ES2238563T3 - Procedimiento y dispositivo para evaluar la capacidad operativa de un dispositivo para reducir el contenido en ozono del aire. - Google Patents
Procedimiento y dispositivo para evaluar la capacidad operativa de un dispositivo para reducir el contenido en ozono del aire.Info
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Abstract
Dispositivo (6, 18, 20) para evaluar la capacidad operativa de un dispositivo DOR (4) dispuesto en un vehículo de motor, para reducir el contenido en ozono del aire, con un sensor (6) para detectar el contenido en ozono (C1, C2), que está dispuesto detrás del dispositivo DOR (4) en la dirección de circulación, con un dispositivo electrónico (18) que, a una primera velocidad del vehículo de motor, detecta un primer contenido en ozono (C1) y, a una segunda velocidad, un segundo contenido en ozono (C2), que detecta una diferencia entre el primer y el segundo contenido en ozono (C1, C2) y evalúa, con base en una curva característica (OUR) consignada, la capacidad operativa del dispositivo DOR (4) con base en la diferencia.
Description
Procedimiento y dispositivo para evaluar la
capacidad operativa de un dispositivo para reducir el contenido en
ozono del aire.
La invención se refiere a un diagnóstico de un
dispositivo DOR, es decir, un dispositivo para la reducción directa
de ozono. Se quiere reducir el contenido en ozono del aire que
circunda o recorre el dispositivo.
Del documento US 5,97,831A se conoce ya un
radiador con recubrimiento catalítico para un vehículo, con el que
puede convertirse el ozono (03) del entorno en oxígeno (02). En la
legislación norteamericana sobre gases de escape (CARB) se limita
la emisión de Non-Methane Organic Gases (NMOG) en
forma de un valor medio de flota para cada fabricante de vehículos.
Existe fundamentalmente la posibilidad de recopilar crédito NMOG.
De este modo puede reducirse la media de flota con relación a la
NMOG. Con esto el fabricante de vehículos tiene también la
posibilidad de aumentar la distancia a los valores límite de emisión
mínimos (SULEV). Entre otras cosas el recubrimiento catalítico del
radiador del vehículo ofrece también, para reducir el contenido en
ozono de aire ambiente, la posibilidad de recopilar en créditos
NMOG. El citado recubrimiento catalítico recibe el nombre por parte
de las autoridades norteamericanas de Direct Ozon
Reduction (DOR). La designación DOR también se utilizará a
partir de ahora, si bien sólo a título representativo del principio
catalítico. Como cualquier dispositivo del vehículo para reducir
las emisiones también en este sistema debe vigilarse su capacidad
operativa en el marco de los requisitos legales del diagnóstico de
a bordo.
Del documento DE 39 38 592 A1 se ha conocido un
dispositivo para eliminar el contenido en ozono del aire ambiente,
en el que un primer sensor de ozono detecta el contenido en ozono
del aire impuro y un segundo sensor de ozono el del aire puro.
Mediante una comparación de las dos señales sensoriales puede
decidirse sobre la capacidad operativa del dispositivo DOR.
Con estos antecedentes, la tarea de la invención
consiste en indicar un dispositivo para evaluar la capacidad
operativa de un dispositivo DOR, que debe materializarse de forma
económica.
La tarea es resuelta mediante las
particularidades indicadas en la reivindicación independiente.
El dispositivo conforme a la invención para
evaluar la capacidad operativa de un dispositivo DOR, dispuesto en
un vehículo de motor, para reducir el contenido en ozono del aire
prevé un sensor para detectar el contenido en ozono, que está
dispuesto detrás del dispositivo DOR en la dirección de circulación.
Se ha previsto un dispositivo electrónico que, a una primera
velocidad del vehículo de motor, detecta un primer contenido en
ozono y, a una segunda velocidad, un segundo contenido en ozono. El
dispositivo electrónico detecta una diferencia entre el primer y el
segundo contenido en ozono y evalúa, con base en una curva
característica consignada, la capacidad operativa del dispositivo
DOR.
El dispositivo conforme a la invención presenta
la ventaja fundamental de que sólo se necesita un sensor para
detectar el contenido en ozono del aire.
De las reivindicaciones subordinadas se deducen
perfeccionamientos y configuraciones ventajosos del dispositivo
conforme a la invención.
Una configuración prevé que la primera y la
segunda velocidad estén situadas en márgenes de velocidad
prefijadas.
Una configuración prevé que la primera velocidad
del vehículo de motor se corresponda con la velocidad cero.
