SE524706C2 - Anordning och förfarande för rening av avgaser samt användning av anordningen vid en diselmotor - Google Patents

Anordning och förfarande för rening av avgaser samt användning av anordningen vid en diselmotor

Info

Publication number
SE524706C2
SE524706C2 SE0201647A SE0201647A SE524706C2 SE 524706 C2 SE524706 C2 SE 524706C2 SE 0201647 A SE0201647 A SE 0201647A SE 0201647 A SE0201647 A SE 0201647A SE 524706 C2 SE524706 C2 SE 524706C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
exhaust gases
engine
filter
temperature
control device
Prior art date
Application number
SE0201647A
Other languages
English (en)
Other versions
SE0201647L (sv
SE0201647D0 (sv
Inventor
Micael Blomquist
Original Assignee
Stt Emtec Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stt Emtec Ab filed Critical Stt Emtec Ab
Priority to SE0201647A priority Critical patent/SE524706C2/sv
Publication of SE0201647D0 publication Critical patent/SE0201647D0/sv
Priority to US10/516,790 priority patent/US7334397B2/en
Priority to PCT/SE2003/000848 priority patent/WO2003102391A1/en
Priority to AU2003244274A priority patent/AU2003244274A1/en
Priority to EP03756135A priority patent/EP1549837A1/en
Publication of SE0201647L publication Critical patent/SE0201647L/sv
Publication of SE524706C2 publication Critical patent/SE524706C2/sv

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust 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
    • F01N3/023Exhaust 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust 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
    • F01N13/009Exhaust 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
    • F01N13/0097Exhaust 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust 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
    • F01N3/033Exhaust 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 in combination with other devices
    • F01N3/035Exhaust 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 in combination with other devices with catalytic reactors, e.g. catalysed diesel particulate filters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/005Controlling exhaust gas recirculation [EGR] according to engine operating conditions
    • F02D41/0055Special engine operating conditions, e.g. for regeneration of exhaust gas treatment apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/027Introducing 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
    • F02D41/029Introducing 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/06Low pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust downstream of the turbocharger turbine and reintroduced into the intake system upstream of the compressor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/14Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system
    • F02M26/15Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system in relation to engine exhaust purifying apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/17Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the intake system
    • F02M26/21Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the intake system with EGR valves located at or near the connection to the intake system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/23Layout, e.g. schematics
    • F02M26/28Layout, e.g. schematics with liquid-cooled heat exchangers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/45Sensors specially adapted for EGR systems
    • F02M26/46Sensors specially adapted for EGR systems for determining the characteristics of gases, e.g. composition
    • F02M26/47Sensors specially adapted for EGR systems for determining the characteristics of gases, e.g. composition the characteristics being temperatures, pressures or flow rates
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04Cooling of air intake supply
    • F02B29/0406Layout of the intake air cooling or coolant circuit
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002Controlling intake air
    • F02D2041/0017Controlling intake air by simultaneous control of throttle and exhaust gas recirculation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1446Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being exhaust temperatures
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)

