SE535155C2 - Förfarande och system för avgasrening - Google Patents

Abstract

lO 26 SAMANDRAG Föreliggande uppfinning hänför sig till ett förfarande och ettsystem för skattning av en sötlast i ett partikelfilter i ettavgasreningssystem, varvid namnda skattning utnyttjar etttryckfall över namnda partikelfilter för att bestamma namndasötlast. Enligt föreliggande uppfinning skall namnda skattningutföras vid en tidpunkt då ett avgasvölymflöde för namndaavgasreningssystem överstiger ett flödeströskelvarde, namndapartikelfilter ar vasentligen fritt från vatten, och entemperatur för namnda partikelfilter överstiger ett förstatemperaturtröskelvarde. Harigenöm erhålls en röbust skattning av sötlasten i partikelfiltret Fig. 2

Description

535 155 Vidare kan efterbehandlingssystem, alternativt eller i kombination med en eller flera katalysatorer, innefatta andra komponenter, såsom t.ex. partikelfilter. Det förekommer även partikelfilter och katalysatorer som är integrerade med varandra.

Vid förbränningsmotorns förbränning i cylindrarna bildas sotpartiklar. Partikelfilter används för att fånga upp dessa sotpartiklar, och fungerar på så sätt att avgasströmmen leds genom en filterstruktur där sotpartiklar fångas upp från den passerande avgasströmmen och upplagras i partikelfiltret.

Partikelfiltret fylls med sot allteftersom fordonet framförs, och förr eller senare måste filtret tömmas på sot, vilket vanligtvis åstadkoms med hjälp av s.k. regenerering.

Regenerering innebär att sotpartiklarna, vilka i huvudsak består av kolpartiklar, omvandlas till koldioxid och/eller kolmonoxid i en eller flera kemiska processer, och i huvudsak kan regenerering ske på två olika sätt. Dels kan regenerering ske genom s.k. syre(O2)-baserad regenerering, även kallad aktiv regenerering. Vid aktiv regenerering adderas bränsle till avgaserna, vilket är avsett att brinna upp i en oxidationskatalysator anordnad uppštröms från partikelfiltret.

Vid aktiv regenerering omvandlas kol med hjälp av syre till koldioxid samt värme.

Denna kemiska reaktion erfordrar förhållandevis höga partikelfiltertemperaturer för att önskad reaktionshastighet (tömnings-hastighet) över huvud taget ska uppstå.

Istället för aktiv regenerering kan N02-baserad regenerering, även kallad passiv regenerering, tillämpas. Vid passiv regenerering bildas kväveoxid och koloxid genom en reaktion mellan kol och kvävedioxid. Fördelen med passiv regenerering är att önskade reaktionshastigheter, och därmed den hastighet 535 155 med vilken filtret töms, kan uppnås vid betydligt lägre temperaturer.

Såsom beskrivs nedan utnyttjas ett differentialtryck över partikelfiltret, det vill säga ett tryckfall över partikelfiltret, för att bestämma sotlasten i partikelfiltret.

Baserat på detta tryckfall avgörs sedan när en regenerering skall utföras. Dock är mätningarna av differentialtrycket över partikelfiltret behäftade med ett flertal felkällor, vilket gör att tidigare kända skattningar av sotlasten blir inkorrekta.

Detta kan leda till att regenerering utförs vid icke-optimala tidpunkter, vilket gör att fordonet framförs med onödigt högt mottryck i partikelfiltret, med ökad bränsleförbrukning som resultat. Alternativt leder regenerering vid icke-optimala tidpunkter till att regenerering utförs alltför ofta, vilket också orsakar förhöjd bränsleförbrukning.

Sammanfattning av uppfinningen Det är ett syfte med föreliggande uppfinning att tillhandahålla ett förfarande för skattning av en sotlast i ett partikelfilter. Detta syfte uppnås genom ovan nämnda förfarande enligt den kännetecknande delen av patentkrav l.

Syftet uppnås även genom ovan nämnda system enligt den kännetecknande delen av patentkrav 20. Detta syfte uppnås även av det ovan nämnda datorprogrammet och det ovan nämnda fordonet.

Föreliggande uppfinning tillhandahåller en robust och tillförlitlig skattning av sotlasten i partikelfiltret, där skattningens påverkan av använda givares noggrannhet och upplösning, samt påverkan av kondenserat vatten i partikelfiltret minimeras. 535 155 Förfarandet säkerställer tillförlitligheten hos skattningen av sotlasten genom att bestämma när skattningen av sotlasten skall utföras. Om denna tidpunkt väljs enligt uppfinningen undviks en mängd problem och felkällor vilka gjort tidigare kända skattningar icke tillförlitliga.

Genom att, enligt olika utföringsformer av uppfinningen, se till att temperaturen för partikelfiltret har varit tillräckligt hög under en tilläckligt lång tidsperiod innan skattningen av sotlasten påbörjas, säkerställs att partikelfiltret då är väsentligen fritt från det vatten vilket eventuellt befann sig i partikelfiltret vid start av fordonet.

Härigenom undviks att mottryck orsakat av kondensvatten som eventuellt ansamlats i partikelfiltret sedan avstängning av fordonet adderas till mottrycket från sotlasten vid skattningen.

Genom att se till att avgasvolymflödet, när skattningen av sotlasten görs, överstiger ett tillräckligt högt satt flödeströskelvärde, säkerställs att tryckfallsgivarens upplösning är tillräcklig för det uppmätta flödesvärdet för att ge god noggrannhet. Med andra ord blir tryckfallet över partikelfiltret vid dessa höga flöden stort i förhållande till givarens noggrannhet. Detta resulterar i att signalen från givaren endast är behäftad med fel vilka har relativt liten inverkan på skattningen.

Genom att se till att temperaturen för partikelfiltret innan sotlasten skattas överstiger ett första temperaturtröskelvärde, vilket är högre än en temperatur vid vilken vatten i avgaserna kan kondensera, undviks problem relaterade till eventuell återkondensering av vatten, eftersom sådan återkondensering kan ske om temperaturen tillfälligt sjunker under drift av fordonet. 535 155 Sammantaget erhålls medelst föreliggande uppfinning en mer exakt skattning av sotlasten, eftersom flertalet möjliga felkällor elimineras genom ett uppfinningsenligt val av när skattningen skall utföras.

Ytterligare kännetecken för föreliggande uppfinning och fördelar därav kommer att framgå ur följande detaljerade beskrivning av exempelutföringsformer och de bifogade ritningarna.

Kort beskrivning av ritningarna Fig. la visar en drivlina i ett fordon vid vilket föreliggande uppfinning med fördel kan användas.

Fig. lb visar en exempelstyrenhet i ett fordonsstyrsystem.

Fig. 2 visar ett exempel på ett efterbehandlingssystem i ett fordon vid vilket föreliggande uppfinning med fördel kan användas.

Fig. 3 visar differentialtryck som funktion av volymflödet genom partikelfiltret för två olika sotlaster.

Pig. 4 visar ett flödesschema för ett förfarande enligt uppfinningen.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer Pig. la visar schematiskt ett tungt exempelfordon 100, såsom en lastbil, buss eller liknande, enligt en exempelutföringsform av föreliggande uppfinning. Det i fig. la schematiskt visade fordonet 100 innefattar ett främre hjulpar 111, 112 och ett bakre hjulpar med drivhjul 113, 114. Fordonet innefattar vidare en drivlina med en förbränningsmotor 101, vilken på ett sedvanligt sätt, via en på förbränningsmotorn 101 utgående axel 102, är förbunden med en växellåda 103, t.ex. via en koppling 106. 535 155 En från växellådan 103 utgående axel 107 driver drivhjulen 113, 114 via en slutväxel 108, såsom t.ex. en sedvanlig differential, och drivaxlar 104, 105 förbundna med nämnda slutväxel 108.

Fordonet 100 innefattar vidare ett efterbehandlingssystem/avgasreningssystem 200 för behandling (rening) av avgasutsläpp från förbränningsmotorn 101.

Efterbehandlingssystemet visas mer i detalj i fig. 2. Figuren visar fordonets 100 förbränningsmotor 101, där de vid förbränningen genererade avgaserna leds via ett turboaggregat 220 (vid turbomotorer driver ofta den från förbränningen resulterande avgasströmmen ett turboaggregat som i sin tur komprimerar den inkommande luften till cylindrarnas förbränning). Funktionen för turboaggregat är mycket välkänd, och beskrivs därför inte närmare här. Avgasströmmen leds sedan via ett rör 204 (indikerat med pilar) till ett partikelfilter 202 via en oxidationskatalysator (Diesel Oxidation Catalyst, DOC) 205.

Vidare innefattar efterbehandlingssystemet en nedströms om partikelfiltret 202 (Diesel Particulate Filter, DPF) anordnad SCR-katalysator 201 (Selective Catalytic Reduction) . SCR- katalysatorer använder ammoniak (NH3), eller en sammansättning ur vilken ammoniak kan genereras/bildas, som tillsatsmedel för reduktion av mängden kväveoxider (NOX).

Partikelfiltret 202 kan alternativt vara anordnat nedströms om SCR-katalysatorn 201, även om detta kan vara mindre fördelaktigt då föreliggande uppfinning hänför sig till s.k. passiv regenerering där regenereringen är beroende av de kväveoxider som normalt reduceras av SCR-katalysatorn. Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning innefattar 535 155 efterbehandlingssystemet överhuvudtaget inte någon SCR- katalysator.

Oxidationskatalysatorn DOC 205 har flera funktioner, och utnyttjar det luftöverskott som dieselmotorprocessen allmänt ger upphov till i avgasströmmen som kemisk reaktor tillsammans med en ädelmetallbeläggning i oxidationskatalysatorn.

Oxidationskatalysatorn används normalt primärt för att oxidera kvarvarande kolväten och kolmonoxid i avgasströmmen till koldioxid och vatten.

Oxidationskatalysatorn kan dock även oxidera en stor andel av de i avgasströmmen förekommande kvävemonoxiderna (NO) till kvävedioxid (N02). Denna kvävedioxid utnyttjas sedan vid passiv regenerering enligt föreliggande uppfinning. Även ytterligare reaktioner kan förekomma i oxidationskatalysatorn.

I den visade utföringsformen av avgasreningssystemet är DOC 205, DPF 202 samt även SCR-katalysatorn 201 integrerade i en och samma avgasreningsenhet 203. Det ska dock förstås att DOC 205 och DPF 202 inte behöver vara integrerade i en och samma avgasreningsenhet, utan enheterna kan vara anordnade på annat sätt där så finnes lämpligt. Till exempel kan DOC 205 vara anordnad närmare förbränningsmotorn 101. Likaså kan SCR- katalysatorn vara anordnad separat from DPF 202 och/eller DOC 205.

