SE536173C2 - System för kalibrering av en virtuell NOx-sensor i ett avgasefterbehandlingssystem för en förbränningsmotor - Google Patents

System för kalibrering av en virtuell NOx-sensor i ett avgasefterbehandlingssystem för en förbränningsmotor Download PDF

Info

Publication number
SE536173C2
SE536173C2 SE1250038A SE1250038A SE536173C2 SE 536173 C2 SE536173 C2 SE 536173C2 SE 1250038 A SE1250038 A SE 1250038A SE 1250038 A SE1250038 A SE 1250038A SE 536173 C2 SE536173 C2 SE 536173C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
nox
scr catalyst
treatment system
bypass line
exhaust
Prior art date
Application number
SE1250038A
Other languages
English (en)
Other versions
SE1250038A1 (sv
Inventor
Mikael Edstam
Original Assignee
Scania Cv Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Scania Cv Ab filed Critical Scania Cv Ab
Priority to SE1250038A priority Critical patent/SE536173C2/sv
Publication of SE1250038A1 publication Critical patent/SE1250038A1/sv
Publication of SE536173C2 publication Critical patent/SE536173C2/sv

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2053—By-passing catalytic reactors, e.g. to prevent overheating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F01N3/208—Control of selective catalytic reduction [SCR], e.g. dosing of reducing agent
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2410/00—By-passing, at least partially, exhaust from inlet to outlet of apparatus, to atmosphere or to other device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/02—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
    • F01N2560/026—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting NOx
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/14—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust gas
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Description

536 173 2 SCRwkatalysatom ökar, måste NH3-nívân minskas fór att undvika NHg-utsläpp (dvs. att överskott av NH; släpps ut från SCR-katalysatom), vilket kan minska omvandlingseffektiviteten fór SCR-katalysatom.
Sammanfattningsvis, för att möta striktare miljökrav, använder allt fler fordonstillverkare SCR katalysstorsystem fór att rena dieselavgaser fiån kväveoxider (NOX). Detta görs genom att spruta in ammoniaklösning i en SCR-katalysator som hjälper till att omvandla NOX -partiklar till kvävgas och vatten. Avgasreningsstrategin bör ta hänsyn till att tillräckligt mycket NOX omvandlas samtidigt som man inte vill spruta in för mycket ammoniak, av hänsyn både till körekonomin och miljön.
I den amerikanska patentansökan med nummer US-2008/0250778 och i det svenska patentet med nummer SE-530435 beskrivs kända anordningar inom teknikområdet.
US-2008/0250778 avser en metod för att reglera mängden av NH; lagrad i en katalysator för ett avgasefierbehandlingssystem som innefattar att bestämma mängden NH; in till katalysatom baserat på en doseringsfrekvens för ett doseringsmedel som sprutas in i avgasströmmen uppströms katalysatom och bestämma mängden NH; ut från katalysatorn.
Den ackumulerade massan av NH; i katalysatom beräknas med hjälp av mängden in, respektive ut, från katalysatom, och doseringsfrekvensen beräknas sedan med användning av den ackumulerade massan.
SE-530435 avser ett förfarande för övervakning av funktionen hos ett avgasefterbehandlingssystem hos ett motorfordon. Enligt detta kända system genomförs en frekvensanalys av en parameter relaterad till avgaser som strömmar ut ur exempelvis en katalysator. Baserat på resultatet av frekvensanalysen kan information om systemets funktion erhållas.
För att minimera utsläpp av NOX krävs således en noggrann reglering av doseringen av reduktionsmedlet, Lex. av urea, till SCR-katalysatorn. Regleringen syfiar till att ge optimal inlagring av ammoniak vid olika temperaturer. lnlagringen kan dock inte mätas direkt 536 173 3 vilket tillsammans med att SCR-katalysatom fungerar mycket olika vid olika temperaturer gör regleringen mycket svår.
