SE443830B - Forfarande for behandling av en avgasstrom fran en forbrenningsmotor, intermittentkatalytisk forbrenning av partiklar, samt anordning herfor - Google Patents

Description

§ -; a2o11zo-5 ,n 2. som främjar förbränning av kvarhållna partiklar.

Man måste räkna med, att alstringen av kolpartiklar är van- lig under alla driftsbetingelser hos en dieselmotor. Vidare 5 har man att räkna med, att kvantüeten och kvaliteten hos en avgasström, som alstras i en godtycklig förbränningsmotor, kommer att variera i överensstämmelse med motorns drifts- egenskaper. ' 10 Temperaturomrádet, som en avgasström från en dieselmotor uppvisar, kan t.ex. variera mellan något över omgivande lufts temperatur och temperaturer över 6500 C (l200° F).

När avgasen är tillräckligt varm, kommer kolpartiklar som fångats i ett filter att förbrännas. Emellertid kan inte 15 alltid motordriftsförhållanden, vid vilka denna förnyelse kan inträffa, uppnås i dieseldrivna personbilar, bussar el- ler liknande fordon.

I de fall där det visat sig, att motorn hela tiden arbetar 20 under sådana förhållanden, att partiklar kontinuerligt pro- duceras och ackumuleras i filtret, måste partikeluppsam- lingsfilterbädden föryngras med jämna mellanrum.

När avgasen är tillräckligt varm, består föryngring eller 25 regenerering helt enkelt av att man inför den varma avgas- strömmen, som innehåller tillräckligt mycket syre, i filter- banden för att kunna i kontakt ned nen förbränna xvarnaiina kolpartiklar till aska. Förbränningen av en eventuell stor, innesluten kolansamling kan emellertid producera temperatu- 30 rer överstigande den hos avgasen. Resultatet är att vid så- dana överdrivet höga temperaturer, är filterbädden känslig för värmechock, skadegörelse eller deformering.

Ett syfte med föreliggande uppfinning är att ge anvisning 35 på ett förfarande och en apparatur med förmåga att kvarhål- la förbrännbara partiklar från en avgasström i ett filter och periodiskt regenerera filtret genom att förbränna de 10 15 20 25 30 35 8201130-5 kvarhållna partiklarna till aska. Detta är för att uppnå en reglerad hastighet för borttagning av kol ur en avgas- ström med minimal skada på filtret. l en första aspekt avser föreliggande uppfinning ett för- farande för behandling av en avgasström från en förbrän- ningsmotor, varvid man leder avgasströmmen genom en filterbädd för att kvarhålla förbrännbara partiklar från avgasströmmen, vilken filter- bädd innefattar en katalytisk del för att underlätta för- bränning, periodiskt förbränner de kvarhållna partiklarna till aska i filterbädden genom att periodiskt uppvärma avgasström- men uppströms filterbädden till en temperatur över den temperatur, vid vilken katalysatorn kan initiera förbrän- ning av partiklarna, inför bränsle i avgasströmmen för att åstadkomma en upp- värmd gas- och bränsleblandning och leder den uppvärmda gas- och bränsleblandningen genom den katalytiska delen för att antända blandningen och på så sätt framkalla periodisk förbränning av de kvarhâllna partiklarna i fiiterbäaaaa, vilket förfarande är'k&uEkedGBt av att avgasströmmen upp- ströms filterbädden delas upp i en mindre del och en hu- vuddel, att uppvärmningssteget omfattar uppvärmning av den mindre delen till nämnda temperatur ovanför den tempera- tur, vid vilken katalysatorn kan initiera förbränning av de kvarhållna partiklarna och att bränslet införes i den uppvärmda mindre delen av avgasströmmen.

Företrädesvis utgör den mindre delen mellan 1 och 10 vol-% av avgasströmmen.

I en andra aspekt avser uppfinningen vidare en anordning för behandling av en avgasström från en förbränningsmotor »f _......'-..'.:.~......' _' -.a.__' ' ___._..,;_;' s2o11so-s 10 15 20 25 30 35 med de i krav S angivna särdragen.

Uppfinningen tillhandahåller sålunda en reaktionskamare innehållande en filterbädd, vilken inkluderar en kataly- tisk del, genom vilken avgasströmmen passerar. Denna ka- talytiska yta kan vara införlivad i filterbädden, eller också kan den vara placerad i dess uppströmsände.

För att säkerställa att den huvudsakliga filterbädden blir funktionsduglig oberoende av motorns driftsbetingelser, förvärmes en del av avgasströmmen periodiskt med hjälp av en uppvärmningsanordning, t.ex. en elektrisk uppvärmnings- anordning. Denna ström ledes i kontakt med den katalytis- ka delen, varigenom katalysatorn höjes till en temperatur över den temperatur, vid vilken katalysatorn kan initiera förbränning av partiklarna.

Extra bränsle förvärmes genom att det bringas i kontakt med en varm yta på filtret.

Det varma bränslet sprutas sedan in i den uppvärmda delen av avgasen under bildning av en bränsle/avgas-blandning.

När den senare blandningen kommer i kontakt med katalysatorn, kommer den att antändas. När den oxiderande verkan i kata- lysatordelen blir självunderhållande, kan den i begynnelseske- det utnyttjade elektriska uppvärmningen av avgasströmmen av- brytas. I vissa utföringsformer behöver tillsatsbränslet in- te föruppvärmas, men förvärmning föredrages.

Sammanfattningsvis kommer den huvudsakliga filterbädden att regelbundet spolas eller föryngras med hjälp av varm avgas från katalysatordelen. En sådan behandling kommer, om den upprepas vid i förväg bestämda tidpunkter, att utesluta kol- ansamlingar, vilka om de inte avlägsnas,i annat fall kan leda till värmespänning eller skada på filterbädden vid så- dana tider, när det ansamlade materialet förbrännas. 10 15 20 25 30 35 8201130-5 i' Utföringsformer_av uppfinningen beskrives närmare nedan i på exempelform under hänvisning till åtföljande ritningar, där: 3 bra' .ul-gr “- _' r« fig. l är en schematisk bild av en dieselmotor, försedd med avgasbehandling enligt föreliggande uppfinning; fig. 2 är en delvis genomskuren bild av behandlingsappara- turen; fig. 3 är en mer detaljerad genomskärningsbild av appara- turen; fig. U är ett diagram som illustrerar apparaturens funk- tion; fig. 5 är en delvis genomskuren bild av en andra utförings- form och fig. 6 är en mer detaljerad genomskärningsbild av den and- ra utföringsformen.

Under hänvisning till fig. l anses för att underlätta be- skrivningen av det aktuella systemet en förbränningsmotor 10 eller någon annan avgaskälla att vara av dieseltyp. I den senare införes luft i oavbruten följd från ett luftfil- ter ll med hjälp av insugningsrör 12 till de olika förbrän- ningskamrarna. ' ' Dieselbränsle sprutas därefter i reglerade mängder in i varje förbränníngskammare från en bränslepump 13. Bränslets flödeshastighet regleras med hjälp av gaspedal lü.

Den varma avgasströmmen ledes från avgassamlingsrör 16 och ledes via ett avgasrör 18 till ett rökfilter 17. Fastän en ljuddämpare kan sättas in i avgasröret, är ett sådant ele- ment av underordnad betydelse och ej väsentligt för det ak- tuella systemet och arbetssättet. *a2o113o-s 10 15 20 25 30 35 Avgasströmmen kommer efter det att den lämnat avgassamlings- rör 16 att föreligga vid en temperatur inom ett intervall från cirka 95 :in 65n° c (cirka zoo :in 12oo° F). Den exakta temperaturen kommer att vara beroende av motorns driftsbetingelser.

Vid låga hastigheter och tomgång kommer t.ex. avgasen att vara relativt kall eller endast måttligt uppvärmd. I sam- band med att den partikelmängda avgasströmmen kommer in i filter 17, kommer partiklarna som en följd därav att kvar- hållas längs de många skilda kanalerna inuti filterbädden 19.

Fastän avgasen i första hand är sammansatt av en kombination av gaser, innefattar den vanligen tillräckligt mycket syre för att understödja åtminstone en begränsad grad av förbrän- ning i strömmen som sådan.

Med hänvisning till fig. 2 omfattar filter 17 i en utfö- ringsform en metallisk mantel 21 med långsträckt form, vil- ken i motsatta ;ändar har väggar 22 och 23, vilka avgränsar en inre reaktionskammare 2h. Den senare kammaren är i stor utsträckning tagen i anspråk av minst en filterbädd 19, bildad av ett material som är särskilt lämpat för att in- rymma ett stort antal oregelbundna genomströmningskanaler genom densamma.

Funktionen hos bädd 19 är att avgränsa en serie kanaler, längs vilka avgasen kommer att strömma. Under en sådan pas- sage kommer partikelformigt material, som medföres av av-' gasströmmen, att hållas kvar på de olika kanalernas väggar.

Bädd 19 kan företrädesvis vara utformad av en metallisk, nätliknande massa, som t.ex. stålull, metalltrådar eller lik- nande material, vilken massa är utformad för att i huvudsak fylla reaktionskammaren 2ü. 10 15 20 25 30 35 8201130-5 Bädd 19 är företrädesvis uppburen i dess ändar uppströms och nedströms med hjälp av perforerade skivor 26 och 27, raster eller andra likartade styva, gasgenomsläppande, tvär- gående delar. De senare är belägna vid mantelvägg 21 för att bära upp den eller de däri befintliga bäddarna 19, i syn- nerhet när de senare blir försvagade av värme.

Filterväggen 22 uppströms är försedd med inloppsöppníng 28 för föruppvärmning och sedan införande av avgas till upp- strömssidan av bädd 19. På likartat sätt är vägg 23 avslu- tad med en uttömningsledning 29 för att leda bort partikel- fria gaser som lämnar bädd 19.

För att på bästa sätt uppnå gasfiltreringsverkan kan bädd 19 omfatta, såsom framhållits, ett lämpligt, gasgenomträngligt medium eller matris, som har förmåga att hälla kvar fast, partikelformigt material från avgasströmmen. För att under- lätta förbränningen till aska av de kvarhâllna partiklarna, kamær qxwänm3avgas,som kommer in i filtret, att inledningsvis vär- ma det katalysatorinnehällande koniska segmentet 32 av filtret genom kontakt. Med katalysatordel 32 sedan värmd till "antändnings"-temperatur (“lightoff"-temperatur), kan extra bränsle tillsättas till den uppvärmda avgasen för att bilda en förbrännbar bränsle/gas-blandning.

En del av katalysatorbädden 32, nu vid en temperatur av cir- ka 230 till 3oo° c (uso - 55o° r), kommer att mata bränsle!- gas-blandningen. Bränslekomponenten, antingen den föreligger i vätskeform eller gasform, tillsammans med det förbrän- ningsunderstödjande syret i avgasströmmen kommer därigenom att antändas, när den kommer i kontakt med den varma kata- lysatorytan.

Vid den tidpunkt när bränsleblandningen börjar brinna, kom- mer katalysatorbädden 32 inte längre att erfordra någon för- uppvärmningsenergi. Alltefter som förbränningen av bränsle!- gas-blandningen fortsätter i bädd 19, kommer den senare grad- 198201130-s 10 15 20 25 }0 35 vis am stiga till cirka sso :in 7oo° c (iooo :in 13oo° F).

I samband med att den uppvärmda avgasströmmen kommer in i huvudfilterbädd 19 från katalysatorsegment 32, kommer gasen att ha en förhöjd temperatur i samma storleksordning som i katalysatorbädden. I en miljö med en sådan förhöjd tem- peratur komer det partikelformiga materialet, som hållits kvar på huvudfiltret, att förbrännas till aska och bädd 19 lämnas relativt partikelfri.

I en föredragen utföringsform av apparaturen är den främre änden eller uppströmsänden av filterbädd l9 anordnad an- gränsande till katalysatorsegment 32. Det senare inkluderar en matris eller ett filtermedium med ett på ytan beläget tunt lager av ett oxiderande katalysatormaterial.

Fastän ej visat här kan katalysatorsegment 32 vara anordnat med mellanrum till och uppströms filterbädd 19, fastän inte på ett sådant avstånd att avgasen komer att undergå ned- kylning, innan den när bädd 19.

I den aktuella utföringsformen är, såsom framhållits, kata- lysatorsegment 32 beläget i den främre delen eller upp- strömsdelen av mantel 21. Den sträcker sig vinkelrätt mot den senare,så att den i huvudsak kommer i kontakt med den v varma avgasströmmen 1 sin helhet.

För att uppnå föruppvärmning av åtminstone en del av av- gasströmmen är filterinlopp 28 försett med en elektriskt uppvärmd uppvärmningsanordning 36. Inkluderat i denna av- gasföruppvärmningssektion är dessutom ett kompletterande bränsleinsprutningssystem. Det senare innefattar en bräns- leledningsdel för transport av en ström av extra bränsle, såsom beskrives närmare nedan, innan det sprutas in i den varma avgasströmmen. ü Under hänvisning till fig. 3 består inloppsöppning 28 i @~fifi¿,w¿¿*« 10 15 20 25 30 35 8201130-5 filter 17 av en vanligen.1ängsträckt, rörformig ledning, som står i förbindelse med och begränsar en fortsättning till ändväggen 22. En andra eller inre ledning 37 är belä- gen invändigt i ledningen 28 för att mellan dessa avgränsa en ringformig kanal 38, genom vilken en huvuddel av avgas- strömmen passerar.

Fastän båda delarna, 28 och 37, beskrivits som ringformiga, har den exakta formen eller tvärsnittskonturen hos dessa relativt ringa betydelse, eftersom det endast är nödvän- digt att de respektive kanalerna leder den uppdelade av- gasströmmen mot katalysatorbädd 32. ' Den andra ledningen 37 är uppburen i dess motstående ändar med hjälp av en tvärhylsa 39 i den främre änden, som är fäst med dess periferi mot insidan av ledning 28. Led- ningens 37 nedströmsände är uppburen av en i allmänhet ko- niskt formad gasdeflektor ül, vars kant runt periferin är förbunden med insidan av mantel 21.

Deflektor Ul avgränsar en successivt avsmalnande passage ü2 tillsammans med den närliggande filterändväggen 22. En serie öppningar H3, anordnade med mellanrum i såväl längd- riktningen som runt periferin, medger obehandlad avgas, som strömmar genom den ringformiga passagen 38, att suc- cessivt införas till det katalytiska segmentet 32.

Nedströmsänden av den inre rörformiga delen 37 är avslu- tad med en gasdiffusör NH. Den senare inkluderar en central kammare 36, avgränsad av en yttre vägg, i vilken en serie utloppsöppningar H7 är utformade. Kammare H6 är placerad för att mottaga den varma strömmen av bränsle/avgas-b1and- ning och leda ut denna blandning radiellt med hjälp av öppningar H7 in i katalysatorbädd 32. Vid den senare kom- mer bränsle/gas-blandningen vid kontakt med katalysatorytan omedelbart att antändas, om yttemperaturen är vid, eller över "antändnings"-temperaturen. “-8201130-s 10 15 20 25 30 35 1o_ Värmeelement 36 är beläget inne i inloppsledning 28 med ett vanligen cirkulärt tvärsnitt och placerat för att stå i kontakt med åtminstone en liten eller obetydlig del av den från ledning 18 kommande avgasströmmen. I den här visade utföringsformen består uppvärmningsanordning 36 av en läng- sträckt, bandliknande del, som är utformad för att avgränsa en väsentligen cylindrisk passage H8 genom ledningen.

Värmeelement 36 kan alternativt vara utformat för att av- gränsa en spiralliknande utformad bana, varigenom en del av avgasen strömmar, varvid den senare kommer att upphettas som ett resultat av kontakt med de vägledande värmeelement- väggarna.

I den visade utföringsformen sträcker sig uppvärmningsele- ment 36 i längdriktningen i inloppsledning 28 och är före- trädesvis koaxialt därmed. I båda fallen kommer avgasström- men, som kommer in i uppströmsänden av inloppsledning 28, att dela sig i två grenar. Huvuddelen av flödet passerar in i den ringformiga passagen 38. En mindre andel strömmar in i den inre passagen NB, som är avgränsad medelst värmeele- mentet.

Värmeelenentet 36 ligger i en utföringsform, och såsom vi- sas i fig. 3,.i beröring med insidorna på den andra rörfor- miga ledningen 37. Den senare kommer därigenom att göra så att strálningsenergi avböjes inåt, för att därigenom effek- tivare _ upphetta det gasformiga flödet som strömmar mot diffusör NU. I en utföringsform och för att stänga inne den gasformiga strömmen, kan närliggande slingor av värmeele- mentet 36 viras tillräckligt nära varandra för att avgränsa en i huvudsak sluten central passage RB.

I funktionshänseende kommer huvudströmen av avgas, vilken omfattar cirka 90 till §9 vol-1 och vilken kommer in i den ringformiga passagen 38 från rörledning 18, att strömma in i den avsmalnande passagen H2 och därmed genom öppningar H3 10 15 20 25 30 35 8201130-5 11_ i deflektor Ål. Gasen kommer därefter att strömma in i ka- talysatorbädd }2.

I den senare kommer detta ej uppvärmda gassegment att åter- förenas med den obetydliga, uppvärmda gasströmmen för att därigenom stabilisera eller sänka temperaturen hos den se- nare. Den mindre gasströmmen kan omfatta mellan cirka l och cirka 10 vol-1 av den totala avgasströmmen.

Fastän uppvärmningselementet 36 här illustrerats såsom ett enda, i spiralform lindat elektriskt element, kan den speci- fika formen därav antaga vilken som helst av ett antal ut- föringsformer. Fastän den aktuella utföringsformen av upp- värmningsenheten avgränsar en passage H8 med väsentligen konstant tvärsnitt, är dessutom en sådan utformning icke oundgängligen nödvändig utan snarare är det så att den är effektiv.

T.ex. kan såsom nämntsvärmeelement 36 vara utformat sä att det begränsar en passage med gradvis sjunkande tvärsnitt. Vidare kan det sträcka sig i längdriktningen i den andra led- ningen 37 för att avgränsa uppvärmda väggar, mot vilka av- gasströmmen strömmar. Under alla förhållanden är det anord- nat så att det samverkar med diffusör NN för att avge en varm gasström till den senare för fortsatt spridning. värmeelement 36 manövreras mellan påslaget och avslaget lä-~ ge med hjälp av en lämplig koppling 33. Den senare är genom ledningens 28 vägg ansluten till ett tidur 56 och därifrån till en elektrisk energikälla SH.

Nedströmsänden av passage H8 är försedd med bränsleinsprut- ningsdetaljer vilka är avpassade för att införa ett reglerat flöde av ett vätske- eller gasformigt bränsle i avgasström- men. Minst en insprutningsanordning 51 är anordnad i an- slutning till diffusörs NU inlopp och är försedd med ett munstycke 52 vilket avslutas i den centrala passagen H8. 10 15 20 25 30 35 8201130-5 12.

Brånsleinsprutningsanordning 51 löper tvärsigenom inlopps- ledningens 28 vägg och står i förbindelse med denna vid ett änduttaß 53- Det senare står i sin tur i förbindelse med ett förråd 57 av det kompletterande bränslet.

Bränslet som utnyttjas för att uppvärma avgasen kan utgöras av en lämplig vätska, som t.ex. dieselolja, fotogen eller om det gäller ett gasformigt bränsle, propan. Vidare kan praktiskt taget vilken vätska som helst som har förmåga att bilda den önskade bränsle/avgas-blandningen med förmåga att på kontrollerbart sätt förbrännas, utnyttjas i det aktuella fallet. e Kretsloppet för det kompletterande bränslet, utanför filt- ret, inkluderar en pump ÉU eller liknande anordning, som har förmåga att dosera den erforderliga, reglerade bränsle- strömmen till insprutningsanordningarna 51. Tidur- eller doseringsmekanismen 56 fungerar på så sätt att den perio- diskt påverkar pumpen. Filterrenspolningscykeln kan sålunda programmeras så att detta medger insprutning av en i förväg bestämd mängd kompletterande bränsle i avgasen vid önskade tidsintervall.

Driftsmässigt börjar filterspolningscykeha som svar på på-B verkan av tidsinställningsmekanismen, som påverkar värme- element 36. Avgasströmmen som strömmar från ledning 18, de- las upp. En del därav kommer in i passagen H8, som begrän- sas av värmeelementet, och dess temperatur nöjes ytterli- gare.

Detta avgasuppvärmningssteg fortgår så länge som det erford- ras för att bringa avgasens temperatur vid värmeelementets 36 nedströmsände till en i förväg bestämd temperaturnivå före införandet av gasblandningen i katalysatorbädd 32.

Eftersom katalysatorbädden, som omger diffusör NN, måste höjas till en "antändnings"-temperatur av ungefär 290° C t f 'rr-f-flëïï wf-*if-.L i 10 15 20 25 30 35 8201130-5 13 (550° F) kommer den inledande uppvärmningen av avgasström- men medelst värmeelement 36 att fortsätta tills ett sådant tillstånd uppnås i katalysatorbädden 32.

Bibehâllande av avgasuppvärmningsperioden kan etableras i ett programmerat tidsstyrt förlopp. Alternativt kan det ske som svar på en temperaturstegring i katalysatorbädden 32, bestämd med hjälp av en lämplig känselkropp eller termoele- ment, som kan vara placerat i bädd 17 och anslutet till tidsinställnings- eller reglermekanism 56.

När katalysatorbädd 32 nått den önskade temperaturnivän, kommer regleranordningen 56 att initiera ett flöde av bräns- le genom pump Sü och in i insprutningsanordning eller -an- ordningarna 51. Därefter matas tillräckligt mycket bränsle- flöde in i den uppvärmda avgasströmmen för att åstadkomma en brännbar bränsle/avgas-blandning vid dess inträde i dif- fusördel H6. , Från den senare matas den uppvärmda bränsle/avgas-bland- ningen med hjälp av utloppsöppningar H7 in i katalysator- bädden 32, där den omedelbart antändes. Den erhållna för- bränningen höjer successivt temperaturen i filterbädden 19 till en nivå, vid vilken de kvarhållna partiklarna kommer att förbrännas.fhed hänvisning till fig. 3 och Å illustre- rar diagrammet i den senare figuren en kompilation av data, tagna under en testkörning för att demonstrera uppfinning- en. Under försöket infördes en ström av varm avgas 2l5° C (ü20° F) till filterinlopp 28 (fig. 3). Temperaturmätningar gjordes i punkter a och b (fig. N) med hjälp av termoele- ment, vilka var belägna i filterinloppet 28 liksom i fil- terbädden. .

Kompletterande bränsle i form av propan tillsattes till av- gasströmmens mindre segment, så att en brännbar blandning bildades. Detta bränsle sprutades in i den varma gasström- men vid en hastighet av 7,5 l per minut med början vid ti- 10 15 20 325 30 35 8201130-5 14' den B. Den mindre,_uppvärmda avgasströmmen fick sedan pas- sera in i filtrets katalytiska segment tillsammans med hu- vuddelen av avgasströmmen.

Av fig. N framgår att det vid a fastsatta termoelementet registrerar en stadig ökning i temperaturen med början i punkt A, då det elektriska värmeelementet sattes igång, och under efterföljande tidsperiod av 1,5 minuter till punkt B.

Under denna tidsperiod påverkades det elektriska värmeele- mentet 36 av tidsinställningsmekanismen 56. Temperaturen i den mindre andelen av avgasen steg från 2150 C (U20° F) till cirka 27o° c (52o° F).

I punkt B avbröts tillförseln av elektricitet till värme- element 36, och införandet av propanbränsle genom insprut- ningsanordning 51 igångsattes. När den värmda bränslelgas- blandningen kom i kontakt med den uppvärmda katalysator- bädden 32, gjorde den senare som föreligger vid "antänd- nings"-temperatur så att blandningen omedelbart antändes.

Såsom framgår av diagrammet i fig. H föll temperaturen i punkt a och såsom illustreras på kurva a' kraftigt, när propanbränslet infördes i gasströmmen. Denna plötsliga tem- peratursånkning var emellertid endast resultatet av kyl- ning av termoelementet som ett resultat av dess närhet till munstycket 52, och inte av en kylning av hela bränslelgas- blandningen.

Med värmeelementet 36 frånkopplat, och med endast förbrän- ning av bränsle/gas-blandningen, steg temperaturen í huvud- filterbädden kraftigt. Denna ökning erhölls som ett resul- tat av förbränning av partiklar som kvarhölls i filterbäd- den och fortsatte, tills en maximitemperatur av cirka 650°C (l200° F) uppnåddes.

För att undvika överdriven upphettning och eventuell, ska- 10 15 20 25 30 35 8201130-5 15. degörelse på filterbädden reglerades flödet av propan till den uppvärmda gasströmmen. Eventuellt avbröts bränsletill- förseln (C), vid vilken tidpunkt filterbäddtemperaturen kraftigt sjönk.

Därefter bibehölls temperaturen i bädden vid omkring avgas- strömmens temperatur. Driftsmässigt upprepas den cykliska föruppvärmningen av en del av avgasströmmen lämpligen på en konstant tidsperiod. Även fastän inte någon påtaglig mängd kolpartikelmaterial kvarhällits i filtret, spolas sålunda det senare trots detta periodiskt.

Mängden elektrisk energi, som begagnas av värmeelement 56 för att föruppvärma en del av avgasströmmen, reduceras lämpligen till ett minimum. Tank 57 med kompletterande bränsle är emellertid normalt utsatt för omgivningens in- verkan och det däri befintliga bränslet kommer följaktli- gen att variera inom ett vidsträckt temperaturområde.

Under perioder av kall väderlek kan det kompletterande bränslet nä tämligen låga temperaturer. När det sprutas in i den värmda avgasströmmen, har den därför en tendens att kyla den senare alltför mycket och därigenom förlänga för- uppvärmningsperioden eller kyla ned katalysatorbädden 52.

För att undvika eller reducera graden av sådan kylning till ett minimum, kan förràdet_med kompletterande bränsle från början bringas i värmeväxlingakontakt med själva filtret 17.

Detta skall nedan beskrivas under;hänvisning till den andra utföringsformen av uppfinningen som visas i fig. 5 och 6, där motsvarande detaljer är betecknade med samma hänvis- ningsbeteckningar som de i fig. l till 3 utnyttjade. Före- trädesvis användes.värmeenergi, som normalt utstrâlas från filterkroppen, för att höja det kompletterande bränslet till en önskad temperatur. Dessutom kan detta bränsle ledas i nära anslutning till värmeelement 36 för att indirekt upp- värmas genom kontakt med det senare. e 10 15 20 25 30 35 8201130-5 .16 Såsom visas i fig. 5 ledes kompletterande bränsle från tank 57, sedan det lämnat pump SN, genom en värmeväxlaresats eller -slinga 62 med hjälp av ledning 61. Slinga 62 är fö- reträdesvis anordnad í direkt kontakt med utsidan av man- tel 21 för att i så stor utsträckning som möjligt utnytt- ja eventuellt värme som avledes och strålar ut från den se- nare .

Värmeväxlarslinga 62 kan omfatta en eller flera rörlängder, vilka är dragna i längdriktningen längs manteln 21. Alterna- tivt kan värmeväxlaranordningen omfatta en enda slinga, vil- ken såsom visas är virad omkring och i kontakt med mantelns 21 vägg. I båda fallen kan för att minimera värmeförlusten till atmosfären hela filtret 21, eller endast området utan- för värmeväxlarslingan 62, beklädas eller på annat sätt för- ses med ett isolerande lager 6ü.

Såsom framgår av fig. 6 ledes det inledningsvis föruppvärm- da bränslet, efter det att det matats in i filtrets inre, vidare genom en andra värmeväxlarslinga eller -sats 63.

Den senare är anordnad i direkt kontakt med värmeelemen- tet 36.

Den andra värmeväxlarsatsen 63 kan består av en slinga, som är virad samtidigt med slingorna i värmeelement 36 och i linjekontakt med det senare. Alternativt kan den andra vär- meväxlarsatsen 63 ledas i längdriktningen längs passage H8 för att stå i punktkontakt med respektive värmeelement- slingorna.

Sedan det uppvärmda kompletterande bränslet genomflutit upp- värmningssats 63, ledes det under alla omständigheter till bränslemunstycket 52. Den uppvärmda bränsleströmmen går se- dan inii den passerande avgasströmmen, så att det bildas en uppvärmd bränsle/gas-blandning. 10 8201130-5 17_ Denna föruppvärmning av det kompletterande bränslet, innan detta senare kommer in i avgasströmmen, har till uppgift att bibehålla temperaturen i avgasen i samband med att den senare lämnar uppvärmningspassage H8. När bränslelgas- blandningen kommer in i diffusör RU, kommer den därefter att föreligga vid en önskad antändningstemperatur för ka- talysatorbädden 32, så att blandningen riskfritt kan ledas radiellt utåt in i den katalytiska sektionen 32 för an- tändning däri på ett sätt liknande det i den första utfö- ringsformen.

Claims (10)

' 'izwfiïïñfl Wr» " “a2o11so-s ,8 10 15 20 25 30 35 ggtentkrav

1. Pörfarande för behandling av en avgasström från en för- bränningsmotor, varvid man leder avgasströmmen genom en filterbädd för att kvarhålla förbrännbara partiklar från avgasströmmen, vilken filter- bädd innefattar en katalytisk del för att underlätta för- bränning, periodiskt förbränner de kvarhållna partiklarna till aska i filterbädden genom att periodiskt uppvärma avgasströmmen uppströms filterbädden till en temperatur över den tempera- tur,_vid vilken katalysatorn kan initiera förbränning av partiklarna, inför bränsle i avgasströmmen för att åstadkomma en upp- värmd gas- och bränsleblandning och leder den uppvärmda gas- och bränsleblandningen genom den katalytiska delen för att antända blandningen och på så sätt framkalla periodisk förbränning av de kvarhållna partiklarna i filterbädden, k ä n n e t e c k n a t av att avgasströmmen uppströms filterbädden delas upp i en mindre del och en huvuddel, att uppvärmningssteget om- fattar uppvärmning av den mindre delen till nämnda tempera- tur ovanför den temperatur, vid vilken katalysatorn kan initiera förbränning av de kvarhållna partiklarna och att bränslet införes i den uppvärmda mindre delen av avgasströmmen.

2. Förfarande enligt krav 1, 'k ä n n e t e c k n a t av att den mindre delen utgör mellan 1 och 10 vol-% av av- gasströmmen.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k - n a t av att den katalytiska delen är anordnad i filter- bäddens uppströmsände och att huvuddelen av avgasströmmen ledes in i den katalytiska delen parallellt med passagen av den mindre, uppvärmda gas- och bränsleblandningsandelen in i den katalytiska delen.

4. Förfarande enligt ett eller flera av kraven 1 - 3, k ä n n e t e c k n a t av att bränslet föruppvärmes genom 10 15 20 30 35 19 8201130-5 värmeväxlingskontakt, innan bränslet införes i nämnda upp- värmda mindre del av avgasströmmen. .l%,%uß&¿mrm»

5. Anordning för behandling av en avgasström från en för- bränningsmotor, innefattande en mantel (21), avgränsande en kammare (24) mellan ett in- lopp (28) och en utloppsöppning (29) för avgasströmmen, en filterbädd (19, 32) i kammaren för att kvarhålla för- brännbara partiklar från avgasströmmen, vilken filterbädd innefattar en katalytisk del (32) för underlättande av för- bränning, I ett värmeelement (36), som är anordnat i inloppet (28) och ' kan arbeta periodiskt för att uppvärma avgasströmmen till en temperatur över den temperatur, vid vilken katalysatorn kan initiera förbränning av partiklarna, anordningar (51, 52) för införande av bränsle i inloppet (28) för att åstadkomma en uppvärmd gas- och bränslebland- ning samt anordning (46) för matning av den uppvärmda gas- och bränsle- blandningen genom den katalytiska delen för att antända bland- ningen och på så sätt framkalla periodisk förbränning av de kvarhållna partiklarna i filterbädden, n a d av att inloppet (28) begränsar en mindre, inre flödes- passage (48) och en separat, större, ringformig, yttre flödes- passage (38), varvid värmelementet (36) är anordnat i den k ä n n e t e c k - mindre flödespassagen (48) för uppvärmning av den mindre delen av avgasströmmen till nämnda temperatur ovanför den tempera- tur, vid vilken_katalysatorn kan initiera förbränning av de kvarhållna partiklarna och att anordningarna (51, 52) för införande av bränsle är anord- nade för att införa bränsle i den uppvärmda, mindre delen av avgasströmmen.

6. Anordning enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att anordningarna för införande av bränsle innefattar en bränsle- tillförselledning (62, 63), anordnad i värmeväxlarkontakt med anordningen för att föruppvärma bränslet, innan det in- föres i inloppet (28).

7. Anordning enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att M k* 10 15 8201130-5 80 bränsleledningen (62) står i varmeväxlarkontakt med en ut- vändig yta på manteln (21).

8. Anordning enligt krav 6 eller 7, k ä n n e t e c k - n a d av att bränsleledningen (63) står i värmeväxlarkon- takt med värmeelementet (36).

9. Anordning enligt ett eller flera av kraven 6 - 8, k ä n - n e t e c k n a d av att brânsleledningen (63) sträcker sig in i inloppet och är försedd med ett munstycke (52), vars öppning riktar sig nedströms i förhållande till värme- elementet (36).

10. Anordning enligt ett eller flera av kraven 5 - 9, k ä n - n e t e c k n a d av att värmeelementet (36) omfattar ett lång- sträckt elektriskt element, utformat för att avgränsa en gasflödespassage (48) i inloppsöppningen. :IW '