SE529168C2 - Förfarande för drift av en avgasbehandlingsanordning till en förbränningsmotor och anordning för genomförande av förfarandet - Google Patents

Description

529 168 2 avgaser anföras. Det förutbestämda reagensmedelstrycksbörvärdet regleras inom ramen för en regleranordning, hos vilken reagensmedelsärtrycket registreras av en reagensmedelstxycksensor. Trycklufi kan inblandas i reagensmedlet. Trycket hos tryckluften kan likaså regleras i beroende av en karakteristisk storhet inom ramen för en regleranordning till ett förutbestämt tryckbörvärde för nyckluft, varvid tryck- lufisärtrycket registreras av en tryckluftsnycksensor. En defekt hos åtminstone en av trycksensorerna kan leda till en minskad kapacitet hos SCR-katalysatom, vilket får till följd att ej renade avgaser kan komma ut till omgivningen.

I DE-Al-10 2004 044 506 (ej prepublicerad) likaså ett förfarande och en anord- ning av det angivna slaget beskrivna, hos vilka ett under tryck stående reagensmedel sprutas in i avgaserna hos en förbränningsmotor före en SCR-katalysator. Tryckluf- ten leds via en backventil, som uppvisar ett öppningsuyck. En diagnos av trycket hos tryckluften är arrangerad, som vid en starttidpunkt påbörjar stängning av en trycklufisreglerventil. Åtminstone vid en andra tidpunkt kontrolleras om trycklufts- trycket åtminstone motsvarar ett undre tröskelvärde som åtminstone i det närmaste motsvarar det till omgivningslufitrycket adderade öppningstrycket hos backventilen.

En felsignal iordningställs då betingelsen ej är uppfylld.

Uppgiften som ligger till grund för uppfinningen är att anvisa ett förfarande för drift av en avgasbehandlingsanordning till en förbränningsmotor, enligt vilket ett rea- gensmedel införs i förbränningsmotorns avgasparti, samt en anordning för genom- förande av förfarandet som bidrar till en exakt dosering av reagensmedlet.

Uppgiften löses genom de i de oberoende kraven angivna särdragen.

Uppfirmingens fördelar Förfarandet enligt uppfinningen för drift av en avgasbehandlirigsanordning, medelst vilket ett reagensmedel, vars tryck mäts av en reagensmedelstrycksensor, införs i 529 168 3 avgaspartiet uppströms före avgasbehandlingsanordningen, tillser att reagensme- delstrycket först ställs in på det i avgaspartiet uppströms före avgasbehandlings- anordningen rådande avgastrycket. Därpå jämförs tryckskillnaden mellan reagens- medelstrycket och det till avgastrycket adderade omgivningslufitrycket med en förutbestämd tryckdifferenströskel och vid överskridande av tryckdifferenströskeln iordningställs en felsignal.

Förfarandet enligt uppfirmingen möjliggör en diagnos av reagensmedelstrycksen- som. I synnerhet kan en förändring av en signalförskjutning hos reagensmedels- trycksensom identifieras, då den överstiger ett förutbestämt mått. Tillvägagångs- sättet enligt uppfinningen bidrar därvid till att exakt dosera den för en effektiv av- gasrening erforderliga reagensmedelsmängden. Bibehållandet av ett förutbestämt reagensmedelstryck undviker såväl icke önskvärd över- som underdosering av reagensmedlet.

Fördelaktiga vidareutvecklingar och utföringsforrner av tillvägagångssättet enligt uppfmningen framgår av de osjälvständiga kraven.

Enligt en utföringsfonn är det så anordnat, att en för alstrande av ett reagensmedels-l tryck befintlig reagensmedelspurnp fiånkopplas. En ytterligare åtgärd för att ställa in reagensmedelstrycket på det i avgaspartiet uppströms före avgasbehandlingsanord- ningen rådande avgastrycket tillser, att en doseringsventil för reagensmedlet öppnas.

Enligt en utföringsform mäts avgastrycket med en trycksensor. F öreträdesvis fast- ställs avgastrycket ur en varvtalssigrial hos förbränningsmotom och en bränslesig- nal.

