SE530797C2 - Metod och system för rengöring av filter - Google Patents

Description

530 797 l Det finns således ett behov av en effektiv metod för rengöring av partikelfilter och även för mätning av resultatet av rengöringen för att garantera funktionen hos filtret, vilka rekonditionerade filter kunde användas som reservdelar.

KORT BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Ändamålet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en ny metod och system för rengöring av partikelfilter och efterföljande mätning av renhetsgraden.

Detta ändamål erhålles med särdragen hos de oberoende patentkraven.

Föredragna utföringsformer av uppfinningen är föremålet för underkraven.

Enligt en huvudaspekt av uppfinningen kännetecknas den av en metod att rengöra ett partikelfilter, i synnerhet för förbränningsmotorer, innefattande stegen att: a) applicera värme till det inre av partikelfiltret under en viss tidsperiod för att bränna de infångade partiklarna, b) avlägsna de brända partiklarna från partikelfiltret, c) mäta partikelfiltret, varvid mätningarna jämförs med värden på ett oanvänt filter av den specifika typen. Och om de mätta värdena avviker från värdena hos det oanvända filtret med en iörbestämd mängd, upprepa stegen a) till c) tills de mätta värdena är inom ett godkänt spann.

Enligt en annan aspekt av uppfinningen innefattar den vidare steget att kyla partíkelfiltret på ett kontrollerat sätt efter uppvärmningssteget.

Enligt ännu en aspekt av uppfinningen utförs avlägsnandet av brända partiklar under uppvärmningssteget. Sedan utförs företrädesvis avlägsnandet av brända partiklar genom att blåsa luft in i partikelfilnet. 530 797 3 Enligt en annan aspekt av uppfmningen mäts mängden avlägsnade brända partiklar och om den är under en viss förbestämd mängd avslutas uppvärmningssteget.

Enligt en ytterligare aspekt av uppfinningen utförs mätsteget c) genom att mäta tryckfallet över partikelfiltret.

Alternativt eller dessutom utförs steget c) genom att fylla partikelfiltret med rök och därefter mäta opaciteten genom filtret.

Fördelarna och nyttan med föreliggande uppfinning är flera.

Vârmeprocessen där sotet bränns har visat sig mycket eiïektiv ßr avlägsnande av avsevärda mängder partiklar som är fångade i de smala filterutrymmena, mycket bättre än till exempel högtrycksvätska som injiceras i filtret. Uppvärmningsprocessen är dessutom miljövänlig eftersom avfallet från processen just är lite aska. Om vätska skulle användas måste denna behöva renas efter operationen. Efter uppvärmningssteget mäts fltret avseende renhetsgraden, och om den inte är tillräcklig, upprepas uppvärmningssteget.

Företrädesvis avlägsnas det brända sotet från filtret under processen genom att injicera luftstötar. Uppvärmningssteget kunde kontrolleras och stoppas av ett antal parametrar. Exempelvis kan steget stoppas efter en viss tidsperiod, vilken har satts av empiriska tester av uppvärmning av partikelfilter under olika tidsperioder och genom mätning av mängden avlägsnat sot. Det brända sotet som avges från filtret av luftstötama kan även användas som en parameter för att stoppa uppvärmningssteget, på så sätt att när mängden som avgivits efter en luftstöt är under en viss mängd, är detta en indikation av renhetsgraden och processen stoppas.

För att övervaka och kontrollera effektiviteten hos bränningssteget mäts filtret. En mätning av differenstrycket över filtret indikerar renhetsgraden 530 797 då den jämförs med differensuycket hos ett rent, oanvânt filter. Vidare utförs även en opacitetsmâtriing för att detektera möjliga sprickor i filtret.

För detta leds rök genom filtret och opaciteten mäts efter filtret, och den måtta opaciteten jâinförs med opacitetsmâtningar hos ett rent, oanvânt filter. Företrådesvis utförs både differenstrycksmâtrlingen och opacítetsmâtningen med filtret i en uppställning.