Det finns lagkrav på att utsläpp av kväveoxider (NOX) måste mätas med en givare placerad efter SCR-katalysatorn. På detta sätt kan föraren uppmärksammas på att fordonet släpper ut otillåtna mängder kväveoxider, detta kan till exempel var på grund av att man tankat urea med for låg koncentration.
De sensorer som används fór att mäta halten av kväveoxider i avgaserna är ofta väldigt dyra komponenter. NOx-sensorer är ofia tillverkade av keramiska metalloxider, vanligen yttriuin-stabiliserad zirkonium (YSZ). YSZ pressas samman till en massiv keram som leder syrejoner vid höga temperaturer, från ca. 400 °C. För att få ut en mätsignal är ett par ädelmetallelektroder placerade på ytan och spännings- eller strömvariationema för en elektrisk signal kan då mätas som funktion av NOx-koncentrationen.
Det ställs höga krav på sensorn får att uppnå den känslighet och den robusthet som krävs vid mätning på avgasflödet. Därför är kostnaden för NOX-sensorer relativt hög.
Vidare år det mycket svårt att använda den nedströms placerade NOx-sensom fór att också återkopplat styra SCR-systemet, bland armat beroende av att SCR-katalysatom har en krafii gt varierande dynamik vid olika temperaturer och tillståndet i SCR-katalysatom är inte observerbart. För att åstadkomma en optimal reglering anordnas därför ofta ytterligare en NOx-sensor som placeras uppströms SCR-katalysatom fór att styra mängden tillsatt reduktionsmedel, vilket medför en extra kostnad.
I JP-3l24907 beskrivs ett avgasefterbehandlingssystem som innefattar en fórbikopplingskanal med en syresensor och baserat på utsignalen från syresensor kan man få en indikation om SCR-katalysatoms funktion.
Syftet med föreliggande uppfinning att åstadkomma ett system for att bestämma och kalibrera en virtuell NOx-sensor uppströms SCR utan att behöva utnyttja en NOX-sensor placerad uppströms SCR-katalysatom. 536 173 Sammanfattning av uppfinningen Ovan nämnda syfte åstadkommes med uppfinningen definierad av det oberoende patentkravet.
Föredragna utföringsformer definieras av de beroende patentkraven.
Enligt uppfinningen löses problemet genom att konstruera SCR-katalysatom så att ett litet flödeiav avgaser, dvs. en liten del av det totala avgasflödet, under en kort tidsperiod tillåts passera en alternativ väg förbi SCR-katalysatom. Passagen konstrueras för kort tidsfördröjning för det flödet som passerar genom förbikopplingen så att det uppmätta värdet nedströms SCR-katalysatom så bra som möjligt överensstämmer med ett beräknat virtuellt NOx-värde uppströms SCR-katalysatom. Ett ytterligare krav är att flödet i förbikopplingen är väsentligen mindre än flödet genom SCR-katalysatom för att därigenom inte få ett alltför stort tillägg av emissioner.
Det mindre flödets bidrag till uppmätt NOX-halt vid den nedströms SCR-katalysatom placerade NOx-givaren kan detekteras genom att NOx-halten ökar under den tid då förbikopplingsledningen är inkopplad, och de uppmätta NOX -haltema kommer då att vara en funktion av uppströms NOX-halter.
Föreliggande uppfinning bygger på att man periodiskt släpper förbi en avgasmängd genom förbikopplingen så att det är möjligt att kalibrera ett modellerat, virtuellt värde för NOX- halten uppströms SCR-katalysatom baserat på uppmätt NOK-halt nedströms SCR- katalysatom. Det behöver göras så ofta att kalibrering kan ta hänsyn till stömingar som exempelvis inträffar då ett annat bränsle används eller då luftfuktigheten ändras.
Genom föreliggande uppfinning åstadkommes en robust reglering av tillsatsen av reduktionsmedel och behovet av en NOX-sensor uppströms SCR-katalysatom elimineras, vilket medför en förenklad och därmed billigare konstruktion.
Enligt uppfinningen utnyttjas således den variation i uppmätt NOX-halt nedströms om SCR-katalysatom som ett delflöde, som leds förbi SCR-katalysatom, ger upphov till. 536 173 Föreliggande uppfinning åstadkommer således en periodisk kalibrering av den virtuella NOx-sensorn placerad uppströms SCR-katalysatom.
Kort ritningsbeskrivning Figur 1 visar ett schematiskt blockschema som illustrerar föreliggande uppfinning.
Figur 2 visar grafer som illustrerar föreliggande uppfinning.
Detalierad beskrivning av föredragna utfóringsforrner av uppfinningen Med hänvisning till de bifogade ritningarna kommer nu uppfinningen att beskrivas i detalj.
En förbränningsmotor 2 med ett tillhörande avgaseflerbehandlingssysterri 4 visas schematiskt i figur 1. Avgasema som lämnar förbränningsmotom 2 leds genom en avgasledning 6 och släpps ut till omgivningen via ett avgasutlopp 8. En selektiv katalytisk reduktionskatalysator (SCR-katalysator) 10 är anordnad i avgasledningen 6 och avgaserna från förbränningsmotom 2 passerar genom SCR-katalysatorn 10 innan de släpps ut till omgivningen via avgasutloppet 8. Företrädesvis är förbränningsmotom anordnad i ett motorfordon, men naturligtvis är det, inom ramen för föreliggande uppfinning, möjligt att tillämpa uppfinningen på en förbränningsmotor som används till exempel inom industrin eller på ett fartyg.
Reduktionsmedel, t.ex. urea, insprutas med hjälp av en insprutningsanordning 12 i avgasema i avgasledningen 6 uppströms SCR-katalysatom l0. Insprutningsanordningen 12 innefattar ett eller flera i avgasledningen 6 anordnade insprutningsorgan 14 i form av insprutningsmunstycken eller liknande, och en därtill ansluten förvaringsbehållare 16 för reduktionsmedel. Insprutningsanordningen innefattar även ett styrorgan 20 anslutet till reglerorganet 18. Reglerorganet 18 styrs av styrorganet 20, vilket fastställer hur stor mängd reduktionsmedel som skall insprutas i avgasema baserat på de rådande driñförhâllandena hos fórbränningsmotom 2 och SCR-katalysatorn 10 och i beroende av en styrsigrial 2l från ett bearbetningsmedel 42.
Reduktíonsmedlet kan vara urea (CO(NH2)2), ammoniak (NH3) eller kolväte (bränsle). 536 '173 6 Avgasefierbehandlingssystemet omfattar ofta också en dieseloxidationskatalysator (DOC), (ej visad i figuren), som är placerad uppströms SCR-katalysatom 10. I DOC sker reaktioner som minskar utsläppsnivåerna för avgaserna. Vidare kan ett dieselpartikelfilter (DPF), (ej visat i figuren), vara anordnat uppströms eller nedströms om SCR-katalysatom för att ytterligare minska utsläppsnivåema.
En NOx-sensor 22 är anordnad i avgasledningen 6 nedströms SCR-katalysatom 10.
Sensorn 22 är anordnad att generera en mätsignal (NOXUT) representerande NOx-halten i avgaserna som strömmar ut ur SCR-katalysatom 10, d.v.s. NOX -halten i avgasema vid utloppet hos SCR-katalysatom. Mätsignalen kan vara en kontinuerlig signal som representerar de kontinuerliga förändringama hos den uppmätta parametern, d.v.s. bildar en kontinuerlig ström av mätvärden avseende storleken hos parametern, men registreras vanligtvis som en diskret tidssignal som bildar en serie av på varandra följande och diskreta mätvärden avseende storleken hos parametern.
Bearbetningsmedlet 42 innefattar ett minne 44, och är anordnat att mottaga mätsignalen NOxgT från sensom 22 och att generera styrsignalen 21 för insprutningsanordningen 12.
