SE514288C2 - Anordning och förfarande för svavelregenerering av NOx- adsorberande katalysator - Google Patents

Description

,14 288 2 härstammar bland annat från allt strängare lagstiftning i olika länder, med krav på extremt låga utsläpp av N0;v C0- och HC-föreningar.

Vidare finns det i samband med fordon ett generellt krav att i så hög grad som möjligt reducera motorns bränsleför- brukning. För detta ändamål har det pâ senare år tagits fram motorer med nya typer av förbränningsrum hos motorns cylindrar, i synnerhet för att kunna driva motorn med allt magrare bränsleblandningar, d.v.s. där Ä>l. Sådana motorer benämns vanligen “lean-burn"-motorer. I en så kallad DI- motor (d.v.s. en direktinsprutad Otto-motor) är respektive förbränningsrum hos motorn anordnat på så vis att det tillförda bränslet kan koncentreras i hög grad vid respek- tive tändstift. Sådana motorer kan vid kontinuerlig körning drivas med en mycket mager luft/bränsleblandning, av storleksordningen Ä=4. Av detta skäl fås en avsevärd besparing i bränsleförbrukningen vid denna typ av motor.

Eftersom en DI-motor normalt drivs med mycket mager luft/bränsleblandning komer en på motsvarande vis mager avgasblandning att strömma genonltrevägskatalysatorn. Detta medför att trevägskatalysatorn inte förmår reducera NO;- föreningarna i avgaserna (på grund av att den är konstrue- rad för en optimal reningsförmåga vid stökiometrisk blandning). Av denna anledning kan en ordinarie trevägs- katalysator kombineras med en kväveoxidadsorbent (kallas även NO¿-adsorbent, eller "N0¿-fälla“), vilket är en i sig känd anordning för upptagning av lüg-föreningar, t.ex. i avgaserna från en förbränningsmotor. NO¿-adsorbenten kan på så vis utnyttjas som ett komplement till en konventionell NOx-adsorbent kan arrangeras trevägskatalysator. En antingen som en separat ~enhet uppströms en ordinarie alternativt eller kan arrangeras trevägskatalysator, integrerat med trevägskatalysatorn, d.v.s. tillsammans med trevägskatalysatorns katalytiska material. å514.2s,s 3 NOX-adsorbenten är så beskaffad att den tar upp (adsorberar) NOx-föreningar i avgaserna om motorn drivs med en mager luft/bränsleblandning och avger (desorberar) NO,- föreningarna om motorn under en viss tidsperiod körs med en fet luft/bränsleblandning. Vidare har NOX-adsorbenten egenskapen att den endast kan adsorbera NOx-föreningar upp till en viss gräns, d.v.s. den "fylls" så småningom och når på så vis en gräns för adsorptionen. I detta läge måste NOX-adsorbenten regenereras, d.v.s. den måste fås att desorbera och således släppa ut de upplagrade NOx-före- ningarna. Om då en konventionell trevägskatalysator finns anordnad nedströms en NOx-adsorbent, eller om alternativt en trevägskatalysator är integrerat utformad med en NO,- adsorbent, kan de desorberade NOx-föreningarna elimineras av trevägskatalysatorn, förutsatt att den senare har uppnått sin tändtemperatur.

I enlighet med känd teknik kan en NO,-adsorbent regenereras genom att den avgasblandning som strömmar genom NO,- adsorbenten görs relativt fet under en viss tidsperiod, av storleksordningen några sekunder. Detta kan uppnås genom att driva motorn med en relativt fet luft/bränsleblandning under denna period. På så vis "töms" NO,-adsorbenten så att den därefter kan adsorbera NOX-föreningar under en viss tid som löper fram till att en ny regenerering blir nödvändig.

Ett problem som föreligger i samband med användandet av en NOX-adsorbent är att svavelföreningar (t.ex. svaveldioxid, S02) som förekommer i avgaserna som strömmar genom NO,- adsorbenten ger upphov till en beläggning på det aktiva materialet hos NOX-adsorbenten. Denna beläggning blockerar i sin tur NOx-adsorbentens förmåga att adsorbera NO,- föreningar. Svavelföreningarna härstammar från motorns bränsle, och kan variera bl.a. i beroende av aktuell bränslekvalitet. Till följd av en sådan svavelbeläggning 514288 4 kommer adsorptionsförmågan hos NO¿-adsorbenten successivt att att minska med tiden.

