SE537709C2 - Arrangemang och förfarande för att styra fördelningen av kvävemonoxid och kvävedioxid i en avgasledning med två oxidationskatalysatorer - Google Patents

Abstract

16 Sarnmandrag Föreliggande uppfinning avser ett arrangemang och ett förfarande för behandling avavgaser från en förbränningsmotor (2). Arrangemanget innefattar en avgasíedning (3)som leder ut avgaserna från förbränníngsrnotorn (2), en turbín (4, 12, 27) med vilkenenergi utvinns ur avgaserna i avgasledning (3), en bypassledning (14) som innefattarett inlopp (14a) där avgaser mottas från avgasiedníngen (3) i en position uppströmsturbinen (4, 12, 27) och ett utlopp (1411) där avgaser leds tillbaka tiil avgasledningen(3) i en position nedströms turbinen (4, 12, 27). En första oxidationskatalysator (15) äranordnad i bypassledningen (14) och en andra oxidationskatalysator (19) är anordnad iavgasledningen (3) i en position nedströms bypassledningen utlopp (1419). Arrange-manget innefattar styrmedel (11, 13, 16, 17) som är anpassat att reglera flöde ooh/ellertemperaturen på avgaser som leds genom den första oxidationskatalysatorn (15) i by-passledningen (14) så att den första oxidationskatalysatorn (15) och den andra oxida-tionskatalysatorn (19) tillsammans tillhandahåller en oxidation av kvävernonoxid (NO)till kvävedioxid (N02) i en mängd så att avgaserna som lämnar den andra oxidations- katalysatorn (19) har en önskad fördelning av kvävemonoxid (NO) och kvävedioxid (N02)- (Fig. 1)

Description

Arrangemang och forfarande for att styra fordelningen av kvavemonoxid och kvavedioxid i en avgasledning med tvA. oxidationskatalysatorer UPPFINNINGENS BAKGRUND OCH KAND TEKNIK Uppfinningen avser ett arrangemang och ett forfarande for behandling av avgaser fran en forbranningsmotor enligt patentkravens 1 och 10 ingresser.

For att reducera utslappen av kvaveoxider NOx fran forbranningsmotorer anvands bl.a. en teknik som benamns SCR (Selective Catalytic Reduction). Denna teknik innebar att en lOsning av urea tillfors i en bestamd dos till avgasema i en avgasledning. Urealos- ning kan sprayas in i avgasledningen varefter den finfordelade urealosningen forangas i kontakt med de heta avgasema sa att ammoniak bildas. Blandningen av ammoniak och avgaser leds darefter genom en SCR-katalysator. Kvavet hos kvaveoxiderna i avgaserna reagerar har med kvavet i ammoniaken sâ att kvavgas bildas. Syret hos kvave- oxidema reagerar med vatet i ammoniaken sâ att vatten bildas. Kvaveoxidema i avgasema reduceras saledes i katalysatom till kvavgas och vattenanga. Med en korrekt dosering av urea kan forbranningsmotoms utslapp av kvaveoxider i en stor utstrackning reduceras.

Kvaveoxider NOx i avgaser bestar av kvavemonoxid NO och kvavedioxid NO2. SCRkatalysatorers fat-maga att reducera mangden kvaveoxider i avgaser är optimal dâ avgasema innehaller lika mycket kvavemonoxid och kvavedioxid. Andelen kviivedioxid ska saledes vara 50 %. Avgaser fran i synnerhet dieselmotorer innehaller vanligtvis en betydligt mindre andel kvavedioxid an kvavemonoxid. For att Oka andelen kvavedi- oxid är det kant att anordna en oxidationskatalysator DOC (Diesel Oxidation Catalyst) i avgasledningen i en position uppstroms SCR-katalysatom. En oxidationskatalysator oxiderar kvavemonoxid NO till kvavedioxid NO2. Darmed kan andelen kvavedioxid NO2 i avgasema oka till den niva vid vilken SCR-katalysatom tillhandahafter en optimal formaga att reducera kvaveoxider NOx. 1 537 709 En oxidationskatalysators formaga att oxidera kvavemonoxid NO till kvavedioxid NO2 varierar med avgasernas temperatur och Nide. Eftersom avgasernas temperatur och flOde varierar under drift av en forbranningsmotor kan en oxidationskatalysator inte alltid leverera den onskade fordelningen mellan de tva slagen av kvaveoxid. Om en oxidationskatalysator dimensioneras for att oxidera kvaveoxider i avgaser vid en me- deltemperatur hos avgaserna erhalls en for lag andel kvavedioxid NO2 vid raga avgastemperaturer och en for hog andel kvavedioxid NO2 vid hoga avgastemperaturer. En for lag andel kvavedioxid NO2 resulterar i en dalig verkningsgrad i SCR-katalysator. En for hog andel kvavedioxid NO2 resulterar i att lustgas bildas i kontakt med inspru- tad urealosning. Lustgas är en stark vaxthusgas.

US 7, 810, 316 visar en avgasledning hos en forbranningsmotor med komponenter for efterbehandling av avgaser. Avgasledningen innefattar i en utforingsform tva parallella ledningar som är forsedda med var sin oxidationskatalysator. Den ena oxidationskata- lysatorn anvands huvudsakligen for att oxidera kvavemonoxid till kvavedioxid vid tillfallen som forbranningsmotorn är lagt belastad och den andra oxidationskatalysatorn anvands huvudsakligen for att oxidera kvavemonoxid till kvavedioxid vid till-fallen som forbranningsmotorn är Mgt belastad. En ventil styr avgasflodet till de respektive parallella ledningarna innan det leds till en SCR-katalysator och/eller ett par- tikelfilter.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med foreliggande uppfinning är att tillhandahalla ett arrangemang for efterbe- handling av avgaser fran en forbranningsmotor dar oxidation av kvavemonoxid till kvavedioxid sker i en mangd sa att avgaserna erhaller en onskad fordelning av kvavemonoxid och kvavedioxid under varierande driftsforhallanden av forbranningsmotorn.

Detta syfte uppnas med arrangemang av det inledningsvis namnda slaget, vilket utmarks av de sardrag som anges i patentkravets 1 kannetecknande del. I detta fall anvands salcdcs en forsta oxidationskatalysator som är anordnad i en bypasslcdning till avgasledningen och en andra oxidationskatalysator som är anordnad i avgasledningen nedstroms bypassledningen. Den forsta oxidationskatalysatorn oxidationskapacitet är bcroendc av avgasernas temperatur och Nide gcnom bypasslcdningcn. Mcd hjalp av namnda styrmedel kan flodet och temperaturen hos avgaserna som leds genom den 2 537 709 forsta oxidationskatalysatorn regleras. Med kannedom om den andra oxidationskatalysatoms oxidationskapacitet kan den forsta oxidationskatalysatoms oxidationskapacitet regleras sà att den forsta oxidationskatalysatom och den andra oxidationskatalysatom tillsammans tillhandahaller en oxidation av kvavemonoxid till kvavedioxid i en mangd sâ att avgasema som lamnar den andra oxidationskatalysatom har en onskad fordelning av kvavemonoxid och kvavedioxid. Enligt uppfinningen stracker sig bypassledningen runt en turbin i avgasledningen. Darmed kan avgaser ledas till den forsta oxidationskatalysatom fran en position uppstroms turbinen. Avgasema har har ett hogre tryck och en hogre temperatur an de avgaser som leds till den andra oxidationskataly- satom som saledes är belagen nedstroms turbinen. Darmed kan den forsta oxidationskatalysatoms tillhandahalla en mycket god kompletterande oxidationskapacitet vid driftstillfallen dâ den andra oxidationskatalysatom har en relativt liten oxidationskapacitet.

Enligt en foredragen utforingsform av fOreliggande uppfinning är den andra oxidationskatalysatom dimensionerad sâ att den sjalv har kapacitet att oxidera kvaxemonoxid till kvavedioxid i en mangd sâ att den onskade fordelningen av kvavemonoxid och kvavedioxid uppnas i avgaserna som lamnar den andra oxidationskatalysatom vid driftstillfallen dâ det rader optimala forhallanden att oxidera kvavemonoxid till kvave- dioxid. Optimala forhallanden for att oxidera kvavemonoxid till kvavedioxid fader da ett litet flOde av avgaser med en temperatur av cirka 300°C leds genom den andra oxidationskatalysatorn. Da optimala forhallanden raider leds inga avgaser genom bypassledningen och den forsta oxidationskatalysatom utan den andra oxidationskatalysatom svara for hela oxidationsprocessen. Om avgasemas temperatur sjunker och/eller avgas- flodet okar har inte den andra oxidationskatalysatorn langre kapacitet att oxidera kvavemonoxid till kvavedioxid i en mangd sa att det onskade forhallandet erhalls. I detta fall styrs en lamplig mängd avgaser genom den forsta oxidationskatalysatom sâ att den tillhandahaller en kompletterande oxidation sâ att det onskade forhallandet mellan kvaveoxid och kvavedioxid erhalls nedstroms den andra oxidationskatalysatom.

Enligt en foredragen utforingsform av foreliggande uppfinning har den forsta oxidationskatalysatom en hogre halt av en adelmetallbelaggning an den andra oxidationskatalysatom. Adelmetallbelaggningar av platina, palladium och rodium kan anvandas som katalysatormaterial i oxidationskatalysatorer. Ju storre mangd adelmetall per ytenhet som oxidationskatalysatom har desto hogre oxidationskapacitet. Genom att ge den fcirsta oxidationskatalysatorn en hog halt av, exempelvis, platina kan den tillhan- 3 537 709 dahalla en mycket hog oxidationskapacitet dâ behov foreligger. Den andra oxidationskatalysatom kan ges en lagre oxidationskapacitet och damned forses med en lagre halt av platina.

