DE3842282C2

DE3842282C2 - Vorrichtung zur Verminderung der Abgasemission eines Dieselmotors

Info

Publication number: DE3842282C2
Application number: DE3842282A
Authority: DE
Inventors: Kotaro Hayashi; Tokuta Inoue; Sumio Ito; Kiyoshi Kobashi; Shinichi Takeshima
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1987-12-16
Filing date: 1988-12-15
Publication date: 1994-03-17
Anticipated expiration: 2008-12-16
Also published as: DE3842282A1; US4934142A; JPH01159029A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung der Ab gasemission eines Dieselmotors, die dazu dient, Komponenten mit unangenehmem Geruch und teilchenförmige Komponenten, die im Abgas des Dieselmotors enthalten sind, zu entfernen.

Bei einer gebräuchlichen Vorrichtung zur Steuerung der Emis sion eines Abgases bzw. Auspuffgases, wie sie aus der JP-Gmb- OS 62-5 820 bekannt ist, ist in einer Auspuffanlage ein Teil chenfilter vorgesehen, und ein Filter, das dazu dient, Kompo nenten mit unangenehmem Geruch wie z. B. Aldehyde aus dem Abgas zu entfernen, ist stromabwärts bezüglich des Teilchenfilters vorgesehen. Dieses Filter, das dazu dient, Komponenten mit un angenehmem Geruch zu entfernen, wird gebildet, indem auf ein Cordieritsubstrat ein Absorptionsmittel für die Komponenten mit unangenehmem Geruch wie z. B. γ-Aluminiumoxid aufgebracht wird und veranlaßt wird, daß auf einem Endbereich des Sub strats, der sich bezüglich des mit dem Absorptionsmittel über zogenen Bereichs stromabwärts befindet, ein Katalysator wie z. B. Platin und Palladium getragen wird. Die Komponente mit un angenehmem Geruch wird durch das Absorptionsmittel bei einer niedrigen Temperatur absorbiert und dann bei einer hohen Tem peratur von dem Absorptionsmittel abgetrennt, um durch den Ka talysator oxidiert und an die Atmosphäre abgelassen zu werden, und zwar zusammen mit Komponenten mit unangenehmem Geruch wie z. B. unverbrannten Kohlenwasserstoffen (HC), die aus dem Motor abgelassen werden, wobei die HC ebenfalls durch den Katalysa tor oxidiert werden.

Das Verfahren zur Herstellung der gebräuchlichen Vorrichtung zur Steuerung der Emission eines Abgases ist kompliziert, weil das Filter, das zur Entfernung von Komponenten mit unangeneh mem Geruch dient, hergestellt wird, indem der Katalysator auf einen Endbereich des Filters aufgebracht wird, das durch Auf bringen des Absorptionsmittels auf eine Oberfläche des Cordie ritsubstrats gebildet wird. Wenn das Absorptionsmittel und der Katalysator andererseits auf verschiedenen Substraten vorgese hen sind, muß ein weiterer Behälter zum Aufnehmen des Kataly sators bereitgestellt werden, und infolgedessen ist der Aufbau kompliziert. Ferner können durch die vorstehend beschriebene Vorrichtung zur Steuerung der Emission eines Abgases Stick stoffoxide (NO_x) nicht entfernt werden, weil das Luft-Kraft stoff-Verhältnis des Abgases eines Dieselmotors im allgemeinen mager ist.

Aus der DE 35 38 107 A ist ein Filter zur Reinigung von Abgasen, insbesondere von Dieselmaschinen, bekannt, welches ein Filterelement aus poröser α-Al₂O₃ oder Al₂O₃AlSi-Keramik aufweist, dessen innere Oberfläche vorzugsweise mit γ-Al₂O₃ beschichtet ist und eine katalytische Edelmetall-Beschichtung zur Oxidation von Ruß- und Kohlenwasserstoff-Partikeln aufweist. In einer bevorzugten Ausführungsform kann das bekannte Filter auch mehrteilig - entweder mit gleicher oder unterschiedlicher Beschichtung - ausgebildet sein, so daß sowohl Partikel im ersten Filter als auch schädliche Gase (CO, NO_x) im zweiten Filter wirksam entfernt werden können. Aufgrund seiner hohen Wärmekapazität wirkt das bekannte Filterelement als Wärmespeicher und dient damit zur Überbrückung der Betriebsperioden mit niedrigen Abgastemperaturen. Der bekannte Filter ist bei einem Betrieb mit magerem Kraftstoff-Luft-Gemisch hinsichtlich der Oxidation des im Abgas enthaltenen Kohlenmonoxids und der Kohlenwasserstoffe zu Kohlendioxid und Wasser einerseits und einer Reduktion der Stickoxide zu Stickstoff und Bildung von Ammoniak andererseits noch nicht zufriedenstellend. Ferner werden insbesondere Gasstoffe mit unangenehmem Geruch mit diesem bekannten Filter nicht wirksam entfernt.

In der DE 36 42 018 A ist ein monolithischer Zeolith-Katalysator mit ausgetauschten Co²⁺-Ionen zur Reduzierung von Stickoxiden in Anwesenheit von Kohlenwasserstoffen und Sauerstoff beschrieben. Auch dieser Katalysator kann zweiteilig ausgebildet sein, indem auf einem gemeinsamen monolithischen Träger dem Zeolith-Katalysator ein zweiter Edelmetall-Oxidations-Katalysator zur Entfernung des überschüssigen Kohlenwasserstoffs nachgeschaltet ist. Die bekannte Filteranordnung enthält jedoch kein dem Zeolith-Katalysator vorgeschaltetes Ruß- bzw. Partikelfilter, das zur Entfernung von Katalysatorgiften, insbesondere bei mageren Luft-Kraftstoff-Gemischen, unentbehrlich ist. Wird ein solches Filter dem Zeolith-Filter nicht vorgeschaltet, kommt es durch Teer- bzw. Schwefel- und Phosphorverbindungen zu einer Vergiftung des Kupferkatalysators, der damit unbrauchbar wird.

Aus der DE 31 41 713 A ist ein Katalysator zur Herabsetzung der Zündtemperatur von aus dem Abgas von Dieselmotoren herausgefiltertem Ruß bekannt. Der Katalysator besteht aus Silbervanadat, das auf einem Filterelement aus einem monolithischen Keramikkörper aufgebracht ist. Dieser bekannte Dieselfilter besteht demnach nur aus einem Filter zur Abscheidung der teilchenförmigen Komponenten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Verminderung der Abgasemission eines Dieselmotors zur Verfügung zu stellen, die teilchenförmige Komponenten sowie Komponenten mit unangenehmem Geruch, welche in dem Abgas enthalten sind, effizient entfernt und die sich gut regenerieren läßt.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Verminderung der Abgasemission eines Dieselmotors mit einem Auspuffrohr, das einen Abschnitt mit einem großen Durchmesser aufweist, in dem ein erstes Filter, das dazu dient, teilchenförmige Komponenten, die im Abgas enthalten sind, abzufangen und ein zweites Filter, das sich stromabwärts befindet und dazu dient, Komponenten mit unangenehmem Geruch zu adsorbieren, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Filter durch einen Zeolithen gebildet ist, der Kupferionen trägt, die gebildet worden sind, indem an dem Zeolithen ein Ionenaustausch gegen Kupfer durchgeführt wurde, und daß in der Vorrichtung Mittel vorgesehen sind, die bewirken, daß bei normalem Betrieb das Abgas zuerst durch das erste Filter und anschließend durch das zweite Filter strömt und daß bei Regenerierung des ersten Filters mindestens ein Teil des Abgases in umgekehrter Richtung zuerst durch das zweite Filter und anschließend durch das erste Filter strömt.

Die Erfindung wird nachste hend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher er läutert.

Fig. 1 ist eine Schnittzeichnung einer Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 2 ist eine graphische Darstellung, die die Wirkungen der erfindungsgemäßen Ausführungsform und des ersten und zweiten Vergleichs beispiels zeigt.

Fig. 3 ist eine schematische Zeichnung des Aufbaus der erfindungsgemäßen Ausführungsform und des ersten und zweiten Vergleichsbeispiels.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung. Ein Auspuffrohr 13, das mit einem Auspuffsammelrohr 12 eines Die selmotors 11 verbunden ist, weist einen Bereich 14 mit einem großen Durchmesser auf, in dem ein erstes Filter 15, das dazu dient, teilchenförmige Komponenten, die in dem Abgas enthalten sind, zu entfernen, und ein zweites Filter 16, das dazu dient, Komponenten mit unangenehmem Geruch zu entfernen, vorgesehen sind. Die teilchenförmigen Komponenten enthalten Kohlenstoff teilchen und flüssige HC, die an den Oberflächen der Kohlen stoffteilchen absorbiert sind, und bei den Komponenten mit un angenehmem Geruch handelt es sich um unverbrannten Kraftstoff und oxidierte Substanzen wie z. B. Aldehyde. Stromabwärts bezüg lich des Bereichs 14 mit großem Durchmesser ist ein Auspuff topf 17 angeordnet.

