SE1251468A1 - Förfarande och system för avsvavling av ett efterbehandlingsssystem - Google Patents

Förfarande och system för avsvavling av ett efterbehandlingsssystem Download PDF

Info

Publication number
SE1251468A1
SE1251468A1 SE1251468A SE1251468A SE1251468A1 SE 1251468 A1 SE1251468 A1 SE 1251468A1 SE 1251468 A SE1251468 A SE 1251468A SE 1251468 A SE1251468 A SE 1251468A SE 1251468 A1 SE1251468 A1 SE 1251468A1
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
temperature
component
fuel
treatment system
supply
Prior art date
Application number
SE1251468A
Other languages
English (en)
Inventor
Carl-Johan Karlsson
Klas Telborn
Original Assignee
Scania Cv 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 Scania Cv Ab filed Critical Scania Cv Ab
Priority to SE1251468A priority Critical patent/SE1251468A1/sv
Priority to PCT/SE2012/051446 priority patent/WO2013100845A1/en
Publication of SE1251468A1 publication Critical patent/SE1251468A1/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
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0871Regulation of absorbents or adsorbents, e.g. purging
    • F01N3/0885Regeneration of deteriorated absorbents or adsorbents, e.g. desulfurization of NOx traps
    • 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
    • F01N11/00Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • F01N11/002Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity the diagnostic devices measuring or estimating temperature or pressure in, or downstream of the exhaust apparatus
    • 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
    • F01N13/02Exhaust 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 silencers in series
    • 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
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/105General auxiliary catalysts, e.g. upstream or downstream of the main catalyst
    • F01N3/106Auxiliary oxidation catalysts
    • 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
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2006Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • 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
    • 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
    • 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
    • F01N2250/00Combinations of different methods of purification
    • F01N2250/02Combinations of different methods of purification filtering and catalytic conversion
    • 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
    • F01N2260/00Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for
    • F01N2260/04Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for for regeneration or reactivation, e.g. of catalyst
    • 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
    • F01N2550/00Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
    • F01N2550/02Catalytic activity of catalytic converters
    • 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
    • F01N2570/00Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/04Sulfur or sulfur oxides
    • 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
    • F01N2610/00Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/03Adding substances to exhaust gases the substance being hydrocarbons, e.g. engine fuel
    • 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
    • F01N2900/00Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/16Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
    • F01N2900/1602Temperature of exhaust gas apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/08Exhaust gas treatment apparatus parameters
    • F02D2200/0802Temperature of the exhaust gas treatment apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/08Exhaust gas treatment apparatus parameters
    • F02D2200/0818SOx storage amount, e.g. for SOx trap or NOx trap
    • 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
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/38Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/402Multiple injections
    • F02D41/405Multiple injections with post injections
    • 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
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies
    • 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)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)

Abstract

Föreliggande uppfinning hänför sig ett förfarande för avsvavling av ett efterbehandlingssystem, varvid nämnda efterbehandlingssystem är inrättat för behandling av en från en förbränning vid en förbränningsmotor resulterande avgasström, och varvid nämnda efterbehandlingssystem innefattar åtminstone en första komponent. Förfarandet innefattar att, om svavel ansamlats i nämnda första komponent vid nämnda efterbehandlingssystem: - höja en temperatur för nämnda första komponent genom att till nämnda avgasström tillföra bränsle för oxidation vid nämnda efterbehandlingssystem, - när nämnda temperatur för nämnda första komponent uppgår till en första temperatur, avbryta nämnda tillförsel av bränsle till nämnda avgasström, och - återuppta tillförsel av bränsle för oxidation till nämnda efterbehandlingssystem när nämnda temperatur för nämnda första komponent har sjunkit till en andra, jämfört med nämnda första temperatur, lägre temperatur.Fig. 5

