<p>This masters thesis investigates the possibility to estimate the ethanol content in the fuel using ion currents. Flexible fuel cars can be run on gasoline-ethanol blends with an ethanol content from0 to 85 percentage. It is important for the engine control system to have information about the fuel. In todays cars the measurements of the fuel blend are done by a sensor. If it is possible to do this with ion currents this can be used to detect if the sensor is broken, and then estimate the ethanol content until the sensor gets fixed. The benefit</p><p>of using ion currents is that the signal is measured directly from the spark plug and therefore no extra hardware is needed. To be able to see how the ethanol ratio affects the ion currents, the dependencies of the operating point have been investigated. This has been done by a literature review and by measurements in a Saab 9-3. Engine speed, load, ignition timing, lambda and spark plugs effects on the ion currents are especially studied. A black box model for the ion currents dependence on operating point is developed. This model describes the engine speed, load and ignition timing dependencies well, but it can not be used to estimate the ethanol ratio.</p>

This masters thesis investigates the possibility to estimate the ethanol content in the fuel using ion currents. Flexible fuel cars can be run on gasoline-ethanol blends with an ethanol content from0 to 85 percentage. It is important for the engine control system to have information about the fuel. In todays cars the measurements of the fuel blend are done by a sensor. If it is possible to do this with ion currents this can be used to detect if the sensor is broken, and then estimate the ethanol content until the sensor gets fixed. The benefit of using ion currents is that the signal is measured directly from the spark plug and therefore no extra hardware is needed. To be able to see how the ethanol ratio affects the ion currents, the dependencies of the operating point have been investigated. This has been done by a literature review and by measurements in a Saab 9-3. Engine speed, load, ignition timing, lambda and spark plugs effects on the ion currents are especially studied. A black box model for the ion currents dependence on operating point is developed. This model describes the engine speed, load and ignition timing dependencies well, but it can not be used to estimate the ethanol ratio.

This study has been performed at Powertrain Engineering Sweden AB (PES), a fully owned subsidiary of Volvo Cars Group, which is constantly working to develop and improve internal combustion engines. As part of this work, durability tests are performed to analyse the impact of wear on the engines. At present, there is a strong focus on visual inspections after the engines have undergone durability tests. PES wants to develop a method where collected data from these tests can be used to explain how the phenomenon of knocking and the control of lambda changes over time. The study analyses one specific durability test and investigates the methodology of data analysis by using the open-source software platform Sympathy for Data, with an add-on developed by Volvo Cars Group, for data management, visualisation and analysis. To execute the analysis, engine parameters that affect these systems as well as parameters suitable to use as response variables are identified through literature studies of internal combustion engine fundamentalsas well as internal material, and knowledge acquired at the company. The result is presented in the form of an analysis generated by the node for partial least squares regression (PLSR) which is pre-programmed in Sympathy for Data as well as the images and graphs obtained as output. For knock, the signal for the final ignition angle was found to be suitable to use as the response variable in the PLSR. A suitable response variable for lambda was more difficult to identify, this is why both signals for the measured lambda and lambda adaptation are analysed. Studies of the internal material and knowledge highlighted the fact that several engine subsystems are highly dependent on each other and that even deeper research would be necessary to fully understand the process and identify the primary cause for the variations observed in the generated models. However, partial least squares regression was performed using parameters derived from literature reviews as input (predictors) in order produce regression models to explain the variance in sought response. Well-fitting models could be created with a varying number of latent variables needed for the different responses. The output obtained from the PLSR enables further studies of the specific cases as well as the methodology itself, hence, increase the use of data analysis with the help of the software used in the department for durability testing at PES. / Denna studie är utförd hos Powertrain Engineering Sweden AB (PES), vilka är ett helägt dotterbolag till Volvo Cars Group, som arbetar med att ta fram och förbättra förbränningsmotorer. En del i detta arbete är att genomföra långtidstest för att analysera hur motorernas egenskaper ändras vid förslitning över tid. I nuläget ligger stort fokus på visuella inspektioner efter att motorerna genomgått långtidstester. PES önskar utveckla en metod där redan insamlad data som registrerats i dessa tester kan förklara hur fenomenet knack och regleringen för lambda förändras över tid. Studien är genomförd i form av en fallstudie av ett specifikt långtidstest där den öppna programvaran Sympathy for Data, tillsammans med det av Volvo Cars Group utvecklade tillägget, används för datahantering, visualisering och analys. Studien undersöker också metodiken för dataanalys med nämnd programvara. För att genomföra detta identifieras motorparametrar som påverkar de undersökta systemen samt parametrar som lämpar sig att användas som responsvariabler i en regressionsmodell. Dessa parametrar togs fram genom litteraturstudier om de fundamentala delarna i en förbränningsmotor samt från företaget förvärvad intern kunskap kring systemen. Resultatet presenteras i form av en analys genomförd med den, i Sympathy for Data, förprogrammerade noden för partial least squares regression(PLSR) samt de bilder och grafer som erhålls. För knack visade det sig att den slutliga tändningsvinkeln var lämplig att använda som respons i PLSR-modellen. En lämplig responsvariabel för lambda var mer svåridentifierad, detta förklarar varför signalerna för uppmätt lambda och lambda adaption analyseras. Inläsning av internt material och grundläggande information om förbränningsmotorer visade att delsystem i ottomotorn är beroende och påverkas av varandra vilket innebär att mer ingående studier i dessa delsystem är nödvändigt för att förstå hela processen och hitta grundorsakerna till variationerna som påvisas för responssignalerna. Vidare utfördes PLSR med de parametrar som härletts från litteraturstudier som indatasignaler (prediktorer) för att skapa en regressionsmodell som förklarar variansen i sökta responssignaler. Beroende av responssignal krävdes varierande antal latenta variabler för att uppnå en tillräckligt precis modell. Resultatet från PLSR möjliggör vidare forskning inom området och metoden som använts och har på så sätt möjliggjort för fortsatt utveckling. Detta i sin tur kan öka användandet av dataanalys med hjälp av den programvara som används vid avdelningen för långtidstest hos PES.