DE69529132T2

DE69529132T2 - Abgasemissionssteuerungssystem mit Partikelfilter

Info

Publication number: DE69529132T2
Application number: DE69529132T
Authority: DE
Inventors: Akio Kawaguchi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1994-08-08
Filing date: 1995-07-26
Publication date: 2003-11-06
Anticipated expiration: 2015-07-27
Also published as: EP0703352B1; JP3336750B2; US5701735A; EP0703352A3; DE69529132D1; JPH0849524A; EP0703352A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regenerierung eines Filters zum Sammeln von schädlichen Partikeln wie etwa Kohlenstoffpartikeln, die im Abgas eines Dieselmotors enthalten sind, und ein Abgasemissionskontrollsystem, daß einen solchen Partikelsammelfilter aufweist.

2 Stand der Technik

Es ist bekannt, daß als der oben beschriebene Filter Keramikschaumfilter, Keramikwabenfilter, Keramikfaserfilter, Metallfaserfilter oder Metallnetzfilter etc. verwendet werden. Um die Partikelsammelkapazität eines Filters aufrechtzuerhalten und ein Verstopfen des Filters zu verhindern, muß der Filter periodisch durch Verbrennen und Entfernen der im Filter angesammelten Partikel regeneriert werden. Dementsprechend hat ein Abgasemissionskontrollsystem, das einen Partikelsammelfiter für einen Dieselmotor umfaßt, normalerweise eine Einheit zur Versorgung mit einem regenerativen Gas, das Sauerstoff enthält, um die Partikel zu verbrennen. Dieser Aufbau verbrennt Partikel im Filter vom im Strom des regenerativen Gases stromaufwärts gelegenen Teil des Filters hin zu dessen stromabwärts gelegenen Teil, um so den gesamten Filter zu regenerieren.
Die ungeprüfte japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung 64- 41613 offenbart ein Abgasemissionskontrollsystem für einen Dieselmotor, das an den in einem Strom eines regenerativen Gases stromaufwärts- und stromabwärtsgelegen Seiten des Filters Heizköper aufweist. Um den Filter zu regenerieren, wird zunächst der stromabwärts gelegene Heizkörper verwendet, um Partikel im stromabwärts gelegenen Teil des Filters zu verbrennen, um das regenerative Gas sanft durch den Filter strömen zu lassen. Anschließend wird der stromaufwärts gelegene Heizkörper mit Energie versorgt, um Partikel im stromaufwärts gelegenen Teil des Filters zu verbrennen. Der Strom des regenerativen Gases wird aktiv genutzt, um Verbrennungswärme zum stromabwärts gelegenen Teil zu übertragen, so daß die Partikelverbrennung sicher von dem stromaufwärts gelegenen Teil zu dem stromabwärts gelegenen Tei weitergeleitet und somit der gesamte Filter regeneriert wird.
Das normale Abgasemissionskontrollsystem regeneriert einen Filter durch das Ausbreiten der Partikelverbrennung vom in einen Strom eines regenerativen Gases stromaufwärts gelegenen Teil des Filters hin zu dessen stromabwärts gelegenen Teil. Dementsprechend wird der Großteil der Verbrennungswärme, die durch die verbrannten Partikel erzeugt wird, sukzessive durch den Strom des regenerativen Gases und thermische Leitung im Filter zum stromabwärts gelegenen Teil übertragen. Die Temperatur des stromabwärts gelegenen Endes des Filters steigt daher rapide aufgrund der vom stromaufwärts gelegenen Teil übertragenen Wärme als auch der Verbrennungswärme, die durch die verbrannten Partikel im stromabwärts gelegenen Teil produziert wird. Dann kann, selbst falls der Filter ein Wabenfilter mit exzellenter Wärmebeständigkeit ist, dessen stromabwärts gelegenes Ende schmelzen oder aufgrund der Hochtemperatur-Thermalspannungen brechen.
Das Abgasemissionskontrollsystem in der ungeprüften japanischen Gebrausmusterveröffentlichung 64-41613 verwendet aktiv den Strom eines regenerativen Gases, um Verbrennungswärme von Parikeln zu übertragen. Da Partikel an dem stromabwärts gelegenen Ende des Filters zuerst verbrannt werden, um das regenerative Gas sanft durch den Filter zu leiten, wird die Temperatur am stromabwärts gelegenen Ende des Filters nicht zu hoch. Jedoch wird ein Teil, der nahe bei dem stromabwärts gelegenen Ende liegt und in dem die Teilchenverbrennung endet, letztlich zu heiß und daher kann dieser Teil schmelzen oder zerbrechen.
Die JP-A-59077022 offenbart die Regenerierung eines Dieselteilchenfilters durch" das Vorbeileiten von Abgas und das Verwenden eines Brenners, der stromaufwärts vom Filter gestartet wird, gefolgt vom Leiten eines zweiten- Luft-Rück-Stromes durch den Filter, um den Filter zu regenerieren.
Die JP-A-59165815 offenbart die Regenerierung eines Dieselteilchenfilters durch Vorbeileiten von Abgas, Zuführen von zweiter Luft durch den Filter zu einer Wiederverbrennungsvorrichtung, um eine Flamme zu produzieren, um eine Verbrennungsregeneration des Filters zu erzeugen.
Die EP-0,220,588 offenbart die Oxidation von Partikeln in einer Filterfalle durch Anpassen der Partikelkonzentration auf einen Wert innerhalb des Explosionsbereiches des Partikel-Abgasgemisches durch kurzes Hinzufügen oder Recyclen von verbrennbaren Partikeln zum Abgasstrom im Filter.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Regenerierung eines Partikelsammelfilters und ein Abgasemissionskontrollsystem zur Verfügung zu stellen, daß einen Partikelsammelfilter umfaßt, das in der Lage ist, zu verhindern, daß der Filter schmilzt oder bricht, wenn der Filter durch das Verbrennen von Partikeln, die sich im Filter angesammelt haben, unter Verwendung eines regenerativen Gases regeneriert wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Abgasemissionskontrollsystem nach Anspruch 1 zur Verfügung gestellt.
Die vorliegende Erfindung wird besser verständlich anhand der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die unten folgt, zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In den Zeichnungen:
Fig. 1 ist ein Querschnitt der schematisch einen Abgasemissionskontrollsystem mit einem Partikelsammelfilter nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 2 ist eine schematische Sicht der ECU in Fig. 1.
Fig. 3 ist ein erstes Flußdiagramm, daß die Schritte der Regenerierung eines Filters zeigt.
Fig. 4(A) zeigt einen ersten Schritt im Prozeß des Regenerierens eines Filters gemäß des ersten Flußdiagrammes.
Fig. 4(B) zeigt einen zweiten Schritt im Prozeß der Regenerierung eines Filters gemäß des ersten Flußdiagrammes.
Fig. 4(C) zeigt einen dritten Schritt im Prozeß des Regenerierens eines Filters nach dem ersten Flußdiagramm.
Fig. 4(D) zeigt einen vierten Schritt im Prozeß des Regenerierens eines Filters nach dem ersten Flußdiagramm.
Fig. 5 zeigt einen Querschnitt, der schematisch ein Abgasemissionskontrollsystem mit einem Partikelsammelfilter nach der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 6 ist ein zweites Flußdiagramm, daß die Schritte der Regenerierung eines Filters zeigt.
Fig. 7 ist eine Modifikation des zweiten Flußdiagrammes.
Fig. 8 ist ein Querschnitt, der schematisch ein Abgasemissionskontrollsystem mit einem Partikelsammelfilter gemäß der dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 9 ist ein drittes Flußdiagramm, daß die Schritte der Regenerierung eines Filters zeigt.
Fig. 10 ist ein Zeitdiagramm, das Temperaturänderungen in jedem Teil eines Filters gemäß dem dritten Flußdiagramm zeigt.
Fig. 11 ist ein Zeitdiagramm, daß Änderunge eines Betrages von regenerativem Gas zeigt, das an den Filter geliefert wird.
Fig. 12 ist ein Graph, der einen Betrag an regenerativem Gas, das an den Filter geliefert wird, über der ursprünglichen Filtertemperatur zeigt.
Fig. 13 ist ein Graph, der das Verhältnis von Brennstoff zu zweiter Luft über der ursprünglichen Filtertemperatur zeigt.
Fig. 14 ist ein Querschnitt, der schematisch ein Abgasemissionskontrollsystem mit einem Partikelsammelfilter nach der vierten Ausführung dei vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 15 ist ein viertes Flußdiagramm, daß die Schritte zur Regenerierung eines Filters zeigt.
Fig. 16 ist eine Modifikation des vierten Flußdiagrammes.
Fig. 17 ist ein Querschnitt, der schematisch ein Abgasemissionskontrollsystem mit einem Partikelsammelfilter nach der fünften Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 18 ist ein fünftes Flußdiagramm, das die Schritte zur Regenerierung eines Filters zeigt.
Fig. 19 ist ein sechstes Flußdiagramm, das die Schritte zur Regenerierung eines Filters zeigt.
Fig. 20 ist ein Zeitdiagramm, daß einen Betrag an zweiter Luft zeigt, der an den Filter geliefert wird.
Fig. 21 ist ein Zeitdiagramm, das einen Betrag an Brennstoff zeigt, der an den Filter geliefert wird.
Fig. 22 ist ein Graph, der das Anwachsen der zum Filter gelieferten Brennstoffmenge über der ursprünglichen Filtertemperatur zeigt.
Fig. 23 ist ein Zeitdiagramm, das einen Betrag eines regenerativen Gases zeigt, das an den Filter geliefert wird.
Fig. 24 ist ein Zeitdiagramm, das den Betrag an Brennstoff und den Betrag an zweiter Luft zeigt, die an den Filter geliefert werden.
Fig. 25 ist ein Querschnitt, der schematisch einen Abgasreiniger mit einem Partikelsammelfilter nach der sechsten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 26 ist ein siebtes Flußdiagramm, daß die Schritte zur Regenerierung eines Filters zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN

Fig. 1 ist ein Querschnitt, der schematisch ein Abgasemissionskontrollsystem mit einem Partikelsammelfilter gemäß einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt. In diesem Bild bezeichnet Bezugszeichen 1 eine Abgasleitung, die mit einem Abgaskrümmer (nicht dargestellt) eines Dieselmotors verbunden ist. Der im Strom des Abgases stromabwärts gelegene Teil der Abgasleitung 1 verzweigt sich in eine erste und zweite Teilleitung 1a und 1b, die mit einem ersten bzw. zweiten Schalldämpfer 4 bzw. 5, der zur Umgebung hin offen ist, über einen ersten bzw. zweiten Filter 2 bzw. 3 zum Sammeln von Partikeln verbunden sind.
Die erste und zweite Teilleitung 1a und 1b auf der abgasstromaufwärts gelegenenen Seite des ersten und zweiten Filters 2, 3 sind mit einer Zweiten-Luft- Versorgungseinheit 7 über eine Verbindungsleitung 6 verbunden. Der Verzweigungspunkt der Abgasleitung 1 weist ein Umschaltventil 9 zum Verbinden der Abgasleitung 1 mit einer der ersten und zweiten Teilleitungen 1a und 1b auf. Die Verbindungsleitung 6 ist mit der ersten bzw. zweiten Verbindungsleitung 1a bzw. 1b durch Absperrventile 10a bzw. 10b verbunden. Die Strömungsrichtung der zweiten Luft, die durch die Verbindungsleitung 6 an die Filter geliefert wird, ist dieselbe, wie die des Abgases.
Die ersten und zweiten Filter 2 und 3 weisen Edelmetalloxydationskatalysatoren auf, die beispielsweise aus Platin, Palladium oder Rhodium hergestellt sind. Temperatursensoren 11, 12, 13 und 14 sind stromaufwärts und stromabwärts von den Filtern angeordnet, um die Temperaturen der Filter zu messen. Eine elektronische Kontrolleinheit 30 kontrolliert das Umschaltventil 9, die Absperrventile 10a und 10b, die Zweite-Luft- Versorgungseinheit 7 und eine Brennstoffversorgungseinheit 8. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist die ECU 30 als ein Digitalcomputer aufgebaut und umfaßt ein ROM (schreibgeschützter Speicher) 32, ein RAM (Speicher für wahlfreien Zugriff) 33, eine CPU (Mikroprozessor etc.) 34, einen Eingangsanschluß 35 und einen Ausgangsanschluß 36. Das ROM 32, das RAM 33, die CPU 34, der Eingangsanschluß 35 und der Ausgangsanschluß 36 sind durch einen bidirektionalen Bus 31 miteinander verbunden.
Das Umschaltventil 9, die Absperrventile 10a und 10b, die Zweite-Luft-Versorgungseinheit 7 und die Brennstoffversorgungseinheit 8 sind mit dem Ausgangsanschluß 36 der ECU 30 über jeweilige Steuerkreise 40, 41, 42, 43 bzw. 44 verbunden. Die Temperatursensoren 11 bis 14 und ein Zähler 50 zum Zählen einer Motorbetriebszeit sind mit dem Eingangsanschluß 35 über AD-Wandler 45, 46, 47, 48 bzw. 49 verbunden.
Gemäß dem Abgasemissionskontrollsystem dieses Aufbaus wählt das Umschaltventil 9 eine der beiden Teilleitungen. Der Filter der gewählten Teilleitung sammelt Partikel, die im Abgas enthalten sind, und das gereinigte Abgas wird durch den Schalldämpfer an die Atmosphäre abgegeben. Während der Filter Partikel sammelt, verschlechtert sich die Sammelleistung des Filters allmählich. Zur selben Zeit verstopft der Filter, so daß er den Abgaswiderstand erhöht. Dann verbindet das Umschaltventil 9 die Abgasleitung 1 mit der anderen Teilleitung, so daß der mit dieser Leitung verbundene Filter die im Abgas enthaltenen Partikel sammeln kann. Der Filter, dessen Sammelleistung sich verschlechtert hat, muß dann regeneriert werden.
Fig. 3 zeigt ein erstes Flußdiagramm, das die Schritte zur Regenerierung eines Filters zeigt, die durch die ECU 30 ausgeführt werden. Das erste Flußdiagramm wird unter der Annahme erklärt, daß die Abgasleitung 1 mit der ersten Teilleitung 1a verbunden ist und der erste Filter 2 Partikel sammelt, die im Abgas enthalten sind.
In Schritt 101 wird bestimmt, ob eine Motorbetriebszeit (t), die durch den Zähler 50 gezählt wird, größer als eine vorbestimmte Zeit (t1) ist oder nicht. Während der Motorbetriebszeit (t) ist die Abgasleitung 1 mit der ersten Teilleitung 1a verbunden.
Die Zeit (t1) ist gleich einer Periode gesetzt, in der der Filter eine vorgegebene Anzahl von Partikeln sammelt. Falls Schritt 101 eine negative Antwort liefert, ist es nicht notwendig, den ersten Filter zu regenerieren und daher wird Schritt 101 wiederholt. Falls Schritt 101 eine positive Antwort liefert, ist es nahezu Zeit, den Filter zu regenerieren und das Programm geht zu Schritt 102.
In Schritt 102 wird der Temperatursensor 13 stromabwärts vom ersten Filter 2 geprüft, um zu sehen, ob die Temperatur (Td) des stromabwärts gelegenen Teils des Filters größer als eine Temperatur (T1) ist, die ausreichend höher als eine Aktivierungstemperatur des Katalysators des Filters ist. Wenn es kurz nach dem Kaltstart des Motors ist, liefert Schritt 102 eine negative Anwort. In diesem Fall wird Schritt 102 wiederholt, bis ein kontinuierlicher Betrieb des Motors dazu führt, daß Schritt 102 eine positive Antwort liefert. In Schritt 103 wird das Umschaltventil 9 umgeschaltet, um die Abgasleitung 1 mit der zweiten Teilleitung 1b zu verbinden. Als Ergebnis beginnt der zweite Filter 3, Partikel aus dem Abgas zu sammeln und der Zähler 50 wird zurückgesetzt, um eine Motorbetriebszeit (t) für den zweiten Filter 3 zu zählen, wobei die Abgasleitung 1 mit der zweiten Teilleitung 1b verbunden ist.
In Schritt 104 wird die Zweite-Luft- Versorgungseinheit 7 betrieben und das Absperrventil 10a, das zwischen der ersten Teilleitung 1a und der Verbindungsleitung 6 angeordnet ist, wird geöffnet. Auf der anderen Seite wird, wenn der zweite Filter 3 regeneriert wird, nur das Absperrventil 10b geöffnet. Als Ergebnis wird zweite Luft zu dem stromaufwärts gelegenen Teil des ersten Filters 2 in der ersten Teilleitung 1a geliefert. Während sie durch den ersten Filter 2 strömt, entfernt die zweite Luft Hitze von dem stromaufwärts gelegenen Teil des Filters und überträgt die Hitze zu dessen stromabwärts gelegenen Teil, um so den stromaufwärts gelegenen Teil des Filters 2 zu kühlen.
In Schritt 105 wird bestimmt, ob die Temperatur (Tu) des stromaufwärts gelegenen Teils des Filters, die durch den Temperatursensor 11 stromaufwärts vom ersten Filter 2 gemessen wird, auf Grund der Kühlaktion niedriger als eine Temperatur (T2) ist oder nicht. Die Temperatur (T2) ist etwas niedriger, als die Aktivierungstemperatur des Katalysators gesetzt. Dieser Schritt wird wiederholt, bis die Kühlaktion durch die zweite Luft dazu führt, daß Schritt 105 eine positive Antwort liefert. In Schritt 106 wild bestimmt, ob die Temperatur (Td) des stromabwärts gelegenen Teils des Filters, die durch den Temperatursensor 13 stromabwärts vom ersten Filter 2 gemessen wird, höher als eine Temperatur (T3) ist oder nicht. Die Temperatur (T3) ist etwas höher als die Aktivierungstemperatur des Katalysators gesetzt und würde zuverlässig zu einer Brennstoffzündung führen, falls Brennstoff zugeführt würde.
Schritt 106 liefert für gewöhnlich eine positive Antwort, da in Schritt 102 die Temperatur des stromabwärts gelegenen Teils des ersten Filters 2 höher als eine Temperatur (T1) wird, die ausreichend höher als die Aktivierungstemperatur des Katalysators ist. Falls Schritt 106 eine negative Antwort liefert, wird in Schritt 108 die Zweite-Luft-Versorgungseinheit 7 gestoppt, das Umschaltventil 9 auf die andere Seite geschaltet und das Absperrventil 10a geschlossen, wodurch das Abgas wieder durch die erste Teilleitung 1a strömt, um den ersten Filter 2 zu beheizen, und die auf Schritt 102 folgenden Schritte werden wiederholt.
In Schritt 107 wird die Brennstoffversorgungseinheit 8 betrieben, um Brennstoff mit der an den ersten Filter 2 gelieferten zweiten Luft zu mischen. Wenn der Brennstoff den ersten Filter 2 erreicht, verursacht nur der stromabwärts gelegene Teil des ersten Filters 2 eine Brennstoffverbrennung auf Grund der Temperaturdifferenz zwischen den stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Teilen des ersten Filters 2. Als Ergebnis wird die Temperatur der Partikel im stromabwärts gelegenen Teil des ersten Filters 2 auf eine Zündtemperatur erhöht und die Partikel beginnen zu verbrennen. In Schritt 109 wird bestimmt, ob die Temperatur (Tu) des stromaufwärts gelegenen Teils des Filters, die durch den Temperatursensor 11 stromaufwärts vom ersten Filter 2 gemessen wird, größer als eine Partikelverbrennungstemperatur (T4) ist oder nicht.
Ein Teil der Verbrennungswärme der im stromabwärts gelegenen Teil des Filters 2 verbrannten Partikel wird durch den ersten Filter 2 hin zu dessen stromaufwärts gelegenen Teil weitergegeben, der nicht gekühlt worden ist, um so eine Brennstoffverbrennung zu verursachen. Als Ergebnis steigt die Temperatur des stromaufwärts gelegenen Teils des Filters über die Aktivierungstemperatur des Katalysators, um Brennstoffverbrennung zu verursachen, und somit beginnen die Partikel darin zu verbrennen. Die verbleibende Verbrennungswärme wird durch den Fluß der zweiten Luft stromabwärts weitergeleitet. Falls Schritt 109 eine positive Antwort liefert, wird angenommen, daß die Partikel im stromaufwärts gelegenen Teil des ersten Filters 2 verbrannt worden sind, so daß Schritt 110 die Brennstoffversorgungseinheit 8 nach einer kurzen Zeit stoppt. In Schritt 111 wird die Zweite-Luft- Versorgungseinheit 7 nach einer vorbestimmten Periode gestoppt, so daß kein Brennstoff in der Verbindungsleitung 6, verbleibt und nur zweite Luft zur Kühlung des Filters geliefert wird.
