(57)【要約】      （修正有）【課題】ハイブリッド発電装置用の排気制御ネットワークを提供する。【解決手段】排出物削減システム１０は、ディーゼル粒子燃料アセンブリ１８および酸化触媒と選択触媒還元触媒を備える触媒アセンブリ２２を含み、さらに、各アセンブリの上流でガスエンジン１４およびガスタービン１２の排出物を測定するように構成され、第１および第２の信号を発生する第１のセンサ７０および第２のセンサ７２を含む。第３のセンサ７６は、触媒アセンブリの下流にあり、排出物を測定して第３の信号を発生し、第４のセンサ６４および第５のセンサ６４は、ＤＰＦアセンブリの上流および下流に配置され、圧力の変化を測定して第４の信号を発生する。コントローラ５０は、少なくとも第１、第２、および第３の信号に基づいて還元剤の量を制御する第１の制御信号を発生する。【選択図】図１
2017115883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイブリッド発電装置（１６）からの排出物を処理するように構成された排出物削減システム（１０）であって、
酸化触媒アセンブリおよび選択触媒還元（ＳＣＲ）触媒アセンブリを備える触媒システム（２２）と、
ガスエンジン（１４）からの排気流から粒子または煤煙を減少させるよう構成されたディーゼル粒子燃料（ＤＰＦ）アセンブリ（１８）と、
前記触媒システム（２２）の上流に配置され、１つまたは複数の排出物を表す第１の信号を発生するために、前記触媒システム（２２）へと流入する前の前記ガスエンジン（１４）の前記排気流の前記１つまたは複数の排出物を測定するように構成された第１のセンサ（７０）と、
前記触媒システム（２２）の上流に配置され、１つまたは複数の排出物を表す第２の信号を発生するために、前記触媒システム（２２）へと流入する前のガスタービンエンジン（１２）の排気流の前記１つまたは複数の排出物を測定するように構成された第２のセンサ（７２）と、
前記触媒システム（２２）の下流に配置され、１つまたは複数の排出物を表す第３の信号を発生するために、前記触媒システム（２２）の排気部の前記１つまたは複数の排出物を測定するように構成された第３のセンサ（７６）と、
前記ＤＰＦアセンブリ（１８）の上流に配置された第４のセンサ（６４）および前記ＤＰＦアセンブリ（１８）の下流に配置された第５のセンサ（６４）であり、前記ＤＰＦアセンブリ（１８）の両端間の圧力の変化を測定し、圧力の前記変化を表す第４の信号および第５の信号を発生するように構成される、第４のセンサおよび第５のセンサと、
前記触媒システム（２２）および前記センサ（７０、７２、７６、６４）に通信可能に結合されたコントローラ（５０）であり、前記第１、第２、第３、第４、および第５の信号を受信し、少なくとも前記第１、第２、および第３の信号に基づいて前記触媒アセンブリ（２２）へと流入する前に、前記ガスエンジン（１４）および前記ガスタービンエンジン（１２）の前記排気流の混合物へと注入システムを介して注入する還元剤の量を制御する還元剤注入コマンド（５２）を表す第１の制御信号を発生するようにプログラムされる、コントローラ（５０）と
を備える、排出物削減システム（１０）
を具備する、システム。
【請求項２】
前記コントローラ（５０）が、前記ＤＰＦシステム（１８）および前記触媒システム（２２）の両者の上流に配置された１つまたは複数の追加のセンサから前記ガスタービンエンジン（１２）、前記ガスエンジン（１４）または両者の実際の動作パラメータ（８）を表す追加の信号を受信するようにプログラムされる、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記第１、第２、および第３のセンサ（７０、７２、７６）が、アンモニア、一酸化炭素、亜酸化窒素、またはこれらの任意の組み合わせのレベルを測定するように各々構成される、請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記還元剤が、アンモニア、尿素、またはこれらの組み合わせを含む、請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記コントローラ（５０）が、前記第１の制御信号を発生するためにモデルを利用するように構成される、請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記モデルが、動力学に基づくモデルを含む、請求項５記載のシステム。
【請求項７】
前記モデルが、触媒粒子フィルタ（ＣＰＦ）煤煙エスティメータおよび動力学に基づくモデルを含む、請求項６記載のシステム。
【請求項８】
前記モデルが、ディーゼル酸化触媒動力学モデルを含む、請求項６記載のシステム。
【請求項９】
前記モデルが、アンモニア（ＮＨ3）ストレージエスティメータを用いる選択触媒還元動力学モデルを含む、請求項６記載のシステム。
【請求項１０】
前記ＤＰＦアセンブリ（１８）が、前記触媒システム（２２）と前記ガスエンジン（１４）および前記ガスタービンエンジン（１２）との間に配置される、請求項１記載のシステム。
【請求項１１】
前記第１のセンサ（７０）および前記第２のセンサ（７２）が、それぞれ前記ガスエンジン（１４）および前記ガスタービンエンジン（１２）の下流で前記ＤＰＦアセンブリ（１８）の上流に配置される、請求項１記載のシステム。
【請求項１２】
混合器（１００）が、前記ＤＰＦアセンブリ（１８）の下流で前記触媒システム（２２）の上流に配置される、請求項１記載のシステム。
【請求項１３】
前記１つまたは複数の排出物が、一酸化炭素、窒素酸化物、二酸化窒素、炭化水素、またはこれらの任意の組み合わせを含む、請求項１記載のシステム。
【請求項１４】
ガスタービンエンジン（１２）と、
ガスエンジン（１４）と、
ハイブリッド発電装置（１６）からの排出物を処理するように構成された排出物削減システム（１０）であって、
酸化触媒アセンブリおよび選択触媒還元（ＳＣＲ）触媒アセンブリを備える触媒システム（２２）と、
ガスエンジン（１４）からの排気流から粒子または煤煙を減少させるよう構成されたディーゼル粒子燃料（ＤＰＦ）アセンブリ（１８）と、
前記触媒システム（２２）の上流に配置され、１つまたは複数の排出物を表す第１の信号を発生するために、前記触媒システム（２２）へと流入する前の前記ガスエンジン（１４）の前記排気流の前記１つまたは複数の排出物を測定するように構成された第１のセンサ（７０）と、
前記触媒システム（２２）の上流に配置され、１つまたは複数の排出物を表す第２の信号を発生するために、前記触媒システム（２２）へと流入する前のガスタービンエンジン（１２）の排気流の前記１つまたは複数の排出物を測定するように構成された第２のセンサ（７２）と、
前記触媒システム（２２）の下流に配置され、１つまたは複数の排出物を表す第３の信号を発生するために、前記触媒システム（２２）の排気部の前記１つまたは複数の排出物を測定するように構成された第３のセンサ（７６）と、
前記ＤＰＦアセンブリ（１８）の上流に配置された第４のセンサ（６４）および前記ＤＰＦアセンブリ（１８）の下流に配置された第５のセンサ（６４）であり、前記ＤＰＦアセンブリ（１８）の両端間の圧力の変化を測定し、圧力の前記変化を表す第４の信号および第５の信号を発生するように構成される、第４のセンサおよび第５のセンサと、
前記触媒システム（２２）および前記センサ（７０、７２、７６、６４、６４）に通信可能に結合されたコントローラ（５０）であり、前記第１、第２、第３、第４、および第５の信号を受信し、少なくとも前記第１、第２、および第３の信号に基づいて前記触媒アセンブリ（２２）へと流入する前に、前記ガスエンジン（１４）および前記ガスタービンエンジン（１２）の前記排気流の混合物へと注入システムを介して注入する還元剤の量を制御する還元剤注入コマンド（５２）を表す第１の制御信号を発生するようにプログラムされる、コントローラ（５０）と
を備える、排出物削減システム（１０）と
を具備する、ハイブリッド発電装置（１６）。
【請求項１５】
前記コントローラ（５０）が、前記ＤＰＦシステム（１８）および前記触媒システム（２２）の両者の上流に配置された１つまたは複数の追加のセンサから前記ガスタービンエンジン（１２）、前記ガスエンジン（１４）または両者の実際の動作パラメータ（８）を表す追加の信号を受信するようにプログラムされる、請求項１４記載のハイブリッド発電装置（１６）。
【請求項１６】
前記第１、第２、および第３のセンサ（７０、７２、７６）が、アンモニア、一酸化炭素、亜酸化窒素、またはこれらの任意の組み合わせのレベルを測定するように各々構成される、請求項１４記載のハイブリッド発電装置（１６）。
【請求項１７】
前記還元剤が、アンモニア、尿素、またはこれらの組み合わせを含む、請求項１４記載のハイブリッド発電装置（１６）。
【請求項１８】
前記コントローラ（５０）が、前記第１の制御信号を発生するためにモデルを利用するように構成される、請求項１４記載のハイブリッド発電装置（１６）。
【請求項１９】
前記モデルが、動力学に基づくモデル、直線回帰モデル、またはこれらの任意の組み合わせを含む、請求項１８記載のハイブリッド発電装置（１６）。
【請求項２０】
ガスタービンエンジン（１２）およびガスエンジン（１４）を有するハイブリッド発電装置（１６）を動作させるための方法（８０）であって、
触媒システム（２２）へと流入する前の前記ガスエンジン（１４）の排気流の１つまたは複数の排出物を表す第１の信号を受信するステップと、
前記触媒システム（２２）へと流入する前の前記ガスタービンエンジン（１２）の排気流の１つまたは複数の排出物を表す第１の信号を受信するステップと、
前記触媒システム（２２）の排気部（２６）の１つまたは複数の排出物を表す第３の信号を受信するステップと、
