilter 22 liegt, und zwar während der normalen Strömung des Abgases (siehe Fig. 11(A)), und das Grobteilchenfllter 84 ist als eine Sicherstellungseinrichtung zum Sicherstellen von schädlichen Komponenten in dem Abgas an einer Stelle angeordnet, die stromabwärts von dem Teilchenfilter 22 während der rückwärts verlaufenden Strömung des Abgases gelegen ist (siehe Fig. 11(B)). Es kann daher verhindert werden, daß grobe Teilchen 62 mit einem relativ großen Durchmesser, die sich an der Oberfläche des Teilchenfilters 22 niederschlagen (siehe Fig. 11(A)), von der Oberfläche des Teilchenfilters 22 desorbiert werden und direkt ausgetragen werden, ohne gesammelt zu werden, wenn das Abgasumschaltventil 73 in die umgekehrte Richtung der Abgasströmung geschaltet ist, welches dann durch die Zwischenwände 54 des Teilchenfilters 22 strömt. Beispielsweise können Schaumfilter als Grobteilchenauffangfilter 84, 85 verwendet werden.

Andere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich für Fachleute aus einem Studium der Beschreibung und praktischen Ausführung der hier offenbarten Erfindung. Es ist beabsichtigt, daß die Beschreibung und die Beispiele lediglich beispielhaft zu betrachten sind, wobei der wahre Umfang der Erfindung durch die folgenden Ansprüche aufgezeigt wird.

Claims

1. Abgasreiniger für Brennkraftmaschinen, bei dem ein Teilchenfilter (22) zum Sammeln der Teilchen (62, 62) in dem Abgas, welches aus einer Verbrennungskammer (5) ausgestoßen wurde, in einem Abgaskanal der Maschine (1) angeordnet ist und bei dem Teilchen (62, 162) in dem Abgas gesammelt werden, wenn das Abgas durch die Wände (54) des Teilchenfilters (22) hindurchströmt, gekennzeichnet durch:
ein oxidierendes Agens (61, 161, 162) zum Freisetzen von aktivem Sauerstoff zum Oxidieren der Teilchen (62, 162), die sich zeitweilig an den Wänden (54) des Teilchenfilters (22) angesammelt haben und an den Wänden (54) des Teilchenfilters (22) getragen sind;
eine Abgasströmungsumkehreinrichtung (73) zum Umkehren der Richtung des Abgases, welches durch die Wände (54) des Teilchenfilters (22) hindurchströmt, um die Richtung des Abgases, welches durch die Wände (54) des Teilchenfilters (22) hindurchströmt, umzukehren; und
eine Sicherstellungseinrichtung (80, 82, 83, 84, 85) zum Sicherstellen der schädlichen Komponenten in dem Abgas stromabwärts von dem Teilchenfilter (22).

2. Abgasreiniger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Teilchenauffangeinrichtung (80, 82, 83, 84, 85) als Sicherstellungseinrichtung (80, 82, 83, 84, 85) vorgesehen ist.

3. Abgasreiniger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchenauffangeinrichtung (80, 82, 83, 84, 85) mit einer Aufheizeinrichtung (81) ausgestattet ist.

4. Abgasreiniger nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasströmungsumkehreinrichtung (73) einen Umgehungsmodus (bypass mode) aufweist, in welchem das Abgas die Wände (54) des Teilchenfilters (22), ohne durch diese hindurch zu verlaufen, umgeht; und
das Abgas die Wände (54) des Teilchenfilters (22), ohne durch diese hindurch zu verlaufen, umgeht.

5. Abgasreiniger nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Druckwerte des Abgases über der Teilchenauffangeinrichtung (80, 82, 83, 84, 85) detektiert werden; und
dann, wenn die Differenz in den Druckwerten einen vorbestimmten Wert überschreitet, festgelegt wird, daß die Teilchen (62, 162) in der Teilchenauffangeinrichtung (80, 82, 83, 84, 85) niedergeschlagen wurden.

6. Abgasreiniger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn die Teilchen (62, 162) in der Teilchenauffangeinrichtung (80, 82, 83, 84, 85) niedergeschlagen wurden, das Abgas die Wände (54) des Teilchenfilters (22), ohne durch diese hindurchzuströmen, umgeht und die Teilchenauffangeinrichtung (80, 82, 83, 84, 85) aufgeheizt wird.

