DE69635935T2 - Vorrichtung zum Reinigen des Abgases eines Dieselmotors - Google Patents

Vorrichtung zum Reinigen des Abgases eines Dieselmotors Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung des Abgases eines Dieselmotors.
  • 2. Beschreibung des verwandten Stands der Technik
  • Für gewöhnlich wird ein Abgassystem eines Dieselmotors mit einem Filter zum Sammeln von schädlichen Teilchen wie Kohlenstoffteilchen, die in dem Abgas eines Dieselmotors enthalten sind, zur Verfügung gestellt. Sobald der Filter eine große Menge an Teilchen gesammelt hat, wird der Widerstand des Abgassystems sehr hoch und fällt somit die Motorleistung ab. Folglich muss der Filter durch Verbrennen und Entfernen der in dem Filter gesammelten Teilchen periodisch regeneriert werden.
  • Wenn der Motor bei einer sehr hohen Drehzahl betrieben wird, wird die Temperatur des Abgases sehr hoch und verbrennen somit die Teilchen aufgrund der Wärme des Abgases, so dass der Filter von Natur aus regeneriert wird. Der Motor kann jedoch nicht periodisch bei einer sehr hohen Drehzahl betrieben werden, so dass es möglich gemacht werden muss, den Filter zu regenerieren, wenn der Motor bei einer normalen Drehzahl betrieben wird. Für den Zweck ist es bekannt, dass ein Brennstoff, der leicht verbrennt, zum Beispiel Wasserstoff, Benzin oder Alkohol, dem Filter zugeführt werden kann und dieser darauf entzündet wird und somit die Teilchen durch die Wärme und die Flamme davon verbrannt werden. Es ist jedoch kompliziert, einen Brennstoff, der vom Dieselkraftstoff verschieden ist, in einem Fahrzeug mit einem Dieselmotor zuzuführen. Folglich offenbart die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 63198717, dass Dieselkraftstoff, der nicht leicht zu verbrennen ist, als der Brennstoff zur Regenerierung des Filters verwendet wird und ein Oxidationskatalysator stromaufwärts des Filters angeordnet ist, um eine Zündung des Dieselkraftstoffs sicherzustellen.
  • Ferner offenbart US 4 359 863 eine Vorrichtung zum Sammeln von verbrennbaren Teilchen aus dem Abgasstrom und behandelt die Probleme der Regeneration des in dieser Vorrichtung enthaltenen Filters von den zurückgehaltenen Teilchen. Dies wird durchgeführt mittels eines Oxidationskatalysators, der stromaufwärts des Filters angeordnet ist, und durch Einspritzen von zusätzlichem Brennstoff, damit dieser in Kontakt mit dem Oxidationskatalysator kommt. Dieser zusätzliche Brennstoff wird vor dem Einspritzen erwärmt, um das Kühlen des Katalysators zu minimieren.
  • Gemäß dem zuvor erwähnten Stand der Technik, wenn der Motor bei normaler Drehzahl betrieben wird, d.h. wenn die Temperatur des Abgases nicht sehr hoch ist, verdampft der Oxidationskatalysator Dieselkraftstoff und entzündet den verdampften Dieselkraftstoff und kann somit der Filter durch die Wärme des verbrennenden Dieselkraftstoffs regeneriert werden. Wenn jedoch die Temperatur des Oxidationskatalysators nicht hoch genug ist, um Dieselkraftstoff, der dem Filter zugeführt wird, zu verdampfen, wird der Dieselkraftstoff über den Filter als nicht verbrannter Kraftstoff an die Atmosphäre abgegeben. Somit kann der Stand der Technik den Filter nicht regenerieren, wenn die Temperatur des Oxidationskatalysators bei einer normalen Motordrehzahl gering ist, und es bieten sich somit Möglichkeiten für eine Verbesserung.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Reinigen des Abgases eines Dieselmotors zur Verfügung zu stellen, die in der Lage ist, einen Filter zum Sammeln von Teilchen durch die Verwendung von Dieselkraftstoff und eines stromaufwärts des Filters angeordneten Oxidationskatalysators zu regenerieren, sogar wenn eine Temperatur des Oxidationskatalysators bei einer normalen Motordrehzahl gering ist.