Den i fig. 2 visade avgasreningssystemuppsättningen är vanligt förekommande vid tunga fordon, åtminstone i jurisdiktioner där högre utsläppskrav råder, men som alternativ till oxidationskatalysatorn kan istället partikelfiltret innefatta ädelmetallbeläggningar så att de i oxidationskatalysatorn förekommande kemiska processerna istället förekommer i partikelfiltret, varvid avgasreningssystemet således inte innefattar någon DOC 205. 535 155 Såsom nämnts bildas sotpartiklar vid förbränningsmotorns 101 förbränning. Dessa sotpartiklar bör inte, och får i många fall heller inte, släppas ut i fordonets omgivning. Dieselpartiklar består av kolväten, kol (sot) och oorganiska ämnen såsom svavel och aska. Såsom nämnts ovan fångas dessa sotpartiklar därför upp av partikelfiltret 202, vilket fungerar på så sätt att avgasströmmen leds genom en filterstruktur där sotpartiklar fångas upp från den passerande avgasströmmen för att sedan upplagras i partikelfiltret 202. Med hjälp av partikelfilter 202 kan en mycket stor andel av partiklarna avskiljas från avgasströmmen.

I takt med att partiklar avskiljs från avgasströmmen med hjälp av partikelfiltret 202 ansamlas alltså de avskiljda partiklarna i partikelfiltret 202, varvid detta med tiden fylls upp av sot. Beroende på faktorer såsom aktuella körförhållanden, förarens körsätt och fordonslast kommer en större eller mindre mängd sotpartiklar att genereras, varför denna uppfyllnad ske mer eller mindre snabbt, men när filtret är uppfyllt till en viss nivå måste filtret "tömmas". Om filtret är uppfyllt till alltför hög nivå kan fordonets prestanda påverkas, samtidigt som även brandfara, p.g.a. sotansamling i kombination med höga temperaturer, kan uppstå.

Enligt ovan utförs tömning av partikelfilter 202 med hjälp av regenerering där sotpartiklar, kolpartiklar, i en kemisk process omvandlas till koldioxid och/eller kolmonoxid. Över tiden måste således partikelfiltret 202 med mer eller mindre regelbundna intervall regenereras, och bestämning av lämplig tidpunkt för regenerering av partikelfiltret kan t.ex. utföras med hjälp av en styrenhet 208, vilken t.ex. kan utföra bestämning av lämplig tidpunkt/tidpunkter åtminstone delvis med hjälp av signaler från en tryckgivare 209, vilken mäter differentialtrycket över partikelfiltret. Ju mer 535 155 partikelfiltret 202 fylls upp, desto högre kommer tryckskillnaden över partikelfiltret 202 att vara. Även aktuella temperaturer före och/eller efter oxidationskatalysatorn 205 och/eller före och/eller efter partikelfiltret 202 kan inverka vid bestämning av regenereringstidpunkt. Dessa temperaturer kan t.ex. bestämmas med hjälp av temperatursensorer 210-212.

Normalt vidtas inga regenereringsåtgärder så länge som filtrets fyllnadsnivå understiger någon förutbestämd nivå.

T.ex. kan styrsystemets styrning av filterregenereringen vara så anordnad att inga åtgärder vidtas så länge som filtrets fyllnadsgrad t.ex. understiger någon lämplig fyllnadsgrad i intervallet 60-80%. Filtrets fyllnadsgrad kan uppskattas på något lämpligt sätt, t.ex. med hjälp av differentialtrycket enligt ovan, där en viss tryckskillnad representerar viss fyllnadsgrad.

Styrenheten 208 styr även skattningen av sotlast enligt föreliggande uppfinning, vilken beskrivs mer i detalj nedan.

Allmänt består styrsystem i moderna fordon vanligtvis av ett kommunikationsbussystem bestående av en eller flera kommunikationsbussar för att sammankoppla ett antal elektroniska styrenheter (ECU:er), eller controllers, och olika på fordonet lokaliserade komponenter. Ett dylikt styrsystem kan innefatta ett stort antal styrenheter, och ansvaret för en specifik funktion kan vara uppdelat på fler än en styrenhet.

För enkelhetens skull visas i fig. 2 endast styrenheten 208, men fordon av den visade typen innefattar ofta ett relativt stort antal styrenheter, t.ex. för styrning av motor, växellåda, etc., vilket är välkänt för fackmannen inom teknikområdet. lO 535 '|55 Föreliggande uppfinning kan alltså implementeras i styrenheten 208, men kan även implementeras helt eller delvis i en eller flera andra vid fordonet förekommande styrenheter.

Styrenheter av den visade typen är normalt anordnade att ta emot sensorsignaler från olika delar av fordonet, t.ex., såsom visas i fig. 2, nämnda trycksensor 209 och temperatursensorer 210-212, samt även t.ex. en motorstyrenhet (ej visad). De styrenhetsgenererade styrsignalerna är normalt även beroende både av signaler från andra styrenheter och signaler från komponenter. Till exempel kan styrenhetens 208 styrning av regenereringen enligt föreliggande uppfinning bero av information som till exempel mottas från motorstyrenheten samt de i fig. 2 visade temperatur-/tryckgivarna.

Styrenheter av den visade typen är vidare vanligtvis anordnade att avge styrsignaler till olika delar och komponenter av fordonet, i föreliggande exempel till exempel till motorstyrenheten för att begära/beordra styrning av förbränningsmotorns förbränning enligt nedan.

