DE4408763A1 - Vorrichtung zur Abgasreinigung für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Abgasreinigungs­ system zur Entfernung von in von einem Verbrennungsmotor, wie einem Dieselmotor, abgegebenem Abgas enthaltenen Partikeln und insbesondere auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verhin­ derung einer durch einen erhöhten Druckabfall in der Auspuffan­ lage des Motors hervorgerufenen starken Verschlechterung der Laufeigenschaften des Motors.

Bisher ist eine Vielfalt von Filtereinrichtungen vorgeschlagen und in der Praxis verwendet worden, um aus Partikeln bestehenden Stoff, wie Kohlepartikel, der im Abgas eines Verbrennungsmotors, wie eines Dieselmotors enthalten ist, zu entfernen. Die Filter­ einrichtung enthält einen Filter, um im Abgas befindlichen, aus Partikeln bestehenden Stoff einzufangen. Wenn sich eine große Menge von Partikeln im Filter angesammelt hat, so ist es erfor­ derlich, daß der Filter durch Erhitzen regeneriert wird, wobei die eingefangenen Partikel verbrannt werden. Aus der vorläufigen japanischen Patentveröffentlichung 56-115808 ist es bekannt, im Filter eingefangene Partikel durch einen Brenner zu verbrennen, und aus den vorläufigen japanischen Patentveröffentlichungen 59-20513, SAE 920141 und SAE 920139 ist das Verbrennen der ein­ gefangenen Partikel durch Verwendung einer elektrischen Heizung bekannt. Bei der Verbrennungstechnik mittels eines Brenners ist eine komplizierte und große Brennereinrichtung erforderlich, die natürlich hohe Kosten verursacht. Unter diesem Gesichtspunkt ist in Anbetracht der Tatsache, daß beim Einsatz in einem Kraftfahr­ zeug viele Einschränkungen bestehen, die Verbrennungstechnik mittels der elektrischen Heizung vorteilhaft.

Für den Fall der Verwendung einer elektrischen Heizung besteht eine Einschränkung hinsichtlich des Strombedarfs, da als Strom­ versorgung eine Autobatterie oder eine Lichtmaschine verwendet werden. Beim Stand der Technik nach SAE 920139 umfaßt die Fil­ tereinrichtung vier kleine Filter, die durch die Autobatterie ausreichend geheizt werden können sowie vier im Abgasstrom in Serie mit den jeweiligen Filtern angeordneten Ventilen. Um eine Regenerierung jedes einzelnen Filters durchzuführen, wird ein einem Filter zugeordnetes Ventil geschlossen, wobei das Abgas durch die anderen Filter fließt und der eine Filter aufgeheizt wird.

Jedoch werden zur effektiven Erhitzung der Filter bei dieser Verbrennungstechnik Tellerventile oder ähnliches benötigt, die genau schließen und sehr dicht sind. Dementsprechend entstehen für die Ventile hohe Kosten und viele Ventile werden benötigt, wodurch die gesamte Filtereinrichtung groß und teuer wird.

Um die Zahl der in der Filtereinrichtung verwendeten Ventile zu reduzieren, ist aus der SAE 920141 folgende Filtereinrichtung bekannt: Eine Abgasleitung wird in zwei Zweigleitungen aufge­ teilt. In jeder Zweigleitung sind zwei Filter angeordnet, so daß in der ganzen Filtereinrichtung insgesamt vier Filter verwendet werden. Zusätzlich dazu ist für jede Zweigleitung ein Ventil vorgesehen, so daß in der ganzen Filtereinrichtung insgesamt zwei Ventile verwendet werden. Bei dieser Filtereinrichtung wird das Einfangen von im Abgas befindlichen Partikeln durch alle vier Filter bewerkstelligt. Wenn die Menge der sich in den Fil­ tern angesammelten Partikel soweit angestiegen ist, daß eine Re­ generierung der Filter erforderlich ist, wird das erste der beiden Ventile geschlossen, um die zwei Filter in einer Zweig­ leitung kontinuierlich zu regenerieren. Dann wird das zweite Ventil geschlossen (und das erste Ventil geöffnet), um die beiden in der anderen Zweigleitung befindlichen Filter kontinu­ ierlich zu regenerieren.

Jedoch treten bei einer solchen Filtereinrichtung Schwierigkei­ ten auf. Das heißt, daß, wenn eines der beiden Ventile geschlos­ sen wird, um die Regenerierung der beiden Filter durchzuführen, der Druckabfall im Abgassystem hoch wird. Weiterhin fließt wäh­ rend der Regenerierung der beiden Filter das ganze Abgas vom Motor nur durch die anderen beiden Filter, in denen sich eine große Menge von Partikeln angesammelt hat, wodurch der Druckab­ fall erhöht wird. Dies beeinträchtigt die Fahreigenschaften des Kraftfahrzeugs sehr.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Abgasreinigungs­ system für einen Verbrennungsmotor zur Verfügung zu stellen, mit dem die bei einem herkömmlichen, Partikelfilter enthaltenden Ab­ gasreinigungssystem auftretenden Schwierigkeiten dahingehend zu­ friedenstellend überwunden werden können, daß vom Motor abgege­ bene Partikel wirksam entfernt werden können, während einer Ver­ schlechterung der Laufeigenschaften des Motors vorgebeugt wird, wobei das erfindungsgemäße Abgasreinigungssystem klein und im Aufbau und in seiner Wirkungsweise einfach sein soll und daß selbst bei Einsatz billiger und einfacher Ventile eine Regene­ rierung der Partikelfilter sicher erreicht werden kann.

Das erfindungsgemäße Abgasreinigungssystem für einen Verbren­ nungsmotor umfaßt eine Mehrzahl von Zweigleitungen, die sich von einer Abgasleitung aufteilen. Eine Mehrzahl von Filtern ist vor­ gesehen, um im Abgas enthaltene Partikel einzufangen. Die Filter umfassen mindestens erste und zweite Filter, die in jeder Zweig­ leitung hinsichtlich des Abgasstroms parallel zueinander ange­ ordnet sind. Jeder Filter ist mit einer Heizung ausgestattet, die, wenn sie mit Strom versorgt wird, Hitze erzeugt, um im Filter eingefangene Partikel zu verbrennen. Eine Abgas-Regeleinrichtung ist so ausgeführt, daß sie in einer er­ sten Position jeweils eine Zweigleitung verschließt und in einer zweiten Position jeweils eine Zweigleitung öffnet. Eine Einrich­ tung ist dazu vorgesehen, jeden Filter dadurch zu regenerieren, daß die Abgas-Regeleinrichtung zuerst die erste Position ein­ nimmt, dann die Heizung mit elektrischem Strom versorgt, um den Filter zu regenerieren und anschließend bei Beendigung der Rege­ nerierung des Filters die Stromversorgung zur Heizung unter­ bricht und schließlich die Abgas-Regeleinrichtung in die zweite Position bringt. Eine Einrichtung ist dazu vorgesehen, eine Reihenfolge für die Regenerierung aller Filter zu bestimmen, wo­ bei zuerst die ersten Filter in den entsprechend Zweigleitungen nacheinander regeneriert werden und dann die zweiten Filter in den entsprechenden Zweigleitungen nacheinander regeneriert werden. Eine Einrichtung ist zur Entscheidung über das Erreichen einer eine Regenerierung erfordernde Zeit vorgesehen. Zusätzlich ist eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Abgas-Regeleinrichtung und der elektrischen Stromversorgung zur Heizung vorgesehen, um den Regenerierungsbetrieb in der Reihen­ folge durchzuführen, die durch die Einrichtung zur Bestimmung der Reihenfolge festgelegt wird.

