DESARROLLO DE HERRAMIENTAS EXPERIMENTALES Y COMPUTACIONALES PARA LA CARACTERIZACION DE SISTEMAS DE POST-TRATAMIENTO DE GASES DE ESCAPE EN MOTORES DE ENCENDIDO POR COMPRESION

2016

AGENCIA ESTATAL DE INVESTIGACION

INV. COMPETITIVA PROYECTOS

Serrano Cruz José Ramón

Hace ya varias décadas desde que diversas autoridades gubernamentales identificaron la necesidad de desarrollar medios de transporte terrestre, tanto para pasajeros como para mercancías, más respetuosos con el medio ambiente. Esto es un en día una política extendida a las principales economías mundiales. El resultado ha sido el desarrollo de motores de combustión interna alternativos de menor consumo en los que las emisiones contaminantes se han visto drásticamente reducidas. En el caso de Europa, desde la entrada en vigor de la normativa Euro 1 las emisiones de CO, HC, NOx y material particulado de los motores de encendido por compresión se han reducido alrededor del 90% en la vigente Euro 6. No obstante, numerosos estudios han evidenciado las claras discrepancias entre las emisiones homologadas y las que se producen en condiciones de conducción real. Además, los vehículos pueden ser comercializados en diferentes países, requiriendo que su calibración se adapte a normativas locales. De ahí que exista un profundo consenso por la necesidad de normativas internacionales convergentes así como por la definición de nuevos procedimientos de homologación que contemplen las condiciones de conducción real. En este contexto, en la normativa Euro 6c entrará en vigor el procedimiento WLTP (World-Harmonized Light-duty Vehicles Procedures) que impone un nuevo ciclo (WLTC) mucho más dinámico que el NEDC. Además, con la normativa Euro 7, se contemplará una nueva fase de homologación RDE (Real Driving Conditions) con medida de emisiones a bordo del vehículo y la necesidad de incluir el efecto de la altitud sobre las emisiones del motor. El cumplimiento de estas nuevas normativas requiere abordar la problemática de la reducción de emisiones entendiendo el uso de todos los sistemas involucrados, a saber motor y sistemas de post-tratamiento, como un único elemento. La presente propuesta de proyecto de investigación responde a este nuevo enfoque, asumido por los fabricantes y explícitamente referido en el Work Program del H2020. Así, se plantea el desarrollo de herramientas experimentales y de cálculo computacional que permitan abordar una caracterización exhaustiva de los sistemas de post-tratamiento de uso en motores Diesel para su correcta integración en el motor. Partiendo de trabajos previos en DPFs y el impacto de configuraciones post-turbo y pre-turbo sobre la eficiencia del motor, se propone el desarrollo de modelos termo-fluidodinámicos de DOC, LNT y SCR. En paralelo, se diseñará un banco de ensayos de gases sintéticos capaz de reproducir la composición de los gases de escape. El objetivo es realizar una primera caracterización de los sistemas de posttratamiento, tanto aislados como combinados, en condiciones de operación controladas. La última fase del proyecto se dirige a la evaluación en motor de las arquitecturas más prometedoras. Los resultados de los ensayos se completarán con el análisis detallado que aporta el modelado del conjunto formado por el motor y los sistemas de post-tratamiento. Cada configuración de sistemas de posttratamiento se evaluará bajo condiciones de conducción real definidas por el WLTC incluyendo la influencia de factores ambientales, tales como variaciones de presión en función de la altitud, de temperatura y de humedad. El resultado final será una metodología de caracterización integral y validada junto con un conjunto de criterios de diseño capaces de responder a las exigencias de las normativas futuras.