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Reinigen des Abgases eines Dieselmotors zur Verfügung gestellt, umfassend: einen Filter zum Sammeln von Teilchen, der im Abgassystem des Motors angeordnet ist; einen Oxidationskatalysator, der im Abgassystem stromaufwärts des Filters angeordnet ist; Dieselkraftstoff-Zuführmittel zum Zuführen von Dieselkraftstoff zu dem Oxidationskatalysator, wenn der Filter regeneriert werden muss; Ansaugluft-Verringerungsmittel zum Verringern der Ansaugluftmenge im Anfangsschritt des Zuführens des Dieselkraftstoffs; und Dieselkraftstoff-Verringerungsmittel zum Verringern der Menge an Dieselkraftstoff, die durch das Dieselkraftstoff-Zuführmittel zugeführt wird, wenn die Ansaugluftmenge durch das Ansaugluft-Verringerungsmittel verringert wird Die vorliegende Erfindung wird aus der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, wie sie nachfolgend dargelegt werden, zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen besser verstanden werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • In den Zeichnungen ist:
  • 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Reinigen von Abgas eines Dieselmotors gemäß einem ersten Beispiel, das nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist;
  • 2 eine schematische Ansicht der ECU in 1;
  • 3 eine erste Routine zur Steuerung der Dieselkraftstoffzuführeinheit und der elektrischen Heizung;
  • 4 eine zweite Routine zur Steuerung der Dieselkraftstoffzuführeinheit und der elektrischen Heizung;
  • 5 eine dritte Routine zur Steuerung der Dieselkraftstoffzuführeinheit und der elektrischen Heizung;
  • 6 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Reinigen des Abgases eines Dieselmotors gemäß einem zweiten Beispiel, das nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist;
  • 7 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Reinigen des Abgases eines Dieselmotors gemäß einem dritten Beispiel, das nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist;
  • 8 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Reinigen des Abgases eines Dieselmotors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; und
  • 9 eine Abbildung zur Darstellung der Bereiche der Betriebsbedingungen des Motors, in welchen der Filter regereriert werden kann.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • 1 ist eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Reinigen des Abgases eines Dieselmotors gemäß einem ersten Beispiel, das nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist. In dieser Figur bezeichnet Referenzziffer 1 einen Dieselmotor, 2 ein Ansaugsystem, 3 ein Abgassystem. Das Abgassystem 3 besitzt einen Filter 4 zum Sammeln von Teilchen, die in dem Abgas enthalten sind, und einen Oxidationskatalysator 5 stromaufwärts des Filters 4. In dem Abgassystem 3 ist eine Dieselkraftstoffzuführeinheit 6 angeordnet, und es ist eine elektrische Heizungseinheit 7 zwischen der Dieselkraftstoffzuführeinheit 6 und dem Oxidationskatalysator 5 angeordnet.
  • In dem Ansaugsystem 2 ist ein Drosselventil 8 stromaufwärts eines Ansaugverteilers angeordnet. Bezugsziffer 9 bezeichnet eine Abgasrückführungs(EGR)-Leitung, die das Ansaugsystem 2 stromaufwärts des Ansaugverteilers mit dem Abgassystem 3 stromabwärts eines Abgasverteilers und stromaufwärts der Dieselkraftstoffzuführeinheit 6 verbindet. In der EGR-Leitung 9 ist ein EGR-Ventil 10 angeordnet.
