[发明专利]用于催化转化器系统的基于模型控制的系统和方法

说明书

本发明涉及用于催化转化器系统的基于模型控制的系统和方法。具体而言，系统包括控制器，该控制器包括处理器，该处理器构造成：从第一氧传感器接收表示第一氧测量结果的第一信号，其中，第一氧传感器配置在催化转化器系统的上游；和从第二氧传感器接收表示第二氧测量结果的第二信号，其中，第二氧传感器配置在催化转化器系统的下游；和执行催化剂估计器系统，其中，该催化剂估计器系统构造成基于第一信号、第二信号、和催化转化器模型来推导氧储存估值。处理器构造成基于催化转化器模型和氧储存估值来推导用于催化转化器系统的系统氧储存设定点。

技术领域

在本文中公开的主题涉及催化转化器系统的基于模型的控制。具体而言，以下描述的主题涉及用于控制催化转化器系统的某些参数的系统和方法。

背景技术

燃气涡轮和发动机系统提供用于各种应用的功率，诸如油气处理系统、商业和工业建筑、以及车辆。涡轮和燃气发动机系统可流体地联接到催化转化器系统，诸如三元催化转化器，其适于控制某些氧化物(诸如氮氧化物)的排放。发动机系统包括或联接到控制系统，该控制系统监视发动机系统的操作。控制系统可改善发动机系统的效率，且提供其他功能。例如，控制系统可通过控制发动机的空气燃料比来改善内燃发动机系统的效率，发动机的空气燃料比表示提供至发动机的空气的量相对于提供至发动机的燃料的量。取决于所需的应用，控制系统可设法将空气燃料比保持在理想配比(stoichiometry)附近。其他应用可将空气燃料比保持在富(即，过量的燃料)和贫(即，过量的空气)之间的范围内。

如将理解的，发动机系统作为焚烧燃料的结果而产生排气；且排出的排气的类型可部分地取决于提供至发动机系统的燃料的类型和量。许多行业和管辖区(例如，燃煤厂、联邦和州政府等)可具有规定不同燃气发动机系统允许排放的排气的类型和量的法规和限制。

为了遵守法规和限制，燃气发动机系统可使用催化转化器系统来控制排放。催化转化器系统接收排气，且将排气充分地转化为法规和限制允许的其他类型的气体。催化转化器系统的性能可影响燃气发动机的性能，且反之亦然。通过控制系统来改善燃气发动机和催化转化器系统的性能将是有益的。

发明内容

与原始请求保护的发明在范围上相称的某些实施例在下文中总结。这些实施例不意图限制请求保护的发明的范围，相反，这些实施例仅意图提供发明的可能形式的简要总结。实际上，本发明可包含与下面阐述的实施例类似或不同的各种形式。

在第一实施例中，系统包括具有处理器的控制器。该处理器构造成接收从第一氧传感器接收表示第一氧测量结果的第一信号，其中，第一氧传感器配置在催化转化器系统的上游。处理器还构造成从第二氧传感器接收表示第二氧测量结果的第二信号，其中，第二氧传感器配置在催化转化器系统的下游。处理器还构造成执行催化剂估计器系统，其中，催化剂估计器系统构造成基于第一信号、第二信号、和催化转化器模型来推导氧储存估值。处理器还构造成基于催化转化器模型氧储存估值来推导用于催化转化器系统的系统氧储存设定点，且将氧储存估值与系统氧储存设定点相比较，其中，处理器构造成在燃气发动机的控制期间应用该比较。

在第二实施例中，系统包括燃气发动机，该燃气发动机具有流体地联接到催化转化器系统的燃气发动机、和操作地联接到燃气发动机且通信地联接到催化转化器的催化控制器。催化控制器具有处理器，该处理器构造成从第一氧传感器接收表示第一氧测量结果的第一信号，其中，第一氧传感器配置在催化转化器系统的上游。处理器还构造成从第二氧传感器接收表示第二氧测量结果的第二信号，其中，第二氧传感器配置在催化转化器系统的下游。处理器还构造成执行催化剂估计器系统，其中，催化剂估计器系统构造成基于第一信号、第二信号、和催化转化器模型来推导氧储存估值。处理器还构造成基于催化转化器模型和氧储存估值来推导用于催化转化器系统的系统氧储存设定点，且将氧储存估值与系统氧储存设定点相比较，其中，处理器构造成在燃气发动机的控制期间应用该比较。处理器还构造成基于该比较来推导空气燃料比(AFR)设定点，其中，AFR设定点被应用于控制燃气发动机。