Una configuración prevé que el periodo de tiempo
entre la detección del primer y del segundo contenido en ozono esté
limitado a un valor máximo prefijado.
Una configuración prevé que se haya previsto
además un valor umbral para la temperatura del refrigerante del
motor.
Una configuración prevé que el dispositivo DOR
presente un intercambiador de calor equipado con recubrimientos
superficiales que actúan catalíticamente.
De las otras reivindicaciones subordinadas y de
la siguiente descripción se deducen otras configuraciones y otros
perfeccionamientos ventajosos del dispositivo conforme a la
invención.
En detalle, la figura 1 muestra un ejemplo de
ejecución de un dispositivo conocido con dos medios 6 y 7,
dispuestos separados espacialmente, para detectar los contenidos en
ozono.
La figura 2 muestra otra forma de ejecución
conforme a la invención con solamente un medio para detectar un
contenido en ozono.
La figura 3 representa una forma de ejecución de
la invención con solamente un medio 6 para detectar un contenido en
ozono.
La figura 4 muestra el desarrollo de la tasa de
transformación de ozono OUR, que se corresponde con una medida de
la acción E del dispositivo DOR sobre el aire, en dependencia de la
velocidad del velocidad o espacial del aire a través del
dispositivo DOR.
La figura 5 muestra un diagrama de flujo como
forma de ejecución ejemplificativa de un procedimiento conforme a
la invención.
El diagrama de flujo de la figura 6 puede
llevarse a cabo en especial en unión a los dispositivos según las
figuras 2 y 3.
La cifra 1 en la figura 1 designa la disposición
espacial de un dispositivo DOR 4 y de otros componentes en el marco
de una forma de ejecución conocida. El dispositivo DOR presenta
superficies 5 con recubrimiento catalítico. La cifra 6 designa un
primer medio para detectar un contenido en ozono, por ejemplo un
sensor de ozono. Éste detecta el contenido en ozono C1 del aire
después de la acción del dispositivo DOR. Este aire está
representado por las flechas designadas con la cifra 10. De forma
correspondiente, la cifra 7 designa un segundo medio para detectar
el contenido en ozono del aire. Este medio detecta el contenido en
ozono C2 del aire en el caso de una segunda acción, que es
diferente de la primera acción del dispositivo DOR. En el ejemplo de
la figura 1 este aire está representado por las flechas designadas
con la cifra 8 delante del dispositivo DOR y la segunda acción es
igual a 0. De forma correspondiente, las flechas designadas con la
cifra 10 representan el aire en el caso de una segunda acción del
dispositivo DOR. En el ejemplo de la figura 1 este aire se
corresponde con el aire tras la acción del dispositivo DOR 4.
Las señales de los dos medios 6 y 7, que
representan el primer (C1) y el segundo (C2) contenido en ozono, se
alimentan a un dispositivo eléctrico 18 para preparación y
valoración. La valoración abarca la formación de un resultado
comparativo VE a partir de una comparación entre el primer contenido
en ozono C1 y el segundo contenido en ozono C2, y una evaluación de
la capacidad operativa del dispositivo DOR con base en el resultado
comparativo. Si la comparación produce una capacidad operativa
insuficiente, se produce la indicación o el almacenamiento de un
mensaje de error correspondiente. La indicación puede realizarse
por ejemplo según una protección estadística mediante una lámpara de
error 20 en el campo visual del conductor de un vehículo de motor
equipado con un dispositivo DOR.
La figura 2 muestra una forma de ejecución no
conforme a la invención con solamente un medio 6, para detectar un
contenido en ozono. La cifra 9 en la figura 2 designa el medio 6 en
una segunda posición (representación a trazos). En la posición
representada con una línea continua el medio 6 detecta el contenido
en ozono tras la acción del dispositivo DOR, es decir, en el caso de
una primera acción E1 del dispositivo DOR. En la posición 9
dibujada a trazos, el medio 6 detecta el contenido en ozono por
fuera del aire que sale del dispositivo DOR y, de este modo, en el
caso de una segunda acción (E2) del dispositivo DOR, que difiere de
la primera (E1). La modificación de posición puede realizarse por
ejemplo electromecánicamente y controlarse mediante el dispositivo
electrónico 18. De este modo la detección del primer contenido en
ozono C1 se produce en un primer lugar separado espacialmente de la
detección del segundo contenido en ozono C2 en un segundo lugar,
con ayuda de una modificación de posición de un único medio 6. En
el caso de un radiador del vehículo con recubrimiento catalítico
puede moverse por ejemplo el sensor de ozono por medio de un
dispositivo adecuado, de tal modo que, por un lado, pueda medir el
aire ambiente en bruto antes de circular por el radiador del
vehículo, y por otro lado el aire ambiente antes de circular por el
radiador del vehículo.
