SE531257E - Sätt och anordning för regenerering av partikelfilter jämte fordon - Google Patents

Description

Föreliggande uppfinning hänför sig till ett sätt för att regenerera ett partikelfilter enligt den inledande delen av bifogat patentkrav 1. Uppfinningen hänför sig vidare till en anordning enligt den inledande delen av bifogat patentkrav 8, och dessutom till ett fordon enligt bifogat patentkrav 15.

Känd teknik Då det gäller utsläpp av bl a NOx och partiklar från förbränningsmotorer, exempelvis dieselmotorer, kan en allt strängare emissionslagstiftning förväntas och bl a dieselmotorer måste härvid göras allt renare i detta hänseende. Ett känt sätt att reducera partikelemission är att applicera partikelfilter i motorns avgassystem. Ett problem är härvid att fortlöpande regenerera sådana filter för att återställa dess reningskapacitet, vilket sker genom fortlöpande regenerering av filtret på så sätt att partiklar, som fastnat i filtret, bränns bort. Vid de flesta driftsfall torde filtret kontinuerligt kunna regenereras på detta sätt under motorns normala drift förutsatt att temperaturen hos avgaserna är tillräckligt hög och en oxiderande gas, såsom syre eller NO2, finns till-gänglig. Det förekommer också att temperaturen hos avgaserna från motorn höjs pe-riodvis för att effektivare bränna bort partiklar i filtret. Vid vissa driftsfall kan dock denna regenererings-/förbränningsprocess vara långsam och otillräcklig och en be-tydande mängd partiklar kan finnas ackumulerad i filtret då motorn stängs av. Detta medför bl a en förhöjd mottrycksnivå vid återstart av motorn och kan även medföra en förhöjd emission som resultat.

U ppfinningens ändamål Föreliggande uppfinning har till ändamål att erbjuda en lösning på ovan relaterade problem.

Sammanfattning av uppfinningen Detta ändamål uppnås med ett sätt, en anordning och ett fordon uppvisande särdrag enligt bifogade patentkrav 1, 8 och 15, respektive. Ytterligare fördelar uppnås genom vad som specificeras i respektive beroende patentkrav.

Kort beskrivning av ritningen I det följande beskrivs uppfinningen närmare i form av utföringsexempel i anslutning till bifogade ritning, där Fig. 1 schematiskt visar alternativa utföringsformer av en anordning för regenerering av ett partikelfilter enligt uppfinningen.

Beskrivning av utföringsexempel I fig. 1 visas schematiskt en förbränningsmotor 1 i ett fordon, exempelvis en diesel-motor i en lastbil eller en buss, anordnad att matas med luft, via ett luftfilter 2 och en överiacklnmgskompressor 3. Nedströms kompressorn 3 är anordnad en laddluft-kylare 4 för kylning av luften innan den tillförs motorns inloppsrör och dess cylindrar 1'. Avgaserna från motorns cylindrar T, sex till antalet i det visade exemplet, är avsedda att via en avgasturbin 6 passera ett partikelfilter 7, i vilket partiklar i avgaserna är avsedda att fastna, innan de leds vidare till en ljuddämpare (ej visad) och ut till omgivningen. Motorn innefattar även ett EGR-system för återföring av avgaser till dess inloppsrör, varvid en EGR-ventil 5 utnyttjas för reglering av mängden avgaser som ska återföras till motorns inloppsrör. EGR-systemet innefattar även en EGR-kylare 4' för kylning av de återförda avgaserna innan dessa blandas med ladd-luften nedströms laddluftkylaren 4.

Gasflödesalstrande organ 8, exempelvis elektriska fläktanordningar eller pumpanordningar, är anordnade uppströms partikelfiltret 7 och är anordnade att åtminstone vid avstängd motor tillföra partikelfiltret 7 ett med en pil 8' markerat flöde av en oxiderande gas, företrädesvis luft, för att underhålla oxidation av i partikelfiltret efter motorns avstängning förefintliga partiklar för att på detta sätt fortsätta regenereringen av partikelfiltret.

