This article describes the first development phase of a centrifugal compressor with variable geometry which is designed to match the needs of future heavy-duty engines. Requirements of truck engines are analyzed, and their impact on the properties of the compressor map is evaluated in order to identify the most suitable kind of variable geometry. Our approach utilizes the transformation of engine data into pressure ratio and mass flow coordinates that can be displayed and interpreted using compressor maps. One-dimensional and three-dimensional computational fluid dynamics fluid flow calculations are used to identify loss mechanisms and constraints of fixed geometry compressors. Linking engine goals and aerodynamic objectives yields specific recommendations on the implementation of the variable geometry compressor.

Global goals to reduce the greenhouse gases and CO2 emission has challenged many industries to innovate new technologies or shift to different products. Electrification of transportation has been considered a major improvement in this respect, which affects the entire transportation value chain including the manufacturing of heavy-duty vehicles. The importance and degree of changes that shifting toward electrification imposes on the truck manufactures value chain is subject to the study with a focus on the production stage of the value chain. The research also creates some insights to understand the sources of competitive advantage in the production of BEV.    Based on the authors’ knowledge and investigations, the contribution of this study in the research field is that the concept of the value chain together with Delphi method is implemented for the first time in the BEV industry to identify the impact of technology transformation on the production activities and competitive advantage. Furthermore, it contributes to highlight the unclarities in the BEV value chain activities that need more researches in order to create a more clear technology transformation path for the heavy-duty vehicle industry. The research findings imply that electrification has a big impact on the production value chain activities. The number of employees will be reduced that in turn creates a source of cost advantage for the company by reducing the cost per vehicle production. The assembly time is also shorter that makes it easier to respond to the market dynamic faster and reduces the cost of products storage. However, the risk for production stops is considered higher in BEV compare to ICE vehicles. Another finding is that the outsourcing of the components has a negative effect on the competitive advantage of the company and production efficiency. There is no difference between the impact of production activities on the company value chain in both BEV and ICE manufacturing. There is also a consensus on the more opportunities in BEV manufacturing to increase the production efficiency and lowering the cost.

De ökande luftföroreningarna i Europa är ett allvarligt miljöproblem, och vägtransporterna är en av de största orsakerna till detta. För att ta itu med detta problem och uppfylla nya utsläppskrav måste efterbehandlingssystemen för avgaser förbättras. Det är viktigt att förstå sammansättningen, egenskaperna och mängden partiklar (PM) som produceras av dieselmotorer för att kunna minska partikelutsläppen med dieselpartikelfiltret (DPF). Denna studie ger en djupgående analys av partikelutsläpp från tunga dieselmotorer, med fokus på att förstå källorna till partikelutsläpp, deras inverkan på partikelns struktur och reaktivitet. Olika filter för att samla in partiklarna användes och analyserades. Dessutom utvecklades och diskuterades en extraktionsmetod för att avlägsna partiklarna från filtren. Förhållandet mellan aska och sot samt kinetiska oxidationsparametrar har undersökts för flera prover från sex- och åttacylindriga motorer under olika driftscykler. Morfologiska egenskaper hos aska och sot undersöktes med SEM. Askfraktionen uppskattades ligga mellan 3 och 23 procent av den totala PM-sammansättningen. Askans elementära sammansättning undersöktes med hjälp av EDS och ICP. Viktförlustkurvor erhölls med TGA och de kinetiska parametrarna för sotoxidation beräknades med den icke-isotermiska metoden. Aktiveringsenergierna, som befanns ligga i intervallet 145-162 kJ/mol, visade att alla de testade sotproverna hade en liknande reaktivitet. Ytterligare studier behövs för att förbättra insamlings- och analysmetoderna för att uppnå tillförlitliga resultat. / The rise in air pollution in Europe is a pressing environmental health concern, and road transport is a major contributor. To address this issue and meet new emission standards, exhaust aftertreatment systems must be improved. Understanding the composition, properties, and amount of particulate matter (PM) produced by diesel engines is critical for reducing PM emissions with the diesel particulate filter (DPF). This research provides an in-depth analysis of PM emissions produced by heavy-duty diesel engines, with focus on understanding the sources of PM emissions, their impact on the structure and on the reactivity of the PM. Various filters to collect the particulate were employed and critically analysed. Furthermore, an extraction procedure to remove the PM from the filters was developed and discussed. Ash to soot ratio and kinetic oxidation parameters have been investigated for several samples deriving from 6-cylinder and 8-cylinder engines during different operational cycles. Morphological features of ash and soot were investigated with SEM. The ash fraction was estimated to lie between 3 and 23 percent in the total PM composition. Ash elemental composition was carried out through EDS and ICP. Weight loss curves were obtained with TGA and the soot oxidation kinetic parameters were calculated with the non-isothermal multiple-ramp rates method. The activation energies, which were found to be in the range of 145-162 kJ/mol, demonstrated that all of the soot samples tested had a similar reactivity. Further studies are needed to improve the collection and analysis methods in order to achieve reliable results.

A key factor for driving the shift towards sustainable transportation systems is alternative fuels, where compressed natural gas (CNG) is a beneficial alternative to the conventional fossil fuels with respect to greenhouse gas emissions. A fuel system is needed for heavy-duty natural gas vehicles, in order to transport the highly pressurized gas from the fuel tanks to the internal combustion engine. The fuel system can be contaminated from several different sources – carry-over compressor oil from refuelling stations, water already present in the gas, manufacturing residuals and road dust entering the fuel system via the receptacle valve. The contaminants can induce fuel system failure modes, leading to poor engine performance, increased emissions or gas pressures above component pressure ratings. The objective of this thesis was to develop an accelerated test method to evaluate CNG fuel system robustness against contamination, to be able to prevent CNG fuel system failures and to ensure a high-quality product. The experimental setup was developed to be installed on a truck in order to utilize already present surrounding systems. The setup enables performance testing of six out of nine components belonging to the fuel system, which can be tested individually or combined in an arbitrary way. The setup induces premature failure modes primarily through excessive contamination in a controlled manner. An experimental procedure has been developed as a complement. Validation of metrics through testing is needed before the test method can be considered finalized. / En nyckelfaktor för att driva omställning mot hållbara transportsystem är alternativa bränslen, varpå naturgas (CNG) är ett slagkraftigt alternativ till konventionella fossila bränslen med avseende på utsläpp av växthusgaser. För att kunna transportera den högt trycksatta gasen från bränsletankarna till förbränningsmotorn krävs ett bränslesystem för tunga naturgasfordon. Bränslesystemet kan kontamineras genom ett flertal olika källor – överförd kompressorolja från tankstationer, vatten som redan finns i gasen, tillverkningsrester och vägdamm eller grus som tar sig in i systemet genom bränslepåfyllningsventilen. Kontamineringen kan ge upphov till felmoder i bränslesystemet, vilket leder till låg motorpresentanda, ökade utsläpp eller övertryck i systemet. Syftet med examensarbetet var att utveckla en accelererad testmetod för att utvärdera CNG-bränslesystems robusthet mot kontaminering, för att kunna förebygga systemfel och säkerställa en högkvalitativ produkt. Den experimentella uppställningen utvecklades för att monteras på lastbil, för att på så vis nyttja de kringliggande befintliga systemen. Uppställningen möjliggör prestandaprovning av sex av nio komponenter som tillhör bränslesystemet, som kan testas individuellt eller kombineras på ett godtyckligt sätt. Uppställningen framkallar tidiga felmoder, huvudsakligen genom excessiv kontaminering på ett kontrollerat vis. En metodbeskrivning har utvecklats som ett komplement till den experimentella uppställningen. Validering av metrik genom testning är nödvändigt för att finna testmetoden färdigställd.

No description available.

An embedded model predictive controller for velocity control of trucks is developed and tested. By using a simple model of a heavy duty vehicle and knowledge about the slope of the road ahead, the fuel consumption while traveling near a set speed is diminished by almost 1% on an example road compared to a rule based speed control system. The problem is formulated as a look-ahead optimization problem were fuel consumption and total trip time have to be minimized. To find the optimal solution dynamic programming is used, and the whole code is designed to run on a Scania gearbox ECU in parallel with all the current software. Simulations were executed in a Simulink environment, and two test rides were performed on the E4 motorway. / En algoritm för hastighetsstyrning baserad på modell-prediktiv reglering har utvecklats och testats på befintlig styrsystem i ett Scania lastbil. Genom att använda en enkel modell av fordonet och kunskap om lutningen på vägen framför den kunde man sänka bränsleförbrukningen med nästan 1% i vissa sträckor, jämfört med en regelbaserad farthållare. Problemet är formulerat som en optimerings-problem där bränsleförbrukning och total restid måste minimeras. För att hitta den optimala lösningen användes dynamisk programmering och hela koden är skriven så att den kan exekveras på en Scania styrenehet. Koden är kan köras parallellt med den mjukvara som är installerad på styrenheten. Simuleringar utfördes i en miljö utvecklad i Simulink. Två test-körningar på E4 motorvägen utfördes.

Trucks are used to transport goods and services using road transportation. Emissions from the transportation industry are rising with every passing year. The Swedish government said in a report in 2009 that they are working to reduce 70% of the greenhouse gas emissions by 2030 to build a pathway for sustainable transportation (Allerup, 2019). New technologies in the field of transportation are coming to the market every year. It is important to evaluate the impacts from these technologies to support the 2030 agenda of Swedish government. Life cycle analysis of trucks can give valuable insight into the hotspots from different life cycle stages. To provide a comprehensive overview of the emissions from different types of heavy duty trucks namely Internal combustion engine trucks (Manual and driverless) and electric trucks (manual and driverless) a life cycle assessment is carried out.  From the comprehensive evaluation of results, following questions are answered. [1] Global warming potential from different types of heavy duty trucks; [2] Impacts from the new automation technology on climate change; [3] Environmental hotspots evaluation of the different truck types; and [4] Impacts of using different fuel types on the Global warming potential. Overall, the life cycle assessment can help the decision makers for taking decisions in order to fulfill the agenda 2030 of the Swedish government but still further research is needed to be done to exactly find out the emissions level of new automation technologies. / Lastbilar används för att transportera varor och tjänster med vägtransport. Utsläppen från transportbranschen ökar för varje år som går. Den svenska regeringen sa i en rapport 2009 att de arbetar för att minska 70% av växthusgasutsläppen till 2030 för att bygga en väg för hållbara transporter. Ny teknik inom transportområdet kommer till marknaden varje år. Det är viktigt att utvärdera effekterna av denna teknik för att stödja 2030-agendan för den svenska regeringen. Livscykelanalys av lastbilar kan ge värdefull inblick i hotspots från olika livscykelsteg. För att ge en omfattande översikt över utsläppen från olika typer av tunga lastbilar, nämligen IC-motor bilar (manuella och förarlösa) och elektriska lastbilar (manuella och förarlösa) genomförs en livscykelbedömning.  Från den omfattande utvärderingen av resultaten besvaras följande frågor. [1] Global uppvärmningspotential från olika typer av tunga lastbilar; [2] Effekter från den nya automatiseringstekniker på klimatförändringar. [3] Miljö Hotspots utvärdering av olika lastbilstyper; och [4] Effekter av användning av olika bränsletyper på den globala uppvärmning potentialen. Sammantaget kan livscykelbedömningen hjälpa beslutsfattarna att fatta beslut för att uppfylla den svenska regeringens dagordning 2030, men ytterligare forskning behövs för att exakt ta reda på utsläppsnivån för ny automatiseringsteknik.  Resultaten av studien visar att elbilen har lägre GWP-utsläpp än IC-motor bilarna. Den förarlösa automatiseringstekniker har 1,37% av de totala GWP-utsläppen när det gäller IC-motor bilar. Medan för elektriska lastbilar bidrar förarlös automatiseringsteknik upp till 12% av de totala utsläppen av elbil.

The deployment of electric vehicles has speeded up during the past ten years. As heavy-duty trucks are a significant source of GHG emissions, electrification is an encouraging way to lead to sustainability beyond doubt. However, some constraints regarding electric vehicles have emerged. Range extension is a primary challenge of the development of electric vehicles, where thermal conditioning systems can have a considerable impact. Some researches have been done on electric passenger vehicles. However, studies regarding the energy consumption for the thermal conditioning system of heavy-duty electric vehicles are scarcely provided.This study therefore focuses on estimating the energy consumption for the auxiliary heating/cooling and studying the influence of the ambient temperature, vehicle velocity, payload, and driving cycles. A designed integrated thermal conditioning system model was constructed in GT-SUITE, with three subsystems to provide thermal comfort for the truck cabin, meet the operative temperature for battery packs and condition the power electronics and the electric machine. Calibrations were done and yielded acceptable relative errors less than 10%, regarding the cabin and battery heaters.The study shows that the thermal conditioning system consumes the most energy during extremely cold weather, reaching up to 10 kW when the ambient temperature is lower than -20℃. Moreover, the energy consumption during heating/cooling will increase if the vehicle velocity increases. However, it remains stable during mild weather. Payload has different impacts on the energy consumption for heating and cooling. As higher payload results in higher waste heat from the electric machine and batteries, it alleviates the heating while burdens the cooling. Four different driving cycles were simulated, and the result reveals that despite the cycle with the lowest average speed has the highest energy consumption/km, however has the lowest average power.

Bilindustrin är en av de största bidragsgivarna till koldioxidutsläpp genom fordonsutsläppnär de används. För att göra transportsektorn mer hållbar EU-politik dikterar att inkludera enhögre andel förnybara energikällor i den totala energiförbrukningen och ett sätt att uppnå det äratt införliva biobränslen i de traditionella fossila bränslena. Detta skulle minskakoldioxidavtrycket som genereras av bilindustrin på ett ekonomiskt sätt utan att göra storatekniska modifieringar i befintliga motorer. Scania AB har optimerat sitt bränslesystem för attuppfylla 10% blandning av biodiesel i normalt dieselbränsle.Scania AB är en lastbiltillverkare i Sverige med deras forsknings- och utvecklingscenterbeläget i Södertälje. De söker en lösning för att effektivisera sina bränslefilter i lastbilsmotorerför att filtrera bort mjuka partiklar som genereras på grund av nedbrytning av biobränsle. Syftetmed detta projekt kan delas upp i två huvudfaser; den första fasen är att utveckla en metod för attsimulera bränsleåldring och nedbrytning av biodiesel vilket leder till bildning av mjuka partiklarvid laboratorieförhållanden. Den senare fasen skulle vara att använda resultat från den förstafasen för att generera ett håravbrutet bränsle som därefter skulle användas för testning i enfullständig filtreringsrigg för att bedöma effektiviteten hos Scania-bränslefilter. Dessa testerskulle ge en inblick i befintliga filterprestanda beträffande nedbrutet bränsle och därmed kundebättre filter utformas för att effektivt hantera mjuka partiklar.I detta avhandlingsprojekt diskuteras olika iterationer och metoder för bildning av mjukapartiklar. Ett viktigt antagande baserat på verkliga deponeringsformationer från lastbilar överhela världen är att kalcium är en av de viktigaste orsakerna till bildning av mjuka partiklar.Resultat och bevis från tidigare avhandlingsprojekt har använts, modifierats och utvidgats i dettaprojekt. Nya metoder har utvecklats baserat på empiriska bevis från experimenten somgenomfördes under detta projekt som skulle förbättras ytterligare när Scania fortskrider meddetta projekt. Ett huvudkrav för ett håligt nedbrutet bränsle var att göra det stabilt när det gällersuspension av mjuka partiklar i biodieseln utan användning av konstant omröring för att simuleraförhållandena för bränsletanken i en lastbil.Resultaten som presenteras i detta avhandlingsprojekt är den optimerade metoden förframgångsrikt att producera mjuka partiklar och en arbetsmetod för att förberedatestbränslekoncentrat. Analys har utförts på testbränslekoncentrat i detta projekt för attkontrollera testfluidens livskraft för att utföra experiment på filtreringsrigg. Det har konstateratsatt tiofaldigt utspädningstestbränsle är det mest lovande provbränsleprovet som kan framställasmed de givna villkoren och tidsbegränsningarna. / The automobile industry is one of the largest contributors to carbon emissions through vehicularemissions when in use. To make the transport sector more sustainable EU policies dictate toinclude a higher share of renewables in total energy consumption and one way to achieve that isto incorporate biofuels in the traditional fossil fuels. This would reduce carbon footprintgenerated by the automobile industry in an economical manner without making majortechnological modifications in existing engines. Scania AB has optimized their truck fuel systemto comply with the 10% blend of biodiesel in normal diesel fuel.Scania AB is a truck manufacturer in Sweden, with their research and development centresituated in Södertälje. They seek a solution to make their fuel filters in truck engines efficient tofilter out soft particles generated due to biofuel degradation. The aim of this project can bedivided in two major phases; the first phase is to develop a method to simulate fuel ageing anddegradation of biodiesel leading to formation of soft particles at laboratory conditions. The laterphase would be to use results from the first phase to generate a mock degraded fuel that would besubsequently used for testing in a full size filtration rig to assess the efficacy of Scania fuelfilters. These tests would give an insight about existing filters performance regarding degradedfuel and thus better filters could be designed to efficiently handle soft particles.In this thesis project, different iterations and methods of formation of soft particles arediscussed. An important assumption based on real deposit formations from trucks across theworld is that calcium is one of major causes of soft particles formation. Results and evidencefrom previous thesis projects have been used, modified and extended in this project. Newmethods have been developed based on empirical evidence from the experiments conductedduring this project which would be further improved as Scania progresses with this project. Amajor requirement for a mock degraded fuel was to make it stable in terms of suspension of softparticles in the biodiesel without a use of constant agitation in order to simulate the conditions ofthe fuel tank in a truck.The results presented in this thesis project are the optimized method to successfullyproduce soft particles and a working method to prepare test fuel concentrate. Analysis has beenperformed on test fuel concentrate in this project to check for viability of test fluid forconducting experiments on filtration rig. It has been concluded that 10 folds dilution test fuel isthe most promising test fuel sample that can be prepared with the given conditions and timerestrictions

