SE534479C2 - Estimation of a deviation for at least one model variable of a catalyst model - Google Patents
Estimation of a deviation for at least one model variable of a catalyst model Download PDFInfo
- Publication number
- SE534479C2 SE534479C2 SE1050084A SE1050084A SE534479C2 SE 534479 C2 SE534479 C2 SE 534479C2 SE 1050084 A SE1050084 A SE 1050084A SE 1050084 A SE1050084 A SE 1050084A SE 534479 C2 SE534479 C2 SE 534479C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- catalyst
- model
- signal
- deviation
- concentration
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
- F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion
- F01N3/206—Adding periodically or continuously substances to exhaust gases for promoting purification, e.g. catalytic material in liquid form, NOx reducing agents
- F01N3/208—Control of selective catalytic reduction [SCR], e.g. by adjusting the dosing of reducing agent
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
- F01N9/005—Electrical control of exhaust gas treating apparatus using models instead of sensors to determine operating characteristics of exhaust systems, e.g. calculating catalyst temperature instead of measuring it directly
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
- F01N2550/02—Catalytic activity of catalytic converters
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
- F01N2560/02—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
- F01N2560/021—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting ammonia NH3
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
- F01N2560/02—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
- F01N2560/026—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting NOx
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
- F01N2560/06—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being a temperature sensor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
- F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
- F01N2900/04—Methods of control or diagnosing
- F01N2900/0406—Methods of control or diagnosing using a model with a division of the catalyst or filter in several cells
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
- F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
- F01N2900/14—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust gas
- F01N2900/1402—Exhaust gas composition
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
- F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
- F01N2900/14—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust gas
- F01N2900/1404—Exhaust gas temperature
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
- F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
- F01N2900/16—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
- F01N2900/1616—NH3-slip from catalyst
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
- F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
- F01N2900/16—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
- F01N2900/1621—Catalyst conversion efficiency
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Description
lO 534 475 Kväveoxider NOX innefattar här och i hela detta dokument både kvävemonoxíd NO och kvävedioxid N02. För den önskade reaktionen i katalysatom l l0 råder ett stökiometriskt förhållande mellan den bildade ammoniaken och kväveoxidema NÛX i avgasema man vill rena. Det behövs en ammoniakmolekyl fór varje molekyl av kväveoxider NOX . För att katalysatorprocessen ska bli effektiv måste därför koncentrationen ammoniak, och därmed också flödet av doserad urea, motsvara och följa koncentrationen kväveoxider NO, i avgaserna man vill rena. 10 534 475 Nitrogen oxides NOX include both nitrogen monoxide NO and nitrogen dioxide NO2 throughout this document. For the desired reaction in the catalyst 10, there is a stoichiometric ratio between the ammonia formed and the nitrogen oxides NUX in the exhaust gases to be purified. An ammonia molecule is needed for each molecule of nitrogen oxides NOX. For the catalyst process to be efficient, therefore, the concentration of ammonia, and thus also the fl fate of dosed urea, must correspond to and follow the concentration of nitrogen oxides NO, in the exhaust gases you want to purify.
Koncentrationen kväveoxider NOX i avgaserna 120 innan katalysatom och även drifiiörhållanden, såsom till exempel temperaturen, varierar över tiden. Dessa variationer kan bero till exempel på hur fordonet körs och på den omgivande temperaturen. Till exempel varierar katalysatoms förmåga att ackumulera ammoniak med temperaturen, så att förmågan att ackumulera ammoniak är större vid låg temperatur än den är vid hög temperatur.The concentration of nitrogen oxides NOX in the exhaust gases 120 before the catalyst and also the operating conditions, such as the temperature, vary over time. These variations may be due, for example, to how the vehicle is driven and to the ambient temperature. For example, the ability of the catalyst to accumulate ammonia varies with temperature, so that the ability to accumulate ammonia is greater at low temperature than it is at high temperature.
Doseringen av urea måste balanseras med dessa variationer för att ge önskad rening av avgaserna. Till exempel ska mer urea doseras om temperaturen går ner och mindre urea ska doseras om temperaturen går upp. Doseringen av urea måste alltså justeras fór att ge en effektiv stökiometrisk katalysatorprocess, och motverka närvaron av kväveoxider NOX och/eller ammoniak i de avgaser 130 som strömmar från avgasröret efier katalysatom.The dosage of urea must be balanced with these variations to provide the desired purification of the exhaust gases. For example, more urea should be dosed if the temperature drops and less urea should be dosed if the temperature rises. The dosage of urea must therefore be adjusted to provide an efficient stoichiometric catalyst process, and to counteract the presence of nitrogen oxides NOX and / or ammonia in the exhaust gases 130 flowing from the exhaust pipe or catalyst.
För att kunna beräkna behövt flöde av doserad urea så att flödet av doserad urea anpassas till koncentrationen kväveoxider NOX i avgaser 120 uppströms från katalysatom 110, det vill säga de avgaser systemet 100 får från motorn, och till erforderlig mängd ackumulerad ammoniak kan en modell av katalysatom l 10 utnyttjas. Katalysatormodellen innefattar tillstånd för katalysatom, såsom till exempel temperaturer, och ackumulerad mängd ammoniak i katalysatom. En beskrivning av en sådan katalysator modell ges nedan.In order to calculate the required fl fate of dosed urea so that fl the fate of dosed urea is adapted to the concentration of nitrogen oxides NOX in exhaust gases 120 upstream from the catalyst 110, ie the exhaust gases the system 100 receives from the engine, and to the required amount of accumulated ammonia a model of the catalyst l 10 is used. The catalyst model includes conditions for the catalyst, such as, for example, temperatures, and the accumulated amount of ammonia in the catalyst. A description of such a catalyst model is given below.
Koncentrationen kväveoxider NO X uppströms från katalysatom ll0 kan bestämmas genom utnyttjande av en NO X -avkånnande sensor 122, vilken är placerad så att den bringas i kontakt med avgasema 120 innan de passerar katalysatom l 10. Koncentrationen kväveoxider NOX i avgasema 120 från motom kan även bestämmas genom utnyttjande av en modell, vilken beskriver koncentrationen kväveoxider NOK i varje driflspunkt. 534 479 För beräkningen av behövt flöde doserad urea kan även hänsyn tas till avgasflödet från motom. Avgasflödet går att mäta, men går även att beräkna baserat på driftparametrar såsom varvtal, laddtryck, insugningstemperatur och insprutad bränslemängd.The concentration of nitrogen oxides NO X upstream of the catalyst 110 can be determined by using a NO X sensing sensor 122, which is positioned so that it is brought into contact with the exhaust gases 120 before passing the catalyst 10. The concentration of nitrogen oxides NOX in the exhaust gases 120 from the engine can also be determined. is determined by using a model, which describes the concentration of nitrogen oxides NOK in each drift point. 534 479 For the calculation of the required fl fate dosed urea, the exhaust fl fate from the engine can also be taken into account. The exhaust gas fate can be measured, but can also be calculated based on operating parameters such as speed, charge pressure, intake temperature and injected fuel quantity.
Figur 1 visar schematiskt en sensor 122, vilken kan innefatta en temperatursensor och en NOX -sensor, där sensom 122 är anordnad så att den bringas i kontakt med avgaserna från motom 120. Den schematiskt illustrerade sensom 122 kan här avkänna av koncentration av kväveoxider NO, och/eller temperatur och/eller flödet för avgaserna 120. I figur 1 är sensom 122 schematiskt visad såsom placerad uppströms från doseringsmunstycket 121.Figure 1 schematically shows a sensor 122, which may comprise a temperature sensor and a NOX sensor, where the sensor 122 is arranged so as to be brought into contact with the exhaust gases from the engine 120. The schematically illustrated sensor 122 can here sense the concentration of nitrogen oxides NO, and / or temperature and / or the fate of the exhaust gases 120. In Figure 1, the sensor 122 is shown schematically as located upstream of the metering nozzle 121.
Emellertid kan ternperatursensom, vilken är innefattad i sensom 122, vara placerad antingen uppströms eller nedströms från doseringsmunstycket 121. NO X -sensom, vilken är innefattad i sensom 122 bör dock vara placerad uppströms från doseringsmunstycket för att inte påverkas av doseringen. Sensom 122 tillhandahåller en eller flera signaler motsvarande koncentration av kväveoxider NO X och/eller ternperatur och/eller flödet för avgaserna 120 till en styrenhet 160. Sensom 122 kan vara placerad både innan och efter doseringsmunstycket 121 . Styrenheten 160 är även anordnad att ta emot en signal 132 från en NOX -sensor 131, vilken är placerad så att den bringas i kontakt med avgaser 130 nedströms från katalysatom 1 10, det vill säga med avgaser vilka har passerat katalysatom 1 10, och är avsedd att kärma av kväveoxider NOX , det vill säga både kvävemonoxid NO och kvävedioxid NO, , samt ammoniak NHa, i dessa avgaser 130.However, the temperature sensor included in the sensor 122 may be located either upstream or downstream of the metering nozzle 121. However, the NO X sensor contained in the sensor 122 should be located upstream of the metering nozzle so as not to be affected by the metering. Sensor 122 provides one or more signals corresponding to the concentration of nitrogen oxides NO X and / or temperature and / or the flow of the exhaust gases 120 to a control unit 160. Sensor 122 may be located both before and after the metering nozzle 121. The control unit 160 is also arranged to receive a signal 132 from a NOX sensor 131, which is positioned so as to be brought into contact with exhaust gases 130 downstream of the catalyst 1 10, i.e. with exhaust gases which have passed the catalyst 1 10, and is intended to shield nitrogen oxides NOX, that is to say both nitrogen monoxide NO and nitrogen dioxide NO,, as well as ammonia NHa, in these exhaust gases 130.
Styrenheten 160 styr ett manöverorgan (aktuator) 140, vilket står i förbindelse med en ureatank 150 och med doseringsmunstycket. Manöverorganet 140 reglerar flödet av urea från ureatanken 150 till doseringsmunstycket 121 enligt de styrsignaler styrenheten 160 tillhandahåller manöverorganet 140. Styrenheten 160 utnyttjar katalysatormodellen för att avgöra hur manöverorganet skall styras.The control unit 160 controls an actuator 140, which communicates with a urea tank 150 and with the dosing nozzle. The actuator 140 controls the flow of urea from the urea tank 150 to the metering nozzle 121 according to the control signals the controller 160 provides to the actuator 140. The controller 160 utilizes the catalyst model to determine how the actuator is to be controlled.
En modellbaserad reglering av ureadoseringen för en SCR-katalysator möjliggör generellt ett effektivt utnyttjande av katalysatorns kapacitet för reduktion av NOX . Avgörande tör en prestanda hos styrningen (regleringen) av ureadosering är dock modellens noggrannhet.A model-based regulation of the urea dosage for an SCR catalyst generally enables efficient utilization of the catalyst's capacity for NOX reduction. Crucial to a performance in the control (regulation) of urea dosing is, however, the accuracy of the model.
Modellens noggrannhet beror av en noggrannhet hos en eller flera modellvariabler hos modellen, vilka motsvarar insignaler till modellen, och då särskilt insignaler tör koncentration 534 479 av NOX i avgasema l20 från motor och för flöde av doserad urea, tillstånd i katalysatom, samt använda egenskaper för katalysatom.The accuracy of the model depends on the accuracy of one or fl your model variables of the model, which correspond to input signals to the model, and then in particular input signals dry concentration 534 479 of NOX in the exhaust gases l20 from engine and fl fate of dosed urea, condition in the catalyst, and used properties for catalyst.
Dock är noggrannheten hos modellvariablerna inte alltid tillfredställande. Det finns relativt ofla en avvikelse hos en eller flera modellvariabler hos katalysatorrnodellen, vilka gör att katalysatormodellen inte stämmer överens med verkligheten. Dessa avvikelser kan variera med tiden och kan även vara olika stora beroende på modellvariabelns storlek. Till exempel ger en avvikelse hos insigrralerna fór både NOX före katalysator och flödet av doserad urea upphov till ett med tiden varierande fel i modellerade koncentrationer av kväveoxider NOX respektive ammoniak NH 3 efter katalysator.However, the accuracy of the model variables is not always satisfactory. There is a relative deviation of one or more model variables in the catalyst model, which means that the catalyst model does not correspond to reality. These deviations can vary with time and can also be different sizes depending on the size of the model variable. For example, a deviation of the insigrrals for both NOX before catalyst and the fate of dosed urea gives rise to a time-varying error in modeled concentrations of nitrogen oxides NOX and ammonia NH 3 after catalyst.
Kortfattad beskrivning av uppfinningen Ett syfte med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en metod och ett system fór skattning av en avvikelse för åtminstone en modellvariabel hos en katalysatorrnodell, vilka helt eller delvis löser ovan nämnda problem.Brief Description of the Invention An object of the present invention is to provide a method and a system for estimating a deviation for at least one model variable of a catalyst model, which completely or partially solve the above-mentioned problems.
Detta syfte uppnås genom en metod för skattning av en avvikelse för åtminstone en modellvariabel hos en katalysatorrnodell enligt kännetecknande delen av patentkrav l.This object is achieved by a method for estimating a deviation for at least one model variable of a catalyst model according to the characterizing part of claim 1.
