SE526404C2 - Förfarande och anordning för styrning av insprutning av reduktionsmedel - Google Patents

Description

Innan 526 404 syret i avgaserna. Hos en SCR-katalysator insprutas vanligtvis ett reduktionsmedel i form av urea eller ammoniak i avgaserna uppströms katalysatorn. Vid insprutningen av urea i avgaserna bildas ammoniak och det är denna ammoniak som utgör reduk- tionsämnet som bidrar till den katalytiska omvandlingen i SCR- katalysatorn. Ammoniaken ackumuleras i katalysatorn genom att adsorberas på aktiva säten i katalysatorn och i avgaserna före- kommande NOX omvandlas till kväve och vatten då det i kataly- satorn bringas i kontakt med ackumulerad ammoniak på de aktiva sätena i katalysatorn.

Vid användning av en reduktionskatalysator i kombination med dosering av reduktionsmedel är det viktigt att styra insprutningen av reduktionsmedlet så att en önskad omvandling av det aktuella avgasämnet erhålls utan att allt för stora mängder oförbrukat re- duktionsämne medföljer avgaserna ut ur katalysatorn och därige- nom avges till omgivningen. Härigenom kan förbrukningen av reduktionsmedlet och därigenom kostnaderna för detta minimeras samtidigt som en oönskad avgivning till omgivningen av reduk- tionsämnet undviks eller åtminstone minimeras. Exempelvis am- moniak utgör ett reduktionsämne som är giftigt och illaluktande, varför det är önskvärt att i största möjliga mån minimera avgiv- ning till omgivningen av denna ammoniak under upprätthållande av en insprutning av reduktionsmedel, exempelvis i form av urea, som är tillräcklig för att uppnå erfordrad omvandling av det aktu- ella avgasämnet, i detta fall NOX.

Då en katalysator av den aktuella typen används styrs i dagslä- get insprutningen av reduktionsmedel vanligtvis med hjälp av tvådimensionella tabeller, där varje tabell är relaterad till en viss avgastemperatur. Respektive tabell innefattar värden på den mängd reduktionsmedel som skall insprutas i avgasledningen vid rådande last och varvtal hos den aktuella förbränningsmotorn.

Respektive tabell har således motorlast på en första axel och motorvarvtal på en andra axel. Dessa tabeller upprättas empiriskt genom en kartläggning av den aktuella förbränningsmotorn och katalysatorn utgående från prestanda vid stationära förhållanden. :unna 526 404 En sådan kartläggning mäste göras för varje specifik kombination av förbränningsmotor och katalysator och denna tidigare kända lösning kräver dessutom omfattande testkörningar och inställ- ningar för varje specifik kombination av motortyp av katalysator- typ. En förändring av exempelvis motorns emission medför att omfattande och omständliga ändringar av alla värdena i tabel- lerna måste genomföras. Eftersom tabellerna ger en dosering som är anpassad för stationära förhållanden så behövs det dy- namiska kompenseringar när driftförhållandena ändras hastigt.

En ytterligare nackdel med denna kända lösning är att det trots dynamiska kompenseringar kan uppstå driftförhållanden som ta- bellerna ej är utformade för, vilket kan leda till felaktig dosering av reduktionsmedel.

UPPFINNINGENS SYFTE Syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett förfa- rande som på ett enkelt och tillförlitligt sätt möjliggör en styrning av insprutningen av reduktionsmedel uppströms en katalysator i en avgasledning från en förbränningsmotor så att med avseende på rådande driftförhållanden lämpliga mängder reduktionsmedel kan insprutas.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Enligt uppfinningen uppnås nämnda syfte med hjälp av ett förfa- rande uppvisande de i patentkravet 1 angivna särdragen.

Den uppfínningsenlíga lösningen innebär: - att ett ackumulation-ärvärde representativt för aktuell ackumu- lation i katalysatorn av ett i reduktionsmedlet ingående eller av reduktionsmedlet bildat reduktionsämne beräknas utgående från information från en beräkningsmodell som, under beaktande av de förväntade reaktionerna i katalysatorn under rådande driftför- hållanden, kontinuerligt fastställer aktuella tillstånd i katalysa- torn, såsom exempelvis ackumulationen av reduktionsämnet i 4:a.. 526 404 olika delar av katalysatorn och den omvandling av avgasämne som sker i olika delar av katalysatorn, - att ett ackumulation-börvärde beräknas utgående från ett emis- sion-börvärde och information från nämnda beräkningsmodell, varvid emission-börvärdet är representativt för ett önskat innehåll i avgaserna som lämnar katalysatorn av ett avgasämne som vid avgasernas passage genom katalysatorn åtminstone delvis av- lägsnas ur avgaserna under inverkan av reduktionsämnet eller bildas under inverkan av reduktionsämnet och ackumulation-bör- värdet är representativt för den ackumulation av reduktionsämnet som erfordras i katalysatorn under rådande driftförhållanden för att väsentligen uppnå emission-börvärdet, - att ackumulation-ärvärdet jämförs med ackumulation-börvärdet, samt - att insprutningen av reduktionsmedel i avgasledningen styrs i beroende av resultatet av jämförelsen mellan ackumulation-är- värdet och ackumulation-börvärdet.

Med den uppfinningsenliga lösningen blir det på ett enkelt och tillförlitligt sätt möjligt att styra insprutningen av reduktionsmedel uppströms en katalysator i en avgasledning från en förbrän- ningsmotor så att lämpliga mängder reduktionsmedel kan in- sprutas i beroende av rådande driftförhållanden för uppnående av en önskad omvandling av det aktuella avgasämnet. Eftersom den aktuella ackumulationen av reduktionsämnet i katalysatorn tas i beaktande blir det möjligt att med god noggrannhet styra doseringen av reduktionsmedlet så att den önskade omvand- lingen av avgasämnet åstadkoms samtidigt som den mängd oför- brukat reduktionsämne som medföljer avgaserna ut ur katalysa- torn och därigenom avges till omgivningen begränsas. Härigenom blir det möjligt att minimera förbrukningen av reduktionsmedlet och därigenom kostnaderna för detta samtidigt som en oönskad avgivning till omgivningen av reduktionsämnet undviks eller åt- minstone minimeras. Den beräkningsmodell som används behö- ver endast vara anpassad efter katalysatorn och är därigenom oberoende av utformningen hos den förbränningsmotor som är kopplad till katalysatorn. Genom att använda en beräkningsmo- dell som endast är knuten till katalysatorn och ej till förbrän- ningsmotorn erhålls ett mycket flexibelt förfarande som vid an- passning för en specifik katalysator kan användas för denna ka- talysator tillsammans med godtycklig förbränningsmotor. Det är dessutom möjligt att använda en skalbar beräkningsmodell som enkelt kan anpassas i beroende av dimensionerna hos katalysa- torn.

Enligt en utföringsform av det uppfinningsenliga förfarandet be- räknas en begränsningsfaktor, vilken begränsningsfaktor har ett värde som beror av en uppskattning av den aktuella risken för att reduktionsämnesinnehållet i avgaserna som lämnar katalysatorn skall komma att överstiga ett förutbestämt gränsvärde, varvid denna begränsningsfaktor tas i beaktande i beräkningen av ac- kumulation-börvärdet på sådant sätt att ackumulation-börvärdet reduceras med ökande risk för att reduktionsämnesinnehållet i avgaserna som lämnar katalysatorn skall komma att överstiga det förutbestämda gränsvärdet. Härigenom blir det möjligt att elimi- nera eller åtminstone minimera risken för att oönskade mängder oförbrukat reduktionsämne skall komma att medfölja avgaserna ut ur katalysatorn och därigenom avges till omgivningen.

En ytterligare utföringsform av det uppfinningsenliga förfarandet kännetecknas av: - att ett emission-ärvärde fastställs genom beräkning eller mät- ning, vilket emission-ärvärde är representativt för aktuellt inne- håll av avgasämnet i avgaserna som lämnar katalysatorn, - att emission-ärvärdet jämförs med emission-börvärdet, samt - att ackumulation-börvärdet beräknas utgående från information från nämnda beräkningsmodell och överensstämmelsen mellan emission-ärvärdet och emission-börvärdet.

Genom att på detta sätt låta överensstämmelsen mellan emis- sion-ärvärdet och emission-börvärdet påverka ackumulation-bör- värdet blir det möjligt att beräkna ackumulation-börvärdet med en approximativ metod eftersom inflytandet på ackumulation-börvär- det av överensstämmelsen mellan emission-ärvärdet och emis- sion-börvärdet gör det möjligt att kompensera för uppkomna av- nun;- vikelser mellan önskad och faktisk emission av avgasämnet. Det beräknade ackumulation-börvärdet behöver således inte exakt motsvara den ackumulation av reduktionsämnet som erfordras för uppnàende av emission-börvärdet.

Ytterligare utföringsformer av det uppfinningsenliga förfarandet framgår av de osjälvständiga patentkraven och efterföljande be- skrivning.

Uppfinningen avser även en anordning enligt patentkravet 21 för utövande av det uppfinningsenliga förfarandet.

Uppfinningen avser även ett direkt till internminnet hos en dator inladdningsbart datorprogram enligt patentkravet 23, vilket dator- program innefattar programkod för implementering av det uppfin- ningsenliga förfarandet.

Uppfinningen avser även en datorprogramprodukt enligt patent- kravet 24, vilken innefattar ett av en elektronisk styrenhet läsbart medium uppvisande ett därpå lagrat datorprogram avsett att bringa en elektronisk styrenhet att implementera det uppfin- ningsenliga förfarandet.

Uppfinningen avser även en elektronisk styrenhet enligt patent- kravet 25.

KORT BESKRIVNING AV R|TNlNGARNA Uppfinningen kommer i det följande att närmare beskrivas med hjälp av utföringsexempel, med hänvisning till bifogade ritningar.

Det visas i: Fig1 en principskiss över en förbränningsmotor med en tillhörande katalysator och en anordning enligt uppfin- ningen, .ny-u 7 Fig 2 ett blockdiagram illustrerande en första utföringsform av den uppfinningsenliga anordningen, Fig 3 ett blockdiagram illustrerande en andra utföringsform av den uppfinningsenliga anordningen, Fig 4 ett blockschema illustrerande en elektronisk styrenhet för implementering av det uppfinningsenliga förfaran- det, Fig 5 ett flödesschema illustrerande ett förfarande enligt en första utföringsform av föreliggande uppfinning, Fig 6 ett flödesschema illustrerande ett förfarande enligt en andra utföringsform av föreliggande uppfinning, Fig 7 ett flödesschema illustrerande ett förfarande enligt en tredje utföringsform av föreliggande uppfinning, och Fig 8 ett flödesschema illustrerande ett förfarande enligt en fjärde utföringsform av föreliggande uppfinning.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORMER I Fig 1 visas schematiskt en förbränningsmotor 1 försedd med en anordning 10 enligt uppfinningen. Avgaserna som lämnar för- bränningsmotorn 1 rör sig i en avgasledning 2 och träder ut i om- givningen via ett avgasutlopp 3. l avgasledningen 2 är en reduk- tionskatalysator 4 anordnad, företrädesvis i form av en SCR-ka- talysator. Således bringas avgaserna från förbränningsmotorn 1 att passera denna katalysator 4 innan de träder ut i omgivningen via avgasutloppet 3. l avgasledningen 2 återfinns uppströms ka- talysatorn 4 ett insprutningsställe 5 för reduktionsmedel. Insprut- ningen av reduktionsmedel sker med hjälp av en insprutningsan- ordning innefattande ett eller flera i avgasledningen anordnade insprutningsorgan 6, i form av insprutningsmunstycken eller liknande, och en därtill ansluten förvaringsbehållare 7 för reduk- ~uunn 526 404 tionsmedel. lnsprutningsanordningen innefattar vidare en doser- enhet 8, vilken innefattar en doseringsinrättning och ett regleror- gan, såsom en reglerventil eller liknande, anordnade att reglera tillförseln av reduktionsmedel till nämnda insprutningsorgan 6.

Doserenheten 8 styrs av en anordning 10 enlig föreliggande upp- finning, vilken fastställer hur stor mängd reduktionsmedel som skall sprutas in i avgaserna.

I Fig 2 illustreras en första utföringsform av en anordning 10 en- ligt uppfinningen. Anordningen 10 innefattar ett första beräk- ningsorgan 20 anordnat att genom användning av en beräk- ningsmodell kontinuerligt fastställa aktuella tillstånd i katalysa- torn under beaktande av de förväntade reaktionerna i katalysa- torn under rådande driftförhållanden. Beräkningsmodellen tar hänsyn till de förväntade exoterma och endoterma reaktionerna i katalysatorn 4 under rådande driftförhållanden och beräknar bland annat ackumulationen av det aktuella reduktionsämnet i olika delar av katalysatorn och den omvandling av det aktuella avgasämnet som sker i olika delar av katalysatorn. Beräknings- modellen kan utformas på godtyckligt sätt så länge som den med önskad noggrannhet ger ett korrekt värde på ackumulationen av reduktionsämnet och omvandlingen av avgasämnet i katalysa- torn. Ett exempel på en i sammanhanget lämplig beräkningsmo- dell kommer att beskrivas nedan.

Anordningen 10 innefattar vidare ett andra beräkningsorgan 30 anordnat att, utgående från information från det första beräk- ningsorganet 20, beräkna ett ackumulation-ärvärde A1 repre- sentativt för aktuell ackumulation i katalysatorn 4 av det i reduk- tionsmedlet ingående eller av reduktionsmedlet bildade reduk- tionsämnet. Det andra beräkningsorganet 30 är även anordnat att utgående från ett emission-börvärde E2 och information från nämnda beräkningsmodell beräkna ett ackumulation-börvärde A2. Detta emission-börvärde E2 är representativt för ett önskat innehåll i avgaserna som lämnar katalysatorn 4 av ett avgasämne som vid avgasernas passage genom katalysatorn åtminstone delvis avlägsnas ur avgaserna under inverkan av reduktionsäm- 526 404 net eller bildas under inverkan av reduktionsämnet. Emission- börvärdet E2 utgör ett mått på den maximalt tillåtna emissionen av avgasämnet och kan bland annat styras av lagstadgade krav på avgasemission. Emission-börvärdet E2 har i det enklaste fal- let ett konstant värde men fastställs företrädesvis genom beräk- ning i ett beräkningsorgan 38 på i sig känt sätt i beroende av rå- dande driftförhållanden, såsom exempelvis förbränningsmotorns varvtal och last. Ackumulation-börvärdet A2 är representativt för den ackumulation av reduktionsämnet som erfordras i katalysa- torn under rådande driftförhållanden för att uppnå eller åtmin- stone väsentligen uppnå emission-börvärdet E2. Det första be- räkningsorganet 20 och det andra beräkningsorganet 30 är med fördel integrerade i en gemensam datorenhet men kan om så fin- nes lämpligt utgöra separata och till varandra anslutna enheter.

Anordningen 10 innefattar vidare en komparator 32 anordnad att mottaga ackumulation-ärvärdet A1 och ackumulation-börvärdet A2 från det andra beräkningsorganet 30. Komparatorn 32 är an- ordnad att jämföra ackumulation-ärvärdet A1 och ackumulation- börvärdet A2 och att avge en signal S1 som beror av överens- stämmelsen, såsom exempelvis differensen, mellan detta ärvärde A1 och börvärde A2. Anordningen 10 innefattar även reglermedel 34, 36 för styrning av insprutningen av reduktionsmedel utgå- ende från nämnda signal S1 från komparatorn 32. Nämnda re- glermedel innefattar lämpligen en regulator 34, företrädesvis i form av en Pl-regulator eller PID-regulator, vilken är anordnad att mottaga signalen S1 från komparatorn 32. Utgående från denna signal S1 avger regulatorn 34 en styrsignal S2 till ett styrorgan 36, vilket är anslutet till insprutningsanordningens doserenhet 8 och vilket är anordnat att styra denna doserenhet i beroende av nämnda styrsignal S2 så att en för rådande förhållanden lämplig mängd reduktionsmedel insprutas i avgasledningen 2.

Styrsignalen S2 från regulatorn 34 kan även ledas till det första beräkningsorganet 20 för att utnyttjas i beräkningsmodellen som mått på insprutad mängd reduktionsmedel vid generering av in- formation för nästa beräkning av ackumulation-ärvärde A1 och :ucuz 526 404 ackumulation-börvärde A2. Alternativt kan det första beräknings- organet 20 vara anordnat att mottaga ett värde på insprutad mängd reduktionsmedel från styrorganet 36, såsom illustreras i Fig 3. l Fig 3 illustreras en andra utföringsform av en anordning 10 en- ligt uppfinningen. De komponenter som återfinns både hos den ovan med hänvisning till Fig 2 beskrivna utföringsformen och hos utföringsformen enligt Fig 3 är betecknade med samma hänvis- ningsbeteckningar. Hos utföringsformen enligt Fig 3 innefattar anordningen 10 även medel för fastställande genom beräkning eller mätning av ett emission-ärvärde E1 representativt för aktu- ellt innehåll av avgasämnet i avgaserna som lämnar katalysatorn 4. I det fall då emission-ärvärdet E1 fastställs genom beräkning sker detta företrädesvis i det första beräkningsorganet 20 med hjälp av ovan nämnda beräkningsmodell eller i ett separat beräk- ningsorgan med hjälp av information från denna beräkningsmo- dell. I det fall då emission-ärvärdet E1 fastställs genom mätning sker detta med hjälp av ett i avgasledningen nedströms kataly- satorn 4 anordnat mätorgan.

Hos utföringsformen enligt Fig 3 är det andra beräkningsorganet anordnat att beräkna ackumulation-börvärdet A2 utgående från information från det första beräkningsorganet 20 och över- ensstämmelsen mellan emission-ärvärdet E1 och emission-bör- värdet E2. Anordningen 10 innefattar i detta fall en komparator 42 anordnad att mottaga emission-ärvärdet E1 och emission-bör- värdet E2. Komparatorn 42 är anordnad att jämföra emission-är- värdet E1 och emission-börvärdet E2 och att avge en signal S3 som beror av överensstämmelsen, såsom exempelvis differen- sen, mellan detta ärvärde E1 och börvärde E2. Anordningen 10 innefattar lämpligen en regulator 44, företrädesvis i form av en Pl-regulator eller PID-regulator, vilken är anordnad att mottaga signalen S3 från komparatorn 42. Utgående från denna signal S3 avger regulatorn 44 en styrsignal fsp till det andra beräkningsor- ganet 30, vilket i sin tur fastställer ackumulation-börvärdet A2 i beroende av denna styrsignal fsp och informationen från det för- 526 404 11 sta beräkningsorganet 20 så att ackumulation-börvärdet A2 i er- fordrad grad kompenseras för oönskade avvikelser mellan emis- sion-ärvärdet E1 och emission-börvärdet E2.

Hos utföringsformen enligt Fig 3 tillämpas en reglering i form av en så kallad kaskadreglering där det andra beräkningsorganet , komparatorn 32 och regulatorn 34 bildar en inre reglerkrets 12a som ställer in erforderlig ackumulation av reduktionsämnet i katalysatorn genom att påverka doseringen av reduktionsmedlet, och där komparatorn 42 och regulatorn 44 bildar en yttre regler- krets 12b som ställer in önskad emission av avgasämnet genom att via den inre reglerkretsen 12a påverka nivån på den erforder- liga ackumulationen av reduktionsämnet i katalysatorn.

Programkod för implementering av det uppfinningsenliga förfa- randet är företrädesvis anordnad att ingå i ett datorprogram som är direkt inladdningsbart till internminnet hos en dator, såsom till internminnet hos ovan nämnda datorenhet. Ett sådant datorpro- gram tillhandahålls lämpligen via en datorprogramprodukt, vilken innefattar ett av en dator läsbart lagringsmedium på vilket dator- programmet är lagrat. Nämnda lagringsmedium utgörs exempel- vis av ett optiskt lagringsmedium i form av en CD-ROM-skiva, en DVD-skiva etc., eller av ett magnetiskt lagringsmedium i form av en hårddisk, en diskett, ett kassettband etc. I Fig 4 illustreras en elektronisk styrenhet 50 innefattande ett medel 51, företrädesvis en central processorenhet (CPU), för exekvering av programvara, vilket via en databuss 52 kommunicerar med ett minne 53, exem- pelvis av typen RAM. inkluderat i styrenheten 50 är också åtmin- stone ett lagringsmedium 54, exempelvis i form av ett minne av typen ROM, PROM, EPROM eller EEPROM eller ett Flashminne, vilket exekveringsmedlet 51 kommunicerar med via databussen 52. I lagringsmediet 54 är ett datorprogram innefattande pro- gramkod för implementering av det uppfinningsenliga förfarandet lagrat.

Reduktionsmedlet utgörs företrädesvis av urea (CO(NH2)2) men kan även utgöras av exempelvis ammoniak (NH3) eller kolväte 526 404 12 (bränsle). I den följande beskrivningen antas att katalysatorn 4 är en SCR-katalysator och att ett reduktionsmedel i form av urea eller ammoniak används. Det betonas dock att den uppfinnings- enliga lösningen ej är begränsad till denna typ av reduktionska- talysator och denna typ av reduktionsmedel. Vid insprutningen av urea i avgaserna bildas ammoniak och det är denna ammoniak som utgör reduktionsämnet som bidrar till den katalytiska om- vandlingen i SCR-katalysatorn. l detta fall utgörs det aktuella av- gasämnet av NOX.

Ovan nämnda beräkningsmodell är lämpligen utformad att ut- nyttja följande parametrar som invärden: a) Avgastemperaturen P1 uppströms katalysatorn 4. Denna temperatur kan fastställas med hjälp av temperaturgivare eller på något av de i sig kända sätten för beräkning därav. b) NOX-koncentrationen P2 i avgaserna uppströms katalysatorn 4. Denna koncentration kan fastställas med hjälp av givare men fastställs lämpligen på något av de i sig kända sätten för beräkning därav, exempelvis utgående från förbränningsmo- torns last, varvtal, insprutningsvinkel, d vs vinkeln hos för- bränningsmotorns vevaxel vid insprutningen av bränsle i mo- torcylindern, och i förekommande fall EGR-halt (EGR = Exhaust Gas Recirculation), d v s halten av till motorn återförda avgaser. c) Avgasmassflödet P3 genom katalysatorn 4. Detta avgasmass- flöde kan fastställas med hjälp av massflödesgivare men fast- ställs lämpligen på något av de i sig kända sätten för beräk- ning därav, exempelvis utgående från förbränningsmotorns last och varvtal. d) l avgaserna insprutad mängd P4 reduktionsmedel. Värdet på insprutad mängd reduktionsmedel erhålls lämpligen från styr- organet 36 eller från regulatorn 34. :tul- 526 404 13 Beräkningsmodellen kan även utnyttja OZ-koncentrationen i av- gaserna uppströms SCR-katalysatorn och/eller omgivningstempe- raturen som invärde. Oz-koncentrationen kan fastställas med hjälp av exempelvis lambdasensor men fastställs lämpligen på något av de i sig kända sätten för beräkning därav, exempelvis utgående från förbränningsmotorns last, varvtal och i förekom- mande fall EGR-halt. l det följande beskrivs en utformning av en beräkningsmodell som är lämplig att använda för erhållande av information för be- räkningen av ovan nämnda ackumulation-ärvärde A1, ackumula- tion-börvärde A2 och i förekommande fall emission-ärvärde E1 i ett förfarande och hos en anordning enligt föreliggande uppfin- ning.

I en SCR-katalysator reagerar kväveoxid, NOX, med ammoniak och reduceras till kvävgas. NOX är det skadliga avgasämne som är avsett att avlägsnas från avgaserna och ammoniak är det re- duktionsämne som används för detta. Ammoniak eller urea (som omvandlas till ammoniak) sprutas in i avgaserna uppströms SCR- katalysatorn. Med hjälp av beräkningsmodellen fastställs hur mycket NOX som omvandlas i SCR-katalysatorn och hur mycket oförbrukad ammoniak som lämnar denna. Beräkningsmodellen beräknar dessutom kontinuerligt hur temperaturen varierar ge- nom katalysatorn samt hur mycket ammoniak som finns ackumu- lerad i olika delar av denna. För detta krävs att beräkningsmo- dellen kontinuerligt tillförs information om storleken på gasflödet genom katalysatorn samt temperaturen och sammansättningen hos gasen som strömmar in i denna. l SCR-katalysatorn sker ett antal reaktioner. Ammoniak adsorbe- ras på aktiva säten i katalysatorn, vilket ger upphov till ackumu- lering av ammoniak i katalysatorn. Den ackumulerade ammonia- ken kan antingen desorbera, d v s lossna från de aktiva sätena, eller reagera med NOX. Vid höga temperaturer sker dessutom till viss del oxidation av ammoniak med syre. Det som avgör hur mycket NOX som omvandlas i katalysatorn är reaktionshastighe- »unna 526 404 14 terna r,~ för de olika reaktionerna. Reaktionerna med tillhörande reaktionshastigheter är de följande: 1) S + NHg, ->S_NH3 f1 = k1CNH39V 2) S-NH3->S + NH3 fg = k2Û/VH3 3) 4S-NH3 + + O2-> + 4N2 + f3 = kgCNoeNf-/g 4) 4S_NH3 + 5Û2 -> "f" + f4 = k4C02ÛNH3 där k,- är hastighetskonstanten för reaktion i, c,- är koncentratio- nen av ämne i, GV är andelen lediga säten och 9NH3 är andelen säten belagda med ammoniak. Reaktionshastigheterna r,- är tem- peraturberoende i enlighet med Arrhenius ekvation: fu . : T k, koje R där kol,- är konstant för reaktion i, EA,- är aktiveringsenergin för reaktion i, R är allmänna gaskonstanten och Tär temperaturen.

För att bestämma avgasernas sammansättning efter katalysatorn och hur mycket ackumulerad ammoniak som finns i olika delar av SCR-katalysatorn löses enligt beräkningsmodellen ett antal mate- rialbalanser. Eftersom SCR-katalysatorn har en monolitstruktur strömmar gasen genom små kanaler där väggen mellan kana- lerna innehåller det aktiva katalysatormaterialet. Katalysatorn modelleras genom att betrakta flödet genom en i ett antal seg- ment indelad kanal. Materialbalanserna löses successivt från segmentet vid katalysatorns inlopp till segmentet vid dess utlopp.

Från flödet i kanalen transporteras NOX och ammoniak in till väg- gen hos kanalen där dessa ämnen reagerar. För att ta hänsyn till inverkan av den hastighet med vilken ämnena transporteras in till kanalväggen och inne i kanalväggen delas även kanalväggen in i ett antal segment. Eftersom alla materialbalanser i väggseg- menten inom ett och samma kanalsegment är kopplade till var- 11-10 526 4-04 andra så måste dessa lösas tillsammans i ett ekvationssystem.

Enligt beräkningsmodellen ställs följande materialbalanser upp: Fm: (Yu-i _ Yu ) ” Fix/ao (cry/ao _ 613m) = 0 Flynn-i (cry/LH _ 613m) _ rig/f." (cry/m. _ cry/kiwi) + 2 V13; rjJw. Wi." = 0 för H21 f där Fm, är det totala molära flödet, y,¿k och c,¿k är molandelen re- spektive koncentrationen av ämne i i kanalsegment k, fi” och FW är koefficienterna för transport av ämne i från gasflödet till första väggsegmentet respektive mellan väggsegmenten n och n+1 i kanalsegment k, vid. är stökiometriska koefficienten för ämne i i reaktion j, r,-,k,,, är reaktionshastigheten för reaktionj i kanalsegment k och väggsegment n och wkm är massan av aktivt katalysatormaterial i kanalsegment k och väggsegment n. Acku- mulationen av ammoniak i kanalsegment k och väggsegment n fås sedan genom materialbalansen: dQNH ,lc,n Ncïi- =zvffrjzk~ d: j Där NC är antalet aktiva säten per massa katalysator.

För att bestämma temperaturen genom SCR-katalysatorn löses enligt beräkningsmodellen på liknande sätt en värmebalans för gasen och en värmebalans för katalysatorn. Värmebalansen för gasen ges av: Fvtotcp (Tgk-l _ Tg,k)_ hkA/r (TgJt _I':,k) = 0 där Tgyk och TM är gastemperaturen respektive katalysatortempe- raturen i kanalsegment k, cp är värmekapaciteten för gasen, hk är värmeöverföringskoefficienten i kanalsegment k och Ak vägg- arean i kanalsegment k. Värmebalansen för katalysatorn ges av: m r~> o\ JA c: »e- 16 dT. msJrcpJ -äí-k- : hk AIM) (Tg.k _ Iya/z ) + ZZrL/gn wlc,n (_AHj) 'I 1 där mak är massan katalysator i kanalsegment k, om är värmeka- paciteten för katalysatormaterialet och -AHj reaktionsvärmen för reaktion j.

Såsom inses av en fackman inom området kan den ovan angivna beräkningsmodellen modifieras på en mängd olika sätt och det är även möjligt att använda en annan typ av beräkningsmodell än den ovan angivna för erhållande av erfordrad information för be- räkningen av ackumulation-ärvärdet A1, ackumulation-börvärdet A2 och i förekommande fall emission-ärvärdet E1.

I Fig 5-8 visas flödesscheman illustrerande förfaranden enligt olika utföringsformer av föreliggande uppfinning. De förfarande- steg som illustreras i Fig 5-8 utförs kontinuerligt då katalysatorn 4 och den tillhörande insprutningsanordningen är aktiva. I ett för- sta steg beräknas aktuella tillstànd i katalysatorn med hjälp av en beräkningsmodell av ovan angiven typ. Utgående från informa- tion erhållen genom beräkningarna i beräkningsmodellen beräk- nas sedan ovan nämnda ackumulation-ärvärde A1 och ackumu- lation-börvärde A2. Ackumulation-ärvärdet A1 och ackumulation- börvärdet A2 jämförs därefter och utgående från denna jämfö- relse genereras en styrsignal S2 för dosering av reduktionsme- del. I ett avslutande steg sker dosering och insprutning i avgas- ledningen av reduktionsmedel i beroende av nämnda styrsignal S2. Den insprutade mängden reduktionsmedel styrs således i be- roende av överensstämmelsen mellan ackumulation-ärvärdet A1 och ackumulation-börvärdet A2.

Enligt den i Fig 5 illustrerade utföringsformen fastställs ett emis- sion-börvärde E2 av ovan beskriven typ, varvid detta emission- börvärde E2 tas i beaktande i beräkningen av ackumulation-bör- värdet A2. 17 Ett emission-börvärde E2 fastställs även hos den i Fig 6 illustre- rade utföringsformen. Hos sistnämnda utföringsform beräknas dessutom ett emission-ärvärde E1 av ovan angiven typ utgående från information från beräkningsmodellen. Detta emission-är- värde E1 jämförs med emission-börvärdet E2 och utgående från denna jämförelse genereras en styrsignal fsp, vilken sedan tas i beaktande i beräkningen av ackumulation-börvärdet A2. Beräk- ningen av ackumulation-börvärdet A2 påverkas således av över- ensstämmelsen mellan emission-ärvärdet E1 och emission-bör- värdet E2.

Hos den i Fig 7 illustrerade utföringsformen beräknas en be- gränsningsfaktor fC0,,s,,a,-,, utgående från information från beräk- ningsmodellen, vilken begränsningsfaktor har ett värde som be- ror av en uppskattning av den aktuella risken för att reduktions- ämnesinnehållet i avgaserna som lämnar katalysatorn skall komma att överstiga ett förutbestämt gränsvärde. Denna be- gränsningsfaktor femma", tas sedan i beaktande i beräkningen av ackumulation-börvärdet A2 på sådant sätt att ackumulation-bör- värdet A2 reduceras med ökande risk för att reduktionsämnesin- nehållet i avgaserna som lämnar katalysatorn skall komma att överstiga det förutbestämda gränsvärdet. Begränsningsfaktorn fC°,,s,,a,-,, används lämpligen som en multiplikationsfaktor i beräk- ningen av ackumulation-börvärdet A2 och ges härvid ett värde som varierar mellan 0 och 1 i beroende av den aktuella risken för att reduktionsämnesinnehållet i avgaserna som lämnar katalysa- torn skall komma att överstiga det förutbestämda gränsvärdet, varvid begränsningsfaktorns värde är nära 1 när det ej föreligger sådan risk och nära 0 när sådan risk är överhängande. Hos denna utföringsform tas även en styrsignal fsp av ovan beskriven typ i beaktande i beräkningen av ackumulation-börvärdet A2.

Hos den i Fig 8 illustrerade utföringsformen beräknas ackumula- tion-börvärdet A2 genom multiplicering av två multiplikationsfak- torer, där en första multiplikationsfaktor utgörs av ett beräknat ackumulation-maxvärde Ama, som är representativt för den maxi- malt tillåtna ackumulationen av reduktionsämnet i katalysatorn ...nu F26 404 18 under rådande driftförhållanden och en andra multiplikationsfak- tor fsp beror av överensstämmelsen mellan emission-ärvärdet E1 och emission-börvärdet E2. Nämnda andra multiplikationsfaktor motsvarar den ovan angivna styrsignalen fsp. Ackumulation-max- värdet Ama, beräknas utgående från information från beräknings- modellen. l detta fall beräknas lämpligen även en begränsnings- faktor fwnsflam av ovan angiven typ, varvid denna begränsnings- faktor fconsflam tas i beaktande i beräkningen av ackumulation- maxvärdet Am, pà sådant sätt att ackumulation-maxvärdet Am, reduceras med ökande risk för att reduktionsämnesinnehållet i avgaserna som lämnar katalysatorn skall komma att överstiga det förutbestämda gränsvärdet.

Med maximalt tillåten ackumulation av reduktionsämne i kataly- satorn avses här den högsta ackumulation av reduktionsämne som enligt utförda beräkningar kan tillåtas i katalysatorn under rådande driftförhållanden utan att avgivningen till omgivningen av oförbrukat reduktionsämne kommer att överstiga det fastställda gränsvärdet.

Det uppfinningsenliga förfarandet kan i en förenklad variant vara så utformat att ackumulation-ärvärdet A1 och ackumulation-bör- värdet A2 hänför sig till aktuell respektive erfordrad ackumulation av reduktionsämnet i det katalysatorsegment hos beräkningsmo- dellen som är beläget närmast katalysatorns inloppsände, d v s närmast dess uppströmsände. l detta fall kan ackumulation-är- värdet A1 erhållas direkt ur beräkningsmodellen och ackumula- tion-börvärdet A2 kan exempelvis erhållas med hjälp av nedan- stående beräkningsalgoritm, enligt vilken katalysatorn i sin längdriktning är indelad i ett flertal segment på motsvarande sätt som hos ovan nämnda beräkningsmodell. Den beräkningsalgo- ritm som använd för att fastställa ackumulation-börvärdet A2 och ackumulation-ärvärdet A1 benämns fortsättningsvis doseringsal- goritm.

Först bestäms en gränsvärdesprofil för molbråket av reduktions- ämne genom katalysatorn: 526 404 19 L »_- YRß _ YLR +.V/vo,,k *Yrvoflk där y,_,R är gränsvärdet för molbråket av reduktionsämne ut från katalysatorn och där yNOLk och yNOLK är molbräken av NOX i segment k respektive K (K = sista segmentet av katalysatorn).

Eftersom molbråket för NOX minskar längs katalysatorn kommer även molbråket för reduktionsämne i gränsvärdesprofiien att minska längs katalysatorn. Gränsvärdesprofilen för molbråket av reduktionsämne används sedan för att beräkna en gränsvärdes- profil för ackumulation av reduktionsämne: i. = K(Ts,k ) ' Crank ' .Vllåk Rrk 1+ Kusk ) ' Crank 'Y/Lak där K(Ts,k) är jämviktskonstanten för adsorption av reduktions- ämne vid temperaturen TS i segment k och där cmk är den totala gaskoncentrationen. Jämviktskonstanten bestäms av förhållandet mellan hastighetskonstanterna ka(Ts,k) och kd(Ts,k) för adsorption respektive desorption av reduktionsämne: KJTM) kd (Tak) K(Ts.k ) = Förhållandet mellan fullständig NOX-omvandling och aktuell NOX- omvandling bestäms genom: f _ .V~o,,o max _ Yivo,,o "' Yivo,,k Detta förhållande används för att bestämma profilen för molbrå- ket av reduktionsämne vid fullständig NOX-omvandling: mâX f YRJr = YLR + max (YA/OJ "Yrvo,,k) Qi» l _) (_;\ »Ä CD -l> Denna profil används sedan för att bestämma en motsvarande profil för ackumulation av reduktionsämne: ma» ___ K(Ts,k)'crøz,k 'ylgñx 1+KrTs,k)-c,°,,l-y,;",í* Desorptionshastigheterna beräknas både för aktuell ackumula- tion av reduktionsämne och för gränsvärdet för ackumulation av reduktionsämne: ful = kd (Tu )9R,k fik = ku (Tu )9li§,k Förhållandet mellan dessa hastigheter beräknas därefter: Förhållandet används för att bestämma en begränsningsfaktor: 1 tune tune eg” 1+ c, f” +02 fdyb f = constraín där segment a och b samt parametrarna c,'””'*,c§””eoch c§””e kan väljas respektive trimmas in för att uppnå optimal funktion. Be- gränsningsfaktorn har egenskapen att den är nära ett när acku- mulationen av reduktionsämne är liten i förhållande till gränsvär- det för ackumulation. När ackumulationen närmar sig gränsvärdet minskar värdet på begränsningsfaktorn. Ackumulation-börvärdet A2 bestäms slutligen genom: A2 = Armx ' fSP = Ûlilïx . fconsrmin . fSP där fsp är styrsignalen från den yttre reglerkretsen 12b. Här kan det ses att begränsningsfaktorn påverkar ackumulation-börvärdet 526 404 21 A2. När ackumulationen av reduktionsämne närmar sig gränsvär- det kommer således ackumulation-börvärdet A2 att minskas tills ett jämviktsläge infinner sig. Ackumulation-ärvärdet A1 är i detta fall ackumulationen av reduktionsämne i katalysatorns första segment: A1= 0,” l de ovan angivna formlerna hos doseringsalgoritmen betecknar R det aktuella reduktionsämnet. l det fall då reduktionsämnet utgörs av ammoniak står således R för NH3.

Med denna enkla variant av doseringsalgoritm är det möjligt att få en snabb reglering av ackumulationen av reduktionsämne i katalysatorn. Eftersom det är ackumulationen av reduktionsämne i katalysatorns första segment som regleras är responsen vid förändringar i doseringen av reduktionsmedel snabb. Det är också möjligt att trimma in regleringen så att mängden reduk- tionsämne som lämnar katalysatorn utan att reagera konstant ligger under gränsvärdet, eftersom en begränsningsfaktor mins- kar ackumulation-börvärdet A2 när ackumulationen av reduk- tionsämne närmar sig gränsvärdet. Den främsta nackdelen med denna enkla variant av doseringsalgoritm är att det interna styr- tillståndet, d v s ackumulationen av reduktionsämne i katalysa- torn, inte direkt är representativt för NOx-omvandlingen i kataly- satorn. Eftersom NOX-omvandlingen är temperaturberoende krävs större ackumulation vid lägre temperaturer för att uppnå samma NOx-omvandling. Detta innebär att det är den yttre reglerkretsen 12b som måste kompensera ackumulation-börvärdet A2 vid för- ändringar i temperaturen. Ett annat problem är att vid föränd- ringar i temperaturen kommer temperaturen längs katalysatorn att variera och reduktionsämnet kommer att förbrukas olika snabbt i olika delar av katalysatorn. Eftersom det interna styrtill- ståndet endast är kopplat till första segmentet i katalysatorn måste variationerna genom katalysatorn kompenseras av den yttre reglerkretsen 12b. 22 Det uppfinningsenliga förfarandet kan i en mer förfinad variant vara så utformat: - att för vart och ett av segmenten hos beräkningsmodellen be- räknas ett ackumulationsvärde Ak och ett omvandlingsvärde Rmaxß varvid ackumulationsvärdet Ak är representativt för den under rådande driftsförhållanden maximalt tillåtna ackumulatio- nen av reduktionsämnet i segmentet och omvandlingsvärdet Rmank är representativt för den förväntade omvandlingen av av- gasämnet i segmentet när reduktionsämnesackumulationen i segmentet motsvarar ackumulationsvärdet Ak, - att omvandlingsvärdena RmaxJ, för de olika segmenten summe- ras, samt - att den erhållna summan omräknas till ett fiktivt värde på den maximalt tillåtna ackumulationen av reduktionsämnet i det seg- ment som är beläget närmast katalysatorns inloppsände, varvid detta fiktiva värde utgör ovan nämnda ackumulation-maxvärde AmâX' Utgående från det sålunda erhållna ackumulation-maxvärdet Amax erhålls sedan ackumulation-börvärdet A2 på ovan angivet sätt genom multiplicering med en multiplikationsfaktor fsp som beror av överensstämmelsen mellan emission-ärvärdet E1 och emis- sion-börvårdet E2.

För vart och ett av segmenten beräknas lämpligen en begräns- ningsfaktor fwns,,a,-,,_k av ovan beskriven typ, varvid denna be- gränsningsfaktor fconsüamk tas i beaktande i beräkningen av om- vandlingsvärdena Rmaxj på sådant sätt att omvandlingsvärdena reduceras med ökande risk för att reduktionsämnesinnehållet i avgaserna som lämnar katalysatorn skall komma att överstiga det förutbestämda gränsvärdet.

För vart och ett av segmenten beräknas vidare ett värde Rk på den aktuella omvandlingen av avgasämnet i segmentet. Ett värde Rm, på den totala aktuella omvandlingen av avgasämnet i kataly- satorn beräknas sedan genom en summering av värdena Rk för de olika segmenten, varefter det sålunda erhållna värdet RM på 526 4-04 23 den totala aktuella omvandlingen av avgasämnet i katalysatorn omräknas till ett fiktivt värde på den aktuella ackumulationen av reduktionsämnet i det segment som är beläget närmast kataly- satorns inloppsände, varvid detta fiktiva värde utgör ackumula- tion-ärvärdet A1.

Hos denna förfinade variant utgör det interna styrtillständet ett representativt mått på NOx-omvandlingen genom hela katalysa- torn. Doseringsalgoritmen blir i detta fall kopplad till hur beräk- ningsmodellen för katalysatorn är formulerad. I det följande ges ett exempel på hur doseringsalgoritmen kan utformas om reduk- tionsämnet är ammoniak och beräkningsmodellen för katalysa- torn innehåller följande reaktioner med tillhörande reaktionshas- tigheter: S + NH3 -+ S-NH3 ) S-NH3 -> S + NH3 rg =k20NH3 ) 4 S-NH3 + 4 NO + 02 -> 4 S + 4 NZ + 6 H20 r, =k3cN00NH3 (3) 4S-NH3+5O2-+4S+6H2O+4NO ) "1=k1CNH,Ûv (1 ( Ü: = klacozâ/VH, (4 Reaktionshastigheterna är givna per massa katalysator. Genom att summera reaktionshastigheten för reaktion 3 (NOX-omvand- ling) multiplicerad med katalysatormassan i respektive segment och sedan divldera summan med uttrycket för reaktionshastig- heten i första segmentet multiplicerad med katalysatormassan men med ackumulationen av ammoniak utlämnad fås ett mått på NOx-omvandlingen genom hela katalysatorn uttryckt i ammoniak- ackumulation för första segmentet i katalysatorn, vilket utgör det aktuella värdet på det interna styrtillståndet, d v s ackumulation- ärvärdet A 1: K :ka (Iwmycfank 'Ylva 'HA/HM 'Wk A1 =<1>NH3 = k' ks(T»,1)'Ûwi,| 'yzvo 'Wi 11-1: 526 404 24 På motsvarande sätt bestäms börvärdet för det interna styrtill- ståndet, d v s ackumulation-börvärdet A2: K max Z fconslraírnk ' k3 (TL/r) . Clank _ yNO . ÛNHh/c ' wk _ _ _ k=l A2 _ (DSRNH, _ fSP k: ) ' cum 'YNO 'Wi där Gm” kan bestämmas ä samma sätt som 49"” i den ovan be- NH,,k m skrivna doseringsalgoritmen hos den förenklade varianten av det uppfinningsenliga förfarandet. Begränsningsfaktorerna kan ges olika värden för varje segment enligt: 1 fconstrainJr : m” 1 + Ck ' f 4,1; där fik bestäms på samma sätt som i den ovan beskrivna dose- ringsalgoritmen hos den förenklade varianten av det uppfinnings- enliga förfarandet och där parametern c,fi””° kan trimmas olika för varje segment.

Denna förfinade variant har samma fördelar som den förenklade varianten. Det är möjligt att få en snabb reglering av det interna styrtillståndet eftersom detta är nära kopplat till ackumulationen av reduktionsämne i katalysatorns första segment. Doseringsal- goritmen går även att trimma in så att mängden reduktionsämne som lämnar katalysatorn utan att reagera konstant ligger under gränsvärdet, eftersom begränsningsfaktorerna minskar ackumu- lation-börvärdet A2 när ackumulationen av reduktionsämne när- mar sig gränsvärdet. l motsats till den förenklade varianten är det interna styrtillståndet i den förfinade doseringsalgoritmen kopplat till NOX-omvandlingen. Detta innebär att ackumulation-börvärdet A2 automatiskt justeras när temperaturen ändras. Genom att det interna styrtillståndet är kopplat till NOX-omvandlingen genom hela katalysatorn har doseringsalgoritmen även förmågan att kompensera för varierande förbrukning av reduktionsämne i olika delar av katalysatorn på grund av variationer i temperaturen längs katalysatorn. Den förfinade doseringsalgoritmen har följ- 526 4-04 ,, .nu aktligen förmågan att kompensera för de flesta variationer som kan uppkomma längs katalysatorn, vilket innebär att den yttre re- glerkretsen 12b endast behöver göra smärre justeringar av ac- kumulation-börvärdet A2 för att hålla NOx-emissionen på en öns- kad nivå.

Uppfinningen är givetvis inte på något sätt begränsad till de ovan beskrivna föredragna utföringsformerna, utan en mängd möjlig- heter till modifikationer därav torde vara uppenbara för en fack- man på området, utan att denne för den skull avviker från uppfin- ningens grundtanke sådan denna definieras i bifogade patent- krav. Avgassystemet kan till exempel innefatta åtminstone en till katalysator kopplad i serie med reduktionskatalysatorn 4, exem- pelvis en oxidationskatalysator och/eller en hydrolyskatalysator uppströms reduktionskatalysatorn och/eller en slipkatalysator nedströms reduktionskatalysatorn.

Claims (25)

1. ovana 10 15 20 25 30 35 526 4-04 26 PATENTKRAV 1.

2. Förfarande för styrning av insprutningen av reduktionsmedel uppströms en katalysator (4) i en avgasledning (2) från en för- bränningsmotor (1 ), därav, - att ett ackumulation-ärvärde (A1) representativt för aktuell ackumulation i katalysatorn (4) av ett i reduktionsmedlet ingå- ende eller av reduktionsmedlet bildat reduktionsämne beräk- nas utgående från information från en beräkningsmodell som, under beaktande av de förväntade reaktionerna i katalysatorn under rådande driftförhàllanden, kontinuerligt fastställer aktu- ella tillstånd i katalysatorn, såsom exempelvis ackumulationen av reduktionsämnet i olika delar av katalysatorn och den om- vandling av avgasämne som sker i olika delar av katalysatorn, - att ett ackumulation-börvärde (A2) beräknas utgående från ett emission-börvärde (E2) och information från nämnda be- räkningsmodell, varvid emission-börvärdet (E2) är representa- tivt för ett önskat innehåll i avgaserna som lämnar katalysa- torn (4) av ett avgasämne som vid avgasernas passage genom katalysatorn åtminstone delvis avlägsnas ur avgaserna under inverkan av reduktionsämnet eller bildas under inverkan av reduktionsämnet och ackumulation-börvärdet (A2) är repre- sentativt för den ackumulation av reduktionsämnet som erford- ras i katalysatorn under rådande driftförhållanden för att vä- sentligen uppnå emission-börvärdet (E2), - att ackumulation-ärvärdet (A1) jämförs med ackumulation- börvärdet (A2), samt - att insprutningen av reduktionsmedel i avgasledningen styrs i beroende av resultatet av jämförelsen mellan ackumulation- ärvärdet (A1) och ackumulation-börvärdet (A2). .

3. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat därav, att en begräns- ningsfaktor (fwnstæfl-n) beräknas, vilken begränsningsfaktor har ett värde som beror av en uppskattning av den aktuella risken för att reduktionsämnesinnehållet i avgaserna som lämnar katalysatorn skall komma att överstiga ett förutbestämt gräns- värde, samt att denna begränsningsfaktor tas i beaktande i be- one-a 10 15 20 25 30 35 räkningen av ackumulation-börvärdet (A2) på sådant sätt att ackumulation-börvärdet (A2) reduceras med ökande risk för att reduktionsämnesinnehållet i avgaserna som lämnar katalysa- torn skall komma att överstiga det förutbestämda gränsvärdet. .

4. Förfarande enligt krav 2, kännetecknat därav, att begräns- ningsfaktorn (fC0ns,,a,-,,) används som en multiplikationsfaktor i beräkningen av ackumulation-börvärdet (A2) och ges ett värde som varierar mellan 0 och 1 i beroende av den aktuella risken för att reduktionsämnesinnehållet i avgaserna som lämnar katalysatorn skall komma att överstiga det förutbestämda gränsvärdet, varvid begränsningsfaktorns värde är nära 1 när det ej föreligger sådan risk och nära O när sådan risk är över- hängande. .

5. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat därav, att ackumulation-ärvärdet (A1) och ackumulation-bör- värdet (A2) tillförs en första komparator (32), vilken till en för- sta regulator (34), företrädesvis i form av en Pl-regulator, av- ger en signal (S1) som beror av överensstämmelsen mellan ackumulation-ärvärdet (A1) och ackumulation-börvärdet (A2), samt att regulatorn (34) i beroende av signalen från kompara- torn (32) avger en styrsignal (S2), varvid insprutningen av re- duktionsmedel i avgasledningen styrs i beroende av denna styrsignal (S2). .

6. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat därav, - att ett emission-ärvärde (E1) fastställs genom beräkning eller mätning, vilket emission-ärvärde (E1) är representativt för ak- tuellt innehåll av avgasämnet i avgaserna som lämnar kataly- satorn (4), - att emission-ärvärdet (E1) jämförs med emission-börvärdet (E2), samt - att ackumulation-börvärdet (A2) beräknas utgående från in- formation från nämnda beräkningsmodell och överensstäm- 10 15 20 25 30 35 10. melsen mellan emission-ärvärdet (E1) och emission-börvärdet (E2).

7. Förfarande enligt krav 5, kännetecknat därav, att emission- ärvärdet (E1) beräknas med hjälp av nämnda beräkningsmo- dell eller med hjälp av information från denna.

8. Förfarande enligt krav 5 eller 6, kännetecknat därav, att emission-ärvärdet (E1) och emission-börvärdet (E2) tillförs en andra komparator (42), vilken till en andra regulator (44), fö- reträdesvis i form av en Pl-regulator, avger en signal (S3) som beror av överensstämmelsen mellan emission-ärvärdet (E1) och emission-börvärdet (E2), samt att den andra regula- torn (44) i beroende av signalen från den andra komparatorn (42) avger en styrsignal (fsp) som bringas att påverka beräk- ningen av ackumulation-börvärdet (A2).

9. Förfarande enligt något av kraven 5-7, kännetecknat därav, att ackumulation-börvärdet (A2) erhålls genom multiplicering av två multiplikationsfaktorer, där en första multiplikations- faktor utgörs av ett beräknat ackumulation-maxvärde (Amax) som är representativt för den maximalt tillåtna ackumulatio- nen av reduktionsämnet i katalysatorn under rådande driftför- hàllanden och en andra multiplikationsfaktor beror av över- ensstämmelsen mellan emission-ärvärdet (E1) och emission- börvärdet (E2).

10. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat därav, att katalysatorn (4) enligt beräkningsmodellen i sin längdriktning uppdelas i ett flertal segment, varvid ackumula- tion-ärvärdet (A1) och ackumulation-börvärdet (A2) hänför sig till aktuell respektive erfordrad ackumulation av reduktions- ämnet i det segment som är beläget närmast katalysatorns inloppsände.

11. Förfarande enligt krav 8, kännetecknat därav, att katalysa- torn (4) enligt beräkningsmodellen i sin längdriktning uppde- 10 15 20 25 30 35 11.

12.

13. 526 404 29 las i ett flertal segment, samt att ackumulation-maxvärdet (Amax) hänför sig till den under rådande driftförhållanden maximalt tillåtna ackumulatlonen av reduktionsämnet i det segment som är beläget närmast katalysatorns inloppsände. Förfarande enligt krav 8 eller 10, kännetecknat därav, att en begränsningsfaktor (fc°,,s,,a,-,,) beräknas, vilken begränsnings- faktor (fC°,,s,,,.,,-,,) har ett värde som beror av en uppskattning av den aktuella risken för att reduktionsämnesinnehållet i avga- serna som lämnar katalysatorn skall komma att överstiga ett förutbestämt gränsvärde, samt att denna begränsningsfaktor (fwns,,a,-,,) tas i beaktande i beräkningen av ackumulation-max- värdet (Amax) på sådant sätt att ackumulation-maxvärdet (Amax) reduceras med ökande risk för att reduktionsämnesin- nehållet i avgaserna som lämnar katalysatorn skall komma att överstiga det förutbestämda gränsvärdet. Förfarande enligt krav 11, kännetecknat därav, att begräns- ningsfaktorn (fconsflain) används som en multiplikationsfaktor i beräkningen av ackumulation-maxvärdet (Amax) och ges ett värde som varierar mellan O och 1 i beroende av den aktuella risken för att reduktionsämnesinnehållet i avgaserna som lämnar katalysatorn skall komma att överstiga det förutbe- stämda gränsvärdet, varvid begränsningsfaktorns värde är nära 1 när det ej föreligger sådan risk och nära 0 när sådan risk är överhängande. Förfarande enligt krav 8, kännetecknat därav, - att katalysatorn (4) enligt beräkningsmodellen i sin längd- riktning uppdelas i ett flertal segment - att för vart och ett av segmenten beräknas ett ackumula- tionsvärde (Ak) och ett omvandlingsvärde (Rmank), varvid ac- kumulationsvärdet (Ak) är representativt för den under rå- dande driftsförhållanden maximalt tillåtna ackumulatlonen av reduktionsämnet l segmentet och omvandlingsvärdet (Rmaxß) är representativt för den förväntade omvandlingen av avgas- 01:00 10 15 20 25 30 35 526 404 30 ämnet i segmentet när reduktionsämnesackumulationen i segmentet motsvarar ackumulationsvärdet, - att omvandlingsvärdena (Rmank) för de olika segmenten summeras, samt - att den erhållna summan omräknas till ett fiktivt värde på den maximalt tillåtna ackumulatlonen av reduktionsämnet i det segment som är beläget närmast katalysatorns inlopps- ände, varvid detta fiktiva värde utgör nämnda ackumulation- maxvärde (Amax).

14.Förfarande enligt krav 13, kännetecknat därav, att för vart och ett av segmenten beräknas en begränsningsfaktor (fconsuamk), vilken begränsningsfaktor har ett värde som beror av en uppskattning av den aktuella risken för att reduktionsämnesinnehållet i avgaserna som lämnar katalysa- torn skall komma att överstiga ett förutbestämt gränsvärde, samt att denna begränsningsfaktor (fC0ns,,a,-,,_k) tas i beaktande i beräkningen av omvandlingsvärdena (Rmaxvk) på sådant sätt att omvandlingsvärdena (Rmaxß) reduceras med ökande risk för att reduktionsämnesinnehållet i avgaserna som lämnar katalysatorn skall komma att överstiga det förutbestämda gränsvärdet.

15. Förfarande enligt krav 14, kännetecknat därav, att begräns- ningsfaktorn (fcOns,,_.,,,-,,,k) används som en multiplikationsfaktor i beräkningen av omvandlingsvärdet (Rmank) och ges ett värde som varierar mellan O och 1 i beroende av den aktuella risken för att reduktionsämnesinnehållet i avgaserna som lämnar katalysatorn skall komma att överstiga det förutbestämda gränsvärdet, varvid begränsningsfaktorns värde är nära 1 när det ej föreligger sådan risk och nära O när sådan risk är över- hängande.

16. Förfarande enligt något av kraven 13-15, kännetecknat därav, - att för vart och ett av segmenten beräknas ett värde (Rk) på den aktuella omvandlingen av avgasämnet i segmentet, ov-nu 10 15 20 25 30 35 526 4-04 31 - att ett värde (RM) på den totala aktuella omvandlingen av avgasämnet i katalysatorn (4) beräknas genom en summering av värdena (Rk) för de olika segmenten, samt - att värdet (RM) på den totala aktuella omvandlingen av av- gasämnet i katalysatorn omräknas till ett fiktivt värde på den aktuella ackumulationen av reduktionsämnet i det segment som är beläget närmast katalysatorns inloppsände, varvid detta fiktiva värde utgör ackumulation-ärvärdet (A1).

17.Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat därav, att emission-börvärdet (E2) beräknas i beroende av rådande driftförhållanden.

18.Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat därav, att åtminstone följande parametrar utnyttjas i beräk- ningsmodellen vid generering av information för beräkningen av ackumulation-ärvärdet (A1) och ackumulation-börvärdet (A2): - avgastemperaturen (P1) uppströms katalysatorn, - koncentrationen (P2) av avgasämnet i avgaserna uppströms katalysatorn, - avgasmassflödet (P3) genom katalysatorn, och - insprutad mängd (P4) reduktionsmedel.

19.Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat därav, att urea eller ammoniak används som reduktionsmedel, varvid reduktionsämnet utgörs av ammoniak.

20.Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat därav, att avgasämnet utgörs av NOX.

21.Anordning för utövande av ett förfarande enligt något av kra- ven 1-20 för styrning av insprutningen av reduktionsmedel uppströms en katalysator (4) i en avgasledning (2) från en förbränningsmotor (1), kännetecknad därav, att anordningen innefattar ...nu 10 15 20 25 30 35

22. 526 4-04 32 - ett första beräkningsorgan (20) anordnat att genom använd- ning av en beräkningsmodell kontinuerligt fastställa aktuella tillstånd i katalysatorn under beaktande av de förväntade reaktionerna i katalysatorn under rådande driftförhållanden, - ett andra beräkningsorgan (30) anordnat att, utgående från information från nämnda beräkningsmodell, beräkna ett ac- kumulation-ärvärde (A1) representativt för aktuell ackumula- tion i katalysatorn (4) av ett i reduktionsmedlet ingående eller av reduktionsmedlet bildat reduktionsämne, varvid det andra beräkningsorganet (30) även är anordnat att utgående från ett emission-börvärde (E2) och information från nämnda beräk- ningsmodell beräkna ett ackumulation-börvärde (A2), varvid emission-börvärdet (E2) är representativt för ett önskat inne- håll i avgaserna som lämnar katalysatorn (4) av ett avgas- ämne som vid avgasernas passage genom katalysatorn åt- minstone delvis avlägsnas ur avgaserna under inverkan av reduktionsämnet eller bildas under inverkan av reduktionsäm- net och ackumulation-börvärdet (A2) är representativt för den ackumulation av reduktionsämnet som erfordras i katalysatorn under rådande driftförhållanden för att väsentligen uppnå emission-börvärdet (E2), - en komparator (32) anordnad att jämföra ackumulation-är- värdet (A1) och ackumulation-börvärdet (A2), samt - reglermedel (34, 36) för styrning av insprutningen av reduk- tionsmedel utgående från jämförelsen mellan ackumulation- ärvärdet (A1) och ackumulation-börvärdet (A2). Anordning enligt krav 21, kännetecknad därav, att anord- ningen innefattar medel för fastställande genom beräkning eller mätning av ett emission-ärvärde (E1) representativt för aktuellt innehåll av avgasämnet i avgaserna som lämnar ka- talysatorn (4), samt att det andra beräkningsorganet (30) är anordnat att beräkna ackumulation-börvärdet (A2) utgående från information från nämnda beräkningsmodell och överens- stämmelsen mellan emission-ärvärdet (E1) och emission-bör- värdet (E2). -vuao 10 15

23.

24.

25. _. ta Û 576 4Û4 ~.~'-= ~= - -ittt ..---,_ef.. Z.. z-.a _*_ , , .ut I , u o s 1 ' 33 Datorprogram direkt inladdningsbart till internminnet hos en dator, vilket datorprogram innefattar programkod för imple- mentering av ett förfarande enligt något av kraven 1-20. Datorprogramprodukt innefattande ett av en elektronisk styrenhet läsbart medium uppvisande ett därpå lagrat dator- program avsett att bringa en elektronisk styrenhet att imple- mentera ett förfarande enligt något av kraven 1-20. Elektronisk styrenhet (50) innefattande ett exekveringsmedel (51), ett till exekveringsmedlet (51) anslutet minne (53) och ett till exekveringsmedlet (51) anslutet lagringsmedium (54), varvid ett datorprogram innefattande programkod för imple- mentering av ett förfarande enligt något av kraven 1-20 är lagrat i nämnda lagringsmedium (54).