A major challenge in the transportation industry is how to reduce the emissions of greenhouse gases. One way of achieving this in vehicles is to drive more fuel-efficiently. One recently developed technique that has been successful in reducing the fuel consumption is the look-ahead cruise controller, which utilizes future conditions such as road topography. In this this thesis, similar methods are used in order to reduce the fuel consumption of heavy-duty vehicles driving in environments where the required and desired velocity vary. The main focus is on vehicles in urban driving, which must alter their velocity due to, for instance, changing legal speed restrictions and the presence of intersections. The driving missions of such vehicles are here formulated as optimal control problems. In order to restrict the vehicle to drive in a way that does not deviate too much from a normal way of driving, constraints on the velocity are imposed based on statistics from real truck operation. In a first approach, the vehicle model is based on forces and the cost function involves the consumed energy. This problem is solved both offline using Pontryagin's maximum principle and online using a model predictive controller with a quadratic program formulation. Simulations show that 7 % energy can be saved without increasing the trip time nor deviating from a normal way of driving. In a second approach, the vehicle model is extended to include an engine and a gearbox with the objective of minimizing the fuel consumption. A fuel map for the engine and a polynomial function for the gearbox losses are extracted from experimental data and used in the model. This problem is solved using dynamic programming taking into consideration gear changes, coasting with gear and coasting in neutral. Simulations show that by allowing the use of coasting in neutral gear, 13 % fuel can be saved without increasing the trip time or deviating from a normal way of driving. Finally, an implementation of a rule-based controller into an advanced vehicle model in highway driving is performed. The controller identifies sections of downhills where fuel can be saved by coasting in neutral gear. / En stor utmaning för transportsektorn är hur utsläppen av växthusgaser ska minskas. Detta kan åstadkommas i fordon genom att köra bränslesnålare. En nyligen utvecklad teknik som har varit framgångsrik i att minska bränsleförbrukningen är framförhållningsreglering, som använder framtida förhållanden så som vägtopografi. I denna avhandling används liknande metoder för att minska bränsleförbrukningen i tunga fordon som kör i miljöer där önskad och tvingad hastighet varierar. Fokus ligger framförallt på fordon i stadskörning, där hastigheten måste varieras beroende på bland annat hastighetsbegränsningar och korsningar. Denna typ av körning formuleras här som optimala reglerproblem. För att hindra fordonet från att avvika för mycket från ett normalt körbeteende sätts begränsningar på tillåten hastighet baserat på statistik från verklig körning. Problemet angrips först genom att använda en fordonsmodell baserad på krafter och en kriteriefunktion innehållande energiförbrukning. Problemet löses både offline med Pontryagin's maximum princip och online med modellprediktiv reglering baserad på kvadratisk programmering. Simuleringar visar att 7 % energi kan sparas utan att öka körtiden eller avvika från ett normalt körbeteende. Problemet angrips sedan genom att utöka fordonsmodellen till att också innehålla motor och växellåda med målet att minimera bränsleförbrukningen. Specifik bränsleförbrukning och en polynomisk approximation av förlusterna i växellådan är extraherade från experiment och används i simuleringarna. Problemet löses genom dynamisk programmering som tar hänsyn till växling, släpning och frirullning. Simuleringar visar att 13 % bränsle kan sparas utan att öka körtid eller avvika från normalt körbeteende genom att tillåta frirullning. Slutligen görs en implementering av en regelbaserad regulator på en avancerad fordonsmodell för ett fordon i motorvägskörning. Regulatorn identifierar sektioner med nedförsbackar där bränsle kan sparas genom frirulllning. / <p>QC 20171011</p>