ES2410882T3

ES2410882T3 - Procedimiento y aparato para reducir las emisiones de óxido de nitrógeno en sistemas de grupos electrógenos

Info

Publication number: ES2410882T3
Application number: ES07719724T
Authority: ES
Inventors: Nicolas Bouchon; Heidi Collins; Mathieu Bouvier
Original assignee: Mosaid Technologies Inc; Azure Dynamics Inc
Current assignee: Mosaid Technologies Inc; Azure Dynamics Inc
Priority date: 2006-05-09
Filing date: 2007-05-08
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2027-05-08
Also published as: MX2008014288A; EP2591964A1; EP2021219A4; WO2007128125A1; CA2650224C; EP2591964B1; US7728448B2; EP2591965B1; CA2650224A1; MX357267B; EP2021219B1; EP2591965A1; EP2021219A1; US20070262586A1

Abstract

Aparato para reducir las emisiones de óxido de nitrógeno en un grupo electrógeno (10) que comprende un motor(12) y un generador (14) y un eje (18) acoplado al motor (12) y al generador (14), comprendiendo el aparato: - Un controlador del generador (22) operativamente configurado para controlar la transferencia de energíaentre el generador (14) y el eje (18); - Un controlador de motor (20) operativamente configurado para controlar la transferencia de energía entreel motor (12) y el eje (18); y - Un controlador del sistema (24) sensible a una señal de corrección de la velocidad del eje (SSC) querepresenta una corrección de la velocidad del eje para alcanzar una transferencia de energía deseada parael eje, estando el aparato caracterizado porque el controlador del sistema (24) está configurado para hacer que dichocontrolador del generador (22) haga que el generador (14) reduzca la carga sobre el eje (18), mientras que provocaque dicho controlador del motor (20) haga que el motor (12) busque una velocidad del eje de estado estacionarioasociada con dicha transferencia de energía al eje (18), cuando dicha señal de corrección de la velocidad del eje(SSC) cumple un criterio deseado.

Description

Procedimiento y aparato para reducir las emisiones de óxido de nitrógeno en sistemas de grupos electrógenos

Antecedentes de la invención

1. Campo de la invención

5 Esta invención se refiere a conjuntos de generador/motor (grupos electrógenos) y más particularmente a aparatos y procedimientos para reducir las emisiones de óxido de nitrógeno en un grupo electrógeno de acuerdo con el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 13, respectivamente.

2. Descripción de la técnica relacionada

Aparatos y procedimientos de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 se describen en los documentos EP 0 10 867 323 A2, EP 1 375 237 A2 y US 6.314.346 B1.

En los motores convencionales, las altas temperaturas de la cámara de combustión pueden proporcionar condiciones que facilitan la formación de óxidos de nitrógeno (NOx). Es bien conocido que los óxidos de nitrógeno tienen efectos perjudiciales sobre el medio ambiente.

Para reducir la formación de óxidos de nitrógeno en los motores de combustión, dichos motores emplean

15 típicamente un sistema de recirculación de gases de escape que alimenta gases de escape, en particular dióxido de carbono, de nuevo en la cámara de combustión para reducir la cantidad de oxígeno introducido en la cámara de combustión y de ese modo reducir uno de los componentes necesarios para la combustión, para reducir las temperaturas de la cámara de combustión. Con temperaturas de la cámara de combustión más bajas, se forman menos óxidos de nitrógeno. Sin embargo, con menos oxígeno siendo introducido en la cámara de combustión, la

20 potencia disponible del motor se reduce.

Típicamente, la recirculación de gases de escape de nuevo en la cámara de combustión es controlada por una válvula EGR que varía la cantidad de gas de escape recirculado en la cámara de combustión. Cuando se colocan cargas particularmente exigentes en el motor, los sistemas de EGR típicamente desactivan la válvula de EGR para evitar que el gas de escape sea recirculado de modo que el motor puede desarrollar una salida de potencia

25 adecuada.

Ciertas aplicaciones de motores, tales como aplicaciones de grupos electrógenos, colocan cargas continuas en un motor. Si el grupo electrógeno se utiliza en un vehículo híbrido, por ejemplo, cargas adicionales para la conducción del vehículo se colocan en el motor y estas cargas adicionales pueden requerir que el motor se enfrente a mayores cargas transitorias en general, y estas cargas transitorias pueden requerir que el motor desarrolle más potencia lo

30 que requiere más oxígeno que puede ser obtenido simplemente por desactivación de la recirculación del gas de escape. Esto, sin embargo, resulta en un aumento de las emisiones de NOx. Las cargas impuestas por los generadores en los motores en los vehículos híbridos pueden ser bastante grandes y los motores pueden requerir grandes variaciones en la carga motriz, lo que puede resultar en la desactivación frecuente de la recirculación de los gases de escape que causan un aumento correspondiente en la producción de emisiones de NOx.

