DE19730335C2

DE19730335C2 - Abgasreinigungsverfahren, Abgasfilter und Abgasfilterreinigungsvorrichtung dazu

Info

Publication number: DE19730335C2
Application number: DE19730335A
Authority: DE
Inventors: Yoshinobu Kuwamoto; Kensei Fukuda; Yasuhiro Fujiwara
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1996-07-18
Filing date: 1997-07-15
Publication date: 1999-11-11
Anticipated expiration: 2017-07-16
Also published as: JP3355943B2; JPH1030428A; US5853459A; DE19730335A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Abgasreinigungsverfahren zum Sammeln von Ver brennungspartikeln (im folgenden einfach als "Partikel" bezeichnet), etwa aus einem Dieselmotor ausgestoßener Ruß od. dgl., ein Abgasfilter und eine Abgasfilterreini gungsvorrichtung zum Verbrennen gesammelter Partikel und Entfernen derselben aus dem Abgasreinigungsfilter.

In jüngster Zeit beginnt man mit einer Begrenzung bzw. Regulierung der aus diesen Maschinen ausgestoßenen Partikel, und zwar wegen ihrer schädlichen Wirkung im Bereich des Umweltschutzes und der menschlichen Gesundheit. Als Filter zum Sam meln solcher Partikel und zum Reinigen von Abgasen werden üblicherweise ein Ab gasfilter mit einer wärmebeständigen Bienenwabenstruktur und eine Abgasfilterreini gungsvorrichtung mit einem Abgasfilter verwendet.

Im folgenden werden nun ein Abgasreinigungsverfahren, ein Abgasfilter und eine Ab gasfilterreinigungsvorrichtung nach dem Stand der Technik beschrieben.

Fig. 7 ist eine Schnittansicht durch ein konventionelles Abgasfilter, und Fig. 8 ist eine Draufsicht auf einen wichtigen Abschnitt des konventionellen Abgasfilters.

In den Fig. 7 und 8 bezeichnet die Ziffer 1 eine Außenrandwand, die Ziffer 2 ein Durchgangslochdiaphragma, die Ziffer 3 das Durchgangsloch und die Ziffer 4 einen Dichtabschnitt.

Wie in Fig. 7 gezeigt, ist das konventionelle Abgasfilter versehen mit einer Außen randwand 1, einem einstückig mit der Außenrandwand 1 in Honigwabenform inner halb der Außenrandwand 1 gebildeten Durchgangslochdiaphragma 2, einer durch das Durchgangslochdiaphragma 2 aufgeteilten Vielzahl von Durchgangslöchern 3 und einem nur an einem Ende der Durchgangslöcher 3 gebildeten Dichtabschnitt 4. Der Dichtabschnitt 4 ist an beiden Endoberflächen des Abgasfilters in einem karierten Muster gebildet. Derartige Abgasfilter sind beispielsweise aus der DE 38 15 509 A1 bekannt.

Bei einem Abgasfilter mit dem oben beschriebenen Aufbau strömt das einströmende Abgas durch ein offenes Durchgangsloch 3 an einer Endoberfläche des Abgasfilters, wie in Fig. 7 mit einem Pfeil gezeigt, ein und über feine, in dem Durchgangslochdia phragma 2 gebildete Löcher (nicht gezeigt) durch die anderen Durchgangslöcher 3 aus. Nachdem die Partikel in dem Abgas in dem Durchgangslochdiaphragma 2 ge sammelt sind, strömt gereinigtes Abgas durch offene Durchgangslöcher 3 an der an deren Endoberfläche des Abgasfilters aus.

Da das aus einem Dieselmotor od. dgl. ausgestoßene Abgas eine niedrigere Tempe ratur als die Verbrennungstemperatur bei der Verbrennung der Partikel hat, akkumu lieren sich die gesammelten Partikel langsam in dem Abgasfilter. Die dergestalt ak kumulierten Abgaspartikel verstopfen das Abgasfilter und bewirken damit einen über mäßigen Druckanstieg des in das Abgasfilter strömenden Abgases, wodurch die Funktionen des Dieselmotors od. dgl. vermindert werden. In dem Augenblick, in dem sich in dem Abgasfilter Partikel in einer bestimmten Menge angesammelt haben, ist es daher notwendig, die Partikel gezielt und gründlich zu verbrennen, um sie in Koh lendioxidgas umzuwandeln und sie aus dem Abgasfilter zu entfernen. Eine solche Verbrennung und Entfernung der Partikel wird Regenerierung des Abgasfilters ge nannt und kann durch Erhöhen der Abgastemperatur oder der Temperatur des Ab gasfilters durchgeführt werden.

Es wird nun im folgenden die konventionelle Abgasfilterreinigungsvorrichtung zum Ausführen der Regenerierung eines solchen Abgasfilters beschrieben.

Fig. 9 ist eine schematische Teilansicht der konventionellen Abgasfilterreinigungsvor richtung.

In Fig. 9 bezeichnet die Ziffer 6 einen Dieselmotor; die Ziffer 7 eine Verzweigung, die Ziffer 8 ein gemeinsames Abgasrohr; die Ziffer 9 ein Abgaseinführventil; die Ziffern 10a und 10b erste Abzweigungsrohre; die Ziffern 11a und 11b Luftablaßventile; die Ziffern 12a und 12b Luftausstoßrohre; die Ziffern 13a und 13b Abgaseinlaßrohre; die Ziffern 14a und 14b Behälter; die Ziffern 18a und 18b Abgasausstoßrohre; die Ziffern 20a und 20b zweite Abzweigungsrohre; die Ziffer 21 ein Luftumschaltventil; die Ziffer 22 eine Gebläseeinrichtung; die Ziffer 23 ein Gebläseanschlußrohr; die Ziffer 29 eine Anlagensteuerung; die Ziffern 30a und 30b Abgasfilter; und die Ziffern 31a und 31b Heizeinrichtungen.

Bei der in Fig. 9 gezeigten konventionellen Abgasfilterreinigungsvorrichtung sind die ersten Abzweigungsrohre 10a und 10b über ein Abgaseinführventil 9 an dem an der Verzweigung 9 in dem Dieselmotor 6 angeschlossenen gemeinsamen Abgasrohr 8 angeschlossen. Jedes der ersten Abzweigungsrohre 10a und 10b ist über das Ab gaseinlaßrohr 13a bzw. 13b an dem Behälter 14a bzw. 14b angeschlossen, und die Abgasausstoßrohre 18a und 18b sind jeweils mit der entgegengesetzten Seite an dem Abgaseinlaßrohr 13a bzw. 13b des Behälters 14a bzw. 14b angeschlossen. Die Abgasausstoßrohre 18a und 18b sind jeweils an dem zweiten Abzweigungsrohr 20a bzw. 20b angeschlossen, die wiederum über das an ihrem Verbindungsabschnitt an geordnete Luftumschaltventil 21 an dem Gebläseeinrichtungsanschlußrohr 23 ange schlossen sind, und die Gebläseeinrichtung 22, etwa ein Luftgebläse, ist an dem an deren Ende des Gebläseeinrichtungsanschlußrohres 23 angeordnet. Die ersten Ab zweigungsrohre 10a und 10b verzweigen sich zwischen dem Abgaseinführventil 9 und den Abgaseinlaßrohren 13a und 13b und sind über das Luftausstoßventil 11a bzw. 11b mit dem Luftausstoßrohr 12a bzw. 12b verbunden. In beiden Behältern 14a und 14b ist ein Abgasfilter 30a bzw. 30b und dann die Heizeinrichtung 31a bzw. 31b, etwa ein elektrischer Heizer, angeordnet, und zwar in der Reihenfolge von der Seite der Abgaseinlaßrohre 13a und 13b ausgehend. Die Anlagensteuerung 29 steuert das Öff nen/Schließen des Abgaseinlaßventils 9, des Luftumschaltventils 21 und der Luftaus stoßventile 11a und 11b und dem Betrieb der Heizeinrichtung 31a und 31b und der Gebläseeinrichtung 22.