Styrningen styrs ofta av programmerade instruktioner. Dessa programmerade instruktioner utgörs typiskt av ett datorprogram, vilket när det exekveras i en dator eller styrenhet åstadkommer att datorn/styrenheten utför önskad styrning, såsom förfarandesteg enligt föreliggande uppfinning.

Datorprogrammet utgör vanligtvis av en datorprogramprodukt 109 lagrad på ett digitalt lagringsmedium 121 (se figur lb) såsom exempelvis: ROM (Read-Only Memory), PROM (Programmable Read- Only Memory), EPROM (Erasable PROM), Flash-minne, EEPROM (Electrically Erasable PROM), en hårddiskenhet, etc., i eller i förbindelse med styrenheten, och som exekveras av styrenheten. Genom att ändra datorprogrammets instruktioner kan således fordonets uppträdande i en specifik situation ânpâSSas . 535 155 ll En exempelstyrenhet (styrenheten 208) visas schematiskt i fig. lb, varvid styrenheten 208 i sin tur kan innefatta en beräkningsenhet 120, vilken kan utgöras av väsentligen någon lämplig typ av processor eller mikrodator, t.ex. en krets för digital signalbehandling (Digital Signal Processor, DSP), eller en krets med en förutbestämd specifik funktion (Application Specific Integrated Circuit, ASIC).

Beräkningsenheten l2O är förbunden med en minnesenhet l2l, vilken tillhandahåller beräkningsenheten 120 t.ex. den lagrade programkoden 109 och/eller den lagrade data beräkningsenheten 120 behöver för att kunna utföra beräkningar.

Beräkningsenheten 120 är även anordnad att lagra del- eller slutresultat av beräkningar i minnesenheten 121.

Vidare är styrenheten 208 försedd med anordningar 122, 123, 124, 125 för mottagande respektive sändande av in- respektive utsignaler. Dessa in- respektive utsignaler kan innehålla vàgformer, pulser, eller andra attribut, vilka av anordningarna 122, 125 för mottagande av insignaler kan detekteras som information och kan omvandlas till signaler, vilka kan behandlas av beräkningsenheten l20.

Dessa signaler tillhandahålls sedan beräkningsenheten 120.

Anordningarna l23, l24 för sändande av utsignaler är anordnade att omvandla signaler erhållna från beräkningsenheten 120 för skapande av utsignaler genom att t.ex. modulera signalerna, vilka kan överföras till andra delar av fordonets styrsystem och/eller den/de komponenter för vilka signalerna är avsedda.

Var och en av anslutningarna till anordningarna för mottagande respektive sändande av in- respektive utsignaler kan utgöras av en eller flera av en kabel; en databuss, såsom en CAN-buss (Controller Area Network bus), en MOST-buss (Media Orientated Systems Transport), eller någon annan busskonfiguration; eller av en trådlös anslutning. 535 155 12 Enligt ovan kan regenerering ske på i huvudsak två olika sätt.

Dels kan regenerering ske genom s.k. syre(O2)-baserad regenerering, även kallad aktiv regenerering. Vid aktiv regenerering sker en kemisk process i huvudsak enligt ekv. 1: C + O2 = C02 + värme (ekv. 1) Således ombildas vid aktiv regenerering kol plus syrgas till koldioxid plus värme. Denna kemiska reaktion är dock kraftigt temperaturberoende, och erfordrar förhållandevis höga filtertemperaturer för att nämnvärd reaktionshastighet överhuvudtaget ska uppstå. Typiskt krävs en minsta partikelfiltertemperatur på 500°C, men företrädesvis bör filtertemperaturen vara än högre för att regenereringen ska ske med önskad hastighet.

Ofta begränsas dock den maximala temperatur som kan användas vid aktiv regenerering av toleranser för de ingående komponenterna. T.ex. har ofta partikelfiltret 202 och/eller (där sådan förekommer) en efterföljande SCR-katalysator konstruktionsmässiga begränsningar med avseende på den maximala temperatur dessa får utsättas för. Detta medför att den aktiva regenereringen kan ha en komponentmässigt maximalt tillåten temperatur som är oönskat låg. Samtidigt krävs alltså en mycket hög lägsta temperatur för att någon användbar reaktionshastighet över huvud taget ska uppstå. Vid den aktiva regenereringen förbränns sotlasten i partikelfiltret 202 normalt väsentligen fullständigt. Det vill säga att en total regenerering av partikelfiltret erhålles, varefter sotnivån i partikelfiltret väsentligen är 0%.

Idag är det allt vanligare att fordon, förutom partikelfilter 202, även utrustas med SCR-katalysatorer 201, varför den aktiva regenereringen kan medföra problem i form av överhettning för den efterföljande SCR- katalysatorbehandlingsprocessen. 535 155 13 Åtminstone delvis på grund av denna anledning tillämpar föreliggande uppfinning, istället för ovan beskrivna aktiva regenerering, N02-baserad (passiv) regenerering. Vid passiv regenerering bildas, enligt ekv. 2 nedan, kväveoxid och koloxid vid en reaktion mellan kol och kvävedioxid: N02 + C = NO + CO (ekv. 2) Fördelen med passiv regenerering är att önskade reaktionshastigheter, och därmed den hastighet med vilken filtret töms, uppnås vid lägre temperaturer. Typiskt sker regenerering av partikelfilter vid passiv regenerering vid temperaturer i intervallet 200°C - 500°C, även om temperaturer i den höga delen av intervallet normalt är att föredra.