La figura 3 representa una forma de ejecución de
la invención con solamente un medio 6 para detectar un contenido en
ozono. Aquí se produce la detección de los contenidos en ozono en
el caso de diferentes acciones del dispositivo DOR sin separación
espacial, sino separada en el tiempo. La detección del primer
contenido en ozono (C1) tiene lugar en un primer momento T1, en el
mismo lugar que la detección del segundo contenido en ozono (C2) en
un segundo momento T2.
Los contenidos en ozono en ambos momentos se
diferencian, en el caso de un dispositivo DOR con capacidad
operativa, cuando entre ambos momentos se modificó o se ha
modificado la acción E del dispositivo DOR sobre el aire.
Para modificar la acción E es por ejemplo
adecuada una modificación de la velocidad espacial con la que el
aire circula por el dispositivo DOR. Por velocidad espacial se
entiende aquí el volumen de aire que circula por el dispositivo DOR
por unidad de tiempo, que se correlaciona en el caso de un vehículo
de motor por ejemplo con la velocidad del vehículo. En el caso de un
radiador de vehículo puede realizarse, por ejemplo con una posición
fija de un sensor de ozono, una medición de ozono en diferentes
condiciones del vehículo y del motor: en dependencia de diferentes
condiciones del vehículo y del motor se encuentra en la posición
del sensor de ozono, o bien aire ambiente en crudo o aire ambiente
que circula a través del radiador del vehículo.
Alternativamente, en el caso de una posición fija
del sensor, puede impedirse temporalmente la circulación a través
del radiador. Mediante un impedimento temporal de la circulación a
través del radiador del vehículo, por ejemplo mediante una persiana
del radiador o mediante una alimentación conmutable del aire
ambiente (circunvalación del radiador), puede garantizarse que en el
sensor de ozono se encuentre a veces aire ambiente en crudo y otras
veces aire convertido.
Una forma de ejecución sencilla utiliza una
medición comparativa entre aire ambiente en crudo y aire ambiente
tras circular por el radiador del vehículo con recubrimiento
catalítico. Para el diagnóstico de la capacidad de conversión de un
sistema DOR por medio de un sensor de ozono, el sensor de ozono debe
aplicarse de tal modo en las proximidades del radiador del
vehículo, que pueda medirse el aire que circula a través del
radiador del vehículo.
Sólo la forma de ejecución en la que la acción se
genera a través de una modificación de la velocidad del vehículo,
es conforme a la invención.
Para los tres principios de medición se mide el
modo y manera de la circulación por el radiador del vehículo en
diferentes puntos operativos del vehículo y del motor,
ventajosamente en el marco de investigaciones básicas, y los
resultados se almacenan en campos característicos del aparato de
control del vehículo, de tal manera que para la medición de ozono
durante el funcionamiento de serie del vehículo puedan usarse
valores de referencia adecuados. Esto se aplica en especial a la
medición del aire tras circular por el radiador, que depende de
diferentes condiciones, como por ejemplo temperatura del
refrigerante del motor, número de revoluciones del motor, número de
revoluciones del ventilador del motor, velocidad del vehículo,
etc.
Aparte de otros efectos pueden utilizarse en
especial los siguientes para la medición comparativa:
- -
- conversión de ozono en disminución conforme aumenta la velocidad espacial
- -
- ninguna conversión de ozono sin circulación (velocidad espacial = cero).
Ejemplos para la materialización de una función
de diagnóstico con un dispositivo según la figura 3, aunque sólo
los casos A) y B) de ejemplos conforme a la invención, son:
A) Valoración de la diferencia de la
concentración de O3 con el vehículo detenido y en marcha:
Instalación fija del sensor O3 detrás del
radiador, es decir, entre el radiador y el motor. Primera medición
del contenido en ozono del aire que circunda el sensor, en cuanto
se hayan cumplido las siguientes condiciones marginales para un
periodo de tiempo a prefijar (por ejemplo 30 segundos):
- -
- motor caliente por funcionamiento (el radiador muestra una buena tasa de conversión de O3)
- -
- Vehículo detenido (v = 0)
- -
- Los rodetes del ventilador del motor están detenidos.
La segunda medición se realiza con el siguiente
arranque, en cuanto la velocidad del vehículo ha alcanzado un valor
prefijado (por ejemplo 8 km/h).
En el caso de que el dispositivo DOR funcione
correctamente, la diferencia de los dos valores de concentración de
O3 medidos debe superar un determinado valor prefijado.
B) Valoración de la diferencia de la
concentración de O3 como mínimo con 2 diferentes velocidades del
vehículo:
Instalación fija del sensor O3 detrás del
radiador, es decir, entre el radiador y el motor.
Primera medición del contenido en ozono del aire
que circunda el sensor, en cuanto se hayan cumplido las siguientes
condiciones marginales:
- -
- motor caliente por funcionamiento
- -
- El vehículo circula a una velocidad más baja dentro de un margen de velocidad a prefijar (por ejemplo v = 6...8 km/h)
- -
- Los rodetes del ventilador del motor están detenidos
La segunda medición se realiza en el caso de la
velocidad del vehículo, dentro de un periodo de tiempo a prefijar
desde la primera medición (por ejemplo 30 segundos), alcance un
valor prefijado (por ejemplo 70 km/h).
En el caso de que el dispositivo DOR funcione
correctamente, la diferencia de los dos valores de concentración de
O3 medidos debe superar un determinado valor prefijado, ya que la
tasa de conversión de O3 disminuye por encima de unos 5 km/h
conforme aumenta la velocidad. En el caso de que los valores de
medición sean muy próximos, esto es un indicio de que el
dispositivo DOR ya no funciona de forma impecable.
C) Valoración de la diferencia de la
concentración de O3 con el vehículo detenido, antes y después de
conectar el ventilador:
Instalación fija del sensor O3 en la dirección de
circulación detrás del radiador, entre el radiador y el motor de
combustión. La primera medición del contenido en ozono del aire que
circunda el sensor se realiza en cuanto se hayan cumplido las
siguientes condiciones marginales para un periodo de tiempo a
prefijar (por ejemplo 30 segundos):
- -
- motor caliente por funcionamiento (el radiador muestra una buena tasa de conversión de O3, por ejemplo con Tmot > 80ºC)
- -
- Vehículo detenido (v = 0)
- -
- Los rodetes del ventilador del motor están detenidos.
Después conexión del ventilador con fines de
diagnóstico y segunda medición del contenido en ozono. El
ventilador crea una circulación a través del radiador, reduciendo
un dispositivo DOR en funcionamiento el contenido en ozono del aire
alimentado por el ventilador al sensor O3.
En el caso de que el sistema DOR funcione
correctamente, es necesario que la diferencia de los dos valores de
concentración de O3 medidos supere un determinado valor
prefijado.
Para aumentar la seguridad del diagnóstico puede
realizarse una valoración estadística de varias mediciones
comparativas, que conduzca a un resultado del diagnóstico
definitivo. Esta valoración puede extenderse también por varios
trayectos.
La figura 4 muestra el desarrollo de la tasa de
conversión de ozono OUR, que se corresponde con una medida para la
acción E del dispositivo DOR sobre el aire, en dependencia de la
velocidad del vehículo o de la velocidad espacial del aire a través
del dispositivo DOR. La tasa de conversión de ozono que puede
alcanzarse en la práctica depende en escasa medida de la temperatura
del recubrimiento o de la concentración absoluta de ozono, en gran
medida de la velocidad espacial del aire ambiente a través del
radiador del vehículo.
En la forma de ejecución representada en la
figura 3, la detección de los contenidos en ozono C1, C2 se realiza
por ejemplo a diferentes velocidades espaciales y, de este modo,
diferente acción. En este sentido la propulsión del vehículo
representa en cierta medida un medio 12 para modificar la acción. De
forma complementaria o alternativa a la modificación de la
velocidad espacial a través de una modificación de la velocidad del
vehículo, la velocidad espacial y con ello la acción también pueden
realizarse mediante una modificación de la alimentación de aire
desde un ventilador 14. Por ejemplo, puede regularse de forma
correspondiente el número de revoluciones de un motor eléctrico 16
que acciona el ventilador mediante el dispositivo electrónico
18.
La figura 5 muestra un diagrama de flujo de un
procedimiento, en el que sólo se mide en el caso de acciones de
diferentes velocidades del vehículo, que se considera conforme a la
invención. Una vez iniciado el proceso, en el paso 1 se comprueba
si la acción del sistema DOR se corresponde con una primera acción
E1 que es adecuada para detectar la primera concentración C1. Los
sensores deben estar por ejemplo preparados para funcionar y las
superficies catalíticas deberían estar calientes por
funcionamiento. En el paso 2 se detecta después la concentración de
ozono C1 con la primera acción E1. Si se han cumplido las
condiciones las condiciones para detectar la segunda concentración
de ozono C2 (paso 3), en el paso 4 se realiza la detección del
contenido en oxígeno C2 en la segunda acción E2. A continuación se
forma en el paso 5 un resultado comparativo VE en función del
contenido en ozono C1, c2 detectado y, dado el caso, de otros
parámetros como la temperatura en el momento de la prueba, etc. En
los pasos 6 y 7 se compara el resultado comparativo con límites
prefijados, que definen un margen bueno (paso 6) o un margen malo
(paso 7). Cuando el resultado comparativo se corresponde con un del
margen malo, se produce la emisión de una señal de error en el paso
8. El resultado comparativo está por ejemplo situado en el margen
bueno si la diferencia de los dos valores de contenido en ozono
medidos supera un determinado valor prefijado. La forma de
ejecución según la figura 5 puede utilizarse en unión a los
dispositivos según las figuras 1, 2 ó 3. En unión a la figura 2, la
consulta en el paso 1 de la figura 5 comprende por ejemplo si el
medio para detectar el contenido en ozono está en la posición 6 o
en la posición 9. Con ello la condición E = E1 se corresponde con la
posición 6. Análogamente la condición E = E2 se corresponde con la
posición 9. En unión a la figura 3 la condición E = E1 se
corresponde con un ventilador 14 accionado y la condición E = E2 se
corresponde con un rodete de ventilador detenido. Análogamente E =
E1 puede corresponderse con un vehículo en marcha y E = E2 con un
vehículo detenido o a un vehículo que circula a una velocidad
inferior. Sólo este último caso puede considerarse conforme a la
invención.
El diagrama de flujo de la figura 6 puede
ejecutarse en especial en unión a los dispositivos según las
figuras 2 y 3. De nuevo se comprueba en un paso 1 si la acción E
del sistema DOR se corresponde con una acción E1, que es adecuada
para detectar un contenido en ozono C1. Si es éste el caso, en el
paso 2 se realiza la detección del contenido en ozono C1 en el
momento T = T1. A continuación se modifica la acción E en el paso
3. Posibilidades de modificar la acción E sobre el aire en el lugar
del sensor son: la modificación de las posiciones del sensor, como
se ha representado en la figura 2; la modificación de la velocidad
espacial del aire a través del dispositivo DOR mediante la
modificación de una velocidad del vehículo o mediante la
modificación de un número de revoluciones del ventilador. A
continuación se realiza en el paso 4 una comprobación de si la
acción E se corresponde con una acción E2, que es adecuada para
detectar un contenido en ozono C2. Para esto puede comprobarse por
ejemplo si la velocidad del vehículo está dentro de un margen
predeterminado o si el ventilador es accionado con una determinada
potencia. Si es éste el caso, en el paso 5 se realiza la detección
del contenido en ozono C2 en el momento T = T2. Por lo demás el
procedimiento se prosigue con el paso según la figura 1.
Claims (6)
1. Dispositivo (6, 18, 20) para evaluar la
capacidad operativa de un dispositivo DOR (4) dispuesto en un
vehículo de motor, para reducir el contenido en ozono del aire, con
un sensor (6) para detectar el contenido en ozono (C1, C2), que
está dispuesto detrás del dispositivo DOR (4) en la dirección de
circulación, con un dispositivo electrónico (18) que, a una primera
velocidad del vehículo de motor, detecta un primer contenido en
ozono (C1) y, a una segunda velocidad, un segundo contenido en
ozono (C2), que detecta una diferencia entre el primer y el segundo
contenido en ozono (C1, C2) y evalúa, con base en una curva
característica (OUR) consignada, la capacidad operativa del
dispositivo DOR (4) con base en la diferencia.
2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el
que la primera y las segunda velocidad están situadas dentro de un
margen de velocidad prefijado.
3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2, en
el que la primera velocidad del vehículo de motor se corresponde
con la velocidad v = 0.
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, en el que el periodo de tiempo (T2-T1)
entre la detección del primer y del segundo contenido en ozono (C1,
C2) está limitado a un valor máximo prefijado.
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, en el que además se ha previsto un valor umbral para la
temperatura del refrigerante del motor.
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, en el que el dispositivo DOR (4) presenta un
intercambiador de calor equipado con recubrimientos superficiales
(5) que actúan catalíticamente.
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