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Investigación CFD de un sustrato POCS fabricado con aditivos innovadores como solución eléctrica calentada para sistemas de tratamiento posterior

Autores: Barillari, Loris; Della Torre, Augusto; Montenegro, Gianluca; Onorati, Angelo

Idioma: Inglés

Editor: Giulio Nicola Cerullo

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo OA
2023

Investigación CFD de un sustrato POCS fabricado con aditivos innovadores como solución eléctrica calentada para sistemas de tratamiento posterior


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

POCS
Catalizador calentado eléctricamente
Sistemas de postratamiento
Arranque en frío

Licencia

CC BY – Atribución

Consultas: 12

Citaciones: Ingeniería mecánica aplicada: Diseño, manufactura y simulación


Descripción

Este estudio evalúa una estructura celular abierta periódica (POCS) fabricada mediante manufactura aditiva para actuar como un catalizador calentado eléctricamente (EHC) en motores de combustión interna. El diseño, ubicado estratégicamente en los colectores de escape, utiliza una combinación de acero y carburo de silicio para aprovechar el efecto Joule y acelerar la activación de reacciones catalíticas durante el arranque en frío. El estudio emplea simulaciones avanzadas de dinámica de fluidos computacional (CFD) y modelos 1D para analizar la permeabilidad, la transferencia de calor y el impacto en el rendimiento del motor. Los resultados indican que, aunque el dispositivo induce una caída de presión que reduce la potencia de frenado hasta en un 14.8 % a altas revoluciones, su capacidad como precatalizador es altamente efectiva en condiciones de baja carga. Durante las fases críticas del arranque, se lograron reducciones significativas en las emisiones acumuladas de CO (26.9 %), NO (25.5 %) y HC (14.6 %). No obstante, el estudio identifica desafíos relacionados con la alta demanda de energía eléctrica y la inercia térmica de la estructura, la cual puede enfriar los gases de escape una vez desactivado el calentamiento. Se concluye que optimizar la ubicación y la estrategia de activación es vital para maximizar los beneficios de esta tecnología en el control de emisiones.

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