Application of dynamic optimization and data fusion techniques for SCR control

Abstract

[ES] Los sistemas de postratamiento SCR son la solución más extendida para la reducción de emisiones de NOx en motores Diesel de automoción, pues permiten reducciones en las emisiones de NOx de hasta el 95%. En los últimos años, muchos autores han estudiado el catalizador SCR, su integración y control para mejorar sus prestaciones. Principalmente, las medidas para mejorar el sistema SCR se centran en: Mejora del diseño y la integración: reducción del volumen del SCR, posicionamiento más cerca de la línea de escape para lograr un calentamiento más rápido y aumento de la presión de inyección de urea para mejorar la mezcla con el gas de escape. Mejora del control de SCR: aplicación de estrategias para optimizar la inyección de urea y diagnóstico del sistema. Mejora de la estimación de las emisiones: estimación de la sensibilidad cruzada de los sensores de NOx con mayor precisión y creación de modelos para estimar las emisiones de NOx y NH3. En este contexto, este trabajo propone avances en los últimos dos puntos: el control SCR se aborda mediante la aplicación de técnicas de control óptimo a la inyección de urea, por otro lado, se propone un conjunto de modelos dinámicos y técnicas de fusión de datos para la estimación de la sensibilidad cruzada de los sensores de NOx y la estimación de las emisiones de NOx y NH3.

[EN] SCR aftertreatment systems are the most widespread solution for NOx emissions abatement in automotive Diesel engines, leadingt o NOx emission reductions up to 95%. In last years, many authors have studied the SCR catalyst in order to improve performance and optimize the strategies to reduce the emissions, as well as developing models to improve the estimation of emissions. Mainly, measures to improve the SCR system focus on: Improving design and integration: Reduce the SCR volume, closer placement to exhaust line in order to achieve the light-off faster and increase the ammonia injection pressure. Improving the SCR control: Applying strategies to optimize the ammonia injection, increasing the NOx reduction with less ammonia consumption and fault detection in the aftertreatment system. Improving the emission measurement reading: Estimating the cross sensitivity of NOx sensors more accurately and creating models to estimate NOx and NH3 emissions. In this context, this works proposes advances in the last two points: The SCR control is addressed by applying Optimal Control techniques to the ammonia injection, on the other hand, a set of dynamic models and data fusion techniques are proposed for the estimation of the NOx sensors cross sensitivity and the estimation of NOx and NH3 emissions.