7. Abgasreiniger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn der kumulative Wert der Brennstoffverbrauchsmenge der Brennkraftmaschine (1) gleich wird mit oder größer wird als ein vorbestimmter Wert, bestimmt wird, daß das Teilchenfilter (22) und die Teilchenauffangeinrichtung (80, 82, 83, 84, 85) durch Schwefel eine Verschlechterung erfahren haben und daß eine Regeneration von der Schwefelverschlechterung durchzuführen ist.

8. Abgasreiniger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn die Teilchenauffangeinrichtung (80, 82, 83, 84, 85) von der Schwefelverschlechterung regeneriert werden muß, zuerst das Teilchenfilter (22) von der Schwefelverschlechterung regeneriert wird und dann die Teilchenauffangeinrichtung (80, 82, 83, 84, 85) von der Schwefelverschlechterung regeneriert wird.

9. Abgasreiniger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilchenfilter (22) mit einem Oxidationskatalysator ausgestattet als Teilchenauffangeinrichtung (80, 82, 83, 84, 85) angeordnet ist.

10. Abgasreiniger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abgasreinigungskatalysator als Sicherstellungseinrichtung (80, 82, 83, 84, 85) vorgesehen ist.

11. Abgasreiniger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zyklon (83) als Sicherstellungseinrichtung (83) vorgesehen ist.

12. Abgasreiniger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchenauffangeinrichtungen (84, 85) als Sicherstellungseinrichtung (84, 85) an einer Stelle angeordnet sind, die stromabwärts von dem Teilchenfilter (22) gelegen ist, wenn das Abgas normal strömt, und an einer Stelle gelegen ist, die stromabwärts von dem Teilchenfilter (22) gelegen ist, wenn das Abgas rückwärts strömt.

13. Abgasreiniger nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilchenfilter (22) verwendet wird, welches durch eine Oxidation die Teilchen (62, 162) in dem Abgas innerhalb einer kurzen Zeit nach deren Eintritt in dasselbe ohne Erzeugen von leuchtenden Flammen beseitigt, wenn die Menge der Teilchen (62, 162), die aus der Verbrennungskammer (5) pro Zeiteinheit ausgestoßen wird, kleiner ist als die Menge der Teilchen (62, 162), die durch Oxidation an dem Teilchenfilter pro Zeiteinheit ohne die Erzeugung von leuchtenden Flammen beseitigt werden kann und welches durch Oxidation die Teilchen (62, 162) an dem Teilchenfilter (22) im Ansprechen auf einen Abfall der Menge der ausgestoßenen Teilchen (62, 162) unter die Menge der Teilchen (62, 162), die durch Oxidation beseitigt werden kann, und zwar solange als nicht mehr als eine bestimmte Menge der Teilchen (62, 162) an dem Teilchenfilter (22) niedergeschlagen werden, selbst dann beseitigt, wenn die Menge der ausgestoßenen Teilchen (62, 162) zeitweilig größer wird als die Menge der Teilchen (62, 162), die durch Oxidation beseitigt werden kann;
daß die Menge der Teilchen (62, 162), die durch Oxidation beseitigt werden kann, von der Temperatur des Teilchenfilters (22) abhängt;
eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, um die Menge der ausgestoßenen Teilchen (62, 162) und die Temperatur des Teilchenfilters (22) derart zu halten, daß die Menge der ausgestoßenen Teilchen (62, 162) gewöhnlich kleiner wird als die Menge der Teilchen (62, 162), die durch Oxidation beseitigt werden kann, und daß nicht mehr als eine bestimmte Menge der Teilchen (62, 162) auf dem Teilchenfilter (22) niedergeschlagen wird, wenn die Menge der ausgestoßenen Teilchen (62, 162) kleiner wird als die Menge der Teilchen (62, 162), die durch Oxidation beseitigt werden kann, und zwar selbst nach einem zeitweiligen Überschreiten der Menge der Teilchen (62, 162), die durch Oxidation beseitigt werden kann, durch die Menge der ausgestoßenen Teilchen (62, 162); und
daß die Teilchen (62, 162) in dem Abgas dadurch vermittels einer Oxidation an dem Teilchenfilter (22) ohne Erzeugen von leuchtenden Flammen beseitigbar sind.