Oavsett detta utgör således detta, jämfört med vid aktiv regenerering, väsentligt lägre temperaturintervall en stor fördel vid t.ex. förekomst av SCR-katalysatorer, eftersom det inte föreligger någon risk för att en så pass hög temperaturnivå uppnås, att risk för att SCR-katalysatorn skadas föreligger.

Såsom beskrivits ovan, bestäms differentialtrycket över partikelfiltret 202 med hjälp av differentialtrycksgivaren 209. Differentialtrycket utnyttjas sedan för att skatta sotlasten i partikelfiltret 202. I tidigare kända lösningar antas differentialtrycket följa en kurva för en sotlast som funktion av volymflödet genom partikelfiltret.

Två exempel på sådana kurvor visas i figur 3, i vilken differentialtryck över partikelfiltret visas som funktion av volymflödet för olika sotlaster för ett partikelfilter väsentligen fritt från vatten. Den undre kurvan 301 visar här en kurva för differentialtrycket över själva substratet i partikelfiltret, det vill säga en kurva för differentialtrycket när partikelfiltret är fritt från sot, det lO l5 535 155 14 vill säga 0 g/l sot. Den övre kurvan 302 visar en kurva för differentialtrycket över partikelfiltret när partikelfiltret innehåller inlagrat sot. I detta exempel innehåller partikelfiltret här 5 g/l sot.

Tidigare har man förlitat sig på kurvor såsom de i figur 3 vid bestämmande av sotlast i partikelfiltret. Dock ger denna approximation av förhållandet differentialtryck, sotlast och volymflöde inte tillförlitliga värden för sotlasten, vilket det finns flera skäl för.

Ett problem med approximationen är att använda givare har inneboende onoggrannheter och även individuella spridningar, vilket gör att det är svårt att få ett exakt mått för var på respektive kurva systemet befinner sig för tillfället. Detta resulterar naturligtvis i svårigheter i att exakt bestämma sotlasten i partikelfiltret 202 baserat på respektive kurva.

Vidare ansamlas kondensvatten i partikelfiltrets porösa struktur när avgasreningssystemet är inaktivt och avkylt.

Kondensvatten i partikelfiltret har tidigare varit en källa till inexakta estimeringar av sotlasten, eftersom kondensvattnet även det orsakar mottryck i partikelfiltret.

Ett ytterligare problem med denna approximation är att det kan vara komplicerat att uppskatta hur stor àterkondensering av vatten från avgaserna som uppstår under drift av fordonet om avgasernas temperatur tillfälligt faller, vilket bidrar till fel i tidigare kända skattningar av sotlasten.

Enligt föreliggande uppfinning löses de ovan angivna problemen genom att en lämplig tidpunkt för att mäta tryckfallet över partikelfiltret bestäms, och där tryckfallet vid denna bestämda tidpunkt används för skattning av sotlasten i partikelfiltret. Enligt uppfinningen ska skattningen utföras 535 155 då avgasvolymflödet överstiger ett flödeströskelvärde, då partikelfiltret är väsentligen fritt från vatten, och då temperaturen för partikelfiltret 202 överstiger ett första temperaturtröskelvärde.

Eftersom avgasvolymflödet enligt föreliggande uppfinning överstiger ett flödeströskelvärde, blir differentialtrycket vid skattningstillfället stort relativt noggrannheten för differentialtrycksgivaren 209, vilket resulterar i en mer exakt mätning. Om man, såsom i tidigare kända lösningar, inte ser till att avgasvolymflödet överstiger ett tröskelvärde, riskerar differentialtrycket att inte vara stort i förhållande till givarens noggrannhet, vilket kan resultera i felaktiga sotlastskattningar. Enligt tidigare kända lösningar kan alltså differentialtrycket vara så litet vid skattningstillfället att givarens noggrannhet kan utgöra en väsentlig felkälla.

Eftersom skattningen, enligt föreliggande uppfinning, utförs när partikelfiltret är fritt från kondensvatten, erhålls ett mer exakt värde för sotlasten, vilket inte är påverkat av mottryck orsakat av kondensvatten som fanns i partikelfiltret 202 vid driftstart av fordonet.

Eftersom skattningen, enligt föreliggande uppfinning utförs vid en tidpunkt då temperaturen för partikelfiltret överstiger ett första temperaturtröskelvärde, minskas påverkan av eventuell återkondensering av vatten i partikelfiltrets porer då temperaturen tillfälligt sjunker under drift av fordonet.

Alltså erhålls härigenom ett mer exakt värde för differentialtrycket för ett givet avgasvolymflöde och ett flödesmotstånd.

Sammanfattningsvis erhålls medelst utnyttjande av föreliggande uppfinning en skattning av sotlasten, vilken väsentligen inte påverkas negativt av givarnoggrannheter, kondensvatten som i 535 'ISS 16 varierande grad förekommer i partikelfiltret vid uppstart, eller eventuell utkondensering av vatten under drift av fordonet då avgasernas temperatur tillfälligt kan sjunka under den nivå vid vilken vatten i avgaserna åter kan kondensera i partikelfiltret 202.

Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning bestäms en storlek för avgasvolymflödet baserat på ett avgasmassflöde genom avgasreningssystemet 200, ett tryck uppströms från partikelfiltret 202, samt på en temperatur för partikelfiltret 202.