Bei der oben beschriebenen Anordnung wird der Regenerationsbe­ trieb für jeweils nur einen Filter in jeder Zweigleitung der Ab­ gasleitung durchgeführt und die einzelnen Filter werden alle nacheinander einzeln regeneriert. Demzufolge werden innerhalb einer Zweigleitung je ein Filter mit hoher angesammelter Parti­ kelmenge bzw. mit niedriger angesammelter Partikelmenge zu einer gewissen Zeit zusammen genutzt. Wenn daher ein bestimmter Filter regeneriert wird, so fließt ein Großteil des Abgases, das durch eine Öffnung in der geschlossenen Abgas-Regeleinrichtung (Ventil) austritt, durch den anderen Filter, der in der gleichen Zweigleitung liegt und einen geringeren Strömungswiderstand für das Abgas darstellt als der zu regenerierende Filter. Als Ergeb­ nis davon kann eine sichere Regenerierung selbst dann erreicht werden, wenn Ventile mit relativ hoher Abgasleckage als Abgas-Regeleinrichtung (Ventil) verwendet werden. Weiterhin, selbst wenn eine Zweigleitung durch ein Abgas-Regelventil ge­ schlossen ist, bleibt die andere Zweigleitung geöffnet, in der sich die Filter befinden, die erst eine geringe angesammelte Menge von Partikeln beinhalten. Demzufolge kann der Druckabfall in der Abgasleitung auf einen minimalen Wert unterdrückt werden, wodurch einer Verschlechterung der Fahreigenschaften des Fahr­ zeugs vorgebeugt wird. Zusätzlich dazu kann der Abgasstrom im zu regenerierenden Filter unterdrückt werden, wodurch elektrische Leistung für die Heizung gespart werden kann.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprü­ chen angegeben.

Im folgenden wird die Wirkungs- und Funktionsweise der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Abgas-Reinigungssystems;

Fig. 2 ein Flußdiagramm für den Regenerationsbetrieb jedes im Reinigungssystem enthaltenen Partikelfilters, wie er nach Maßgabe einer Steuereinheit durchgeführt wird; und

Fig. 3 eine Graphik zur Veranschaulichung der Änderung einer in jedem Partikelfilter angesammelten Partikelmenge in Ab­ hängigkeit der zurückgelegten Reisestrecke eines Fahr­ zeugs, in Verbindung mit dem in Fig. 1 gezeigten Reini­ gungssystem.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung, insbesondere auf Fig. 1, wird ein durch das Bezugszeichen E bezeichnetes Ausführungsbei­ spiel des erfindungsgemäßen Abgasreinigungssystems beschrieben. Dieses Ausführungsbeispiel des Abgasreinigungssystems E ist da­ für ausgelegt, das Abgas von einem Verbrennungsmotor oder von einem Dieselmotor D eines Kraftfahrzeugs zu reinigen. Dieses Ausführungsbeispiel des Abgasreinigungssystems E umfaßt Parti­ kelfilter und wird daher als "Dieselpartikelfilter (DPF)-System" zur Entfernung von Partikeln, wie Kohlepartikeln, die im Abgas vom Motor enthalten sind, bezeichnet. Das Abgasreinigungssystem E umfaßt eine Abgasleitung 10, die einen Teil eines Abgassystems bildet und mit einem (nicht gezeigten) Abgaskrümmer des Diesel­ motors D verbunden ist und über (nicht gezeigte) Auslaßventile mit (nicht gezeigten) Motorzylindern des Motors D verbunden ist. Die Abgasleitung 10 verzweigt sich, wie in Fig. 1 gezeigt, in eine erste und eine zweite Zweigleitung 20 und 21.

Zwei Filter 50 und 51 sind in der Zweigleitung 20 so angeordnet, daß sie bezüglich des Abgasstroms parallel zueinander liegen. Genauer gesagt, haben die Filter 50 und 51 eine im wesentlichen zylindrische Form und sind so angeordnet, daß ihre Achsen paral­ lel zueinander liegen, so daß das durch die Zweigleitung 20 fließende Abgas in die Filter 50 und 51 verteilt wird. Ein Ab­ gassteuerventil 70 ist nach den Filtern 50 und 51 in der Zweig­ leitung 20 bewegbar angeordnet. Ähnlich dazu sind zwei Filter 52 und 53 in der anderen Zweigleitung 21 so angeordnet, daß sie be­ züglich des Abgasstroms parallel zueinander liegen. Genauer ge­ sagt, haben die Filter 52 und 53 eine im wesentlichen zylindri­ sche Form und sind so angeordnet, daß ihre Achsen parallel zu­ einander liegen, so daß das durch die Zweigleitung 21 fließende Abgas in die Filter 52 und 53 verteilt wird. Ein Abgasregelven­ til 71 ist in der Zweigleitung 21 hinter den Filtern 52 und 53 bewegbar angeordnet. Die Zweigleitungen 20 und 21 vereinigen sich nach den Abgasregelventilen 70 und 71 wieder in die Abgas­ leitung 10, so daß das durch die Filter 50, 51, 52 und 53 ge­ strömte Abgas wieder gesammelt wird, um an die Umgebungsluft ab­ gegeben zu werden. Jedes der Abgasregelventile 70 und 71 kann durch eine (nicht gezeigte) Treibereinrichtung geöffnet und ge­ schlossen werden. Die Treibereinrichtung bewirkt ein Öffnen oder Schließen jedes Ventils 70 und 71 durch ein an die Ventile abge­ gebenes elektrisches Signal.