Description

l0 l5 sotpartiklar. Partikelfilter används för att fånga upp dessa sotpartiklar, och fungerar på så satt att avgasstrommen leds genom en filterstruktur dar 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 innebar att sotpartiklarna, vilka i huvudsak består av kolpartiklar, omvandlas till koldioxid och/eller kolmonoxid i en eller flera kemiska processer, och regenerering kan ske på olika satt.
Regenerering kan t.ex. ske med hjalp av s.k. N02-baserad regenerering, ofta aven kallad passiv regenerering. Vid passiv regenerering bildas kvåvemonoxid och koloxid genom en reaktion mellan kol och kvavedioxid. Den N02-baserade regenereringen har fördelen att önskade reaktionshastigheter, och dårmed den hastighet med vilken filtret töms, kan uppnås vid förhållandevis låga temperaturer, vilket år fördelaktigt i synnerhet då efterbehandlingssystemet innefattar temperaturkånsliga komponenter.
Den N02-baserade regenereringen år dock starkt beroende av tillgången på kvåvedioxid. Om tillgången på kvavedioxid reduceras kommer aven regenereringshastigheten att reduceras.
Tillgången på kvavedioxid kan t.ex. reduceras om bildningen av kvåvedioxid hammas, vilket t.ex. kan ske om en eller flera komponenter i efterbehandlingssystemet förgiftas av svavel, dår nåmnda svavel normalt förekommer i åtminstone vissa typer av branslen, såsom t.ex. diesel.
Sammanfattning av uppfinningen Det år ett syfte med föreliggande uppfinning att tillhandahålla ett förfarande för avsvavling av åtminstone en lO l5 komponent i ett efterbehandlingssystem. Detta syfte uppnås genom ett förfarande enligt den kännetecknande delen av patentkrav l.
Föreliggande uppfinning hänför sig ett förfarande för avsvavling av ett efterbehandlingssystem, varvid nämnda efterbehandlingssystem är inrättat för behandling av en från en förbränning vid en förbränningsmotor resulterande avgasström, och varvid nämnda efterbehandlingssystem innefattar åtminstone en första komponent och en andra komponent. Förfarandet innefattar att, om svavel ansamlats i nämnda första komponent vid nämnda efterbehandlingssystem: - höja en temperatur för nämnda första komponent genom att till nämnda avgasström tillföra bränsle för oxidation vid nämnda efterbehandlingssystem, - när nämnda temperatur för nämnda första komponent uppgår till en första temperatur, varvid nämnda första temperatur utgör en temperatur överstigande en temperaturtolerans för åtminstone en, nedströms nämnda första komponent anordnad andra komponent i nämnda efterbehandlingssystem, avbryta nämnda tillförsel av bränsle till nämnda avgasström, och - återuppta tillförsel av bränsle för oxidation till nämnda efterbehandlingssystem när nämnda temperatur för nämnda första komponent har sjunkit till en andra, jämfört med nämnda första temperatur, lägre temperatur.
Om t.ex. ett fordon under en längre tid brukas på ett sådant sätt att avgastemperaturerna hålls relativt låga, såsom under 300-350°C, kommer det svavel bränsle såsom t.ex. diesel normalt innehåller att kemiskt reagera med den aktiva beläggning, ofta bestående av ädelmetaller eller andra metaller, som komponenter i efterbehandlingssystemet vanligtvis innefattar. Vid denna reaktion binds svavelmolekyler, t.ex. i form av sulfater till l0 l5 metallatomer/joner, varvid dessa metallatomer/joner inte längre kan delta i önskade kemiska reaktioner, dvs. komponenten blir förgiftad av svavelinlagring.
Denna förgiftning tar olika lång tid beroende på t.ex. rådande temperatur i efterbehandlingssystemet, avgasflödets flöde och bränslets renhet, dvs. i detta fall förekomsten av svavel.
Effekten av svavelinlagringen kan förvärras om en regenerering är nära förestående. Såsom nämnts är N02-baserad regenerering beroende av kvävedioxid N02, och svavelförgiftningen medför att efterbehandlingssystemets egenskaper med avseende på N02- omvandling, dvs. omvandling av kvävemonoxid NO till kvävedioxid N02 påverkas negativt. Detta medför i sin tur att hastigheten för den N02-baserade regenereringen kommer att minska. Vid ogynnsamma förhållanden ur svavelinlagringssynpunkt sker dessutom en kontinuerlig ytterligare förgiftning. I värsta fall kommer en passiv regenerering att gå såpass långsamt att filtret istället för att tömmas fylls upp med ytterligare sot så att fordonet till sist tvingas stanna för att genomföra en s.k. parkerad regenerering, vilket resulterar i oönskade kostnader i tid och bränsleförbrukning.
Den minskade N02-omvandlingen, dvs. den förändrade balansen mellan N0 och N02 i avgasströmmen kan även påverka avgasreningen negativt på annat sätt. T.ex. kan efterbehandlingssystemet innefatta en SCR-katalysator, t.ex. nedströms ett partikelfilter, vilken är beroende av N02- bildning för den totala N0X-konverteringen.
Föreliggande uppfinning minskar problem med svavelförgiftning av komponenter i efterbehandlingssystemet genom att, när svavelförgiftning detekterats, cykliskt höja temperaturen för den komponent där svavelinlagring har konstaterats. Genom att cykliskt höja temperaturen och sänka temperaturen ”pulsas” l0 l5 temperaturen för komponenter i efterbehandlingssystemet. Den komponent som framförallt utsatts för förgiftningen, ar den, sett från förbränningsmotorn, första (ädel)metallbelagda komponent avgasflödet möter, såsom t.ex. en oxidationskatalysator. Den cykliska höjningen av temperaturen har fördelen att då avsvavlingen är starkt temperaturberoende kan en hög temperatur åstadkommas i den komponent som framförallt förgiftats, och genom att sedan låta temperaturen sjunka till en lägre nivå innan temperaturen åter höjs kommer temperaturen i efterföljande komponenter i efterbehandlingssystemet inte att höjas i samma utsträckning på grund av komponenternas termiska tröghet. Således kan temperaturen för en svavelförgiftad komponent höjas till en väsentligt högre temperatur jämfört med vad efterföljande komponenter har som tolerans, vilket medför att en god avsvavling kan erhållas utan att för den skull riskera skador på de efterföljande komponenterna.
Ytterligare kännetecken för föreliggande uppfinning och fördelar därav kommer att framgå ur följande detaljerade beskrivning av exempelutföringsformer och de bifogade ritningarna.
Kort beskrivning av ritningar Fig. lA visar schematiskt ett fordon vid vilket föreliggande uppfinning kan användas.
Fig. lB visar en styrenhet i styrsystemet för det i fig. l visade fordonet.
Fig. 2 visar efterbehandlingssystemet mer i detalj för det i fig. l visade fordonet.
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 samt reaktionshastighetens temperaturberoende vid oxidering av kol med hjälp av N02.
Fig. 5 visar ett förfarande enligt en exempelutföringsform av föreliggande uppfinning.
Fig. 6 visar ett temperaturdiagram över en avsvavlingsprocess enligt föreliggande uppfinning.
Detaljerad beskrivning av utföringsformer Fig. 1A visar schematiskt en drivlina i ett fordon 100 enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning. Det i fig. 1 schematiskt visade fordonet 100 innefattar endast en axel med drivhjul 113, 114, men uppfinningen ar tillämplig även vid fordon där fler än en axel är försedd med drivhjul, liksom även vid fordon med en eller flera ytterligare axlar, såsom en eller flera stödaxlar. Drivlinan innefattar en förbränningsmotor 101, vilken på ett sedvanligt sätt, via en på förbränningsmotorn 101 utgående axel, vanligtvis via ett svänghjul 102, är förbunden med en växellåda 103 via en koppling 106.
Förbränningsmotorn 101 styrs av fordonets styrsystem via en styrenhet 115. Likaså styrs kopplingen 106, vilken t.ex. kan utgöras av en automatiskt styrd koppling, och växellådan 103 av fordonets styrsystem med hjälp av en eller flera tillämpliga styrenheter (ej visat). Naturligtvis kan fordonets drivlina även vara av annan typ såsom av en typ med konventionell automatväxellåda etc.
