SE536026C2 - Förfarande och system för avgasrening - Google Patents

Abstract

l0 26 SAMANDRAG Föreliggande uppfinning hänför sig till ett förfarande vidregenerering av ett partikelfilter (202) vid enförbranningspröcess, varvid namnda partikelfilter (202) arinrattat för behandling av avgaser resulterande från enförbranning vid en förbranningsmötör (l0l). Förfarandeinnefattar att, nar åtminstone en àtgard för att höjatemperaturen för namnda partikelfilter (202) ar aktiverad,bestamma en temperatur för namnda partikelfilter (202),jamföra namnda bestamda temperatur med en första temperaturoch avbryta namnda àtgard för att höja temperaturen för namndapartikelfilter (202) nar namnda bestamda temperatur understiger namnda första temperatur. Fig. 5

Description

535 D26 Vid förbränningsmotorns bränsles förbränning i cylindrarna bildas sotpartiklar. Partikelfilter används för 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 tvâ olika sätt. Dels kan regenerering ske genom s.k. syre(O2)-baserad regenerering, även kallad aktiv regenerering. 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) överhuvudtaget 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 med vilken filtret töms, kan uppnås vid betydligt lägre temperaturer.

När filtret är fyllt med sot bestämmer vanligtvis fordonets styrsystem, t.ex. med hjälp av tillämplig algoritm, lämplig tidpunkt för regenerering av partikelfiltret genom passiv regenerering. När sedan sotlasten i filtret har minskat till önskad nivå anses regenereringen vara klar. Eftersom regenereringen är temperaturberoende vidtas åtgärder i 536 026 styrningen av förbränningsmotorn för att höja avgastemperaturen och därmed erhålla en snabbare regenerering.

Dylika åtgärder för att höja avgastemperaturen medför dock en kostnad i form av bränsleförbrukning. Om avgastemperaturen inte kan höjas till nivåer där den passiva regenereringen går att utföra med önskad hastighet kan fordonet framföras med temperaturhöjande åtgärder aktiverade under lång tid, vilket kan få stora kostnader för ökad bränsleförbrukning som följd.

Således existerar det ett behov av en förbättrad lösning för regenerering av partikelfilter, där dylika situationer kan undvikas.

Sammanfattning av uppfinningen Det är ett syfte med föreliggande uppfinning att tillhandahålla ett förfarande för regenerering av partikelfilter på ett effektivt sätt. Detta syfte uppnås genom ett förfarande enligt den kännetecknande delen av patentkrav l.

Föreliggande uppfinning hänför sig till ett förfarande vid regenerering av ett partikelfilter vid en förbränningsprocess, varvid nämnda partikelfilter är inrättat för behandling av avgaser resulterande från en förbränning vid en förbränningsmotor. Förfarande innefattar att, när åtminstone en åtgärd för att höja temperaturen för nämnda partikelfilter är aktiverad, bestämma en temperatur för nämnda partikelfilter, jämföra nämnda bestämda temperatur med en första temperatur och avbryta nämnda åtgärd för att höja temperaturen för nämnda partikelfilter när nämnda bestämda temperatur understiger nämnda första temperatur.

De en eller flera temperaturhöjande åtgärder som vidtas vid regenerering av partikelfilter innebär vanligtvis att 535 G26 fordonets bränsleförbrukning ökar avsevärt. Enligt föreliggande uppfinning avbryts temperaturhöjande åtgärder när filtertemperaturen, trots pågående åtgärder, fortfarande är alltför låg för att önskad regenereringshastighet ska erhållas. Enligt föreliggande uppfinning kan således bränsle sparas vid situationer där ingen regenerering sker, eller vid situationer där regenerering sker med en så pass låg hastighet att den ökade bränsleförbrukningen inte kan motiveras.

Regenereringsprocessen kan t.ex. avse regenerering av partikelfilter vid fordon. Fordon kan framföras på ett sådant sätt att avgastemperaturen vid passiv regenerering inte kan höjas till nivåer där den passiva regenereringen sker med önskad hastighet. Detta resulterar i att fordonet kan framföras med temperaturhöjande åtgärder väldigt länge och ofta samtidigt som den passiva regenereringen i princip är obefintlig. Detta är mycket kostsamt i bränsleförbrukningshänseende och föreliggande uppfinning kan undvika dylika situationer.

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. 535 026 Fig. 3 visar ett exempel på regenererings- (sotutbrännings-) hastigheten som funktion av sotmängd i partikelfiltret, och dess temperaturberoende.

Fig. 4 visar temperaturberoendet för oxidation av kväveoxid till kvävedioxid i en oxidationskatalysator.

Fig. 5 visar schematiskt ett förfarande enligt en exempelutföringsform av föreliggande uppfinning.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer Fig. la 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, lO 535 026 och beskrivs därför inte närmare här. Avgasströmmen leds sedan via ett rör 204 (indikerat med pilar) till ett partikelfilter (Diesel Particulate Filter, DPF) 202 via en oxidationskatalysator (Diesel Oxidation Catalyst, DOC) 205.

Vidare innefattar efterbehandlingssystemet en nedströms om partikelfiltret 202 anordnad en SCR (Selective Catalytic Reduction) -katalysator 201. SCR-katalysatorer använder ammoniak (NH3), eller en sammansättning ur vilken ammoniak kan genereras/bildas, som tillsatsmedel för reduktion av mängden kväveoxider NO* 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. 536 026 I den visade utföringsformen 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 sätt där så befinnes lämpligt. T ex kan DOC 205 vara anordnad närmare förbränningsmotorn 101. Likaså kan SCR-katalysatorn vara anordnad separat from DPF 202 och/eller DOC 205.

Den i fig. 2 visade efterbehandlingssystemuppsättningen är vanligt förekommande vid tunga fordon, åtminstone i jurisdiktioner där strängare utsläppskrav råder, men som alternativ till oxidationskatalysatorn kan istället partikelfiltret innefatta ädelmetallbeläggningar så att de i oxidationskatalysatorn förekommande kemiska processerna istället förekommer i partikelfiltret, och efterbehandlingssystemet således inte innefattar någon DOC.

Såsom nämnts bildas sotpartiklar vid förbränningsmotorns 101 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 535 026 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 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.

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 regenereringsförfarandet enligt föreliggande uppfinning, vilket beskrivs mer i detalj nedan. 536 G26 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. etc., vilket är välkänt för fackmannen inom teknikomràdet.

Föreliggande uppfinning kan 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 iej visad). De styrenhetsgenererade styrsignalerna är normalt även beroende både av signaler från andra styrenheter och signaler från komponenter. T.ex. kan styrenhetens 208 styrning av regenereringen enligt föreliggande uppfinning t.ex. bero av information som t.ex. 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 fordonet, i föreliggande exempel t.ex. till motorstyrenheten för att begära/beordra styrning av förbränningsmotorns förbränning enligt nedan. 536 026 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 utgörs vanligtvis av en datorprogramprodukt 109 lagrad på ett digitalt lagringsmedium 121 (se fig. 1b) 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 anpassas.

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 utsignaler. Dessa in- respektive utsignaler kan innehålla vàgformer, pulser, eller andra attribut, vilka av anordningarna 122, 125 för mottagande av insignaler kan lO 536 G26 ll detekteras som information och kan omvandlas till signaler, vilka kan behandlas av beräkningsenheten 120.

Dessa signaler tillhandahålls sedan beräkningsenheten l20.

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 + 02 = C02 + värme (ekv. l) 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 komponenterna. T.ex. har ofta partikelfiltret 202 och/eller (där sådan förekommer) en efterföljande SCR-katalysator konstruktionsmässiga begränsningar med avseende på den 536 026 12 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 sotnivàn 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 - S0O°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 inte föreligger någon risk för att en så pass hög temperaturnivå uppnås, att risk för att SCR-katalysatorn skadas föreligger. Fortfarande är det dock viktigt att en 538 026 13 förhållandevis hög temperatur erhålls enligt nedan, och föreliggande uppfinning avser ett förfarande för att undvika regenerering vid situationer när regenereringen inte anses kunna utföras på ett effektivt sätt.

