SE524240C2

SE524240C2 - Exhaust gas cleaning device with filter and nitrogen oxide converter, regenerates filter by burning accumulated particles using recirculated nitrogen oxides

Info

Publication number: SE524240C2
Application number: SE0103733A
Authority: SE
Inventors: Ingemar Eriksson
Original assignee: Stt Emtec Ab
Priority date: 2001-11-09
Filing date: 2001-11-09
Publication date: 2004-07-13
Also published as: SE0103733L; SE0103733D0

Abstract

The filter (3) is regenerated by burning the accumulated particles using nitrogen oxide obtained by recirculating some of the cleaned gas. A device (1) for cleaning exhaust gases from an internal combustion engine comprises a device (2) for converting at least some of the nitrogen monoxide in the gas into nitrogen dioxide and at least one filter for removing particles. A device (8) is provided for recirculating some of the gas which has passed through the converter and filter to a point between the filter and engine, in order to obtain nitrogen oxides used to regenerate the filter by combustion of the accumulated particles. An Independent claim is also included for a regeneration method for a filter used to remove particles in an exhaust gas cleaning device.

Description

20 25 30 35 524 240 u u . . | o n ø ø v u» är kapabel att omvandla en del av i avgaserna naturligt förekom- mande NO till N02 som sedan får reagera med partikelformiga beståndsdelar avsatta på filtret. Detta ger upphov till en automa- tisk regenerering av filtret. Driftsavbrott undvikes således och ej heller behövs energitillskott. Nackdelar med detta system är emellertid att styrningen av avgasreningen måste ske på ett så- dant sätt att NOx-halten i avgaserna blir betänkligt hög eftersom en spontan regenereringen med utnyttjande av denna metod en- dast kommer till stånd vid en tillräckligt hög andel N02 i förhål- lande till partikelformiga beståndsdelar. Då halten NOzi de avga- ser som passerar genom filtret är för låg krävs ett komplette- rande värmetillskott för att en regenerering av filtret ska komma till stånd. 20 25 30 35 524 240 u u. . | o n ø ø v u »is capable of converting some of the NO naturally occurring in the exhaust gases to NO2, which is then reacted with particulate constituents deposited on the filter. This gives rise to an automatic regeneration of the filter. Interruptions are thus avoided and energy supplements are not needed either. Disadvantages of this system, however, are that the control of the exhaust gas purification must take place in such a way that the NOx content in the exhaust gases becomes worryingly high because a spontaneous regeneration using this method only takes place at a sufficiently high proportion of NO to particulate matter. As the NOzi content of the exhaust gases passing through the filter is too low, a supplementary heat supplement is required for a regeneration of the filter to take place.

UPPFINNINGENS SYFTE Syftet med föreliggande uppfinning är att vidareutveckla den kän- da tekniken i ändamål att åstadkomma en effektivare filterrege- nerering.OBJECT OF THE INVENTION The object of the present invention is to further develop the prior art in order to achieve a more efficient filter regeneration.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Enligt uppfinningen uppnås nämnda syfte med hjälp av en anord- ning uppvisande de i den kännetecknande delen till patentkravet 1 angivna särdragen.SUMMARY OF THE INVENTION According to the invention, said object is achieved by means of a device having the features stated in the characterizing part of claim 1.

Den uppfinningsenliga lösningen innebär att en del av de avga- ser som passerat filtret avleds och återförs till filtret för att från denna del av avgaserna erhålla ett tillskott av NOX för befordran av nämnda förbränning i filtret. Genom att sålunda låta en del av avgaserna ånyo passera genom filtret kan en del av det reste- rande innehållet av NOX och även en del av värmeinnehållet hos de avgaser som passerat genom filtret tas tillvara för att skapa förbättrade betingelser för regenereringsprocessen i filtret. Häri- genom skapas förutsättningar för att en regenerering av filtret ska kunna ske även vid sådana driftförhållanden då NOX-halten hos de avgaser som lämnar förbränningsmotorn ej är tillräcklig ,»»|| 10 15 20 25 30 35 524 240 uu coo för att medlet som åstadkommer omvandlingen av NO till N02 ska förmå åstadkomma en för regenereringen tillräcklig halt N02 _ enbart av de direkt från motorn anländande avgaserna. Vid så- dana driftförhållanden kan nämligen en lämpligt avvägd återfö- ring av avgaser bidra till en N02-halt i filtret som är tillräcklig för att en regenerering ska kunna ske.The solution according to the invention means that a part of the exhaust gases which have passed the filter is diverted and returned to the filter in order to obtain from this part of the exhaust gases an addition of NOX for the promotion of said combustion in the filter. By thus allowing some of the exhaust gases to pass through the filter again, part of the remaining content of NOX and also part of the heat content of the exhaust gases which have passed through the filter can be utilized to create improved conditions for the regeneration process in the filter. This creates the conditions for a regeneration of the filter to take place even in such operating conditions when the NOX content of the exhaust gases leaving the internal combustion engine is not sufficient, »» || 5 15 240 25 30 35 524 240 uu coo in order for the agent which produces the conversion of NO to NO 2 to be able to produce a sufficient content of NO 2 for the regeneration only of the exhaust gases arriving directly from the engine. In such operating conditions, a suitably balanced return of exhaust gases can contribute to a NO2 content in the filter that is sufficient for regeneration to take place.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen återinförs nämnda del av avgaserna uppströms en katalysator uppvisande förmåga att omvandla NO till N02. När de från motorn anlän- dande avgaserna passerar denna katalysator kommer endast en del av N0-innehållet i avgaserna att omvandlas till N02 och det finns således ett kvarvarande N0-innehåll i de avgaser som pas- serar filtret. Genom att låta den efter passagen av filtret avledda delen av avgaserna återinföras uppströms katalysatorn bidrar de återinförda avgaserna till en ökning av NOX-innehållet i de avga- ser som passerar genom katalysatorn och därigenom till en ök- ning av N02-produktionen i katalysatorn, vilket i sin tur befordrar filterregenereringen.According to a preferred embodiment of the invention, said part of the exhaust gases is reintroduced upstream of a catalyst having the ability to convert NO to NO 2. When the exhaust gases arriving from the engine pass this catalyst, only a part of the NO content in the exhaust gases will be converted to NO 2 and there is thus a residual NO content in the exhaust gases which pass through the filter. By allowing the part of the exhaust gases derived after the passage of the filter to be reintroduced upstream of the catalyst, the reintroduced exhaust gases contribute to an increase in the NOX content of the exhaust gases passing through the catalyst and thereby to an increase in NO 2 production in the catalyst, in turn promotes filter regeneration.

Enligt en ytterligare föredragen utföringsform av uppfinningen är ett katalytiskt material kapabelt att omvandla N0 till N02 integre- rat i filtret, företrädesvis i form av en beläggning på det i filtret ingående filtermaterialet. Härigenom kommer ett bildande av N02 att ske i själva filtret. Särskilt gynnsamma regenereringsbetingel- ser erhålls om ett sålunda utformat filter kombineras med en upp- ströms filtret anordnad katalysator kapabel att omvandla N0 till N02. l det senare fallet återinförs de efter passagen av filtret av- ledda avgaserna lämpligen i ett från motorn anländande avgas- flöde uppströms katalysatorn.According to a further preferred embodiment of the invention, a catalytic material is capable of converting NO to NO 2 integrated in the filter, preferably in the form of a coating on the filter material contained in the filter. As a result, NO2 is formed in the filter itself. Particularly favorable regeneration conditions are obtained if a filter thus designed is combined with a catalyst arranged upstream of the filter capable of converting N0 to NO2. In the latter case, the exhaust gases derived after the passage of the filter are suitably reintroduced into an exhaust gas stream arriving from the engine upstream of the catalyst.

Enligt en ytterligare föredragen utföringsform av uppfinningen in- nefattar filtret ett katalytiskt material kapabelt att sänka den tem- peratur vid vilken i filtret avsatta, partikelformiga beståndsdelar antänds och förbränns. Härigenom erhålls en ytterligare förbätt- ring av betingelserna för regenereringsprocessen i filtret. -iipn 10 15 20 25 30 35 524 240 Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen innefattar an- ordningen medel för reglering av storleken hos den återförda delen av avgaserna. Härigenom kan återföringen anpassas i be- roende av de rådande driftförhàllandena.According to a further preferred embodiment of the invention, the filter comprises a catalytic material capable of lowering the temperature at which particulate constituents deposited in the filter are ignited and burned. This results in a further improvement of the conditions for the regeneration process in the filter. According to a preferred embodiment of the invention, the device comprises means for controlling the size of the recycled part of the exhaust gases. In this way, the return can be adjusted depending on the prevailing operating conditions.

Enligt en ytterligare föredragen utföringsform av uppfinningen in- nefattar organet för avledning och återföring av en del av de av- gaser som passerat filtret en rörledning med en inloppsände mynnande i en avgasledning nedströms filtret och uppvisande en inloppsöppning som är vänd mot filtrets utloppsände och mot den avsedda strömningsriktningen hos avgaserna i nämnda avgas- ledning och som är förskjutbar fram och åter i riktning mot re- spektive bort från filtrets utloppsände. Härigenom kan storleken hos den återförda delen av avgaserna regleras genom en varie- ring av spalten mellan rörledningens inloppsände och filtrets ut- loppsände.According to a further preferred embodiment of the invention, the means for diverting and returning some of the exhaust gases which have passed the filter comprises a pipeline with an inlet end opening into an exhaust line downstream of the filter and having an inlet opening facing the outlet end of the filter and towards it. intended flow direction of the exhaust gases in said exhaust line and which is displaceable back and forth in the direction away from the outlet end of the filter, respectively. In this way, the size of the returned part of the exhaust gases can be regulated by varying the gap between the inlet end of the pipeline and the outlet end of the filter.

