SE1350993A1 - Förfarande och system för reglering av en förbränningsmotor - Google Patents

Abstract

Sammandrag Foreliggande uppfinning hanfor sig till ett forfarande for styrning av en forbranningsmotor (101), varvid namnda forbranningsmotor (101) innefattar atminstone en forbranningskammare (201) och organ (202) for tillforsel av bransle till namnda forbranningskammare (201), varvid forbranning i namnda forbranningskammare (201) sker i forbranningscykler. Forfarandet Or kannetecknat av att: under en forsta forbranningscykel och genom utnyttjande av forsta sensororgan (406), faststalla ett forsta parametervarde representerande en storhet avseende forbranningen i namnda forbranningskammare (201), genom utnyttjande av namnda forsta parametervarde, faststalla en forsta mangd tillsatsmedel for tillforsel till namnda forbranningskammare, och till namnda forbranningskammare (201) tillfora namnda forsta mangd tillsatsmedel. Uppfinningen avser Oven ett system och ett fordon. Fig.

Description

1 FoRFARANDE OCH SYSTEM FOR REGLERING AV EN FORBRANNINGSMOTOR Uppfinningens omnide Foreliggande uppfinning hanfor sig till forbranningsmotorer, och i synnerhet till ett forfarande for reglering av en forbranningsmotor enligt ingressen till patentkravet 1.

Uppfinningen avser aven ett system och ett fordon, liksom ett datorprogram och en datorprogramprodukt, vilka implementerar forfarandet enligt uppfinningen.

Uppfinningens bakgrund Nedanstaende bakgrundsbeskrivning utgar bakgrundsbeskrivning for uppfinningen, och behover saledes inte nodvandigtvis utgora kand teknik.

Pa grund av okade myndighetsintressen avseende fororeningar och luftkvalitet har utslapps (emissions) -standarder och utslappsbestammelser avseende utslapp fran forbranningsmotorer framtagits i manga jurisdiktioner.

Dylika utslappsbestammelser utgOr ofta kravuppsattningar vilka definierar acceptabla granser for avgasutslapp vid fordon utrustade med fOrbranningsmotorer. Exempelvis regleras ofta nivaer for utslapp av kvaveoxider (NO), kolvaten (HC) och kolmonoxid (CO). Dessa utslappsbestammelser kan aven t.ex. hantera forekomst av partiklar i avgasutslapp.

I en stravan att uppfylla dessa utslappsbestammelser behandlas (renas) de avgaser som orsakas av forbranningsmotorns forbranning. T.ex. kan en s.k. katalytisk reningsprocess utnyttjas, varfOr ocksa avgasbehandlingssystem, sasom vid t.ex. fordon och andra farkoster, vanligtvis innefattar en eller flera katalysatorer och/eller andra komponenter. T.ex. innefattar avgasbehandlingssystem vid fordon med dieselmotor ofta partikelfilter. 2 Katalysatorer vid farbranningsmotorer kan utgaras av ett flertal olika typer, dar olika typer kan erfordras for olika branslen och/eller omvandling av olika i avgasstrammen forekommande men oonskade foreningar. Betraffande atminstone nitrOsa gaser (kvavemonoxid, kvavedioxid), i det foljande gemensamt benamnda kvaveoxider NOR, innefattar tunga fordon ofta en katalysator dar ett tillsatsmedel tillfOrs den fran forbranningsmotorns forbranning resulterande avgasstrommen for att reducera kvaveoxider NO huvudsakligen till kvavgas och vattenanga.

Denna reduktion av utslapp av kvaveoxider fran dieselmotorer utfors vanligtvis genom en metod benamnd SCR (Selective Catalytic Reduction). Denna metod innebar att ett tillsatsmedel, vanligtvis en vattenlosning innehallande amnet urea, tillfors i en tillamplig dos till avgasstrommen uppstroms en SCR-katalysator.

SCR-katalysatorns funktion erfordrar vanligtvis tillgang till ammoniak (NH3), och vid t.ex. forangning av urea bildas ocksa ammoniak, varvid sedan ammoniak i SCR-katalysatorn reagerar med kvaveoxider i avgasstrommen med omvandling till kvavgas och vattenanga som resultat.

Sammanfattning av uppfinningen Det är ett syfte med fOreliggande uppfinning att tillhandahalla ett fbrfarande for reglering av en fOrbranningsmotor. Detta syfte uppnas med ett fOrfarande enligt patentkrav 1.

Foreliggande uppfinning hanfor sig till ett forfarande for styrning av en forbrdnningsmotor, varvid namnda forbranningsmotor innefattar atminstone en forbranningskammare och organ for tillfOrsel av bransle till namnda forbranningskammare, varvid forbranning i namnda 3 farbranningskammare sker i farbranningscykler. FOrfarandet är kannetecknat av att: under en forsta forbranningscykel och genom utnyttjande av forsta sensororgan faststalla ett forsta parametervarde representerande en storhet avseende forbranningen i namnda forbranningskammare, genom utnyttjande av namnda forsta parametervarde, faststalla en forsta mangd tillsatsmedel for tillforsel till namnda forbranningskammare, och - till namnda forbranningskammare tillfora namnda forsta mangd tillsatsmedel.

Namnda tillsatsmedel kan utgara ett tillsatsmedel for reduktion av kvaveoxider resulterande vid forbranning i namnda forbranningskammare.Vid forbranning i forbranningsmotorer, i synnerhet dieselmotorer, genereras, atminstone delvis pa grund av det syreoverskott som allmant tillampas vid forbranning vid dieselmotorer, oonskade kvaveoxider NOR.

Sasom har namnts erfordras, t.ex. pa grund av myndighetsregleringar, ofta flagon typ av behandling av avgasstrommen i syfte att reducera mangden kvaveoxider i avgasstrommen innan avgasstrommen slapps ut i fordonets omgivning, dar denna reduktion av utslapp kan utforas genom att inspruta tillsatsmedel i en tillamplig dos till avgasstrommen uppstrOms en SCR-katalysator.

Tillsatsmedlet forangas sedan vid kontakt med de heta avgaserna, varvid ammoniak bildas/frigors for att sedan i SCRkatalysatorn reducera kvaveoxider i avgaserna till kvavgas och vattenanga.

Tillsatsmedlet kan tillforas med hjalp av ett insprutningssystem innefattande ett eller flera munstycken for insprutning av tillsatsmedlet till avgasstrommen. Med korrekt 4 dosering av tillsatsmedel kan utsldpp av kvOveoxider reduceras i star utstrOckning.

Onskad funktion vid insprutning av tillsatsmedel dr dock beroende av att avgaserna hailer en tillrOckligt hog temperatur for att tillsatsmedlet ska forangas. Under stora delar av en dieselmotors drifttillstand hailer ocksa avgaserna vanligtvis en tillrackligt hog temperatur fbr att onskad farangning ska intrdffa.

Det finns dock situationer dOr detta inte kan garanteras, och det kan vara svart att atminstone under vissa driftsforhallanden undvika att en del av det insprutade tillsatsmedlet, sasom t.ex. en urea-/vattenlosning, i ett icke forangat tillstand kommer i kontakt med vOggytor has t.ex. en eller flera av avgasror, katalysator, ljudddmpare. Vid dylika situationer kan urea/ureabaserade sammansOttningar fastna pa vdggytor i avgassystemet.

Om bildningen av fasta formationer Or storre On forangning av den bildade belOggningen kommer en successiv beldggningsuppbyggnad att ske. Resultatet kan vid ogynnsamma forhallanden bli en betydande uppbyggnad av fast material.

Dessa uppbyggnader kan vdxa sig sapass stora att forbrOnningsmotorns prestanda paverkas genom att avgasflodet i avgassystemet paverkas (stryps), och vid star beldggningsuppbyggnad kan fortsatt motordrift i vOrsta fall helt forhindras. Beldggningen kan Oven skada komponenter i efterbehandlingssystemet am bildade formeringar, t.ex. i form av klumpar, slapper fran den plats dar de har bildats och sedan fars med avgasstrammen till t.ex. en efterfaljande SCRkatalysator eller andra komponenter. Belaggningsbildningen kan Oven medfora nedsOttning av avgasreningsfunktionen.

Enligt foreliggande uppfinning kan dylika problem med beldggningsbildning minskas. Likasa kan behovet av SCR- katalysatorer reduceras eller helt elimineras. Dessutom kan anvandningen av tillsatsmedel anpassas till radande behov, varvid Overdriven tillfarsel av tillsatsmedel, med associerade kostnader, kan minskas.

Enligt uppfinningen insprutas tillsatsmedel direkt in i forbranningsmotorns forbranningskammare. Temperaturen i forbranningskammaren är, atminstone vid forbranning av bransle, vasentligt hOgre an yid t.ex. SCR-katalysatorn, dl avgasstrommen successivt kyls ned vid passage av avgasrarledningen, bl.a. beroende pa att aygasrOrledningen vanligtvis kyls av omgivande luft. Det Or ocksa bl.a. pa grund av denna nedkylning som SCR-katalysatorn erfordras, dl annars reaktionshastigheten vid reduktion av NO genom utnyttjande av tillsatsmedlet skulle vara alltfar lag far att onskad reduktion ska hinna utforas innan avgasstrommen utslapps i fordonets omgivning.

I forbranningsmotorns forbranningskammare, I andra sidan, Or temperaturen vanligtvis sa pass hog att onskade reaktionshastigheter kan uppnas utan hjalp av en katalysator, och genom att inspruta tillsatsmedel direkt in i farbranningskammaren kan en mycket hag reaktionshastighet vid reduktion av de resulterande kvaveoxiderna erhallas nar avgastemperaturen fortfarande är hog.

Enligt en foredragen utforingsform av foreliggande uppfinning estimeras de vid forbranningen resulterande kvaveoxiderna, varvid en tillamplig mangd tillsatsmedel kan insprutas som funktion av estimerad mangd resulterande kyaveoxider. Estimeringen kan t.ex. utforas under en farbranningscykel, varvid mangden insprutat tillsatsmedel vid pafoljande farbranningscykler kan regleras baserat pa namnda estimerade mangd kvaveoxider. 6 Vid faststallelse av tillamplig mangd tillsatsmedel for insprutning kan t.ex. de kanda kemiska sambanden vid reaktionen mellan tillsatsmedel och kvaveoxider tillampas for att faststalla tillamplig mangd tillsatsmedel for tillforsel till farbranningskammaren. Vid denna faststallelse kan aven forbranningskammarens temperatur estimeras, varvid mangden tillsatsmedel t.ex. kan bero av forvantad reaktionshastighet.

Enligt en utforingsform kan en del av erfordrat tillsatsmedel vara anordnat att insprutas i forbranningskammaren, medan en ytterligare del kan insprutas pa konventionellt satt nedstroms forbranningsmotorn, varvid en del av reduktionen kan utforas i farbranningskammaren och en del i t.ex. en SCR-katalsysator.

Vidare kan estimering av mangden vid forbranning resulterande kvaveoxider t.ex. vara anordnad att utforas vid tillampliga tidpunkter, sasom varje gang en vasentlig forandring av forbranningen sker, sasom t.ex. en forandring av insprutad mangd bransle. T.ex. kan estimering utforas under en eller ett tillampligt antal forbranningscykler, varvid sedan insprutning av tillsatsmedel kan utfaras baserat pa namnda estimering, t.ex. sa lange som forhallandena Or desamma eller vasentligen desamma.

Enligt en utforingsform estimeras mangden resulterande kvaveoxider for varje forbranningscykel och under pagaende forbranningscykel, varvid tillforsel av tillsatsmedel vid varje forbranningscykel kan anpassas under pagaende forbranningscykel till den pagaende fOrbranningscykelns forbranning, och aven insprutas under pagaende farbranningscykel.

Enligt en utforingsform tillampas aven signaler fran en nedstroms forbranningsmotorn anordnad NOR-sensor vid bestamning av tillamplig mangd tillsatsmedel for tillforsel till forbranningskammaren. I detta fall kan t.ex. en av NOx-sensorn 7 indikerad oanskat hog NOR-halt medfara en hajning av mangden tillfbrt reduktionsmedel.

Enligt en utforingsform estimeras/nyttjas aven radande temperatur i forbranningskammaren, varvid insprutning av tillsatsmedel t.ex. kan vara anordnad att endast utforas am forbranningskammarens temperatur overstiger nagon tillamplig temperatur. Detta har fordelen att oonskade belaggningsbildningar i/nedstroms forbranningskammaren och orsakade av tillsatsmedel i star utstrackning kan undvikas.

Enligt en utforingsform av uppfinningen utfors en extra bransleinsprutning infor eller samtidigt med insprutning av tillsatsmedel, varvid temperaturen i forbranningskammaren kan hojas genom utnyttjande av den extra bransleinsprutningen, for att darmed mojliggora onskade kemiska reaktioner.

Enligt en utforingsform av uppfinningen kombineras uppfinningen med en reglering av forbranningsmotorns forbranning under pagaende forbranningscykel, dar forbranningen kan regleras mot nagot tillampligt att ett flertal kriterier, sasom en eller flera av: resulterande kvaveoxider, forbranningstemperatur, tryckamplitud och/eller tryckforandringshastighet, varmeforluster, genererat arbete vid forbranningen.

Insprutningen av tillsatsmedel kan Oven vara anordnad att utforas individuellt for varje cylinder, dvs. resulterande kvaveoxider kan faststallas individuellt for respektive forbranningskammare, varvid insprutning av tillsatsmedel kan anpassas individuellt for respektive forbranningskammare.

Uppfinningen mojliggOr saledes reglering dar t.ex. skillnader mellan olika cylindrar kan detekteras och kvaveoxidvariationer kan kompenseras genom utnyttjande av individuell anpassning av insprutad mangd tillsatsmedel for respektive forbranningskammare. Det kan aven vara sa att insprutning av 8 olika mangder tillsatsmedel i olika fbrbranningskammare kan vara bnskvard, t.ex. for att styra vissa cylindrar mot uppfyllande av nagot kriterium, och andra cylindrar mot nagot annat tillampligt kriterium, vilket ocksa kan astadkommas enligt uppfinningen. Vidare kan endast en eller en delmangd av cylindrarna vara anordnade att styras enligt uppfinningen, medan ferbranningen i bvriga cylindrar kan utforas pa sedvanligt eller annat tillampligt satt.

Ferfarandet enligt fbreliggande uppfinning kan t.ex. implementeras genom utnyttjande av en eller flera FPGA (Field- Programmable Gate Array)- kretsar, och/eller en eller flera ASIC (application-specific integrated circuit)-kretsar, eller andra typer av kretsar som kan hantera onskad berakningshastighet.

Ytterligare kannetecken for foreliggande uppfinning och fbrdelar darav kommer att framga ur fbljande detaljerade beskrivning av exempelutfbringsformer och de bifogade ritningarna.

Kort beskrivning av ritningar Fig. 1A visar schematiskt ett fordon vid vilket fbreliggande uppfinning kan anvandas.

Fig. 1B visar en styrenhet i styrsystemet for det i fig. 1A visade fordonet.

Fig. 2visar efterbehandlingssystemet mer i detalj far det i fig. 1 visade fordonet.

Fig. 3visar ett exempel pa ett doseringssystem for tillforsel av tillsatsmedel till avgasstrbmmen.

Fig. 4visar fbrbranningsmotorn vid det i fig. 1A visade fordonet mer i detalj. 9 Fig. visar ett exempelfarfarande enligt fareliggande uppfinning.

Fig. 6visar ett exempel pa temperaturspar, kvaveoxidforandring samt varmefrigorelse for en forbranning.

Detaljerad beskrivning av utforingsformer Fig. 1A visar schematiskt en drivlina i ett fordon 100 enligt en utforingsform av foreliggande uppfinning. Drivlinan innefattar en forbranningsmotor 101, vilken pa ett sedvanligt satt, via en pa forbranningsmotorn 101 utgaende axel, vanligtvis via ett svanghjul 102, är forbunden med en vaxellada 103 via en koppling 106.

Forbranningsmotorn 101 styrs av fordonets styrsystem via en styrenhet 115. Likasa styrs kopplingen 106, vilken t.ex. kan utgoras av en automatiskt styrd koppling, och vaxelladan 103 av fordonets styrsystem genom utnyttjande av en eller flera tillampliga styrenheter (ej visat). Naturligtvis kan fordonets drivlina Oven vara av annan typ sasom t.ex. av en typ med konventionell automatvaxellada eller av en typ med en manuellt vaxlad vaxellada etc.

En fran vaxelladan 103 utgAende axel 107 driver drivhjul 113, 114 pa sedvanligt satt via slutvaxel och drivaxlar 104, 105. I fig. 1A visas endast en axel med drivhjul 113, 114, men pa sedvanligt satt kan fordonet innefatta fler an en axel forsedd med drivhjul, liksom aven en eller flera ytterligare axlar, sasom en eller flera stodaxlar. Fordonet 100 innefattar vidare ett avgassystem med ett efterbehandlingssystem 200 for sedvanlig behandling (rening) av avgasutslapp resulterande fran forbranning i farbranningsmotorns 101 forbranningskammare (t.ex. cylindrar).

Efterbehandlingssystemet visas mer i detalj i fig. 2. Figuren visar fordonets 100 forbranningsmotor 101, vilken utgors av en motor med turbo, varfOr de vid farbranningen genererade avgaserna (avgasstrommen) leds via ett turboaggregat 220.

Alternativt kan turboaggregatet t.ex. vara av compound-typ.

Funktionen for olika typer av turboaggregat är valkand, och beskrivs darfor inte narmare har.

AvgasstrOmmen leds sedan via en rorledning 204 (indikerat med pilar) till ett dieselpartikelfilter (Diesel Particulate Filter, DPF) 202 via en dieseloxidationskatalysator (Diesel Oxidation Catalyst, DOC) 205. Vid forbranning i farbranningsmotorn bildas sotpartiklar, och partikelfiltret 202 anvands for att fanga upp dessa sotpartiklar. Avgasstrommen leds genom en filterstruktur dar sotpartiklar fangas upp fran den passerande avgasstrommen och upplagras i partikelfiltret.

Betraffande oxidationskatalysatorn DOC 205 har denna flera funktioner, och anvands normalt primart for att vid efterbehandlingen oxidera kvarvarande kolvaten och kolmonoxid i avgasstrommen till koldioxid °on vatten.

Oxidationskatalysatorn 205 kan aven oxidera en stor andel av de i avgasstrommen forekommande kvavemonoxiderna (NO) till kvavedioxid (NO2). Oxideringen av kvavemonoxid NO till kvavedioxid NO2 är fordelaktig vid reduktion av kvaveoxider NOR. Sasom har namnts ovan anvands i detta syfte vanligtvis en SCR (Selective Catalytic Reduction) -katalysator 201, vilken anvander ammoniak (NE12), eller sammansattning ur vilken ammoniak kan genereras/bildas, sasom t.ex. urea, som tillsatsmedel fer reduktion av mangden kvaveoxider NO i avgasstrommen. Effektiviteten for denna reduktion paverkas dock av fOrhallandet mellan NO och NO2 i avgasstrommen, varfer 11 reduktionens reaktion paverkas i positiv riktning av foregaende oxidation av NO till NO2.

Betraffande fOreliggande uppfinning kan efterbehandlingssystemet allmant vara av olika typ, och behover t.ex. inte innefatta partikelfilter 202 eller oxidationskatalysator 205. Enligt en foredragen utforingsform erfordras inte nagon SCR-katalysator, eftersom reduktionen av kvdvecxider helt kan utfaras i farbranningsmotorns forbranningskammare. Efterbehandlingssystemet kan aven innefatta ytterligare icke-visade kcmponenter.

SCR-katalysatorn erfordrar alltsa tillsatsmedel for att reducera koncentrationen av kvaveoxider i avgaserna. Detta tillsatsmedel är ofta ureabaserat, och kan t.ex. besta av produkten AdBlue, vilken i princip utgors av urea utblandat med vatten.

Ett exempel pa ett konventionellt system for tillforsel av tillsatsmedel visas mer i detalj i fig. 3, ddr av de ovanstaende komponenterna endast partikelfilter 202 och SCRkatalysator 201 visas, och ddr systemet forutom ndmnda katalysator 201 innefattar en ureatank 302, vilken är forbunden med ett ureadoseringssystem (UDS) 303.

Ureadoseringssystemet 303 innefattar, eller styrs av, en UDSstyrenhet 304, vilken genererar styrsignaler for styrning av tillfOrsel av tillsatsmedel sa att Onskad mangd insprutas i den av forbranningen i forbranningsmotorns 101 cylindrar resulterande avgasstrommen fran ureatanken 302 med hjdlp av ett insprutningsmunstycke 305 uppstroms am SCR-katalysatorn 201. I fig. 3 visas aven en nedstroms SCR-katalysatorn 201 anordnad NOR-sensor 308.

Ureadoseringssystemens mer specifika funktion finns vd1 beskrivna i den kanda tekniken, och det exakta forfarandet vid 12 insprutning av tillsatsmedel beskrivs darfor inte narmare har. Allmant galler dock att temperaturen vid insprutningspunkt/SCR-katalysator 201 bor vara Atminstone 2002°C, foretradesvis over 300°C for att onskade reaktionshastigheter, och darmed onskad reduktion av namnda forsta forening, sAsom en eller flera typer av kvaveoxider, ska erhAllas.

Enligt ovan är dock dylika system forknippade med vissa nackdelar. Om t.ex. temperaturen vid den position i efterbehandlingssystemet dar tillforsel av tillsatsmedel sker är alltfor lAg finns det en risk for att urea som insprutas med hjalp av insprutningsmunstycket 305 istallet for att direkt forAngas av den forbipasserande avgasstrommen traffar forhallandevis lagt tempererade rorvaggar, varvid tillsatsmedel fastnar och borjar bygga upp kristaller. SA lange som fordonet framfors med varierande och periodvis hogre belastning med darmed associerade hojningar av temperaturen i efterbehandlingssystemet kommer denna kristalluppbyggnad inte att hinna vaxa sig oonskat stor innan kristallerna branns bort av den forbipasserande avgasstrommen. Om, daremot, fordonet under en tid framfars under forhallandevis statiska forhAllanden med forhAllandevis lAg belastning, med lAga temperaturer i avgassystemet som foljd, kan denna kristalluppbyggnad fortgA till dess att fordonets prestanda i en oOnskad utstrackning pAverkas negativt av det Okade flodesmotstAndet. Kristalluppbyggnaden kan dessutom medfora att SCR-systemets fermAga att konvertera NO pAverkas om tillforseln av urea (sAsom t.ex. spraybild, mangd) stors pga. att en belaggning i form av klumpbildning uppstAr. Enligt ovan loses detta enligt fOreliggande uppfinning genom att inspruta tillsatsmedlet direkt in i ferbranningskammaren. 13 Farbranningsmotorer vid fordon av den i fig. 1A visade typen är ofta forsedda med styrbara injektorer for att tillfora onskad branslemangd vid Onskad tidpunkt i forbranningscykeln, sasom vid en specifik kolvposition (vevvinkelgrad) i fallet med en kolvmotor, till farbranningsmotorns forbranningskammare.

I fig. 4 visas schematiskt ett exempel pa ett bransleinsprutningssystem for den i fig. 1A exemplifierade forbranningsmotorn 101. Bransleinsprutningssystemet utgors av ett s.k. Common Rail-system, men uppfinningen Or lika tillamplig vid andra typer av insprutningssystem. I fig. 4 visas endast en cylinder/forbranningskammare 401 med en i cylindern verkande kolv 403, men forbranningsmotorn 101 utgors i foreliggande exempel av en sexcylindrig forbranningsmotor, och kan allmant utgoras av en motor med ett godtyckligt antal cylindrar/forbranningskammare, sasom t.ex. ett godtyckligt antal cylindrar/forbranningskammare i intervallet 1-20 eller annu tier. Forbranningsmotorn innefattar vidare atminstone en respektive injektor 402 for vane forbranningskammare (cylinder) 401. Varje respektive injektor anvands suedes for insprutning/tillforsel av bransle i en respektive forbranningskammare 401. Alternativt kan tva eller flera injektorer per forbranningskammare anvandas. Injektorerna 402 Or individuellt styrda av respektive och vid respektive injektor anordnade aktuatorer (ej visat), vilka baserat pa mottagna styrsignaler, sasom t.ex. fran styrenheten 115, styr oppning/stangning av injektorerna 402.

Styrsignalerna for styrning av aktuatorernas oppning/stangning av injektorerna 402 kan genereras av nagon tillamplig styrenhet, sasom i detta exempel av motorstyrenheten 115.

Motorstyrenheten 115 faststaller suedes den mangd bransle som 14 faktiskt skall insprutas vid flagon given tidpunkt, t.ex. baserat pa radande driftsforhallanden hos fordonet 100.

Det i fig. 4 visade insprutningssystemet utgors alltsa av ett s.k. Common Rail-system, vilket innebar att samtliga injektorer (och darmed forbranningskammare) forsorjs med bransle fran ett gemensamt bransleror 404 (Common Rail), vilket medelst en branslepump 405 fylls med bransle fran en bransletank (ej visad) samtidigt som branslet i roret 404, ocksa genom utnyttjande av branslepumpen 405, trycksatts till ett visst tryck. Det i det gemensamma roret 404 hogt trycksatta branslet insprutas sedan i forbranningsmotorns 101 forbranningskammare 401 vid oppning av respektive injektor 402. Flera oppningar/stangningar av en specifik injektor kan utforas under en och samma forbranningscykel, varvid saledes flera insprutningar kan utforas under en forbranningscykels forbranning. Vidare ar varje forbranningskammare forsedd med en respektive trycksensor 406 for avgivande av signaler av ett forbranningskammaren radande tryck till t.ex. styrenheten 115. Trycksensorn kan t.ex. vara piezo-baserad och bor vara sa pass snabb att den kan avge vevvinkelupplosta trycksignaler, sAsom t.ex. vid var 10:e, var 5:e eller varje vevvinkelgrad eller annat tillampligt intervall, sasom t.ex. an oftare.

Med hjalp av system av den i fig. 4 visade typen kan forbranningen under en forbranningscykel i en forbranningskammare styras i stor utstrackning, t.ex. genom utnyttjande av multipla insprutningar, dar insprutningstidpunkter och/eller varaktighet kan regleras, och dar data frail t.ex. trycksensorerna 406 kan tas i beaktande vid regleringen. Genom utnyttjande av data fran t.ex. trycksensorn kan aven de vid forbranningen resulterande kvaveoxiderna estimeras, varvid tillsatsmedel kan tillforas forbranningen t.ex. i beroende av estimerad mangd resulterande kviveoxider. Betriffande tillforsel av tillsatsmedel innefattar varje forbrinningskammare, eller enbart en del av farbrinningsmotorns firbrinningskammare, en injektor 410 genom utnyttjande av vilken tillsatsmedel kan tillforas farbrinningskammaren 401 frin en tank 411.

I fig. 5 visas ett exempelforfarande 500 for tillforsel av tillsatsmedel till firbrinningskammaren enligt foreliggande uppfinning, dir forfarandet enligt foreliggande exempel ir anordnat att utforas av den i fig. 1A-B visade motorstyrenheten 115.

Allmint bestir styrsystem i moderna fordon av ett kommunikationsbussystem bestiende av en eller flera kommunikationsbussar fir att sammankoppla ett antal elektroniska styrenheter (ECU:er) sisom styrenheten, eller controller, 115, och olika pi fordonet anordnade komponenter.

Sisom ir kint kan dylika styrsystem innefatta ett stort antal styrenheter, och ansvaret fir en specifik funktion kan vara uppdelat pi fler in en styrenhet.

Fir enkelhetens skull visas i fig. 1A-B, endast motorstyrenheten 115 i vilken foreliggande uppfinning ir implementerad i den visade utforingsformen. Uppfinningen kan dock iven implementeras i en fir foreliggande uppfinning dedikerad styrenhet, eller helt eller delvis i en eller flera andra vid fordonet redan befintliga styrenheter. Med tanke pa den hastighet med vilken berikningar enligt foreliggande uppfinning utfors kan uppfinningen vara anordnad att implementeras i en styrenhet som ir sirskilt avpassad fir realtidsberikningar av typen enligt nedan. Implementering av foreliggande uppfinning har visat att t.ex. ASIC- och FPGA- losningar ir limpade fir och vii klarar av berakningar enligt foreliggande uppfinning. 16 Styrenhetens 115 (eller den/de styrenheter vid vilken/vilka fbreliggande uppfinning är implementerad) funktion enligt fareliggande uppfinning kan, forutom att bero av sensorsignaler fran trycksensorn 202, t.ex. bero av signaler fran andra styrenheter eller sensorer. Allmant galler att styrenheter av den visade typen normalt är anordnade att ta emot sensorsignaler fran olika delar av fordonet, liksom fran olika pa fordonet anordnade styrenheter.

Styrningen styrs ofta av programmerade instruktioner. Dessa programmerade instruktioner utgars typiskt av ett datorprogram, vilket nar det exekveras i en dator eller styrenhet astadkommer att datorn/styrenheten utfar onskad styrning, sasom fbrfarandesteg enligt fbreliggande uppfinning.

Datorprogrammet utgor vanligtvis del av en datorprogramprodukt, dar datorprogramprodukten innefattar ett tillampligt lagringsmedium 121 (se fig. 1B) med datorprogrammet lagrat pa namnda lagringsmedium 121. Namnda digitala lagringsmedium 121 kan t.ex. utgbras av nagon ur gruppen: ROM (Read-Only Memory), PROM (Programmable Read-Only Memory), EPROM (Erasable PROM), Flash-minne, EEPROM (Electrically Erasable PROM), en harddiskenhet, etc., och vara anordnat i eller i fbrbindelse med styrenheten, varvid datorprogrammet exekveras av styrenheten. Genom att andra datorprogrammets instruktioner kan saledes fordonets upptradande i en specifik situation anpassas.

En exempelstyrenhet (styrenheten 115) visas schematiskt i fig. 1B, varvid styrenheten i sin tur kan innefatta en berakningsenhet 120, vilken kan utgOras av t.ex. nagon lamplig typ av processor eller mikrodator, t.ex. en krets fbr digital signalbehandling (Digital Signal Processor, DSP), en eller flera FPGA (Field-Programmable Gate Array)- kretsar eller en eller flera kretsar med en faruthestamd specifik funktion 17 (Application Specific Integrated Circuit, ASIC). Berakningsenheten 120 dr forbunden med en minnesenhet 121, vilken tillhandahdller berdkningsenheten 120 t.ex. den lagrade programkoden och/eller den lagrade data berdkningsenheten 1 behover for att kunna utfOra berdkningar. Berdkningsenheten 120 är Oven anordnad att lagra del- eller slutresultat av berdkningar i minnesenheten 121.

Vidare är styrenheten farsedd med anordningar 122, 123, 124, 125 far mottagande respektive sdndande av in- respektive utsignaler. Dessa in- respektive utsignaler kan innehAlla vdgformer, pulser, eller andra attribut, vilka av anordningarna 122, 125 far mottagande av insignaler kan detekteras som information for behandling av berdkningsenheten 120. Anordningarna 123, 124 for sdndande av utsignaler är anordnade att omvandla berdkningsresultat frdn berdkningsenheten 120 till utsignaler for overfOring till andra delar av fordonets styrsystem och/eller den/de komponenter for vilka signalerna Or avsedda. Var och en av anslutningarna till anordningarna for mottagande respektive sdndande av in- respektive utsignaler kan utgeras av en eller flera av en kabel; en databuss, sasom en CAN-bus (Controller Area Network bus), en MOST-bus (Media Oriented Systems Transport), eller ndgon annan busskonfiguration; eller av en trAdlos anslutning.

Ater till det i fig. 5 visade farfarandet 500 startar forfarandet i steg 501, ddr det faststdlls huruvida den uppfinningsenliga tillferseln av tillsatsmedel till forbrdnningskammaren for kvdveoxidreduktion ska utforas. Den uppfinningsenliga regleringen kan t.ex. vara anordnad att utforas kontinuerligt sa fort forbrdnningsmotorn 101 startas.

Enligt en utforingsform utfers insprutning av tillsatsmedel i 18 en forbranningskammare endast am insprutningen faregas av en forbranning under samma forbranningscykel.

Forfarandet enligt foreliggande uppfinning utgors alltsa av ett forfarande for tillforsel av tillsatsmedel till forbranningsmotorns 101 forbranningskammare under det att forbranning sker i namnda forbranningskammare 201 i forbranningscykler. Sasom ar kant är termen forbranningscykel definierad som de steg en forbranning vid en forbranningsmotor innefattar, sasom t.ex. tvataktsmotorns tva takter respektive fyrtaktsmotorns fyra takter. Termen innefattar aven cykler dar inget bransle faktiskt insprutas, men dar forbranningsmotorn anda drivs vid nagot varvtal, sasom av fordonets drivhjul via drivlinan vid t.ex. slapning. Dvs. aven am ingen insprutning av bransle utfors sker fortfarande en forbranningscykel for t.ex. vane tva vary (vid fyrtaktsmotor), eller t.ex. vane vary (tvataktsmotor), som forbranningsmotorns utgaende axel roterar. Det motsvarande galler Oven andra typer av forbranningsmotorer.

I steg 502 faststalls huruvida en forbranningscykel har eller kommer att paborjas, och nar sa Or fallet fortsatter forfarandet till steg 503, dar en vid forbranningen resulterande mangd kvaveoxider estimeras.

Allmant galler att tillforseln av bransle till forbranningskammaren, bade avseende mangd och pa vilket satt, dvs. de en eller flera bransleinsprutningar som ska utforas under forbranningscykeln, normalt är pa forhand definierade, t.ex. i beroende av det arbete (vridmoment) som forbranningsmotorn ska utratta under forbranningscykeln.

Bransleinsprutning utfors alltsa normalt enligt ett insprutningsschema (Jar ett flertal insprutningar kan vara anordnade att utforas under en och samma forbranningscykel. 19 Farbranning i samband med dessa bransleinsprutningar kommer att ge upphov till resulterande kvaveoxider.

Enligt foreliggande uppfinning faststalls under forbranningscykeln vasentligen kontinuerligt radande tryck i forbranningskammaren genom utnyttjande av trycksensorn 406, sasom med tillampliga intervall, t.ex. varje 0,1-10 vevvinkelgrader.

Farbranningsforloppet i en forbranningskammare kan allmant beskrivas med den tryckforandring i fOrbranningskammaren som forbranningen ger upphov till. Tryckfarandringen under en forbranningscykel kan representeras med ett tryckspar, dvs. en representation av hur trycket i forbranningskammaren varierar under forbranningen.

I steg 503 faststalls saledes vasentligen kontinuerligt trycket pf i namnda forbranningskammare 401 genom utnyttjande av namnda trycksensor 206 under det att fOrbranning pagar i forbranningskammaren. Genom utnyttjande av tryckforandringen kan genererade kvaveoxider NO under fOrbranningscykeln estimeras genom utnyttjande av tillampliga berakningar, dar ett satt att utfora berakningen exemplifieras nedan.

Alternativt kan andra modeller med motsvarande funktion tillampas.

Allmant galler att kvaveoxider NO vid en forbranningsprocess i huvudsak bildas av tre olika anledningar. Dels kan branslet innefatta kvave, varvid kvave kommer att frigoras vid fOrbranning och atminstone bilda kvavgas N2 samt kvaveoxider NOR. Denna typ av NOR-bildning kan vid vissa typer av fOrbranning och i beroende av typ av bransle sta for en star del av den totala mangden kvaveoxider NO som genereras vid fOrbranningen. Sasom fOrklaras nedan kan denna typ av NOR- bildning dock bortses ifran vid normal forbranning enligt t.ex. dieselcykeln. En annan kdlla till NOx-hildning utgars av s.k. prompt NOx-bildning, men denna kdlla kan allmdnt bortses ifrdn da inverkan är liten i forhallande till ovriga kdllor. En tredje källa, som vid normal forbrdnning ocksa utgor den huvudsakliga orsaken till NOx-bildning vid farbrdnning vid haga forbrdnningstemperaturer, utgors av termisk bildning av NOR, vilken kan std for i storleksordningen 90-95% eller an mer av NOx-bildningen under forbrdnningscykeln.

NOx-bildningen är alltsa starkt beroende av forbrdnningstemperaturen, och sjdlva bildandet av termisk NO kan pa valkant sdtt beskrivas t.ex. enligt tre huvudreaktioner (den utokade Zeldovich mekanismen): N2 + 0 , NO + N N + 02 , NO + 0(1) N + OH , NO + H , ddr saledes reaktionshastigheten är starkt temperaturberoende, och ddr Oven temperaturberoendet i sig är kant, varvid medelst kdnnedom om (substans)mdngden for de ingaende substanserna samt temperatur mdngden bildade kvdveoxider NOx kan estimeras.

Enligt foreliggande uppfinning estimeras N0x-bildningen genom utnyttjande av ovanstdende kemiska samband, ekv. (1), och genom utnyttjande av en estimering av ytterligare frirbrdnningsdata. Berdkningen erfordrar ants& Oven kdnnedom om tillgdnglig mdngd kvdvgas N2 respektive syrgas 02 samt dven kdnnedom om tillgdng till vdte H. Dessa kan erhdllas ur forbrdnningens forbrdnningskemi, vilken Or kdnd for fackmannen, och vid vilken tilifOrd mdngd brdnsle respektive forbrdnningsluft samt ev. avgasaterforing är kand, varvid i kombination med det faktum att brdnslets sammansdttning 21 normalt är kand mangderna for de i ekv. (1) ingaende substanserna kan beraknas.

Det erfordras aven en estimering av fOrbranningens temperatur for att mangden genererade kvaveoxider NO ska kunna estimeras eftersom reaktionshastigheten är temperaturberoende. Likasa erfordras tryck och/eller medeltemperatur i forbranningskammaren for att medelst forbranningskemin kunna estimera frigjord kvavgas respektive syrgas vid forbranningen.

Vid estimering av mangden bildade kvaveoxider NO erfordras alltsa kannedom om sjalva forbranningens temperatur.

Temperaturen är hogre i den del av forbranningskammaren dar forbranning pagar, och forbranningskammaren kan betraktas sasom bestaende av tva zoner, dar forbranning sker i ena zonen, med hog temperatur i denna zon som foljd, medan ingen forbranning, med lagre resulterande temperatur, sker i den andra zonen. Sammantaget erhalls saledes vid varje ogonblick en medeltemperatur i forbranningskammaren som understiger forbranningens temperatur dar forbranning pagar. For att kunna utfora onskad bestamning av forbranningens temperatur erfordras aven kannedom om varmefrigorelsen vid forbranning.

Denna kan faststallas pa olika satt. T.ex. kan, sasom beskrivs nedan, varmefrigorelsen predikteras genom utnyttjande av en forbranningsmodell. Detta exemplifieras i de nedan beskrivna svenska patentansokningarna. I dessa ansokningar estimeras kommande del av en fOrbranning, medan enligt en utforingsform av foreliggande uppfinning trycksignaler fran trycksensorn 406 kan nyttjas for att berakna varmefrigOrelsen vid forbranning.

VarmefrigOrelsen vid fOrbranning kan da uttryckas som: dQ = pdV1 Y +Vdp+ dQ, y-1y-1 (2) 22 Dar dQ är frigjord varme, p utgOr trycket i forbranningskammaren, V utgOr fOrbranningskammarens volym, medan dV utgor forbranningskammarens volymandring.

V(T), dvs. forbranningskammarens volym som funktion av vevvinkel, kan med fOrdel finnas tabellerad i styrsystemets dV minne alternativt beraknas pa tillampligt satt, varvid aven --- d9 kan faststallas.

C (t)C r— PPdar C och/eller CT, finns framtagna och C(t) Cp — R tabellerade for olika molekyler, och genom att fOrbranningskemin Or kand kan dessa tabellerade varden anvandas tillsammans med forbranningskemin for att darmed berakna vardera molekyls (t.ex. vatten, kvave, syre etc.) inverkan pa t.ex. det totala Cp-vardet, varvid detta kan bestammas for berakningarna ovan med god noggrannhet.

Alternativt kan C och eller Cy approximeras pa tillampligt satt. dp utgor tryckforandringen i forbranningskammaren, vilken faststalls med trycksensorn 406. dQHT representerar den vid fOrbranningen frigjorda varmen, vilken kan faststallas pa satt sasom finns val beskrivet i den kanda tekniken av exempelvis Woschni. Harvid kan hansyn Oven tas till svartkroppsstralning i forbranningskammaren pa kant satt. I den svenska patentansokan 1350510-2, med titeln "FoRFARANDE OCH SYSTEM FOR REGLERING AV EN FoRBRANNINGSMOTOR IV" finns beskrivet ett forfarande for att under en pagaende 23 farbranning estimera frigjord varme. Det i denna ansOkan visade forfarandet kan tillampas enligt foreliggande uppfinning. Vidare kan det i namnda ansokan visade forfarandet forenklas cid ingen estimering av trycket enligt foreliggande utforingsform erfordras, utan trycksignaler fran trycksensorn 406 kan anvandas under pagaende forbranningscykel fram till den tidpunkt enligt nedan oldr maximal mangd kvaveoxider anses ha genererats. I namnda ansokan visas aven hur varmefrigOrelsen kan estimeras infOr en ferbranning.

Enligt foreliggande exempel kan dock varmefrigorelsen estimeras enligt ekv. (2) genom utnyttjande av signaler fran trycksensorn 406. I fig. 6 visas, som en grey approximation, hur varmefrigorelsen 603 kan forandras under en forbranningscykel. Istallet for att utrycka forbranningsforloppet som funktion av tid är det i stallet uttryckt som funktion av vevvinkelrad T. Fig. 6 visar aven hur den vid forbranningen resulterande modellerade NOx-mangden 601 forandras under forbranningscykeln, liksom hur medeltemperaturen 602 i fOrbranningskammaren forandras under forbranningscykeln.

Tryckforandringen p som funktion av vevvinkelgrad T i en cylinder (forbranningskammare) for en forbranningscykel kan enligt ovan erhallas genom utnyttjande av sensorsignalerna fran trycksensorn 406. Vidare kan, genom utnyttjande av faststallt tryck, temperaturen for den del av forbranningskammaren dar ingen forbranning sker estimeras genom utnyttjande av estimerat tryck samt genom utnyttjande av ekv. (3), cid temperaturen for den del av forbranningskammaren dar ingen forbranning sker uttryckas som: (3) Pn 24 , (Jar Trio kan utgora motsvarande forbranningslufttemperatur for t.ex. den tidpunkt/vevvinkelposition cidr ventilerna stangs efter tillforsel av forbranningsluft.

Vidare utgor n, n+1, etc. utgor pa varandra foljande tidpunkter eller vevvinkelpositioner.

K=y varvid suedes Oven K kan faststallas enligt vad som angivits for r ovan.

Genom utnyttjande av ekv. (3) kan suedes temperaturen for den del av forbranningskammaren dar ingen forbranning pagar faststallas, dar denna temperatur dock paverkas av pagaende forbranning genom varmefrigorelsens inverkan pa trycket, vilket aterspeglas i de fran trycksensorn avgivna signalerna, vilket i sin tur paverkar temperaturen enligt ekv. (3). Nar sedan en forbranning sker kommer varmefrigorelsen att ge upphov till en temperaturokning i den/de delar av forbranningskammaren dar forbranning sker. Denna temperaturokning, vilken adderas till den enligt ekv. (3) faststallda temperaturen for att erhalla forbranningstemperaturen, kan beraknas ur sambandet: dQ = mcdT(4) , dar dQ utgor varmefrigorelsen, vilken kan faststallas enligt ovan. in utgors av forbrand massa (dvs. bransle + luft + EGR som ingar i f6rbranningen), vilken ocksa faststalls enligt ovan, dvs. specifik varmekapacitet, som ocksa kan beraknas enligt ovan. dT utgor temperaturokningen som fas av forbranningen vid given forbrand massa och vid givet Cp-varde.

Genom utnyttjande av ekv (4) kan suedes dT och darmed LT faststallas, varvid den av forbranningen genererade okningen vid varje tidpunkt/vevvinkelposition kan adderas till temperaturen for den del av forbranningskammaren dar ingen forbranning sker, och som ges av ekv. (3), for att erhalla farbranningstemperaturen.

Nar forbranningstemperaturen har estimerats kan saledes koncentrationer och/eller absoluta mangder av framforallt N2 och 02 beraknas genom utnyttjande av forbranningskemin, varvid sedan, genom utnyttjande av ekv. (1) samt dess forbranningstemperaturberoende, genererade kvaveoxider NOx successivt kan estimeras och ackumuleras for forbranningscykeln. De modellerade kvaveoxiderna genereras i princip fram till dess att maximal forbranningstemperatur har uppnatts, eller viss tid darefter, indikerat med vevvinkelpositionen T1 i fig. 6.

Saledes kan det parallellt med estimeringen av resulterande kvaveoxider faststallas huruvida Tax fOr forbranningscykeln har uppnatts, steg 504, varvid, nar sa Or fallet, forfarandet fortsatter till steg 505 for faststallande av tillamplig mangd tillsatsmedel for insprutning till forbranningskammaren 201 genom utnyttjande av injektorn 410, dar tillamplig mangd tillsatsmedel for insprutning t.ex. kan faststallas genom utnyttjande av de kanda kemiska sambanden vid reaktionen mellan tillsatsmedel och kvaveoxider. T.ex. kan mangden tillsatsmedel faststallas som en stokiometrisk mangd tillsatsmedel, dvs. den mangd tillsatsmedel som erfordras for att helt omvandla mangden kvaveoxider. Den mangd tillsatsmedel som tillfors forbranningskammaren kan Oven t.ex. utgoras av 26 nigon tillamplig andel av stakiometrisk mangd, sisom Overstigande eller understigande denna mangd. T.ex. kan det vara Onskvart att endast reducera kvaveoxider NO i viss utstrackning, varvid en mindre mangd kan tinforas. T.ex. kan en mangd tillfaras som farvantas medfora att fordonets utslapp uppfyller radande myndighetsbestammelser (Jar fordonet framfOrs.

Alternativt kan mangden vara anordnad att overstiga stokiometrisk mangd t.ex. i syfte att erhilla en hog reaktionshastighet.

Enligt en utforingsform nyttjas aven forbranningskammarens temperatur, dvs. temperatursparet 602 i fig. 6, vid bestamning av tillamplig mangd tillsatsmedel di reaktionshastigheten är starkt temperaturberoende, varvid mangden tillsatsmedel suedes t.ex. kan faststallas som funktion av en eller flera av mangden resulterande kvaveoxider, tryck i forbranningskammaren, temperatur i forbranningskammaren.

Enligt en utforingsform estimeras successivt mangden resulterande NOR, varvid nar det faststalls att denna har nAtt maximum och/eller barjar minska, sasom vid eller efter positionen T1 i fig. 6, vilket ocksi normalt sker aven via andra kemiska reaktioner an vid reaktion med tillsatsmedel, am an med betydligt lagre reaktionshastighet, tillamplig mangd tillsatsmedel far tillforsel kan faststallas.

Tillsatsmedlet insprutas sedan i steg 506, varvid forfarandet sedan kan itergi till steg 501 fOr ny bestamning for en efterfoljande forbranningscykel. Enligt foreliggande uppfinning kan suedes mangden resulterande kvaveoxider under en forbranningscykel estimeras, varvid en till mangden genererade kvaveoxider anpassad mangd tillsatsmedel kan insprutas i forbranningskammaren for att istadkomma reduktion 27 av kvOveoxiderna redan i forbranningsmotorn dar hog temperatur racier, och darfor utan behov av SCR-katalysator. Foreliggande uppfinning har darmed fardelen att behovet av SCR-katalysator helt kan elimineras, alternativt atminstone reduceras. Enligt en utfaringsform kan tillsatsmedel insprutas Oven uppstroms en SCR-katalysator vid behov, dOr t.ex. en mindre SCR-katalysator an som annars är mejligt kan anvandas, men i manga fall forsvinner behovet av SCR-katalysator helt vid nyttjande av fereliggande uppfinning. Vidare kan problem med kristallbildning etc. pga. laga temperaturer enligt ovan ocksa helt eller i stor utstrackning undvikas enligt fereliggande uppfinning.

Enligt en utforingsform utfors inte insprutning av tillsatsmedel savida inte forbrOnningskammarens medeltemperatur overstiger nOgon tillOmplig temperatur TL,, t.ex. 700-750°C. Denna utforingsform erfordrar sOledes kOnnedom om inte bara forbrOnningens temperatur enligt ovan, utan Oven medeltemperaturen, dvs. kurvan 602 i fig. 6, for farbrOnningskammaren. Denna medeltemperatur 602 kan t.ex. estimeras enligt vad som beskrivs i den svenska patentansokan 1350507-8, dar det utforligt beskrivs hur medeltemperaturen i en forbranningskammare kan estimeras genom utnyttjande av bland annat trycket i farbranningskammaren, vilket kan erhallas med trycksensorn 406.

Enligt det i nOmnda ansokan visade forfarandet utfors en estimering for kommande tid, och denna estimering kan Oven tillOmpas vid foreliggande uppfinning for att prediktera tillOmplig mangd for insprutning redan innan de genererade kvOveoxiderna har nOtt maximal nivO. I detta fall kan Oven den i nOmnda ansokan visade modellen, eller annan tillOmplig modell, av forbranningen anvOndas. 28 Enligt en utforingsform nyttjas dock alltsA det faktum att trycksignaler fran trycksensorn 206 representerande det faktiskt radande trycket i farbranningskammaren kan nyttjas anda tram till dess att mangden kvaveoxider har ndtt maximal mangd kvdveoxider, dvs. positionen T1 i fig. 6, varvid estimering ej erfordras, och dar varmefrigorelsen t.ex. kan estimeras enligt ovan, och dar medeltemperaturen kan faststallas t.ex. enligt allmanna gaslagen. Saledes kan det enligt en utforingsform faststdllas att temperaturen är tillrackligt hog for att onskade reaktioner ska uppstd, sdsom t.ex. en radande medeltemperatur i ferbranningskammaren overstigande 700-750°C, dar denna medeltemperatur alltsd kan faststallas genom utnyttjande av allmanna gaslagen p0 kant satt och sdsom aven visas i namnda ansokan, varvid oonskad kristallbildning kan undvikas.

Sdledes utfOrs enligt en utfOringsform insprutning endast am temperaturen overstiger temperaturen Tlim, visad i fig. 6, varvid suedes intervallet T1- T2 utgbr ett "fOnster" i vilket insprutning av tillsatsmedel bor ske. Detta "fonster" kan aven t.ex. vara begransat i avseendet maximal temperatur, dvs. insprutning kan vara anordnad att ske endast am temperaturen i fOrbranningskammaren understiger ndgon tillamplig temperatur, varvid suedes T1 kan forskjutas At hoger i fig. 6. Vidare ska det noteras att insprutningen av tillsatsmedel inte behover utforas precis ddr det faktiskt pagAr en forbrdnning i fOrbranningskammaren, utan insprutningen kan ske pa godtycklig plats i fOrbrdnningskammaren, t.ex. med bivillkoret att ndmnda medeltemperatur inte understiger t.ex. Tlim.

Enligt en utforingsform kan det i namnda svenska patentansOkan 1350507-8 visade forfarandet aven tillampas for att innan t.ex. positionen Tlestimera huruvida medeltemperaturen kommer att vara tillrackligt hog for att insprutning ska kunna 29 utforas, och am det konstateras att sa inte är fallet kan t.ex. en extra bransleinsprutning utforas baserat pa denna estimering i syfte att haja temperaturen i forbranningskammaren for att mojliggora insprutning av tillsatsmedel.

Om denna insprutning utfors tillrackligt sent under forbranningscykeln kommer insprutningen inte att bidra till NOx-bildningen men daremot hoja temperaturen. Vid tillampning av dylik extra insprutning kan denna vara anordnad att vara av pa forhand faststalld storlek, men den kan aven vara anordnad att faststallas t.ex. genom utnyttjande av estimering enligt det i namnda svenska patentansokan 1350507-8 visade forfarandet for att exempelvis faststalla tillamplig mangd bransle Or insprutning, separat eller tillsammans med insprutningen av tillsatsmedel, for att erhalla onskad temperatur.

Enligt den hittills beskrivna utforingsformen har estimering av resulterande mangd kvaveoxider utforts under pagaende forbranningscykel, varvid ocksa en mangd tillsatsmedel baserat pa estimerad resulterande mangd kvaveoxider tillfors.

Enligt en utforingsform estimeras istallet kvaveoxider under en forbranningscykel, varvid baserat pa denna estimering insprutning av tillsatsmedel utfors under en eller flera efterfoljande forbranningscykler. Detta har fordelen att estimeringen kan utfOras mera sallan.

Enligt en enklaste form av uppfinningen utfors ingen estimering av kvaveoxider, utan tillsatsmedel insprutas i fOrbranningskammaren vid tillamplig tidpunkt, (Jar t.ex. insprutad mangd istallet kan vara anordnad att bero av mangden bransle som tillfOrs fOrbranningen, alternativ kan en schablonmangd alltid tillampas, t.ex. sa lange som atminstone en minsta mangd bransle insprutas. Enligt en foredragen utforingsform utfors dock en estimering av resulterande kvaveoxider.

Enligt en utforingsform kan uppfinningen kombineras med ett forfarande som anpassar forbranningen allteftersom forbranningen fortskrider, dar forbranningen regleras baserat pa nagot tillampligt kriterium. I t.ex. den svenska patentansokan 1350511-0 beskrivs ett forfarande dar forbranningen under en forbranningscykel regleras baserat pa en forvantad och under pagaende forbranningscykel estimerad mangd resulterande kvaveoxider. Enligt en utforingsform kan det uppfinningsenliga forfarandet kombineras med det i namnda ansokan visade forfarandet, varvid mangden resulterande kvaveoxider NO innan tillforsel av tillsatsmedel kan vara anordnad att regleras genom reglering av forbranningen. Vidare kan mangden tillsatsmedel for tillforsel till forbranningskammaren vara anordnad att faststallas baserat pd en estimering av resulterande kvaveoxider enligt vad som beskrivs i namnda svenska patentansOkan 1350511-0.

Vidare kan forfarandet vara anordnat att avbrytas nar temperaturen i forbranningskammaren har uppnatt maximal temperatur under forbranningen, eftersom vasentligen all kvaveoxidgenerering sannolikt kommer att ha uppstatt innan denna tidpunkt, varfor efterfoljande reglering istallet t.ex. kan utforas helt enligt valt insprutningsschema, alternativt utforas baserat pa nagot annat tillampligt kriterium.

Uppfinningen har ovan exemplifierats pa ett satt dar en trycksensor 406 anvands for att faststalla ett tryck i forbranningskammaren, och med hjalp av vilket temperatur och kvaveoxidgenerering enligt ovan kan estimeras. Ett alternativ till att anvanda trycksensorer kan istallet utgoras av 31 nyttjande av en (eller flera) andra sensorer, sasom t.ex. hogupplosta jonstromsensorer, knacksensorer eller tajningsgivare, varvid trycket i fOrbrdnningskammaren kan modelleras genom utnyttjande av sensorsignaler fran dylika sensorer. Det är dven majligt att kombinera olika typer av sensorer, t.ex. for att erhalla en sdkrare estimering av trycket i ferlordnningskammaren, och/eller anvdnda andra tilldmpliga sensorer, ddr sensorsignalerna omrdknas till motsvarande tryck fer anvdndning vid reglering enligt ovan.

Det uppfinningsenliga forfarandet for reglering av forbranningsmotorn kan aven kombineras med sensorsignaler fran andra sensorsystem dar upplosning pa vevvinkelniva inte ar tillganglig, sasom t.ex. annan tryckgivare, NOx-sensorer, NH3sensorer, PM-sensorer, syresensorer och/eller temperaturgivare etc., vilka insignaler t.ex. kan anvandas som inparametrar vid estimering av t.ex. forvantat tryck/temperatur genom utnyttjande av datadrivna modeller helt eller delvis istallet for modeller av ovan beskrivna typ. T.ex. kan signaler fran en nedstroms forbranningsmotorn anordnad NOR-sensor anvandas vid bestamning av tillamplig mangd tillsatsmedel for tillforsel till forbranningskammaren. I detta fall kan t.ex. en av NORsensorn indikerad oonskat hog NOR-halt medfora en homing av mangden tillfort reduktionsmedel.

Vidare har foreliggande uppfinning ovan exemplifierats i anknytning till fordon. Uppfinningen Or dock Oven tillamplig vid godtyckliga farkoster/processer ddr kvdveoxidreglering enligt ovan Or tillamplig, sasom t.ex. vatten- eller luftfarkoster med farbrdnningsprocesser enligt ovan.

Det skall ocksa noteras att systemet kan modifieras enligt olika utforingsformer av forfarandet enligt uppfinningen (och vice versa) och att foreliggande uppfinning inte pa nagot vis Or begrdnsad till de ovan beskrivna utforingsformerna av 32 farfarandet enligt uppfinningen, utan avser och innefattar alla utforingsformer mom de bifogade sjalvstandiga kravens skyddsomfAng. T.ex. dr uppfinningen tilldmplig for insprutning av godtyckligt tillsatsmedel i forbrdnningsmotorns farbrdnningskammare, ddr detta tillsatsmedel kan vara avsett for reduktion av kvdveoxider, eller en eller flera andra fereningar.

Claims (34)

33 Patentkrav 1. Forfarande for reglering av en forbranningsmotor (101), varvid namnda farbranningsmotor (101) innefattar atminstone en fOrbranningskammare (201) och organ (202) for tillforsel av bransle till namnda forbranningskammare (201), varvid fOrbranning i namnda forbranningskammare (201) sker i forbranningscykler, varvid forfarandet Or kannetecknat av att:

1. under en fOrsta forbranningscykel och genom utnyttjande av fOrsta sensororgan (406), faststalla ett fOrsta parametervarde representerande en storhet avseende forbranningen i namnda forbranningskammare (201), 2. genom utnyttjande av namnda fOrsta parametervarde, faststalla en fOrsta mangd tillsatsmedel for tillforsel till namnda forbranningskammare, och 3. till namnda fOrbranningskammare (201) tillfora namnda fOrsta mangd tillsatsmedel.

2. Forfarande enligt krav 1, varvid namnda tillsatsmedel utgor ett tillsatsmedel for reduktion av kvaveoxider resulterande vid forbranning i namnda forbranningskammare (201).

3. Forfarande enligt krav 1 eller 2, vidare innefattande att: 1. genom utnyttjande av namnda fOrsta parametervarde estimera ett fOrsta mitt pi kvaveoxider (NO) resulterande vid forbranning under namnda fOrsta forbranningscykel, och 2. baserat pa namnda fOrsta matt, faststalla namnda fOrsta mangd tillsatsmedel for tillfOrsel till namnda forbranningskammare. 34

4. Forfarande enligt krav 3, vidare innefattande att estimera namnda forsta matt under namnda forsta farbranningscykel.

5. Forfarande enligt krav 3 eller 4, vidare innefattande: - att estimera namnda forsta matt pa kvaveoxider (NO) resulterande vid forbranning under en forsta del av en forsta forbranningscykel, och - baserat pa namnda forsta matt tillfora namnda tillsatsmedel till namnda forbranningskammare under en pafoljande del av namnda forsta forbranningscykel.

6. Forfarande enligt nagot av kraven 3-5, varvid namnda estimerade fOrsta matt utgOr en estimerad kvaveoxid (NO)-halt for de vid forbranningen resulterande avgaserna.

7. Forfarande enligt nagot av kraven 4-6, varvid namnda estimerade forsta matt utger en estimerad resulterande mangd kvaveoxider (NO) for atminstone en del av namnda fersta forbranningscykel.

8. Forfarande enligt nagot av kraven 3-7, vidare innefattande att tillfora namnda tillsatsmedel till en efter namnda forsta forbranningscykel pafoljande forbranningscykel baserat pa namnda forsta matt.

9. Forfarande enligt nagot av kraven 1-8, varvid namnda forsta parametervarde representerar ett i namnda forbranningskammare (201) radande tryck.

10. Forfarande enligt nagot av kraven 3-9, vidare innefattande att: - estimera mangden resulterande kvaveoxider (NO) atminstone delvis baserat pa en estimerad forbranningstemperatur.

11. Forfarande enligt krav 10, varvid namnda forbranningstemperatur estimeras atminstone delvis genom estimering av en varmefrigorelse under namnda forbranning.

12. Forfarande enligt krav 11, vidare innefattande att estimera namnda varmefrigorelse genom utnyttjande av kannedom am en branslemangd avsedd for tillforsel till namnda forbranning.

13. Forfarande enligt nagot av kraven 10-12, vidare innefattande att estimera mangden tiliganglig kvavgas (N2) respektive mangden tillganglig syrgas (02) atminstone delvis genom utnyttjande av kannedom am en branslemangd avsedd for tillforsel till namnda ferbranning, varvid mangden genererade kvaveoxider (NU estimeras atminstone delvis baserat pa namnda tillgangliga mangder kvavgas respektive syrgas.

14. Forfarande enligt nagot av kraven 10-13, varvid namnda forbranningstemperatur estimeras atminstone delvis baserat pa ett tryck i namnda forbranningskammare (201).

15. Forfarande enligt nagot av kraven 10-14, vidare innefattande att estimera namnda forbranningstemperatur som en summa av en estimering av en av forbranning orsakad temperaturokning i forhallande till en forsta temperatur, och en estimering av namnda forsta temperatur, dar namnda forsta temperatur utgor en estimerad temperatur far oforbrand gas i namnda forbranningskammare. 36

16. Forfarande enligt nAgot av kraven 3-15, vidare innefattande att estimera mangden genererade kvaveoxider (NO) Atminstone delvis genom utnyttjande av en Zeldovichmekanism.

17. Forfarande enligt nagot av kraven 3-16, vidare innefattande att, nar namnda forsta matt pa resulterande kvaveoxider (NO) estimeras for namnda forbranning: 1. avbryta estimering nar estimering har utforts fram till en punkt dar en maximal temperatur under forbranningen forvantas.

18. Forfarande enligt nagot av foregaende krav, vidare innefattande att: 1. faststalla huruvida temperaturen vid namnda forbranning under namnda fOrbranningscykel har uppnatt maximal temperatur under namnda forbranningscykel, och 2. faststalla mangd tillsatsmedel fbr tillfOrsel till namnda forbranningskammare nar maximal temperatur har uppnatts.

19. Forfarande enligt nagot av foregdende krav, vidare innefattande att faststalla en mangd tillsatsmedel for tillfOrsel till namnda forbranningskammare atminstone delvis baserat pa en eller flera ur gruppen: kemiska samband vid reaktionen mellan tillsatsmedel och kvaveoxider, forbranningskammarens temperatur, signaler fran en nedstrOms fOrbranningsmotorn anordnad N0-sensor.

20. Forfarande enligt nagot av foregaende krav, varvid avgaser resulterande frAn forbranning i namnda fOrbranningskammare passerar en SCR-katalysator, vidare innefattande att inspruta ytterligare tillsatsmedel nedstrOms namnda fOrbranningsmotor men uppstroms namnda SCR-katalysator. 37

21. Forfarande enligt nagot av foregaende krav, varvid insprutning av tillsatsmedel till namnda farbranningskammare endast utfors om forbranningskammarens temperatur overstiger en forsta temperatur.

22. Forfarande enligt nagot av foregaende krav, vidare innefattande att, nar forbranningskammarens temperatur understiger en fOrsta temperatur, utfors en extra bransleinsprutning for att hoja temperaturen i namnda farbranningskammare infOr eller samtidigt med namnda tillforsel av tillsatsmedel.

23. Forfarande enligt nagot av foregaende krav, vidare innefattande att faststalla mangden tillsatsmedel for tillforsel till namnda forbranningskammare atminstone delvis baserat pa den mangd bransle som tillfors namnda forbranningskammare.

24. Forfarande enligt nagot av foregaende krav, vidare innefattande att faststalla mangden tillsatsmedel for insprutning individuellt for varje cylinder.

25. Forfarande enligt nagot av foregaende krav, varvid namnda reglering utfors for ett flertal pa varandra foljande forbranningscykler.

26. Forfarande enligt nagot av foregaende krav, varvid namnda forsta matt pa kvaveoxider (NO) resulterande vid frirbranning under namnda fEirsta fEirbranningscykel utgEirs av ett matt pa resulterande kvavemonoxid (NO) och/eller kvavedioxid (NO2).

27. Forfarande enligt nagot av foregaende krav, varvid namnda tillsatsmedel utgors av ett fran namnda bransle skiljt tillsatsmedel. 38

28. Forfarande enligt nAgot av foregAende krav, varvid namnda tillsatsmedel utgors av ett urea- och/eller ammoniakinnehallande tillsatsmedel.

29. Datorprogram innefattande programkod, vilket nar namnda programkod exekveras i en dator Astadkommer att namnda dator utfor forfarandet enligt nAgot av patentkrav 1-28.

30. Datorprogramprodukt innefattande ett datorldsbart medium och ett datorprogram enligt patentkrav 29, varvid namnda datorprogram är innefattat i namnda datorldsbara medium.

31. System for styrning av en forbranningsmotor (101), varvid namnda forbranningsmotor (101) innefattar Atminstone en fOrbranningskammare (201) och organ (202) for tiiiforsei av bransle till namnda fOrbranningskammare (201), varvid forbranning i namnda fOrbranningskammare (201) sker i ferbranningscykler, varvid forfarandet är kAnnetecknat av att systemet innefattar: 1. organ (115) anordnade att under en forsta forbranningscykel och genom utnyttjande av forsta sensororgan (406), faststalla ett fersta parametervarde representerande en storhet avseende forbranningen i namnda fOrbranningskammare (201), 2. organ (115) anordnade att genom utnyttjande av namnda fersta parametervarde, faststalla en forsta mangd tillsatsmedel fOr tillforsel till namnda fOrbranningskammare, och 3. organ (115, 410) anordnade att till namnda fOrbranningskammare (201) tillfOra namnda fOrsta mangd tillsatsmedel. 39

32. System enligt krav 31, kdrinetecknat av att namnda fbrbranningsmotor innefattar organ fbr tillfbrsel av tillsatsmedel till namnda farbranningskammare.

33. System enligt krav 31 eller 32, kannetecknat av att namnda fbrbranningsmotor utgbrs av flagon or gruppen: fordonsmotor, marinmotor, industrimotor.

34. Fordon (100), kannetecknat av att det innefattar ett system enligt nagot av kraven 31-33. FIG. 'IA 100 1- 13 .---104 103 ? ,----108 107 101 ? 106 200 .---- 1 2/6