Das gemeinsame Abgasrohr 8, die ersten Abzweigungsrohre 10a und 10b, die Luft ausstoßrohre 12a und 12b, die Abgaseinlaßrohre 13a und 13b, die Behälter 14a und 14b, die Abgasausstoßrohre 18a und 18b, die zweiten Abzweigungsrohre 20a und 20b und das Gebläseeinrichtungsanschlußrohr 23 sind aus korrosionsbeständigem Edelstahl hergestellt, und als Abgaseinführventil 9, Luftausstoßventile 11a und 11b und Luftumschaltventil 21 werden pneumatische, hydraulische oder elektromagneti sche Öffnungs-/Schließventile verwendet.

Anhand Fig. 9 wird nun der Betrieb der konventionellen Abgasfilterreinigungsvorrich tung mit der vorstehenden Struktur beschrieben.

Beim Reinigen des Abgases aus dem Dieselmotor 6 in dem Abgasfilter 30a wird die Druckdifferenz zwischen dem Abgas zwischen der Seite vor und hinter dem Abgasfil ter 30a mittels eines Differenzdrucksensors (nicht gezeigt) erfaßt, der in dem Behälter 14a angeordnet ist. Wenn die erfaßte Druckdifferenz einen bestimmten Wert über schreitet, erfolgt dadurch in der Anlagensteuerung 29 die Feststellung, daß sich in dem Abgasfilter 30a Partikel in einer bestimmten Menge angesammelt haben, und die Regenerierung des Abgasfilters 30a wird gestartet.

Zunächst bewirkt die Anlagensteuerung 29 eine Operation des Abgaseinführventils 9 dergestalt, daß die Verbindung zwischen dem gemeinsamen Ausstoßrohr 8 und dem ersten Abzweigungsrohr 10b sichergestellt ist, und schaltet das Luftumschaltventil 21 zur Herstellung einer Verbindung zwischen dem zweiten Abzweigungsrohr 20 und dem Gebläseeinrichtungsanschlußrohr 23 um. Als Resultat dieser Operationen wird das Einströmen des Abgases aus dem Dieselmotor in den Behälter 14a unterbrochen, und das Aufsammeln der Partikel in dem Abgas wird durch die Wirkung des in dem Behälter 14b angeordneten Abgasfilters 30b gestartet.

Dann bewirkt die Anlagensteuerung 29 eine Operation der Heizeinrichtung 31a zum Starten des Heizens des Abgasfilters 30a, und betreibt die Gebläseeinrichtung 22, um aus dem Abgasausstoßrohr 18a Luft in den Behälter 14a zu führen. Nach Ablauf ei ner bestimmten Zeitspanne wird die Verbrennung der in dem Abgasfilter 30a gesam melten Partikel gestartet, wenn die Temperatur des Abgasfilters 30a die Verbren nungstemperatur der Partikel erreicht. Dabei werden durch die Verbrennung der Parti kel erzeugtes Kohlendioxidgas und dgl. durch das von der Anlagensteuerung 29 ge öffnete Luftausstoßventil 11a aus dem Luftausstoßrohr 12a ausgestoßen.

Nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne ab dem Start der Verbrennung der Par tikel unterbricht die Anlagensteuerung 29 den Betrieb der Heizeinrichtung 31a, und die Verbrennung der Partikel in dem Abgasfilter 30a wird nur durch die Zufuhr von Luft fortgesetzt. Diese Verbrennung geschieht durch die Ausbreitung der Flammen in den Partikeln.

Nach dem weiteren Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne, wenn ein vollständiger Abschluß der Verbrennung der Partikel angenommen wird, stoppt die Gebläseeinrich tung 22, und das Luftausstoßventil 11a wird geschlossen, wodurch das Abgasfilter 30 in einen Reinigungsbereitschaftszustand gebracht ist. Wenn daraufhin der in dem Be hälter 14b angeordnete Differenzdrucksensor od. dgl. den Start der Regenierung des Abgasfilters 30b unter der Steuerung der Anlagensteuerung 29 bestimmt, wird die Regenierung des Abgasfilters 30b durch Wiederholung der vorstehenden Operationen ausgeführt.

Ferner ist aus der DE 40 41 917 C2 eine Abgasreinigungsvorrichtung mit einem Abgasfilter, einem den Abgasfilter beinhaltenden Behälter, einem an einer Seite des Behälters gebilde ten Abgaseinlaßrohr, einem an der anderen Seite des Behälters gebildeten Abgasausstoß rohr, einer Temperaturerfassungseinrichtung zum Erfassen der Temperatur des Abgasfilters, einer Heizeinrichtung zum Heizen des Abgasfilters und einem Anlagensteuerungsabschnitt zum Steuern der Heizeinrichtung ansprechend auf die durch die Temperaturerfassungsein richtung erfaßte Temperatur des Abgasfilter bekannt.

Schließlich offenbart die DE 39 14 758 A1 auch noch eine Abgasreinigungsvorrichtung, bei der der Reinigungsvorgang mit Hilfe einer Gebläseeinrichtung unterstützt wird.

Jedoch haben das konventionelle Abgasreinigungsverfahren, Abgasfilter und die kon ventionelle Abgasfilterreinigungsvorrichtung folgende Probleme.

1. Beim Verbrennen der Partikel in dem Abgasfilter ist die Temperatur des Außenran des niedriger als die des Mittenabschnitts des Abgasfilters. Daher verbleiben einige Partikel bei der Regenerierung unverbrannt in der Nähe des Außenrandes, wodurch eine vollständige Regenerierung des Abgasfilters unmöglich gemacht wird.
2. Wenn es bei der Regenerierung unverbrannte Partikel gibt, wird die Sammeleffizi enz beim darauffolgenden Sammeln der Partikel vermindert, und ein Verstopfen des Abgasfilters verhindert einen gleichmäßigen Durchtritt des Abgases, was zu einem größeren Druckverlust des negativen Druckes des Dieselmotors und daher zu einem erhöhten Brennstoffverbrauch und einer Abnahme der Maschineneffizienz führt.
3. Die beim Wiederholen eines Zyklus aus dem Sammeln von Partikeln und dem Re generieren des Abgasfilters erzeugten unverbrannten Partikel können bei der Rege nerierung eine anormale Verbrennung verursachen, was zu Rissen im Abgasfilter und einem Ausbrennen des Abgasfilters führt.

Die Erfindung wurde gemacht, um die beschriebenen konventionellen Probleme zu lösen, und hat die Aufgabe, ein Abgasreinigungsverfahren anzugeben, das die in der Nähe der Außenrandwand des Abgasfilters akkumulierten Partikel vermindert, eine unzureichende Verbrennung der Partikel bei der Regenerierung verhindert und eine Verstopfung des Abgasfilters verhindert, um ein Abgasfilter zu ermöglichen, das die Menge drt in der Nähe des Außenrandwand des Abgasfilters akkumulierten Partikel vermindert, eine unzureichende Verbrennung der Partikel bei der Regenerierung und ein Verstopfen des Abgasfilters verhindert und eine Verbesserung der Regenerie rungsverbrennungsrate des Abgasfilters erlaubt, und ferner, eine Abgasfilterreini gungsvorrichtung anzugeben, die eine hohe Regenerierungsverbrennungsrate des Abgasfilters liefert und eine anormale Verbrennung in dem Abgasfilter und das Auftre ten von Rissen oder Ausbrennen des Abgasfilters verhindert.

Um die obigen Probleme zu lösen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, ein Abgasreini gungsverfahren unter Verwendung eines Abgasfilters mit einer Außenrandwand, ei nem in Honigwabenform einstückig mit der Außenrandwand und innerhalb der Außen randwand gebildeten Durchgangslochdiaphragma, einer Mehrzahl von durch das Durchgangslochdiaphragma aufgeteilten Durchgangslöchern und einem nur an einem Ende der Durchgangslöcher gebildeten Dichtabschnitt, wobei der Dichtabschnitt in einem karierten Muster an einer Endoberfläche gebildet ist, an der der Dichtabschnitt gebildet ist; beinhaltend den Schritt des Verminderns der Menge von in den Durch gangslöchern in der Nachbarschaft der Außenrandwand des Abgasfilters und auf dem Durchgangslochdiaphragma gesammelten Partikeln im Vergleich zu den anderen Ab schnitten.

Mit diesem Aufbau ergibt sich ein Abgasreinigungsverfahren, das die Menge von in der Nähe der Außenrandwand des Abgasfilters akkumulierten Partikeln vermindert, eine unzureichende Verbrennung der Partikel bei der Regenerierung und ein Verstop fen des Abgasfilters vermeidet.