Fig. 4(A) bis 4(D) zeigen im Querschnitt isotherme Diagramme eines Filters in jeder Regenerationsbedingung. Fig. 4(A) entspricht einer positiven Antwort in Schritt 106 des ersten Flußdiagrammes. Insbesondere liegt die Temperatur des stromabwärts gelegenen Endes des Filters über der Temperatur (T3), beispielsweise 200ºC, was etwas größer als die Aktivierungstemperatur des Katalysators ist. Zur gleichen Zeit liegt die Temperatur des stromaufwärts gelegenen Endes des Filters unterhalb der Temperatur (T2), beispielsweise bei 100ºC, das heißt, etwas niedriger als die Aktivierungstemperatur des Katalysators. Zwischen den stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Enden des Filters ändert sich die Temperatur des Filters allmählich.
Fig. 4(B) entspricht Schritt 107 des ersten Flußdiagrammes. Die Brennstoffversorgungseinheit 8 mischt Brennstoff mit der zweiten Luft, und Teilchen im stromabwärts gelegenen Teil des Filters beginnen, auf Grund der Brennstoffverbrennung zu verbrennen. In Fig. 4(C) wird ein Teil der Verbrennungswärme der im stromabwärts gelegenen Teil des Filters verbrannten Partikel durch den Filter in Richtung auf dessen stromaufwärts gelegenen Teil weitergeleitet. Als Ergebnis wird der stromaufwärts gelegene Teil des Filters auf die Temperatur (T3) erhitzt. Der verbleibende Teil der Verbrennungswärme wird durch die zweite Luft stromabwärts weitergeleitet, so daß der stromaufwärts gelegene Teil des Filters nicht übermäßig erhitzt wird. In dem Teil des Filters, der auf die Temperatur (T3) erhitzt wird, beginnen die Partikel auf Grund der Brennstoffverbrennung zu verbrennen. Fig. 4(D) zeigt, daß die Partikel im stromaufwärts gelegenen Teil des Filters auf Grund einer solchen weitergeleiteten Verbrennung zu verbrennen beginnen.
In der oben erwähnten Regenerierung eines Filters wird die Verbrennung von Partikeln vom stromabwärts gelegenen Teil zum stromaufwärts gelegenen Teil des Filters weitergeleitet. Da die Richtung der Weiterleitung der Verbrennung entgegengesetzt zur Richtung der Strömung eines regenerativen Gases wie etwa der zweiten Luft ist, wird ein Teil der Verbrennungswärme der in jedem Teil des Filters verbrannten Partikel stromaufwärts übertragen und der verbleibende Teil der Verbrennungswärme wird durch das regenerative Gas stromabwärts übertragen. Dementsprechend wird kein Teil des Filters zu sehr erhitzt und kein Schmelzen oder Zerbrechen auf Grund von Thermalspannungen wird im Filter auftreten.
Fig. 5 ist ein Querschnitt, der schematisch ein Abgasemissionskontrollsystem mit einem Partikelsammelfilter gemäß einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt. Was diesen von der ersten Ausführung unterscheidet, ist, daß ein erster bzw. zweiter Heizer 15 bzw. 16 auf der stromabwärts gelegenen Seite des ersten bzw. zweiten Filters 2 bzw. 3 angeordnet ist, und daß die ECU 30 die Heizer 15 und 16 zusätzlich zu einem Umschaltventil 9, Absperrventil 10a und 10b, einer Zweiten-Luft-Versorgungseinheit 7 und einer Brennstoffversorgungseinheit 8 kontrolliert.
Fig. 6 ist ein zweites Flußdiagramm, das die Schritte zur Regenerierung eines Filters zeigt, die durch die ECU 30 des Abgasemissionskontrollsystems der zweiten Ausführung durchgeführt wird. Ähnlich zum ersten Flußdiagramm wird angenommen, daß der erste Filter 2 Partikel sammelt, die im Abgas enthalten sind. Schritt 201 bestimmt, ob eine Motorbetriebszeit (t), die durch den Zähler 50 erfaßt wird, größer als eine vorbestimmte Zeit (t2) ist oder nicht. Im ersten Flußdiagramm fährt der aktive Filter für eine Weile fort, Partikel im Abgas zu sammeln, nachdem Schritt 101 eine positive Antwort geliefert hat. Dementsprechend muß der regenerative Prozeß gestartet werden, falls die Zeit zum Regenerieren des Filters näher rückt. Auf der Gegenseite wird in Schritt 202 des zweiten Flußdiagrammes das Umschaltventil 9 umgeschaltet und der Zähler zurückgesetzt, sobald Schritt 201 eine positive Antwort liefert. Dementsprechend kann die vorbestimmte Zeit (t2), die in Schritt 201 verwendet wird, gleich der Zeit zum Regenerieren des Filters sein.
Nachdem Schritt 201 eine positive Bestimmung geliefert hat und in Schritt 202 das Umschaltventil 9 umgeschaltet und der Zähler 50 zurückgesetzt worden sind, wird in Schritt 203 eine Zweite-Luft-Versorgungseinheit 7 aktiviert und ein Absperrventil 10a geöffnet, um zweite Luft zum ersten Filter 2 zu liefern. In Schritt 204 wird bestimmt, ob die Temperatur (Tu) auf der stromaufwärts gelegenen Seite des Filters, die durch einen Temperatursensor 11 stromaufwärts vom ersten Filter 2 gemessen wird, auf Grund des Kühleffekts der gelieferten zweiten Luft niedriger als eine Temperatur (T2) ist oder nicht. Die Temperatur (T2) ist etwas niedriger als die Aktivierungstemperatur des Katalysators gesetzt. Dieser Schritt wird wiederholt, bis die Kühlaktion durch die zweite Luft dazu führt, daß der Schritt eine positive Antwort liefert. In Schritt 205 wird bestimmt, ob die Temperatur (Td) des stromabwärts gelegenen Teils des Filters, die durch den Temperatursensor 13 stromabwärts vom ersten Filter 2 gemessen wird, höher als eine Temperatur (T3) ist oder nicht. Die Temperatur (T3) ist etwas größer als die Aktivierungstemperatur des Katalysators gesetzt und würde sicher zu einer Brennstoffzündung führen, falls Brennstoff geliefert würde.
Falls Schritt 205 eine positive Antwort liefert, werden Schritt 209 und die folgenden Schritte, die den Schritten des ersten Flußdiagramms, beginnend mit Schritt 107, entsprechen, ausgeführt. Falls Schritt 205 eine negative Antwort liefert, wird in Schritt 206 der erste Heizer 15 aktiviert, um den stromabwärts gelegenen Teil des ersten Filters 2 zu heizen. Diese Heizoperation wird so lange fortgesetzt, bis Schritt 207, der derselbe ist, wie Schritt 205, eine positive Antwort liefert. Anschließend wird in Schritt 208 der erste Heizer deaktiviert und dann Schritt 209 und die folgenden Schritte ausgeführt. Insbesondere wird Partikelverbrennung vom stromabwärts gelegenen Teil zum stromaufwärts gelegenen Teil des Filters fortgepflanzt, um den Filter zu regenerieren, ähnlich wie bei der ersten Ausführung.
Die zweite Ausführung regeneriert einen Filter sachgemäß wie die erste Ausführung. Die zweite Ausführung ist in der Lage, einen Filter durch die minimale Verwendung des Heizers zu regenerieren, ungeachtet der Temperatur des Filters. Dementsprechend kann jeder Filter zum Sammeln von Partikeln verwendet werden, just bis zur Zeit zum Regenerieren des Filters. Diese Technik vergrößert die Filterregenerationsintervalle und verlängert die Lebensdauer des Filters.
Wenn ein Filter durch Abgas geheizt oder durch zweite Luft gekühlt wird, kann die Temperatur des stromaufwärts oder stromabwärts gelegenen Teils des Filters durch Messung der Temperatur des anderen Teils abgeschätzt werden. Dementsprechend können bei einer Modifikation der ersten Ausführung die stromaufwärts gelegenen Temperatursensoren 11 und 12 oder die stromabwärts gelegenen Temperatursensoren 13 und 14 des ersten und zweiten Filters wegfallen. In diesem Fall wird das erste Flußdiagramm so geändert, daß die Bestimmung, die entsprechend der Temperatur der Seite ohne Sensoren durchzuführen ist, entsprechend der Temperatur der anderen Seite abgeschätzt wird, die durch Sensoren gemessen wird. Diese Modifikation regeneriert einen Filter sachgemäß wie bei der ersten Ausführung.
Bei einer Modifikation der zweiten Ausführung entfallen alle Temperatursensoren 11 bis 14. Diese Modifikation ändert das zweite Flußdiagramm wie in Fig. 7 gezeigt. Wenn es an der Zeit ist, einen Filter zu regenerieren, wird das Umschaltventil 9 so umgeschaltet, daß der andere Filter Partikel im Abgas sammelt. Dann wird zweite Luft für eine Zeitdauer an den zu regenerierenden Filter geliefert, die als ausreichend betrachtet wird, um die Temperatur des stromaufwärts gelegenen Teils des Filters unter die Temperatur (T2) zu senken, ungeachtet dessen tatsächlicher Temperatur. Anschließend wird der Heizer für eine Zeitdauer aktiviert, die als ausreichend betrachtet wird, um die Temperatur des stromabwärts gelegenen Teils des Filters über die Temperatur (T3) zu erhöhen. Dann mischt die Brennstoffversorgungseinheit 8 Brennstoff mit der zweiten Luft für eine vorbestimmte Zeitdauer. Als Ergebnis breitet sich die Partikelverbrennung im Filter von dessen stromabwärts gelegenen Teil hin zu dessen stromaufwärts gelegenen Teil aus. Diese Modifikation regeneriert sachgemäß einen Filter wie in der zweiten Ausführung.
Fig. 8 ist ein Querschnitt, der schematisch ein Abgasemmissionskontrollsystem mit einem Partikelsammelfilter gemäß einer dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt. Was diesen von der ersten Ausführung unterscheidet, ist, daß die Temperatursensoren 13' und 14' stromabwärts vom ersten und zweiten Filter 2 und 3 in der ersten und zweiten Teilleitung 1a und 1b angeordnet sind, im Gegensatz zur ersten Ausführung, bei der die Temperatursensoren auf den stromaufwärts- und stromabwärtsgelegenen Seiten der Filter angeordnet sind.
Wie bei der ersten Ausführung wird bei der dritten Ausführung der stromaufwärts gelegenene Teil eines Filters durch eine zweite Luft ausreichend gekühlt, wenn der Filter regeneriert wird. Wenn die Temperatur des stromaufwärts gelegenen Teils des Filters niedriger als die Temperatur (T2) ist und wenn die Temperatur des stromabwärts gelegenen Teils des Filters über der Temperatur (T1) liegt, wird Brennstoff zum Filter geliefert, so daß Partikelverbrennung im stromabwärts gelegenen Teil des Filters beginnt und diese Verbrennung sich zum stromaufwärts gelegenen Teil des Filters fortpflanzt. Somit kann eine sachgemäße Filterregenerierung realisiert werden. Bevor das Umschaltventil 9 umgeschaltet wird, wird die Temperatur des stromabwärts gelegenen Teils des Filters entsprechend eines Durchschnitts der Temperatur des Abgases abgeschätzt, die durch den Temperatursensor auf der stromabwärts gelegenen Seite für eine vorbestimmte Zeit gemessen wird. Entsprechend der geschätzten Temperatur wird bestimmt, ob das Umschaltventil 9 umgeschaltet werden kann, um zweite Luft zu liefern, oder nicht. Während die zweite Luft geliefert wird, wird die Temperatur jedes Teils des Filters entsprechend der Temperatur der zweiten Luft abgeschätzt, die von dem selben Temperatursensor gemessen wird, um zu bestimmen, ob Brennstoff geliefert werden kann, oder nicht.
Verglichen mit der ersten Ausführung ist die dritte Ausführung in der Lage, die Anzahl von Temperatursensoren zu reduzieren. Da bei der dritten Ausführung die Temperatursensoren nicht am Filter angeordnet sind, der auf eine hohe Temperatur erhitzt wird, wenn Partikel verbrannt werden, können die Temperatursensoren einfach installiert werden und erfordern keine Hochtemperaturfestigkeit, wodurch die Kosten der Temperatursensoren verringert werden.
Das Abgasemissionskontrollsystem mit einem Aufbau wie nach der ersten Ausführung kann einen Filter entsprechend eines dritten Flußdiagrammes von Fig. 9 regenerieren. Nur der Unterschied zum ersten Flußdiagramm wird erläutert. Wenn nach dem oben beschriebenen Verfahren bestimmt wird, daß einer der Filter regeneriert werden muß und daß die Temperatur des stromabwärts gelegenen Teils des Filters über der Temperatur (T1) liegt, wird das Umschaltventil 9 umgeschaltet, um die Abgasleitung 1 mit der anderen Teilleitung zu verbinden. Anschließend wird in Schritt 304 nur das entsprechende der Absperrventile geöffnet und die Zweite-Luft-Versorgungseinheit 7 und die Brennstoffversorgungseinheit 8 werden betrieben, um ein regeneratives Gas, d. h., ein Gemisch aus Brennstoff und zweiter Luft in geeignetem Verhältnis, zum Filter zu liefern.
Im Schritt 305 wird der Betrag des regenerativen Gases so festgesetzt, daß er nennenswert das angemessene Niveau zur Brennstoffverbrennung im Filter übersteigt. Wenn das regenerative Gas den stromaufwärts gelegenen Teil des Filters erreicht, ist die Temperatur des stromaufwärts gelegenen Teils auch höher als die Aktivierungstemperatur des Katalysators, da die Temperatur des stromabwärts gelegenen Teils des Filters überhalb der Temperatur (T1) liegt. Dementsprechend beginnt der stromaufwärts gelegene Teil des Filters die Brennstoffverbrennung. Der große Betrag des regenerativen des Gases entrichtet jedoch eine große Wärmemenge vom Katalysator des stromaufwärts gelegenen Teil des Filters und überträgt sie stromabwärts. Dementsprechend wird die Temperatur des stromaufwärts gelegenen Teils des Filters nicht ausreichend, um darin Partikel zu verbrennen. Auf diese Weise löscht der große Betrag an regenerativen Gas die Brennstoffverbrennung im oberen Teil des Filters. Auf der anderen Seite wird eine große Wärmemenge nicht von dem stromabwärts gelegenen Teil des Filters entfernt, da das regenerative Gas, das durch den stromaufwärts gelegenen Teil des Filters erhitzt wird, den stromabwärts gelegenen Teil erreicht. Als Ergebnis wird eine Brennstoffverbrennung am stromaufwärts gelegenen Teil des Filters nicht gelösöcht und daher wird die Temperatur des stromabwärts gelegenen Teils ausreichend erhöht, um darin die Partikel zu verbrennen.
Nach einer vorbestimmten Zeit wird in Schritt 306 der Betrag an regenerativem Gas auf ein Niveau verringert, das etwas größer als ein geeignetes Niveau zur Brennstoffverbrennung im Filter ist. Dies führt zu einer Reduzierung der Menge der Verbrennungswärme, die durch das regenerative Gas von dem stromaufwärts gelegenen Teil des Filters weg transportiert wird. Zur selben Zeit wird ein Teil der Verbrennungswärme der im stromabwärts gelegenen Teil des Filters verbrannten Partikel durch den Filter zu dessen stromaufwärts gelegenen Teil weitergeleitet. Als Ergebnis erreicht die Temperatur des stromaufwärts gelegenen Teils des Filters die Verbrennungstemperatur der Partikel, so daß darin die Partikel verbrennen.
Fig. 10 zeigt Änderungen in der Temperatur jedes Teils eines Filters während solch einer Regeneration des Filters. Die durchgezogenen Linien A, B bzw. C bezeichnen Temperaturänderungen im Zentrum, in Zwischenpositionen bzw. Randpositionen des stromaufwärts gelegenen Teils des Filters. Gestrichelte Linien F, G bzw. H bezeichnen Temperaturänderungen im Zentrum, an Zwischenpositionen bzw. Randpositionen des stromabwärts gelegenen Teils des Filters. Strichpunktierte Linien D und E bezeichnen Temperaturänderungen an Zwischen- und Randpositionen des Zwischenbereichs zwischen dem stromaufwärts und dem stromabwärts gelegenen Bereich des Filters. Ein großer Betrag an regenerativem Gas wird zur Zeit T0 geliefert und zur Zeit T1 reduziert.
Wenn die Temperatur jedes Teils des Filters 200ºC beträgt, d. h. etwas überhalb der Aktivierungsenergie des Katalysators liegt, und ein großer Betrag an regenerativem Gas dem Filter zugeführt wird, beginnt jeder Teil des Filters mit Brennstoffverbrennung. Zu dieser Zeit absorbiert das regenerative Gas viel Wärme vom stromaufwärts gelegenen Teil des Filters, da die Temperatur des regenerativen Gases am stromaufwärts gelegenen Teil nahezu gleich der Umgegungstemperatur ist. Als Ergebnis steigt die Temperatur des stromaufwärts gelegenen Teils des Filters nicht so, daß darin Partikel verbrannt werden. Im Zwischenteil zwischen dem im Strom des regenerativen Gases stromaufwärts gelegenen Teil und dem stromabwärts gelegenen Teil des Filters enthält das regenerative Gas Wärme, die vom stromaufwärts gelegenen Teil des Filter aufgenommen worden ist, so daß das regenerative Gas wenig Hitze vom Zwischenteil aufnimmt. Dementsprechend steigt die Temperatur des Zwischenteils des Filters aufgrund der Brennstoffverbrennung. Wenn die Temperatur des stromaufwärts gelegenen Teils des Filters sinkt, so daß eine geringe Wärmemenge durch das regenerative Gas absorbiert wird, steigt die Wärmemenge, die durch das regenerative Gas von dem Zwischenbereich des Filters absorbiert wird. Dann sinkt die Temperatur des Zwischenbereichs des Filters beträchtlich. Bevor die Temperatur des stromaufwärts gelegenen Teils und des Zwischenteils des Filters sinken, erreicht die Temperatur des stromabwärts gelegenen Teils des Filters eine Temperatur von 700ºC, die ausreicht, um darin Partikel zu verbrennen. Dementsprechend beginnen die Partikel im stromaufwärts gelegenen Teil des Filters, zu verbrennen.
Zur Zeit (T1) wird die Zufuhr an regenerativem Gas reduziert. Dann wird ein Teil der Verbrennungswärme der Partikel im stromabwärts gelegenen Teil des Filters durch den Filter zu dessen Zwischenbereich weitergeleitet. Zur selben Zeit sinkt die Wärmemenge, die durch das regenerative Gas vom Zwischenbereich absorbiert wird, so daß die Temperatur des Zwischenbereichs des Filters ansteigt, um darin Partikel zu verbrennen. Anschließend steigt die Temperatur des stromaufwärts gelegenen Bereichs des Filters auf dieselbe Weise, um darin Partikel zu verbrennen. Auf diese Weise breitet sich Partikelverbrennung vom stromabwärts gelegenen Teil zum stromaufwärts gelegenen Teil des Filters fort, um so den Filter sachgerecht zu regenerieren.
Verglichen mit der ersten Ausführung erfordert die dritte Ausführung den Schritt des Kühlens des stromaufwärts gelegenen Teils des Filters nicht, wodurch eine Filterregenerationszeit verkürzt wird. Ein Kühlen des stromaufwärts gelegenen Teils des Filters kann die Temperatur des stromabwärts gelegenen Teils des Filters unter die Aktivierungstemperatur des Katalysators fallen lassen. Falls dies passsiert, muß der Filter wieder durch Abgas erhitzt werden. Diese Problem tritt in der dritten Ausführung nie auf.
Wie in Fig. 11 gezeigt, kann ein großer Betrag an regenerativem Gas, das bei dieser Ausführung an einen Filter geliefert wird, nach einer vorbestimmten Zeit allmählich reduziert werden, so daß sich die Partikelverbrennung vom stromabwärts gelegenen Teil zum stromaufwärts gelegenen Teil des Filters in mehreren verschiedenen Schritten ausbreitet. Diese Technik begrenzt daüber hinaus ein Ansteigen der Temperatur in jedem Teil des Filters während der Verbrennung der Partikel.
Bei dieser Ausführung kann, wie in Fig. 12 gezeigt, die Menge an regenerativem Gas, das an einen Filter geliefert wird, zunächst umso größer gewählt werden, um so höher die Temperatur des Filters ist. In diesem Fall löscht das regenerative Gas sicher den stromaufwärts gelegenen Teils des Filters, selbst falls dessen Temperatur hoch ist. Zusätzlich werden Partikel im stromabwärts gelegenen Teil des Filters sicher verbrannt, selbst falls die Temperatur des Teils niedrig ist. Folglich bewirkt diese Technik, daß sich die Partikelverbrennung während der Regenerierung des Filters sicher von dem stromabwärts gelegenen Teil zum stromaufwärts gelegenen Teil des Filters ausbreitet.
Bei dieser Ausführung kann, wie in Fig. 13 gezeigt, wenn eine große Menge an regenerativem Gas, das Brennstoff enthält, an den Filter zur Regenerierung geliefert wird, das Verhältnis von zweiter Luft zu Brennstoff im regenerativem Gas umso stärker erhöht werden, um so höher die Temperatur des stromaufwärts gelegenen Teils des Filters ist. Darüber hinaus kann, um so niedriger die Temperatur des stromabwärts gelegenen Teils des Filters ist, das Verhältnis von Brennstoff zu zweiter Luft umso mehr erhöht werden. Diese Technik stellt sicher, daß sich Partikelverbrennung vom stromabwärts gelegenen Teil zum stromaufwärts gelegenen Teil des Filters entsprechend der Temperatur des Filters zu Beginn der Regenerierung des Filters ausbreitet.
Fig. 14 zeigt einen Querschnitt, der schematisch einen Abgasemissionskontrollsystem mit einem Partikelsammelfilter entsprechend einer vierten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt. Was dieses von der ersten Ausführung unterscheidet, ist, daß die Temperatursensoren 11 und 12, die auf der stromaufwärts gelegenen Seite des ersten und zweiten Filters der ersten Ausführung angeordnet sind, hier wegfallen und das ein erster bzw. zweiter Brennstoffeinspritzer 17 bzw. 18 vorhanden sind, um Brennstoff zu den stromabwärts gelegenen Teilen des ersten bzw. zweiten Filters zu liefern.
Fig. 15 ist ein viertes Flußdiagramm, das die Schritte zur Regenerierung eines Filters zeigt, die durch eine ECU 30 des Abgasemissionskontrollsystems der vierten Ausführung ausgeführt werden. Falls in Schritt 401 bestimmt wird, daß es nahe bei der Zeit ist, einen der Filter zu regenerieren, wird in Schritt 402 die Temperatur des stromabwärts gelegenen Teils des Filters durch einen entsprechenden Temperatursensor gemessen und es wird bestimmt, ob die Temperatur überhalb einer Temperatur (T3) liegt, die etwas größer als die Aktivierungstemperatur eines Katalysators ist.
Falls die Bestimmung negativ ist, wird Schritt 402 solange wiederholt, bis er nach dem kontinuierlichen Betrieb eines Motor eine positive Bestimmung liefert. In Schritt 403 wird ein Umschaltventil 9 umgeschaltet, um eine Abgasleitung 1 mit der anderen Teilleitung zu verbinden, so daß der andere Filter Partikel im Abgas sammeln kann. Zur gleichen Zeit wird ein Zähler 50 zu Zählen einer Motorbetriebszeit zurückgesetzt, um eine Motorbetriebszeit (t) für die Teilleitung zu zählen, mit der die Abgasleitung 1 momentan verbunden ist. Im Schritt 404 wird der entsprechende der Brennstoffeinspritzer betrieben, um Brennstoff an den stromabwärts gelegenen Teil des Filter und Brennstoffstäbe nur an den stromabwärts gelegenen Teil des Filters zu liefern und Schritt 405 wird ausgeführt.
In Schritt 405 wird eine zweite-Luft- Versorgungseinheit 7 betrieben und nur ein entsprechendes Absperrventil zur Lieferung von zweiter Luft an den in Frage kommenden Filter wird geöffnet. Zu dieser Zeit kann die Temperatur des gesamten Teils des Filters überhalb der Katalysatoraktivierungstemperatur liegen. Selbst falls dies der Fall ist, beginnt Brennstoffverbrennung nur vom unteren Teil des Filters, da Brennstoff nur dorthin geliefert worden ist. Dementsprechend steigt die Temperatur im stromabwärts gelegenen Teil des Filters, um Partikel darin zu verbrennen, und die Partikelverbrennung beginnt darin.
Als nächstes wird in Schritt 406 eine Brennstoffversorgungseinheit 8 betrieben, um Brennstoff mit der zweiten Luft zu mischen. Zu dieser Zeit kann die Temperatur des stromaufwärts gelegenen Teils des Filters aufgrund der Versorgung mit zweiter Luft unterhalb der Katalysatoraktivierungstemperatur liegen. Selbst falls dies der Fall ist, wird ein Teil der Verbrennungswärme der Partikel im stromabwärts gelegenen Teil des Filters zum stromaufwärts gelegenen Teil weitergeleitet, um eine Brennstoffverbrennung im stromaufwärts gelegenen Teil zu verursachen. Somit startet auch darin die Partikelververbrennung. Folglich werden Partikel im Filter von der stromabwärts gelegenen Seite zur stromaufwärts gelegenen Seite des Filters während der Regenerierung des Filters verbrannt. Wenn die Zeit zur Vervollständigung der Verbrennung der Partikel im stromabwärts gelegenen Teil des Filters abläuft, wird in Schritt 407 die Brennstoffversorgungseinheit 8 gestopt und danach in Schritt 408 die zweite-Luft- Versorgungseinheit 7 gestoppt.
Verglichen mit der ersten Ausführung erfordert das Abgasemissionskontrollsystem nach der vierten Ausführung nicht, daß der stromaufwärts gelegene Teil eines Filters bei der Regenerierung des Filters gekühlt wird, um dadurch eine Filterregenerierungszeit zu verkürzen. Die vierte Ausführung kann einen einzelnen Brennstoffeinspritzer aufweisen, der, beispielsweise durch ein Umschaltventil, umgeschaltet wird, um Brennstoff zu dem stromabwärts gelegenen Teil von einem der Filter zu liefern.
Wie in einer Modifikation des vierten Flußdiagrammes in Fig. 16 gezeigt, können, nachdem der Brennstoffeinspritzer betrieben wird, die zweite-Luft- Versorgungseinheit 7 wie auch die Brennstoffversorgungseinheit 8 betrieben werden, um ein wenig Brennstoff mit zweiter Luft zu mischen, so daß eine teilweise Brennstoffverbrennung im stromaufwärts gelegenen Teil des Filters resultiert. Als Ergebnis ist die Brennstoffverbrennung im stromaufwärts gelegenen Teil des Filters unzureichend und daher bleibt die Temperatur des stromaufwärts gelegenen Teils des Filters nahe bei der Katalysatoraktivierungstemperatur. Zu diesem Zeitpunkt werden Partikel im stromabwärts gelegenen Teil des Filters verbrannt und ein Teil der Verbrennungswärme der Partikel im stromabwärts gelegenen Teil wird an dem stromaufwärts gelegenen Teil weiter geleitet, um rasch die Temperatur des stromaufwärts gelegenen Teils über die Aktivierungstemperatur für den Katalysator zu heben. Anschließend wird das Verhältnis von Brennstoff zu zweiter Luft auf einen geeigneten Wert gesetzt, um eine Brennstoffverbrennung zu bewirken und somit beginnt die Partikelverbrennung im stromaufwärts gelegenen Teil des Filters. Diese Technik verbrennt Partikel während der Regenerierung des Filters rasch in einem Filter vom stromabwärts gelegenen Teil hin zum stromaufwärts gelegenen Teil des Filters.
Diese Modifikation verkürzt weiter die Filterregenerationszeit und reduziert eine Temperaturänderung im stromaufwärts gelegenen Teil eines Filters, um so die Lebensdauer des Filters zu erhöhen.
Fig. 17 ist ein Querschnitt, der schematisch ein Abgasemissionskontrollsystem mit einem Partikelsammelfilter gemäß einer fünften Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt. Ähnlich wie die erste Ausführung hat das Abgasemissionskontrollsystem nach der fünften Ausführung eine zweite-Luft-Versorgungseinheit 7 und eine Brennstoffversorgungseinheit 8 sowie Temperatursensoren 11 und 12 zum Messen der Temperatur des stromaufwärts gelegenen Teils des ersten und zweiten Filters 2' und 3'. Jeder von dem ersten und dem zweiten Filter 2' und 3' beinhaltet einen hochtemperatur-aktiven Katalysator, der beispielsweise aus Paladium hergestellt ist, an seinem stromaufwärts gelegenen Teil, und einen Niedertemperaturaktivkatalysator, der beispielsweise aus Platin hergestellt ist, an seinem stromabwärts gelegenen Teil.
Fig. 18 zeigt ein fünftes Flußdiagramm, das die Schritte zur Regenerierung eines Filters zeigt, die durch eine ECU 30 des Abgasemissionskontrollsystem nach der fünften Ausführung ausgeführt werden. Wenn in Schritt 501 bestimmt wird, daß es nahe an der Zeit ist, einen der Filter zu regenerieren, wird im Schritt 502 die Temperatur des stromaufwärts gelegenen Teils des Filters durch die Verwendung des entsprechenden Temperatursensors gemessen und es wird bestimmt, ob die gemessene Temperatur unterhalb der Aktivierungstemperatur (Th) des Hochtemperaturaktivkatalysators und überhalb der Aktivierungstemperatur (T1) des Niedertemperaturkatalysators liegt oder nicht.
Falls die Bestimmung negativ ausfällt, wird Schritt 502 solange wiederholt, bis er aufgrund einer Änderung in den Motorbetriebsbedingungen eine positive Bestimmung liefert. Als nächstes wird in Schritt 503 ein Umschaltventil 9 umgeschaltet, um eine Abgasleitung 1 mit der anderen Teilleitung so zu verbinden, daß der andere Filter Partikel im Abgas sammeln kann. Zur selben Zeit wird ein Zähler 50 zum Zählen einer Motorbetriebszeit zurückgesetzt, um eine Zählung einer Motorbetriebszeit (t) für die Teilleitung zu beginnen, mit der die Abgasleitung 1 momentan verbunden ist.
In Schritt 504 wird ein entsprechendes Absperrventil geöffnet und eine zweite-Luft-Versorgungseinheit 7 und eine Brennstoffversorgungseinheit 8 werden betrieben, um ein regeneratives Gas an den Filter zu liefern, das ein Gemisch aus zweiter Luft und Brennstoff bei einem geeigneten Verhältnis ist. Falls der Filter insgesamt eine im wesentlichen einheitliche Temperatur aufweist, liegt die Temperatur des stromabwärts gelegenen Teils des Filters überhalb der Aktivierungstemperatur (T1) des Niedertemperaturkatalysators, um eine Brennstoffverbrennung zu verursachen. Als Ergebnis tritt eine Verbrennung des Brennstoffs auf und somit beginnt eine Verbrennung von Partikeln im stromabwärts gelegenen Teil des Filters und ein Teil der Verbrennungswärme der Partikel wird an den stromaufwärts gelegenen Teil des Filters weitergeleitet, so daß der stromaufwärts gelegene Teil über die Aktivierungstemperatur (Th) des Hochtemperaturaktivkatalysators geheizt wird. Als Ergebnis verursacht der stromaufwärts gelegene Teil des Filters Brennstoffverbrennung, so daß hierin eine Verbrennung von Partikeln beginnt. Nach einer Zeit zur Vervollständigung der Verbrennung der Partikel im stromaufwärts gelegenen Teil des Filters wird in Schritt 505 die Brennstoffversorgungseinheit 8 gestoppt und anschließend in Schritt 506 die zweite-Luft- Versorgungseinheit 7 gestoppt.
Die fünfte Ausführung verwendet verschiedene Arten von Katalysatoren in den stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Teilen eines Filters, wobei die Aktivierungstemperatur des Katalysators im stromabwärts gelegenen Teil des Filters niedriger als die des Katalysators im stromaufwärts gelegenen Teils des Filters ist. Falls die Temperatur des gesamten Filters zwischen den zwei Aktivierungstemperaturen und der Katalysatoren liegt, ist es nicht notwendig, den stromaufwärts gelegenen Teil des Filters zu kühlen, wenn eine Filterregenerierungszeit kommt. Dies führt zu einer Verkürzung einer Regenerationszeit. Die Filter dieser Ausführung können bei jeder der ersten bis vierten Ausführungsformen verwendet sein. Somit wird der zulässige Temperaturbereich eines Filters erweitert und somit ist es nicht notwendig, präzise Temperatursensoren zu verwenden, wodurch die Kosten des Abgasemissionskontrollsystems reduziert werden.
Ein Abgasemissionskontrollsystem mit einem Aufbau, der dem der ersten oder der dritten Ausführung gleicht, kann einen Filter gemäß eines sechsten Flußdiagrammes nach Fig. 19 regenerieren. Es wird lediglich der Unterschied vom ersten Flußdiagramm erläutert. Wenn nach einem der oben beschriebenen Verfahren der Filter regeneriert wird und die Temperatur des stromabwärts gelegenen Teils des Filters überhalb der Temperatur (T3) liegt, d. h. etwas höher als die Katalysatoraktivierungstemperatur ist, schaltet das Umschaltventil 9 die Abgasleitung 1 zur anderen Teilleitung. Anschließend wird in Schritt 604 des sechsten Flußdiagramms das entsprechende von den Absperrventilen geöffnet und die zweite-Luft- Versorgungseinheit 7 und die Brennstoffversorgungseinheit 8 werden betrieben.
Zu diesem Zeitpunkt wird zweite Luft, die durch die zweite-Luft-Versorgungseinheit 7 geliefert wird, bei einer Menge gehalten, die geeignet zur katalytischen Verbrennung ist, wie dies in Fig. 20 gezeigt ist. Auf der anderen Seite wird in Schritt 605 Brennstoff, der von der Brennstoffversorgungseinheit 8 geliefert wird, allmählich auf ein geeignetes Maß zur katalytischen Verbrennung erhöht, wie dies in Fig. 21 gezeigt ist. Ein solches regeneratives Gas erreicht zuerst den stromaufwärts gelegenen Teil des Filters. Da die Temperatur des stromabwärts gelegenen Teils des Filters überhalb (T1) liegt, liegt die Temperatur des stromaufwärts gelegenen Teils des Filters überhalb der Katalysatoraktivierungstemperatur. Der stromaufwärts gelegene Teil des Filters liefert jedoch keine ausreichende Brennstoffverbrennung aufgrund eines Mangels an Brennstoff. Daher ist die Wärmemenge, die durch das regenerative Gas von dem stromaufwärts gelegenen Teil absorbiert wird, größer als die Brennstoffverbrennungswärme am stromaufwärts gelegenen Teil, um so die Temperatur des stromaufwärts gelegenen Teils zu senken.
Auf der anderen Seite verursacht der stromabwärts gelegene Teil des Filters zunächst eine unvollständige Verbrennung des Brennstoffs aufgrund eines Mangels an Brennstoff, ähnlich wie der stromaufwärts gelegene Teil des Filters. Da das regenerative Gas, das den stromabwärts gelegenen Teil des Filters erreicht, Wärme beinhaltet, die vom stromaufwärts gelegenen Teil aufgenommen worden ist, entzieht das regenerative Gas nur wenig Wärme vom stromabwärts gelegenen Teil. Dementsprechend fällt die Temperatur des stromabwärts gelegenen Teils des Filters nicht rasch von der Temperatur (T3). Während die Zeit vergeht, steigt die Versorgung mit Brennstoff allmählich an und die Temperatur des stromabwärts gelegenen Teils des Filters steigt allmählich entsprechend dem Fortschreiten der Brennstoffverbrennung. Wenn die Lieferung von Brennstoff ausreichend für die Verbrennung von Brennstoff wird, wird die Temperatur des stromabwärts gelegenen Teils des Filters ausreichend, um Partikel zu verbrennen. Als Ergebnis beginnen Partikel im stromabwärts gelegenen Teil des Filters zu verbrennen.
Ein Teil der Verbrennungswärme der Partikel im stromabwärts gelegenen Teil des Filter wird durch den Filter hin zu dessen stromaufwärts gelegenen Teil weiter geleitet, um die Temperatur des stromaufwärts gelegenen Teils auf die Katalysatoraktivierungstemperatur zu erhöhen. Zu diesem Zeitpunkt enthält das regenerative Gas Brennstoff und zweite Luft für die Verbrennung des Brennstoffs so, daß eine ausreichende Verbrennung des Brennstoffs im stromaufwärts gelegenen Teil des Filters auftritt und somit die Verbrennung von Partikeln darin beginnt. In dieser Ausführung wird, wenn eine geeignete Partikelverbrennung vom stromabwärts gelegenen Teil des Filters hin zum stromaufwärts gelegenen Teil des Filters realisiert wird, der stromaufwärts gelegene Teil des Filters durch die zweite Luft gekühlt und zur gleichen Zeit tritt eine unvollständige Verbrennung des Brennstoffs darin auf. Dementsprechend ist eine Änderung der Temperatur des stromaufwärts gelegenen Teils des Filters klein verglichen mit der ersten Ausführung, so daß die Lebensdauer des Filters verbessert wird.
Bei dieser Ausführung kann, wie in Fig. 22 gezeigt, während der Regeneration die Menge an Brennstoff, die zugeführt wird, um so langsamer erhöht werden, um so höher die Temperatur eines Filters ist. Daher wird, wenn die Temperatur des Filters hoch ist, die Zeit, bis die Menge an Brennstoff ein geeignetes Niveau erreicht, so verlängert, daß der stromaufwärts gelegene Teil des Filters während der verlängerten Zeit geeignet gekühlt wird. Auf der anderen Seite muß, wenn die Temperatur des Filters niedrig ist, der stromaufwärts gelegene Teil des Filters für lange Zeit nicht gekühlt werden. In diesem Fall wird die Zeit, bis eine Menge an Brennstoff ein geeignetes Niveau erreicht, verkürzt, so daß eine Regenerationszeit sehr kurz wird.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird eine geeignete Menge an regenerativem Gas, das Brennstoff enthält, an den Filter geliefert, um Partikel im stromabwärts gelegenen Teil eines Filters zu verbrennen und dann Partikel in dessen stromaufwärts gelegenen Teil zu verbrennen. Es kann jedoch die Zufuhr von regenerativem Gas unterbrochen werden, wie dies in einem Zeitdiagramm von Fig. 23 gezeigt ist. Somit überträgt, wenn das regenerative Gas zugeführt wird, dieses sicher die Verbrennungswärme der Partikel, die in allen Teilen des Filters verbrannt werden, zu dessen stromabwärts gelegenem Teil, so daß verhindert wird, daß die Temperatur irgendeines Teils des Filters anormal ansteigt. Auf der anderen Seite wird, wenn die Zufuhr an regenerativem Gas gestoppt wird, die Verbrennung von Partikeln in dem stromabwärts gelegenen Teil des Filters einfach zum stromaufwärts gelegenen Teil weitergeleitet, um rasch die Partikel im stromaufwärts gelegenen Teil des Filters zu verbrennen, um so eine Filterregenerierungszeit zu verkürzen, d. h., eine Brennstoffzufuhrzeit, wodurch Brennstoff gespart wird.
Zusätzlich kann, wenn die Zufuhr an regenerativem Gas gestoppt wird, der Strom der zweiten Luft umgekehrt werden und die Zufuhr an Brennstoff kann gestoppt werden, wie dies in Fig. 24 gezeigt ist. Somit wird die Weiterleitung der Verbrennung der Partikel zum stromaufwärts gelegenen Teil des Filters beschleunigt und somit weiter Brennstoff gespart.
Fig. 25 ist ein Querschnitt, der schematisch ein Abgasemissionskontrollsystem mit einem Partikelsammelfilter nach einer sechsten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt. Nur Abweichungen von der ersten Ausführung werden erläutert. Bei dieser Ausführung sind eine erste und zweite Teilleitung 1a' und 1b' auf einer im Strom des Abgases stromabwärts gelegenen Seite miteinander vereinigt und der vereinigte Bereich ist über einen herkömmlichen Schalldämpfer 4' gegenüber der Umgebung offen.