Det finns olika sätt att beräkna avgasmassaflödet. Till exempel kan det beräknas baserat på en signal från en massflödesgivare 214, vilken är anordnad vid inloppet till förbränningsmotorn 101 och är ansluten till styrenheten 208.

Avgasmassaflödet kan även beräknas till exempel baserat på tryck och temperatur vid inloppskåpan för förbränningsmotorn, med kompensering för eventuellt användande av EGR-ventil (EGR, Exhaust Gas Recirculation).

Trycket uppströms från partikelfiltret 202, kan bestämmas medelst en trycksignal från en tryckgivare 213, i förhållande till atmosfärstrycket, där denna tryckgivare 213 är anordnad uppströms från partikelfiltret 202 och är ansluten till styrenheten 208. Temperaturen för partikelfiltret kan bestämmas baserat på en temperatursignal från åtminstone en temperaturgivare 211, 212 för nämnda partikelfilter 202, där temperaturgivaren kan vara anordnad närliggande partikelfiltret, antingen uppströms från partikelfiltret 211, eller nedströms från partikelfiltret 212.

Flödeströskelvärdet, vilket enligt uppfinningen skall överstigas innan skattningen av sotlasten skall utföras, bör sättas till ett värde, vilket är tillräckligt högt för att en 535 155 l7 noggrannhet för nämnda tryckgivare säkerställs, vilket som förstås av en fackman är olika för olika givare. Typiskt kan detta flödeströskelvärde motsvara ett flöde inom intervallet 200 till 300 liter per sekund. Enligt en utföringsform av uppfinningen motsvarar detta flödeströskelvärde ett flöde av cirka 250 liter per sekund. Detta säkerställer att använda tryckgivare ger tillförlitliga utsignaler.

Såsom beskrivits ovan ansamlas ofta kondensvatten i partikelfiltret 202, vilket kan ge ett mottryck som är förväxlingsbart med sotlast och därför ger en felaktig skattning av sotlasten. Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning bestäms ett vatteninnehåll i partikelfiltret 202 medelst en modell. Denna modell tar hänsyn till vattnets egenskaper, på så sätt att enligt denna modell anses partikelfiltret vara väsentligen fritt från vatten om partikelfiltret har haft en temperatur överstigande ett andra temperaturtröskelvärde under åtminstone en förutbestämd tidsperiod. Vid låga temperaturer för partikelfiltret, till exempel då fordonet går på tomgång, kan vatten fortfarande kondenseras i partikelfiltret. Detta andra temperaturtröskelvärde överstiger därför lämpligen en temperatur vid vilken vatten kokar bort ur porerna hos ett partikelfilter. Det andra temperaturtröskelvärde ligger därför i temperaturintervallet l50°C-250°C. Enligt en utföringsform av uppfinningen är det andra temperaturtröskelvärdet cirka 200°C. Alltså, om partikelfiltret håller en temperatur inom detta intervall kommer eventuellt närvarande vatten att avlägsnas från partikelfiltret.

Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning motsvarar den förutbestämda tidsperioden, under vilken partikelfiltret enligt modellen skall hålla en temperatur inom temperaturintervallet l50°C-250°C, en tid inom intervallet 8 535 155 18 till 12 minuter. Enligt en utföringsform av uppfinningen motsvarar denna förutbestämda tidsperiod cirka 10 minuter.

Alltså, genom att hålla en temperatur, vilken är tillräckligt hög för att avlägsna vatten från partikelfiltret 202, under en tilläckligt lång tidsperiod, säkerställs medelst föreliggande uppfinning att partikelfiltret är väsentligen fritt från vatten. Härigenom erhålls en mer exakt skattning av sotlasten, eftersom väsentligen inget mottryck resulterande från kondensvattnet adderas till mottrycket som resulterar från sotlasten.

Såsom angivits ovan ger kondensvatten ökat mottryck över partikelfiltret 202. Då partikelfiltret 202 har värmts upp en gång vill man undvika att skatta sotlasten vid en tidpunkt då det finns risk för att utkondensering av vatten återigen har skett, vilket till exempel kan vara fallet om temperaturen på avgaserna tillfälligt sjunker. Enligt en utföringsform av uppfinningen utförs därför skattningen av sotlasten först efter att partikelfiltret har nått en första temperaturtröskel, vilken är högre än en temperatur vid vilken vatten kan kondensera ur avgaserna i partikelfiltret. Denna första temperaturtröskelvärde kan motsvara en temperatur inom intervallet l40°C till 200°C. Enligt en utföringsform av uppfinningen motsvarar detta första temperaturtröskelvärde cirka l70°C. Genom att göra skattningen först när en så hög temperatur har uppnåtts kan felskattning av sotlasten på grund av eventuell ansamling av vatten i partikelfiltrets porer undvikas. vid skattningen av sotlasten utnyttjas, såsom beskrivits ovan, ett avgasvolymflöde, vilket bestäms baserat på en avgasmassflödessignal, en trycksignal från en tryckgivare 213, i förhållande till atmosfärstrycket, och på en 535 155 19 temperatursignal från en temperaturgivare 211, 212 för partikelfiltret 202. Avgasmassflödet och temperaturen har olika tidsförskjutningar, vilket gör att motsvarande signaler har olika inbördes tidsförskjutningar. Dessutom är dessa signaler även tidsförskjutna mot signalen från tryckgivaren 213. Dessa tidsförskjutningar gör att signalen för sotlastskattningen blir mycket spretig, hoppig och svårtydd.