Enligt en ytterligare föredragen utföringsform av uppfinningen mynnar rörledningens utloppsände i en avgasledning uppströms filtret och uppvisar en utloppsöppning som är vänd mot filtrets inloppsände och i den avsedda strömningsriktningen hos avga- serna i nämnda avgasledning. Härigenom erhålls en ejektorver- kan som befordrar avgasgenomströmningen i rörledningen. Lämp- ligen är även en fläkt eller pump anordnad att reglera avgasge- nomströmningen i rörledningen.According to a further preferred embodiment of the invention, the outlet end of the pipeline opens into an exhaust line upstream of the filter and has an outlet opening which faces the inlet end of the filter and in the intended direction of flow of the exhaust gases in said exhaust line. In this way, an ejector effect is obtained which promotes the exhaust gas flow in the pipeline. A fan or pump is also suitably arranged to regulate the exhaust flow in the pipeline.

Ytterligare föredragna utföringsformer av den uppfinningsenliga anordningen framgår av de osjälvständiga patentkraven och ef- terföljande beskrivning.Further preferred embodiments of the device according to the invention appear from the dependent claims and the following description.

Uppfinningen avser även ett förfarande enligt det efterföljande patentkravet 15 samt användningen av den uppfinningsenliga anordningen enligt det efterföljande patentkravet 17. 10 15 20 25 30 35 524 240 o o o o n . u a u oo KORT BESKRIVNING AV RITNINGEN Uppfinningen kommer i det följande att närmare beskrivas med hjälp av utföringsexempel, med hänvisning till bifogade ritning.The invention also relates to a method according to the appended claim 15 and to the use of the device according to the invention according to the appended claim 17. 15 24 25 30 35 524 240 o o o o n. U a u oo BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING The invention will be described in more detail below with the aid of exemplary embodiments, with reference to the accompanying drawing.

Det visas i: Fig1 en schematisk, skuren vy illustrerande en anordning enligt uppfinningen, och Fig 2 en schematisk, skuren vy illustrerande en anordning enligt en alternativ utföringsform av uppfinningen.It is shown in: Fig. 1 a schematic, cut-away view illustrating a device according to the invention, and Fig. 2 a schematic, cut-away view illustrating a device according to an alternative embodiment of the invention.

DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGS- FORMER I fig 1 och 2 illustreras i Iängdsnitt anordningar 1 enligt två alter- nativa utföringsformer av uppfinningen. Den uppfinningsenliga anordningen är avsedd för rening av avgaser från en förbrän- ningsmotor, ej visad, och innefattande medel 2, 2' för omvandling av åtminstone en del av i avgaserna förekommande NO till N02 och åtminstone ett filter 3 anordnat att uppfånga partikelformiga beståndsdelar hos avgaserna. Filtret 3 och nämnda medel 2, 2' är lämpligen placerade i ett gemensamt hölje 4, vilket är avsett att anslutas till ett avgasrör som avleder avgaser från en för- bränningsmotor. Höljet uppvisar en inloppsände 5 för inströmning av avgaser från motorn och en utloppsände 6 för utströmning av avgaser som passerat genom anordningen 1. I Fig 1 och 2 är den avsedda strömningsriktningen för avgaser betecknad med pilar. I både Fig 1 och 2 ankommer således avgaserna från motorn från höger i figurerna. Från utloppsänden 6 kan avgaserna vara an- ordnade att röra sig vidare i ett avgasrör och träda ut i omgiv- ningen via ett avgasutlopp. Den uppfinningsenliga anordningen kan med fördel ingå i ett EGR-system (EGR = Exhaust Gas Re- circulation), varvid en del av de avgaser som via utloppsänden 6 lämnar anordningen är anordnade att via ett avgasåterföringssy- stem återföras till motorns Iuftintag. sim. 10 15 20 25 30 35 524 240 Hos den i Fig 1 illustrerade utföringsformen utgörs medlet för omvandling av NO till N02 av en katalysator 2, vilken är anord- nad uppströms filtret 3 så att genom anordningen strömmande avgaser kommer att passera genom katalysatorn 2 innan de pas- serar genom filtret 3. Då avgaserna passerar katalysatorn 2 om- vandlas katalytiskt en del av N0-innehållet i avgaserna till N02.DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS In Figures 1 and 2, devices 1 according to two alternative embodiments of the invention are illustrated in Longitudinal section. The device according to the invention is intended for purifying exhaust gases from an internal combustion engine, not shown, and comprising means 2, 2 'for converting at least a part of NO to NO2 present in the exhaust gases and at least one filter 3 arranged to capture particulate constituents of the exhaust gases. . The filter 3 and said means 2, 2 'are suitably placed in a common housing 4, which is intended to be connected to an exhaust pipe which diverts exhaust gases from an internal combustion engine. The housing has an inlet end 5 for the inflow of exhaust gases from the engine and an outlet end 6 for the outflow of exhaust gases which has passed through the device 1. In Figs. 1 and 2, the intended flow direction for exhaust gases is denoted by arrows. Thus, in both Figs. 1 and 2, the exhaust gases from the engine arrive from the right in the figures. From the outlet end 6, the exhaust gases can be arranged to move further in an exhaust pipe and exit into the surroundings via an exhaust outlet. The device according to the invention can advantageously be part of an EGR system (EGR = Exhaust Gas Recirculation), wherein some of the exhaust gases leaving the device via the outlet end 6 are arranged to be returned to the engine air intake via an exhaust gas recirculation system. sim. In the embodiment illustrated in Fig. 1, the means for converting NO to NO 2 is a catalyst 2, which is arranged upstream of the filter 3 so that exhaust gases flowing through the device will pass through the catalyst 2 before they passes through the filter 3. When the exhaust gases pass the catalyst 2, part of the NO content in the exhaust gases is catalytically converted to NO2.

Katalysatorn 2 kan naturligtvis även vara anordnad att åstad- komma ytterligare katalytisk påverkan på de passerande avga- serna för överföring av beståndsdelar i avgaserna till mindre miljöfarliga ämnen.Catalyst 2 can of course also be arranged to provide an additional catalytic effect on the passing exhaust gases for the transfer of constituents in the exhaust gases to less environmentally hazardous substances.

Hos den i Fig 2 illustrerade utföringsformen utgörs medlet 2' för omvandling av NO till N02 av ett i filtret 3 integrerat katalytiskt material kapabelt att omvandla NO till N02. Detta katalytiska material är lämpligen integrerat i filtret 3 genom att anordnas som en beläggning på det i filtret ingående filtermaterialet. Då avgaserna passerar genom filtret 3 och kommer i kontakt med nämnda katalytiska material omvandlas en del av N0-innehållet i avgaserna till N02. Det är naturligtvis möjligt att även förse filtret 3 hos den i Fig 1 illustrerade utföringsformen med ett katalytiskt material av ovan nämnda typ och således låta nämnda medel för omvandling av N0 till N02 innefatta såväl en uppströms filtret anordnad katalysator 2 som ett i filtret 3 integrerat katalytiskt material 2'.In the embodiment illustrated in Fig. 2, the means 2 'for converting NO to NO 2 is constituted by a catalytic material integrated in the filter 3 capable of converting NO to NO 2. This catalytic material is suitably integrated in the filter 3 by being arranged as a coating on the filter material contained in the filter. When the exhaust gases pass through the filter 3 and come into contact with said catalytic material, a part of the NO content in the exhaust gases is converted to NO 2. It is of course possible to also provide the filter 3 of the embodiment illustrated in Fig. 1 with a catalytic material of the above-mentioned type and thus let said means for converting NO to NO 2 comprise both a catalyst 2 arranged upstream of the filter and a catalytic catalyst integrated in the filter 3. material 2 '.

Vid en tillräcklig temperaturnivå och N02-halt hos de avgaser som passerar genom filtret 3 uppkommer en reaktion mellan N02 och på filtret avsatta, partikelformiga beståndsdelar resulterande i en antändning av de partikelformiga beståndsdelarna. På detta sätt sker en regenerering av filtret 3. Utan en sådan regenerering skulle filtret komma att sättas igen av uppfångade, partikelfor- miga beståndsdelar, vilket i sin tur skulle leda till en försämrad verkningsgrad hos motorn.At a sufficient temperature level and NO 2 content of the exhaust gases passing through the filter 3, a reaction occurs between NO 2 and particulate constituents deposited on the filter resulting in an ignition of the particulate constituents. In this way a regeneration of the filter 3 takes place. Without such regeneration, the filter would be clogged by trapped, particulate constituents, which in turn would lead to a reduced efficiency of the engine.

