SE536798C2 - Förfarande och system för reduktion av en beläggning i ett efterbehandlingssystem - Google Patents

Abstract

Föreliggande uppfinning hänför sig till ett förfarande förreduktion av en första beläggning i ettefterbehandlingssystem, varvid nämnda efterbehandlingssystem(200) är inrättat för behandling av en frän en förbränning viden förbränningsmotor (101) resulterande avgasström, och varvidnämnda första beläggning bildas av ett till nämndaefterbehandlingssystem (200) tillfört tillsatsmedel, därnämnda tillsatsmedel tillförs en första katalysator (201) förreduktion av ätminstone en första förening (NOX) i nämndaavgasström. Förfarandet innefattar att, vid pägäende reduktion av nämnda första beläggning: - vid en position nedströms nämnda första katalysator (201)fastställa en första halt (H1) av nämnda första förening (NOQ, och - vidta en första ätgärd för att reducera halten av nämndaförsta förening (NOX) när nämnda första halt (H1) överstiger en andra halt (Hg.Uppfinningen avser även ett system och ett fordon. Fig. 4

Description

lO l5 536 798 där ett tillsatsmedel tillförs den från förbränningsmotorns förbränning resulterande avgasströmmen för att reducera kväveoxider NOK huvudsakligen till kvävgas och vattenånga.

En vanligt förekommande typ av katalysator vid denna typ av reducering, framförallt vid tunga fordon, är SCR (Selective Catalyst Reduktion)- katalysatorer. SCR-katalysatorer använder vanligtvis ammoniak (NH3), eller en sammansättning ur vilken ammoniak kan genereras/bildas, som tillsatsmedel för reduktion av mängden kväveoxider NOX. Tillsatsmedlet insprutas i den från förbränningsmotorn resulterande avgasströmmen uppströms om katalysatorn. Det till katalysatorn tillförda tillsatsmedlet adsorberas (upplagras) i katalysatorn, varvid kväveoxider i avgaserna reagerar med det i katalysatorn upplagrade tillsatsmedlet.

Sammanfattning av uppfinningen Det är ett syfte med föreliggande uppfinning att tillhandahålla ett förfarande för reduktion av åtminstone en beläggning i ett efterbehandlingssystem. Detta syfte uppnås genom ett förfarande enligt den kännetecknande delen av patentkrav l.

Föreliggande uppfinning hänför sig till ett förfarande för reduktion av en första beläggning i ett efterbehandlingssystem, varvid nämnda efterbehandlingssystem är inrättat för behandling av en från en förbränning vid en förbränningsmotor resulterande avgasström, och varvid nämnda första beläggning bildas av ett till nämnda efterbehandlingssystem tillfört tillsatsmedel, där nämnda tillsatsmedel tillförs en första katalysator för reduktion av åtminstone en första förening i nämnda avgasström. Förfarandet innefattar att, vid påbörjad reduktion av nämnda första beläggning: 536 798 - styra en av nämnda förbränningsmotor (101) avgiven halt av nämnda första förening (NOX) till en relativt hög halt (NÛLHIGH) f och vid pågående reduktion av nämnda första beläggning: - vid en position nedströms nämnda första katalysator, fastställa en första halt av nämnda första förening, och - vidta en första åtgärd för att reducera halten av nämnda första förening när nämnda första halt överstiger en andra halt.

Föreliggande uppfinning är således tillämplig vid efterbehandlingssystem där ett tillsatsmedel tillförs avgasströmmen. Enligt ovan utgörs ett exempel på ett sådant system av SCR-system. Dessa typer av system är förknippade med vissa nackdelar. Ett problem vid t.ex. SCR-system, och insprutning av dess tillsatsmedel, såsom t.ex. urea eller AdBlue, är att tillförseln av tillsatsmedel kan medföra att en beläggningsuppbyggnad, såsom en kristalluppbyggnad, såsom av t.ex. urea, kan uppstå i efterbehandlingssystemet, såsom i rör/katalysator/ljuddämpare vid eller nedströms den plats där insprutning sker. Beläggningen kan t.ex. utgöras av en ureauppbyggnad eller en uppbyggnad av en sammansättning ur/med vilken urea kan bildas.

Dessa uppbyggnader kan växa sig såpass stora att förbränningsmotorns prestanda påverkas genom att avgasflödet i avgassystemet påverkas (stryps), och vid stor beläggningsuppbyggnad kan fortsatt motordrift i värsta fall helt förhindras. Beläggningen kan även skada komponenter i efterbehandlingssystemet om t.ex. kristallformeringar, t.ex. i form av klumpar, släpper från den plats där de har bildats och sedan förs med avgasströmmen till t.ex. en efterföljande SCR- katalysator. l0 l5 536 798 Uppbyggnaden av beläggningen kan t.ex. uppstå när t.ex. ett fordon, och därmed dess förbränningsmotor, framförs vid statiska förhållanden. Detta kan t.ex. ske om t.ex. ett fordon under en längre tid framförs på ett sådant sätt att den resulterande avgasströmmens temperatur hålls förhållandevis låg.

Genom att höja avgasströmmens temperatur samtidigt som tillförsel av tillsatsmedel stängs av kan uppkomna belåggningar reduceras genom förbränning, och problem med t.ex. kristalluppbyggnad minskas/elimineras. Under pågående reduktion kan dock halten av den/de föreningar tillsatsmedlet är avsett att reducera stiga till oönskade/otillåtna nivåer.

