La reducció d'emissions mitjançant l'acoblament d'un generador termoelèctric en vehicles pesants

La primera part d'aquesta investigació se centra a validar la viabilitat de l'escalfador de fums d'escapament (EGH) per reduir les emissions de NOx sense efectes negatius en un circuit estàndard de fums d'escapament. L'experimentació es va dur a terme amb un vehicle HDV Euro VI en un banc rodant certificat. Els resultats són encoratjadors, però el sistema s'ha d'adaptar i optimitzar adequadament. Estem buscant un equilibri entre la reducció de NOx i l'energia tèrmica malbaratada recollida per augmentar la temperatura dels gasos d'escapament.

La segona part d'aquest estudi explora la viabilitat del generador termoelèctric automotriu (ATEG) com a única font d'energia per alimentar l'EGH. Quantifica l'energia elèctrica produïda en tres règims de motor habituals (1000, 1250 i 1500 rpm). Mesura les variacions de producció afectades per diferents posicions del pedal en acceleració total (FTPP) al llarg dels règims exposats.

Aquest estudi presenta un escalfador de posttractament termoelèctric (TATH) com a solució acoblada a la configuració estàndard del vehicle. També determina la ubicació ideal tant de l'EGH com de l'ATEG per optimitzar el seu rendiment i mantenir l'ATS estàndard amb variacions mínimes. L'ús d'aquest sistema es divideix en dues fases diferents, fase d'escalfament i fase de recuperació. L'etapa d'escalfament és quan l'EGH consumeix electricitat per augmentar la temperatura dels fums d'escapament. D'altra banda, l'etapa de recuperació s'aplica quan les temperatures d'aquests fums són prou elevades per permetre que l'ATEG recuperi l'energia malbaratada. S'han tingut en compte paràmetres com la contrapressió i el pes afegit per tal de proporcionar un balanç energètic just a la comparativa. En aquest sentit, s'ha quantificat el consum extra de combustible del vehicle pesant testat.

La tercera part de la nostra investigació explora les diferents rutines HDV i les seves particularitats per tal de determinar en quines d'elles el TATH pot aportar una millora important de NOx emès. Els efectes d'aquest sistema s'exploren en una rutina de transport real d'un viatge de llarg recorregut. El sistema presentat està reduint les emissions contaminants en circumstàncies de règim de motor baix, principalment en zones urbanes poblades. L'etapa de recuperació del sistema es quantifica dins d'aquesta rutina específica. Posteriorment, es quantifica l'energia necessària per a l'etapa d'escalfament pel que fa als requisits de la missió.

Finalment, els resultats experimentals demostren que un HDV certificat EURO VI pot produir emissions de NOx 5 vegades per sobre del valor límit estàndard en circumstàncies específiques (règims de baixa velocitat). El compliment de l'actual EURO VI i la futura EURO VII s'ha analitzat tenint en compte els beneficis del sistema TATH proposat en comparació amb l'ATS homologat estàndard d'aquest vehicle en particular. Els resultats demostren una reducció de NOx de fins a un 97,2% utilitzant el sistema suggerit en aquest perfil de missió concret. A banda d'això, també està demostrat que l'ATEG pot produir l'energia requerida per l'EGH en un perfil de missió de llarg recorregut. Tanmateix, s'espera que el pes afegit i la contrapressió provocada pel TATH augmentin el consum de combustible del vehicle en un 0,35%.

Lectura de tesi: 07/09/2022. Sala d'Actes de l'Escola Politècnica Superior I