Description

nunn- 10 15 20 25 30 35 524 706 En annan teknik att uppnå regenerering av ett filter av ovan nämnda typ beskrivs i patentskriften US 4902487 A. Enligt denna teknik utnyttja en katalysator uppströms filtret, vilken katalysator är kapabel att omvandla en del av i avgaserna naturligt förekom- mande NO till N02 som sedan får reagera med partikelformiga beståndsdelar avsatta på filtret. Detta ger upphov till en automa- tisk regenerering av filtret. Driftsavbrott undvikes således och ej heller behövs energitillskott. En nackdel med detta system är emellertid att en spontan regenerering med utnyttjande av denna metod endast kommer till stånd vid en tillräckligt hög halt N02 i avgaserna från motorn. Då halten N02 i de avgaser som passerar genom filtret är för låg, vilket exempelvis ofta inträffar vid transi- enta driftförhållanden med frekventa ändringar i varvtal och last hos motorn, krävs ett kompletterande värmetillskott för att en re- generering av filtret ska komma till stånd.
Med uttrycket "kompletterande värmetillskott" avses här värme som tillförs filtret med hjälp av värmegenererande medel i tillägg till det genom förbränningen i motorn erhållna värmeinnehållet i avgaserna.
UPPFINNINGENS SYFTE Ett syfte med föreliggande uppfinning är att vidareutveckla den kända tekniken i ändamål att möjliggöra en effektiv filterregene- rering även under transienta driftförhållanden utan erfordrande av ett kompletterande värmetillskott.
SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Enligt uppfinningen uppnås nämnda syfte med hjälp av en anord- ning uppvisande de i den kännetecknande delen till patentkravet 1 angivna särdragen.
Den uppfinningsenliga lösningen innebär att förhållandet mellan till motor tillförd friskluft och återledda avgaser regleras i bero- .coon 10 15 20 25 30 35 524 706 - ~ - . ..- ende av temperaturen hos avgaserna från motorn för åstadkom- mande av en med avseende på regenereringen av filtret gynnsam sammansättning hos avgaserna från motorn. Hos den uppfin- ningsenliga anordningen är det följaktligen avgassammansätt- ningen som anpassas i beroende av temperaturen och ej tempe- raturen som anpassas i beroende av avgassammansättningen, såsom erfordrats enligt den tidigare kända tekniken. Samman- sättningen hos avgaserna från motorn regleras företrädesvis så att en regenerering av filtret kan komma till stånd med den rå- dande temperaturnivån hos avgaserna. Härigenom kan en effek- tiv regenerering av filtret säkerställas under vitt skilda driftför- hàllanden utan att någon kompletterande värmekälla eller något kompletterande värmegenererande medel behöver installeras, vilket innebär lägre installationskostnader och ökad driftsäkerhet.
Det är dock även möjligt att reglera sammansättningen hos avgaserna från motorn så att sotinnehållet i avgaserna är lågt då den registrerade avgastemperaturen är så låg att någon antänd- ning och förbränning av i filtret avsatt sot ej kan ske och högt då den registrerade avgastemperaturen är så hög att antändning och förbränning av i filtret avsatt sot kan komma till stånd. Här- igenom förhindras en igensättning av filtret vid låga avgastem- peraturer.
Föredragna utföringsformer av den uppfinningsenliga anord- ningen framgår av de osjälvständiga patentkraven och efterföl- jande beskrivning.
Uppfinningen avser även ett förfarande enligt det efterföljande patentkravet 8 samt användningen av den uppfinningsenliga an- ordningen enligt det efterföljande patentkravet 11.
KORT BESKRIVNING AV RlTNlNGARNA Uppfinningen kommer i det följande att närmare beskrivas med hjälp av utföringsexempel, med hänvisning till bifogade ritningar.
Det visas i: 10 15 20 25 30 35 524 706 - . . . a» 4 Fig 1 en principskiss över en förbränningsmotor med tillhö- rande EGR-system, illustrerande en utföringsform av den uppfinningsenliga anordningen, och Fig 2 ett diagram illustrerande ett exempel på erfordrat för- hållande mellan NOX och sot vid olika avgastemperatu- rer för åstadkommande av regenerering hos ett parti- kelfilter.
DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGS- FORMER I Fig 1 visas schematiskt en förbränningsmotor försedd med en anordning enligt en utföringsform av uppfinningen. Förbrän- ningsmotorn är schematiskt angiven vid 1. Till denna tages luft via ett luftintag 2, i anslutning till vilket ett luftfilter 2a kan vara anbragt. Luften leds via en inloppsluftkanal generellt betecknad 3 i riktning mot motorns förbränningsrum. Det påpekas redan nu att föreliggande uppfinning är tillämpbar vid rena sugmotorer, d vs där lufttransporten in i motorns förbränningsrum genereras ge- nom sugning p g a kolvrörelser i motorn. Emellertid är uppfin- ningen också tillämpbar vid överladdning, d v s forcerad lufttill- försel till motorn, något som i regel låter sig genomföras med hjälp av en kompressor. En dylik kompressor kan vara driven på godtyckligt vis, exempelvis mekaniskt via motorn eller lämplig hjälputrustning eller, såsom antydes i fig 1, med hjälp av avgas- strömmen från motorn. Således innefattar i exemplet anord- ningen en turboladdare 4, som uppvisar ett kompressorhjul 4a för att med övertryck mata luften till motorn och ett turbinhjul 4b pla- cerat så att det försätts i rotation genom påverkan av avgaser som lämnar motorn. Kompressorhjulet 4a och turbinhjulet 4b är driftsmässigt kopplade till varandra, exempelvis genom att vara placerade på en och samma axel. Såsom är brukligt vid över- laddning kan luften efter att ha bibringats övertryck underkastas kylning i en laddluftkylare 5 (intercooler). Avgaserna som lämnar motorn rör sig i ett avgasrör 6 och träder ut i omgivningen via ett avgasutlopp 9. 10 15 20 25 30 35 524 706 Såsom kommer att beskrivas mer i detalj i det följande innefattar anordningen en generellt med 30 betecknad inrättning för återfö- ring av avgaser från motorn till motorns iuftintag 2. För detta än- damål finns en àterföringsledning betecknad 10. Denna ansluter i exemplet till den med 3 betecknade inloppsluftkanalen. Om så önskas kan återföringsledningen 10 passera genom en kylare 11 för att kyla ned de återledda avgaserna. Ledningen 10 är an- sluten till inloppsluftkanalen 3 via en ventilanordning 12, som är styrbar med hjälp av en EGR-styranordning 13. ventilanord- ningen 12 kan med hjälp av EGR-styranordningen 13 reglera för- hållandet mellan tillförd mängd friskluft från inloppsluftkanalen 3 och tillförd mängd återförda avgaser från återföringsledningen 10. Denna medelst ventilen 12 inställda blandning kan således tillföras till motorns iuftintag 2.
Styranordningen 13, som reglerar ventilanordningen 12, tillföres information om motorns aktuella driftstillstånd från exempelvis givare 15 för motorvarvtal och givare 16 för gaspådragsläge.
Styranordningen 13 är programmerad att styra ventilanordningen 12 och därmed blandningsförhàllandet friskluft/avgaser i avsikt att minimera halten skadliga ämnen som lämnar avgasutloppet 9 och släpps ut i fria luften. Programmeringen av styranordningen 13 sker på i och för sig känt sätt för att få en gynnsam korrelation mellan de olika ovan angivna faktorerna. ventilanordningen 12 skulle givetvis kunna innefatta separata ventiler i inloppsluftkanalen 3 och i återföringsledningen 10, vilka ventiler då vore separat styrbara av styranordningen 13. Alterna- tivt kan ventilanordningen 12 även innefatta en enhet, i vilken flöden från inloppsluftkanalen 3 och återföringsledningen 10 med hjälp av i ventilanordningen ingående ventiler selektivt kan sam- manföras till ett gemensamt utgående flöde som leds vidare i riktning mot motorns iuftintag 2.
Den uppfinningsenliga anordningen innefattar vidare ett generellt med 8 betecknat filter av regenererbar typ anordnat att uppfånga 10 15 20 25 30 35 524 706 partikelformiga beståndsdelar hos avgaserna. Detta filter 8 är här anordnat i avgasröret. Den uppfinningsenliga anordningen skulle istället för eller i kombination med ett i avgasröret 6 anordnat fil- ter kunna innefatta ett partikelfilter av regenererbar typ anordnat iåterföringsledningen.
Filtret 8 är av den typ som har sin regenerering baserad på tem- peraturberoende processer, varvid filtret 8 är så utformat att dess regenerering befrämjas av kemiska reaktioner involverande i avgaserna förekommande ämnen. Regenereringen av filtret är således beroende dels av temperaturen hos avgaserna från motorn och dels av sammansättningen hos dessa avgaser.
De kemiska reaktioner som befrämjar filtrets regenerering kan exempelvis befrämjas med hjälp av katalytiskt material integrerat i filtret 8, med hjälp av en uppströms filtret anordnad katalysator 7 eller med hjälp av en kombination av katalytiskt material integ- rerat i filtret 8 och en uppströms filtret anordnad katalysator 7.
Den uppfinningsenliga anordningen innefattar medel, företrädes- vis i form av en eller flera temperaturgivare 14, för registrering av temperaturen hos avgaserna från motorn. EGR-styranordningen 13 är härvid anordnad att tillföras temperaturinformation från nämnda temperaturregistreringsmedel 14 och styranordningen 13 är vidare anordnad att med hjälp av denna temperaturinformation och ventilanordningen 12 reglera förhållandet mellan till motor tillförd friskluft och återledda avgaser för åstadkommande av en med avseende på regenereringen av filtret 8 gynnsam samman- sättning hos avgaserna från motorn. Enligt uppfinningen regleras således avgassammansättningen genom en reglering, medelst ventilanordningen 12 och styranordningen 13, av förhållandet mellan till motor tillförd friskluft och återledda avgaser. Denna reglering anpassas i beroende av den registrerade av- gastemperaturen företrädesvis så att avgaserna får en samman- sättning som är sådan att en regenerering av filtret kan åstad- kommas med den för tillfället rådande temperaturnivån hos avga- serna. 