SE525197C2

SE525197C2 - Apparatus for controlling the temperature of exhaust gases from an exhaust system equipped with an active regenerable filter

Info

Publication number: SE525197C2
Application number: SE0301799A
Authority: SE
Inventors: Carl-Johan Karlsson; Paulina Tengstroem
Original assignee: Volvo Lastvagnar Ab
Priority date: 2003-06-18
Filing date: 2003-06-18
Publication date: 2004-12-21
Also published as: BRPI0411647A; EP1639238A1; SE0301799L; CN1806097A; SE0301799D0; JP2006527819A; US20060196176A1; WO2004111399A1

Abstract

Apparatus for adjusting the temperature of exhaust gases passing through an exhaust system of a vehicle having an internal combustion engine. The exhaust system is provided with an active regeneration filter for collecting particles from the exhaust gas stream. The apparatus includes a heat exchanger that has a first flow passage for an exhaust gas stream from the exhaust manifold of the engine to the particle filter and a second flow passage for an exhaust gas stream from the particle filter to the outlet pipe of the exhaust system.

Description

OI O Û O O IDO III IOII I I .O O IO O O I O O IC CIO 10 15 20 25 30 525 197 af 2 . . kan medföra brandrisk och fara för andra trafikanter, t.ex. fotgängare. OI O Û O O IDO III IOII I I .O O IO O O I I O O IC CIO 10 15 20 25 30 525 197 af 2. . may pose a fire risk and danger to other road users, e.g. pedestrian.

En sätt att kyla avgaserna skulle exempelvis kunna vara att lata avgaserna passera en kylare som använder den omgivande luften som kylmedium. Denna kylare bör därvid vara försedd med en fläkt, för att tillhandahålla kylluft när fordonet star stilla eller färdas i làg hastighet, vilket lämpligen är det tillstànd fordonet befinner sig' i 'under regenerering av sitt, partikel- filter. Avgaskylare med fläkt är utrymeskrävande och kostnadskrävande.One way to cool the exhaust gases could be, for example, to let the exhaust gases pass a cooler that uses the ambient air as a cooling medium. This radiator should then be provided with a fan, in order to provide cooling air when the vehicle is stationary or traveling at low speed, which is suitably the condition the vehicle is in during regeneration of its particulate filter. Exhaust coolers with fans are space consuming and costly.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN: Ett ändamål med uppfinningen är därför att àstadkomma en kostnadseffektiv och utrymmesbesparande anordning för reducering av temperaturen pà avgasströmen som lämnar ett fordon med en Dieselmotor med aktivt regenererbart partikelfilter.DISCLOSURE OF THE INVENTION: An object of the invention is therefore to provide a cost-effective and space-saving device for reducing the temperature of the exhaust stream leaving a vehicle with a Diesel engine with an actively regenerable particulate filter.

En för detta ändamål utformad anordning för reglering av ett avgassystem pá ett fordon med en förbränningsmotor, tempêfatllren hOS aVgâS GI' SOm paSSerâI' genOm vilket avgassystem är försett med aktivt regenererbart filter för uppsamling av partiklar fràn avgasströmen, och vilken anordning omfattar en värmeväxlare kännetecknas enligt uppfinningen av att värmeväxlaren uppvisar en första flödespassage för en avgasström fràn motorns avgasgrenrör till partikelfiltret och en andra flödespassage för en avgasström frän partikelfiltret till avgassystemets utloppsrör. Genom denna utformning av anordningen kan temperaturen pà avgasströmmen som lämnar fordonet sänkas samtidigt sonx värmeenergin. kan tas tillvara för uppvärmning av gasflödet in till 0 OIOO I II 0 0 l O I III OQO OOID Û C Û I CO OI IC CI OI O 0 0 I Q O O O O O D I O O O II OO IQ DIG 10 15 20 25 30 525 197 3 . .. partikelfiltret. Detta innebär även att mindre bränsle behöver användas för den aktiva regenereringen.A device designed for this purpose for regulating an exhaust system on a vehicle with an internal combustion engine, the temperature of the exhaust being provided as a passageway through which the exhaust system is provided with an active regenerable filter for collecting particles from the exhaust stream, and which means comprises a device. the invention that the heat exchanger has a first flow passage for an exhaust stream from the engine exhaust manifold to the particulate filter and a second flow passage for an exhaust stream from the particulate filter to the exhaust system outlet pipe. Due to this design of the device, the temperature of the exhaust stream leaving the vehicle can be lowered at the same time as the heat energy. can be used for heating the gas flow in to 0 OIOO I II 0 0 l O I III OQO OOID Û C Û I CO OI IC CI OI O 0 0 I Q O O O O O O D I O O O II OO IQ DIG 10 15 20 25 30 525 197 3. .. the particle filter. This also means that less fuel needs to be used for the active regeneration.

Fördelaktiga utföringsexempel av uppfinningen framgár av de efterföljande osjälvständiga patentkraven.Advantageous embodiments of the invention appear from the following dependent claims.

KORT BESKRIVNING AV FIGUR Uppfinningen skall beskrivas närmare i det följande, med hänvisning till ett utföringsexempel som visas pà den bifogade ritningen som schematiskt visar en förbrän- ningsmotor med en anordning enligt uppfinningen.BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURE The invention will be described in more detail in the following, with reference to an exemplary embodiment shown in the accompanying drawing which schematically shows an internal combustion engine with a device according to the invention.

BESKRIVNING AV UTFÖRINGSEXEMPEL: Den i figuren schematiskt visade Dieselmotorn 10 är placerad pà ett fordon, t.ex. en lastbil eller en buss och är försedd. med ett avgassystem som omfattar ett avgasgrenrör ll som är anslutet till en värmeväxlare 12.DESCRIPTION OF EMBODIMENTS: The Diesel engine 10 schematically shown in the figure is located on a vehicle, e.g. a truck or a bus and is equipped. with an exhaust system comprising an exhaust manifold ll connected to a heat exchanger 12.

En ljuddämpare med en oxidationskatalysator 13 och ett partikelfilter 14 är förbunden med värmeväxlaren 12 via dels en och dels inloppsrörledning 15 en utlopps- rörledning 16.A muffler with an oxidation catalyst 13 and a particle filter 14 is connected to the heat exchanger 12 via both an inlet pipe and an outlet pipe 16.

En första flödespassage genom värmeväxlaren 12 sträcker sig vertikalt i figuren och möjliggör en avgasström frän motorns avgasgrenrör ll via inloppsrörledningen 15 till partikelfiltret 14. En andra flödespassage genom värme- växlaren 12 sträcker sig horisontellt i figuren och möjliggör en avgasström fràn partikelfiltret 14 via utloppsrörledningen 16 till avgassystemets 17. utloppsrör Genom aktiv regenerering, med syre sa oxidationsmedel, kan sotpartiklar automatiskt avlägsnas frán. partikel- filtret, vilket innebär att behov av service och en to I lo lol i 10 15 20 25 30 525 197 4 . . . . underháll minskar. Regenereringen kan ske vid lämpligt tillfälle, när motorn har arbetat med viss last under viss tid. när fordonet färdats en viss sträcka, eller regenerering kan med medel för sä kallad. post- insprutare vara för För aktivering av partikelfiltrets motorns insprutare vara utrustade insprutning av bränsle i avgaserna, injection. Alternativt kan en extra placerad i avgassystemet uppströms partikelfiltret, insprutning av bränsle i avgaserna.A first flow passage through the heat exchanger 12 extends vertically in the figure and enables an exhaust flow from the engine exhaust manifold 11 via the inlet pipeline 15 to the particle filter 14. A second flow passage through the heat exchanger 12 extends horizontally in the figure and enables an exhaust flow from the exhaust 14 exhaust system 17. exhaust pipe Through active regeneration, with oxygen so oxidizing agent, soot particles can be automatically removed from. the particulate filter, which means that the need for service and a to I lo lol i 10 15 20 25 30 525 197 4. . . . maintenance decreases. The regeneration can take place at a suitable time, when the engine has been working with a certain load for a certain time. when the vehicle has traveled a certain distance, or regeneration can by means of so-called. post-injectors be for For activation of the particulate filter engine injectors be equipped injection of fuel in the exhaust gases, injection. Alternatively, an extra placed in the exhaust system upstream of the particulate filter can inject fuel into the exhaust gases.

Avgastemperaturen ut fràn motorn via avgasgrenröret ll kan vid láglast uppgà till cirka 200 grader Celsius. När en aktiv regenerering initieras kommer temperaturen hos avgasflödet ut frán ljuddämparen inledningsvis att öka pà grund av förbränning av kolväten i den till systemet hörande oxidationskatalysatorn. Sá småningom startar sotförbränningen i. partikelfiltret. Härvid luni lokalt temperaturer över 1000 fràn ljuddämparen till utloppsrörledningen 16 uppgår därför till àtminstone förekomma Gasflödet grader Celsius. värmeväxlaren via cirka 600 grader Celsius. Denna heta gasström kyls vid passagen genom värmeväxlaren 12 och lämnar fordonet via utloppsröret 17 med en temperatur av exempelvis cirka (med 50% Värmeenergin fran den heta gasströmmen 400 grader Celsius verkningsgrad på värmeväxlaren). används för att värma den frán avgasgrenröret kommande bränslemängd erfordras för initiering av den aktiva regenereringen. gasströmmen, varvid väsentligt mindre Uppfinningen skall inte anses vara begränsad till de ovan beskrivna utföringsexemplen, utan en rad ytter- ligare 'varianter och xnodifikationer är tänkbara inom ramen för efterföljande patentkrav.The exhaust temperature from the engine via the exhaust manifold ll can at a minimum load amount to approximately 200 degrees Celsius. When an active regeneration is initiated, the temperature of the exhaust gas flow from the muffler will initially increase due to the combustion of hydrocarbons in the oxidation catalyst belonging to the system. Eventually the soot combustion starts in the particulate filter. In this case, local temperatures above 1000 from the muffler to the outlet pipeline 16 therefore amount to at least the gas flow degrees Celsius. the heat exchanger via about 600 degrees Celsius. This hot gas stream is cooled during the passage through the heat exchanger 12 and leaves the vehicle via the outlet pipe 17 with a temperature of, for example, approximately (with 50% the heat energy from the hot gas stream 400 degrees Celsius efficiency on the heat exchanger). is used to heat the amount of fuel coming from the exhaust manifold required to initiate the active regeneration. The invention is not to be considered limited to the embodiments described above, but a number of further variants and modifications are conceivable within the scope of the appended claims.

Claims

10 15 20 25 30 nano o 0 0 oo oucooo nuao nu oo o ".. oo ...: nun 0 9 ao anno anus e coon 0 a nano o 0 0 0 nano .goa c neon 0 cn 0 couooo c anno 0 coon 0 525 197. 5 PATENT REQUIREMENTS

Device for regulating the temperature of exhaust gases passing through an exhaust system (11-17) on a vehicle (10). regenerable which exhaust system is a filter (14) for and which with an internal combustion engine actively collects particles from the exhaust stream, provided with a device comprises a heat exchanger (12) having a first flow passage for an exhaust stream from the engine exhaust manifold (II) to the particulate filter (14) and a second flow passage for an exhaust stream from the particulate filter (14) to the exhaust pipe (17) of the exhaust system, characterized in that the particulate filter (14) provided with oxidation catalyst (13) for intermittent combustion has one of accumulated soot.

Device according to claim 1, characterized by (10) provided with injectors for injecting fuel into the exhaust gases. that the engine's combustion chamber is

Device according to claim 1, characterized in that an injector is located in the exhaust system upstream (14), for the particle filter injecting fuel into the exhaust gases. 000009 0 C O 00000;