DE60101837T2

DE60101837T2 - Abgaspartikelfilter für Dieselmotor

Info

Publication number: DE60101837T2
Application number: DE2001601837
Authority: DE
Inventors: Kiyomu Endo
Original assignee: O Den Co Ltd
Current assignee: O Den Co Ltd
Priority date: 2000-11-22
Filing date: 2001-10-04
Publication date: 2004-11-18
Anticipated expiration: 2021-10-05
Also published as: DE60101837D1; US6953555B2; ATE258272T1; EP1211393B1; KR100484619B1; MXPA01011930A; CN1354320A; JP3573708B2; TW515867B; KR20020040560A; CN100402808C; NZ515490A; BR0105461A; AU7827401A; CA2358152A1; EP1211393A1; US20020060992A1; MY134149A; RU2001131533A; JP2002221023A

Description

Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Abgaspartikelfilter für einen Dieselmotor, und insbesondere einen Abgaspartikelfilter für einen Dieselmotor, der mittels Heizern und Filtern Abgaspartikel abfängt, die in einem Auslassgas eines Verbrennungsmotors wie z. B. eines Dieselmotors enthalten sind, die abgefangenen Partikel verbrennt, und die Partikel aus den Filtern beseitigt, um die Filter wiederzuverwenden oder zu erneuern.
Beschreibung des Stands der Technik
Ziel der Beschränkung von Automobil-Auslassgasen sind heutzutage Stickoxide (NOx), die hauptsächlich Kohlenstoff und Stickstoff enthalten und die als krebserzeugende Substanz eingestuft werden.
Auslassgase von Dieselfahrzeugen enthalten zahlreiche Kohlenstoffpartikel (sogenannter schwarzer Dampf oder Rauch). Wenn die Kohlenstoffpartikel durch eine Auslassleitung in die Luft gelangen, schweben sie lange Zeit in der Luft und fallen letztlich auf Hausflure und Straßen oder bleiben in Form von Ruß an Kleidung hängen. Gemäß neuen medizinischen Berichten absorbiert Kohlenstoff-Substanz verschiedene Materialien mit beträchtlichem Volumen, chemische Substanzen wie z. B. krebserzeugende Substanzen haften daher an den schwebenden Kohlenstoffpartikeln. Die von Menschen inhalierten Kohlenstoffpartikel gelangen in deren Körper und verursachen Krebs und Atemwegserkrankungen.
Wie oben beschrieben, ist es ein wichtiges Studiengebiet, nicht nur Stickoxide (NOx) zu begrenzen, sondern auch partikelförmige Materialien (PM), die von den Dieselfahrzeugen ausgestoßen werden. Zum Schutz der Umwelt vor Verschmutzung mit schwarzem Rauch wird ein Schwarzrauchabfangfilter vorgeschlagen, der mit einem Schwarzrauchbeseitigungsfilter ausgestattet ist, bestehend aus Metallfiber und wabenförmigen Elementen, welcher in den Auslass des Automobildieselmotors platziert wird (siehe Offenlegungsschriften der japanischen Gebrauchsmuster Sho61- 55114 und Sho61-84851). Wenn jedoch der Schwarzrauchbeseitigungsfilter dieses Typs lange Zeit verwendet wird, verstopft der Filter leicht mit den Partikeln des angesammelten Schwarzrauchs, was nachteiliger Weise einen Druckverlust erhöht.
Um dieses Problem des Verstopfens mit Schwarzrauch zu lösen, werden Abgasparfikelfilter für Dieselmotoren vorgeschlagen und beschrieben in den japanischen Patentoffenlegungsschriften Nr. Hei2-173310, Nr. Hei6-212954 und Nr. Hei8-193509.
Wie in 16 gezeigt, umfasst der Dieselmotor-Abgaspartikelfilter wie oben beschrieben einen zylindrischen Behälter 3 mit einem Einlass 1 und einem Auslass 2 für ein Abgas, einen Keramikheizer 4, der an einer Einlassseite innerhalb des zylindrischen Behälters 2 vorgesehen ist, einen Filter 5 aus porösem Schaum, der angrenzend an die Rückseite des Keramikheizers 4 platziert ist, sowie einen mit Katalysator versehenen Filter 6, der angrenzend an die Rückseite des porösen Schaumfilters 5 angeordnet ist.
Entsprechend der herkömmlichen Struktur des Dieselmotor-Abgaspartikelfilters, wie oben beschrieben, gelangt ein Abgas, das durch den Einlass 1 in den zylinderförmigen Behälter 3 eingelassen wird, in Kontakt mit dem Keramikheizer 4 und verbrennt. Unverbrannte Partikel werden im porösen Schaumfilter 5 und im mit Katalysator versehenen Filter 6 abgefangen, um die abgefangenen Partikel zu beseitigen. Zu diesem Zeitpunkt wird thermische Energie oder Hitze des Keramikheizers 4 und eines Abgases zum porösen Schaumfilter 5 geleitet, um die im porösen Schaumfilter 5 angesammelten unverbrannten Partikel zu verbrennen. Der stromabwärts des Keramikheizers 4 platzierte mit Katalysator versehene Filter 6 empfängt weniger Leitungswärme vom Keramikheizer 4 und vom Abgas, was die Temperatur des mit Katalysator versehenen Filters 6 erniedrigt. Der Katalysator, der in dem mit Katalysator versehenen Filter 6 montiert ist, beschleunigt die Verbrennung angesammelter Partikel, so dass viele abgefangene Partikel bei einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur verbrennen und ohne versehentliches Feuer beseitigt werden, was zu einer Wiederherstellung der Filterfunktion des mit Katalysator versehenen Filters 6 führt.
Da jedoch gemäß den herkömmlichen Dieselmotor-Abgaspartikelfilter der mit Katalysator versehene Filter 6 stromabwärts des Keramikheizers 4 platziert ist, neigt die Temperatur des mit Katalysator versehenen Filters 6 dazu, an einer stromaufwärtigen Seite hoch und einer stromabwärtigen Seite niedrig zu werden. Folglich bleiben einige Partikel (feine Partikel} unverbrannt, und der mit Katalysator versehene Filter 6 wird mit den unverbrannten Partikeln verstopft, was somit einen Druckverlust erhöht. In einigen Fällen wird eine große Menge von unverbrannten und angesammelten Partikeln im mit Katalysator versehenen Filter 6 entzündet und verursacht einen Schaden am mit Katalysator versehenen Filter 6.
Um keine unverbrannten Partikel im mit Katalysator versehenen Filter 6 zu belassen, besteht eine Gegenmaßnahme darin, die Hitze oder thermische Energie des Keramikheizers 4 derart zu erhöhen, dass die Temperatur am hinteren Endbereich des mit Katalysator versehenen Filters 6 auf eine Partikelzündtemperatur erhöht wird. Mit dieser Gegenmaßnahme jedoch steigt die Temperatur an der stromaufwärtigen Seite des Keramikheizers 4 über seine zulässige Temperatur hinaus an. Dies führt zum Drahtbruch und einer Verschlechterung der Haltbarkeit des Keramikheizers 4. Entsprechend den oben beschriebenen herkömmlichen Geräten muss der Keramikheizer 4 derart betrieben werden, dass man seine Hitzeerzeugung unter Kontrolle bekommt. Folglich besteht ein Problem darin, dass der im stromabwärtigen Endbereich des mit Katalysator versehenen Filters 6 platzierte Katalysator nicht ausreichend aktiviert wird, und in diesem Bereich unverbrannte Partikel verbleiben.
Aus der FR 2774422 kennt man ferner einen Abgaspartikelfilter für Dieselmotoren, umfassend einen elektrisch geheizten katalytischen Konverter, der mit einem Partikelfilter angeordnet ist.
Das Gerät weist eine Abgaseinlassöffnung und eine Abgasauslassöffnung für die Dieselabgase auf, um Partikel hieraus zu entfernen.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Im Hinblick auf das oben Genannte ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Dieselabgaspartikelfilter bereitzustellen, der in der Lage ist, eine Partikelabfang- und beseitungsrate zu erhöhen, den Katalysator mit niedriger elektrischer Leistung zu aktivieren, und es somit möglich ist, die abgefangenen Partikel zu verbrennen und entfernen, um eine Wiederverwendung des Filters sicherzustellen.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Abgaspartikelfilter für Dieselmotor bereitgestellt, umfassend:
einen zylinderförmigen Behälter mit einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung für ein Dieselmotorauslassgas;
einen an der Einlassöffnung im zylinderförmigen Behälter angeordneten metallischen Wärmeerzeugerkörper der gewalzten oder gefalteten Art; und
einen wärmebeständigen Filter, der in einer nachstehenden Stufe des metallischen Wärmeerzeugerkörpers angeordnet ist, um die Partikel im Dieselmotorauslassgas abzufangen, zu verbrennen und zu beseitigen,
wobei der metallische Wärmeerzeugerkörper mit einem ein Verbrennen der abgefangenen Partikel beschleunigenden Katalysator bedeckt ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der metallische Wärmeerzeugerkörper durch wirbelförmiges Walzen eines bandförmigen Metalls längs dessen Längsachse bzw. durch Falten des bandförmigen Metalls im Walzverfahren strukturiert, wobei das bandförmige Metall mehrere darin gebildete Durchgangslöcher aufweist.
Ferner ist in einer bevorzugten Ausführungsform der metallische Wärmeerzeugerkörper durch wirbelförmiges Walzen eines bandförmigen Metalls längs dessen Längsachse oder durch Falten des bandförmigen Metalls im Walzverfahren strukturiert, wobei das bandförmige Metall die Form einer länglichen Welle und mehrere darin gebildete Durchgangslöcher aufweist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der metallische Wärmeerzeugerkörper durch wirbelförmiges Walzen eines bandförmigen Metalls längs dessen Längsachse oder durch Falten des bandförmigen Metalls im Walzverfahren strukturiert, wobei das bandförmige Metall eine unregelmäßige Oberfläche, eine unregelmäßige Rückfläche sowie mehrere darin gebildete Durchgangslöcher aufweist.
Ferner hat in einer bevorzugten Ausführungsform der metallische Wärmeerzeugerkörper mehrere erste Durchgangslöcher mit einem einzigen bzw. mehreren über die Oberfläche des bandförmigen Metalls hinausragenden ersten Dornen sowie mehrere zweite Durchgangslöcher mit einem einzigen oder mehreren über die Rückfläche des bandförmigen Metalls hinausragenden zweiten Dornen.
