SE540266C2 - Förfarande och system för att adaptera tillförsel av tillsatsmedel till en avgasström - Google Patents

Abstract

Föreliggande uppfinning hänför sig till ett förfarande för att korrigera tillförsel av ett första tillsatsmedel för reduktion av åtminstone en första i en avgasström förekommande substans (N0). Förfarandet innefattar att, vid nämnda korrigering:- påbörja en första ackumulering (N1) av en representation av nämnda första substans (N0, varvid nämnda första ackumulering (N1) av nämnda första substans (N0representerar en ackumulerad mängd av nämnda första substans (NOnedströms nämnda tillförsel av nämnda första tillsatsmedel;- fastställa huruvida ett första arbete (W1) har uträttats av nämnda förbränningsmotor (101) under ackumulering av nämnda första substans (NO;- avbryta nämnda första ackumulering av nämnda första substans (NOnär nämnda första arbete (W1) har uträttats av nämnda förbränningsmotor (101); och- korrigera tillförsel av nämnda första tillsatsmedel baserat på nämnda första ackumulering (N1) av nämnda första substans (NO).

Description

FÖRFARANDE OCH SYSTEM FÖR ATT ADAPTERA TILLFÖRSEL AV TILLSATSMEDEL TILL EN AVGASSTRÖM Uppfinningens område Föreliggande uppfinning hänför sig till avgasreningssystem, och i synnerhet till ett förfarande för att korrigera tillförsel av tillsatsmedel till en avgasström enligt ingressen till patentkrav 1. Uppfinningen avser även ett system och ett fordon, liksom även ett datorprogram och en datorprogramprodukt, vilka implementerar förfarandet enligt uppfinningen.

Uppfinningens bakgrund På grund av t.ex. ökade myndighetsintressen avseende föroreningar och luftkvalitet i t.ex. stadsområden har utsläppsstandarder och regler framtagits i många jurisdiktioner .

Dylika utsläppsstandarder utgör ofta kravuppsättningar vilka definierar acceptabla gränser för avgasutsläpp vid fordon utrustade med förbränningsmotorer. Exempelvis regleras ofta nivåer för utsläpp av kväveoxider (NOx), kolväten (HC), kolmonoxid (CO) och partiklar för de flesta typer av fordon i dessa standarder.

Oönskade utsläpp kan t.ex. reduceras genom att reducera bränsleförbrukning och/eller genom efterbehandling (rening) av de avgaser som orsakas av förbränningsmotorns förbränning.

Avgaser från en förbränningsmotor kan t.ex. efterbehandlas genom utnyttjande av en s.k. katalytisk reningsprocess. Det finns olika typer av katalysatorer, där olika typer kan erfordras för olika bränslen och/eller för rening av olika typer av avgaskomponenter, och beträffande åtminstone kväveoxider NOx(såsom t.ex. kväveoxid NO respektive kvävedioxid NO2) innefattar tunga fordon ofta en katalysator där ett tillsatsmedel tillförs den från förbränningsmotorns förbränning resulterande avgasströmmen för att reducera kväveoxider N0X(i huvudsak till kvävgas och vattenånga).

En vanligt förekommande typ av katalysator där tillsatsmedel tillförs utgörs av SCR (Selective Catalyst Reduktion)-katalysatorer. SCR-katalysatorer använder ammoniak (NH3), eller en sammansättning ur vilken ammoniak kan genereras/bildas, som tillsatsmedel för reduktion av mängden kväveoxider N0X.

Tillsatsmedlet insprutas i den från förbränningsmotorn resulterande avgasströmmen uppströms om katalysatorn.

Det till katalysatorn tillförda tillsatsmedlet absorberas (upplagras) i katalysatorn, varvid kväveoxider NOxi avgaserna reagerar med den i katalysatorn upplagrade ammoniaken.

Katalysatorns förmåga att upplagra tillsatsmedel varierar vanligtvis kraftigt med den i katalysatorn rådande temperaturen. Vid lägre temperaturer kan större mängder ammoniak upplagras, medan upplagringsförmågan vid högre temperaturer är lägre.

Vid tillförsel av tillsatsmedel är det viktigt att mängden tillfört tillsatsmedel inte blir alltför stor eller alltför liten. Det är således önskvärt att den tillförda mängden tillsatsmedel motsvarar en förväntad mängd tillsatsmedel.

Sammanfattning av uppfinningen Det är ett syfte med föreliggande uppfinning att tillhandahålla ett förfarande för att korrigera tillförsel av tillsatsmedel till en avgasström. Detta syfte uppnås med ett förfarande enligt patentkrav 1.

Föreliggande uppfinning hänför sig till ett förfarande för att korrigera tillförsel av ett första tillsatsmedel för behandling av en från förbränning i en förbränningsmotor resulterande avgasström, varvid nämnda första tillsatsmedel tillförs nämnda avgasström och varvid nämnda första tillsatsmedel utnyttjas för reduktion av åtminstone en första i nämnda avgasström förekommande substans. Förfarandet innefattar att, vid nämnda korrigering: - påbörja en första ackumulering av en representation av nämnda första substans, varvid nämnda första ackumulering av nämnda representation av nämnda första substans representerar en ackumulerad mängd av nämnda första substans nedströms nämnda tillförsel av nämnda första tillsatsmedel; - fastställa huruvida ett första arbete har uträttats av nämnda förbränningsmotor under ackumulering av nämnda första substans; - avbryta nämnda första ackumulering av nämnda första substans när nämnda första arbete har uträttats av nämnda förbränningsmotor; - korrigera tillförsel av nämnda första tillsatsmedel baserat på nämnda första ackumulering av nämnda första substans, - vidare innefattande att, innan nämnda första ackumulering av nämnda första substans påbörjas: - reducera tillförsel av nämnda första tillsatsmedel till nämnda avgasström.

Förekomst av åtminstone vissa substanser i en från förbränning resulterande avgasström kan reduceras genom tillförsel av tillsatsmedel till avgasströmmen, varvid tillsatsmedlet reagerar med en eller flera i avgasströmmen förekommande substanser för att därmed bilda mindre farliga substanser.

T.ex. erfordras tillförsel av tillsatsmedel för att reducera koncentrationen av kväveoxider NOxi avgaserna från förbränningsmotorn. Det är dock viktigt att tillsatsmedlet tillförs i rätt proportioner i förhållande till den/de substanser som ska reduceras. Om en alltför liten mängd tillsatsmedel tillförs i förhållande till förekomsten i avgasströmmen av den substans som ska reduceras kommer fortfarande ett oönskat överskott av substansen att råda, och därmed att släppas ut i fordonets omgivning med risk för att tillåtna gränsvärden överskrids.

Omvänt, om det tillförs en alltför stor mängd tillsatsmedel i förhållande till förekomsten av den substans som ska reduceras finns det istället en risk för att andra, via tillsatsmedlet tillförda, oönskade substanser släpps ut i omgivningen.

Risken för oönskade utsläpp kan minskas genom att adaptera tillförseln av tillsatsmedel, dvs. fastställa huruvida tillförd mängd faktiskt motsvarar förväntad mängd tillfört tillsatsmedel och vid behov korrigera tillförseln av tillsatsmedel. Såsom förklaras nedan reduceras dock normalt tillförseln av tillsatsmedel vid dylik adaption, med förhöjda utsläpp som följd, varvid tillgänglig adaptionstid kan vara begränsad.

Föreliggande uppfinning tillhandahåller ett förfarande som på ett effektivt sätt tillvaratar tillgänglig adaptionstid och som dessutom inte utnyttjar längre tid än nödvändigt. Detta åstadkoms genom att ackumulera nämnda första substans under en tidsperiod under vilken förbränningsmotorn utför ett första arbete, dvs. när ett visst arbete har utförts under pågående ackumulering. Detta har fördelen att hela adaptionstiden kan utnyttjas, och genom att säkerställa att ett visst arbete utförs av förbränningsmotorn kan det säkerställas att en representativ adaption erhålls.

Nämnda ackumulering kan utföras genom utnyttjande av signaler avgivna av en nedströms nämnda tillförsel av nämnda första tillsatsmedel anordnad sensor. När nämnda första substans utgörs av kväveoxider N0Xkan nämnda första sensor utgöras av en ???-sensor.

Såsom inses utgör ackumulering av nämnda första substans enligt uppfinningen en ackumulering av den mängd av nämnda första substans som passerar med avgasströmmen vid den position där ackumulering utförs. Ackumuleringen utgör således ingen fysisk uppsamling av nämnda första substans.

Vidare utgör nämnda representation av nämnda första substans någon tillämplig representation av förekomsten av nämnda första substans i avgasströmmen, såsom en medelst sensorsignaler bestämd mängd eller en medelst en beräkningsmodell estimerad mängd.

Nämnda första ackumulering av nämnda första substans kan vara anordnad att jämföras med en andra mängd, varvid nämnda andra mängd kan representera en förekomst av nämnda första substans i nämnda avgasström uppströms nämnda tillförsel av nämnda första tillsatsmedel. Tillförsel av nämnda första tillsatsmedel kan sedan korrigeras baserat på nämnda jämförelse.

Nämnda jämförelse kan utföras genom att fastställa ett förhållande mellan nämnda första ackumulering och nämnda andra mängd, och jämföra nämnda fastställda förhållande med ett första förhållande. Tillförsel av nämnda första tillsatsmedel kan sedan korrigeras baserat på nämnda jämförelse. Denna korrigering kan t.ex. utgöras av att fastställa en korrektionsfaktor som tillämpas på tillförseln av tillsatsmedel, där således t.ex. den insprutning som ska utföras multipliceras med korrektionsfaktorn, varvid insprutad mängd kan ökas eller minskas i beroende av korrektionsfaktorns storlek.

Nämnda andra mängd kan t.ex. vara anordnad att fastställas genom utnyttjande av en uppströms nämnda tillförsel av nämnda första tillsatsmedel anordnad sensor, varvid nämnda andra mängd kan utgöra en ackumulering av nämnda första substans uppströms nämnda tillförsel av nämnda tillsatsmedel, eller genom utnyttjande av en beräkningsmodell representerande förväntad förekomst av nämnda första substans baserat på utfört arbete av nämnda förbränningsmotor, varvid således en ackumulering kan utföras genom utnyttjande av nämnda beräkningsmodell.

Enligt en utföringsform kan tillförsel av nämnda första tillsatsmedel till nämnda avgasström reduceras innan ackumulering av nämnda första substans påbörjas, t.ex. till någon tillämplig omvandlingsgrad avseende reduktion av nämnda första substans, varvid ackumulering av nämnda första substans kan påbörjas en första tid efter det att nämnda tillförsel av nämnda första tillsatsmedel har reducerats, eller efter att något tillämpligt arbete har uträttats av nämnda förbränningsmotor sedan reduktion av nämnda tillförsel av nämnda första tillsatsmedel påbörjades. Detta har fördelen att det kan säkerställas att t.ex. i en katalysator upplagrad reaktionssubstans, tillförd medelst nämnda tillsatsmedel, kan reduceras innan ackumulering påbörjas för att därmed säkerställa att upplagrad reaktionssubstans inte felaktigt påverkar estimering enligt uppfinningen.

Nämnda första tillsatsmedel kan vara anordnat att tillföras uppströms en första katalysator, såsom t.ex. en SCR-katalysator, och varvid nämnda ackumulering av nämnda första mängd av nämnda första substans utgörs av en ackumulering av nämnda första substans nedströms nämnda första katalysator.

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. 1A visar en drivlina i ett fordon vid vilket föreliggande uppfinning med fördel kan användas.

Fig. 1B visar en styrenhet 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 ett exempel på omvandlingsgradens förändring med tillfört tillsatsmedel vid omvandling av en substans .

Fig. 4 visar ett exempel på hur omvandlingsgraden kan förändras med tiden vid adaption av tillförsel av tillsatsmedel .

Fig. 5 visar schematiskt ett exempelförfarande enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning.

Fig. 6 visar ett exempel på omvandlingsgradens förändring med tiden för en adaption enligt föreliggande uppfinning.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer Föreliggande uppfinning kommer i det följande att exemplifieras för ett fordon. Uppfinningen är dock tillämplig även vid andra typer av transportmedel, såsom vid luftfarkoster respektive vattenfarkoster, så länge som ett tillsatsmedel tillförs en från förbränning resulterande avgasström.

Vidare tillämpas i föreliggande beskrivning och bifogade patentkrav uttrycket "substans", vilket åtminstone i föreliggande beskrivning och bifogade patentkrav inbegriper kemiska föreningar.

Fig. 1A visar schematiskt en drivlina i ett fordon 100 enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning. Det i fig. 1A schematiskt visade fordonet 100 innefattar en drivlina med en förbränningsmotor 101, vilken på ett sedvanligt sätt, via en på förbränningsmotorn 101 utgående axel, vanligtvis via ett svänghjul 102, är förbunden med en växellåda 103 via en koppling 106. Förbränningsmotorn 101 styrs av fordonets 100 styrsystem via en motorstyrenhet 115. Likaså styrs, i föreliggande exempel, koppling 106 respektive växellåda av en styrenhet 116.

Vidare driver en från växellådan 103 utgående axel 107 drivhjul 113, 114 via en slutväxel 108, såsom t.ex. en sedvanlig differential, samt drivaxlar 104, 105 förbundna med nämnda slutväxel 108. Fig. 1A visar således en drivlina av en viss typ, men uppfinningen är tillämplig vid samtliga typer av drivlinor, och även vid t.ex. hybridfordon. Det visade fordonet innefattar även ett efterbehandlingssystem 130 för efterbehandling (rening) av de vid förbränning i förbränningsmotorn resulterande avgaserna.

Efterbehandlingssystemets funktioner styrs av en styrenhet 131.

Efterbehandlingssystemet kan vara av olika typ, och enligt den visade utföringsformen utförs tillförsel av tillsatsmedel till en katalytisk avgasreningsprocess. Ett exempel på ett efterbehandlingssystem vid vilket föreliggande uppfinning kan tillämpas visas mer i detalj i fig. 2, och i den visade exempelutföringsformen inkluderar efterbehandlingssystemet en SCR (Selective Catalytic Reduction) -katalysator 201.

Efterbehandlingssystemet kan även innefatta ytterligare ickevisade komponenter, såsom t.ex. ytterligare katalysatorer och/eller partikelfilter, vilka kan vara anordnade uppoch/eller nedströms om SCR-katalysatorn 201.

Såsom har nämnts ovan erfordras tillförsel av ett tillsatsmedel vid reduktion av koncentrationen av kväveoxider NOxi avgaserna från förbränningsmotorn genom utnyttjande av en SCR-katalysator . Detta tillsatsmedel är ofta ureabaserat, och kan t.ex. bestå av AdBlue, vilket i princip utgörs av urea utblandat med vatten. Urea bildar ammoniak vid uppvärmning. Alternativt kan annat tillämpligt tillsatsmedel användas.

I fig. 2 visas, förutom nämnda katalysator 201, en ureatank 202, vilken är förbunden med ett ureadoseringssystem (UDS) 203.

Ureadoseringssystemet 203 innefattar eller styrs av en UDS-styrenhet 204, vilken genererar styrsignaler för styrning av tillförsel av tillsatsmedel så att önskad mängd insprutas i den av förbränningen i förbränningsmotorns 101 cylindrar resulterande avgasströmmen 119 från tanken 202 med hjälp av ett insprutningsmunstycke 205 uppströms om katalysatorn 201.

Allmänt finns ureadoseringssystem väl beskrivna i den kända tekniken, och exakt hur insprutning av tillsatsmedel sker beskrivs därför inte närmare här, utan föreliggande uppfinning avser ett förfarande för att adaptera tillförsel av tillsatsmedel i syfte att säkerställa att tillförd mängd tillsatsmedel motsvarar en förväntad mängd tillsatsmedel, och i synnerhet tillhandahåller föreliggande uppfinning ett förfarande som bättre utnyttjar tillgänglig adaptionstid. Ett exempelförfarande 500 enligt föreliggande uppfinning visas i fig. 5 och beskrivs nedan, där förfarandet enligt uppfinningen kan vara anordnat att utföras av någon tillämplig styrenhet.

Allmänt består styrsystem i fordon av ett kommunikationsbussystem bestående av en eller flera kommunikationsbussar för att sammankoppla ett antal elektroniska styrenheter (ECU:er), eller controllers, och olika på fordonet 100 anordnade komponenter. Ett dylikt styrsystem kan således innefatta ett stort antal styrenheter, och ansvaret för en specifik funktion kan vara uppdelat på fler än en styrenhet.

För enkelhetens skull visas, förutom den i fig. 2 visade styrenheten 204, i fig. 1A endast tre ytterligare elektroniska styrenheter 115, 116, 131. Förfarandet enligt föreliggande uppfinning kan alltså vara anordnat att utföras av någon tillämplig i fordonets 100 styrsystem förekommande styrenhet, såsom t.ex. UDS-styrenheten 204 eller styrenheten 131 som allmänt ansvarar för efterbehandlingssystemets 130 funktion, alternativt vara uppdelad på flera vid fordonet 100 förekommande styrenheter.

Styrenheter av den visade typen är normalt anordnade att ta emot sensorsignaler från olika delar av fordonet, t.ex. från växellåda, motor, koppling och/eller andra styrenheter eller komponenter på fordonet. De styrenhetgenererade styrsignalerna är normalt beroende både av signaler från andra styrenheter och signaler från komponenter. T.ex. kommer styrenhetens 204 styrning av tillförsel av tillsatsmedel till avgasströmmen 119 att t.ex. bero av information som t.ex. mottas från en eller flera ytterligare styrenheter. T.ex. kan styrningen vara åtminstone delvis baserad på information från den styrenhet 115 som ansvarar för förbränningsmotorns 101 funktion.

Styrenheterna kan vidare vara anordnade att avge styrsignaler till olika delar och komponenter av fordonet, såsom t.ex. organ för styrning av insprutningsmunstycket 205. Föreliggande uppfinning kan alltså implementeras i godtycklig av ovanstående styrenheter, eller i någon annan tillämplig styrenhet i fordonets styrsystem.

Vidare styrs styrenheternas styrning av olika funktioner ofta av programmerade instruktioner. Dessa programmerade instruktioner utgörs typiskt av ett datorprogram, vilket när det exekveras i styrenheten åstadkommer att styrenheten utför önskad styrning, såsom för styrning av de olika i fordonet förekommande funktionerna, och även för att utföra förfarandesteg enligt föreliggande uppfinning.

Datorprogrammet utgör vanligtvis del av en datorprogramprodukt, där datorprogramprodukten innefattar ett tillämpligt lagringsmedium 121 (se fig. 1B) med datorprogrammet lagrat på nämnda lagringsmedium 121.

Datorprogrammet kan vara icke-flyktigt lagrat på nämnda lagringsmedium. Nämnda digitala lagringsmedium 121 kan t.ex. utgöras av någon ur gruppen: ROM (Read-Only Memory), PROM (Programmable Read-Only Memory), EPROM (Erasable PROM), Flashminne, EEPROM (Electrically Erasable PROM), en hårddiskenhet, etc., och vara anordnat i eller i förbindelse med styrenheten, varvid datorprogrammet exekveras av styrenheten. Genom att ändra datorprogrammets instruktioner kan således fordonets uppträdande i en specifik situation anpassas.

En exempelstyrenhet (UDS-styrenheten 204) visas schematiskt i fig. 1B, varvid styrenheten i sin tur kan innefatta en beräkningsenhet 120, vilken kan utgöras av t.ex. 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 120 är förbunden med en minnesenhet 121, vilken tillhandahåller beräkningsenheten 120 t.ex. den lagrade programkoden och/eller den lagrade data beräkningsenheten 120 behöver för att kunna utföra beräkningar, t.ex. för att fastställa huruvida en felkod ska aktiveras. Beräkningsenheten 120 är även anordnad att lagra del- eller slutresultat av beräkningar i minnesenheten 121.

Vidare är styrenheten försedd med anordningar 122, 123, 124, 125 för mottagande respektive sändande av in- respektive utsignaler. Dessa in- respektive utsignaler kan innehålla vågformer, pulser, eller andra attribut, vilka av anordningarna 122, 125 för mottagande av insignaler kan detekteras som information för behandling av beräkningsenheten 120. Anordningarna 123, 124 för sändande av utsignaler är anordnade att omvandla beräkningsresultat från beräkningsenheten 120 till utsignaler för överföring 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-bus (Controller Area Network bus), en MOST-bus (Media Oriented Systems Transport), eller någon annan busskonfiguration; eller en trådlös anslutning.

Såsom har nämnts ovan är SCR-katalysatorn 201 för sin funktion beroende av tillgång till tillämplig substans med vilken önskad reduktion kan utföras, såsom t.ex. ammoniak NH3, vilket enligt ovan kan tillföras genom tillförsel av tillämpligt tillsatsmedel. Vid reduceringen av kväveoxider NOxi SCR-katalysatorn är det viktigt att kväveoxid NOxrespektive ammoniak NH3tillförs i rätt proportioner i förhållande till varandra. Om en alltför liten mängd ammoniak NH3tillförs SCR-katalysatorn i förhållande till förekomsten av kväveoxider N0Xi avgasströmmen kommer ett överskott av kväveoxider N0Xatt råda efter SCR-katalysatorn 201. Kväveoxidutsläpp är, såsom har nämnts, reglerat i lag där gränsvärden som inte får överskridas förekommer. En alltför liten mängd tillgänglig ammoniak NH3medför således risk för att kväveoxider NOxinte reduceras i önskad utsträckning, varvid gränsvärden med avseende på kväveoxider NOxkan överskridas.

Omvänt, om det tillförs en alltför stor mängd ammoniak NH3i förhållande till mängden kväveoxider NOxi avgasströmmen kommer ett överskott på ammoniak att råda efter SCR-katalysatorn och därmed också släppas ut i fordonets 100 omgivning. Ammoniak NH3utgörs av ett starkt luktande och dessutom skadligt ämne som även detta ofta är reglerat i lag med avseende på utsläpp, varför ammoniaköverskott inte heller är önskvärt.

Det är således önskvärt att tillförseln av ammoniak NH3regleras på ett sådant sätt att en så liten förekomst som möjligt av kväveoxid NOxoch/eller ammoniak NH3råder när avgasströmmen utsläpps i fordonets 100 omgivning. Av denna anledning utförs adaptioner av tillförseln av tillsatsmedel för att säkerställa att en förväntad mängd tillsatsmedel också faktiskt tillförs avgasströmmen.

Vid denna adaption, och även för allmän bestämning av förekomsten av kväveoxider i avgasströmmen nedströms SCR-katalysatorn, kan en nedströms SCR-katalysatorn 201 anordnad NOx-sensor 208 (se fig. 2) användas. NOx-sensorn 208 är dock vanligtvis korskänslig för ammoniak NH3, vilket innebär att avgivna sensorsignaler representerar den sammanlagda förekomsten av kväveoxider NOxrespektive ammoniak NH3. Detta betyder att i de fall NOx-sensorn 208 påvisar ett förhöjt värde går det inte att enbart baserat på avgivna signaler avgöra huruvida orsaken till att värdet är förhöjt är att doseringen av ammoniak är alltför hög, varvid andelen ammoniak nedströms SCR-katalysatorn 201 därmed också är alltför hög, eller huruvida doseringen av ammoniak är alltför låg och andelen kvarvarande kväveoxider NOxnedströms SCR-katalysatorn 201 därmed är alltför hög.

I syfte att undvika dylik osäkerhet tillämpas därför vid adaption vanligtvis ett förfarande där NOx-omvandlingen reduceras, dvs. tillförseln av tillsatsmedel minskas till en nivå där det kan säkerställas att fullständig NOx-omvandling inte kommer att råda, och att ett överskott av kväveoxider NOxi avgasströmmen därmed säkert kommer att råda.

Detta åskådliggörs i fig. 3, där en kurva 305 över NOx-omvandlingen som funktion av tillfört tillsatsmedel visas. X-axeln visar ammoniak-kväveoxidförhållande (ANR), vilket utgörs av Image available on "Original document" dvs. mängden (halten) ammoniak NH3dividerat med "råNOx". "råNOx" utgör den obehandlade mängden (halten) kväveoxid NOxuppströms SCR-katalysatorn 201. Mängden/halten råNOxkan fastställas med en uppströms SCR-katalysatorn 201, och företrädesvis uppströms den position vid vilken tillsatsmedel tillförs till nämnda efterbehandlingssystem, anordnad NOx-sensor 207. Det åtgår allmänt en mol ammoniak NH3för reduktion av en mol kväveoxider NOx, varför således fullständig (100%) omvandling, dvs. fullständig reducering av kväveoxider NOx, idealt erhålls vid ett förhållande ANR = 1, såsom också visas i figuren. Vid reduktionen reagerar ammoniak och kväveoxider med varandra för att i huvudsak bilda kvävgas och vattenånga. Således tillsätts idealt samma mängd ammoniak som mängden kväveoxider NOxi avgasströmmen. Således råder till vänster om ANR=1 i fig. 3 ett underskott på ammoniak, medan ett överskott på ammoniak råder till höger om ANR=1.

I fig. 3 representerar y-axeln omvandlingsgrad i procent, vilken t.ex. kan uttryckas, i procent, som: Image available on "Original document" där tpNOxrepresenterar "tailpipe"-NOx, dvs. kväveoxidförekomsten när avgasströmmen släpps ut i fordonets omgivning, fastställt med NOx-sensorn 208.

Såsom kan ses i fig. 3 kan en och samma, genom utnyttjande av NOx-sensorerna 207, 208 estimerade, omvandlingsgrad erhållas för två olika faktiska förhållanden beroende på NOx-sensorernas korskänslighet för ammoniak NH3. Detta exemplifieras i fig. 3 för ca. 90% omvandlingsgrad med punkterna 301 respektive 302. Ju närmare omvandlingen ligger maximal (100%) omvandling, desto närmare varandra kommer dessa punkter att vara, och om omvandlingsgraden är hög kan det vara svårt att säkert veta om doseringen faktiskt ligger på punkten 301, varvid en höjning av mängden tillfört tillsatsmedel bör utföras, eller om omvandlingen i praktiken ligger vid punkten 302 med följden att mängden tillfört tillsatsmedel istället bör minskas.

Av denna anledning kan vid adaption omvandlingsgraden sänkas till en omvandlingsgrad där det säkert, eller med mycket stor sannolikhet, råder ett underskott på ammoniak NH3. Detta åskådliggörs med punkten 303, vilken i detta exempel representerar ca. 80% omvandlingsgrad. Om det vid en sådan situation konstateras att den förväntade omvandlingsgraden i praktiken understiger (eller överstiger) förväntad omvandlingsgrad, t.ex. genom att den estimerade omvandlingsgraden ligger vid punkten 304 istället för förväntad punkt 303, kan tillförseln av tillsatsmedel justeras (i detta fall höjas) så att förväntad omvandling erhålls genom att omvandlingen förmås att följa kurvan 305 istället för 306.

Genom att förfara på detta sätt går det således att adaptera tillförseln av tillsatsmedel utan, eller åtminstone med reducerad, risk för att överskottsammoniak påverkar resultatet. Dylik adaption har dock nackdelen att sänkningen av omvandlingsgrad ofrånkomligen medför förhöjda utsläpp av kväveoxider NOx. Detta medför i sin tur att adaption på grund av de förhöjda utsläppen inte kan utföras hur ofta som helst, och adaptionsmöjligheterna kan även vara myndighetsreglerade.

Såsom är känt framförs fordon vanligtvis under mycket varierande förhållanden, med följd att förbränningsmotorn arbetar transient och icke-stationärt. Detta medför i sin tur svårigheter vid adaption då stora variationer i den estimerade omvandlingsgraden kommer att uppträda. I fig. 4 visas ett exempel på hur den estimerade omvandlingen kan variera med tiden t när förbränningsmotorn 101 arbetar transient. Linjen 401 representerar det önskade börvärdet 80% vid adaptionen, den heldragna linjen 402 representerar estimerade börvärden och den streckade linjen 403 representerar medelvärdet av estimeringen, således utgörandes av punkten 304 i fig. 3.

Eftersom förbränningsmotorns 101 effekt kan variera stort under adaptionen kan det vara svårt att erhålla tillförlitliga värden. T.ex. kan det vara önskvärt att förbränningsmotorns 101 avgivna effekt åtminstone uppgår till något tillämpligt värde, varvid endast delar av den i fig. 4 visade estimeringen kan anses vara representativ och därmed tillämplig för faktisk användning vid adaptionen. Detta medför att adaptionen kan ta mycket lång tid t.ex. i fall när längre perioder med låg förbränningsmotorbelastning uppträder under adaptionen och som därmed inte räknas med.

Föreliggande uppfinning tillhandahåller ett förfarande som bättre utnyttjar tillgänglig adaptionstid, och enligt ovan visar fig. 5 ett exempelförfarande 500 enligt föreliggande uppfinning. Förfarandet börjar i steg 501 där det fastställs huruvida adaption skall utföras. När så är fallet övergår förfarandet till steg 502. Adaptionen kan t.ex. vara anordnad att utföras med tillämpliga intervall, eller när NOx-sensorn 208 avger värden som indikerar att adaption bör utföras, eller av annan tillämplig anledning.

I steg 502 reduceras omvandlingsgraden till en första omvandlingsgrad OMV1, vilken kan utgöras av någon tillämplig omvandlingsgrad, såsom t.ex. 80% enligt ovanstående exempel, eller annan tillämplig omvandlingsgrad. Förfarandet fortsätter sedan till steg 503, där det fastställs huruvida omställning till nämnda första omvandlingsgrad OMV1 har utförts. Allmänt gäller att en viss tröghet råder i systemet, t.ex. på grund av upplagrad ammoniak NH3i SCR-katalysatorn 201. Det kan därför ta en viss tid innan upplagrad/inlagrad ammoniak NH3har förbrukats och omvandlingsgraden därmed faktiskt har reducerats. Denna reduktion kan antas ta en viss tid men enligt föreliggande utföringsform fastställs istället huruvida ett arbete W2 har utförts av förbränningsmotorn 101 sedan reduktion av omvandlingsgraden till nämnda första omvandlingsgrad begärdes. T.ex. kan detta arbete utgöras av ett arbete som förväntas reducera inlagrad ammoniak NH3i önskad utsträckning.

Detta åskådliggörs i figur 6, där adaptionsförfarandet enligt föreliggande exempel visas. Fram till tiden T1framförs fordonet 100 med någon tillämplig förväntad omvandlingsgrad, såsom t.ex. 95%. Vid adaption påbörjas sedan vid tiden T1sänkning av börvärdet för kväveoxidomvandlingen till OMV1 (såsom t.ex. till 80%). Med start från tiden T1tillämpas således en "insvängningstid" för att t.ex. ammoniak inlagrat i SCR-katalysatorn 201 skall reduceras i önskad utsträckning, och där denna insvängningstid alltså enligt en utföringsform utgörs av ett av förbränningsmotorn 101 uträttat arbete. Den faktiska tid insvängningsförloppet tar, tiden fram till tiden T2i fig. 6, kan således variera från gång till annan i beroende av förbränningsmotorns 101 rådande belastning och därmed den mängd kväveoxider som genereras per tidsenhet.

I steg 503 fastställs således huruvida ett önskat arbete W2 har utförts av förbränningsmotorn 101, och så länge som så inte är fallet kvarstår förfarandet i steg 503, medan förfarandet fortsätter till steg 504 när önskat arbete W2 har uträttats vid tiden T2i fig. 6. Detta arbete W2 kan estimeras på godtyckligt tillämpligt sätt, och vanligtvis finns i fordonets 100 styrsystem väl fungerande funktioner för att estimera det arbete som utförs av förbränningsmotorn 101.

Arbetet kan t.ex. representeras av ett arbete uttryckt i kilowattimmar (kWh) eller annan tillämplig enhet alternativt t.ex. representeras av en till förbränningsmotorn 101 tillförd bränslemängd, såsom t.ex. en viss volym och/eller vikt, eller ett beräknat energiinnehåll för tillfört bränsle. Enligt en utföringsform tillämpas istället en insvängningstid som utgörs av någon tillämplig tid som således inte behöver vara styrd av förbränningsmotorns arbete.

I steg 504 påbörjas sedan själva adaptionen, vilken utförs under tiden T2-T3i fig. 6, genom att sätta en första N1respektive en andra N2variabel till noll, där dessa variabler N1respektive N2representerar ackumulerade kväveoxidmängder efter respektive före SCR-katalysatorn 201, dvs. tpNOx ack , respektive rawNOx ac,k. Likaså kan en variabel representerande genererat förbränningsmotorarbete sättas till noll. NOxsensorerna 207, 208 avger en i avgasflödet förekommande NOx-halt, och genom utnyttjande av denna NOx-halt tillsammans med avgasströmmens flöde, vilket kan fastställas på tillämpligt sätt såsom t.ex. medelst en flödesmätare, kan faktisk mängd kväveoxid NOxfastställas. Nämnda mängder kväveoxid N1respektive N2ackumuleras kontinuerligt så länge som det i steg 505 fastställs att ett arbete W1, vilket t.ex. kan utgöras av ett jämfört med arbetet W2 ovan större arbete, ännu inte har utförts av fordonets 100 förbränningsmotor 101 sedan ackumulering av kväveoxider NOxpåbörjades. Så länge som önskat arbete W1 sedan ackumuleringen påbörjades således inte har utförts ackumuleras mängden kväveoxider NOxföre respektive efter SCR-katalysatorn 201.

När sedan önskat arbete W1 under pågående ackumulering har utförts avbryts ackumuleringen av kväveoxid och förfarandet fortsätter till steg 506, där NOx-omvandlingen estimeras, vilket t.ex. kan utföras enligt ekv. 1 ovan eller genom utnyttjande av en motsvarande ekvation. T.ex. kan omvandlingsgraden skrivas som (i detta exempel ej uttryckt i procent): Image available on "Original document" I steg 507 fastställs sedan huruvida korrigering av tillförseln av tillsatsmedel skall utföras och om så inte är fallet, t.ex. för att estimerad omvandlingsgrad motsvarar önskad omvandlingsgrad, avslutas förfarandet i steg 509 medan annars tillförseln av tillsatsmedel korrigeras i steg 508 innan förfarandet avslutas i steg 509. Denna korrigering kan t.ex. fastställas som en korrektionsfaktor, vilken t.ex. kan skrivas som Image available on "Original document" dvs. hörvärdet för omvandlingsgraden dividerat med den vid adaptionen estimerade omvandlingsgraden. När ackumuleringen av kväveoxid N0Xhar avslutats vid tiden T3 i fig. 6 kan börvärdet för reducering av kväveoxider N0Xåterställas, t.ex. i något tillämpligt av stegen 506-509, till det före adaptionen rådande hörvärdet, eller annat tillämpligt börvärde.

Föreliggande uppfinning har fördelen att adaptionen kan pågå kontinuerligt, och genom att utföra estimeringen för ett visst arbete kan adaptionen pågå kontinuerligt oavsett om förbränningsmotorn 101 för tillfället avger en hög eller låg effekt. Den tid adaptionen tar, tiden mellan T2-T3 i fig. 6, kommer således att variera från gång till annan, där adaption under låg förbränningsmotorbelastning kommer att ta en längre tid eftersom det kommer att ta en längre tid innan önskad mängd kväveoxider har ackumulerats.

Under adaptionen kommer estimerad omvandlingsgrad att variera, t.ex. enligt kurvan 601 i fig. 6, och såsom framgår kommer estimeringen av omvandlingsgraden inte att konstant ligga på önskade t.ex. 80% utan kan variera markant för olika tidpunkter. Enligt föreliggande uppfinning erhålls dock ett rättvisande medelvärde eftersom förbränningsmotorns arbete tas med i beräkningen. Enligt känd teknik, däremot, finns det risk för att t.ex. mätning vid punkter såsom t.ex. 602 eller 603 i fig. 6 får stort genomslag på estimerat omvandlingsförhållande, med stor risk för att felaktig omvandlingsgrad fastställs och därmed felaktig justering av tillförseln av tillsatsmedel utförs eftersom förbränningsmotorns arbete kan variera stort med följden att t.ex. omvandlingsgrad vid låg belastning får omotiverat stort genomslag. Detta undviks enligt föreliggande uppfinning.

Föreliggande uppfinning tillhandhåller således ett förfarande som medger en god adaption av tillförseln av tillsatsmedel, varvid också önskad omvandling av kväveoxider N0Xmed större sannolikhet kan erhållas. Uppfinningen medför således en väsentligt förbättrad noggrannhet vid adaption jämfört med tidigare kända lösningar. Enligt föreliggande uppfinning erhålls också ett förfarande där tillgänglig adaptionstid nyttjas optimalt eftersom hela tiden utnyttjas och adaptionen kan avbrytas så fort önskat arbete har uträttats.

Föreliggande uppfinning har ovan beskrivits i anknytning till reduktion av kväveoxid NOx, men såsom inses av fackmannen är uppfinningen lika tillämplig vid reduktion av godtycklig substans där omvandling sker genom utnyttjande av ett tillfört tillsatsmedel. Tillförseln av tillsatsmedel följer allmänt någon tillämplig kurva, där denna kurva kan vara uppmätt i motorprovcell med mycket noggranna sensorer, och där mängden tillfört tillsatsmedel styrs t.ex. baserat på den mängd kväveoxider NOxsom indikeras av den uppströms SCR-katalysatorn anordnade NOx-sensorn. Föreliggande uppfinning tillhandahåller således en kompensationsfaktor för att kompensera avvikelser från denna kurva.

Vidare kan börvärdet enligt det uppfinningsenliga förfarandet vara anordnat att varieras under pågående adaption.

Anledningen till detta kan t.ex. vara att SCR-katalysatorns förmåga att omvandla kväveoxid NOxkan variera med olika förhållanden. T.ex. medför en låg katalysatortemperatur att en mindre mängd kväveoxider NOxkan reduceras, medan omvänt en hög katalysatortemperatur medför att en större mängd kväveoxider NOxkan reduceras. Avgasströmmens flöde påverkar också den av avgasströmmen upplevda storleken av katalysatorn.

Vid beräkning av omvandlingsfaktorn vid adaption tillämpas ovan en ackumulering av kväveoxider N0Xuppströms katalysatorn. Denna ackumulering kan enligt en utföringsform ersättas med en beräknad mängd, där mängden kan beräknas baserat på någon tillämplig modell av förbränningsmotorn och t.ex. den mängd bränsle som tillförs förbränningsmotorn. Enligt denna utföringsform erfordras således inte den i fig. 2 visade ???-sensorn 207.

Föreliggande uppfinning har ovan exemplifierats i anknytning till fordon. Uppfinningen är dock även tillämplig vid godtyckliga transportmedel såsom luft- eller vattenfarkoster och även vid industriinstallationer där ett styrsystem används för styrning av förekommande funktioner, och där parametrar avseende fysiska förhållanden för den enhet som kontrolleras av styrsystemet kan fastställas.

Ytterligare utföringsformer av förfarandet och systemet enligt uppfinningen återfinns i de bilagda patentkraven. Det skall också noteras att systemet kan modifieras enligt olika utföringsformer av förfarandet enligt uppfinningen (och vice versa) och att föreliggande uppfinning alltså inte på något vis är begränsad till ovan beskrivna utföringsformer av förfarandet enligt uppfinningen, utan avser och innefattar alla utföringsformer inom de bifogade självständiga kravens skyddsomfång.

T.ex. är föreliggande uppfinning tillämplig för adaption av samtliga nu kända och även framtida tillsatsmedel som tillförs avgasströmmen för reduktion av någon i avgasströmmen förekommande substans. Likaså är uppfinningen enligt ovan lika tillämplig oavsett vilken substans i avgasströmmen som reduceras. Uppfinningen är således inte på något sätt begränsad till reduktion av kväveoxider, eller tillsatsmedel ur vilka ammoniak bildas.

Claims (18)

Patentkrav

1. Förfarande för att korrigera tillförsel av ett första tillsatsmedel för behandling av en från förbränning i en förbränningsmotor (101) resulterande avgasström, varvid nämnda första tillsatsmedel tillförs nämnda avgasström och varvid nämnda första tillsatsmedel utnyttjas för reduktion av åtminstone en första i nämnda avgasström förekommande substans (NOx), kännetecknat av att förfarandet innefattar att, vid nämnda korrigering: - påbörja en första ackumulering (N1) av en representation av nämnda första substans (NOx), varvid nämnda första ackumulering (N1) av nämnda representation av nämnda första substans (NOx)representerar en ackumulerad mängd av nämnda första substans (NOx)nedströms nämnda tillförsel av nämnda första tillsatsmedel ; - fastställa huruvida ett första arbete (W1) har uträttats av nämnda förbränningsmotor (101) under ackumulering av nämnda första substans (NOx); - avbryta nämnda första ackumulering av nämnda första substans (NOx)när nämnda första arbete (W1) har uträttats av nämnda förbränningsmotor (101); - korrigera tillförsel av nämnda första tillsatsmedel baserat på nämnda första ackumulering (N1) av nämnda första substans (NOx), - vidare innefattande att, innan nämnda första ackumulering av nämnda första substans (NOx)påbörjas: - reducera tillförsel av nämnda första tillsatsmedel till nämnda avgasström.

2. Förfarande enligt krav 1, vidare innefattande att: - nyttja signaler avgivna av en nedströms nämnda tillförsel av nämnda första tillsatsmedel anordnad första sensor vid nämnda första ackumulering (N1) av nämnda första substans (N0X).

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, varvid nämnda första ackumulering (N1) av nämnda första substans (N0X)utgör en ackumulering av den mängd av nämnda första substans (N0X)som passerar med nämnda avgasström.

4. Förfarande enligt något av kraven 1-3, vidare innefattande att: - jämföra nämnda första ackumulering (N1) av nämnda första substans (NOx)med en andra mängd (N2), och - korrigera tillförsel av nämnda första tillsatsmedel baserat på nämnda jämförelse.

5. Förfarande enligt krav 4, varvid nämnda andra mängd (N2) representerar en andra ackumulering av nämnda första substans (NOx)i nämnda avgasström uppströms nämnda tillförsel av nämnda första tillsatsmedel.

6. Förfarande enligt krav 4 eller 5, varvid nämnda andra mängd (N2) fastställs genom utnyttjande av en uppströms nämnda tillförsel av nämnda första tillsatsmedel anordnad sensor (207).

7. Förfarande enligt något av kraven 4-6, vidare innefattande att: - fastställa ett förhållande mellan nämnda första mängd (N1) respektive nämnda andra mängd (N2), - jämföra nämnda fastställda förhållande med ett första förhållande, och - korrigera tillförsel av nämnda första tillsatsmedel baserat på nämnda jämförelse.

8. Förfarande enligt något av föregående krav , vidare innefattande att reducera nämnda tillförsel av nämnda första tillsatsmedel till en första omvandlingsgrad avseende reduktion av nämnda första substans (N0X).

9. Förfarande enligt krav 7 eller 8, vidare innefattande att : - påbörja nämnda första ackumulering (N1) av nämnda första substans (N0X)en första tid (T2-T1) efter det att nämnda tillförsel av nämnda första tillsatsmedel har reducerats .

10.Förfarande enligt något av kraven 7-9, vidare innefattande att: - fastställa huruvida ett andra arbete (W2) har uträttats av nämnda förbränningsmotor (101) sedan reduktion av nämnda tillförsel av nämnda första tillsatsmedel påbörjades, och - påbörja nämnda första ackumulering (N1) av nämnda första substans (NOx)när nämnda andra arbete (W2) har uträttats av nämnda förbränningsmotor (101).

11. Förfarande enligt krav 1 eller 10, varvid nämnda första och/eller andra arbete utgörs av ett arbete motsvarande ett första antal kilowattimmar (kWh) eller en första till nämnda förbränningsmotor (101) tillförd bränslemängd .

12.Förfarande enligt något av föregående krav, vidare innefattande att fastställa en korrektionsfaktor för korrigering av tillförsel av nämnda första tillsatsmedel.

13.Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda första tillsatsmedel tillförs uppströms en första katalysator (201), och varvid nämnda första ackumulering (N1) av nämnda första substans (NOx)utgörs av en ackumulering av en representation av nämnda första substans (NOx)nedströms nämnda första katalysator (201).

14. Förfarande enligt krav 13, varvid nämnda första katalysator utgörs av en SCR-katalysator (201).

15. Datorprogram innefattande programkod, vilket när nämnda programkod exekveras i en dator åstadkommer att nämnda dator utför förfarandet enligt något av patentkrav 1-14.

16. Datorprogramprodukt innefattande ett datorläsbart medium och ett datorprogram enligt patentkrav 15, varvid nämnda datorprogram är innefattat i nämnda datorläsbara medium.

17. System för att korrigera tillförsel av ett första tillsatsmedel för behandling av en från förbränning i en förbränningsmotor (101) resulterande avgasström, varvid nämnda första tillsatsmedel tillförs nämnda avgasström och varvid nämnda första tillsatsmedel utnyttjas för reduktion av åtminstone en första i nämnda avgasström förekommande substans (NOx), kännetecknat av att systemet innefattar organ anpassade att, vid nämnda korrigering: - påbörja en första ackumulering (N1) av en representation av nämnda första substans (NOx), varvid nämnda första ackumulering (N1) av representation av nämnda första substans (NOx)representerar en ackumulerad mängd av nämnda första substans (NOx)nedströms nämnda tillförsel av nämnda första tillsatsmedel; - fastställa huruvida ett första arbete (W1) har uträttats av nämnda förbränningsmotor (101) under ackumulering av nämnda första substans (NOx); - avbryta nämnda första ackumulering av nämnda första substans (NOx)när nämnda första arbete (W1) har uträttats av nämnda förbränningsmotor (101); - korrigera tillförsel av nämnda första tillsatsmedel baserat på nämnda första ackumulering (N1) av nämnda första substans (NOx); och - reducera tillförsel av nämnda första tillsatsmedel till nämnda avgasström innan nämnda första ackumulering av nämnda första substans (N0X)påbörjas.

18.Fordon (100), kännetecknat av att det innefattar ett system enligt krav 17.