Enligt en foredragen utforingsform av foreliggande uppfinning innefattar namnda styrmedel atminstone ett ventilorgan i bypassledningen och en styrenhet som är anpassad att styra ventilorganet sâ att den forsta oxidationskatalysatom genomstrommas av en onskad andel av avgasflodet i avgasledningen. Altemativt kan ventilorganet sitta i avgasledningen vid bypassledningens inlopp eller utlopp. Ventilorganet har med fordel en utformning sa att den kan stallas i manga olika lagen sâ att flodet genom bypassled- ningen kan regleras stegvis eller steglost.

Enligt en foredragen utforingsform av foreliggande uppfinning namnda styrmedel alien innefattar en avgasbroms som är anordnad i avgasledningen i en position mellan by- passledningens inlopp och utlopp. Avgasbromsen kan vara en befintlig avgasbroms i ett fordon. En avgasbroms är en ventil som är anordnad i avgasledningen. I detta fall kan styrenheten reglera avgasflodet bade genom bypassledningen och genom avgasledningen. Darmed uppkommer ett flertal mojligheter att reglera Wide och temperatur pa avgasema som leds genom bypassledningen och darmed den forsta oxidationskata- lysatom oxidationskapacitet.

Enligt en foredragen utforingsform av foreliggande uppfinning innefattar namnda styrmedel atminstone en sensor som är anpassade att avkanna en parameter med vilken styrenheten uppskattar flodet och temperaturen pa avgasema som leds genom den forsta oxidationskatalysatorn. Namnda sensor kan vara en eller flera lampligt placerade temperatursensorer eller flodessensorer. Andra typer av sensorer kan sjalvfallet utnyttjas. Med kiinnedom om flOdet och temperaturen pa avgasema som leds genom avgasledningen kan den andra oxidationskatalysatoms oxidationskapacitet bestammas. Styrenheten kan darefter leda en lamplig andel av avgasflodet i avgasledningen genom bypassledningen och den fOrsta oxidationskatalysatom sâ att den Onskade fOrdelning av kvavemonoxid och kvavedioxid erhalls.

Enligt en foredragen utforingsform av foreliggande uppfinning är turbinen är en turbin hos ett turboaggregat eller en compoundturbin. Manga fordon drivs av overladdade forbranningsmotorer. Turbinen kan i detta fall vara en komponent hos ett turboaggre- gat som aven innefattar en kompressor for komprimering av luft som leds till forbran- 4 537 709 ningsmotom. Bypassledningen med den forsta oxidationskatalysatom kan med fordel anordnas i en avgasledning runt en sadan turbin. Bypassledningen kan utgoras av en befintlig wastegate hos turbinen. I fordon dar inloppsluften komprimeras i tva steg av en hogtrycksturbin och en lagtrycksturbin kan bypassledningen med den forsta oxidat- ionskatalysatom anordnas runt en av namnda turbiner. Hos fordon med en compoundturbin erhalls aven mOjligheten att anordna bypassledningen med den forsta oxidationskatalysatom sa att den mottar avgaser med en hog temperatur uppstroms compoundturbinen.

Enligt en foredragen utforingsform av foreliggande uppfinning innefattar arrangemanget en SCR-katalysator som är anordnad i avgasledningen i en position nedstroms den andra oxidationskatalysatom med avseende pa avgasemas avsedda stromningsriktning i avgasledningen. I en SCR-katalysator reduceras kvaveoxiderna i avgasema till kvavgas och vattenanga. Den reduktionen sker effektivast dâ kvaveoxiden innehal- ler en lika stora andel kvavemonoxid och kvavedioxid. Hos avgasema som lamnar en forbranningsmotor är andelen kvavedioxid klart lagre an andelen kvavemonoxid. Med hjalp av den forsta oxidationskatalysatom och den andra oxidationskatalysatom kan andelen kvavedioxid Okas pa bekostnad av andelen kvavemonoxid sâ att ett optimalt forhallande mellan kvavemonoxid och kvavedioxid vasentligen alltid kan uppnas un- der varierande driftsforhallanden. Arrangemanget kan i detta fall innefatta komponen- ter for tillforsel av urealosning i en position uppstroms SCR-katalysatom med avseende pa avgasemas avsedda stromningsriktning i avgasledningen. En losning av urea sprutas har in i avgasledningen. Da urealosningen forangas av de varma avgasema bildas ammoniak som leds tillsammans med avgasema genom SCR-katalysatom. Med en korrekt dosering av urea kan forbranningsmotorns utslapp av kvaveoxider i en stor utstrackning reduceras.

