SE1351159A1 - Reglering av en koncentration/fraktion av ingående ämnen i en avgasström - Google Patents

Abstract

Föreliggande uppfinning avser en metod for reglering av en koncentration/fraktion av ett ellerflera ingående ämnen i en avgasström i ett motorfordon genom styrning av dess drivlina,vilket motorfordon innefattar: en drivlina innefattande en forbränningsmotor kopplingsbarmed en kontinuerlig variabel växellåda (CVT/IVT) via en kopplingsanordning, och ettavgassystem anordnat for bortledande av en avgasström från nämnda forbränningsmotor;varvid nämnda metod innefattar steget: - styrning av nämnda kontinuerligt variabla växellåda(CVT/IVT), och därmed en arbetspunkt hos nämnda forbränningsmotor, baserad på nämndaen eller flera forsta parametrar P1 for reglering av en koncentration/fraktion C Ex/X Ex av etteller flera ingående ämnen i nämnda avgasström, varvid åtminstone en av nämnda en ellerflera forsta parametrar P1 är en forsta koncentrations-/fraktionsskillnad mellan nämnda forstakoncentration/fraktion Cl/Xl i nänmda avgasström och en referenskoncentration/-fraktionC Re f/X Re f. Vidare avser uppfinningen ett datorprogram, en datorprogramprodukt, ett system och ett motorfordon innefattande ett sådant system. (Pig. 1)

Description

10 15 20 25 30 kemisk reaktor tillsammans med en ädelmetallbeläggning i dieseloxidationskatalysatom.

Nämnda dieseloxidationskatalysatom används normalt primärt för att oxidera kvarvarande kolväten och kolmonoxid i avgasströmmen till koldioxid, vatten och värme, samt omvandling av kvävemonooxid till kvävedioxid.

Vid förbränning av bränsle i förbränningsmotoms förbränningskammare (cylindrar) bildas sotpartiklar. Av denna anledning används partikelfilter för att fånga upp sotpartiklar och fungerar på sä sätt att avgasströmmen leds genom en filterstruktur där sotpartiklar fångas upp från den passerande avgasströmmen och upplagras i partikelfiltret. Partikelfiltret fylls med sot allteftersom fordonet framförs och förr eller senare måste filtret tömmas på sot, vilket vanligtvis åstadkoms med hjälp av s.k. regenerering. Nämnda regenerering innebär att sotpartiklama (huvudsakligen kolpartiklar) omvandlas till koldioxid och/ eller kolmonoxid i en eller flera kemiska processer. Regenerering kan ske på olika sätt och kan exempelvis ske med hjälp av s.k. NOg-baserad regenerering ofta även benämnd passiv regenerering, eller genom s.k. syre-(O2)-baserad regenerering även benämnd aktiv regenerering.

Vid passiv regenerering bildas kväveoxid och koloxid vid en reaktion mellan kol och kvävedioxid enligt t.ex. ekvation 1: NO2+C=NO+CO (1) Den passiva regenereringen är dock starkt beroende av tillgången på kvävedioxid. Om tillgången på kvävedioxid reduceras kommer även regenereringshastigheten att reduceras.

Tillgången på kvävedioxid kan t.ex. reduceras om bildningen av kvävedioxid hämmas, vilket t.ex. kan ske om en eller flera komponenter i efterbehandlingssystemet förgiftas av svavel som normalt förekommer i åtminstone vissa typer av bränslen, såsom t.ex. diesel. Även konkurrerande kemiska reaktioner hämmar kvävedioxidomvandlingen.

Fördelen med passiv regenerering är att önskade reaktionshastigheter och därmed den hastighet med vilken filtret töms uppnås vid lägre temperaturer. Typiskt sker regenerering av partikelfilter vid passiv regenerering vid temperaturer i intervallet 200° C - 500° C, även om temperaturer i den höga delen av intervallet normalt är att föredra. Oavsett detta utgör således detta jämfört med vid aktiv regenerering väsentligt lägre temperaturintervall en stor fördel vid t.ex. förekomst av SCR-katalysatorer eftersom det inte föreligger någon risk för att en så pass hög temperaturnivå uppnås att risk för att SCR-katalysatom skadas. Fortfarande är det dock 10 15 20 25 30 viktigt att en förhållandevis hög temperatur erhålls för att effektiv passiv regenerering skall kunna ske.

Vid aktiv regenerering, s.k. syre-(O2)-baserad regenerering, sker en kemisk process i huvudsak enligt ekvation 2: C + Og = C02 + värme (2) Således, ombildas vid aktiv regenerering kol plus syrgas till koldioxid plus värrne. Denna kemiska reaktion är dock kraftigt temperaturberoende och erfordrar förhållandevis höga filtertemperaturer för att nämnvärd reaktionshastighet överhuvudtaget ska uppstå. Typiskt krävs en minsta partikelfiltertemperatur på 500° C, men företrädesvis bör filtertemperaturen vara än högre för att regenereringen ska ske med önskad hastighet. Reaktionshastigheten för kemiska reaktioner, t.ex. reaktionerna enligt ekvation 1 och 2 ovan är även beroende av reaktantemas koncentration. Om exempelvis koncentration för någon reaktant är låg blir reaktionshastigheten låg, och om reaktanten helt saknas sker ingen reaktion alls.

Ofta begränsas dock den maximala temperatur som kan användas vid aktiv regenerering av toleranser för vissa av de ingående komponenterna i efterbehandlingssystemet/avgassystemet.

T.ex. har ofia partikelfiltret 202 och/eller (där sådan förekommer) en efterföljande SCR- katalysator konstruktionsmässiga begränsningar med avseende på den maximala temperatur dessa får utsättas för. Detta medför att den aktiva regenereringen kan ha en komponentmässigt maximalt tillåten temperatur som oftast är oönskat låg. Samtidigt krävs alltså en mycket hög lägsta temperatur för att någon användbar reaktionshastighet över huvud taget ska uppstå. Vid den aktiva regenereringen förbränns sotlasten i partikelfiltret 202 normalt väsentligen fullständigt. Det vill säga att en total regenerering av partikelfiltret erhålles, varefter sotnivån i partikelfiltret är väsentligen 0 %. Idag är det allt vanligare att fordon förutom partikelfilter 202 även utrustas med SCR-katalysatorer 201, varför den aktiva regenereringen kan medföra problem i form av överhettning för den efterföljande SCR-katalysatorbehandlingsprocessen.

Det är därför av största vikt att kunna stoppa en hastigt ökande temperatur hos avgaserna före SCR-katalysatom. En sådan hastigt ökande temperatur kan t.ex. bero på en skenande oxidation i partikelfiltret (DPF), vilket kan hämmas eller stoppas om koncentrationen syre in till partikelfiltret minskas till låg eller obefintlig nivå. Såsom nämnts ovan är det dock även 10 15 20 25 30 viktigt att temperaturen regleras vid andra komponenter i avgassystemet, såsom exempelvis för att förhindra eller hämma lokal eller global övertemperatur ipartikelfiltret (DPF), etc.

Beroende på hur ett fordon framförs kommer koncentrationen/fraktionen för den vid förbränningen resulterande avgasströmmen att variera. Om förbränningsmotom arbetar hårt kommer avgasströmmen att hålla en högre koncentration/fraktion av förbränningsprodukter och lägre koncentrationer/fraktioner av förbränningsreaktanter och omvänt om belastningen på förbränningsmotorn är förhållandevis låg kommer avgasströmmens koncentration/fraktion att vara väsentligt de omvända. Om fordonet framförs under en längre tid på ett sådant sätt att avgasströmmen innehåller förhållandevis höga koncentrationer/fraktioner av oönskade förbränningsprodukter, såsom t.ex. svaveloxider, kommer en degradering av dieseloxidationskatalysatorns 205 fidnktion att ske på grund av att det i bränslet vanligen förekommande svavlets i olika former reaktion med dieseloxidationskatalysatorns 205 aktiva beläggning, vanligen innefattande en eller flera ädelmetaller eller andra tillämpliga metaller såsom tex. aluminium. Dessa problem uppträder vanligen vid låga (l50° C) till medelhöga (300° C) temperaturer. Vid temperaturer understigande 150° - 250° C fiingerar exempelvis inte SCR-katalysatorer väl. Å andra sidan om fordonet framförs under en längre tid på ett sådant sätt att avgasströmmens temperatur håller förhållandevis höga temperaturer innebär det att aktiv regenerering kan ske med önskad hastighet. Dock får ej temperaturen i avgasströmmen överstiga en maximalt tillåten temperatur så att värrnekänsliga komponenter i efterbehandlingssystemet skadas såsom tidigare nämnts. Det är då speciellt viktigt att tillse att koncentrationen av NOX hålls på låga nivåer och att balansen NO2/NOX är optimal.

Koncentrationen C av ett ämne i en gas kan uttryckas enligt ekvationen: C = N / V, där N anger antalet molekyler av ett givet ämne och V volymen, dvs. antalet molekyler av ett givet ämne i en given volym. Totalkoncentrationen CTÛt, vilken ökar i en ideal gas om trycket ökat och temperaturen minskar, ges av den allmänna gaslagen såsom CTot = NTOt/ V, där NTot anger totalt antal molekyler. Beträffande fraktionen X av ett ämne ges den av relationen mellan koncentrationen C och fraktionen X enligt: C = X - CTO, Om inga kemiska reaktioner sker ändras inte fraktionen som anger andelen molekyler i en volym som tillhör ett visst ämne såvida inte ytterligare molekyler blandas med den ursprungliga volymen. Detta kan t.ex. ske genom diffusion och/eller genom omblandning av gaselement genom s.k. turbulens. De nya 10 15 20 25 30 molekylema som blandas in kan t.ex. komma från i avgasröret insprutad, och möjligtvis förångad eller reagerad urea och/eller diesel. De kan även komma från tidigare inlagrade ämnen som frigörs, t.ex. kondenserat vatten som dras med avgasströmmen och/eller förångas.

Exempel på ämne i avgassystemet som kan regleras är: kolmonoxid (CO) och kväveoxid (NO) vilka reagerar tex. med syre till koldioxid (C02) respektive kvävedioxid (N02).

Kortfattad beskrivning av uppfinningen Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en lösning vilken helt eller delvis löser problem och/eller nackdelar med lösningar för reglering av en koncentration/ fraktion av ett eller flera ingående ämnen i en avgasström enligt känd teknik.

Enligt en forsta aspekt av uppfinningen uppnås ovan nämnda ändamål med en metod for reglering av en koncentration/fraktion av ett eller flera ingående ämnen i en avgasström i ett motorfordon genom styrning av dess drivlina, vilket motorfordon innefattar: en drivlina innefattande en förbränningsmotor kopplingsbar med en kontinuerlig variabel växellåda (CVT/IVT) via en kopplingsanordning, och ett avgassystem anordnat för bortledande av en avgasström från nämnda förbränningsmotor; varvid nämnda metod innefattar steget: - styrning av nämnda kontinuerligt variabla växellåda (CVT/IVT), och därmed en arbetspunkt hos nämnda förbränningsmotor, baserad på nämnda en eller flera första parametrar P1 for reglering av en koncentration/fraktion CEx/XEX av ett eller flera ingående ämnen i nämnda avgasström, varvid åtminstone en av nämnda en eller flera första parametrar P1 är en forsta koncentrations-/fraktionsskillnad mellan nämnda forsta koncentration/fraktion Cl/Xl i nämnda avgasström och en referenskoncentration/ -fraktion C Re f/X Re f.

Olika utföringsformer av metoden ovan är definierade i de till metoden bilagda osj älvständiga patentkraven. En metod enligt uppfinningen kan dessutom implementeras i ett datorprogram, Vilket när det exekveras i en dator åstadkommer att datorn utför metoden enligt uppfinningen.

Enligt en andra aspekt av uppfinningen uppnås ovan nämnda ändamål med ett system anordnat för styrning av en eller flera funktioner i ett motorfordon, vilket motorfordon innefattar: en drivlina innefattande en förbränningsmotor kopplingsbar med en kontinuerlig variabel växellåda (CVT/IVT) via en kopplingsanordning, och ett avgassystem anordnat for 10 15 20 25 30 bortledande av en avgasström från nämnda förbränningsmotor; varvid nämnda system innefattar en styrenhet anordnad att styra nämnda kontinuerligt variabla växellåda (CVT/IVT), och därmed en arbetspunkt hos nämnda förbränningsmotor, baserad på nämnda en eller flera första parametrar P1 för reglering av en koncentration/fraktion C Ex/X Ex av ett eller flera ingående ämnen i nämnda avgasström, varvid åtminstone en av nämnda en eller flera första parametrar P1 är en forsta koncentrations-/fraktionsskillnad mellan nänmda forsta koncentration/fraktion C1/X1 i nämnda avgasström och en referenskoncentration/-fraktion CRef/XRef.

Ovan nänmda system är företrädesvis anordnat i ett motorfordon, såsom en buss, lastbil eller ett annat dylikt motorfordon.

Med en metod eller ett system enligt föreliggande uppfinning erhålles en förbättrad lösning för reglering/styrning av en koncentration/fraktion av ett eller flera ingående ämnen i en avgasström hos ett motorfordon. Exempelvis möjliggör uppfinningen reglering av koncentrationen/fraktionen av ett eller flera ingående ämnen i sådana driftsfall då reglering av koncentrationen/fraktionen inte har Varit möjliga eller inte tillräckliga med lösningar enligt känd teknik.

Med en metod eller ett system för reglering av koncentrationen/fraktionen av ingående ämnen enligt föreliggande uppfinning möjliggörs att komponenter i avgassystemet, såsom partikelfilter och katalysatorer, kan arbeta effektivt eftersom koncentrationen/fraktionen av ingående ämnen i avgassystemet effektivt och precist kan anpassas till nämnda komponenters optimala arbetskoncentrationf-fraktion. Risken för att komponenter i avgassystemet skadas p.g.a. t.ex. överhettning och förgiftning minskas även därmed.

Vidare tillhandahåller uppfinningen en mer bränsleeffektiv metod att nå en önskad koncentration/fraktion av ingående ämnen, eller att behålla en nuvarande koncentration/fraktion av ingående ämnen i avgasströmmen ämfört med känd teknik. Genom att reglera koncentrationen/fraktionen av ingående ämnen genom styrning av drivlinan medelst en eller flera första parametrar P1 enligt uppfinningen kan åtgärder som medför stor 10 15 20 25 30 bränsleförbrukning undvikas, såsom aktivering av extern värrnare eller motorstyrning prioriterande koncentration/ fraktion före motorns verkningsgrad.

En annan fördel med uppfinningen är att det inte är nödvändigt att utrusta fordonet med ytterligare delar/komponenter for att erhålla fördelarna med uppfinningen eftersom redan befintliga delar/komponenter i fordonet kan användas, vilket innebär en stor kostnadsbesparing.

Ytterligare fördelar och tillämpningar av uppfinningen kommer att framgå av den efterföljande detaljerade beskrivningen.

Kortfattad flgurbeskrivning Föreliggande uppfinning beskrivs med hänvisning till de bifogade figurerna där: - figur 1 schematiskt visar ett system innefattande en forbränningsmotor och ett avgassystem; - figur 2 schematiskt visar ett exempelfordon; - figur 3 schematiskt visar ett gasflöde i ett motorsystem; - figur 4 schematiskt visar en styrenhet; och - figur 5 visar ett flödesdiagram över en utföringsforrn av uppfinningen.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen Fig. 2 visar schematiskt ett motorfordon 100, såsom en lastbil, buss eller annat dylikt motorfordon. Det i fig. 2 schematiskt visade fordonet 100 innefattar ett främre hjulpar 111, 112 och ett bakre hjulpar med drivhjul 113, 114. Fordonet innefattar vidare en drivlina med en förbränningsmotor 101 (t.ex. en dieselmotor), vilken via en på förbränningsmotorn utgående axel 102 är förbunden med en växellåda 103, exempelvis via en kopplingsanordning 106.

Kopplingsanordningen kan utgöras av en automatiskt styrd koppling och styras av fordonets styrsystem via en styrenhet 115, 208, vilken även kan styra växellådan 103. En från växellådan 103 utgående axel 107 driver drivhjulen 113, 114 via en slutväxel 108, såsom t.ex. en differential och drivaxlar 104, 105 förbundna med slutväxeln 108.

Fordonet 100 har vidare ett avgassystem anordnat att leda bort en avgasström genererad av förbränningsmotom 101 vid en förbränning i densamma. Såsom visas i f1g. 1 kan 10 15 20 25 30 avgassystemet innefatta ett efterbehandlingssystem (avgasreningssystem) för behandling (rening) av avgasutsläpp från förbränningsmotorn 101. Dock är det inte nödvändigt att avgassystemet innefattar ett sådant efierbehandlingssystem, och dessutom kan avgassystemet innefatta andra delar/komponenter såsom exempelvis turbo, ljuddämparsystem, och gasflödessystem for avgasåterföring (EGR).

Växellådan 103 är vanligen av typen manuell växellåda; automatiserade växellåda, såsom automatisk växellåda, automatiskt manuell växellåda (Automatic Manual Transmission, AMT) eller dubbelkopplingsväxellåda (Double Clutch Transmission, DCT); eller kontinuerligt variabel växellåda (Continuous Variable Transmission/Infinitely Variable Transmission, CVT/IVT).

En manuell växellåda 103 är en växellåda som har ett antal diskreta växellägen och är anordnad att manövreras av föraren för iläggning eller urläggning av växlar (t.ex. framåtväxlar och backväxel).

En automatiserad växellåda har också den ett flertal växlar, dvs. innefattar ett flertal diskreta växellägen. Dock skiljer den sig mot en manuell växellåda genom att den styrs/manövreras av ett styrsystem innefattande en eller flera styrenheter, även oftast benämnda ECU:er (Electronic Control Unit, ECU). Styrenheten eller ECU:n är anordnad att styra växellådan 103, exempelvis vid växling för val av växel vid en viss hastighet med ett visst körmotstånd.

Vidare kan ECU:n mäta varvtal och moment hos motom 101 och växellådans tillstånd.

Inforrnation från motom eller växellådan kan skickas till ECU:n i form av elektriska kommunikationssignaler via exempelvis en s.k. CAN-buss (Controller Area Network, CAN) inrättat i motorfordonet 100.

Växellådan 103 har illustrerats schematiskt som en enhet. Dock bör det noteras att växellådan fysiskt även kan bestå av flera samverkande växellådor, till exempel av en s.k. range- växellåda, en huvudväxellåda och en splitväxellåda, vilka är anordnade längs fordonets drivlina. Växellådor enligt ovan kan innefatta ett godtyckligt lämpligt antal diskreta växellägen. I dagens växellådor för tunga motorfordon är tolv växlar for drift framåt, två backväxlar och ett neutralt växelläge vanligen förekommande. 10 15 20 25 30 En kontinuerligt variabel växellåda, även benämnd CVT-växellåda eller IVT-växellåda, är en annan typ av välkänd växellåda vilken skiljer sig mot föregående växellådstyper genom att den inte har ett antal diskreta växellägen korresponderande mot olika utväxlingar utan istället har kontinuerligt variabel utväxling. I denna typ av växellåda kan därmed utväxlingen inom vissa gränser styras till den exakta utväxling som önskas.

Beträffande upp- och nedväxling innebär en uppväxling att ett högre möjligt växelläge i växellådan väljs medan en nedväxling innebär att ett lägre möjligt växelläge i växellådan väljs. Detta gäller för växellådor med ett flertal diskreta växellägen. För kontinuerligt variabla växellådor kan ”fiktiva” växelsteg definieras och växlingen kan ske på samma vis som för växellåda med diskreta växelsteg. Dock är det vanliga sättet att styra en sådan kontinuerligt variabel växellåda att låta utväxlingen variera beroende på andra parametrar vilket beskrivs mer i detalj i efterföljande beskrivning. Styrningen av en sådan växellåda är vanligtvis integrerad med styrningen av förbränningsmotorns varvtal och moment, dvs. dess arbetspunkt. En vanlig metod är att låta styrningen av den kontinuerligt variabla växellådan vara baserad på ett nuvarande driveffektsbehov, t.ex. beräknat utifrån ett gaspedalläge och en hastighet for fordonet, och vilken arbetspunkt som ger den bästa verkningsgraden för att uppnå nämnda driveffektsbehov. Utväxlingen hos den kontinuerligt variabla växellådan blir därmed ett resultat av vilket motorvarvtal som leder till den optimala arbetspunkten för nuvarande driveffektsbehov. Ofta vägs även andra aspekter in än verkningsgraden i valet av arbetspunkt för motorn. Dessa kan t.ex. vara körbarhetsrelaterade aspekter, såsom momentresponstider, d.v.s. hur lång tid det skulle ta att nå ett högre drivhjulsmoment, altemativt hur mycket högre moment som kan erhållas under en viss tidsperiod.

Vidare innebär en s.k. aktivering av frihjulning att fordonets motor 101 mekaniskt helt frikopplas från fordonets drivhjul 110, 111, d.v.s. att drivlinan öppnas, medan deaktivering av frihjulning innebär att drivlinan stängs. Frikoppling av drivhjulen från motorn kan till exempel åstadkommas genom att försätta växellådan 103 i ett neutralläge, eller genom att öppna kopplingsanordningen 106. Med andra ord överförs väsentligen ingen kraft genom växellådan från motorn till drivhjulen vid frihjulningen. 1 föreläggande uppfinning antas att motorfordonets 100 drivlina innefattar en kontinuerlig variable växellåda (CVT/IVT) av det slag beskrivet ovan. Vidare antas att motorfordonet 10 15 20 25 30 10 innefattar en forbränningsmotor 101 och en till forbränningsmotom kopplat avgassystem for bortledande av en avgasström från forbränningsmotor.

En metod enligt föreliggande uppfinning for reglering av en koncentration/fraktion av ett eller flera ingående ämnen i avgasströmmen innefattar steget: styrning av en kontinuerligt variabel växellåda (CVT/IVT), och därmed en arbetspunkt hos en forbränningsmotor, baserad på en eller flera forsta parametrar P1 for reglering av en koncentration/fraktion CEx/XEX av ett eller flera ingående ämnen i nämnda avgasström, varvid åtminstone en av nämnda en eller flera forsta parametrar P1 är en forsta koncentrations-/fraktionsskillnad mellan nämnda forsta koncentration/fraktion Cl/Xl i nämnda avgasström och en referenskoncentration/-fraktion C R e f /X R e f . Referenskoncentrationen/- fraktionen C R e f /X R e f är en önskad koncentration- /fraktion i avgasströmmen.

De en eller flera forsta parametrama P1 används foreträdesvis som inparametrar till en styralgoritm anordnad att styra koncentrationen/fraktionen i avgasströmmen till önskat värde genom styrning av drivlinan (t.ex. växellåda och koppling). Styralgoritmen kan vara av många olika typer och kan vara en algoritm som enbart tittar på den första parametern och använder sig av ett eller flera tröskelvärden (t.ex. ett högre och ett lägre tröskelvärde) for att bestämma vilken styråtgärd som ska vidtas. En mer avancerad styralgoritm tar även hänsyn till andra variabler vilket kommer att framgå i den efterfolj ande beskrivningen.

Med användandet av en eller flera första parametrar P1 for reglering av en koncentration/fraktion av ett eller flera ingående ämnen i en avgasström genom styrning av drivlinan erhålles möjligheten att hålla koncentrationen/fraktionen in i, i eller ut ur t.ex. en katalysator på önskad nivå och på så sätt garantera att vissa emissionsnivåer från fordonet understiger lagstadgade gränsvärden. Detta är även ett bränsleeffektivt sätt att styra koncentrationen/fraktionen av ämnen jämfört med andra åtgärder såsom att försämra forbränningsverkningsgraden i motorn.

Vad gäller avgasströmmen är det den gasström som lämnar en forbränningsmotor och leds ut via avgassystemets olika komponenter till omgivande atmosfär. Avgasströmmen kan till viss del recirkuleras (så kallad EGR), expanderas över en turbin for att generera mekanisk energi 10 15 20 25 30 ll (till t.ex. en turbokompressor eller till fordonets framdrifl), expanderas över ett avgasbromsspjäll (för att öka förlustema i motorn och bromsa fordonet eller för att generera varmare avgaser for att optimera avgasbehandlingen), kylas över en WHR-anläggning och/eller renas i en mer eller mindre avancerad avgasbehandlingsanläggning.

De komponenter i avgassystemet i Vilka koncentration/fraktion och temperaturen i/på avgasströmmen (eller bulkflödet hos avgasströmmen) kan behöva regleras är enligt en utföringsforrn av uppfinningen: högtrycksdelen av avgas- och EGR-systemet (uppströms turboturbinen), och rörelement i lågtrycksdelen fore och efter restriktioner, såsom avgasbroms, katalysator eller katalysatorbypass och efier urea- och HC-doseringssystem. Även koncentration/fraktion i gasen i katalysatorer (t.ex. DOC, ASC och SCR), fällor (t.ex.

N0x-fälla) och filter, både bulk och den som befinner sig i gränsskiktet mot komponentytan, kan behöva regleras.

Vidare, enligt en utforingsforrn av uppfinningen är nämnda forsta koncentration/fraktion Cl/Xl och/eller nämnda andra koncentration/fraktion CZ/Xz en koncentration/fraktion av en eller flera ämnen i gruppen innefattande: syre 02, koldioxid C02, koloxid CO, svaveloxider S0x, kväveoxider N0x, kväveoxid N0, kvävedioxid N02, lustgas N20, ammoniak NH3; och partiklar såsom sot, HC-droppar och aska.

Föredragna koncentrationer/fraktioner i avgasröret efter ett sista avgasbehandlingssteg (steget omedelbart efter innan avgaserna lämnar avgasröret, dvs. det steg efter vilket avgasutsläppen måste uppfylla lagkraven) är de som med minimal sammanvägd bränsle- och ureaförbrukning uppfyller lagstadgade utsläppskrav. Föredragna värden för N02/N0X-kvot in till SCR- katalysatorn ligger kring 50 %, exempelvis mellan 40-60 % for att bästa omvandlingsgrad av NOX skall erhållas. Föredragen N02-halt uppströms partikelfiltret (DPF) är dock starkt beroende av temperatur och NOX/PM-forhållandet. Vidare är vissa komponenter i avgassystemet känsliga for vissa ämnen i vissa faser. T.ex. är NOX-sensorer känsliga for vatten i vätskeform. Om sensorerna kommer i kontakt med vätskeforrnigt vatten så riskera de att skadas, varför foredragen koncentration av vätskeforrniga vattendroppar i detta fall är noll.

För att nå denna föredragna koncentration vätskeformiga vattendroppar maximeras den föredragna koncentrationsmarginalen, dvs. skillnaden mellan koncentrationen gasformigt vatten i avgaserna och koncentrationen forångat vatten vid vätskeytan, under en integrerad tid. 10 15 20 25 30 12 Andra sätt att reglera koncentrationen/fraktionen med en metod enligt föreliggande uppfinningen är exempelvis att minska syrekoncentrationen i avgassystemet så att lokal eller global övertemperatur hindras i komponenter, såsom partikelfilter, dieseloxidations- katalysator, SCR-doserenhet och SCR-katalysator.

Enligt en utföringsform av uppfinningen är vidare de en eller flera första parametrama P1 valda ur gruppen innefattande: 0 en första koncentration/fraktion Cl/Xl vilken kan vara en koncentration/fraktion i ett område hos avgasströmmen eller en koncentration/fraktion i avgasströmmen på/närrnast en yta eller substrat hos någon del eller komponent av avgassystemet såsom ett partikelfilter, katalysator, ljuddämpare, sensor, etc., och koncentrations-/firaktionsskillnad mellan den forsta 0 en andra nuvarande koncentrationen/fraktionen Cl/Xl och en koncentration/fraktion CZ/XZ i avgassystemet. Den andra koncentrationen/fraktionen CZ/XZ är en annan koncentration/fraktion i avgasströmmen än den forsta koncentrationen/fraktionen Cl/Xl. Dock kan även den andra koncentrationen/fraktionen CZ/XZ vara en koncentration/ fraktion i ett område hos avgasströmmen; Enligt en annan utföringsform av uppfinningen är en eller flera av den första parametem P1 en tidsderivata och/eller en tidsintegral av den första koncentrationen/fraktionen Cl/Xl, eller den forsta koncentrations-/fraktionsskillnaden, eller den andra koncentrations-/fraktionsskillnaden.

Användningen av tidsderivatan är fördelaktigt om styrsystemet snabbt skall reagera på en koncentrations-/fraktionsförändring medan användningen av tidsintegralen istället innebär att styrsystemet tar hänsyn till långsiktiga trender hos koncentrations-/traktionsförändringen vilket är fördelaktigt vid långsiktig styrning av koncentrationen/fraktionen i avgassystemet De ovan nämnda nuvarande koncentrationerna/fiaktionema och koncentrations- /fraktionsskillnaderna samt funktioner därav kan vara baserade på sensorvärden erhållna från en eller flera sensorer anordnade vid, i anslutning till, eller i avgassystemet. Signaler från sensorer kan skickas över exempelvis en kommunikationsbuss eller en trådlös länk till en eller flera styrenheter för Signalbehandling. Vidare kan koncentrationerna/fraktionerna och koncentrations-/fraktionsskillnaderna samt funktioner därav vara baserade på s.k. virtuella 10 15 20 25 30 13 sensorer, dvs, (nuvarande) sensorvärden som beräknas från andra reella sensorsignaler med användandet av en eller flera sensormodeller.

Fördelen med att använda nuvarande koncentrationer/fraktioner och koncentrations- /fraktionsskillnader samt funktioner därav är att dessa direkt kan användas for bestämning av den första parametem P1 utan komplexa eller resurskrävande beräkningar med användande av diverse simuleringsmodeller. Därrned kan även dessa nuvarande värden erhållas snabbt.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen är någon av de en eller flera första parametrarna P1 beräknade (predikterade) värden valda ur gruppen innefattande: en beräknad forsta koncentration/fraktion Cl/Xl vilket kan vara en koncentration/ fraktion i ett område hos avgasströmmen eller en koncentration/ fraktion i avgasströmmen på/närmast en yta eller substrat hos någon del eller komponent av avgassystemet såsom ett partikelfilter, katalysator, ljuddämpare, sensor, etc.; första en första beräknad koncentrations-/fraktionsskillnad mellan den koncentrationen/fraktionen Cl/Xl och en andra referenskoncentration/-fraktion avgasströmmen. Den andra referenskoncentrationen/-fiaktionen CRefZ/XRefZ i C Refz/X Re fz är en önskad koncentration/fraktion hos tex. en komponent, såsom ett partikelfilter eller katalysator, i avgassystemet för den ska ha en så god fidnktion som möjligt eller för att den inte skall skadas; en andra beräknad koncentrations-/fraktionsskillnad mellan den första koncentrationen/fraktionen Cl/Xl och en koncentration/fraktion CZ/XZ i avgasströmmen. Den andra koncentrationen/fraktionen CZ/XZ är en annan koncentration/fraktion i avgassystemet är den första koncentrationen/fraktionen Cl/Xl.

Dock kan även den andra koncentrationen/fraktionen CZ/XZ vara en koncentration/ fraktion i ett område hos avgasströmmen eller en koncentration/ fraktion i avgasströmmen på/närrnast en yta eller substrat hos någon del eller komponent av avgassystemet såsom ett partikelfilter, katalysator, ljuddämpare, sensor, etc.; en tredje beräknad koncentrations-/fraktionsskillnad mellan den andra predikterade koncentrations-/fraktionsskillnaden och en referenskoncentration/-fraktionen C Re f/X Re f i avgassystemet; och 10 15 20 25 30 14 0 en tidsderivata och/eller en tidsintegral av den beräknade forsta koncentrationen/fraktionen C1/X1, eller den första beräknade koncentrations- /fraktionsskillnaden, eller den andra beräknade koncentrations-/fraktionsskillnaden, eller den tredje beräknade koncentrations-/fraktionsskillnaden. Användningen av tidsderivatan är fördelaktigt om styrsystemet snabbt skall reagera på en koncentrations-/fraktionsförändring medan användningen av tidsintegralen istället innebär att styrsystemet tar hänsyn till långsiktiga trender hos koncentrations- fördelaktigt vid långsiktig /fraktionsförändringen vilket är styrning av koncentrationen/fraktionen i avgasströmmen.

Genom att använda en eller flera forsta beräknade parametrar P1 så erhålles information om hur de relevanta parametrama kommer att variera över tiden vilket innebär att system för reglering av koncentrationen/fraktionen av ingående ämnen i avgasströmmen kan styras så att önskade koncentration/fraktion kan nås på bästa möjliga sätt i framtiden. Detta gäller särskilt for tröga system vars förändring av koncentration/fraktion tar lång tid att förändra, t.ex. inlagring i katalysatorer eller andra komponenter, vilka kräver tidiga åtgärder för undvikande av översvängningar vid regleringen av koncentration/ fraktion.

Med beräknade parametrar förstås att de är i förväg beräknade eller simulerade baserade på (matematiska) modeller av fordonet och/eller de i fordonet ingående komponentema. Baserat på en eller flera beräknade forsta parametrar P1 kan en styrstrategi for styrning av den kontinuerligt variabla växellådan väljas bland ett flertal olika möjliga styrstrategier. Genom att beräkna/simulera hur de en eller flera forsta parametern P1 kommer att varierar över framförliggande vägavsnitt för fordonet enligt en eller flera olika styrstrategier kan den styrstrategi väljas som uppnår vissa krav, t.ex. att koncentrationen/fraktionen av ett visst ämne håller sig inom ett fördefinierat gränsvärde och samtidigt är optimalt ur någon annan aspekt, såsom exempelvis bränsle- och/eller ureaforbrukning. Det förstås därför av det ovan sagda att de en eller flera forsta parametrama P1 även kan beräknas baserad på en eller flera olika framtida styrstrategier for växellådan. Denna utföringsforrn avser därmed ett återkopplat forfarande där en eller flera forsta parametrar P1 användas för beräkning av en eller flera styrstrategier baserade på en eller flera möjliga arbetspunkter, dvs. arbetspunkter som är möjliga att använda med hänsyn till andra krav såsom t.ex. körbarhet eller bränsleförbrukning. 10 15 20 25 30 15 Nämnda en eller flera styrstrategier används därefter för att beräkna nya en eller flera första parametrar P1 eller för att uppdatera de befintliga parametrarna. Vidare bör det noteras att även om endast en styrstrategi beräknas kan inforrnation härledd från denna enda styrstrategi användas av styrsystemet för att avgöra om den är vettig att användas eller om det är bättre att låta fordonet framföras med en nuvarande arbetspunkt för styrning av växellådan.

Uppfinnarna har dessutom insett att de en eller flera beräknade första parametrarna P1 kan beräknas över ett framförvarande vägavsnitt för fordonet, exempelvis genom simulering över det framförvarande vägavsnittet. Enligt denna utföringsforrn kan de beräknade första parametrama P1 bestämmas baserade på en eller flera fordonsspecifika och/eller vägspecifika data för fordonet. Dessa kan företrädesvis vara valda ur gruppen innefattande: väglutning framför fordonet; kurvradier för framförvarande vägavsnitt, hastighetsbegränsningar för framförvarande vägavsnitt; motorfordonets vikt; rullmotstånd för motorfordonet; luftmotstånd för motorfordonet; motorspecifik data såsom maxeffekt, mineffekt, maxmoment, minmoment, avgasflöde, avgasåterföringshalt och lambdavärden (dvs. luft/bränsleblandning); och installationsspecifik data såsom möjlig ackumulering av ämnen och/eller frigörning av ämnen och/eller omvandling av ämnen i avgassystemet och en yta i avgassystemet i kontakt med avgasströmmen. Vidare kan förarinteraktiv data som är relaterad till förarens körsätt användas vid beräkning av de en eller flera första parametrama P1 så att fordonets framtida beteende beaktas vid beräkningen. Exempel på förarinteraktiv data är: användande av blinkers, gaspedalläge, och användning av bromsar.

En fördel med användandet av fordonsspecifika och/eller vägspecifika data vid styrningen är att systemet i förväg kan avgöra huruvida någon styrstrategi för en eller flera funktioner (t.ex. utväxling, extem last, extem värmare, reglering av flöde, osv.) behöver användas för att koncentrationen/fraktionen inte skall hamna utanför ett fördraget intervall. Därmed undviks användande av onödiga styrstrategier och vidare kan systemet agera proaktivt i fall någon åtgärd skulle vara nödvändig att vidta, dvs. systemet kan agera i förväg.

Enligt en särskild utföringsform är första koncentrationen/fraktionen Cl/Xl en koncentration/ fraktion i gasströmmen alternativt en koncentration/ fraktion över en vätska eller en partikel i avgasströmmen och den andra koncentrationen/fraktionen CZ/XZ en 10 15 20 25 30 16 koncentration/fraktion i avgasströmmen på/närmast en yta eller substrat hos i avgassystemet.

Ytkoncentrationen/-fraktionen är en koncentration/fraktion i gasen på/närrnast en yta hos avgassystemet eller på en del därav, vilket påverkar transporteringen av ämnen till och från ytan samt de kemiska reaktionerna på ytan. Koncentrationen/fraktionen över en vätska avser koncentrationen på en yta i avgassystemet. Denna koncentration/fraktion över en vätska kommer att påverka transporteringen av substansmängd till eller från vätskan, t.ex. kondensation eller förångning. Vätskan kan i detta fall t.ex. bestå av urea, vatten eller bränsle.

Koncentrationen/fraktionen omedelbart över en partikel i gasen kommer däremot att bestämma reaktionshastigheten såsom tillväxt, sönderdelning eller oxidation för partikeln som i detta fall t.ex. kan vara en sotpartikel eller en ureapartikel i avgassystemet Enligt en annan utföringsforrn är första koncentrationen/fraktionen Cl/Xl en koncentration/fraktion i avgasströmmen uppströms ett område i avgassystem vid vilket en koncentration/fraktion önskas erhållas. Detta är särskilt fördelaktigt då omvandlingsgraden hos en i avgassystemet ingående komponent (t.ex. partikelfilter eller katalysator) är entydig varför den utgående koncentrationen/fraktionen kommer att bestämmas av den ingående koncentration och/eller fraktion in i komponenten. Detta är t.ex. fallet vid jämviktskontrollerad omvandling av NO till N02 i dieseloxidationskatalysator (DOC) eller konvertering av NOX i en SCR-katalysator vid höga temperaturer. Det är även speciellt fördelaktigt om ett partikelfilter (DPF) håller på att överhetta och överhettningsprocessen kan stoppas genom borttagande av syre in i partikelfiltret.

Vidare skall det förstås att de en eller första parametrama P1 som används i styrningen av växellådan kan bestå av endast nuvarande värden, eller bestå av endast beräknade värden, eller vara en kombination av nuvarande och beräknade värden beroende på tillämpning.

Styrningen av växellådan kan enligt en annan föredragen utföringsforrn ske genom att en arbetspunkt för förbränningsmotom beräknas baserat på de en eller flera forsta parametrarna P1. Därefter används den beräknade arbetspunkten för att styra en utväxling hos växellådan och därigenom reglera koncentrationen/fraktionen i avgasströmmen. Generellt gäller att en önskad/optimal arbetspunkt väljs bland ett flertal möjliga arbetspunkter och därefter styrs drivlinan, t.ex. genom styrning av växellådan i detta fall, så att motorn når eller kommer nära den optimala arbetspunkten. Med önskad/optimal arbetspunkt menas en arbetspunkt som är den bästa bland alla möjliga arbetspunkter för det syfte systemet vill uppnå. I detta fall är den 10 15 20 25 30 17 bästa arbetspunkten den arbetspunkt som gör att koncentrationen/fraktionen i avgasströmmen kommer så nära sitt motsvarande referensvärde som möjligt. I andra fall kan det t.ex. avse en arbetspunkt som leder till lägst förbrukning av t.ex. bränsle eller urea med hänsyn till lagstadgade emissionskrav och körbarhet, osv.

Vanligtvis styrs en växellåda med en arbetspunkt för att bästa totalverkningsgrad skall nås i drivlinan, men även körbarhetsaspekter brukar vägas in. Exempelvis kan motorvarvtalet sättas högre än optimalt för att en momentreserv skall finnas att tillgå om föraren t.ex. gasar på före en uppförsbacke. Enligt ovan utföringsforrn används koncentrationen/fraktionen i avgassystemet som en parameter vid beräknandet av en arbetspunkt för motorn och på sä vis vägs även emissionsmål in i valet av arbetspunk för motorn. Därmed kan emissionsmål uppnås utan att mer bränslekrävande åtgärder behöver sättas in. Altemativt är det inte nödvändigt att utrusta fordonet med ytterligare delar/komponenter för att exempelvis upprätthålla en bestämd omvandlingsgrad i eller bestämda emissioner i flödet ut från katalysatom.

Följande principer för styrning av den kontinuerligt variabla växellådan är tillämpliga för att motorn skall nå en önskad beräknad arbetspunkt: om utväxlingen ökas så ökas motorvarvtalet och därmed sänks motorns last vilket leder till att totalkoncentration CTOÉ i avgasströmmen höjs och att avgasflödet ökar; däremot om utväxlingen minskas så minskas motorvarvtalet och därmed ökas motorns last och avgasflödet minskar vilket leder till att totalkoncentration C Tot i avgasströmmen minskas. Alla koncentrationer/fraktioner av olika ämnen beter sig inte på samma sätt vid en lastökning eller en lastminskning. Med kunskap om grundläggande förbränningssamband, emissionskemi, avgasbehandlingssystem, och motorns styrstrategi med avseende på t.ex. luft/bränsleförhållande, laddtryck, EGR-halt, insprutningstidpunkt/er, och dosering av ämnen i avgassystemet inser fackmannen hur motorlast och motorvarvtal skall varieras för att uppnå en ändring av en given koncentration eller fraktion. Vad gäller ändringen av koncentrationen/fraktionen över katalysatorer i avgassystemet så försämras deras verkningsgrad generellt med ökanden flöde och minskande temperatur. Vid ett givet driveffektbehov kommer således generellt verkningsgraden att sjunka med ökande motorvarvtal. Undantag finns dock och därför används i praktiken även här virtuella sensorer för att besluta i vilken riktning motorvarvtalet skall ändras. I praktiken realiserar detta med användandet av en eller flera virtuella sensorer anordnade att beräkna en storhet såsom en 10 15 20 25 30 18 koncentration eller fraktion av ämnen. Med användande av sensorvärde från nämnda sensorer kan motorlasten och motorvarvtalet styras för reglering av koncentration/ fraktion.

Beräkningen av arbetspunkten kan vidare vara baserad på ytterligare parametrar. En sådan ytterligare parameter är relaterad till ett begärt driveffektsbehovsvärde, vilket vanligtvis används for att fordonet skall vara körbart, dvs. ha egenskaper så att det kan framföras på ett bekvämt sätt och på ett sätt där fordonet i största möjliga mån utför det som föraren vill, tex. håller en viss hastighet, levererar det moment som föraren begär med gaspedalen, osv. Detta begärda driveffektsbehovsvärde kan även tas med hänsyn till ett offsetvärde Voffset, vilket innebär att offsetvärdet adderas till eller subtraheras ifrån driveffektsbehovsvärdet vid beräkningen av arbetspunkten. Med denna utföringsforrn ökar friheten vid valet av arbetspunkt och därmed ökar även möjligheterna att nå en önskad koncentration/fraktion i avgassystemet eftersom styrsystemet tillåter att stymingen avviker från fordonets nuvarande driveffektsbehov, dvs. styrsystemet kan medvetet låta fordonet accelerera eller retardera till förmån för en önskad koncentration/fraktion i avgassystemet. Eftersom det dock finns en fara i att låta fordonet accelereras om offsetvärdet adderas till driveffektsbehovsvärdet så är det föredraget om offsetvärdet Voffset subtraheras från driveffektsbehovsvärdet vilket innebär att fordonet retarderas eller i alla fall inte accelereras eftersom om en förare begär en driveffekt som motsvarar en acceleration kan en minskning av driveffekten med Voffset leda till en minskad acceleration och inte nödvändigtvis till en retardation av fordonet.

Andra ytterligare parametrar som kan användas vid beräkningen av arbetspunkten är parametrar relaterade till: 0 en verkningsgrad för drivlinan vilket måste vägas in för att få ett så bränsleeffektivt framförande av fordonet som möjligt, 0 en verkningsgrad för ett avgasbehandlingssystem (även benämnt efterbehandlingssystem) inrättat i avgassystemet för att få så hög omvandlingsgrad i katalysatorer och därmed så låga emissioner som möjligt, 0 avgasutsläpp för förbränningsmotorn innan de har renats av ett avgasbehandlingssystem, 0 varvtalsgränser hos motorn och drivlinan för att inte hamna högre eller lägre i motorvarvtal än vad drivlinan är dimensionerad för, 10 15 20 25 30 19 0 motorns moment/effektkurva som en filnktion av varvtalet for att kunna avgöra hur mycket moment som finns att tillgå, 0 en momentrespons, dvs. hur snabbt ett begärt ökat drivhjulsmoment får genomslag på fordonets verkliga drivhjulsmoment. Denna aspekt är relevant vid beräkningen av arbetspunkten eftersom även forarens styrning av gaspedalen måste beaktas. Annars finns det en risk att föraren upplever det som så att fordonet inte svarar på dennes styrning av gaspedalen; och 0 andra körbarhetsaspekter såsom ljud, vibrationer och svängning hos fordonet så att fordonet går att framföra på ett bekvämt sätt. Även parametrar relaterade till extem last är mycket användbara vid beräkningen och styrningen av arbetspunkten. Exempel på extem last är ett system anordnat för omvandling av avgasvärrne till energi (WHR); hjälpaggregat såsom vattenpump, fläkt eller kompressor; generator; hybridgenerator eller motsvarande energiåtervinningssystem; retarder, avgasbroms eller annan tillsatsbrorns. Den externa lastens effektbehov kan vara styrbar varfor friheten ökar vid valet av en arbetspunkt for motom, vilket i sin tur betyder att även arbetspunkter som ligger utanför fordonets driveffektsbehov kan användas for reglering av koncentrationen i avgassystemet. I vissa fall är den extema lasten av typen ”på” eller ”av”, dvs. att den antingen är aktiverad eller inte aktiverad, och i dessa fall begränsas styrningen och beräkningen av arbetspunkten till att avgöra om den extema lasten ska vara aktiverad eller inte.

Vidare, om ingen avgasbroms är installerad i avgassystemet eller om avgasbromsen är anordnad att reglera avgasströmmen nedströms densamma så gäller att den extema lasten skall ökas om en totalkoncentration C ExTÛt i avgassystem skall minskas; och om totalkoncentrationen C ExTOt skall ökas så skall den extema lasten minskas. Däremot, om en avgasbroms är inrättad i avgassystemet och är anordnad att reglera en avgasström uppströms densamma gäller istället att den extema lasten skall ökas om totalkoncentrationen CExTot i ett område uppströms avgasbromsen skall ökas i det fall att en kvot för trycket över temperaturen kommer att öka. Tvärtom skall den extema lasten minskas om totalkoncentrationen C ExTot i området skall minskas i det fall att kvoten for trycket över temperaturen kommer att minska.

Totalkoncentrationens beroende av den extema lasten ges av allmänna gaslagen. Vid ökad last 10 15 20 25 30 20 ökar avgasernas temperatur normalt sett och därrned så faller totalkoncentrationen givet att trycket hålls konstant.

Det har vidare insetts av uppfinnama att de en eller flera första parametrarna P1 är lämpliga att användas för styrning av andra funktioner i fordonet for reglering av koncentrationen/fraktionen. Dessa funktioner skall ha en direkt eller indirekt påverkan på koncentrationen/fraktionen. Därmed kan regleringen av koncentrationen/fraktionen ske effektivare och snabbare. Passande fianktioner är relaterade till extem värnming av avgassystemet; insprutning av bränsle till motorn; insprutning av bränsle, urea eller annan lämplig vätska till avgassystemet; och reglering av avgasflödet. Det bör inses att de en eller flera första parametrarna P1 kan användas för att styra en sådan fiinktion eller en kombination av två eller flera sådana fianktioner.

Enligt en utföringsforrn kan de en eller flera första parametrarna P1 användas för styrning av åtminstone en extem värmare för avgassystemet. Den externa värmaren har som uppgift att höja eller sänka koncentrationen/fraktionen av ingående ämnen hos avgasflödet eller hos någon del/komponent i avgassystemet. Företrädesvis är den externa värmaren något av: 0 en brännare inrättad i avgassystemet efter förbränningsmotors cylindrar; 0 ett system anordnat för postinjektion av kolväten för oxidation eller förbränning på en i avgassystemet placerad katalysator; 0 en elektrisk värmare inrättad i avgassystemet efter förbränningsmotors cylindrar; eller 0 någon annan lämplig extem värmare inrättad i, eller i nära anslutning till avgassystemet.

Den externa värmaren styrs företrädesvis så att maximal koncentrationssänkning erhålles i förhållande till insatt eller total energi. Men den externa värmaren kan istället styras så att förändringshastigheten för koncentrationen/fraktionen prioriteras. Styrningen av den externa värmaren kan utformas som en PID- eller MPC-regulator.

Såsom nämnts ovan kan även de en eller flera första parametrama P1 dessutom användas för styrning av ett bränsleinsprutningssystem anordnat för insprutning av bränsle till förbränningsmotom. Detta kan ske genom styrning av antalet postinsprutningar, tidpunkten (CAD, dvs. vevvinkelgrad) för postinsprutningama och bränslemängden per postinsprutning. 10 15 20 25 30 21 Styrningen av bränsleinsprutningssystemet kan implementeras som forstyrd eller återkopplad styrning med t.ex. MAP (matrisbaserad reglerstruktur), PID, eller MPC (Model Predictive Control, MPC). Som börvärde for denna styrning kan en koncentration/fraktion nedströms motor såväl som ett partikelfilter (DOC) eller som en koncentrations-/fraktionsdifferens över nämnda partikelfilter användas. I en utforandeforrn kompenserar regleringen for verkningsgraden hos reaktioner i en i avgassystemet ingående komponent, exempelvis verkningsgraden för NO till NO2-omvandling i en dieseloxidationskatalysator. Vidare kan de en eller flera forsta parametrarna P1 användas for styming av ett insprutningssystem anordnat for insprutning av bränsle, urea eller annan lämplig vätska till avgassystemet for reglering av koncentration/ fraktion C Ex/X Ex av en eller flera ingående ämnen i avgasströmmen.

En annan faktor som påverkar koncentrationen/fraktionen i avgassystemet CEx /X Ex är egenskaperna for avgasflödet hos avgasströmmen. Av denna anledning kan även de en eller flera forsta parametrama P1 vidare användas for styrning av avgasflödet, eller en av avgasflödet beroende parameter såsom exempelvis massövergångstal.

Styrning av avgasflödet kan ske genom styrning av ett gasflödessystem for avgasåterföring (Exhaust Gas Recirculation, EGR) och/eller genom styrning av ett insugningssystem for motorn. Fig. 3 visar schematisk ett generellt gasflöde i ett motorsystem, varvid motorsystemet i detta exempel innefattar en dieselmotor med en turbo samt ett antal rör kopplade till motorn.

Luft sugs in från vänster i fig. 3 medelst ett insugningssystem for motorn. Den luft som sugs in passerar genom ett insugningsrör och komprimeras i en turbokompressor for att därefter kylas av i en laddluftkylare innan den passerar ett trottelspjäll som i vissa fall reglerar mängden luft in i dieselmotor. Efter trottelspjället blandas luften med återförda avgaser medelst ett gasflödessystem for avgasåterforing (EGR) och denna blandning sugs sedan in i motorns cylindrar for att där blandas med diesel innan förbränning sker i motorn.

Avgaserna från forbränningsprocessen går sedan genom en turboturbin som sätter fart på turbokompressorn. Delar av avgaserna går dock in i ett EGR-rör och leds tillbaka till insugningsröret via ett EGR-spjäll och en eller flera EGR-kylare. EGR-spjällets funktion är att reglera mängden återforda avgaser tillbaka till forbränningsprocessen. Då EGR-gaserna kyls kommer användandet av EGR att flytta värrneenergi från avgaserna till motorns kylsystem. 10 15 20 25 30 22 Innan avgaserna helt försvinner ut ur motorsystemet passerar de i vissa motorer ett avgasspj äll (om ett sådant är installerat) vilket styr trycket i en avgassamlare (ej visad i figuren). Därefter passerar avgaserna ett efterbehandlingssystem som kan innehålla ett dieselpartikelfilter och/eller en SCR-katalysator såsom tidigare nämnts. Om motorn 101 inte är hårt belastad kommer avgaserna att ha en lägre temperatur än önskat och därmed kyla ned katalysatorn. Ett sätt att begränsa mängden avkylande avgaser är användande av ett spjäll anordnat i ett insugningsrör för luft till motorn. Därmed kan mängden luft in i motom begränsas som i sin tur leder till att även avgaserna ut från motorn begränsas, vilket vid en given last resulterar i varmare avgaser med en vanligen högre fraktion förbränningsprodukter. Detta spjäll benänms vanligtvis trottelspjäll, vilket ornnämndes ovan. Beträffande mängden luft som motorn förbrukar bestäms denna till stor del av varvtalet hos motom, vilket i detta fall betyder: ju högre motorvarvtal desto högre luftflöde krävs till motorn.

Enligt föreliggande uppfinning kan de en eller flera första parametrarna P1 användas för att styra gasflödessystemet för avgasåterföring (EGR) och/eller insugningssystem anordnat för reglering av ett luftinflöde till motorn. Dessutom kan styrningen av gasflödessystemet för avgasåterföring (EGR) och insugningssystemet styras med en ytterligare parameter relaterad till emissioner producerade av nämnda förbränningsmotor. Med emissioner förstås här exempelvis avgasutsläpp och ljud. Vidare kan en minskning av avgasflödet kombineras med en ökning av motorns last för att ändra fraktionen av någon ingående komponent i avgassystemet. Denna utföringsform kan realiseras medelst exempelvis förstyrd eller återkopplad styrning av en avgasbroms med användande av: ett börvärde för fraktionen eller ett värde som är en funktion av nämnda börvärde för fraktionen.

Vidare visar Pig. 5 ett flödesdiagram av en exemplifierad utföringsforrn av metoden enligt uppfinningen: A. Vid A mäts, eller beräknas den första parametern P1 från andra sensorsignaler (virtuell sensor). Den första parametem P1 kan även beräknas över framförvarande vägavsnitt för fordonet vid A.

B. Utifrån värdet på den första parametern P1 bestäms vid B om en reglerande åtgärd för koncentration/fraktion av ingående ämnen i avgasströmmen behöver vidtas. Detta kan exempelvis ske genom jämförande av den första parametern P1 med ett tröskelvärde, 10 15 20 25 30 23 eller genom att jämföra flera beräkningar av den första parametem P1 med relaterade styrstrategier och utifrån dessa välja vilken/vilka reglerande åtgärder som behöver vidtas.

C. Om en reglerande åtgärd skall sättas in beräknas vid C den arbetspunkt för motom som på bästa sätt (tex. snabbast eller bränslesnålast) leder till en önskad koncentration/ fraktion i avgasströmmen.

D. Arbetspunkten beräknad vid C vägs ihop med andra arbetspunkter vid D, vilka har beräknats med avseende på andra aspekter, såsom exempelvis körbarhet. Detta kan t.ex. innebära att det resulterande motorvarvtalet blir ett medelvärde för flera ingående arbetspunkter. Vid D beslutas även hur arbetspunkten skall nås, dvs. hur extern last, motor och växellåda skall styras.

E. Vid E styrs den extema lasten till önskat läge (önskat moment).

F. Vid F styrs växellådan och motom så att önskad arbetspunkt (varvtal/moment) nås.

G. Om justeringen av arbetspunkten inte räcker till för att nå önskad koncentration/fraktion så beslutas det vid G om extern värmare skall aktiveras. Dock skulle den extema värmaren kunna ha aktiverats vid B.

H. Vid H styrs den externa värmaren efter beslutet vid G. 1. Om justeringen av arbetspunkten inte räcker till för att nå önskad koncentration/fraktion i avgassystemet så beslutas det vid I om avgasflödet behöver styras med t.ex. hjälp av en EGR och/eller ett trottelspjäll.

J. Vid J styrs avgasflödet efter beslutet vid I.

Föreliggande uppfinning kan vidare implementeras i ett styrsystem innefattande exempelvis en styrenhet anordnad att styra hela eller delar av en drivlina hos ett motorfordon 100. Vidare kan systemet innefatta ytterligare styrenheter anordnade att styra andra filnktioner såsom extem last, extem värmare, etc. Styrenheter av den visade typen är normalt anordnade att ta emot sensorsignaler från olika delar av fordonet och liksom från andra styrenheter. Dessa styrenheter är vidare vanligtvis anordnade att avge styrsignaler till olika fordonsdelar och fordonskomponenter. Styrenheterna kan även innefatta, eller vara kopplad till en beräkningsenhet anordnad för beräkning/ simulering av predikterade parametervärden.

Vanligtvis består styrsystem i modema fordon av ett kommunikationsbussystem bestående av en eller flera kommunikationsbussar för sammankoppling av ett antal elektroniska styrenheter 10 15 20 25 30 24 (ECU:er) eller controllers, 115, 208, och olika på fordonet anordnade komponenter. Ett sådant styrsystem kan innefatta ett stort antal styrenheter och ansvaret för en specifik funktion i fordonet kan vara uppdelat på en eller flera styrenheter.

Styrningen sker ofta med programmerade instruktioner. Dessa programmerade instruktioner utgörs typiskt sett av ett datorprogram, vilket när det exekveras i en dator eller styrenhet åstadkommer att datom/styrenheten utför önskad styrning, såsom metoder enligt föreliggande uppfinning. Datorprogrammet utgör vanligtvis del av en datorprogramprodukt, där datorprogramprodukten innefattar ett tillämpligt lagringsmedium l2l med datorprogrammet 109 lagrat på nämnda lagringsmedium 121. Nämnda digitala lagringsmedium 121 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.

En exempelstyrenhet (styrenheten 208) visas schematiskt i fig. 4, varvid styrenheten i sin tur kan innefatta en beräkningsenhet 120, vilken kan utgöras av t.ex. någon lämplig typ av processor eller mikrodator, t.ex. en krets för digital Signalbehandling (Digital Signal Processor, DSP), eller en krets med en förutbestämd specifik funktion (Application Specific Integrated Circuit, ASIC). Beräkningsenheten 120 är vidare förbunden med en minnesenhet 121, vilken tillhandahåller beräkningsenheten t.ex. den lagrade programkoden 109 och/eller den lagrade data beräkningsenheten behöver för att kunna utföra beräkningar.

Beräkningsenheten är även anordnad att lagra del- eller slutresultat av beräkningar i minnesenheten 12 1 .

Vidare är styrenheten försedd med organ/anordningar 122, 123, 124, 125 för mottagande respektive sändande av in- respektive utsignaler. Dessa in- respektive utsignaler kan innehålla vågformer, pulser, eller andra attribut, vilka av anordningama 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 for överföring till andra delar av fordonets styrsystem och/eller den/de komponenter för vilka signalema är avsedda. Var och en av anslutningama till anordningama för mottagande respektive sändande av in- respektive utsignaler kan utgöras 10 15 25 av en eller flera av en kabel; en databuss, såsom en CAN, en MOST (Media Oriented Systems Transport), eller någon annan lämplig busskonfiguration eller trådlös kommunikationsanslutning.

Mer preciserat innefattar ett system enligt föreliggande uppfinning en styrenhet anordnad att styra en kontinuerlig variabel växellåda (CVT/IVT), och därmed en arbetspunkt hos en förbränningsmotor, baserad på en eller flera första parametrar P1 för reglering av en koncentration/fraktion C Ex/X Ex av ett eller flera ingående ämnen i en avgasström, varvid åtminstone en av nämnda en eller flera första parametrar P1 är en första koncentrations- /fraktionsskillnad mellan nämnda första koncentration/fraktion C1/X1 i nämnda avgasström och en referenskoncentration/-fraktion CRef/XRef. Vidare avser föreliggande uppfinning dessutom ett motorfordon 100, såsom en buss, lastbil eller dylikt motorfordon, innefattande åtminstone ett system enligt ovan.

Slutligen bör det inses att föreliggande uppfinning inte är begränsad till de ovan beskrivna utföringsforrnerna av uppfinningen utan avser och innefattar alla utföringsforrner inom de bifogade sj ålvständiga kravens skyddsomfång.

Claims (27)

10 15 20 25 30 26 PATENTKRAV
1. l. Metod för reglering av en koncentration/fraktion av ett eller flera ingående ämnen i en avgasström i ett motorfordon genom styrning av dess drivlina, vilket motorfordon innefattar: en drivlina innefattande en forbränningsmotor kopplingsbar med en kontinuerlig variabel växellåda (CVT/IVT) via en kopplingsanordning, och ett avgassystem anordnat for bortledande av en avgasström från nämnda förbränningsmotor; varvid nämnda metod innefattar steget: - styrning av nämnda kontinuerligt variabla växellåda (CVT/IVT), och därmed en arhetspunkt hos nämnda forbränningsmotor, baserad på nämnda en eller flera forsta parametrar P1 för reglering av en koncentration/fraktion C Ex/X Ex av ett eller flera ingående ämnen i nämnda avgasström, varvid åtminstone en av nämnda en eller flera forsta parametrar P1 är en forsta koncentrations-/fraktionsskillnad mellan nämnda forsta koncentration/fraktion Cl/Xl i nämnda avgasström och en referenskoncentration/ -fraktion C Re f/X Re f.
2. 2. Metod enligt patentkrav l, varvid åtminstone en av nämnda en eller flera forsta parametrar P1 är en forsta koncentration/fraktion Cl/Xl och/eller en andra koncentrations- /fraktionsskillnad mellan nämnda forsta koncentration/fraktion Cl/Xl och en andra koncentration/ fraktion C Z/X 2 i nämnda avgasström.
3. 3. Metod enligt patentkrav 2, varvid nämnda forsta koncentration/fraktion Cl/Xl är en koncentration/fraktion i nämnda avgasström uppströrns ett område i nämnda avgasström vid vilket en koncentration/ fraktion önskas erhållas.
4. 4. Metod enligt något av föregående patentkrav, varvid åtminstone en av nämnda en eller flera forsta parametrar P1 är en tidsderivata och/eller en tidsintegral av nämnda forsta koncentration/fraktion Cl/Xl och/eller nämnda forsta koncentrations-/fraktionsskillnad och/eller nämnda andra koncentrations-/fraktionsskillnad.
5. 5. Metod enligt något av föregående patentkrav, varvid åtminstone en av nämnda en eller flera första parametrar P1 beräknas över nämnda motorfordons framförvarande vägavsnitt 10 15 20 25 30 27 baserade på en eller flera fordonsspecifika och/eller vägspecifika data for nämnda motorfordon.
6. 6. Metod enligt patentkrav 5, varvid nämnda fordonsspecifika och/eller vägspecifika data är vald ur gruppen innefattande: en väglutning; kurvradier, hastighetsbegränsningar; en vikt for nämnda motorfordon; ett rullmotstånd; ett luftmotstånd; motorspecifik data såsom maxeffekt, mineffekt, maxmoment, minmoment, avgasflöde, avgasåterforingshalt, lambdavärden, och insprutningsparametrar.
7. 7. Metod enligt något av patentkrav 2-6, varvid nämnda forsta koncentration/fraktion Cl/Xl är en koncentration/fraktion av ett gasforrnigt ämne eller en koncentration av fasta partiklar eller vätskeformiga droppar, och nämnda andra koncentration/fraktion CZ/XZ är en koncentration/fraktion i nämnda avgasström på/närrnast en yta eller ett substrat hos nämnda avgassystem.
8. 8. Metod enligt något av patentkrav 2-7, varvid nämnda forsta koncentration/fraktion Cl/Xl och/eller nämnda andra koncentration/fraktion CZ/XZ är en koncentration/fraktion av en eller flera ämnen i gruppen innefattande: syre 02, koldioxid C02, koloxid CO, svaveloxider S0x, kväveoxider N0x, kväveoxid NO, kvävedioxid N02, lustgas N20, ammoniak NHS; och partiklar såsom sot, HC-droppar och aska.
9. 9. Metod enligt något av föregående patentkrav, varvid styrningen innefattar: - beräkning av åtminstone en arbetspunkt hos nämnda forbränningsmotor baserad på nämnda en eller flera första parametrar P1; och - styrning av en utväxling hos nämnda kontinuerligt variabla växellåda (CVT/IVT) baserad på nämnda arbetspunkt.
10. 10. Metod enligt patentkrav 9, varvid beräkningen av nämnda arbetspunkt vidare är baserad på en ytterligare parameter relaterad till ett begärt driveffektsbehovsvärde eller till ett begärt driveffektsbehovsvärde med hänsyn taget till ett offsetvärde Voffset. 10 15 20 25 30 28
11. 1 1. Metod enligt patentkrav 10, varvid nämnda offsetvärde Voffset subtraheras från nämnda begärda driveffektsbehovsvärde.
12. 12. Metod enligt något av patentkrav 9-11, varvid beräkningen av nämnda arbetspunkt vidare är baserad på en eller flera ytterligare parametrar relaterade till åtminstone någon vald ur gruppen innefattande: en verkningsgrad för nämnda drivlina, en verkningsgrad for ett avgasbehandlingssystem inrättat i nämnda avgassystem, avgasutsläpp för nämnda förbränningsmotor, en momentrespons, och körbarhetsaspekter.
13. 13. Metod enligt något av patentkrav 9-12, varvid beräkningen av nämnda arbetspunkt vidare är baserad på en eller flera ytterligare parametrar relaterad till åtminstone en extern last vald ur gruppen innefattande: ett system anordnat för omvandling av avgasvärrne till energi (WHR); hjälpaggregat såsom vattenpump, fläkt eller kompressor; generator; hybridgenerator eller motsvarande energiåtervinningssystem; retarder, avgasbroms eller annan tillsatsbroms.
14. 14. Metod enligt patentkrav 13, varvid om ingen avgasbroms är inrättad i nämnda avgassystem eller en avgasbroms är anordnad att reglera en avgasström nedströms densamma, nämnda externa last: - ökas om en totalkoncentration C EXTOÉ i nämnda avgassystem skall minskas, och - minskas om nämnda totalkoncentration C ExTot i nämnda avgassystem skall ökas.
15. 15. Metod enligt patentkrav 13, varvid om en avgasbroms är inrättad i nämnda avgassystem och är anordnad att reglera en avgasström uppströms densamma, nämnda externa last: - ökas om en totalkoncentration C ExTot i ett område uppströms nämnda avgasbroms skall ökas, och - minskas om nämnda totalkoncentration C ExTÛt i nämnda område uppströms nämnda avgasbroms skall minskas.
16. 16. Metod enligt något av patentkrav 9-15, varvid styrningen av nämnda kontinuerligt variabla växellåda (CVT/IVT) innefattar: - ökning eller minskning av nämnda utväxling for reglering av nämnda koncentration C Ex i nämnda avgassystem baserat på sensorvärden erhållna från en eller flera sensorer 10 15 20 25 30 29 anordnade för detektering eller beräkning av koncentrationen/fraktionen av ett eller flera ingående ämnen i nämna avgassystem.
17. 17. Metod enligt något av föregående patentkrav, varvid metoden vidare innefattar: - styrning av ett avgasflöde hos nämnda avgasström, eller en av nämnda avgasflöde beroende parameter såsom massövergångstal, baserad på nämnda en eller flera första parametrar P1 för reglering av nämnda koncentration/fraktion C Ex/X Ex av en eller flera ingående ämnen i nämnda avgassystem.
18. 18. Metod enligt något av föregående patentkrav, varvid metoden vidare innefattar: - styrning av åtminstone en extern värmare baserad på nämnda en eller flera första parametrar P1 för sänkning eller höjning av nämnda koncentration/ fraktion C Ex/X Extemperatur i nämnda avgassystem.
19. 19. Metod enligt patentkrav 18, varvid nämnda extema värmare är någon vald ur gruppen innefattande: en brännare inrättad i nämnda avgassystem efter nämnda förbränningsmotors cylindrar; ett system anordnat för injektion av kolväten för oxidation eller förbränning på en i nämnda avgassystem placerad katalysator; en elektrisk värmare inrättad i nämnda avgassystem efier nämnda förbränningsmotors cylindrar; och en annan extern värmare inrättad i eller i nära anslutning till nämnda avgassystem.
20. 20. Metod enligt något av föregående patentkrav, varvid metoden vidare innefattar: - styrning av ett bränsleinsprutningssystem anordnat för insprutning av bränsle till nämnda förbränningsmotor baserad på nämnda en eller flera första parametrar P1 för reglering av nämnda koncentration/fraktion C Ex/X Ex av en eller flera ingående ämnen i nämnda avgassystem.
21. 21. Metod enligt något av föregående patentkrav, varvid metoden vidare innefattar: - styrning av ett insprutningssystem anordnat för insprutning av bränsle, urea eller annan vätska till nämnda avgassystem baserad på närrmda en eller flera första parametrar P1 för reglering av nämnda koncentration/fraktion CEx/XEX av en eller flera ingående ämnen i nämnda avgassystem. 10 15 20 25 30 30
22. 22. Metod enligt något av föregående patentkrav, varvid metoden vidare innefattar: - styrning av ett gasflödessystem för avgasåterföring (EGR) anordnat för nämnda förbränningsmotor baserad på nämnda en eller flera första parametrar P1 för reglering av nämnda koncentration/fraktion CEx/XEX av en eller flera ingående ämnen i nämnda avgassystem; och/eller - styrning av ett insugningssystem anordnat för reglering av ett lufiinflöde till nämnda förbränningsmotor baserad på nämnda en eller flera första parametrar P1 for reglering av nämnda koncentration/fraktion C Ex/X Ex av en eller flera ingående ämnen i nämnda avgassystem.
23. 23. Metod enligt patentkrav 22, varvid styrningen av nämnda gasflödessystem för avgasåterföring (EGR) och/eller styrningen av nämnda insugningssystem vidare är baserad på en ytterligare parameter relaterad till emissioner producerade av nämnda förbränningsmotor.
24. 24. Datorprogram innefattande programkod, vilket när nämnda programkod exekveras i en dator åstadkommer att nämnda dator utför metoden enligt något av föregående patentkrav.
25. 25. Datorprogramprodukt innefattande ett datorläsbart medium och ett datorprogram enligt patentkrav 24, varvid nänmda datorprogram är innefattat i nämnda datorläsbara medium.
26. 26. System anordnat för styrning av en eller flera fianktioner i ett motorfordon, vilket motorfordon innefattar: en drivlina innefattande en förbränningsmotor kopplingsbar med en kontinuerlig variabel växellåda (CVT/IVT) via en kopplingsanordning, och ett avgassystem anordnat för bortledande av en avgasström från nämnda förbränningsmotor; varvid nämnda system är kännetecknat av att innefatta en styrenhet anordnad att styra nämnda kontinuerligt variabla växellåda (CVT/IVT), och därmed en arbetspunkt hos nämnda förbränningsmotor, baserad på nämnda en eller flera första parametrar P1 för reglering av en koncentration/fraktion C Ex/X Ex av ett eller flera ingående ämnen i nämnda avgasström, varvid åtminstone en av nämnda en eller flera första parametrar P1 är en första koncentrations- 31 /fraktionsskillnad mellan nämnda forsta koncentration/fraktion Cl/Xl i nämnda avgasström och en referenskoncentration/ -fraktion C R e f /X R e f .
27. 27. Motorfordon innefattande åtminstone ett system enligt patentkrav 26.