Das erfindungsgemäße Abgasfilter ist versehen mit einer Außenrandwand, einem in Honigwabenform einstückig mit der Außenrandwand und innerhalb der Außenrand wand gebildeten Durchgangslochdiaphragma, einer Mehrzahl von durch das Durch gangslochdiaphragma aufgeteilten Durchgangslöchern und einem nur an einem Ende der Durchgangslöcher gebildeten Dichtabschnitt, wobei der Dichtabschnitt in einem karierten Muster an einer Endoberfläche gebildet ist, an der der Dichtabschnitt gebil det ist; und ferner mit einem in dem der Außenrandwand und dem Dichtabschnitt be nachbarten Durchgangsloch auf einer beliebigen der Endoberflächen des Gasfilters gebildeten zweiten Dichtabschnitt.

Mit diesem Aufbau ergibt sich ein Abgasfilter, das die Menge der in der Nähe der Au ßenrandwand des Abgasfilters akkumulierten Partikel verringert, eine unzureichende Verbrennung der Partikel während der Regenerierung und ein Verstopfen des Abgas filters vermeidet und eine Verbesserung der Regenerierungsverbrennungsrate des Abgasfilters ermöglicht.

Die erfindungsgemäße Abgasfilterreinigungsvorrichtung beinhaltet: a) ein Abgasfilter mit einer Außenrandwand, ein in Honigwabenform einstückig mit der Außenrandwand und innerhalb der Außenrandwand gebildetes Durchgangslochdiaphragma, eine Mehrzahl von durch das Durchgangslochdiaphragma aufgeteilten Durchgangslöchern und einen nur an einem Ende der Durchgangslöcher gebildeten Dichtabschnitt, wobei der Dichtabschnitt in einem karierten Muster an einer Endoberfläche gebildet ist, an der der Dichtabschnitt gebildet ist; und ferner mit einem in dem der Außenrandwand und dem Dichtabschnitt benachbarten Durchgangsloch auf einer beliebigen der Endoberflächen des Gasfilters gebildeten zweiten Dichtabschnitt; b) einen den Ab gasfilter beinhaltenden Behälter; c) ein an einer Seite des Behälters gebildetes Abga seinlaßrohr; d) ein an der anderen Seite des Behälters gebildetes Abgasausstoßrohr; e) eine Temperaturerfassungseinrichtung zum Erfasen der Temperatur des Abgasfil ters; f) eine Heizeinrichtung zum Heizen des Abgasfilters und g) einen Anlagensteue rungsabschnitt zum Steuern der Heizeinrichtung ansprechend auf die durch die Tem peraturerfassungseinrichtung erfaßte Temperatur des Abgasfilters.

Mit diesem Aufbau ergibt sich eine Abgasfilterreinigungsvorrichtung, die eine höhere Regenerierungsverbrennungsrate des Abgasfilters liefert, eine anormale Verbrennung in dem Abgasfilter und das Auftreten von Rissen oder Ausbrennen des Abgasfilters vermeidet.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Abgasfilters nach einem erfindungsgemäßen Aus führungsbeispiel;

Fig. 2 ist eine Draufsicht auf einen wichtigen Abschnitt eines Abgasfilters nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;

Fig. 3 ist eine Schnittansicht eines wichtigen Abschnitts einer Abgasfilterreinigungs vorrichtung nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;

Fig. 4 ist eine Schnittansicht eines wichtigen Abschnitts einer Abgasfilterreinigungs vorrichtung nach einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;

Fig. 5 ist ein Diagramm der Beziehung zwischen der Temperaturerhöhungsrate des Abgasfilters bei der Regenerierung und dem Grad der Kontamination des Abgasfilters nach der Regenerierung;

Fig. 6 ist ein Diagramm der Beziehung zwischen der Zahl der Regenerationsdurch gänge der Abgasfilterreinigungsvorrichtung und dem Grad der Kontamination des Ab gasfilters nach der Regenerierung;

Fig. 7 ist eine Schnittansicht eines konventionellen Abgasfilters;

Fig. 8 ist eine Draufsicht auf einen wichtigen Abschnitt des konventionellen Abgasfil ters; und

Fig. 9 ist eine Schnittansicht eines wichtigen Abschnitts der konventionellen Abgasfil terreinigungsvorrichtung.

Erfindungsgemäß besteht das Abgasreinigungsverfahren in der Verwendung eines Abgasreinigungsfilters mit einer Außenrandwand, einem in Honigwabenform einstüc kig mit der Außenrandwand und innerhalb der Außenrandwand gebildeten Durch gangslochdiaphragma, einer Mehrzahl von durch das Durchgangslochdiaphragma aufgeteilten Durchgangslöchern und einem nur an einem Ende der Durchgangslöcher gebildeten Dichtabschnitt, wobei der Dichtabschnitt in einem karierten Muster an einer Endoberfläche gebildet ist, an der der Dichtabschnitt gebildet ist, beinhaltend den Schritt des Verminderns der Menge von in den Durchgangslöchern in der Nachbar schaft der Außenrandwand des Abgasfilters und auf dem Durchgangslochdiaphragma gesammelten Partikeln im Vergleich zu den anderen Abschnitten, und dieses erfin dungsgemäße Verfahren vermindert die Menge der in der Außenrandwand des Ab gasfilters akkumulierten Partikel und vermeidet eine unzureichende Verbrennung der Partikel während der Regenerierung und das Verstopfen des Abgasfilters.

Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen ein Abgasfilter mit einer Außenrandwand, einem in Honigwabenform einstückig mit der Außenrandwand und innerhalb der Au ßenrandwand gebildeten Durchgangslochdiaphragma, einer Mehrzahl von durch das Durchgangslochdiaphragma aufgeteilten Durchgangslöchern und einem nur an einem Ende der Durchgangslöcher gebildeten Dichtabschnitt, wobei der Dichtabschnitt in einem karierten Muster an einer Endoberfläche gebildet ist; an der der Dichtabschnitt gebildet ist, und ferner mit einem in dem der Außenrandwand und dem Dichtabschnitt benachbarten Durchgangsloch auf einer beliebigen der Endoberflächen des Gasfilters gebildeten zweiten Dichtabschnitt.

Für das Abgasfilter verwendbare Materialien sind u. a. Cordierit, Mullit und Alumini umtitanat. Die Form des Abgasfilters kann u. a. eine zylindrische, eine oval zylindrische und eine rechteckige Form sein. Das Abgasfilter hat z. B. einen Durch messer im Bereich von 4 bis 13" und eine Länge im Bereich von 5 bis 14" und zwi schen 50 und 400 Zellen pro Zoll². Die Menge der gesammelten Partikel pro Einheits volumen des Abgasfilters liegt z. B. im Bereich von 1 bis 30 g/l,.

Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, eine Abgasfilterreinigungsvorrichtung mit dem vorstehenden Abgasfilter, einem den Abgasfilter beinhaltenden Behälter, einem an einer Seite des Behälters gebildeten Abgaseinlaßrohr, einem an der anderen Seite des Behälters gebildeten Abgasausstoßrohr, einer Temperaturerfassungseinrichtung zum Erfassen der Temperatur des Abgasfilters, einer Heizeinrichtung zum Heizen des Abgasfilters und einer Vorrichtungssteuerung zum Steuern der Heizeinrichtung an sprechend auf die durch die Temperaturerfassungseinrichtung erfaßte Temperatur des Abgasfilters, die eine hohe Regenerationsverbrennungsrate des Abgasfilters er gibt und eine anormale Verbrennung in dem Abgasfilter und das Auftreten von Rissen oder von Ausbrennen des Abgasfilters vermeidet.

Als Material für den Behälter wird ein wärmebeständiges Metall, etwa Edelstahl, oder eine Keramik verwendet. Um das Auftreten von Temperaturdifferenzen zwischen dem Innenrand und dem Außenrand des Abgasfilters, verursacht durch die Wärmevertei lung in dem Behälter, zu vermeiden, ist es bevorzugt, auf den Außenrand des Contai ners ein Wärmeisolationsmaterial, etwa eine Keramikwolle, zu wickeln.

Es wird eine Temperaturerfassungseinrichtung verwendet, die mit einem Thermoele ment vom Hülsentyp oder mit einem Platinwiderstand und einem Temperaturdetektor versehen ist. Insbesondere sollte das Thermoelement hohe Temperaturen bis zu etwa 700 bis 800°C erfassen können und bezüglich des Abgases aus einem Dieselmotor korrosionsbeständig sein.