Enligt en foredragen utforingsform av foreliggande uppfinning innefattar arrangemanget ett partikelfilter som är anordnat i en position nedstroms den andra oxidations- katalysatom med avseende pa avgasemas avsedda strOmningsriktning i avgasledningen. I ett partikelfilter fastnar och forbranns sotpartiklar i avgasema. Avgasemas driftstemperatur är inte alltid tillracklig hog for aft kontinuerligt uppratthalla en temperatur i partikelfiltret vid vilken sotpartiklama forbranns. Sotpartiklamas forbranningstemperatur kan emellertid sankas avsevart da avgasema innehaller en hog andel kvavedioxid.

For att sanka sotpartiklarnas antandningstemperatur kan med fordel en oxidationskata- lysator anvandas. Med en lamplig andel kvavedioxid i avgaserna kan en antandnings- 537 709 temperatur erhallas vid vilken sotpartiklama forbrannas vasentligen kontinuerligt under en forbranningsmotors varierande driftsforhallanden. Om bade ett partikelfilter och en SCR-katalysator anvands i avgasledningen placeras partikelfiltret mellan oxidationskatalysatom och SCR-katalysatom. Ett annat satt att hoja avgastemperaturen är att spruta in oforbrant bransle i en position uppstroms den forsta eller andra oxidationska- talysatorn. Darmed kan avgasernas temperatur hojas markant i oxidationskatalysatorema vilket garantera en forbranning av sotpartiklama i det nedstroms anordnade partikelfiltret.

Det inledningsvis namnda syftet uppnas aven med forfarandet som anges i patentkravets 11.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGEN I det foljande beskrivs sasom ett exempel utfOringsformer av uppfinningen med hanvisning till bifogade ritningar, pa vilka: Fig. 1 visar ett arrangemang for behandling av avgaser fran en forbranningsmotor enligt en forsta utforingsform av uppfinning, Fig. 2 visar ett arrangemang for behandling av avgaser fran en forbranningsmotor enligt en andra utfOringsform av uppfinning och Fig. 3 visar ett arrangemang for behandling av avgaser fran en forbranningsmotor enligt en tredje utforingsform av uppfinning.

DETALJERAD BESKRIVNING AV FOREDRAGNA UTFOR1NGSFORMER AV UPPFINNINGEN Fig. 1 visar schematiskt ett fordon 1 som drivs av en overladdad forbranningsmotor 2 som kan vara en dieselmotor. Fordonet kan vara ett tungt fordon. Avgasema frail for- branningsmotom 2 leds ut via en avgasledning 3. Avgasema som lamnar fOrbranningsmotorn 2 har ett overtryck. Avgasemas overtryck utnyttjas for att driva en turbin 4 hos ett turboaggregat. Turbinen 4 driver en kompressor 5 hos turboaggregatet. Kompressom 5 komprimerar tuft som leds in i en inloppsledning 6 for luft till forbranningsmotorn 2. Inloppsledningen 6 innefattar en laddluftkylare 7 dar den komprime- rade luften kyls innan den leds till forbranningsmotom 2 . En returledning 8 for Ater- cirkulation av avgaser stracker sig fran avgasledningen 3 och till inloppsledningen 6. 6 537 709 Returledningen 8 innefattar en EGR-kylare 9 for kylning av de atercirkulerande avgasema innan de blandas med den komprimerade luften och leds till forbranningsmotom 2.

Turbinen 4 är forsedd med en s.k. wastgate som innefattar en avgaspassage 10 med en wastegate-ventil 11 med vilken det är mojligt att leda en del av avgasema fOrbi turbinen 4. En wastegate-ventil 11 oppnas normalt da turboaggregatets laddtryck blir for hogt. Avgasledningen 3 innefattar i detta fall en andra turbin i form av en compoundturbin 12 som är belagen nedstrOms turbo aggregatets turbin 4. En compoundturbin 12 utnyttjas for att utvinna energi ur avgasema for drift av fordonet. En avgasbroms 13 är anordnad i avgasledningen 3 nedstroms compoundturbinen 12. Avgasbromsen 13 är en ventil i form av ett spj all i avgasledningen 3 med vilket det är mojligt att vasentligen steglost reglera avgasflodet i avgasledningen 3. Avgasledningen 3 är forsedd med en bypassledning 14. Bypassledningen 14 innefattar ett inlopp 14a dar avgaser fran avgas- ledningen 3 mottas i en position uppstrOms compoundturbinen 12 och avgasbromsen 13. Bypassledningen 14 innefattar ett utlopp 14b dar avgaser leds tillbaka till avgas- ledningen 3 i en position nedstroms compoundturbinen 12 och avgasbromsen 13.

Bypassledningen 14 innefattar en forsta oxidationskatalysator 15. En oxidationskataly- sator har formagan att oxidera kvavemonoxid NO till kvavedioxid NO2. En oxidationskatalysatoms formaga att oxidera kvavemonoxid till kvavedioxid är beroende av flera parametrar. En sadan parameter är avgasemas temperatur. DA avgasema har en hog temperatur erhafts en effektivare oxidering an da avgasema har en lagre temperatur. En optimal oxideringskapacitet erhalls vid cirka 300°C. En annan parameter är flodet av avgaser genom oxidationskatalysatom. Vid ett stort avgasflode kan en mindre del av kvavemonoxiden i avgasema oxideras till kvavedioxid an vid ett mindre avgasaide. En tredje parameter är halten av adelmetall i oxidationskatalysatom. Oxidationskatalysatom kan innehalla adelmetallbelaggningar av platina, palladium eller rodium. En belaggning med en hog halt av en adelmetall resulterar i en effektivare oxid- ationsprocess an en belaggning med en lagre halt av adelmetallen. Bypassledningen 14 är aven forsedd med ett ventilorgan 16. Med hjalp av ventilorganet 16 kan avgasflodet genom bypassledningen 14 styras. Endast de avgaser i avgasledningen 3 som leds in i bypassledningen 14 passerar slledes genom den forsta oxidationskatalysatom 15.

En styrenhet 17 är anpassad att styra wastegate-ventilen 11, avgasbromsen 13 och ven- tilorganet 16. Styrenheten 17 mottar information fran ett antal sensorer 18 som avkan- 7 537 709 ner parametrar med vilka avgasernas temperatur och Wide kan bestammas. Sensorerna 18 kan avkanna avgasernas temperatur, Wide, tryck pa ett lampligt antal stallen i avgasledningen 3 och bypassledningen 14. Styrenheten 17 kan aven motta information fran sensorer 18 som avkanner halten av kvaveoxid, kvavedioxid eller lustgas pa lamp- liga stallen i avgasledningen 3. Styrenheten 17 kan vara en datorenhet med en for detta andamal lamplig programvara. Avgasledningen 3 innefattar en andra oxidationskatalysator 19 som är anordnad i avgasledningen 3 i en position nedstroms bypassledningens utlopp 14b. Alla avgaser i avgasledningen 3 leds armed genom den andra oxidationskatalysatorn 19.

Ett partikelfilter 20 är anordnat nedstroms den andra oxidationskatalysatorn 19. Parti- kelfiltret 20 uppgift är att fanga upp sotpartiklarna i avgaserna. Sotpartiklarna forbranns darefter i partikelfiltret 20. Ett satt att garantera en god forbranning av sotpartiklarna i partikelfiltret är att leda avgaser med en hog halt av kvavedioxid genom partikelfiltret. En riklig forekomst av kvavedioxid i avgaserna sinker sotpartiklarnas for- branningstemperatur. Med hjalp av den forsta oxidationskatalysatorn 15 och den andra oxidationskatalysatorn 19 kan avgaserna forses med kvavedioxid i en mangd sâ att forbranningstemperaturen sinks till en temperaturnivâ som uppratthalls i partikelfiltret under normal drift av forbranningsmotorn. Darmed kan sotpartiklarna forbrannas vasentligen kontinuerligt i partikelfiltret. I detta fall är aven en anordning 21 for tillforsel av oforbrant bransle HC i bypassledningen 14 anordnad i en position uppstroms den forsta oxidationskatalysatorn 15. Genom att vid lamp liga tillfällen spruta in oforbrant bransle kan avgasernas temperatur hojas vasentligt i den forsta oxidationskatalysatorn 15 och armed i det nedstroms anordnade partikelfiltret 20 sâ att sotpartiklarna med sakerhet forbranns.

Avgasledningen är forsedd med en SCR-katalysator 23 for katalytisk avgasrening enligt den metod som benamns SCR (Selective Catalytic Reduction). Denna metod innebar att en urealosning sprutas in i avgaserna. Urealosning kan lagras i en tank och leds, via en ledning, till ett insprutningsorgan 22 som sprutar in urealosningen i avgasled- ningen. Styrenheten 17 eller en annan separat styrenhet kan styra tillfOrseln av urea- losningen. En sa.dan styrenhet kan med information avseende specifika motorparametrar berakna den mangd av urealosningen som behover tillsittas for att kvaveoxiden i avgaserna ska reduceras pa ett optimalt sat. Den tillfOrda urealOsningen upphettas av avgaserna i avgasledningen sâ att den forangas och omvandlas till ammoniak. Bland- ningen av ammoniak och avgaserna leds darefter till SCR-katalysatorn 23 . I SCR- 8 537 709 katalysatorn 23 reagerar kvavet hos kvaveoxiderna i avgasema med kvavet i ammoniaken sa att kvavgas bildas. Syret hos kvaveoxiderna reagerar med valet i ammoniaken sa att vatten bildas. Kvaveoxiderna i avgasema reduceras saledes i SCR-katalysatom 23 till kvavgas och vattenanga. Kvaveoxiderna NOx i avgasema bestar av kvavemonoxid NO och kvavedioxid NO2. En SCR-katalysator 23 reducerar mangden kvaveoxider i avgasema pa ett optimalt satt da avgasema som leds genom SCRkatalysatorn 23 har en lika stor mangd kvavemonoxid som kvavedioxid. En SCRkatalysator reducerar saledes kvaveoxider optimalt dâ andelen kvavedioxid är 50 % av den totala mangden kvaveoxider. Avgaser fran forbranningsmotorer innehaller i regel en betydligt stone andel kvavemonoxid an kvavedioxid.

Att hOja andelen kvavedioxid i avgasema är saledes viktigt bade for att tillhandahalla en vasentligen kontinuerlig forbranning av sotpartiklarna i partikelfiltret 20 och for att reducera kvaveoxiderna i avgasema i SCR-katalysatom 23. Avgasledningen innefattar aven en ammoniak-katalysator 24 dar ett eventuellt overskott pa ammoniak och kvavedioxid omvandlas till kvavgas och lustgas. Lustgas är en kraftig vaxthusgas som i mojligaste man bar forhindras att ledas ut till omgivningen. Det är saledes viktigt att oxidationskatalysatorerna 15, 19 vasentligen alltid kan oxidera kvavemonoxid till kvavedioxid i en mangd sâ att kvaveoxiden som nar SCR-katalysatorn 23 innehaller lika mycket kvavedioxid NO2 som kvavemonoxid NO.

Under drift av forbranningsmotom 2 leds avgaserna ut genom avgasledningen 3. Styrenheten 17 mottar vasentligen kontinuerligt information fran sensorema 18 avseende avgasemas temperatur, tryck, flOde etc. Med hjalp av denna information och informat- ion avseende forbranningsmotorns 2 varvtal och belastning bestammer styrenheten 17 med hjalp av mappar eller annan typ av lagrad information hur stor del av kviivemonoxiden i avgasemas som behOver oxiderar till kviivedioxid for att avgasema som leds till SCR-katalysatom 23, ska innehalla lika mycket kvavemonoxid NO och kvavedioxid NO,.

Den andra oxidationskatalysatom 19 ar dimensionerad sa att den sjalv kan oxidera kvavemonoxid NO till kvavedioxid NO2 i en mangd sa att lika mycket kvavemonoxid NO och kvavedioxid NO2 leds till SCR-katalysatom 23 da avgasema har en temperatur av cirka 300°C och avgasflodet är Mgt. Under Adana optimala driftstillfallen ticker det att avgasema endast leds genom den andra oxidationskatalysatom 19. Da styrenheten 17 mottar information fran, bl.a. namnda sensorer 18 som indikerar att det rader ett 9 537 709 sadant optimalt driftstillstand stanger den ventilorganet 16. Darmed leds inga avgaser genom bypassledningen 14 och den forsta oxidationskatalysatom 15. Den andra oxidationskatalysatom svarar har sjalv for oxidationen av kvWemonoxid NO till kvWedioxid NO2.

Om avgasemas temperatur sjunker till ett lagre varde och/eller att avgasflodet genom avgasledningen iikar kan konstateras att den andra oxidationskatalysatom 19 inte sjalv har kapacitet att oxidera kvWemonoxid till kvWedioxid i en omfattning s'a att lika mycket kvavemonoxid NO och kvavedioxid NO2 leds till SCR-katalysatom 23. Da styrenheten 17 mottar information som indikerar att sâ är fallet uppskattar den hur stor andel av avgasema i avgasledningen 3 som behover ledas genom bypassledningen 14 och den fOrsta oxidationskatalysatom 15 for att en lika stor andel kvavemonoxid NO och kvavedioxid NO2 ska ledas till SCR-katalysatom 23. Eftersom bypassledningen 14 har ett inlopp 14a i en position uppstroms compoundturbin 12 kan avgaser med ett hOgre tryck och en hogre temperatur mottas i den fOrsta oxidationskatalysatom 15 an i den andra oxidationskatalysatom 19. Oxidationen av kvavemonoxid NO till kvavedioxid NO2 blir darmed effektivare i den fcirsta oxidationskatalysatom 15 an i den andra oxidationskatalysatom 19. For att den fOrsta oxidationskatalysatom 15 ska erhalla en ytterligare forhojd oxidationskapacitet kan den innehalla en hogre halt av adelmetall an den andra oxidationskatalysatom 19.

Den fOrsta oxidationskatalysatom 15 tillhandahafter damned en hog oxidationskapacitet sâ att den Wen vid ogynnsamma driftstillfällen, dâ avgasema har en lag temperatur och avgasflodet är Mgt, har formaga att tillsammans med den andra oxidations- katalysatom 19 vasentligen alltid kunna leverera den onskade sammansattningen av kvWeoxider till SCR-katalysatom 23. Den fOrsta oxidationskatalysatom 15 kan sale-des tillhandahalla en varierbar oxidationskapacitet inom ett relativt stort omrade. Under vissa driftstillfallen kan styrenheten 17 leda hela avgasstrommen genom bypassledningen 14 och den fOrsta oxidationskatalysatorn 3. Under de fiesta driftstillfallen leds dock en del av avgasema genom bypassledningen 14 medan en resterande del leds, via den ordinarie avgasledningen 3, till compoundturbinen 12. Styrenheten 17 har med fordel kapacitet att styra ventilorganet 16 till mer eller mindre Cippna lagen sâ att avgasflodet genom bypassledningen 14 kan regleras steglost eller i ett relativt stort antal fast steg. 537 709 Styrenheten 17 kan reglera avgasernas temperatur och Wide till den forsta oxidationskatalysatorn 15 pa flera olika sat. Vid tillfdllen dâ avgasflodet genom den forsta oxidationskatalysatorn 15 ska optimeras stanger styrenheten 17 avgasbromsen 13 och Oppnar ventilorganet 16 maximalt sa att hela avgasflodet leds genom den forsta oxidat- ionskatalysatorn 15. I detta fall erhaller den uppstroms anordnade turbinen 4 aven en okad kapacitet sa att den aven genererar ett hOgre avgasflOde. Vid tillfállen da avgastemperaturen ska hojas oppnar styrenheten 17 wastegate-ventilen 11 sa att varma avgaser som inte expanderat genom turbinen 4 leds in i bypassledningen 14 och den forsta oxidationskatalysator 15. Bypassledningen 14 stacker sig runt compoundturbi- nen 12 och avgasbromsen 13. Styrenheten 17 kan darmed utnyttja avgasbromsen 13 i avgasledningen 3 och ventilorganet 16 i bypassledningen 14 for att Oka avgaserna mottryck och armed paverka temperaturen pa avgaserna som leds genom den forsta oxidationskatalysatorn 15.

Fig. 2 visar en forbranningsmotor 2 med en avgasledning 3 som till stora delar är ut- rustad med samma komponenter som i Fig. 1. Vi gör darfor inte nagon ytterligare genomgang av de gemensamma komponenterna. En skillnad är att avgasledningen 3 inte innefattar flagon compoundturbin 12. Bypassledningen 14 stacker sig har istallet runt en turbin 4 hos turboaggregatet. Bypassledningen 14 har har ett inlopp 14a som är be- laget uppstroms turbinen 4 och ett utlopp som är belaget nedstroms turbinen 4. Bypassledningen 14 innefattar en forsta oxidationskatalysator 15 och ett ventilorgan 16 med vilket avgasflodet genom bypassledningen kan justeras. Bypassledningen 14 kan har utgora en separat enhet eller utgora en del av en befintlig wastegate och ventilorganet 16 av en wastegate-ventil 11.

Fig. 3 visar en forbranningsmotor med en avgasledning 3 som till stora delar är forsedd med samma komponenter som i Fig. 1 och 2. Vi gar dad& inte heller har flagon ytterligare genomgang av de gemensamma komponenterna. Forbranningsmotorn 2 är i detta fall en tvastegsoverladdad motor. Luften som leds till forbranningsmotorn 2 komprimeras i tvâ steg av en lagtryckskompressor 26 och en hogtryckskompressor kompressorer 5. En hogtrycksturbin 4 driver hogtryckskompressorn 5 och en lagtrycksturbin 27 driver lagtryckskompressorn 26. Avgasledningen 3 innefattar i detta fall inte heller flagon compoundturbin 12. Bypassledningen 14 stacker sig har runt lagtrycksturbinen 27 hos turboaggregatet. Bypassledningen 14 har har ett inlopp 14a som är belaget uppstroms lagtryeksturbinen 27 och ett utlopp som är belaget nedstroms lagt- 1 1 537 709 rycksturbinen 27. Bypassledningen 14 innefattar en forsta oxidationskatalysator 15 och ett ventilorgan 16.

Uppfinningen är inte begransad till den ovan beskrivna utforingsformen utan den kan varieras fritt Mom patentkravens ramar. 12

Claims (10)

537 709 Patentkrav

1. Arrangemang for behandling av avgaser fran en forbranningsmotor (2), varvid arrangemanget innefattar en avgasledning (3) som leder ut avgasema fran forbrannings- motom (2), en turbin (4, 12, 27) med vilken energi utvinns ur avgasema i avgasledning (3), en bypassledning (14) som innefattar ett inlopp (14a) dar avgaser mottas fran avgasledningen (3) i en position uppstroms turbinen (4, 12, 27) och ett utlopp (14b) dar avgaser leds tillbaka till avgasledningen (3) i en position nedstroms turbinen (4, 12, 27), en forsta oxidationskatalysator (15) och en andra oxidationskatalysator (19) vilka är anpassade att oxidera kvavemonoxid till kvavedioxid i avgasledningen (3), kanne- tecknat av att den forsta oxidationskatalysator (15) är anordnad i bypassledningen (14) och den andra oxidationskatalysatom (19) är anordnad i avgasledningen (3) i en position nedstroms bypassledningen utlopp (14b) och att arrangemanget innefattar styrmedel (11, 13, 16, 17) som är anpassat att reglera Wide och/eller temperaturen pa avgaser som leds genom den forsta oxidationskatalysatom (15) i bypassledningen (14) sa att den forsta oxidationskatalysatom (15) och den andra oxidationskatalysatom (19) tillsammans tillhandahaller en oxidation av kvavemonoxid (NO) till kvavedioxid (NO2) i en mangd sâ att avgasema som lamnar den andra oxidationskatalysatom (19) har en onskad fordelning av kvavemonoxid (NO) och kvavedioxid (NO2).

2. Arrangemang enligt krav 1, kannetecknat av att den andra oxidationskatalysatom (19) är dimensionerad sâ att den sjalv har kapacitet att oxidera kvavemonoxid (NO) till kvavedioxid (NO2) i en mangd sa att den onskade fordelningen av kvavemonoxid (NO) och kvavedioxid (NO2) uppnas i avgasema som lamnar den andra oxidationska- talysatom vid driftstillfallen som optimala forhallanden rader for att oxidera kvavemonoxid (NO) till kvavedioxid (NO2).

3. Arrangemang enligt nagot krav 1 eller 2, kannetecknat av att den forsta oxidationskatalysatom (15) har en hogre halt av en adelmetallbelaggning an den andra oxidat- ionskatalysatom (19).

4. Arrangemang enligt nagot av foregaende krav, kannetecknat av att namnda styrmedel innefattar atminstone ett ventilorgan (16) i bypassledningen (14) och en styrenhet (17) som är anpassad att styra ventilorganet (16) sa att den forsta oxidationskatalysa35 tom (15) genomstrommas av en onskad andel av avgasflodet i avgasledningen (3). 13 537 709

5. Arrangemang enligt krav 4, kannetecknat av att namnda styrmedel aven innefattar en avgasbroms (13) som är anordnad i avgasledningen i en position mellan bypassledningens inlopp (14a) och utlopp (14b).

6. Arrangemang enligt krav 4 eller 5, kannetecknat av att namnda styrmedel innefattar atminstone en sensor (18) som är anpassade att avkanna en parameter med vilken styrenheten (17) uppskattar flodet och temperaturen pa avgaserna som leds genom den forsta oxidationskatalysatorn (15) .

7. Arrangemang enligt nagot av foregaende krav, kannetecknat av att turbinen är en turbin (4, 27) hos ett turboaggregat eller en compoundturbin (12).

8. Arrangemang enligt nagot av foregaende krav, kannetecknat av att arrangemanget innefattar en SCR-katalysator (23) som är anordnad i avgasledningen (3) en position nedstroms den andra oxidationskatalysatorn (19) med avseende pa avgasernas avsedda stromningsriktning i avgasledningen (3).

9. Arrangemang enligt nagot av foregaende krav, kannetecknat av att arrangemanget innefattar ett partikelfilter (20) som är anordnat i en position nedstroms den andra ox- idationskatalysatorn (19) med avseende pa avgasernas avsedda stromningsriktning i avgasledningen (3).

10. Rirfarande fOr behandling av avgaser fran en forbranningsmotor (2), varvid fOr- branningsmotorn (2) är forbunden med en avgasledning (3) som innefattar en turbin (4, 12, 27) med vilken energi utvinns ur avgaserna i avgasledning (3), en bypassledning (14) som innefattar ett inlopp (14a) dar avgaser mottas frau avgasledningen (3) i en position uppstroms turbinen (4, 12, 27) och ett utlopp (14b) dar avgaser leds tillbaka till avgasledningen (3) i en position nedstroms turbinen (4, 12, 27), en forsta oxidat- ionskatalysator (15) och en andra oxidationskatalysator (19) vilka är anpassade att oxi- dera kvavemonoxid till kvavedioxid i avgasledningen (3), kannetecknat av stegen att anordna den forsta oxidationskatalysator (15) i bypassledningen (14), att anordna den andra oxidationskatalysatorn (19) i avgasledningen (3) i en position nedstroms bypassledningen utlopp (14b) och att reglera flode och/eller temperaturen pa avgaser som leds genom den forsta oxidationskatalysatorn (15) i bypassledningen (14) sâ att den forsta oxidationskatalysatorn (15) och den andra oxidationskatalysatorn (19) tillsam- 1 4 537 709 mans tillhandahaller en oxidation av kvavemonoxid (NO) till kvavedioxid (NO2) i en mangd sa aft avgasema som lamnar den andra oxidationskatalysatom (19) har en onskad fOrdelning av kvavemonoxid (NO) och kvavedioxid (NO2). 21 14 14a 11 2 537 709 1 12 18 16 18 \ 14b --- _-----24