  • Sobald der Filter eine große Menge an Teilchen gesammelt hat, wird der Abgaswiderstand im Abgassystem 3 sehr hoch und fällt die Motorleistung ab. Folglich wird entsprechend einem unterschiedlichen Abgasdruck zwischen dem Abschnitt stromaufwärts und dem Abschnitt stromabwärts des Filters 4 und dergleichen bestimmt, wenn der Filter 4 regeneriert werden muss. Wenn das Ergebnis zutreffend ist, müssen die Teilchen auf dem Filter 4 verbrannt werden. Wenn die Temperatur des Abgases sehr hoch ist, wenn das Ergebnis zutreffend ist, beginnen die Teilchen von Natur aus zu verbrennen. Wenn jedoch die Temperatur des Abgases gering ist, beginnen die Teilchen nicht von Natur aus zu verbrennen. Demgemäß führt die Dieselkraftstoffzuführeinheit 6 Dieselkraftstoff zu dem Oxidationskatalysator 5 zu und der Dieselkraftstoff wird darauf verbrannt, und es werden somit die Teilchen durch die Hitze des verbrennenden Dieselkraftstoffs verbrannt. Die Dieselkraftstoffzuführeinheit 6 ist verbunden mit einem Kraftstofftank (nicht aufgezeigt) des Motors 1 über eine Kraftstoffleitung 6c, in welcher eine Pumpe 6a angeordnet ist. Die Dieselkraftstoffzuführeinheit 6 besitzt eine Umgehungsleitung, welche die Pumpe 6a umgeht und in welcher ein Steuerventil 6b angeordnet ist, um eine Menge an Dieselkraftstoff zu regulieren, die dem Filter 4 zugeführt wird.
  • Referenzziffer 30 bezeichnet eine elektronische Steuereinheit (ECU) zur Steuerung des Drosselventils 8, des EGR-Ventils 10, der Dieselkraftstoffzuführeinheit 6 und der elektrischen Heizung 7. Wie in 2 aufgezeigt, ist die ECU 30 als ein digitaler Computer aufgebaut und beinhaltet einen ROM (Nur-Lese-Speicher) 32, einen RAM (Direktzugriffsspeicher) 33, eine CPU (Mikroprozessor usw.) 34, einen Eingabeanschluss 35 und einen Ausgabeanschluss 36, welche über einen bidirektionalen Bus 31 miteinander verbunden sind.
  • Das Drosselventil 8, das EGR-Ventil 10, die Dieselkraftstoffzuführeinheit 6 und die elektrische Heizung 7 sind über Steuerkreise 40, 41, 42 bzw. 43 mit dem Ausgabeanschluss 36 der ECU 30 verbunden. Ein Motordrehzahlsensor 20, der Ausgabepulse erzeugt, welche die Motordrehzahl darstellen, ist mit dem Eingabeanschluss 35 verbunden. Ein Gaspedalsensor 21 erzeugt eine Ausgabespannung, die proportional zu der Bewegung des Gaspedals, d.h. einer aktuellen Motorlast, ist, und diese Ausgabespannung wird über einen AD-Wandler 45 in den Eingabeanschluss 35 eingegeben. Ein Kühlmitteltemperatursensor 22 erzeugt eine Ausgabespannung, die proportional zu der Temperatur des Kühlwassers des Motors 1 ist und als die Motortemperatur angenommen wird, und diese Ausgabespannung wird über einen AD-Wandler 46 in den Eingabeanschluss 35 eingegeben. Ein erster Drucksensor 23 erzeugt eine Ausgabespannung, die proportional zu dem Abgasdruck unmittelbar stromaufwärts des Filters 4 ist, und diese Ausgabespannung wird über einen AD-Wandler 47 in den Eingabeanschluss 35 eingegeben. Ein zweiter Drucksensor 24 erzeugt eine Ausgabespannung, die proportional zu dem Abgasdruck unmittelbar stromabwärts des Filters 4 ist, und diese Ausgabespannung wird über einen AD-Wandler 48 in den Eingabeanschluss 35 eingegeben. Ein erster Abgastemperatursensor 25 erzeugt eine Ausgabespannung, die proportional zu der Abgastemperatur unmittelbar stromaufwärts des Filters 4 ist, und diese Ausgabespannung wird über einen AD-Wandler 49 in den Eingabeanschluss 35 eingegeben. Ein zweiter Abgastemperatursensor 26 erzeugt eine Ausgabespannung, die proportional zu der Abgastemperatur unmittelbar stromabwärts des Filters 4 ist, und diese Ausgabespannung wird über einen AD-Wandler 50 in den Eingabeanschluss 35 eingegeben.
  • Die ECU 30 steuert für gewöhnlich den Öffnungsgrad des Drosselventils 8 und des EGR-Ventils gemäß einem aktuellen Motorbetriebszustand auf Basis der Ausgaben des Motordrehzahlsensors 20, des Gaspedalsensors 21 und des Kühlmitteltemperatursensors 22. Die ECU 30 steuert die Dieselkraftstoffzuführeinheit 6 und die elektrische Heizung 7 gemäß einer in 3 aufgezeigten ersten Routine. Die Rou tine wird gleichzeitig mit dem Start des Motors gestartet und wird mit jeder vorbestimmten Periode wiederholt.
  • Als erstes wird im Schritt 101 bestimmt, ob ein Unterschied [Pin-Pout] zwischen den Abgasdrücken stromaufwärts und stromabwärts des Filters 4, die erfasst werden durch die ersten und zweiten Abgasdrucksensoren 23 und 24, größer ist als ein vorbestimmter Druck [P]. Wenn das Ergebnis negativ ist, ist die Menge an im Filter 4 gesammelten Teilchen nicht groß und die Routine wird gestoppt. Wenn andererseits das Ergebnis bei Schritt 101 positiv ist, muss der Filter 4 regeneriert werden und die Routine geht weiter zu Schritt 103.
  • Im Schritt 103 wird eine Temperatur [Tin] des Abgases, das in den Filter 4 fließt, durch den ersten Abgastemperatursensor 25 gemessen und es wird bestimmt, ob die Temperatur [Tin] gleich oder größer ist als eine erste vorbestimmte Temperatur [T1]. Wenn das Ergebnis negativ ist, geht die Routine weiter zu Schritt 104 und die elektrische Heizung 7 wird eingeschaltet, und die Routine geht weiter zu Schritt 107. Wenn andererseits das Ergebnis bei Schritt 103 positiv ist, geht die Routine weiter zu Schritt 105 und die elektrische Heizung 7 wird ausgeschaltet. Als nächstes wird im Schritt 106 ein Zählwert [n], der am Anfang auf [0] rückgesetzt wird, um [1] erhöht und die Routine geht weiter zu Schritt 107.
  • Im Schritt 107 wird die Dieselkraftstoffzuführeinheit 6 betrieben und wird somit Dieselkraftstoff dem Oxidationskatalysator 5 zugeführt. Als nächstes wird im Schritt 108 die Temperatur [Tout] des Abgases, das aus dem Filter 4 fließt, durch den zweiten Abgastemperatursensor 26 gemessen, und ein Mittelwert [Ta] der Temperaturen [Tin] und [Tout] wird als die Temperatur des Filters 4 berechnet. Als nächstes wird im Schritt 109 bestimmt, ob der Mittelwert (Ta] gleich oder größer ist als eine zweite vorbestimmte Temperatur [T2]. Nur wenn das Ergebnis negativ ist, wird die Dieselkraftstoffzuführeinheit im Schritt 110 gestoppt. Als nächstes geht die Routine weiter zu Schritt 111 und es wird bestimmt, ob der Zählwert [n] gleich oder kleiner ist als ein vorbestimmter Wert [N]. Wenn das Ergebnis positiv ist, geht die Routine zurück zu Schritt 103. Somit wird der oben erwähnte Prozess wiederholt, bis das Ergebnis im Schritt 111 negativ ist. Wenn das Ergebnis im Schritt 111 negativ ist, geht die Routine weiter zu Schritt 112, und der Zählwert [n] wird auf [0] zurückgesetzt und die Routine gestoppt.
  • Wenn gemäß der Routine der Filter 4 gereinigt werden muss, wenn eine Temperatur [Tin] des Abgases, das in den Filter 4 fließt, geringer ist als die erste vorbe stimmte Temperatur [T1], d.h. wenn eine Temperatur des Oxidationskatalysators 5 niedrig ist und der Oxidationskatalysator 5 den ihm zugeführten Dieselkraftstoff nicht verdampfen kann, wird die elektrische Heizung 7 eingeschaltet. Die elektrische Heizung 7, die zwischen der Dieselkraftstoffzuführeinheit 6 und dem Oxidationskatalysator 5 angeordnet ist, besitzt eine relativ geringe Größe und eine geringe Wärmekapazität, so dass deren Temperatur sofort ansteigt. Daher kann der von der Dieselkraftstoffzuführeinheit 6 dem Oxidationskatalysator 5 zugeführte Dieselkraftstoff verdampft werden.
  • Sogar wenn die Temperatur des Oxidationskatalysators 5 gering ist, kann der verdampfte Dieselkraftstoff dadurch sicher verbrannt werden. Sobald die Verbrennung des Dieselkraftstoffs im Oxidationskatalysator 5 begonnen hat, steigt die Temperatur des Oxidationskatalysators 5 aufgrund der Wärme davon an. Wenn danach flüssiger Dieselkraftstoff dem Oxidationskatalysator 5 zugeführt wird, kann er sicher den flüssigen Dieselkraftstoff verdampfen, so dass die elektrische Heizung ausgeschaltet werden kann.
  • Wenn somit der Dieselkraftstoff einmal in dem Oxidationskatalysator 5 verbrannt wurde, steigt die Temperatur [Tin] des in den Filter 4 fließenden Abgases an, so dass die Teilchen am Filter 4 verbrannt werden. Im Anfangszeitpunkt deren Verbrennens absorbiert der Filter 4 die Wärme von dem Abgas, so dass die Temperatur [Tout] des aus dem Filter 4 fließenden Abgases geringer ist als die Temperatur [Tin] des in den Filter 4 fließenden Abgases. Danach wird das Abgas im Filter 4 durch die Verbrennungswärme der Teilchen erwärmt, so dass die Temperatur [Tout] des aus dem Filter 4 fließenden Abgases höher ist als die Temperatur [Tin] des in den Filter 4 fließenden Abgases. In jedem Fall liegt die Temperatur des Filters 4 zwischen den Temperaturen [Tin] und [Tout] und wird berechnet als ein Mittelwert der Temperaturen [Tin] und [Tout]. Wenn die Temperatur des Filters 4 größer wird als die zweite vorbestimmte Temperatur [T2], verbrennen die Teilchen zufriedenstellend. Sogar wenn die Temperatur [Tin] des in den Filter 4 fließenden Abgases gering ist, können daher die Reste der Teilchen durch die Verbrennungswärme der Teilchen verbrannt werden, so dass die Dieselkraftstoffzuführeinheit 6 gestoppt werden kann.
  • Der Zählwert [n] entspricht einem verstrichenen Zeitraum, nachdem die elektrische Heizung 7 ausgeschaltet wurde. Wenn der Zählwert [n] den vorbestimmten Wert [N] erreicht, wurden alle Teilchen verbrannt und wurde die Regeneration des Filters 4 beendet, so dass die Routine gestoppt wird. Wenn in der Routine der Filter 4 regeneriert werden muss, wenn eine Temperatur [Tin] des in den Filter 4 fließenden Abgases hoch ist und der dem Oxidationskatalysator 5 zugeführte Dieselkraftstoff darauf verdampft werden kann, ist es nicht notwendig, dass die elektrische Heizung 7 eingeschaltet ist.
  • Wenn in der Routine Dieselkraftstoff dem Oxidationskatalysator 5 zugeführt wird, werden die aktuelle Temperatur [Tin] des in den Filter 4 fließenden Abgases und die aktuelle Fließgeschwindigkeit des Abgases berücksichtigt, und es wird die zugeführte Menge an Dieselkraftstoff pro Zeiteinheit bestimmt, um die Temperatur des aktuellen Abgases auf eine Temperatur zu erhöhen, bei welcher die Teilchen verbrennen können, und es wird ein Öffnungsgrad des Steuerventils 6b der Dieselkraftstoffzuführeinheit 6 gesteuert, um die bestimmte Menge an Dieselkraftstoff pro Zeiteinheit zuzuführen. Genau genommen ist daher die erste vorbestimmte Temperatur [T1] im Schritt 103 eine Temperatur, bei welcher ein derart zugeführter Dieselkraftstoff verdampft werden kann, und variiert derart, dass, je höher sie wird, desto größer die festgelegte Menge an Dieselkraftstoff pro Zeiteinheit ist.