Jeder der Filter 50, 51, 52 und 53 umfaßt eine zylindrische Drahtgeflechtheizung 30. Die Heizung 30 ist mit einer (nicht ge­ zeigten) Batterie und einer (nicht gezeigten) Lichtmaschine elektrisch verbunden, um dadurch mit elektrischem Strom oder Leistung während der Regenerierung (Entfernen oder Verbrennen von im Filter eingefangenen Partikeln) des Filters versorgt zu werden. Um die Heizung 30 herum sind Keramikfasern 40 gewickelt, um eine zylindrische Filterschicht zu bilden. Solch ein Filter wird "Keramikfaser-Kerzenfilter" genannt. Die Filter 50, 51, 52 und 53 haben alle den gleichen Aufbau. Wenn beide Abgasregelven­ tile 70 und 71 geöffnet sind, fließt Abgas von Motor durch einen (gezeigten aber nicht bezeichneten) vorderen Teil der Abgaslei­ tung 10 in einer durch einen Pfeil bezeichneten Richtung, tritt in die Zweigleitungen 20 und 21 ein und fließt durch die Filter 50, 51, 52 und 53 und durch die Abgasregelventile 70 und 71, um dann durch einen (gezeigten aber nicht bezeichneten) hinteren Teil der Abgasleitung 10 zu fließen. In jedem Filter 50, 51, 52 und 53 tritt Abgas in das Innere des Filters ein und fließt von innen nach außen durch den Filter hindurch, um so die Filter­ schicht aus Keramikfasern 40 zu durchqueren. Mit anderen Worten fließt das Abgas von der inneren Umfangswandung zur äußeren Um­ fangswandung der im wesentlichen zylindrischen Filter 50, 51, 52 und 53. Als Ergebnis davon werden im Abgas enthaltene Partikel durch die Filter 50, 51, 52 und 53 gefiltert oder eingefangen, genauer gesagt durch die zylindrische Filterschicht aus Keramik­ fasern 40.

Ein Abgas-Drucksensor 80 ist dazu vorgesehen, einen Abgasdruck P in einem Teil der Abgasleitung 10 vor dem verzweigten Teil, bei dem die Abgasleitung 10 sich in die Zweigleitungen 20 und 21 aufteilt, zu detektieren. Zusätzlich sind ein Motordrehzahlsen­ sor und ein Steuerhebel-Positionssensor vorgesehen aber nicht gezeigt. Der Motordrehzahlsensor mißt eine Motordrehzahl Ne. Der Steuerhebel-Positionssensor mißt eine Position (einen Öffnungs­ grad) C/L eines Steuerhebels einer (nicht gezeigten) Kraftstoff-Einspritzpumpe, wobei diese Position eine Motorlast darstellt. Signale von den obengenannten Sensoren werden an eine Steuereinrichtung 90, welche ein ROM, ein RAM und ähnliches be­ inhaltet, geliefert. Die Steuereinrichtung 90 entscheidet nach Maßgabe des Abgasdrucks P, ob ein Regenerationsbetrieb der Filter 50, 51, 52 und 53 ausgeführt werden soll oder nicht. Ge­ nauer gesagt wird diese Entscheidung durch den Vergleich des Ab­ gasdrucks P mit einem Schwellwert Pt(Ne, C/L), der durch die Motordrehzahl Ne und die Steuerhebelposition C/L bestimmt wird, getroffen. Der Schwellwert wird in Form eines Tabellenwerts im obengenannten ROM gespeichert. Zusätzlich enthält das ROM eine Software zur Steuerung der Stromversorgung der Heizung 30 der Filter 50, 51, 52 und 53 und zur Bereitstellung der elektrischen Signale an die Treibereinrichtungen für die Abgasregelventile 70 und 71.