10 15 20 25 30 35 7 Genom att utnyttja temperaturinformation från temperaturregist- reringsmedlet 14 kan EGR-systemet inte bara styras för optimal reduktion av NOX-emissioner utan även styras för uppnående av den för varje specifikt temperaturförhållande, med avseende på regenereringsprocesserna i filtret 8, mest gynnsamma samman- sättningen hos avgaserna uppströms filtret 8.
Temperaturregistreringsmedlet kan innefatta en temperatursen- sor 14 anordnad att mäta temperaturen hos avgaserna uppströms filtret 8, vid filtrets inlopp, inuti filtret 8 eller nedströms filtret 8.
Lämplig avgassammansättning, d v s lämpligt förhållande mellan tillförd friskluft och återledda avgaser, vid olika avgastemperatu- rer, exempelvis den avgassammansättning som erfordras för àstadkommande av regenereringen hos filter vid en specifik av- gastemperatur, kan exempelvis fastställas empiriskt.
Styranordningen 13 är hos den uppfinningsenliga anordningen företrädesvis anordnad att med hjälp av nämnda temperaturin- formation och ventilanordningen 12 reglera förhållandet mellan till motor tillförd friskluft och återledda avgaser för åstadkom- mande av ett för regenereringen av filtret 8 gynnsamt förhållande mellan NO, och sot hos avgaserna från motorn. l detta fall inne- fattar anordningen lämpligen ett medel 7 för omvandling av i av- gaserna förekommande NO till N02 som sedan får reagera med partikelformiga beståndsdelar avsatta på filtret 8. Genom en ök- ning av EGR-halten, d v s en ökning av förhållandet mellan åter- förda avgaser och tillförd friskluft, åstadkommes en minskning av NOX/sot-förhållandet hos avgaserna, och genom en minskning av EGR-halten, d v s en minskning av förhållandet mellan återförda avgaser och tillförd friskluft, åstadkommes en ökning av NOx/sot- förhållandet hos avgaserna.
Nämnda omvandlingsmedel kan utgöras av en uppströms filtret 8 anordnad katalysator 7, vilken katalysator är kapabel att om- vandla en del av i avgaserna naturligt förekommande NO till N02. annu. 10 15 20 25 30 35 524 706 Alternativt kan ett katalytiskt material kapabelt att omvandla NO till NO2 vara integrerat i filtret 8. Detta katalytiska material är lämpligen integrerat i filtret 8 genom att anordnas som en be- läggning på det i filtret ingående filtermaterialet. Då avgaserna passerar genom filtret 8 och kommer i kontakt med nämnda ka- talytiska material omvandlas en del av NO-innehàllet i avgaserna till NO2. Det är naturligtvis även möjligt att låta nämnda medel för omvandling av NO till NO2 innefatta såväl en uppströms filtret anordnad katalysator 7 som ett i filtret 8 integrerat katalytiskt material.
Vid en tillräcklig temperaturnivà och NO2-halt hos de avgaser som passerar genom filtret 8 uppkommer en reaktion mellan NO2 och på filtret avsatta, partikelformiga beståndsdelar resulterande i en antändning av de partikelformiga beståndsdelarna. På detta sätt sker en regenerering av filtret 8. Utan en sådan regenerering skulle filtret komma att sättas igen av uppfångade, partikelfor- miga beståndsdelar, vilket i sin tur skulle leda till en försämrad verkningsgrad hos motorn. ' l Fig 2 visas ett diagram illustrerande ett exempel på erfordrat förhållande mellan NOX och sot vid olika avgastemperaturer för ästadkommande av regenerering hos ett visst partikelfilter. l detta fall minskar det erfordrade NOx/sot-förhållandet med sti- gande temperatur hos avgaserna fram till cirka 300° C. Vid en avgastemperatur av cirka 300° C är det erfordrade NOX/sot-för- hållandet som lägst. Det erfordrade NOx/sot-förhållandet ökar sedan med stigande temperatur hos avgaserna då avgastempe- raturen överstiger cirka 300° C.
Katalysatorstrukturen hos katalysatorn 7 är lämpligen utformad så att ett lämpligt storytigt basmaterial, exempelvis en keramisk honeycomb-struktur, är belagt med det regelrätta katalysatorma- terialet, exempelvis en ädelmetall. Det katalytiska materialet hos katalysatorn 7 och/eller det katalytiska materialet hos filtret 8 som åstadkommer omvandling av NO till N02 innefattar lämpligen en platinametall, företrädesvis platina (Pt). 10 15 20 25 30 35 524 706 Den ovan beskrivna anordningen fungerar på följande vis: när motorn är igång anländer avgaser enligt pilen 20 till katalysatorn 7 och filtret 8. Avgaserna passerar genom katalysatorn 7 där en del av NO-innehàllet i avgaserna omvandlas katalytiskt till N02.