Vidare finns en massflödesmätare 24 anordnad att mäta massflödet (FLTOT) för avgasema uppströms SCR-katalysatom 10 och att avge en massflödessignal (FLTOT), som påförs bearbetningsmedlet 42, i beroende av uppmätt massflöde.
Avgasefterbehandlingssystemet 4 innefattar, enligt uppfinningen, en förbikopplingsledning 30 anpassad att under ett förutbestämt tidsintervall leda avgaser från en position uppströms SCR-katalysatom 10 förbi SCR-katalysatom 10, och att dessa avgaser âterförs till avgaserna som passerat SCR-katalysatorn 10 i en position uppströms nämnda NOX-sensor 22. Bearbetningsmedlet 42 är sedan anpassat att lagra NOX-värden (NOxi) från NOX-sensom 22 som uppmäts då förbikopplingsledningen 30 är inkopplad med NOx-värden (NOxz) som uppmäts när den inte är inkopplad, och som uppmäts tidsmässigt i nära anslutningen till inkopplingen. Tidsmässigt i anslutning till då inkopplingen skedde innebär de värden som uppmättes i storleksordningen som mest ett antalfsekunder före respektive efter inkopplingen. 536 173 7 Bearbetningsmedlet 42 är anpassat att beräkna ett virtuellt värde (NOXUS) fór NOX-halten i avgaserna uppströms SCR-katalysatorn baserat på N0x| , NOxg, massflödet F LTOT och ett flöde FLBp genom törbikopplingsledningen då denna är inkopplad.
Enligt en utföringsfonn innefattar systemet 4 en ventilanordning 32 anordnad i förbikopplingsledningen 30, och att övervakningsanordningen 40 är anpassad att avge en inkopplingssignal 31 för att styra inkopplingen av fórbikopplingsledningen 30 genom att öppna och stänga ventilanordningen 32. I figuren har ventilanordningen illustrerats anordnad i mynningen av fórbikopplingsledningen. Emellertid kan ventilanordningen anordnas var som helst i fórbikopplingsledningen.
Ventilanordningen kan exempelvis utgöras av ett enkelt spjäll som kan inta två tillstånd, ett stängt tillstånd då inget flöde tillåts passera och ett öppet tillstånd då ett flöde, FLBP, tillåts passera genom ledningen. Tidsintervallet då förbikopplingen är inkopplad är företrädesvis längre än en sekund men företrädesvis kortare än 30 sekunder och ännu mera föredraget kortare än 10 sekunder. Tidsintervallet måste vara tillräckligt långt fór att en stabil mätsignal skall erhållas, men får inte vara fór lång eftersom utsläppen då ökar alltför mycket.
Enligt en ytterligare utföringsforrn innefattar systemet en andra flödesmätare 33 anpassad att mäta nämnda flöde genom törbikopplingen FLBP.
Ett alternativ till att anordna en andra flödesmätare är istället att beräkna flödet genom törbikopplingen FLBp baserat på FLTOT och förbikopplingsledningens dimensioner. Derma beräkning genomförs exempelvis i bearbetningsmedlet 42.
Styrsignalen 21 som används fór att styra insprutningsanordningen 12 bestäms och genereras av bearbetningsmedlet 42, bland annat i beroende av NOXUS.
Enligtlen utföringsform kopplas förbikopplíngsledningen 30 in periodiskt med ett bestämt intervall mellan inkopplingama som ligger inom intervallet 0,5-3 timmar. 535 173 8 För att erhålla stabila värden är det viktigt att flödet FLTOT är relativt konstant då förbikopplingsledningen 30 kopplas in, exempelvis måste FLTOT varit väsentligen konstant under minst en förutbestämd tid som kan vara i storleksordningen 10-15 sekunder.
Beräkningen av NOXUS genomförs företrädesvis endast om värdena för NOX; är relativt konstanta i samband med inkopplingen av förbikopplingsledningen. Detta innebär att beräkningen av NOx-us genomförs endast om värdet för NOX; som uppmäts tidsmässigt före inkopplingen är väsentligen lika med värdet för NOX; som uppmäts tidsmässigt efter att förbikopplingsledningen åter inte är inkopplad efter att ha varit inkopplad.