Enligt en utföringsforrn genomförs jämförelsen vid ett lågt N0x-massaflöde upp- ströms före avgasbehandlingsanordniiigen och/elleren ringa belastning av förbrän- ningsmotorn. Med dessa åtgärder är påverkan på avgasreningen medelst avgasbe- 529 168 4 handlingsanordningen minst. NOx-massaflödet och/eller belastningen på förbrän- ningsmotom fastställs företrädesvis med hjälp av förbränningsmotorns varvtalssig- nal och/eller bränslesignalen.

Anordningen enligt uppfinningen för genomförande av förfarandet avser först ett styrdon, som är inriktat på genomförandet av förfarandet.

Styrdonet innehåller särskilt en diagnosreglering, en karakteristisk kurva för fast- ställande av avgastrycket samt en järnföringsanordning för jämförande av tryckdif- ferensen med den förutbestämda tryckdifferensuöskeln. Styrdonet innehåller före- trädesvis åtminstone ett elektriskt minne, i vilket förfarandestegen är lagrade som datorprogram.

Ytterligare fördelaktiga vidareutvecklingar och utföringsformer av tillvägagångs- sättet enligt uppfmningcn framgår av ytterligare osjälvständiga krav och av följ ande beskrivning.

Ritning Fig. 1 visar en teknisk rniljö, i vilken ett förfarande enligt uppfinningen avlöper, vars flödesdiagram visas i fig. 2.

Fig. 1 visar en förbränningsmotor 10, ivars insugningsparti ll en lufisensor 12 och i vars avgasparti 13 en avgasfiycksensor 14, en reagensmedelstillförselanordning 15 samt en avgasbehandlingsanordning 16 är anordnade.

Luftsensom 12 avger till ett styrdon 20 en luftsignal msL, förbränningsmotorn 10 en varvtalssignal n och avgastrycksensorn 14 ett avgasttyck pabg. Ett vridmomentsbör- värde lVlFa ställs till förfogande för styrdonet 20. Styrdonet 20 avger en bränslesig- nal mK till förbränningsmotom 10. 420 529 168 Uppströms före avgasbehandlingsanordningen 16 uppträder ett NOx-massaflöde msNOx samt ett avgasmassaflöde msabg.

Reagensmedelstillförselanordningen 15 är förbunden med en blandningskammare , som förbinder en reagensmedelsväg 31 samt en tryckluftsväg 32 med varandra.

Reagensmedelsvägen 31 innehåller en doseringsventil 33, som är förbunden med en reagensmedelspump 34, som erhåller reagensmedel fián en reagensmedelstank 35.

Reagensmedelstrycket registreras av en reagensmedelstrycksensor 36, som ställer reagensmedelstrycksigrralen pRea till förfogande för styrdonet 20.

Styrdonet 20 innehåller en reagensmedelspumpreglersignalfastställare 40, vilken påverkar reagensmedelspumpen 34 med en reagensmedelspumpreglersignal 41.

Reagensmedelstrycksignalen pRea förses med reagensmedelspumpreglersignalfast- ställaren 40.

Styrdonet 20 innehåller vidare en doseringsventilreglersignalsfastställare 42, vilken påverkar doseringsventilen 33 med en doseringsventilreglersigrral mRea. Doserings- ventilreglersigrialsfastställaren 42 förses med en N0x-signal NOx.

En diagnosreglering 43 reglerar reagensmedelspumpreglersignalfastställaren 40 med en första kopplingssignal 44 och doseringsventilreglersiglralsfastställaren 42 med en andra kopplingssignal 45. Till diagnosregleringen 43 matas varvtalssignalen n och bränslesignalen mK. Båda signalema ställs vidare till förfogande ñr en karakteris- tikkurva 50.

Karakteristikkurvan 50 vidarebefordrar ett beräknat avgastryck pabge till en första adderare 51, som adderar det beräknade avgastrycket pabge till ett av en omgiv- ningslufttrycksensor 52 uppmätt omgivningslufttxyck pU och vidarebefordrar summatrycket pS till en andra adderare 53. 529 168 6 Den andra adderaren 53 bildar ur sumrnatrycket pS och reagensmedelsnycksigrialen pRea en tryckdifferens pD. I en järniörare 54 jämförs tryckdifferensen pD i beroen- de av en frigöringssignal 55 med en tryckdifferensnöskel pDS. I beroende av jäm- förelseresultatet avger jämfóraren 54 en felsignal 56.