För att lösa problemet med en sådan svavelbeläggning måste NQ;adsorbenten med jämna mellanrum regenereras även med avseende på svavelföreningar, d.v.s. "tömmas" på svavel- föreningar så att svavelbeläggningen pålflg-adsorbenten kan avlägsnas. I enlighet med känd teknik kan en sådan svavel- regenerering genomföras genom att nwtorn under en viss tidsperiod drivs så att den alstrar en fet avgasblandning (d.v.s. Å<1) samtidigt som en relativt hög avgastemperatur genereras, närmare bestämt en avgastemperatur som är högre än cza 650° C. På så vis kan svavelföreningar desorberas, d.v.s. släppas ut från NQ;adsorbenten. Enligt känd teknik görs en svavelregenerering företrädesvis med ett intervall som bestäms med utgångspunkt från den förlorade NO;- lagringskapaciteten hos NO;adsorbenten, vilken i sin tur kan uppskattas med utgångspunkt från svavelhalten i bränslet hos det aktuella fordonets bränsleförbrukning. fordonet samt Ett problem som föreligger vid den ovannämnda, kända tekniken för svavelregenerering är att det är svårt att förena den önskade avgastemperaturen vid mager körning (c:a 250-450° C) med kravet på en temperatur på minst 650° C i NQfadsorbenten för att utföra en svavelregenerering. I princip kan detta genom att vid svavelregenerering höja avgastemperaturen på i. sig känt sätt genom en senareläggning av tändtidpunkten för motorns problem lösas I respektive cylindrar. En sådan åtgärd är dock inte tillräcklig för att höja avgastemperaturen till erforderlig nivå i de fall där det aktuella fordonet i princip aldrig körs med hög last, vilket kan vara aktuellt vid vissa typer av körmiljöer och för vissa typer av förare. En sådan åtgärd är normalt inte heller tillräcklig i de typer av avgassystem som innefattar t.ex. en förkatalysator och en 514 288 avgaskylare, eftersom dessa komponenter kommer att ha en kylande inverkan på avgaserna från motorn innan dessa når NO;adsorbenten. Även om temperaturen på avgaserna ut från motorn skulle höjas för att kompensera för exempelvis en avgaskylares kylande inverkan finns det dessutom en risk för skador på exempelvis förkatalysatorn eller avgaskylaren vid alltför hög avgastemperatur.

REDoGöRELsE FÖR UPPFINNINGEN: Ändamålet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett förbättrat förfarande för rening av skadliga utsläpp från en förbränningsmotor. I synnerhet är det ett ändamål med uppfinningen att tillhandahålla en förbättrad svavel- regenerering av en NO¿-adsorberande avgaskatalysator som är anordnad i anslutning till en förbränningsmotor. Detta uppnås medelst ett förfarande, vars kännetecknande särdrag framgår av efterföljande patentkrav 1. Detta uppnås också medelst ett arrangemang, vars kännetecknande särdrag framgår av efterföljande patentkrav 6.

Uppfinningen avser ett förfarande för svavelregenerering av en NO¿~adsorberande avgaskatalysator genom höjning av dess temperatur, varvid avgaskatalysatorn är monterad i ett avgassysten1 soul är anslutet till en förbränningsmotor.

Förfarandet innefattar generering av en luft/bränsle- blandning till motorns respektive cylindrar. Uppfinningen kännetecknas av den innefattar omväxlande styrning av förbränningsmotorn mellan ett första tillstånd vid vilket en relativt fet avgasblandning levereras till avgas- katalysatorn, varvid en syrebuffert hos avgaskatalysatorn förbränns åtminstone delvis under närvaro av kolväten i avgassystemet för generering av värme, och ett andra tillstånd vid vilket en relativt mager avgasblandning levereras till avgaskatalysatorn, för inlagring av syre till nämnda syrebuffert, samt avstängning av nämnda omväxlande styrning efter att en förutbestämd mängd 514 zss 6 svavelföreningar har desorberats från nämnda avgaskatalysator.

I enlighet med uppfinningen kan en svavelregenerering av en NO,-adsorberande avgaskatalysator göras genonz den ovan- nämnda omväxlande styrningen, varigenom en förutbestämd mängd svavelföreningar i avgaskatalysatorn avlägsnas från avgaskatalysatorn. Med hjälp av uppfinningen kan denna svavelregenerering ske även vid relativt låga laster, närmare bestämt vid laster där det är svårt att uppnå tillräckligt höga avgastemperaturer med kända temperatur- höjande åtgärder. Enligt uppfinningen fås sänkta emissioner av skadliga föroreningar i motorns avgaser, vilket är en fördel.

Med begreppet "Nqfadsorberande avgaskatalysator" som används nedan avses i detta sammanhang en integrerad komponent som innefattar både NO¿-adsorberande material och tillhandahåller konventionell trevägskatalysator. material som funktionen hos en Fördelaktiga utföringsformer av uppfinningen framgår av de efterföljande beroende patentkraven.