Ferner hat in einer bevorzugten Ausführungsform der metallische Wärmeerzeugerkörper mehrere erste Durchgangslöcher mit einer einzigen oder mehreren ersten Seitenwänden, die derart angeordnet sind, dass sie aus der Oberfläche des bandförmigen Metalls über den ganzen Umfang der ersten Durchgangslöcher bzw. über einen Umfangsteil der ersten Durchgangslöcher herausragen, sowie mehrere zweite Durchgangslöcher mit einer einzigen oder mehreren zweiten Seitenwänden, die derart angeordnet sind, dass sie aus der Rückfläche des bandförmigen Metalls über den ganzen Umfang der zweiten Durchgangslöcher oder über einen Umfangsteil der zweiten Durchgangslöcher herausragen.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die ersten oder zweiten Dorne oder sämtliche oder ein Teil der ersten oder zweiten Seitenwände in einer freifliegenden Form gebildet, die sich von den Durchgangslöchern nach außen erstreckt.
Ferner sind in einer bevorzugten Ausführungsform die Dorne und die verschiedenartigen Wände in Zusammenhang mit einem oder mehreren Durchgangslöchern derart aufgebaut, dass sie den direkten Eintritt jedes Partikels durch die Einlassöffnung des zylinderförmigen Behälters in den metallischen Wärmeerzeugerkörper verhindern.
In einer bevorzugten Ausführungsform haben die ersten oder zweiten Durchgangslöcher Deckenabschnitte bzw. Traufen.
Ferner besteht in einer bevorzugten Ausführungsform der Katalysator hauptsächlich aus einer oder mehreren Verbindungen, die aus einer Gruppe aus α-Aluminiumoxid, β-Aluminiumoxid und γ-Aluminiumoxid gewählt sind.
Ferner enthält in einer bevorzugten Ausführungsform der Katalysator 68% bis 78% einer oder mehrerer Verbindungen, die aus der Gruppe aus α-Aluminiumoxid, β-Aluminiumoxid und γ-Aluminiumoxid gewählt sind.
Ferner besteht in einer bevorzugten Ausführungsform der Katalysator hauptsächlich aus einer oder mehreren Verbindungen, die aus der Gruppe aus a-Aluminiumoxid, (β-Aluminiumoxid und γ-Aluminiumoxid gewählt sind, und ferner aus wenigstens einem Stoff, der ausgewählt ist aus einer Gruppe aus Palladium, Rhodium, Ruthenium, Titan, Nickel, Eisen und Kobalt.
Ferner enthält in einer bevorzugten Ausführungsform der Katalysator hauptsächlich eine oder mehrere Verbindungen, die aus der Gruppe aus α-Aluminiumoxid, β-Aluminiumoxid und γ-Aluminiumoxid gewählt sind, enthält Ruthenium, und enthält ferner wenigstens eine Substanz ausgewählt aus einer Gruppe aus Lithiumzirkonat, Titanoxid und Kaliumkarbonat.
Ferner hat in einer bevorzugten Ausführungsform der wärmebeständige Filter einen Aufbau, der identisch jenem des metallischen Wärmeerzeugerkörpers ist, wenn der wärmebeständige Filter keinen Katalysator hat.
In einer bevorzugten Ausführungsform hat der wärmebeständige Filter einen mit Katalysator versehenen Filter, der an einer nachstehenden Stufe des wärmebeständigen Filters angeordnet ist.
Ferner ist in einer bevorzugten Ausführungsform der mit Katalysator versehene Filter ein kugeliger Filter mit eingebautem Katalysator, um die Verbrennung der abgefangenen Partikel zu beschleunigen.
Ferner ist in einer bevorzugten Ausführungsform der mit Katalysator versehene Filter ein kugeliger Filter, der Keramik oder Aluminiumoxid enthält, und einen eingebauten Katalysator aufweist, um die Verbrennung der abgefangenen Partikel zu beschleunigen.
Ferner hat in einer bevorzugten Ausführungsform der mit Katalysator versehene Filter eine Metallfiber, die in einer nachstehenden Stufe des mit Katalysator versehenen Filters angeordnet ist.
Ferner ist in einer bevorzugten Ausführungsform die Auslassöffnung für ein Dieselmotorauslassgas derart ausgelegt, dass ihre Öffnungsfläche weiter als jene der Einlassöffnung ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Abgaspartikelfilter für Dieselmotor bereitgestellt, umfassend mehrere Hauptkörper von Abgaspartikelfiltern, die im Aufbau identisch zu dem Dieselabgaspartikelfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 18 sind, wobei die Hauptkörper parallel angeordnet sind.
Bei Vorstehendem umfasst eine bevorzugte Ausführungsform ferner einen verzweigten Hohlabschnitt mit einer Einlassöffnung und N-Stücken (N ist eine natürliche Zahl größer 2) von Auslassöffnungen für ein Dieselauslassgas, einen hohlen Verbindungsabschnitt mit N-Stücken von Einlassöffnungen und einer Auslassöffnung für ein Dieselauslassgas, und N-Stücke der Abgaspartikelfilter-Hauptkörper sind zwischen den Auslassöffnungen des verzweigten Hohlabschnitts und den Einlassöffnungen des hohlen Verbindungsabschnitts derart zwischengelegt, dass sie miteinander kommunizieren.
Ferner hat in einer bevorzugten Ausführungsform der verzweigte Hohlabschnitt eine Anstoßplatte innerhalb des Abschnitts, damit die Geschwindigkeitsherabsetzung sowie die Zerstreuung des durch die Einlassöffnung eingelassenen Dieselabgases unterstützt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Auslassöffnung des hohlen Verbindungsabschnitts derart ausgelegt, dass ihre Öffnungsfläche weiter als jene der Einlassöffnung des verzweigten Hohlabschnitts ist.
Ferner enthält in einer bevorzugten Ausführungsform der Filter zwei oder drei Abgaspartikelfilter-Hauptkörper, die jeweils den gleichen Aufbau haben.
Ferner ist in einer bevorzugten Ausführungsform jeder der metallischen Wärmeerzeugerkörper innerhalb der N-Stücke von Abgaspartikelfilter-Hauptkörpern derart aufgebaut, dass deren EIN/AUS-Zustand selektiv gesteuert wird.
Ferner ist in einer bevorzugten Ausführungsform jedes der N-Stücke von metallischen Wärmeerzeugerkörpern, die je einzeln in den N-Stücken von Abgaspartikelfilter-Hauptkörpern installiert sind, derart aufgebaut, dass deren EIN/AUS-Zustand alternierend oder sequentiell in vorbestimmten Zeitintervallen umgeschaltet wird.
Ferner hat in einer bevorzugten Ausführungsform jedes der N-Stücke von Abgaspartikelfilter-Hauptkörpern einen stromaufwärtigen Wärmesensor und einen stromabwärtigen Wärmesensor, die jeweils nahe der Einlassöffnung bzw. der Auslassöffnung platziert sind, und wobei der EIN/AUS-Zustand der entsprechenden metallischen Wärmeerzeugerkörper basierend auf einer Temperaturdifferenz zwischen einer vom stromaufwärtsseitigen Wärmesensor erfassten stromaufwärtsseitigen Temperatur und einer vom stromabwärtsseitigen Wärmesensor erfassten stromabwärtsseitigen Temperatur gesteuert wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform, wenn die stromaufwärtsseitige Temperatur höher als die stromabwärtsseitige Temperatur ist, und ein Temperaturunterschied zwischen der stromaufwärtsseitigen Temperatur und der stromabwärtsseitigen Temperatur höher als ein erster voreingestellten Sollwert ist, wird der metallische Wärmeerzeugerkörper eingeschaltet, und wenn die stromabwärtsseitige Temperatur höher als die stromaufwärtsseitige Temperatur ist, und ein Temperaturunterschied zwischen der stromabwärtsseitigen Temperatur und der stromaufwärtsseitigen Temperatur höher als ein zweiter voreingestellter Sollwert ist, wird der metallische Wärmeerzeugerkörper sequentiell ausgeschaltet.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Filter N-Stücke von Partikelfilter-Hauptkörpern, die jeweils denselben Aufbau haben,
wobei dann, wenn sich der metallische Wärmeerzeugerkörper eines ersten unter den Partikelfilter-Hauptkörpern in einem EIN-Zustand befindet, die stromabwärtsseitige Temperatur, die dem ersten der Partikelfilter-Hauptkörper zugeordnet ist, höher als die stromaufwärtsseitige Temperatur wird, und wenn ein Temperaturunterschied zwischen diesen zwei Temperaturen größer als der zweite voreingestellte Sollwert ist, der metallische Wärmeerzeugerkörper ausgeschaltet wird, wobei dann, wenn die stromaufwärtsseitige Temperatur, die dem zweiten der Partikelfilter-Hauptkörper zugeordnet ist, höher als die stromabwärtsseitige Temperatur wird, und wenn ein Temperaturunterschied zwischen diesen zwei Temperaturen höher als der erste voreingestellte Sollwert ist, der metallische Wärmeerzeugerkörper eingeschaltet wird, und
wobei in Folge des EIN-Zustands, wenn die stromabwärtsseitige Temperatur, die dem zweiten Partikelfilter-Hauptkörper zugeordnet ist, höher als die stromaufwärtsseitige Temperatur wird, und wenn ein Temperaturunterschied zwischen diesen Temperaturen höher als der zweite voreingestellte Sollwert ist, der metallische Wärmeerzeugerkörper ausgeschaltet wird, und danach werden die EIN/AUS-Operationen sequentiell wiederholt.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegen der erste und/oder der zweite Sollwert zwischen 5°C und 15°C.
Ferner hat in einer bevorzugten Ausführungsform jeder der Partikelfilter-Hauptkörper Drucksensoren an vorbestimmten Stellen, und ein EIN-Zustand des entsprechenden metallischen Wärmeerzeugerkörpers wird basierend auf Erfassungsergebnissen der Drucksensoren gesteuert.
