Multi-obiettivo Strategia di controllo ottimale per la conformità a Ultra-Low NOx nei motori diesel per impieghi gravosi = Multi-objective Optimal control strategy for Ultra-Low NOx compliance in Heavy-Duty diesel engines

Il regolamento sugli ossidi di azoto (NOx) ultra-bassi, recentemente proposto dal California Air Resource Board, richiederà una riduzione del 90 % delle emissioni di NOx dallo scarico rispetto agli attuali standard attuati nel 2010 senza aumentare le emissioni di gas serra. Una spinta così forte verso una mobilità pulita nel settore dei carichi pesanti ha portato a una ricerca significativa nella gestione termica aggressiva, nei sistemi di controllo avanzati come la disattivazione dei cilindri e nel miglioramento dei convertitori catalitici e dell'elettrificazione, richiedendo uno sviluppo hardware aggiuntivo e aumentando i costi. Per il rispetto di questa severa normativa, è essenziale ottenere contemporaneamente un basso NOx fuori motore e uno spegnimento rapido del catalizzatore durante l'avviamento a freddo e le condizioni di basso carico. Tuttavia, a causa di un compromesso tra questi due requisiti, i metodi di controllo convenzionali basati su pseudo-logica hanno mostrato prestazioni limitate anche con uno sforzo di calibrazione significativo. Questo lavoro di ricerca mira a sviluppare una strategia di controllo ottimale basata su modello per un controller di combustione di alto livello di motori diesel per impieghi gravosi durante condizioni operative transitorie a basso carico. A tal fine, viene sviluppato un modello di combustione orientato al controllo. Quindi, viene formulato un problema di ottimizzazione multi-obiettivo per trovare i comandi di controllo di alto livello ottimali, tra cui la portata del carburante, la portata di carica, la concentrazione di ossigeno in aspirazione e l'inizio dell'iniezione, che devono essere raggiunti dai controller di basso livello. La soluzione globalmente ottimale al problema di controllo proposto si ottiene offline utilizzando la programmazione dinamica. Gli studi numerici effettuati in questo lavoro dimostrano che il metodo proposto è in grado di affrontare requisiti contrastanti in modo efficace. Questo metodo ha anche il potenziale per fornire informazioni sulle calibrazioni delle mappe di controllo del motore diesel.