I fig. 3 visas ett exempel på regenererings- (sotutbrännings-) hastigheten som funktion av sotmängd i partikelfiltret 202 och för driftsfall vid två olika temperaturer (350°C resp. 450°C).

Regenereringshastigheten exemplifieras även för låg respektive hög koncentration av kvävedioxid. Såsom kan ses i figuren är utbränningshastigheten låg vid låg temperatur (350°C) och låg koncentration av kvävedioxid. Regenereringshastighetens temperaturberoende framgår tydligt av det faktum att utbränningshastigheten är förhållandevis låg även vid hög koncentration av kvävedioxid så länge som filtertemperaturen är låg. Utbränningshastigheter är väsentligt högre vid 450°C även i det fall låg koncentration av kvävedioxid råder, även om höga halter kvävedioxid uppenbart är att föredra.

Den passiva regenereringen är dock, förutom att vara beroende av partikelfiltrets temperatur och sotmängd enligt fig. 3, och såsom framgår av ekv. 2 ovan och fig. 3, även beroende av tillgången pà kvävedioxid. Normalt utgör dock andelen kvävedioxid (NO2)av den totala mängd kväveoxider (NOx)som genereras vid förbränningsmotorns förbränning endast av O ~ % av den totala mängden kväveoxider. När förbränningsmotorn är hårt belastad kan andelen NO2vara så låg som 2 - 4%. I syfte att erhålla en snabb regenerering av partikelfiltret finns det således en önskan om att andelen kvävedioxid i avgasströmmen är så hög som möjligt vid avgasströmmens inträde i partikelfiltret 202.

Således finns det också en önskan om att öka mängden kvävedioxid NO2i den från förbränningsmotorns förbränning resulterande avgasströmmen. Denna omvandling kan utföras på l5 536 026 14 flera olika sätt, och kan åstadkommas med hjälp av oxidationskatalysatorn 205, där kväveoxid kan oxideras till kvävedioxid.

Oxidation av kväveoxid till kvävedioxid i oxidationskatalysatorn utgör dock också en starkt temperaturberoende process, vilket exemplifieras i fig. 4.

Såsom kan ses i figuren kan, vid gynnsamma temperaturer, andelen kvävedioxid av den totala mängden kväveoxider i avgasströmmen ökas till uppemot 60%. Såsom också kan ses i figuren vore det således optimalt med en temperatur i storleksordningen 250°C - 350°C vid den passiva regenereringen för att erhålla en så pass hög oxidation av kväveoxid till kvävedioxid som möjligt.

Såsom har beskrivits i anknytning till ekv. 2 och fig. 3 gäller dock ett helt annat temperaturförhållande för själva utbränningsprocessen. Detta temperaturförhållande visas med streckad linje i fig. 4, och som kan ses är reaktionshastigheten i princip obefintlig vid temperaturer understigande en partikelfiltertemperatur på 200-250°. Det ska dock inses att de visade temperaturangivelserna endast utgör exempel, och att verkliga värden kan avvika från dessa. T.ex. kan det sätt på vilket temperaturerna bestäms/beräknas ha inverkan på temperaturgränserna. Nedan exemplifieras några sätt att bestämma filtrets temperatur.

Om fri tillgång av kvävedioxid råder skulle således en så hög filtertemperatur som möjligt vara att föredra. Såsom också kan ses i fig. 4 leder detta dock till låg oxidation av kväveoxid till kvävedioxid. Detta innebär i sin tur att regenereringen inte fullt ut kommer att kunna dra nytta av den höga filtertemperaturen, eftersom reaktionen kommer begränsas av brist på kvävedioxid. Fortfarande gäller dock, enligt den streckade linjen i fig. 4, att partikelfiltret måste uppnå 536 G25 åtminstone en minsta temperatur för att regenerering ska kunna ske inom rimlig tid. Av denna anledning används också enligt ovan temperaturhöjande åtgärder för att höja partikelfiltrets temperatur.