  • 4 zeigt eine zweite Routine zur Steuerung der Dieselkraftstoffzuführeinheit 6 und der elektrischen Heizung 7. Es werden lediglich die Unterschiede zwischen der ersten Routine und der zweiten Routine erläutert. In der zweiten Routine ist ein Prozess bei Schritt 202 zugefügt. Der Prozess ist derart, dass ein aktueller Öffnungsgrad des Drosselventils 8, der gemäß einem aktuellen Motorbetriebszustand bestimmt wird, für eine kurze Zeit verringert wird. Daher ist im Anfangsschritt der Zuführung von Dieselkraftstoff die Fließgeschwindigkeit der Ansaugluft gering, und es kann die Fließgeschwindigkeit des Abgases klein gemacht werden, so dass die zugeführte Menge an Dieselkraftstoff pro Zeiteinheit klein gemacht werden kann und die erste vorbestimmte Temperatur [T1] gering wird. Folglich kann ein Zeitraum zum Einschalten der elektrischen Heizung 7 klein gemacht werden. Danach wird der Öffnungsgrad des Drosselventils 8 zurückgesetzt auf den, der gemäß dem derzeitigen Motorbetriebszustand festgelegt ist, und die zugeführte Menge an Dieselkraftstoff pro Zeiteinheit wird erhöht. Wenn jedoch das Verbrennen des Dieselkraftstoffs im Oxidationskatalysator einmal gestartet wurde, steigt dessen Temperatur an, so dass der zugeführte Dieselkraftstoff ausreichend verdampft werden kann. In dem Fall, dass die elektrische Heizung 7 eliminiert wird, kann gemäß dieser Idee die Temperatur des Oxidationskatalysators 5, bei welcher der Dieselkraftstoff zugeführt werden kann, geringer gemacht werden, so dass der Bereich des Motorbetriebszustands, bei dem der Filter 4 regeneriert werden kann, vergrößert ist. Es ist nicht bevorzugt, die Fließgeschwindigkeit der Ansaugluft beim Motorbetrieb zu verringern. Dies geschieht jedoch nur für eine kurze Zeit und es treten keine großen Problem auf. Darüber hinaus treten keine Probleme während einer Geschwindigkeitsverringerung auf.
  • 5 zeigt eine dritte Routine zur Steuerung der Dieselkraftstoffzuführeinheit 6 und der elektrischen Heizung 7. Es werden lediglich die Unterschiede zwischen der ersten Routine und der dritten Routine erläutert. In der dritten Routine wird ein Prozess bei Schritt 302 zugefügt. Der Prozess ist derart, dass ein aktueller Öffnungsgrad des Drosselventils 8, der gemäß einem aktuellen Motorbetriebszustand festgelegt wird, verringert wird und ein aktueller Öffnungsgrad des EGR-Ventils 10, der gemäß einem aktuellen Motorbetriebszustand festgelegt wird, für eine kurze Zeit erhöht wird. Im Anfangsschritt des Zuführens des Dieselkraftstoffs wird daher die Fließgeschwindigkeit des Abgases nicht verändert, es kann jedoch die Temperatur des Abgases erhöht werden, um die Menge des rückgeführten Abgases zu erhöhen, so dass die zugeführte Menge an Dieselkraftstoff pro Zeiteinheit klein gemacht werden kann, so dass ein Zeitraum zum Einschalten der elektrischen Heizung 7 klein gemacht werden kann. Darüber hinaus wird der Bereich des Motorbetriebszustands, in dem der Filter 4 regeneriert werden kann, vergrößert. Sobald die Menge des rückgeführten Abgases erhöht wurde, verschlechtert sich die Verbrennung und es kann Rauch erzeugt werden. Der Rauch verbrennt jedoch mit dem Dieselkraftstoff im Oxidationskatalysator 5, so dass der Rauch nicht an die Atmosphäre abgegeben wird.
  • 6 zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Reinigung des Abgases eines Dieselmotors gemäß einem zweiten Beispiel, das nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist. Es werden lediglich die Unterschiede zwischen dem ersten Beispiel und dem zweiten Beispiel erläutert. In dem zweiten Beispiel verbindet die EGR-Leitung 9' das Ansaugsystem 2 stromaufwärts des Ansaugverteilers mit dem Abgassystem 3 zwischen dem Abgaskatalysator 5 und dem Filter 4. Gemäß der Konstruktion wird, wenn nichtverbrannter Dieselkraftstoff vom Oxidationskatalysator 5 abgegeben wird, nahezu der gesamte abgegebene Dieselkraftstoff zur Verbrennungskammer des Motors 1 rückgeführt und nicht über den Filter 4 an die Atmosphäre abgegeben. Darüber hinaus enthält die komprimierte Luft in der Verbrennungskammer den Dieselkraftstoff, so dass die Verbrennungsgeschwindigkeit hoch wird und eine gute Verbrennung realisiert werden kann und die Mengen an im Abgas enthaltenem CO, HC und NOx verringert werden können.
  • 7 zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Reinigung des Abgases eines Dieselmotors gemäß einem dritten Beispiel, das nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist. Es werden nur die Unterschiede zwischen dem ersten Beispiel und dem dritten Beispiel erläutert. In dem dritten Beispiel verbindet die Kraftstoffleitung 6c' der Dieselkraftstoffzuführeinheit 6' den Kraftstofftank des Motors 1 über einen Wärmetauscher 6d', der um das Abgassystem 3 stromabwärts des Filters 4 angeordnet ist. Gemäß der Konstruktion wurde in dem Fall, dass Dieselkraftstoff dem Oxidationskatalysator 5 zugeführt wird, wenn der Filter 4 regeneriert werden muss, der zugeführte Dieselkraftstoff während der vorherigen Periode der Teilchenverbrennung durch den Wärmetauscher 6d' erwärmt, so dass das Molekulargewicht des zugeführten Dieselkraftstoffs verringert ist. Das heißt, die Kraftstoffleitung 6c' stromabwärts des Wärmetauschers 6d' ist mit Dieselkraftstoff gefüllt, der ein niedriges Molekulargewicht besitzt.
  • Daher wird zumindest im Anfangsschritt der Zuführung des Dieselkraftstoffs der Dieselkraftstoff, der ein geringes Molekulargewicht besitzt, dem Oxidationskatalysator 5 zugeführt. Der Dieselkraftstoff mit niedrigem Molekulargewicht wird leichter verdampft als normaler Dieselkraftstoff. Wenn die Temperatur des Oxidationskatalysators 5 niedrig ist, kann demgemäß der zugeführte Dieselkraftstoff verdampft werden, so dass die elektrische Heizung 7 kleiner gemacht werden kann als in der ersten Ausführungsform. In dem Fall, dass die elektrische Heizung 7 eliminiert wird, kann andererseits die Temperatur des Oxidationskatalysators 5, bei welcher der Dieselkraftstoff zugeführt werden kann, niedriger gehalten werden, so dass der Bereich des Motorbetriebszustands, in welchem der Filter regeneriert werden kann, vergrößert ist.
  • 8 zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Reinigung des Abgases eines Dieselmotors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Es werden lediglich die Unterschiede zwischen dem ersten Beispiel und der Ausführungsform erläutert. In der Ausführungsform ist eine Absorptionseinheit 11, die Kohlenwasserstoffe, d.h. Dieselkraftstoff, absorbiert, zwischen der elektrischen Heizung 7 und dem Oxidationskatalysator 5 angeordnet. Gemäß dem Aufbau absorbiert in dem Fall, dass Dieselkraftstoff dem Oxidationskatalysator 5 zugeführt wird, wenn der Filter 4 regeneriert werden muss, die Absorptionseinheit 11 den durch die elektrische Heizung 7 verdampften Dieselkraftstoff oder flüssigen Dieselkraftstoff, wenn die elektrische Heizung 7 ausgeschaltet ist. Danach gibt die Absorptionseinheit 11 anfänglich nur die Komponenten des absorbierten Dieselkraftstoffs mit leichtem Molekulargewicht ab. Die Komponenten besitzen niedrige Siedepunkte, so dass sie im Oxidationskatalysator 5 leicht verbrennen. In dem Fall, dass die elektrische Heizung 7 eliminiert ist, ist darüber hinaus die Temperatur des Oxidationskatalysators 5, bei welcher die Komponenten des Dieselkraftstoffs verbrannt werden können, gering, so dass der Bereich des Motorbetriebszustands, in welchem der Filter 4 regeneriert wer den kann, vergrößert ist. Danach gibt die Absorptionseinheit 11 die Komponenten des absorbierten Dieselkraftstoffs mit schwerem Molekulargewicht ab. Zu diesem Zeitpunkt wurden die Komponenten mit geringem Molekulargewicht bereits im Oxidationskatalysator 5 verbrannt und dessen Temperatur wurde bereits erhöht, so dass die Komponenten mit schwerem Molekulargewicht im Oxidationskatalysator 5 verbrannt werden können.
  • In der Ausführungsform kann die elektrische Heizung 7 ersetzt werden durch ein Heizmittel, das jegliche von elektrischer Energie verschiedene Energie verwenden kann, zum Beispiel einen Brenner. In dem Fall, dass die elektrische Heizung 7 ersetzt wird durch einen katalytischen Konverter mit elektrischer Heizung, wenn der katalytische Konverter mit elektrischer Heizung als katalytischer Konverter fungiert, reinigt er darüber hinaus die Teilchen im Abgas, so dass die Zeit zur Regenerierung des Filters 4 erweitert werden kann.
  • 9 ist eine Ansicht, welche die Bereiche des Motorbetriebszustands aufzeigt, in denen der Filter regeneriert werden kann. In der Darstellung liegt der Bereich des Stands der Technik oberhalb der gestrichelten Linie, und der Bereich in der ersten Ausführungsform, welche die elektrische Heizung besitzt, liegt oberhalb der durchgezogenen Linie. Somit kann gemäß der vorliegenden Erfindung der Bereich, in welchem der Filter regeneriert werden kann, beträchtlich erweitert werden.
  • Obwohl die Erfindung unter Bezug auf spezifische Ausführungsformen davon beschrieben wurde, sollte es für den Durchschnittsfachmann offensichtlich sein, dass zahlreiche Modifikationen gemacht werden können, ohne von dem zugrundeliegenden Konzept und dem Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims (5)

  1. Eine Vorrichtung zum Reinigen des Abgases eines Dieselmotors, umfassend: einen Filter zum Sammeln von Teilchen, der im Abgassystem des Motors angeordnet ist; einen Oxidationskatalysator, der im Abgassystem stromaufwärts des Filters angeordnet ist; Dieselkraftstoff-Zuführmittel zum Zuführen von Dieselkraftstoff zu dem Oxidationskatalysator, wenn der Filter regeneriert werden muss; Ansaugluft-Verringerungsmittel zum Verringern der Ansaugluftmenge im Anfangsschritt des Zuführens des Dieselkraftstoffs; und Dieselkraftstoff-Verringerungsmittel zum Verringern der Menge an Dieselkraftstoff, die durch das Dieselkraftstoff-Zuführmittel zugeführt wird, wenn die Ansaugluftmenge durch das Ansaugluft-Verringerungsmittel verringert wird.
  2. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Dieselkraftstoff-Zuführmittel eine mit dem Kraftstofftank des Motors verbundene Kraftstoffleitung aufweist.
  3. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Dieselmotor ein Abgasrückführsystem aufweist, welches das Ansaugsystem des Motors mit dem Abgassystem zwischen dem Oxidationskatalysator und dem Filter verbindet.
  4. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Dieselmotor ein Abgasrückführsystem aufweist, wobei die Vorrichtung ferner ein Abgasrückführ-Erhöhungsmittel zum Erhöhen der Abgasrückführmenge, wenn die Ansaugluftmenge durch das Ansaugluft-Verringerungsmittel verringert wird, aufweist.
  5. Eine Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Abgasrückführsystem das Ansaugsystem des Motors mit dem Abgassystem zwischen dem Oxidationskatalysator und dem Filter verbindet.
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