Ferner hat in einer bevorzugten Ausführungsform die Einlassöffnung jedes der Partikelfilter-Hauptkörper ein eingebautes Umschaltventil, und das Ventil wird derart gesteuert, dass es ausgeschaltet wird, wenn sich der metallische Wärmeerzeugerkörper in einem AUS-Zustand befindet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die obige und weitere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher werden, in denen:
1 eine modellhafte Querschnittsansicht ist, die einen schematischen Aufbau eines Dieselabgaspartikelfilters vom Zwei-Behälter-Typ gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine Vorderansicht des Dieselabgaspartikelfilters vom Zwei-Behälter-Typ ist;
3 eine Draufsicht eines mit Katalysator versehenen Heizers ist, mit dem der Dieselabgaspartikelfilter vom Zwei-Behälter-Typ aufgebaut ist;
4 eine vergrößerte Ansicht eines Metallheizers ist, mit dem der mit Katalysator versehene Heizer aufgebaut ist;
5 eine teilweise vergrößerte Ansicht ist, die einen Teil eines mit Katalysator versehenen Heizers gemäß einer Modifikation der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 eine teilweise vergrößerte Ansicht ist, die einen Teil eines mit Katalysator versehenen Heizers gemäß einer weiteren Modifikation der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 eine teilweise vergrößerte Ansicht ist, die einen Teil eines mit Katalysator versehenen Heizers gemäß noch einer weiteren Modifikation der vorliegenden Erfindung zeigt;
8 eine Ansicht des Betriebs gemäß noch einer weiteren Modifikation der vorliegenden Erfindung ist;
9 ein Flussdiagramm ist, das die Betriebsarbeitsschritte der ersten Ausführungsform zeigt;
10 eine Querschnittsansicht ist, die einen schematischen Aufbau eines Geräts vom Zwei-Behälter-Typ gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt;
11 eine Querschnittsansicht ist, die einen Dieselabgaspartikelfilter mit drei Behältern gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
12 eine Vorderansicht des Dieselabgaspartikelfilters vom Drei-Behälter-Typ gemäß der dritten Ausführungsform ist;
13 eine Perspektivansicht des Dieselabgaspartikelfilters vom Drei-Behälter-Typ gemäß der dritten Ausführungsform ist;
14 ein Flussdiagramm ist, das den Betrieb des Dieselabgaspartikelfilters vom Drei-Behälter-Typ gemäß der dritten Ausführungsform erläutert;
15 eine Ansicht der Modifikation der vorliegenden Erfindung ist; und
16 eine Ansicht zur Erläuterung einer Erfindung des Stands der Technik ist.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Beste Arten zum Ausführen der vorliegenden Erfindung werden detaillierter unter Verwendung verschiedener Ausführungsformen mit Bezug zu den beigefügten Zeichnungen beschrieben werden.
Ausführungsformen Erste Ausführungsform
1 ist eine Querschnittsansicht, die einen schematischen Aufbau eines Dieselabgaspartikelfilters vom Zwei-Behälter-Typ (nachfolgend als Zwei-Behälter-Typ Filter bezeichnet) gemäß der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt; 2 ist eine Vorderansicht des Zwei-Behälter-Typ Filters; 3 ist eine schematische Vorderansicht eines mit Katalysator versehenen Heizers, den der Zwei-Behälter-Typ Filter enthält; 4 ist eine vergrößerte Ansicht eines metallischen Heizers, den der mit Katalysator versehene Heizer enthält; 5 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht eines mit Katalysator versehenen Heizers entsprechend einer Modifikation; 6 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht eines mit Katalysator versehenen Heizers gemäß einer anderen Modifikation; 7 ist ein mit Katalysator versehener Heizer gemäß noch einer weiteren Modifikation; 8 ist eine erläuternde Ansicht eines Betriebs der Ausführungsform; und 9 ist ein Flussdiagramm, das Betriebsarbeitsschritte der Ausführungsform zeigt.
Der Zwei-Behälter-Typ Filter ist in einem Dieselfahrzeug montiert und verwendet. Wie in 1 gezeigt umfasst der Zwei-Behälter-Typ Filter hauptsächlich einen verzweigten Hohlabschnitt 7 mit einer Einlassöffnung 7c und zwei Auslassöffnungen 7a und 7b für ein Dieselauslassgas, einen hohlen Verbindungsabschnitt 8 mit zwei Einlassöffnungen 8a und 8b und einer Auslassöffnung 8c für ein Dieselauslassgas, und zwei Filterhauptkörper 9a, 9b (nachfolgend auch als Behälter bezeichnet) mit gleichem Aufbau, die mit den Auslassöffnungen 7a und 7b des verzweigten Hohlabschnitts 7 und den Einlassöffnungen 8a und 8b des hohlen Verbindungsabschnitts 8 kommunizieren. Eine Anstoßplatte S ist innerhalb des verzweigten Hohlabschnitts 7 derart angeordnet, dass sie die Strömungsgeschwindigkeit eines Dieselauslassgases verringert, das mit einer höheren Geschwindigkeit von der Einlassöffnung 7c eingeführt wird, und das Gas gleichförmig in die Auslassöffnungen 7a und 7b zerstreut.
Die Filterhauptkörper 9a bzw. 9b umfassen mit Katalysator versehene Heizer 14a und 14b mit einem Dreischicht-Abfangaufbau vom gewalzten Typ, sowie wärmebeständige Filter 15a und 15b und die mit Katalysator versehenen kugeligen Filter 16a und 16b, die in der oben beschriebenen Reihenfolge angeordnet sind. Diese mit Katalysator versehenen Heizer 14a und 14b, wärmebeständigen Filter 15a und 15b sowie mit Katalysator versehenen kugeligen Filter 16a und 16b sind in zylinderförmigen Behältern 13a und 13b untergebracht, die mit Einlassöffnungen 11a, 11b und Auslassöffnungen 12a, 12b für ein Dieselauslassgas versehen sind.
Die mit Katalysator versehenen Heizer 14a und 14b werden hergestellt, indem man beispielsweise eine Pressbearbeitung oder eine Walzpressbearbeitung an einer bandförmigen Metallplatte durchführt, wobei man eine (als Längswelle geformte) bandförmige Metallplatte 17 mit mehreren Durchgangslöchern h erhält, wie in 4 gezeigt. Dann wird die bandförmige Metallplatte 17 wirbelförmig gewalzt, wie in 3 gezeigt, und die gewalzte Platte wird mit einem Katalysator beschichtet, beispielsweise mittels eines Sprühverfahrens oder eines Eintauchverfahrens. Wie in einer vergrößerten Ansicht in 4 gezeigt, weist der gesamte Umfangsrand der bandförmigen Metallplatte 17 mehrere erste Durchgangslöcher ha mit einer ersten kreisförmigen Seitenwand Wa auf, die von einer Oberfläche des Umfangsrands zu einer Außenseite einer Oberflächenseite vorsteht, sowie mehrere zweite Durchgangslöcher hb mit einer zweiten kreisförmigen Seitenwand Wb, die von einer Rückfläche des Umfangsrands zu einer Außenseite einer Rückfläche vorsteht. Der Zweck der Bereitstellung der Durchgangslöcher h besteht in der Vergrößerung eines elektrischen Widerstands der bandförmigen Metallplatte 17, um sie als elektrischer Heizer zu verwenden, und darin, es den Dieselabgaspartikeln zu ermöglichen, sich entlang einer Radialrichtung der mit Katalysator versehenen Heizer 14a und 14b zu bewegen, was eine Kollisionsrate der Partikel mit den mit Katalysator versehenen Heizern 14a und 14b erhöht und eine Verweildauer der Partikel in den mit Katalysator versehenen Heizern 14a und 14b verlängert. Die erste kreisförmige Seitenwand Wa und die zweite kreisförmige Seitenwand Wb sind vorgesehen, um eine Verringerung einer Kontaktfläche aufgrund der Durchgangslöcher a zu ergänzen, eine Kollisionsrate der Partikel mit den mit Katalysator versehenen Heizern 14a und 14b zu erhöhen, die Dieselabgaspartikel davon abzuhalten, sich geradlinig vorwärts zu bewegen, um eine Verweilzeit der Partikel zu verlängern, und um ein Ablösen des Katalysators aufgrund eines darin strömenden Abgases zu vermeiden. Um ferner bei dieser Ausführungsform die Kollisionsrate der Dieselabgaspartikel mit dem Heizer zu vergrößern, wird jedes Partikel, das von den Einlassöffnungen 11a und 11b der zylindrischen Behälter 13a und 13b in Lücken der mit Katalysator versehenen Heizer 14a und 14b eingebracht wird, mit Bestimmtheit durch die Seitenwände Wa und Wb eines oder mehrerer Durchgangslöcher h an einer geradlinigen Ausbreitung gehindert.
Man beachte, dass es nicht erforderlich ist, die Seitenwände Wa und Wb auf dem gesamten Umfang jedes Durchgangslochs h bereitzustellen. Eine einzige oder mehrere Seitenwände können auf einem Teil des Umfangs jedes Durchgangslochs bereitgestellt werden. Vorzugsweise sind die Seitenwände mit einer freifliegenden Form gebildet, die sich vom Umfang nach außen erstreckt, um die Katalysatorablöseverhinderungsfunktion zu verbessern. Anstelle der Seitenwände Wa und Wb können Dorne mit hakenförmigen Vorsprüngen oder kragenförmigen Vorsprüngen verwendet werden. Erforderlichenfalls können diese Seitenwände Wa und Wb weggelassen werden. Diese Durchgangslöcher sind ferner gebildet durch Durchgangslöcher ha mit rinnenförmigen Decken Ca und Cb, wie in 5 gezeigt, durch Durchgangslöcher hb mit seitlich offenen Decken Ya und Yb, wie in 6 gezeigt, und durch Durchgangslöcher hc mit schrägen Decken Sa und Sb, wie in 7 gezeigt. Die Richtungen der traufenförmigen Decken Ca und Cb, der seitlich offenen Decken Ya und Yb und der schrägen Decken Sa und Sb sind vorzugsweise für verschiedene Fälle ausgewählt und bestimmt. Die Durchgangslöcher h, ha, hb und hc sind auf einer Metallplatte 17 vorzugsweise gemischt. Die Dichte der Durchgangslöcher wird willkürlich gewählt.
Vorzugsweise wird als Material für die bandförmige Metallplatte 17 eines gewählt, das hauptsächlich rostfreien Stahl und andere Materialien wie z. B. Aluminium, Kupfer und Nickel enthält. Vom Standpunkt der Stabilität und Dauerhaftigkeit einer Katalysatorfunktion aus gesehen, ist das bevorzugte Material eines, welches die Funktion des Katalysators und des Verbrennens von abgefangenen Partikeln beschleunigt, und seine Zusammensetzung ist hauptsächlich eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus einer Gruppe aus α-Aluminiumoxid, β-Aluminiumoxid und γ-Aluminiumoxid. Noch bevorzugter ist eines, das 68% bis 78% der Verbindungen enthält. Im Detail eignet sich ein Material, das hauptsächlich eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus α-Aluminiumoxid, β-Aluminiumoxid und γ-Aluminiumoxid enthält, und ferner wenigstens eines ausgewählt aus einer Gruppe aus Palladium, Rhodium, Ruthenium, Titan, Nickel, Eisen und Kobalt enthält, da es in seiner Katalysatorreaktivität hervorragend und in seinem Reaktionshitzeerzeugungswert hoch ist. Ferner ist ein weiteres bevorzugtes Material für die bandförmige Metallplatte 17 eines, das hauptsächlich eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus α-Aluminiumoxid, β-Aluminiumoxid und γ-Aluminiumoxid enthält, und ferner wenigstens eines aus Lithiumzirkonat, Titanoxid oder Kaliumkarbonat enthält, da es eine große Menge Reaktionswärme erzeugt. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Katalysator mit α-Aluminiumoxid: 73,0%, Luthenium: 18,0%, Lithiumzirkonat: 7,0%, Titanoxid: 1,7% sowie Kaliumkarbonat: 0,3% verwendet.
