ログインしてください

文献・情報検索システム

日本語

ENGLISH

ヘルプ

ログインしてください

  • 詳細情報

Prediction of NOx Emissions from Compression Ignition Engines Using Ensemble Learning-Based Models with Physical Interpretability

書誌事項

著者(英)1) Harish Panneer Selvam, 2) Shashi Shekhar, 3) William F. Northrop
勤務先(英)1) Univ. of Minnesota-Twin Cities, 2) Univ. of Minnesota-Twin Cities, 3) Univ. of Minnesota-Twin Cities
抄録(英)On-board diagnostics (OBD) data contain valuable information including real-world measurements of vehicle powertrain parameters. These data can be used to gain a richer data-driven understanding of complex physical phenomena like emissions formation during combustion. In this study, we develop a physics-based machine learning framework to predict and analyze trends in engine-out NOx emissions from diesel and diesel-hybrid heavy-duty vehicles. This model differs from black-box machine learning models presented in previous literature because it incorporates engine combustion parameters that allow physical interpretation of the results. Based on chemical kinetics and the characteristics of diffusive combustion, NOx emissions from compression ignition engines primarily depend non-linearly on three parameters: adiabatic flame temperature, the oxygen concentration in the cylinder when the intake valves are closed, and combustion time duration. Here these parameters were calculated from available OBD data. Linearizing a physics-based NOx emissions prediction model provides an opportunity to evaluate several machine learning regression techniques. The results show that an ensemble learning bagging-type model like random forest regression (RFR) is highly effective in predicting engine out NOx emissions measured by the on-board NOx sensor. We also show that real-world OBD data has high heterogeneity with clustered co-occurrences of vehicle parameters. In terms of accuracy, the developed model provides an average R2 value of 0.72 and mean absolute error (MAE) of 78 ppm for different vehicle OBD datasets, an improvement of 53% and 42% respectively when compared to non-linear regression models, and provides the opportunity to interpret the results because of its linkage to physical parameters. We also perform drop-column feature sensitivity analysis for the RFR Model and compare prediction results with black-box deep neural network and non-linear regression models. Based on its high accuracy and interpretability, the developed RFR model has potential for use in on-board NOx prediction in engines of varying displacement and design.

翻訳

検索について

閉じる

検索ボックスの使い方

検索条件は最大5件まで入力可能です。検索ボックスの数は右側の「+」「−」ボタンで増減させることができます。
一つの検索ボックス内に、複数の語句をスペース(全角/半角)区切りで入力した場合、入力した語句の“すべてを含む”データが検索されます(AND検索)。
例)X(スペース)Y →「XかつY(を含む)」

「AND」「OR」プルダウンの使い方

「AND」を指定すると、前後の検索ボックスに入力された語句の“双方を含む”データが検索されます。また、「OR」を指定すると、前後の検索ボックスに入力された語句の“いずれかを含む”データが検索されます。
例)X AND Y →「XかつY(を含む)」  X OR Z →「XまたはZ(を含む)」
AND検索とOR検索が混在する場合は、OR検索が優先されます。
例)X AND Y OR Z → X AND (Y OR Z)
AND検索と複数のOR検索が混在する場合も、OR検索が優先されます。
例)W AND X OR Y OR Z → W AND (X OR Y OR Z)

検索フィルタの使い方

検索結果の件数が多すぎる場合など、さらに絞り込みしたいときに「検索フィルタ」を使います。各項目にチェックを入れると、その項目が含まれるデータのみに検索結果が絞り込まれます。
各項目後ろの「()」内の数字は、その項目が含まれるデータの件数です。

検索のコツ

著者名で検索するときは、「自動車 太郎」のように、姓名をスペースで区切って入力してください。