Als Heizeinrichtung wird ein elektrischer Heizer oder ein keramischer Heizer mit darin untergebrachtem Heizelement, etwa ein Nickelchromdraht oder ein Kanthaldraht in einem Schutzrohr aus Keramik, verwendet. Es ist auch ein Heizer des einen Brenn stoff verbrennenden Typs, etwa ein Brenner, verwendbar.

Da die Partikel schmelzbare organische Substanzen (SOF) enthalten, die beim Rege nerieren verdampfen, ohne verbrannt zu werden, und in die Atmosphäre austreten, ist es bevorzugt, einen Katalysatordraht, etwa ein Edelmetall, tragendes katalytisches Filter zu verwenden, das SOF vor und hinter dem Abgasfilter im Behälter zerlegt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung sollte eine Gebläseeinrichtung aufweisen, die die Funktion hat, das Auftreten von Rissen als Ergebnis eines Temperaturgradienten in dem Abgasfilter durch Heizen des gesamten Abgasfilters zu vermeiden.

Ein Luftgebläse, eine Luftpumpe oder ein Kompressor wird als Gebläseeinrichtung verwendet. Die Luft sollte mit seiner Strömungsrate im Bereich von ungefähr 0,01 bis 2 m³/min in das Gasfilter geführt werden.

Nun wird die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele beschrieben.

Ausführungsbeispiel 1

Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Abgasfilters nach einem erfindungsgemäßen Aus führungsbeispiel, und Fig. 2 ist eine Draufsicht auf einen wichtigen Abschnitt des Ab gasfilters nach dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.

In den Fig. 1 und 2 bezeichnet die Ziffer 5 einen zweiten Dichtabschnitt. Da eine Au ßenrandwand 1, ein Durchgangslochdiaphragma 2, ein Durchgangsloch 3 und ein Dichtabschnitt 4 die gleichen wie im konventionellen Fall sind, sind diese Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet und wird ihre Beschreibung hier weggelassen.

Das Abgasfilter nach diesem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem konventionellen dadurch, daß, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, in einer beliebigen der Endoberflächen des Abgasfilters ein in dem der Außenrandwand 1 und dem Dichtabschnitt 4 benachbarten Durchgangsloch 3 ein zweiter Dichtabschnitt 5 vorgesehen ist.

Durch das Abgas Einströmenlassen von der Seite des Abgasfilters mit dem oben be schriebenen Aufbau, auf der der zweite Dichtabschnitt 5 gebildet ist, und Sammeln der in dem Abgas enthaltenen Partikel wie im konventionellen Fall, ist es möglich, die Menge der in der Nähe der Außenrandwand 1 akkumulierten durch das Durchgangs lochdiaphragma 2 gesammelten Partikel auf einen niedrigeren Wert als in den ande ren Abschnitten des Durchgangslochdiaphragmas 2 zu vermindern, und zwar durch die Wirkung des darauf gebildeten zweiten Dichtabschnitts 5, wodurch eine unzurei chende Verbrennung der Partikel in der Nähe der Außenrandwand 1, wo die Verbren nungstemperatur bei der Regenerierung niedriger ist, vermieden werden kann. Es ist daher möglich, das Verstopfen eines Loches (nicht gezeigt) oder des in dem Durch gangslochdiaphragma 2 gebildeten Durchgangslochs 3 durch die unzureichende Ver brennung der Partikel zu vermeiden und die Regenerationsverbrennungsrate des Ab gasfilters verbessern.

Nach diesem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist es möglich, durch Vorsehen eines in dem Durchgangsloch in der Nachbarschaft der Au ßenrandwand und des Dichtabschnitts an einer Endoberfläche des Abgasfilters gebil deten zweiten Dichtabschnitts die Menge der in der Nähe der Außenrandwand des Abgasfilters akkumulierten Partikel zu vermindern, eine unzureichende Verbrennung der Partikel bei der Regenerierung und ein Verstopfen in dem Abgasfilter zu vermei den und die Regenerationsverbrennungsrate des Abgasfilters zu verbessern.

Bei dem Abgasfilter nach diesem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist es be vorzugt, in jedem der Außenrandwand und dem Dichtabschnitt benachbarten Durch gangsloch einen zweiten Dichtabschnitt zu bilden, und zwar auf einer beliebigen der Endoberflächen des Abgasfilters. Wenn es wegen der begrenzten Fläche des Durch gangslochs sehr schwierig ist, einen zweiten Dichtabschnitt zu bilden, reicht es jedoch aus, einen zweiten Dichtabschnitt auf einem bestimmten Abschnitt in der Nachbar schaft der Außenrandwand des Dichtabschnitts zu bilden.

Ausführungsbeispiel 2

Fig. 3 ist eine Schnittansicht eines wichtigen Abschnitts einer Abgasfilterreinigungs vorrichtung nach einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.

In Fig. 3 bezeichnen die Ziffern 15a und 15b die Abgasfilter nach dem Ausführungs beispiel 1 (im folgenden einfach als "Abgasfilter" bezeichnet); die Ziffern 16a und 16b Temperaturerfassungseinrichtungen; die Ziffern 17a und 17b Heizeinrichtungen; die Ziffern 19a und 19b Differenzdruckerfassungseinrichtungen, und die Ziffer 24 eine Anlagensteuerung. Da der Dieselmotor 6, die Verzweigung 7, das gemeinsame Ab gasrohr 8, das Abgaseinführventil 9, die ersten Abzweigungsrohre 10a und 10b, die Luftausstoßventile 11a und 11b, die Luftausstoßrohre 12a und 12b, die Abgaseinlaß rohre 13a und 13b, die Behälter 14a und 14b, die Abgasausstoßrohre 18a und 18b, die zweiten Verzweigenrohre 20a und 20b, das Luftumschaltventil 21, die Gebläuse einrichtung 22 und das Gebläseeinrichtungsanschlußrohr 23 die gleichen wie im kon ventionellen Fall sind, werden diesen Teilen die gleichen Bezugsziffern zugeordnet, und ihre Beschreibung wird hier weggelassen.

Wie in Fig. 3 gezeigt, ist der Behälter 14a ausgestattet mit dem Abgasfilter 15a, der Temperaturerfassungseinrichtung 16a und der Heizeinrichtung 17a, und die Heizein richtung 17a ist bezüglich dem Abgasfilter 15a auf der Seite des Abgasausstoßrohres 18a vorgesehen. Die Temperaturerfassungseinrichtung 16a und die Heizeinrichtung 17a sind zusammen mit der Differenzdruckerfassungseinrichtung 19a an der Anla gensteuerung 24 angeschlossen.

In ähnlicher Weise ist der Behälter 14b ausgestattet mit dem Abgasfilter 15b, der Temperaturerfassungseinrichtung 16b, und der Heizeinrichtung 17b und die Heizein richtung 17b ist bezüglich dem Abgasfilter 15b auf der Seite des Abgasausstoßrohres 18b vorgesehen. Die Temperaturerfassungseinrichtung 16b und die Heizeinrichtung 17b sind zusammen mit der Differenzdruckerfassungseinrichtung 19b an der Anla gensteuerung 24 angeschlossen.

Die Abgasfilterreinigungsvorrichtung bei diesem Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der im konventionellen Fall dadurch, daß beide Behälter 14a und 14b verse hen sind mit dem Abgasfilter 15a/15b, bei dem in den Durchgangslöchern in der Nachbarschaft der Außenrandwand und des Dichtabschnitts an einer beliebigen der Endoberflächen des Abgasfilters der zweite Dichtabschnitt gebildet ist, mit der Tempe raturerfassungseinrichtung 16a, 16b, die die Temperatur des Abgasfilters 15a/15b erfaßt und ihr Ausgangssignal zu der Anlagensteuerung 24 schickt, der Heizeinrich tung 17a/17b, die das Abgasfilter 15a/15b heizt, und der Anlagensteuerung 24, die die Operationen der Heizeinrichtung 17a/17b ansprechend auf die Durchschnittstempera tur oder die Temperaturanstiegsrate des Abgasfilters 15a/15b, wie durch die Tempe raturerfassungseinrichtung 16a/16b erfaßt, steuert.