Enligt föredragna utföringsformer är gasflödet till partikelfiltret 7 avsett att medelst för ändamålet lämpliga anordningar 8" kontrolleras och styras, så att gasflödet är tillräckligt stort för att efter motorns avstängning underhålla oxidationen av partiklar i partikelfiltret och samtidigt är så ringa att en ringa, minimal kylande effekt på partikelfiltret utövas medelst gasflödet.

Sagda styrning kan exempelvis ske genom anordningar 9 för styrning av sagda gasflödesalstrande organ, exempelvis elektriska fläktanordningars eller pumpanord-ningars motor 10 för styrning av den gasframdrivande kapaciteten hos sagda gasflödesalstrande organ.

Enligt föredragna utföringsformer förefinns anordningar, exempelvis elektriska fläktanordningar eller pumpanordningar 8, för att tillföra den oxiderande gasen uppströms partikelfiltret och härvid trycka gasen genom filtret. Särskilt föredraget är att tillföra den oxiderande gasen via motorn 1, exempelvis såsom schematiskt visas i fig. 1. En viss gasström kan passera genom motorn även då denna är avstängd, varvid viss förvärmning av den oxiderande gasen kan ske i den nyligen avstängda motorn. Alternativt kan fläktanordningarna eller pumpanordningarna anslutas till motorns avgasledning uppströms partikelfiltret 7 mellan detta och avgasturbinen 6, exempelvis såsom schematiskt visas i fig. 1 med streckade linjer.

Enligt en annan utföringsform, vilken även kan tänkas användas i kombination med exempelvis fläktanordningar eller pumpanordningar, används som gasflödesalstran de organ en internt hos fordonet förefintlig källa 11, streckat markerad i fig. 1, av under tryck ackumulerad oxiderande gas, exempelvis luft. En sådan källa kan vara tryckluftsbehållare ingående i fordonets bromssystem, från vilken källa luft kan er-hållas för utnyttjande enligt uppfinningen. Även för en sådan typ av källa förefinns företrädesvis lämpligen anordningar 11', exempelvis ett ventilarrangemang, för styrning av gasflödet 8' till partikelfiltret 7. Enligt en sådan tillämpning är bromssyste-mets tryckluftsbehållare avsedd att, företrädesvis styrt vad avser luftflöde, tömmas genom partikelfiltret 7.

Tillika enligt föredragna utföringsformer förefinns en backventilanordning 12 uppströms eller nedströms de gasflödesalstrande organen anordnade att förhindra att avgaser eller luft strömmar genom fläktanordningarna, pumpanordningarna eller liknande då motorn är igång.

Lämpliga gasflöden är för tillämpning av uppfinningen ca 1-10 liter gas per minut och liter filtervolym. Härvid kan gasflödet sålunda tillåtas variera inom förhållande-vis vida gränser, såväl vad avser nivå hos flödets storlek i sig men även över tiden från start av regenereringen, företrädesvis direkt efter motorns avstängning, till dess att temperaturen i partikelfiltret sjunkit under en kritisk nivå vid vilken oxidation av partiklar i filtret i huvudsak upphör. Enligt föredragna utföranden används ett kon-stant gasflöde men under en förutbestämd tid. Utföringsformer kan sålunda också tänkas där gasflödet successivt minskar eller ökar under den förutbestämda tiden.

Lämplig tid för att tillföra partikelfiltret flödet av oxiderande gas är i många fall upp till ca 5-20 minuter efter det att motorn stängts av.

Partikelfiltrets temperatur sjunker successivt under tillförandet av gasflödet Under en viss temperatur avstannar oxidationen av partiklar i filtret. Ett katalytiskt filter tillåter lägre temperaturnivåer för upprätthållande av sådan oxidation. I många fall torde processen även vid ett katalytiskt filter avstanna vid ca 150°C, varför det ej är ändamålsenligt att fortsätta gastillförseln under denna temperatur hos partikelfiltret.

Enligt ett i vissa fall föredraget utförande förefinns härvid temperaturkännande organ 7' för avkänning av partikelfiltrets temperatur samt för att avge signal till en styrenhet 7" anordnad att vid en förutbestämd sålunda avkänd temperatur, företrädesvis ca 150°C, avge signal för avstängning av sagda gasflödesalstrande organ 8, varvid flödet av oxiderande gas är avsett att upphöra, vid vilken förutbestämda temperatur oxidationsprocessen väsentligen avstannar. Styrenheten 7" kan vara anordnad att påverka förefintliga styranordningar 8", 9,11' för sagda gasflödesalstrande organ eller utgöra en del av sådana styranordningar.

Sättet liksom funktionen hos anordningen och fordonet enligt uppfinningen torde i väsentlig och tillräcklig omfattning ha framgått ovan.

Genom att efter det att motorn stängts av, varvid sålunda partiklar ackumulerade i partikelfiltret under den gängse fortlöpande regenereringen definitivt ej oxideras på gängse sätt, tillföra oxiderande gas, exempelvis luft, till partikelfiltret medelst sär-skilda för ändamålet avsedda arrangemang då partikelfiltret fortfarande har hög temperatur, kan en kompletterande regenerering ske, varvid bl a en lägre mottrycksnivå vid återstart åstadkommes, vilket sålunda medför lägre emissionsgrad vid sagda återstart.

Genom att avpassa, styra, gasflödet så att oxidation av partiklarna sker samtidigt som avkylning av partikelfiltret minimeras kan fullständigast möjliga regenerering under i övrigt rådande betingelser uppnås.

Genom att tillföra den oxiderande gasen via motorn utnyttjas motorns värmeinnehåll för en förvärmning av den oxiderande gasen, vilket reducerar gasens kylande verkan i partikelfiltret. Det är nämligen, såsom nämnts, möjligt att trycka eller suga en viss luftström genom motorn även då denna är avstängd.

Ovan har uppfinningen beskrivits i anslutning till utföringsexempel och föredragna utföringsformer. Naturligtvis kan fler utföringsformer liksom mindre förändringar och kompletteringar tänkas utan att den grundläggande uppfinningstanken frångås.

Sålunda kan gasflödesalstrande organ 13 anordnas nedströms partikelfiltret, anting-en separat eller såsom en kombination med uppströms anordnade organ 8 eller annan källa 11 för oxiderande gas, varvid medelst de nedströms anordnade organen oxiderande gas, exempelvis luft, är avsedd att sugas genom partikelfiltret. Föredraget är även i detta fall att oxiderande gas tillförs partikelfiltret via motorn.

Utföringsformer kan också, som nämnts, tänkas där oxiderande gas tillförs medelst en kombination av fläktanordningar, pumpanordningar eller liknande 8 och en källa 11 med under tryck ackumulerad gas.

Uppfinningen skall således ej anses begränsad till ovan angivna utföringsformer utan kan varieras inom sin av bifogade patentkrav angivna ram.

Claims (15)

1. Sätt för regenerering av ett partikelfilter för ett fordons förbränningsmotors avgaser, kännetecknat av steget att - efter motorns (1) avstängning tillföra partikelfiltret (7) ett flöde (8') av oxiderande gas för att oxidera i partikelfiltret (7) förefintliga partiklar.

2. Sätt enligt krav 1, kännetecknat av steget att styra gasflödet (8') till att vara tillräckligt stort för att underhålla oxidation av partiklar i partikelfiltret och samtidigt så ringa att endast en ringa kylande effekt på partikelfiltret utövas, exempelvis till att vara av storleksordningen 1-10 liter gas per minut och liter partikelifltervolym samt att företrädesvis upprätthålla gasflödet under en förutbestämd tidsperiod efter motorns avstängning, exempelvis under ca 5-20 minuter, efter vilken tidsperiod oxidation av partiklarna väsentligen avstannat.

3. Sätt enligt krav 1 eller 2, kännetecknat av stegen att - avkänna temperaturen i partikelfiltret (7) och, - avstänga gasflödet då temperaturen sjunkit till en förutbestämd sålunda avkänd temperatur, vid vilken oxidation av partiklarna väsentligen avstannar, exempelvis vidcal50°C.

4. Sätt enligt krav 1, 2 eller 3, kännetecknat av steget att som oxiderande gas tillföra luft

5. Sätt enligt krav 1,2,3 eller 4, kännetecknat av steget att tillföra oxiderande gas via motorn.

6. Sätt enligt något av föregående krav, kännetecknat av att oxiderande gas tillförs medelst gasflödesalstrande organ (8), exempelvis elektriska fläktanordningar eller pumpanordningar (8,13).

7. Sätt enligt något av föregående krav, kännetecknat av att oxiderande gas tillförs medelst en gasflödesalstrande organ innefattande en källa (11) med av under tryck ackumulerad gas, exempelvis som luft från fordonets bromssystems tryckluftsbehållare, vilken företrädesvis styrt, tömmes, åtminstone delvis, genom partikelfiltret (7).

8. Anordning för regenerering av ett partikelfilter för ett fordons förbränningsmotors avgaser, kännetecknad av gasflödesalstrande organ (8,8", 9,10,11,11', 13) för att efter motorns (1) avstängning tillföra partikelfiltret (7) ett flöde (8') av oxiderande gas för att oxidera i partikelfiltret (7) förefintliga partiklar.

9. Anordning enligt krav 8, kännetecknad av anordningar (7', 7", 8", 9,10,11') för att styra gasflödet till att vara tillräckligt stort för att underhålla oxidation av partiklar i partikelfiltret (7) och samtidigt så ringa att endast en ringa kylande effekt på partikelfiltret (7) utövas, exempelvis till att vara av storleksordningen 1-10 liter gas per minut och liter partikelifltervolym samt att företrädesvis upprätthålla gasflödet under en förutbestämd tidsperiod efter motorns avstängning, exempelvis under ca 5-20 minuter, efter vilken tidsperiod oxidation av partiklarna väsentligen avstannat.

10. Anordning enligt krav 8 eller 9, kännetecknad av att temperaturkännande organ (7') förefinns för att avkänna partikelfiltrets temperatur samt för att avge signal till en styrenhet (7") anordnad att vid en förutbestämd sålunda avkänd temperatur, vid vilken oxidation av partiklarna väsentligen avstannar, exempelvis ca 150°C, avge signal för avstängning av gasflödet.

11. Anordning enligt krav 8,9 eller 10, kännetecknad av att den oxiderande gasen är luft.

12. Anordning enligt krav 8,9,10 eller 11, kännetecknad av anordningar (8,8", 9, 10,11,11', 13) för att tillföra oxiderande gas via motorn.

13. Anordning enligt krav 8,9,10,11 eller 12, kännetecknad av att gasflödesalstrande organ, exempelvis elektriska flälctanordningar eller pumpanordningar (8,13) förefinns anordnade för att tillföra partikelfiltret (7) oxiderande gas.

14. Anordning enligt krav 8,9,10,11,12 eller 13, kännetecknad av att gasflödesalstrande organ innefattande en källa (11) av under tryck ackumulerad oxiderande gas förefinns anordnade för att tillföra partikelfiltret (7) oxiderande gas, exempelvis luft från fordonets bromssystems tryckluftbehållare, vilken företrädesvis styrt, är anordnad att, åtminstone delvis, tömmas genom partikelfiltret.

15. Fordon, exempelvis en lastbil eller en buss, kännetecknat av en anordning enligt något av kraven 8-14.