Die erste bzw. zweite Teilleitung 1a' bzw. 1b' umfaßt einen ersten bzw. zweiten Filter 2 bzw. 3. Auf der stromaufwärts gelegenen Seite der Filter 2 und 3 sind die Teilleitungen 1a' und 1b' mit einer ersten Verbindungsleitung 61 verbunden. Auf der stromabwärts gelegenen Seite der Filter 2 und 3 sind die Teilleitungen 1a' und 1b' mit einer zweiten Verbindungsleitung 62 verbunden. Die erste und zweite Verbindungsleitung 61 und 62 sind miteinander durch eine gemeinsame Leitung 63 verbunden, mit der eine zweite-Luft-Versorgungseinheit 7 und eine Brennstoffversorgungseinheit 8 verbunden sind. Absperrventile 10a, 10d, 10c bzw. 10d sind an vier Vereinigungsbereichen zwischen der ersten Verbindungsleitung 61 und der ersten bzw. zweiten Teilleitung 1a' bzw. 1b' und zwischen der zweiten Verbindungsleitung 62 und der ersten bzw. der zweiten Teilleitung 1a' bzw. 1b' angeordnet. Die Umschaltventile 9a und 9b sind an den Verzweigungs- und Vereinigungspunkten der ersten und zweiten Teilleitungen 1a' bzw. 1b' angeordnet. Die Umschaltventile 9a und 9b werden simultan umgeschaltet, um Abgas von einer Abgasleitung 1 zum gemeinsamen Schalldämpfer 4' durch eine der Teilleitungen zu entsorgen.
Die erste Verbindungsleitung 61 ist mit einer ersten Ablaßleitung 64 über ein Umschaltventil 61a für die erste Verbindungsleitung verbunden. Das Umschaltventil 61a für die erste Verbindungsleitung verbindet die Leitungsverzweigungsseite der ersten Verbindungsleitung 61 mit der gemeinsamen Leitungsseite der ersten Verbindungsleitung 61 oder der ersten Ablaßleitung 64. Die zweite Verbindungsleitung 62 ist mit einer zweiten Ablaßleitung 65 über ein Umschaltventil 62A für die zweite Verbindungsleitung verbunden, daß dem Umschaltventil 61a für die erste Verbindungsleitung ähnelt. Temperatursensoren 13 und 14 sind im Strom des Abgases stromabwärts von dem Filtern angeordnet.
Fig. 26 ist ein siebtes Flußdiagramm, das die Schritte des Verfahrens des Abgasemissionskontrollsystems zur Regenerierung des Filters zeigt, das oben beschrieben ist. Das Flußdiagramm wird unter der Annahme erklärt, daß die Abgasleitung 1 mit der ersten Teilleitung 1a verbunden ist, um den ersten Filter 2 die Partikel im Abgas sammeln zu lassen.
In Schritt 701 wird bestimmt, ob eine Motorbetriebszeit (t) größer als eine vorbestimmte Zeit (t1) ist oder nicht, in der zu erwarten ist, daß eine bestimmte Menge an Partikeln gesammelt wird. Falls die Bestimmung negativ ist, besteht keine Notwendigkeit, den ersten Filter 2 momentan zu regenerieren und Schritt 701 wird wiederholt. Falls die Bestimmung positiv ist, ist es nahe an der Zeit, den Filter zu regenerieren und Schritt 702 wird ausgeführt.
In Schritt 702 wird bestimmt, ob die Temperatur (Td) des ersten Filters 2, gemessen durch den Temperatursensor 13, der im Strom des Abgases stromabwärts von dem ersten Filter 2 angeordnet ist, über einer Temperatur (T3) liegt oder nicht, die etwas größer als die Aktivierungstemperatur eines Katalysators ist, den der Filter aufweist. Wenn der Motor aus einem kalten Zustand gestartet wird, wird die Bestimmung negativ sein. In diesem Fall wird Schritt 702 solange wiederholt, bis er aufgrund des kontinuierlichen Betriebs des Motors eine positive Antwort liefert. Anschließend werden in Schritt 703 die Umschaltventile 9a und 9b simultan umgeschaltet, um die Abgasleitung 1 mit der zweiten Teilleitung 1b' zu verbinden. Daher sammelt der zweite Filter 3 Partikel im Abgas und der Zähler 50 zur Zählung der Motorbetriebszeit wird zurückgesetzt, um eine Motorbetriebszeit (t) für den zweiten Filter 3 zu zählen, wobei die Abgasleitung 1 mit der zweiten Teilleitung 1b' verbunden ist.
Als nächstes werden in Schritt 704 die zweite-Luft- Versorgungseinheit 7 und die Brennstoffversorgungseinheit 8 betrieben, um dem Filter eine angemessene Menge an regenerativem Gas zuzuführen, das eine Mischung von Brennstoff und zweiter Luft in geeignetem Verhältnis enthält, um die Partikel geeignet zu verbrennen. Zur selben Zeit werden die Absperrventile 10a und 10c an den Verbindungspunkten zwischen der ersten Teilleitung 1a' und der ersten und zweiten Verbindungsleitung 61 und 62 geöffnet. Zu dieser Zeit verbindet das Umschaltventil 61a für die erste Verbindungsleitung die Leitungsverzweigungsseite der ersten Verbindungsleitung 61 mit der ersten Ablaßleitung 64 und das Umschaltventil 62A für die zweite Verbindungsleitung verbindet die Leitungsverzweigungsseite der zweiten Verbindungsleitung 62 mit der gemeinsamen Leitungsseite der zweiten Verbindungsleitung 62.
Dementsprechend durchströmt das regenerative Gas die zweite Verbindungsleitung 62, fließt durch den ersten Filter 2 von dessen im Strom des Abgases stromabwärts gelegenem Teil hin zu dessen stromaufwärts gelegenen Teil und wird durch die erste Ablaßleitung 64 entsorgt. Auf diesem Weg ist der Strom des regenerativen Gases zunächst entgegengesetzt zu dem Strom des Abgases. In diesem Fall liegt die Temperatur des im Strom des Abgases stromabwärts gelegenen Teils des ersten Filters 2 überhalb der Aktivierungstemperatur des Katalysators, um eine Verbrennung des Brennstoffes zu verursachen, um die Temperatur darin zu erhöhen, wodurch die Verbrennung der Partikel beginnt.
Die Verbrennung der Partikel wird von dem im Strom des Abgases stromaufwärts gelegenen Teil des Filters hin zu dessen stromaufwärts gelegenen Teil gegen den Fluß des regenerativen Gases weitergeleitet. Falls die Regenerierung des Filters in diesem Zustand vervollständigt ist, wird die Temperatur des im Strom des Abgases stromaufwärts gelegenen Teils des Filters anormal ansteigen. Um dieses zu verhindern, wird abgeschätzt, wann die Verbrennung der Partikel die Hälfte der Längsausdehnung des Filters erreicht. Dann wird in Schritt 705 das Umschaltventil 61a für die erste Verbindungsleitung umgeschaltet, um die Leitungsverzweigungsseite der ersten Verbindungsleitung 61 mit der gemeinsamen Leitungsseite der ersten Verbindungsleitung 61 zu verbinden, und das Umschaltventil 62a für die zweite Verbindungsleitung wird umgeschaltet um die Leitungsverzweigungsseite der zweiten Verbindungsleitung 62 mit der zweiten Ablaßleitung 65 zu verbinden.
Als Ergebnis fließt das regenerative Gas durch die erste Verbindungsleitung 61, fließt dann durch den ersten Filter 2 von dem im Strom des Abgases stromaufwärts gelegenen Teil hin zum stromabwärts gelegenen Teil und wird durch die zweite Ablaßleitung 65 entsorgt. Auf diese Weise wird der Strom des regenerativen Gases identisch zum Strom des Abgases gemacht. Dementsprechend liegt die Temperatur des stromaufwärts gelegenen Teils des ersten Filters 2 überhalb der Katalysatoraktivierungstemperatur, um Brennstoffverbrennung zu verursachen und somit beginnt darin die Verbrennung der Partikel. Die Verbrennungswärme wird durch das regenerative Gas hin zu dem im Strom des Abgases stromabwärts gelegenen Teil des Filters übertragen. Die Zeit in der Partikel, bis zur Hälfte der Längserstreckung des Filters verbrennen, wird, beispielsweise entsprechend einer Brennstoffzufuhrzeit, abgeschätzt und wenn diese abgeschätzte Zeit abläuft, wird bestimmt, daß die Regenerierung des Filters vollständig ist. Dann wird in Schritt 706 die Brennstoffversorgungseinheit 8 gestoppt und in Schritt 707 die zweite-Luft-Versorgungseinheit 7 gestoppt.
Im Abgasemissionskontrollsystem nach der sechsten Ausführung wird die Verbrennung von Partikeln von der im Strom eines regenerativen Gases stromaufwärts gelegenen Teil hin zum stromabwärts gelegenen Teil des Filters weitergeleitet. Jedoch wird, bevor die Temperatur von jedem Teil des Filters aufgrund der Verbrennung der Partikel von einer Seite des Filters anormal ansteigt, die Richtung des regenerativen Gases umgekehrt, woran anschließend die Partikel von der anderen Seite des Filters her verbrennen. Dementsprechend wird bei dieser Ausführung der Filter geeignet regeneriert, ebenso wie bei irgendeiner der oben beschriebenen Ausführungsformen. Um weiter ein Ansteigen in der Temperatur jedes Teils des Filters zu verhindern, körnen die Ventile 61a und 62A für die erste und zweite Verbindungsleitung verschiedene Male umgeschaltet werden, um die Länge der Ausbreitung der Verbrennung der Partikel zu reduzieren.
Jede der oben beschriebenen Ausführungsformen verwendet eine Motorbetriebszeit, um die Zeit zur Regenerierung eines Filters zu bestimmen. Anstelle dessen ist es möglich, den Druck des Abgases auf der stromabwärts gelegenen Seite eines Filters in einer Abgasleitung, die Druckdifferenz des Abgases zwischen den beiden Enden eines Filters oder eine Laufstrecke zu verwenden. Es ist möglich, die Partikel direkt zu verbrennen, indem die Temperatur jedes Teils eines Filters entsprechend des Prinzips der vorliegenden Erfindung kontrolliert wird. Ein Agens zur Unterstützung der Verbrennung kann einem Filter hinzugefügt sein. Die zweite Luft ist für gewöhnlich Umgebungsluft. Die zweite Luft kann Abgas sein, das unverbrannten Sauerstoff enthält, falls die Temperaturbedingungen eingehalten werden.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf die spezifischen Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist es selbstverständlich, daß verschiedene Modifikationen durch den Fachmann ausgeführt werden können, ohne den Bereich der Ansprüche zu verlassen.

Claims

1. Abgasemissionskontrollsystem mit einem Partikelsammelfilter (2, 3), wobei der Filter wenigstens je einen Katalysator in seinem im Strom eines regenerativen Gases stromaufwärts gelegenen Teil und in seinem stromabwärts gelegenen Teil aufweist und der durch die Verwendung dieses regenerativen Gases regeneriert wird, das Brennstoff enthält, wobei das Kontrollsystem Bestimmungsmittel zur Bestimmung umfaßt, wann der Filter regneriert werden muß; dadurch gekennzeichnet, daß das Kontrollsystem umfaßt

ein Teilverbrennungskontrollmittel (30) zur Verursachung von Partikelverbrennung in nur dem im Strom des regenerativen Gases stromabwärts gelegenen Teil des Filters (2, 3) durch das Kontrollieren der Temperaturen so, daß ein Verbrennen des Brennstoffs im regenerativen Gas nur im stromabwärts gelegenen Teil des Filters verursacht wird, wenn der Filter regeneriert werden muß; und

einem Verbrennungsausbreitungskontrollmittel (30) zum Verursachen, daß sich die Partikelverbrennung im stromabwärts gelegenen Teil des Filters (2, 3) zu dem im Strom des regenerativen Gases stromaufwärts gelegenen Teil des Filters ausbreitet, indem der Brennstoff im regenerativen Gas an dem Katalysator im stromaufwärts gelegenen Teil des Filters verbrannt wird.

2. Abgasemissionskontrollsystem nach Anspruch 1, wobei das Teilverbrennungskontrollmittel (30) die Filtertemperatur so kontrolliert, daß die Temperatur in nur dem stromabwärts gelegenen Teil des Filters (2, 3) höher als die Aktivierungstemperatur des Katalysators wird, wenn der Filter regeneriert werden muß, und das regenerative Gas zu dem Filter liefert, wenn die Temperatur in nur dem stromabwärts gelegenen Teil des Filters höher als die Aktivierungstemperatur des Katalysators wird, und wobei das Verbrennungsausbreitungskontrollmittel (3) das regenerative Gas an den Filter (2, 3) liefert, wenn die Temperatur in dem stromaufwärts gelegenen Teil des Filters höher als die Aktivierungstemperatur des Katalysators wird.

3. Abgasemissionskontrollsystem nach Anspruch 2, wobei das Teilverbrennungskontrollmittel eine zweite Luft zu dem Filter (2, 3) zuführt, um nur den in dem Strom der zweiten Luft stromaufwärts gelegenen Teil des Filters zu kühlen und anschließend den Brennstoff mit der zweiten Luft als das regenerative Gas mischt, wenn die Temperatur in nur dem stromabwärts gelegenen Teil des Filters höher als die Aktivierungstemperatur des Katalysators wird.

4. Abgasemissionskontrollsystem nach Anspruch 1, wobei das Teilverbrennungskontrollmittel ein Heizmittel aktiviert, das an dem stromabwärts gelegenen Teil des Filters angeordnet ist, um nur den stromabwärts gelegenen Teil des Filters zu heizen, wenn der Filter regneriert werden muß, und anschließend das regenerative Gas dem Filter zuführt, wenn die Temperatur in nur dem stromabwärts gelegenen Teil des Filters höher als die Aktivierungstemperatur des Katalysators wird, und wobei das Verbrennungsausbreitungskontrollmittel das regenerative Gas dem Filter zuführt, wenn die Temperatur im stromaufwärts gelegenen Teil des Filters höher als die Aktivierungstemperatur des Katalysators wird.

5. Abgasemissionskontrollsystem nach Anspruch 1, wobei das Teilverbrennungskontrollmittel dem Filter eine große Menge an regenerativem Gas zuführt, wenn der Filter regeneriert werden muß, so daß eine Verbrennung des Brennstoffes in nur dem im Strom des regenerativen Gases stromaufwärts gelegenen Teil des Filters nicht auftritt und anschließend das Verbrennungsausbreitungskontrollmittel den Betrag an regenerativem Gas reduziert, so daß eine Verbrennung des Brennstoffes in dem im Strom des regenerativem Gases stromaufwärts gelegenen Teil des Filters auftritt.

6. Abgasemissionskontrollsystem nach Anspruch 1, wobei das Teilverbrennungskontrollmittel das regenerative Gas liefert, das eine kleine Menge an Brennstoff enthält, wenn der Filter regeneriert werden muß, so daß im im Strom des regenerativen Gases stromaufwärts gelegenen Teil des Filters eine Verbrennung des Brennstoffes nicht auftritt, und wobei das Verbrennungsausbreitungskontrollmittel das regenerative Gas liefert, das eine Menge an Brennstoff enthält, die an die Verbrennung von Brennstoff am Katalysator angepaßt ist.

7. Abgasemissionskontrollsystem nach Anspruch 1, wobei das Teilverbrennungskontrollmittel Brennstoff direkt zu dem im Strom des regenerativen Gases stromabwärts gelegenen Teil des Filters liefert, wenn der Filter regeneriert werden muß, und regeneratives Gas einschließlich einer kleinen Menge an Brennstoff liefert, nachdem der Brennstoff an den Filter geliefert worden ist, so daß eine Verbrennung des Brennstoffs in dem im Strom des regenerativen Gases stromaufwärts gelegenen Teil des Filters nicht auftritt, und wobei das Verbrennungsausbreitungskontrollmittel das regenerative Gas liefert, das eine Menge an Brennstoff enthält, die an die Verbrennung des Brennstoffes an dem Katalysator angepaßt ist.

8. Abgasemissionskontrollsystem nach Anspruch 1, wobei das Teilverbrennungskontrollmittel das regenerative Gas liefert, wenn nur ein Niedertemperaturaktivkatalysator, der in dem stromabwärts gelegenen Teil des Filters enthalten ist, aktiviert ist, und wobei das Verbrennungsausbreitungskontrollmittel das regenerative Gas liefert, wenn ein Hochtemperaturaktivkatalysator aktiviert ist, der in dem stromaufwärts gelegenen Teil des Filters enthalten ist.