FIGURBESKRIVNING: Uppfinningen skall i det följande närmare förklaras med hänvisning till ett föredraget utföringsexempel och de bifogade ritningarna, i vilka: figur 1 är ett principellt schema av ett arrangemang vid vilket den föreliggande uppfinningen kan utnyttjas, och figur 2 är ett något förenklat flödesschema som beskri- ver uppfinningens funktion. 514 yzss FÖREDRAGNA UTFöR1NcsFoRMER= I figur 1 visas i schematisk form ett arrangemang enligt den föreliggande uppfinningen. Enligt en föredragen utföringsform är uppfinningen anordnad i anslutning till en förbränningsmotor l som kan vara en konventionell bensin- eller dieselmotor, men som företrädesvis utgörs av en s.k.

DI-motor, d.v.s. en motor av typen direktinsprutad Otto- motor, där insprutningen av bränsle till motorn 1 är inrättad för "stratifierad" drift, d.v.s. där det tillförda bränslet kan koncentreras i motorns respektive för- bränningsrum så att motorn i vissa förutbestämda driftsfall kan drivas med en mycket mager luft/bränsleblandning, av storleksordningen A=4. Med en sådan motor fås betydande bränslebesparingar jämfört med motorer som drivs med stökiometrisk blandning, d.v.s. där A=l. En sådan motor är också inrättad för ”homogen” drift i vissa driftsfall, d.v.s. med en stökiometrisk eller relativt fet blandning.

Motorn 1 matas på sedvanligt vis med inströmmande luft via ett luftinlopp 2. Vidare är motorn 1 försedd med ett antal cylindrar 3 samt ett motsvarande antal insprutnings- anordningar 4 för bränsle. Respektive insprutningsanordning 4 är ansluten till en central styrenhet 5 via en elekrisk förbindelse 6. Styrenheten 5 är företrädesvis datorbaserad och är inrättad att på känt sätt styra bränsletillförseln till respektive insprutningsanordning 4 med bränsle från en (ej visad) bränsletank så att en i varje ögonblick avpassad luft/bränsleblandning matas till motorn 1. Motorn 1 enligt utföringsformen är utformad enligt typen "multi-point"- insprutning, där den korrekta mängden bränsle till motorn 1 på känt sätt kan tillföras individuellt till respektive insprutningsanordning 4. ' Under drift av motorn 1 är styrenheten 5 inrättad att styra luft/bränsleblandningen till motorn 1 så att i varje aktuellt driftsförhållande. ögonblick anpassas till 514 zss 8 Styrningen av motorn l sker på i huvudsak känt sätt i beroende av olika parametrar som återspeglar motorns 1 och det aktuella fordonets driftstillstånd. Exempelvis kan motorstyrningen ske i beroende av aktuellt gaspådrag, motorns varvtal, mängden inmatad luft till motorn och syrekoncentrationen i avgaserna. För detta ändamål är motorn 1 försedd med exempelvis en lägesgivare 7 för fordonets gaspedal (visas ej), en varvtalsmätare 8 för detektering av motorns 1 varvtal samt en luftflödesmätare 9 för detektering av mängden inmatad luft till motorn 1, vilka samtliga är anslutna till styrenheten 5 via motsvarande elektriska anslutningar 10, 11 respektive 12.

Dessutom innefattar systemet också en gastrottel 13, som företrädesvis är elektriskt styrbar och av denna anledning anordnad med en styrbar ställmotor 14 med vars hjälp gastrotteln 13 kan ställas i en viss önskad position så att en lämplig mängd luft matas in till motorn 1 i beroende av aktuellt drifsfall. Således är ställmotorn 14 ansluten till styrenheten 5 via en ytterligare anslutning 15.

Motorn 1 som visas i figuren är av femcylindrigt slag. Det skall dock noteras att uppfinningen kan utnyttjas vid motorer med olika cylinderantal och cylinderkonfigura- tioner. Företrädesvis utgörs insprutningsanordningarna 4 av den typ vid vilka bränslet sprutas in direkt i respektive cylinder 3, men uppfinningen kan också utnyttas vid s.k. “portinsprutade" motorer. Dessutom kan uppfinningen i princip också utnyttjas vid s.k. "single-point"-insprut- ning, där en enda bränsleinsprutningsanordning finns placerad i inloppet till motorn.

Avgaserna från motorn 1 leds ut från cylindrarna 3 via ett grenrör 16 och vidare till ett avgasrör 17 som är anslutet till grenröret 16. Längre nedströms längs avgasröret 17 finns en NO¿-adsorberande avgaskatalysator 18 anordnad, utföringsformen är uppbyggd av en vilken enligt 51.4 288 9 trevägskatalysator som är integrerat utformad tillsammans med en NO,-adsorbent. Detta innebär att avgaskatalysatorn 18 innefattar dels NQ;adsorberande material och dels en ädelmetall som tillhandahåller funktionen hos en i sig konventionell trevägskatalysator. I det följande utnyttjas benämningen 'wflg-adsorberande avgaskatalysator", alter- nativt (i förkortad form) “avgaskatalysator“, för att beskriva en sådan integrerad komponent.