ディーゼル粒子フィルタ（ＤＰＦ）アセンブリ（１８）の両端間の圧力の変化を表す第４の信号および第５の信号を受信するステップと、
前記触媒システム（２２）の上流に注入する還元剤の量を調整するために前記第１の信号、前記第２の信号、前記第３の信号、前記第４の信号、および前記第５の信号に少なくともある程度は基づいて制御信号を発生するステップと、
前記ガスタービン（１２）および前記ガスエンジン（１４）からの前記排気流から排出物削減のレベルを調整するステップと
を含む、方法（８０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排出物削減システムおよびそれを具備するハイブリッド発電装置、ならびに発電装置の動作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド発電装置（例えば、ガスエンジンおよびガスタービンなどの内燃機関の組み合わせを含む）は、様々な資源の組み合わせを利用して電力を発生する。これらの資源は、様々な排出物（例えば、窒素酸化物（ＮＯx）、一酸化炭素（ＣＯ）、アンモニア（ＮＨ3））を発生することがある。ハイブリッド発電装置により発生される排出物のレベルを低減する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１５／０１３５６７９号明細書
【発明の概要】
【０００４】
出願時に特許請求された主題と範囲において同等である、ある種の実施形態を下記に要約する。これらの実施形態は、特許請求した主題の範囲を限定するものではなく、どちらかと言えば、これらの実施形態が主題の可能性のある形態の簡潔な要約を提供することだけを目的としている。実際に、主題は、下記に記述する実施形態に類似するまたは異なる場合がある様々な形態を包含することができる。
【０００５】
第１の実施形態では、システムは、ハイブリッド発電装置からの排出物を処理する排出物削減システムを含む。排出物削減システムは、酸化触媒アセンブリおよび選択触媒還元（ＳＣＲ）触媒アセンブリを有する触媒システムを含む。システムは、ガスエンジンからの排気流から粒子または煤煙を減少させるよう構成されたディーゼル粒子燃料アセンブリ（ＤＰＦ）を含む。システムは、触媒システムの上流に配置され、１つまたは複数の排出物を表す第１の信号を発生するために、触媒システムへと流入する前のガスエンジンの排気流の１つまたは複数の排出物を測定するように構成された第１のセンサを含む。システムは、触媒システムの上流に配置され、１つまたは複数の排出物を表す第２の信号を発生するために、触媒システムへと流入する前のガスタービンエンジンの排気流の１つまたは複数の排出物を測定するように構成された第２のセンサを含む。システムは、触媒システムの下流に配置され、１つまたは複数の排出物を表す第３の信号を発生するために、触媒システムの排気部の１つまたは複数の排出物を測定するように構成された第３のセンサを含む。システムは、ＤＰＦアセンブリの上流に配置された第４のセンサおよびＤＰＦアセンブリの下流に配置された第５のセンサを含み、第４および第５のセンサは、ＤＰＦアセンブリの両端間の圧力の変化を測定するように構成され、圧力の変化を表す第４の信号および第５の信号を発生する。システムは、触媒システムおよびセンサに通信可能に結合されたコントローラを含み、コントローラは、第１、第２、第３、第４、および第５の信号を受信し、少なくとも第１、第２、および第３の信号に基づいて触媒アセンブリへと流入する前に、ガスエンジンおよびガスタービンエンジンの排気流の混合物へと注入システムを介して注入する還元剤の量を制御する還元剤注入コマンドを表す第１の制御信号を発生するようにプログラムされる。
【０００６】
第２の実施形態では、ハイブリッド発電装置は、ガスタービンエンジンと、ガスエンジンとを含む。ハイブリッド発電装置は、酸化触媒アセンブリおよび選択触媒還元（ＳＣＲ）触媒アセンブリを有する触媒システムを伴う排出物削減システムを含む。ハイブリッド発電装置は、ガスエンジンからの排気流から粒子または煤煙を減少させるよう構成されたディーゼル粒子燃料アセンブリを含む。ハイブリッド発電装置は、触媒システムの上流に配置され、１つまたは複数の排出物を表す第１の信号を発生するために、触媒システムへと流入する前のガスエンジンの排気流の１つまたは複数の排出物を測定するように構成された第１のセンサを含む。ハイブリッド発電装置は、触媒システムの上流に配置され、１つまたは複数の排出物を表す第２の信号を発生するために、触媒システムへと流入する前のガスタービンエンジンの排気流の１つまたは複数の排出物を測定するように構成された第２のセンサを含む。ハイブリッド発電装置は、触媒システムの下流に配置され、１つまたは複数の排出物を表す第３の信号を発生するために、触媒システムの排気部の１つまたは複数の排出物を測定するように構成された第３のセンサを含む。ハイブリッド発電装置は、ＤＰＦアセンブリの上流に配置された第４のセンサおよびＤＰＦアセンブリの下流に配置された第５のセンサを含み、第４および第５のセンサは、ＤＰＦアセンブリの両端間の圧力の変化を測定するように構成され、圧力の変化を表す第４の信号および第５の信号を発生する。ハイブリッド発電装置は、触媒システムおよびセンサに通信可能に結合されたコントローラを含み、コントローラは、第１、第２、第３、第４、および第５の信号を受信し、少なくとも第１、第２、および第３の信号に基づいて触媒アセンブリへと流入する前に、ガスエンジンおよびガスタービンエンジンの排気流の混合物へと注入システムを介して注入する還元剤の量を制御する還元剤注入コマンドを表す第１の制御信号を発生するようにプログラムされる。
【０００７】
第３の実施形態では、ガスタービンエンジンおよびガスエンジンを有するハイブリッド発電装置を動作させるための方法は、触媒システムへと流入する前のガスエンジンの排気流の１つまたは複数の排出物を表す第１の信号を受信するステップを含む。方法は、触媒システムへと流入する前のガスタービンエンジンの排気流の１つまたは複数の排出物を表す第２の信号を受信するステップを含む。方法は、触媒システムの排気部の１つまたは複数の排出物を表す第３の信号を受信するステップを含む。方法は、ディーゼル粒子フィルタ（ＤＰＦ）アセンブリの両端間の圧力の変化を表す第４の信号および第５の信号を受信するステップを含む。方法は、触媒システムの上流に注入される還元剤の量を調整するために、第１の信号、第２の信号、第３の信号、第４の信号、および第５の信号に少なくともある程度は基づいて制御信号を発生するステップを含む。方法は、ガスタービンおよびガスエンジンからの排気流から排出物削減のレベルを調整するステップを含む。
【０００８】
本主題のこれらのおよびその他の特徴、態様および利点は、添付の図面を参照して下記の詳細な説明を読めば、より良く理解されるであろう。図面では、類似の参照符号は、図面全体を通して類似の要素を表している。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ハイブリッド発電装置のエンジンに結合された排気処理（例えば、後処理）システムの実施形態の模式図である。
【図２】コントローラ（例えば、電子制御ユニット（ＥＣＵ））の実施形態のブロック図である。
【図３】図１の触媒アセンブリの上流に、注入コマンドを介して注入される還元剤の量を制御するコントローラの機能動作の模式図である。
【図４】触媒アセンブリの上流の排気へと注入される還元剤の量を制御するためコンピュータに実装された方法の実施形態のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本主題の１つまたは複数の具体的な実施形態を下記に説明する。これらの実施形態の簡潔な説明を与えることを目指して、実際の実装形態のすべての特徴を明細書中では記述しない場合がある。任意のこのような実際の実装形態の開発において、いずれかのエンジニアリングプロジェクトまたは設計プロジェクトにおけるように、システムに関係する制約およびビジネスに関係する制約に伴うコンプライアンスなどの、実装形態ごとに変わることがある開発者に特有なゴールを達成するために、数多くの実装形態に特有な判断を行わなければならないことを認識すべきである。その上、このような開発の試みは、複雑でありかつ長時間を必要とするはずであるが、それにもかかわらず、この開示の恩恵を受ける当業者にとっては設計、製作、および製造の日常的な業務であるはずであることを、認識すべきである。
【００１１】
本主題の様々な実施形態の要素を導入するときに、「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、および「ｓａｉｄ」という冠詞は、要素の１つまたは複数があることを意味するものとする。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語は、包括的であり、列挙した要素の他にさらなる要素があり得ることを意味するものとする。
【００１２】
本開示は、ガスタービンエンジン、レシプロエンジン、ガスエンジンからの排気流などの、ハイブリッド発電装置から放出されるエンジン排気流から排出物を減少させるため後処理システム（例えば、酸化触媒、選択触媒還元（ＳＣＲ））を利用するシステムおよび方法に向けられている。希薄燃焼ガスエンジンは、タービンエンジンに比較してより多くの煤煙または粒子状物質排出物を放出することがある。したがって、希薄燃焼ガスエンジン排気が触媒アセンブリ（例えば、酸化触媒、ＳＣＲ触媒）の上流でタービン排気と混合する前に、希薄燃焼ガスエンジンの排気を再生処理する必要がある。希薄燃焼ガスエンジンからの排気を、受動的に再生することができる。特に、本開示の実施形態は、１つまたは複数のセンサが発生する信号に基づいて触媒アセンブリの上流に還元剤（例えば、尿素、アンモニア）の所望の量を注入するためにコントローラを利用する。コントローラは、後処理システムから（例えば、第１のセンサ、第２のセンサ、第３のセンサ、第４のセンサ、第５のセンサ）信号を受信して、排気流の混合物へと注入すべき還元剤の所望の量を決定する。例えば、コントローラは、ディーゼル粒子フィルタ（ＤＰＦ）システムの両端間の圧力変化を表す信号、（例えば、ガスエンジンの下流の）１つまたは複数のエンジン出力センサ、（例えば、ガスタービンエンジンの下流の）１つまたは複数のガスタービンエンジン出力センサ、エンジンの動作条件、触媒アセンブリの下流に配置された１つまたは複数の後処理センサを使用することができる。排気流は、ガスエンジン排気がＤＰＦシステムで処理され、粒子状物質および煤煙を減少させた後で混合される混合排気流（例えば、タービンエンジンおよびガスエンジンからの排気）を含むことができる。ガスエンジンおよびガスタービンエンジンの排気流の混合物へと（例えば、注入システムを介して）注入される還元剤の量を制御する注入コマンドに対応する第１の制御信号を発生するために、コントローラを使用することができる。
【００１３】
ここで図に転じて、図１は、ハイブリッド発電装置１６のエンジン１２、１４に結合された排気処理（例えば、後処理）システム１０の実施形態の模式図である。下記に詳細に説明するように、開示した排気処理システム１０は、触媒アセンブリ２２（例えば、酸化触媒、ＳＣＲ触媒）へと流入する排気流２０の排出物を減少させるディーゼル粒子フィルタ（ＤＰＦ）システム１８を含む。希薄燃焼ガスエンジン１４は、ガスタービンエンジン１２と比較してより多くの煤煙または粒子状物質排出物を放出することがある。したがって、ガスエンジン１４排気が触媒アセンブリ２２の上流でガスタービンエンジン１２排気と混合する前に、希薄燃焼ガスエンジン１４の排気を再生処理する必要があり得る。希薄燃焼ガスエンジン１４からの排気を、（例えば、窒素酸化物（ＮＯ2）が煤煙と反応して窒素酸化物（ＮＯ）を形成することを可能にすることによって）受動的に再生処理することができる。動作中に、エンジン（例えば、ガスタービンエンジン１２、ガスエンジン１４）は、エンジン１２、１４の構成部品（例えば、１つまたは複数のピストンまたはタービン）に駆動力を与えるために使用される燃焼ガスを生成する。燃焼ガスは、その後、多種多様な排出物（例えば、ＮＯx、一酸化炭素（ＣＯ）、アンモニア（ＮＨ3）、等）を含む排気ガス２０としてエンジン１２、１４を出る。排気処理システム１０は、これらの排出物を処理して、より優しい排出物（窒素（Ｎ2）、二酸化炭素（ＣＯ2）、水、等）を生成する。図のように、排気処理システム１０は、触媒アセンブリ２２などの触媒コンバータまたは触媒アセンブリを含む。触媒アセンブリ２２を含む実施形態では、エンジン１２、１４を、希薄燃焼エンジンとして動作させることができ、触媒アセンブリ２２を介して還元または他の処理を必要とするＮＯx排出物を生成する。
【００１４】
触媒アセンブリ２２は、その触媒活性を介して、複数の反応を介してＮＯxを還元する。例えば、ガス状還元剤（例えば、尿素）を介してＮＯxを還元することができ、Ｎ2、ＣＯ2、およびＨ2Ｏを生成し、そして無水アンモニアまたはアンモニア水を介してＮＯxを還元することができ、Ｎ2およびＨ2Ｏを生成する。いくつかの二次反応が、無水アンモニアまたはアンモニア水で生じることがあり、アンモニア硫酸塩およびアンモニア水素硫酸塩を結果として生じる。触媒アセンブリ２２は、ハイブリッド発電装置１６から排気流２０を受ける吸気部２４を含む。触媒アセンブリ２２は、触媒排気部２６を介して後処理流体２８を放出するための排気部２６を含む。流体コンジット３０は、ＤＰＦシステム１８を触媒アセンブリ２２に流体結合することができる。流体コンジット３０は、ガスタービンエンジン１２およびガスエンジン１４からの排気流２０をＤＰＦシステム１８にやはり流体結合することができる。他の機器（例えば、混合器１００または他の動作機器）が、エンジン１２、１４とＤＰＦシステム１８および／または触媒アセンブリ２２との間に存在してもよく、排気流２０を受ける触媒アセンブリ２２を用意する。混合器１００は、ガスタービン１２排気とガスエンジン１４排気とを混合することができ、混合排気流５８を形成する。混合排気流５８およびガスタービン１２排気は、ハイブリッド発電装置１６によって生成された排出物（例えば、ＮＯx、ＣＯ、ＮＨ3）を還元する触媒アセンブリ２２に入ることができる。
【００１５】
ＤＰＦシステム１８は、ガスエンジン１４の排気２０からディーゼル粒子状物質または煤煙を除去することができる。ＤＰＦシステム１８は、ガスエンジン１４が動作しているときに、連続的に排気流２０をフィルタすることができる。また、ＤＰＦシステム１８は、粒子状物質に加えて他のエンジン排出物（例えば、ＣＯ、ＨＣ）を減少させるように働くことができる。ＤＰＦシステム１８は、透過性チャネルなどのフィルタ機器または他の類似の機器を含み、触媒アセンブリ２２に入ることに先立ってＤＰＦシステム１８において排気流２０の粒子状物質を減少させる（例えば、トラップする）。
【００１６】
ガスタービンエンジン１２は、ヘビーデューティのガスタービンエンジン、エアロデリバティブ（ａｅｒｏｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）ガスタービン、蒸気タービン、または他のタービンエンジンを含むことができる。ガスエンジン１４は、レシプロエンジン（例えば、２行程エンジン、４行程エンジン、６行程エンジンなどの多行程エンジン）などの内燃機関を含むことができる。エンジン１２、１４は、多種多様な燃料（例えば、天然ガス、ディーゼル、合成ガス、ガソリン、等）で動作することができる。ガスタービンエンジン１２を、エンジン１２の動作を制御しモニタするエンジン制御ユニット（例えば、コントローラ）３４に結合することができる。コントローラ３４は、処理回路（例えば、プロセッサ３６）およびメモリ回路（例えば、メモリ３８）を含む。プロセッサ３６は、エンジン１２の動作を実行する命令を実行することができる。ガスエンジン１４を、エンジン１４の動作を制御しモニタするエンジン制御ユニット（例えば、コントローラ）４０に結合することができる。コントローラ４０は、処理回路（例えば、プロセッサ４２）およびメモリ回路（例えば、メモリ４４）を含む。プロセッサ４２は、ガスエンジン１４の動作を実行する命令を実行することができる。様々なエンジン１２、１４からの排気流２０は、様々な温度および流量で排出される様々な排出物（例えば、ＮＯx、炭化水素、ＮＨ3）を含む。他のエンジン動作パラメータ８（例えば、エンジン速度、エンジン負荷、燃料品質）を、コントローラ５０によってやはりモニタすることができる。
【００１７】
様々なセンサ４６が後処理システム１０の全体にわたって配置される。センサ４６は、コントローラ５０に結合されている後処理システム１０の様々な動作条件を測定する。例えば、第１のセンサを、触媒アセンブリの上流に配置することができ、触媒アセンブリに流入する前のガスエンジンの排気流の１つまたは複数の排出物を表す第１の信号を発生することができる。第２のセンサを、触媒アセンブリの上流に配置することができ、触媒アセンブリへと流入する前のガスタービンの排気流の１つまたは複数の排出物を表す第２の信号を発生することができる。第３のセンサを、触媒アセンブリの下流に配置することができ、触媒アセンブリの排気部を表す第３の信号を発生することができる。下記に詳細に説明するように、コントローラ５０は、還元剤（例えば、尿素、アンモニア）注入コマンド５２を発生するモデル（例えば、動力学的モデル）を使用する。センサ４６のうちのいくつかは、排出物レベル、温度、圧力変化、濃度、等を測定することができる。
【００１８】
コントローラ５０は、後処理システム１０の全体にわたり配置されたセンサ４６から入力を受信し、制御信号６０を発生する。制御信号６０は、還元剤（例えば、尿素、アンモニア）注入コマンド５２を出力する。図示した実施形態では、コントローラ５０は、ＤＰＦシステム１８の上流６６および下流６８に配置された複数の圧力センサ６４から信号を受信する。圧力センサ６４（例えば、第４のセンサ、第５のセンサ）は、ＤＰＦアセンブリの両端間の圧力の変化を測定することができ、第４の信号および第５の信号を発生する。コントローラ５０は、一部は（例えば、ＤＰＦシステム１８の両端間の圧力変化を示す）第４の信号および第５の信号を利用することができ、排気流の混合物へと注入すべき還元剤の量を制御する還元剤注入コマンドを表す第１の制御信号を発生する。コントローラ５０は、１つまたは複数のエンジン出力センサ７０（例えば、ガスエンジン１４の下流６６に配置されたセンサ）から信号を受信することができる。エンジン出力センサ７０は、ガスエンジン１４排出物を表す信号を発生することができる。コントローラ５０は、１つまたは複数のエンジン出力センサ７２（例えば、ガスタービンエンジン１２の下流６６に配置されたセンサ）から信号を受信することができる。エンジン出力センサ７２は、ガスタービンエンジン１２排出物を表す信号を発生することができる。コントローラ５０は、コントローラ５０に通信可能に結合された制御回線７４を介してガスエンジン１４の動作条件８（例えば、燃料品質、等）を表す信号を受信することができる。コントローラ５０は、また、触媒アセンブリ２２の下流６６に配置された１つまたは複数の後処理センサ７６から信号を受信することができる。後処理センサ７６は、触媒排気部の排出物を表す信号を発生することができる。コントローラ５０は、センサ４６から受信した信号を利用して、還元剤注入コマンド５２を介して触媒アセンブリ２２の上流に導入（例えば、注入システムを介して注入）すべき還元剤の量を制御する制御信号６０を出力する。還元剤の量は、（例えば、ＮＯx変換の所望のレベルが達成される）排出物削減の所望のレベルに少なくともある程度は依存する。
【００１９】
図２は、コントローラ５０の実施形態のブロック図である。上に説明したように、コントローラ５０は、一般に、センサ４６が発生した信号のうちの１つまたは複数に少なくともある程度は基づいて制御信号６０を出力する。上に説明したように、コントローラ５０が受信する信号は、ＤＰＦシステム１８の両端間の圧力変化、１つまたは複数のエンジン出力センサ７０（例えば、ガスエンジン１４の下流６６に配置されたセンサ）が受信した信号、１つまたは複数のエンジン出力センサ７２（例えば、ガスタービンエンジン１２の下流６６に配置されたセンサ）が発生した信号、動作条件８を表す信号、および触媒アセンブリ２２の下流６６に配置された１つまたは複数の後処理センサ７６が発生した信号を表すことができる。コントローラ５０は、センサ４６から受信した信号を使用して、還元剤注入コマンド５２を介して触媒アセンブリ２２の上流に、注入システムを介して注入すべき還元剤の量を制御する制御信号６０を出力する。
【００２０】
コントローラ５０は、機械可読媒体（例えば、メモリ５４）に記憶され、プロセッサ（例えば、プロセッサ６２）により使用される非一時的なコードまたは命令を含み、本明細書において開示する技術を実施する。メモリ５４は、様々な表ならびにモデル（例えば、ハイブリッド発電装置１６、ＤＰＦシステム１８、およびハイブリッド発電装置１６の各エンジン１２、１４の様々な態様を表すおよび／またはシミュレートするソフトウェアモデル）を記憶することができる。ある種の実施形態では、メモリ５４は、コントローラ５０から完全にまたは部分的に取り外し可能であってもよい。コントローラ５０は、エンジン入力を含むセンサからの１つまたは複数の入力信号（入力1．．．入力n）およびハイブリッド発電装置１６の他の構成部品（例えば、ユーザインターフェース）からの入力信号を受信し、１つまたは複数の出力信号（出力1．．．出力n）を出力する。様々な入力信号は、エンジン出力（例えば、温度、流量）、排出物濃度（例えば、ＮＨ3濃度）、ＰＤＦシステムの両端間の圧力低下、またはハイブリッド発電装置１６の他の動作条件を含むことができる。出力信号は、還元剤注入コマンド５２（例えば、制御信号６０）を含むことができ、触媒アセンブリ２２へ入る前の排気流２０へ注入する還元剤の量またはシステムへの別の調節事項を調節する。コントローラ５０は、１つまたは複数のモデル（例えば、プロセッサによって実行可能なソフトウェアに基づくモデル）を利用することができる。例えば、モデルは、回帰分析モデルなどの統計モデルを含むことができる。ある誤差範囲内で将来の動向をモデル化することが可能な機能を見出すために、回帰解析を使用することができる。変数間の関係を見出すために、関連付け技法を使用することができる。また、モデルで利用されるデータは、履歴データ、経験的データ、知識に基づくデータ、等を含むことができる。
【００２１】
図３は、図１の触媒アセンブリ２２の上流に注入コマンド５２を介して注入される還元剤の量を制御するコントローラ５０の機能動作の模式図である。ＤＰＦシステム１８の下流６６および上流６８に配置されそしてコントローラ５０で利用される圧力センサ６４を介して、ＤＰＦシステム１８の両端間の圧力差を測定する。図のように、コントローラ５０は、１つまたは複数のエンジン出力センサ７０（例えば、ガスエンジン１４の下流６６に配置されたセンサ）および１つまたは複数のエンジン出力センサ７２（例えば、ガスタービンエンジン１２の下流６６に配置されたセンサ）から、エンジン１２、１４からの排気流の排出物レベルを表す信号を受信することができる。コントローラ５０は、エンジンパラメータ８を表す測定値をやはり受信することができる。コントローラ５０は、センサ（例えば、センサ６４、７０、７２、７６）から受信した信号を使用して、還元剤注入コマンド５２を介して触媒アセンブリ２２の上流で排気流へと（例えば、注入システムを介して）注入すべき還元剤の量を制御する制御信号６０を出力する。例示的な実施形態では、コントローラ５０は、動力学に基づくモデルを使用することができて、触媒アセンブリ２２の上流に注入することができる還元剤の量を決定する。
【００２２】
触媒アセンブリ２２の上流に注入する還元剤（例えば、尿素、アンモニア）の量を、コントローラ５０が出力する制御信号６０（例えば、注入コマンド５２）により制御する。コントローラ５０が触媒アセンブリ２２の上流に注入させる還元剤（例えば、尿素、アンモニア）の量は、放出物（例えば、ＮＯx、ＣＯ、ＮＨ3）削減の所望のレベルにある程度は基づく。動作中の任意の時点で、オペレータは、本明細書において説明するように、コントローラ５０の自動制御シーケンスを中断することができ、ＤＰＦシステム１８、触媒アセンブリ２２、ガスタービンエンジン１２および／またはガスエンジン１４の動作パラメータを手動で変更して、還元剤注入コマンド５２を介して触媒アセンブリ２２の上流に注入する還元剤の量に影響を与える。
【００２３】
図４は、触媒アセンブリ２２の上流の排気流に注入する還元剤の量を制御するためコンピュータで実施される方法８０の実施形態のフローチャートである。方法８０のすべてのステップまたはいくつかのステップを、コントローラ５０により実行することができる（例えば、プロセッサ６２を利用して、プログラムを実行し、メモリ５４に記憶されたデータにアクセスする）。方法８０は、エンジンから実際の動作パラメータを受信するステップ（ブロック８２）をさらに含む。方法８０は、触媒アセンブリの上流のガスエンジン１４排気の排気部の排出物（ブロック８４）および触媒アセンブリの上流のガスタービンエンジン１２排気の排気部の排出物（ブロック８６）に対応する信号を受信するステップを含むことができる。方法８０は、後処理出力に対応する信号を受信するステップ（ブロック８８）を含むことができる。方法８０は、ＤＰＦシステムの両端間の圧力低下を表す信号を受信するステップ（ブロック９０）を含むことができる。方法８０は、動力学に基づくモデルを使用することによって触媒アセンブリに入る排気流の所望の排出物削減レベルを決定するためにコントローラ５０を使用するステップ（ブロック９２）を含む。方法８０は、ＳＣＲ触媒アセンブリに入る排気流が排出物の所望の削減を結果としてもたらすように還元剤の量を注入する制御アクションを出力するための所望の温度およびモデルを使用するステップ（ブロック９４）を含む。
【００２４】
主題の技術的効果は、排出物を削減するために還元剤のある量を触媒アセンブリの上流に注入させるようにコントローラを使用することを含む。排気流へと注入する還元剤レベルを制御することは、ＮＯx変換のレベルが所望の変換レベルを実現するように制御することを可能にする。触媒アセンブリへと流入する前の排気流へと注入する所望の還元剤注入量に対応する制御信号を発生するために、コントローラを使用することができる。排気流は、ガスエンジン排気をＤＰＦシステムで処理して粒子状物質および煤煙を減少させた後で混合される混合排気流（例えば、タービンエンジンおよびガスエンジンからの排気）を含むことができる。コントローラは、様々な信号を使用して、還元剤注入コマンドを発生する。信号は、ＤＰＦシステムの両端間の圧力低下、（例えば、ガスエンジンの下流の）１つまたは複数のエンジン出力センサによって測定された排出物レベル、（例えば、ガスタービンエンジンの下流の）１つまたは複数のガスタービンエンジン出力センサによって測定された排出物レベル、エンジンの動作条件、ＳＣＲ触媒アセンブリの下流に配置された１つまたは複数の後処理センサによって測定された排出物レベルを表す信号を含むことができる。
【００２５】
この明細書は、最良の形態を含む主題を開示するため、ならびにいかなる当業者でも、任意の装置またはシステムを作成することおよび使用すること、および任意の組み込んだ方法を実行することを含む主題を実行することをやはり可能にするために例を使用する。主題の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者なら思い付く別の例を含むことができる。このような別の例が特許請求の範囲の文面から逸脱しない構造的要素を有する場合、またはこのような別の例が特許請求の範囲の文面とは実質的でない差異しか有さない等価な構造的要素を含む場合には、このような別の例は、特許請求の範囲の範囲内であるものとする。
【符号の説明】
【００２６】
８  動作パラメータ
１０  排気処理（後処理）システム
１２  ガスタービンエンジン
１４  希薄燃焼ガスエンジン
１６  ハイブリッド発電装置
１８  ディーゼル粒子フィルタ（ＤＰＦ）システム
２０  排気ガス
２２  触媒アセンブリ
２４  吸気部
２６  触媒排気部
２８  後処理流体
３０  流体コンジット
３４  エンジン制御ユニット
３６  プロセッサ
３８  メモリ
４２  プロセッサ
４４  メモリ
４６  センサ
５０  コントローラ
５２  還元剤注入コマンド
５４  メモリ
５８  混合排気流
６０  制御信号
６２  プロセッサ
６４  圧力センサ
６６  エンジンの下流、ＤＰＦシステムの上流
６８  ＤＰＦシステムの下流
７０  エンジン出力センサ
７２  エンジン出力センサ
７４  制御回線
７６  後処理センサ
１００  混合器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
2017115883000001.pdf