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 resulterande från förbränning i förbränningsmotorn 101 förbränningskammare (t.ex. cylindrar).
Efterbehandlingssystemet visas mer i detalj i fig. 2. Figuren visar fordonets 100 förbränningsmotor 101, där de vid förbränningen genererade avgaserna (avgasströmmen) 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. Alternativt kan turboaggregatet t.ex. vara av compound-typ. Funktionen för olika typer av turboaggregat är välkänd, och beskrivs därför inte närmare här. Avgasströmmen leds sedan via ett rör 204 (indikerat med pilar) till ett dieselpartikelfilter (Diesel Particulate Filter, DPF) 202 via en dieseloxidationskatalysator (Diesel Oxidation Catalyst, DOC) 205.
Oxidationskatalysatorn DOC 205 har flera funktioner, och används normalt primärt för att vid efterbehandlingen oxidera kvarvarande kolväten och kolmonoxid i avgasströmmen till koldioxid och vatten. Vid oxidationen av kolväten (dvs. oxidation av bränsle) bildas även värme, som kan nyttjas för att höja partikelfiltrets temperatur vid tömning, s.k. regenerering, av partikelfiltret.
Oxidationskatalysatorn kan även oxidera en stor andel av de i avgasströmmen förekommande kvävemonoxiderna (NO) till kvavedioxid (N02). Denna kvävedioxid utnyttjas vid t.ex. N02- baserad regenerering. Även ytterligare reaktioner kan förekomma i oxidationskatalysatorn.
Vidare innefattar efterbehandlingssystemet en nedströms om partikelfiltret 202 anordnad SCR (Selective Catalytic Reduction) -katalysator 201. SCR-katalysatorer använder ammoniak (NH3), eller sammansättning ur vilken ammoniak kan genereras/bildas, som tillsatsmedel för reduktion av mängden kväveoxider NOX i avgasströmmen. Effektiviteten för denna reduktion är dock beroende av förhållandet mellan NO och N02 i avgasströmmen, varför även denna reaktion påverkas negativt vid nedsatt N02-omvandling.
I den visade utföringsformen är komponenterna DOC 205, DPF 202 samt SCR-katalysator 201 integrerade i en och samma avgasreningsenhet. Det ska dock förstås att dessa komponenter inte behöver vara integrerade i en och samma avgasreningsenhet, utan komponenterna kan vara anordnade på annat sätt där så befinnes lämpligt, och en eller flera av nämnda komponenter kan t.ex. utgöras av separata enheter. I fig. 2 visas även temperatursensorer 210-212 respektive en differentialtrycksensor 209.
Allmänt består styrsystem i moderna fordon av ett kommunikationsbussystem bestående av en eller flera kommunikationsbussar för att sammankoppla ett antal elektroniska styrenheter (ECU:er) såsom styrenheterna, eller controllers, 115, 208, och olika på fordonet anordnade 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. 1A-B endast styrenheterna 115, 208.
Föreliggande uppfinning är i den visade utföringsformen implementerad i styrenheten 208, vilken i den visade utföringsformen enligt ovan är ansvarig för andra funktioner i efterbehandlingssystemet, såsom t.ex. regenerering (tömning) av partikelfiltret 202, men uppfinningen kan alltså även implementeras i en för föreliggande uppfinning dedikerad styrenhet, eller helt eller delvis i en eller flera andra vid fordonet redan befintliga styrenheter, såsom t.ex. motorstyrenheten 115.
Styrenhetens 208 (eller den/de styrenheter vid vilken/vilka föreliggande uppfinning år implementerad) funktion enligt föreliggande uppfinning kommer, förutom att bero av sensorsignaler från en eller flera av temperatursensorer 210- 212 sannolikt att t.ex. bero av information som t.ex. mottas från den/de styrenhet(er) som styr motorfunktioner, dvs. i föreliggande exempel styrenheten 115.
Styrenheter av den visade typen år normalt anordnade att ta emot sensorsignaler från olika delar av fordonet. Styrenheten 208 kan t.ex. motta sensorsignaler enligt ovan, liksom från andra styrenheter an styrenheten 115. Dylika styrenheter ar vidare vanligtvis anordnade att avge styrsignaler till olika fordonsdelar och -komponenter. T.ex. kan styrenheten 208 avge signaler till t.ex. motorstyrenheten 115.
Styrningen styrs ofta av programmerade instruktioner. Dessa programmerade instruktioner utgörs typiskt av ett datorprogram, vilket når det exekveras i en dator eller styrenhet åstadkommer att datorn/styrenheten utför önskad styrning, såsom förfarandesteg enligt föreliggande uppfinning.
Datorprogrammet utgör vanligtvis del av en datorprogramprodukt, dår datorprogramprodukten innefattar ett tillampligt lagringsmedium 121 (se fig. 1B) med datorprogrammet 109 lagrat på nåmnda lagringsmedium 121.
Namnda digitala lagringsmedium 121 kan t.ex. utgöras av någon ur gruppen: ROM (Read-Only Memory), PROM (Programmable Read- Only Memory), EPROM (Erasable PROM), Flash-minne, EEPROM (Electrically Erasable PROM), en hårddiskenhet, etc., och vara anordnat i eller i förbindelse med styrenheten, varvid datorprogrammet exekveras av styrenheten. Genom att andra datorprogrammets instruktioner kan således fordonets uppträdande i en specifik situation anpassas.
En exempelstyrenhet (styrenheten 208) visas schematiskt i fig. 1B, varvid styrenheten i sin tur kan innefatta en beräkningsenhet 120, vilken kan utgöras av t.ex. 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 försedd med anordningar 122, 123, 124, 125 för mottagande respektive sändande av in- respektive utsignaler. Dessa in- respektive utsignaler kan innehålla vågformer, pulser, eller andra attribut, vilka av anordningarna 122, 125 för mottagande av insignaler kan detekteras som information för behandling av beräkningsenheten 120. Anordningarna 123, 124 för sändande av utsignaler är anordnade att omvandla beräkningsresultat från beräkningsenheten 120 till utsignaler för överföring 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-bus (Controller Area Network bus), en MOST-bus (Media Oriented Systems Transport), eller någon annan busskonfiguration; eller av en trådlös anslutning. l0 l5 ll 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 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 partikelfiltret 202 kan en mycket stor andel av partiklarna avskiljas från avgasströmmen.
I takt med att partiklar avskiljs från avgasströmmen med hjälp av partikelfiltret 202 ansamlas alltså de avskiljda partiklarna i partikelfiltret 202, varvid detta med tiden fylls upp av sot. Beroende på faktorer såsom aktuella körförhållanden, förarens körsätt och fordonslast kommer en större eller mindre mängd sotpartiklar att genereras, varför denna sot-/partikeluppfyllnad sker mer eller mindre snabbt, men när väl 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. Över tiden regenereras partikelfiltret 202 med mer eller mindre regelbundna intervall, 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 lO l5 l2 partikelfiltret 202 fylls upp, desto högre kommer tryckskillnaden över partikelfiltret 202 att vara.
Regenerering kan ske på i huvudsak två olika satt. Dels genom s.k. syre(O2)-baserad regenerering, även kallad aktiv regenerering, där det sker en kemisk process i huvudsak enligt C + O2 = QO2 + värme. Således ombildas vid syrebaserad regenerering kol plus syrgas till koldioxid plus värme. Denna kemiska reaktion är kraftigt temperaturberoende och erfordrar höga partikelfiltertemperaturer för att nämnvärd reaktionshastighet överhuvudtaget ska uppstå. Samtidigt är ofta de i avgassystemet ingående komponenternas temperaturtolerans begränsad, vilket medför att den aktiva regenereringen kan ha en maximalt tillåten temperatur som är låg i förhållande till de temperaturer som erfordras för att önskad reaktionshastighet ska uppnås. De vid denna typ av regenerering erfordrade temperaturerna för önskad reaktionshastighet kan således vara alltför höga i förhållande till temperaturtoleranser för de i efterbehandlingssystemet ingående komponenterna. T.ex. har ofta partikelfiltret 202 och/eller (där sådan förekommer) efterföljande SCR-katalysator 201 konstruktionsmässiga begränsningar med avseende på den maximala temperatur dessa får utsättas för.
