Blucher Engineering Proceedings

Setembro 2022, vol.9, num.2 - XXIX Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva
Artigo - Open Access Idioma principal | Segundo principal

Substrato Cerâmico Avançado de Baixa Massa para Melhorar o Desempenho de Partida a Frio Visando os Regulamentos de Emissões Proconve L8

Advanced Low-Mass Ceramic Substrate for Improved Cold-Start Performance Targeting Proconve L8 Light-Duty Emissions Regulations

PETRINI, RÔMULO; AMADEI, GABRIEL; WARKINS, JASON; CRAIG, ANGUS

Artigo:

As Regulamentações Brasileiras de Emissões estão ficando mais rígidas nos próximos anos. Dentro da introdução do Proconve L7 em janeiro de 2023 e do próximo Proconve L8 em 2025, os limites de emissões, como NMOG + NOx, diminuíram de 130 mg/km (PL6) para 50 mg/km (PL8), o que provavelmente aumentará a carga PGM nos conversores catalíticos. Isso aumentaria automaticamente o custo. Como cerca de 75% das emissões do motor ocorrem durante os primeiros segundos após a partida a frio, é crucial aumentar o desempenho catalítico durante esse período. Uma abordagem é diminuir a capacidade de calor do catalisador, o que pode ser feito utilizando substratos com paredes mais finas ou porosidade aumentada. A inovadora tecnologia de substratos da CORNING foi desenvolvida para aumentar significativamente a porosidade de substratos de parede ultrafina (2-3 mill) de 35% para 55%, mantendo sua resistência. Isso permite uma redução da capacidade volumétrica de calor do substrato e permite uma resposta térmica mais rápida e emissões mais baixas. Com o objetivo de entender o desempenho da tecnologia avançada de substrato de baixa massa sob condições brasileiras de combustível 100% Etanol, um programa de teste de emissões foi realizado utilizando um moderno Motor Turbo 1.0L funcionando com Combustível 100% Etanol em uma bancada de motor transiente. O sistema de pós-tratamento consiste em 1,26 L de catalisador na posição de acoplamento fechado e um catalisador de 1,0 L na posição sob o piso. O foco do estudo foi avaliar o impacto do substrato selecionado para o catalisador acoplado enquanto o catalisador sob o piso foi mantido o mesmo em todos os testes. Como referência, um substrato padrão 750/2 e uma formulação TWC de linha de base foram usados ​​na posição de acoplamento fechado. Para explorar o potencial de redução de emissões e custos, amostras de substratos de baixa massa e alta porosidade foram revestidas e testadas com a mesma formulação TWC, bem como versões com teor reduzido de metais preciosos. Antes do teste, todas as amostras foram envelhecidas a 900 °C em um forno. As emissões foram determinadas utilizando o Procedimento de Emissões FTP75. Os resultados confirmaram que as emissões podem ser significativamente reduzidas, por exemplo. Emissões de THC em aproximadamente 13%, ou desempenho semelhante pode ser alcançado com uma carga de metais preciosos muito menor

Brazilian Emissions Regulations are getting tighter in the coming years. Within Proconve L7 introduction in Jan- 2023 and upcoming Proconve L8 in 2025 emissions limits such as NMOG + NOx decreased from 130 mg/km (PL6) to 50 mg/km (PL8), which will likely increase the PGM Load on catalytic converters. This would automatically increase the cost. As around 75% of engine emissions occurs during the first few seconds after cold start, it is crucial to increase catalytic performance during that period. One approach is to decrease the heat capacity of the catalyst, which could be done by utilizing substrates with thinner walls or increased porosity. CORNING´s innovative substrate technology has been developed to significantly raise the porosity of ultrathin wall substrates (2-3 mill) from 35% to 55% while maintaining its strength. This allows for a reduction of the volumetric substrate heat capacity and enables faster thermal response and lower emissions. Aiming to understand the performance of the advanced low mass substrate technology under Brazilian 100% Ethanol fuel conditions, an emissions test program had been performed utilizing a modern 1.0L Turbo Engine run with 100% Ethanol Fuel on a transient engine bench. The After-Treatment system consists of 1.26L catalyst in the closed couple position, and a 1.0L catalyst on the under-floor position. The focus of the study was on evaluating the impact of the substrate selected for the close-coupled catalyst while the underfloor catalyst was maintained the same in all tests. As reference a standard 750/2 substrate and a baseline TWC formulation was used in the close coupled position. To explore the emission and cost reduction potential, samples of low mass, high porosity substrates have been coated and tested with the same TWC formulation as well as versions with reduced precious metal content. Prior to testing all samples have been end of life aged at 900 °C in a furnace. Emissions were determined utilizing the FTP75 Emissions Procedure. Results confirmed that emissions can be significantly reduced, e.g. THC emissions by roughly 13%, or similar performance can be achieved at much lower precious metal loading.

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DOI: 10.5151/simea2022-PAP18

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Como citar:

PETRINI, RÔMULO; AMADEI, GABRIEL; WARKINS, JASON; CRAIG, ANGUS; "Substrato Cerâmico Avançado de Baixa Massa para Melhorar o Desempenho de Partida a Frio Visando os Regulamentos de Emissões Proconve L8", p-106-114. In: Anais do XXIX Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva . São Paulo: Blucher, 2022.
ISSN 23577592, DOI 10.5151/simea2022-PAP18

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