Die wärmebeständigen Filter 15a und 15b haben einen Aufbau identisch jenem des metallischen Wärmeerzeugerkörpers, ausser dass die Filter keinen Katalysator aufweisen. Diese wärmebeständigen Filter 15a und 15b sind an der Rückseite der mit Katalysator versehenen Heizer 14a und 14b platziert und über (nicht gezeigte) Isolatoren in Kontakt mit den mit Katalysator versehenen Heizern 14a und 14b, so dass sie die Partikel in einem Dieselabgas abfangen und verbrennen, um sie zu beseitigen.
Die kugeligen mit Katalysator versehenen Filter 16a und 16b haben kugelige Filter aus Keramik oder Aluminiumoxid und den Katalysator, um eine Verbrennung der abgefangenen Partikel zu beschleunigen. Die kugeligen mit Katalysator versehenen Filter 16a und 16b sind an der Rückseite der wärmebeständigen Filter 15a und 15b platziert und in Kontakt mit den wärmebeständigen Filtern 15a und 15b.
Als nächstes wird ein elektrischer Aufbau des Zwei-Behälter-Typ Filters gemäß der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform kurz erklärt werden.
Die mit Katalysator versehenen Heizer 14a und 14b sind dazu ausgelegt, über eine Batterie des Dieselfahrzeugs mit Elektrizität versorgt zu werden.
Wie in 8 gezeigt sind stromaufwärtsseitige Wärmesensoren Ua, Ub und stromabwärtsseitige Wärmesensoren Da, Db nahe den Einlassöffnungen 11a, 11b und den Auslassöffnungen 12a, 12b jeweiliger Filterhauptkörper 9a, 9b installiert. Wie beschrieben werden wird, wird der EIN/AUS-Zustand der entsprechenden mit Katalysator versehenen Heizer 14a oder 14b bestimmt auf der Basis des Temperaturunterschieds zwischen der durch die stromaufwärtsseitigen Wärmesensoren Ua, Ub erfassten stromaufwärtsseitigen Temperatur Tu, und der durch die stromabwärtsseitigen Wärmesensoren Da, Db erfassten stromabwärtsseitigen Temperatur Td. D. h., wenn die stromaufwärtsseitige Temperatur Tu höher als die stromabwärtsseitige Temperatur Td ist, und der Temperaturunterschied (Tu – Td) über dem ersten Sollwert liegt (vorzugsweise hat er einen Bereich von 5°C bis 15°C; in diesem Fall beträgt er 5°C), wird der mit Katalysator versehene Heizer 14a oder 14b vom AUS-Zustand in den EIN-Zustand geschaltet. Wohingegen dann, wenn die stromabwärtsseitige Temperatur Td höher als die stromaufwärtsseitige Temperatur Tu ist, und der Temperaturunterschied (Td – Tu) über dem zweiten Sollwert liegt (vorzugsweise ist er in einem Bereich von 5°C bis 15°C; in diesem Fall ist er 5°C), so wird der mit Katalysator versehene Heizer 14a oder 14b vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand umgeschaltet. Im Prinzip wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform entweder der mit Katalysator versehene Heizer 14a oder 14b wegen der Batterieleistung EIN geschaltet. Auf diese Weise werden die Heizer alternierend EIN geschaltet. Die Heizer können gleichzeitig einen AUS-Zustand annehmen.
Wenn der mit Katalysator versehene Heizer 14a oder 14b in einen AUS-Zustand gebracht wird, und der Temperaturunterschied (Tu – Td) den ersten Sollwert erreicht, wird der mit Katalysator versehene Heizer 14a oder 14b dann vom AUS-Zustand in den EIN-Zustand umgeschaltet. Der Grund für dieses Umschalten ist wie folgt:
Wenn der mit Katalysator versehene Heizer 14a oder 14b in einem AUS-Zustand ist, ist die Katalysatoraktivität niedrig und schwach, so dass viele unverbrannte Partikel erzeugt werden. Folglich wird der kugelige mit Katalysator versehene Filter 16a oder 16b auf der stromabwärtigen Seite verstopft, was einen Anstieg eines hinteren Drucks verursacht, und daher besteht die Gefahr einer Beschädigung des einem Motor und einem Auslass zugeordneten Systems. In dieser Situation wird eine Temperatur an der stromaufwärtigen Seite, die anfänglich die Hitze eines Dieselauslassgases empfängt, höher als jene an der stromabwärtigen Seite. Der Temperaturunterschied (Tu – Td) steigt mit Verlauf der Zeit. Wenn im Hinblick hierauf der Temperaturunterschied (Tu – Td), der erfasst wird durch Verwendung der stromaufwärtsseitigen Wärmesensoren Ua, Ub und der stromabwärtsseitigen Wärmesensoren Da, Db über dem ersten Sollwert liegt, so wird bestimmt, dass sich eine Verstopfung aufbaut im stromabwärtsseitigen kugeligen mit Katalysator versehenen Filter 16a oder 16b. Der mit Katalysator versehene Heizer 14a oder 14b wird dann von einem AUS-Zustand in einen EIN-Zustand umgeschaltet, um unverbrannte Partikel zu verbrennen und beseitigen, die im kugeligen mit Katalysator versehenen Filter 16a oder 16b abgefangen wurden.
In einem Fall, wo der mit Katalysator versehene Heizer 14a oder 14b in einem EIN-Zustand ist, und ein Temperaturunterschied (Td – Tu) den zweiten Sollwert erreicht, wird der mit Katalysator versehene Heizer 14a oder 14b von einem EIN-Zustand in einen AUS-Zustand umgeschaltet. Der Grund für dieses Umschalten wird nachfolgend beschrieben werden:
Wenn der mit Katalysator versehene Heizer 14a oder 14b in einem EIN-Zustand ist, empfängt der Heizer ein Dieselauslassgas mit einer hohen Temperatur, verursacht durch eine Katalysatorreaktionswärme, und empfängt ferner eine Leitungswärme vom mit Katalysator versehenen Hochtemperaturheizer 14. Dies führt dazu, dass die stromabwärtige Seite eine höhere Temperatur als die stromaufwärtige Seite hat. Der Temperaturunterschied (Td – Tu) neigt, dazu, mit Verlauf der Zeit anzusteigen. Zur Lösung dieses Problems wird dann, wenn festgestellt wird, dass der Temperaturunterschied (Td – Tu), der erfasst wird unter Verwendung der stromabwärtsseitigen Wärmesensoren Da, Db und der stromaufwärtsseitigen Wärmesensoren Ua, Ub, über dem zweiten Sollwert liegt, bestimmt, dass der Katalysator zu stark aktiviert ist. Der mit Katalysator versehene Heizer 14a oder 14b wird dann von einem EIN-Zustand in einen AUS-Zustand umgeschaltet, um eine thermische Beschädigung von Komponententeilen des mit Katalysator versehenen Heizers 14a oder 14b zu vermeiden.
Gemäß dem Dieselfahrzeug mit dem Zwei-Behälter-Typ Filter mit dem obigen Aufbau schaltet zum Zeitpunkt eines Kaltstarts ein (nicht gezeigter) Steuerabschnitt nur den mit Katalysator versehenen Heizer 14a ein, der in einem Filterhauptkörper aufgenommen ist, beispielsweise dem Filterhauptkörper 9a. Zu diesem Zeitpunkt wird ein anderer mit Katalysator versehener Heizer, der Heizer 14b, der in einem anderen Filterhauptkörper 9b aufgenommen ist, weiterhin in einem AUS-Zustand gehalten (siehe Schritt S1 in 9).
Folglich wird der mit Katalysator versehene Heizer 14a beheizt, und der Katalysator wird aktiviert. Wenn in diesem Zustand in einem Dieselabgas enthaltene Partikel den mit Katalysator versehenen Heizer 14a kontaktieren und in diesem Heizer abgefangen werden, so werden die feinen Partikel mit Hilfe einer Hitze verbrannt und beseitigt, die durch die Reaktion mit dem Katalysator erzeugt wird. Wenn Partikel mit den ersten und zweiten kreisförmigen Seitenwänden Wa, Wb und den Decken Ca, Cb, Ya, Yb, Sa und Sb kollidieren, auf denen der Katalysator angebracht ist, so werden die Partikel verbrannt und beseitigt. Die Partikel, die die Seitenwände Wa, Wb und die ersten und zweiten kreisförmigen Decken Ca, Cb, Ya, Yb, Sa und Sb berührt haben, jedoch nicht abgefangen wurden, werden reflektiert, und bewegen sich durch die Durchgangslöcher von Lücke zu Lücke. Diese Bewegung vergrößert die Chancen oder die Wahrscheinlichkeit, dass die feinen Partikel den mit Katalysator versehenen Heizer 14 kontaktieren. Folglich steigt ein Partikelkontaktverhältnis verglichen mit dem eines herkömmlichen Filters beträchtlich, und die Verbrennungswahrscheinlichkeit steigt ebenfalls. Die Zahl unverbrannter Partikel, die ohne anzuhalten durch den mit Katalysator versehenen Heizer 14a gelangen, sinkt daher. Die unverbrannten Partikel, die durch den mit Katalysator versehenen Heizer 14a hindurch gelangen, werden durch den wärmebeständigen Filter 15a abgefangen, und sie werden entzündet, verbrannt und beseitigt. Dies wird durch den wärmebeständigen Filter 15a verursacht, der eine höhere Temperatur als der mit Katalysator versehene Heizer 14a hat, da er ein Dieselabgas mit einer hohen Temperatur aufgrund einer Katalysatorreaktionswärme sowie eine Leitungswärme vom mit Katalysator versehenen Hochtemperaturheizer 14a empfängt. Dennoch existieren weiterhin unverbrannte Partikel, die durch den wärmebeständigen Filter 15a hindurch gelangen oder hindurch schlüpfen. Wenn solche unverbrannten Partikel den kugeligen mit Katalysator versehenen Filter 16a kontaktieren, der durch ein heisses Dieselabgas aktiviert ist, werden sie verbrannt und beseitigt. Ein durchgeführter Leistungsfähigkeitstest zeigt, dass mehr als 80% der Partikel beseitigt werden.
