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
Acceso abierto
Investigación CFD de un sustrato POCS fabricado con aditivos innovadores como solución eléctrica calentada para sistemas de tratamiento posterior
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Consultas: 12
Citaciones: Ingeniería mecánica aplicada: Diseño, manufactura y simulación
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.
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.