Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Modelling Pressure in the Exhaust After Treatment Dosing System: Design and Tolerance Analysis of a State Space Model
Luleå University of Technology, Department of Engineering Sciences and Mathematics.
2018 (English)Independent thesis Advanced level (professional degree), 300 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

In order to correctly dose the requested amount of diesel exhaust fluid in to the exhaust aftertreatment system the pressure inside the dosing unit is needed. For a system with more dosing units than pressure sensors there exists a need to estimate the pressure in the unknown positions. One way of calculating the pressure is through a plant model. Part of this thesis project was to derive the equations needed and to assemble them as a state space model. This plant model is then modified to accept a pressure sensor at three different positions. The parameter values for the state space model was estimated by a hypothesis that the pressure differential is only a function of the pressure in the system. The sonic speed for the hose and dosing units was calculated in this way. The sonic speed value for the pump was calculated by subtracting the wave time through the hoses and dosing units from the total wave time but yielded non-physical results. The model was discretized at different sampling frequency's to investigate if the model would be more accurate at higher sampling frequency's. This was the case but the improvement was minimal. A sensitivity analysis was preformed to quantify how sensitive the model is to parameter errors. It was shown that the model wasn't very sensitive to this kind of error. The next step was to preform a tolerance analysis to check how sensitive the model is to sensor gain errors. The results showed that the model was moderately affected. When adding together the effects from both parameter and sensor gain errors it's observed that if one sensor is to be used in a double dosing module setup it should be placed in one of the dosing units. The results show a slight improvement in the accuracy of the model if it's placed in the upstream dosing unit compared to the downstream. If two pressure sensors is to be used they should be placed in the dosing units, since the model has larger error than the sensors.

Abstract [sv]

För att dosera korrekt efterfrågad mängd dieselavgasvätska in till avgas- efterbehandlingssystemet så behövs trycket i doserenheten. För ett system med fler doserenheter än trycksensorer så finns det ett behov att estimera trycket i de enheter där trycket inte mäts. Ett sätt att beräkna trycket är via en matematisk modell av systemet. En sådan modell kallas för plant modell inom området reglerteknik. En del av detta examensarbete består av härledningar av ekvationer som behövs till denna. Efter framtagandet av modellen så modifieras den till att acceptera en trycksensor på tre olika ställen som en extra input. Parametrarna till modellen estimeras med ansatsen att tryckderivatan enbart är beroende på trycket i systemet. Ljudhastigheten för slangen samt doserenheterna beräknas på detta sätt. Ljudhastigheten för pumpen räknas ut genom att subtrahera vågens tid genom slangar och doserenheter från den totala tiden men detta visade sig ge ett ofysikaliskt resultat. Modellen diskretiserades med olika insamlingsfrekvenser för att undersöka modellens noggrannhet vid olika frekvenser. Viss skillnad observerades men skillnaden var minimal. En känslighetsanalys utfördes för att kvantifiera hur känslig modellen är mot parameterfel. Det visades att modellen bara var försumbart påverkad av de pålagda felen. En toleransanalys gjordes för att undersöka hur känslig modellen är för sensorfel. Resultaten visade att modellen hade viss känslighet för detta. Sammanställningen av effekterna från både parameter- och sensorfel visar att om det endast är en trycksensor som skall användas så skall denna placeras i någon av doserenheterna. Det blir en liten förbättring i noggrannheten om denna placeras i den övre doserenheten. Om två trycksensorer skall användas så skall dessa placeras i doserenheterna eftersom att noggrannheten i sensorerna är bättre än noggrannheten i modellen.

Place, publisher, year, edition, pages
2018.
Keywords [en]
state space, plant model, tolerance, sensitivity, simulink, Matlab, sonic speed, fluid mechanics
National Category
Applied Mechanics
Identifiers
URN: urn:nbn:se:ltu:diva-71909OAI: oai:DiVA.org:ltu-71909DiVA, id: diva2:1268473
External cooperation
Scania CV
Subject / course
Student thesis, at least 30 credits
Educational program
Mechanical Engineering, master's level
Presentation
2018-05-22, Luleå, 08:15 (English)
Supervisors
Examiners
Note

NDA påskriven

Available from: 2018-12-10 Created: 2018-12-06 Last updated: 2018-12-10Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text in DiVA

Search in DiVA

By author/editor
Holmgren, Marcus
By organisation
Department of Engineering Sciences and Mathematics
Applied Mechanics

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 20 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf