Modelling and Observation of Exhaust Gas Concentrations for Diesel Engine Control

Abstract

A mis abuelos Manolo y Feli, a Mikel, Ama y Aita.Shine on you crazy diamond.g Resumen. La presente Tesis Doctoral estudia la observación en tiempo real de la concentración en el colector de escape de losóxidos de nitrógeno (NO x ) y del dosado (λ ¡1 ) en motores diesel sobrealimentados. Para ello se fusionan dos fuentes de información diferentes:• Sensores capaces de proporcionar una medida de dichas variables, y• modelos orientados a control que estiman estas variables a partir de otras medidas del motor.El trabajo parte de la evaluación de la precisión de los sensores, realizada mediante la comparación de su medida con la proporcionada por equipos analíticos de alta precisión, que son usados como estándares de calibración estática. También se desarrollan en la Tesis métodos para la calibración de la dinámica del sensor; dichos métodos permiten identificar un modelo de comportamiento del sensor y revelar su velocidad de respuesta y retraso asociados. En general, estos sensores demuestran ser precisos pero relativamente lentos.Por otra parte, se proponen modelos para la estimación de NO x y λ ¡1 . Estos métodos, basados en relaciones físicas, tablas de parámetros y una serie de correcciones, emplean las medidas proporcionadas por otros sensores con el fin de proporcionar una estimación de las variables de interés. Los modelos permiten una estimación muy rápida capaz de reproducir las características dinámicas, pero resultan afectados por efectos de deriva que comprometen su precisión.Con el fin de aprovechar las características dinámicas del modelo y mantener la precisión en estado estacionario del sensor, se proponen técnicas de fusión de la información basadas en la aplicación de filtros de Kalman (KF). En primer lugar, se diseña un KF capaz de combinar ambas fuentes de información y corregir en tiempo real el sesgo entre las dos señales. Posteriormente, se estudia la adaptación en tiempo real de los parámetros del modelo con el fin de corregir de forma automática los problemas de deriva asociados al uso de modelos.Todos los métodos y procedimientos desarrollados a lo largo de la presente Tesis Doctoral se han aplicado de forma experimental a la estimación de NO x y λ ¡1 . De forma adicional, la Tesis Doctoral desarrolla aspectos relativos a la transferencia de estos métodos a los motores diesel de serie. • Sensors que proporcionen una mesura de les variables, i• models orientats a control basats en variables més directes del motor.El treball desenvolupat parteix d'estudis per avaluar la precisió dels sensors. Aquests estudis tracten de comparar la mesura dels sensors amb la proporcionada per equips analítics d'alta precisió, equips utilitzats com estàndards de calibratge estàtic. A partir del calibratge estàtic es desenvolupen diversos mètodes per el calibratge dinàmic dels sensors, aquests mètodes permeten identificar un model de comportament del sensor, simulant la seva velocitat de resposta.En general, els sensors demostren ser precisos però relativament lents. Per millorar els temps de resposta de les mes...

Improving CO2 emission assessment of diesel-based powertrains in dynamic driving cycles by data fusion techniques

“…Taking into account that the ECU-based estimation contains the high-frequency information of the actual CO 2 emissions but has some drift, the analyser signal (slow but accurate in steady state) can be used to compensate this drift as proposed in Blanco-Rodriguez 16 for the NO x emissions and λ estimation. In particular, the proposed method is based on observing the bias θ between the measurement y and the estimation u , considering the measurement dynamics.…”

“…The general assumption that exhaust gas sensors follow a first-order response 16 leads in the case at hand to…”

“…A complete review on observation techniques for exhaust gas concentrations can be found in Blanco-Rodriguez. 16 Previous works are motivated to provide real-time estimations of the required variables for control purposes. They, therefore, have a strong focus on the real-time applicability and computation burden of the methods.…”

Assessment of improvement of ecological safety of power plants by arranging the system of pollutant neutralization

“…The problem on making PICE in PP environmentally safe is tackled in a large number of fundamental scientific studies [1][2][3][4][5][6][7], which testifies to its relevance. The latter is proved by the information in analytical reviews based on the results of annual congresses of the Society of Automotive Engineers (SAE) [8][9][10].…”

Development of an Activity-based Windowing Approach to Evaluate Real-World NOx Emissions from Modern Medium and Heavy-Duty Diesel Trucks

“…This can be addressed by the development of a miniature sensor-based platform that is capable of being instrumented in the vehicle to collect and quantify emissions rates associated with driving performance over a long period of time. Current on-board Zr-O2 NOx sensors are compact, comprise of reduced warmup time, and demonstrate improved accuracy(Blanco-Rodriguez, 2013;Hofmann et al, 2004). Utilization of tailpipe NOx sensor in conjunction with an ECU data logger can potentially serve as a complementing or alternative cost-effective medium to monitor real-world NOx emissions rates.…”