Den uppflnningsenliga anordningen innefattar ett organ 8 för av- ledning av en del av de avgaser som passerat filtret 3 och nämnda medel 2, 2' och àterföring av denna del av avgaserna till 10 15 20 25 30 35 524 24-0 n ~ | | . - ø u ~ n nu filtret 3 för att från denna del av avgaserna erhålla ett tillskott av i första hand NOX med även värme för befordran av regenere- ringen av filtret 3 genom förbränning av däri avsatta, partikelfor- miga beståndsdelar. Enligt en föredragen utföringsform av upp- finningen innefattar detta organ åtminstone en rörledning 8, vil- ken har sin inloppsände 9 anordnad nedströms filtret 3 och sin utloppsände 10 anordnad uppströms filtret 3. lnloppsänden 9 re- spektive utloppsänden 10 hos nämnda rörledning 8 kan antingen vara anordnad att mynna i en avgasledning inuti anordningens hölje 4, såsom illustreras i Fig 1 och 2, eller vara anordnad att mynna i ett parti hos en till höljet 4 anslutande avgasledning. Hos de i Fig 1 och 2 illustrerade utföringsformerna är rörledningens inloppsände anordnad i nära anslutning till filtrets utloppsände.The device according to the invention comprises a means 8 for diverting a part of the exhaust gases which have passed the filter 3 and said means 2, 2 'and returning this part of the exhaust gases to 10 15 20 25 30 35 524 24-0 n ~ | | . now the filter 3 in order to obtain from this part of the exhaust gases a supplement of primarily NOX with also heat for promoting the regeneration of the filter 3 by combustion of particulate constituents deposited therein. According to a preferred embodiment of the invention, this means comprises at least one pipeline 8, which has its inlet end 9 arranged downstream of the filter 3 and its outlet end 10 arranged upstream of the filter 3. The inlet end 9 and the outlet end 10 of said pipeline 8 can either be arranged to open in an exhaust line inside the housing 4 of the device, as illustrated in Figs. 1 and 2, or be arranged to open in a portion of an exhaust line connecting to the housing 4. In the embodiments illustrated in Figs. 1 and 2, the inlet end of the pipeline is arranged in close connection with the outlet end of the filter.

Det betonas dock att rörledningens inloppsände även, där så fin- nes lämpligt, kan anordnas på ett betydligt större avstånd från filtret. Likaså kan rörledningens utloppsände, där så finnes lämp- ligt, anordnas på ett betydligt större avstånd från filtret än hos de i Fig 1 och 2 illustrerade utföringsformerna.It is emphasized, however, that the inlet end of the pipeline can also, where deemed appropriate, be arranged at a much greater distance from the filter. Likewise, the outlet end of the pipeline, where appropriate, can be arranged at a much greater distance from the filter than in the embodiments illustrated in Figs. 1 and 2.

Flödeshastigheten och trycket hos avgaserna beror bland annat av tvärsnittsarean hos den ledning genom vilken avgaserna pas- serar. Avgasåterföringen påverkas därför bland annat av utform- ningarna hos de avgasledningar som är anordnade i anslutning till rörledningens inloppsände och utloppsände. Anpassningen av utformningarna hos dessa avgasledningar och utformningen av rörledningen 8 sker lämpligen från fall till fall för erhållande av optimala förhållanden.The flow rate and pressure of the exhaust gases depend, among other things, on the cross-sectional area of the line through which the exhaust gases pass. The exhaust gas recirculation is therefore affected, among other things, by the designs of the exhaust pipes that are arranged in connection with the inlet end and outlet end of the pipeline. The adaptation of the designs of these exhaust pipes and the design of the pipeline 8 suitably takes place from case to case in order to obtain optimal conditions.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen innefattar an- ordningen medel för reglering av storleken hos den återförda delen av avgaserna. Detta medel kan exempelvis innefatta en ventilinrättning. Medlet skulle även kunna innefatta en pump eller en fläkt. Såsom kommer att beskrivas nedan kan nämnda re- glering även ske genom en justering av läget hos lnloppsänden hos den rörledning 8 via vilken avgaserna återförs. 10 15 20 25 30 35 524 240 u» :en Hos de i Fig 1 och 2 illustrerade utföringsformerna utgörs ovan nämnda organ av en rörledning 8 som sträcker sig genom öpp- _ ningar i höljet 4. Röriedningens inloppsände 9 mynnar i en av- gasledning 11 nedströms filtret 3 och uppvisar en inloppsöppning 12 vänd mot filtrets utloppsände 13 och mot den avsedda ström- ningsriktningen hos avgaserna i denna avgasledning 11. Röried- ningens utloppsände 10 mynnar i en avgasledning 14 uppströms filtret 3 och uppvisar en utioppsöppning 15 vänd mot filtrets in- loppsände 16 och i den avsedda strömningsriktningen hos avga- serna i denna avgasledning 14. Med detta anordnade av utlopps- öppningen 15 kommer det avgasflöde i avgasledningen 14 som passerar förbi utloppsänden 10 att åstadkomma en ejektorverkan som gynnsamt påverkar avgasgenomströmningen i rörledningen 8. Respektive avgasledning 11, 14 är här bildad av ett parti hos anordningens hölje 4 men kan naturligtvis även bildas av ett till höljet 4 anslutet rörparti. Hos utföringsformen med en uppströms filtret 3 anordnad katalysator 2 mynnar rörledningens utlopps- ände lämpligen uppströms katalysatorn 2, såsom visas i Fig 1, men ett organ för avledning av avgaser från filtrets utlopp skulle naturligtvis även kunna vara anordnat att återinföra dessa avga- ser i ett utrymme mellan katalysatorn 2 och filtret 3 eller radiellt in i filtret 3. Organet för avledning och återföring av avgaser skulle även kunna innefatta kanaler integrerade i anordningens hölje 4.According to a preferred embodiment of the invention, the device comprises means for regulating the size of the recycled part of the exhaust gases. This means may, for example, comprise a valve device. The agent could also include a pump or a fan. As will be described below, said control can also take place by adjusting the position of the inlet end of the pipeline 8 via which the exhaust gases are returned. In the embodiments illustrated in Figs. 1 and 2, the above-mentioned means consist of a pipeline 8 extending through openings in the housing 4. The inlet end 9 of the pipeline opens into an exhaust line. 11 downstream of the filter 3 and has an inlet opening 12 facing the outlet end 13 of the filter and towards the intended flow direction of the exhaust gases in this exhaust line 11. The outlet end 10 of the pipe pipe opens into an exhaust line 14 upstream of the filter 3 and has an outward opening outlet end 16 and in the intended direction of flow of the exhaust gases in this exhaust line 14. With this arranged by the outlet opening 15, the exhaust flow in the exhaust line 14 which passes past the outlet end 10 will provide an ejector effect which favorably affects the exhaust gas flow in the pipeline 8. 11, 14 is here formed by a portion of the housing 4 of the device but can of course also be formed by a pipe pair connected to the housing 4 rti. In the embodiment with a catalyst 2 arranged upstream of the filter 3, the outlet end of the pipeline suitably opens upstream of the catalyst 2, as shown in Fig. 1, but a means for diverting exhaust gases from the outlet of the filter could of course also be arranged to reintroduce these exhaust gases into a space between the catalyst 2 and the filter 3 or radially into the filter 3. The means for diverting and returning exhaust gases could also include channels integrated in the housing 4 of the device.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen är rörledning- ens inloppsöppning 12 anordnad att vara förskjutbar fram och åter i riktning mot respektive bort från filtrets utloppsände 13 så att storleken hos spalten 17 mellan rörledningens inloppsöppning 12 och filtrets utloppsände 13 kan varieras. Genom att variera denna spalt regleras förhållandet mellan andelen avgaser som efter passagen av filtret 3 avleds via rörledningen 8 och andelen avgaser som efter passagen av filtret 3 strömmar vidare mot av- gasutloppet. l Fig 2 illustreras schematiskt hur rörledningens in- loppsände 9 innefattar ett cylinderformat parti 18 som är för- skjutbart lagrat på angränsande rörledningsparti 19 så att det cy- linderformade partiet 18 och därigenom inloppsöppningen 12 kan »|»»» 10 15 20 25 30 35 524 240 n u u o -u förskjutas relativt det angränsande rörledningspartiet 19 i riktning mot respektive bort från filtrets utloppsände 13. Förskjutningen av det cylinderformade partiet 18 verkställs med hjälp av ett ej ß visat drivorgan.According to a preferred embodiment of the invention, the inlet opening 12 of the pipeline is arranged to be displaceable back and forth in the direction away from and away from the outlet end 13 of the filter so that the size of the gap 17 between the inlet opening 12 of the pipeline and the outlet end 13 of the filter can be varied. By varying this gap, the ratio between the proportion of exhaust gases which after the passage of the filter 3 is diverted via the pipeline 8 and the proportion of exhaust gases which after the passage of the filter 3 flow further towards the exhaust outlet is regulated. Fig. 2 schematically illustrates how the inlet end 9 of the pipeline comprises a cylindrical portion 18 which is slidably mounted on adjacent pipeline portion 19 so that the cylindrical portion 18 and thereby the inlet opening 12 can »|» »» 10 15 20 25 30 35 524 240 nuuo -u is displaced relative to the adjacent pipeline portion 19 in the direction away from and away from the outlet end 13 of the filter, respectively. The displacement of the cylindrical portion 18 is effected by means of a drive means (not shown).

Med fördel kan en pump eller en fläkt, schematiskt indikerad vid 20, vara anordnad att reglera avgasgenomströmningen i rörled- ningen 8. Det är naturligtvis även möjligt att låta ett flertal pum- par eller fläktar vara anordnade att reglera avgasgenomström- ningen i rörledningen 8. Vidare kan en ventilinrättning, schema- tiskt indikerad vid 21, vara anordnad i rörledningen 8 för regle- ring av avgasgenomströmningen däri.Advantageously, a pump or a fan, schematically indicated at 20, can be arranged to regulate the exhaust gas flow in the pipeline 8. It is of course also possible to allow a plurality of pumps or fans to be arranged to regulate the exhaust flow in the pipeline 8. Furthermore, a valve device, schematically indicated at 21, can be arranged in the pipeline 8 for regulating the exhaust gas flow therein.

Katalysatorstrukturen hos katalysatorn 2 är lämpligen utformad så att ett lämpligt storytigt basmaterial, exempelvis en keramisk honeycomb-struktur, är belagt med det regelrätta katalysatorma- terialet, exempelvis en ädelmetall. Det katalytiska materialet hos katalysatorn 2 och/eller det katalytiska materialet 2' hos filtret som åstadkommer omvandling av NO till N02 innefattar lämpligen en platinametall, företrädesvis platina (Pt).The catalyst structure of the catalyst 2 is suitably designed so that a suitable story base material, for example a ceramic honeycomb structure, is coated with the proper catalyst material, for example a noble metal. The catalytic material of the catalyst 2 and / or the catalytic material 2 'of the filter which effect the conversion of NO to NO 2 suitably comprises a platinum metal, preferably platinum (Pt).

Filtret 3 innefattar ett mot höga temperaturer beständigt material med god filtrerande förmåga. Som exempel må nämnas att kera- miska material, mineralfibrer och metalliska fibrer kan nyttjas.The filter 3 comprises a material resistant to high temperatures with good filtering ability. As an example, it can be mentioned that ceramic materials, mineral fibers and metallic fibers can be used.

Det valda materialet måste tåla de höga temperaturer, som kan uppstå vid regenereringen av filtret.The selected material must withstand the high temperatures that can occur during the regeneration of the filter.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen innefattar filt- ret 3 ett katalytiskt material kapabelt att sänka den temperatur vid vilken i filtret avsatta, partikelformiga beståndsdelar antänds och förbränns. Detta material kan innefatta silvervanadat, såsom beskrivs i patentskriften US 4455393, eller vanadinoxid, såsom beskrivs i patentskriften US 4902487, eller en blandning av en platinametall och en alkalisk jordartsmetalloxid, såsom beskrivs i patentskriften EP 0160482 B1, eller en blandning av lantan, ce- sium och vanadinpentoxid, såsom beskrivs i patentskriften US 4902487. >;»>; 10 15 20 25 30 35 524 240 a n: en 10- Anordningen enligt Fig 1 fungerar på följande vis: när motorn är igång anländer avgaser enligt pilen 30 till innandömet i höljet 4 I där de blandas med avgaser som tidigare passerat katalysatorn 2 och filtret 3 och återförts via rörledningen 8, varvid de àterförda avgaserna ger ett tillskott av NO och N02. Avgaserna passerar genom katalysatorn 2 där en del av NO-innehållet i avgaserna omvandlas katalytiskt till N02. Efter att ha passerat katalysatorn 2 fortsätter avgaserna in i filtret 3 och befrias därvid från parti- kelformiga beståndsdelar. Filtret 3 är höggradigt effektivt för filt- reringsändamål och förmår typiskt avlägsna över 90% av de par- tikelformiga beståndsdelarna från avgaserna. Dessa bestånds- delar avsätts på filtermaterialet. Filtermaterialet kommer att upp- värmas som en konsekvens av värmet i avgaserna. Denna för- höjda temperatur är gynnsam för regenereringen av filtret, d v s förbränningen av däri avsatta partikelformiga beståndsdelar. Av avgaserna till filtret medfört N02 reagerar med partikelformiga beståndsdelar som avsatts på filtret. Detta ger upphov till en au- tomatisk regenerering av filtret. När avgaserna passerat filtret 3 leds en del av avgaserna via spalten 17 vidare i riktning mot av- gasutloppet medan en annan del av avgaserna leds in i rörled- ningen 8 och återinförs i avgasflödet uppströms katalysatorn 2.According to a preferred embodiment of the invention, the filter 3 comprises a catalytic material capable of lowering the temperature at which particulate constituents deposited in the filter are ignited and burned. This material may comprise silver vanadate, as described in U.S. Pat. No. 4,455,393, or vanadium oxide, as described in U.S. Pat. sodium and vanadium pentoxide, as described in U.S. Pat. No. 4,902,247. 10 The device according to Fig. 1 operates as follows: when the engine is running, exhaust gases according to the arrow 30 arrive at the interior of the housing 4 I where they are mixed with exhaust gases which have previously passed the catalyst 2 and the filter 3 and returned via pipeline 8, the recycled exhaust gases providing an addition of NO and NO 2. The exhaust gases pass through the catalyst 2 where part of the NO content in the exhaust gases is catalytically converted to NO2. After passing the catalyst 2, the exhaust gases continue into the filter 3 and are thereby freed from particulate constituents. The filter 3 is highly efficient for filtration purposes and is typically able to remove over 90% of the particulate constituents from the exhaust gases. These constituents are deposited on the filter material. The filter material will be heated as a consequence of the heat in the exhaust gases. This elevated temperature is favorable for the regeneration of the filter, i.e. the combustion of particulate constituents deposited therein. Of the exhaust gases to the filter caused NO2 reacts with particulate constituents deposited on the filter. This gives rise to an automatic regeneration of the filter. When the exhaust gases have passed the filter 3, part of the exhaust gases is led further in the direction of the exhaust outlet while the other exhaust gases are led into the pipeline 8 and re-introduced into the exhaust gas flow upstream of the catalyst 2.

Anordningen enligt Fig 2 fungerar på motsvarande sätt med den skillnaden att omvandlingen av NO till N02 sker i själva filtret 3.The device according to Fig. 2 works in a corresponding manner with the difference that the conversion of NO to NO 2 takes place in the filter 3 itself.

Uppfinningen är speciellt lämpad för rening av avgaser från en dieselmotor. Det påpekas dock att uppfinningen också kan komma väl till användning vid andra motortyper.The invention is particularly suitable for purifying exhaust gases from a diesel engine. It is pointed out, however, that the invention can also be used well with other engine types.

Uppfinningen är givetvis inte på något sätt begränsad till de ovan beskrivna föredragna utföringsformerna, utan en mängd möjlig- heter till modifikationer därav torde vara uppenbara för en fack- man på området, utan att denna för den skull avviker från uppfin- ningens grundtanke sådan denna definieras i bifogade patent- krav.The invention is of course not in any way limited to the preferred embodiments described above, but a number of possibilities for modifications thereof should be obvious to a person skilled in the art, without this for that purpose deviating from the basic idea of the invention as defined here. in the appended patent claims.

Claims

1. 0 15 20 25 30 524 240. Q - n n v «n o c Q u» 11 PATENT CLAIMS.

Apparatus for purifying exhaust gases from an internal combustion engine, comprising means (2, 2 ') for converting at least a part of NO in the exhaust gases to NO2 and at least one filter (3) arranged to capture particulate constituents of the exhaust gases, characterized therefrom, that the device (1) comprises a means (8) for diverting a part of the exhaust gases which have passed the filter (3) and said means (2, 2 ') and returning this part of the exhaust gases to the filter (3) downstream of the internal combustion engine to obtain from this part of the exhaust gases a supplement of NOX for promoting the regeneration of the filter (3) by combustion of particulate constituents deposited therein. .

Device according to claim 1, characterized in that said means comprises a catalyst (2) arranged upstream of the filter capable of converting NO to NO 2. .

Device according to claim 2, characterized in that the means (8) is arranged to reintroduce said part of the exhaust gases upstream of the catalyst (2). .

Device according to Claim 2 or 3, characterized in that the catalyst (2) comprises a platinum metal. .

Device according to any one of the preceding claims, characterized in that said means (2 ') comprises a catalytic material capable of converting NO to NO 2, which material is integrated in the filter (3). Device according to claim 5, characterized in that the catalytic material comprises a platinum metal. 10 15 20 25 30 35 524 240 íšïlšï- .i 12

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the filter (3) comprises a catalytic material capable of lowering the temperature at which particulate constituents deposited in the filter are ignited and burned.

Device according to claim 7, characterized in that the catalytic material capable of lowering said temperature comprises silver vanadate or vanadium oxide or a mixture of a platinum metal and an alkaline earth metal oxide or a mixture of lanthanum, cesium and vanadium pentoxide.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device comprises means for regulating the size of the recycled part of the exhaust gases.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the means comprises at least one pipeline (8), which has its inlet end (9) arranged downstream of the filter (3) and its outlet end (10) arranged upstream of the filter (3).

Device according to claim 10, characterized in that the inlet end (9) of the pipeline opens into an exhaust line (11) downstream of the filter (3) and has an inlet opening (12) facing the outlet end of the filter and the intended flow direction of the exhaust gases in said exhaust line (11).

Device according to Claim 11, characterized in that the inlet opening (12) of the pipeline is displaceable back and forth in the direction of and away from the outlet end (13) of the filter, respectively, for controlling the size of the returned part of the exhaust gases.

Device according to one of Claims 10 to 12, characterized in that the outlet end (10) of the pipeline opens into an exhaust line (14) upstream of the filter (3) and has an outlet opening (15) which faces the inlet end (15) of the filter. 16) and in the 10 15 20 25 30 524 240 oov. c n | o a | n: n m0 13 intended flow direction of the exhaust gases in said exhaust gas line (14).

Device according to one of Claims 10 to 13, characterized in that a fan or pump (20) is arranged to regulate the exhaust gas flow in the pipeline (8).

A method for regenerating a filter (3) included in a device (1) for purifying exhaust gases from an internal combustion engine, wherein exhaust gases from the internal combustion engine are passed through a means (2, 2 ') of which at least a part of the exhaust gases content of NO is converted to NO 2, the exhaust gases also being passed through the filter (3) in which particulate constituents of the exhaust gases are trapped and in which said NO 2 is used for combustion of particulate constituents deposited therein, characterized therefrom , that a part of the exhaust gases which has passed the filter (3) is caused to pass again through the filter (3) without passing the combustion engine in order to obtain from this part of the exhaust gases an addition of NOX for the promotion of said combustion in the filter.

A method according to claim 15, wherein said means comprises an upstream filter arranged catalyst (2) capable of converting NO to NO 2, characterized in that said part of the exhaust gases is diverted downstream of the filter (3) and reintroduced in an exhaust gas flow upstream the catalyst (2).

Use of a device according to any one of claims 1-14 for purifying exhaust gases from a diesel engine.