Av denna anledning tillämpas ofta vid dylika system N02-baserad regenerering. Vid N02-baserad regenerering bildas framförallt, kväveoxid och koloxid vid en reaktion mellan kol och kvävedioxid enligt: N02 + C = NO + CO. Dvs. den N02-baserade regenereringen är starkt beroende av just N02. Den N02-baserade regenereringen har fördelen att önskade reaktionshastigheter, och därmed den hastighet med vilken filtret töms, kan uppnås vid väsentligt lägre temperaturer. Typiskt sker regenerering av partikelfilter vid N02-baserad regenerering vid temperaturer 13 i intervallet 200°C - 500°C, även om temperaturer i den högre delen av intervallet normalt ar att föredra.
Detta utgör således ett jämfört med vid aktiv regenerering väsentligt lägre temperaturintervall, som helt kan understiga den vid aktiv regenerering önskade minimumtemperaturen. Detta är en stor fördel vid t.ex. förekomst av SCR-katalysatorer, eftersom risken för att en så pass hög temperaturnivå att skador på SCR-katalysatorn kan uppstå i princip helt kan undvikas. Fortfarande är det dock viktigt att en förhållandevis hög temperatur erhålls.
I fig. 3 visas ett exempel på regenererings- (sotutbrännings-) hastigheten vid N02-baserad regenerering 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 av det faktum att utbränningshastigheten år förhållandevis låg även vid hög koncentration av kvävedioxid så länge som filtertemperaturen är låg. Utbränningshastigheten är väsentligt högre vid 450°C även i det fall låg koncentration av kvävedioxid råder, men en hög temperatur i kombination med höga halter av NO2 är att föredra.
Således är den passiva regenereringen, förutom att vara beroende av partikelfiltrets temperatur och sotmängd enligt fig. 3, och såsom framgår av de kemiska processerna ovan, även beroende av tillgången på kvävedioxid. Normalt utgörs dock andelen kvävedioxid N02 av den totala mängd kväveoxider NOX som genereras vid förbränningsmotorns förbränning endast av O - % av den totala mängden kväveoxider NOX i avgasströmmen. När 14 förbränningsmotorn är hårt belastad kan andelen NO2till och med vara 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 flera olika sätt, och kan enligt ovan åstadkommas med hjälp av oxidationskatalysatorn 205, där kvävemonoxid kan oxideras till kvävedioxid.
Oxidation av kvävemonoxid 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 (heldragen linje) 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 hög oxidation av kväveoxid till kvävedioxid som möjligt.
Såsom har beskrivits ovan gäller dock ett helt annat temperaturförhållande för själva utbränningsprocessen. Detta temperaturförhållande indikeras med streckad linje i fig. 4, och som kan ses är reaktionshastigheten i princip obefintlig vid temperaturer understigande en partikelfiltertemperatur på 200-250° (de visade temperaturangivelserna utgör endast illustrerande exempel, och 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). l0 l5 Utbränningshastigheten (regenereringshastigheten) ökar således med mängden N0X i avgasströmmen, avgasströmmens (partikelfiltrets) temperatur samt rådande sotmängd i partikelfiltret. Således erfordrar den N02-baserade regenereringen en god tillgång på N02. Såsom visats ovan kan halten N02 av den totala mängden N0X i avgasströmmen ökas markant med hjälp av oxidationskatalysatorn 205, där den resulterande halten N02 efter oxidationskatalysatorn 205 är starkt beroende av temperaturen. Omvandlingen av N0 till N02 med hjälp av oxidationskatalysatorn är dock inte enbart beroende av oxidationskatalysatorns temperatur, utan även beroende av huruvida oxidationskatalysatorn förgiftats av oönskad beläggning.
Beroende på hur ett fordon framförs kommer temperaturen för den vid förbränningen resulterande avgasströmmen att variera. 0m förbränningsmotorn arbetar hårt kommer avgasströmmen att hålla en högre temperatur, medan, omvänt, vid ett framförande av fordonet där belastningen på förbränningsmotorn är förhållandevis låg kommer avgasströmmens temperatur att vara väsentligt lägre. Om fordonet framförs under en längre tid på ett sådant sätt att avgasströmmens temperatur håller förhållandevis låga temperaturer, såsom t.ex. temperaturer understigande 300-350°C, kommer en degradering av oxidationskatalysatorns funktion att ske på grund av att det i bränslet vanligen förekommande svavlet i olika former reagerar med den aktiva beläggningen, vanligen innefattande en eller flera ädelmetaller eller andra tillämpliga metaller såsom t.ex. aluminium. Detta påverkar i sin tur oxidationskatalysatorns egenskaper med avseende på N02- omvandlingen på ett negativt sätt. Svavlet kan reagera med beläggningen och t.ex. bilda sulfater såsom t.ex. aluminiumsulfat, platinumsulfat och palladiumsulfat beroende på vilken typ av metall som förekommer i beläggningen. Dessa lO l5 l6 sulfater tar upp yta av den aktiva beläggningen och förhindrar önskade reaktioner, såsom oxidation av NO till N02. Jämfört med N02-omvandling vid en icke-påverkad oxidationskatalysator kommer N02-omvandlingen i en oxidationskatalysator med svavelbeläggning således att avge en lägre andel N02 vid annars lika förhållanden.
Denna minskning i N02-omvandling av oxidationskatalysatorn medför således att en mindre mängd N02 finns tillgänglig vid den N02-baserade regenereringen av partikelfiltret, varvid därmed omvandlingen av sot och således regenereringshastigheten, minskar.
Vid svåra fall av svavelbeläggning i oxidationskatalysatorn kommer en N02-baserad regenerering, när sådan utförs, i värsta fall att gå så pass långsamt att påfyllnaden av sot är högre än utbränningen, vilket kommer att leda till att filtret fylls till en så pass hög nivå att fordonet tvingas stanna för att utföra en så kallad parkerad regenerering. Detta ger enligt ovan upphov till tidsförlust med därmed associerade kostnader och dessutom en ökad förbrukning av bränsle.
Den minskade N02-omvandlingen kan även ha ytterligare nackdelar. Efterbehandlingssystemet kan enligt ovan innefatta en SCR-katalysator, vilken vanligtvis är placerad nedströms om oxidationskatalysatorn och partikelfiltret, SCR-katalysatorn är för sin funktion beroende av en god tillgång på N02 för att den övergripande N02-konverteringen i efterbehandlingssystemet ska uppfylla uppsatta krav.
Enligt föreliggande uppfinning tillhandahålls ett förfarande för att på ett effektivt sätt reducera problem som uppstår vid svavelbeläggning i oxidationskatalysatorn utan att efterföljande temperaturkänsligare komponenter riskerar att skadas. Detta åstadkoms med hjälp av ett förfarande 500 som visas i fig. 5. Förfarandet börjar i steg 501, där det bestäms 17 huruvida oönskad svavelbeläggning av oxidationskatalysatorn har uppstått. Denna bestämning kan utföras på flera olika sätt. T.ex. kan det under en pågående N02-baserad regenerering bestämmas att regenereringshastigheten är oönskat långsam.
Denna bestämning kan t.ex. utföras med hjälp av den i fig. 2 visade differentialtrycksensorn 209, vilken mäter differentialtrycket över partikelfiltret 202. Vid regenereringen kommer differentialtrycket över partikelfiltret att minska i takt med att filtret töms på sotpartiklar och genomströmningsmotståndet därmed minskar. Om denna differentialtryckskillnadsminskning sker långsammare än förväntat vid regenerering, vilket t.ex. kan bestämmas genom att jämföra den hastighet med vilken differentialtrycket minskar i förhållande till rådande regenereringsförhållanden kan det bestämmas att regenereringshastigheten är oönskat långsam trots rådande temperaturförhållanden, vilket alltså indikerar svavelbeläggning i oxidationskatalysatorn.
Huruvida svavelbeläggning har uppstått eller inte kan även bestämmas på andra sätt. Genom att t.ex. baserat på den typ av bränsle som används samt en temperaturhistorik över en temperatur representerande t.ex. oxidationskatalysatorns temperatur går det att med hjälp av tillämpliga modeller estimera en svavelbeläggningsgrad. Såsom nämnts ovan, ju lägre temperatur oxidationskatalysatorn uppvisar, desto fortare kommer svavelbeläggning att ske. Svavelbeläggningshastigheten är även beroende av avgasflödet, och ju högre flöde, desto snabbare kommer oxidationskatalysatorns aktiva ytor att beläggas med svavel. Svavelbeläggning av oxidationskatalysatorn kan även bestämmas på andra tillämpliga sätt.
När det således i steg 501 bestäms att svavelbeläggning i oxidationskatalysatorn uppstått, t.ex. i någon tillämplig 18 utsträckning, där denna t.ex. kan styras av regenereringshastighet, beräknad beläggning eller liknande enligt ovan fortsätter förfarandet till steg 502, där en temperatur T för efterbehandlingssystemet 200, såsom t.ex. en temperatur representerande oxidationskatalysatorns 205 temperatur. Denna bestämda temperatur jämförs sedan i steg 503 med en minimumtemperatur T3, vilken utgör en temperatur vid vilken oxidation av oförbränt bränsle anses kunna ske i önskad utsträckning i oxidationskatalysatorn. Om efterbehandlingssystemtemperaturen T (oxidationskatalysatortemperaturen) understiger nämnda temperatur T3 forsätter förfarandet till steg 504 för att genom motorstyrning försöka åstadkomma denna oxidationskatalysatortemperatur. I princip räcker det med att oxidationskatalysatorn uppnår en temperatur på ca. 250°C. När motorstyrning påbörjats återgår förfarandet till steg 502 för att se om önskad temperatur uppnåtts.
Om, däremot, oxidationskatalysatortemperaturen överstiger nämnda minimumtemperatur T3, vilken alltså kan vara i storleksordningen av ca. 250°C, och oxidation av oförbränt bränsle i oxidationskatalysatorn därmed anses kunna ske i önskad utsträckning, forsätter förfarandet till steg 505.
I steg 505 påbörjas en höjning av oxidationskatalysatorns 205 temperatur, där temperaturhöjningen kan åstadkommas enligt vad som beskrivs nedan. Oxidationskatalysatorns temperatur bör uppgå till temperaturer överstigande 400°C för att det ansamlade svavlet ska reagera med den förbipasserande avgasströmmen. Svavlets bindning med beläggningens metaller kan således brytas, vilket kan ske åtminstone delvis genom att oxideringen av kolväten (bränsle) reagerar med syreatomer i t.ex. sulfater så att svavel i ny molekylform lossnar från katalysatorbeläggningen och därefter förs med avgasströmmen 19 genom efterbehandlingssystemet och/eller fastnar på nytt nedströms den tidigare positionen. Den kemiska processen i detta avseende kan ske på flera sätt och beskrivs inte närmare här, men när svavlets bidning med beläggningsmetallen bryts förs den frigjorda/nybildade svavelmolekylen, såsom t.ex. svaveldioxid, svavelsyra, eller sulfit, med avgasströmmen för att därmed föras ut ur oxidationskatalysatorn alternativt fastna på nytt. En och samma svavelatom kan fastna och frigöras ett stort antal gånger under förflyttning genom efterbehandlingssystemet.
Uppvärmning medför således att oxidationskatalysatorn kan avgiftas och dess ursprungliga prestanda beträffande N02- omvandling kan återfås.
Avsvavlingsprocessen följer Arrhenius ekvation och processhastigheten ökar således med ökande temperatur. Med andra ord bör, för bästa avsvavlingseffektivitet, en så hög temperatur som möjligt åstadkommas i oxidationskatalysatorn 205. Såsom nämnts ovan finns dock ofta olika temperaturtoleranser med avseende på de i efterbehandlingssystemet 200 ingående komponenterna.
Temperaturhöjningen åstadkoms genom att tillföra oförbränt bränsle till avgasströmmen, där det oförbrända bränslet sedan, tack vare att oxidationskatalysatorns temperatur T överstiger nämnda minimumtemperatur T3, åtminstone delvis oxideras, med därmed associerad värmeutveckling. I steg 505 bestäms därför en tillämplig bränslemängd för tillförsel till avgasströmmen, varvid bränsleinsprutning sedan påbörjas. Mängden bränsle som tillförs kan t.ex. bero på oxidationskatalysatorns 205 temperatur, aktuellt flöde i avgasströmmen, förbränningsmotorbelastning, aktuell fordonshastighet etc., eller utgöras aven någon konstant på förhand bestämd bränslemängd, varvid sedan tillförseln av bränsle styrs l0 l5 baserat på oxidationskatalysatorns temperatur T i syfte att uppnå en första temperatur Tl, och där tillförseln av bränsle avbryts när en önskad första oxidationskatalysatortemperatur Tl uppnås eller kommer att uppnås.
Tillförseln av det oförbrända bränslet till avgasströmmen kan utföras på flera olika sätt. T.ex. kan efterbehandlingssystemet 200 innefatta en injektor (ej visad) i avgassystemet uppströms om oxidationskatalysatorn 205, varvid bränsle kan insprutas i avgasströmmen med hjälp av injektorn.
Alternativt kan bränsle tillföras avgasströmmen genom insprutning i förbränningsmotorns l0l förbränningskammare (såsom förbränningsmotorns cylindrar) så pass sent under förbränningscykeln att inget eller endast delar av det för regenereringen avsedda bränslet förbränns i cylindrarna, varvid bränsle kommer att följa med avgasströmmen till efterbehandlingssystemet. Föreliggande uppfinning är tillämplig vid båda typerna av bränsleinsprutning.
När sedan bränsletillförsel har påbörjats enligt någon tillämplig modell enligt ovan fortsätter förfarandet till steg 506, där det bestäms huruvida oxidationskatalysatorns temperatur T överstiger en första, jämfört med nämnda minimumtemperatur T3, väsentligt högre temperatur Tl. Denna första temperatur Tl utgörs av en temperatur som skulle medföra att efterföljande komponenter skulle kunna skadas vid uppvärmning till denna temperatur. Enligt föreliggande uppfinning utförs en cyklisk höjning av temperaturen för den komponent där svavelinlagring har konstaterats, dvs. i detta fall oxidationskatalysatorn 205, och tack vare den cykliska temperaturhöjningen kommer höjning av temperaturen för efterföljande komponenter till oönskade nivåer inte att ske.
Så länge som temperaturen Tl inte uppnås, återgår förfarandet 21 till steg 505 för fortsatt brånsletillförsel. Om temperaturen T1 har uppnåtts avbryts tillförsel av bränsle till avgasströmmen och förfarandet fortsätter till steg 507. I steg 507 bestäms huruvida temperaturen T har sjunkit till en jämfört med temperaturen T1 lägre temperatur T2. Så länge som så inte är fallet kvarstår förfarandet i steg 507, för att sedan, när temperaturen T har sjunkit till temperaturen T2, fortsätta till steg 508.
Nämnda första temperatur T1 och nämnda andra temperatur T2 fastställs/väljs så att temperaturen vid nedströms oxidationskatalysatorn 205 anordnade komponenter, såsom t.ex. partikelfiltret 202 respektive SCR-katalysatorn 201, inte kommer att överstiga otillåtna nivåer.
Nämnda första temperatur T1 sätts företrädesvis till en så hög nivå som möjligt, men som, i kombination med sänkningen av oxidationskatalysatorns 205 temperatur T till den valda andra temperaturen T2, säkerställer att temperaturen vid nedströms oxidationskatalysatorn 205 anordnade komponenter, såsom t.ex. partikelfiltret 202 respektive SCR-katalysatorn 201, inte kommer att överstiga otillåtna nivåer. T.ex. kan den mest temperaturkänsliga komponenten i föreliggande exempel utgöras av SCR-katalysatorn 201, och enligt det uppfinningsenliga förfarandet kan det säkerställas att temperaturen efter partikelfiltret/vid SCR-katalysatorns 201 ingång 203 inte uppnår oönskade nivåer.
Nämnda andra temperatur T2 kan fastställas/väljas baserat på en beräkning/modellering av ett temperaturförlopp för oxidationskatalysatorns 205 temperatur T och/eller tillämplig temperatur vid nedströms oxidationskatalysatorn 205 anordnade komponenter, såsom t.ex. partikelfiltret 202 respektive SCR- katalysatorn 201. l0 l5 22 Nämnda andra temperatur T2 kan alternativt, eller i kombination med ovanstående, fastställas/väljas baserat på mätningar av temperaturförlopp för oxidationskatalysatorns 205 temperatur T och/eller tillämplig temperatur vid nedströms oxidationskatalysatorn 205 anordnade komponenter, såsom t.ex. partikelfiltret 202 respektive SCR-katalysatorn 201.
Nämnda andra temperatur T2 fastställs/väljs så att det säkerställs att temperaturen vid nedströms oxidationskatalysatorn 205 anordnade komponenter, såsom t.ex. partikelfiltret 202 respektive SCR-katalysatorn 201, vid nyttjande av det uppfinningsenliga förfarandet inte kommer att överstiga otillåtna nivåer.
I steg 508 bestäms huruvida avsvavlingen är slutförd. Om så är fallet avslutas förfarandet i steg 509. Denna bestämning kan utföras på något tillämpligt sätt, t.ex. genom att bestämma under hur lång tid t avsvavling har pågått, och avbryta avsvavlingen när avsvavlingen har pågått åtminstone under en tillämplig första tid tl. Alternativt kan detta bestämmas t.ex. genom att uppvärmning till temperaturen Tl måste ske ett visst antal gånger. Bestämningen kan även utföras baserat på differentialtryckförändringen över partikelfiltret vid ett regenereringsförsök. Dvs. i detta fall måste den differentialtryckminskning som erhålls vid regenerering under t.ex. en viss tid uppgå till åtminstone någon tillämplig nivå, annars anses regenereringshastigheten vara för långsam, och avsvavling därmed inte vara utförd i önskad utsträckning.
Avsvavlingen kan även avslutas baserat på annan tillämplig parameter.
Så länge som avsvavling ska fortsätta återgår förfarandet till steg 502 från steg 509.
Om bränsletillförsel skulle ske kontinuerligt för att hålla oxidationskatalysatorn 205 vid en konstant temperatur Tl l0 l5 23 skulle temperaturen i de efterföljande komponenterna också att stiga till motsvarande höga nivåer. Således skulle en konstanthållning av oxidationskatalysatorns 205 temperatur T på nivån Tl medföra att temperaturen i efterföljande komponenter blir otillåtet hög. Förfarandet enligt föreliggande uppfinning har fördelen att en högre avsvavlingshastighet kan åstadkommas genom att höja oxidationskatalysatorns 205 temperatur T till en första temperatur Tl som överstiger en temperaturtolerans för åtminstone en av de nedströms oxidationskatalysatorn 205 anordnade komponenterna, såsom partikelfiltret 202 respektive SCR-katalysator 205, i efterbehandlingssystemet 200. Genom att avbryta denna temperaturhöjning när temperaturen Tl har uppnåtts, dvs. avbryta bränsletillförseln, och låta oxidationskatalysatorns 205 temperatur T sjunka till nämnda andra temperatur T2 kommer temperaturen i nedströms oxidationskatalysatorn 205 anordnade komponenter inte hinna stiga till otillåtet höga nivåer innan temperaturen åter börjar sjunka. Genom att pulsa oxidationskatalysatorns 205 temperatur T kan således lokalt väsentligt högre temperaturer tillåtas, med därmed associerad ökning i reaktionshastighet, samtidigt som denna värmevåg kommer att dämpas av efterföljande del av oxidationskatalysator 205 och t.ex. ett partikelfilter 202 så att t.ex. en nedströms partikelfiltret anordnad SCR-katalysator 201 utsätts för en väsentligt lägre temperatur jämfört med oxidationskatalysatorn 205. Med hjälp av förfarandet enligt föreliggande uppfinning är det således möjligt att höja maximal temperatur i oxidationskatalysatorn 205 med ett förhållandevis stort antal grader utan att göra avkall på andra krav, varvid det därmed också skapas en möjlighet att desorbera så mycket som möjligt av upplagrat svavel. 24 I fig. 6 visas ett exempel på ett temperaturdiagram för en del av en uppfinningsenlig avsvavlingsprocess i ett system av den i fig. 2 visade typen, där en bränsletillförsel enligt steg 505 påbörjas vid t=t0. Heldragen kurva 601 representerar oxidationskatalysatortemperaturen, vilken pulsas mellan temperaturen T1-T2 enligt ovan, och kurvan 602 representerar temperaturen efter partikelfiltret 202, och därmed ingången till SCR-katalysatorn 201. Vid t=tl avbryts bränsletillförsel för att sedan återupptas igen vid t=t2 för att på nytt avbrytas vid t=t3 osv. Såsom kan ses kommer SCR-katalysatorn 201 att utsättas för en väsentligt lägre temperatur jämfört med oxidationskatalysatorn 205 tack vare den dämpning på grund av komponenternas termiska tröghet värmevågen utsätts för.
Det visade förfarandet kan även förbättras ytterligare. Vid pulsningen av temperaturen T ovan kan även förbränningsmotorn 101 justeras att drivas med olika lambdavärden. Såsom är välkänt innebär lambda = 1 ett bränsle/luftförhållande där stökiometrisk förbränning erhålls, och där större respektive mindre lambdavärden innebär ett luftöverskott respektive luftunderskott vid förbränningen. Avgasströmmens sammansättning kan styras mot nära stökiometriska förhållanden (dvs. lambda=1) när bränsle adderas. Dvs. i detta fall drivs förbränningsmotorn med minsta möjliga lambda varvid sedan bränsle tillförs i möjligaste mån utan att överskrida temperaturkrav för att hamna nära stökiometriska förhållanden.
Härvid kan syrenivån vid ingången till oxidationskatalysatorn 205 hållas till ett minimum, varvid kolväten i största möjliga utsträckning kommer att reagera med syreatomer i svavel- metallbindningar. Enligt en utföringsform styrs nämnda förbränningsmotor och/eller tillförsel av bränsle på ett sådant sätt att ett lambdavärde understigande 1.5 erhålls vid ingången till oxidationskatalysatorn 205.
När sedan bränsletillförseln är avstängd och temperaturen äter sjunker kan förbränningsmotors 101 inställningar ändras så att ett avsevärt högre lambda används och ett rikt syreöverskott istället uppstår i systemet. På detta sätt är det möjligt att variera förhållandena i efterbehandlingssystemet för att optimera desorption av svavel som är bundet i olika föreningar. Fördelen med att variera förhållanden på detta sätt är att olika svavelföreningar som basmetall-svavel och ädelmetall-svavel dissocierar och desorberas olika snabbt.
Den hastighet med vilken temperaturen T höjs, vilken kan varieras med den takt med vilken bränsle tillförs, och lamdavärden kan anpassas efter de i efterbehandlingssystemet förekommande metallerna för att uppnå en så pass optimal avsvavling som möjligt.
Uppfinningen har ovan exemplifierats i anknytning till det i fig. 2 visade systemet. Den i fig. 2 visade efterbehandlingssystemuppsättningen är vanligt förekommande vid tunga fordon, åtminstone i jurisdiktioner där strängare utsläppskrav råder.
Enligt en utföringsform innefattar istället partikelfiltret ädelmetallbeläggningar så att de i oxidationskatalysatorn förekommande kemiska processerna istället förekommer i partikelfiltret, varvid efterbehandlingssystemet således inte innefattar någon DOC. Uppfinningen är dock tillämplig även här, varvid t.ex. temperaturen T1 anpassas efter detta system istället.
Vidare kan efterbehandlingssystemet 200 även innefatta fler komponenter än vad som har exemplifierats ovan T.ex. kan efterbehandlingssystemet i tillägg till, eller istället för, nämnda DOC 205 och/eller SCR 201 innefatta en ASC (ammoniakslip) -katalysator (ej visad), varvid tillämplig temperaturanpassning kan utföras även här. lO 26 Vidare har föreliggande uppfinning ovan exemplifierats i anknytning till fordon. Uppfinningen ar dock aven tillämplig vid godtyckliga farkoster/processer där efterbehandlingssystem enligt ovan är tillämpliga, säsom t.ex. vatten- eller luftfarkoster med förbränningsprocesser enligt ovan.
Ytterligare utföringsformer av förfarandet och systemet enligt uppfinningen återfinns i de bilagda patentkraven. Det skall också noteras att systemet kan modifieras enligt olika utföringsformer av förfarandet enligt uppfinningen (och vice versa) och att föreliggande uppfinning alltså inte på nägot vis är begränsad till ovan beskrivna utföringsformer av förfarandet enligt uppfinningen, utan avser och innefattar alla utföringsformer inom de bifogade självständiga kravens skyddsomfäng.

Claims (17)

1. 0 15 20 25 30 27 Patentkrav 1.Förfarande för avsvavling av ett efterbehandlingssystem (200), varvid nämnda efterbehandlingssystem (200) är inrättat för behandling av en från en förbränning vid en förbränningsmotor (101) resulterande avgasström, och varvid nämnda efterbehandlingssystem (200) innefattar åtminstone en första komponent (205, 202) och en andra komponent (201), kännetecknat av att förfarandet innefattar att, om svavel ansamlats i nämnda första komponent (205, 202) vid nämnda efterbehandlingssystem (200): - höja en temperatur (T) för nämnda första komponent (205, 202) genom att till nämnda avgasström tillföra bränsle för oxidation vid nämnda efterbehandlingssystem (200), - när nämnda temperatur (T) för nämnda första komponent (205, 202) uppgår till en första temperatur (T1), varvid nämnda första temperatur (T1) utgör en temperatur överstigande en temperaturtolerans för åtminstone en, nedströms nämnda första komponent (205, 202) anordnad andra komponent (201) i nämnda efterbehandlingssystem (200), avbryta nämnda tillförsel av bränsle till nämnda avgasström, och - återuppta tillförsel av bränsle för oxidation till nämnda efterbehandlingssystem (200) när nämnda temperatur (T) för nämnda första komponent har sjunkit till en andra, jämfört med nämnda första temperatur (T1), lägre temperatur (T2).
2. Förfarande enligt krav 1, vidare innefattande att: - innan nämnda höjning av nämnda temperatur (T), bestämma huruvida nämnda temperatur (T) för nämnda första komponent (205, 202) överstiger en tredje, jämfört med nämnda första temperatur (T1), lägre temperatur (T3), varvid nämnda bränsletillförsel påbörjas om nämnda temperatur (T) överstiger nämnda tredje temperatur (T3). 10 15 20 25 30 28
3. Förfarande enligt krav 2, varvid nämnda tredje temperatur (T3) utgör en tillämplig temperatur överstigande 250°C.
4. Förfarande enligt något av krav 2-3, varvid förfarandet vidare innefattar att, om nämnda temperatur (T) understiger nämnda tredje temperatur (T3), styra nämnda förbränningsmötor (101) på ett sådant sätt att en hög avgastemperatur genereras.
5. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda första temperatur (T1) utgör en tillämplig temperatur överstigande 400°C.
6. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda tillförsel och avbrott i tillförsel av bränsle till avgasströmmen upprepas till dess att nämnda första komponent (205, 202) har avsvavlats till önskad nivå, eller avsvavlingen av annan anledning avbryts.
7. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda tillförda bränsle åtminstone delvis oxideras i nämnda första komponent (205, 202).
8. Förfarande enligt något av föregående krav, vidare innefattande att styra nämnda förbränningsmötor (101) mot ett första lambdavärde vid nämnda tillförsel av bränsle, och mot ett andra, jämfört med nämnda första lambdavärde, högre lambdavärde när nämnda bränsletillförsel är avbruten.
9. Förfarande enligt krav 8, varvid nämnda förbränningsmötor och/eller tillförsel av bränsle styrs på ett sådant sätt att ett lambdavärde understigande 1.5 erhålls vid nämnda första komponent (205, 202) vid nämnda bränsletillförsel.
10. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda förbränningsmötor (101) innefattar åtminstone en förbränningskammare, och varvid bränsle för oxidation i nämnda efterbehandlingssystem (200) tillförs nämnda 10 l5 20 25 30 29 efterbehandlingssystem (200) via tillförsel via nämnda förbränningskammare.
11. ll. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda avsvavling avbryts när något av följande villkor är uppfyllt: - en första tid sedan avsvavlingen påbörjades har förflutit, - en regenereringshastighet överstiger en första regenereringshastighet.
12. l2. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid bränsle tillförs nämnda efterbehandlingssystem (200) med hjälp av en nedströms nämnda förbränningsmotors förbränningskammare anordnad injektor.
13. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda åtminstone en första komponent utgörs av åtminstone en av en oxidationskatalysator (205) och ett partikelfilter (202).
14. l4. Datorprogram innefattande programkod, vilket när nämnda programkod exekveras i en dator åstadkommer att nämnda dator utför förfarandet enligt något av patentkrav l-13.
15. Datorprogramprodukt innefattande ett datorläsbart medium och ett datorprogram enligt patentkrav 14, varvid nämnda datorprogram är innefattat i nämnda datorläsbara medium. lö.
16. System för avsvavling av ett efterbehandlingssystem (200), varvid nämnda efterbehandlingssystem (200) är inrättat för behandling av en från en förbränning vid en förbränningsmotor (l0l) resulterande avgasström, och varvid nämnda efterbehandlingssystem (200) innefattar åtminstone en första komponent (205, 202) och en andra komponent (201), kännetecknat av att systemet innefattar organ för att, om svavel ansamlats i nämnda första komponent (205, 202) vid nämnda efterbehandlingssystem (200): - höja en temperatur (T) för nämnda första komponent (205, 202) genom att till nämnda avgasström tillföra bränsle för 10 15 30 oxidation vid nämnda efterbehandlingssystem (200), - avbryta nämnda tillförsel av bränsle till nämnda avgasström när nämnda temperatur (T) för nämnda första komponent (205, 202) uppgår till en första temperatur (T1), varvid nämnda första temperatur (T1) utgör en temperatur överstigande en temperaturtolerans för åtminstone en, nedströms nämnda första komponent (205, 202) anordnad andra komponent (201) i nämnda efterbehandlingssystem (200), och - återuppta tillförsel av bränsle för oxidation till nämnda efterbehandlingssystem (200) när nämnda temperatur (T) för nämnda första komponent har sjunkit till en andra, jämfört med nämnda första temperatur (T1), lägre temperatur (T2).
17. Fordon (100), kännetecknat av att det innefattar ett system enligt krav 16.
SE1251468A 2011-12-28 2012-12-20 Förfarande och system för avsvavling av ett efterbehandlingsssystem SE1251468A1 (sv)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1251468A SE1251468A1 (sv) 2011-12-28 2012-12-20 Förfarande och system för avsvavling av ett efterbehandlingsssystem
PCT/SE2012/051446 WO2013100845A1 (en) 2011-12-28 2012-12-20 Method and system for desulphurization of an aftertreatment system

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1151281 2011-12-28
SE1251468A SE1251468A1 (sv) 2011-12-28 2012-12-20 Förfarande och system för avsvavling av ett efterbehandlingsssystem

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SE1251468A1 true SE1251468A1 (sv) 2013-06-29

Family

ID=48699411

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE1251468A SE1251468A1 (sv) 2011-12-28 2012-12-20 Förfarande och system för avsvavling av ett efterbehandlingsssystem

Country Status (2)

Country Link
SE (1) SE1251468A1 (sv)
WO (1) WO2013100845A1 (sv)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113790094B (zh) * 2021-09-29 2022-10-25 潍柴动力股份有限公司 一种后处理系统硫中毒确定方法、装置、车辆及介质

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7251929B2 (en) * 2005-07-07 2007-08-07 Eaton Corporation Thermal management of hybrid LNT/SCR aftertreatment during desulfation
US20070012032A1 (en) * 2005-07-12 2007-01-18 Eaton Corporation Hybrid system comprising HC-SCR, NOx-trapping, and NH3-SCR for exhaust emission reduction
FR2933445B1 (fr) * 2008-07-01 2013-06-28 Renault Sas Gestion combinee de la regeneration et de la desulfuration pour vehicule automobile
KR100999635B1 (ko) * 2008-11-21 2010-12-08 기아자동차주식회사 디젤 산화 촉매 및 이를 구비한 배기 장치

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013100845A1 (en) 2013-07-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9038370B2 (en) Method for operating an exhaust emission control system having a SCR-catalyst and an upstream oxidation catalyst exhaust emission control component
RU2550219C2 (ru) Способ и система для регенерации дизельного сажевого фильтра
SE539093C2 (sv) Förfarande och avgasbehandlingssystem för behandling av en avgasström
SE536798C2 (sv) Förfarande och system för reduktion av en beläggning i ett efterbehandlingssystem
SE539133C2 (sv) Avgasbehandlingssystem och förfarande för behandling av en avgasström
SE535154C2 (sv) Förfarande och system för avgasrening
JP5585226B2 (ja) 排ガス浄化システム
EP2612002B1 (en) Method and system for exhaust emission control
CN102116189B (zh) 在柴油颗粒过滤器再生预热期间控制发动机的方法和系统
RU2546932C2 (ru) Способ и система для очистки выбросов
CN111989467B (zh) 用于对至少一个液体敏感传感器的激活进行控制的方法和系统
CN113544365A (zh) 用于调节颗粒过滤器装载的方法
EP2798168B1 (en) Method and system for reduction of deposits in an aftertreatment system
SE1251468A1 (sv) Förfarande och system för avsvavling av ett efterbehandlingsssystem
WO2014007749A1 (en) Method for estimating quantity of sulphur accumulated in exhaust after treatment system
KR102158684B1 (ko) 배기가스 스트림으로의 첨가제 공급을 교정할 때 사용하기 위한 시스템 및 방법
SE535802C2 (sv) Förfarande och system vid regenerering av ett partikelfilter för avgasrening
EP2798169A1 (en) Method and system for desulphurization of an aftertreatment system
SE542085C2 (sv) Avgasbehandlingssystem och förfarande för behandling av en avgasström

Legal Events

Date Code Title Description
NAV Patent application has lapsed