35 Sumario de la invención

De acuerdo con un aspecto de la invención, se proporciona un aparato de acuerdo con la reivindicación 1 para reducir las emisiones de óxido de nitrógeno en un grupo electrógeno.

El aparato incluye un motor y un generador y un eje acoplado al motor y al generador. El aparato también incluye un controlador del generador operativamente configurado para controlar la transferencia de energía entre el generador 40 y el eje, un controlador de motor operativamente configurado para controlar la transferencia de energía entre el motor y el eje y un controlador del sistema en respuesta a una señal de corrección de la velocidad del eje (SSC) que representa una corrección de la velocidad del eje para alcanzar una transferencia de energía deseada al eje. El controlador del sistema hace que el controlador del generador para hacer que el generador reduzca la carga sobre el eje, mientras que hace que el controlador del motor haga que el motor busque una velocidad del eje de estado

45 estacionario asociada con la transferencia de energía deseada para el eje, cuando la señal de corrección de la velocidad del eje (SSC) cumple un criterio.

El controlador de sistema puede estar configurado operativamente para hacer que el controlador del generador reduzca la carga sobre el eje, haciendo mientras que el controlador del motor haga que el motor busque la velocidad del eje de estado estacionario cuando la señal de corrección de la velocidad del eje (SSC) excede un valor

50 predefinido.

El controlador del motor puede estar configurado operativamente para controlar el motor en respuesta a una señal de comando de cantidad de inyección (IQCM) y para controlar el generador en respuesta a una señal de comando de transferencia de energía (ETCM). El controlador del sistema puede ser operable para producir la señal de comando de cantidad de inyección (IQCM) y la señal de comando de transferencia de energía (ETCM), en respuesta a una señal de punto de ajuste de transferencia de energía (ETS) que representa un punto de ajuste de transferencia de energía y dicha señal de corrección de la velocidad del eje, donde dicha señal de corrección de la velocidad del eje representa una diferencia entre una velocidad del eje de dicho eje y un punto de ajuste de la velocidad del eje asociado con el punto de ajuste de transferencia de energía.

5 El controlador del sistema puede incluir un procesador operativamente configurado para producir la señal de corrección de la velocidad del eje del generador (SSC) en respuesta a una señal de punto de ajuste de la velocidad del eje (SSS) que representa una velocidad del eje para el punto de ajuste de transferencia de energía en respuesta a una señal de velocidad del eje (SS) que representa la velocidad del eje.

El procesador puede estar configurado operativamente para producir la señal de punto de ajuste de la velocidad del 10 eje (SSS).

El aparato puede incluir una tabla de búsqueda y el procesador puede estar configurado operativamente para encontrar un punto de ajuste de la velocidad del eje (SSS) asociado con el punto de ajuste de transferencia de energía (ETS) en la tabla de búsqueda.

El controlador del sistema puede incluir un procesador configurado operativamente para producir una señal de

15 cantidad de inyección del estado estacionario (SSIQ) en respuesta a la señal de punto de ajuste de transferencia de energía (ETS) y operativamente configurado para producir una señal de corrección de la cantidad de inyección (IQC) en respuesta a la señal de corrección de la velocidad del eje (SSC).

El procesador puede estar configurado operativamente para encontrar una cantidad de inyección del estado estacionario (SSIQ) asociado con la señal del punto de ajuste de transferencia de energía (ETS) en la tabla de

20 búsqueda.

El procesador puede estar configurado operativamente para aplicar una función de respuesta del estado estacionario a la señal de corrección de la velocidad del eje (SSC).

El procesador puede estar configurado para aplicar una función de control integral de la señal de corrección de la velocidad del eje (SSC).

25 El procesador puede estar configurado operativamente para producir una señal de corrección de la transferencia de energía (ETC) en respuesta a la señal de corrección de la velocidad del eje (SSC).

El procesador puede estar configurado operativamente para aplicar una función de respuesta transitoria a la señal de corrección de la velocidad del eje (SSC).

El procesador puede estar configurado operativamente para aplicar al menos una de una función de control

30 proporcional, una función de control derivada y una función de control proporcional/derivada de la señal de corrección de la velocidad del eje (SSC).

De acuerdo con otro aspecto de la invención, se proporciona un procedimiento como se define en la reivindicación 13 para reducir las emisiones de óxido de nitrógeno en un grupo electrógeno que comprende un motor y un generador y un eje acoplado al motor y al generador.

35 El procedimiento implica hacer que el generador para reducir la carga sobre el eje, haciendo mientras que el motor busque una velocidad del eje de estado estacionario para una transferencia de energía deseada al eje cuando la señal de corrección de la velocidad del eje (SSC) que representa una corrección de la velocidad del eje para alcanzar la transferencia de energía deseada que cumple con un criterio.

El procedimiento puede implicar hacer que el generador reduzca la carga sobre el eje, haciendo mientras que el

40 motor busque la velocidad del eje de estado estacionario cuando la señal de corrección de la velocidad del eje (SSC) excede un valor.

El procedimiento puede implicar hacer que el generador reduzca la carga sobre el eje, haciendo mientras que el motor busque la velocidad del eje de estado estacionario cuando la señal de corrección de la velocidad del eje (SSC) excede un valor predefinido.

45 El grupo electrógeno puede incluir un controlador de motor operable para controlar el motor en respuesta a una señal de comando de cantidad de inyección (IQCM) y un controlador del generador operable para controlar el generador en respuesta a una señal de comando de transferencia de energía (ETCM). El procedimiento puede entonces implicar la producción de la señal de comando de cantidad de inyección (IQCM) y la señal de comando de transferencia de energía (ETCM), en respuesta a una señal de punto de ajuste de transferencia de energía (ETS)

50 que representa un punto de ajuste de transferencia de energía y dicha señal de corrección de la velocidad del eje, dicha señal de corrección de la velocidad de eje que representa una diferencia entre una velocidad del eje de dicho un punto de ajuste de la velocidad del eje asociado con el punto de ajuste de transferencia de energía de tal manera que la señal de comando de transferencia de energía (ETCM) hace que el generador reduzca la carga sobre el eje, mientras que la señal de cantidad de inyección hace que el motor del eje busque la velocidad del eje de estado estacionario cuando la señal de corrección de la velocidad del eje cumple un criterio.

El criterio puede incluir un valor umbral de la velocidad del eje de tal manera que la señal de comando de transferencia de energía (ETCM) hace que el generador reduzca la carga sobre el eje, mientras que la señal de comando de cantidad de inyección (IQCM) hace que el motor busque la velocidad del eje de estado estacionario

5 cuando la señal de corrección de la velocidad del eje (SSC) alcanza el valor umbral de la velocidad del eje.

El procedimiento puede implicar además producir la señal de corrección de la velocidad del eje (SSC) en respuesta a una señal de punto de ajuste de la velocidad del eje (SSS) que representa una velocidad del eje para el punto de ajuste y de transferencia de energía en respuesta a una señal de velocidad del eje (SS) que representa la velocidad del eje.

10 La producción de la señal de corrección de la velocidad del eje (SSC) puede incluir la producción de la señal de punto de ajuste de la velocidad del eje (SSS).

La producción de la señal de punto de ajuste de la velocidad del eje (SSS) puede implicar la búsqueda de una velocidad del eje asociada con el punto de referencia de transferencia de energía (ETS) en una tabla de búsqueda. La producción de la señal de comando de cantidad de inyección (IQCM) puede implicar la producción de una señal

15 de la cantidad de inyección del estado estacionario (SSIQ) en respuesta a la señal de punto de ajuste de transferencia de energía (ETS) y la producción de una señal de corrección de la cantidad de inyección (IQC) en respuesta a la señal de corrección de la velocidad del eje (SSC).

La producción de señal de la cantidad de inyección del estado estacionario (SSIQ) puede implicar la búsqueda de una cantidad de inyección del estado estacionario (SSIQ) asociada con la señal de punto de ajuste de transferencia

20 de energía (ETS) en una tabla de búsqueda.

La producción de la señal de corrección de la cantidad de inyección (IQC) puede implicar la aplicación de una función de respuesta del estado estacionario a la señal de corrección de la velocidad del eje (SSC).

La aplicación de la función de respuesta del estado estacionario puede implicar la aplicación de un procedimiento de control integral para la señal de corrección de la velocidad del eje (SSC).

25 La producción de la señal de comando de transferencia de energía (ETCM) implica la producción de una señal de comando de la transferencia de energía (ETC) en respuesta a la señal de la velocidad del eje (SS).

La producción de la señal de corrección de la transferencia de energía (ETC) puede implicar la aplicación de una función de respuesta transitoria a la señal de corrección de la velocidad del eje (SSC).

La aplicación de la función de respuesta transitoria puede implicar la aplicación de al menos una de una función de

30 control proporcional, una función de control derivada y una función de control derivada proporcional a la señal de corrección de la velocidad del eje.

Otros aspectos y características de la presente invención serán evidentes para los expertos en la técnica tras la revisión de la siguiente descripción de realizaciones específicas de la invención en conjunción con las figuras que se acompañan.

35 Breve descripción de los dibujos

En los dibujos que ilustran realizaciones de la invención,

La figura 1 es un diagrama de bloques de un sistema para la reducción de óxidos de nitrógeno en un grupo electrógeno, de acuerdo con una primera realización de la invención;

La figura 2 es un diagrama de bloques de un controlador del sistema del sistema que se muestra en la figura 1;

40 La figura 3 es un diagrama de procedimiento que ilustra un procedimiento ejecutado por el circuito de procesador mostrado en la figura 2 para producir una señal de comando de cantidad de inyección;

La figura 4 es un diagrama de procedimiento que ilustra un procedimiento ejecutado por el circuito procesador de la figura 2 para la producción de una señal de comando de transferencia de energía;

La figura 5 es un diagrama de procedimiento que ilustra un procedimiento ejecutado por el circuito procesador

45 mostrado en la figura 2 la incorporación de los procedimientos de las figuras 3 y 4 y un procedimiento adicional para la determinación de una señal de corrección de la velocidad del eje para su uso por los procedimientos de las figuras 3 y 4.

Descripción detallada

Haciendo referencia a la figura 1, un conjunto generador, también conocido como un grupo electrógeno, de acuerdo 50 con una primera realización de la invención se muestra genéricamente en 10. En esta forma de realización, el grupo

electrógeno incluye un motor de combustión interna 12, un generador eléctrico 14, y un sistema de control mostrado genéricamente en 16. El motor 12 y el generador 14 están, en esta realización, acoplados a un eje giratorio 18 de tal manera que el motor puede transferir energía al generador. El eje 18 puede estar conectado además a otros dispositivos que requieren potencia motriz tal como un eje de accionamiento de un vehículo híbrido, por ejemplo.

En esta realización, el sistema de control 16 incluye un controlador del motor 20, un controlador del generador 22, y un controlador del sistema 24. En algunas formas de realización, el controlador del motor 20 puede ser incorporado en el motor 12 y el controlador del generador 22 puede ser incorporado en el generador 14. El controlador del sistema 24 puede ser incorporado en el controlador del motor 20 o el controlador del generador 22, o como un dispositivo separado, o como parte de un controlador principal de un vehículo híbrido, por ejemplo.

El controlador del sistema 24 es operable para recibir una señal de punto de ajuste de transferencia de energía (ETS) en una entrada de señal de ETS 26 y recibir una señal de corrección de la velocidad del eje (SSC) en una entrada de señal de SSC 28. El controlador del sistema 24 tiene, además, una salida de señal de cantidad de comando de cantidad de inyección (IQCM) 30 y una salida de señal de comando de transferencia de energía (ETCM) 32 para producir una señal de IQCM para la recepción por el controlador del motor 20 y para producir una señal de ETCM para la recepción por el controlador del generador 22. Ambos, las señales IQCM y ETCM, son producidas por el controlador del sistema 24 en respuesta a las señales ETS y SSC recibidas en las entradas 26 y

28.

La señal de ETS puede ser producida por un controlador externo tal como un controlador del sistema (no mostrado) de un vehículo híbrido donde se utiliza el grupo electrógeno. La señal de ETS puede producirse como resultado de la ejecución de un algoritmo de optimización ejecutado en el controlador externo, por ejemplo. El controlador externo puede detectar una posición del pedal del acelerador, por ejemplo, y sobre la base de la posición del pedal del acelerador detectada puede producir una señal de punto de ajuste de transferencia de energía óptima, es decir, la señal de ETS, para su uso por el controlador del sistema 24. La señal de ETS puede ser una señal de digital o analógica que representa el punto de ajuste de transferencia de energía. La consigna de la transferencia de energía puede representar la potencia total deseada del motor para dar servicio a la carga requerida por el tren de transmisión de un vehículo híbrido en unidades de par de torsión o momento, por ejemplo.

La señal de SSC recibida por el controlador del sistema 24 puede ser producida por el controlador externo, por un dispositivo independiente o por el controlador del sistema 24 tal como se describirá a continuación. en general, la señal de SSC representa una diferencia entre una señal de punto de ajuste de la velocidad del eje que se puede derivar a partir de la señal de ETS y una señal de corriente de velocidad del eje que representa la velocidad actual del eje 18. En otras palabras, la señal de SSC representa una diferencia entre RPM de un eje deseado y RPM del eje actual. Puesto que la señal de ETS representa un punto de ajuste de transferencia de energía, la señal de SSC se puede derivar de la señal de ETS donde la relación entre la transferencia de energía desde el motor 12 y el generador 14 a la velocidad del eje es conocida. Una tabla de búsqueda sencilla, por ejemplo, puede proporcionar una asociación de valores de transferencia de energía con la velocidad del eje.

La señal de ETCM puede ser analógica o digital, por ejemplo, tal como se determina por una entrada 23 en el controlador del generador 22 para la recepción de dicha señal de. La señal de ETCM puede representar un par deseado en un rango. El rango puede estar entre -300 Newton-metros a +300 Newton-metros, por ejemplo, dependiendo de la potencia requerida para lograr la aceleración deseada en el vehículo híbrido y/o la potencia de salida requerida del sistema de grupo electrógeno. El rango positivo y negativo del par de torsión representa la posibilidad de que el generador que actúa en un modo de motor donde se suministra potencia al eje y la posibilidad de que el generador que actúa como un verdadero generador donde se recibe la potencia desde el eje. Alternativamente, la señal de ETCM puede representar una potencia deseada en un rango tal como desde -100 kW a +100 kw por ejemplo, de nuevo dependiendo del vehículo híbrido y/o sistema de grupo electrógeno.

La señal de IQCM puede ser analógica o digital tal como se determina por una entrada 25 para la recepción de dicha señal de en el controlador del motor 20. La señal de IQCM puede representar una cantidad de inyección deseada de combustible o de aire, por ejemplo, en un rango. El rango puede ser expresado en gramos por carrera, por ejemplo, según lo determinado por la entrada 25 del controlador del motor 20.

en general, el controlador del sistema 24 produce las señales de IQCM y de ETCM para hacer que el controlador del generador 22 haga que el generador 14 reduzca su carga en el eje 18, haciendo mientras que el controlador del motor 20 para hacer que el motor 12 busque una velocidad del eje de estado estacionario asociado con una transferencia de energía deseada para el eje como se determina por la señal de ETS, cuando la señal de SSC cumple un criterio.

El criterio puede ser que la señal de SSC supere un valor recibido en una entrada de valor 34 del controlador del sistema 24 desde un controlador externo (no mostrado) que puede estar controlando un vehículo híbrido, por ejemplo, si el grupo electrógeno se utiliza en tal vehículo. Alternativamente, el valor puede ser un valor predefinido fijado por un usuario, por ejemplo.

Haciendo referencia a la figura 2, el controlador del sistema 24 se muestra en mayor detalle. En esta forma de realización, el controlador del sistema 24 incluye un circuito de procesador que comprende un microprocesador 40

conectado a la memoria de parámetro 42, memoria de programa 44, un lector de medios 46, y un puerto de entrada/salida (I/O) 48.

La memoria de parámetro 42 incluye una tabla de búsqueda de cantidad de inyección (IQLU) 43 y una tabla de búsqueda de velocidad del eje (SSLU) 45. La tabla de búsqueda de cantidad de inyección (IQLU) 43 asocia diferentes cantidades de inyección del estado estacionario (SSIQ) con sus correspondientes puntos de ajuste de transferencia de energía. Por lo tanto, dado un punto de ajuste de transferencia de energía, una cantidad de inyección del estado estacionario correspondiente (SSIQ) puede obtenerse a partir de la tabla IQLU 43. La tabla de búsqueda de velocidad del eje (SSLU) 45 asocia varios puntos de ajuste de velocidad del eje con sus correspondientes puntos de ajuste de transferencia de energía. Por lo tanto, dado un punto de ajuste de transferencia de energía, una correspondiente velocidad de consigna del eje (SSS) puede ser obtenida a partir de la tabla SSLU 45.

El puerto de I/O 48 proporciona la entrada de señal de ETS 26, la entrada de señal de SSC 28, y el valor de entrada 34, y proporciona la salida IQCM 30 y la salida ETCM 32. El microprocesador 40 escribe los valores para el puerto de I/O 48 para hacer que las señales en la salida IQCM 30 y la salida ETCM 32 tengan valores analógicos o digitales deseados para la recepción por el controlador del motor 20 y el controlador del generador 22, respectivamente, que se muestra en la figura 1. Del mismo modo, el puerto de I/O 48 está configurado para recibir en la entrada de señal de ETS 26, la entrada de señal de SSC 28, y el valor de entrada 34, respectivas señales analógicas o digitales que representan las señales ETS y SSC, y la señal de valor de criterio SSC. Como se mencionó anteriormente, estas señales pueden ser proporcionadas por otros componentes de un sistema global donde se utiliza el grupo electrógeno 10, por un sistema separado o por el controlador del sistema 24 en sí.

El controlador del sistema 24 genera la señal de ICQM y la señal de ETCM mediante la ejecución de las instrucciones que se pueden proporcionar al microprocesador 40 en un medio legible por ordenador 50, tal como un CD-ROM o EPROM (no mostrado), por ejemplo. El medio legible por ordenador 50 puede ser recibido en el lector de medios 46 para transferir así los códigos desde el medio legible por ordenador 50 a la memoria de programa 44. Alternativamente, la memoria de programa 44 puede ser cargada con los códigos o el lector de medios 46 puede ser reemplazado con una interfaz para la conexión a una red, tal como Internet, por ejemplo, para recibir códigos para dirigir el controlador del sistema 24 para llevar a cabo las funciones descritas en este documento.

Haciendo referencia a las figuras 2 y 3, los códigos almacenados en la memoria del programa 44 que se muestran en la figura 2 dirigen el controlador del sistema 24 para producir la señal de IQCM en respuesta a la señal de ETS recibida en la entrada de señal de ETS 26 y la señal de SSC recibida en la entrada de señal de SSC 28. Para producir la señal de IQCM, el controlador del sistema 24 es dirigido por los códigos almacenados en la memoria del programa 44 para producir una señal de cantidad de inyección del estado estacionario (SSIQ) y para producir una señal de corrección de la cantidad de inyección (IQC) y para combinar estas señales, mediante la adición o sustracción digital o analógica, por ejemplo, para producir la señal de IQCM.

La señal de SSIQ se produce haciendo que el controlador del sistema 24 haga frente a la tabla IQLU 43 para encontrar un valor SSIQ asociado con la señal de ETS actual recibida por el controlador del sistema en la entrada de señal de ETS 26.

La señal de IQC se produce sometiendo la señal de SSC recibida por el controlador del sistema 24 en la entrada de la señal de SSC 28, a una función de respuesta en estado estacionario (SSR) 51. La función de SSR 51 puede ser una función de control integral, por ejemplo. Por ejemplo, la función de SSR 51 puede integrar la señal de SSC en el tiempo de tal manera que la señal de IQC cambie relativamente de forma lenta en respuesta a los cambios en la señal de SSC. En general, la señal de IQC corrige la señal de SSIQ determinada a partir de la tabla IQLU 43 para compensar los errores en la cantidad de inyección causados por el desgaste del motor, la calidad del combustible, los cambios de altitud, la temperatura del motor, temperatura ambiente, las restricciones de admisión del motor, las restricciones de escape del motor, incluyendo el tipo de combustible no sólo los combustibles alternativos líquidos sino los combustibles alternativos gaseosos, tales como gas natural, hidrógeno y mezclas de los mismos, la fluctuación en los números de los combustibles de cetano, la fluctuación en el número de octano de los combustibles, la fluctuación en el calentamiento de los valores, la variación en los combustibles emulsionados a los que se añade agua, las adiciones accidentales de agua, las variaciones de la fuerza de inercia, los cambios de orientación, el desgaste del inyector, propano de flujo de dos fases, las partículas en el comportamiento del combustible y el conductor y/o de otras condiciones, por ejemplo.

Haciendo referencia a las Figuras 2 y 4, los códigos almacenados en la memoria del programa 44 se muestran en la figura 2 también dirigir el controlador del sistema 24 para producir la señal de ETCM en respuesta a la señal de SSC recibida en la entrada de señal de SSC 28 y la señal de ETS recibida en la entrada de señal de ETS 26. Para producir la señal de ETCM, el controlador del sistema 24 está dirigido por los códigos almacenados en la memoria del programa 44 para producir una señal de corrección de la transferencia de energía (ETC) en respuesta a la señal de SSC y para combinar la señal de ETC con la señal de ETS mediante la adición o sustracción digital o analógica, por ejemplo, para producir la señal de ETCM.

La señal de ETC es producida por el controlador del sistema 24 mediante la aplicación de una función de respuesta transitoria (TR) 52 a la señal de SSC. La función de TR 52 puede incluir al menos una de una función de control proporcional, una función de control derivada o una combinación de estas dos funciones, por ejemplo. Por ejemplo, con una función de TR 52 implementada como una función de la proporción, la señal de SSC puede ser multiplicada por un factor de ganancia para producir un producto y este producto puede actuar como la señal de ETC. En

5 general, la señal de ETC sirve para modificar la señal de ETS para ajustar la señal de ETS para compensar los cambios rápidos en la señal de SSC.

En otra forma de realización, haciendo referencia a las Figuras 2 y 5, el controlador del sistema 24 puede ser configurado, además, con los códigos, contenidos en la memoria del programa 44 que se muestra en la figura 2, para dirigir el controlador del sistema para producir la señal de SSC. Para producir la señal de SSC, los códigos

10 dirigen el controlador del sistema 24 para producir una señal de punto de ajuste de la velocidad del eje (SSS) y para producir la señal de SSC mediante la combinación de la señal de SSS y una señal de velocidad del eje (SS) por sustracción digital o analógica, por ejemplo, de la señal de SS de la señal de SSS. Para producir la señal de SSS, el procesador está dirigido por un bloque de códigos 54 contenido en la memoria del programa 44, utilizar la señal de ETS para dirigir a la tabla SSLU 45 para encontrar un valor de SSS asociada con la señal de ETS actual.

15 Se apreciará que, en general, se puede observar que con la característica adicional de la producción de la señal de SSC, el controlador del sistema 24 puede ser considerado como produciendo la señal de IQCM y la señal de ETCM en respuesta a la señal de ETS y la señal de SS.

En general, los componentes arriba mencionados implementan un bucle de control de potencia interno rápido y un bucle de control de velocidad externo para realizar ajustes de carga rápida, pero temporal a la velocidad del eje y la 20 potencia extraída del mismo o proporcionada al mismo y aplicar un esquema de compensación de la carga del motor (por ejemplo, reducción) sincronizada con la carga del generador solicitada, con un bucle de control de velocidad de autoajuste más lento. Esto proporciona una rápida respuesta de velocidad del eje, una rápida respuesta de potencia en el eje, y una baja producción de NOx por el motor de combustión interna debido a la reducción de la cantidad de inyección de transitorios relacionada con la velocidad que resulta en un abastecimiento de combustible del motor

25 mejor controlado.

A velocidades constantes, cambios rápidos de carga en el eje 18 pueden ser servidos mediante la modificación de la cantidad de inyección suministrada al motor según lo determinado por el controlador del motor. La sincronización de la carga del motor y la compensación de la carga del motor efectuado mediante la reducción de la demanda de potencia del generador se puede realizar muy rápidamente de tal manera que la velocidad de funcionamiento del eje

30 no se ve afectada en ningún grado significativo. La compensación de la carga del motor a una velocidad constante no suele resultar en altas emisiones de NOx debido a que los cambios de carga a una velocidad dada son típicamente relativamente pequeños, por lo tanto, los valores de cantidad de inyección no son excesivamente altos.

Los cambios rápidos de velocidad del eje se obtienen al comprometer el control de potencia temporalmente en favor del control de velocidad, durante los incrementos del punto de ajuste de velocidad de operación. Esto se realiza 35 haciendo que la carga impuesta sobre el motor por el generador sea reducida mientras se mantiene alimentación del motor (es decir, cantidad de inyección) relativamente constante. Dado que la carga impuesta por el generador se reduce, sin embargo, el motor todavía está siendo impulsado a la misma velocidad, la potencia que de otro modo hubiera sido proporcionada al generador se utiliza para aumentar la velocidad del eje y, por tanto, la velocidad del motor. El sacrificio de potencia suministrada al generador durante los aumentos de velocidad permite unas bajas

40 emisiones de NOx y permite que los aumentos de velocidad se produzcan más rápidamente. También, puesto que abastecimiento de combustible se mantiene a la misma velocidad, mientras que se reduce la carga impuesta por el generador, no hay un aumento en el consumo de combustible. El sistema es por lo tanto energéticamente más eficiente.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Aparato para reducir las emisiones de óxido de nitrógeno en un grupo electrógeno (10) que comprende un motor

(12) y un generador (14) y un eje (18) acoplado al motor (12) y al generador (14), comprendiendo el aparato:

-

Un controlador del generador (22) operativamente configurado para controlar la transferencia de energía 5 entre el generador (14) y el eje (18);

-

Un controlador de motor (20) operativamente configurado para controlar la transferencia de energía entre el motor (12) y el eje (18); y

-

Un controlador del sistema (24) sensible a una señal de corrección de la velocidad del eje (SSC) que representa una corrección de la velocidad del eje para alcanzar una transferencia de energía deseada para

10 el eje,

estando el aparato caracterizado porque el controlador del sistema (24) está configurado para hacer que dicho controlador del generador (22) haga que el generador (14) reduzca la carga sobre el eje (18), mientras que provoca que dicho controlador del motor (20) haga que el motor (12) busque una velocidad del eje de estado estacionario asociada con dicha transferencia de energía al eje (18), cuando dicha señal de corrección de la velocidad del eje

15 (SSC) cumple un criterio deseado.
2. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho controlador del sistema (20) está configurado operativamente para hacer que dicho controlador del generador (22) reduzca la carga sobre el eje (18), mientras que hace que dicho controlador del motor (20) dirija al motor (12) para buscar dicha velocidad de eje de estado estacionario cuando dicha señal de corrección de la velocidad del eje (SSC) excede un valor.

20 3. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho controlador del sistema (20) está configurado operativamente para hacer que dicho controlador del generador (22) reduzca la carga sobre el eje (18), mientras que hace que dicho controlador del motor (20) dirija el motor (12) para buscar dicha velocidad del eje de estado estacionario cuando dicha señal de corrección de la velocidad del eje (SSC) supera un valor predefinido.
4. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho controlador del motor (20) está configurado

25 operativamente para controlar el motor (12) en respuesta a una señal de comando de cantidad de inyección (IQCM) y dicho controlador del generador (22) está configurado operativamente para controlar el generador (14) en respuesta a una señal de comando de transferencia de energía (ETCM) y donde dicho controlador del sistema (24) es operable para producir dicha señal de comando de cantidad de inyección (IQCM) y dicha señal de comando de transferencia de energía (ETCM), en respuesta a:

30 una señal de punto de ajuste de transferencia de energía (ETS) que representa un punto de referencia de transferencia de energía, y

dicha señal de corrección de la velocidad del eje (SSC), donde dicha señal de corrección de la velocidad del eje representa una diferencia entre una velocidad del eje y un punto de ajuste de la velocidad del eje asociado con dicho punto de ajuste de transferencia de energía.

35 5. Aparato de acuerdo con la reivindicación 4, en el que dicho controlador del sistema (24) incluye un procesador operativamente configurado para producir dicha señal de corrección de la velocidad del eje del generador (SSC) en respuesta a una señal de punto de ajuste de la velocidad del eje (SSS) que representa una velocidad del eje para dicho punto de ajuste de transferencia de energía y en respuesta a una señal de velocidad del eje (SS) que representa una velocidad del eje.

40 6. Aparato de acuerdo con la reivindicación 5, que comprende además una tabla de búsqueda (45) y en el que dicho procesador está configurado operativamente para encontrar un punto de ajuste de velocidad del eje (SSS) asociado con dicho punto de ajuste de transferencia de energía (ETS) en dicha tabla de búsqueda (45).
7. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho controlador del sistema (24) comprende un procesador configurado operativamente para producir una señal de la cantidad de inyección del estado estacionario

45 (SSIQ) en respuesta a dicha señal de punto de ajuste de transferencia de potencia (ETS) y operativamente configurado para producir una señal de corrección de la cantidad de inyección (IQC) en respuesta a dicha señal de corrección de la velocidad del eje (SSC).
8. Aparato de acuerdo con la reivindicación 7, que comprende además una tabla de búsqueda (43) y en el que dicho procesador está configurado operativamente para encontrar una cantidad de inyección de estado estacionario

50 (SSIQ) asociada con dicha señal de punto de ajuste de transferencia de energía (ETS) en dicha tabla de búsqueda (43).
9. Aparato de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, en el que el procesador está configurado operativamente para aplicar al menos una de:

una función de respuesta en estado estacionario (51) a dicha señal de corrección de la velocidad del eje (SSC), y

una función de control integral a dicha señal de corrección de la velocidad del eje (SSC).
10. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho controlador del sistema (24) comprende un

5 procesador operativamente configurado para producir una señal de corrección de la transferencia de energía (ETC) en respuesta a dicha señal de corrección de la velocidad del eje (SSC).
11.

Aparato de acuerdo con la reivindicación 10, en el que dicho procesador está configurado operativamente para aplicar una función de la respuesta transitoria (52) a dicho señal de corrección de la velocidad del eje (SSC).
12.

Aparato de acuerdo con la reivindicación 11, en el que dicho procesador está configurado operativamente para

10 aplicar al menos una de una función de control proporcional, una función de control derivada y una función de control proporcional/derivada a dicha señal de corrección de la velocidad del eje (SSC).
13. Procedimiento para reducir las emisiones de óxido de nitrógeno en un grupo electrógeno (10) que comprende un motor (12) y un generador (14) y un eje (18) acoplado al motor (12) y al generador (14), estando el procedimiento

caracterizado por

15 provocar que el generador (14) reduzca la carga sobre el eje (18), haciendo mientras que el motor (12) busque una velocidad del eje de estado estacionario para una transferencia de energía deseada para el eje (18) cuando la señal de corrección de la velocidad del eje (SSC) que representa una corrección de la velocidad del eje para llegar a dicha transferencia de energía deseado cumple un criterio.
14. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 13, en el que la provocación comprende provocar que el

20 generador (14) reduzca la carga sobre el eje (18), haciendo mientras que el motor (12) busque dicha velocidad de eje de estado estacionario cuando dicha señal de corrección de la velocidad del eje (SSC) excede un valor.
15. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 13, en el que la provocación que comprende provocar que el generador (14) reduzca la carga sobre el eje (18), haciendo mientras que el motor (12) busque dicha velocidad de eje de estado estacionario cuando dicha señal de corrección de la velocidad del eje (SSC) excede un valor

25 predefinido.