Kommersiella tunga transporter står för en stor del av utsläppen av växthusgaser. För att minska det globala fotavtrycket hos kommersiella fordon är det vanligt att använda biodrivmedel som ”drop in” bränslen. De avancerade motorer som för närvarande finns på marknaden är känsliga för olösliga föroreningarna, vilka benämns ”mjuka partiklar” av Scania. Dessa partiklar bildas som ett resultat av att biodieseln åldras, p.g.a. oxidationsinstabilitet, och en växelverkan med metalltillsatser i bränslet. Mjuka partiklar orsakar interna dieselinjektoravlagringar (IDID) och ett snabbt åldrande av bränslefilters genom igensättning. Avsikten med denna studie var att analysera det sistnämnda problemet genom att undersöka bränslefiltrets filtreringseffektivitet av oönskade mjuka partiklar. Ett protokoll över utförandet av feltreringstesterna utvecklades och skalades upp från en småskalig filterrestrigg vid KTH (Fas 1) till en fullskalig filtertestrigg på Scania (fas 2). Den experimentella uppställningen var ett försök att reproducera fältscenarier för filtrering i verkliga lastbilar. Tyngdpunkten i fas 1 riktades mot accelererade tester i den småskaliga testriggen med höga koncentrationer av tvålmjuka partiklar av zinkneodekanoat och syntetiskt producerade mjuka kalciumpartiklar. Separationseffektiviteten hos bränslefilter undersöktes med hjälp av GC-MS-analys. ICP mätningar gjordes för att upptäcka Zn2+ och Ca2+-joner i tvålämnena. Dessa tvålämnen identifierades tidigare på igensatta bränslefiltren och värden från dessa konventionella bränslefilter jämfördes med resultat från en absorptionsfiltreringsprocess med hjälp av ler(silikat)filter. Syftet med jämförelsen var att studera en alternativ bränslefiltreringsteknik för fordonstillämpningar. Mätningar med SEM-EDS gav rimliga förklaringar angående effektivitetsvärden för Zn-och Ca-tvålämnen för olika filtren, som används i försöken. Adsorptionsfiltret av lera hade 99 % filtreringseffektivitet och är en intressant lösning för framtida studier. Fas 2 fokuserade på en uppskalning av försöksprotokoll för filtreringstester med biobränslen och inkluderade sex olika riggförsök. Resultaten visade på tillförlitliga och exakta värden av tryckvariationer och filtereffektiviteten med en maximal effektivitet på 63,3 % för huvudfiltret och 75 % för förfiltret, som ett resultat av GC-MS-analysen. De uppmätta tryckvariationerna visar att förfiltret fångar in en majoritet (över 70 %) av de mjuka partiklarna, vilket resulterar i en ökning av tryckfallet över tiden. Med hänsyn till resultaten så rekommenderas försöksförfarandet för fortsatta framtida studier. / Commercial heavy duty transportation accounts for a major share of greenhouse gas emissions. In order to reduce the global footprint, commercial vehicles are widely known to use biodiesel as drop in fuels. The advanced engines, currently on the market, are sensitive to the insoluble contaminants, termed as soft particles in Scania. They are formed because of aging of biodiesel and the interaction with metal additives in the fuel. This is a common problem associated with the fuel due to high oxidation instability. Soft particles are responsible for causing Internal Diesel Injector Deposits (IDIDs) and premature fuel filter clogging. This report deals with the analysis of the latter problem. The purpose of the project is to investigate the fuel filter efficiencies against desired soft particles. A protocol of experiments was developed and scaled up from a small-scale filter rig at KTH (Phase 1) to a full-scale filter test rig at Scania (Phase 2) at ambient temperatures. The experimental campaign in this project is an attempt to replicate on field scenarios of filtration in real trucks. In Phase 1, the emphasis of the accelerated tests (higher concentrations) was on using soap soft particles, zinc neodecanoate and synthetically produced calcium soft particles for the small-scale filter rig. Separation efficiencies of fuel filters were examined using GC-MS analysis. Whereas ICP measurements were done to detect Zn2+ and Ca2+ ion in these soaps. These soaps were successfully identified to be present on the clogged fuel filters. Values from conventional fuel filters were compared with results from absorption filtration process using clay (silicate) filters. The purpose of the comparison was to study an alternate fuel filtration technique for vehicle application. Furthermore, SEM-EDS provided reasonable explanations about the efficiency values of the filters against Zn and Ca soaps used in the operation. The adsorption clay filter as had 99% of filtration efficiency proving an interesting solution for future investigations. Phase 2 started with an initiation of the scaling up or the protocol for test fuels, including six different rig operations. The maximum efficiencies of the filters (63.3% for main filters and 75% for pre filters) were noted as a result of quantification of the GC-MS results of the samples obtained from the rig. The pressure variations recorded proved, that the pre filters were trapping majority (over 70%) of the soft particles showing a rise in pressure drops over time. According to the results, the full-scale filter rig gave reliable and accurate values of pressure variations and filter efficiencies. Thus, it is suggested to use in the future investigations.

This thesis presents a novel hybrid prognostic methodology, integrating physics-based and data-driven prognostic models, to enhance the prognostic accuracy, robustness, and applicability. The presented prognostic methodology integrates the short-term predictions of a physics-based model with the longer term projection of a similarity-based data-driven model, to obtain remaining useful life estimations. The hybrid prognostic methodology has been applied on specific components of two different engineering systems, one which represents accelerated, and the other a nominal degradation process. Clogged filter and fatigue crack propagation failure cases are selected as case studies. An experimental rig has been developed to investigate the accelerated clogging phenomena whereas the publicly available Virkler fatigue crack propagation dataset is chosen after an extensive literature search and dataset analysis. The filter clogging experimental rig is designed to obtain reproducible filter clogging data under different operational profiles. This data is thought to be a good benchmark dataset for prognostic models. The performance of the presented methodology has been evaluated by comparing remaining useful life estimations obtained from both hybrid and individual prognostic models. This comparison has been based on the most recent prognostic evaluation metrics. The results show that the presented methodology improves accuracy, robustness and applicability. The work contained herein is therefore expected to contribute to scientific knowledge as well as industrial technology development.