Signalen blir helt enkelt svártolkad på grund av dess hackiga utseende, vilken medför risk för feltolkningar.

Enligt en utföringsform av uppfinningen filtreras därför signalen motsvarande skattningen av sotlasten. Denna filtrering utförs företrädesvis medelst ett làgpass-filter, vilket slätar ut signalens spretiga utseende. Detta medför att denna signal ges ett mer lättåskådligt och lättolkat utseende efter denna filtrering.

Figur 4 visar ett flödesschema för förfarandet enligt föreliggande uppfinning. I ett första steg 401, efter starten av förfarandet, kontrolleras, företrädesvis medelst användande av ovan beskrivna modell för kondensvatten, om partikelfiltret är väsentligen fritt från det vatten som eventuellt fanns i partikelfiltret vid start av fordonet. Om partikelfiltret anses väsentligen fritt från vatten går förfarandet vidare till ett andra steg 402. Om partikelfiltret inte är fritt från vatten börjar förfarandet om från början igen.

I det andra steget 402 kontrolleras om avgasvolymflödet överstiger flödeströskelvärdet, och om detta är fallet går förfarandet vidare till ett tredje steg 403. Om avgasvolymflödet inte överstiger tröskelvärdet börjar förfarandet om. 535 155 I det tredje steget 403 av förfarandet kontrolleras om partikelfiltret har en temperatur som är högre än en första temperaturtröskel. Om temperaturen är högre än denna tröskel går förfarandet över i ett fjärde steg 404. Om temperaturen är lägre än denna tröskel börjar förfarandet om från början.

Såsom inses av en fackman kan de tre första stegen 401, 402, 403 enligt förfarandet väsentligen utföras i vilken ordning som helst. Det är även möjligt att implementera förfarandet så att om villkoret i respektive steg inte är uppfyllt så kontrolleras detta villkor, det vill säga villkoret för just detta steg, ytterligare ett antal gånger innan förfarandet börjar om från början igen.

Det väsentliga enligt förfarandet är att innan förfarandet när det fjärde steget 404 skall avgasvolymflödet överstiga sitt tröskelvärde, partikelfiltret vara väsentligen fritt från vatten och partikelfiltret ha en temperatur överstigande dess tröskelvärde.

I det fjärde steget 404 av förfarandet skattas sotlasten.

Genom att villkoren i första 401, andra 402 och tredje 403 stegen är uppfyllda innan fjärde steget 404 kan utföras, kan härigenom en robust och tillförlitlig skattning av sotlasten säkerställas.

I ett femte steg 405 av förfarandet uppdateras ett tidigare bestämt värde för skattningen av sotlasten. Alltså kommer här ett nytt bestämt värde för den aktuella sotlasten att skrivas över det gamla sparade värdet.

Vidare hänför sig föreliggande uppfinning till ett system anordnat för att utföra skattning av sotlast i ett partikelfilter 202. Systemet enligt uppfinningen innefattar flödesorgan, vilket är anordnat att bestämma om ett 535 155 21 avgasvolymflöde överstiger ett flödeströskelvärde. Systemet innefattar även vattennärvarosbestämningsorgan, vilket är anordnat att bestämma närvaro av vatten i partikelfiltret, samt temperaturorgan, vilket är anordnat att uppskatta en temperatur för partikelfiltret 202. Systemet innefattar även skattningsorgan, vilket är anordnat att utföra skattningen av sotlasten för partikelfiltret 202 då avgasvolymflödet överstiger ett flödeströskelvärde, partikelfiltret är väsentligen fritt fràn vatten, och temperaturen för partikelfiltret överstiger ett första temperaturtröskelvärde.

Systemet är vidare anordnat att innefatta organ för utförande av de ovan beskrivna olika utföringsformerna av förfarandet enligt uppfinningen.

Vidare hänför sig uppfinningen till ett fordon enligt figur la, vilket innefattar ett partikelfilter 202 och ett system enligt uppfinningen, vilket är anordnat att utföra en skattning av en sotlast i partikelfiltret genom förfarandet enligt uppfinningen.

Föreliggande uppfinning har ovan exemplifierats i anknytning till fordon. Uppfinningen är dock även tillämplig vid godtyckliga farkoster där avgasreningssystem enligt ovan är tillämpliga, såsom t.ex. vatten- eller luftfarkoster med förbrännings-/regenereringsprocesser enligt ovan.

Claims (21)

10 15 20 25 30 535 155 22 P A T E N T K R A V

1. Förfarande för skattning av en sotlast i ett partikelfilter (202) i ett avgasreningssystem (200), varvid nämnda skattning utnyttjar ett tryckfall över nämnda partikelfilter (202) för att bestämma nämnda sotlast, kânnetecknat av att nämnda skattning utförs baserad på en vid en bestämd tidpunkt utförd mätning av nämnda tryckfall, där denna bestämda tidpunkt är då: - ett avgasvolymflöde för nämnda avgasreningssystem (200) överstiger ett flödeströskelvärde; - nämnda partikelfilter (202) har hållit en temperatur överstigande ett andra temperaturtröskelvärde, vilket är tillräckligt högt för att avlägsna vatten från nämnda partikelfilter (202), under en tillräckligt lång tidsperiod, varvid nämnda partikelfilter är väsentligen fritt från vatten; och - en temperatur för nämnda partikelfilter (202) överstiger ett första temperaturtröskelvärde, vilket är högre än en temperatur vid vilken vatten i avgaser i nämnda avgasreningssystem (200) kan kondensera.