Hinsichtlich des Filterhauptkörpers 9a, der mit dem mit Katalysator versehenen Heizer 14a versehen ist, der in einem EIN-Zustand ist, hat die stromabwärtige Seite, die einem heissen Dieselabgas ausgesetzt ist, eine höhere Temperatur als die stromaufwärtige Seite, und der Temperaturunterschied (Td – Tu) steigt mit Verlauf der Zeit. Wenn der Temperaturunterschied (Td – Tu), der erfasst wird durch den stromabwärtsseitigen Wärmesensor Da und den stromaufwärtsseitigen Wärmesensor Ua, über 5°C beträgt, dem voreingestellten zweiten Sollwert (Schritt S2), so schaltet ein Steuerabschnitt den mit Katalysator versehenen Heizer 14a AUS (Schritt S3). Folglich wird eine Überaktivierung des Katalysators vermieden, und eine thermische Beschädigung der strukturellen Teile des mit Katalysator versehenen Heizers 14a und andere Teile kann verhindert werden.
Andererseits wird der mit Katalysator versehene Heizer 14b in einem anderen Filterhauptkörper 9b in einem AUS-Zustand gehalten (Schritt S1), und der Katalysator schafft es nicht, seine Aktivierungstemperatur zu erreichen. Aus diesem Grund strömen zahlreiche unverbrannte Partikel zur stromabwärtigen Seite und geraten in Kontakt, um im wärmebeständigen Filter 15b und dem kugeligen mit Katalysator versehenen Filter 16b abgefangen zu werden. Zu diesem Zeitpunkt jedoch ist die Temperatur des wärmebeständigen Filters 15b und des kugeligen mit Katalysator versehenen Filters 16b niedriger als eine Verbrennungstemperatur unverbrannter Partikel, und daher werden die abgefangenen unverbrannten Partikel nicht verbrannt und werden nicht beseitigt. Folglich nimmt ein Verstopfungszustand des wärmebeständigen Filters 15b und des kugeligen mit Katalysator versehenen Filters 16b zu und baut sich auf. In thermischen Verhältnissen ausgedrückt wird die Temperatur der stromaufwärtigen Seite, die zuerst eine Wärme eines Dieselabgases empfängt, höher als bei der stromabwärtigen Seite, wie oben beschrieben, und der Temperaturunterschied (Tu – Td) steigt im Verlauf der Zeit. Wenn der Temperaturunterschied, der bestimmt und erfasst wird durch den stromaufwärtsseitigen Wärmesensor Ub und den stromabwärtsseitigen Wärmesensor Db, über dem ersten Sollwert liegt (Schritt S4), so urteilt der Steuerabschnitt, dass eine Verstopfung im kugeligen mit Katalysator versehenen Filter 16b an der stromabwärtigen Seite fortgeschritten ist, und ein AUS-Zustand des mit Katalysator versehenen Heizers 14b wird in einen EIN-Zustand umgeschaltet (Schritt S5). Folglich erreicht eine Temperatur eines Katalysators im mit Katalysator versehenen Heizer 14b ihren Aktivierungswert, so dass die in Kontakt mit dem Katalysator gelangenden Partikel verbrannt werden und eine Temperatur eines Dieselabgases schlagartig ansteigt.
Die stromabwärtige Seite ist einem heissen Dieselabgas ausgesetzt und geheizt, und viele der unverbrannten Partikel, die abgefangen werden im kugeligen mit Katalysator versehenen Filter 16b, und andere werden verbrannt und beseitigt. Folglich kann ein Anstieg im hinteren Druck vermieden werden, der die Motoreffizienz senkt und Schaden am Auspuffsystem verursacht.
Der Steuerabschnitt überwacht weiterhin den Temperaturunterschied (Td – Tu) zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite im Filterhauptkörper 9b im Schritt S6. Wenn der Filterhauptkörper 9b mit dem mit Katalysator versehenen Heizer 14b in seinem EIN-Zustand ist, so ist die stromabwärtige Seite stärker dem Dieselabgas mit einer höheren Temperatur ausgesetzt als die stromaufwärtige Seite, so dass der Temperaturunterschied (Td – Tu) im Verlauf der Zeit steigt.
Wenn der Temperaturunterschied (Td – Tu), der erfasst und bestimmt wird durch den stromabwärtsseitigen Wärmesensor Db und den stromaufwärtsseitigen Wärmesensor Ub, über dem voreingestellten zweiten Sollwert (5°C) liegt (Schritt S6), so wird der mit Katalysator versehene Heizer 14b in einen AUS-Zustand umgeschaltet (Schritt S7). Somit vermeidet man eine Überaktivierung des Katalysators und eine thermische Beschädigung struktureller Teile des mit Katalysator versehenen Heizers 14b.
Als nächstes schreitet der Steuerabschnitt zu Schritt S8 fort und prüft erneut den Temperaturunterschied (Tu – Td) zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite im Filterhauptkörper 9a. Im Filterhauptkörper 9a ist der mit Katalysator versehene Heizer 14a in einen AUS-Zustand umgeschaltet worden (Schritt S3), und der Katalysator kühlt ab auf ein Niveau unterhalb seiner Aktivierungstemperatur. Folglich strömen viele der unverbrannten Partikel zur stromabwärtigen Seite, gelangen in Kontakt und werden abgefangen im wärmebeständigen Filter 15a und im kugeligen mit Katalysator versehenen Filter 16a. In diesem Zustand jedoch sind dieser wärmebeständiger Filter 15a und dieser kugelige mit Katalysator versehene Filter 16a kälter als die Verbrennungstemperatur von Dieselabgaspartikeln, so dass die abgefangenen und unverbrannten Partikel nicht verbrannt und nicht beseitigt werden, was zu einem Fortschreiten der Verstopfung im wärmebeständigen Filter 15a und im kugeligen mit Katalysator versehenen Filter 16a führt. Ferner wird, wie oben beschrieben, die stromaufwärtige Seite, die anfänglich der Hitze eines Dieselabgases ausgesetzt ist, heisser als die stromabwärtige Seite, so dass der Temperaturunterschied (Tu – Td) im Verlauf der Zeit zunimmt.
Wenn der Temperaturunterschied (Tu – Td), der erfasst wird durch den stromaufwärtsseitigen Wärmesensor Ua und den stromabwärtsseitigen Wärmesensor Da, über dem ersten Sollwert liegt (Schritt S8), so urteilt der Steuerabschnitt, dass eine Verstopfung fortschreitet im stromabwärtsseitigen mit Katalysator versehenen kugeligen Filter 16a und anderen, und schaltet den mit Katalysator versehenen Heizer 14a von einem AUS-Zustand in einen EIN-Zustand (Schritt S9). Als Folge erreicht die Temperatur eines Katalysators in dem mit Katalysator versehenen Heizer 14a erneut ihren Aktivierungswert, so dass die kontaktierenden Partikel verbrannt werden und die Temperatur des Dieselabgases schlagartig ansteigt. Die stromabwärtige Seite wird geheizt, da sie einem heissen Dieselabgas ausgesetzt ist, so dass eine große Menge von unverbrannten Partikeln, die abgefangen wurden im kugeligen mit Katalysator versehenen Filter 16a und anderen, verbrannt und entfernt werden. Somit wird ein Anstieg im hinteren Druck vermieden, der eine Motorleistung senkt und Schaden am Auspuffsystem verursacht. Anschließend wird zu Schritt S2 zurückgekehrt, und die obigen Operationen werden wiederholt.
Gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein geeigneter Katalysator verwendet, und die mit Katalysator versehenen Heizer 14a, 14b, die mit einer ausgeklügelten Oberflächenöffnungsform versehen sind, werden verwendet, und es ist möglich, ein Ansammlungs- oder Abfangverhältnis der Partikel zu erhöhen. Zudem sind der Katalysator und der Heizer integral aufgebaut, so dass es möglich ist, eine Hochgeschwindigkeitsabfolge bezüglich einer Temperaturänderung des Katalysators zu erhalten, und eine Batterielast zu senken, was die für das Gerät erforderliche elektrische Leistung senkt. In anderen Worten, eine niedrige Leistung ist in der Lage, den Katalysator zu aktivieren, und folglich können die abgefangenen Partikel mit höherer Sicherheit verbrannt und beseitigt werden. Wegen der Zwei-Behälter-Struktur, und da diese mit Katalysator versehenen Heizer 14a, 14b alternativ verwendet werden, ist eine einem Heizer auferlegte Last gering, und die Lebensdauer des Filters wird beträchtlich verbessert.
Zweite Ausführungsform
10 ist eine Querschnittsansicht, die einen schematischen Aufbau eines Zwei-Behälter-Typ Filters gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt. Strukturen des Zwei-Behälter-Typ Filters der zweiten Ausführungsform, die von jenen der ersten Ausführungsform sehr verschieden sind, werden nachfolgend beschrieben. Filter 18a, 18b aus Metallfiber sind an der Rückseite der kugeligen mit Katalysator versehenen Filter 16a, 16b platziert, was zu einem Filter mit einer vierstufigen Abfangstruktur führt. Die Herstellung des Filters mit dieser Vierstufenstruktur erlaubt es, davon auszugehen, dass ein Feinpartikelbeseitigungsverhältnis ausserordentlich erhöht oder verbessert wird.
Dritte Ausführungsform
11 ist eine Querschnittsansicht, die einen schematischen Aufbau eines Dieselpartikelfilters vom Drei-Behälter-Typ gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt (nachfolgend als Drei-Behälter-Typ Filter bezeichnet); 12 ist eine Vorderansicht des Drei-Behälter-Typ Filters; 13 ist eine Perspektivansicht des Drei-Behälter-Typ Filters, und 14 ist ein Flussdiagramm, das die Operationen der dritten Ausführungsform erläutert.
Der strukturelle Unterschied der dritten Ausführungsform gegenüber der zweiten Ausführungsform ist, dass ein Behälter, ein Filterhauptkörper 9c, zu den Filterhauptkörpern 9a, 9b hinzugefügt ist, was zu einer Drei-Behälter-Struktur führt.