14. Abgasreiniger nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsbedingung für die Brennkraftmaschine (1) gesteuert wird, um die Menge der ausgestoßenen Teilchen (62, 162) und die Temperatur des Teilchenfilters (22) derart zu halten, daß die Menge der ausgetragenen Teilchen (62, 162) normalerweise kleiner wird als die Menge der Teilchen (62, 162), die durch Oxidation beseitigt werden kann, und daß nicht mehr als eine bestimmte Menge der Teilchen (62, 162) an dem Teilchenfilter (22) niedergeschlagen wird, wenn die Menge der ausgestoßenen Teilchen (62, 162) kleiner wird als die Menge der Teilchen (62, 162), die durch Oxidation beseitigt werden kann, und zwar selbst nach einem zeitweiligen Überschreiten der Menge der Teilchen (62, 162), die durch Oxidation beseitigt werden kann, durch die Menge der ausgestoßenen Teilchen (62, 162).

15. Abgasreiniger nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das an den Wänden (54) des Teilchenfilters (22) getragene oxidierende Agens (61, 161, 162) aus einem Sauerstoffabsorptions-/Aktivsauerstofffreigabeagens (61, 161, 162) besteht, welches Sauerstoff einfängt und zurückhält, wenn eine übermäßige Menge an Sauerstoff um das Agens herum vorhanden ist und welches den zurückgehaltenen Sauerstoff in Form von aktivem Sauerstoff freigibt, wenn die Konzentration des umgebenden Sauerstoffes abnimmt.

16. Abgasreiniger nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasströmungsumkehreinrichtung (73) einen normalen Strömungsmodus aufweist, in welchem das Abgas durch die Wände (54) des Teilchenfilters (22) in einer ersten Richtung strömt, und einen Rückwärtsströmungsmodus aufweist, in welchem das Abgas durch die Wände (54) des Teilchenfilters (22) in einer zweiten Richtung strömt, die zur ersten Richtung entgegengesetzt verläuft;
daß die Brennkraftmaschine (1) von einem Typ ist, bei dem die Erzeugungsmenge von Ruß allmählich proportional zu einer Zunahme in der Menge des inaktiven Gases zunimmt, welches der Verbrennungskammer (5) zugeführt wird, und ihren Spitzenwert erreicht, und wobei die Temperatur des Brennstoffes und des Umgebungsgases während der Verbrennung in der Verbrennungskammer (5) niedriger wird als eine Temperatur entsprechend der Erzeugung des Rußes proportional zu einer weiteren Erhöhung der Menge des inaktiven Gases, welches der Brennkammer (5) zugeführt wird und dadurch die Erzeugungsmenge des Rußes nahezu zu Null wird; und
die Verbrennung aus einem Typ besteht, bei dem die Menge des inaktiven Gases, welches der Verbrennungskammer (5) zugeführt wird, kleiner ist als die Menge des inaktiven Gases, welches der Spitzenerzeugungsmenge von Ruß entspricht, und diese Verbrennung durchgeführt wird, wenn sich die Abgasströmungsumkehreinrichtung (73) in ihrem normalen Strömungsmodus befindet, und die Verbrennung von einem Typ ist, bei dem die Menge des inaktiven Gases, welches der Verbrennungskammer (5) zugeführt wird, größer ist als die Menge des inaktiven Gases, welches dem Spitzenerzeugungswert von Ruß entspricht, und wobei nahezu kein Ruß erzeugt wird, und dieser Verbrennungstyp durchgeführt wird, wenn die Abgasströmungsumkehreinrichtung (73) sich in ihrem Rückwärtsströmungsmodus befindet.

17. Abgasreiniger nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß das oxidierende Agens (61, 161, 162) innerhalb der Wände (54) des Teilchenfilters (22) getragen ist, und
daß die Teilchen (62, 162), die zeitweilig innerhalb der Wände (54) des Teilchenfilters (22) gesammelt wurden, dadurch entfernt werden, indem die Richtung des Abgases umgekehrt wird, welches durch die Wände (54) des Teilchenfilters (22) hindurchströmt.