Efter att ha passerat katalysatorn 7 fortsätter avgaserna in i filt- ret 8 och befrias därvid från partikelformiga beståndsdelar. Filtret 8 är höggradigt effektivt för filtreringsändamål och förmår typiskt avlägsna över 90% av de partikelformiga beståndsdelarna från avgaserna. Dessa beståndsdelar avsätts på filtermaterialet. Fil- termaterialet kommer att uppvärmas som en konsekvens av värmet i avgaserna. Denna förhöjda temperatur är gynnsam för regenereringen av filtret, d v s förbränningen av däri avsatta par- tikelformiga beståndsdelar. Av avgaserna till filtret medfört N02 reagerar med partikelformiga beståndsdelar som avsatts på filt- ret. Detta ger, under förutsättning att NOX/sot-förhållandet hos avgaserna är lämpligt anpassat med avseende på den rådande avgastemperaturen, upphov till en automatisk regenerering av filtret. Genom temperaturavkänning kan målinriktad reglering av NOX/sot-förhållandet till ett optimum erhållas. Det påtalas i sam- manhanget att regenereringen av filtret 8 kan ske såväl kontinu- erligt som intermittent.
Uppfinningen har ovan beskrivits i samband med en föredragen tillämpning där regleringen av förhållandet mellan till motor till- förd friskluft och återledda avgaser anpassas i beroende av den registrerade avgastemperaturen så att avgaserna får en sam- mansättning som är sådan att en regenerering av filtret àstadkommes med den för tillfället rådande temperaturnivån hos avgaserna. Uppfinningen är dock även tillämplig i sådana fall där motorns bränsle är tillfört ett additiv som åstadkommer en sänk- ning av den temperatur vid vilken i filtret avsatt sot antänds och förbränns, d v s vid tillämpning av så kallad "Fuel Born Catalyst".
Nämnda additiv utgörs exempelvis av cerium eller järn eller blandningar baserade på dessa ämnen. l detta fall regleras för- hållandet mellan till motor tillförd friskluft och återledda avgaser så att sotinnehållet i avgaserna reduceras, d v s EGR-halten re- un... 10 15 20 25 30 35 524 706 10 duceras, då den registrerade avgastemperaturen är så låg att någon antändning och förbränning av i filtret avsatt sot ej kan ske. Härigenom förhindras att filtret sätts igen. Då den registre- rade avgastemperaturen är så hög att antändning och förbrän- ning av i filtret avsatt sot kan komma till stånd ökas EGR-halten, vilket innebär att sotinnehållet i avgaserna ökas. l detta fall re- gleras således EGR-halten som funktion av den registrerade av- gastemperaturen så att sotladdningen i filtret hålls på en lämplig mva.
Filtret 8 innefattar ett mot höga temperaturer beständigt material med god filtrerande förmåga. Som exempel må nämnas att kera- miska material, mineralfibrer och metalliska fibrer kan nyttjas.
Det valda materialet måste tåla de höga temperaturer, som kan uppstå vid regenereringen av filtret.
Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen innefattar filt- ret 8 ett katalytiskt material kapabelt att sänka den temperatur vid vilken i filtret avsatta, partikelformiga beståndsdelar antänds och förbränns. Detta material kan innefatta silvervanadat, såsom beskrivs i patentskriften US 4455393, eller vanadinoxid, såsom beskrivs i patentskriften US 4902487, eller en blandning av en platinametall och en alkalisk jordartsmetalloxid, såsom beskrivs i patentskriften EP 0160482 B1, eller en blandning av lantan, ce- sium och vanadinpentoxid, såsom beskrivs i patentskriften US 4902487. Härigenom erhålls en ytterligare förbättring av beting- elserna för regenereringsprocessen i filtret.
Uppfinningen har speciell fördel vid dieselmotorer och särskilt vid dieselmotorer av överladdad typ. Det påpekas dock att uppfin- ningen också kan komma väl till användning vid andra motorty- per. Vidare fungerar uppfinningen oberoende av om motorn är överladdad eller ej, d v s om motorns lufttillförsel är forcerad el- ler genererad av sugning p g a kolvrörelser i motorn. Skulle mo- torn ifråga vara överladdad bör avgasåterföringsledningen vara ansluten till luftinloppskanalen på sugsidan av överladdningsen- heten, såsom illustreras i Fig 1. 10 524 706 - . . . .. 11 Det påpekas att den uppfinningsenliga anordningen kan applice- ras vid motorn redan i anslutning till dess tillverkning, men det är också möjligt att i efterhand applicera anordningen vid en redan använd motor. Ett befintligt EGR-system behöver endast kom- pletteras med en temperatursensor för att möjliggöra en realise- ring av den uppfinningsenliga lösningen.
Uppfinningen är givetvis inte på nàgot sätt begränsad till de ovan beskrivna föredragna utföringsformerna, utan en mängd möjlig- heter till modifikationer därav torde vara uppenbara för en fack- man på området, utan att denne för den skull avviker från uppfin- ningens grundtanke sådan denna definieras i bifogade patent- krav.