Ein erstes Zweigrohr 21 verbindet einen ersten Verbindungsbe reich 22, der sich zwischen dem Motor 11 und dem Bereich 14 mit großem Durchmesser befindet, mit einem zweiten Verbindungs bereich 23, der sich zwischen dem Bereich 14 mit großem Durch messer und dem Auspufftopf 17 befindet, und ein zweites Zweig rohr 24 verbindet einen dritten Verbindungsbereich 25, der sich zwischen dem ersten Verbindungsbereich 22 und dem Bereich 14 mit großem Durchmesser befindet, mit einem vierten Verbindungsbereich 26, der sich zwischen dem zweiten Verbindungsbe reich 23 und dem Auspufftopf 17 befindet. Zwischen dem er sten Verbindungsbereich 22 und dem dritten Verbindungsbereich 25 ist ein erstes Ventil 31 vorgesehen, und zwischen dem zwei ten Verbindungsbereich 23 und dem vierten Verbindungsbereich 26 ist ein zweites Ventil 32 angeordnet.

Eine Betätigungseinrichtung 33 zum Öffnen und Schließen des er sten Ventils 31 hat einen gebräuchlichen Aufbau vom Membrantyp und wird betrieben, indem darin mittels eines Unterdruck-Steu erventils 34 ein Unterdruck oder ein atmosphärischer Druck ein geführt wird. Das Unterdruck-Steuerventil 34 wird durch eine elektronische Steuerschaltung (ECU) 35, die einen Mikrorechner umfaßt, gesteuert, um die Betätigungseinrichtung 33 selektiv mit einer Unterdruckquelle oder mit der Atmosphäre zu verbin den. Eine Betätigungseinrichtung 36, die zum Öffnen und Schlie ßen des zweiten Ventils 32 vorgesehen ist, hat ebenfalls einen Aufbau vom Membrantyp und wird durch Einführen eines Unterdruckes oder eines atmosphärischen Druckes mittels eines durch die ECU 35 gesteuerten Unterdruck-Steuerventils 37 betrieben. Das erste Ventil 31 und das zweite Ventil 32 sind normalerweise ge schlossen, wenn jedoch das erste Filter 15 regeneriert wird, ist das erste Ventil 31 in einem festgelegten Maße geöffnet und das zweite Ventil 32 vollständig geöffnet.

Zum Regenerieren des ersten Filters 15, d. h., zum Verbrennen von darin aufgefangenen teilchenförmigen Komponenten, ist zwi schen dem ersten Filter 15 und dem zweiten Filter 16 eine elek trische Heizeinrichtung 41 vorgesehen, die durch ein Relais 42 an eine Batterie 43 angeschlossen ist. Das Relais 42 wird durch die ECU 35 geöffnet und geschlossen, und wenn das Filter regeneriert werden soll, liefert das Relais 42 einen elektri schen Strom, um die Heizeinrichtung 41 in Betrieb zu setzen und die in dem Filter 15 aufgefangenen teilchenförmigen Kompo nenten zu verbrennen. Das Regenerieren des Filters 15 wird in an sich bekannter Weise in Übereinstimmung mit Signalen von ei nem Motordrehzahl-Meßfühler 45 und einem Gaspedalstellungs-Meß fühler 46, die an einer Kraftstoffeinspritzpumpe 44 angebracht sind, und von einem Auspuffgegendruck-Meßfühler 47 und einem Abgastemperatur-Meßfühler 48 durchgeführt.

Das erste Filter 15 ist ein Wabenfilter mit einem Cordierit substrat, das gebildet wird, indem erste poröse Zellen mit Ein laßbereichen, die durch Verschlußstopfen verschlossen sind, und zweite poröse Zellen mit Auslaßbereichen, die durch Ver schlußstopfen verschlossen sind, abwechselnd angeordnet werden. Auf eine Oberfläche des Cordieritsubstrats wird γ-Aluminium oxid als Mittel zum Absorbieren von Komponenten mit unangeneh mem Geruch wie z. B. HC aufgebracht, und es wird veranlaßt, daß auf einer Oberfläche des als Mittel zum Absorbieren von Kompo nenten mit unangenehmem Geruch dienenden γ-Aluminiumoxids ein Katalysator wie z. B. Kupfer oder Silber getragen wird, um die Temperatur herabzusetzen, die erforderlich ist, um teichenför mige Komponenten, die in dem ersten Filter 15 aufgefangen wor den sind, zu entzünden, wenn die teilchenförmigen Komponenten zum Regenerieren des ersten Filters 15 verbrannt werden.

Das zweite Filter 16 wird hergestellt, indem eine Oberfläche eines keramischen Werkstoffs vom Monolithtyp mit einem sili ciumdioxidreichen synthetischen Zeolithen überzogen wird, der durch Ionenaustausch gebildete Cu²⁺-Ionen trägt.

Das Verfahren zur Herstellung des Filters 16 wird nachstehend näher erläutert. Zuerst werden 100 Teile Zeolith und 80 Teile Kieselsäuresol zusammen mit Wasser und Salpetersäure in einer Kugelmühle gemahlen, um eine als Beschichtungsmaterial dienen de Aufschlämmung herzustellen, und dann wird in die Aufschläm mung ein Wabensubstrat (1300 cm³) aus Cordierit mit 300 Zellen/ m² eingetaucht. Das Wabensubstrat wird dann aus der Aufschläm mung herausgenommen, und überschüssige Aufschlämmung wird von dem Wabensubstrat entfernt, indem Preßluft darübergeblasen wird, und das Wabensubstrat wird zur Entfernung von freiem Wasser getrocknet. Das Wabensubstrat wird dann 1 h lang bei 500°C gebrannt, wodurch auf das Wabensubstrat eine 50 µm dicke Zeolithschicht aufgebracht wird. Das auf diese Weise erhalte ne, mit Zeolith überzogene Filtermaterial wird zum Durchträn ken 24 h lang in eine wäßrige Kupferacetatlösung (0,02 mol/l) eingetaucht, getrocknet und dann 1 h lang bei 500° gebrannt, um einen Ionenaustausch des Zeolithen gegen das in der Lösung enthaltene Kupfer zu bewirken und auf der Oberfläche des Zeo lithen Cu²⁺-Ionen zu bilden. Bei dieser Ausführungsform be trägt das Ionenaustauschverhältnis 89%, und die Menge der auf dem Filtermaterial getragenen Kupferionen beträgt 20 g/l.

Die Arbeitsweise des Filters dieser Ausführungsform wird nach stehend beschrieben.

Das erste Ventil 31 und das zweite Ventil 32 sind im allgemei nen vollständig geschlossen. Infolgedessen strömt das Abgas aus dem ersten Verbindungsbereich 22 in das erste Zweigrohr 21, ändert an dem zweiten Verbindungsbereich 23 seine Strömungs richtung und strömt in den Bereich 14 mit großem Durchmesser. Infolgedessen wird das Abgas gereinigt, während es durch das erste Filter 15 und das zweite Filter 16 hindurchströmt; es strömt dann aus dem dritten Verbindungsbereich 25 in das zwei te Zweigrohr 24 und wird durch den vierten Verbindungsbereich 26 und den Auspufftopf 17 an die Atmosphäre abgelassen.

Bei dieser Arbeitsweise werden teilchenförmige Komponenten und Katalysatorgifte wie z. B. Teer, Schwefel und Phosphor, die in dem Abgas enthalten sind, durch das erste Filter 15 aufgefan gen, und Komponenten mit unangenehmem Geruch wie z. B. unver brannte Kraftstoffe bzw. Brennstoffe, die einen hohen Siede punkt haben, werden durch das erste Filter 15 absorbiert. Kom ponenten mit unangenehmem Geruch wie z. B. Aldehyde, die einen niedrigen Siedepunkt haben, werden durch den Zeolithen des zweiten Filters 16 absorbiert, wenn beim Anlassen oder beim Leerlauf des Motors die Abgastemperatur niedrig ist (niedriger als oder gleich 200°C ist), und ferner wird durch den Zeoli then ein Ausstoßen von weißem Rauch und blauem Rauch verhin dert. Wenn die Abgastemperatur auf mehr als etwa 200°C erhöht ist, werden die Komponenten mit unangenehmem Geruch, die an den Zeolithen absorbiert bzw. adsorbiert sind, von dem Zeoli then abgetrennt, durch eine katalytische Wirkung des Zeolithen oxidiert und in einem geruchsfreien Zustand abgelassen. Wenn die Abgastemperatur weiter erhöht ist, werden Komponenten mit unangenehmem Geruch wie z. B. Aldehyde und unverbrannter Kraft stoff durch die katalytische Wirkung des Zeolithen vollständig oxidiert.