Enligt föreliggande uppfinning undviks detta genom att fastställa en första halt för åtminstone en förening som normalt reduceras genom utnyttjande av tillsatsmedlet, varvid denna halt fastställs för en position nedströms nämnda första katalysator. Genom att sedan jämföra denna fastställda första halt med en andra halt, där denna andra halt kan utgöras av en förutbestämd halt och sättas till något tillämpligt värde enligt nedan, vidtas vid fortsatt reduktion av nämnda beläggning en första åtgärd när nämnda första halt överstiger nämnda andra halt.

I fallet med en SCR-katalysator reduceras normalt kväveoxider NOX, dvs. i huvudsak kvävemonoxid respektive kvävedioxid. Vid reduktionen av kristalluppbyggnaden kommer det i kristallerna upplagrade tillsatsmedlet att reagera med den förbipasserande avgasströmmen så att en reduktion av nämnda första förening fortfarande sker i viss utsträckning. I takt med att kristallerna förbränns kommer dock halten av nämnda första förening att stiga och till slut nå oönskade och kanske även, i de fall utsläpp av nämnda första förening är reglerade, otillåtna nivåer. Enligt uppfinningen undviks detta genom att l0 l5 536 798 övervaka halten av nämnda första förening i den utsläppta avgasströmmen, och varvid en ätgärd för att minska halten av den första föreningen vidtas när utsläppet blir oönskat stort. Åtgärden utförs sä att halten av nämnda första förening nedströms nämnda första katalysator reduceras. Åtgärden kan t.ex. utgöras av att styra en av nämnda förbränningsmotor avgiven halt av nämnda första förening. I fallet med kväveoxider kan förbränningsmotorn styras sä att en lägre halt avges. Styrning av den av förbränningsmotorn avgivna halten kan utföras pä olika sätt säsom t.ex. genom att reglera en eller flera av insprutningsvinkel-/tidpunkt och bränsle-/luftblandning.

Alternativt eller i kombination kan en mängd tillsatsmedel tillföras för att minska nämnda första halt, där den tillförda mängden understiger den mängd som normalt erfordras för att reducera halten av nämnda första förening när inget bidrag till reduktionen erhälls från förbränning av beläggningen.

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

Kort beskrivning av ritningar Fig. lA visar schematiskt ett fordon vid vilket föreliggande uppfinning kan användas.

Fig. lB visar en styrenhet i styrsystemet för det i fig. l visade fordonet.

Fig. 2 visar efterbehandlingssystemet mer i detalj för det i fig. l visade fordonet.

Fig. 3 visar ett exempel pä ett doseringssystem för tillförsel av tillsatsmedel till avgasströmmen. 536 798 Fig. 4 visar ett förfarande enligt en exempelutföringsform av föreliggande uppfinning.

Fig. 5 visar ett exempel på ett tidsförlopp för frigjord mängden/halt reduktionsmedel enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning.

Fig. 6 visar ett exempel på ett tidsförlopp för halten av de vid förbränningsmotorns förbränning genererade kväveoxiderna NOX enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning.

Detaljerad beskrivning av utföringsformer Fig. 1A visar schematiskt en drivlina i ett fordon 100 enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning. Det i fig. 1 schematiskt visade fordonet 100 innefattar endast en axel med drivhjul 113, 114, men uppfinningen är tillämplig även vid fordon där fler än en axel är försedd med drivhjul, liksom även vid fordon med en eller flera ytterligare axlar, såsom en eller flera stödaxlar. Drivlinan innefattar 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 styrsystem via en styrenhet 115. Likaså styrs kopplingen 106, vilken t.ex. kan utgöras av en automatiskt styrd koppling, och växellådan 103 av fordonets styrsystem med hjälp av en eller flera tillämpliga styrenheter (ej visat). Naturligtvis kan fordonets drivlina även vara av annan typ såsom av en typ med konventionell automatväxellåda etc.

En från växellådan 103 utgående axel 107 driver drivhjulen 113, 114 via en slutväxel 108, såsom t.ex. en sedvanlig 536 798 differential, och drivaxlar 104, 105 förbundna med nämnda slutväxel 108.

Fordonet 100 innefattar vidare ett efterbehandlingssystem (avgasreningssystem) 200 för behandling (rening) av avgasutsläpp resulterande frän förbränning i förbränningsmotorn 101 förbränningskammare (t.ex. cylindrar).

Efterbehandlingssystemet visas mer i detalj i fig. 2. Figuren visar fordonets 100 förbränningsmotor 101, där de vid förbränningen genererade avgaserna (avgasströmmen) leds via ett turboaggregat 220. Vid turbomotorer driver ofta den frän förbränningen resulterande avgasströmmen ett turboaggregat som i sin tur komprimerar den inkommande luften till cylindrarnas förbränning. Alternativt kan turboaggregatet t.ex. vara av compound-typ. Funktionen för olika typer av turboaggregat är välkänd, och beskrivs därför inte närmare här. Avgasströmmen leds sedan via ett rör 204 (indikerat med pilar) till ett dieselpartikelfilter (Diesel Particulate Filter, DPF) 202 via en dieseloxidationskatalysator (Diesel Oxidation Catalyst, DOC) 205. Vid förbränning i förbränningsmotorn bildas sotpartiklar, och partikelfiltret 202 används för att fånga upp dessa sotpartiklar. Avgasströmmen leds genom en filterstruktur där sotpartiklar fängas upp frän den passerande avgasströmmen och upplagras i partikelfiltret.

Beträffande oxidationskatalysatorn DOC 205 har denna flera funktioner, och används normalt primärt för att vid efterbehandlingen oxidera kvarvarande kolväten och kolmonoxid i avgasströmmen till koldioxid och vatten. Vid oxidationen av kolväten (dvs. oxidation av bränsle) bildas även värme, som kan nyttjas för att höja partikelfiltrets temperatur vid den vid partikelfilter normalt med intervaller erfordrade tömningen, s.k. regenerering. lO l5 536 798 Oxidationskatalysatorn 205 kan även oxidera en stor andel av de i avgasströmmen förekommande kvävemonoxiderna (NO) till kvävedioxid (N02). Oxideringen av kvävemonoxid NO till kvävedioxid N02 är vidare fördelaktig vid efterföljande reduktion av kväveoxider NOX. I detta avseende innefattar efterbehandlingssystemet vidare en nedströms om partikelfiltret 202 anordnad SCR (Selective Catalytic Reduction) -katalysator 201. SCR-katalysatorer använder ammoniak (NH3), eller sammansättning ur vilken ammoniak kan genereras/bildas, säsom t.ex. urea, som tillsatsmedel för reduktion av mängden kväveoxider N02 i avgasströmmen.

Effektiviteten för denna reduktion päverkas dock av förhållandet mellan NO och N02 i avgasströmmen, varför reduktionens reaktion päverkas i positiv riktning av föregäende oxidation av N0 till N02.

Beträffande föreliggande uppfinning kan efterbehandlingssystemet allmänt vara av olika typ, och behöver t.ex. inte innefatta partikelfilter 202 eller oxidationskatalysator 205 sä länge som efterbehandlingssystemet är av en typ där tillförsel av tillsatsmedel sker till en katalytisk avgasreningsprocess, säsom vid nämnda SCR-katalysator 201. Efterbehandlingssystemet kan även innefatta ytterligare icke-visade komponenter, säsom t.ex. en ASC (Ammoniakslip) -katalysator.

Vidare kan komponenterna DOC 205, DPF 202 samt SCR-katalysator 201 vara integrerade i en och samma avgasreningsenhet alternativt utgöras av separata enheter.

Säsom nämnts ovan erfordrar SCR-katalysatorn tillsatsmedel för att reducera koncentrationen av en första förening säsom t.ex. kväveoxider i avgaserna frän förbränningsmotorn. Detta tillsatsmedel är ofta ureabaserat, och kan t.ex. bestä av 536 798 AdBlue, vilket i princip utgör urea utblandat med vatten. Urea bildar ammoniak vid uppvärmning.

Ett exempel på ett system för tillförsel av tillsatsmedel visas mer i detalj i fig. 3, där av de ovanstående komponenterna endast partikelfilter 202 och SCR-katalysator 201 visas, och där systemet förutom nämnda katalysator 201 innefattar en ureatank 302, vilken är förbunden med ett ureadoseringssystem (UDS) 303.

UDS-systemet 303 innefattar, eller styrs av, en UDS-styrenhet 304, vilken genererar styrsignaler för styrning av tillförsel av tillsatsmedel så att önskad mängd insprutas i den av förbränningen i förbränningsmotorns 101 cylindrar resulterande avgasströmmen frän ureatanken 302 med hjälp av ett insprutningsmunstycke 305 uppströms om SCR-katalysatorn 201. I fig. 3 visas även en nedströms SCR-katalysatorn 201 anordnad NOX-sensor 308.

UDS-systemens mer specifika funktion finns väl beskrivna i den kända tekniken, och det exakta förfarandet vid insprutning av tillsatsmedel beskrivs därför inte närmare här. Allmänt gäller dock att temperaturen vid insprutningspunkt/SCR-katalysator 201 bör vara åtminstone 200-250°C, företrädesvis över 300°C för att önskade reaktionshastigheter, och därmed önskad reduktion av nämnda första förening, såsom en eller flera typer av kväveoxider, ska erhållas.

Enligt ovan är dock dylika system förknippade med vissa nackdelar. Om t.ex. temperaturen vid den position i efterbehandlingssystemet där tillförsel av tillsatsmedel sker är alltför låg finns det en risk för att urea som insprutas med hjälp av insprutningsmunstycket 305 istället för att direkt förångas av den förbipasserande avgasströmmen träffar förhållandevis lågt tempererade rörväggar, varvid lO l5 536 798 tillsatsmedel fastnar och börjar bygga upp kristaller. Så länge som fordonet framförs med varierande och periodvis högre belastning med därmed associerade höjningar av temperaturen i efterbehandlingssystemet kommer denna kristalluppbyggnad inte att hinna växa sig oönskat stor innan kristallerna bränns bort av den förbipasserande avgasströmmen. Om, däremot, fordonet under en tid framförs under förhållandevis statiska förhållanden med förhållandevis lätt belastning, med låga temperaturer i avgassystemet som följd, kan denna kristalluppbyggnad fortgå till dess att fordonets prestanda i en oönskad utsträckning påverkas negativt av det ökade flödesmotståndet. Kristalluppbyggnaden kan dessutom medföra att SCR-systemets förmåga att konvertera NOX påverkas om tillförseln av urea (såsom t.ex. spraybild, mängd) störs pga. att en beläggning i form av klumpbildning uppstår.

Vid dylika situationer måste därför åtgärder vidtagas för att undvika problem med långtgående kristalluppbyggnad. Detta kan utföras genom att höja avgasströmmens temperatur samtidigt som tillförseln av tillsatsmedel avbryts, varvid kristalluppbyggnaden kan reduceras. Vid denna reduktion av kristaller kan dock förhöjda och oönskade utsläpp av nämnda första förening såsom NOX uppstå. Föreliggande uppfinning tillhandahåller ett förfarande för att undvika att dylika oönskade utsläpp uppstår. Ett exempelförfarande 400 enligt uppfinningen visas i fig. 4. Uppfinningen kan vara implementerad i någon tillämplig styrenhet, såsom t.ex. den i fig. 2 visade styrenheten 208. Allmänt består styrsystem i moderna fordon av ett kommunikationsbussystem bestående av en eller flera kommunikationsbussar för att sammankoppla ett antal elektroniska styrenheter (ECU:er) såsom styrenheterna, eller controllers, ll5, 208, 304 och olika på fordonet lokaliserade komponenter. Ett dylikt styrsystem kan innefatta l0 l5 536 798 ett stort antal styrenheter, och ansvaret för en specifik funktion kan vara uppdelat pä fler än en styrenhet. För enkelhetens skull visas dock endast nämnda styrenheter i figurerna.

Föreliggande uppfinning är alltså i den visade utföringsformen implementerad i styrenheten 208, vilken i den visade utföringsformen även är ansvarig för andra funktioner i efterbehandlingssystemet. T.ex. kan styrenheten ansvara för s.k. regenerering, dvs. tömning av partikelfiltret 202.

Styrenheten 208 kan även ansvara för ureainsprutning, dvs. den funktion som enligt ovan utförs av styrenheten 304.

Uppfinningen kan även implementeras i en för föreliggande uppfinning dedikerad styrenhet, eller helt eller delvis i en eller flera andra vid fordonet redan befintliga styrenheter, säsom t.ex. motorstyrenheten ll5.

Styrenhetens 208 (eller den/de styrenheter vid vilken/vilka föreliggande uppfinning är implementerad) funktion enligt föreliggande uppfinning kan bero av sensorsignaler frän en eller flera NOX-sensorer 210, 308, liksom även av en eller flera temperatursensorer 2ll-2l2 för bestämning av temperaturer i efterbehandlingssystemet. Likaså kommer styrenhetens funktion sannolikt att t.ex. bero av information som t.ex. mottas från den/de styrenhet(er) som styr motorfunktioner, dvs. i föreliggande exempel styrenheten ll5.

Styrenheter av den visade typen är normalt anordnade att ta emot sensorsignaler från olika delar av fordonet. Styrenheten 208 kan t.ex. motta sensorsignaler enligt ovan, liksom även frän andra styrenheter än styrenheten ll5. Dylika styrenheter är vidare vanligtvis anordnade att avge styrsignaler till olika fordonsdelar och -komponenter. T.ex. kan styrenheten 208 avge signaler till t.ex. motorstyrenheten ll5. 11 l0 l5 536 798 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 del av en datorprogramprodukt, där datorprogramprodukten innefattar ett tillämpligt lagringsmedium l2l (se fig. lB) med datorprogrammet lO9 lagrat på nämnda lagringsmedium l2l.

Nämnda lagringsmedium l2l kan t.ex. utgöras av någon ur gruppen: ROM (Read-Only Memory), PROM (Programmable Read-Only Memory), EPROM (Erasable PROM), Flash-minne, 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 (styrenheten 208) visas schematiskt i fig. lB, varvid styrenheten i sin tur kan innefatta en beräkningsenhet l20, 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 l2O är förbunden med en minnesenhet l2l, vilken tillhandahåller beräkningsenheten l2O t.ex. den lagrade programkoden lO9 och/eller den lagrade data beräkningsenheten l2O behöver för att kunna utföra beräkningar. Beräkningsenheten l20 är även anordnad att lagra del- eller slutresultat av beräkningar i minnesenheten l2l.

Vidare är styrenheten försedd med anordningar l22, 123, l24, l25 för mottagande respektive sändande av in- respektive 12 536 798 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 av en trådlös anslutning. Åter med hänvisning till fig. 4 börjar det visade exempelförfarandet 400 i steg 401, där det fastställs huruvida en reduktion av beläggning, dvs. i detta exempel reduktion av nämnda kristalluppbyggnad, ska påbörjas. Denna bestämning utgör i sig inte föremål för föreliggande uppfinning, utan kan utföras på något tillämpligt sätt. T.ex. kan det utföras en estimering av kristalluppbyggnaden. Genom att t.ex. bestämma eller uppskatta en temperatur för den punkt/det område där tillsatsmedlet insprutas, eller annan tillämplig plats, går det att, baserat på denna temperatur, uppskatta en förväntad kristalluppbyggnad, där denna förväntade kristalluppbyggnad kan bestämmas med hjälp av t.ex. tabelluppslagning eller tillämplig beräkning.

I de fall nämnda förväntade värde beräknas kan detta t.ex. utföras med hjälp av en tillämplig beräkningsmodell, där t.ex. olika beräkningsmodeller kan användas för att representera olika driftsförhållanden för att möjliggöra en så god 13 lO l5 536 798 representation som möjligt. Förutom temperatur kan beräkningsmodellen t.ex. ta hänsyn till avgasströmmens flöde, mängden/massflödet för tillfört tillsatsmedel etc.

Beräkningsmodellen kan t.ex. vara upprättad baserad pä praktiska prov eller pä annat sätt framtagen. Temperaturen för t.ex. den plats där tillsatsmedlet vid tillförsel träffar omgivande rör eller likande kan bestämmas med hjälp av en temperatursensor om sädan finns tillgänglig, alternativt kan temperaturen bestäms med hjälp av en temperaturmodell som baseras pä t.ex. de i efterbehandlingssystemet normalt förekommande temperatursensorerna, företrädesvis tillsammans med rädande avgasmassflöde. Beräkningsmodellen kan förfinas genom att t.ex. även ta hänsyn till ytterligare omständigheter säsom t.ex. yttertemperatur och fordonshastighet.

Enligt en utföringsform fastställs alternativt eller dessutom huruvida ett förutbestämt drifttillständ hos nämnda fordon är uppfyllt, varvid nämnda drifttillständ hänför sig till ett tillständ där ökad risk för beläggningsuppbyggnad i avgassystemet föreligger, och om nämnda drifttillständ är uppfyllt, vidtas ätminstone en ätgärd för att motverka beläggningsuppbyggnaden. Nämnda drifttillständ kan t.ex. baseras pä parametrar enligt ovan, alternativt kan det t.ex. fastställas huruvida fordonet har drivits ”statiskt” under en viss tid. Dylik bestämning av behov för reduktion av uppkommen beläggning beskrivs i den internationella ansökan WO20ll/087445.

Om det sedan i steg 401 fastställs att den mängd tillsatsmedel som har kristalliserats och bildat en beläggning, t.ex. en viss massa, överstiger någon tillämplig mängd/massa, säsom t.ex. ett visst antal gram, fortsätter förfarandet till steg 402, i vilket steg en reduktion/förbränning av den uppkomna beläggningen påbörjas. 14 lO l5 536 798 När reduktion av beläggning ska utföras i steg 402 höjs temperaturen i efterbehandlingssystemet. Samtidigt avbryts tillförsel av tillsatsmedel. Alternativt avbryts inte tillförseln av tillsatsmedlet förrän en första temperatur i efterbehandlingssystemet har uppnåtts, där denna första temperatur sätts till någon tillämplig temperatur, såsom t.ex. en tillämplig temperatur i intervallet 250°C-400°C, t.ex. i intervallet 300°C-350°C. Kristallreduktionen påskyndas enligt det uppfinningsenliga förfarandet genom att förbränningsmotorn inställs till att avge relativt höga halter kväveoxider (NOÄBKE) för att därigenom påskynda reaktion mellan kristalluppbyggnaden och förbipasserande kväveoxider. T.ex. kan i steg 402 i en utföringsform förbränningsmotorn inställas till att avge en relativt hög NOX-nivå (NOÄBKE), såsom t.ex. l000-2000 ppm eller en tillämplig halt/nivå överstigande 2000 ppm (allmänt gäller att förhållandet mellan utsläpp av kväveoxider NOK från en förbränningsmotor är sådant att ökad NOX oftast resulterar i en bättre verkningsgrad, där verkningsgraden kan påverkas på önskat sätt genom att påverka t.ex. insprutningsvinkel-/tidpunkt och bränsle- /luftblandning).

Förfarandet fortsätter sedan till steg 403.

Temperaturhöjningen enligt ovan kan t.ex. åstadkommas genom att tillföra oförbränt bränsle till avgasströmmen, där det oförbrända bränslet sedan åtminstone delvis oxideras med därmed associerad värmeutveckling. Denna oxidation kan t.ex. ske i oxidationskatalysatorn 205 eller partikelfiltret 202 eller på annat tillämpligt sätt. Innan oförbränt bränsle tillförs avgasströmmen kan det säkerställas att t.ex. oxidationskatalysatortemperaturen överstiger en minimumtemperatur så att oxidation säkert sker. Om så inte är fallet kan förbränningsmotorn l0l först styras till en lO l5 536 798 driftsmod med låg verkningsgrad, och därmed associerade högre avgivna avgastemperaturer, i syfte att höja temperaturen i efterbehandlingssystemet till en temperatur som medför att tillfört bränsle oxideras.

Mängden bränsle som tillförs kan t.ex. bero på parametrar oxidationskatalysatorns 205 temperatur, aktuellt flöde i avgasströmmen, förbränningsmotorbelastning, aktuell fordonshastighet etc., och/eller styras så att önskad temperatur i efterbehandlingssystemet uppnås.

Tillförseln av det oförbrända bränslet till avgasströmmen kan utföras på flera olika sätt. T.ex. kan efterbehandlingssystemet innefatta en injektor i avgassystemet uppströms om oxidationskatalysatorn, varvid bränsle kan insprutas i avgasströmmen med hjälp av injektorn. Alternativt kan bränsle tillföras avgasströmmen genom insprutning i förbränningsmotorns förbränningskammare sent under förbränningscykeln så att inget eller endast delar av det för regenereringen avsedda bränslet förbränns i cylindrarna, varvid oförbränt bränsle kommer att följa med avgasströmmen till efterbehandlingssystemet.

Genom att höja temperaturen i efterbehandlingssystemet, och därmed det/de områden där kristalluppbyggnad har uppstått, kommer kristallerna att förbrännas av den förbipasserande avgasströmmen och uppbyggnaden därmed minska. Vid förbränningen av de uppkomna kristallerna kommer ammoniak/urea att frigöras, och kväveoxider NOX kommer därmed fortfarande att reduceras enligt ovan även om tillförseln av ytterligare tillsatsmedel är avstängd. I takt med att denna reduktion pågår och beläggningen av kristaller blir allt mindre kommer dock en allt mindre andel av kväveoxiderna NOX att reduceras, varvid halten kväveoxider NOX i den avgasström som lämnar fordonet kommer att stiga till allt högre nivåer. Hur den vid 16 l0 l5 536 798 förbränningen av de uppkomna kristallerna frigjorda mängden/halten reduktionsmedel varierar över tiden illustreras i figur 5. Vid tiden T0 påbörjas höjningen av temperaturen i efterbehandlingssystemet. Vid tiden TO är mängden/halten vid förbränning frigjort reduktionsmedel R0 väsentligen lika med noll. Vid tiden Tl har temperaturen i efterbehandlingssystemet höjts till en så pass hög temperatur att mängden/halten vid förbränning frigjort reduktionsmedel börjar öka relativt kraftigt. Vid tiden T2 har mängden/halten vid förbränning frigjort reduktionsmedel nått ett maximalt värde RMAX. Efter tiden T2 avtar mängden/halten vid förbränning frigjort reduktionsmedel fram till tiden T4, där mängden/halten vid förbränning frigjort reduktionsmedel R4 är väsentligen lika med noll.

I steg 403 fastställs en första halt för en första förening, dvs. i detta fall en NOX-halt H1nedströms SCR-katalysatorn 201 med hjälp av NOX-sensorn 308. Denna fastställda NOX-halt jämförs sedan i steg 404 med en andra, förutbestämd NOX-halt H2, där halten H2 satts till något tillämpligt värde. T.ex. kan nämnda andra NOK-halt Hzsättas till något tillämpligt värde i intervallet 200-500 ppm. Så länge som den i steg 403 fastställda NOX-halten H1 understiger nämnda andra NOK-halt H2 kvarstår förfarandet i steg 404. När den fastställda NOX-halten H1 däremot överstiger nämnda andra NOX-halt H2, vilket, med hänvisning till figur 5, exempelvis kan inträffa vid tiden T3, fortsätter förfarandet till steg 405 för vidtagande av åtminstone en åtgärd för att sänka nämnda första NOX-halt H1 till en nivå som understiger nämnda andra halt H2.

I figur 6 illustreras hur förbränningsmotorns förbränning, enligt en utföringsform av uppfinningen, styrs på ett sådant sätt att andelen av de vid förbränningen genererade kväveoxiderna NOX resulterar i ett förbättrat förfarande. 17 lO l5 536 798 Tiderna T0-T4 i figur 6 motsvarar tiderna T0-T4 i figur 5.

Fram till tiden Tl i figur 6 styrs förbränningsmotorns förbränning på ett sådant sätt att andelen av de vid förbränningen genererade kväveoxiderna är en godtycklig tillämplig halt NOXl. Från tiden T2 styrs förbränningsmotorns förbränning på ett sådant sätt att andelen av de vid förbränningen genererade kväveoxiderna är en relativt hög halt NOXHIGH. Kristallreduktionen påskyndas härvid enligt det uppfinningsenliga förfarandet genom att förbränningsmotorn inställs till att avge relativt höga halter kväveoxider NOXHIGH för att därigenom påskynda reaktion mellan kristalluppbyggnaden och förbipasserande kväveoxider.

Enligt en utföringsform styrs förbränningsmotorns förbränning på ett sådant sätt att andelen av de vid förbränningen genererade kväveoxiderna ökar stegvis eller gradvis/kontinuerligt från tiden Tl, för att sedan vid tiden T2 uppnå den relativt höga halten NOXHIGH.

Enligt en utföringsform styrs förbränningsmotorns förbränning på ett sådant sätt att andelen av de vid förbränningen genererade kväveoxiderna ökar stegvis eller gradvis/kontinuerligt redan från tiden TO, för att sedan vid tiden T2 uppnå den relativt höga halten NOXHIGH.

Halten kväveoxider i den från efterbehandlingssystemet utsläppta avgasströmmen bör inte uppgå till alltför höga nivåer. Om t.ex. N02-halten i den utsläppta avgasströmmen uppgår till eller överstiger halter i storleksordningen 300- 500 ppm kommer utsläppt kvävedioxid N02 att generera en gulbrunröd rök, vilken inte bara uppfattas som mycket motbjudande, utan vilken dessutom bidrar negativt till miljön genom att bilda oönskade föreningar vid reaktioner med omgivningen. Det kan även finnas lagstadgade utsläppsnivåer som inte får överskridas. Enligt föreliggande uppfinning 18 l0 l5 536 798 vidtas därför åtgärder för att reglera utsläppen av kväveoxider NOX även under pågående kristallreduktion. T.ex. kan förbränningsmotorns förbränning styras pä ett sådant sätt att andelen av de vid förbränningen genererade kväveoxiderna NOX minskas, vilket illustreras i figur 6 vid tiden T3. Såsom nämnts ovan i anknytning till steg 402 kan förbränningsmotorn vid reduktion av kristalluppbyggnaden inställas till att avge höga halter kväveoxider för att därigenom påskynda reduktionen.

I steg 405 kan en åtgärd således utgöras av att den av förbränningsmotorn avgivna kväveoxidhalten H1 ska reduceras till en nivå som medför att den av NOX-sensorn 308 fastställda halten inte överstiger nämnda andra halt H2. Reduktionen kan t.ex. utföras genom kontinuerlig reglering så att det hela tiden säkerställas att önskade från fordonet l00 avgivna nivåer inte överskrids. Enligt en utföringsform kan förbränningsmotorns förbränning styras på ett sådant sätt att andelen av de vid förbränningen genererade kväveoxiderna NOX minskas stegvis, vilket illustreras i figur 6 vid tiderna T3, T3', T3" och T3"'. Enligt en utföringsform kan förbränningsmotorns förbränning styras på ett sådant sätt att andelen av de vid förbränningen genererade kväveoxiderna NOX minskas väsentligen kontinuerligt, eller åtminstone i godtyckligt små steg.

Enligt en utföringsform kan förbränningsmotorns förbränning styras på ett sådant sätt att andelen av de vid förbränningen genererade kväveoxiderna NOX vid tiden T3 väsentligen direkt, i ett steg, minskas till en relativt låg halt NOXLOW.

Nämnda relativt låga halt NOXLOW kan vara lägre än 400 ppm.

Nämnda relativt låga halt NOXLOW kan innefattas i intervallet l00-300 ppm. Nämnda relativt låga halt NOXLOW kan vara lägre än 300 ppm. Nämnda relativt låga halt NOXLOW kan vara lägre än l00 19 lO l5 536 798 ppm. Nämnda relativt låga halt NOXLOW kan vara beroende av föreliggande lagkrav avseende emissioner, och kan fastställas/bestämmas åtminstone delvis baserat på nämnda lagkrav.

Alternativt, eller i kombination, kan tillsatsmedel tillföras i en utsträckning som medför att den kombinerade reduktionen av kväveoxider som åstadkoms av kristallförbränning och tillförseln av tillsatsmedlet medför att nämnda andra halt H2 inte överskrids.

Enligt en utföringsform styrs motorn till att avge en hög NOX- nivå NOXHIGH, såsom t.ex. 1000-2000 ppm eller en tillämplig halt överstigande 2000 ppm, varvid sedan dosering av tillsatsmedel styrs så att avgiven NOX-halt nedströms SCR- katalysatorn 201 understiger nämnda andra halt. Den tillförsel som erfordras kan åtminstone till en början vara mycket begränsad, eftersom reduktion av NOX i stor utsträckning kommer att utföras av kristalluppbyggnaden.

Förfarandet fortsätter sedan till steg 406 för att fastställa huruvida reduktionen av kristalluppbyggnaden utförts i önskad utsträckning och därmed kan avbrytas. Så länge som sä inte är fallet återgår förfarandet till steg 403 för ny fastställelse av nämnda första halt H1. Om reduktionen är klar avslutas förfarandet i steg 407.

Huruvida reduktionen av beläggningen är utförd i tillräcklig utsträckning kan fastställas på något tillämpligt sätt. T.ex. kan reduktionen anses vara slutförd när den pågått under en första tid samtidigt som temperaturen i efterbehandlingssystemet har uppgått till något tillämpligt värde. Nämnda första tid kan t.ex. utgöra en funktion av nämnda bestämda temperatur.

För att säkerställa att kristallerna har reducerats i önskad utsträckning kan alternativt insprutad mängd tillsatsmedel l0 l5 536 798 jämföras med uppmätt NOX-omvandling. Vid denna fastställelse kan NOX-sensorn 308 användas tillsammans med en från en andra, uppströms SCR-katalysatorn 201 anordnad NOK-sensor 210 fastställd halt H3. Så länge som sensorvärdena indikerar att en högre NOK-omvandling erhålls jämfört med vad tillförd mängd tillsatsmedel kan åstadkomma kvarstår åtminstone en del av kristalluppbyggnaden.

Enligt en utföringsform sänks den av förbränningsmotorn avgivna NOX-halten samtidigt som dosering av tillsatsmedel avbryts, varvid signaler från NOX-sensorer före respektive efter SCR-katalysatorn 20l jämförs för att se om dom visar lika värde. Båda dessa lösningar erfordrar NOX-sensor både uppströms respektive nedströms om SCR-katalysatorn. Den uppströms SCR-katalysatorn anordnade NOX-sensorn kan alternativt ersättas av en modell över de NOX-halter förbränningsmotorn genererar vid olika driftspunkter för att fastställa nämnda halt H3.

Vidare har föreliggande uppfinning ovan exemplifierats i anknytning till fordon. Uppfinningen är dock även tillämplig vid godtyckliga farkoster/processer där efterbehandlingssystem enligt ovan är tillämpliga, såsom t.ex. vatten- eller luftfarkoster med förbränningsprocesser enligt ovan.

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. 21

Claims (18)

10 15 20 25 30 536798 Patentkrav

1. Förfarande för reduktion av en första beläggning i ett efterbehandlingssystem, varvid nämnda efterbehandlingssystem (200) är inrättat för behandling av en från en förbränning vid en förbränningsmotor (101) resulterande avgasström, och varvid nämnda första beläggning bildas av ett till nämnda efterbehandlingssystem (200) tillfört tillsatsmedel, där nämnda tillsatsmedel tillförs en första katalysator (201) för reduktion av åtminstone en första förening (NOX) i nämnda avgasström, kännetecknat av att förfarandet innefattar att, vid påbörjad reduktion av nämnda första beläggning: - styra en av nämnda förbränningsmotor (101) avgiven halt av nämnda första förening (NOX) till en relativt hög halt (NOXHIGH), och vid pågående reduktion av nämnda första beläggning: - vid en position nedströms nämnda första katalysator (201) fastställa en första halt (H1) av nämnda första förening (NOX), och - vidta en första åtgärd för att reducera halten av nämnda första förening (NOK) när nämnda första halt (H1) överstiger en andra halt (H2).

2. Förfarande enligt krav 1, varvid nämnda förfarande utgör ett förfarande för reduktion av en åtminstone delvis uppströms nämnda första katalysator (201) bildad beläggning.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, varvid nämnda förfarande utgör ett förfarande för reduktion av en första beläggning utgörandes en kristalluppbyggnad bildad av nämnda till nämnda avgasström tillförda tillsatsmedel.

4. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda första åtgärd innefattar att reducera halten av nämnda första förening (NOK) nedströms nämnda första katalysator (201). 22 10 15 20 25 30 536798

5. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda första åtgärd innefattar att styra en av nämnda förbränningsmotor (101) avgiven halt av nämnda första förening (NOX).

6. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda första åtgärd innefattar att, vid nämnda reduktion av nämnda första beläggning, tillföra tillsatsmedel så att nämnda första halt (H1) understiger nämnda andra halt (H2).

7. Förfarande enligt något av föregående krav, vidare innefattande att: - för en position uppströms nämnda första katalysator (201), fastställa en tredje halt (H3) av nämnda första förening (NOX), och - fastställa huruvida nämnda reduktion av nämnda beläggning utförts i en första utsträckning baserat på nämnda första och andra halt.

8. Förfarande enligt något av föregående krav, vidare innefattande att: - jämföra nämnda första halt (H1) med en tillförsel av tillsatsmedel, och - fastställa huruvida nämnda reduktion av nämnda beläggning har utförts i en första utsträckning baserat på nämnda jämförelse.

9. Förfarande enligt något av föregående krav, vidare innefattande att avbryta nämnda reduktion av nämnda första beläggning när något av följande villkor är uppfyllt: - nämnda första beläggning har reducerats i en första utsträckning, - en första tid sedan reduktionen av beläggningen påbörjades har förflutit.

10. Förfarande enligt något av föregående krav, vidare innefattande att, innan nämnda fastställelse av nämnda första 23 10 15 20 25 30 536 798 halt (H1) av nämnda första förening (NOx): - estimera en storlek för nämnda bildade första beläggning, och - påbörja nämnda reduktion nämnda första beläggning när storleken för nämnda estimerade beläggning överstiger ett första värde.

11. Förfarande enligt krav 10, vidare innefattande att utföra nämnda estimering med hjälp av en åtminstone en representation av en temperatur för nämnda efterbehandlingssystem.

12. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda förfarande utgör ett förfarande för reduktion av en beläggning bildad av ett till nämnda efterbehandlingssystem (200) tillfört tillsatsmedel för reduktion av en kväveoxid (NOK), och varvid förfarandet innefattar att vidta nämnda första åtgärd för att reducera halten av nämnda kväveoxid (NOX) när nämnda första halt (H1) överstiger en andra halt (H2) i intervallet 200-600 ppm.

13. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda förfarande utgör ett förfarande för reduktion av en beläggning av urea eller en sammansättning ur/med vilken urea kan bildas.

14. Datorprogram innefattande programkod, vilket när nämnda programkod exekveras i en dator åstadkommer att nämnda dator utför förfarandet enligt något av patentkrav 1-13.

15. Datorprogramprodukt innefattande ett datorläsbart medium och ett datorprogram enligt patentkrav 14, varvid nämnda datorprogram är innefattat i nämnda datorläsbara medium.

16. System för reduktion av en första beläggning i ett efterbehandlingssystem, varvid nämnda efterbehandlingssystem (200) är inrättat för behandling av en från en förbränning vid en förbränningsmotor (101) resulterande avgasström, och varvid nämnda första beläggning bildas av ett till nämnda 24 10 15 20 536798 efterbehandlingssystem (200) tillfört tillsatsmedel, där nämnda tillsatsmedel tillförs en första katalysator (201) för reduktion av åtminstone en första förening (NOX) i nämnda avgasström, kännetecknat av att systemet innefattar organ för att, vid påbörjad reduktion av nämnda första beläggning: - styra en av nämnda förbränningsmotor (101) avgiven halt av nämnda första förening (NOX) till en relativt hög halt (NOXHIGH), och vid pågående reduktion av nämnda första beläggning: - vid en position nedströms nämnda första katalysator (201) fastställa en första halt (H1) av nämnda första förening (NOX), och - vidta en första åtgärd för att reducera halten av nämnda första förening (NOX) när nämnda första halt (H1) överstiger en andra halt (H2).

17. Fordon (100), kännetecknat av att det innefattar ett system enligt krav 16.

18. Fordon enligt krav 17, kännetecknat av att det innefattar organ för styrning av tillförsel av nämnda tillsatsmedel till nämnda avgasström. 25