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Euro VIに対応したトラック用エミッションコントローラの最適化

大型トラックメーカーは、排出ガス規制 Euro VI に準拠したパワートレイン・システムを開発するために、残された時間はわずかでした。TNOは、設計最適化およびプロセス統合ソフトウェアOptimusと、実績ある排気後処理モデリング用ソリューションSIMCATを組み合わせて使用しました。Optimusとの組み合わせにより、SIMCATシミュレーションの自動化に成功し、最適な排出ガス制御装置の設計につなげることができました。その結果 その結果、エンジンと触媒の性能に影響を与え、燃料消費を最小限に抑え、NOxの排出を削減することができました。

ダイナミックなトラック排出量管理

大型トラック・バスのEuro Ⅵ規格は、新型トラック・バスの窒素酸化物(NOx)排出量をさらに削減することを目的としています。この厳しい排出ガス規制は、パワートレインの型式承認とトラックの稼働中の適合性を取得するための規制試験の実施要件を規定しており、短期間での開発が要求されました。
TNOは、排ガスのクリーン化に向けた法規制に対応するため、Euro VIに対応した独自の選択触媒還元(SCR)コンセプトを開発しました。またTNOが独自に開発したソフトウェア「SIMCAT」は、処理後の排気を物理モデルに基づいてモデル化し、正確なモデルベース制御を実現することができます。
排出ガスコントローラは、大型トラックのパワートレイン系全体のダイナミックな排出ガス管理において、非常に重要なコンポーネントです。プロセス統合と設計最適化ソフトウェアのターゲットは、エンジンと後処理制御のバランスを最適な形でとることでした。これは、燃費を最小限に抑えながら、型式認証とISC(In-Service Conformity) Euro VI規格の両方を満たす十分な保証を提供することを意味します。

排出ガス制御装置の設計をロバスト最適化

後処理は、検証済みの触媒サブモデルを含むADVANCEライブラリアイテムを使用してSIMCATでモデル化しました。SIMCATは、第一原理反応速度論に基づき、アレニウス型反応速度式と物理的に関連するモデルパラメータを完備した1Dモデルを生成します。SIMCATのシミュレーション環境は、Matlab/Simulinkで実行することができます。OptimusはSIMCATの設計パラメータを自動的に修正し、設計最適化やロバスト設計を行うことが可能です。最適化の出発点として、エンジニアはEuro VI型式承認に準拠した既存の排ガス制御装置から最適な設計ポイントを選択して最適化を行った結果、型式承認と稼働中のEURO VI規格の両方を満たす最適な設計を得ました。しかし、パワートレインのセンサーやアクチュエーターの公差により、生産ラインから出荷されるトラックの多くは、おそらくEuro VIの排ガス規制を超えるでしょう。
そこで稼働中の適合性最適化アプローチをCF90ではなくCF90+1で実施することにより、Optimus は、すべての最適化目標を満たすロバストな排出制御装置の設計最適値を特定しました。

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