Desarrollo e implementación de un modelo de catalizador de oxidación de amoníaco orientado a diagnóstico a bordo en motores de combustión interna alternativos

Abstract

[ES] El presente Trabajo Final de Máster plantea como objetivo principal desarrollar un modelo para la simulación de la reactividad química de un catalizador de oxidación de amoníaco (Ammonia Slip Catalyst, ASC). En primer lugar, se analiza el mecanismo de reacción del ASC para la eliminación del amoniaco procedente del uso de un catalizador de reducción selectiva (SCR) destinado a la reducción de las emisiones de NOx en motores de combustión interna alternativos. Partiendo de lo anterior, se desarrolla un modelo implementado en Simulink que tiene por objetivo determinar el impacto del ASC sobre las emisiones de NH3 y de NOx en condiciones de operación transitorias. De este modo, como etapa final se aborda la estrategia de calibración del modelo y su validación incluyendo mapeo dinámico en un amplio rango de operación del motor y ciclos de conducción de homologación en banco de ensayos. Por último, se realiza un análisis crítico sobre su nivel de aplicabilidad, discutiendo ventajas, limitaciones planteamientos alternativos.

[CA] El present Treball Final de Màster planteja com a objectiu principal desenvolupar un model per a la simulació de la reactivitat química d'un catalitzador d'oxidació d'amoníac (Ammonia Slip Catalyst, ASC). En primer lloc, s'analitza el mecanisme de reacció de l'ASC per a l'eliminació de l'amoníac procedent de l'ús d'un catalitzador de reducció selectiva (SCR) destinat a la reducció de les emissions de NOx en motors de combustió interna alternatius. Partint de l'anterior, es desenvolupa un model implementat en Simulink que té per objectiu determinar l'impacte de l'ASC sobre les emissions de NH3 i de NOx en condicions d'operació transitòries. D'aquesta manera, com a etapa final s'aborda l'estratègia de calibratge de el model i la seva validació incloent mapeig dinàmic en un ampli rang d'operació de l'motor i cicles de conducció d'homologació en banc d'assaigs. Finalment, es realitza una anàlisi crítica sobre el seu nivell d'aplicabilitat, discutint avantatges, limitacions i plantejaments alternatius.

[EN] The main objective of this Master's Final Project is to develop a model for simulating the chemical reactivity of an ammonia oxidation catalyst (Ammonia Slip Catalyst, ASC). Firstly, the reaction mechanism of the ASC for the removal of ammonia from the use of a selective reduction catalyst (SCR) intended to reduce NOx emissions in alternative internal combustion engines is analyzed. Based on this, a model implemented in Simulink is developed that aims to determine the impact of ASC on NH3 and NOx emissions under transitory operating conditions. Thus, as a final stage, the model calibration strategy and its validation are addressed, including dynamic mapping over a wide range of engine operation and test bench homologation driving cycles. Finally, a critical analysis is carried out on its level of applicability, discussing advantages, limitations and alternative approaches.