Obwohl das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases eines Diesel motors im allgemeinen mager ist (A/F mehr als 20 beträgt) und das Abgas infolgedessen eine relativ große Sauerstoffmenge ent hält, wird NO_x, das in dem Abgas enthalten ist, durch CU²⁺-Io nen desoxidiert und reduziert, weil Cu²⁺-Ionen als Katalysato ren aktiviert werden, wenn die Abgastemperatur einen relativ höheren Wert erreicht. Der Desoxidationsgrad von NO_x erreicht einen maximalen Wert, wenn die Temperatur zwischen 350°C und 400°C liegt.

Wenn die Menge der in dem ersten Filter 15 aufgefangenen teil chenförmigen Komponenten einen festgelegten Wert erreicht hat, werden die teilchenförmigen Komponenten durch die elektrische Heizeinrichtung 41 entzündet und verbrannt, und auf diese Wei se wird eine Regenerierung des Filters 15 durchgeführt. Bei diesem Regenerierungsvorgang wird das erste Ventil 31 in einem festgelegten Maße geöffnet, und das zweite Ventil 32 wird voll ständig geöffnet, so daß die Strömungsrichtung des Abgases durch das Filter 15 der Strömungsrichtung, die das Abgas beim Sammeln der teilchenförmigen Komponenten hat, entgegengesetzt ist. Bei dem Regenerierungsvorgang beträgt die Strömungsge schwindigkeit des Abgases in dem Filter 15 etwa ¹/₁₀ der gesam ten Strömungsgeschwindigkeit des Abgases. Es wird besonders erwähnt, daß das Filter 15 während seiner Regenerierung durch die Umkehrung der Strömungsrichtung des Abgases durch das Fil ter 15 vor einer Schädigung durch Überhitzung geschützt wird.

Wie vorstehend beschrieben wurde, werden gemäß dieser Ausfüh rungsform teilchenförmige Komponenten, die in dem Abgas ent halten sind, durch das erste Filter 15 aufgefangen, und wenn die Menge der aufgefangenen teilchenförmigen Komponenten einen festgelegten Wert erreicht hat, werden die teilchenförmigen Komponenten verbrannt, und auf diese Weise wird das erste Fil ter 15 regeneriert. Eine Abnahme der Leistungsfähigkeit des Zeolithen des zweiten Filters 16 wird verhindert, weil durch das erste Filter 15 nicht nur teilchenförmige Komponenten, son dern auch Katalysatorgifte wie z. B. Teer aufgefangen werden. Komponenten mit unangenehmem Geruch wie z. B. unverbrannter Kraftstoff, die in dem Abgas enthalten sind, werden durch das erste Filter 15 unter der Bedingung einer niedrigen Temperatur absorbiert, und Komponenten mit unangenehmem Geruch wie z. B. Aldehyde werden in dem Zeolithen des zweiten Filters 16 absor biert und werden unter der Bedingung einer hohen Temperatur von dem Zeolithen abgetrennt und durch die katalytische Wir kung des Zeolithen oxidiert. Ferner werden unter der Bedingung einer hohen Temperatur auch Komponenten mit unangenehmem Ge ruch wie z. B. unverbrannter Kraftstoff durch den Zeolithen oxi diert, und NO_x, das in dem Abgas enthalten ist, wird durch die auf dem Zeolithen getragenen Cu²⁺-Ionen desoxidiert und redu ziert.

Das zweite Filter 16, das zum Entfernen von Komponenten mit un angenehmem Geruch dient, hat nicht den gebräuchlichen Aufbau, bei dem ein Katalysator nur auf einem Endbereich eines Filters getragen wird, auf dessen Cordieritsubstrat Aluminiumoxid auf gebracht ist, sondern hat einen neuartigen Aufbau, bei dem auf einem Filtermaterial mit einem Cordieritsubstrat, auf das ein Zeolith aufgebracht ist, Cu²⁺-Ionen getragen werden, die durch Ionenaustausch gebildet worden sind. Ferner können die Cu²⁺- Ionen auf irgendeinen Bereich des Filters, d. h., über der ge samten Oberfläche des Filters oder nur auf einem Teil dieser Oberfläche, getragen werden, so daß es leicht ist, eine Behand lung zur Bildung der Cu²⁺-Ionen durchzuführen und das zweite Filter 16 infolgedessen leicht hergestellt werden kann.

Fig. 2 zeigt eine Beziehung zwischen der Abgastemperatur und der Menge der Komponenten mit unangenehmem Geruch, die bei der oben beschriebenen Ausführungsform der Erfindung und bei dem ersten und zweiten Vergleichsbeispiel entfernt werden.

Der Aufbau des ersten Vergleichsbeispiels, das in Fig. 3(A) gezeigt ist, ist derart, daß stromabwärts bezüglich eines Wa benfilters E (2500 cm³), das dem Filter 15 der ersten Aus führungsform der Erfindung gleicht, ein Absorptionsfilter D (1300 cm³) vorgesehen ist. Das Absorptionsfilter D wird gebil det, indem in einem Behälter zusammen mit einem porösen Sepa rator Aktivkohlekörnchen mit einem Durchmesser von 5 mm unter gebracht werden, und enthält keinen Zeolithen. Der Aufbau des zweiten Vergeichsbeispiels, das in Fig. 3(B) gezeigt ist, ist derart, daß stromabwärts bezüglich eines Wabenfilters E und eines Absorptionsfilters D, die den Filtern E und D des er sten Vergleichsbeispiels gleichen, ein Katalysator F (2000 cm³) vorgesehen ist. Der Katalysator F wird hergestellt, indem ein Cordierit-Wabensubstrat mit γ-Aluminiumoxid überzogen wird und auf das Substrat Platin und Palladium aufgebracht werden, Fig. 3(C) zeigt schematisch die erste Ausführungsform der Erfin dung. In dieser Zeichnung ist stromabwärts bezüglich eines Wabenfilters E (d. h., des ersten Filters 15, das dem Filter E des ersten und zweiten Vergleichsbeispiels gleicht) ein Zeolithfilter G (das dem zweiten Filter 16 gleicht), das durch Ionenaustausch gebildete Cu²⁺-Ionen trägt, vorgesehen.

Es wurde ein Versuch durchgeführt, bei dem die Vergleichsbei spiele und die erste Ausführungsform der Erfindung an einem Auspuffrohr eines Dieselmotors für Zylindereinspritzung mit ei nem Hubraum von 3400 cm³ angebracht wurden. Der Motor wurde 5 min lang (600 U/min) leerlaufen gelassen, dann 5 min lang mit 1000 U/min gefahren und dann 15 min lang mit 1500 U/min, 2000 U/min, 2500 U/min bzw. 3000 U/min gefahren.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, wurden die Komponenten mit un angenehmem Geruch durch das erste und das zweite Vergleichsbei spiel und durch die erste Ausführungsform der Erfindung wirk sam entfernt, wenn die Abgastemperatur niedriger als etwa 150°C war, jedoch nahm die Menge der entfernten Komponenten mit unan genehmem Geruch bei dem ersten Vergleichsbeispiel wegen der Ab trennung der Komponenten mit unangenehmem Geruch von dem Fil ter einen negativen Wert an, wie durch eine gestrichelte Li nie a gezeigt ist, wenn die Abgastemperatur auf etwa 300°C an gestiegen war. Weil unter den vorstehend erwähnten Bedingungen die von dem Filter abgetrennten Komponenten mit unangenehmem Geruch bei dem zweiten Vergleichsbeispiel durch den Katalysa tor F gereinigt wurden, wie durch eine Strichpunktlinie b ge zeigt ist, nahm die Menge der entfernten Komponenten mit unan genehmem Geruch bei dem zweiten Vergleichsbeispiel keinen ne gativen Wert an, und wenn die Abgastemperatur weiter anstieg, nahm die Reinigungsleistung des Katalysators F zu.

Andererseits wurde bei der ersten Ausführungsform der Erfin dung, wenn die Abgastemperatur zwischen 200 und 300°C lag, in einem Bereich mit niedriger Temperatur und in einem Bereich mit hoher Temperatur eine zufriedenstellende Reinigungslei stung erhalten, wie durch eine ausgezogene Linige c gezeigt ist, obwohl die Menge der entfernten Komponenten mit unangenehmem Geruch abnahm. Fig. 2 zeigt einen Bereich d, in dem Komponen ten mit unangenehmem Geruch durch das Filter absorbiert wer den, und einen Bereich e, in dem Komponenten mit unangenehmem Geruch durch den Katalysator gereinigt werden.

Der Grad bzw. das Ausmaß der Entfernung von NO_x bei dem vor stehend beschriebenen Versuch betrug im Fall des ersten Ver gleichsbeispiels 2%, im Fall des zweiten Vergleichsbeispiels 3% und im Fall der ersten Ausführungsform der Erfindung 42%.

Wie vorstehend beschrieben wurde, werden durch die erfindungs gemäße Vorrichtung zur Steuerung der Abgasemission nicht nur teilchenförmige Komponenten, die in dem Abgas enthalten sind, entfernt, sondern über den gesamten Bereich der Abgastempera tur auch Komponenten mit unangenehmem Geruch entfernt, weil die erfindungsgemäße Vorrichtung derart aufgebaut ist, daß das zweite Filter, das hergestellt wird, indem dafür gesorgt wird, daß auf einem Zeolithen durch Ionenaustausch gebildete Cu²⁺- Ionen getragen werden, stromabwärts bezüglich des ersten Fil ters vorgesehen ist. Ferner hat die erfindungsgemäße Vorrich tung zur Steuerung der Abgasemission einen einfachen Aufbau und ist infolgedessen leicht herstellbar. Des weiteren wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Abnahme der Lei stungsfähigkeit des zweiten Filters verhindert und folglich die Haltbarkeit des zweiten Filters verbessert, weil teilchen förmige Komponenten, Schwefel und Phosphor durch das erste Fil ter gesammelt werden.

Claims

1. Vorrichtung zur Verminderung der Abgasemission eines Dieselmotors mit einem Auspuffrohr (13), das einen Abschnitt (14) mit einem großen Durchmesser aufweist, in dem ein erstes Filter (15), das dazu dient, teilchenförmige Komponenten, die im Abgas enthalten sind, abzufangen und ein zweites Filter (16), das sich stromabwärts befindet und dazu dient, Komponenten mit unangenehmem Geruch zu absorbieren, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Filter (16) durch einen Zeolithen gebildet ist, der Kupferionen trägt, die gebildet worden sind, indem an dem Zeolithen ein Ionenaustausch gegen Kupfer durchgeführt wurde, und daß in der Vorrichtung Mittel vorgesehen sind, die bewirken, daß bei normalem Betrieb das Abgas zuerst durch das erste Filter (15) und anschließend durch das zweite Filter (16) strömt und daß bei Regenerierung des ersten Filters (15) mindestens ein Teil des Abgases in umgekehrter Richtung zuerst durch das zweite Filter (16) und anschließend durch das erste Filter (15) strömt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Filter (15) ein Wabenfilter mit einem Cordieritsubstrat ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Cordieritsubstrat hergestellt wird, indem erste poröse Zellen mit Einlaßbereichen, die durch Verschlußstopfen verschlossen sind, und zweite poröse Zellen mit Auslaßbereichen, die durch Verschlußstopfen verschlossen sind, abwechselnd angeordnet werden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Cordieritsubstrat mit γ-Aluminiumoxid überzogen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das γ-Aluminiumoxid einen Katalysator trägt, um die Temperatur herabzusetzen, die angewandt wird, um teilchenförmige Komponenten, die in dem ersten Filter (15) aufgefangen worden sind, zu entzünden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Filter (16) aus einem keramischen Werkstoff vom Monolithtyp gebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeolith ein siliciumdioxidreicher synthetischer Zeolith ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferionen auf der gesamten Oberfläche des Zeolithen getragen werden.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferionen auf einem Teil der Oberfläche des Zeolithen getragen werden.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt (14) im wesentlichen das erste Filter (15) und das zweite Filter (16) umfaßt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Abschnitt (14) eine elektrische Heizeinrichtung (41) zwischen dem ersten Filter (15) und dem zweiten Filter (16) angeordnet ist.