ترجمه مقاله كنترل چند هدف مبتنی بر مدل، برای یك كاتالیزور خودرو

كنترل چند هدف مبتنی بر مدل، برای یك كاتالیزور خودرو

Multi-objective model-based control for an automotive catalyst

چكیده:

براساس مدل بازخورد هوا در كنترل سوخت، مبتنی بر مدل می توان گفت كه بهینه سازی ظرفیت ذخیره سازی اكسیژن از سه مسیر كاتالیستی در سیستم های كنترل خودرو ارائه شده است. این كار شامل یك مدل پویای كاتالیور ساده است كه توصیف رفتار فیزیكی جذب اكسیژن و بی اثرسازی برگشت پذیر آن در سیستم كاتالیز را ارائه می كند. یكی از جنبه های این كار استفاده از قابلیت ذخیره سازی اکسیژن در کاتالیزور برای به حداقل رساندن انتشار گازهای گلخانه ای بوده و همچنین برای بهینه سازی عملکرد موتور ومصرف کم سوخت در طول روشن بودن موتور       می باشد. کنترل بازخورد، یک کنترل پیش بینی مدل غیر خطی است که دارای کاتالیزوروکنترل هوای سوخت موتور ومدلهای سستیم سوخت است که برای تعیین مسیر هوا نسبت به سوخت می باشد . این بازخورد توسط یک استراتژی به صورت غیر خطی برای تعیین سطح ذخیره سازی اکسیژن از کاتالیزوردرسنسورنسبت به هوا به سوخت است.

 کلمات کلیدی : کاتالیست سه مسیره خودرو . کنترل کاتالیزور خودرو

در مقدمه :

استفاده از کاتالیزور سه مسیره در اگزوز پس از حل مشکل درسیستم، منجر به کاهش انتشارگاز خروجی از موتوراست که ضروری بوده و این توسط قوانین محیط زیستی تعیین شده است. اگر چه بهبود فرمولاسیون کاتالیست وطراحی بهتر برای کاهش تولید گازهای گلخانه ای خودرو است، لذا پتانسیل قابل توجه برای کاهش وجود دارد که با کنترل های پیشرفته عمل کاتالیزورمی باشد. مانند قوانین زیست محیطی وهمچنین به طور فزاینده ای مقررات تحمیل شده و پتانسیل کنترل کاتالیزور پیشرفته برای پیروی از مقررات مهم می باشد. تکنیک ها ی مدل مبتنی برای ارائه روشهای کنترل پیشرفته جذاب برای سیستم کاتالیزور خودرو است. جنبه های مهم درهر رویکرد مبتنی بر مدل می باشد . با این حال ، توانایی مدل برای پیش بینی رفتار دینامیکی رفتار سیستم کاتالیزور و توانایی برآورد حالت فعلی از مدل سیستم باید اندازه گیری شده و در دسترسی باشند این کار شامل مدل کاتالیزوری پویای ساده ای است که رفتار دینامیکی جذب اکسیژن و بی اثر سازی برگشت پذیر را دارد . استراتژی برآورد سطح ذخیره سازی اکسیژن درکاتالیزور بر اساس شرایط قبلی بوده وبعد از آن کاتالیزور با طیف گسترده ای از گازهای خروجی همراه است که توسط سنسورهایی، اندازه گیری شده که دراین کار ارائه شده است. این برآورد، شرایط دقیق پویایی را فراهم می کند . در حالی که به روز رسانی غیر قابل مشاهده بوده و مدل قابل اعتماد زمانی خواهد بود که قابل مشاهده باشد .

2- عملیات کاتالیست

کلیدی برای بهره برداری از سیستم های کاتالیست سه مسیره شامل توانایی ذخیره و انتشار اکسیژن ناشی از جذب و یا دفع اکسید سدیوم موجود در کاتالیزوراست. تحت حالت عمل غنی موتور با سوخت اضافی،کاتالیزور، هیدرو کربن ومونوکسید کربن را در گازخروجی با آزاد شدن اکسیژنی که قبلا ذخیره شده است،اکسید می کند . این نسخه ی استوکیومتر یک اکسیژن با حفظ تناسب سطوح پایین هیدرو کربن و توسط گازهای گلخانه ای مونوکسید کربن همراه است . از آنجا که ظرفیت ذخیره سازی از کاتالیزور محدود است ، با این حال این روند نمی تواند به طور محدودی ادامه یابد. هنگامی که سرعت اکسیژن در کاتالیزور دیگر نمی تواند تقاضا را برآورده سازد ، نسبت هوابه سوخت پس از کاتالیزور در مقدار استوکیومتری کاهش یافته و دستیابی به موفقیت ها ی هیدرو کربنی در نهایت رخ خواهد داد . سیستم کنترل کاتالیزور معمولی ، بنابراین تلاشی برای تغییر جذب بیش از حد هوا در عملیات موتور قبل از اینکه با چنین وضعیتی مواجه شود، دارد. تحت عمل موتور بدون روغن ،اکسیژن اضافی در گاز خروجی در حال حاضر بر روی کاتالیزور تأثیر داشته ودر نتیجه جذب در شرایط نزدیک به میزان محاسبه شده عناصر پس از کاتالیزور بوده و تولید گازهای گلخانه ای کاهش می یابد . به عنوان ظرفیت ذخیره سازی اکسیژن در کاتالیزور که نزدیک به شرایط اشباع است،با این حال پس از کاتالیزور، غلظت اکسیژن افزایش یافته و میزان عناصر بالا رفته و دستیابی به اکسید های نیتریدی در نهایت رخ خواهد داد.کنترل کاتالیزور معمولی تلاشی خواهد کرد که این برگشت به موتور قبل از دستیابی به موفقیت باشد. عملیات موتور شامل ظرفیت ذخیره سازی اکسیژن از کاتالیزور است که می تواند به عنوان یک سپردر برابردستیابی به موفقیت با جبران بیش از حد اکسیژن گذرا و یاکمبود آن مورد استفاده قرار گیرد .