Wenn ein Dieselfahrzeug, das mit der obigen Drei-Behälter-Struktur versehen ist, einem Kaltstart unterworfen wird, schaltet ein Steuerabschnitt beispielsweise einen mit Katalysator versehenen Heizer 14a, der innerhalb des Filterhauptkörpers 9a platziert ist, in einen EIN-Zustand. Andere mit Katalysator versehene Heizer 14a, 14c innerhalb der Filterhauptkörper 9a, 9c werden in ihrem AUS-Zustand gehalten (Schritt P1 in 14). Dann wird ein mit Katalysator versehene Heizer 14a geheizt, was den Katalysator aktiviert. Wenn Partikel in einem Dieselauslassgas den mit Katalysator versehenen Heizer 14a berühren und in ihm abgefangen werden, werden sie entzündet und verbrannt, und zwar mit Hilfe von aufgrund einer Reaktion mit dem Katalysator erzeugter Wärme, und werden somit beseitigt. Aufgrund einer Verbrennung der Partikel wird das Dieselauslassgas geheizt, was den wärmebeständigen Filter 15a, einen mit Katalysator versehenen kugeligen Filter 16a bzw. einen Metallfiberfilter 18a an der stromabwärtigen Seite heizt. Wenn die Partikel den mit Katalysator versehenen Heizer 14a, den wärmebeständigen Filter 15a, den mit Katalysator versehenen kugeligen Filter 16a oder den Metallfiberfilter 18a berühren, werden die Feinpartikel verbrannt und beseitigt. Als Folge werden mehr als 80% der Partikel beseitigt.
Was hingegen den Filterhauptkörper 9a betrifft, der mit dem mit Katalysator versehenen Heizer 14a in einem EIN-Zustand versehen ist, so ist die stromabwärtige Seite, die einem Hochtemperatur-Dieselabgas ausgesetzt ist, stärker erhitzt als eine stromaufwärtige Seite, und ein Temperaturunterschied wird im Verlauf der Zeit groß. Um zu verhindern, dass der Temperaturunterschied (Td – Tu), der durch einen stromabwärtsseitigen Wärmesensor Da und einen stromaufwärtsseitigen Wärmesensor Ua erfasst wird, über einen voreingestellten (Schritt P2) zweiten Sollwert von 5°C ansteigt, schaltet der Steuerabschnitt den mit Katalysator versehenen Heizer 14a ein (Schritt P3). Somit wird eine Überaktivierung des Katalysators und eine thermische Beschädigung struktureller Teile des mit Katalysator versehenen Heizers 14a und anderer vermieden.
Als nächstes geht eine Steuerung des Steuerabschnitts zum Schritt P4 weiter und überwacht erneut den Temperaturunterschied (Tu – Td) zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite im Filterhauptkörper 9b. Zu diesem Zeitpunkt ist der mit Katalysator versehene Heizer 14b im Filterhauptkörper 9b in einem AUS-Zustand gehalten (Schritt P1), so dass eine Temperatur des Katalysators unter seiner Aktivierungstemperatur gehalten wird. Folglich strömen viele unverbrannte Partikel zur stromabwärtigen Seite, und um abgefangen und angesammelt zu werden, kontaktieren sie einen wärmebeständigen Filter 15b, einen mit Katalysator versehenen kugeligen Filter 16b und einen Metallfiberfilter 18b. Da jedoch die Temperaturen des wärmebeständigen Filters 15b, des mit Katalysator versehenen kugeligen Filters 16b und des Metallfiberfilters 18b niedriger als die Dieselpartikelverbrennungstemperatur ist, werden die abgefangenen, jedoch unverbrannten Partikel nicht verbrannt und beseitigt. Folglich entsteht ein Verstopfungszustand im wärmebeständigen Filter 15b und im mit Katalysator versehenen kugeligen Filter 16b. In thermischer Hinsicht, wie oben beschrieben, empfängt die stromaufwärtige Seite anfänglich thermische Energie eines Dieselauslassgases, das auf ein höheres Niveau erhitzt ist als jenes der stromabwärtigen Seite, und der Temperaturunterschied (Tu – Td) steigt im Verlauf der Zeit an.
Wenn der Temperaturunterschied (Tu – Td), der erfasst und bestimmt wird durch einen stromaufwärtsseitigen Wärmesensor Ub und einen stromabwärtsseitigen Wärmesensor Db, über einem ersten Sollwert liegt (Schritt P4), so bestimmt ein Steuerabschnitt, dass ein Verstopfungszustand im mit Katalysator versehenen kugeligen Filter 16b und anderen an der stromabwärtigen Seite zunimmt, und schaltet den AUS-Zustand des mit Katalysator versehenen Heizers 14b in einen EIN-Zustand um (Schritt P5). Somit erreicht der Katalysator im mit Katalysator versehenen Heizer 14b seine Aktivierungstemperatur, verbrennt die kontaktierenden Partikel, und erhöht schlagartig die Temperatur des Dieselauslassgases. Die stromabwärtige Seite ist einem heissen Dieselabgas ausgesetzt, und ihre Temperatur steigt an, was zu einem Verbrennen und Beseitigen eines großen Volumens unverbrannter Partikel führt, die im mit Katalysator versehenen kugeligen Filter 16b und anderen abgefangen wurden. Folglich ist es möglich, vorher zu verhindern, dass ein hinterer Druck anzeigt, was die Motoreffizienz senken und Schaden am Auslasssystem verursachen würde.
Im nächsten Schritt von Schritt P6 überwacht der Steuerabschnitt weiterhin den Temperaturunterschied (Td – Tu) zwischen der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Seite im Filterhauptkörper 9b. Wie oben beschrieben ist die stromabwärtige Seite des Filterhauptkörpers 9b, dessen mit Katalysator versehener Heizer 14b in einem EIN-Zustand ist, einem heisseren Dieselabgas ausgesetzt als die stromaufwärtige Seite, so dass der Temperaturunterschied (Tu – Td) im Verlauf der Zeit ansteigt. Wenn der Temperaturunterschied (Tu – Td), der erfasst und bestimmt wird durch den stromabwärtsseitigen Wärmesensor Db und den stromaufwärtsseitigen Wärmesensor Ub, über den voreingestellten zweiten Sollwert von 5°C steigt, schaltet der Steuerabschnitt den mit Katalysator versehenen Heizer 14b aus (Schritt P7). Daher wird eine Überaktivierung des Katalysators und eine thermische Beschädigung der strukturellen Teile des mit Katalysator versehenen Heizers 14b und anderer vermieden.
Im nächsten Schritt P8 überwacht der Steuerabschnitt einen Temperaturunterschied (Tu – Td) zwischen der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Seite im Filterhauptkörper 9c. Zu diesem Zeitpunkt ist der mit Katalysator versehene Heizer 14c im Filterhauptkörper 9c in einem AUS-Zustand (Schritt P1), so dass der Katalysator auf einer Temperatur unterhalb seiner Aktivierungstemperatur gehalten wird. Folglich strömt ein großes Volumen von unverbrannten Partikeln zur stromabwärtigen Seite, und sie treten in Kontakt mit und werden abgefangen in einem wärmebeständigen Filter 15c, einem mit Katalysator versehenen kugeligen Heizer 16c bzw. einem Metallfiberfilter 18c, die in diesem Zustand eine Temperatur unterhalb der Dieselpartikelverbrennungstemperatur haben, so dass die abgefangenen unverbrannten Partikel nicht verbrannt und beseitigt werden. Folglich entsteht eine Verstopfungssituation des wärmebeständigen Filters 15c und des mit Katalysator versehenen kugeligen Filters 16c. In thermischer Hinsicht, wie oben beschrieben, steigt eine Temperatur einer stromaufwärtigen Seite, die anfänglich einem heissen Dieselabgas ausgesetzt ist, über jene der stromabwärtigen Seite, und der Temperaturunterschied (Tu – Td) steigt im Verlauf der Zeit. Wenn ein Temperaturunterschied (Tu – Td), der erfasst und bestimmt wird durch einen stromaufwärtsseitigen Wärmesensor Uc und einen stromabwärtsseitigen Wärmesensor Dc, über den ersten Sollwert ansteigt (Schritt P8), so urteilt der Steuerabschnitt, dass ein Verstopfungszustand des mit Katalysator versehenen kugeligen Filters 16c und anderer auf der stromabwärtigen Seite zunimmt, und schaltet den AUS-Zustand des mit Katalysator versehenen Heizers 14c in einen EIN-Zustand um (Schritt P9). Folglich erreicht eine Temperatur eines Katalysators im mit Katalysator versehenen Heizer 14c ihren Aktivierungswert, verbrennt die kontaktierenden Partikel, und erhöht schlagartig die Temperatur eines Dieselauslassgases. Die stromabwärtige Seite ist einem heissen Dieselabgas ausgesetzt, und ihre Temperatur steigt, so dass ein großes Volumen unverbrannter Partikel, die im mit Katalysator versehenen kugeligen Filter 16c und anderen angesammelt werden, verbrannt und beseitigt werden. Es ist möglich, einen Anstieg eines hinteren Drucks zu vermeiden, was eine Verringerung der Motoreffizienz und Schaden am Auslasssystem verursachen würde.
Im nächsten Schritt P10 überwacht der Steuerabschnitt weiterhin einen Temperaturunterschied (Td – Tu) zwischen der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Seite im Filterhauptkörper 9c. Nun ist die stromabwärtige Seite im Filterhauptkörper 9c, die versehen ist mit dem mit Katalysator versehenen Heizer 14c in einem EIN-Zustand, einem Dieselabgas mit einer höheren Temperatur als die stromaufwärtige Seite ausgesetzt, und der Temperaturunterschied (Td – Tu) steigt im Verlauf der Zeit an. Wenn ein Temperaturunterschied (Td – Tu), der erfasst und bestimmt wird durch den stromabwärtsseitigen Wärmesensor Dc und den stromaufwärtsseitigen Wärmesensor Uc, über den voreingestellten zweiten Sollwert von 5°C ansteigt (Schritt P10), so schaltet der Steuerabschnitt den mit Katalysator versehenen Heizer 14c in einen AUS-Zustand um (Schritt P11). Folglich wird der Katalysator nicht überaktiviert, und eine thermische Beschädigung struktureller Teile des mit Katalysator versehenen Heizers 14c und anderer wird vermieden.
