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Un nuevo modelo de filtración de un filtro de partículas para la estimación precisa de las emisiones de número de partículas

Autores: Nakamura, Kazuki; Yamaguchi, Kyohei; Kusaka, Jin

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico


Categoría

Ciencias Naturales y Subdisciplinas

Subcategoría

Astronomía

Palabras clave

Regulaciones de emisiones de vehículos
Ingeniería asistida por computadora
Sistemas de control de emisiones
Filtros de partículas
Emisiones de número de partículas sólidas
Eficiencia de filtración

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 6

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
En el contexto de regulaciones de emisiones de vehículos cada vez más estrictas, la ingeniería asistida por computadora ha sido indispensable para optimizar el diseño y las estrategias operativas de los sistemas de control de emisiones. Este artículo propone un nuevo modelo de filtración para filtros de partículas que permite la estimación precisa de las emisiones de número de partículas sólidas por encima de 10 y 23 nm de diámetro (SPN10 y SPN23, respectivamente). El modelo incorpora un factor de deslizamiento persistente y una eficiencia de filtración lineal de las capas de torta en el modelo de colector unitario propuesto por Konstandopoulos y Johnson. Esta mejora captura fenómenos de escape de PM, como el paso a través de poros grandes interconectados en las paredes del filtro. Las simulaciones utilizando un marco de dos canales 1D + 1D con el modelo propuesto reprodujeron con éxito los resultados experimentales de las emisiones de SPN10 y SPN23 aguas abajo de un filtro de partículas de gasolina (GPF) en miniatura probado con un generador de partículas sintéticas. El modelo también pudo representar las emisiones continuas observadas durante un modo de filtración de torta. Simulaciones adicionales utilizando los mismos parámetros del modelo mostraron una buena concordancia con los datos experimentales de las emisiones de SPN10 y SPN23 aguas abajo de un GPF de tamaño completo probado con un motor de inyección directa de gasolina (G-DI) bajo 5 condiciones de operación en estado estable. Las simulaciones revelaron que las partículas en el rango de tamaño de 10-100 nm dominaron las emisiones de SPN aguas abajo a pesar de su alta eficiencia de filtración, mientras que las partículas en el rango de tamaño de 100-200 nm fueron menos significativas. Se espera que el modelo propuesto contribuya al desarrollo de GPF para cumplir con las estrictas regulaciones de emisiones de la próxima Euro 7.

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