Under stökiometriska körfall med nmtorn 1 (d.v.s. Å=l) fungerar avgaskatalysatorn 18 som en konventionell trevägskatalysator, d.v.s. för eliminering av kolväten (HC), koloxid (CO) och kväveoxidföreningar (NO,).'Vid magra driftsfall (d.v.s. Å>1) inom ett visst temperaturfönster, närmare bestämt c:a 250-450° C, adsorberas den största delen av de från motorn 1 avgivna NQ;föreningarna med hjälp av det NO;adsorberande materialet i avgaskatalysa- torn 18.

Enligt utföringsformen är motorn 1 försedd med en förkata- lysator 19 som är placerad uppströms avgaskatalysatorn 18.

Förkatalysatorn 19 är i synnerhet inrättad för snabb uppvärmning vid kallstarter med motorn 1, d.v.s. så att dess katalytiska beläggning snabbt blir aktiv. Detta ger en betydande eliminering av' HC-, CO- och. NO¿-föreningar i avgaserna vid i synnerhet låga tomgångsflöden. Genom att de genomströmmande avgaserna snabbt kan värmas upp med hjälp av förkatalysatorn 19 fås också en relativt kort tändtid för den efterföljande avgaskatalysatorn 18, d.v.s. en relativt kort tid som förflyter tills avgaskatalysatorn 18 värmts upp till en temperatur vid vilken den förmår reducera en förutbestämd andel av de skadliga ämnena i avgaserna. Detta ger en effektiv avgasrening för motorn 1, i synnerhet vid kallstarter. 514 288 I enlighet med uppfinningen är såväl avgaskatalysatorn 18 som förkatalysatorn 19 utformade med en viss förutbestämd syreinlagringsförmåga. På. så vis kan dessa. komponenter uppta och lagra en syrebuffert, d.v.s. en "reserv" av lagrat syre. Att utforma en trevägskatalysator på detta vis är i sig förut känt och baseras på att en viss syre- inlagringsförmåga i dess katalytiska material gör att de katalytiska reaktionerna i trevägskatalysatorn (d.v.s. oxidation av HC- och CO-föreningar samt reduktion av NO;- föreningar) kan äga rum även vid de förhållanden där ett visst överskott av antingen luft eller bränsle föreligger i avgaserna i förhållande till det stökiometriska förhållandet (d.v.s. Å=1).g Enligt vad som kommer att beskrivas i. detalj nedan är avgaskatalysatorn 18 företrädesvis utformad med en syrelagringsförmåga som är väsentligt större än förkatalysatorn 19. Närmare syrelagringsförmågan hos bestämt utformas förkatalysatorn 19 och avgaskatalysatorn 18 så att deras respektive syreinlagringsförmåga förhåller sig som åtminstone 1:2, och företrädesvis inom intervallet 1:5-1:30.

Vidare innefattar arrangemanget enligt uppfinningen en sensor 20 för detektering av syrekoncentrationen i avgaserna. Sensorn 20 är företrädesvis av typen linjär lambdasond och är ansluten till styrenheten 5 'via en elektrisk anslutning 21. Sensorn 20 är företrädesvis placerad i avgasröret 17, uppströms förkatalysatorn 19.

Dock är andra placeringar av sensorn 20 möjliga, exempelvis nedströms förkatalysatorn 19 eller nedströms avgaskatalysa- torn 18.

Dessutom finns företrädesvis en avgaskylare 22 anordnad längs avgasröret 17, närmare bestämt mellan förkatalysatorn 19 och avgaskatalysatorn 18. Syftet med denna komponent är *2514 288 11 att anpassa avgastemperaturen så att Iüh-adsorption i avgaskatalysatorn 18 medges vid en lämpligt avpassad temperatur under mager drift av motorn 1. Uppfinningen är dock inte begränsad till att endast avse de avgassystem som innefattar en sådan avgaskylare.

Vidare innefattar arrangemanget enligt uppfinningen en temperaturgivare 23 som är anordnad längs avgasröret, företrädesvis mellan förkatalysatorn 19 och avgaskylaren 22. Temperaturgivaren 23 är ansluten till styrenheten 5 via en ytterligare elektrisk anslutning 24, och avger en signal som utgör ett mått på temperaturen hos avgasströmmen genom avgasröret 17.

Uppfinningens funktion komer nu att beskrivas i detalj. I det fallet att motorn 1 utgörs av en DI-motor kan den vid normal, kontinuerlig drift köras med en mycket mager luft- /bränsleblandning, närmare bestämt en blandning vars lambdavärde är av storleksordningen l=4. Detta medför att avgasblandningen som strömmar genom avgasröret 17 och når avgaskatalysatorn 18 också komer att vara mager. Enligt kända principer komer då huvuddelen av de N0;föreningar som förekommer i avgasblandningen att adsorberas av avgaskatalysatorn 18.

Efter en viss tids körning med mager avgasblandning, normalt c:a 1-2 minuter, kommer avgaskatalysatorn 18 att vara "fu1l", d.v.s. dess katalytiska material kommer att vara mättat. Detta innebär att avgaskatalysatorn 18 inte längre kan ta upp N0;föreningar ur avgasblandningen. I detta skede måste avgaskatalysatorn 18 regenereras. I enlighet med känd teknik kan regenereringen ske genom att avgasblandningen genom avgaskatalysatorn 18 under en viss tidsperiod görs relativt fet, vilket i sin tur kan uppnås genom att motorn 1 med hjälp av styrenheten 5 drivs med en relativt fet luft/bränsleblandning under en kort period, .111 zss 12 t.ex. nâgra få sekunder. På så vis desorberas NO;- föreningar son1tidigare adsorberats i avgaskatalysatorn 18, så att denna återigen tillåts adsorbera NO,-föreningar under en viss tid som löper fram till att en ny regenerering blir nödvändig. När NO;föreningarna har desorberats från avgaskatalysatorn 18 kommer de också att reduceras med hjälp den katalytiska beläggningen som utgör en integrerad del av avgaskatalysatorn 18.

Enligt vad soul nämnts inledningsvis sker' med tiden en beläggning av svavelföreningar på avgaskatalysatorn 18.

Härigenom blockeras successivt avgaskatalysatorns 18 NO¿- adsorptionsförmåga. Av denna anledning är uppfinningen inrättad för en förbättrad svavelregenerering av avgas- katalysatorn 18, i synnerhet för att lösa det inledningsvis nämnda problemet avseende otillräcklig svavelregenerering till följd av en alltför låg avgastemperatur. För detta ändamål är det en grundläggande princip bakom uppfinningen att en svavelregenenering utförs genonlupprepad förbränning av en viss mängd syre som inlagras i avgaskatalysatorns 18 syrebuffert. Närmare bestämt baseras uppfinningen på att oförbrända kolväten i avgaserna först tillåts förbrännas i avgaskatalysatorn 18 i närvaro av i syrebufferten inlagrat syre under det att nwtorn 1 drivs så att en fet avgas- blandning genereras. På så vis genereras värme under det att syrebufferten successivt förbrukas. När syrebufferten har förbrukats (åtminstone delvis) sker enligt uppfinningen en omställning av motorn 1 så att den i stället genererar en relativt mager avgasblandning, d.v.s. en avgasblandning med ett syreöverskott. Detta medför att en ny mängd syre tillåts lagras in i syrebufferten i avgaskatalysatorn 18.

Därefter sker återigen en omställning till fet drift av motorn 1, varigenom förloppet startar om så att syrebufferten i avgaskatalysatorn 18 förbrukas under värmeutveckling. Sammantaget ger den värmeutveckling som fås vid den upprepade förbränningen av de oförbrända 514. zss k , 13 kolvätena upphov till en höjning av avgastemperaturen över den gräns (cza 650° C) vid vilken en svavelregenenering kan äga rum. Detta omväxlande förlopp fortgår under en viss tidsperiod som svarar mot att det svavel som ansamlats i avgaskatalysatorn 18 har huvudsakligen tömts ut. Denna tidsperiod kan i sin tur uppskattas t.ex. med utgångspunkt från svavelhalten i det bränsle som utnyttjas i motorn 1 samt bränsleförbrukningen hos det aktuella fordonet, vilket är parametrar som finns lagrade i styrenheten 5. För detta ändamål kan också signalen från temperaturgivaren 23 utnyttjas, tillsammans med på förhand lagrade algoritmer i styrenheten 5. Dessa algoritmer definierar då ett samband mellan den temperatur som uppmäts med hjälp av temperatur- givaren 23 och temperaturen som föreligger i avgas- katalysatorn 18. I dessa algoritmer tas då hänsyn till exempelvis mängden inlagrat syre i. avgaskatalysatorn 18 samt tidsperioden under vilken förbränning av oförbrända kolväten sker i avgaskatalysatorn 18 under det ovannämnda förloppet. På så vis kan styrenheten 5 utnyttjas för bestämning av den utvecklade värmemängden i avgaskata- lysatorn 18 och för bestämning av huruvida temperaturen i avgaskatalysatorn 18 har aktuella gränsvärdet på c:a 650° C under en tillräckligt lång tid för att svavelregenereringen skall ha skett. överstigit det En motsvarande förbränning av inlagrat syre sker även i förkatalysatorn 19 under feta driftsfall. I enlighet med vad som nämnts ovan är dock uppfinningen baserad på att syrelagringsförmågan hos förkatalysatorn 19 är väsentligt lägre än syrelagringsförmågan hos avgaskatalysatorn 18.

