JP2016121678A - 触媒コンバータシステムのモデルベース制御のためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
12 ガスエンジン
14 スロットル
16 エンジン制御ユニット
18 プロセッサ
20 メモリ
22 通信リンク
24 ハードウェアインターフェース
28 アクチュエータ
30 センサ
32 触媒コンバータシステム
34 排出管
36 出力導管
38 還元触媒
40 酸化触媒
42 拡散器
44 触媒推定器システム
45 動態モデル
46 AEKFシステム
48 A/D変換器
50 A/D変換器
60 プロセス
64 物理触媒コンバータモデル
68 触媒推定器システム
76 酸素貯蔵量推定値
76 システム動態
80 システム酸素貯蔵量設定点
86 AFR設定点
94 健康状態
96 健康状態
100 制御プロセス
104 AFRラムダ設定点
110 AFR内側フィードバックループ
116 酸素貯蔵外側フィードバックループ
Claims (20)
- プロセッサ(18)であって、
第1の酸素測定値を示す、第1の酸素センサ(30)からの第1の信号を受信することであって、前記第1の酸素センサ(30)は、触媒コンバータシステム(32)の上流に配置されている、受信することと、
第2の酸素測定値を示す、第2の酸素センサ(30)からの第2の信号を受信することであって、前記第2の酸素センサ(30)は、前記触媒コンバータシステム(32)の下流に配置されている、受信することと、
触媒推定器システム(44、68)を実行することであって、前記触媒推定器システム(44、68)は、前記第1の信号、前記第2の信号、および触媒コンバータモデルに基づいて酸素貯蔵量推定値(76)を導出するように構成されている、実行することと、
前記触媒コンバータモデルおよび前記酸素貯蔵量推定値(76)に基づいて前記触媒コンバータシステム(32)に対するシステム酸素貯蔵量設定点(80)を導出することと、
前記酸素貯蔵量推定値(76)を前記システム酸素貯蔵量設定点(80)と比較することであって、前記プロセッサ(18)は、ガスエンジン(12)の制御中に前記比較を適用するように構成されている、比較することとを行うようにプログラムされている、プロセッサ(18)を備えるコントローラを備えるシステム。 - 前記触媒推定器システム(44、68)は、
前記酸素貯蔵量推定値(76)を導出することと、
拡張状態パラメータモデルを実行することによって前記第1の信号および前記第2の信号に基づいて前記酸素貯蔵量推定値(76)を調整することとを行うように構成されている適応型拡張カルマンフィルタ(AEKF)システム(46)を含む、請求項1記載のシステム。 - 前記AEKFシステム(46)は、拡張状態パラメータベクトルに基づいて前記拡張状態パラメータモデルを実行するように構成されている、請求項2記載のシステム。
- 前記プロセッサ(18)は、前記比較に基づいて空気燃料混合比(AFR)設定点(86)を導出し、前記AFR設定点(86)に基づいて前記ガスエンジン(12)内に配置されている燃料アクチュエータを調整するように構成されている、請求項1記載のシステム。
- 前記触媒コンバータモデルは触媒動態モデルを含む、請求項1記載のシステム。
- 前記触媒動態モデルは、一酸化炭素酸化、メタン酸化、窒素酸化物の還元、またはそれらの組み合わせをモデル化する、請求項5記載のシステム。
- 前記プロセッサ(18)は、少なくとも、前記触媒コンバータシステム(32)の全体的な性能、前記触媒コンバータシステム(32)の一酸化炭素酸化効率、またはそれらの組み合わせを改善するために、前記ガスエンジン(12)の制御中に前記比較を適用するように構成されている、請求項1記載のシステム。
- 前記コントローラは、前記触媒コンバータシステム(32)の上流、前記触媒コンバータシステム(32)の下流、または前記触媒コンバータシステム(32)の内部に配置されている第3のセンサ(30)から第3の信号を受信するように構成されており、前記センサ(30)は、窒素酸化物(NOx)センサ、一酸化炭素センサ、質量流量センサ、圧力センサ、温度センサ、酸素センサ、またはそれらの組み合わせを含み、前記コントローラは、前記第3の信号に基づいて前記触媒コンバータモデルを調整するように構成されている、請求項1記載のシステム。
- 前記プロセッサ(18)は、前記第3の信号に基づいて空気燃料混合比(AFR)設定点(86)を導出し、前記AFR設定点(86)に基づいて前記ガスエンジン(12)内に配置されている燃料アクチュエータを調整するように構成されている、請求項1記載のシステム。
- 触媒コンバータシステム(32)に流体連通しているガスエンジン(12)を備えるガスエンジンシステム(10)と、
前記ガスエンジン(12)に動作可能に結合されており、前記触媒コンバータに通信可能に結合されている触媒コントローラとを備えるシステムであって、前記触媒コントローラは、プロセッサ(18)であり、
第1の酸素測定値を示す、第1の酸素センサ(30)からの第1の信号を受信することであって、前記第1の酸素センサ(30)は、触媒コンバータシステム(32)の上流に配置されている、受信することと、
第2の酸素測定値を示す、第2の酸素センサ(30)からの第2の信号を受信することであって、前記第2の酸素センサ(30)は、前記触媒コンバータシステム(32)の下流に配置されている、受信することと、
触媒推定器システム(44、68)を実行することであって、前記触媒推定器システム(44、68)は、前記第1の信号、前記第2の信号、および触媒コンバータモデルに基づいて酸素貯蔵量推定値(76)を導出するように構成されている、実行することと、
前記触媒コンバータモデルおよび前記酸素貯蔵量推定値(76)に基づいて前記触媒コンバータシステム(32)に対するシステム酸素貯蔵量設定点(80)を導出することと、
前記酸素貯蔵量推定値(76)を前記システム酸素貯蔵量設定点(80)と比較することであって、前記プロセッサ(18)は、ガスエンジン(12)の制御中に前記比較を適用するように構成されている、比較することと、
前記比較に基づいて空気燃料混合比(AFR)設定点(86)を導出することであって、前記AFR設定点(86)は、前記ガスエンジン(12)を制御するために適用される、導出することとを行うようにプログラムされている、プロセッサ(18)を備える、システム。 - 前記触媒推定器システム(44、68)は、
前記酸素貯蔵量推定値(76)を導出することと、
拡張状態パラメータモデルを実行することによって前記第1の信号および前記第2の信号に基づいて前記酸素貯蔵量推定値(76)を調整することとを行うように構成されている適応型拡張カルマンフィルタ(AEKF)システム(46)を含む、請求項10記載のシステム。 - 前記AEKFシステム(46)は、拡張状態パラメータベクトルに基づいて前記拡張状態パラメータモデルを実行するように構成されている、請求項11記載のシステム。
- 前記コントローラは、前記触媒コンバータシステム(32)の上流、前記触媒コンバータシステム(32)の下流、または前記触媒コンバータシステム(32)の内部に配置されている第3のセンサ(30)から第3の信号を受信するように構成されており、前記センサ(30)は、窒素酸化物(NOx)センサ、酸化炭素(COx)センサ、質量流量センサ、圧力センサ、温度センサ、またはそれらの組み合わせを含み、前記コントローラは、前記比較、前記第3の信号、またはそれらの組み合わせに基づいて前記AFR設定点(86)を導出するように構成されている、請求項10記載のシステム。
- 前記プロセッサ(18)は、前記複数の酸素貯蔵量推定値(76)に基づいて前記触媒コンバータシステム(32)の健康状態を判定するように構成されている、請求項10記載のシステム。
- 第1の酸素測定値を示す、第1の酸素センサ(30)からの第1の信号を受信することであって、前記第1の酸素センサ(30)は、触媒コンバータシステム(32)の上流に配置されている、受信することと、
第2の酸素測定値を示す、第2の酸素センサ(30)からの第2の信号を受信することであって、前記第2の酸素センサ(30)は、前記触媒コンバータシステム(32)の下流に配置されている、受信することと、
触媒推定器システム(44、68)を実行することであって、前記触媒推定器システム(44、68)は、前記第1の信号、前記第2の信号、および触媒コンバータモデルに基づいて酸素貯蔵量推定値(76)を導出するように構成されている、実行することと、
前記触媒コンバータモデルおよび前記酸素貯蔵量推定値(76)に基づいて前記触媒コンバータシステム(32)に対するシステム酸素貯蔵量設定点(80)を導出することと、
前記酸素貯蔵量推定値(76)を前記システム酸素貯蔵量設定点(80)と比較することであって、前記比較をガスエンジン(12)の制御中に適用する、比較することとを含む、方法。 - 前記触媒推定器システム(44、68)は、
前記酸素貯蔵量推定値(76)を導出することと、
拡張状態パラメータモデルを実行することによって前記第1の信号および前記第2の信号に基づいて前記酸素貯蔵量推定値(76)を調整することとを行うように構成されている適応型拡張カルマンフィルタ(AEKF)システム(46)を含む、請求項15記載の方法。 - 前記AEKFシステム(46)は、拡張状態パラメータベクトルに基づいて前記拡張状態パラメータモデルを実行するように構成されている、請求項16記載の方法。
- 前記触媒コンバータモデルは、一酸化炭素酸化、窒素酸化物の還元、メタン、またはそれらの組み合わせの化学反応速度論をモデル化するように構成されている触媒動態モデルを含む、請求項15記載の方法。
- 前記命令は、前記触媒コンバータシステム(32)の上流、前記触媒コンバータシステム(32)の下流、または前記触媒コンバータシステム(32)の内部に配置されている第3のセンサ(30)から第3の信号を受信するように構成されており、前記センサ(30)は、窒素酸化物(NOx)センサ、酸化炭素(COx)センサ、質量流量センサ、圧力センサ、温度センサ、またはそれらの組み合わせを含み、前記命令は、前記第3の信号に基づいて前記触媒コンバータモデルを調整するように構成されている、請求項15記載の方法。
- 前記命令は、前記比較、前記第3の信号、またはそれらの組み合わせに基づいて空気燃料混合比(AFR)設定点(86)を導出し、前記AFR設定点(86)に基づいて前記ガスエンジン(12)内に配置されている燃料アクチュエータを調整するように構成されている、請求項19記載の方法。
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