SE1050887A1 - Förfarande och system för avgasrening - Google Patents
Förfarande och system för avgasrening Download PDFInfo
- Publication number
- SE1050887A1 SE1050887A1 SE1050887A SE1050887A SE1050887A1 SE 1050887 A1 SE1050887 A1 SE 1050887A1 SE 1050887 A SE1050887 A SE 1050887A SE 1050887 A SE1050887 A SE 1050887A SE 1050887 A1 SE1050887 A1 SE 1050887A1
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- regeneration
- soot load
- soot
- particle filter
- value
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000000746 purification Methods 0.000 title claims description 17
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims abstract description 139
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims abstract description 139
- 239000004071 soot Substances 0.000 claims abstract description 137
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 98
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 16
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 9
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 8
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 abstract 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 25
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 17
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 12
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 12
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 12
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N Nitrogen dioxide Chemical compound O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,5-dimethylphenyl)-1,3-thiazol-2-amine Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C=2N=C(N)SC=2)=C1 MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 5
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 4
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- KGSSUTVUTPLSQW-UHFFFAOYSA-N Robustone Chemical compound C1=C2OCOC2=CC(C2=COC=3C=C4OC(C=CC4=C(O)C=3C2=O)(C)C)=C1 KGSSUTVUTPLSQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 235000009508 confectionery Nutrition 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910000069 nitrogen hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
- F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
- F01N3/0231—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using special exhaust apparatus upstream of the filter for producing nitrogen dioxide, e.g. for continuous filter regeneration systems [CRT]
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
- F01N11/002—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity the diagnostic devices measuring or estimating temperature or pressure in, or downstream of the exhaust apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
- F01N13/0097—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series the purifying devices are arranged in a single housing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
- F01N9/002—Electrical control of exhaust gas treating apparatus of filter regeneration, e.g. detection of clogging
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
- F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
- F02D41/027—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus
- F02D41/029—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus the exhaust gas treating apparatus being a particulate filter
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2390/00—Arrangements for controlling or regulating exhaust apparatus
- F01N2390/02—Arrangements for controlling or regulating exhaust apparatus using electric components only
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
- F01N2550/04—Filtering activity of particulate filters
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
- F01N2560/08—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being a pressure sensor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
- F01N2900/04—Methods of control or diagnosing
- F01N2900/0408—Methods of control or diagnosing using a feed-back loop
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
- F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
- F01N2900/14—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust gas
- F01N2900/1406—Exhaust gas pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
- F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
- F01N2900/16—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
- F01N2900/1606—Particle filter loading or soot amount
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
- F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
- F01N2900/16—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
- F01N2900/1611—Particle filter ash amount
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
- F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
- F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2200/00—Input parameters for engine control
- F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
- F02D2200/08—Exhaust gas treatment apparatus parameters
- F02D2200/0812—Particle filter loading
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
- Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
Description
lO
Vidare kan efterbehandlingssystem, alternativt eller i
kombination med en eller flera katalysatorer, innefatta andra
komponenter, såsom t.ex. partikelfilter. Det förekommer även
partikelfilter och katalysatorer som ar integrerade med
varandra.
Vid förbränningsmotorns bränsles förbränning i cylindrarna
bildas sotpartiklar. Partikelfilter används for att fånga upp
dessa sotpartiklar, och fungerar på så sätt att avgasströmmen
leds genom en filterstruktur där sotpartiklar fångas upp från
den passerande avgasströmmen och upplagras i partikelfiltret.
Partikelfiltret fylls med sot allteftersom fordonet framförs,
och förr eller senare måste filtret tömmas på sot, vilket
vanligtvis åstadkoms med hjälp av s.k. regenerering.
Regenerering innebär att sotpartiklarna, vilka i huvudsak
består av kolpartiklar, omvandlas till koldioxid och/eller
kolmonoxid i en eller flera kemiska processer, och i huvudsak
kan regenerering ske på två olika sätt. Dels kan regenerering
ske genom s.k. syre(O2)-baserad regenerering, även kallad aktiv
regenerering. Vid aktiv regenerering adderas bränsle till
avgaserna, vilket är avsett att brinna upp i en
oxidationskatalysator anordnad uppströms från partikelfiltret.
Vid aktiv regenerering omvandlas kol med hjälp av syre till
koldioxid samt värme.
Denna kemiska reaktion erfordrar förhållandevis höga
partikelfiltertemperaturer för att önskad reaktionshastighet
(tömnings-hastighet) över huvud taget ska uppstå.
Istället för aktiv regenerering kan N02-baserad regenerering,
även kallad passiv regenerering, tillämpas. Vid passiv
regenerering bildas kväveoxid och koloxid genom en reaktion
mellan kol och kvävedioxid. Fördelen med passiv regenerering
är att önskade reaktionshastigheter, och därmed den hastighet
lO
l5
med vilken filtret töms, kan uppnås vid betydligt lägre
temperaturer.
Partikelfiltret är mycket tätt, vilket gör ätt en mycket stor
andel av partiklarna som når partikelfiltret fastnar i det.
Partiklarna som når partikelfiltret består till den allra
största delen av sotpartiklar som bildats vid förbränningen i
motorn. Från denna förbränning följer dock även med rester av
olja. Dessa oljerester innehåller även en låg halt aska.
Typiskt innehåller oljeresterna cirka 0.5-2% aska, där denna
aska till största delen består av magnesiumsulfat.
Aska kan inte förbrännas genom till exempel regenerering av
partikelfiltret, den kommer istället att ackumuleras i
partikelfiltret. Alla partiklar vilka ackumuleras i
partikelfiltret bidrar till ett Ökat tryckfall över
partikelfiltret, vilket orsakar en ökad bränsleförbrukning.
Dessutom beror mängden aska som avlagras av flera eventuellt
kraftigt varierande parametrar, såsom till exempel kondition
hos motor och/eller avgasreningssystem, vilket gör att det är
mycket svårt att förutsäga hur stor asknivån i partikelfiltret
kommer att vara vid en bestämd tidpunkt. Vidare kan asknivån i
partikelfiltret normalt sett inte enkelt bestämmas med hjälp
av tryckfallsmätning över partikelfiltret, eftersom det inte
går att avgöra hur stor del av tryckfallet som orsakas av
sotlasten respektive askavlagringen.
Sammanfattning av uppfinningen
Det är ett syfte med föreliggande uppfinning att
tillhandahålla ett förfarande för skattning av en asknivå i
ett partikelfilter. Detta syfte uppnås genom ovan nämnda
förfarande enligt den kännetecknande delen av patentkrav l.
Syftet uppnås även genom ovan nämnda system enligt den
kännetecknande delen av patentkrav 19. Detta syfte uppnås även
l0
l5
av det ovan nämnda datorprogrammet och det ovan nämnda
fordonet.
Föreliggande uppfinning löser problemet med osäkerhet kring
hur stor del av mottrycket i partikelfiltret som orsakas av
soten däri och hur stor del som orsakas av askan däri. Då
soten utgör den allra största delen av avlagringarna i
partikelfiltret är det svårt att uppskatta hur mycket aska
partikelfiltret innehåller.
Uppfinningen utnyttjar att en mätning av aska är möjlig om
partikelfiltret är väsentligen helt tomt på sot, eftersom
mottrycket i partikelfiltret, det vill säga tryckfallet över
partikelfiltret, under en begränsad tid då partikelfiltret
inte innehåller någon sot i huvudsak beror av askan i filtret.
Föreliggande uppfinning utnyttjar detta till att vid en
lämplig tidpunkt initiera en total regenerering av
partikelfiltret, varvid partikelfiltret blir väsentligen rent
från sot, och att därefter initiera en skattning av asknivån i
filtret. Därigenom säkerställs att ett tillförlitligt och
korrekt värde för mängden aska i partikelfiltret kan skattas,
vilket ger en robustare skattning och ett robustare
avgasreningssystem. Föreliggande uppfinning bestämmer denna
lämpliga tidpunkt som en tidpunkt då en partiell regenerering
har misslyckats en förutbestämt antal gånger.
Härvid kan man vid normal drift av fordonet övervaka hur
lyckosamma de partiella regenereringarna är, och om de ett
förutbestämt antal gånger inte är lyckosamma initieras enligt
föreläggande uppfinning en asknivåskattning i partikelfiltret,
vilken föregås av en totalregenerering av sotet i
partikelfiltret.
Genom utnyttjande av föreliggande uppfinning undviks att höga
asknivåer avlagras i partikelfiltret utan att fordonets
styrsystem är medvetet om askan. Detta gör att
lO
l5
bränsleförbrukningen kan övervakas och styras, eftersom ökat
mottryck i partikelfiltret ökar bränsleförbrukningen.
Att enligt föreliggande uppfinning kontinuerligt övervaka
möjlig ackumulering av aska i partikelfiltret gör att lämplig
tidpunkt för filterservice kan bestämmas, vilket annars är
mycket svårt beroende på olika askinnehåll i olika oljor,
möjliga oljeläckage via turbon, och olika generella egenskaper
för olika motorer. Att exakt kunna bestämma lämplig tidpunkt
för filterservice är ekonomiskt fördelaktigt, då sådan service
innebär dels betydande servicekostnader och också
driftsavbrott för fordonet. Att dessutom kunna sköta denna
kontinuerliga övervakning under drift av fordonet är förstås
mycket önskvärt eftersom detta minimerar antalet driftsavbrott
för fordonet.
Ytterligare kännetecken för föreliggande uppfinning och
fördelar därav kommer att framgå ur följande detaljerade
beskrivning av exempelutföringsformer och de bifogade
ritningarna.
Kort beskrivning av ritningarna
Fig. la visar en drivlina i ett fordon vid vilket
föreliggande uppfinning med fördel kan användas.
Fig. lb visar en exempelstyrenhet i ett fordonsstyrsystem.
Fig. 2 visar ett exempel på ett efterbehandlingssystem i ett
fordon vid vilket föreliggande uppfinning med fördel
kan användas.
Fig. 3a visar ett exempel på sotlast och regenerering av ett
partikelfilter.
Fig. 3b visar ett exempel på sotlast och regenerering av ett
partikelfilter.
Fig. 4 visar ett flödesschema för ett förfarande enligt
uppfinningen.
Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer
Fig. 1a visar schematiskt ett tungt exempelfordon 100, såsom
en lastbil, buss eller liknande, enligt en
exempelutföringsform av föreliggande uppfinning. Det i fig. la
schematiskt visade fordonet 100 innefattar ett främre hjulpar
111, 112 och ett bakre hjulpar med drivhjul 113, 114. Fordonet
innefattar vidare en drivlina med en förbränningsmotor 101,
vilken på ett sedvanligt sätt, via en på förbränningsmotorn
101 utgående axel 102, är förbunden med en växellåda 103,
t.ex. via en koppling 106.
En från växellådan 103 utgående axel 107 driver drivhjulen
113, 114 via en slutväxel 108, såsom t.ex. en sedvanlig
differential, och drivaxlar 104, 105 förbundna med nämnda
slutväxel 108.
Fordonet 100 innefattar vidare ett
efterbehandlingssystem/avgasreningssystem 200 för behandling
(rening) av avgasutsläpp från förbränningsmotorn 101.
Efterbehandlingssystemet visas mer i detalj i fig. 2. Figuren
visar fordonets 100 förbränningsmotor 101, där de vid
förbränningen genererade avgaserna leds via ett turboaggregat
220 (vid turbomotorer driver ofta den från förbränningen
resulterande avgasströmmen ett turboaggregat som i sin tur
komprimerar den inkommande luften till cylindrarnas
förbränning). Funktionen för turboaggregat är mycket välkänd,
och beskrivs därför inte närmare här. Avgasströmmen leds sedan
via ett rör 204 (indikerat med pilar) till ett partikelfilter
202 via en oxidationskatalysator (Diesel Oxidation Catalyst,
DOC) 205.
Vidare innefattar efterbehandlingssystemet en nedströms om
partikelfiltret 202 (Diesel Particulate Filter, DPF) anordnad
SCR-katalysator 201 (Selective Catalytic Reduction) . SCR-
katalysatorer anvander ammoniak (NH3), eller en sammansättning
ur vilken ammoniak kan genereras/bildas, som tillsatsmedel för
reduktion av mängden kväveoxider NOX.
Partikelfiltret 202 kan alternativt vara anordnat nedströms om
SCR-katalysatorn 201, även om detta kan vara mindre
fördelaktigt då föreliggande uppfinning hänför sig till s.k.
passiv regenerering där regenereringen är beroende av de
kväveoxider som normalt reduceras av SCR-katalysatorn. Enligt
en utföringsform av föreliggande uppfinning innefattar
efterbehandlingssystemet överhuvudtaget inte någon SCR-
katalysator.
Oxidationskatalysatorn DOC 205 har flera funktioner, och
utnyttjar det luftöverskott som dieselmotorprocessen allmänt
ger upphov till i avgasströmmen som kemisk reaktor tillsammans
med en ädelmetallbeläggning i oxidationskatalysatorn.
Oxidationskatalysatorn används normalt primärt för att oxidera
kvarvarande kolväten och kolmonoxid i avgasströmmen till
koldioxid och vatten.
Oxidationskatalysatorn kan dock även oxidera en stor andel av
de i avgasströmmen förekommande kvävemonoxiderna (NO) till
kvävedioxid (N02). Denna kvävedioxid utnyttjas sedan vid passiv
regenerering enligt föreliggande uppfinning. Även ytterligare
reaktioner kan förekomma i oxidationskatalysatorn.
I den visade utföringsformen av avgasreninssystemet är DOC
205, DPF 202 samt även SCR-katalysatorn 201 integrerade i en
och samma avgasreningsenhet 203. Det ska dock förstås att DOC
205 och DPF 202 inte behöver vara integrerade i en och samma
avgasreningsenhet, utan enheterna kan vara anordnade på annat
l5
sätt där så finnes lämpligt. Till exempel kan DOC 205 vara
anordnad närmare förbränningsmotorn l0l. Likaså kan SCR-
katalysatorn vara anordnad separat from DPF 20l och/eller DOC
205.
Den i fig. 2 visade avgasreningssystemuppsättningen är vanligt
förekommande vid tunga fordon, åtminstone i jurisdiktioner där
högre utsläppskrav råder, men som alternativ till
oxidationskatalysatorn kan istället partikelfiltret innefatta
ädelmetallbeläggningar så att de i oxidationskatalysatorn
förekommande kemiska processerna istället förekommer i
partikelfiltret, varvid avgasreningssystemet således inte
innefattar någon DOC 205.
Såsom nämnts bildas sotpartiklar vid förbränningsmotorns l0l
förbränning. Dessa sotpartiklar bör inte, och får i många fall
heller inte, släppas ut i fordonets omgivning. Dieselpartiklar
består av kolväten, kol (sot) och oorganiska ämnen såsom
svavel och aska. Såsom nämnts ovan fångas dessa sotpartiklar
därför upp av partikelfiltret 202, vilket fungerar på så sätt
att avgasströmmen leds genom en filterstruktur där
sotpartiklar fångas upp från den passerande avgasströmmen för
att sedan upplagras i partikelfiltret 202. Med hjälp av
partikelfilter 202 kan en mycket stor andel av partiklarna
avskiljas från avgasströmmen.
I takt med att partiklar avskiljs från avgasströmmen med hjälp
av partikelfiltret 202 ansamlas alltså de avskiljda
partiklarna i partikelfiltret 202, varvid detta med tiden
fylls upp av sot. Beroende på faktorer såsom aktuella
körförhållanden, förarens körsätt och fordonslast kommer en
större eller mindre mängd sotpartiklar att genereras, varför
denna uppfyllnad ske mer eller mindre snabbt, men när filtret
är uppfyllt till en viss nivå måste filtret "tömmas". Om
l0
l5
filtret är uppfyllt till alltför hög nivå kan fordonets
prestanda påverkas, samtidigt som även brandfara, p.g.a.
sotansamling i kombination med höga temperaturer, kan uppstå.
Enligt ovan utförs tömning av partikelfilter 202 med hjälp av
regenerering där sotpartiklar, kolpartiklar, i en kemisk
process omvandlas till koldioxid och/eller kolmonoxid. Över
tiden måste således partikelfiltret 202 med mer eller mindre
regelbundna intervall regenereras, och bestämning av lämplig
tidpunkt för regenerering av partikelfiltret kan t.ex. utföras
med hjälp av en styrenhet 208, vilken t.ex. kan utföra
bestämning av lämplig tidpunkt/tidpunkter åtminstone delvis
med hjälp av signaler från en tryckgivare 209, vilken mäter
differentialtrycket över partikelfiltret. Ju mer
partikelfiltret 202 fylls upp, desto högre kommer
tryckskillnaden över partikelfiltret 202 att vara.
Även aktuella temperaturer före och/eller efter
oxidationskatalysatorn 205 och/eller före och/eller efter
partikelfiltret 202 kan inverka vid bestämning av
regenereringstidpunkt. Dessa temperaturer kan t.ex. bestämmas
med hjälp av temperatursensorer 210-212.
Normalt vidtas inga regenereringsåtgärder så länge som
filtrets fyllnadsnivå understiger någon förutbestämd nivå.
T.ex. kan styrsystemets styrning av filterregenereringen vara
så anordnad att inga åtgärder vidtas så länge som filtrets
fyllnadsgrad t.ex. understiger någon lämplig fyllnadsgrad i
intervallet 60-80%. Filtrets fyllnadsgrad kan uppskattas på
något lämpligt sätt, t.ex. med hjälp av differentialtrycket
enligt ovan, där en viss tryckskillnad representerar viss
fyllnadsgrad.
Styrenheten 208 styr även skattningen av asknivån i
partikelfiltret enligt föreliggande uppfinning, vilket
beskrivs mer i detalj nedan.
Allmänt består styrsystem i moderna fordon vanligtvis av ett
kommunikationsbussystem bestående av en eller flera
kommunikationsbussar för att sammankoppla ett antal
elektroniska styrenheter (ECU:er), eller controllers, och
olika på fordonet lokaliserade komponenter. Ett dylikt
styrsystem kan innefatta ett stort antal styrenheter, och
ansvaret för en specifik funktion kan vara uppdelat på fler än
en styrenhet.
För enkelhetens skull visas i fig. 2 endast styrenheten 208,
men fordon av den visade typen innefattar ofta ett relativt
stort antal styrenheter, t.ex. för styrning av motor,
växellåda, etc., vilket är välkänt för fackmannen inom
teknikområdet.
Föreliggande uppfinning kan alltså implementeras i styrenheten
208, men kan även implementeras helt eller delvis i en eller
flera andra vid fordonet förekommande styrenheter.
Styrenheter av den visade typen är normalt anordnade att ta
emot sensorsignaler från olika delar av fordonet, t.ex., såsom
visas i fig. 2, nämnda trycksensor 209 och temperatursensorer
210-212, samt även t.ex. en motorstyrenhet (ej visad). De
styrenhetsgenererade styrsignalerna är normalt även beroende
både av signaler från andra styrenheter och signaler från
komponenter. Till exempel kan styrenhetens 208 styrning av
regenereringen enligt föreliggande uppfinning bero av
information som till exempel mottas från motorstyrenheten samt
de i fig. 2 visade temperatur-/tryckgivarna.
Styrenheter av den visade typen är vidare vanligtvis anordnade
att avge styrsignaler till olika delar och komponenter av
11
fordonet, i föreliggande exempel till exempel till
motorstyrenheten för att begära/beordra styrning av
förbränningsmotorns förbränning enligt nedan.
Styrningen styrs ofta av programmerade instruktioner. Dessa
programmerade instruktioner utgörs typiskt av ett
datorprogram, vilket när det exekveras i en dator eller
styrenhet åstadkommer att datorn/styrenheten utför önskad
styrning, såsom förfarandesteg enligt föreliggande uppfinning.
Datorprogrammet utgör vanligtvis av en datorprogramprodukt 109
lagrad på ett digitalt lagringsmedium 121 (se figur lb) såsom
exempelvis: ROM (Read-Only Memory), PROM (Programmable Read-
Only Memory), EPROM (Erasable PROM), Flash-minne, EEPROM
(Electrically Erasable PROM), en hårddiskenhet, etc., i eller
i förbindelse med styrenheten, och som exekveras av
styrenheten. Genom att ändra datorprogrammets instruktioner
kan således fordonets uppträdande i en specifik situation
aflpaSSâS .
En exempelstyrenhet (styrenheten 208) visas schematiskt i fig.
lb, varvid styrenheten 208 i sin tur kan innefatta en
beräkningsenhet 120, vilken kan utgöras av väsentligen någon
lämplig typ av processor eller mikrodator, t.ex. en krets för
digital signalbehandling (Digital Signal Processor, DSP),
eller en krets med en förutbestämd specifik funktion
(Application Specific Integrated Circuit, ASIC).
Beräkningsenheten 120 är förbunden med en minnesenhet 121,
vilken tillhandahåller beräkningsenheten 120 t.ex. den lagrade
programkoden 109 och/eller den lagrade data beräkningsenheten
120 behöver för att kunna utföra beräkningar.
Beräkningsenheten 120 är även anordnad att lagra del- eller
slutresultat av beräkningar i minnesenheten 121.
Vidare är styrenheten 208 försedd med anordningar 122, 123,
124, 125 för mottagande respektive sändande av in- respektive
12
utsignaler. Dessa in- respektive utsignaler kan innehålla
vågformer, pulser, eller andra attribut, vilka av
anordningarna 122, 125 för mottagande av insignaler kan
detekteras som information och kan omvandlas till signaler,
vilka kan behandlas av beräkningsenheten 120.
Dessa signaler tillhandahålls sedan beräkningsenheten 120.
Anordningarna 123, 124 för sändande av utsignaler är anordnade
att omvandla signaler erhållna från beräkningsenheten 120 för
skapande av utsignaler genom att t.ex. modulera signalerna,
vilka kan överföras till andra delar av fordonets styrsystem
och/eller den/de komponenter för vilka signalerna är avsedda.
Var och en av anslutningarna till anordningarna för mottagande
respektive sändande av in- respektive utsignaler kan utgöras
av en eller flera av en kabel; en databuss, såsom en CAN-buss
(Controller Area Network bus), en MOST-buss (Media Orientated
Systems Transport), eller någon annan busskonfiguration; eller
av en trådlös anslutning.
Enligt ovan kan regenerering ske på i huvudsak två olika sätt.
Dels kan regenerering ske genom s.k. syre(O2)-baserad
regenerering, även kallad aktiv regenerering. Vid aktiv
regenerering sker en kemisk process i huvudsak enligt ekv. 1:
C + Og = QO2 + värme (ekv. 1)
Således ombildas vid aktiv regenerering kol plus syrgas till
koldioxid plus värme. Denna kemiska reaktion är dock kraftigt
temperaturberoende, och erfordrar förhållandevis höga
filtertemperaturer för att nämnvärd reaktionshastighet
överhuvudtaget ska uppstå. Typiskt krävs en minsta
partikelfiltertemperatur på 500°C, men företrädesvis bör
filtertemperaturen vara än högre för att regenereringen ska
ske med önskad hastighet.
Ofta begränsas dock den maximala temperatur som kan användas
vid aktiv regenerering av toleranser för de ingående
l0
l5
l3
komponenterna. T.ex. har ofta partikelfiltret 202 och/eller
(där sådan förekommer) en efterföljande SCR-katalysator
konstruktionsmässiga begränsningar med avseende på den
maximala temperatur dessa får utsättas för. Detta medför att
den aktiva regenereringen kan ha en komponentmässigt maximalt
tillåten temperatur som är oönskat låg. Samtidigt krävs alltså
en mycket hög lägsta temperatur för att någon användbar
reaktionshastighet över huvud taget ska uppstå. Vid den aktiva
regenereringen förbränns sotlasten i partikelfiltret 202
normalt väsentligen fullständigt. Det vill säga att en total
regenerering av partikelfiltret erhålles, varefter sotnivån i
partikelfiltret är väsentligen 0%.
Idag är det allt vanligare att fordon, förutom partikelfilter
202, även utrustas med SCR-katalysatorer 201, varför den
aktiva regenereringen kan medföra problem i form av
överhettning för den efterföljande SCR-
katalysatorbehandlingsprocessen.
Åtminstone delvis på grund av denna anledning tillämpar
föreliggande uppfinning, istället för ovan beskrivna aktiva
regenerering, N02-baserad (passiv) regenerering. Vid passiv
regenerering bildas, enligt ekv. 2 nedan, kväveoxid och
koloxid vid en reaktion mellan kol och kvävedioxid:
N02 + C = NO + CO (ekv. 2)
Fördelen med passiv regenerering är att önskade
reaktionshastigheter, och därmed den hastighet med vilken
filtret töms, uppnås vid lägre temperaturer. Typiskt sker
regenerering av partikelfilter vid passiv regenerering vid
temperaturer i intervallet 200°C - 500°C, även om temperaturer
i den höga delen av intervallet normalt är att föredra.
Oavsett detta utgör således detta, jämfört med vid aktiv
regenerering, väsentligt lägre temperaturintervall en stor
fördel vid t.ex. förekomst av SCR-katalysatorer, eftersom det
14
inte föreligger någon risk för att en så pass hög
temperaturnivå uppnås, att risk för att SCR-katalysatorn
skadas föreligger.
Dock är det svårt och bränsleekonomiskt ogynnsamt att
förbränna allt sot i partikelfiltret 202 vid den passiva
regenereringen, eftersom reaktionshastigheten för ekvation 2
ovan, det vill säga reaktionshastigheten mellan kvävedioxid
och sot, avtar avsevärt med minskande mängd sot i
partikelfiltret 202. Därför utnyttjas här en partiell
regenerering av partikelfiltret 202. Den passiva partiella
regenereringen kan övervakas och styras så att den avbryts när
en önskad sotlast för filtret nåtts.
I ett avgasreningssystem utnyttjande passiv regenerering
kommer således sotlasten övervakas, och om sotlasten
överstiger ett maximalt tillåtet värde kommer en passiv
partiell regenerering att utföras.
Det maximalt tillåtna värdet för sotlasten kan här, såsom
beskrivits ovan, motsvara en sotlast inom intervallet 60%-80%,
av ett värde motsvarande en maximalt möjlig sotlast i
partikelfiltret 202. Enligt en utföringsform av uppfinningen
motsvarar det maximalt tillåtna värdet för sotlasten en
sotlast om cirka 70% av ett värde motsvarande en maximalt
möjlig sotlast for partikelfiltret 202.
Alltså kommer, när sotlasten når detta maximalt tillåtna
värde, en partiell regenerering av partikelfiltret 202
utföras. Denna partiella regenerering kommer sedan att
avbrytas när sotlasten minskats från det maximalt tillåtna
värdet till ett önskat regenererat värde. Det önskade
regenererade värdet för sotlasten kan här motsvara en sotlast
inom intervallet 30%-50% av en maximalt möjlig sotlast för
partikelfiltret 202. Enligt en utföringsform motsvarar det
önskade regenererade vårdet för sotlasten en sotlast om cirka
40% av denna maximalt möjliga sotlast.
Detta visas schematiskt i figur 3a, dar sotlasten 300 i ett
partikelfilter 202 visas över tid. Med sotlasten skall hår och
i detta dokument förstås den last som systemet tror utgörs av
sot baserat på ett tryckfall över partikelfiltret 202. Såsom
kommer att beskrivas nedan kan åven andra partiklar ån sot
bidra till denna sotlast 300. Figur 3a år endast avsedd att
visa principen för ökning (ackumulering) och minskning
(regenerering) av sotlast i partikelfiltret, och baseras inte
på verkliga vården. Nar ett partikelfilter 202 inte har någon
sotlast, det vill såga år helt rent från sot och andra
partiklar har det en sotlast motsvarande en nollnivå 301. Om
partikelfiltret år helt fullt av sot har det en sotlastnivå
motsvarande en maximalt möjlig sotlast 302.
Nar ett partikelfilter 202 börjar anvandas ökar sotlasten från
nollnivån 301 i och med att sotavlagring i partikelfiltret
förekommer. Vid en passiv regenerering, vilken utnyttjas av
föreliggande uppfinning, övervakar man nivån på sotlasten 300.
Nar sotlasten 300 når en nivå motsvarande ett maximalt
tillåtet vårde 304, utförs enligt ovan en partiell
regenerering, vilken minskar sotlasten 300 till en önskad
regenererad nivå 303. Enligt en utföringsform av uppfinningen
bestams detta maximalt tillåtna varde 304 baserat på ett
maximalt tillåtet tryckfall över partikelfiltret 202, dår det
maximalt tillåtna tryckfallet bestäms baserat på en maximalt
tillåten ökning i bränsleförbrukning. Bransleförbrukningen
ökar som bekant med ökande tryckfall över partikelfiltret 202.
Nar sotlasten 300 når denna önskade regenererade nivå 303
avbryts den partiella regenereringen och sotlasten 300 tillåts
återigen stiga mot den maximalt tillåtna sotlastnivån 304.
l0
l5
l6
Detta förfarande upprepas såsom visas i figur 3a, där fyra
sådana cykler åskådliggörs schematiskt.
Såsom visas i figur 3a pågår vardera partiella regenereringen
under en viss tidsperiod, tl-t4, där dessa tidsperioder tl-t4
kan vara väsentligen lika långa, eller kan ha olika längd.
I figur 3b visas schematiskt en problematisk situation för
partikelfiltret. Här ökar sotlasten normalt när
partikelfiltret borjar användas från nollnivån 30l för
sotlasten till en maximalt tillåten nivå 304 för sotlasten,
varvid en partiell regenerering initieras, vilken varar under
en tidsperiod tl. I detta exempel, vilket är avsett för att
principiellt illustrera ett problem och lösningen enligt
föreliggande uppfinning, minskas sotlasten medelst denna
partiella regenerering till en önskad regenererad nivå 303,
varvid regenereringen avbryts och sotlasten 300 återigen ökar
mot den maximalt tillåtna nivån 304. En sådan pendling mellan
den maximalt tillåtna nivån 304 och den önskade regenererade
nivån 303 kan, vilket förstås av en fackman, förekomma ett
godtyckligt antal gånger innan problemet vilket beskrivs i det
följande uppstår.
När sotlasten återigen når den maximalt tillåtna nivån 304
startas återigen en partiell regenerering, vilken minskar
sotlasten. Emellertid kan denna partiella regenerering
misslyckas med att återföra sotlastnivån 300 till den önskade
regenererade nivån 303, och endast nå en nivå 305 motsvarande
en misslyckad partiell regenerering, vilket visas i figur 3b.
Denna nivå för en misslyckad partiell regenerering ligger
någonstans mellan nivån för den maximalt tillåtna sotlasten
304 och nivån för den önskade regenererade sotlasten 303.
Efter att en förutbestämd tidsperiod tg har förflutit avbryts
17
den partiella regenereringen och sotlastnivån 300 tillåts att
stiga mot den maximalt tillåtna nivån 304.
När sotlastnivån 300 under den förutbestämda tiden tg inte
lyckas nå ner till den önskade regenererade nivån 303 försöker
systemet att analysera orsaken till detta. Denna analys
utnyttjar typiskt ett tryckfall över partikelfiltret för att
bestämma sotlasten i partikelfiltret. Emellertid kan, såsom
beskrivits ovan, även andra partiklar än sot, såsom aska,
orsaka tryckfallet, och därigenom bidra till det som systemet
tror utgör sotlasten, varför det är mycket svårt att avgöra om
det är närvaro av sot och/eller aska i partikelfiltret som
gjort att den partiella regenereringen har misslyckats.
Detta problem löses av föreliggande uppfinning, vilken skattar
asknivån i partikelfiltret 202 genom utnyttjande av ett
tryckfall över partikelfiltret 202 då partikelfiltret 202 är
väsentligen fritt från sot. Föreläggande uppfinning bestämmer
när denna skattning av asknivån skall utföras och förbereder
partikelfiltret 202 för denna asknivåskattning medelst
tryckfall över partikelfiltret 202.
Enligt uppfinningen utförs en total regenerering av
partikelfiltret 202 om den partiella regenereringen misslyckas
ett förutbestämt antal gånger. Denna totala regenerering
resulterar i att partikelfiltret 202 därefter är väsentligen
fritt från sot, det vill säga att sotlasten 300 då har nått
nära nollnivån 301. Efter denna totala regenerering utförs
skattningen av asknivån, vilken då kan utföras genom
utnyttjande av tryckfallet över partikelfiltret 202, eftersom
systemet då vet att partikelfiltret 202 är väsentligen fritt
från sot och att tryckfallet då väsentligen orsakas av askan i
partikelfiltret 202.
18
Detta exemplifieras i figur 3b, i vilken sotlasten 300 vid den
partiella regenereringen under den förutbestämda tiden tg en
första gång misslyckas med att nå den önskade regenererade
nivån 303, och istället bara når ner till nivån 305 för en
misslyckad partiell regenerering. Sötlasten 300 når sedan vid
den partiella regenereringen under den förutbestämda tiden tg
återigen bara når ner till nivån 305 för en misslyckad
partiell regenerering, det vill säga den partiella
regenereringen misslyckas en andra gång. Vidare når Sotlasten
300 vid den partiella regenereringen under den förutbestämda
tiden tg återigen bara ner till nivån 305 för en misslyckad
partiell regenerering, det vill säga den partiella
regenereringen misslyckas en tredje gång.
I detta exempel utgörs det förutbestämda antalet misslyckade
partiella regenereringar av tre misslyckade regenereringar,
men enligt olika utföringsförmer av uppfinningen kan detta
förutbestämda antal ligga inom intervallet 1 till 10 gånger,
och företrädesvis inom intervallet 1-3 gånger. Enligt en
utföringsform utgörs detta förutbestämda antal av 2 gånger.
Det förutbestämda antalet misslyckade partiella regenereringar
kan även anta andra värden såsom till exempel värdet 0, varvid
den totala regenereringen utförs vid en väsentligen godtycklig
tidpunkt.
Det ovanstående kan implementeras så att antalet misslyckade
partiella regenereringar räknas med hjälp av en räknare,
vilken räknas upp varje gång en förutbestämd tidsperiod tl-t4
löper ut innan den önskade regenererade sotlastnivån 303 har
nåtts. Denna räknare nollställs om en partiell regenerering
lyckas nå den önskade regenererade sotlastnivån 303 inom en
förutbestämd tidsperiod tl-t4.
19
I exemplet visat i figur 3b utförs sedan en total regenerering
under tidsperioden t5, vilken gör partikelfiltret 202
väsentligen fritt från sot, så att sotlasten når en ask-
relaterad nivå 310, vilken ligger relativt nära nollnivån 301.
Eftersom partikelfiltret 202 efter denna totala regenerering
kan antas vara väsentligen fritt från sot kan då skillnaden
mellan den ask-relaterade nivån 310 för sotlasten, vilken
ligger relativt nåra nollnivån 301, och nollnivån 301 anses
bero av aska i partikelfiltret 202. Därför skattas asknivån i
partikelfiltret 202 efter att denna totala regenerering
utförts av partikelfiltret 202, det vill säga efter
tidsperioden tg i detta exempel.
Efter att en total regenerering har utförts beror mottrycket i
partikelfiltret 202, det vill säga tryckfallet över
partikelfiltret 202, av askan som är avlagrad i filtret och
som inte kan förbrännas medelst regenerering. Därför ger
förfarandet enligt uppfinningen ett sätt att erhålla ett
tillförlitligt mått på mängden aska i partikelfiltret 202.
Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning anses en
partiell regenerering som misslyckad om den partiella
regenereringen under en förutbestämd tidsperiod misslyckas med
att minska sotlasten 300 till det önskade regenererade värdet
303. Alltså utgörs tidsperioderna tg-t4 här av förutbestämda
tidsperioder. Sådana förutbestämda tidsperioder kan ligga i
intervallet 20 minuter till 10 timmar, och företrädesvis inom
intervallet 2 timmar till 4 timmar. Enligt en utföringsform är
dessa förutbestämda tidsperioder cirka 3 timmar långa.
Enligt en annan utföringsform av föreliggande uppfinning
utnyttjas istället åtminstone två modellerade sotlaster, där
en första modellerad sotlast beräknas baserat på ett tryckfall
över partikelfiltret 202, och en andra kemiskt modellerad
sotlast beräknas baserat på en temperatur för partikelfiltret
202, ett flöde av kväveoxider (NOX), och ett sotflöde ut motorn
101. Här anses sedan den partiella regenereringen som
misslyckad om den första modellerade sotlasten ger ett högre
värde för sotlasten än den andra kemiskt modellerade sotlasten
ger.
Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning utgörs den
totala regenereringen av en parkerad regenerering, där denna
parkerade regenerering initieras av en förare till fordonet.
Vid en sådan parkerad regenerering stannar föraren fordonet
och aktiverar sedan den totala regenereringen, vilken typiskt
sker vid temperaturer i intervallet 450°C till 600°C, alltså
vid högre temperaturer än den partiella regenereringen. Denna
totala regenerering bränner då ur väsentligen all sot ur
partikelfiltret 202, så att en korrekt uppskattning av
asknivån i partikelfiltret därefter kan utföras.
Enligt en annan utföringsform av uppfinningen utgörs den
totala regenereringen av en regenerering under drift. Det vill
säga att den totala regenereringen utförs samtidigt som
fordonet framförs av föraren.
Figur 4 visar ett flödesschema för förfarandet enligt
uppfinningen. I ett första steg 401 begärs en partiell
regenerering då sotlasten i partikelfiltret 202 når en
maximalt tillåten nivå 304. I ett andra steg 402 utförs denna
partiella regenerering. I ett tredje steg 403 utvärderas om
denna partiella regenerering varit lyckosam, antingen medelst
användning av modeller av sotlaster, eller medelst övervakning
av om sotlasten når till en önskad regenererad sotlast 303
under en förutbestämd tidsperiod. Om den partiella
regenereringen lyckas nollställs i ett nollställningssteg 409
en räknare för misslyckade partiella regenereringar och
förfarandet går tillbaka till det första steget 401. Om den
21
partiella regenereringen misslyckas gär förfarandet vidare
till ett fjärde steg 404, i vilket en räknare räknas upp.
I ett femte steg 405 kontrolleras sedan om antalet misslyckade
regenereringar överstiger ett förutbestämt antal, det vill
saga räknarvärdet jämförs med det förutbestämda antalet. Om
antalet är mindre än det förutbestämda antalet går förfarandet
tillbaka till det första steget 401. Om antalet är större än
det förutbestämda antalet gär förfarandet vidare till ett
sjätte steg 406, i vilket en total regenerering utförs. Sedan
gär förfarandet över i ett sjunde steg 407 i vilket asknivän
skattas.
Vidare hänför sig föreliggande uppfinning till ett system
anordnat för att utföra skattning av asknivä i ett
partikelfilter 202. Systemet enligt uppfinningen innefattar
initieringsorgan anordnat att initiera en total regenerering
av nämnda partikelfilter om den partiella regenereringen
misslyckas ett förutbestämt antal gånger. Initieringsorganet
är anordnat att sedan initiera en skattning av asknivän i
partikelfilter 202, efter det att partikelfiltret gjorts
väsentligen rent frän sot genom den totala regenereringen.
Systemet är vidare anordnat att innefatta organ för utförande
av de ovan beskrivna olika utföringsformerna av förfarandet
enligt uppfinningen.
Vidare hänför sig uppfinningen till ett fordon enligt figur
la, vilket innefattar ett partikelfilter 202 och ett system
enligt uppfinningen, vilket är anordnat att utföra en
skattning av en asknivä i partikelfiltret genom förfarandet
enligt uppfinningen.
Föreliggande uppfinning har ovan exemplifierats i anknytning
till fordon. Uppfinningen är dock även tillämplig vid
22
godtyckliga farkoster där avgasreningssystem enligt ovan är
tillämpliga, såsom t.ex. vatten- eller luftfarkoster med
förbrännings-/regenereringsprocesser enligt ovan.
Claims (20)
1. Förfarande för skattning av en asknivä i ett partikelfilter (202) i ett avgasreningssystem (200), varvid - en partiell regenerering av nämnda partikelfilter (202) utförs då en sotlast för nämnda partikelfilter (202) överstiger ett maximalt tillåtet värde, dar nämnda partiella regenerering ämnar minska nämnda sotlast till ett önskat regenererat värde; och - nämnda skattning av nämnda asknivä utnyttjar ett tryckfall över nämnda partikelfilter (202) dä nämnda partikelfilter (202) är väsentligen fritt frän sot för att bestämma nämnda asknivå, kännetecknat av att, om nämnda partiella regenerering misslyckas ett förutbestämt antal gånger, utförs: - en total regenerering av nämnda partikelfilter (202), vilken resulterar i att nämnda partikelfilter (202) är väsentligen fritt från sot; och därefter - nämnda skattning av nämnda asknivä.
2. Förfarande enligt patentkrav 1, varvid en partiell regenerering anses som misslyckad om nämnda partiella regenerering under en förutbestämd tidsperiod misslyckas med att minska nämnda sotlast till nämnda önskade regenererade värde.
3. Förfarande enligt patentkrav 2, varvid nämnda förutbestämda tidsperiod motsvarar en tid inom intervallet 20 minuter till 10 timmar, och företrädesvis inom intervallet 2 timmar till 4 timmar.
4. Förfarande enligt patentkrav 3, varvid nämnda förutbestämda tidsperiod motsvarar cirka 3 timmar.
5. Förfarande enligt patentkrav 1, varvid en partiell regenerering anses som misslyckad om en första modellerad 10 15 20 25 24 sotlast ger ett högre värde för sotlasten än en andra kemiskt modellerad sotlast ger, där: - nämnda första modellerade sotlast beräknas baserat på ett tryckfall över nämnda partikelfilter (202), och - nämnda andra kemiskt modellerade sotlast beräknas baserat på en temperatur för nämnda partikelfilter (202), ett flöde kväveoxider (NOX), och ett sotflöde ut ur en motor (101) ansluten till nämnda avgasreningssystem (200).
6. Förfarande enligt något av patentkrav 1-5, varvid nämnda förutbestämda antal gånger ligger inom intervallet 1 till 10 gånger, och företrädesvis inom intervallet 1 till 3 gånger.
7. Förfarande enligt patentkrav 6, varvid nämnda förutbestämda antal gånger är 2 gånger.
8. Förfarande enligt något av patentkrav 1-7, varvid nämnda totala regenerering utgörs av en parkerad regenerering.
9. Förfarande enligt patentkrav 8, varvid nämnda parkerade regenerering initieras av en förare av ett fordon (100) innefattande nämnda avgasreningssystem (200), där - fordonet (100) stannas av föraren, och - regenereringen är anordnad att aktiveras av föraren när fordonet (100) står still.
10. Förfarande enligt något av patentkrav 1-7, varvid nämnda totala regenerering utgörs av en regenerering under drift av ett fordon (100) innefattande nämnda avgasreningssystem (200).
ll. Förfarande enligt något av patentkrav 1-10, varvid nämnda maximalt tillåtna värde för nämnda sotlast bestäms baserat på ett maximalt tillåtet tryckfall över nämnda partikelfilter (202). 10 15 20 25 25
12. Förfarande enligt patentkrav 11, varvid nämnda maximalt tillåtna tryckfall bestäms baserat på en maximalt tillåten ökning i bränsleförbrukning, där nämnda ökning orsakas av nämnda tryckfall över nämnda partikelfilter (202).
13. Förfarande enligt något av patentkrav 11-12, varvid nämnda maximalt tillåtna värde för nämnda sotlast motsvarar ett värde inom ett intervall av 60%-80% av ett värde motsvarande en maximalt möjlig sotlast.
14. Förfarande enligt patentkrav 13, varvid nämnda maximalt tillåtna värde för nämnda sotlast motsvarar cirka 70% av ett värde motsvarande en maximalt möjlig sotlast.
15. Förfarande enligt något av patentkrav 1-14, varvid nämnda önskade regenererade värde för nämnda sotlast motsvarar ett värde inom ett intervall av 30%-50% av ett värde motsvarande en maximalt möjlig sotlast.
16. Förfarande enligt patentkrav 15, varvid nämnda önskade regenererade värde för nämnda sotlast motsvarar cirka 40% av ett värde motsvarande en maximalt möjlig sotlast.
17. Datorprogram innefattande programkod, vilket när nämnda programkod exekveras i en dator åstadkommer att nämnda dator utför förfarandet enligt något av patentkrav 1-16.
18. Datorprogramprodukt innefattande ett datorläsbart medium och ett datorprogram enligt patentkrav 17, varvid nämnda datorprogram är innefattat i nämnda datorläsbara medium tillhörande något ur gruppen innefattande: ROM (Read-Only Memory), PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM), Flash-minne, EEPROM (Electrically EPROM) och hårddiskenhet.
19. System anordnat för att utföra en skattning av en asknivå i ett partikelfilter (202) i ett avgasreningssystem (200), 10 15 20 26 varvid nämnda system innefattar - regenereringsorgan anordnat att utföra en partiell regenerering av nämnda partikelfilter (202) då en sotlast för nämnda partikelfilter (202) överstiger ett maximalt tillåtet värde, där nämnda partiella regenerering ämnar minska nämnda sotlast till ett önskat regenererat värde; och - skattningsorgan anordnat att för nämnda skattning av nämnda asknivå utnyttja ett tryckfall över nämnda partikelfilter (202) då nämnda partikelfilter (202) är väsentligen fritt från sot, kännetecknat av att nämnda system innefattar initieringsorgan anordnat att, om nämnda partiella regenerering misslyckas ett förutbestämt antal gånger, initiera: - en total regenerering av nämnda partikelfilter (202), vilken resulterar i att nämnda partikelfilter (202) är väsentligen fritt från sot; och därefter - nämnda skattning av nämnda asknivå.