Detta får till följd att endast en liten del av de oförbrända kolvätena som matas ut från motorn 1 kommer att förbrännas i förkatalysatorn 19. Merparten.av de oförbrända kolvätena komer istället att passera längs avgasröret 17 och förbrännas i avgaskatalysatorn 18. Detta medför att den huvudsakliga värmeutvecklingen som genereras med hjälp av 514 288 14 den uppfinningsenliga styrningen kommer att ske där den verkligen behövs, d.v.s. i avgaskatalysatorn 18. Detta ger en effektiv svavelregenerering av avgaskatalysatorn 18.

Figur 2 är ett flödesschema som beskriver uppfinningens funktion. Det förutsätts härvid att en kontinuerlig NO¿- regenerering av avgaskatalysatorn 18 görs, vilket i sig är förut känt och inte beskrivs ytterligare här. Uppfinningen är särskilt lämplig att utnyttjas i de fall där motorn 1 utgörs av en DI-motor som är inrättad så att den vid vissa driftsfall, t.ex. vid drift av motorn 1 för kontinuerlig körning vid medelhöga laster, drivs med en relativt mager avgasblandning (ruta 25)¿ Under sådan drift sker en kontroll huruvida en svavelregenerering är nödvändig (ruta 26). Detta medges genom att styrenheten 5 är inrättad att bestämma ett värde på den förlorade NO;Jagringskapacitet hos avgaskatalysatorn 18, vilket i sin tur kan göras med utgångspunkt exempelvis från svavelhalten i motorns 1 bränsle, fordonets bränsleförbrukning, samt tiden som har förflutit sedan den senaste regenereringen.

När avgaskatalysatorns 18 N0¿-lagringskapacitet har underskridit ett förutbestämt värde måste således en svavelregenerering ske. Denna svavelregenerering inleds med att styrenheten 5 styr luft- och bränsletillförseln till motorn så att en fet avgasblandning erhålles (ruta 27).

Härvid bränsletillförseln till insprutningsanordning 14 så att den önskade blandningen erhålles i beroende även av övriga driftsparametrar hos motorn, t.ex. aktuellt gaspådrag, motorns varvtal och mängden insprutad luft till motorn. På så vis ställs motorn 1 i ett drifttillstånd där en fet avgasblandning (d.v.s. Å<1) strömmar genom avgaskatalysatorn 18. Enligt vad som förklarats ovan får detta till följd att inlagrat syre i en syrebuffert i avgaskatalysatorn 18 förbränns tillsammans med oförbrända kolväteföreningar i avgasströmmen. Detta ger styrs respektive 514 288 upphov till en värmeutveckling sonnmedför att avgasströmmen och avgaskatalysatorn 18 kan värmas upp till åtminstone c:a 650° C.

När den i avgaskatalysatorn 18 befintliga syrebufferten har förbrukats (vilket vid normala tillämpningar i personbilar sker efter några sekunders drift med fet avgasblandning) sker med hjälp av styrenheten 5 en omställning av motorn 1 till ett tillstånd där nmtorn 1 förses med en relativt mager luft/bränsle-blandning och där således en relativt mager avgasblandning (d.v.s. Å>1) matas genom avgaskataly- satorn (ruta 28). På så vis kommer ett överskott av syre att föreligga i avgaserna, vilket leder till att nytt syre lagras in i syrebufferten i avgaskatalysatorn 18. Därefter kontrolleras med hjälp av styrenheten 5 huruvida en tillräcklig förbränning av inlagrat syre i avgaskataly- satorn 18 har skett, d.v.s. om en tillräckligt omfattande svavelregenenering har skett för att avgaskatalysatorn 18 skall anses ha återfått sin NO¿-lagringsförmåga (ruta 29).

I det fallet att svavelgenereringen kan anses vara tillräcklig tillåts motorn återgå till ursprungliga tillståndet med mager körning (ruta 25) och i det fallet att svavelgenereringen inte anses vara tillräcklig ställs motorn om. till fet drift (ruta 27), varpå det ovan beskrivna förloppet med en omväxlande fet. och mager avgasblandning i avgaskatalysatorn 18 upprepas.

Värdet på den tidsperiod som krävs för att avgaskataly- satorn 18 skall bli fullständigt svavelregenererad beror på olika faktorer, exempelvis svavelhalten i motorns 1 bränsle, fordonets bränsleförbrukning, avgaskatalysatorns 18 storlek, storleken på avgaskatalysatorns 18 syrebuffert samt omfattningen hos föregående svavelregenereringar.

I det ovan beskrivna förloppet antas att syrebufferten i avgaskatalysatorn 18 töms i princip fullständigt när motorn 514 288 16 drivs med fet avgasblandning (ruta 27). Vid den efter- följande driften med mager avgasblandning (ruta 28) lagras därefter en viss mängd syre in i avgaskatalysatorns 18 syrebuffert (d.v.s. syrebufferten fylls då delvis).

Därefter övergår förloppet återigen till drift med fet avgasblandning (ruta 27). Enligt ett alternativt, omvänt förlopp kan istället tillståndet med mager avgasblandning (ruta 28) medföra att syrebufferten fylls i princip fullständigt, medan tillståndet med fet avgasblandning (ruta 27) då innebär att endast en mindre del av syrebufferten förbränns.

Den uppfinningsenliga förbränningen av syrebufferten i avgaskatalsatorn 18 kan också utnyttjas i kombination med andra åtgärder för höjning av avgastemperaturen, t.ex. en senarelagd tändning av bränslet i respektive cylinder 3.

Som ett alternativ till det ovan angivna funktionssättet kan uppfinningen även inrättas så att en partiell regenere- ring av avgaskatalysatorn 18 görs, d.v.s. en regenerering som inte nödvändigtvis behöver fortgå tills avgaskatalysa- torn 18 är fullständigt tömd på svavelföreningar. Detta kan vara aktuellt exempelvis om ett visst driftsfall skulle kräva att en relativt fet luft/bränsleblandning endast kan levereras till motorn under en viss begränsad tid.

Styrenheten 5 är dock inrättad att kontinuerligt lagra ett värde på svavelbeläggningen, vilket då ligger till grund för den nästföljande regenereringen av avgaskatalysatorn 18.

Uppfinningen kan i synnerhet utnyttjas för en snabb uppvärmning av avgaskatalysatorn 18 i samband.med kallstart av motorn 1. För detta ändamål sker ett periodiskt förlopp enligt vad som beskrivits ovan, men med en periodtid som avstäms efter storleken hos den syrebuffert som finns hos förkatalysatorn 19, d.v.s. det periodiska förloppet styrs (514 zss 17 med en relativt snabb periodtid. Pâ så vis fås en mycket snabb uppvärmning av förkatalysatorn 19, vilket i sin tur ger en förkortning av avgaskatalysatorns 18 tändtid.

Vidare kan uppfinningen utnyttjas för att selektivt höja avgastemperaturen i de situationer där temperaturen hos avgaskatalysatorn 18 eller förkatalysatorn 19 har sjunkit (eller riskerar att sjunka) under ett värde som motsvarar att dessa komponenter har full reningsförmåga. Ett sådant tillstånd kan detekteras med hjälp av temperatursensorn 23, och medför då enligt uppfinningen att det ovan beskrivna periodiska förloppet med växling mellan fet avgasblandning (ruta 27) och nmger avgasblandning (ruta 28) initieras.

Detta medför en snabb höjning av avgastemperaturen så att avgaskatalysatorn 18 respektive förkatalysatorn 19 åter kan värmas upp till korrekt arbetstemperatur.

Uppfinningen är inte begränsad till ovan beskrivna och på ritningarna visade utföringsexempel, utan kan varieras inom ramen för de efterföljande patentkraven. Exempelvis kan uppfinningen i princip utnyttjas utan vare sig en förkatalysator 19 eller en avgaskylare 22. Om en förkatalysator utnyttjas kan denna alternativt utgöras av en elektriskt uppvärmbar startkatalysator. Dessutom kan uppfinningen utnyttjas med såväl konventionell gastrottel som med en elstyrd gastrottel.

Andra placeringar av exempelvis temperaturgivaren 23 än den ovan beskrivna är möjliga. Exempelvis kan en temperatur- givare placeras efter avgaskatalysatorn 18. På så vis kan en kontroll ske huruvida avgastemperaturen har nått gräns- temperaturen 650° C.

Slutligen gäller att uppfinningen även kan utnyttjas i de fall där en NO;adsorbent och en konventionell trevägs- katalysator arrangeras som tvâ separata komponenter, .14 288 18 istället för den ovan angivna utföringsformen där dessa två komponenter har integrerats till en enda komponent i form av en NOx-adsorberande avgaskatalysator.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 S14,2ss 19 PATENTKRAVZ

1. Förfarande för svavelregenerering av en NOK-adsorberande avgaskatalysator (18) genom höjning av dess temperatur, varvid avgaskatalysatorn (18) är monterad i ett avgassystem (16, 17) soul är anslutet till en förbränningsmotor (1), vilket förfarande innefattar generering av en luft/bränsle- blandning till cylindrar (3), k ä n n e t e c k n a t fattar: anpassning av temperaturen hos avgaserna i nämnda motorns (1) respektive d ä r a v, att förfarandet inne- avgassystem (16, 17) med hjälp av en avgaskylare (22) som är anordnad uppströms avgaskatalysatorn (18), omväxlande styrning av förbränningsmotorn (1) mellan ett första tillstànd vid. vilket en relativt fet avgasblandning levereras till avgaskatalysatorn (18), varvid en syrebuffert hos avgaskatalysatorn (18) förbränns åtminstone delvis under närvaro av kolväten i avgassystemet (16, 17) för generering av värme, och ett andra tillstånd vid vilket en relativt mager avgasblandning levereras till avgaskatalysatorn (18), för inlagring av syre till nämnda syrebuffert, samt avstängning av nämnda omväxlande styrning efter att en förutbestämd mängd svavelföreningar har desorberats från nämnda avgaskatalysator (18).

2. Förfarande enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v , att det innefattar: beräkning av' graden. av' beläggning av svavelföre- ningar i avgaskatalysatorn (18), samt styrning mellan nämnda första och andra tillstånd under en tidsperiod som svarar mot att nämnda beläggning har sjunkit till en förutbestämd nivå. 10 15 20 25 30 35 514 2,88 10

3. Förfarande enligt patentkrav 1 eller 2, där en förkatalysator (19) finns anordnad i nämnda avgassystem (16, 17), uppströms avgaskatalysatorn (18), k ä n n e - t e c k n a t d ä r a v , att nämnda omväxlande styrning är avstämd för förbränning av en avsevärt mindre mängd inlagrat syre i. en. syrebuffert i. förkatalysatorn (19) i förhållande till avgaskatalysatorn (18). förbränningen av inlagrat syre i

4. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, varvid en temperaturgivare (23) är anordnad i nämnda avgassystem (16, 17), k ä n n e t e c k n a t d ä r a v , att förfarandet innefattar bestämning av huruvida avgas- katalysatorns (18) temperatur> har uppnått ett gränsvärde vid vilken nämnda svavelregenerering kan ske, med hjälp av nämnda temperaturgivare (23) samt lagrade algoritmer som definierar ett samband mellan den temperatur som uppmäts med temperaturgivaren (23) och den värmemängd som utvecklas i avgaskatalysatorn (18).

5. Förfarande föregående patentkrav, enligt något av k ä n n e t e c k n a t d ä r a v , att det innefattar en periodiskt återkommande NOX-regenerering' av' nämnda avgas- katalysator (18).

6. Arrangemang' för svavelregenerering' av en. NO¿-adsorbe- rande avgaskatalysator (18) genom. höjning av dess temperatur, varvid avgaskatalysatorn (18) är monterad i ett avgassystem (16, 17) och nämnda arrangemang innefattar en till medel (4, 5, 13) för generering av en luft/bränsleblandning avgassystemet ansluten förbränningsmotor (1) samt till motorns (1) cylindrar (3), k ä n n e - t e c k n a t d ä r a v , att arrangemanget innefattar en respektive avgaskylare (22) inrättad uppströms nämnda avgaskatalysator (18), för anpassning av temperaturen hos avgaserna i nämnda 10 15 20 25 30 35 51.4 288 ll avgassystem. (16, 17), samt att nämnda medel (4, 5, 13) innefattar en styrenhet (5) som är inrättad för omväxlande styrning mellan ett första tillstånd vid vilket en relativt fet avgasblandning levereras till avgaskatalysatorn (18), varvid en syrebuffert hos avgaskatalysatorn (18) förbränns åtminstone delvis under närvaro av kolväten i avgassystemet (16, 17) för generering av värme, och ett andra tillstånd vid vilket en relativt mager avgasblandning levereras till avgaskatalysatorn (18), för inlagring av syre till nämnda syrebuffert, varvid nämnda styrenhet (5) är inrättad för avstängning av nämnda omväxlande styrning efter att en förutbestämd. mängd. svavelföreningar har desorberats från nämnda avgaskatalysator (18).

7. Arrangemang enligt patentkrav 6, varvid en förkata- lysator (19) finns anordnad i nämnda avgassystem (16, 17), uppströms avgaskatalysatorn (18), k ä n n e t e c k n a t en till är väsentligt d ä r a V , att syreinlagringsförmàgan hos förkatalysatorn (19) hörande syrebuffert lägre än syreinlagringsförmàgan hos avgaskatalysatorns (18) syrebuffert.

8. Arrangemang enligt patentkrav 7, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v , att förhållandet mellan syreinlagringsförmågan hos förkatalysatorn (19) och syreinlagringsförmàgan hos avgaskatalysatorn (18) är minst 1:2.

9. Arrangemang enligt något av patentkrav 6-8, k ä n n e - t e c k n a t d ä r a v , att nämnda motor (1) är av typen DI-motor, direktinsprutad Otto-motor.

10. Arrangemang enligt något av patentkrav 6-9, k ä n n e - att det avgassystemet (16, 17) anordnad temperaturgivare (23) som t e c k n a t d ä r a v , innefattar en i är ansluten till styrenheten (5), varvid styrenheten (5) är inrättad för bestämning av huruvida avgaskatalysatorns (18) 514 288 .ZZ temperatur har uppnått ett gränsvärde vid. vilken. nämnda svavelregenerering kan ske, med hjälp av temperaturgivaren (23) samt i styrenheten (5) lagrade algoritmer som definierar ett samband nællan den temperatur som uppmäts med temperaturgivaren (23) och den värmemängd som utvecklas i avgaskatalysatorn (18).