Claims (2)

10 15 20 25 30 35 n.. - - ø . . - . . ~ n . - - . - » .- PATENTKRAV
1. Anordning för rening av avgaser hos en förbränningsmotor (1), innefattande en inrättning (30) för återföring av avgaser från motorn till dess luftintag (2), en av en styranordning (13) styrd ventilanordning (12) för reglering av förhållandet mellan till motor tillförd friskluft och àterledda avgaser, ett regene- rerbart filter (8) anordnat att uppfànga partikelformiga be- ståndsdelar hos avgaserna samt medel (14) för registrering av temperaturen hos avgaserna från motorn, varvid styranord- ningen (13) är anordnad att tillföras temperaturinformation från nämnda temperaturregistreringsmedel (14), känneteck- _n_a_d_ därav, att styranordningen (13) är anordnad att med hjälp av nämnda temperaturinformation och ventilanordningen (12) reglera förhållandet mellan till motor tillförd friskluft och åter- ledda avgaser för åstadkommande av ett för regenereringen av filtret (8) gynnsamt förhållande mellan NOX och sot hos av- gaserna från motorn. . Anordning enligt krav 1, kännetecknad därav, att styranord- ningen (13) är anordnad att med hjälp av nämnda tempera- turinformation och ventilanordningen (12) reglera förhållandet mellan till motor tillförd friskluft och återledda avgaser så att en regenerering av filtret (8) kommer till stånd med den rå- dande temperaturnivån hos avgaserna. . Anordning enligt krav 1 eller 2, kännetecknad därav, att an- ordningen innefattar medel (7) för omvandling av i avgaserna förekommande NO till N0
2. . Anordning enligt krav 3, kännetecknad därav, att nämnda omvandlingsmedel innefattar en uppströms filtret (8) anordnad katalysator (7) kapabel att omvandla NO till N02. . Anordning enligt krav 3 eller 4, kännetecknad därav, att nämnda omvandlingsmedel innefattar ett katalytiskt material 10 15 20 25 30 35 524 706 ="=":= fæsxj -' a u o - ~ . - . ~ ø o n » o . » . .- 13 kapabelt att omvandla NO till N02, vilket material är integrerat i filtret (8). . Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad därav, att filtret (8) innefattar ett katalytiskt material kapabelt att sänka den temperatur vid vilken i filtret avsatta, partikel- formiga beståndsdelar antänds och förbränns. . Förfarande för reglering av förhållandet mellan tillförd friskluft och återledda avgaser hos en förbränningsmotor (1) som in- nefattar en inrättning (30) för återföring av avgaser från mo- torn till dess luftintag (2), en av en styranordning (13) styrd ventilanordning (12) för reglering av förhållandet mellan till motor tillförd friskluft och återledda avgaser samt ett regene- rerbart filter (8) anordnat att uppfånga partikelformiga be- ståndsdelar hos avgaserna, varvid temperaturen hos avga- serna från motorn registreras och styranordningen (13) tillförs information avseende nämnda temperatur, kännetecknat därav, att styranordningen (13) med hjälp av nämnda temperaturinformation och ventilanordningen (12) reglerar förhållandet mellan till motor tillförd friskluft och återledda avgaser för åstadkommande av ett för regenereringen av filtret (8) gynnsamt förhållande mellan NO, och sot hos avgaserna från motorn. . Förfarande enligt krav 7, kännetecknad därav, att styranord- ningen (13) med hjälp av nämnda temperaturinformation och ventilanordningen (12) reglerar förhållandet mellan till motor tillförd friskluft och återledda avgaser så att en regenerering av filtret (8) kommer till stånd med den rådande temperaturni- vån hos avgaserna. . Användning av en anordning enligt något av kraven 1-6 för rening av avgaser från en dieselmotor.
SE0201647A 2002-06-03 2002-06-03 Anordning och förfarande för rening av avgaser samt användning av anordningen vid en diselmotor SE524706C2 (sv)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0201647A SE524706C2 (sv) 2002-06-03 2002-06-03 Anordning och förfarande för rening av avgaser samt användning av anordningen vid en diselmotor
US10/516,790 US7334397B2 (en) 2002-06-03 2003-05-26 Regulation method and a device for exhaust gas purification
PCT/SE2003/000848 WO2003102391A1 (en) 2002-06-03 2003-05-26 A regulation method and a device for exhaust gas purification
AU2003244274A AU2003244274A1 (en) 2002-06-03 2003-05-26 A regulation method and a device for exhaust gas purification
EP03756135A EP1549837A1 (en) 2002-06-03 2003-05-26 A regulation method and a device for exhaust gas purification