The increasing highway traffic is leading to higher and higher levels of pollutants in the stormwater, such as suspended solids, metals, oils, nutrients and PAH. This runoff water causes the degradation of water bodies quality, leading to increased interest in the treatment of highway runoff for the removal of contaminants. Traditional treatments mostly consist of sedimentation, aimed primarily at the removal of suspended solids and particlebound contaminants. Recently the concern has shifted to the dissolved and colloidal fractions of contaminants as well, metals in particular, which makes reactive media filters a potentially interesting technology for runoff water treatment. However, very little research has been carried out on this technology so far, mostly in batch laboratory experiments with synthetic runoff water. This study aims at investigating the performance of four reactive media filters (Petrit T, Polonite, D-Rainclean and Filtralite-P) and a defined filter sand used for water processing at removing dissolved and particulate-bound metals. To achieve the goal, a pilot plant has been constructed in Gröndal, south of Stockholm, inside the existing Gröndalsmagasin, a full-scale stormwater treatment plant. The catchment area is located mostly on the E4 and Essingeleden, the highest trafficked motorway in Sweden with an AADT of 140 000 vehicles. A pump feeds the pilot plant from the Gröndalsmagasin outlet, after the stormwater has been treated with flocculation and sedimentation, and collects such water in a collection vessel. The five filter media columns are fed during runoff events with a flow scaled proportionally to the influent in the Gröndalsmagasin to mimic real conditions of flow and pollutant concentrations. Field measurements of pH, turbidity and conductivity, have been carried out during the trial. Samples have also been collected with flow proportional samplers connected to the collection vessel and the outlet of the five columns, as well as in the form of grab samples from sample ports at different depths in the columns. These samples have been sent to ALS Scandinavia AB to perform lab analysis. The pH in the effluent of the reactive filter media increased to values between 10 and 13, and slowly decreased during the trial. No difference was found between the pH in Filtersand outlet and the influent water. All materials showed excellent performance at removal of dissolved and particulate-bound Zn as well as particulate-bound Cu. Dissolved Cu was removed effectively by reactive media, and to a minor extent by Filtersand. Leaching of metals was observed from three materials: Filtersand released Mn during April, Polonite released Cr, with a very good correlation with the Chloride content and Petrit-T released Ba during the entire trials. / Den ökande vägtrafiken leder till allt högre halter av föroreningar i dagvattnet, till exampel suspenderade ämnen, metaller, oljor, närings ämnen och PAH. Detta dagvatten försämrar degradering av vattenförekomsternas kvalitet, vilket har lett till ett ökat intresse för rening av dagvatten fr ̊ån motorvägar för att avlägsna föroreningar. Traditionella behandlingar består oftast av sedimentering, som främst syftar till att reducera suspenderade ämnen och partikelbundna föroreningar. På senaste tiden har intresset förskjutits till att även omfatta lösta och kolloidala fraktioner av föroreningar, speciellt metaller, vilket gör reaktiva filtermaterial till en potentiellt intressant teknik f ̈or behandling av dagvatten. Mycket lite forskning har dock gjorts om denna teknik hittills, då oftast i laboratorieexperiment med syntetiskt dagvatten. Denna studie syftar till att undersöka hur fyra reaktiva mediafilter (Petrit T, Polonite, D-Rainclean och Filtralite-P) och en typ av sandfilter fungerar när det gäller att avlägsna lösta och partikelbundna metaller. F ̈or att uppnå målet har en pilotanläggning byggts i Gröndal, söder om Stockholm, inuti det existerande Gröndalsmagasinet, ett dagvattenreningsverk i full skala. Avrinningsområdet ligger vid E4 och Essingeleden, den mest trafikerade motorvägen i Sverige med en ÅDT på 140 000 fordon. En pump matar pilotanläggningen fr ̊ån Gröndalsmagasinets utlopp, efter att dagvattnet har behandlats med flockning och sedimentering, och samlas upp detta vatten i ett uppsamlingskärl. De fem filtreringskolonnerna matas under avrinningshändelserna med ett flöde som är proportionellt till inflödet till Gröndalsmagasinet för att imitera verkliga förhållanden av flöde och föroreningskoncentrationer. Mätningar av pH, turbiditet och konduktivitet har utförts under försöket. Prover har också samlats in med flödesproportionella provtagare som är kopplade till uppsamlingskärlet och utloppet fr ̊an de fem kolonnerna, samt i form av grabbprover fr ̊an provtagningsöppningar på olika djup i kolonnerna. Dessa prover har skickats till ALS Scandinavia AB för laboratorieanalys. pH-värdet i utflödet fr ̊ån det reaktiva filtermediet ökade till värden mellan 10 och 13 och sjönk långsamt under försöket. Ingen skillnad hittades mellan pH-värdet i filtrets utlopp och inflödesvattnet. Alla material visade mycket goda resultat när det gäller avlägsnande av löst och partikulät bundet Zn samt partikulärt bundet Cu. Lösta Cu avlägsnades mycket effektivt av reaktiva medier och i mindre utsträckning av Filtersand. Läckage av metaller observerades fr ̊ån tre material: Filtersand släppte ut Mn under April, Polonite släppte ut Cr, med en mycket god korrelation med kloridhalten och Petrit-T släppte ut Ba under hela försöket.