Im folgenden werden nun anhand Fig. 3 die Operationen beim Regenerieren im Fall der Regenerierung des Abgasfilters 15a für die Abgasfilterreinigungsvorrichtung nach diesem Ausführungsbeispiel und mit dem oben beschriebenen Aufbau beschrieben.

Bei der Abgasfilterreinigungsvorrichtung nach diesem Ausführungsbeispiel erfaßt die Differenzdruckerfassungseinrichtung 19a unter Verwendung eines Drucksensors od. dgl. konstant den Druck des Abgases an verschiedenen Abschnitten des Abgasein laßrohres 13a und des Abgasausstoßrohres 18a des Behälters 14a und liefert ihr Ausgangssignal an die Anlagensteuerung 24. Die Anlagensteuerung 24 berechnet die Differenzen dieser Druckwerte und bestimmt mittels der so berechneten Druckdiffe renz, ob die Regenerierung des Abgasfilters 15a durchzuführen ist oder nicht (Schritt 1).

Da die Druckdifferenz des Abgases an dem Abgaseinlaßrohr 13a und dem Abgas ausstoßrohr 18a entsprechend der Menge der in dem Abgasfilter 15a akkumulierten Partikel größer wird, bestimmt die Anlagensteuerung 24, daß sich eine Zielmenge von Partikeln in dem Abgasfilter 15a angesammelt hat, und startet die Regenerierung.

Dann betreibt die Anlagensteuerung 24 im Schritt 2 das Abgaseinführventil 9 so, daß eine Verbindung des gemeinsamen Abgasrohres 8 mit dem ersten Abzweigungsrohr 10b hergestellt wird, so daß das Abgas aus der Verzweigung 7 durch das gemeinsa me Abgasrohr 8 und das erste Abzweigungsrohr 10b nur zu der Seite des Abgasein laßrohres 13b strömt. Dabei betreibt die Anlagensteuerung 24 das Luftumschaltventil 21 so, daß eine Verbindung des zweiten Abzweigungsrohres 20 mit dem Gebläseein richtungsanschlußrohr 23 hergestellt wird. Die Strömung des Abgases in den Behälter 14a wird durch diese Operationen unterbrochen.

Dann betreibt die Anlagensteuerung 24 im Schritt 3 die Heizeinrichtung 17a mit einem elektrischen Heizer od. dgl. Gleichzeitig betreibt die Anlagensteuerung 24 die Geblä seeinrichtung 22 mit einem Luftgebläse od. dgl., um eine Luftventilation zu starten, und löst gleichzeitig das Luftausstoßventil 11a, um das erste Abzweigungsrohr 10a mit dem Luftausstoßrohr 12a zu verbinden. Als Ergebnis dieser Operationen wird aus dem zweiten Abzweigungsrohr 20 durch das Abgasausstoßrohr 18a in den Behälter 14a strömende Luft durch die Heizeinrichtung zu einer Hochtemperaturströmung ge heizt, und diese heiße Strömung heizt das Abgasfilter 15a, um eine Verbrennung der durch das Abgasfilter 15a gesammelten Partikel zu bewirken. Die durch das Abgasfil ter 15a hindurchgetretene heiße Strömung und durch die Verbrennung der Partikel erzeugtes Kohlendioxidgas werden durch das Abgaseinlaßrohr 13a, das erste Ab zweigungsrohr 10a und das Luftausstoßventil 11a aus dem Luftausstoßrohr 12a aus gestoßen.

Dann bestimmt die Anlagensteuerung 24 im Schritt 4, ob die Durchschnittstemperatur mit dem Abgasfilter 15a, als Ausgangssignal geliefert durch die Temperaturerfas sungseinrichtung 16a, eine Zieltemperatur erreicht hat. Wenn die Zieltemperatur noch nicht erreicht worden ist, führt die Anlagensteuerung 24 im Schritt S eine Steuerung dahingehend aus, die Heizeinrichtung 17a auf eine höhere Temperatur zu bringen, so daß das Abgasfilter 15a mit einer vorbestimmten Heizrate geheizt wird. Der Begriff Heizrate bedeutet den Betrag der Veränderung der Durchschnittstemperatur des Ab gasfilters pro Einheitszeitperiode.

Wenn im Schritt 4 die Temperatur erreicht worden ist, unterbricht die Anlagensteue rung 24 das Heizen durch die Heizeinrichtung 17a und die Luftzufuhr durch die Geblä seeinrichtung 22.

Auch das Abgasfilter 15b kann durch den obigen ähnliche Operationen regeneriert werden.

Mit diesem Ausführungsbeispiel, bei dem ein Abgasfilter mit einem in dem Durch gangsloch in der Nachbarschaft der Außenrandwand und des Dichtabschnitts an einer Endoberfläche des Abgasfilters gebildeter zweiter Dichtabschnitt verwendet wird, ist es möglich, die Menge der in der Nähe der Außenrandwand des Abgasfilters gesam melten Partikel zu verringern, eine unzureichende Verbrennung der Partikel bei der Regenerierung und ein Verstopfen des Abgasfilters zu vermeiden und die Regenerati onsrate des Abgasfilters zu verbessern. Eine anormale Verbrennung des Abgasfilters kann vermieden werden durch Ausführen der Regenerierung des Abgasfilters unter Steuerung der Durchschnittstemperatur und der Temperaturanstiegsrate des Abgasfil ters durch die Anlagensteuerung.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Temperatur des Abgasfilters eingestellt durch Steuern der Stärke des Heizens durch die Heizeinrichtung, dies kann jedoch auch durch Steuern des durch die Gebläseeinrichtung zum Abgasfilter geschickten Blasvolumens geschehen. Die Temperatur des Abgasfilters kann auch durch Steuern sowohl der Heizeinrichtung als auch der Gebläseeinrichtung eingestellt werden.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ferner auch eine Abgasfilterreinigungsvorrichtung mit zwei Abgasfiltern beschrieben worden. Die Anzahl der Abgasfilter kann eine oder drei oder mehr sein, und in jedem Fall kann die Regenerierung des Abgasfilters in der gleichen Weise wie bei diesem Ausführungsbeispiel durchgeführt werden.

Ausführungsbeispiel 3

Fig. 4 ist eine Schnittansicht eines wichtigen Abschnitts einer Abgasfilterreinigungs vorrichtung nach einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.

In Fig. 4 bezeichnen die Ziffern 25a und 25b erste Abzweigungsrohre; die Ziffern 26a und 26b Abgaseinführventile; die Ziffern 27a und 27b zweite Abzweigungsrohre; die Ziffer 28 eine Anlagensteuerung. Der Dieselmotor 6, die Verzweigung 7, das gemein same Abgasrohr 8, das Abgaseinführventil 9, die Abgaseinlaßrohre 13a und 13b, die Behälter 14a und 14b, die Abgasfilter nach dem Ausführungsbeispiel 1 (im folgenden einfach als "Abgasfilter" bezeichnet) 15a und 15b, die Temperaturerfassungseinrich tungen 16a und 16b, die Heizeinrichtungen 17a und 17b, die Abgasausstoßrohre 18a und 18b, die Gebläseeinrichtung 22 und das Gebläseeinrichtungsanschlußrohr 23 sind die gleichen wie beim Ausführungsbeispiel 2. Daher werden diesen Teilen die gleichen Bezugsziffern zugeordnet, und ihre Beschreibung wird hier weggelassen.

Wie in Fig. 4 gezeigt, sind die ersten Abzweigungsrohre 25a und 25b über das Ab gaseinführventil 9 an dem gemeinsamen Abgasrohr 8 angeschlossen. Das erste Ab zweigungsrohr 25a ist als Verzweigung an dem Abgaseinlaßrohr 13a und dem zwei ten Abzweigungsrohr 27a angeschlossen, und das erste Abzweigungsrohr 25b ent sprechend an dem Abgaseinlaßrohr 13b und dem zweiten Abzweigungsrohr 27b. Die Abgaseinführventile 26a und 26b sind jeweils vor diesen Verzweigungspunkten ange ordnet. Die zweiten Abzweigungsrohre 27a und 27b sind über das Luftumschaltventil 21 mit dem Gebläseeinrichtungsanschluß 23 verbunden, und das Gebläseeinrich tungsanschlußrohr 23 ist an der Gebläseeinrichtung 22 angeschlossen.

Die Heizeinrichtung 17a und das Abgasfilter 15a sind in dieser Reihenfolge von dem Abgaseinlaßrohr 13a in dem Behälter 14a ausgehend angeordnet, und die Tempera turerfassungseinrichtung 16a, etwa ein Thermoelement, ist in dem Abgasfilter 15a vorgesehen. In ähnlicher Weise sind die Heizeinrichtung 17b und das Abgasfilter 15b in dieser Reihenfolge von dem Abgaseinlaßrohr 13b in dem Behälter 14b ausgehend angeordnet, und die Temperaturerfassungseinrichtung 16b, etwa ein Thermoelement, ist in dem Abgasfilter 15b vorgesehen.

Ferner sind das Abgaseinführventil 9, die Abgaseinführventile 26a und 26b, das Luftumschaltventil 21, die Heizeinrichtungen 17a und 17b und die Temperaturerfas sungseinrichtungen 16a und 16b zum Steuern dieser Teile mit der Anlagensteuerung 28 verbunden.

Die Abgasfilterreinigungsvorrichtung nach diesem Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der nach dem Ausführungsbeispiel 2 dadurch, daß den Abgasfiltern 15a und 15b Luft von der Seite der Abgaseinlaßrohre 13a und 13b zugeführt wird und durch die Heizeinrichtung 17a und 17b geheizt wird, und daß die Partikel in Abgasfiltern 15a und 15b durch Flammenausbreitung verbrannt werden.

Der Betrieb der Abgasfilterreinigungsvorrichtung mit dem vorstehenden Aufbau beim Regenerieren wird nun für den Fall der Regenerierung des Abgasfilters 15a beschrie ben.

Bei der Abgasfilterreinigungsvorrichtung nach diesem Ausführungsbeispiel wird der Druck des Abgases in dem Abgaseinlaßrohr 13a und dem Abgasausstoßrohr 18a ständig mittels einer Differenzdruckerfassungseinrichtung (nicht gezeigt) unter Ver wendung eines Drucksensors od. dgl. erfaßt, und das Resultat wird als Ausgangs signal an die Anlagensteuerung 28 geliefert. Die Anlagensteuerung 28 berechnet die Druckdifferenz und bestimmt aus dieser Druckdifferenz, ob die Regenerierung des Abgasfilters 15a zu starten ist oder nicht.

Da die Druckdifferenz des Abgases an dem Abgaseinlaßrohr 13a und dem Abgas ausstoßrohr 18a mit wachsender Menge der in dem Abgasfilter 15a gesammelten Partikel größer wird, bestimmt die Anlagensteuerung 28, daß sich eine Zielmenge von Partikeln in dem Abgasfilter 15a angesammelt hat und startet die Regenerierung.

Dann betreibt die Anlagensteuerung 28 im Schritt 2 das Abgaseinführventil 9 so, daß eine Verbindung des gemeinsamen Abgasrohres 8 mit dem ersten Abzweigungsrohr 25b hergestellt wird, so daß das Abgas aus der Verzweigung 7 durch das gemeinsa me Abgasrohr 8 und das erste Abzweigungsrohr 25b nur zu der Seite des Abgasein laßrohres 13b strömt. Das Abgaseinführventil 26a wird durch die Anlagensteuerung 28 umgeschaltet, so daß das zweite Abzweigungsrohr 27a in Verbindung mit dem Abgaseinlaßrohr 13a steht, und das Abgaseinführventil 26b wird durch die Anlagen steuerung 28 umgeschaltet, so daß das erste Abzweigungsrohr 25b mit dem Abga seinlaßrohr 13b in Verbindung steht. Dabei betreibt die Anlagensteuerung 28 das Luftumschaltventil 21 dahingehend, daß eine Verbindung des zweiten Abzweigungs rohres 27 mit dem Gebläseeinrichtungsanschlußrohr 23 erzielt wird. Die Strömung des Abgases in dem Behälter 14a wird durch diese Operationen unterbrochen.

Dann betreibt die Anlagensteuerung 28 im Schritt 3 die Heizeinrichtung 17a mittels eines elektrischen Heizers od. dgl., der in der Nähe des Außenrandes des Abgasfilters 15 angeordnet ist. Gleichzeitig betreibt die Anlagensteuerung 28 die Gebläseeinrich tung 22 mit einem Luftgebläse od. dgl., um das Blasen von Luft zu starten. Als Ergeb nis dieser Operationen wird aus dem zweiten Abzweigungsrohr 27 durch das Abga seinlaßrohr 13a in den Behälter 14a strömende Luft durch die Heizeinrichtung 17a zu einer Hochtemperaturströmung geheizt, und diese heiße Strömung heizt das Abgasfil ter 15a, um eine Zündung und Verbrennung der durch das Abgasfilter 15a gesammel ten Partikel zu bewirken. Die durch das Abgasfilter 15a hindurchgetretene heiße Strömung und durch die Verbrennung der Partikel erzeugtes Kohlendioxidgas werden durch das Abgasausstoßrohr 18a nach außen ausgestoßen.

Dann bestimmt die Anlagensteuerung 28 im Schritt 4, ob die Außenrandtemperatur der Endoberfläche an der Seite des Abgasfilters 15a der Abgaseinlaßöffnung 13a zu gewandt über einer vorbestimmten Temperatur (z. B. 200°C) liegt. Wenn diese Tem peratur niedriger als die vorbestimmte Temperatur ist, wird die Stärke des Heizens in der in der Nähe des Außenrandes des Abgasfilters 15a angeordneten Heizeinrichtung 17a im Schritt S erhöht.

Wenn die Außenrandtemperatur der Endoberfläche an der Seite der Abgaseinlaßöff nung 13a beim Schritt 4 über einem vorbestimmten Pegel liegt, wird das Heizen beim Schritt 6 durch den in der Nähe des Mittenabschnitts des Abgasfilters 15a angeordne ten Abschnitt der Heizeinrichtung 17a, der im Schritt 3 nicht betrieben worden ist, ge startet.

Dann bestimmt die Temperaturerfassungseinrichtung im Schritt 7, ob die Tempera turanstiegsrate an der Seite des Abgasfilters 15a zu der Seite der Abgaseinlaßöffnung 13a über einem vorbestimmten Wert (z. B. 15°C/s) liegt. Wenn die Temperaturan stiegsrate unter dem vorbestimmten Wert ist, wird im Schritt 8 die Stärke des Heizens durch den in der Nähe des Mittenabschnitts des Abgasfilters 15a angeordneten und im Schritt 6 betriebenen Abschnitt in der Heizeinrichtung 17a durch die Anlagensteue rung 28 erhöht.

Wenn die Temperaturanstiegsrate beim Schritt 7 über einem vorbestimmten Wert liegt, wird das Heizen durch die Heizeinrichtung 17a im Schritt 9 vollständig unterbro chen.

Dann wird im Schritt 10 die Strömungsrate in der Gebläseeinrichtung 22 durch die Anlagensteuerung 28 ansprechend auf die Maximaltemperatur oder den Temperatur gradienten in dem Abgasfilter 15a gesteuert.

Dann wird die Regenerierung im Schritt 11 unterbrochen, wenn die Temperatur an der Seite zu der Abgasausstoßöffnung 8a in dem Abgasfilter 15a unter einem vorbe stimmten Wert (z. B. 400°C) liegt, und die Temperaturanstiegsrate in diesem Abschnitt negativ ist. In jedem anderen Fall kehrt der Prozeß zum Schritt 10 zur Einstellung der Luftströmungsrate zurück.

Gemäß diesem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist es unter Verwendung des Abgasfilters mit dem in dem Durchgangsloch in Nachbarschaft der Außenrand wand und des Dichtabschnitts auf einer beliebigen der Endoberflächen des Abgasfil ters gebildeten zweiten Dichtabschnitt möglich, die Menge der in der Nähe der Außen randwand des Abgasfilters angesammelten Partikel zu vermindern, eine unzureichen de Verbrennung der Partikel bei der Regenerierung und ein Verstopfen des Abgasfil ters zu vermeiden und die Regenerierungsrate des Abgasfilters zu verbessern. Indem die Regenerierung des Abgasfilters durchgeführt wird, während die Durchschnittstem peratur und die Temperaturanstiegsrate des Abgasfilters durch die Anlagensteuerung gesteuert werden, ist es möglich, das Auftreten einer normalen Verbrennung des Ab gasfilters zu vermeiden.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ferner die mit den beiden Abgasfiltern versehene Abgasfilterreinigungsvorrichtung beschrieben worden. Es können jedoch auch eine oder drei oder mehr Abgasfilter vorgesehen werden, und auch in diesem Fall kann das Abgasfilter in der gleichen Weise wie bei diesem Ausführungsbeispiel regeneriert werden.

Beispiele Beispiel 1 - Vergleichsbeispiel 1

Eisn Abgasfilter als Zylinder mit einem Durchmesser von 5,66" und einer Länge von 6" hatte 100 Zellen pro Zoll² und war mit in einem karierten Muster an beiden Endoberflächen des Abgasfilters gebildeten Dichtabschnitten und einem in einem Durchgangsloch in der Nachbarschaft einer Außenrandwand und des Dichtabschnitts gebildeten zweiten Dichtabschnitt versehen, wie beim Ausführungsbeispiel 1 (Beispiel 1); und dieses und ein Abgasfilter ohne zweiten Dichtabschnitt wie im konventionellen Fall (Vergleichsbeispiel 1) wurden unter Verwendung von Cordierit nach dem bekann ten Verfahren hergestellten.

Mit dem Ausführungsbeispiel 2 identische Abgasfilterreinigungsvorrichtungen wurden unter Verwendung dieser Abgasfilter hergestellt. In jeder dieser Abgasfilterreinigungs vorrichtungen wurde ein elektrischer Heizer unter Verwendung eines Kanthaldrahthei zers als Heizeinrichtung und ein Luftgebläse als Gebläseeinrichtung verwendet.

Für einen Vergleich der Regenerierungsrate der Abgasfilterreinigungsvorrichtungen zwischen Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 wurden die Abgasfilter jeder dieser Ab gasfilterreinigungsvorrichtungen zum Sammeln von Partikeln in einer Menge von 10 g/l, oder 20 g/l pro Einheitsvolumen des Abgasfilters gebracht, und die Abgasfilter wurden in der gleichen Weise wie beim Ausführungsbeispiel 2 regeneriert. Beim Re genieren wurde ein Zieltemperatur von 700°C in dem Abgasfilter verwendet, und die Strömungsrate der durch das Luftgebläse dem Abgasfilter zugeführten Luft betrug 500 l/min.

Bei der Abgasfilterreinigungsvorrichtung nach Beispiel 1 wurde die Beziehung zwi schen der Temperaturanstiegsrate zur Zieltemperatur und dem Kontaminationsgrad des Abgasfilters nach dem Regenerieren untersucht, und der Zyklus des Aufsammeln der Partikel und des Regenerierens wurde zum Messen des Kontaminationsgrades des Abgasfilters nach Abschluß des Regenerierens wiederholt.

Die Temperaturanstiegsrate wird bestimmt durch Umwandeln von alle 5 Sekunden aufgenommenen Temperaturdaten des Abgasfilters in eine Durchschnittstempera turanstiegsrate pro Minute. Die Regenerationsverbrennungsrate (%) ist ein Wert erhal ten aus 100 (Gewicht vor Regenerieren - Gewicht nach Regenerieren)/aufgesam melte Menge, wobei das Gewicht vor dem Regenerieren das Gesamtgewicht des Abgasfilters vor dem Starten des Regenerierens ist; das Gewicht nach dem Regene rieren das Gesamtgewicht des Abgasfilters nach dem Abschluß des Regenerierens ist; und die aufgesammelte Menge die Differenz zwischen dem Gewicht des Abgasfil ters selbst ohne bereits aufgesammelte Partikel und dem Gewicht vor dem Regene rieren ist.

Kontaminationsgrad bedeutet die Konzentration von durch das Abgasfilter hindurchge tretenem Abgas, gemessen mit einem Reflexionstyp-Rauchmeßgerät, spezifiziert in JIS D 8004 (Reflexionstyp-Rauchmeßgerät zum Messen von Konzentrationen von Abgasrauch aus Automobildieselmotoren) beim Abschluß des Regenerierens.

Tabelle 1 zeigt gemessene Werte der Regenerationsverbrennungsrate für die Abgas filterreinigungsvorrichtung nach Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1.

Tabelle 1

Im Fall einer Menge von aufgesammelten Partikeln von 10 g/l, wie in Tabelle 1 ge zeigt, ergab Beispiel 1 eine Regenerationsverbrennungsrate von 100%, während Vergleichsbeispiel 1 eine Regenerationsverbrennungsrate von 92% ergab. Im Fall einer Menge von aufgesammelten Partikel von 20 g/l, ergab Beispiel 1 eine Regenera tionsverbrennungsrate von 95%, während Vergleichsbeispiel 1 eine Regenerations verbrennungsrate von 83% zeigt. Für jede der Menge von aufgesammelten Partikeln ergab die Abgasfilterreinigungsvorrichtung unter Verwendung eines Abgasfilters mit dem zweiten Dichtabschnitt nach Beispiel 1 eindeutig eine höhere Regenerationsver brennungsrate. Bei dem in der Abgasfilterreinigungsvorrichtung nach Vergleichsbei spiel verwendeten Abgasfilter wurden nach Abdecken in der Nähe der Außenrand wand unverbrannt zurückgelassene Partikel beobachtet.

Es wird nun eine Beziehung zwischen der Temperaturanstiegsrate des Abgasfilters beim Regenerieren und dem Kontaminationsgrad des Abgasfilters nach dem Rege nerieren anhand Fig. 5 beschrieben.

Fig. 5 ist ein Diagramm der Beziehung zwischen der Temperaturanstiegsrate des Ab gasfilters beim Regenerieren und dem Kontaminationsgrad des Abgasfilters nach dem Regenerieren. Wie aus Fig. 5 deutlich wird, führt im Fall einer Menge von aufge sammelten Partikeln von 10 g/l, eine Temperaturanstiegsrate von bis zu 100°C/min zu einem sehr geringen Kontaminationsgrad von ungefähr 1%, während eine Tempera turanstiegsrate von über 100°C/min zu einem sehr raschen Anstieg im Kontaminati onsgrad führt. Im Fall einer Menge von aufgesammelten Partikeln von 20 g/l führte eine Temperaturanstiegsrate von bis zu 75°C/min zu einem sehr geringen Kontami nationsgrad von ungefähr 1%, während eine Temperaturanstiegsrate von über 75°C/min zu einem scharfen Anstieg im Kontaminationsgrad führte. Um aus diesen Resultaten im Fall einer Menge von aufgesammelten Partikeln von bis zu 20 g/l ein Ergebnis zu ziehen, ist es somit bevorzugt, eine Temperaturanstiegsrate von bis zu 75°C/min beim Regenerieren des Abgasfilters zu verwenden.

Die Beziehung zwischen der Anzahl von Regenerationsabläufen und dem Kontamina tionsgrad des Abgasfilters nach dem Regenerieren wird nun anhand Fig. 6 beschrie ben.

Fig. 6 ist ein Diagramm der Beziehung zwischen der Anzahl der Regenerationsdurch läufe und dem Kontaminationsgrad des Abgasfilters in der Abgasfilterreinigungsvor richtung. Wie aus Fig. 6 deutlich wird, beträgt bei der Abgasfilterreinigungsvorrichtung bei Beispiel 1 bei jeder der Mengen von aufgesammelten Partikeln von 10 g/l und 20 g/l der Kontaminationsgrad des Abgasfilters nach dem Regenerieren nur ungefähr 1 bis 2%, und zwar auch nach Wiederholung von 1000 Regenerationsdurchläufen. Dies deutet darauf hin, daß auch nach Wiederholen einer Vielzahl von Regenerations durchläufen das Abgasfilter von Ausbrennen oder Ausbrüchen frei ist, gute Abgasrei nigungseigenschaften hat und eine hervorragende Dauerhaftigkeit aufweist.

Beispiel 2 - Vergleichsbeispiel 2

Ein Abgasfilter als Zylinder mit einem Durchmesser von 5,66" und einer Länge von 6" hatte 100 Zellen/Quadratzoll und war mit in einem karierten Muster auf den beiden Endoberflächen des Abgasfilters gebildeten Dichtabschnitten und einem in einem Durchgangsloch in der Nachbarschaft einer Außenrandwand und des Dichtabschnitts gebildeten zweiten Dichtabschnitt versehen, wie bei Ausführungsbeispiel 1 (Beispiel 2); und dieser und ein Abgasfilter ohne zweiten Dichtabschnitt wie beim konventionel len Fall (Vergleichsbeispiel 2) wurden unter Verwendung von Cordierit nach dem be kannten Verfahren hergestellt.

Mit denen im Ausführungsbeispiel 3 identische Abgasfilterreinigungsvorrichtungen wurden unter Verwendung dieser Abgasfilter hergestellt. Bei jeder dieser Abgasfilter reinigungsvorrichtungen wurde als Heizeinrichtung ein elektrischer Heizer unter Ver wendung eines Kanthaldrahtheizers und ein Luftgebläse als Gebläseeinrichtung ver wendet.

Um die Regenerationsrate der Abgasfilterreinigungsvorrichtungen zwischen Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 2 zu vergleichen, wurde das Abgasfilter in jeder dieser Abgas filterreinigungsvorrichtungen zum Sammeln von Partikeln in einer Länge von 10 g/l pro Einheitsvolumen des Abgasfilters gebracht, und das Abgasfilter wurde in der glei chen Weise wie beim Ausführungsbeispiel 3 regeneriert. Bei diesem Beispiel wurde die Zieltemperatur von 200°C verwendet, wie im Ausführungsbeispiel 3 bei Schritt 4 beschrieben, und zwar mit einer Temperaturanstiegsrate von 15°C/s, wie beim Schritt 7, und einer Zieltemperatur von 400°C, wie beim Schritt 11, und einer Luftströmungs rate von 50 l/min für die dem Abgasfilter durch das Luftgebläse zugeführte Luft.

Bei jeder der Abgasfilterreinigungsvorrichtungen nach Beispiel 2 und Vergleichsbei spiel 2 wurden das Sammeln der Partikel und das Regenerieren wiederholt, um den Kontaminationsgrad des Abgasfilters beim Abschluß jedes Regenerationsdurchgangs zu messen.

Die Temperaturanstiegsrate, die Regenerationsverbrennungsrate (%) und der Kontaminationsgrad waren in der gleichen Weise wie bei Beispiel 1 definiert.

Tabelle 2 zeigt Werte für die Regenerationsverbrennungsrate bei den Abgasfilterreini gungsvorrichtungen nach Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 2.

Tabelle 2

Wie bei Tabelle 2 gezeigt, zeigte Beispiel 2 eine Regenerationsverbrennungsrate von 89%, während Vergleichsbeispiel 2 eine Regenerationsverbrennungsrate von 75% zeigte, was eindeutig demonstriert, daß die Abgasfilterreinigungsvorrichtung unter Verwendung des Abgasfilters mit dem zweiten Dichtabschnitt nach Beispiel 2 eine höhere Regenerationsverbrennungsrate ergibt. Bei dem in der Abgasfilterreinigungs vorrichtung nach Vergleichsbeispiel 2 verwendeten Abgasfilter wurden durch Abdec ken in den Zellen in der Nähe der Außenrandwand unverbrannt zurückgelassene Par tikel beobachtet.

Es wird nun die Beziehung zwischen der Anzahl von Regenerationsdurchgängen und dem Kontaminationsgrad des Abgasfilters nach dem Regenerieren anhand Fig. 6 be schrieben. Wie aus Fig. 6 deutlich wird, stieg bei der Abgasfilterreinigungsvorrichtung nach Vergleichsbeispiel 2 der Kontaminationsgrad an dem Punkt der Wiederholung von 500 Regenerationsdurchgängen scharf an, während die Abgasfilterreinigungsvor richtung nach Beispiel 2 einen Kontaminationsgrad von nur 1-2% des Abgasfilters nach dem Regenerieren auch nach Durchlauf von 1000 Regenerationsdurchgängen zeigte. Dies weist darauf hin, daß die Abgasfilterreinigungsvorrichtung nach Beispiel 2 frei von Ausbrennen oder Brüchen im Abgasfilter ist, und zwar auch nach Wiederho lung einer Vielzahl von Regenerationsdurchgängen, sehr gute Abgasreinigungseigen schaften hat und eine hervorragende Dauerhaftigkeit zeigte.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Abgasreinigungsverfahren und Abgasfilter, wie oben beschrieben, ist es möglich, die Menge von in der Nähe der Außenrandwand des Abgasfilters aufgesammelten Partikeln zu reduzieren, eine unzureichende Ver brennung der Partikel beim Regenerieren und ein Verstopfen des Abgasfilters zu vermeiden und die Regenerationsverbrennungsrate des Abgasfilters zu verbessern, und damit eine Verbesserung der Dauerhaftigkeit und Zuverlässigkeit des Abgasfilters zu ermöglichen. Die Erfindung bietet den weiteren Vorteil, die Verschlechterung des Brennstoffverbrauchs eines Dieselmotors durch Verstopfung des Abgasfilters und die Verminderung der Motoreffizienz zu vermeiden.

Der erfindungsgemäßen Abgasfilterreinigungsvorrichtung entsprechend ist es ferner möglich, eine hohe Regenerationsverbrennungsrate des Abgasfilters zu erzielen, eine anormale Verbrennung im Abgasfilter zu vermeiden und das Auftreten von Brüchen oder Ausbrennen des Abgasfilters zu vermeiden, wodurch der wesentliche Vorteil ei ner verbesserten Dauerhaftigkeit und Zuverlässigkeit erzielt wird. Durch die Möglich keit des Heizens des gesamten Abgasfilters ist es möglich, das Auftreten von durch Temperaturgradienten in dem Abgasfilter verursachten Brüchen zu vermeiden. Dies liefert den wichtigen Vorteil, Brüche des Abgasfilters durch Temperaturgradienten zu vermeiden und die Dauerhaftigkeit des Abgasfilters zu verbessern.

Claims

1. Abgasfilter mit einer Außenrandwand (1), einem in Honigwabenform einstückig mit der Außenrandwand (1) und innerhalb der Außenrandwand gebildeten Durchgangslochdia phragma (2), einer Mehrzahl von durch das Durchgangslochdiaphragma (2) aufgeteilten Durchgangslöchern (3), einem nur an einem Ende der Durchgangslöcher (3) gebildeten Dichtabschnitt (4), wobei der Dichtabschnitt (4) in einem karierten Muster an einer Endober fläche gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem der Außenrandwand (1) und dem Dichtabschnitt (4) benachbarten Durchgangsloch (3) auf einer beliebigen der Endoberfläche des Abgasfilters ein zweiter Dichtabschnitt (5) gebildet ist.

2. Abgasfilter nach Anspruch 1, bei dem einer der Dichtabschnitte (4, 5) an einer Ab gaseinlaßseite des Abgasfilters vorgesehen ist.

3. Abgasfilterreinigungsverfahren zum Reinigen von Abgas unter Verwendung eines Abgasfilters nach Anspruch 1 oder 2, beinhaltend den Schritt des Aufsammeln von Parti keln, dadurch gekennzeichnet, daß eine Menge von aufgesammelten Partikeln in den Durchgangslöchern benachbart der Außenrandwand des Abgasfilters und auf dem Durch gangslochdiaphragma geringer als die in den anderen Abschnitten ist.

4. Abgasfilterreinigungsvorrichtung mit einem Abgasfilter (15a, 15b) nach Anspruch 1, einem den Abgasfilter beinhaltenden Behälter (14a, 14b), einem an einer Seite des Behäl ters (14a, 14b) gebildeten Abgaseinlaßrohr (13a, 13b), einem an der anderen Seite des Behälters (14a, 14b) gebildeten Abgasausstoßrohr (18a, 18b), einer Temperaturerfas sungseinrichtung (16a, 16b) zum Erfassen der Temperatur des Abgasfilters (15a, 15b), einer Heizeinrichtung (17a, 17b) zum Heizen des Abgasfilters (15a, 15b) und einem Anla gensteuerungsabschnitt (24) zum Steuern der Heizeinrichtung (17a, 17b) ansprechend auf die durch die Temperaturerfassungseinrichtung (16a, 16b) erfaßte Temperatur des Abgas filters (15a, 15b).

5. Abgasfilterreinigungsvorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Vorrichtung eine Ge bläseeinrichtung (22) aufweist.