Zu Schritt P12 weitergehend überwacht der Steuerabschnitt erneut einen Temperaturunterschied (Tu – Td) zwischen der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Seite im Filterhauptkörper 9a. Der mit Katalysator versehene Heizer 14a im Filterhauptkörper 9a ist in einen AUS-Zustand umgeschaltet worden (Schritt P3), und der Katalysator ist auf eine Temperatur unterhalb seiner Aktivierungstemperatur abgekühlt. Als Folge strömt ein großes Volumen unverbrannter Partikel zur stromabwärtigen Seite, und sie werden im wärmebeständigen Filter 15a und im mit Katalysator versehenen kugeligen Filter 16a abgefangen. Allerdings haben in dieser Situation der wärmebeständige Filter 15a und der mit Katalysator versehene kugelige Filter 16a eine Temperatur unterhalb einer Dieselpartikelverbrennungstemperatur, und daher werden die abgefangenen unverbrannten Partikel nicht verbrannt und beseitigt, was zu einem Fortschreiten des Verstopfungszustands im wärmebeständigen Filter 15a und im mit Katalysator versehenen kugeligen Filter 16a führt. Ausserdem ist in dieser Situation, wie oben beschrieben, die stromaufwärtige Seite, die anfänglich einer thermischen Energie eines Dieselauslassgases ausgesetzt ist, auf ein Niveau höher als die stromabwärtige Seite geheizt, und der Temperaturunterschied (Tu – Td) steigt im Verlauf der Zeit.
Wenn ein Temperaturunterschied (Tu – Td), der erfasst und bestimmt wird durch den stromaufwärtsseitigen Wärmesensor Ua und den stromabwärtsseitigen Wärmesensor Da, über dem ersten Sollwert liegt (Schritt P12), so urteilt der Steuerabschnitt, dass ein Verstopfungszustand fortschreitet im mit Katalysator versehenen kugeligen Filter 16a auf der stromabwärtigen Seite, und schaltet einen AUS-Zustand des mit Katalysator versehenen Heizers 14a in einen EIN-Zustand (Schritt P13). Somit erreicht der Katalysator im mit Katalysator versehenen Heizer 14a erneut seine Aktivierungstemperatur, verbrennt die kontaktierenden Partikel, und folglich steigt eine Temperatur eines Dieselabgases schlagartig an. Die stromabwärtige Seite ist dann einem heissen Dieselabgas ausgesetzt, so dass viele unverbrannte Partikel verbrannt und beseitigt werden, die im mit Katalysator versehenen kugeligen Filter 16a und anderen abgefangen werden. Folglich kann verhindert werden, dass ein hinterer Druck ansteigt, was eine Motoreffizienz verringern und Schaden am Auslasssystem verursachen würde. Hiernach wird zu Schritt P2 zurückgekehrt, und verschiedene oben beschriebene Schritte werden wiederholt.
Wie oben beschrieben wird gemäß der dritten Ausführungsform ein geeigneter Katalysator verwendet, und eine ausgeklügelte Gestaltung wird bei der Oberflächenlochform der mit Katalysator versehenen Heizer 14a, 14b und 14c eingesetzt, so dass es möglich ist, ein Partikelabfangverhältnis zu erhöhen. Da der Katalysator und der Heizer integral aufgebaut sind, ist es möglich, eine Hochgeschwindigkeitsfolge hinsichtlich einer Katalysatortemperatur zu erhalten, was eine Last an der Batterie und eine zu verwendende Leistung senkt. D. h., der Katalysator wird mit wenig Elektrizität aktiviert, so dass es möglich ist, die abgefangenen Partikel zum Auffrischen der Filter zu verbrennen und zu beseitigen. Ferner hat der Filter der dritten Ausführungsform einen Drei-Behälter-Aufbau, bestehend aus den mit Katalysator versehenen Heizern 14a, 14b und 14c, und diese Heizer werden alternierend verwendet. Folglich wird eine Last an einem Behälter weiter verringert, was die Lebensdauer des Filters beträchtlich verbessert.
Es ist offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern abgeändert und modifiziert werden kann, ohne den Bereich und den Kern der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Beispielsweise ist der metallische Wärmeerzeugerkörper in einem zylindrischen Behälter so genau wie möglich enthalten, vorausgesetzt, dass ein Druckmangel keine Rolle als hinterer Druck am Motor spielt. Die Form des Wärmeerzeugerkörpers ist nicht auf einen Walzentyp beschränkt (siehe 3). Beispielsweise kann ein Falttyp verwendet werden. Ferner wird in der obigen Ausführungsform ein einziger metallischer Wärmeerzeugerkörper verwendet, es ist jedoch möglich, mehrere metallische Wärmeerzeugerkörper zu verwenden, die in Reihe oder parallel angeordnet sind. Die Zahl der Filterhauptkörper ist nicht auf zwei oder drei beschränkt. Ein Vier-Behälter-Typ oder mehr sowie ein Einzelbehältertyp können verwendet werden.
Hinsichtlich einer Batteriekapazität werden gemäß den obigen Ausführungsformen zwei mit Katalysator versehene Heizer eines Zwei-Behälter-Typs alternierend eingeschaltet. Im Fall des Drei-Behälter-Typs werden drei mit Katalysator versehene Heizer nacheinander einzeln eingeschaltet. Wenn die Batterie eine ausreichende Leistung hat, ist es möglich, mehrere Behälter des mit Katalysator versehenen Heizers gleichzeitig einzuschalten. Durch Bereitstellen von Umschaltventilen 21a, 21b, 21c an Einlassöffnungen jeweiliger Behälter, wie in 15 gezeigt, und Schließen der Einlassöffnungen mit den Umschaltventilen, ist es möglich, das Problem der Verstopfung in den Behältern noch besser zu lösen.
Wie oben beschrieben, kann der Dieselabgaspartikelfilter der vorliegenden Erfindung ein Partikelabfangverhältnis erhöhen, da ein Katalysator und ein Heizer integral aufgebaut sind, eine Temperatur des Katalysators schlagartig ansteigt, und der Katalysator mit hoher Geschwindigkeit gesteuert werden kann. Ferner kann eine Last an der Batterie gesenkt werden, so dass die benötigte elektrische Leistung verringert werden kann. D. h., eine geringe elektrische Leistung kann die Katalysatoren aktivieren, und folglich können die abgefangenen Partikel so verbrannt und beseitigt werden, dass die Filter mit größerer Sicherheit aufgefrischt werden und die Lebensdauer der Vorrichtung verlängert wird.

Claims

Abgaspartikelfilter für Dieselmotor, umfassend: einen zylinderförmigem Behälter (13a) mit einer Einlassöffnung (11a, 11b) und einer Auslassöffnung (12a, 12b) für ein Dieselmotorauslassgas, einen im Bereich der genannten Einlassöffnung am genannten zylinderförmigem Behälter angeordneten metallischen Wärmeerzeugerkörper (14a, 14b) der gewalzten bzw. gefalteten Art, und einen wärmebeständigen Filter (15a), der in einer nachstehenden Stufe des genannten metallischen Wärmeerzeugerkörpers angeordnet ist, um die Partikelstoffe im genannten Dieselmotorauslassgas abzufangen, zu verbrennen und zu beseitigen, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte metallische Wärmeerzeugerkörper mit einem ein Verbrennen der genannten abgefangenen Partikelstoffe beschleunigenden Katalysator überdeckt ist, und dass der genannte metallische Wärmeerzeugerkörper durch wirbelförmiges Walzen eines bandförmigen Metalls längs dessen Längsachse bzw. durch Falten des genannten bandförmigen Metalls im Walzverfahren strukturiert wird, wobei das genannte bandförmige Metall erste Durchgangslöcher mit einem einzigen bzw. mehreren über die Oberfläche des genannten bandförmigen Metalls hinausragenden ersten Dornen sowie mehrere zweite Durchgangslöcher mit einem einzigen bzw. mehreren über die Rückfläche des genannten bandförmigen Metalls hinausragenden zweiten Dornen hat.
Abgaspartikelfilter für Dieselmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte metallische Wärmeerzeugerkörper (14a, 14b) durch wirbelförmiges Walzen des genannten bandförmigen Metalls längs dessen Längsachse bzw. durch Falten des genannten bandförmigen Metalls im Walzverfahren strukturiert wird, wobei das genannte bandförmige Metall die Form einer länglichen Welle hat.
Abgaspartikelfilter für Dieselmotor nach Anspruch 1, wobei der genannte metallische Wärmeerzeugerkörper (14a, 14b) durch wirbelförmiges Walzen des genannten bandförmigen Metalls längs dessen Längsachse bzw. durch Falten des genannten bandförmigen Metalls im Walzverfahren strukturiert wird, wobei das genannte bandförmige Metall eine unregelmäßige Oberfläche und eine unregelmäßige Rückfläche hat.
Abgaspartikelfilter für Dieselmotor nach Anspruch 1, wobei der genannte metallische Wärmeerzeugerkörper (14a, 14b) mehrere erste Durchgangslöcher (ha) mit einer einzigen bzw. mehreren ersten Seitenwänden (Wa) hat, die derart angeordnet sind, dass sie aus der Oberfläche des genannten bandförmigen Metalls über den ganzen Umfang der genannten ersten Durchgangslöcher bzw. über einen Umfangsteil der genannten ersten Durchgangslöcher ragen, sowie mehrere zweite Durchgangslöcher (hb) mit einer einzigen bzw. mehreren zweiten Seitenwänden (Wb) aufweist, die derart angeordnet sind, dass sie aus der Rückfläche des genannten bandförmigen Metalls über den ganzen Umfang der genannten zweiten Durchgangslöcher bzw. über einen Umfangsteil der genannten zweiten Durchgangslöcher ragen.
Abgaspartikelfilter für Dieselmotor nach Anspruch 3, wobei die genannten ersten bzw. zweiten Dorne oder sämtliche bzw. ein Teil der genannten ersten bzw. zweiten Seitenwände (wa, wb) ein freifliegendes Profil aufweisen, das sich nach außen durch die genannten Durchgangslöcher hindurch erstreckt.
Abgaspartikelfilter für Dieselmotor nach Anspruch 1, wobei die genannten Dorne und die genannten verschiedenartigen Wände (Wa, Wb) in Zusammenhang mit einem bzw. mehreren genannten Durchgangslöchern (ha, hb) derart aufgebaut sind, dass sie den Eintritt jedes genannten Partikelstoffs über die genannte Einlassöffnung des genannten zylinderförmigen Behälters geradlinig in den genannten metallischen Wärmeerzeugerkörper verhindern.
Abgaspartikelfilter für Dieselmotor nach Anspruch 1, wobei die genannten ersten bzw. zweiten Durchgangslöcher (ha, hb) Deckenabschnitte bzw. Traufen haben.
Abgaspartikelfilter für Dieselmotor nach Anspruch 1, wobei der genannte Katalysator hauptsächlich aus einem bzw. mehreren Verbindungen besteht, die aus einer Gruppe aus α-Aluminiumoxyd, β-Aluminiumoxyd und γ-Aluminiumoxyd gewählt sind.
Abgaspartikelfilter für Dieselmotor nach Anspruch 8, wobei der genannte Katalysator 68% bis 78% einer bzw. mehrerer Verbindungen enthält, die aus der genannten Gruppe aus α-Aluminiumoxyd, β-Aluminiumoxyd und γ-Aluminiumoxyd gewählt sind.
Abgaspartikelfilter für Dieselmotor nach Anspruch 8, wobei der genannte Katalysator hauptsächlich aus einem bzw. mehreren Verbindungen besteht, die aus der Gruppe aus α-Aluminiumoxyd, β-Aluminiumoxyd und γ-Aluminiumoxyd gewählt sind, und ferner aus wenigstens einem Stoff besteht, der aus einer Gruppe aus Palladium, Rhodium, Ruthenium, Titan, Nickel, Eisen und Kobalt gewählt ist.
Abgaspartikelfilter für Dieselmotor nach Anspruch 8, wobei der genannte Katalysator hauptsächlich eine bzw. mehrere Verbindungen, die aus der genannten Gruppe aus α-Aluminiumoxyd, β-Aluminiumoxyd und γ-Aluminiumoxyd gewählt sind, sowie Ruthenium und ferner wenigstens einen Stoff enthält, der aus einer Gruppe aus Lithiumzirkonat, Titanoxyd und Kaliumkarbonat gewählt ist.
Abgaspartikelfilter für Dieselmotor nach Anspruch 1, wobei der genannte wärmebeständige Filter (15a) einen Aufbau hat, der identisch demjenigen des genannten metallischen Wärmeerzeugerkörpers (14a, 14b) ist, wenn der genannte wärmebeständige Filter keinen Katalysator hat.
Abgaspartikelfilter für Dieselmotor nach Anspruch 1, wobei der genannte wärmebeständige Filter (15a) einen mit Katalysator versehenen Filter (16a, 16b) hat, der an einer nachstehenden Stufe des genannten wärmebeständigen Filters angeordnet ist.
Abgaspartikelfilter für Dieselmotor nach Anspruch 13, wobei der genannte mit Katalysator versehene Filter (16a, 16b) ein kugeliger Filter mit eingebautem Katalysator ist, damit das Verbrennen der genannten abgefangenen Partikelstoffe beschleunigt wird.
Abgaspartikelfilter für Dieselmotor nach Anspruch 13, wobei der genannte mit Katalysator versehene Filter (16a, 16b) ein kugeliger Filter ist, der Keramik oder Aluminiumoxyd enthält, und einen eingebauten Katalysator aufweist, damit das Verbrennen der genannten abgefangenen Partikelstoffe beschleunigt wird.
Abgaspartikelfilter für Dieselmotor nach Anspruch 13, wobei der genannte mit Katalysator versehene Filter (16a, 16b) eine Metallfiber hat, die in einer nachstehenden Stufe des genannten Filters mit eingebautem Katalysator angeordnet ist.
Abgaspartikelfilter für Dieselmotor nach Anspruch 1, wobei die genannte Auslassöffnung für ein Dieselmotorauslassgas derart ausgelegt ist, dass deren Öffnungsfläche weiter als diejenige der genannten Einlassöffnung ist.
Abgaspartikelfilter für Dieselmotor, der mehrere Hauptkörper des Abgaspartikelfilters hat, die identisch wie der genannte Abgaspartikelfilter für Dieselmotor nach Anspruch 1 aufgebaut sind, wobei die genannten Hauptkörper parallel angeordnet sind.
Abgaspartikelfilter für Dieselmotor nach Anspruch 18, der ferner einen verzweigten Hohlabschnitt (7) mit einer Einlassöffnung (7c) und zwei bzw. mehrere Stücken Auslassöffnungen (7a, 7b) für ein Dieselmotorauslassgas, einen hohlen Verbindungsabschnitt (8) mit N-Stücken Einlassöffnungen (8a, 8b) und einer Auslassöffnung (8c) für ein Dieselmotorauslassgas, sowie N-Stücke der genannten Hauptkörper (9a, 9b) des Abgaspartikelfilters umfasst, die zwischen den genannten Auslassöffnungen (7a, 7b) des genannten verzweigten Hohlabschnitts (7) und den genannten Einlassöffnungen (8a, 8b) des genannten hohlen Verbindungsabschnitts (8) derart zwischengelegt sind, dass sie miteinander kommunizieren.
Abgaspartikelfilter für Dieselmotor nach Anspruch 19, wobei der genannte verzweigte Hohlabschnitt (7) einen Anstoßplatte (5) innerhalb des genannten Abschnitts hat, damit die Geschwindigkeitsherabsetzung sowie die Zerstreuung des genannten durch die genannte Einlassöffnung (7c) hindurch eingeführten Dieselmotorauslassgases unterstützt wird.
Abgaspartikelfilter für Dieselmotor nach Anspruch 19, wobei die genannte Auslassöffnung (8c) des genannten hohlen Verbindungsabschnitts (8) derart ausgelegt ist, dass deren Öffnungsfläche weiter als diejenige der genannten Einlassöffnung (7c) des genannten verzweigten Hohlabschnitts (7) ist.
Abgaspartikelfilter für Dieselmotor nach Anspruch 19, wobei der genannte Filter zwei bzw. drei unter den genannten Hauptkörpern (9a, 9b) des Abgaspartikelfilters umfasst, die je den selben Aufbau haben.
Abgaspartikelfilter für Dieselmotor nach Anspruch 18, wobei jeder der genannten metallischen Wärmeerzeugerkörper innerhalb der genannten N-Stücke der genannten Hauptkörper (9a, 9b) des Abgaspartikelfilters derart aufgebaut ist, dass deren EIN/AUS-Zustand selektiv gesteuert wird.
Abgaspartikelfilter für Dieselmotor nach Anspruch 23, wobei jedes der genannten N-Stücke metallischer Wärmeerzeugerkörper, die je einzeln innerhalb der genannten N-Stücke genannter Hauptkörper (9a, 9b) des Abgaspartikelfilters installiert sind, derart aufgebaut ist, dass deren EIN/AUS-Zustand alternierend bzw. sequentiell in vorbestimmten Zeitspannen umgeschaltet wird.
Abgaspartikelfilter für Dieselmotor nach Anspruch 23, wobei jedes der genannten N-Stücke Hauptkörper (9a, 9b) des Abgaspartikelfilters einen Wärmesensor stromauf sowie einen Wärmesensor stromab hat, die jeweils neben der genannten Einlassöffnung bzw. der genannten Auslassöffnung angeordnet sind, und wobei der EIN/AUS-Zustand der entsprechenden genannten metallischen Wärmeerzeugerkörper auf Grund des Temperaturunterschieds zwischen einer stromauf herrschenden Temperatur, die vom genannten stromauf angeordneten Wärmesensor festgestellt wird, und einer stromab herrschenden Temperatur, die vom genannten stromab angeordneten Wärmesensor festgestellt wird, gesteuert ist.
Abgaspartikelfilter für Dieselmotor nach Anspruch 25, wobei, falls die genannte stromauf herrschende Temperatur höher als die genannte stromab herrschende Temperatur ist, und falls der Temperaturunterschied zwischen der genannten stromauf herrschenden Temperatur und der genannten stromab herrschenden Temperatur höher als ein erster vorbestimmter Sollwert ist, der genannte metallische Wärmeerzeugerkörper eingeschaltet wird, und wobei, falls die genannte stromab herrschende Temperatur höher als die genannte stromauf herrschende Temperatur ist, und falls der Temperaturunterschied zwischen der genannten stromab herrschenden Temperatur und der genannten stromauf herrschenden Temperatur höher als ein zweiter vorbestimmter Sollwert ist, der genannte metallische Wärmeerzeugerkörper sequentiell ausgeschaltet wird.
Abgaspartikelfilter für Dieselmotor nach Anspruch 26, wobei der genannte Filter N-Stücke der genannten Hauptkörper des Abgaspartikelfilters umfasst, die je den selben Aufbau haben, wobei, falls sich der genannte metallische Wärmeerzeugerkörper eines ersten unter den genannten Hauptkörpern des Abgaspartikelfilters in einem EIN-Zustand befindet, die genannte stromab herrschende Temperatur, die dem genannten ersten zwischen den genannten Hauptkörpern des Abgaspartikelfilters zugeordnet ist, höher als die genannte stromauf herrschende Temperatur wird, und wobei, falls ein Temperaturunterschied zwischen diesen zweien Temperaturen höher als der genannte zweite vorbestimmte Sollwert ist, der genannte metallische Wärmeerzeugerkörper ausgeschaltet wird, wobei ferner, falls die genannte stromauf herrschende Temperatur, die dem genannten zweiten zwischen den genannten Hauptkörpern des Abgaspartikelfilters zugeordnet ist, höher als die genannte stromab herrschende Temperatur wird, und falls ein Temperaturunterschied zwischen diesen zweien Temperaturen höher als der genannte erste vorbestimmte Sollwert ist, der genannte metallische Wärmeerzeugerkörper eingeschaltet wird, und wobei infolge des genannten EIN-Zustandes, falls die genannte stromab herrschende Temperatur, die den genannten zweiten Hauptkörpern des Abgaspartikelfilters zugeordnet ist, höher als die genannte stromauf herrschende Temperatur wird, und falls ein Temperaturunterschied zwischen diesen zweien Temperaturen höher als der genannte erste vorbestimmte Sollwert ist, der genannte metallische Wärmeerzeugerkörper ausgeschaltet wird, und danach werden die genannten EIN/AUS-Vorgänge sequentiell wiederholt.
Abgaspartikelfilter für Dieselmotor nach Anspruch 26, wobei die genannten ersten und/oder zweiten Sollwerte zwischen 5°C und 15°C liegen.
Abgaspartikelfilter für Dieselmotor nach Anspruch 23, wobei jeder der genannten Hauptkörper des Abgaspartikelfilters Drucksensoren an vorbestimmten Stellen desselben hat, und ein EIN-Zustand des entsprechenden genannten metallischen Wärmeerzeugerkörpers auf Grund von Erfassungsergebnissen der genannten Drucksensoren gesteuert wird.
Abgaspartikelfilter für Dieselmotor nach Anspruch 23, wobei die genannte Einlassöffnung jedes der genannten Hauptkörper des Abgaspartikelfilters ein eingebautes Umschaltventil hat, und das genannte Ventil derart gesteuert wird, das es ausgeschaltet wird, wenn sich der metallische Wärmeerzeugerkörper in einem AUS-Zustand befindet.