Resum

A pesar del desenvolupament dels filtres de partícules Diesel en la dècada dels 80, no ha sigut fins a l'actualitat quan s'ha generalitzat l'ús d'estos sistemes com a solució tecnològica per a la reducció de l'emissió de partícules. Les raons cal trobar-les en la creixent pressió de les normatives anticontaminants presents i futures pròximes al límit tecnològic d'un altre tipus de solucions basades en el control del procés de combustió.

Este renovat interés pels filtres de partícules Diesel requerix per part dels investigadors iniciar estudis experimentals i teòrics per a optimitzar tant les prestacions del filtre com el seu acoplament amb el motor. Des del punt de vista teòric, este doble objectiu pot ser aconseguit amb l'ús d'una única ferramenta de càlcul unidimensional, els models d'acció d'ones. Comunament utilitzats per a l'estudi de la renovació de la càrrega dels motors de combustió interna alternatius, la seua extensió a l'anàlisi de sistemes de post-tractament requerix del desenvolupament de ferramentes específiques per a la seua plena adaptació; el transport d'espècies químiques a través de tot el motor o l'optimització de la metodologia de càlcul per a reduir el cost computacional fent independent l'associat a cada element del model són els principals aspectes tractats. Es convergix així a un model d'acció d'ones amb capacitat d'escometre el càlcul de tots els processos fisicoquímics dels sistemes de post-tractament.

D'altra banda, un aspecte clau ha de ser aconseguir la capacitat de flexibilitzar el model a l'anàlisi de qualsevol arquitectura de la línia de escapament garantint una adequada interacció del filtre de partícules amb la resta de components del motor. Per a això resulta convenient que en el filtre de partícules es tracte al flux com no-estacionari, unidimensional, compressible i no-homoentrópic. Amb estes característiques es presenta el model proposat en este treball, que permet la discretización radial del monòlit en tants feixos de canals com es precise resolent un parell de canals entrada-eixida en cada un d'ells.

El model se sotmet a una validació experimental de complexitat progressiva: flux estacionari i fred, que oferix condicions d'operació òptimes per al desenvolupament de metodologies dirigides a la caracterització del mig porós; flux pulsant i fred, a partir del qual es mostra la capacitat del model per a la reproducció de la dinàmica del flux no-estacionari i compressible; i, finalment, flux pulsant i calent propi del funcionament d'un motor i que requerix del desenvolupament addicional d'un submodel de transmissió de calor adequat a les característiques dels monòlits de flux de paret.

Producte d'estos treballs s'obtenen un conjunt de ferramentes computacionals que permeten el càlcul termo-fluid-dinàmic dels filtres de partícules Dièsel de flux de paret en qualsevol condició de funcionament del motor.