Author: Alexander S' Rodriguez Wilson

1
Author Alexander S. Rodriguez Wilson
Host Supervisor Dipl.-Ing. O. Herrmann
Bath Assessor Dr. G. Hawley
Project Overview and Background The US emissions
legislation requires a transient test for
engines. Steady-state testing is more economical
and enables a better assessment of engine
hardware changes. As the correlation between both
testing methods is limited, a means of
associating data from the two would help to
reduce transient testing times and costs. For
this purpose, a MATLAB-SIMULINK program was
developed, capable of simulating transient
testing based only on steady-state data.
Projektbeschreibung und Hintergrund Die
US-Emissiongesetzgebung benötigt ein transientes
Testverfahren. Stationären Testverfahren sind
wirtschaftlicher und ermöglichen eine bessere
Einschätzung von Hardwarevariationen. Da die
Ergebnisse von beiden Testmethoden nur begrenzt
vergleichbar sind, würde eine Korrelationsmethode
zwischen den Beiden transienten Prüfzeiten und
Kosten verringern. Zu diesem Zweck wurde ein
MATLAB-SIMULINK Programm für die Simulation des
Transient-Tests entwickelt, das nur auf
stationaren Daten basiert ist.
Figure 1 Mack Vision

Figure 2 Mack I-E7 E-Tech
Simulation Program The MATLAB program produces
values of emissions based on an interpolation
method, which takes place between engine data
maps (figure 4). The dynamic system is simulated
and analysed with the use of a SIMULINK model.
The program requires values of engine speed, load
and BOI (figure 3) as inputs and produces results
as a progression over time (figure 6) or as
integrated values. One of the basic program
structures is presented in figure 5.
Simulationsprogramm Das MATLAB-Programm
produziert Werte der Emissionen durch eine
Interpolationsmethode, die zwischen
Motorendatenkennfeldern stattfindet (Abbildung
4). Das dynamische System wird mit einem
SIMULINK-Modell simuliert und analysiert. Das
Programm benötigt Werte der Motordrehzahl, der
Last und des BOI (Abbildung 3) als Eingabe und
produziert Ergebnisse als zeitliche Verläufe oder
als integrierte Werte. Eine der verwendeten
Programmstrukturen ist in Abbildung 5
dargestellt.
Figure 5 Program Structure I / Programmstruktur I
Simulation and Testing Results The results
obtained for NOx emissions are presented in
figure X. The simulated results (blue) compare
well with the real test results (red). Results
for other emissions obtained with the program
also showed good accuracy. Some discrepancies
were observed due to the different operating
conditions which are present during transient or
steady-state testing (i.e. different
temperatures, fuel and air consumption, etc.).
Simulations- und Versuchsergebnisse Die
NOx-Emissionsergebnisse sind in Abbildung 6
dargestellt. Die simulierten Daten (blau) zeigen
eine gute Übereinstimmung mit den realen
Testergebnissen (rot). Daten für andere
Emissionen, die mit dem Programm berechnet wurden
zeigten auch eine gute Genauigkeit. Diskrepanzen
lagen an den unterschiedlichen Betriebsbedingungen
, die während des Transient- oder Stationärtests
vorhanden sind (d.h. unterschiedliche
Temperaturen, Krafstoff- und Luftverbrauch, etc.).
Conclusions and Further Work The developed
MATLAB-SIMULINK program is capable of simulating
transient test results of an engine based on
steady-state data. The program enabled the
assessment of different replacement tests and
also proved to be an effective calibration tool
when experimenting with new engine BOI maps. As a
further step, thorough steady-state testing on
the engine to obtain more complete data maps
would improve the accuracy of the program.
Zusammenfassung und Ausblick Das entwickelte
MATLAB-SIMULINK Programm ist zum Simulieren der
Transient-Testergebnisse eines Motors fähig. Das
Programm ermöglichte die Einschätzung
verschiedener Ersatztests und wurde auch als
Kalibrierungstool beim Experimentieren von neuen
Spritzbeginnkennfeldern verwendet. Als weiterer
Schritt würden vollständige Stationärtests des
Motors zum Erreichen kompletteren Datenkennfelder
die Genauigkeit des Programms verbessern.
Figure 6 Results and US Transient Cycle /
Ergebnisse