Under tidsperioden som förbikopplingen är inkopplad och ett flöde passerar genom den kommer alltså NOx-sensom nedströms att mäta en NOX-halt som är summan av NOX- halten i det förbikopplade flödet, som då har samma NOX-halt som före SCR-katalysatom, och NOX-halten som passerat genom SCR-katalysatom där NOX-halten sänkts p.g.a. av reduktionen.
Bearbetningsmedlet är anpassat att beräkna ett virtuellt värde för NOX-halten i avgasema uppströms SCR-katalysatom baserat på mätvärden från sensom och på värden för massflödet upptagna under nämnda tidsintervall då förbikopplingsledningen var inkopplad.
Detta »beräknade värde används för att kalibrera den virtuella NOX -sensom som avger ett värderepresenterande värdet uppströms SCR-katalysatom.
Mera' specifikt sker beräkningen av det virtuella värdet för NOX-halten uppströms SCR- katalysatom enligt följande: Antag exempelvis, att flödet genom förbikopplingsledningen Fßp är 10% av det totala flödet Fmï. Då kommer den 'uppmätta NOX-halten nedströms SCR-katalysatom som mäts upp under inkopplingen att vara NOX; = O,9> virtuella, beräknade NOX-halten uppströms SCR-katalysatom kan uttryckas som: 536 '173 9 NOX_U5 = (NOxl - 0,9>< NOX| - 9> Om istället, vilket är mera realistiskt, flödet genom fórbikopplingsledningen är 1% av det totala flödet kommer uttrycket för NOX-halten uppströms SCR-katalysatom vara: NOX.US = (NOxj - 0,99>< NOX; - 99> Beräkningen av NOXUS sker med jämna mellanrum där tiden mellan konsekutiva kalibreringar helst skall vara så lång som möjligt fór att minska utsläppen av avgaser som ej passerar SCR-katalysatom, men där kalibreringen måste ske tillräckligt ofta fór att beräkningama skall vara så tillförlitliga som möjligt. Som nämnts ovan sker kalibreringen exempelvis då annat bränsle används eller om luftfuktigheten, eller andra omständigheter, ändras. Enligt en utfóringsforrn kopplas förbikopplíngsledningen in periodiskt med ett bestämt intervall mellan inkopplingama som kan vara i storleksordningen från ett antal sekunder och uppåt.
Tiden som fórbikopplingen är inkopplad, dvs. mätintervallets längd, innefattar enligt en utföringsform ett fórutbestämt antal doseringsperioder fór reduktíonsmedlet, till exempel -15, vilket motsvarar 5-15 sekunder om doseringsperioden är 1 sekund lång. Emellertid behöver inkopplingen inte synkroniseras med tidpunktema fór insprutning av reduktionsmedlet.
Naturligtvis innefattar styrsignalen fór insprutningsanordningen dessutom styrinstruktioner relaterade till insprutningsanordningens normala funktion, dvs. då fórbikopplingen inte är inkopplad.
Reduktionsmedlet tillsätts av insprutningsanordningen 12 genom insprutning av medlet med en doseringsfrekvens F, med en doseringsperiodtid L (L=1/F) som definieras som tiden mellan början av två konsekutiva insprutningar, där insprutningen sker under en inställbar doseringstid t av nämnda doseringsperiodtid, där O reduktionsmedel varieras genom att variera doseringsfrekvensen och/eller doseringstiden för insprutningen av reduktionsmedlet. 536 173 lO Det är vidare möjligt att variera mängden tillsatt reduktionsmedel genom att ändra doseringstrycket, dvs. det tryck som påtörs medlet vid insprutning. Detta kan naturligtvis ske i kombination med en variering av doseringsfrekvensen och/eller doseringstiden.
Andelen obehandlade avgaser som når NOx-sensom 22, då fórbikopplingen är inkopplad, kommer att variera med massflödet. Ett större flöde kommer att ge en minskad andel genom den mindre förbindelsen, dvs. förbikopplingsledningen, eflersom mottrycket ökar mer i den mindre passagen vid större flöden. Enligt en utföringsform, då ingen flödesmätare finns anordnad i fórbikopplingsledningen 30, tas värden fór FLBP exempelvis ur en tabell som företrädesvis finns lagrad i minnet 44, där samhörande värden fór FLTOT och avgasmassflödet F LBP finns lagrade.
Figur 2 visar grafer som visar dels uppmätt NOX-halt eñer SCR-katalysatom (översta grafen) där också halterna fór uppmätta värden NOX; och NOX; har markerats, dels doseringen av reduktionsmedlet (mittersta grafen), och dels styrsignalen till ventilanordningen fór inkoppling av fórbikopplingsledningen där ”O” indikerar öppen ventilanordning och ”C” indikerar stängd ventilanordning (understa grafen).
Som nämnt ovan tillsätts reduktionsmedlet av insprutningsanordningen 12 genom insprutning av medlet med en doseringsfrekvens F, med en doseringsperiodtid L (L=l/F) som definieras som tiden mellan början av två konsekutiva insprutningar, där insprutningen sker under en inställbar doseringstid t av nämnda doseringsperiodtid, där O att variera doseringsfiekvensen och/eller doseringstiden fór insprutningen av reduktionsmedlet. I exemplet visat i figur 2 är inkopplingsledningen inkopplad under tre insprutningsperioder som numrerats l, 2 och 3.
I grafema har inkopplingen av förbikopplingsledningen synkroniserats med insprutningen av reduktionsmedel; detta är dock inte alls nödvändigt fór att tillämpa uppfinningen.
Således, genom att mäta upp amplitudema fór NO x-halten under inkopplingsperioden, och före och eñer inkopplingsperioden, och ta hänsyn till det uppmätta flödet, kan således 536 173 ll ett beräknat värde för NOX-halten uppströms SCR-katalysatom bestämmas vilket värde bland annat kan användas fór att styra insprutningsanordningen.
Under tidsperioden då fórbikopplingen är inkopplad kommer ett flöde passera fórbikopplingen där NOx-halten är oförändrad, vilket utnyttjas fór att beräkna ett virtuellt värde fór NOX-halten i avgasema uppströms SCR-katalysatom (NOWS) baserat på mätvärden från NOx-sensom 22 och på värden fór massflödet upptagna under nämnda tidsintervall då fórbikopplingsledningen 30 var inkopplad, och på värden upptagna i tidsmässig anslutning till inkopplingen av iörbikopplingsledningen.
Föreliggande uppfinning är inte begränsad till ovan-beskrivna föredragna utfóringsforrner.
Olika alternativ, modifieringar och ekvivalenter kan användas. Ovan utföringsfonner skall därför inte betraktas som begränsande uppfinningens skyddsomíäng vilket definieras av de bifogade patentkraven.

Claims (9)

10 15 20 25 30 536 173 12 Patentkrav
1. l. Avgasefterbehandlingssystem (4) fór en fórbrärmingsmotor (2), innefattande en SCR-katalysator (10) (selektiv katalytisk reduktionskatalysator); en NOX-sensor (22) anpassad att bestämma halten av kväveoxider (NOX) i avgaser som strömmar ut ur nämnda SCR-katalysator (10) och att avge en mätsignal (NOXUT) i beroende av NOx-halten; en insprutningsanordning (12) anpassad att tillsätta ett reduktionsmedel till avgaserna som strömmar in i SCR-katalysatom (l0)', ett bearbetningsmedel (42) innefattande ett minne (44), varvid bearbetningsmedlet (42) är anordnat att mottaga mätsignalen flån NOx-sensom (22) och att generera en styrsignal (21) fór insprutningsanordningen (12), och en massflödesmätare (24) anordnad att mäta massflödet (F LTOT) fór avgasema uppströms SCR-katalysatom och att avge en massflödessignal (FLTOT) i beroende av uppmätt massflöde, k ä n n e t e c k n a d a v att avgasefierbehandlingssystemet (4) innefattar en fórbikopplingsledning (30) anpassad att under ett fórutbestämt tidsintervall leda en del av den totala mängden avgaser från en position uppströms SCR-katalysatom (10) förbi SCR- katalysatorn (10), och att dessa avgaser återfórs till avgasema som passerat SCR- katalysatom (10) i en position uppströms nämnda NOX-sensor (22), varvid bearbetningsmedlet (42) är anpassat att lagra NOX-värden (NOxi) från NOx-scnsorn (22) som uppmäts då fórbikopplingsledningen (30) är inkopplad med NOx-värdcn (NOxg) som uppmäts när den inte är inkopplad, och som uppmäts tidsmässigt i nära anslutning till inkopplingen, varvid bearbetningsmedlet (42) är anpassat att beräkna ett virtuellt värde (NOXUS) fór NOx-halten i avgasema uppströms SCR-katalysatom baserat på NOX1, NOxl, massflödet FLTOT och ett flöde F LBP genom fórbikopplingsledningen då denna är inkopplad.
2. Avgasefierbehandlingssystemet enligt krav l, varvid systemet innefattar en ventilanordning (32) anordnad i fórbikopplingsledningen (30), och att bearbetningsmedlet (42) är anpassad att avge en inkopplingssignal (31) för att styra inkopplingen av törbikopplingsledningen (3 0) genom att öppna och stänga ventilanordningen (32). 10 15 20 25 535 '173 13
3. Avgaseflerbehandlingssystemet enligt krav 1 eller 2, varvid nämnda tidsintervall då fórbikopplingen är inkopplad är kortare än 30 sekunder.
4. Avgasefierbehandlingssystemet enligt något av kraven l-3, varvid nämnda tidsintervall är kortare än 10 sekunder.
5. Avgaseflerbehandlingssystemet enligt något av kraven 1-4, varvid systemet innefattar en andra flödesmätare (33) anpassad att mäta nämnda flöde genom fórbikopplingen FLBP.
6. t Avgaseflerbehandlingssystemet enligt något av kraven 1-4, varvid nämnda flöde genom törbikopplingen FLBP beräknas baserat på FLTOT och fórbikopplingsledningens dimensioner.
7. Avgasefierbehandlingssystem enligt något av föregående krav, varvid nämnda bearbetningsmedel (42) är anpassad att generera nämnda styrsignal i beroende av NOX-U5.
8. Avgasefterbehandlingssystem enligt något av kraven 1-7, varvid fórbikopplingsledningen (30) kopplas in då FLTOT varit konstant under minst en förutbestämd tid.
9. Avgaseiterbehandlingssystem enligt något av kraven 1-8, varvid beräkningen av NOxm genomförs endast om värdena for NOX; tidsmässigt fóre och tidsmässigt efter inkopplingen av förbikopplingsledningen är väsentligen lika.
SE1250038A 2011-01-25 2012-01-23 System för kalibrering av en virtuell NOx-sensor i ett avgasefterbehandlingssystem för en förbränningsmotor SE536173C2 (sv)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1250038A SE536173C2 (sv) 2011-01-25 2012-01-23 System för kalibrering av en virtuell NOx-sensor i ett avgasefterbehandlingssystem för en förbränningsmotor

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1150046 2011-01-25
SE1250038A SE536173C2 (sv) 2011-01-25 2012-01-23 System för kalibrering av en virtuell NOx-sensor i ett avgasefterbehandlingssystem för en förbränningsmotor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE1250038A1 SE1250038A1 (sv) 2012-07-26
SE536173C2 true SE536173C2 (sv) 2013-06-11

Family

ID=46581047

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE1250038A SE536173C2 (sv) 2011-01-25 2012-01-23 System för kalibrering av en virtuell NOx-sensor i ett avgasefterbehandlingssystem för en förbränningsmotor

Country Status (2)

Country Link
SE (1) SE536173C2 (sv)
WO (1) WO2012102666A1 (sv)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9856818B2 (en) 2012-11-27 2018-01-02 Cummins Inc. Stabilized engine casting core assembly, method for making an engine body, and engine body formed thereby
CN204357543U (zh) * 2014-11-21 2015-05-27 康明斯排放处理公司 氮氧化物信号多路复用系统
CN112761761A (zh) * 2021-01-22 2021-05-07 中国船舶重工集团公司第七一一研究所 反应器、烟气处理系统及控制方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03124907A (ja) * 1989-10-09 1991-05-28 Mitsubishi Motors Corp 触媒活性状態判定装置付き排気ガス浄化システム
JP2003120399A (ja) * 2001-10-09 2003-04-23 Toyota Motor Corp ＮＯｘセンサ異常検出装置
US7721529B2 (en) * 2006-11-30 2010-05-25 Caterpillar Inc. Exhaust system providing in situ sensor calibration
US7707824B2 (en) * 2007-04-10 2010-05-04 Gm Global Technology Operations, Inc. Excess NH3 storage control for SCR catalysts
WO2010109946A1 (ja) * 2009-03-23 2010-09-30 ボッシュ株式会社 Ｎｏxセンサの合理性診断装置及び合理性診断方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012102666A1 (en) 2012-08-02
SE1250038A1 (sv) 2012-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9494096B2 (en) Method and apparatus for determining the efficiency of an exhaust gas purification device
US10690079B2 (en) Method for diagnosing and controlling ammonia oxidation in selective catalytic reduction devices
US9404405B2 (en) Abnormality diagnosis apparatus for exhaust gas purification apparatus
CN104334844A (zh) 内燃机的排气净化装置
KR20150024356A (ko) 차량용 배기 가스 후처리 시스템에서 유압 누출-방지성을 검사하기 위한 방법 및 장치
US9212587B2 (en) Exhaust throttle control for aftertreatment system thermal management
SE536409C2 (sv) Metod för övervakning och justering av ett avgasefterbehandlingssystem och avgasefterbehandlingssystem därför
EP2937534B1 (en) System for purifying exhaust of internal combustion engine
US9056278B2 (en) Exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine
SE536173C2 (sv) System för kalibrering av en virtuell NOx-sensor i ett avgasefterbehandlingssystem för en förbränningsmotor
US8883101B2 (en) Method for operating an exhaust gas system for an internal combustion engine
JP5913619B2 (ja) ディーゼルエンジン制御装置
US20140331654A1 (en) Particulate filter device monitoring system for an engine
US9556779B2 (en) Leak detection and mitigation in reductant delivery systems
US9938876B2 (en) Abnormality diagnosis device for exhaust gas purification apparatus in internal combustion engine
US8820058B2 (en) System, method, and apparatus for determining solid storage media quality for a NOx reductant
US10100696B2 (en) Method for operating an exhaust gas purification system connected to an internal combustion engine of a motor-vehicle comprising an SCR catalyst
US9366172B2 (en) Particulate filter device monitoring system for an internal combustion engine
SE533790C2 (sv) Förfarande och system för styrning av insprutningen av reduktionsmedel uppströms en SCR-katalysator
SE536845C2 (sv) Förfarande och system för att med hjälp av koncentrations- och/eller fraktionsjämförelser fastställa en sensorfunktion för en PM-sensor
SE1050534A1 (sv) Metod och system för adaption av en gassensor som är anordnad i en avgasledning
JP2010038022A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
BR112018006330B1 (pt) Método e sistema para uso ao corrigir suprimento de um aditivo para uma corrente de gás de exaustão
SE538383C2 (sv) Doseringssystem och metod för att övervaka mängden fluid somdoseras av doseringssystemet
KR20160015012A (ko) Lnt의 성능 유지를 위한 제어방법 및 이의 제어시스템

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed