Predicción y optimización de ciclos de conducción

Abstract

After the latest global scandal of falsifying tests of contamination by the German car manufacturer Volkswagen, every day more people worry about their cars and are environmentally friendly and meet all requirements imposed by law. As the media said, the company had implemented software in their diesel vehicles that allowed gas disable control of the vehicle and, in a normal driving cycle, issued the rate of toxic gases forty times above the permitted limit. Besides all this, the program detected when the car was under review and limited gas emissions below permitted, which already exceeded the limits of legality. If we add to environmental concerns the need to consume less cars by economic need for families, this mixture leads us to believe that the study of cars is essential today. We also know that all this will come with knowledge of current legislation, which is the Euro 6. Currently, all new vehicles are regulated in order to emit less of nitrogen oxides (NOx) hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO) and particles in general. One of the values that we must fulfill, that are maybe the most important are the following:

80 mg of NOx and CO 500 mg, per kilometer in diesel cars. 60 mg of NOx and CO 1000 mg, per kilometer in gasoline cars. It is easy to note that the lower fuel consumption per kilometer of the cars is, the higher the non-emission of all of the above particles will be. As we see in our environment, in recent years the sale of hybrid vehicles has been growing significantly, especially in public transport, such as the taxi. Of course, combination of conventional combustion engine with an electric motor, allows the user to save significant amounts of fuel. However, this project is about the operation of vehicles with conventional combustion engines, such as diesel and gasoline engine, making in-depth study of the diesel engine. In the first part of the work, we will study how to analyze driving cycles with real data to the car from a real route, in order to obtain the real consumption of each cycle. This will be compared with the consumption that is acquired from the displays of the car. Comparing both consumptions, it should be estimated a car’s motor map.

Tras el último escándalo global de la falsificación de los tests de contaminación por parte del fabricante de automóviles alemán Volkswagen, cada día son más las personas que se preocupan porque sus coches sean de garantía medioambiental y cumplan con todos los requisitos que la ley impone. Como los medios de comunicación anotaron, la empresa había implantado un software en sus vehículos diésel que permitía desactivar el control de gases del vehículo y emitir en un ciclo de conducción normal, una tasa de gases tóxicos unas cuarenta veces superior al límite permitido. Además de todo esto, el programa detectaba cuando el coche se encontraba bajo revisión y limitaba la emisión de gases por debajo de lo permitido, lo cual ya excedía los límites de la legalidad. Si a las preocupaciones medioambientales sumamos la necesidad de que cada vez los coches consuman menos por la necesidad económica de las familias, esta mixtura lleva a pensar que el estudio de los automóviles es fundamental hoy en día. También hemos de saber que todo ello vendría acompañado del conocimiento de la normativa actual, la normativa Euro VI. Así, todos los vehículos nuevos están regulados por lo que a emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx), hidrocarburos (HC), monóxido de carbono (CO) y partículas se refiere. Uno de los valores más importantes que hay que cumplir, y que dicta la normativa Euro VI es como máximo los siguientes niveles de partículas contaminantes: 80 mg de NOx y 500 mg de CO, por kilómetro en los coches diésel. 60 mg de NOx y 1000 mg de CO, por kilómetro en los coches gasolina. Es evidente que conforme menor sea el consumo de combustible por kilómetro de los coches, menor sería la emisión de todas las partículas anteriormente mencionadas. Como se observa en el entorno, en estos últimos años la venta de vehículos híbridos ha sido notablemente creciente, sobre todo en el ámbito del transporte público, como puede ser el taxi. Su combinación de motor térmico convencional con otro eléctrico, permite al usuario ahorrar grandes cantidades de combustible. No obstante, en este proyecto trataremos de comprender el funcionamiento de los vehículos con motores térmicos convencionales, como son el motor diésel y gasolina, haciendo un estudio profundizado del motor diésel. En una primera parte del trabajo, se trataría de analizar y estudiar datos de ciclos de conducción que aporta el vehículo, con la finalidad de obtener un consumo de cada uno de ellos. Este consumo sería comparado con el consumo, a priori, real que se obtiene de los displays del vehículo, y gracias a la comparación de ambos se intentaría obtener un mapa motor del vehículo que sea válido. Una vez obtenido el mapa motor, se estudiaría el trayecto a optimizar, en este caso extraurbano, pero bien podría ser urbano. De la ruta se sacaría la pendiente en cada uno de los puntos característicos, así como la velocidad máxima permitida en cada instante. Caracterizado el trayecto, se aplicarían diferentes métodos óptimos que aseguren, bajo ciertas condiciones, una gestión tal que haga que el consumo de combustible sea mínimo. Este hecho es el que mayor motivación transmite, pues supone un gran avance no sólo en la política medioambiental sino también en el ahorro económico de los conductores, que son en definitiva los que promueven y nacían dichos estudios. Además de todo lo anterior, una vez conocida la forma de conducción _optima, se pueden realizar diversos estudios en los cuales se supongan diferentes condiciones fuera de las impuestas por la carretera, como puede ser una variación de la velocidad máxima, que el trayecto no tuviera pendiente, y algunas similares. Se concluirá el proyecto con unas líneas de trabajo de cara al futuro y cómo poder mejorar el presente trabajo, incentivando nuevos caminos de investigación y remarcando la tarea que queda por alcanzar.