De temperaturhöjande åtgärderna kan åstadkommas genom att styra förbränningsmotorn på ett sådant sätt att en hög avgastemperatur erhålls, vilket åstadkoms genom att sänka motorns verkningsgrad till en låg nivå, så att en stor del av energin övergår i värme. En låg verkningsgrad åstadkoms genom att bränslet insprutas sent under förbränningscykeln, efter det att kolven har passerat övre dödpunkt och således är på väg ned. Detta medför att det tillförda bränslet bidrar mindre till att generera vevaxelvridmoment och istället i större utsträckning endast brinner, och därmed alstrar värme. Genom att styra insprutningstidpunkten (-vinkeln) kan insprutningen styras på ett sådant sätt att bränslet i princip hinner antändas, men inte bidrar i särskilt stor utsträckning beträffande generering av kraft för framdrivning av fordonet.

Vidare styrs motorn mot lågt Å-värde, dvs. mot låg lufttillförsel, för att minska den nedkylningseffekt som uppstår när stora mängder luft (högt Å-värde) används vid förbränningen.

Avgastemperaturen, och därmed filtertemperaturökningen, beror, förutom motorns verkningsgrad, även av förbränningsmotors aktuella last, varför även denna kan maximeras. Detta kan t.ex. åstadkommas genom att öka gasutväxlingsarbetet, dvs. det bromsande moment förbränningsmotorn utsätts för av motstånd i avgasströmmen. Detta bromsande moment kan ökas med hjälp av t.ex. en avgasbroms, varvid en strypning av avgasströmmen kommer att resultera i ett bromsande vridmoment.

Vidare är fordonsmonterade aggregat som drivs av förbränningsmotorn och därmed tar kraft från fordonets 536 026 16 framdrivning vanligt förekommande. Exempel på sådana aggregat utgörs av kylaggregat etc., och genom att styra dessa aggregat på så sätt att de utövar hög eller maximal belastning på förbränningsmotorn måste det moment som måste genereras vid förbränningen ökas för att önskat vevaxelvridmoment, och därmed önskad fordonsfart, ska kunna upprätthållas.

Således finns det metoder för att höja temperaturen för avgaserna från förbränningsmotorns förbränning, vilket i sin tur kan höja partikelfiltrets temperatur till önskad temperatur.

Det finns dock situationer där den resulterande avgastemperaturen, trots temperaturhöjande åtgärder enligt ovan, blir så pass låg att önskad utbränningshastigheten inte uppnås och regenereringen därmed blir oönskat långsam. Detta medför i sin tur att fordonet kan framföras under långa tidsperioder med temperaturhöjande åtgärder aktiverade, vilket i sin tur kan resultera i en mycket hög bränsleförbrukning till i princip ingen nytta.

Enligt ovan avser föreliggande uppfinning ett förfarande för att undvika regenerering vid situationer när regenereringen blir oönskat långsam, och ett exempelförfarande 500 visas i fig. 5.

Förfarandet börjar i steg 501, där det bestäms om partikelfiltrets fyllnadsgrad överstiger en första nivå.

Bestämningen av filtrets fyllnadsgrad kan t.ex. ske enligt vad som har beskrivits ovan, och t.ex. utföras genom att bestämma om differentialtrycket över partikelfiltret överstiger en första nivå. När det uppmätta differentialtrycket indikerar att filtrets fyllnadsgrad överstiger nämnda första nivå, varvid filtergenererande åtgärder bör vidtas enligt ovan, aktiveras föreliggande uppfinning. Så länge som så inte är fallet ligger förfarandet kvar i steg 501. 535 026 17 När filtrets fyllnadsgrad överstiger nämnda första nivå fortsätter förfarandet till steg 502, samtidigt som en räknare nollställs. I steg 502 aktiveras en eller flera lämpliga åtgärder för att höja partikelfiltrets temperatur så att regenerering kan ske. Föreliggande uppfinning hänför sig till passiv filterregenerering, och passiv filterregenerering kan ske enligt flera olika metoder. Föreliggande uppfinning är i princip tillämplig vid samtliga sätt att utföra passiv regenerering. Uppfinningen är således inte begränsad till någon specifik metod för att utföra den passiva genereringen.

Uppfinningen hänför sig dock inte till aktiv regenerering.

Förfarandet fortsätter sedan till steg 503, samtidigt som en timer tl startas, varvid förfarandet väntar i steg 503 till dess att timern tlnått en tid t¿¿nM, varefter förfarandet fortsätter till steg 504, där partikelfiltrets temperatur Tfi¿ær bestäms. Förfarandet fortsätter till steg 505.

I steg 505 bestäms om partikelfiltrets temperatur Tfflïu understiger en första temperaturgräns Tnmül. Temperaturgränsen Tunfil är satt till en temperaturgräns som är så pass låg att det enligt föreliggande uppfinning inte anses vara lönsamt att fortsätta med temperaturhöjande åtgärder, då filtertemperaturen trots de pågående temperaturhöjande åtgärderna sannolikt inte kommer att uppnå en så pass hög temperatur att önskad regenereringshastighet uppnås.

Filtertemperaturen kan bestämmas på något tillämpligt sätt, t.ex. enligt något av de nedan beskrivna sätten.

Temperaturgränsen Tnmnl kan t.ex. utgöra en tillämplig temperatur understigande 250°C, eller annan lämplig temperatur.

Om aktuell filtertemperatur överstiger temperaturgränsen Thmül förblir förfarandet i steg 505 till dess att regenereringen är slutförd, dvs. till dess att filtrets fyllnadsgrad understiger 536 G25 18 en andra jämfört med nämnda första nivå lägre nivå, där nämnda andra nivå utgör en nivå vid vilken regenereringen anses vara slutförd. Denna nivå kan t.ex. utgöras av att filtret är helt tömt, men även av en nivå där en viss sotlast kvarstår. När regenereringen är slutförd avslutas förfarandet i steg 508.

Filtrets fyllnadsgrad och temperatur kan bestämmas med jämna eller tillämpliga intervall. T.ex. kan bestämning utföras med intervall såsom t.ex. 1 sekund, 5 sekunder, 10 sekunder, 30 sekunder, 1 minut eller någon annan lämplig tidsperiod, t.ex. i intervallet 1 sekund-600 sekunder, varefter ny filtertemperatur och/eller filterfyllnadsgrad bestäms enligt OVâII .

Om det i steg 505 bestäms att aktuell filtertemperatur Tfilæ, understiger temperaturgränsen Tunn; fortsätter förfarandet till steg 506, där de temperaturhöjande åtgärderna avbryts.

Eörfarandet fortsätter sedan till steg 507, samtidigt som en timer tg startas. Steg 507 utgör ett väntesteg där, med de temperaturhöjande åtgärderna avstängda, förfarandet förblir så länge som timern tg inte nått en tid t¿¿nü, eller till dess att något av nedan beskrivna villkor är uppfyllt.

När förfarandet når steg 507 utförs först en bestämning av om räknaren nått ett värde n. Om så är fallet fortsätter förfarandet direkt till steg 508 enligt nedan även om timern tg inte nått tiden täjmü.

Förutom uppräkning av timern tg övervakas i steg 507 samtidigt partikelfiltertemperaturen eller partikelfiltertemperaturen och fordonshastigheten. I föreliggande exempel övervakas både partikelfiltertemperatur och fordonshastighet. Ett utförande enligt tidigare känd teknik är att fordonshastigheten jämförs med en hastighetsgräns hlndu, varvid det bestäms om fordonshastigheten är lika med eller överskrider hastighetsgränsen hnmnl. Hastighetsgränsen hlmufl är satt till 536 025 19 en hastighet vid vilken det är sannolikt att filtret, åtminstone med hjälp av temperaturhöjande åtgärder enligt ovan, kommer att kunna uppnå önskad temperatur trots att den aktuella filtertemperaturen är låg.

Om det bestäms att hastigheten överstiger hnmul, vilket t.ex. kan bero på att fordonet precis har accelererats till en högre hastighet från en låg hastighet, återgår förfarandet till steg 502, så länge som timern tg inte har nått tiden t¿¿mQ, för att åter aktivera en eller flera temperaturhöjande åtgärder.

Samtidigt stoppas timern tgoch räknaren räknas upp med ett.

Enligt föreliggande uppfinning återgår förfarandet till steg 502 om det i steg 507 bestäms att partikelfiltertemperaturen Tfilæ, överstiger en andra temperaturgräns Tnmuz. Även detta sker så länge som timern tg inte har nått tiden tpinfl.

Temperaturgränsen Tunn; kan vara satt till någon lämplig temperatur, t.ex. en jämfört med temperaturen Tlnüu högre temperatur Tnmnz. Thmnz utgör en temperatur där det anses att ytterligare ett försök kan vara motiverat så länge som räknaren inte har nått värde n. Temperaturgränsen Thmng kan t.ex. utgöra en tillämplig temperatur överstigande 250°C. På motsvarande sätt stoppas timern tgoch räknaren räknas upp med ett.

Tlmfiæ kan även vara beroende av den partikelfiltertemperatur som tidigare har bestämts i steg 504, och t.ex. utgöras av en x grader högre temperatur jämfört med den i steg 504 bestämda temperaturen, varvid värdet x kan sättas till något lämpligt värde.

Om timern når tiden tpjhfi, eller om räknarens värde har nått värdet n, vilket kan utgöras av något lämpligt värde (n kan t.ex. bero av längden för tclmn ovan, där en lång tid för tgjnm kan medföra ett lägre värde på n, och tvärtom), fortsätter processen till steg 508 där regenereringsförsöket 535 026 avslutas. Regenereringsförsöket avslutas därför att det då anses att regenereringsförsöket har pågått så pass lång tid (antingen genom att timern tg nått tiden t¿¿mQ, eller att räknaren nått värdet n, varvid således n regenereringsförsök har utförts, t.ex. pga. att partikelfiltrets temperatur har pendlat mycket) utan att regenereringen har kunnat slutföras.

Genom att enligt föreliggande uppfinning avbryta de temperaturhöjande åtgärderna när filtertemperaturen trots pågående åtgärder för att höja partikelfiltrets temperatur fortfarande är för låg kan således bränsle sparas vid situationer där ingen regenerering sker, eller vid situationer där regenerering sker med en så pass låg hastighet att den ökade bränsleförbrukningen inte kan motiveras.

I det i fig. 5 beskrivna förfarandet kan även en effektivitet bestämmas för regenereringen i steg 507. Är regenereringens effektivitet för låg, vilket t.ex. kan bestämmas genom att bestämma om partikelfiltrets temperatur Tnlm, understiger temperaturgränsen Tnmül och/eller Tunn; under alltför lång tid, men även baserat på andra parametrar såsom t.ex. derivatan för differentialtrycket över filtret eller sotoxideringsmodeller baserade på temperatur, NOx och sotflöde genom filtret etc., avbryts regenereringen enligt ovan eftersom regenereringshastigheten då inte uppnår önskad hastighet. Således kan temperaturgränsen Tnmnl med eller utan ytterligare parametrar, användas för att definiera en önskad regenereringshastighet. Beroende på rådande förhållanden kan olika regenereringshastigheter vara acceptabla, och den önskade regenereringshastigheten kan därför vara anordnad att variera från ett tillfälle till ett annat.

I en utföringsform blockeras det i fig. 5 beskrivna förfarandet från att åter utföras under en tid när förfarandet nått steg 508, för att inte i onödan starta nya 536 026 21 regenereringsförsök. Denna blockering kan hävas innan dess att ett nytt försök egentligen skulle ha tillåtits om t.ex. partikelfiltrets temperatur överstiger ett visst värde, såsom Tlmáfl eller Tlmuü ovan.

Det uppfinningsenliga förfarandet innebär också att en pågående regenerering, som pågått under en tidsperiod när regenereringsförhållandena har varit gynnsamma, kan avbrytas inte för att regenereringen är avslutad, utan för att förhållandena har förändrats så pass mycket under pågående regenerering att partikelfiltertemperaturen Tfilær sjunkit från en gynnsam temperatur till en mindre gynnsam temperatur, varvid fortsatt regenerering inte anses meningsfull.

Det uppfinningsenliga förfarandet medför också att eftersom temperaturhöjande åtgärder vid filterregenerering i princip alltid är förknippade med förluster, framför allt i form av ökad bränsleförbrukning, kan bränsleförbrukningen återgå till normal bränsleförbrukning till dess att nytt regenereringsförsök utförs. Detta för att inte i onödan aktivera temperaturhöjande åtgärder som ändå kommer att avbrytas.

Så länge som filtertemperaturen Tfilmr håller sig över temperaturgränsen tnmnl kommer regenerering alltså att fortgå på sedvanligt sätt till dess att regenereringen anses vara avslutad, t.ex. genom att differentialtrycket har sjunkit till önskad nivå. Så fort, däremot, filtertemperaturen understiger temperaturgränsen tlnüfl avbryts regenereringen enligt ovan för att inte i onödan framföra fordonet med temperaturhöjande åtgärder som ändå inte resulterar i önskad partikelfiltertemperatur.

Den vid ovan beskrivna reglering använda filtertemperaturen kan bestämmas på olika sätt. I den i fig. 2 visade utföringsformen är en första temperatursensor 210 anordnad 536 G26 22 uppströms oxidationskatalysatorn 205. En andra temperatursensor 211 är anordnad nedströms oxidationskatalysatorn (uppströms partikelfiltret) och en tredje temperatursensor 212 är anordnad nedströms partikelfiltret 203. Filtertemperaturen kan t.ex. bestämmas genom att bestämma medelvärdet av de av temperatursensorerna 211, 212 bestämda temperaturerna. Alternativt kan enbart temperaturen från sensorn 211 eller 212 användas. Likaså kan någon annan lämplig temperatursensor användas, såsom temperatursensorn 210, vilken tillsammans med en modell över efterbehandlingssystemet, tillsammans med t.ex. aktuellt avgasflöde, beräkna en filtertemperatur.

Vidare har föreliggande uppfinning ovan exemplifierats i anknytning till fordon. Uppfinningen är dock även tillämplig vid godtyckliga farkoster där avgasreningssystem enligt ovan är tillämpliga, såsom t.ex. vatten- eller luftfarkoster med förbrännings-/regenereringsprocesser enligt ovan. I det fall föreliggande uppfinning implementeras i andra typer av farkoster än fordon kan vissa av de exemplifierade förfarandestegen utgå, såsom t.ex. bestämning av en fordonshastighet.

Claims (15)

10 15 20 25 30 536 026 23 P Ä T E N T K R A V

1. l. Förfarande (500) vid regenerering av ett partikelfilter (202) vid en förbränningsprocess, varvid nämnda partikelfilter (202) är inrättat för behandling av avgaser resulterande från en förbränning vid en förbränningsmotor (101), varvid nämnda förfarande innefattar att, när åtminstone en åtgärd för att höja temperaturen för nämnda partikelfilter (202) är aktiverad: - a) bestämma en temperatur Tfilær för nämnda partikelfilter (202), - b) jämföra nämnda bestämda temperatur Tfilær med en första temperatur Tlmüfl, och - c) när nämnda bestämda temperatur Tfilæ, understiger nämnda första temperatur Tlnuu, avbryta nämnda åtgärd för att höja temperaturen för nämnda partikelfilter (202), kännetacknat av att förfarandet vidare innefattar att, när nämnda åtgärd för att höja temperaturen för nämnda partikelfilter (202) har avbrutits, - aktivera åtminstone en åtgärd för att höja temperaturen för nämnda partikelfilter (202) när partikelfiltertemperaturen Tfntu överstiger en andra temperaturgräns Tlnuæ, varvid nämnda andra temperaturgräns Tlmuü utgör en jämfört med nämnda första temperatur Tlmuu högre temperatur.

2. Förfarande enligt krav 1, vidare innefattande att, innan bestämning av nämnda temperatur Tnlær för nämnda partikelfilter (202), vänta en första tid t¿¿mu efter det att nämnda åtminstone en temperaturhöjande åtgärd har vidtagits.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, varvid nämnda förfarande utgör ett förfarande för regenerering av ett partikelfilter (202) vid ett fordon (100), vidare innefattande att, när nämnda åtgärd för att höja temperaturen för nämnda partikelfilter (202) har avbrutits, aktivera åtminstone en 10 15 20 25 30 535 026 24 åtgärd för att höja temperaturen för nämnda partikelfilter (202) när en hastighet för nämnda fordon (100) överstiger en första hastighetsgräns hhmnl.

4. Förfarande enligt något av kraven l-3, varvid, när en första tid har förflutit sedan nämnda åtgärd för att höja temperaturen för nämnda partikelfilter (202) har avbrutits utan att åtminstone en åtgärd för att höja temperaturen för nämnda partikelfilter (202) därefter har aktiverats, avbryta nämnda regenereringsförfarande.

5. Förfarande enligt något av kraven l-4, vidare innefattande att, när nämnda åtgärd för att höja temperaturen för nämnda partikelfilter (202) har avbrutits och åter har aktiverats ett första antal gånger, avbryta nämnda regenereringsförfarande.

6. Förfarande enligt något av kraven l-5, vidare innefattande att bestämma en effektivitet för nämnda regenereringsförfarande, och avbryta nämnda regenereringsförfarande om nämnda bestämda effektivitet understiger ett första värde.

7. Förfarande enligt något av kraven 4-6, varvid, när nämnda regenereringsförfarande har avbrutits, nämnda regenereringsförfarande hindras från att åter startas under en andra tid.

8. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda förfarande utförs när partikelfiltrets fyllnadsgrad överstiger en första nivå.

9. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda regenereringsförfarande utgör ett förfarande för N02-baserad regenerering av nämnda partikelfilter (202).

10. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda första temperatur Tnmnl, utgör en tillämplig temperatur understigande 250°C. 10 15 20 25 30 536 Ü26 25

11. ll. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda andra temperatur Tlmuæ, utgör en tillämplig temperatur överstigande 250°C.

12. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda första respektive andra temperatur bestäms med en eller flera temperatursensorer (210-212) anordnade i eller i närheten av nämnda partikelfilter (202).

13. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda första respektive andra temperatur bestäms med hjälp av en i avgasflödet anordnad temperatursensor (210-212) tillsammans med en modell över nämnda avgasbehandling.

14. System för regenerering av ett partikelfilter (202) vid en förbränningsprocess, varvid nämnda partikelfilter (202) är inrättat för behandling av avgaser resulterande från en förbränning vid en förbränningsmotor (101), varvid systemet innefattar organ för att, när åtminstone en åtgärd för att höja temperaturen för nämnda partikelfilter (202) är aktiverad: - a) bestämma en temperatur Tfilær för nämnda partikelfilter (202), - b) jämföra nämnda bestämda temperatur Tfilmr med en första temperatur Tlmuü, och - c) när nämnda bestämda temperatur Tfilm, understiger nämnda första temperatur Tlnfifl, avbryta nämnda åtgärd för att höja temperaturen för nämnda partikelfilter (202), kännetecknat av att systemet vidare innefattar organ för att, när nämnda åtgärd för att höja temperaturen för nämnda partikelfilter (202) har avbrutits, - aktivera åtminstone en åtgärd för att höja temperaturen för nämnda partikelfilter (202) när partikelfiltertemperaturen Tfutfl överstiger en andra temperaturgräns Tnmnz, varvid nämnda 536 026 26 andra temperaturgräns Tlmüæ utgör en jämfört med nämnda första temperatur Tunn; högre temperatur.

15. Fordon (100), kännetecknat av att det innefattar ett system enligt krav 14.