Syftet uppnås även genom ett system för skattning av en avvikelse för åtminstone en modellvariabel hos en katalysatorrnodell enligt kännetecknande delen av patentkrav 20.The object is also achieved by a system for estimating a deviation for at least one model variable of a catalyst model according to the characterizing part of claim 20.
Syftet uppnås även genom ett datorprogram och en datorprogramprodukt vilka implernenterar metoden enligt uppfinningen.The object is also achieved by a computer program and a computer program product which implement the method according to the invention.
Modellvariablema, för vilka avvikelser skattas, motsvarar någon eller några av insignaler till katalysatom, tillstånd i katalysatom och egenskaper för katalysatom. Genom uppfinningen tas en eller flera avvikelseparametrar fram, vilka var och en beskriver en relation mellan ett verkligt värde för någon av dessa insignaler till katalysatom, tillstånd i katalysatom och egenskaper för katalysatom och ett värde för en motsvarande modellvariabel. Dessa en eller flera avvíkelsepararnetrar kan sedan användas för att korrigera för fel i ínsignaler till, eller egenskaper för, katalysatormodellen. Dessa avvikelsepararnetrar kan, enligt föreliggande uppfinning, beräknas mycket beråkningseffektivt. 534 479 NOX -sensom 131 efter katalysatom utnyttjas här för att skatta avvikelser relaterade till modellvariabler, det vill säga för att skatta avvikelseparametrar, varigenom till dessa relaterade insignaler till och egenskaper fór katalysatorrnodellen kan korrigeras, så att bättre noggrannhet för modellen uppnås. Härigenom erhålls även en bättre prestanda hos regleringen av ureadosering.The model variables for which deviations are estimated correspond to one or more of the input signals to the catalyst, the state of the catalyst and the properties of the catalyst. The invention produces one or two deviation parameters, each of which describes a relationship between a fair value of any of these inputs to the catalyst, state of the catalyst and properties of the catalyst and a value of a corresponding model variable. These one or two deviation parameters can then be used to correct for errors in input signals to, or properties of, the catalyst model. These deviation parameters can, according to the present invention, be calculated very computationally efficiently. 534 479 NOX sensor 131 after the catalyst is used here to estimate deviations related to model variables, i.e. to estimate deviation parameters, whereby to these related input signals to and properties for the catalyst model can be corrected, so that better accuracy of the model is achieved. This also results in a better performance in the regulation of urea dosing.
Den skattade avvikelsen för en modellvariabel kan alltså till exempel vara bestämd för ett tillstånd, medan korrektionen görs på en insignal eller en egenskap som ger upphov till avvikelsen i tillståndet. Ett exempel på detta är fallet med skattning av avvikelse för tillståndet katalysatortemperatur, vilken sedan används fór korrigering av insignalen fór avgastemperatur före katalysatom. Här korrigeras alltså insignalen som relaterar till den skattade avvikelsen för tillståndet.The estimated deviation for a model variable can thus, for example, be determined for a state, while the correction is made on an input signal or a property that gives rise to the deviation in the state. An example of this is the case of estimating deviation for the catalyst temperature condition, which is then used to correct the input signal for exhaust temperature before the catalyst. Here, the input signal that relates to the estimated deviation for the condition is corrected.
Genom utnyttjande av föreliggande uppfinning kan katalysatormodellens insignaler justeras så att de stämmer väl överens med verkligheten. Detta gör att regleringen av urea kan göras mycket exakt, det vill säga att man kan minska ureaförbrukningen samtidigt som utsläppskraven uppfylls effektivt.By utilizing the present invention, the input signals of the catalyst model can be adjusted so that they correspond well with reality. This means that the regulation of urea can be done very precisely, ie that urea consumption can be reduced while the emission requirements are met effectively.
Eftersom avgasreningen blir mycket effektiv när föreliggande uppfinning utnyttjas kan utsläppskraven nås med en mindre katalysator. En mindre katalysator ger även mindre mottryck för motorn, vilket resulterar i minskad bränsleförbrukning.Since the exhaust gas purification becomes very efficient when the present invention is utilized, the emission requirements can be met with a smaller catalyst. A smaller catalyst also provides less back pressure for the engine, which results in reduced fuel consumption.
Föreliggande uppfinning kan alltså användas vid modellbaserad reglering av ureadoseringen för en SCR-katalysator. Föreliggande uppfinning kan även utnyttjas för andra typer av katalysatorer. Till exempel kan den användas för tillämpningar, i vilka en modell utnyttjas fór att bestämma hur mycket kvävemonoxid NO som oxideras till kvävedioxid N02 över en oxidationskatalysator. För denna tillämpning används metoden fór att skatta awikelser i koncentrationen av kväveoxider NO, uppströms från oxidationskatalysatom samt för att skatta avvikelser för aktiviteten i oxidationskatalysatom. 534 479 Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning bestäms värdet för awikelseparametem c NO , vilken beskriver avvikelsen hos insignalen för koncentration av kväveoxider NOX uppströms från katalysatom.Thus, the present invention can be used in model-based control of the urea dosage of an SCR catalyst. The present invention can also be used for other types of catalysts. For example, it can be used for applications in which a model is used to determine how much nitrogen monoxide NO is oxidized to nitrogen dioxide NO 2 over an oxidation catalyst. For this application, the method is used to estimate deviations in the concentration of nitrogen oxides NO, upstream of the oxidation catalyst and to estimate deviations for the activity in the oxidation catalyst. According to an embodiment of the present invention, the value of the deviation parameter c NO is determined, which describes the deviation of the input signal for the concentration of nitrogen oxides NOX upstream from the catalyst.
Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning bestäms värdet för avvikelseparametern cr , vilken beskriver avvikelsen för tillståndet temperatur i katalysatom. Denna avvikelse är relaterad till en avvikelse hos insignalen för temperatur uppströms från katalysatom.According to an embodiment of the present invention, the value of the deviation parameter cr is determined, which describes the deviation of the state temperature in the catalyst. This deviation is related to a deviation of the input signal for temperature upstream of the catalyst.
Enligt en utföringsforrn av föreliggande uppfinning bestäms värdet för avvikelseparametem ck, , vilken beskriver avvikelsen för en egenskap som hänför sig till aktivitet i katalysatom, eller awikelsen för insignalen som hänför sig till flöde i katalysatom.According to an embodiment of the present invention, the value of the deviation parameter ck, which describes the deviation of a property relating to activity in the catalyst, or the deviation of the input signal relating to the fate of the catalyst is determined.
Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning bestäms värdet för avvikelseparametem ce , vilken beskriver avvikelse för ett tillstånd som hänför sig till täckningsgrad av ammoniak.According to an embodiment of the present invention, the value of the deviation parameter is determined, which describes the deviation for a condition relating to the degree of coverage of ammonia.
Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning bestäms värdet för avvikelseparametem cum, , vilken beskriver avvikelsen hos insignalen för flöde av doserad urea.According to an embodiment of the present invention, the value of the deviation parameter cum is determined, which describes the deviation of the input signal for the fate of dosed urea.
Genom utnyttjande av dessa utföringsformer av uppfinningen erhålls alltså värden för avvikelseparametrar, vilka sedan kan utnyttjas för att korrigera respektive insignal till, eller egenskap för, katalysatormodellen. Det vill säga, avvikelseparametrarna används för att korrigera de insignaler till och egenskaper för katalysatom som de relaterar till. Framtagandet av dessa awikelseparametrar möjliggör alltså att regleringen för dosering av urea kan göras effektiv och exakt.By utilizing these embodiments of the invention, values for deviation parameters are thus obtained, which can then be used to correct the respective input signal to, or property of, the catalyst model. That is, the deviation parameters are used to correct the input signals and properties of the catalyst to which they relate. The development of these deviation parameters thus enables the control for dosing of urea to be made efficient and precise.
Avvikelseparametrama kan även användas för feldiagnos av systemet. Till exempel kan ett fel i en sensor uppströms från katalysatorn diagnostiseras om stora fel i insignalen för koncentration av kväveoxider NO X uppströms fi-ån katalysatom upptäcks.The deviation parameters can also be used for misdiagnosis of the system. For example, a fault in a sensor upstream of the catalyst can be diagnosed if large errors in the input signal for the concentration of nitrogen oxides NO X upstream of the catalyst are detected.
Kortfattad figurförteckning Uppfinningen kommer att belysas närmare nedan med ledning av de bifogade ritningama, där: 534 479 Figur 1 visar en schematisk skiss av ett katalysatorsystem, Figur 2 visar ett flödesdiagram för metoden enligt föreliggande uppfinning, Figur 3 visar schematiskt en styrenhet.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be further elucidated below with reference to the accompanying drawings, in which: 534 479 Figure 1 shows a schematic sketch of a catalyst system, Figure 2 shows a flow diagram of the method according to the present invention, Figure 3 schematically shows a control unit.
Beskrivning av föredragna utföringsformer Metoden enligt den föreliggande uppfinningen innefattar skattning av fel hos modellvariabler hos katalysatormodellen, såsom insignaler till modellen, tillstånd i modellen, och egenskaper för modellen. Skattningen är bland annat baserad på sensorsignalen som tillhandahålls av NO X -sensom 131. NOx-sensorn l3l kan ge antingen separata signaler fór kväveoxider INOY respektive ammoniak YNH] , eller en gemensam signal för dessa ïmm, (det vill säga NO,- sensorn 131 är en korskänslig NOX-sensor).Description of Preferred Embodiments The method of the present invention involves estimating errors of model variables of the catalyst model, such as inputs to the model, state of the model, and properties of the model. The estimate is based, among other things, on the sensor signal provided by the NO X sensor 131. The NOx sensor 131 can give either separate signals for nitrogen oxides INOY and ammonia YNH], respectively, or a common signal for these imm, (i.e. the NO 1 sensor 131 is a cross-sensitive NOX sensor).
Den korskänsliga NO, -sensom 131 har ungefär samma känslighet för kvävemonoxid NO (nonnerad känslighet med värdet 1) som fór ammoniak NH 3 (nonnerad känslighet med värdet l), men har något lägre känslighet för kvävedioxid N02 ( normerad känslighet med värdet 0.7). Efier en effektiv katalysator-process har man dock normalt sett mest kvävemonoxid NO kvar i avgasema. Med en skattningsmetod kan dock en separat signal ha fór koncentrationen av kväveoxider och en separat signal im] fór koncentrationen av ammoniak erhållas från sensorsignalen Ixenx", .The cross-sensitive NO 1 sensor 131 has approximately the same sensitivity to nitrogen monoxide NO (non-sensitive sensitivity with a value of 1) as for ammonia NH 3 (non-sensitive sensitivity with a value of 1), but has a slightly lower sensitivity to nitrogen dioxide NO 2 (standardized sensitivity with a value of 0.7). However, if it is an efficient catalyst process, most nitrogen monoxide NO has normally been left in the exhaust gases. However, with an estimation method, a separate signal for the concentration of nitrogen oxides may have a separate signal for the concentration of ammonia obtained from the sensor signal Ixenx ".
Härefier följer en beskrivning av en katalysatormodell. Såsom förstås av en fackman kan katalysatormodeller definieras på en mängd olika sätt, varav denna beskrivna modell är ett exempel. En beskrivning av variabler och index använda i beskrivningen av katalysatormodellen och även efierfóljande ekvationer presenteras sist i beskrivningen.The following is a description of a catalyst model. As will be appreciated by one skilled in the art, catalyst models can be defined in a variety of ways, of which this described model is an example. A description of variables and indices used in the description of the catalyst model and also the following equations is presented at the end of the description.
Katalysatorrnodellen är formulerad som en tankseriemodell där aktivt material är indelat i skikt. I katalysatormodellen ingår följande reaktioner: Urea + H20 -> 2NH, + C02 (ekv. l) S+NH3 ->S-NH3 (ekv. 2) S-NH, ->S+NH3 (ekv. 3) lO 534 479 s 4s _ NH, + 4/vo + o, _» 4s + sH2o+ m, (ekv. 4) 4s _ NH; + 502 s 4s + sH,o + 4/vo (ekv. 5) I modellen ingår även ureasönderdelning (första reaktionen) från doseringsmunstycket 121 fram till katalysatorn 110. I modellen används fórenklingen att den isocyansyra (HNCO) som bildas vid sönderdelning av urea betraktas som ekvivalent med ammoniak.The catalyst model is formulated as a tank series model where active material is divided into layers. The catalyst model includes the following reactions: Urea + H 2 O -> 2NH, + CO 2 (eq. 1) S + NH 3 -> S-NH 3 (eq. 2) S-NH, -> S + NH 3 (eq. 3) 10 534 479 s 4s _ NH, + 4 / vo + o, _ »4s + sH2o + m, (eq. 4) 4s _ NH; + 502 s 4s + sH, o + 4 / vo (eq. 5) The model also includes urea decomposition (first reaction) from the metering nozzle 121 up to the catalyst 110. The model uses the simplification that the isocyanic acid (HNCO) formed during the decomposition of urea considered equivalent to ammonia.
Ureasönderdelningen behandlas som en homogen reaktion med reaktionshastigheten: fnak = km 'Gram 'Yufeaßp (ÛkV-Ö) Övriga reaktioner är katalytiska. Reaktíonshastigheten fór adsorption i tank k och skikt n uttrycks som: fc_a.k.n = ka; 'Crank 'YNH,,I<,n '(1 _ gm) (ekv- 7) Reaktionshastigheten fór desorption i tank k och skikt n uttrycks som: fc,d,k,n = kan 'Ûm (CkV- 8) Reaktionshastigheten for NO X -reduktion i tank k och skikt n uttrycks som: fc,r,k,n = km 'Utom 'Y~o,,k,n 'Ûm (ekV- 9) Reaktionshastigheten fór ammoniakoxidation i tank k och skikt n uttrycks som: fail/nn = kex 'Crow 'Ûkfl (ekV- m) Hastighetskonstanten för både homogen och katalytisk reaktion bestäms från Arrhenuis ekvation enligt: _ EH k M = ka] -e RT” (ekv. ll) 534 479 Den totala gaskoncentrationen bestäms från allmänna gaslagen enligt: c - p* :ork - R_Ts,k (ekv. 12) Totaltrycket Pk kan sättas till trycket efier katalysatom 110 som är lika med atmosfárstrycket om katalysatom är monterad sist i avgassystemet. För ett noggrannare värde kan tryckfallet från aktuell tank till slutet av katalysatom beräknas från fonnel för laminärströmningí en kanal och adderas till trycket efier katalysatom. Om katalysatom inte är sist i systemet kan trycket mätas eller beräknas från tryckfall över den eller de enheter som år placerade efier katalysatom.The urea decomposition is treated as a homogeneous reaction with the reaction rate: fnak = km 'Gram' Yufeaßp (ÛkV-Ö) Other reactions are catalytic. The reaction rate for adsorption in tank k and layer n is expressed as: fc_a.k.n = ka; 'Crank' YNH ,, I <, n '(1 _ gm) (eq- 7) The reaction rate for desorption in tank k and layer n is expressed as: fc, d, k, n = kan' Ûm (CkV- 8) The reaction rate for NO X - reduction in tank k and layer n is expressed as: fc, r, k, n = km 'Except' Y ~ o ,, k, n 'Ûm (ekV- 9) The reaction rate for ammonia oxidation in tank k and layer n expressed as: fail / nn = biscuit 'Crow' Ûk fl (eq- m) The rate constant for both homogeneous and catalytic reaction is determined from Arrhenui's equation according to: _ EH k M = ka] -e RT ”(eq. ll) 534 479 The total the gas concentration is determined from the general gas laws according to: c - p *: ork - R_Ts, k (eq. 12) The total pressure Pk can be added to the pressure e fi er catalyst 110 which is equal to the atmospheric pressure if the catalyst is mounted last in the exhaust system. For a more accurate value, the pressure drop from the current tank to the end of the catalyst can be calculated from the laminar flow funnel in a channel and added to the pressure of the catalyst. If the catalyst is not the last in the system, the pressure can be measured or calculated from the pressure drop across the unit or units that are located in the catalyst.
För katalysatom kan följande materialbalans gällande gasflödet ställas upp för ämne i: F '(Yi,«-1,o _ Yfymo )“ rim: '(Yf.v<,o _ Yfym l* z VL; 'fm/m 'Vx = Û (ekV- 13) I Följande materialbalans kan ställas upp gällande gasfasen i skikt n för ämne i (homogena reaktioner försummadey ri,k,n-1 '(Yi,k,n-1 “Yf,k,n)“ rum '(Yi,/<,n ' Y/,k,n+1)+ 21/1,1 'fajkn 'Wu = Û (ekV- 14) I För innersta skiktet utgår andra termen enligt: ff,k,~-1 '(Yi,k,~-1 r Yr,k,~)+ 2%/ 'f e, 1,k,~ 'Wmv = Û (ekV- 15) 1 Materialbalanserna för gasflödet och för gasfasen i de aktiva skikten bildar ett ekvationssystem ur vilket molbråken för de olika ämnena i gasflödet och i gasfasen i de aktiva skikten bestäms. Masstransportkoefficienten för transport mellan gasflödet och första skiktet bestäms enligt: 534 479 1 O Åc/Lk 'Umm 11x10 1 pñlâlêxl (ekv. 16) kc 1 k Den' 1 k Masstransportkoefficienten för transport mellan skikten bestäms enligt: L” = (eb/_ 17) AX n + Axn+1 Filmtransportkoefficienten bestäms enligt: h - D» kw., = S d '-* (ekv. 18) För Sherwoods tal, Sh , kan asymptotiska värden för aktuell kanalgeometri användas. Den ordinära diffusiviteten bestäms enligt: T 1.75 Dilk : Dæfj ref Knudsendiflïxsiviteten bestäms enligt: d *8 - R - T DKJ-Ik = ïp ' (ekv. For the catalyst, the following material balance regarding the gas fl fate can be set for substance i: F '(Yi, «- 1, o _ Yfymo)„ rim:' (Yf.v <, o _ Yfym l * z VL; 'fm / m' Vx = Û (ekV- 13) I The following material balance can be set up for the gas phase in layer n for substance i (homogeneous reactions neglectedyri, k, n-1 '(Yi, k, n-1 “Yf, k, n)“ room '(Yi, / <, n' Y /, k, n + 1) + 21 / 1,1 'fajkn' Wu = Û (ekV- 14) I For the innermost layer, the second term is deleted according to: ff, k, ~ - 1 '(Yi, k, ~ -1 r Yr, k, ~) + 2% /' fe, 1, k, ~ 'Wmv = Û (ekV- 15) 1 The material balances for the gas fl fate and for the gas phase in the active layers form an equation system from which the mole fractions for the different substances in the gas och and the gas phase in the active layers are determined.Mass transport coefficient for transport between the gas och and the first layer is determined according to: 534 479 1 O Åc / Lk 'Umm 11x10 1 pñlâlêxl (eq. k The '1 k Mass transport coefficient for transport between the layers is determined according to: L ”= (eb / _ 17) AX n + Axn + 1 The film transport coefficient is determined according to: h - D» kw., = S d' - * (ek v. 18) For Sherwood's numbers, Sh, asymptotic values for current channel geometry can be used. The ordinary diffusivity is determined according to: T 1.75 Dilk: Dæfj ref Knudsendi fl The excessivity is determined according to: d * 8 - R - T DKJ-Ik = ïp '(eq.
Den effektiva diffusiviteten bestäms enligt: Deflihk = 1 fo 1 51:: + DKLK Den tidsberoende materialbalansen för adsorberad ammoniak ger tidsderivatan fór täckningsgrad enligt: 534 479 11 døkfl 1 =*'ZVS-NH j'fcjkn'W/ d: /vcj =- ' (ekv. 22) Täckningsgraden vid varje tidpunkt integreras sedan fram utifrån tidsderivatan. Temperaturen i gasflödet genom katalysatom 110 bestäms genom att lösa en värmebalans där hänsyn tas till den värme som överförs till det fasta materialet och reaktionsvärmet fór homogena reaktioner.The effective diffusivity is determined according to: De fl ihk = 1 fo 1 51 :: + DKLK The time-dependent material balance for adsorbed ammonia gives the time derivative for degree of coverage according to: 534 479 11 døk fl 1 = * 'ZVS-NH j'fcjkn'W / d: / vcj = - '(eq. 22) The coverage ratio at each time point is then integrated based on the time derivative. The temperature in the gas stream through the catalyst 110 is determined by solving a heat balance which takes into account the heat transferred to the solid material and the heat of reaction for homogeneous reactions.
Effekten från reaktionsvärmet för homogena reaktioner bestäms enligt: oh, = Xrmvk (_ AH) (ekv. 23) i Värmebalansen för gasflödet löses därefter genom: TgIk = F “czw 'Ta/m *hk 'Åatx 'Tu + QM (ekv. 24) F-Cplg +hk -Achyk Där överföringskoefficienten för värme bestäms enligt: hk _ 'l/”Jlg (ekv. 25) För Nusselts tal, Nu , kan asymptotiska värden för aktuell kanalgeometri användas. Effekten från reaktionsvärmet för katalytiska reaktioner bestäms enligt: Oc, = ZZrCJJU, wkl” -(-AH,-) (ekv. 26) n i Den tidsberoende värmebalansen för det fasta materialet i katalysatom ger tidsderívatan för temperatur enligt: dT i = fw* .ACM .ggvk k . 7 dt mM-cns (e v 2 ) -Tsrwøcfi Temperaturen vid varje tidpunkt integreras sedan fram utifrån tidsderivatan. 534 479 12 Om katalysatormodellen, inklusive dess insignaler, stämmer helt överens med verkligheten blir regleringen av flödet av doserad urea relativt exakt och en effektiv rening uppnås.The power from the heat of reaction for homogeneous reactions is determined according to: oh, = Xrmvk (_ AH) (eq. 23) in The heat balance for the gas fl is then solved by: TgIk = F “czw 'Ta / m * hk' Åatx 'Tu + QM (eq. 24) F-Cplg + hk -Achyk Where the heat transfer coefficient is determined according to: hk _ 'l / ”Jlg (eq. 25) For Nusselt's numbers, Nu, asymptotic values for the current channel geometry can be used. The power from the heat of reaction for catalytic reactions is determined according to: Oc, = ZZrCJJU, wkl ”- (- AH, -) (eq. 26) ni The time-dependent heat balance of the solid in the catalyst gives the time derivative for temperature according to: dT i = fw *. ACM .ggvk k. 7 dt mM-cns (e v 2) -Tsrwøc fi The temperature at each time point is then integrated based on the time derivative. 534 479 12 If the catalyst model, including its input signals, is completely in line with reality, the regulation of the flow of dosed urea becomes relatively accurate and efficient purification is achieved.
Katalysatonnodellens noggrannhet är dock beroende av dess insignalers noggrannhet. De två insignaler som har störst betydelse fór katalysatormodellens noggrannhet är insignalen för NOX från motorn, det vill säga för koncentrationen av NO, uppströms från katalysatom 110, samt insignalen för flödet av doserad urea. När modellen används för reglering av ureadosering kommer fel i insignalerna att påverka emissionema av kväveoxider NOX och ammoniak NH 3 nedströms från katalysatom 110. Om till exempel insignalen för koncentrationen av NOX uppströms från katalysatom l 10 är för hög kommer regleringen att dosera mer urea i förhållande till NO X , vilket ger upphov till en högre koncentration ammoniak NH 3 efter katalysatom 110, det vill säga nedströms från katalysatom 110. En liknande avvikelse, vilken ger upphov till en liknande konsekvens, kommer att uppstå om det verkliga flödet av doserad urea är större än det begärda.However, the accuracy of the catalyst model depends on the accuracy of its input signals. The two input signals that are most important for the accuracy of the catalyst model are the input signal for NOX from the engine, ie for the concentration of NO, upstream from the catalyst 110, and the input signal for the fate of dosed urea. When the model is used to control urea dosing, errors in the input signals will affect the emissions of nitrogen oxides NOX and ammonia NH 3 downstream of catalyst 110. For example, if the input signal for the concentration of NOX upstream of catalyst 1 10 is too high, the control will dose more urea in proportion to NO X, which gives rise to a higher concentration of ammonia NH 3 after the catalyst 110, i.e. downstream of the catalyst 110. A similar deviation, which gives rise to a similar consequence, will occur if the actual fl fate of dosed urea is greater than requested.
Katalysatorrnodellens noggrannhet är också beroende av noggrannheten hos dess använda egenskaper. Till exempel kan på grund av åldring av katalysatom uppstå en avvikelse hos egenskapen aktivitet, genom att aktiviteten med tiden försämras.The accuracy of the catalyst model also depends on the accuracy of its properties used. For example, due to the aging of the catalyst, a deviation in the property activity may occur, as the activity deteriorates over time.
Föreliggande uppfinning utnyttjar principen att avvikelser för en eller flera modellvariabler hos katalysatorrnodellen kan skattas genom att jämföra verkliga koncentrationer av kväveoxider NOX och ammoniak NH 3 nedströms från katalysatom 110 med modellerade respektive koncentrationer. NO X -sensom 131 efter katalysatom utnyttjas här alltså för att skatta avvikelser relaterade till modellvariabler, det vill säga för att skatta avvikelseparametrar.The present invention utilizes the principle that deviations for one or more model variables of the catalyst model can be estimated by comparing actual concentrations of nitrogen oxides NOX and ammonia NH 3 downstream of the catalyst 110 with modeled respective concentrations. The NO X sensor 131 after the catalyst is thus used here to estimate deviations related to model variables, i.e. to estimate deviation parameters.
Tanken är att modellen beräknar utsignaler, i form av till exempel koncentrationer efter katalysatom. Hur väl dessa utsignaler stämmer överens med verkligheten beror på noggrannheten för ett antal modellvariabler, vilka motsvarar insignaler till katalysatom, tillstånd i katalysatom eller egenskaper för katalysatom. Det går också att ta fiam samband som representerar hur dessa modellvariabler avviker från verkligheten, det vill säga 534 479 13 avvikelseparametrar. Eftersom man kan sätta upp samband mellan dessa avvikelser och insignalema till respektive egenskaper för katalysatormodellen kan man också skatta fel i insignalema respektive egenskapema, och korrigera för dessa, så att bättre noggrannhet för modellen uppnås.The idea is that the model calculates output signals, in the form of, for example, concentrations after the catalyst. How well these outputs correspond to reality depends on the accuracy of a number of model variables, which correspond to input signals to the catalyst, state of the catalyst or properties of the catalyst. It is also possible to make samband am relationships that represent how these model variables deviate from reality, ie 534 479 13 deviation parameters. Since one can establish a relationship between these deviations and the input signals to the respective properties of the catalyst model, one can also estimate errors in the input signals and the properties, respectively, and correct for these, so that better accuracy for the model is achieved.
Till exempel kan man, fór att korrigera insignaler baserat på skattningen, bestämma hur de använda insignalerna (insignaler som används av modellen, vilka har fel/avvikelser) förhåller sig till de verkliga insignalerna (insignalerna utan fel/avvikelser). Felen i de modellerade koncentrationerna av kväveoxider NOX och ammoniak NH 3 nedströms från katalysatom relaterar då till felen/avvikelserna i insignalema fór till exempel NO X från motor, flödet av doserad urea, samt ternperatitr och flöde. Därför går det också att korrigera för avvikelsema i dessa insignaler.For example, in order to correct input signals based on the estimate, one can determine how the input signals used (input signals used by the model, which have errors / deviations) relate to the actual input signals (the input signals without errors / deviations). The errors in the modeled concentrations of nitrogen oxides NOX and ammonia NH 3 downstream of the catalyst then relate to the errors / deviations in the input signals for, for example, NO X from the engine, the fate of dosed urea, and ternperitrite and fate. Therefore, it is also possible to correct for the deviations in these input signals.
Figur 2 visar ett flödesdiagram för en metod enligt föreliggande uppfinning. I ett första steg 201 av metoden jämförs en verklig signal med en skattad signal. Den verkliga signalen beror här av den av NO X -sensom 131 uppmätta sensorsignalen. Den skattade signalen beror av åtminstone en skattningsfunktion och utgör katalysatormodellens motsvarighet till den verkliga signalen.Figure 2 shows a flow chart for a method according to the present invention. In a first step 201 of the method, an actual signal is compared with an estimated signal. The actual signal here depends on the sensor signal measured by the NO X sensor 131. The estimated signal depends on at least one estimation function and constitutes the catalyst model's equivalent to the actual signal.
I ett andra steg 202 av metoden utnyttjas jämförelsen för att bestämma åtminstone en avvikelseparameter för respektive åtminstone en skattningsfunktion. Var och en av dessa en eller flera avvikelseparametrar beskriver en relation mellan ett verkligt värde och ett värde för motsvarande modellvariabel.In a second step 202 of the method, the comparison is used to determine at least one deviation parameter for each at least one estimation function. Each of these one or more deviation parameters describes a relationship between a fair value and a value for the corresponding model variable.
Värdet för modellvariabeln motsvaras alltså av det verkliga värdet, varför avvikelseparametern relaterar det verkliga värdet till värdet för modellvariabeln. Alltså beskriver de en eller flera avvikelseparametrama hur väl modellen motsvarar verkligheten.The value of the model variable thus corresponds to the fair value, which is why the deviation parameter relates the fair value to the value of the model variable. Thus, they describe one or fl your deviation parameters how well the model corresponds to reality.
Värdet för modellvariabeln kan vara baserat på till exempel en mätning eller på en separat modell, där denna separata modell kan vara en annan modell än katalysatorrnodellen vilken används enligt föreliggande uppfinning. 534 479 14 Uppfinningen identifierar alltså en skillnad mellan hur modellen säger att en modellvariabel ska se ut och hur verkligheten säger att det motsvarande verkliga värdet ska se ut, och relaterar denna skillnad till insignaler till och egenskaper för katalysatom.The value of the model variable can be based on, for example, a measurement or on a separate model, where this separate model can be a different model than the catalyst model which is used according to the present invention. 534 479 14 The invention thus identifies a difference between how the model says that a model variable should look like and how reality says that the corresponding fair value should look like, and relates this difference to input signals to and properties of the catalyst.
Genom att dessa en eller flera avvikelseparametrar kan bestämmas på detta sätt kan felen i insigrialerna till och egenskaperna för katalysatom, vilka relaterar till dessa avvikelseparametrar, bestämmas och korrigeras för. Då dessa fel korrigeras för erhålls en högre noggrannhet för insignalema till respektive egenskaperna för katalysatom, vilket resulterar i en effektivare reglering av ureadoseringen. Alltså erhålls genom metoden enligt föreliggande uppfinning en effektivare reningsprocess för katalysatom, vilket minskar förbrukningen av urea. Även bränsleförbrukningen kan minskas eftersom en mindre katalysator, med mindre mottryck för motom, kan användas för att nå utsläppskraven.Because these one or two deviation parameters can be determined in this way, the errors in the insigrials to and the properties of the catalyst, which relate to these deviation parameters, can be determined and corrected for. When these errors are corrected for, a higher accuracy of the input signals to the respective properties of the catalyst is obtained, which results in a more effective control of the urea dosage. Thus, the method of the present invention provides a more efficient purification process for the catalyst, which reduces the consumption of urea. Fuel consumption can also be reduced because a smaller catalyst, with less back pressure for the engine, can be used to meet the emission requirements.
Enligt olika utföringsfonner av föreliggande uppfinning utnyttjas olika skattningsfunktioner för att bestämma avvikelseparametrama. Dessa skattningsfunktioner kommer att beskrivas i det följande. En av dessa skattningsfunktioner utgörs av en skattningsfunktion för kväveoxider f N01 och en utgörs av en skattningsfunktion för ammoniak f NH] .According to various embodiments of the present invention, different estimation functions are used to determine the deviation parameters. These estimation functions will be described in the following. One of these estimation functions consists of an estimation function for nitrogen oxides f N01 and one consists of an estimation function for ammonia f NH].
Skattningsfunktíonen för kväveoxider f N01 beror av en materialbalans för en modellerad reaktion i katalysatorrnodellen och relaterar en modellerad koncentration av kväveoxider NO, nedströms från katalysatom ll0 till den av NO, -sensom l3l uppmätta sensorsignalen YNUX . Såsom beskrivits ovan kan en separat signal ym för koncentrationen av kväveoxider och en separat signal fw för koncentrationen av ammoniak erhållas genom samtidig skattning från sensorsignalen Ismw”.The estimation function for nitrogen oxides f N01 depends on a material balance for a modeled reaction in the catalyst model and relates a modeled concentration of nitrogen oxides NO, downstream from the catalyst l10, to the sensor signal YNUX measured by the NO1 sensor. As described above, a separate signal ym for the concentration of nitrogen oxides and a separate signal fw for the concentration of ammonia can be obtained by simultaneous estimation from the sensor signal Ismw ”.
Relationen mellan den modellerade koncentrationen av kväveoxider NOX nedströms katalysator 110 och den uppmätta sensorsignalen ïm beskrivs av en eller flera av avvikelseparametrama c NO, , c, , och ch. Avvikelseparameter c m beskriver avvikelsen för koncentration av kväveoxider NOX uppströms från katalysatom ll0. Avvikelseparameter c, beskriver avvikelsen för tillståndet temperatur i katalysatom l 10. Avvikelseparameter ck, lO 534 479 beskriver avvikelsen för egenskapen aktivitet i katalysatom eller för insignalen flöde i katalysatom.The relationship between the modeled concentration of nitrogen oxides NOX downstream of catalyst 110 and the measured sensor signal ïm is described by one or fl of the deviation parameters c NO,, c,, and ch. Deviation parameter c m describes the deviation for the concentration of nitrogen oxides NOX upstream of the catalyst 110. Deviation parameter c, describes the deviation for the state temperature in the catalyst l 10. Deviation parameter ck, 10 534 479 describes the deviation for the property activity in the catalyst or for the input signal fl fate in the catalyst.
Skattningsfunktionen för kväveoxider kan härledas från materialbalansen för en första ordningens reaktion i en tankserie. Skattningsfunktionen blir då en produkt mellan avvikelseparametern c NO, för kväveoxider NOX uppströms från katalysatom 110, molbråket för kväveoxider NOX uppströms från katalysatom l 10 samt en faktor för varje tank som beskriver hur mycket som återstår av ingående kväveoxider NO, efter respektive tank: f = . _ ______, " _ K 1 d k zs No, UNO, yuo,,o lll 1 + (krk kw af (e V ) - omsättningsvariabeln (kr)k representerar en första ordningens hastighetskonstant gånger uppehållstiden och bestäms från ingående och utgående kväveoxider NO X från respektive tank enligt: Y~o,,o _ 1 k : 1 Y (k1)k = y~z°ïffo (ekv. 29) _ 1 k e [2,K] Y/vo,,k,o Avvikelseparametern för omsättning ger inverkan av avvikelse i aktivitet/ flöde, täckningsgrad av ammoniak respektive temperatur enligt: t t» '~°~ 'e RR* °f här (ekvao) fkak = Ckf '9NH,,k ck, är avvikelseparametem för egenskapen aktivitet eller insignalen flöde, 0,, är avvikelseparametem för tillståndet täckningsgrad av ammoniak, cr är avvikelseparametem för tillståndet temperatur i katalysatom, och E A är aktiveringsenergin för reduktion av NO, . lO 534 479 16 Gemensamt för avvikelsepararnetrama är att värdet ett motsvarar frånvaro av avvikelse. För alla avvikelseparametrar utom för täckningsgrad av ammoniak indikerar värdet för avvikelseparametem med vilken faktor det använda värdet behöver multipliceras med för att motsvara det verkliga värdet. För täckningsgrad av ammoniak indikerar 2 minus avvikelseparametem det värde täckningsgraden ska upphöjas till för att motsvara verkligt värde.The estimation function for nitrogen oxides can be derived from the material balance of a first order reaction in a tank series. The estimation function then becomes a product between the deviation parameter c NO, for nitrogen oxides NOX upstream from catalyst 110, the mole fraction for nitrogen oxides NOX upstream from catalyst l 10 and a factor for each tank describing how much is left of nitrogen oxides NO, after each tank: f = . _ ______, "_ K 1 dk zs No, UNO, yuo ,, o lll 1 + (krk kw af (e V) - the turnover variable (kr) k represents a first order velocity constant times the residence time and is determined from input and output nitrogen oxides NO X from each tank according to: Y ~ o ,, o _ 1 k: 1 Y (k1) k = y ~ z ° ïffo (eq. 29) _ 1 ke [2, K] Y / vo ,, k, o The deviation parameter for turnover gives the effect of deviation in activity / flow, degree of coverage of ammonia and temperature according to: tt »'~ ° ~' e RR * ° f here (ekvao) fkak = Ckf '9NH ,, k ck, is the deviation parameter for the property activity or the input signal flow, 0 ,, is the deviation parameter for the state coverage of ammonia, cr is the deviation parameter for the state temperature in the catalyst, and EA is the activation energy for reduction of NO, .10 534 479 16 Common to the deviation pair frames is that the value one corresponds to the absence of deviation. deviation parameters except for the degree of coverage of ammonia indicate the value of the deviation parameter by which factor r the value used needs to be multiplied by to correspond to the fair value. For ammonia coverage, 2 minus the deviation parameter indicates the value to which the coverage should be increased to correspond to fair value.
Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning innefattar skattningsfunktionen för kväveoxider f NOA, en första relation mellan en modellerad koncentration av kvävemonoxid NO nedströms från katalysatom 110 och den av NO, -sensom 131 uppmätta sensorsignalen jmxo, , samt en andra relation mellan en modellerad koncentration av kvävedioxid N02 nedströms från katalysatom 110 och den av NOX -sensom 131 uppmätta sensorsignalen ~ y sensor ' Vidare relaterar, enligt en utfóringsform av föreliggande uppfinning, Skattningsfunktionen för ammoniak f NH: en modellerad koncentration av ammoniak NH; nedströms katalysatom till den av NO, -sensom 131 uppmätta sensorsignalen L", , och beror av en jämvikt mellan modellerad adsorberad ammoniak och modellerad ammoniak i gasfonn i en utloppsände hos katalysatom 110. Utloppsänden hos katalysatom utgörs normalt sett av den sista tanken i katalysatom 1 lO.According to one embodiment of the present invention, the estimation function for nitrogen oxides f NOA comprises, a first relationship between a modeled concentration of nitrogen monoxide NO downstream of the catalyst 110 and the sensor signal jmxo, measured by the NO, sensor 131, and a second relationship between a modeled concentration of nitrogen dioxide NO2 downstream of the catalyst 110 and the sensor signal ~ y sensor 'measured by the NOX sensor 131' Furthermore, according to one embodiment of the present invention, the estimation function of ammonia f NH: a modeled concentration of ammonia NH; downstream of the catalyst to the sensor signal L ", measured by the NO 1 sensor 131, and depends on a balance between modeled adsorbed ammonia and modeled ammonia in gas form at an outlet end of the catalyst 110. The outlet end of the catalyst is normally the last tank in the catalyst 1 lO.
Skattningsfunktionen för ammoniak f NH: kan härledas från jämvikten mellan adsorberad ammoniak och ammoniak i gasfas i sista tanken av katalysatom. Avvikelseparametrarna relaterar katalysatormodellens värde för ammoniak NH 3 efter katalysatom till verkligt värde genom avvikelse i temperatur och täckningsgrad av ammoniak NH 3 enligt: frvH, = YNH,,K ' (ekV- 31) - ce är avvikelseparametem för tillståndet täckningsgrad av ammoniak, - cr är avvikelseparametem för tillståndet temperatur i katalysator, och 534 479 17 - AH är adsorptionsentalpin för adsorption av ammoniak NH3.The estimation function of ammonia f NH: can be derived from the equilibrium between adsorbed ammonia and ammonia in gas phase in the last tank of the catalyst. The deviation parameters relate the value of the catalyst model for ammonia NH 3 after the catalyst to fair value by deviation in temperature and degree of coverage of ammonia NH 3 according to: frvH, = YNH ,, K '(ekV-31) - ce is the deviation parameter for the state degree of ammonia, - cr is the deviation parameter of the state temperature in catalyst, and 534 479 17 - AH is adsorption enthalpy for adsorption of ammonia NH3.
Enligt en utföringsforrn av föreliggande uppfinning relaterar alltså skattningsfunktionen för ammoniak f NH; en modellerad koncentration av ammoniak NH 3 nedströms från katalysatom l 10 till den av NO, -sensom 131 uppmätta sensorsignalen ÉNH; . Detta görs alltså genom utnyttjande av åtminstone en avvikelseparameter cT för tillståndet temperatur i katalysatom, och en avvikelseparamcter c,, för tillståndet täckningsgrad av ammoniak.Thus, according to one embodiment of the present invention, the estimation function of ammonia relates to NH; a modeled concentration of ammonia NH 3 downstream of the catalyst 11 to the sensor signal ÉNH measured by the NO 1 sensor 131; . This is done by using at least one deviation parameter cT for the state temperature in the catalyst, and a deviation parameter c ,, for the state degree of coverage of ammonia.
Vidare används skattningsfiinktionerna för kväveoxider f m, respektive för ammoniak f ”H3 för att skatta avvikelser hos en eller flera modellvariabler hos katalysatormodellen.Furthermore, the estimation för functions for nitrogen oxides f m, respectively for ammonia f ”H3 are used to estimate deviations of one or more model variables of the catalyst model.
Modellvariablerna kan utgöras av insignaler till katalysatom, tillstånd för katalysatom eller av egenskaper för katalysatom, vilket beskrivs i det följande.The model variables may be catalyst inputs, catalyst states, or catalyst properties, as described below.
Enligt en utföringsforrn av föreliggande uppfinning utnyttjas skattningsfunktionen för kväveoxider f NO! för skattning av fel hos en insignal motsvarande en koncentration av kväveoxider NO X uppströms från katalysator 110. Detta görs genom att avvikelseparametern c NÛX för koncentration av kväveoxider NOX uppströms från nämnda katalysator skattas.According to an embodiment of the present invention, the estimation function for nitrogen oxides f NO! for estimating errors of an input signal corresponding to a concentration of nitrogen oxides NO X upstream of catalyst 110. This is done by estimating the deviation parameter c NÛX for concentration of nitrogen oxides NOX upstream from said catalyst.
Enligt en utföringsforrn av föreliggande uppfinning utnyttjas skattningsftlnktionen för kväveoxider f m: , där skattningsfunktionen för kväveoxider f NOK innefattar en första relation mellan en modellerad koncentration av kvävemonoxid NO nedströms från katalysatom 110 och den av NO, -sensom 131 uppmätta sensorsignalen íNo , samt en andra relation mellan en modellerad koncentration av kvävedioxid N02 nedströms från katalysatom 110 och den av NO, -sensom 131 uppmätta sensorsignalen YNOI.According to an embodiment of the present invention, the estimation function for nitrogen oxides fm: is used, wherein the estimation function for nitrogen oxides f NOK comprises a first relation between a modeled concentration of nitrogen monoxide NO downstream of the catalyst 110 and the sensor signal íNo, measured by NO, sensor 131, and a second relation signal. between a modeled concentration of nitrogen dioxide NO 2 downstream of the catalyst 110 and the sensor signal YNOI measured by the NO 1 sensor 131.
Genom användandet av denna skattningsfimktion f NO! , vilken innefattar dessa första och andra relationer, tillsammans med två separata avvikelseparametrar för kvävemonoxid c NO och för kvävedioxid cNOZ kan en skattning av en awikelse för modellvariabler som hänför sig till koncentration av kvävemonoxid NO uppströms från katalysatom respektive koncentration av kvävedioxid N02 uppströms från katalysatom göras. Därefter kan fel hos 534 479 18 två separata insignaler, vilka motsvarar en koncentration av kvävemonoxid NO uppströms från katalysatom l 10 respektive en koncentration av kvävedioxid N02 uppströms från katalysatom l 10 bestämmas, då de är relaterade till modellvariablema.By using this estimation function NO! , which includes these first and second relationships, together with two separate deviation parameters for nitrogen monoxide c NO and for nitrogen dioxide cNOZ, an estimate of a deviation for model variables relating to nitrogen monoxide NO concentration upstream of the catalyst and concentration of nitrogen dioxide NO 2 upstream of the catalyst can be made. . Then, errors of two separate inputs, which correspond to a concentration of nitrogen monoxide NO upstream of the catalyst 11 and a concentration of nitrogen dioxide NO 2 upstream of the catalyst 11, can be determined, as they are related to the model variables.
Enligt en utföringsfonn av föreliggande uppfinning utnyttjas skattningsfunktionen för kväveoxider f ML för skattning av fel hos en insignal, vilken relaterar till en temperatur i katalysatom 110. Detta görs genom att en avvikelseparameter c, för modellvaiiabeln för tillståndet som hänför sig till temperatur i katalysatom 110 bestäms. Denna avvikelsepararneter c, är relaterad till en insignal som påverkar temperaturen i katalysatom, vilket gör att felet hos denna insignal kan bestämmas, efiersom det är en avvikelse för denna insignal som resulterar i avvikelsen i tillståndet för temperatur i katalysatom.According to an embodiment of the present invention, the estimation function for nitrogen oxides f ML is used for estimating errors of an input signal, which relates to a temperature in the catalyst 110. This is done by determining a deviation parameter c, for the model variable for the condition relating to the temperature in the catalyst 110. . This deviation parameter c, is related to an input signal which affects the temperature in the catalyst, which allows the error of this input signal to be determined, since it is a deviation of this input signal which results in the deviation in the state of temperature in the catalyst.
Till exempel kan fel hos insignalen för avgasternperatur uppströms från katalysatom från sensom 122 ge upphov till en avvikelse i tillståndet för temperatur i katalysatom l 10. Genom att bestämma derma avvikelse hos tillståndet för temperatur i katalysatom kan även felet hos denna insignal bestämmas och korrigeras för.For example, an error of the exhaust gas temperature input signal upstream of the catalyst from the sensor 122 may give rise to a deviation in the state of the temperature in the catalyst 10. By determining this deviation of the state of the temperature in the catalyst, the error of this input signal can also be determined and corrected for.
Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning utnyttjas skattningsfunktionen för kväveoxider f N01 för skatting av avvikelse hos en egenskap som hänför sig till en aktivitet i katalysatom 110 eller för skattning av avvikelse hos en insignal motsvarande flöde i katalysatom l 10. Detta görs genom att en avvikelseparaineter ck, för egenskapen aktivitet eller insignalen flöde i nämnda katalysatom 110 bestäms.According to an embodiment of the present invention, the estimation function for nitrogen oxides f N01 is used for estimating deviation of a property relating to an activity in the catalyst 110 or for estimating deviation of an input signal corresponding to fl fate in the catalyst 1 10. This is done by a deviation parameter ck , for the property activity or the input signal flow in said catalyst 110 is determined.
Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning skattas någon av avvikelseparametrarna c NUX , vilken beskriver avvikelsen hos insignalen för koncentration av kväveoxider NOX uppströms från katalysatom, cr, vilken beskriver avvikelsen hos tillståndet temperatur i katalysatom 1 10, och ck, , vilken beskriver avvikelsen hos egenskapen aktivitet eller insignalen flöde i katalysatom, genom att en jämförelse mellan den av NO, -sensom 131 uppmätta sensorsigrialen 2,0! , vilken motsvarar en koncentration av kväveoxider NO, , och den skattade motsvarande signalen görs. 534 4?9 19 Denna jämförelse utnyttjar sambandet: ym = f,,0X(c,,...,ck)+ g , där (ekv. 32) - YNOX är det separata värdet för kväveoxider fi'ån den uppmätta sensorsignalen, - fNOX (c, ck) är den skattade signalen, - cl,...,ck är åtminstone en avvikelsepararneter, vilken utgörs av någon av avvikelseparametrama c NO! , c, och ch, och - s är en residual.According to one embodiment of the present invention, any of the deviation parameters c NUX, which describes the deviation of the input signal for concentrating nitrogen oxides NOX upstream of the catalyst, is estimated, cr, which describes the deviation of the state temperature in the catalyst 1, and ck, which describes the deviation of the property activity. or the input signal flow in the catalyst, by a comparison between the sensor signal 2.0 measured by NO 1 sensor 131! , which corresponds to a concentration of nitrogen oxides NO,, and the estimated corresponding signal is made. 534 4? 9 19 This comparison uses the relationship: ym = f ,, 0X (c ,, ..., ck) + g, where (eq. 32) - YNOX is the separate value for nitrogen oxides fi 'from the measured sensor signal, - fNOX (c, ck) is the estimated signal, - cl, ..., ck is at least one deviation parameter, which is one of the deviation parameters c NO! , c, and ch, and - s are a residual.
Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning utnyttjas skattningsfunktionen för ammoniak f NH: fór skattning av någon av avvikelseparanietrarna cT , vilken beskriver avvikelsen hos tillståndet temperatur i katalysatom 110, och ck, , vilken beskriver avvikelsen hos egenskapen aktivitet eller insignalen flöde i katalysatom, genom att en jämförelse av den av NO, -sensorn 131 uppmätta sensorsignalen 2% , vilken motsvarar en koncentration av ammoniak, och den skattade motsvarande signalen utförs.According to one embodiment of the present invention, the estimation function for ammonia f NH is used: for estimating one of the deviation paranieters cT, which describes the deviation of the state temperature in the catalyst 110, and ck, which describes the deviation of the property activity or the input signal fl fate in the catalyst, by comparison of the sensor signal 2% measured by the NO 1 sensor 131, which corresponds to a concentration of ammonia, and the estimated corresponding signal is performed.
Denna jämförelse utnyttjar sambandet: íw] = fw, (c,,...,ck )+ g , där (ekv. 33) - YNHJ är det separata värdet för ammoniak från den uppmätta sensorsignalen, - fw: (c,,...,ck) är den skattade signalen, - c,,...,c,, är åtminstone en awikelseparameter, vilken utgörs av någon av avvikelseparametrarna cr och ch, och - s är en residual.This comparison uses the relation: íw] = fw, (c ,, ..., ck) + g, where (eq. 33) - YNHJ is the separate value for ammonia from the measured sensor signal, - fw: (c ,,. .., ck) is the estimated signal, - c ,, ..., c ,, is at least one deviation parameter, which is one of the deviation parameters cr and ch, and - s is a residual.
Enligt en uttöringsfonn av föreliggande uppfinning utnyttjas både skattningsfunktionen för kväveoxider f Nor och skattningsfunktionen ßr ammoniak f NH! för skattning av någon av avvikelseparametrama c M, , vilken beskriver avvikelsen hos insignalen för koncentration av lO 534 479 kväveoxider NOX uppströms från katalysatom, c, , vilken beskriver avvikelsen hos tillståndet temperatur i katalysatom ll0, och ck, , vilken beskriver avvikelsen hos egenskapen aktivitet eller insignalen flöde i katalysatom, genom att en jämförelse mellan den av NOX - sensom 131 uppmätta sensorsignalen fsenso, och den skattade motsvarande signalen utförs.According to an embodiment of the present invention, both the estimation function for nitrogen oxides f Nor and the estimation function ßr ammonia f NH! for estimating any of the deviation parameters c M, which describes the deviation of the input signal for concentration of 10 534 479 nitrogen oxides NOX upstream of the catalyst, c, which describes the deviation of the state temperature in the catalyst 110, and ck, which describes the deviation of the property activity. or the input signal flow in the catalyst, by performing a comparison between the sensor signal fsenso measured by the NOX sensor 131, and the estimated corresponding signal.
Enligt denna utföringsform motsvarar den uppmätta sensorsignalen Ixenm, summan av en koncentration av kväveoxider NO, och en koncentration av ammoniak NH 1 , vilken är summan som normalt sett ges som utsignal av den korskänsliga NO X -sensom 13 l. Den skattade signalen utgörs här av modellens motsvarighet till summan av koncentrationen av kväveoxider NO, nedströms katalysatom 110 och koncentrationen av ammoniak NH; nedströms från katalysatom 110.According to this embodiment, the measured sensor signal corresponds to Ixenm, the sum of a concentration of nitrogen oxides NO, and a concentration of ammonia NH 1, which is the sum normally given as the output signal of the cross-sensitive NO X sensor 13 l. The estimated signal here consists of the model's equivalent to the sum of the concentration of nitrogen oxides NO, downstream of the catalyst 110 and the concentration of ammonia NH; downstream of catalyst 110.
Skattningen utförs genom utnyttjande av en jämförelse av den uppmätta sensorsigrialen med den skattade signalen enligt: ïmßo, = fN0x(c,,...,c,,)+f,,H3(c,,...,c,<)+s , där (ekv. 34) - lens” är nämnda uppmätta sensorsignal, vilken utgör summan av en koncentration av kväveoxider NOX och en koncentration av ammoniak NII3 , - fw, (c,,..,, ck )+ fNHa (c,,..., ck) är den skattade signalen, - c, ,...,ck är åtminstone en avvikelseparameter, vilken utgörs av någon av avvikelseparametrama cm , c, och ck, , och - s är en residual.The estimation is performed by using a comparison of the measured sensor signal with the estimated signal according to: ïmßo, = fN0x (c ,, ..., c ,,) + f ,, H3 (c ,, ..., c, <) + s, where (eq. 34) - lens' is said measured sensor signal, which is the sum of a concentration of nitrogen oxides NOX and a concentration of ammonia NII3, - fw, (c ,, .. ,, ck) + fNHa (c ,, ..., ck) is the estimated signal, - c,, ..., ck is at least one deviation parameter, which is one of the deviation parameters cm, c, and ck,, and - s is a residual.
Genom denna utföringsforrn kan avvikelser i modellvariabler skattas direkt utifrân utsignalen från den korskänsliga NOX -sensom 13 l.Through this embodiment, deviations in model variables can be estimated directly from the output signal from the cross-sensitive NOX sensor 13 l.
Enligt en utföringsfonn av föreliggande uppfinning görs en skattning av avvikelse för en modellvariabel, vilken är en insignal motsvarande flödet av doserad urea, där en avvikelseparameter cum, för flödet av doserad urea skattas och utnyttjas. Ett problem vid 534 479 21 skattning av avvikelse i flödet av doserad urea är att det finns en dynamik mellan dosering av urea och reduktion av kväveoxider och ammoniak NH 3 efter katalysatom. Den dynamiska effekten uppstår genom att flödet av doserad urea först ger upphov till ammoniak NH, som sedan adsorberas i katalysatom. Denna adsorberade ammoniak NH, reducerar därefter NO X eller ger vid temperaturtransienter upphov till ammoniak NH 3 efter katalysatom, när ammoniak desorberar.According to an embodiment of the present invention, a deviation estimate is made for a model variable, which is an input signal corresponding to the fate of dosed urea, where a deviation parameter cum, for the fate of dosed urea is estimated and utilized. A problem in estimating deviation in the fate of dosed urea is that there is a dynamic between dosing urea and reduction of nitrogen oxides and ammonia NH 3 after the catalyst. The dynamic effect arises when the flow of dosed urea first gives rise to ammonia NH, which is then adsorbed in the catalyst. This adsorbed ammonia NH, then reduces NO X or at temperature transients gives rise to ammonia NH 3 after the catalyst, when ammonia desorbs.
För att komma runt detta problem används enligt denna utföríngsforrn istället andra ekvivalenta mått på flödet av doserad urea. Det utnyttjas här att den urea som doseras ger upphov antingen till reduktion av kväveoxider NOX eller ammoniak NH; efier katalysatom.In order to get around this problem, according to this embodiment, other equivalent measures of the dose of dosed urea are used instead. It is utilized here that the urea that is dosed gives rise to either a reduction of nitrogen oxides NOX or ammonia NH; is a catalyst.
Summan av reducerade kväveoxider NO; och ammoniak NH 3 efter katalysator är alltså ett ekvivalent mått på flödet av doserad urea. Ett ekvivalent flöde av doserad urea enligt katalysatormodellen (modellerat flöde av doserad urea) tas också fram och utnyttjas tillsammans med en skattningsfunktion för urea f” vilken relaterar nämnda modellerade rea 1 flöde av doserad urea till nämnda verkliga flöde av doserad urea, för att erhålla ett mått på modellerat flöde av doserad urea. Dessa ekvivalenta mått på flödet av doserad urea utnyttjas sedan i en jämförelse för att bestämma ett fel i insignal för flödet av doserad urea.The sum of reduced nitrogen oxides NO; and ammonia NH 3 after catalyst is thus an equivalent measure of the fl fate of dosed urea. An equivalent fl fate of dosed urea according to the catalyst model (modeled fl fate of dosed urea) is also produced and used together with an estimation function for urea f "which relates said modeled 1 fate of dosed urea to said actual fl fate of dosed urea, to obtain a measures of modeled fl fate of dosed urea. These equivalent measures of the fl fate of dosed urea are then used in a comparison to determine an error in the input signal for the fl fate of dosed urea.
Alltså motsvarar, enligt utföringsformen, den verkliga signalen ett ekvivalent verkligt flöde av doserad urea Ém , vilket bestäms baserat på aktuellt avgasflöde, en uppmätt koncentration av kväveoxider NOI uppströms från katalysatom, saint på den av NOX -sensom l3l uppmätta sensorsignalen, där den uppmätta sensorsignalen innefattar en uppmätt koncentration av kväveoxider NO, och en uppmätt koncentration av ammoniak NH, nedströms från nämnda katalysatom l 10: Fuæa = FfY/vopo 'Y/vo, *YA/HJ » där (ekV- 35) _ E/rea är ekvivalent verkligt flöde av doserad urea, - F är avgasflödet, - y M, _0 är uppmätt koncentration av kväveoxider NO, uppströms från katalysatom, 534 479 22 - YNOX är det separata värdet för kväveoxider från den uppmätta sensorsignalen, - ïNm är det separata värdet för ammoniak från den uppmätta sensorsignalen.Thus, according to the embodiment, the actual signal corresponds to an equivalent actual fl fate of dosed urea Ém, which is determined based on actual exhaust flow, a measured concentration of nitrogen oxides NOI upstream of the catalyst, saint on the sensor signal measured by the NOX sensor l3l, where the measured signal comprises a measured concentration of nitrogen oxides NO, and a measured concentration of ammonia NH, downstream of said catalyst l 10: Fuæa = FfY / vopo 'Y / vo, * YA / HJ »where (ekV-35) _ E / rea is equivalent actual fl fate of dosed urea, - F is exhaust gas fl fate, - y M, _0 is measured concentration of nitrogen oxides NO, upstream of the catalyst, 534 479 22 - YNOX is the separate value for nitrogen oxides from the measured sensor signal, - ïNm is the separate value for ammonia from the measured sensor signal.
Den av NO, -sensorn uppmätta sensorsignalen kan här innefatta verkliga separata värden för kväveoxider NO, och för ammoniak NH,. Dessa separata värden for kväveoxider NO, och för ammoniak NH 3 kan vara bestämda med separata sensorer, det vill säga att sensor 131 innefattar separata sensorer för kväveoxider NO; och för ammoniak NH, Dessa separata värden för kväveoxider NO: och för ammoniak NH 3 kan också bestämmas genom samtidig skattning från en NO, -sensom som mäter summan av NOI och NH3 , det vill säga från en korskänsli g sensor 131.The sensor signal measured by the NO 1 sensor can here include actual separate values for nitrogen oxides NO, and for ammonia NH 2. These separate values for nitrogen oxides NO, and for ammonia NH 3 can be determined with separate sensors, i.e. sensor 131 comprises separate sensors for nitrogen oxides NO; and for ammonia NH, These separate values for nitrogen oxides NO: and for ammonia NH 3 can also be determined by simultaneous estimation from a NO 1 sensor which measures the sum of NOI and NH 3, i.e. from a cross-sensitive sensor 131.
Det ekvivalenta flödet av doserad urea enligt modell E kan uttryckas som: /rea Puma = F '(Y~o.,o 'Y~o,.K + YNH,.K), dä? (CkV- 36) - Em är ett ekvivalent flöde av doserad urea enligt modell, - F är avgasflödet, - y NOA, är uppmätt koncentration av kväveoxider NO, uppströms från katalysatom, - y Nov K är ett modellerat värde för kväveoxider nedströms från katalysatorn, och - yNHPK är ett modellerat värde för ammoniak nedströms från katalysatom.The equivalent fl fate of dosed urea according to model E can be expressed as: / rea Puma = F '(Y ~ o., O' Y ~ o, .K + YNH, .K), then? (CkV-36) - Em is an equivalent flow of dosed urea according to model, - F is the exhaust gas flow, - y NOA, is measured concentration of nitrogen oxides NO, upstream of the catalyst, - y Nov K is a modeled value for nitrogen oxides downstream of the catalyst , and - yNHPK is a modeled value for ammonia downstream of the catalyst.
Vid skattningen av avvikelseparametrar för urea utnyttjas sambandet: »Euma = fu,e_.,(F,,,e, ,c,,...,ck )+ e , där (ekv. 37) - lïuæ, är det ekvivalenta verkliga flödet av doserad urea, - fm, (Fm, ,c,,..., ck) är skattat flöde av doserad urea, - c1,...,c,, är avvikelseparametrar för urea, och - s är en residual. lO 534 479 23 I det enklaste utförandet är skattningsfunktionen linjär, enligt: fuæa (Fuæ,,c,,...,c,, ) = cum -Fma , där (ekv. 38) - fam, (Fuma,c,,...,c,,) är skattat flöde av doserad urea, - cum, är en avvikelseparameter fór flödet av doserad urea, och - F Urea är ett ekvivalent flöde av doserad urea enligt modell.When estimating deviation parameters for urea, the relationship is used: »Euma = fu, e _., (F ,,, e,, c ,, ..., ck) + e, where (eq. 37) - lïuæ, the equivalent is real fl the fate of dosed urea, - fm, (Fm,, c ,, ..., ck) is estimated fl the fate of dosed urea, - c1, ..., c ,, are deviation parameters for urea, and - s is a residual. In the simplest embodiment the estimation function is linear, according to: fuæa (Fuæ ,, c ,, ..., c ,,) = cum -Fma, where (eq. 38) - fam, (Fuma, c ,, ..., c ,,) is estimated fl fate of dosed urea, - cum, is a deviation parameter for fl fate of dosed urea, and - F Urea is an equivalent flow of dosed urea according to model.
Alternativt kan, till exempel, en polynomfunktion användas, varvid avvikelsen beskrivs av flera awikelseparametrar.Alternatively, for example, a polynomial function may be used, the deviation being described by your deviation parameters.
För att skatta felet i flödet av doserad urea utnyttjas alltså ett representativt värde fór verkligt flöde av doserad urea, det vill säga det ekvivalenta värdet fór det verkliga flödet av doserad urea än, . Ett representativt värde fór verkligt flöde av doserad urea Fuæa kan bestämmas från verkliga omvandlade kväveoxider NO, (differensen mellan kväveoxider NOX före och efter katalysator) plus verklig ammoniak NH, efler katalysator. Detta värde är ett korrekt mätt på flödet av doserad urea, efiersom flödet av doserad urea till största delen antingen reducerar NO, eller ger upphov till ammoniak NHa efier katalysatom.In order to estimate the error in the fl fate of dosed urea, a representative value is thus used for the actual fl fate of dosed urea, ie the equivalent value for the actual fl fate of dosed urea than,. A representative value for actual flow of dosed urea Fuæa can be determined from actual converted nitrogen oxides NO, (the difference between nitrogen oxides NOX before and after catalyst) plus actual ammonia NH, or catalyst. This value is an accurate measure of the dose of dosed urea, as the dose of dosed urea for the most part either reduces NO, or gives rise to ammonia NHa or the catalyst.
Felet i flödet av doserad urea kan sedan skattas genom att jämföra det representativa (ekvivalenta) värdet för verkligt flöde av doserad urea lïuæ, med motsvarande ekvivalenta modellerat värde F l /rca från katalysatorrnodellen. J ämíörelsen görs alltså mellan verklig summa av och modellerad summa av omvandlade kväveoxider NO, genom katalysator plus ammoniak NH, efter katalysator. På så sätt minimeras inverkan av den problematiska dynamiska effekten för flödet av doserad urea, vilken beror på adsorption och desorption av ammoniak i katalysatom.The error in the det fate of dosed urea can then be estimated by comparing the representative (equivalent) value for actual fl fate of dosed urea lïuæ, with the corresponding equivalent modeled value F l / rca from the catalyst model. The comparison is thus made between the actual sum of and the modeled sum of converted nitrogen oxides NO, by catalyst plus ammonia NH, by catalyst. In this way, the impact of the problematic dynamic effect on the fate of dosed urea, which is due to the adsorption and desorption of ammonia in the catalyst, is minimized.
Om en linjär skattningsfunktion utnyttjas (enligt ekvation 38) ger skattningen ett värde för avvikelseparametem cuma , vilket indikerar det värde insignalen motsvarande flödet av doserad urea ska multipliceras med fór att motsvara verkligt värde. Värdet ett innebär alltså frånvaro av avvikelse. 534 479 24 Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning bestäms den åtminstone en avvikelseparametern cl ,..., cl genom att analysera för vilket värde på den åtminstone en avvikelseparameter cl ,...,cl som residualen s i ekvationema 32, 33, 34, 37 och 38 minimeras. Det värde på den åtminstone en avvikelseparameter cl ,..., cl som minimerar residualen s väljs. Detta sätt att bestämma värdet på den åtminstone en avvikelseparameter cl ,..., c l kan göras effektivt och med utnyttjande av liten beräkningskapacitet, eftersom effektiva skattningsalgoritmer kan användas.If a linear estimation function is used (according to equation 38), the estimation gives a value for the deviation parameter cuma, which indicates the value the input signal corresponding to the fl fate of dosed urea should be multiplied by the feed to correspond to the fair value. The value one thus means the absence of deviation. According to an embodiment of the present invention, the at least one deviation parameter c1, ..., c1 is determined by analyzing for which value of the at least one deviation parameter c1, ..., c1 as the residual in equations 32, 33, 34, 37 and 38 are minimized. The value of the at least one deviation parameter cl, ..., cl that minimizes the residual s is selected. This way of determining the value of the at least one deviation parameter c1, ..., c1 can be done efficiently and with the use of small calculation capacity, since efficient estimation algorithms can be used.
Dessa effektiva skattningsalgoritmer innefattar, enligt en utföringsfonn av uppfinningen, utnyttjande av ett Kalman-filter om ekvationema 32, 33, 34, 37 och 38 är linjära. Om ekvationema är olinjära kan ett utvidgat Kalman-filter (engelsk benämning: Extended Kalman filter) eller ett väntevärdesrikti gt Kalman-filter (engelsk benämning: Unscented Kalman- filter) användas. Det utvidgade Kalman-filtret används företrädesvis vid mindre olinjäriteter för ekvationema och det väntevärdesriktiga Kalman-filtret används om olinjäritetema är stora.These efficient estimation algorithms include, according to one embodiment of the invention, utilizing a Kalman filter if equations 32, 33, 34, 37 and 38 are linear. If the equations are non-linear, an extended Kalman filter (English name: Extended Kalman filter) or a value-oriented Kalman filter (English name: Unscented Kalman filter) can be used. The extended Kalman filter is preferably used for smaller nonlinearities for the equations and the expected value Kalman filter is used if the nonlinearities are large.
Enligt en utföringsforrn av uppfinningen utnyttjas en rekursiv minsta-kvadratmetod. Denna rekursiva minsta-kvadratmetod kan användas om ekvationerna är linjära eller måttligt olinjära.According to an embodiment of the invention, a recursive least squares method is used. This recursive least squares method can be used if the equations are linear or moderately nonlinear.
Enligt en utföringsforrn av föreliggande uppfinning används framtagna awikelseparametrar cl ,..., cl för korrigering av åtminstone en insignal i, eller en åtminstone en egenskap för, katalysatormodellen, där den åtminstone en insignalen eller egenskapen har gett upphov till den bestämda avvikelsen hos modellvariabeln. Den eller de insignaler eller egenskaper som ska korrigeras har alltså en relation till en eller flera respektive modellvariabler. Då awikelsema, det vill säga avvikelseparametrama, för dessa en eller flera modellvariabler har bestämts, kan dessa användas för att korrigera respektive insignal eller egenskap.According to an embodiment of the present invention, developed deviation parameters c1, ..., c1 are used for correcting at least one input signal in, or at least one property of, the catalyst model, where the at least one input signal or property has given rise to the determined deviation of the model variable. The input signal or properties or properties to be corrected thus have a relation to one or more respective model variables. Once the deviations, i.e. the deviation parameters, for these one or more model variables have been determined, these can be used to correct the respective input signal or property.
Här används alltså framtagna värden för någon av avvikelseparametrama c m , cl , cl, , cl, , cum, för att korrigera motsvarande insignal eller egenskap. c m' beskriver avvikelsen hos insígnalen för koncentration av kväveoxider NOl uppströms från katalysatom. cl beskriver avvikelsen för tillståndet temperatur i katalysatom, vilket är relaterat till insignalen för temperatur uppströms från katalysatorn l l0. el, beskriver avvikelsen för en egenskap som 534 479 hänför sig till aktivitet i katalysatom, eller beskriver avvikelse för insignalen fór aktivitet, som hänför sig till flöde i katalysatorn. c, beskriver avvikelse för ett tillstånd som hänför sig till täckningsgrad av ammoniak. cum beskriver avvikelsen hos insignalen för flödet av doserad UfCä.Thus, generated values are used for any of the deviation parameters c m, cl, cl,, cl,, cum, to correct the corresponding input signal or property. c m 'describes the deviation of the signal for concentration of nitrogen oxides NO1 upstream of the catalyst. cl describes the deviation of the state temperature in the catalyst, which is related to the input signal for temperature upstream of the catalyst 1010. el, describes the deviation of a property which 534 479 relates to activity in the catalyst, or describes the deviation of the input signal for activity, which relates to flow in the catalyst. c, describes the deviation for a condition related to the degree of coverage of ammonia. cum describes the deviation of the input signal for the fate of dosed UfCä.
Genom utnyttjande av denna utfóringsforrn av uppfinningen erhålls alltså värden för avvikelseparametrar, vilka sedan kan utnyttjas för att korrigera de insignaler respektive egenskaper de relaterar till.By utilizing this embodiment of the invention, values for deviation parameters are thus obtained, which can then be used to correct the input signals and properties they relate to.
För alla avvikelsepararnetrar utom för täckningsgrad av ammoniak ca , indikerar det bestämda värdet för respektive avvikelseparameter värdet med vilken faktor insignalen behöver multipliceras med för att motsvara det verkliga värdet. För täckningsgrad av ammoniak indikerar 2 minus värdet hos avvikelseparametern ca det värde insignalen för täckningsgraden ska upphöjas till för att motsvara verkligt värde.For all deviation parameters except for the degree of coverage of ammonia approx., The determined value for each deviation parameter indicates the value by which factor the input signal needs to be multiplied by to correspond to the actual value. For ammonia coverage, 2 minus the value of the deviation parameter indicates approximately the value the input signal for the coverage should be raised to to correspond to fair value.
Täckningsgraden av ammoniak beror av ett flertal modellvariabler och påverkas av ett flertal avvikelser för modellen. Om alla insignaler i och egenskaper för katalysatonnodellen, genom utnyttjande av uppfinningen, har korrigerats till överensstämmelse med verkligheten kommer också tackningsgraden av ammoniak för katalysatormodellen stämma överens med verkligheten.The degree of coverage of ammonia depends on a number of model variables and is affected by a number of deviations for the model. If all input signals and properties of the catalyst model, through the use of the invention, have been corrected to correspond to reality, the degree of filling of ammonia for the catalyst model will also correspond to reality.
När avvikelseparametema beskriver en linjär avvikelse går korrigeringen enligt denna utfóringsform av uppfinningen till så att insignalen, vilken är behäftad med fel, multipliceras med värdet fór respektive avvikelseparameter för att ge ett korrigerat värde motsvarande det verkliga värdet, vilket efter multiplikationen inte är behäftat med fel.When the deviation parameters describe a linear deviation, the correction according to this embodiment of the invention proceeds so that the input signal, which is defective, is multiplied by the value for each deviation parameter to give a corrected value corresponding to the actual value, which after the multiplication is not defective.
Alltså erhålls det korrigerade värdet för koncentrationen av kväveoxider NOX genom att multiplicera insignalen för koncentration av kväveoxider NOK med avvikelseparametem cN,,_ . På motsvarande sätt erhålls det korrigerade värdet för temperatur i katalysatom genom att multiplicera insignalen för temperaturen med avvikelseparametem cT , och det korrigerade värdet för flödet av doserad urea genom att multiplicera insignalen för flödet av doserad urea med avvikelseparametem cum, . Det korri gerade värdet för täckningsgrad av 534 475 26 ammoniak erhålls genom att upphöja insignalen för täckningsgrad av ammoniak med två (2) minus värdet hos avvikelseparametem ce . Värdet ett (1) för dessa avvikelseparametrar innebär alltså frånvaro av avvikelse.Thus, the corrected value for the concentration of nitrogen oxides NOX is obtained by multiplying the input signal for the concentration of nitrogen oxides NOK by the deviation parameter cN Correspondingly, the corrected value for temperature in the catalyst is obtained by multiplying the input signal for the temperature by the deviation parameter cT, and the corrected value for the flow of dosed urea by multiplying the input signal for the fate of dosed urea by the deviation parameter cum,. The corrected value for degree of coverage of 534 475 26 ammonia is obtained by raising the input signal for degree of coverage of ammonia by two (2) minus the value of the deviation parameter ce. The value one (1) for these deviation parameters thus means the absence of deviation.
Enligt en utfóringsform av föreliggande uppfinning kan avvikelsepararnetrama även användas för feldiagnos av delar av systemet 100. Om tillexempel en sensor 100 uppströms från katalysatom är trasig kan det hända att den tillhandahåller utsignaler med stora fel. Detta kan enkelt diagnostiseras genom användande av föreläggande uppfinning, genom att stora fel i insignalen för koncentration av kväveoxider NOX uppströms från katalysatom upptäcks.According to an embodiment of the present invention, the deviation pair frames can also be used for misdiagnosis of parts of the system 100. For example, if a sensor 100 upstream of the catalyst is broken, it may provide output signals with large errors. This can be easily diagnosed by using the present invention, by detecting large errors in the input signal for concentrating nitrogen oxides NOX upstream of the catalyst.
På motsvarande sätt kan till exempel felaktigheter i reglersystemet för doseringen av urea upptäckas om stora fel upptäcks hos insignalen för flödet av doserad urea. En fackrnan inser att övriga ovan beskrivna avvikelseparametrar på motsvarande sätt också kan användas för diagnos av andra felaktigheter.Correspondingly, for example, errors in the control system for the dosing of urea can be detected if large errors are detected in the input signal for the flow of dosed urea. One skilled in the art realizes that the other deviation parameters described above can similarly be used to diagnose other defects.
Föreliggande uppfinning innefattar även ett system 100 för skattning av en avvikelse för åtminstone en modellvariabel hos en katalysatormodell. Systemet 100 är anordnat att basera skattningen på den ovan beskrivna katalysatormodellen och på åtminstone en uppmätt sensorsignal från åtminstone en sensor 13 l ,vilken är anordnad att bringas i kontakt med avgaser nedströms från en katalysatom 110 Enligt föreliggande uppfinning innefattar systemet 100 ett organ, vilket är anordnat att jämföra en verklig signal med en skattad signal, där den verkliga signalen beror av den uppmätta sensorsignalen och där den skattade signal beror av åtminstone en skattningsfimktion och utgör katalysatormodellens motsvarighet till den verkliga signalen.The present invention also includes a system 100 for estimating a deviation for at least one model variable of a catalyst model. The system 100 is arranged to base the estimate on the catalyst model described above and on at least one measured sensor signal from at least one sensor 131, which is arranged to be brought into contact with exhaust gases downstream of a catalyst 110. According to the present invention, the system 100 comprises a means which is arranged to compare an actual signal with an estimated signal, where the actual signal depends on the measured sensor signal and where the estimated signal depends on at least one estimation function and constitutes the catalyst model's equivalent to the actual signal.
Vidare innefattar systemet 100 ett organ, vilket är anordnat att utnyttja denna jämförelse fór bestämmande av åtminstone en avvikelseparameter för respektive åtminstone en skattningsfunktion, där var och en av de en eller flera avvikelseparametrama beskriver en relation mellan ett värde för en modellvariabel och ett motsvarande verkligt värde.Furthermore, the system 100 comprises a means, which is arranged to use this comparison for determining at least one deviation parameter for each at least one estimation function, each of the one or more deviation parameters describing a relationship between a value of a model variable and a corresponding fair value. .
Fackrnannen inser att en metod för skattning av avvikelse hos åtminstone en modellvariabel hos en katalysatormodell enligt föreliggande uppfinning dessutom kan implementeras i ett datorprogram, vilket när det exekveras i en dator åstadkommer att datom utför metoden. 534 479 27 Datorprogrammet är innefattat i en datorprogramprodukts datorläsbara medium, varvid nämnda datorläsbara medium består av ett lämpligt minne, såsom exempelvis: ROM (Read- Only Memory), PROM (Programmable Read-Only Memory), EPROM (Erasable PROM), Flash-minne, EEPROM (Electiically Erasable PROM), en hårddiskenhet, etc.The person skilled in the art realizes that a method for estimating deviation of at least one model variable of a catalyst model according to the present invention can also be implemented in a computer program, which when executed in a computer causes the computer to perform the method. The computer program is comprised in a computer-readable medium of a computer program product, said computer-readable medium consisting of a suitable memory, such as, for example: ROM (Read-Only Memory), PROM (Programmable Read-Only Memory), EPROM (Erasable PROM), Flash- memory, EEPROM (Electiically Erasable PROM), a hard disk drive, etc.
Figur 3 visar schematiskt styrenhet 160. Styrenheten 160 innefattar en beräkningsenhet 161, vilken kan utgöras av väsentligen 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).Figure 3 schematically shows control unit 160. Control unit 160 comprises a calculation unit 161, which may be constituted by substantially any suitable type of processor or microcomputer, e.g. a Digital Signal Processor (DSP), or an Application Specific Integrated Circuit (ASIC).
Beräkningsenheten 161 är förbunden med en, i styrenheten 160 anordnad, minnesenhet 162, vilken tillhandahåller beräkningsenheten 161 den använda regleralgoritmen och katalysatormodellen, samt till exempel den lagrade programkoden och/eller den lagrade data beräkningsenheten 161 behöver för att kunna utföra beräkningar. Beräkningsenheten 161 är även anordnad att lagra del- eller slutresultat av beräkningar i minnesenheten 162.The calculation unit 161 is connected to a memory unit 162 arranged in the control unit 160, which provides the calculation unit 161 with the control algorithm and the catalyst model used, and for example the stored program code and / or the stored data the calculation unit 161 needs to be able to perform calculations. The calculation unit 161 is also arranged to store partial or final results of calculations in the memory unit 162.
Vidare är styrenheten 160 försedd med anordningar 163, 164, 165 för mottagande respektive sändande av in- respektive utsignaler. Dessa in- respektive utsignaler kan innehålla vågfoirner, pulser, eller andra attribut, vilka av anordningar-na 164, 165 för mottagande av insignaler kan detekteras som information och kan omvandlas till signaler som kan behandlas av beräkningsenheten 161. Dessa signaler tillhandahålls sedan beräkningsenheten 161.Furthermore, the control unit 160 is provided with devices 163, 164, 165 for receiving and transmitting input and output signals, respectively. These input and output signals may contain waveforms, pulses, or other attributes, which of the input signals means 164, 165 may be detected as information and may be converted into signals which may be processed by the computing unit 161. These signals are then provided to the computing unit 161.
Anordningen 163 för sändande av utsignaler är anordnad att omvandla signaler erhållna från beräkningsenheten 161 för skapande av utsignaler genom att t.ex. modulera signalema, vilka kan överföras till andra delar av systemet.The output signal transmitting device 163 is arranged to convert signals obtained from the computing unit 161 for creating output signals by e.g. modulate the signals, which can be transmitted to other parts of the system.
Var och en av anslutningarna till anordningama för mottagande respektive sändande av in- respektive utsignaler kan utgöras av en eller flera av en kabel; en databuss, såsom en CAN- buss (Controller Area Network bus), en MOST-buss (Media Orientated Systems Transport bus), eller någon annan busskonfiguration; eller av en trådlös anslutning. Även anslutningarna mellan sensorema 122, 131 och styrenheten 160 samt mellan manöverorganet 140 och styrenheten 160 visade i figur 1 kan utgöras av en eller flera av dessa kablar, bussar, eller trådlösa anslutningar.Each of the connections to the devices for receiving and transmitting input and output signals, respectively, may be one or two of a cable; a data bus, such as a CAN bus (Controller Area Network bus), a MOST bus (Media Orientated Systems Transport bus), or any other bus configuration; or by a wireless connection. The connections between the sensors 122, 131 and the control unit 160 and between the operating member 140 and the control unit 160 shown in figure 1 can also be constituted by one or more of these cables, buses, or wireless connections.
En fackman inser att den ovan nämnda datom kan utgöras av beräkningsenheten 161 och att det ovan nämnda minnet kan utgöras av minnesenheten 162. 534 479 28 Fackmannen inser också att systemet ovan kan modifieras enligt de olika utföringsformema av metoden enligt uppfinningen. Föreliggande uppfinning är inte begränsad till de ovan beskrivna utiöringsfonnerna av uppfinningen utan avser och innefattar alla utfóringsformer inom de bifogade självständiga kravens skyddsomfång. 534 479 29 Beskrivning av variabler i katalysatormodellen Variabel Beskrivning AW, Geometrisk area, tank k D,,,,¿k Effektiv difisivitet, ämne i, tank k Du, Ordinär diffusivitet, ämne i, tank k DK, k Knudsen diffusivitet, ämne i, tank k DM, Referensdiffusivitet, ämne i E A, j Aktiveringsenergi, reaktion j F Molflöde, avgas M,- Molmassa, ämne i NC Antal aktiva säten Nu Nusselts tal Pk Totaltryck, tank k QCJ. Effekt, reaktionsvärme katalytiska reaktioner QM Effekt, reaktionsvärme homogena reaktioner R Allmänna gaskonstanten S Aktivt säte Sh Sherwoods tal Tæf Referenstemperatur TM Temperatur gas, tank k TM Temperatur katalysator, tank k Vk Gasvolym i katalysatorkanal, tank k CM Specifik värme, gas cp, Specifik värme, katalysator om, Total gaskoncentration, tank k d Kanalstorlek d p Pordiameter fD Koefficient för porositet och porvindling hk Värmeöverföringskoefficient gränsskikt, tank k kan Massöveñöringskoefñcient gränsskikt, ämne i, tank k k M Hastighetskonstant, reaktion j, tank k ko., Preexponenti al faktor reaktion j ms, Massa katalysator, tank k fal/JU, Reaktionshastighet, katalytisk reaktion j, tank k, skikt n r,,,,¿k Reaktionshastighet, homogen reaktion j, tank k t Tid y,¿k,,, Molbråk, ämne i, tank, k, skikt n w” Massa aktivt material, tank k, skikt n F,¿k,,, Masstransportkoefficient, ämne i, tank k, skikt n AH i Reaktionsentalpi, reaktion j Ax,, Tjocklek, skikt n Å. g Värmeledningsiönnåga gas 534 479 3 0 v,¿,- Stökiometrisk koefficient, ärrme i, reaktion j 0,0, Täckningsgrad (dimensionslös ackumulation), tank k, skikt n 534 479 31 Beskrivning av index i katalysatormodellen Index Betydelse Antal tankar/ sista tanken Antal skikt/ innersta skiktet I gasflödet Adsorption Desorption Ammoniakoxidation NOK-reduktion :fioqmzzx UreasönderdelningOne skilled in the art will appreciate that the above-mentioned computer may be comprised of the computing unit 161 and that the above-mentioned memory may be constituted by the memory unit 162. 534 479 28 The person skilled in the art will also recognize that the above system may be modified according to the various embodiments of the method. The present invention is not limited to the above-described embodiments of the invention but relates to and encompasses all embodiments within the scope of the appended independent claims. 534 479 29 Description of variables in the catalyst model Variable Description AW, Geometric area, tank k D ,,,, ¿k Effective difisivity, substance i, tank k You, Ordinary diffusivity, substance i, tank k DK, k Knudsen diffusivity, substance i , tank k DM, Reference diffusivity, substance in EA, j Activation energy, reaction j F Mol fl fate, exhaust M, - Molar mass, substance in NC Number of active seats Nu Nusselt's number Pk Total pressure, tank k QCJ. Power, heat of reaction catalytic reactions QM Power, heat of reaction homogeneous reactions R General gas constant S Active seat Sh Sherwoods speech Tæf Reference temperature TM Temperature gas, tank k TM Temperature catalyst, tank k Vk Gas volume in catalyst duct, tank k CM Speci fi k heat, gas cp, Spec cp, Spec , catalyst if, Total gas concentration, tank kd Duct size dp Pore diameter fD Coefficient for porosity and pore winding hk Heat transfer coefficient boundary layer, tank k can Mass coefficient coefficient boundary layer, substance i, tank kk M Speed constant, coefficient, reaction j, tank j, reaction. , Mass catalyst, tank k fal / JU, Reaction rate, catalytic reaction j, tank k, layer no ,,,, ¿k Reaction rate, homogeneous reaction j, tank kt Time y, ¿k ,,, Molar fraction, substance in, tank, k, layer nw ”Mass active material, tank k, layer n F, ¿k ,,, Mass transport coefficient, substance in, tank k, layer n AH in Reaction enthalpy, reaction j Ax ,, Thickness, layer n Å. g Heat conduction a gas 534 479 3 0 v, ¿, - Stoichiometric coefficient, sleeve i, reaction j 0.0, Degree of coverage (dimensionless accumulation), tank k, layer n 534 479 31 Description of index in the catalyst model Index Meaning Number of tanks / last tank Number layer / innermost layer In gas fl fate Adsorption Desorption Ammonia oxidation NOK reduction: fi oqmzzx Urea decomposition
Claims (20)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE1050084A SE534479C2 (en) | 2010-01-27 | 2010-01-27 | Estimation of a deviation for at least one model variable of a catalyst model |
| PCT/SE2011/050069 WO2011093771A1 (en) | 2010-01-27 | 2011-01-25 | Estimation of a deviation for at least one model variable of a catalyst model |
| EP11737360.5A EP2529092A4 (en) | 2010-01-27 | 2011-01-25 | Estimation of a deviation for at least one model variable of a catalyst model |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE1050084A SE534479C2 (en) | 2010-01-27 | 2010-01-27 | Estimation of a deviation for at least one model variable of a catalyst model |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE1050084A1 SE1050084A1 (en) | 2011-07-28 |
| SE534479C2 true SE534479C2 (en) | 2011-09-06 |
Family
ID=44319575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE1050084A SE534479C2 (en) | 2010-01-27 | 2010-01-27 | Estimation of a deviation for at least one model variable of a catalyst model |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP2529092A4 (en) |
| SE (1) | SE534479C2 (en) |
| WO (1) | WO2011093771A1 (en) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2993602B1 (en) * | 2012-07-17 | 2014-07-25 | IFP Energies Nouvelles | METHOD FOR DETECTING NITROGEN COMPOUNDS CONTAINED IN EXHAUST GAS, IN PARTICULAR INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
| CN103115356B (en) * | 2013-02-07 | 2015-12-09 | 华北电力大学 | The monitoring method of Supercritical CFB Boiler burning signal and optimal control method |
| US9435246B2 (en) * | 2013-11-19 | 2016-09-06 | General Electric Company | On-board catalyst health monitoring and control system adaptation in internal combustion engines |
| SE540265C2 (en) * | 2014-01-31 | 2018-05-15 | Scania Cv Ab | Process and system for supplying additives to an exhaust stream |
| JP6338063B2 (en) * | 2015-03-03 | 2018-06-06 | トヨタ自動車株式会社 | Failure diagnosis device for exhaust purification catalyst of internal combustion engine |
| WO2020259790A1 (en) * | 2019-06-24 | 2020-12-30 | Toyota Motor Europe | Computer-implemented method for simulating chemical reactions in an aged catalytic converter |
| EP4264026A4 (en) * | 2020-12-18 | 2024-10-30 | Cummins Inc. | STRATEGY FOR CONTROLLING NOX AND AMMONIA IN A POST-TREATMENT SYSTEM |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0852662B1 (en) * | 1995-09-29 | 1999-03-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Process and device for reacting a pollutant in an exhaust gas on a catalyst |
| US7093427B2 (en) * | 2002-11-21 | 2006-08-22 | Ford Global Technologies, Llc | Exhaust gas aftertreatment systems |
| DE10301606A1 (en) * | 2003-01-17 | 2004-07-29 | Robert Bosch Gmbh | Process for operating a catalyst of an I.C. engine of a vehicle, comprises controlling the amount of re-agent depending on the observed parameter of an adapted observation system |
| EP1992398A1 (en) * | 2007-05-14 | 2008-11-19 | Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO | Calibration method and apparatus for SCR catalyst systems |
| ATE459407T1 (en) * | 2007-07-31 | 2010-03-15 | Delphi Tech Inc | SYSTEM AND METHOD FOR SELECTIVE CONTROL OF CATALYTIC REDUCTION |
-
2010
- 2010-01-27 SE SE1050084A patent/SE534479C2/en not_active IP Right Cessation
-
2011
- 2011-01-25 EP EP11737360.5A patent/EP2529092A4/en not_active Withdrawn
- 2011-01-25 WO PCT/SE2011/050069 patent/WO2011093771A1/en not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE1050084A1 (en) | 2011-07-28 |
| WO2011093771A1 (en) | 2011-08-04 |
| EP2529092A1 (en) | 2012-12-05 |
| EP2529092A4 (en) | 2017-05-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2529093B1 (en) | Estimation of nitrogen oxides and ammonia | |
| SE534479C2 (en) | Estimation of a deviation for at least one model variable of a catalyst model | |
| EP3051087B1 (en) | Abnormality diagnosis apparatus for exhaust gas purification apparatus | |
| CN104732055B (en) | The method for determining the correcting logic for SCR catalyst reaction model | |
| US10036297B2 (en) | NOx estimation using local state-space models | |
| BR112012022796B1 (en) | control system for dosing compensation in a scr system | |
| US11035281B2 (en) | Soot load estimation using dual differential pressure sensors | |
| US20140056788A1 (en) | Method for the model-based feedback control of an scr system having at least one scr catalytic converter | |
| CN107035489A (en) | Method for Obtaining Ammonia Mass Flow | |
| US10139842B2 (en) | Method of correcting control logic of selective catalytic reduction catalyst and exhaust system using the same | |
| CN110295984B (en) | Catalyst state estimation device and method, and non-transitory recording medium | |
| WO2014120070A1 (en) | Determination and utilization of exhaust gas back-pressure | |
| JP2019167948A (en) | Catalyst state estimation device, method for estimating state of catalyst, and computer program | |
| CN110637148B (en) | System and method for controlling flow distribution in an aftertreatment system | |
| CN111911271A (en) | Method for zero calibration of a NOx sensor | |
| CN111810279B (en) | Method for finding ammonia mass flow | |
| CN109915244A (en) | Method that the is nitrogen oxide mass stream of ammonia quality stream and modelling for correction model and adjusting SCR catalyst system | |
| EP2435674B1 (en) | Method and system for controlling the injection of reducing agent upstream of an scr catalyst | |
| SE1250038A1 (en) | Exhaust after-treatment system for an internal combustion engine | |
| JP2004245604A (en) | Exhaust gas sensor deterioration diagnosis device | |
| JP7579228B2 (en) | CONTROL DEVICE FOR AFTER TREATMENT SYSTEM, AFTER TREATMENT SYSTEM, METHOD FOR CONTROLLING AFTER TREATMENT SYSTEM, AND COMPUTER PROGRAM | |
| BR112020017863B1 (en) | METHOD FOR ESTIMATING THE SOOT LOAD AND EXHAUST FILTRATION SYSTEM OF AN EXHAUST AFTERTREATMENT SYSTEM | |
| JP2015014233A (en) | Exhaust emission control system for internal combustion engine | |
| WO2010126439A1 (en) | System for control of the injection of reducing agent and method for determination of regulating parameters of a regulator which forms part of such a system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NUG | Patent has lapsed | ||
| NUG | Patent has lapsed |