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0201647A SE524706C2 (sv) 2002-06-03 2002-06-03 Anordning och förfarande för rening av avgaser samt användning av anordningen vid en diselmotor

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE0201647D0 SE0201647D0 (sv) 2002-06-03
SE0201647L SE0201647L (sv) 2003-12-04
SE524706C2 true SE524706C2 (sv) 2004-09-21

Family

ID=20288026

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0201647A SE524706C2 (sv) 2002-06-03 2002-06-03 Anordning och förfarande för rening av avgaser samt användning av anordningen vid en diselmotor

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7334397B2 (sv)
EP (1) EP1549837A1 (sv)
AU (1) AU2003244274A1 (sv)
SE (1) SE524706C2 (sv)
WO (1) WO2003102391A1 (sv)

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2268611T3 (es) * 2004-04-21 2007-03-16 C.R.F. Societa Consortile Per Azioni Motor diesel turboalimentado con sistema de recirculacion de gases de escape de "largo recorrido".
JP2006022770A (ja) 2004-07-09 2006-01-26 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
DE102004040893A1 (de) * 2004-08-24 2006-03-02 Bayerische Motoren Werke Ag Abgasturbolader
DE102004044893A1 (de) * 2004-09-14 2006-03-30 Volkswagen Ag Abgasrückführeinrichtung und Verfahren zum Betrieb einer Abgasrückführeinrichtung
DE102004044895A1 (de) * 2004-09-14 2006-03-30 Volkswagen Ag Abgasrückführeinrichtung und Verfahren zum Betreiben der Abgasrückführeinrichtung
US7117843B2 (en) * 2004-10-07 2006-10-10 International Engine Intellectual Property Company, Llc Emission reduction in a diesel engine using an alternative combustion process and a low-pressure EGR loop
ES2280934T3 (es) 2004-12-30 2007-09-16 C.R.F. Societa' Consortile Per Azioni Dispositivo para impartir un movimiento de rotacion al flujo de aire alimentado a un motor de combustion interna turboalimentado.
JP4225322B2 (ja) * 2006-01-27 2009-02-18 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気還流装置
FR2897654A1 (fr) * 2006-02-20 2007-08-24 Renault Sas Procede et dispositif de regeneration du filtre a particules d'un moteur a combustion interne.
US7654085B2 (en) * 2006-08-28 2010-02-02 Elijah Dumas System of an induced flow machine
FR2910058B1 (fr) 2006-12-14 2011-03-04 Renault Sas Procede de limitation de bruit d'admission d'air produit a la fin de la regeneration du systeme de post-traitement des gaz d'echappement
US20080155972A1 (en) * 2006-12-28 2008-07-03 James Joshua Driscoll Exhaust treatment system
KR20090116717A (ko) * 2007-02-05 2009-11-11 보르그워너 인코퍼레이티드 터보차저
JP4844467B2 (ja) * 2007-05-07 2011-12-28 日産自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US8082730B2 (en) * 2008-05-20 2011-12-27 Caterpillar Inc. Engine system having particulate reduction device and method
FR2943385B1 (fr) * 2009-03-19 2014-07-18 Renault Sas Dispositif et procede de commande de l'injection de carburant dans un moteur en fonction du taux de recirculation partielle des gaz d'echappement
US8513153B2 (en) * 2009-04-22 2013-08-20 Uto Environmental Products Limited Fuel additive
US8250866B2 (en) * 2009-07-30 2012-08-28 Ford Global Technologies, Llc EGR extraction immediately downstream pre-turbo catalyst
US20110041483A1 (en) * 2009-08-21 2011-02-24 Caterpillar Inc. Method of controlling fuel in an exhaust treatment system implementing temporary engine control
US8635852B2 (en) * 2009-09-29 2014-01-28 Ford Global Technologies, Llc Exhaust treatment system for internal combustion engine
US20120266594A1 (en) * 2009-12-22 2012-10-25 Borgwarner Inc. Internal combustion engine
US8230675B2 (en) * 2010-01-08 2012-07-31 Ford Global Technologies, Llc Discharging stored EGR in boosted engine system
CL2010000035A1 (es) 2010-01-19 2014-07-11 Masteridea S A Sistema de fotosintesis artificial que neutraliza elementos nocivos provenientes de cualquier tipo de combustion que comprende una camara principal y una camara secundaria unidas entre si por un tubo; proceso de fotosintesis artificial.
SE535342C2 (sv) * 2010-08-31 2012-07-03 Scania Cv Ab Förfarande och system för regenerering av ett partikelfilter i en avgasreningsprocess vid en förbränningsmotor
US11131260B2 (en) 2017-08-14 2021-09-28 Carrier Corporation Transport refrigeration system and method of regenerating a diesel particulate filter

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4835963A (en) * 1986-08-28 1989-06-06 Allied-Signal Inc. Diesel engine particulate trap regeneration system
DE3909932A1 (de) 1989-03-25 1990-09-27 Daimler Benz Ag Verfahren zur regeneration eines in der abgasleitung einer aufgeladenen brennkraftmaschine angeordneten partikelfilters
US6062026A (en) * 1997-05-30 2000-05-16 Turbodyne Systems, Inc. Turbocharging systems for internal combustion engines
US5771868A (en) * 1997-07-03 1998-06-30 Turbodyne Systems, Inc. Turbocharging systems for internal combustion engines
SE519922C2 (sv) * 1998-12-07 2003-04-29 Stt Emtec Ab Anordning och förfarande för avgasrening samt användning av anordningen
DE19926138A1 (de) * 1999-06-09 2000-12-14 Volkswagen Ag Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen des Abgases einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Diesel-Brennkraftmaschine
US6301888B1 (en) 1999-07-22 2001-10-16 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The Environmental Protection Agency Low emission, diesel-cycle engine
JP3549779B2 (ja) * 1999-09-17 2004-08-04 日野自動車株式会社 内燃機関
JP3700056B2 (ja) * 2000-02-16 2005-09-28 トヨタ自動車株式会社 排気ガス浄化方法
JP3714252B2 (ja) * 2000-03-29 2005-11-09 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気ガス浄化装置
DE50001415D1 (de) * 2000-11-03 2003-04-10 Ford Global Tech Inc Verfahren zur Regeneration des Partikelfilters eines Dieselmotors
ITTO20010786A1 (it) * 2001-08-03 2003-02-03 Fiat Ricerche Metodo di autoinnesco della rigenerazione di un filtro particolato per un motore diesel ad iniezione diretta provvisto di un impianto di ini
JP2003293796A (ja) * 2002-03-29 2003-10-15 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の吸気制御装置
JP2004176663A (ja) * 2002-11-28 2004-06-24 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の排気浄化装置
US6981370B2 (en) * 2002-12-03 2006-01-03 Caterpillar Inc Method and apparatus for PM filter regeneration

Also Published As

Publication number Publication date
WO2003102391A1 (en) 2003-12-11
SE0201647L (sv) 2003-12-04
US20050172613A1 (en) 2005-08-11
AU2003244274A1 (en) 2003-12-19
SE0201647D0 (sv) 2002-06-03
EP1549837A1 (en) 2005-07-06
US7334397B2 (en) 2008-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE524706C2 (sv) Anordning och förfarande för rening av avgaser samt användning av anordningen vid en diselmotor
SE519922C2 (sv) Anordning och förfarande för avgasrening samt användning av anordningen
CN102057138B (zh) 集尘过滤器的再生方法及***
US5671600A (en) Method of reducing the NOx emission of a supercharged piston-type internal combustion engine
CN1261681C (zh) 用于发动机的排气净化设备及其方法
US7159393B2 (en) Device for exhaust gas purification
US10415513B2 (en) EGR system with particle filter and wastegate
CN102933805B (zh) 废气净化***
CN101806236B (zh) 微粒物质保持***及其运转方法
US7107764B1 (en) Exhaust treatment system
US7805926B2 (en) Exhaust treatment system having an acidic debris filter
US7278411B1 (en) Flow sensor
JP2011132947A (ja) エミッションコントロールの方法および装置
CN109477414A (zh) 用于内燃机的废气再处理的方法和设备
CN1942660A (zh) 用于内燃机的废气控制装置和废气控制方法
US5950420A (en) Method and arrangement for controlling exhaust emissions from an internal combustion engine
CN103527290A (zh) 用于提高scr操作的***和方法
US20070068141A1 (en) Exhaust treatment system
CN101929380B (zh) 检测微粒过滤器内的微粒物质负载密度
CN103527331A (zh) 控制后处理***预热的方法
SE530582C2 (sv) Arrangemang och metod hos en överladdad förbränningsmotor
US20080078170A1 (en) Managing temperature in an exhaust treatment system
SE524181C2 (sv) Metod för regenerering av ett partikelfilter samt fordon i vilket en sådan metod utnyttjas
CN112739891B (zh) 通过再生策略改善废气处理的方法和汽油发动机总成
CN102733910A (zh) 用于控制颗粒过滤器再生的方法和装置

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed