DE60200979T2 - Exhaust gas cleaner for cleaning engine exhaust gases - Google Patents

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Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND THE INVENTION

1. Technisches Gebiet 1 , Technical area

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Abgasreiniger zum Entfernen von Feststoffen in einem von einer Brennkraftmaschine ausgestoßenen Abgas.The The present invention relates to an exhaust gas purifier for removal of solids in exhaust gas expelled from an internal combustion engine.

2. Beschreibung des Standes der Technik2. Description of the state of the technique

In einer Brennkraftmaschine, die in einem Kraftfahrzeug oder dergleichen eingebaut ist, ist es erforderlich, schädliche Abgasbestandteile wie Stickoxide (NOx) und Kohlenwasserstoff (HC), die in dem Abgas enthalten sind, zu beseitigen, um die Abgasemissionen zu verbessern. Insbesondere im Falle eines Dieselmotors ist es wichtig, neben Stickoxiden und Kohlenwasserstoff sogenannte Feststoffe (PM) wie Ruß und SOF (Soluble Organic Fraction) zu verringern.In an internal combustion engine used in a motor vehicle or the like is installed, it is necessary to use harmful exhaust gas components such as Nitrogen oxides (NOx) and hydrocarbon (HC) contained in the exhaust gas are to eliminate, to improve the exhaust emissions. Especially in the case of a diesel engine, it is important, in addition to nitrogen oxides and Hydrocarbon solids (PM) such as soot and SOF (Soluble Organic Fraction).

Um solche Anforderungen zu erfüllen, wurde in der Vergangenheit ein „exhaust gas purifier for an internal combustion engine" (Abgasreiniger für eine Brennkraftmaschine), wie er in dem japanischen Patent Nr. 2722987 beschrieben ist, vorgeschlagen. Der in dem Patent beschriebene Abgasreiniger für eine Brennkraftmaschine umfasst einen Partikelfilter zum Sammeln von Feststoffen im Abgas in einer Abgasleitungsstrecke einer Brennkraftmaschine und ist mit einem Absorptionsmittel ausgestattet, welches NOx im Abgas absorbiert, wenn ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases mager ist, und emittiert und reduziert absorbiertes NOx, wenn eine Sauerstoffkonzentration im Abgas niedrig ist, und ein Absorptionsmittel existiert, das an einer Stelle angeordnet ist, wo das NOx-Absorptionsmittel Wärme zu und von dem Partikelfilter transferieren kann.Around to meet such requirements In the past, an "exhaust gas purifier for an internal combustion engine "(exhaust gas cleaner for an internal combustion engine), as described in Japanese Patent No. 2722987. The exhaust gas purifier for an internal combustion engine described in the patent comprises a particulate filter for collecting solids in the exhaust gas in one Exhaust pipe line of an internal combustion engine and is equipped with a Equipped absorbent, which absorbs NOx in the exhaust gas, if an air-fuel ratio of the Exhaust gas is lean, emitting and reducing absorbed NOx, when an oxygen concentration in the exhaust gas is low, and a Absorbent exists which is located in one place where the NOx absorbent Heat too and transfer from the particulate filter.

Bei einer solchen Konfiguration bewirkt der Abgasreiniger für eine Brennkraftmaschine, dass die Temperatur des Partikelfilters ansteigt, wobei die wärme verwendet wird, die erzeugt wird, wenn ein Reduktionsmittel an dem NOx-Absorptionsmittel verbrennt, um dadurch die in dem Partikelfilter gesammelten Feststoffe zu verbrennen und zu entfernen.at such configuration causes the exhaust gas cleaner for an internal combustion engine, that the temperature of the particulate filter increases, using the heat which is generated when a reducing agent on the NOx absorbent burns to thereby collect the solids collected in the particulate filter to burn and remove.

Andererseits, wenn ein Partikelfilter verwendet wird, wird ein Abgaskanal in dem Partikelfilter durch Konzentration einer als Asche bezeichneten Verbindung blockiert, so dass ein Druckverlust des Abgases ansteigt.On the other hand, When a particulate filter is used, an exhaust passage in the Particulate filter by concentration of a compound called ash blocked, so that a pressure drop of the exhaust gas increases.

Obwohl ein Mechanismus zur Erzeugung von Asche noch nicht geklärt ist, wird angenommen, dass sich verschiedene Additive und Verunreinigungen, die im Benzin und Schmieröl einer Brennkraftmaschine enthalten sind, in einer Brennkammer der Brennkraftmaschine oder auf dem Partikelfilter miteinander verbinden, um dadurch verschiedene Verbindungen zu bilden, die sich auf dem Partikelfilter konzentrieren, um Asche zu bilden.Even though a mechanism for the production of ashes is not yet clarified, It is assumed that various additives and impurities, those in gasoline and lubricating oil an internal combustion engine are contained in a combustion chamber of the internal combustion engine or on the particulate filter to thereby different Form compounds that concentrate on the particulate filter, to form ashes.

Zum Beispiel sind Bestandteile wie Schwefel (S), Phosphor (P), Kalzim (Ca) und Magnesium (Mg) im Benzin und Schmieröl einer Brennkraftmaschine enthalten, und Bestandteile, die in blow-by gas (Schmieröl) enthalten sind, und Bestandteile, die in der Luft-Kraftstoff-Mischung enthalten sind, verbinden sich in einer Brennkammer, so dass Verbindungen wie Calciumsulfat (CaSO4), Calciumphosphat (Ca3PO4)2) und Magnesiumsulfat (MgSO4) gebildet werden, die zusammen mit Festkörpern auf einem Partikelfilter gesammelt werden, um Asche zu konzentrieren.To the Examples are components such as sulfur (S), phosphorus (P), calcite (Ca) and magnesium (Mg) contained in the gasoline and lubricating oil of an internal combustion engine, and components contained in blow-by gas and components, in the air-fuel mixture are contained, join in a combustion chamber, making connections such as calcium sulfate (CaSO4), calcium phosphate (Ca3PO4) 2) and magnesium sulfate (MgSO4) are formed together with solids on a particle filter be collected to concentrate ash.

Ferner, da Schwefel (S) die Eigenschaft besitzt, leicht von Ruß absorbiert zu werden, verbindet sich in einem Partikelfilter absorbierter Schwefel (S) zusammen mit Ruß mit Calcium (Ca) und Magnesium (Mg) im Abgas, so dass Verbindungen wie Calciumsulfat (CaSO4) und Magnesiumsulfat (MgSO4) gebildet werden, die als Asche anreichern.Further, since sulfur (S) possesses the property, easily absorbed by soot to become, combines absorbed in a particulate filter sulfur (S) together with soot with Calcium (Ca) and magnesium (Mg) in the exhaust gas, making connections like Calcium sulfate (CaSO4) and magnesium sulfate (MgSO4) are formed, which accumulate as ashes.

Um dieses Problem zu lösen offenbart die EP 1 064 984 A2 (JP-2001-12229) einen Abgasreiniger für eine Brennkraftmaschine, der ein Sammelmaterial zum Sammeln von Feststoffen besitzt, wobei mit dem Sammelmaterial ein Metall mit einer Elektronegativität geladen ist, die gleich groß oder niedriger als diejenige einer vorbestimmten Komponente, die im Benzin und/oder Schmieröl einer Brennkraftmaschine enthalten ist.To solve this problem, the EP 1 064 984 A2 (JP-2001-12229) an exhaust gas purifier for an internal combustion engine having a collecting material for collecting solids, wherein the collecting material is charged with a metal having an electronegativity equal to or lower than that of a predetermined component contained in the gasoline and / or or lubricating oil of an internal combustion engine is included.

Auf diese Weise wird das Sammelmaterial mit dem Metall mit gleich hoher oder niedrigerer Elektronegativität, vorzugsweise ein Metall mit einer Elektronegativität, die niedriger als diejenige der vorbestimmten Komponente ist und eine starke Ionisierungsneigung aufweist, als eine vorbestimmte, in dem Schmieröl enthaltene Komponente geladen. Daraus folgt, dass die Bildung der Asche unterdrückt wird, da sich eine Komponente, die verbunden werden soll, eher mit dem Metall als mit der vorbestimmten Komponente verbindet.On This way, the collecting material with the metal with the same high or lower electronegativity, preferably a metal with an electronegativity, which is lower than that of the predetermined component and has a strong ionization tendency, as a predetermined, in the lubricating oil loaded component loaded. It follows that the formation of the Ash is suppressed, because a component that is to be connected, rather with the Metal as connecting to the predetermined component.

Es wurde jedoch gefunden, dass es schwierig ist, selbst wenn das Sammelmaterial verwendet wird, ein Verstopfen eines Partikelfilters durch Calciumphosphat (Ca3(PO4)2) als eine Aschekomponente zu verhindern.However, it has been found that it is difficult to prevent clogging of a particulate filter by calcium phosphate (Ca 3 (PO 4 ) 2 ) as an ash component even when the collecting material is used.

Dies ist so, weil, obwohl sich Phosphor P und Schwefel S normalerweise nicht miteinander verbinden, Calcium Ca, das sich am leichtesten mit Phosphor P verbindet, wie oben beschrieben als Calciumsulfat (CaSO4) enthalten ist, wodurch sich Phosphor P und Schwefel S in dem Partikelfilter anreichern, so dass sie darin gesammelt werden. Dann tritt eine Verstopfung des Partikelfilters durch Calciumphosphat (Ca3(PO4)2) ein.This is because, although phosphorus P and sulfur S do not normally combine with each other, calcium Ca, which most easily binds to phosphorus P, is contained as calcium sulfate (CaSO 4 ) as described above, resulting in phosphorus P and sulfur S accumulate in the particulate filter, so that they are collected in it. Then, a blockage of the particulate filter by calcium phosphate (Ca 3 (PO 4 ) 2 ) occurs.

Insbesondere, wenn ein Fahrzeug kontinuierlich in einem Bereich fährt, in dem die Temperatur des Abgases hoch wird, wird ein nadelförmiges Kristall aus Calciumphosphat (Ca3(PO4)2) auf einer Oberfläche eines Partikelfilters gebildet, das mit einem Edelmetall wie Platin (Pt) beladen ist und eine katalytische Funktion besitzt, wobei zwischen gereinigten Stoffen und dem Edelmetall ein Raum erzeugt wird, und die katalytische Funktion kann um die Hälfte gesunken sein, oder die Lebensdauer eines Katalysators kann verkürzt sein.In particular, when a vehicle is continuously running in a region where the temperature of the exhaust gas becomes high, a needle-shaped crystal of calcium phosphate (Ca 3 (PO 4 ) 2 ) is formed on a surface of a particulate filter filled with a noble metal such as platinum (Pt ) and has a catalytic function whereby a space is created between purified matter and the noble metal, and the catalytic function may be reduced by half, or the life of a catalyst may be shortened.

Das US-Patent 4,934,142 offenbart einen Abgasreiniger mit einem ersten Filter zum Entfernen von Partikeln, die in dem Abgas enthalten sind, und einem zweiten Filter, der strömungsabwärts des ersten Filters angeordnet ist, zum Entfernen von offensiven, Duftkomponenten. Der erste Filter ist erwähnt, um Partikel und katalytische Toxine wie Teer, Schwefel und Phosphor zu filtern, die in dem Abgas enthalten sind.The U.S. Patent 4,934,142 discloses an exhaust gas purifier having a first one Filter for removing particles contained in the exhaust gas and a second filter disposed downstream of the first filter is to remove offensive, fragrance components. The first filter is mentioned to Particles and catalytic toxins such as tar, sulfur and phosphorus to filter, which are contained in the exhaust gas.

Ferner offenbart die DE 664 371 einen Abgasreiniger, bei dem eine Strömungsrichtung von Abgasen, die durch einen Abgasreinigungsfilter strömen, geändert werden kann.Further, the DE 664 371 an exhaust gas purifier in which a flow direction of exhaust gases flowing through an exhaust gas purification filter can be changed.

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNGBRIEF SUMMARY OF THE INVENTION

Ausgehend von dem aus der EP 1 064 984 A2 bekannten Abgasreiniger, ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Abgasreiniger bereitzustellen, der ein Verstopfen des Partikelfilters durch die Erzeugung von Asche aufgrund von Calciumphosphat (Ca3(PO4)2) unterdrücken kann.Starting from the from the EP 1 064 984 A2 known exhaust gas cleaner, it is the object of the present invention to provide an exhaust gas cleaner, which can suppress clogging of the particulate filter by the generation of ash due to calcium phosphate (Ca 3 (PO 4 ) 2 ).

Diese Aufgabe wird durch einen Abgasreiniger nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.These Task is solved by an exhaust gas cleaner according to claim 1. preferred embodiments are in the dependent claims Are defined.

Der Abgasreiniger für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Partikelfilter, das ein Sammelmaterial aufweist, das Feststoffe sammelt, die in dem von der Brennkraftmaschine ausgestoßenen Abgas enthalten sind, und einen Aschefilter, das Phosphor (P) absorbiert, der im Abgas enthalten ist, und das strömungsaufwärts des Sammelmaterials in einer Abgasleitung enthalten ist, die sich zwischen der Brennkraftmaschine und dem Partikelfilter erstreckt.Of the Exhaust gas cleaner for an internal combustion engine according to the present invention The invention includes a particulate filter comprising a collection material that Collects solids that are in the exhaust gas emitted by the internal combustion engine and an ash filter that absorbs phosphorus (P), the contained in the exhaust gas, and the upstream of the collecting material in an exhaust pipe is included, located between the internal combustion engine and the particulate filter.

In dem wie oben beschrieben aufgebauten Abgasreiniger sammelt das Sammelmaterial Feststoffe, die in dem Abgas enthalten sind, das von der Brennkraftmaschine ausgestoßen wird. Die Bezeichnung des Sammelmaterials kann hier zum Beispiel ein gewöhnliches DPF (Diesel Particulate Filter) zum Sammeln von Feststoffen oder ein DPF sein, das mit einer katalytischen Substanz wie etwa einem NOx-Absorptionsmittel beladen ist.In The exhaust gas cleaner constructed as described above collects the collecting material Solids contained in the exhaust gas from the internal combustion engine pushed out becomes. The name of the generic material can here, for example, a ordinary DPF (Diesel Particulate Filter) for collecting solids or a DPF containing a catalytic substance such as a NOx absorbent loaded.

Darüber hinaus ist es wahrscheinlich, das ursprünglich im Benzin und/oder Schmieröl der Brennkraftmaschine enthaltene Komponenten in dem Abgas existieren. Daher besteht die Möglichkeit, dass sich eine gegebene Komponente dieser Komponenten mit einer weiteren Komponente auf dem Sammelmaterial verbindet (nachfolgend als verbundene Komponente bezeichnet), so dass Asche gebildet wird. Jedoch kann die Bildung von Asche durch das Sammelmaterial, das sich strömungsabwärts des Aschefilters befindet, eingeschränkt werden, wenn das Aschefilter strömungsaufwärts des Sammelmaterials angeordnet ist, da das Phosphor (P) von dem Aschefilter absorbiert wird.Furthermore it's probably that originally in gasoline and / or lubricating oil components contained in the exhaust gas exist. Therefore, there is a possibility that a given component of these components with a further component on the collecting material connects (hereinafter as connected component), so that ash is formed. However, the formation of ashes by the collecting material, the downstream of the ash filter is restricted when the ash filter is upstream of the Collective material is arranged, since the phosphorus (P) of the ash filter is absorbed.

Dieses Aschefilter kann mit einem unedlen Metall mit starker Ionisierungsneigung beladen werden. Auf diese Wiese wird es möglich, Phosphor (P) in der Form von Calciumphosphat (Ca3(PO4)2) kontinuierlich zu absorbieren.This ash filter can be loaded with a base metal with strong ionization tendency. In this way, it becomes possible to continuously absorb phosphorus (P) in the form of calcium phosphate (Ca 3 (PO 4 ) 2 ).

Die Bezeichnung unedlen Metall bedeutet hier ein Metall mit einer Elektronegativität wie die von Lithium (Li), Natrium (Na), Kalium (K), Rubidium (Rb), Cäsium (Cs), Francium (Fr), Beryllium (Be), Magnesium (Mg), Calcium (Ca), Strontium (Sr), Barium (Ba), Radium (Ra) und Lanthan (La), vorzugsweise ein Metall mit einer Elektronegativiät, die niedriger als diejenige der vorbestimmten Komponente ist, und das eine starke Ionisierungsneigung besitzt. Da sich Phosphos kontinuierlich mit diesen Metallen verbindet, wird die Bildung von Asche durch Calciumphosphat (Ca3(PO4)2) in dem Sammelmaterial strömungsabwärts des Aschefilters unterdrückt.The term base metal here means a metal with an electronegativity such as that of lithium (Li), sodium (Na), potassium (K), rubidium (Rb), cesium (Cs), francium (Fr), beryllium (Be), magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba), radium (Ra) and lanthanum (La), preferably a metal having an electronegativity lower than that of the predetermined component, and having a strong ionization tendency has. As phosphos continuously combines with these metals, the formation of ashes by calcium phosphate (Ca 3 (PO 4 ) 2 ) in the collecting material downstream of the ash filter is suppressed.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, das Sammelmaterial mit einem Metall zu beladen, das eine Elektronegativität besitzt, die gleich groß oder kleiner als diejenige einer vorbestimmten Komponente ist, die im Benzin oder im Schmieröl der Brennkraftmaschine enthalten ist. Auf diese Weise ist es möglich, die Anreicherung auf dem Sammelmaterial als Asche einzuschränken, welche aus einer Verbindung wie Calciumsulfat (CaSO4) und Magnesiumsulfat (MgSO4) besteht, bei der Schwefel (S) mit Calcium (Ca) und Magnesium (Mg) im Abgas verbunden ist.Furthermore it is advantageous to load the collecting material with a metal, that's an electronegativity owns the same size or smaller than that of a predetermined component which is in the Gasoline or in the lubricating oil the internal combustion engine is included. In this way it is possible the Enrichment on the collection material as an ash restrict, which from a compound such as calcium sulfate (CaSO4) and magnesium sulfate (MgSO4) consists of sulfur (S) with calcium (Ca) and magnesium (Mg) is connected in the exhaust.

Ferner, ist es vorteilhaft, das zu beladende Metall so auszuwählen, dass diese Verbindungen unter den gleichen Bedingungen wie die Reinigungsbedingungen von Feststoffen gespalten und entfernt werden.Further, it is advantageous to select the metal to be loaded so that these compounds under the same conditions as the cleaning conditions split and removed from solids.

Zusätzlich kann das Aschefilter mit einer Oxidationsfunktion ausgestattet sein. Wenn die Oxidationsfunktion vorhanden ist, wird es einfach, Phosphor zu filtern, da die Anreicherung von Calciumphosphat (Ca3(PO4)2), das gebildet wird, indem sich Phosphor und Calcium miteinander verbinden, erleichtert ist.In addition, the ash filter can be equipped with an oxidation function. When the oxidation function is present, it becomes easy to filter phosphorus because the accumulation of calcium phosphate (Ca 3 (PO 4 ) 2 ) formed by linking phosphorus and calcium together is facilitated.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, um zu verhindern, dass sich in den Abgasen enthaltener Phosphor mit Calcium verbindet und sich auf einem Sammelmaterial anreichert und so Asche bildet, ein mit einem unedlen Metall, das eine Elektronegativität aufweist, die die Kombination des Metalls mit Phosphor erleichtern würde, beladenes Aschefilter in einer Vorstufe dieses Sammelmaterials bereitgestellt, so dass Phosphor von diesem Aschefilter absorbiert wird. Daher ist es möglich, die Bildung von Asche durch Calciumphosphat (Ca3(PO4)2) in dem Sammelmaterial zu unterdrücken.According to the present invention, in order to prevent phosphorus contained in the exhaust gases from combining with calcium and accumulating on a collecting material to form ashes, one with a base metal having electronegativity facilitates the combination of the metal with phosphorus would provide charged ash filter in a preliminary stage of this bulk material so that phosphorus is absorbed by this ash filter. Therefore, it is possible to suppress the formation of ashes by calcium phosphate (Ca 3 (PO 4 ) 2 ) in the collecting material.

Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, in denen gleiche Bezugszeichen die gleichen oder ähnliche Teile in allen Figuren bezeichnen.Further Objects and advantages of the present invention will become apparent from the following Description in conjunction with the accompanying drawings, in which like reference numerals designate the same or similar Designate parts in all figures.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENSHORT DESCRIPTION THE DRAWINGS

In den beigefügten Zeichnungen ist:In the attached Drawings is:

1 eine schematische Konfiguration einer Brennkraftmaschine, an der ein Abgasreiniger gemäß der vorliegenden Erfindung angebracht ist; 1 a schematic configuration of an internal combustion engine to which an exhaust gas cleaner according to the present invention is attached;

2 ein Abgasreiniger, an dem ein Partikelfilter angebracht ist; 2 an exhaust gas cleaner to which a particulate filter is attached;

3A eine Bildansicht, die einen Zustand zeigt, in dem sich Partikel auf einem Filterbasismaterial abscheiden bzw. niederschlagen; 3A an image view showing a state in which particles deposit or precipitate on a filter base material;

3B eine Bildansicht, die einen Zustand zeigt, in dem Partikel durch Vorwärtsströmung und Rückwärtsströmung von Abgasen aufgewühlt sind; 3B an image view showing a state in which particles are agitated by forward flow and reverse flow of exhaust gases;

4A eine Vorderansicht eines Partikelfilters; 4A a front view of a particulate filter;

4B eine Seitenansicht des Partikelfilters; und 4B a side view of the particulate filter; and

5A und 5B eine konzeptionelle Ansicht einer Oxidationswirkung von Partikeln. 5A and 5B a conceptual view of an oxidation effect of particles.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

Im Folgenden ist ein Abgasreiniger gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In dieser Beschreibung ist eine Ausführungsform beschrieben, in der der Abgasreiniger gemäß der vorliegenden Erfindung auf einen Dieselmotor für ein Fahrzeug angewendet wird.in the The following is an exhaust gas cleaner according to the present invention described with reference to the drawings. In this description is an embodiment described in which the exhaust gas cleaner according to the present invention on a diesel engine for a vehicle is applied.

Bezugsnehmend auf 1, bezeichnet Bezugszahl 1 einen Motorhauptkörper, 2 bezeichnet einen Zylinderblock, 3 bezeichnet einen Zylinderkopf, 4 bezeichnet einen Kolben, 5 bezeichnet eine Brennkammer, 6 bezeichnet ein elektrisch geregeltes Einspritzventil, 7 bezeichnet ein Einlassventil, 8 bezeichnet einen Ansaugkanal, 9 bezeichnet ein Auslassventil und 10 bezeichnet einen Auslasskanal. Der Ansaugkanal 8 ist über eine Ansaugabzweigleitung 11 mit einem Auffangbehälter 12 gekoppelt, und der Auffangbehälter 12 ist über eine Ansaugleitung 13 mit einem Kompressor 15 eines Abgasturboladers 14 verbunden. Ein Dros selventil 17, das von einem Schrittmotor 16 betrieben wird, ist in der Ansaugleitung 13 angeordnet, und eine Kühlvorrichtung 18 zur Kühlung der Ansaugluft, die in der Ansaugleitung 13 strömt, ist um die Ansaugleitung 13 herum angeordnet. In dem in 1 gezeigten Beispiel wird Motorkühlwasser in die Kühlvorrichtung 18 geführt, und die Ansaugluft wird durch das Motorkühlwasser gekühlt.Referring to 1 , reference numeral 1 a motor main body, 2 denotes a cylinder block, 3 denotes a cylinder head, 4 denotes a piston, 5 denotes a combustion chamber, 6 denotes an electrically controlled injection valve, 7 denotes an inlet valve, 8th denotes a suction channel, 9 denotes an exhaust valve and 10 denotes an outlet channel. The intake channel 8th is via a Ansaugabzweigleitung 11 with a collection container 12 coupled, and the collection container 12 is via a suction line 13 with a compressor 15 an exhaust gas turbocharger 14 connected. A Dros selventil 17 that of a stepper motor 16 is operated, is in the intake pipe 13 arranged, and a cooling device 18 for cooling the intake air in the intake pipe 13 is flowing around the intake pipe 13 arranged around. In the in 1 shown example, engine cooling water in the cooling device 18 guided, and the intake air is cooled by the engine cooling water.

Andererseits ist der Auslasskanal 10 über einen Auspuffkrümmer 19 und eine Abgasleitung 20 mit einer Abgasturbine 21 des Abgasturboladers 14 verbunden. Die Ausstoßöffnung der Abgasturbine 21 ist mit einem Abgasreiniger gekoppelt, der ein Gehäuse 23 aufweist, in dem ein Partikelfilter 22 aufgenommen ist.On the other hand, the outlet channel 10 via an exhaust manifold 19 and an exhaust pipe 20 with an exhaust gas turbine 21 the exhaust gas turbocharger 14 connected. The discharge opening of the exhaust gas turbine 21 is coupled with an exhaust gas cleaner, which is a housing 23 in which a particulate filter 22 is included.

Der Auspuffkrümmer 19 und der Auffangbehälter 12 sind über eine Abgasrückführungs (nachfolgend als EGR bezeichnet) – Leitungsstrecke 24 miteinander verbunden, und ein elektrisch gesteuertes EGR-Steuerventil 25 ist in der EGR-Leitungsstrecke 24 angeordnet. Darüber hinaus ist eine Kühlvorrichtung 26 zur Kühlung eines EGR-Gases, das in der EGR-Leitungsstrecke 24 strömt, um die EGR-Leitungsstrecke 24 herum angeordnet. In dem in 1 gezeigten Beispiel wird das Motorkühlwasser in die Kühlvorrichtung 26 geleitet, und das EGR-Gas wird durch das Motorkühlwasser gekühlt.The exhaust manifold 19 and the collection container 12 are via an exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as EGR) - line route 24 interconnected and an electrically controlled EGR control valve 25 is in the EGR pipe line 24 arranged. In addition, a cooling device 26 for cooling an EGR gas in the EGR line 24 flows to the EGR line 24 arranged around. In the in 1 shown example, the engine cooling water is in the cooling device 26 passed, and the EGR gas is cooled by the engine cooling water.

Andererseits ist jedes Einspritzventil 6 über eine Kraftstoffversorgungsleitung 6a mit einem Kraftstoffreservoir, einem sogenannten Common-Rail 27, verbunden. Dem Common-Rail 27 wird von einer elektrisch gesteuerten Kraftstoffpumpe 28, die eine Fördermenge ändern kann, Kraftstoff zugeführt. Der dem Common-Rail 27 zugeführte Kraftstoff wird über jede Kraftstoffversorgungsleitung 6a dem Einspritzventil 6 zugeführt. Ein Kraftstoffdrucksensor 29 zur Erfassung eines Kraftstoffdrucks in dem Com mon-Rail 27 ist an dem Common-Rail 27 angebracht. Eine von der Kraftstoffpumpe 28 geförderte Kraftstoffmenge wird auf der Grundlage eines Ausgangssignals des Kraftstoffdrucksensors 29 so geregelt, dass der Kraftstoffdruck in dem Common-Rail 27 einen Sollkraftstoffdruck erreicht.On the other hand, every injector is 6 via a fuel supply line 6a with a fuel reservoir, a so-called common rail 27 , connected. The common rail 27 is powered by an electrically controlled fuel pump 28 , which can change a flow rate, fuel supplied. The the common rail 27 fuel is supplied via each fuel supply line 6a the injection valve 6 fed. A fuel pressure sensor 29 for detecting a fuel pressure in the Com mon rail 27 is on the common rail 27 appropriate. One from the fuel pump 28 amount of fuel delivered is based on an output signals of the fuel pressure sensor 29 so regulated that the fuel pressure in the common rail 27 reaches a desired fuel pressure.

Eine elektronische Regelungseinheit 30 besteht aus einem Digitalrechner und besteht aus einem ROM (Nurlesespeicher) 32, einem RAM (Direktzugriffsspeicher) 33, einer CPU (Prozessor) 34, einer Eingabeschnittstelle 35 und einer Ausgabeschnittstelle 36, die durch einen bidirektionalen Bus 31 miteinander verbunden sind. Ein Ausgangssignal des Kraftstoffdrucksensors 29 wird über einen entsprechenden AD-Wandler 37 der Eingangsschnittstelle 35 zugeführt. Darüber hinaus ist ein Bodentemperatursensor 39 zur Erfassung einer Bodentemperatur des Partikelfilters 22 an dem Partikelfilter 22 angebracht. Ein Ausgangssignal des Bodentemperatursensors 39 wird über den entsprechenden AD-Wandler 37 der Eingabeschnittstelle 35 zugeführt.An electronic control unit 30 consists of a digital computer and consists of a ROM (read-only memory) 32 , a RAM (Random Access Memory) 33 , a CPU (processor) 34 , an input interface 35 and an output interface 36 passing through a bidirectional bus 31 connected to each other. An output signal of the fuel pressure sensor 29 is via a corresponding AD converter 37 the input interface 35 fed. In addition, a floor temperature sensor 39 for detecting a bottom temperature of the particulate filter 22 at the particle filter 22 appropriate. An output signal from the soil temperature sensor 39 is via the corresponding AD converter 37 the input interface 35 fed.

Darüber hinaus ist ein Belastungssensor 41 zur Erzeugung einer Ausgangsspannung, die proportional zu einem Trittwert L auf ein Gaspedal 40 ist, mit dem Gaspedal 40 verbunden, und eine Ausgangsspannung des Belastungssensors 41 wird über den entsprechenden Wandler 37 der Eingabeschnittstelle 35 zugeführt. Darüber hinaus ist ein Kurbelwellensensor 42 mit der Eingabeschnittstelle 35 verbunden, um jedesmal einen Ausgangsimpuls zu erzeugen, wenn sich eine Kurbelwelle um zum Beispiel 30° dreht. Andererseits ist die Ausgabeschnittstelle 36 über eine entsprechende Steuerschaltung 38 mit dem Einspritzventil 6, dem Schrittmotor 16 zur Ansteuerung des Drosselventils, dem EGS-Steuerventil 25, der Kraftstoffpumpe 28 und einem Aktor 72, der nachstehend beschrieben ist, verbunden.In addition, a load sensor 41 for generating an output voltage proportional to a step value L on an accelerator pedal 40 is, with the gas pedal 40 connected, and an output voltage of the load sensor 41 is about the corresponding converter 37 the input interface 35 fed. In addition, a crankshaft sensor 42 with the input interface 35 connected to produce an output pulse each time a crankshaft rotates 30 degrees, for example. On the other hand, the output interface 36 via a corresponding control circuit 38 with the injector 6 , the stepper motor 16 for controlling the throttle valve, the EGS control valve 25 , the fuel pump 28 and an actor 72 , which is described below.

Aufbau des AbgasreinigersConstruction of the exhaust gas cleaner

Wie in 1 und 2 gezeigt ist, ist in dem Abgasreiniger eine Abgasleitung 70 mit der Ausströmöffnung der Abgasturbine 21 verbunden. Der Abgasreiniger umfasst eine erste Abgasleitungsstrecke 76 und eine zweite Abgasleitungsstrecke 77, die von der Abgasleitung 70 abzweigen, um mit einer Seite bzw. der anderen Seite des Filters 22 in dem Gehäuse 23 verbunden zu sein, welches den Partikelfilter 22 aufnimmt. Darüber hinaus ist der Abgasreiniger mit einer Bypass-Leitungsstrecke 73 zum direkten Ausstoßen von Abgasen, ohne die Abgase von dem Abzweigungspunkt der ersten Abgasleitungsstrecke 76 und der zweiten Abgasleitungsstrecke 77 durch den Partikelfilter 22 zu leiten.As in 1 and 2 is shown in the exhaust gas cleaner is an exhaust pipe 70 with the outflow opening of the exhaust gas turbine 21 connected. The exhaust gas purifier comprises a first exhaust gas line section 76 and a second exhaust pipe route 77 coming from the exhaust pipe 70 Branch off to one side or the other side of the filter 22 in the case 23 Being connected, which is the particle filter 22 receives. In addition, the exhaust gas purifier is with a bypass pipe line 73 for direct exhaust of exhaust gases, without the exhaust gases from the branch point of the first exhaust pipe section 76 and the second exhaust pipe route 77 through the particle filter 22 to lead.

Darüber hinaus ist ein Abgasschaltventil 71 in dem Abzweigungspunkt der ersten Abgasleitungsstrecke 76 und der zweiten Abgasleitungsstrecke 77 angeordnet. Das Abgasschaltventil 71 wird durch den Aktor 72 betätigt und schaltet abwechselnd zwischen einer ersten Strömung (Vorwärtsströmung), bei der die erste Abgasleitungsstrecke 76 ausgewählt ist, um Abgase von einer Seite des Filters 22 strömen zu lassen, und einer zweiten Strömung (Rückströmung), bei der die zweite Abgasleitungsstrecke 77 ausgewählt ist, um Abgase von der anderen Seite des Filters 22 strömen zu lassen, um.In addition, there is an exhaust switching valve 71 in the branch point of the first exhaust pipe section 76 and the second exhaust pipe route 77 arranged. The exhaust switching valve 71 is through the actor 72 actuates and alternately switches between a first flow (forward flow) at which the first exhaust gas line 76 is selected to exhaust from one side of the filter 22 to flow, and a second flow (return flow), in which the second exhaust pipe section 77 is selected to exhaust from the other side of the filter 22 to pour.

Darüber hinaus sind Aschefilter 80 und 81 dem Partikelfilter 22 in der ersten Abgasleitungsstrecke 76 bzw. der zweiten Abgasleitungsstrecke 77 vorgeschaltet. Die Aschefilter 80 und 81 werden mit unedlem Metall beladen, das eine starke Ionisierungsneigung aufweist, und in den Abgasen vorhandener Phosphor (P) wird von dem unedlen Metall absorbiert.In addition, ash filters 80 and 81 the particle filter 22 in the first exhaust pipe line 76 or the second exhaust pipe section 77 upstream. The ash filter 80 and 81 are loaded with base metal having a strong ionization tendency, and phosphorus (P) present in the exhaust gases is absorbed by the base metal.

Das unedle Metall in diesem Kontext umfasst zum Beispiel entweder Lithium (Li), Natrium (Na), Kalium (K), Rubidium (Rb), Cäsium (Cs), Francium (Fr), Beryllium (Be), Magnesium (Mg), Calcium (Ca), Strontium (Sr), Barium (Ba), Radium (Ra) oder Lanthan (La) oder eine Kombination aus zwei oder mehreren dieser Elemente.The Base metal in this context includes, for example, either lithium (Li), Sodium (Na), Potassium (K), Rubidium (Rb), Cesium (Cs), Francium (Fr), Beryllium (Be), Magnesium (Mg), Calcium (Ca), Strontium (Sr), Barium (Ba), Radium (Ra) or lanthanum (La) or a combination of two or several of these elements.

Darüber hinaus ist eine Kraftstoffzuführdüse 83 als Reduktionsmittel-Zuführungsmittel zum Einspritzen von Kraftstoff in Abgase, die in den Filter 22 einströmen, ist in der ersten Abgasleitungsstrecke 77 angeordnet. Die Kraftstoffeinspritzdüse 83 wird durch ein Steuermittel gesteuert, das auf der CPU 34 der elektronischen Regeleinheit 30 abgelegt ist.In addition, a fuel supply nozzle 83 as a reductant delivery means for injecting fuel into exhaust gases entering the filter 22 inflow, is in the first exhaust pipe branch 77 arranged. The fuel injector 83 is controlled by a control means operating on the CPU 34 the electronic control unit 30 is stored.

Hier ist das Gehäuse 23 zur Aufnahme des Filters 22 an einer Position rechts oberhalb der Abgasleitung 70, die die Bypass-Leitungsstrecke 73 bildet, angeordnet. Die erste Abgasleitungsstrecke 76 und die zweite Abgasleitungsstrecke 77, die von der Abgasleitung 70 abzweigen, sind mit beiden Enden des Gehäuses 23 verbunden. Darüber hinaus ist, unter der Annahme, dass eine Durchlaufrichtung von Abgasen eine Längsrichtung ist, in dem Filter 22 in dem Gehäuse 23 eine Strecke in einer Breitenrichtung senkrecht zu der Längsrichtung länger als eine Strecke in der Längsrichtung. Mit einer solchen Konfiguration kann ein Raum zur Unterbringung des Abgasreinigers, der aus dem Gehäuse 23 besteht, der den Filter 22 umgibt, verringert werden.Here is the case 23 for receiving the filter 22 at a position right above the exhaust pipe 70 passing the bypass line 73 forms, arranged. The first exhaust gas line 76 and the second exhaust pipe section 77 coming from the exhaust pipe 70 Branches are with both ends of the housing 23 connected. Moreover, assuming that a passing direction of exhaust gases is a longitudinal direction, in the filter 22 in the case 23 a distance in a width direction perpendicular to the longitudinal direction longer than a distance in the longitudinal direction. With such a configuration, a space for housing the exhaust gas cleaner, which is out of the housing 23 consists of the filter 22 surrounds, be reduced.

Andererseits wird der Aktor 72 so betrieben, dass er von einem Steuerungsmittel 75 gesteuert wird, das auf der CPU 34 der elektronischen Steuerungseinheit 30 angelegt ist, und wird von einem Steuerungssignal von der Ausgabeschnittstelle 36 gesteuert. Darüber hinaus wird der Aktor 72 durch einen negativen Druck angesteuert, der durch den Betrieb der Brennkraftmaschine gebildet wird. Der Aktor 72 stellt einen Ventilkörper in eine Position zum Auswählen der ersten Abgasleitungsstrecke 76 (Vorwärtsströmungsrichtung), wenn er nicht mit einem negativen Druck beaufschlagt wird, stellt den Ventilkörper in eine neutrale Position, wenn er mit einem ersten negativen Druck beaufschlagt wird, und stellt den Ventilkörper in eine Position zum Auswählen der zweiten Abgasleitungsstrecke 77 (Rückströmungsrichtung), wenn er mit einem zweiten negativen Druck, der größer als der erste negative Druck ist, beaufschlagt wird.On the other hand, the actor becomes 72 so operated that he from a control means 75 is controlled on the CPU 34 the electronic control unit 30 is applied, and is from a control signal from the output interface 36 controlled. In addition, the actor 72 controlled by a negative pressure, which is formed by the operation of the internal combustion engine. The actor 72 sets a valve body in a position for selecting the first exhaust pipe route 76 (Forward flow direction), if it is not applied with a negative pressure, provides the valve body to a neutral position when it is applied with a first negative pressure, and sets the valve body in a position for selecting the second exhaust pipe section 77 (Backflow direction) when it is applied with a second negative pressure, which is greater than the first negative pressure.

Wenn sich der Ventilkörper in der Vorwärtsströmungsrichtung befindet, die durch eine durchgezogene Linie in 2 angedeutet ist, verbindet das Abgasschaltventil 71 die Abgasleitung 70 mit der ersten Abgasleitungsstrecke 76, und verbindet gleichzeitig die zweite Abgasleitungsstrecke 77 mit der Bypass-Leitungsstrecke 73. Demzufolge strömen die Abgase nacheinander durch die Abgasleitung 70, die erste Abgasleitungsstrecke 76, den Filter 22, die zweite Abgasleitungsstrecke 77 und die Bypass-Leitungsstrecke 73, um in die Umgebung freigesetzt zu werden.When the valve body is in the forward flow direction indicated by a solid line in FIG 2 is indicated, the exhaust switching valve connects 71 the exhaust pipe 70 with the first exhaust pipe route 76 , and at the same time connects the second exhaust pipe section 77 with the bypass line 73 , As a result, the exhaust gases sequentially flow through the exhaust pipe 70 , the first exhaust pipe line 76 , the filter 22 , the second exhaust pipe branch 77 and the bypass line 73 to be released into the environment.

Wenn sich der Ventilkörper in der Rückströmungsrichtung befindet, die durch eine gestrichelte Linie in 2 angezeigt ist, verbindet das Abgasschaltventil 71 die Abgasleitung 70 mit der zweiten Abgasleitungsstrecke 77, und verbindet gleichzeitig die erste Abgasleitungsstrecke 76 mit der Bypass-Leitungsstrecke 73. Daher strömen die Abgase nacheinander durch die Abgasleitung 70, die zweite Abgasleitungsstrecke 77, den Filter 22, die erste Abgasleitungsstrecke 76 und die Bypass-Leitungsstrecke 73, um in die Umgebung freigesetzt zu werden.When the valve body is in the return flow direction indicated by a dashed line in FIG 2 is displayed, the exhaust switching valve connects 71 the exhaust pipe 70 with the second exhaust pipe section 77 , and at the same time connects the first exhaust gas line 76 with the bypass line 73 , Therefore, the exhaust gases flow sequentially through the exhaust pipe 70 , the second exhaust pipe branch 77 , the filter 22 , the first exhaust pipe line 76 and the bypass line 73 to be released into the environment.

Wenn sich der Ventilkörper in der neutralen Position befindet, die parallel zu der Achse der Abgasleitung 70 ist, wie es durch eine lang-kurz-gestrichelte Linie in 2 angezeigt ist, verbindet das Abgasschaltventil 71 die Abgasleitung 70 direkt mit der Bypass-Leitungsstrecke 73. Daher strömen die Abgase von der Abgasleitung 70 zu der Bypass-Leitungsstrecke, ohne den Filter 22 zu passieren, um in die Umgebung freigesetzt zu werden.When the valve body is in the neutral position parallel to the axis of the exhaust pipe 70 is as indicated by a long-short-dashed line in 2 is displayed, the exhaust switching valve connects 71 the exhaust pipe 70 directly with the bypass line 73 , Therefore, the exhaust gases flow from the exhaust pipe 70 to the bypass line, without the filter 22 to pass to be released into the environment.

Ein Umschalten zwischen der Vorwärtsströmung und der Rückwärtsströmung wird durch Schalten des Ventilkörpers wiederholt, wodurch sich Partikel wie etwa Ruß in dem Basismaterial des Filters 22 herumbewegen. Somit ist die Oxidation der Partikel erleichtert, und als Folge davon kann die Reinigung der Partikel wirksam ausgeführt werden.Switching between the forward flow and the reverse flow is repeated by switching the valve body, whereby particles such as soot in the base material of the filter 22 move around. Thus, the oxidation of the particles is facilitated, and as a result, the purification of the particles can be carried out efficiently.

3A ist eine Bildansicht des Falls, in dem Abgase nur in einer Richtung durch den Filter 22 geführt werden. Da sich Partikel in diesem Fall nur auf einer Seite des Filters anlagern und sich nicht bewegen, bewirken Partikel nicht nur eine Erhöhung des Druckverlusts der Abgase, sondern verhindern darüber hinaus die Entfernung der Partikel. 3A is an image view of the case where exhaust gases are in one direction only through the filter 22 be guided. In this case, since particles only attach to one side of the filter and do not move, particles not only increase the pressure loss of the exhaust gases, but also prevent the removal of the particles.

3B ist eine Bildansicht des Falls, in dem Abgase in beiden Richtungen durch den Filter 22 geführt werden. Da in diesem Fall Partikel in der Vorwärtsströmungsrichtung und der Rückwärtsströmungsrichtung auf beiden Seiten des Filters 22 aufgewühlt werden, bewegen sich die Partikel auf beiden Seiten des Filters 22 oder dem Basismaterial, wodurch eine Oxidation der Partikel erleichtert werden kann, indem aktive Stellen verwendet werden, die überall auf dem Filterbasismaterial vorhanden sind, und eine Anhäufung der Partikel auf dem Filter 22 kann weiter reduziert werden. Somit kann eine Zunahme eines Druckverlusts vermieden werden. 3B is an image view of the case where exhaust gases pass through the filter in both directions 22 be guided. In this case, particles in the forward flow direction and the reverse flow direction on both sides of the filter 22 be agitated, the particles move on both sides of the filter 22 or the base material, whereby oxidation of the particles can be facilitated by using active sites existing throughout the filter base material and accumulation of the particles on the filter 22 can be further reduced. Thus, an increase in pressure loss can be avoided.

Aufbau des AschefiltersStructure of the ash filter

Obwohl eine Form und ein Aufbau von jedem der Aschefilter 80 und 81 nicht speziell begrenzt ist, so lange sie Partikel sammeln können, sind, wenn möglich, Aschefilter mit einem großen Oberflächenbereich zu bevorzugen.Although a shape and a construction of each of the ash filter 80 and 81 is not specifically limited, as long as they can collect particles, if possible, ash filters with a large surface area are preferable.

Zum Beispiel können die Aschefilter 80 und 81 vom sogenannten "Wall-Flow"-Typ sein, der eine Bienenwabenstruktur bildet, bei der eine poröse Substanz als Basismaterial verwendet wird und in dem, in Bienenwabenform, erste Strömungswege mit an ihren strömungsaufwärts gelegenen offenen Endabschnitten und mit an ihren strömungsabwärts gelegenen blockierten Endabschnitten und zweite Strömungswege mit an ihren strömungsaufwärts gelegenen blockierten Endabschnitten und an ihren strömungsabwärts gelegenen offenen Endabschnitten im Wechsel angeordnet sind. Die ersten Strömungswege werden zu Abgaseinströmungs-Leitungsstrecken, deren strömungsabwärts gelegene Enden durch Verschlussstopfen blockiert sind, und die zweiten Strömungswege werden zu Abgasausströmungs-Leitungsstrecken, deren strömungsaufwärts gelegene Enden durch Verschlussstopfen blockiert sind. Diese Leitungsstrecken sind abwechselnd durch dünne Abtrennungen getrennt angeordnet.For example, the ash filters 80 and 81 be of the so-called "wall-flow" type which forms a honeycomb structure using a porous substance as the base material and in which, in honeycomb shape, first flow paths having at their upstream open end portions and at their downstream blocked end portions and second flow paths are alternately arranged at their upstream blocked end portions and at their downstream open end portions. The first flow paths become exhaust gas exhaust ducts whose downstream ends are blocked by plugs, and the second flow paths become exhaust gas outflow ducts whose upstream ends are blocked by plugs. These pipe sections are arranged alternately separated by thin separations.

Im Abgas enthaltener Phosphor (P) wird in den Aschefiltern 80 und 81 absorbiert. In der Praxis verbindet sich Phosphor (P) mit Calcium (Ca) und reichert sich in den Aschefiltern 80 und 81 in Form von Calcium-Phosphat (Ca3(PO4)2) an.Phosphorus (P) contained in the exhaust gas is contained in the ash filters 80 and 81 absorbed. In practice, phosphorus (P) combines with calcium (Ca) and accumulates in the ash filters 80 and 81 in the form of calcium phosphate (Ca 3 (PO 4 ) 2 ).

Daher ist die Bildung von Asche aus Calcium-Phosphat, was eine Verbindung zwischen Phosphor (P) und Calcium (Ca) ist, in dem strömungsabwärts der Aschefilter 80 und 81 angeordneten Partikelfilter 22 verringert.Therefore, the formation of ash from calcium phosphate, which is a compound between phosphorus (P) and calcium (Ca), is in the downstream of the ash filter 80 and 81 arranged particulate filter 22 reduced.

Alternativ können die Aschefilter 80 und 81 einem Umschaltströmungsweg vorgeschaltet sein, das heißt vor dem Abgasschaltventil 71 angeordnet sein. Darüber hinaus kann Phosphor (P) in den Abgasen doppelt gefiltert werden, wenn die Aschefilter auch vor dem Abgasturbolader 14 angeordnet sind. Das heißt, die Aschefilter sind sowohl an einer Position nahe eines Auspuffkrümmers, wo die Temperatur hoch ist, als auch an einer Position in der ersten Abgasleitungsstrecke 76 oder der zweiten Abgasleitungsstrecke 77 vorhanden. Da sie Phosphor (P) in jeweiligen Bereichen mit einer extrem großen Temperaturdifferenz zueinander absorbieren können, ist die Filterwirksamkeit verbessert.Alternatively, the ash filters 80 and 81 upstream of a switching flow path, that is before the exhaust switching valve 71 be arranged. In addition, phosphorus (P) can be double filtered in the exhaust gases, if the ash filter also in front of the exhaust gas turbocharger 14 are arranged. That is, the ash filters are both in a position near an exhaust manifold where the temperature is high and at a position in the first exhaust passage 76 or the second exhaust pipe section 77 available. Since they can absorb phosphorus (P) in respective ranges with an extremely large temperature difference to each other, the filter efficiency is improved.

Aufbau des FiltersStructure of the filter

4 zeigt einen Aufbau des Partikelfilters 22. 4A zeigt eine Vorderansicht des Partikelfilters 22, und 4B zeigt eine Seitenquerschnittsansicht des Partikelfilters 22. Wie in 4A und 4B gezeigt ist, bildet der Partikelfilter 22 eine Bienenwabenstruktur und ist von einem sogenannten "Wall-Flow"-Typ, der mit einer Mehrzahl von Abgasströmungs-Leitungsstrecken 50 und 51 versehen ist, die sich parallel zueinander erstrecken. Diese Abgasströmungs-Leitungsstrecken sind aus Abgaseinströmungs-Leitungsstrecken 50, deren strömungsabwärts gelegene Enden durch Verschlussstopfen 52 blockiert sind, und Abgasauströmungs-Leitungsstrecken 51, deren strömungsaufwärts gelegene Enden durch Verschlussstopfen gebildet ist, gebildet. Ferner zeigen schraffierte Abschnitte in 4A die Verschlussstopfen 53. Somit sind die Abgaseinströmungs-Leitungsstrecken 50 und die Abgasausströmungs-Leitungsstrecken 51 abwechselnd, durch dünne Abtrennungen 54 voneinander getrennt, angeordnet. Mit an deren Worten, die Abgaseinströmungs-Leitungsstrecken 50 und die Abgasausströmungs-Leitungsstrecken 51 sind so angeordnet, dass jede Abgaseinströmungs-Leitungsstrecke 50 von vier Abgasausströmungs-Leitungsstrecken 51 umgeben ist, und jede Abgasausströmungs-Leitungsstrecke 51 ist von vier Abgaseinströmungs-Leitungsstrecken 50 umgeben. 4 shows a construction of the particulate filter 22 , 4A shows a front view of the particulate filter 22 , and 4B shows a side cross-sectional view of the particulate filter 22 , As in 4A and 4B is shown forms the particle filter 22 a honeycomb structure and is of a so-called "wall-flow" type, with a plurality of exhaust gas flow ducts 50 and 51 is provided, which extend parallel to each other. These exhaust flow pipe routes are from exhaust gas inflow pipe runs 50 whose downstream ends are plugged through plugs 52 are blocked, and Abgasauströmungs line routes 51 whose upstream ends are formed by sealing plugs formed. Furthermore, hatched sections in 4A the plugs 53 , Thus, the exhaust gas inflow pipe runs 50 and the exhaust gas outflow pipe lines 51 alternately, through thin separations 54 separated from each other, arranged. With other words, the exhaust gas inflow pipe sections 50 and the exhaust gas outflow pipe lines 51 are arranged so that each exhaust gas inflow line 50 of four exhaust gas outflow pipe lines 51 is surrounded, and each Abgasausströmungs line route 51 is from four exhaust gas inflow pipe runs 50 surround.

Das Partikelfilter 22 ist aus einem porösen Material wie etwa Cordierit gebildet. Folglich strömen Abgase, die in die Abgaseinströmungs-Leitungsstrecken 50 eingeströmt sind, heraus in die angrenzenden Abgasausströmungs-Leitungsstrecken 51, indem sie durch die Abtrennungen 54 um sie herum hindurch treten, wie es in 4B gezeigt ist.The particle filter 22 is formed of a porous material such as cordierite. Consequently, exhaust gases flowing into the exhaust gas inflow pipe lines flow 50 have flowed out, into the adjacent Abgasausströmungs line routes 51 by passing through the separations 54 kick around them as it is in 4B is shown.

Bei der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung sind Lagen einer Trägers, der zum Beispiel aus Aluminium hergestellt ist, auf Umfangswandoberflächen jeder Abgaseinströmungs-Leitungsstrecke 50 und jeder Abgasausströmungs-Leitungsstrecke 51, das heißt auf beiden Seiten jeder Abtrennung 54 und auf Innenwandoberflächen von Poren der Abtrennung 54 gebildet. Dieser Träger ist mit einem Edelmetallkatalysator und einem Aktivsauerstoff-Abgeber/Aufnehmer zur Aufnahme und zum Halten von Sauerstoff, wenn übermäßiger Sauerstoff vorhanden ist, und zur Abgabe des gehaltenen Sauerstoffs in Form von Aktivsauerstoff, wenn eine Sauerstoffkonzentration um ihn herum abfällt.In the embodiment according to the present invention, layers of a substrate made of, for example, aluminum are on peripheral wall surfaces of each exhaust gas inflow pipe 50 and each exhaust outflow conduit 51 that is, on both sides of each separation 54 and on inner wall surfaces of pores of the partition 54 educated. This carrier is provided with a noble metal catalyst and an active oxygen donor / susceptor for containing and holding oxygen when excess oxygen is present and for releasing the retained oxygen in the form of active oxygen when an oxygen concentration around it falls.

Platin (Pt) kann als der Edelmetallkatalysator verwendet werden. Darüber hinaus kann der Aktivsauerstoff-Abgeber/Aufnehmer aus wenigstens einem Metall gebildet sein, das ausgewählt ist aus: einem Alkalimetall wie etwa Kalium (K), Natrium (Na), Lithium (Li), Cäsium (Cs) und Rubidium (Rb), einem Erdalkalimetall wie etwa Barium (Ba), Calcium (Ca) und Strontium (Sr), einem Seltenerdme tall wie etwa Lanthan (La), Yttrium (Y) und einem Übergangsmetall wie etwa Cer (Ce).platinum (Pt) can be used as the noble metal catalyst. Furthermore can be the active oxygen delivery / pickup be formed of at least one metal which is selected of: an alkali metal such as potassium (K), sodium (Na), lithium (Li), cesium (Cs) and rubidium (Rb), an alkaline earth metal such as barium (Ba), Calcium (Ca) and strontium (Sr), a rare earth metal such as lanthanum (La), yttrium (Y) and a transition metal such as cerium (Ce).

Darüber hinaus ändert sich eine Valenzzahl des Übergangsmetalls (Sauerstoffabsorptionsagens) wie etwa Cer (Cr) in Abhängigkeit von der Sauerstoffkonzentration. Somit wird Aktivsauerstoff in großen Mengen durch wiederholte Änderung der Sauerstoffkonzentration wie folgt abgegeben/aufgenommen. CeO2 (arm) ↔ CeO3 (reich) In addition, a valence number of the transition metal (oxygen absorbing agent) such as cerium (Cr) changes depending on the oxygen concentration. Thus, active oxygen is released / absorbed in large quantities by repeatedly changing the oxygen concentration as follows. CeO 2 (poor) ↔ CeO 3 (rich)

Darüber hinaus wird als Aktivsauerstoff-Abgeber/Aufnehmer vorzugsweise ein Alkalimetall oder ein Erdalkalimetall mit höherer Ionisierungsneigung als diejenige von Calcium (Ca) verwendet, das heißt Kalium (K), Lithium (Li), Cäsium (Cs), Rubidium (Rb), Barium (Ba) und Strontium (Sr).Furthermore is called active oxygen delivery / pickup preferably an alkali metal or an alkaline earth metal having a higher ionization tendency than that of calcium (Ca) used, that is potassium (K), lithium (Li), cesium (Cs), rubidium (Rb), barium (Ba) and strontium (Sr).

In dieser Ausführungsform ist der Fall beschrieben, in dem ein Träger aus zum Beispiel aus Aluminium oder dergleichen mit Platin (Pt) als Edelmetallkatalysator und Kalium (K) als Aktivsauerstoff-Abgeber/Aufnehmer beladen wird.In this embodiment the case is described in which a carrier made of, for example, aluminum or the like with platinum (Pt) as a noble metal catalyst and potassium (K) is loaded as active oxygen donor / transducer.

Kontinuierliche Oxidationsbehandlung von Partikeln durch das FilterContinuous oxidation treatment of particles through the filter

Als nächstes ist ein Vorgang zum Entfernen von Partikeln aus Abgasen durch das Partikelfilter 22 beschrieben. Darüber hinaus wird der Vorgang zum Entfernen von Partikeln ebenfalls mit dem gleichen Mechanismus durchgeführt, auch wenn andere Alkalimetalle, Erdalkalimetalle, Seltenerdmetalle oder Übergangsmetalle als der Aktivsauerstoff-Abgeber/Aufnehmer verwendet werden.Next is a process for removing particles from exhaust gases through the particulate filter 22 described. Moreover, even if other alkali metals, alkaline earth metals, rare earth metals, or transition metals are used as the active oxygen donor / receiver, the particle removing operation is also performed by the same mechanism.

In einer Brennkraftmaschine mit Kompressionszündung wie sie in 1 gezeigt ist, wird eine Verbrennung ausgeführt, wenn ein Luftüberschuss vorhanden ist. Daher enthalten die Abgase eine große Menge an überschüssiger Luft. Das heißt, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases ist in der Brennkraftmaschine mit Kompressionszündung, wie sie in 1 gezeigt ist, hoch. Da in der Brennkammer 5 Stickstoffmonoxid (NO) erzeugt wird, ist ferner Stickstoffmonoxid (NO) in den Abgasen enthalten. Darüber hinaus ist Schwefel (S) in dem Kraftstoff enthalten, und der Schwefel (S) reagiert in der Brennkammer 5 mit Sauerstoff zu Schwefeldioxid (SO2). Folglich ist Schwefeldioxid (SO2) in den Abgasen enthalten. Daher strömen die Abgase, die überschüssigen Sauerstoff, Stickoxid (NO) und Schwefeldioxid (SO2) enthalten, in die Abgasausströmungs-Leitungsstrecke 50.In an internal combustion engine with compression ignition as in 1 is shown, combustion is carried out when an excess of air is present. Therefore, the exhaust gases contain a large amount of excess air. That is, an air-fuel ratio of the exhaust gas is in the compression-ignition engine as shown in FIG 1 shown is high. Because in the combustion chamber 5 Nitrogen monoxide (NO) is generated, further nitrogen monoxide (NO) is contained in the exhaust gases. In addition, sulfur (S) is contained in the fuel, and the sulfur (S) reacts in the fuel chamber 5 with oxygen to sulfur dioxide (SO 2 ). Consequently, sulfur dioxide (SO 2 ) is contained in the exhaust gases. Therefore, the exhaust gases containing excess oxygen, nitrogen oxide (NO) and sulfur dioxide (SO 2 ) flow into the exhaust gas outflow line 50 ,

5A und 5B zeigen schematisch vergrößerte Ansichten der inneren Umfangsoberfläche der Abgaseinströmungs-Leitungsstrecke 50 und einer Oberfläche einer Trägerschicht, die auf der Poreninnenwandoberfläche innerhalb der Abtrennung 54 gebildet ist. Ferner bezeichnet in 5A und 5B die Bezugszahl 60 Partikel aus Platin (Pt), und 61 bezeichnet einen Aktivsauerstoff-Abgeber/Aufnehmer, der Kalium (K) enthält. 5A and 5B 12 schematically show enlarged views of the inner circumferential surface of the exhaust gas inflow pipe 50 and a surface of a carrier layer disposed on the inner surface of the pore within the partition 54 is formed. Further referred to in 5A and 5B the reference number 60 Particles of platinum (Pt), and 61 denotes an active oxygen donor / acceptor containing potassium (K).

Wie oben beschrieben, lagert sich, wenn die Abgase in die Abgaseinströmungs-Leitungsstrecke 50 des Partikelfilters 22 einströmen, der Sauerstoff (O2) auf der Oberfläche des Platins (Pt) in Form von O2 oder O2 ab, wie es in 5A gezeigt ist, da eine große Menge an überschüssigem Sauerstoff in den Abgasen enthalten ist. Andererseits reagiert Stickoxid (NO) in den Abgasen mit dem O2 oder O2– auf der Oberfläche des Platins (Pt) zu Stickstoffdioxid (2NO + O2 → 2NO2). Anschließend wird ein Teil des erzeugten Stickstoffdioxids (NO2) in dem Aktivsauerstoff- Abgeber/Aufnehmer 61 absorbiert, während er an dem Platin (Pt) oxidiert wird, und diffundiert in dem Aktivsauerstoff-Abgeber/Aufnehmer 61 in Form von Stickstoffoxidionen (NO3 ), wie es in 5A gezeigt ist, wobei er sich mit Kalium (K) verbindet. Ein Teil der Stickstoffoxidionen (NO3 ) erzeugt Kaliumnitrat (KNO3).As described above, when the exhaust gas is accumulated in the exhaust gas inflow pipe section 50 of the particulate filter 22 the oxygen (O 2 ) on the surface of the platinum (Pt) flows in the form of O 2 - or O 2 - , as it is in 5A is shown because a large amount of excess oxygen is contained in the exhaust gases. On the other hand, nitrogen oxide (NO) in the exhaust gases reacts with the O 2 - or O 2- on the surface of the platinum (Pt) to form nitrogen dioxide (2NO + O 2 → 2NO 2 ). Subsequently, a portion of the generated nitrogen dioxide (NO2) in the active oxygen donor / receiver 61 while being oxidized on the platinum (Pt) and diffuses in the active oxygen donor / susceptor 61 in the form of nitric oxide ions (NO 3 - ), as in 5A where it combines with potassium (K). Part of the nitric oxide ions (NO 3 - ) produces potassium nitrate (KNO 3 ).

Andererseits ist, wie oben beschrieben ist, auch Schwefeldioxid (SO2) in den Abgasen enthalten, und dieses Schwefeldioxid (SO2) wird durch den gleichen Mechanismus wie der der Absorption von Stickstoffdioxid (NO2) ebenfalls in dem Aktivsauerstoff-Abgeber/Aufnehmer 61 absorbiert. Das heißt, Sauerstoff (O2) lagert sich an der Oberfläche des Platins (Pt) in Form von O2 oder O2– wie oben beschrieben ab, und das SO2 in den Abgasen reagiert mit dem O2 oder O2– auf der Oberfläche des Platins (Pt) zu (SO3).On the other hand, as described above, sulfur dioxide (SO 2 ) is also contained in the exhaust gases, and this sulfur dioxide (SO 2 ) also becomes in the active oxygen donor / receiver by the same mechanism as that of the absorption of nitrogen dioxide (NO 2 ) 61 absorbed. That is, oxygen (O 2 ) deposits on the surface of the platinum (Pt) in the form of O 2 - or O 2- as described above, and the SO 2 in the exhaust gases reacts with the O 2 - or O 2- on the surface of the platinum (Pt) to (SO 3 ).

Anschließend wird ein Teil des erzeugten (SO3) in dem Aktivsauerstoff-Abgeber/Aufnehmer 61 absorbiert; wobei er weiter an dem Platin (Pt) oxidiert wird, und diffundiert in dem Aktivsauerstoff-Abgeber/Aufnehmer 61 in Form von Sulfatoxidionen (SO4 2–), wobei er sich mit Kalium K verbindet, um Kaliumsulfat (K2SO4) zu bilden. Auf diese Weise werden Kaliumnitrat (KNO3) und Kaliumsulfat (K2SO4) in dem Aktivsauerstoff-Abgeber/Aufnehmer 61 gebildet.Subsequently, part of the generated (SO 3 ) in the active oxygen donor / receiver 61 absorbed; being further oxidized on the platinum (Pt) and diffusing in the active oxygen donor / receiver 61 in the form of sulfate oxide ions (SO 4 2- ), combining with potassium K to form potassium sulfate (K 2 SO 4 ). In this way, potassium nitrate (KNO 3 ) and potassium sulfate (K 2 SO 4 ) in the active oxygen donor / receiver 61 educated.

Andererseits werden in der Brennkammer 5 Partikel, die im Wesentlichen aus Kohlenstoff C bestehen, erzeugt. Daher sind diese Partikel im Abgas enthalten. Diese im Abgas enthaltenen Partikel kontaktiert eine Oberfläche einer Trägerschicht, zum Beispiel die Oberfläche des Aktivsauerstoff-Abgeber/Aufnehmers 61, und scheiden sich darauf ab, wie es durch die Bezugszahl 62 in 5B gezeigt ist, wenn die Abgase durch die Abgaseintritts-Leitungsstrecke 50 des Partikelfilters 22 strömen oder wenn sich die Abgase von der Abgaseintritts-Leitungsstrecke 50 zu der Abgasaustritts-Leitungsstrecke 51 bewegen.On the other hand, in the combustion chamber 5 Particles consisting essentially of carbon C generated. Therefore, these particles are contained in the exhaust gas. This particle contained in the exhaust gas contacts a surface of a carrier layer, for example the surface of the active oxygen donor / receiver 61 , and divorce, as indicated by the reference number 62 in 5B is shown when the exhaust gases through the exhaust gas inlet pipe line 50 of the particulate filter 22 flow or when the exhaust gases from the exhaust gas inlet line 50 to the exhaust gas outlet line 51 move.

Wenn sich die Partikel 62 auf der Oberfläche des Aktivsauerstoff-Abgeber/Aufnehmers 61 auf diese Weise abscheiden, sinkt auf einer Kontaktfläche zwischen dem Partikel 62 und dem Aktivsauerstoff-Abgeber/Aufnehmer 61 die Sauerstoffkonzentration. Wenn die Sauerstoffkonzentration somit absinkt, tritt zwischen der Kontaktoberfläche und einer hohen Sauerstoffkonzentration in dem Aktivsauerstoff-Abgeber/Aufnehmer 61 ein Konzentrationsunterschied auf, wodurch Sauerstoff in dem Aktivsauerstoff-Abgeber/Aufnehmer 61 dazu neigt, sich zu der Kontaktoberfläche zwischen dem Partikel 62 und dem Aktivsauerstoff-Abgeber/Aufnehmer 61 zu bewegen. Als Folge davon wird Kaliumnitrat (KNO3), das in dem Aktivsauerstoff-Abgeber/Aufnehmer 61 gebildet wird, in Kalium (K) und Sauerstoff (O) dissoziiert. Der Sauerstoff (O) bewegt sich zu der Kontaktoberfläche zwischen dem Partikel 62 und dem Aktivsauerstoff-Abgeber/Aufnehmer 61, und das Stickstoffmonoxid (NO) wird nach außen von dem Aktivsauerstoff-Abgeber/Aufnehmer 61 freigesetzt. Das nach außen freigesetzte Stickstoffmonoxid (NO) wird an dem Platin (Pt), an dessen strömungsabwärts gelegener Seite oxidiert und wieder in dem Aktivsauerstoff-Abgeber/Aufnehmer 61 absorbiert.If the particles 62 on the surface of the active oxygen delivery / pickup 61 Depositing in this way sinks on a contact surface between the particle 62 and the active oxygen delivery / pickup 61 the oxygen concentration. As the oxygen concentration thus decreases, occurs between the contact surface and a high oxygen concentration in the active oxygen donor / receiver 61 a concentration difference, whereby oxygen in the active oxygen donor / receiver 61 it tends to become the contact surface between the particle 62 and the active oxygen delivery / pickup 61 to move. As a result, potassium nitrate (KNO 3 ), which is in the active oxygen donor / acceptor 61 is formed, dissociated in potassium (K) and oxygen (O). The oxygen (O) moves to the contact surface between the particle 62 and the active oxygen delivery / pickup 61 and the nitrogen monoxide (NO) is released to the outside of the active oxygen donor / receiver 61 released. The released nitric oxide (NO) is oxidized on the platinum (Pt), on its downstream side, and again in the active oxygen donor / receiver 61 absorbed.

Darüber hinaus hat es den Anschein, als würde Aktivsauerstoff auch in einem Reaktionsprozess mit Sauerstoff erzeugt und das Partikel 62 oxidieren, wenn Sauerstoff und NOx in den Abgasen in einem Sauerstoffüberschusszustand okkludiert sind.In addition, it seems that active oxygen is also produced in a reaction process with oxygen and the particle 62 oxidize when oxygen and NOx in the exhaust gases are occluded in an oxygen excess state.

Wie oben beschrieben, reagiert NO in den Abgasen mit O2 oder O2– auf der Oberfläche von Platin zu NO2 (2NO + O2 → 2NO2). Anschließend wandelt sich ein Teil des erzeugten (NO2) in (NO3) um und wird in dem Aktivsauerstoff-Abgeber/Aufnehmer 61 absorbiert, wobei er an Platin (Pt) oxidiert wird.As described above, NO in the exhaust gases reacts with O 2 - or O 2- on the surface of platinum to NO 2 (2NO + O 2 → 2NO 2 ). Subsequently, a part of the produced (NO 2 ) converts into (NO 3 ) and becomes in the active oxygen donor / receiver 61 which is oxidized to platinum (Pt).

Ein Teil des NO2 wird durch einen Katalysator dissoziiert und gibt Aktivsauerstoff ab. Das heißt, das NO2 wiederholt die Oxidation und die Dissoziation derart, dass Aktivsauerstoff frei wird: 2NO2 → NO + O* → NO + O2 → NO + O* →. Part of the NO 2 is dissociated by a catalyst and releases active oxygen. That is, the NO 2 repeats the oxidation and the dissociation such that active oxygen is released: 2NO 2 → NO + O * → NO + O 2 → NO + O * →.

Andererseits wird an dieser Stelle Kaliumsulfat (K2SO4), das in dem Aktivsauerstoff-Abgeber/Aufnehmer 61 gebildet wird, ebenfalls in Kalium K, Sauerstoff (O) und (SO2) dissoziiert. Der Sauerstoff (O) bewegt sich zu der Kontaktoberfläche zwischen dem Partikel 62 und dem Aktivsauerstoff-Abgeber/Aufnehmer 61, und das SO2 wird nach außen von dem Aktivsauerstoff-Abgeber/Aufnehmer 61 freigesetzt. Das nach außen freigesetzte (SO2) wird an Platin (Pt), auf dessen strömungsabwärts gelegener Seite oxidiert und wieder in dem Aktivsauerstoff-Abgeber/Aufnehmer 61 absorbiert. Es ist jedoch im Vergleich zu Kaliumnitrat (KNO3) schwierig, Aktivsauerstoff freizusetzen, da Kaliumsulfat (K2SO4) stabil ist.On the other hand, at this point potassium sulfate (K 2 SO 4 ), which is present in the active oxygen donor / on taker 61 is also dissociated in potassium K, oxygen (O) and (SO 2 ). The oxygen (O) moves to the contact surface between the particle 62 and the active oxygen delivery / pickup 61 and the SO 2 goes outward from the active oxygen delivery / pickup 61 released. The externally released (SO 2 ) is oxidized to platinum (Pt) on its downstream side and back into the active oxygen donor / receiver 61 absorbed. However, it is difficult to release active oxygen compared to potassium nitrate (KNO 3 ) because potassium sulfate (K 2 SO 4 ) is stable.

Der Sauerstoff (O), der sich zu der Kontaktoberfläche zwischen dem Partikel 62 und dem Aktivsauerstoff-Abgeber/Aufnehmer 61 bewegt, ist Sauerstoff, der sich von Verbindungen wie etwa Kaliumnitrat (KNO3) oder Kaliumsulfat (K2SO4) abgespaltet hat. Der Sauerstoff (O), der sich von einer Verbindung abgespaltet hat, hat eine hohe Energie und weist eine hohe Aktivität auf. Daher hat sich der Sauerstoff, der sich zu der Kontaktoberfläche zwischen dem Partikel 62 und dem Aktivsauerstoff-Abgeber/Aufnehmer 61 bewegt hat, in Aktivsauerstoff (O) umgewandelt. Wenn ein solcher Aktivsauerstoff (O) das Partikel (62) kontaktiert, wird das Partikel 62 in kurzer Zeit (innerhalb von wenigen Minuten bis einigen zehn Minuten) ohne Aussendung von Leuchtflammen oxidiert und verschwindet vollständig. Daher scheidet sich das Partikel 62 nie an dem Partikelfilter 22 ab.The oxygen (O) that attaches to the contact surface between the particle 62 and the active oxygen delivery / pickup 61 is oxygen, which has split off from compounds such as potassium nitrate (KNO 3 ) or potassium sulfate (K 2 SO 4 ). The oxygen (O) which has split off from a compound has a high energy and high activity. Therefore, the oxygen that has become the contact surface between the particle 62 and the active oxygen delivery / pickup 61 has moved into active oxygen (O). If such an active oxygen (O) is the particle ( 62 ), the particle becomes 62 in a short time (within a few minutes to a few tens of minutes) without the emission of light flames oxidized and disappears completely. Therefore, the particle separates 62 never on the particle filter 22 from.

Wenn Partikel, die sich an dem Partikelfilter 22 in laminierter Form abscheiden, auf herkömmliche Weise verbrannt werden, glüht das Partikelfilter 22 und brennt von Flammen begleitet. Ein solches von Flammen begleitetes Brennen dauert nicht an, es sei denn es herrschen hohe Temperaturen. Daher muss die Temperatur des Partikelfilters 22 hoch gehalten werden, um zu bewirken, dass das von Flammen begleitete Brennen andauert.If particles are attached to the particulate filter 22 deposited in laminated form, burned in a conventional manner, the particle filter glows 22 and burnt accompanied by flames. Such burning accompanied by flames does not last unless high temperatures prevail. Therefore, the temperature of the particulate filter 22 held high to cause the burning accompanied by flames to last.

Im Gegensatz dazu wird in der vorliegenden Erfindung das Partikel 62 oxidiert, ohne wie oben beschrieben Leuchtflammen auszusenden, wenn die Oberfläche des Partikelfilters 22 nicht glüht. Das bedeutet, in anderen Worten, in der vorliegenden Erfindung wird das Partikel 62 bei einer erheblich niedrigen Temperatur im Vergleich zum Stand der Technik oxidiert und entfernt. Daher unterscheidet sich ein Partikelentfernungsvorgang durch Oxidation des Partikels 62 ohne Aussendung von Leuchtflammen gemäß der vorliegenden Erfindung gänzlich von einem Partikelentfernungsvorgang durch eine Verbrennung gemäß dem Stand der Technik, die von Flammen begleitet ist.In contrast, in the present invention, the particle 62 oxidized without emitting flares as described above when the surface of the particulate filter 22 does not glow. That is, in other words, in the present invention, the particle becomes 62 oxidized and removed at a considerably low temperature compared to the prior art. Therefore, a particle removal process differs by oxidation of the particle 62 without emitting luminous flames according to the present invention entirely from a particle removal operation by prior art combustion accompanied by flames.

Darüber hinaus wird der Partikelentfernungsvorgang durch Oxidation von Partikeln bei einer äußerst niedrigen Temperatur ausgeführt. Daher steigt die Temperatur des Partikelfilters 22 nicht so hoch an, so dass nahezu keine Gefahr besteht, dass sich der Partikelfilter 22 verschlechtert.In addition, the particle removal process is carried out by oxidation of particles at an extremely low temperature. Therefore, the temperature of the particulate filter increases 22 not so high, so that there is almost no danger that the particle filter 22 deteriorated.

Da sich Partikel kaum auf dem Partikelfilter 22 abscheiden, ist darüber hinaus die Gefahr, dass sich Asche, die Schlacke von Partikeln ist, abscheidet, geringer. Daher ist die Gefahr, dass sich das Partikelfilter 22 verstopft, geringer.As particles hardly on the particle filter 22 Moreover, there is a danger that ashes that are slag from particles will separate. Therefore, the danger is that the particle filter 22 clogged, less.

Im übrigen wird das Verstopfen hauptsächlich durch Calciumsulfat (CaSO4) verursacht. Das heißt, Kraftstoff und Schmieröl enthalten Calcium (Ca). Daher ist Calcium (Ca) in den Abgasen enthalten. Wenn SO3 vorhanden ist, erzeugt Calcium (Ca) Calciumsulfat (CaSO4). Calciumsulfat (CaSO4) ist stabil und wird nicht thermisch dissoziiert, selbst wenn es erhitzt wird. Daher wird das Verstopfen hervorgerufen, wenn Calciumsulfat (CaSO4) erzeugt wird und die Poren des Partikelfilters 22 durch Calciumsulfat (CaSO4) blockiert werden.Incidentally, the clogging is mainly caused by calcium sulfate (CaSO 4 ). That is, fuel and lubricating oil contain calcium (Ca). Therefore, calcium (Ca) is contained in the exhaust gases. When SO 3 is present, produces calcium (Ca) of calcium sulfate (CaSO 4). Calcium sulfate (CaSO 4 ) is stable and does not dissociate thermally, even when heated. Therefore, the clogging is caused when calcium sulfate (CaSO 4 ) is produced and the pores of the particulate filter 22 blocked by calcium sulfate (CaSO 4 ).

In diesem Fall jedoch verbindet sich in dem Aktivsauerstoff-Abgeber/Aufnehmer 61 verteiltes SO3 mit Kalium (K), um Kaliumsulfat (K2SO4) zu bilden, wenn ein Alkalimetall oder ein Erdalkalimetall, das eine höhere Ionisierungsneigung als die von Calcium (Ca) besitzt, zum Beispiel Kalium (K), als der Aktivsauerstoff-Abgeber/Aufnehmer 61 verwendet wird. Calcium (Ca) strömt durch die Abtrennungen 54 des Partikelfilters 22 in die Abgasauströmungs-Leitungsstrecke 51 aus, ohne sich mit SO3 zu verbinden. Als Folge davon werden die Poren des Partikelfilters 22 nicht mehr verstopft. Daher wird, wie oben beschrieben, als Aktivsauerstoff-Abgeber/Aufnehmer 61 vorzugsweise ein Alkalimetall oder ein Erdalkalimetall mit einer höheren Ionisierungsneigung als jene von Calcium (Ca) verwendet, das heißt, Kalium (K), Lithium (Li), Cäsium (Cs) oder Beryllium (Be).In this case, however, the active oxygen donor / receiver bonds 61 distributed SO 3 with potassium (K) to form potassium sulfate (K 2 SO 4 ) when an alkali metal or an alkaline earth metal, which has a higher ionization tendency than that of calcium (Ca), for example potassium (K), as the active oxygen -Abgeber / transducers 61 is used. Calcium (Ca) flows through the separations 54 of the particulate filter 22 into the exhaust gas outflow line 51 without connecting to SO 3 . As a result, the pores of the particulate filter become 22 no longer blocked. Therefore, as described above, as the active oxygen donor / receiver 61 Preferably, an alkali metal or an alkaline earth metal having a higher ionization tendency than that of calcium (Ca) used, that is, potassium (K), lithium (Li), cesium (Cs) or beryllium (Be).

Ferner, da Kaliumsulfat (K2SO4), das statt Asche auf dem Partikelfilter 22 gebildet wird, eine im Vergleich zu Calciumsulfat (CaSO4) niedrigere Konzentration aufweist, kann es leicht dissoziiert und entfernt werden, indem die Umgebungstemperatur des Partikelfilters 22 erhöht wird oder indem das Partikelfilter 22 in eine reduzierende Atmosphäre gebracht wird.Furthermore, since potassium sulfate (K 2 SO 4 ), that instead of ash on the particulate filter 22 having a lower concentration compared to calcium sulfate (CaSO 4 ), it can be easily dissociated and removed by lowering the ambient temperature of the particulate filter 22 is increased or by the particle filter 22 is brought into a reducing atmosphere.

Im übrigen ist es in der Praxis nahezu unmöglich, die Menge M an ausgestoßenen Partikeln in allen Betriebszuständen soweit zu reduzieren, dass sie geringer als eine Menge G von Partikeln ist, die oxidiert und entfernt werden können. Zum Beispiel ist die Temperatur des Partikelfilters 22 beim Starten einer Maschine gewöhnlich niedrig. Daher ist in diesem Fall die Menge M ausgestoßener Partikel gewöhnlich größer als die Menge G von Partikeln, die oxidiert und entfernt werden können. Wenn die Menge M ausgestoßener Partikel größer als die Menge G von Partikeln wird, die oxidiert und entfernt werden können, wie etwa unmittelbar nach dem Starten der Maschine, beginnen Partikel, die nicht oxidiert wurden, an dem Partikelfilter 22 zu haften.Incidentally, in practice, it is almost impossible to reduce the amount M of ejected particles in all operating states to be less than an amount G of particles that can be oxidized and removed. For example, the temperature of the particulate filter 22 usually low when starting a machine. Therefore, in this case, the amount of ejected particle M is usually larger than the amount G of particles that can be oxidized and removed. When the amount M of ejected particles is larger than the amount G of Particles that can be oxidized and removed, such as immediately after the engine is started, will start particulates that have not been oxidized at the particulate filter 22 to stick.

Auf diese Weise ist die Menge M ausgestoßener Partikel soweit erhöht, dass sie größer als die Menge G von Partikeln ist, die oxidiert und entfernt werden können, und in einigen Fällen können sich Partikel auf dem Partikelfilter 22 in laminierter Form abscheiden.In this way, the amount of ejected particle M is increased to be larger than the amount G of particles that can be oxidized and removed, and in some cases, particulates may be formed on the particulate filter 22 in a laminated form.

Um die Partikel, die sich auf dem Partikelfilter 22 abscheiden, zu oxidieren und zu entfernen, wird das Schaltventil 71, das in der Abgasleitung 70 angeordnet ist, geschaltet. Wenn das Schaltventil 71 geschaltet wird, werden die entgegen der Abgasströmungsrichtung weisende Seite und die in Abgasströmungsrichtung weisende Seite der Partikelfilters 22 umgekehrt. In einem Teil, der vor dem Umschalten des Schaltventils 71 die in Abgasströmungsrichtung weisende Seite des Partikelfilters 22 war, lagern sich auf der Oberfläche des Aktivsauerstoff-Abgeber/Aufnehmers 61 Partikel ab, und Aktivsauerstoff (O) wird freigesetzt, wodurch die Partikel oxidiert und entfernt werden. Ein Teil des freigesetzten Aktivsauerstoffs O bewegt sich zusammen mit den Abgasen und oxidierten und entfernten Partikelen, die sich dort abscheiden, zu der in Abgasströmungsrichtung weisenden Seite des Partikelfilters 22. Hier werden, wie oben beschrieben, die Partikel in der Vorwärtsströmungsrichtung und in der Rückströmungsrichtung auf beiden Seiten des Partikelfilters 22 durcheinander gewirbelt und bewegen sich auf beiden Seiten des Partikels 22 oder im Inneren des Basismaterials umher, um stoßen auf Aktivierungspunkte überall auf dem Filmbasismaterial, so dass sie oxidiert werden.To the particles that are on the particle filter 22 separating, oxidizing and removing, becomes the switching valve 71 that in the exhaust pipe 70 is arranged, switched. When the switching valve 71 is switched, the side facing the exhaust gas flow direction side and pointing in the exhaust gas flow direction side of the particulate filter 22 vice versa. In a part, before switching the switching valve 71 the exhaust gas flow direction side of the particulate filter 22 was deposit on the surface of the active oxygen donor / acceptor 61 Particles are released, and active oxygen (O) is released, whereby the particles are oxidized and removed. A portion of the released active oxygen O, together with the exhaust gases and oxidized and removed particulates that separate there, moves to the exhaust gas flow direction side of the particulate filter 22 , Here, as described above, the particles in the forward flow direction and the reverse flow direction become both sides of the particulate filter 22 jumbled and moving on both sides of the particle 22 or in the interior of the base material, to encounter activation points throughout the film base material so that they are oxidized.

Auf diese Weise können Partikel, wenn sich die Partikel, die nicht oxidiert wurden, auf dem Partikelfilter 22 abscheiden, vollständig oxidiert und von dem Partikelfilter 22 entfernt werden, indem die in Abgasströmungsrichtung weisende Seite und die entgegen der Abgasströmungsrichtung weisende Seite des Partikelfilters 22 umgekehrt werden.In this way, particles, if the particles that were not oxidized, on the particle filter 22 deposit, completely oxidized and from the particulate filter 22 are removed by the side pointing in the exhaust gas flow direction side and the side facing the exhaust gas flow direction side of the particulate filter 22 be reversed.

Ferner, wenn sich Partikel auf dem Partikelfilter 22 abscheiden, werden die Partikel ohne leuchtende Flammbildung oxidiert, indem bewirkt wird, dass ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Teils oder des gesamten Abgases zeitweise fett ist. Wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases fett gemacht wird, d. h. wenn eine Sauerstoffkonzentration in dem Abgas verringert wird, wird der Aktivsauerstoff (O) ohne Unterbrechung von dem Aktivsauerstoff-Abgeber/Aufnehmer 61 nach außen freigesetzt. Die Partikel, die sich auf dem Partikelfilter 22 abscheiden, werden in kurzer Zeit (innerhalb weniger Minuten bis einigen zehn Minuten) ohne leuchtende Flammbildung verbrannt und entfernt.Further, if particles are on the particulate filter 22 The particles are oxidized without luminous flame formation by causing an air-fuel ratio of some or all of the exhaust gas to be temporarily rich. When the air-fuel ratio of the exhaust gas is made rich, that is, when an oxygen concentration in the exhaust gas is decreased, the active oxygen (O) becomes uninterrupted from the active oxygen donor / receiver 61 released to the outside. The particles that are on the particle filter 22 are burned and removed in a short time (within a few minutes to a few tens of minutes) without luminous flame formation.

Weitere AusführungsformenFurther embodiments

Obwohl in der oben genannten Ausführungsform ein Sammelmaterial als ein Material beschrieben ist, das in der Lage ist, NOx zu beseitigen und Partikel zu oxidieren, ist es nicht auf das oben genannte Material begrenzt, und jedes Material kann verwendet werden, solange es ein Filter zum Sammeln von Feststoffen wie Ruß und unverbrannten Kraftstoffkomponenten in den Abgasen ist.Although in the above-mentioned embodiment, a collecting material is described as a material capable of eliminating NO x and oxidizing particles, it is not limited to the above-mentioned material, and any material may be used as long as it is a filter for collecting solids such as soot and unburned fuel components in the exhaust gases.

Ferner kann strömungsaufwärts eines Abgassystems ein Blindumwandler oder dergleichen zusätzlich vorgesehen sein, um dadurch Phosphor auszufiltern, wobei die Eigenschaft ausgenutzt wird, dass Phosphor dazu neigt, an einer Stelle absorbiert zu werden, wo eine Strömung des Abgases gestört wird, oder in einem ersten Element.Further can be upstream of one Exhaust system a blind converter or the like additionally provided be to thereby filter out phosphorus, taking advantage of the property is that phosphorus tends to be absorbed in one place, where a flow the exhaust gas is disturbed, or in a first element.

Ferner, obwohl in dieser Ausführungsform ein Dieselmotor als ein Beispiel für eine Verbrennungsmaschine beschrieben ist, auf die der Abgasreiniger gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet ist, ist es unnötig zu erwähnen, dass der Abgasreiniger auf einen Benzinmotor angewendet werden kann.Further, although in this embodiment a Diesel engine as an example of an internal combustion engine is described, to which the exhaust gas cleaner according to the present Invention is applied, it is unnecessary to mention that the exhaust gas cleaner can be applied to a gasoline engine.

Da im Falle eines Benzinmotors eine in dem Kraftstoff enthaltene Schwefel (S) – Komponente in einer geringeren Menge, eine Phosphor (P) – Komponente jedoch in einer größeren Menge im Vergleich zu jenen im Falle eines Dieselmotors vorliegt, neigen Calcium (Ca) und die Phosphor (P) – Komponente dazu, sich miteinander zu verbinden, so dass auf einem Partikelfilter Calciumphosphat (Ca3(PO4)2) gebildet wird.However, in the case of a gasoline engine, since a sulfur (S) component contained in the fuel is in a smaller amount, a phosphorus (P) component is in a larger amount compared to those in a diesel engine, calcium (Ca) and Phosphorus (P) - component to connect with each other, so that calcium phosphate (Ca 3 (PO 4 ) 2 ) is formed on a particulate filter.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wie oben beschrieben, ein Aschefilter, der strömungsaufwärts des Partikelfilters angeordnet ist, mit einem Metall mit ei ner Elektronegativität die gleich groß wie oder kleiner als diejenige von Calcium (Ca) ist, und einer starken Ionisierungsneigung (z. B. Kalium (K)) beladen, wodurch eine Verbindung von Kalium (K) oder dergleichen mit der Phosphor (P) – Komponente gegenüber einer Verbindung von Calcium (Ca) mit der Phosphor (P) – Komponente bevorzugt ist, so dass die Bildung von (Ca3(PO4)2) underdrückt wird. Daher ist der Abgasreiniger gemäß der vorliegenden Erfindung äußerst wirksam bei der Verwendung in einem Benzinmotor.According to the present invention, as described above, an ash filter disposed upstream of the particulate filter is combined with a metal having an electronegativity equal to or smaller than that of calcium (Ca) and a strong ionization tendency (e.g. Potassium (K)), whereby a compound of potassium (K) or the like with the phosphorus (P) component is preferred over a compound of calcium (Ca) with the phosphorus (P) component, so that the formation of (Ca 3 (PO 4 ) 2 ) is suppressed. Therefore, the exhaust gas cleaner according to the present invention is extremely effective for use in a gasoline engine.

Der Abgasreiniger für eine Verbrennungsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst oberhalb eines Sammelmaterials einen Aschefilter, der mit einem unedlen Metall beladen ist, eine zu verbindende Komponente, die Asche bildet, wenn sie eine Verbindung mit einer vorbestimmten Komponente eingeht, geht bevorzugt eine Verbindung mit dem Metall ein, im Vergleich zu der vorbestimmten Komponente. Somit wird die Bildung von Asche unterdrückt.The exhaust gas purifier for an internal combustion engine according to the present invention comprises, above a collecting material, an ash filter loaded with a base metal, a component to be joined forming ashes, when formed into a compound having a predetermined component, is preferably bonded to the metal one, compared to the predetermined one Component. Thus, the formation of ashes is suppressed.

Daher wird es gemäß der vorliegenden Erfindung in dem Abgasreiniger, der mit dem Sammelmaterial zum Sammeln von Feststoffen in dem Abgas ausgestattet ist, möglich, die Bildung von Asche zu unterdrücken, so dass verhindert wird, dass das Sammelmaterial durch Asche blockiert wird, und es kann verhindert werden, dass eine Funktion des Sammelmaterials zerstört wird.Therefore it will be according to the present Invention in the exhaust gas cleaner, with the collecting material for collecting of solids in the exhaust gas is possible, the formation of ashes to suppress, so as to prevent the collecting material from being blocked by ash is, and it can be prevented that a function of the generic material destroyed becomes.

Es wird somit betrachtet, dass ein Abgasreiniger für eine Verbrennungsmaschine bereitgestellt wird. Ein Fachmann wird erkennen, dass die vorliegende Erfindung durch andere als die bevorzugten Ausführungsformen ausgeführt werden kann, welche zum Zweck der Darstellung und nicht einschränkend dargestellt sind, und die vorliegende Er findung ist nur durch die nachfolgenden Ansprüche begrenzt.It Thus, it is considered that an exhaust gas cleaner for an internal combustion engine provided. One skilled in the art will recognize that the present invention Invention be carried out by other than the preferred embodiments may, which are presented for purposes of illustration and not limitation are, and the present invention is only by the following claims limited.

Claims (6)

Abgasreiniger für eine Brennkraftmaschine (1), mit: einem Partikelfilter (22), das ein Sammelmaterial aufweist, das Feststoffe sammelt, die in dem von der Brennkraftmaschine (1) ausgestoßenen Abgas enthalten sind, und einem Aschefilter (80, 81), das Phosphor (P) absorbiert, der im Abgas enthalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Aschefilter (80, 81) in einer sich zwischen der Brennkraftmaschine (1) und dem Partikelfilter (22) erstreckenden Abgasleitung (20, 70, 73, 76, 77) stromaufwärts des Partikelfilters (22) vorgesehen ist.Exhaust gas cleaner for an internal combustion engine ( 1 ), comprising: a particulate filter ( 22 ) comprising a collecting material which collects solids which are in the from the internal combustion engine ( 1 ) are exhausted, and an ash filter ( 80 . 81 ) which absorbs phosphorus (P) contained in the exhaust gas, characterized in that the ash filter ( 80 . 81 ) in a between the internal combustion engine ( 1 ) and the particle filter ( 22 ) extending exhaust pipe ( 20 . 70 . 73 . 76 . 77 ) upstream of the particulate filter ( 22 ) is provided. Abgasreiniger für eine Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1, wobei das Aschefilter (80, 81) mit einem unedlen Metall beladen ist.Exhaust gas cleaner for an internal combustion engine ( 1 ) according to claim 1, wherein the ash filter ( 80 . 81 ) is loaded with a base metal. Abgasreiniger für eine Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Aschefilter (80, 81) eine Oxidationsfunktion besitzt.Exhaust gas cleaner for an internal combustion engine ( 1 ) according to claim 1 or 2, wherein the ash filter ( 80 . 81 ) has an oxidation function. Abgasreiniger für eine Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Sammelmaterial mit einem Metall beladen ist, das eine Elektronegativität hat, die gleich der oder kleiner als die Elektronegativität einer bestimmten Komponente ist, die im Kraftstoff oder Schmieröl der Brennkraftmaschine (1) enthalten ist.Exhaust gas cleaner for an internal combustion engine ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, wherein the collecting material is loaded with a metal which has an electronegativity equal to or lower than the electronegativity of a certain component which is present in the fuel or lubricating oil of the internal combustion engine ( 1 ) is included. Abgasreiniger für eine Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 4, wobei das Metall so gewählt ist, dass eine Verbindung dieses Metalls mit der bestimmten Komponente unter denselben Bedingungen wie die Reinigungsbedingungen der Feststoffe zerlegt oder beseitigt wird.Exhaust gas cleaner for an internal combustion engine ( 1 ) according to claim 4, wherein the metal is selected such that a compound of this metal with the particular component is decomposed or eliminated under the same conditions as the purification conditions of the solids. Abgasreiniger für eine Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1, mit weiter: einer ersten Abgasleitungsstrecke (76), die mit der einen Seite des Sammelmaterials verbunden ist, einer zweiten Abgasleitungsstrecke (77), die mit der anderen Seite des Sammelmaterials verbunden ist, und einer Abgasweiche (71) zum Leiten des Abgases selektiv in die erste Abgasleitungsstrecke (76) oder in die zweite Abgasleitungsstrecke (77), wobei das Aschefilter (80, 81) in der ersten Abgasleitungsstrecke (76) und in der zweiten Abgasleitungsstrecke (77) vorgesehen ist.Exhaust gas cleaner for an internal combustion engine ( 1 ) according to claim 1, further comprising: a first exhaust pipe section ( 76 ), which is connected to one side of the collecting material, a second exhaust gas line ( 77 ), which is connected to the other side of the collecting material, and an exhaust manifold ( 71 ) for conducting the exhaust gas selectively into the first exhaust gas line ( 76 ) or in the second exhaust pipe section ( 77 ), the ash filter ( 80 . 81 ) in the first exhaust line section ( 76 ) and in the second exhaust pipe section ( 77 ) is provided.
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