Det i fig. 2 visade flödesdíagrammet innehåller i ett första frågeblock 60 en kontroll om varvtalssignalen n och bränslesignalen mK är mindre eller lika med förutbestäm- da trösklar. Ifall detta inte är fallet, sker en återkoppling. I detta fall sker en fiån- koppling av reagensmedelspumpen 34 i ett första funktionsblock 61. I ett andra funktionsblock 62 öppnas doseringsventilen 33. I ett tredje funktionsblock 63 be- räknas avgastrycket pabge. I ett 'fjärde firnktionsblock 64 uppmäts omgivningsluft- trycket pU. I ett femte funktionsblock 65 fastställs summauycket pS ur det beräk- nade avgastrycket pabge och omgivningslufittrycket pU. I ett sjätte fimktionsblock 66 uppmäts reagensmedelstrycket pRea. I ett sjunde funktionsblock 67 fastställs tryckdiñerensen pD och i ett åttonde funktionsblock 68 jämförs tryckdifferensen pD med tryckdiñerenströskelvärdet pDS. I ett andra frågeblock 69 fastställs om diffe- renstrycket pD är större eller lika med tryckdifferenströskelvärdet pDs. Om detta inte är fallet sker en återkoppling. Om detta är fallet íordningställs felsígnalen 56 i enlighet med ett nionde fimktionsblock 70.

Förfarandet enligt uppfinningen fungerar enligt följande: Styrdonet 20 fastlägger bränslesignalen mK i beroende av åtminstone en ingångs- signal. Som ingångssignal anordnas i synnerhet det av ett läge för en ej närmare visad gaspedal hos ett motorfordon avgivna vridmomentbörvärdet MF a. I förekom- mande fall beaktas dessutom den av luftsensorn 12 iordningställda luftsigrialen msL och/eller den av törbränningsmotom 10 íordningställda bränslesignalen mK. 529" 168 7 Avgasmassaflödet msabg, som innehåller NOx-massaflödet msN0x, renas med avgasbehandlingsanordningen 16 på åtminstone en avgaskomponent. För genom- förande av renjngsuppgifien nyttjar avgasbehandlingsanordningen 16 ett reagens- medel, som är lagrat i reagensmedelstanken 35. Avgasbehandlingsanordningen 16 innehåller företrädesvis en SCR-katalysator, som exempelvis med ammoniak som reagensmedel konverterar i avgaserna ingående kväveoxid till väte och kväve.

Reagensmedlet sprutas in i avgaspartiet 13 uppströms före avgasbehandlingsanord- ningen 16 av reagensmedelstillförselanordningen 15.

Reagensmedlet bibringas av reagensmedelspumpen 34 ett förutbestämt reagens- medelsbörtryck och inmatas via doseringsventilen 33 i blandningskammaren 30.

I blandningskammaren 30 blandas reagensmedlet i förekommande fall med den genom trycklufisvägen 32 iordningställda trycklufien. Ifall trycklufisvägen 32 ej föreligger, bortfaller blandningskamrnaren 30. Den enligt det visade utförings- exemplet på blandníngskammaren 30 anordnade doseringsventilen 33 kan, i före- kommande fall inklusive blandriingskanimaren 30, vara anordnad direkt i avgas- partiet 13 och därmed identiskt med reagensmedelstillförselanordningen 15.

Efter idrifttagandet av förbränningsmotom 10 inställs reagensmedlet med reagens- medelspumpreglersignalen 41 på ett förutbestämt tryck av exempelvis 4 bar. Rea- gensmedelstrycket uppmäts av reagensmedelstrycksensorn 36 och matas som rea- gensmedelsnycksigrial pRea såväl till reagensmedelspumpreglersignalfastställaren 40 som till den andra adderaren 53.

Reagensmedelsmängden fastställs i beroende av exempelvis NOx-signalen NOx från doseringsventilreglersignalfastställaren 42 och leds som doseringsventilregler- signal mRea till doseringsventilen 33. NOx-signalen NOx kan exempelvis iordning- ställas av åtminstone en NOx-sensor, som kan vara anordnad före och/eller efter avgasbehandlingsanordningen 16. NOx-signalen NOx är då åtminstone ett mått på NOx-massaflödet msNOx före eller NOx-massaflödet efter avgasbehandlingsanord- 529 168 8 ningen 16. NOX-signalen NOx kan dessutom exempelvis beräknas ur drifisparainet- rar hos förbränningsmotorn 10 som till exempel belastning, i överensstämmelse med bränslesignalen mK, och varvtalssignalen n. I förekommande fall beaktas samtidigt luftsignalen msl och/eller en ej visad avgasåterföringssignal och/eller en likaså ej visad laddningstiycksignal från en avgasturboladdare eller kompressor. Ifall det handlar om en förbränningsmotor 10 med separat tändning, kan dessutom även tändningstidpunkten beaktas.