Als nächstes wird der Regenerationsbetrieb der Filter 50, 51, 52 und 53 anhand der Fig. 2 und 3 beschrieben. Fig. 3 zeigt ein Beispiel für die Änderung der in den Filtern 50, 51, 52 und 53 angesammelten Partikelmenge in Abhängigkeit einer zurückgelegten Entfernung eines mit dem erfindungsgemäßen Abgasreinigungssystem E ausgestatteten Fahrzeugs, bei dem ein vorbestimmter Regenera­ tionsbetrieb jedes Filters durchgeführt wird, wobei die Fahrt des Autos in dieser Darstellung bei der zurückgelegten Entfer­ nung x0 beginnt. Fig. 2 zeigt eine Routine, die jedesmal ausge­ führt wird, wenn ein Regenerationsbetrieb jedes Filters durchge­ führt wird. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist die Auswahlreihenfol­ ge desjenigen Filters, bei dem die Regenerierung durchgeführt wird, so vorbestimmt, daß nicht zwei Regenerierungsvorgänge in­ nerhalb der gleichen Zweigleitung 20 oder 21 hintereinander durchgeführt werden können. Die Reihenfolge bei diesem Ausfüh­ rungsbeispiel ist "Filter 50- Filter 52- Filter 51- Filter 53- Filter 50- . . . ".

Wenn die zurückgelegte Entfernung x1 erreicht, wird die in Fig. 2 gezeigte Routine gestartet, um den Regenerationsbetrieb der Filter 50, 51, 52 und 53 zu beginnen.

Beim Schritt S1 wird eine Entscheidung darüber getroffen, ob ein Regenerationsbetrieb momentan schon durchgeführt wird oder nicht. Da der Regenerationsbetrieb jetzt erst gestartet wird, wird eine Entscheidung getroffen, daß noch kein Regenerationsbe­ trieb momentan durchgeführt wird, worauf die Routine zu Schritt S2 geht. Beim Schritt S2 wird die Motordrehzahl Ne, die Kraftstoffeinspritzpumpen-Steuerhebelposition C/L und der Ab­ gasdruck P an einer Position vor den Filtern eingelesen. Beim Schritt S3 wird der vorbestimmte Wert Pt(Ne, C/L) in Überein­ stimmung mit der Motordrehzahl Ne und der Steuerhebelstellung C/L aus der Tabelle eingelesen. Beim Schritt S4 wird der Abgas­ druck P mit dem Abgas-Schwellwert Pt(Ne, C/L) verglichen. Für den Fall, daß Pt(Ne, C/L) < P wird entschieden, daß sich noch keine große Menge von Partikeln in den Filtern 50, 51, 52 und 53 angesammelt hat, so daß kein Regenerationsbetrieb notwendig ist. Demzufolge wird die Routine abgebrochen. Für den Fall, daß Pt(Ne, C/L) P wird entschieden, daß sich in den Filtern 50, 51, 52 und 53 eine große Menge von Partikeln angesammelt hat, so daß ein Regenerationsbetrieb notwendig ist.

Daher geht die Routine vom Schritt S4 zum Schritt S5, um den Re­ generationsvorgang zu starten. Beim Schritt S5 wird ein Regene­ rationsflag gesetzt. Beim Schritt S6 werden Daten eines zuletzt regenerierten Filters eingelesen. Diese Daten werden während des zuletzt durchgeführten Regenerationsbetriebs gespeichert. Beim Schritt S7 wird der momentan zu regenerierende Filter in bezug auf den zuletzt regenerierten Filter ausgewählt. Wie aus Fig. 3 ersichtlich wird, wird bei diesem Ausführungsbeispiel der Filter 50 bei einer zurückgelegten Entfernung von x1, bei der der erste Regenerationsvorgang seit Beginn der Fahrt des Fahrzeugs durch­ geführt wird, ausgewählt.

Beim Schritt S8 wird das (in bezug auf den Abgasstrom in Reihe mit dem ausgewählten Filter 50 liegende) Abgasregelventil 70 ge­ schlossen. Dann wird beim Schritt S9 die Heizung 30 mit Strom versorgt. Daher werden im Filter 50 akkumulierte Partikel aufge­ heizt, um in der geschlossenen Zweigleitung 20 verbrannt zu werden. Dabei ist es unvermeidlich, daß ein geringer Anteil von Abgas durch das Abgasregelventil 70 strömt, sogar wenn das Ven­ til 70 geschlossen ist. Ein großer Teil dieser Abgasleckage fließt durch den Filter 51, der momentan dem Regenerationsbe­ trieb nicht ausgesetzt ist. Die im Filter 51 angesammelte Par­ tikelmenge ist dabei relativ gering, wenn der Filter 50 bei einer zurückgelegten Entfernung von größer als x5 regeneriert wird. Zusätzlich dazu wird das Abgasregelventil 71 in der ande­ ren Zweigleitung 21 geöffnet. Als Ergebnis davon ist der Strö­ mungswiderstand in der Abgasleitung 10 gering, wodurch der Druckabfall auf einem geringen Wert gehalten wird.

Beim Schritt S10 erfolgt eine Zählung der Zeit, während der die Heizung 30 mit Strom versorgt wird. Bevor diese Zeit eine vorbe­ stimmte Zeit erreicht hat, wird diese Routine beim Schritt S11 abgebrochen, um zum Ausgangspunkt "Start" zurückzukehren. Dann geht die Routine weiter vom Schritt S1 zum Schritt S10, während die Zeitzählung weiter erfolgt und die Heizung 30 weiter mit Strom versorgt wird. Wenn die Dauer der elektrischen Stromver­ sorgung die vorbestimmte Zeit erreicht hat, geht die Routine weiter zum Schritt S12, bei dem die Stromversorgung der Heizung 30 beendet wird.

Beim Schritt S13 wird die Stromversorgungszeit rückgesetzt. Da­ nach wird das geschlossene Abgasregelventil 70 beim Schritt S14 wieder geöffnet. Beim oben beschriebenen Vorgang werden die im Filter 50 angesammelten Partikel vollständig verbrannt, so daß die angesammelte Menge y0 von Partikeln im Filter 50 bei einer zurückgelegten Entfernung x1 etwa 0 wird und so die Regenerie­ rung des Filters 50 abgeschlossen ist.

Beim Schritt S15 wird der momentan regenerierte Filter 50 ge­ speichert, um für den nächsten Regenerationsvorgang, dem Regene­ rationsvorgang des Filters 52, bei einer zurückgelegten Entfer­ nung von x2 als Ausgangswert zu dienen. Beim Schritt S16 wird das Regenerationsflag gelöscht, um den Regenerationsvorgang zu beenden.

Auf ähnliche Weise werden die Filter 52, 51 und 53 nacheinander bei einer zurückgelegten Entfernung von x2, x3 und x4 dem Rege­ nerationsvorgang unterzogen, so daß in jedem Filter angesammelte Partikel verbrannt und entfernt werden. Somit ist ein Regenera­ tionszyklus der Filter 50, 51, 52 und 53 bei einer zurückgeleg­ ten Entfernung von x4 abgeschlossen.

Wenn daraufhin die zurückgelegte Entfernung x5 erreicht hat, wird beim Schritt S6 der Filter 53 als zuletzt regenerierter Filter eingelesen und der Filter 50 wird im Schritt S7 als zu regenerierender Filter ausgewählt, so daß die Regenerierung für den Filter 50 ausgeführt wird.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Reihenfolge der Regene­ rierung der Filter "Filter 50-, Filter 52-, Filter 51-, Filter 53- Filter 50", daher ist die in jedem Filter 50, 51, 52, 53 an­ gesammelte Partikelmenge z. B. y4 < y2 < y3 < y1, so daß die in den Filtern angesammelte Partikelmenge immer unterschiedlich hoch ist. Daher ist die im Filter 51, der in der gleichen Zweig­ leitung wie Filter 50 angeordnet ist, angesammelte Partikelmenge geringer als die in den Filtern 50 und 52 und höher als die im Filter 53. Somit sind immer zwei Filter mit einer jeweils gerin­ gen und einer hohen angesammelten Partikelmenge als Paar in der gleichen Zweigleitung 20 oder 21 angeordnet. Selbst wenn die Zweigleitung 20 durch das Abgasregelventil 70 verschlossen ist, kann demzufolge der Großteil des durch das Abgasregelventil 70 strömenden Abgases durch den Filter 51 fließen, wobei der Filter 53 in der anderen Zweigleitung 21 direkt vor dem Regenerations­ betrieb des Filters 50 regeneriert wurde. Als Ergebnis davon kann ein erhöhter Druckabfall in der Abgasleitung 10 wirkungs­ voll unterbunden werden. Dieser Effekt kann auch für die anderen Filter 51, 52 und 53 bei einem Vorgang, bei dem die Filter 50, 51, 52 und 53 nacheinander regeneriert werden, erzielt werden.

Wie aus dem Obenstehenden klar wird, werden beim erfindungsge­ mäßen Ausführungsbeispiel die Filter 50, 51, 52 und 53 nachein­ ander in der Weise regeneriert, daß eine aufeinanderfolgende Re­ generierung zweier in der gleichen Zweigleitung befindlicher Filter vermieden wird, so daß die angesammelte Partikelmenge in den jeweiligen Filtern immer unterschiedlich hoch ist. Zusätz­ lich dazu werden zu einem bestimmten Zeitpunkt in derselben Zweigleitung 20 oder 21 immer ein Filter mit relativ hoher und ein Filter mit relativ niedriger angesammelter Partikelmenge zu­ sammen genutzt. Wenn demzufolge ein Filter regeneriert wird, be­ sitzt der andere Filter in derselben Zweigleitung eine relativ geringe angesammelte Partikelmenge und daher kann der Großteil des durch das Abgasregelventil leckenden Abgases durch letztge­ nannten Filter fließen. Als Ergebnis davon kann ein Regenera­ tionsbetrieb des ersten Filters sicher durchgeführt werden, selbst wenn das als Abgasregelventil 70 oder 71 genutzte Ventil eine relativ hohe Abgasleckage besitzt. Solch ein Ventil ist üblicherweise preisgünstig, wodurch die Herstellungskosten des erfindungsgemäßen Abgasreinigungssystems gesenkt werden.

Zusätzlich dazu ist für jede Zweigleitung ein Abgasregelventil vorgesehen, wodurch ein Abgasreinigungssystem mit einer geringen Anzahl von Abgasregelventilen geschaffen wird. Dies vereinfacht das Abgasreinigungssystem und verkleinert seine räumlichen Dimensionen.

Weiterhin kann der Druckabfall in der Abgasleitung direkt vor der Filterregnerierung größtenteils unterdrückt werden, wodurch eine Verschlechterung der Fahreigenschaften des Fahrzeugs unter­ bunden wird. Zusätzlich dazu kann ein durch den zu regenerieren­ den Filter fließender Abgasstrom wirkungsvoll unterbunden werden, wodurch die von der Heizung benötigte elektrische Lei­ stung reduziert wird. Hierdurch ist keine besondere Erhöhung der Kapazität der Autobatterie notwendig.

Weiterhin besteht bei der Regenerierung eines bestimmten Filters dasselbe Verhältnis eingefangener oder angesammelter Partikel zwischen dem bestimmten Filter und dem anderen Filter in der gleichen Zweigleitung, wie das Verhältnis bei den beiden Filtern in der anderen Zweigleitung. Wenn als Ergebnis davon die Regene­ rierung in irgendeinem Filter durchgeführt wird, ist die ange­ sammelte Partikelmenge in diesem zu regenerierenden Filter und die Menge des durch ihn durchfließenden Abgases im wesentlichen konstant, so daß für alle Filter ein gleichmäßiger Regenera­ tionsvorgang durchgeführt werden kann.

Während jeder Filter 50, 51, 52 und 53 so gezeigt und beschrie­ ben wurde, daß er als Filterschicht dienende Keramikfasern ent­ hält, können als Filterschicht auch keramische Schaumfilter, me­ tallische Schaumfilter oder ähnliches verwendet werden.

Obwohl als Faktor für die zeitliche Bestimmung eines erforder­ lichen Regenerierungsvorgangs der Filter lediglich der Abgas­ druck beschrieben wurde, kann zur Anzeige eines Zeitpunkts einer erforderlichen Regenerierung z. B. auch die vom Fahrzeug zurück­ gelegte Entfernung und die Menge der angesammelten, vom Motor abgegebenen Partikel, geschätzt in Übereinstimmung mit Motorbe­ triebsdaten, verwendet werden.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Abgasreinigung für einen Verbrennungsmotor, mit:
einer mit dem Motor verbundenen Abgasleitung (10);
einer Mehrzahl von Zweigleitungen (20, 21), die sich aus der Abgasleitung (10) verzweigen;
einer Mehrzahl von Filtern (50, 51, 52, 53) zur Erfassung von in einem Abgas befindlichen Partikeln, wobei die Filter (50, 51, 52, 53) mindestens erste (50; 52) und zweite Filter (51; 53) umfassen, die in jeder Zweigleitung (20, 21) hinsichtlich eines Abgasstroms parallel zueinander angeordnet sind, und wobei jeder Filter (50, . . ., 53) mit einer Heizung (30) ausgestattet ist, die bei Versorgung mit elektrischem Strom Hitze erzeugt, um im Filter (50, . . ., 53) festgehaltene Partikel zu verbrennen;
einer Abgas-Regeleinrichtung (70, 71) zum Verschließen jeder einzelnen Zweigleitung (20; 21) in einer ersten Stellung und zum Öffnen jeder einzelnen Zweigleitung (20; 21) in einer zweiten Stellung;
einer Einrichtung (90) zur Durchführung eines Regenerationsbe­ triebs jedes Filters (50, . . ., 53) durch erstens, Veranlassen der Abgas-Regeleinrichtung (70, 71), die erste Stellung einzu­ nehmen, zweitens, durch Versorgen der Heizung (30) mit elektri­ schem Strom zur Regenerierung des Filters (50, . . ., 53), drit­ tens, durch Unterbrechung der Stromversorgung der Heizung (30) bei Beendigung der Regenerierung des Filters (50, . . ., 53), und schließlich durch Veranlassung der Abgas-Regeleinrichtung (70, 71), die zweite Stellung einzunehmen;
einer Einrichtung (90) zur Bestimmung einer Reihenfolge des Re­ generationsbetriebs jedes Filters (50, 51, 52, 53), wobei die Reihenfolge so ist, daß zuerst die ersten Filter (50; 52) in den jeweiligen Zweigleitungen (20; 21) nacheinander regeneriert werden und daß dann die zweiten Filter (51; 53) in den jeweili­ gen Zweigleitungen (20; 21) nacheinander regeneriert werden;
einer Einrichtung (90) zur Feststellung eines eine Regenerierung erfordernden Zeitpunktes; und mit
einer Steuereinrichtung (90) zur Steuerung der Abgas-Regeleinrichtung (70, 71) und der elektrischen Stromver­ sorgung an die Heizung (30), um einen Regenerationsbetrieb in der von der Einrichtung (90) zur Bestimmung einer Reihenfolge bestimmten Reihenfolge durchzuführen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgas-Regeleinrichtung (70, 71) ein bewegbares Ventil (70; 71), welches in jeder Zweigleitung (20; 21) in Abgas-Flußrichtung nach den Filtern (50, 51, 52, 53) angeordnet ist, umfaßt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Filter (50, . . ., 53) eine poröse zylindrische Filter­ schicht (40) aus hitzebeständigem Material umfaßt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die ersten (50; 52) und zweiten Filter (51; 53) so angeordnet sind, daß ihre Achsen parallel zueinander liegen, so daß durch jede Zweigleitung (20, 21) fließendes Abgas im wesent­ lichen gleichmäßig in die ersten (50; 52) und zweiten Filter (51; 53) verteilt wird, wenn sich die Abgas-Regeleinrichtung (70, 71) in der zweiten Stellung befindet.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einrichtung zur Feststellung eines Zeitpunkts (90) einen Abgas-Drucksensor (80) zur Messung eines in der Ab­ gasleitung (10) in Abgas-Flußrichtung vor der Verzweigung herr­ schenden Abgasdrucks (P) sowie eine Einrichtung (90) zum Ver­ gleich des Abgasdrucks (P) mit einem Abgasdruck-Schwellwert (Pt(Ne, C/L)), der in Übereinstimmung mit Motor-Betriebsparame­ tern bestimmt wird, umfaßt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Verbrennungsmotor ein Dieselmotor (D) ist.