Dessa och andra aspekter på samt fördelar med föreliggande uppfinning kommer att framgå av denföljande detaljerade beskrivningen och från de bifogade ritningsfigtirerna.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGSFIGURERNA I den följande detaljerade beskrivningen av uppfinningen kommer hänvisning att göras till de bifogade ritningsfigurerna, varvid Fig. 1 visar ett flödesdiagram av metoden enligt uppfinningen, Fig. 2 visar schematiskt brânnprocessen enligt uppfinningen, och Fig. 3 visar schematiskt ett exempel på. mâttippstållriing.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Figur 1 visar ett schematiskt flödesschema av metoden enligt föreliggande uppfinning. Partikelfiltren som skall renas inspekteras först för visuella defekter såsom sprickor, skadade fåstbeslag och liknande. Sedan rengörs filtren externt. Detta kan exempelvis göras genom att tvätta den yttre ytan med varmt vatten efter det att alla hål har pluggats. Eventuell korrosion eller andra främmande ämnen som inte avlägsnas av vattnet, avlägsnas genom blästring. Därefter avlägsnas rör och möjliga kontakter samt skadade bultar. 530 75? 5 Nästa steg är sedan att rengöra det inre av partikelfiltret. Enligt föreliggande uppfinning utförs detta genom att bränna bort sotet och kolförerxingar som har avsatts på filterytorna. Figur 2 visar ett exempel på ett brânningssteg. Partikelfiltret anordnas först företrädesvis med en svepning av isolerande värme-resistent material och ansluts sedan till en gaskälla. OZ-innehållet i gasen är företrädesvis i området 2~5%. En kontrollenhet för massilödet är anordnad i ledningen för gasiriloppet för att kontrollera volymflödet och blandningen. Sedan förvärms gasen företrädesvis innan den förs in i partikelfiltret. Partikelfiltret upphettas till temperaturer över den exotermiska reaktionen hos sotet när det bränns bort, men inte för hög, vilket därigenom undviker att skada de keramiska filterytorna. Temperatursensorer är anordnade för att övervaka de ovan nämnda temperaturerna. Under detta steg bränns kolföreningaxna bort från filterytorna under det att volymflödet och OZ-koncentratzionen kontrolleras beroende på avgas- och iriloppstemperattirer.

Oxidafionsprocessen mäts och övervakas av 02-sensorn och temperaturkontroll vid ñltrets främre del och i den flödande gassuömmen.

Det skall naturligtvis förstås att den upphettade luften kan användas istället för syrgas och kvävgas och även i kombination med üyckluft, såsom kommer att beskrivas nedan.

Om partikelfiltret kombineras med en katalysator i en enhet, vilket kan vara fallet för en del fordon, skall det brända sotet inte passera katalysatorn. Dessa typer av enheter är ofta anordnade med en dräneringspassage i filterhuset som leder till ett utrymme mellan filtret och katalysatorn. I detta fall pluggas utloppet till enheten och dräneringspassagen öppnas, där det brända sotet kan avlägsnas.

Slutet på oxidationsprocessen kan utföraspà några olika sätt. Det enklaste är att avsluta upphettningen efter en förbestämd tidsperiod, vilken tidsperiod är baserad på empiriska studier av vissa typer av 53Ü 797 partíkelfilter. Ett annat sätt är att avsluta upphettriingen när O2~ koncentrationen i utloppet är lika med justerad tillförselkoncentration.

En tredje väg är att mäta mängden brända partiklar under upphettningsprocessen. I detta avseende utsätts parfikeliiltret för stötar med injicerad luft genom det med vissa tidsintervaller. Luftstötarna får de brända partiklarna att skjutas ut från filtret. Mängden partiklar kan sedan användas som ett mått på när brärmprocessen kan avslutas.

När brännsteget har avslutats behöver rengöringsresultatet mätas och bedömas. Detta kan göras enligt uppfinningen på ett antal sätt. Figur 3 visar en schematisk uppställning.

Ett sätt är att mäta diíferenstrycket över partikelfilüet där höga värda hos ditïerenstrycket är en indikation på ett smutsigt filter eftersom filtret är igensatt med sot och andra kolföreningar. Det måtta differenstrycket jämförs med differenstrycksvârdet hos ett rent oanvänt filter av den specifika typen. Trycksensorer 20, 22 är sedan placerade vid inloppet och utloppet hos filtret och en tryckkälla (ej visad) används för att påföra tryck till filtret. Trycksensorerna är anslutna till lämpliga organ för hantering av signalerna från sensorerna och fór att jämföra dem med förbestämda tryckvärden.

Ett annat sätt att mäta resultatet av upphettningsprocessen är att mäta opaciteten genom partikelfiltret. Filtret är i detta läge anslutet till ett rakt rör 24. Röret är i en ände anordnat med en ljussändare 26, exempelvis en kraftfull LED, och den andra änden år anordnad med en optisk mottagare 28. Ljussändaren är ansluten till lämpliga drivorgan för att driva denna och den optiska mottagaren är ansluten till signalbehandlingsorgan. Rök matas sedan in genom partikelfiltret och sedan in i röret tills en stabil koncentration av gas erhållits. Opaciteten mäts sedan och jämförs med värdena hos ett rent oanvänt filter. Opacitetsmättiingen ger en indikation 530 797 att filtret är sprucket, vilket ger höga värden. En kombination av smutsigt filter som har sprickor kan ge normala vården på differentialtrycks- mätningarna men kommer att ha höga vården på opacitetsmämingarria.

Når ett kombinerat filter och katalysator skall mätas, måste katalysatorn tändas och upphettas för att ha de korrekta driftsförhållandena.

Andra mätorgan kan inkludera laserskanning och i synnerhet för att lokalisera sprickor och igensatta kanaler i filtret. Det är även möjligt att använda optiska och /eller bildbehandlings- anordningar för att inspektera rengöringsresultatet inuti filtret.

Såsom nämnts ovan, jämförs de mätta värdena med tidigare mätta värden och förbestämda vården hos ett nytt filter. Om de mätta värdena avviker från de förbestämda värdena med en viss mängd, indikerar detta att upphettníngssteget inte har varit helt framgångsrikt. I det fallet utsätts filtret för ännu ett upphettningssteg för ytterligare rengöring. Efter upphettningssteget mäts filtret återigen såsom beskrivits ovan. Detta upprepas tills de mätta värdena är inom ett accepterbart område jäinfört med de fórbestämda värdena. Det skall naturligtvis förstås att om ett filter är sprucket kommer inte ytterligare upphettningsprocesser att utföras. I de fallen kastas antingen filtreteller sprickstället detekteras och sprickorna repareras.

Når filtret är renort förflyttas det till ett slutbehandlingssteg där filtret utsätts för ytbehandling och kommer att ges ett unikt testnummer för senare spårbarhet av det specifika filtret. Även om en del exempel på rengörings- och testutrusming har nämnts ovan skall det förstås att andra typer av utrustning, system och principer kan utnyttjas för att utföra metoden enligt uppfinningen. Därför skall ufiöfingsfonnerna beskrivna ovan och visade i figurerna endast anses 53Ü Tffi? utgöra icke-begränsande exempel på föreliggande uppfinning och att den kan modifieras inom ramen för patentkraven.

Claims (1)

1. 530 797 PATENTKRAV 1. Metod att rena ett partikelfilter, i synnerhet för förbränningsmotorer, innefattande stegen att: -a) tillföra värme till det inre av partikelfiliret under en viss tidsperiod för att bränna bort de innestängda partiklarna, ~b) att avlägsna de brända partiklarna från partikelfilüet, ~c) att mäta partikelfiltret, varvid mätningarna jämförs med värdena hos ett oanvänt filter av den specifika typen, och - om de mätta värdena avviker från värdena hos det oanvända filtret med ett visst mått, upprepas stegen a) till c) ülls de mätta värdena är inom ett godkänt område. Metod enligt krav l, varvid den vidare innefattar steget att kyla partikelfilüet på ett kontrollerat sätt efter värmesteget. Metod enligt krav 1 eller 2, varvid avlägsnandet av brända partiklar utförs under värmesteget. Metod enligt krav 3, varvid avlägsnandet av brända partiklar utförs genom att blåsa luft in i partikelfiltret. Metod enligt krav 3 eller 4, varvid mängden av avlägsnade brända partiklar mäts och om under en viss förbestämd mängd avslutas vârmesteget. . Metod enligt krav 1 , varvid mätningssteget c) utförs genom att mäta uyclcfallet över partikelfiltret. . Metod enligt krav 1, varvid mâmingssteget c) utförs genom att fylla partikelfiltret med rök och därefter mäta opaciteten genom filtret. . Metod enligt krav 7, varvid laserljus används. 530 797 IO 9. System för rengöring av ett partikelfilter, i synnerhet för förbränningsmotorer, innefattande organ ör att påföra värme till det inre av partikelfiltrret under en viss tidsperiod för att bränna inneslutna partiklar, organ för att avlägsna de brända partiklarna från partikelfiltret, organ för att mäta partikelfiltiet, varvid mätningarna jämförs med värden hos ett oanvänt filter av den specifika typen. 10. System enligt krav 9, varvid det vidare innefattar organ för att kyla partikelfiltret på ett kontrollerat sätt efter vârmesteget. 1 1. Systemet enligt krav 9 eller 10, varvid det vidare innefattar organ för att avlägsna brända partiklar under värmesteget. 12. System enligt krav 11, varvid organet för att avlägsna brända partiklar innefattar organ för att blåsa luft in i partikelfiltret. 13. System enligt krav 1 1 eller 12, varvid det vidare innefattar organ för att mäta mängden avlägsnade brända partiklar samt organ för att avsluta värmesteget om mängden år under en viss förbestämd mängd. 14. System enligt krav 9, varvid organet för att mäta partikelfiltret innefattar organ i stånd att mäta tryckfallet över partikelfltret. 15. System enligt krav 9, varvid organet för att mäta partikelfiltret innefattar organ för att fylla partikelfiltret med rök och organ för att mäta opaciteten genom filtret.