Reagensmedelstrycket har ett inflytande på funktionen hos avgasbehandlingen, då reagensmedelstrycket dels har inflytande på den doserade reagensmedelsmängden och dels inflytande på den rurnliga fördelningen av reagensmedlet i avgaspartiet 13 uppströms före avgasbehandlingsanordningen 16. En (rumslig) överdosering kan leda till ett genomslag av reagensmedel. En (rumslig) underdosering får till följd, att avgasbehandlingsanordningen 16 ej längre kan genomföra en fullständig renings- funktion.

För detta ändamål är diagnosen arrangerad av den av reagensmedelstrycksensom 36 iordningställda reagensmedelstrycksignalen pRea, vilken diagnos enligt det i fig. 2 visade flödesdiagrainmet exempelvis påbörjas med det första fi-ågeblocket 60, som utför en kontroll, om varvtalssignalen n och/eller bränslesignalen mK ej överskrider förutbestämda tröskelvärden. I det första fiågeblocket 60 kontrolleras generellt om belastningen på förbränningsmotorn 10 är låg. En låg belastning är förknippad med ett ringa avgasmasseflöde msab g. Vid låg last uppträder i allmänhet endast ett ringa NOX-massaflöde msN0x. Dessutom eller alternativt kan därför i det första fiåge- blocket 60 kontrolleras, om NOx-massaflödet msNOx är ringa. Såväl avgasmassa- flödet msabg som NOx-massaflödet msNOx är beroende av en driftsparameter hos förbränningsmotorn 10 exempelvis varvtalssigrialen n och/eller bränslesignalen mK.

I förekommande fall kan vid fastställandet av belastning och/eller NOx-massaflödet msNOx hos förbränningsmotom 10 beaktas den av lufisensorn 12 iordningställda lufisignalen msL samt ytterligare, ej närmare visade storheter. 529 168 9 Det första frågeblooket 60 representerar ett filter på så sätt, att fiigöringssigrialen 55 endast kan avges till jämföraren 54, då i diagnosregleranordningen 43 med hjälp av varvtalssignalen n och/eller bränslesignalen mK ett lämpligt tillstånd hos förbrän- ningsmotom fastställs, vid vilket avgasbehandlingsanordningen 16 påverkas endast i ringa grad. Diagnosen kan då genomföras utan nämnvärda ingrepp i avgasbehand- lingen.

För genomförande av diagnosen inställs reagensmedelstrycket på det i avgaspartiet 13 uppströms före avgasbehandlingsanordningen 16 rådande avgastrycket pabg.

Enligt det första funktionsblocket 61 är så anordnat, att först frånkopplas reagens- medelspumpen 34. Frånkopplingen kan initieras av diagnosregleranordningen 43 genom iordningställande av den första kopplingssignalen 44, som matas till reagens- medelspumpreglersignalfastställaren 40.

Enligt det andra funktionsblocket 62 öppnas doseringsventilen 33. Öppnandet kan påbörjas av diagnosregleranordningen 43 genom iordningställande av den andra kopplingssignalen 45, som matas till doseringsventilreglersigrialfastställaren 42.

Båda åtgärdema bidrar därmed till att det i reagensmedelsvågen 31 rådande reagens- medelstrycket genom en förbindning med avgaspartiet 13 uppströms före avgasbe- handlingsanordningen 16 åtminstone i det nännaste är lika med det där föreliggande avgastrycket pabg.

Avgastrycket pabg uppmäts exempelvis av avgastrycksensom 14 och ställs till för- fogande för styrdonet 20. Enligt en fördelaktig utföringsform är karakteristikkurvan 50 anordnad, för vilken för beräkning av avgastrycket pabge exempelvis varvtals- signalen n och bränslesigrialen mK ligger till grund. Avgastrycksensom 14 kan då utgå. 529 168 För genomförande av diagnosen nyttjas dessutom omgivningslufttrycket pU, som företrädesvis uppmäts av omgivningslufttryeksensom 52. Omgivningslufcüycksen- som ingår antingen direkt i styrdonet 20 eller i ett annat styrdon.

Den första adderaren S1 fastställer summatrycket pS ur det beräknade avgasuycket pabge och omgivningsluftttrycket pU genom addition. Reagensmedelstrycket pRea som skall uppmätas enligt det sjätte funktionsblocket 66 står i allmänhet ständigt till förfogande. Den andra adderaren 53 kan därför i enlighet med det sjätte funktions- blocket 67 ständigt fastställa differensnycket pD mellan reagensmedelstrycket pRea och summatrycket pS.

Ordníngsfölj den hos de enskilda förfarandestegen enligt det första till sjätte funk- tionsblocket 61-66 är endast angiven som exempel.

J ämföraren 54 jämför tryckdifierensen pD med tryckdiffereiisüöskelvärdet pDS och iordningställer vid överskridande av tröskelvärdet felsignalen 56, som exempelvis kan visas om instrumentutslag och/eller lagras i ett felminne. Så länge som något överskridande av tröskelvärdet ej föreligger, avslutas eller återförs förfarandet.

En uppträdande felsignal 56 signalerar att en otillåtet hög signalskillnad uppträder hos reagensmedelstrycksensom 36. Reagensmedelstrycksensorn 36 måste då bytas ut. Fram till uppträdandet av felsignalen 56 kan tryckdifferensen pD utnyttjas för korrigering av signalskillnaden fiân reagensmedelstrycksensorn 36.

Claims (9)

10 15 20 25 529 168 11 Patentkrav

1. Förfarande för drift av en avgasbehandlingsanordning (16) till en förbrännings- motor (10), enligt vilket ett reagensmedel, vars tryck uppmäts av en reagensmedels- trycksensor (36), införs i avgaspartiet (13) uppströms före avgasbehandlingsanord- ningen (16), kännetecknat av att reagensmedelstrycket (pRea) bibringas det i av- gaspartiet (13) uppströms fore avgasbehandlingsanordningen (16) rådande avgas- trycket (pabg, pabge) och att därpå tryckdifferensen (pD) mellan reagensmedels- trycket (pRea) och det till avgastrycket (pabg, pabge) adderade omgivningsluítüyc- ket (pU) jämförs med ett förutbestämt tryckdifferenströskelvärde (pDS) och vid ett överskridande av tryckdifferenströskelvärdet (pDS) iordningställs en felsignal (56).

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att en för alstrande av reagensmedels- trycket (pRea) anordnad reagensmedelspump (34) frånkopplas.

3. Förfarande enligt krav l, kännetecknat av att en doseringsventil (33) öppnas för reagensmedlet.

4. Förfarande enligt krav l, kännetecknat av att avgastrycket (pabg, pabge) upp- mäts eller fastställs ur åtminstone en drifisparameter (n, mK) hos fórbränningsmo- torn (10)

5. Förfarande enligt krav 4, kännetecknat av att avgastrycket (pabge) fastställs ur en varvtalssignal (n) hos fórbränningsmotorn (10) och en bränslesignal (mK).

6. Förfarande enligt krav l, kännetecknat av att omgivningslufttrycket (pU) upp- v mäts. 10 15 529 0168 12

7. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att jämförelsen genomförs vid ett ringa NOx-massaflöde (msNOx) uppströms före avgasbehandlingsanordningen (16) och/eller en ringa belastning på förbrärmingsmotorn (10).

8. Förfarande enligt krav 7, kännetecknat av att NOx-massaflödet (msNOx) och/ eller belastningen på förbränningsmotorn (10) fastställs med hjälp av en varvtals- signal (n) hos förbränningsmotorn (10) och/eller en bränslesignal (mK).

9. Anordning för drift av en avgasbehandlingsanordning (16) till en förbrärmings- motor (10), kännetecknad av ett för genomförande av förfarandet enligt något av de tidigare kraven särskilt konfigurerat styrdon (20), som uppvisar en diagnos- regleranordning (43), en karakteristisk kurva (50) för fastställande av avgastrycket (pabge) samt en jäinförare (54) för järnförande av tryckdifferensen (pD) med tryckdifferenströskelvärdet (pDS).