2. Förfarande enligt patentkrav l, varvid en storlek för nämnda avgasvolymflöde bestäms baserat på ett avgasmassflöde för nämnda avgasreningssystem, ett tryck uppströms fràn nämnda partikelfilter (202) och på en temperatur för nämnda partikelfilter (202).

3. Förfarande enligt patentkrav 2, varvid - nämnda tryck bestäms medelst en tryckgivare (213) anordnad uppströms från nämnda partikelfilter; och - nämnda flödeströskelvärde sätts till ett värde tillräckligt högt för att en noggrannhet för nämnda tryckgivare (213) säkerställs. 10 15 20 25 535 155 23

4. Förfarande enligt patentkrav 3, varvid nämnda flödeströskelvärde motsvarar ett flöde inom intervallet 200 till 300 liter per sekund.

5. Förfarande enligt patentkrav 4, varvid nämnda flödeströskelvärde motsvarar cirka 250 liter per sekund.

6. Förfarande enligt något av patentkrav 1-5, varvid ett vatteninnehàll i nämnda partikelfilter (202) bestäms medelst en modell.

7. Förfarande enligt patentkrav 6, varvid, enligt nämnda modell, nämnda partikelfilter (202) är väsentligen fritt från vatten om nämnda partikelfilter (202) har haft en temperatur överstigande nämnda andra temperaturtröskelvärde under åtminstone en förutbestämd tidsperiod.

8. Förfarande enligt patentkrav 7, varvid nämnda andra temperaturtröskelvärde överstiger en temperatur vid vilken vatten kokar bort ur porer i nämnda partikelfilter (202).

9. Förfarande enligt patentkrav 8, varvid nämnda andra temperaturtröskelvärde motsvarar en temperatur inom intervallet 150°C-250°C.

10. Förfarande enligt patentkrav 9, varvid nämnda andra temperaturtröskelvärde motsvarar cirka 200°C.

11. ll. Förfarande enligt något av patentkrav 7-10, varvid nämnda förutbestämda tidsperiod motsvarar en tid inom intervallet 8 till 12 minuter.

12. Förfarande enligt patentkarv ll, varvid nämnda förutbestämda tidsperiod motsvarar cirka 10 minuter. 10 15 20 25 535 155 24

13. Förfarande enligt något av patentkrav 1-12, varvid nämnda första temperaturtröskelvärde beror av en temperatur hos nämnda avgaser.

14. Förfarande enligt patentkrav 13, varvid nämnda första temperaturtröskelvärde motsvarar en temperatur inom intervallet 140°C till 200°C.

15. Förfarande enligt patentkrav 14, varvid nämnda första temperaturtröskelvärde motsvarar cirka 170°C.

16. Förfarande enligt något av patentkrav 1-15, varvid, när ett värde för nämnda skattning bestäms vid nämnda tidpunkt, uppdateras ett tidigare bestämt värde för nämnda skattning.

17. Förfarande enligt något av patentkrav 1-16, varvid en signal motsvarande nämnda skattning filtreras.

18. Datorprogram innefattande programkod, vilket när nämnda programkod exekveras i en dator åstadkommer att nämnda dator utför förfarandet enligt något av patentkrav 1-17.

19. Datorprogramprodukt innefattande ett datorläsbart medium och ett datorprogram enligt patentkrav 18, varvid nämnda datorprogram är innefattat i nämnda datorläsbara medium tillhörande något ur gruppen innefattande: ROM (Read-Only Memory), PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM), Flash-minne, EEPROM (Electrically EPROM) och hårddiskenhet.

20. System anordnat för att utföra skattning av en sotlast i ett partikelfilter (202) i ett avgasreningssystem (200), varvid nämnda skattning utnyttjar ett tryckfall över nämnda partikelfilter (202) för att bestämma nämnda sotlast, kännetecknat av att nämnda system innefattar: - flödesorgan, anordnat att bestämma om ett avgasvolymflöde för nämnda avgasreningssystem (200) överstiger ett 10 l5 20 535 155 25 flödeströskelvärde; ~ vattennärvarosbestämningsorgan, anordnat att bestämma nämnda partikelfilter (202) såsom väsentligen fritt fràn vatten om nämnda partikelfilter (202) har hållit en temperatur överstigande ett andra temperaturtröskelvärde, vilket är tillräckligt högt för att avlägsna vatten från nämnda partikelfilter (202), under en tillräckligt lång tidsperiod; - temperaturorgan, anordnat att uppskatta en temperatur för nämnda partikelfilter (202): och - skattningsorgan, vilket är anordnat att utföra nämnda skattning baserat på en vid en bestämd tidpunkt utförd mätning av nämnda tryckfall, där denna bestämda tidpunkt är då nämnda avgasvolymflöde överstiger ett flödeströskelvärde, nämnda partikelfilter (202) är väsentligen fritt från vatten, och nämnda temperatur för nämnda partikelfilter (202) överstiger ett första temperaturtröskelvärde, vilket är högre än en temperatur vid vilken vatten i avgaser i nämnda avgasreningssystem (200) kan kondensera.

21. Fordon (lO0), kânnetecknat av att nämnda fordon (100) innefattar: - ett partikelfilter (202): och - ett system för skattning av en sotlast i nämnda partikelfilter (202) enligt patentkrav 20.