20. Fordon (100), kännetecknat av att nämnda fordon (100) innefattar: - ett partikelfilter (202); och - ett system enligt patentkrav 19, vilket är anordnat att utföra en skattning av en asknivå i nämnda partikelfilter (202).
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE1050887A SE535154C2 (sv) | 2010-08-31 | 2010-08-31 | Förfarande och system för avgasrening |
PCT/SE2011/051015 WO2012030278A1 (en) | 2010-08-31 | 2011-08-24 | Method and system for exhaust cleaning |
EP11822213.2A EP2612003B1 (en) | 2010-08-31 | 2011-08-24 | Method and system for exhaust cleaning |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE1050887A SE535154C2 (sv) | 2010-08-31 | 2010-08-31 | Förfarande och system för avgasrening |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE1050887A1 true SE1050887A1 (sv) | 2012-03-01 |
SE535154C2 SE535154C2 (sv) | 2012-05-02 |
Family
ID=45773134
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE1050887A SE535154C2 (sv) | 2010-08-31 | 2010-08-31 | Förfarande och system för avgasrening |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP2612003B1 (sv) |
SE (1) | SE535154C2 (sv) |
WO (1) | WO2012030278A1 (sv) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8813479B2 (en) * | 2011-05-09 | 2014-08-26 | General Electric Company | Emissions control diagnostic method and system |
DE102014205685B4 (de) * | 2014-03-26 | 2019-02-07 | Mtu Friedrichshafen Gmbh | Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, Steuergerät und Brennkraftmaschine |
SE541935C2 (en) * | 2016-02-11 | 2020-01-07 | Scania Cv Ab | Engine system and vehicle comprising means for dissolving water-soluble ash in a diesel particulate filter |
SE541734C2 (en) * | 2016-02-11 | 2019-12-03 | Scania Cv Ab | Engine system in which a lubrication oil that forms water-soluble ash when combusted is used and a vehicle comprising the engine system |
SE541934C2 (en) | 2016-02-11 | 2020-01-07 | Scania Cv Ab | Use of a lubrication oil forming water-soluble ash when combusted in an engine system |
US10138777B2 (en) * | 2016-08-25 | 2018-11-27 | GM Global Technology Operations LLC | Apparatus and methods for evaluating a soot quantity accumulated in a selective catalytic reduction washcoated particulate filter |
US10450924B2 (en) * | 2017-12-07 | 2019-10-22 | GM Global Technology Operations LLC | Methods for assessing the condition of a selective catalytic reduction devices |
DE102018010415B3 (de) | 2018-05-09 | 2021-11-04 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Ermitteln einer Aschebeladung eines Partikelfilters für einen Verbrennungsmotor |
DE102018207227B4 (de) * | 2018-05-09 | 2021-10-07 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Ermitteln einer Aschebeladung eines Partikelfilters für einen Verbrennungsmotor |
EP3578773B1 (en) | 2018-06-04 | 2023-12-13 | Volvo Car Corporation | A method for controlling filtering efficiency of a filter for an exhaust aftertreatment system |
JP6932673B2 (ja) * | 2018-06-26 | 2021-09-08 | 株式会社クボタ | ディーゼルエンジンの排気処理装置 |
EP3808948A1 (en) | 2019-10-16 | 2021-04-21 | Volvo Car Corporation | An improved preconditioning method for a particulate filter |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6405528B1 (en) * | 2000-11-20 | 2002-06-18 | Ford Global Technologies, Inc. | Method for determining load on particulate filter for engine exhaust, including estimation of ash content |
JP4022723B2 (ja) * | 2002-01-11 | 2007-12-19 | 株式会社デンソー | 排気フィルタ再生装置及び方法 |
DE10223427A1 (de) * | 2002-05-25 | 2003-12-18 | Bayerische Motoren Werke Ag | Verfahren zur Regenerierung eines verstopften Partikelfilters |
JP3801135B2 (ja) * | 2003-01-08 | 2006-07-26 | 日産自動車株式会社 | エンジンの排気ガス浄化装置 |
US7506503B2 (en) * | 2005-09-15 | 2009-03-24 | Cummins, Inc | Apparatus, system, and method for estimating ash accumulation |
-
2010
- 2010-08-31 SE SE1050887A patent/SE535154C2/sv unknown
-
2011
- 2011-08-24 WO PCT/SE2011/051015 patent/WO2012030278A1/en active Application Filing
- 2011-08-24 EP EP11822213.2A patent/EP2612003B1/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SE535154C2 (sv) | 2012-05-02 |
EP2612003B1 (en) | 2016-05-04 |
EP2612003A4 (en) | 2014-03-26 |
WO2012030278A1 (en) | 2012-03-08 |
EP2612003A1 (en) | 2013-07-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
SE1050887A1 (sv) | Förfarande och system för avgasrening | |
EP2612004B1 (en) | Method and system for exhaust cleaning | |
RU2550219C2 (ru) | Способ и система для регенерации дизельного сажевого фильтра | |
US11073060B2 (en) | Method for optimizing an active regeneration of a diesel particulate filter | |
EP2670958B1 (en) | Method and system for regeneration of a particle filter | |
SE1251469A1 (sv) | Förfarande och system för reduktion av en beläggning i ett efterbehandlingssystem | |
CN114658520B (zh) | 车辆尾气后处理方法、***、存储介质以及电子设备 | |
SE1151073A1 (sv) | Förfarande och system för bestämning av partikelutsläpp vid en förbränningsmotor | |
SE1150763A1 (sv) | Förfarande och system för avgasrening | |
RU2546932C2 (ru) | Способ и система для очистки выбросов | |
SE1151074A1 (sv) | Förfarande och system för diagnostisering av en förbränningsmotor | |
SE1050890A1 (sv) | Förfarande och system för avgasrening II | |
SE1251468A1 (sv) | Förfarande och system för avsvavling av ett efterbehandlingsssystem | |
SE536233C2 (sv) | Förfarande och system vid adaption av åtminstone en injektor vid en förbränningsmotor | |
CN114753908A (zh) | 用于估计排气后处理***中烟尘负载的***和方法 | |
SE1250964A1 (sv) | Förfarande och system vid avgasrening iii | |
FR2951501A1 (fr) | Procede de gestion d'un dispositif de post-traitement des gaz d'echappement et installation de commande et/ou de regulation pour sa mise en oeuvre | |
SE1250966A1 (sv) | Förfarande och system vid avgasrening iv |