ES2197130T3 - Procedimiento para comprobar la aptitud de funcionamiento de un catalizador para depuracion de los gases de escape. - Google Patents
Procedimiento para comprobar la aptitud de funcionamiento de un catalizador para depuracion de los gases de escape.Info
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Abstract
Procedimiento para comprobar la aptitud de funcionamiento de un catalizador para la depuración de los gases de escape de un motor de combustión interna durante el funcionamiento del motor, teniendo el catalizador una temperatura de arranque y un grado de reducción rCO para monóxido de carbono (CO), caracterizado porque el motor de combustión interna está equipado con un mando electrónico, compuesto de un equipo electrónico para el motor y un equipo electrónico para el sistema de diagnóstico de a bordo del vehículo ¿OBD¿, y porque, para la valoración de la actividad catalítica restante del catalizador, se determina en el punto actual de funcionamiento del motor la diferencia de temperaturas AT entre la temperatura actual de salida del gas de escape TA desde el catalizador y la temperatura de arranque TCO, 50 %, nuevo para el monóxido de carbono en el catalizador nuevo: AT = TA - TCO, 50 %, y se calcula el grado de reducción rCO para monóxido de carbono, y porque se registra como función defectuosa del catalizador el hecho de sobrepasarse eventualmente la diferencia de temperaturas AT por encima del valor límite ATG en un punto de funcionamiento del motor, existiendo simultaneamente un grado de reducción rCO para monóxido de carbono por debajo de un valor límite rCO, G del grado de reducción para monóxido de carbono en el equipo electrónico del sistema de diagnóstico de a bordo del vehículo ¿OBD¿.
Description
Procedimiento para comprobar la aptitud de
funcionamiento de un catalizador para depuración de los gases de
escape.
La invención se refiere a un procedimiento para
comprobar la aptitud de funcionamiento de un catalizador para
depuración de los gases de escape de un motor de combustión
interna. El procedimiento es especialmente adecuado para la
vigilancia de un convertidor catalítico de oxidación para
combustible diesel. La aptitud de funcionamiento del catalizador se
vigila, según la presente invención, por medio de la medición de la
producción de monóxido de carbono en combinación con una medición de
la temperatura. El procedimiento es adecuado también para la
vigilancia de la aptitud de funcionamiento de catalizadores para el
procedimiento HC-DeNO_{x}y para el procedimiento
de Reducción Catalítica Selectiva ``SCR'' de urea, así como para
catalizadores adsorbedores para NO_{x}.
Para automóviles con motor de gasolina es
obligatorio vigilar el funcionamiento de todos los componentes del
sistema de escape de gases, que sean de importancia para el escape
de gases, durante el funcionamiento del vehículo, por medio de un
Sistema de Diagnóstico de a Bordo (On Board Diagnosesystem =
``OBD''). El funcionamiento defectuoso de uno o de varios
componentes del sistema de escape de gases es indicado por medio
del encendido de una lámpara de alarma. En los vehículos que estén
equipados con un convertidor catalítico para el tratamiento
posterior de los gases de escape, se debe vigilar también la
aptitud de funcionamiento del convertidor por medio del sistema de
diagnóstico de a bordo ``OBD'' del vehículo.
En el futuro será necesario equipar también con
un sistema de diagnóstico de a bordo del vehículo los automóviles
con motor diesel. Además de la conducción de retorno de los gases
de escape y del sistema de tubo de escape, el sistema de
diagnóstico de a bordo ``OBD'' del vehículo incluirá también la
vigilancia de los filtros de partículas de combustible diesel y en
especial la vigilancia de los catalizadores o convertidores
catalíticos de oxidación para combustible diesel. En vehículos con
motor de gasolina solo se emplea un procedimiento indirecto con
sistema de diagnóstico de a bordo del vehículo para la vigilancia
de los catalizadores de tres vías; en dicho procedimiento se mide y
se valora la capacidad de almacenamiento de oxígeno del catalizador.
Este procedimiento no es aplicable en los motores diesel, puesto que
éstos funcionan siempre con exceso de oxígeno, es decir con una
mezcla pobre de aire/carburante.
Por lo tanto, el objeto de la presente invención
es proponer un procedimiento para comprobar la aptitud de
funcionamiento de un catalizador para depuración de gases de
escape, que sea adecuado también para comprobar el funcionamiento de
convertidores catalíticos de oxidación para motores diesel y que
permita determinar directamente la actividad del catalizador por
medio de la medición de la producción de monóxido de carbono
(CO).
El procedimiento descrito en esta invención se
caracteriza porque el motor de combustión interna está equipado con
un mando electrónico, compuesto de un equipo electrónico para el
motor y un equipo electrónico para el sistema de diagnóstico de a
bordo del vehículo ``OBD'' (equipo electrónico OBD) y, para
determinar la actividad catalítica restante del catalizador, se
determina la diferencia de temperaturas \DeltaT entre la
temperatura de salida T_{A} del gas de escape desde el catalizador
y la temperatura de arranque para monóxido de carbono nuevo
T_{CO,50\%,nuevo} del catalizador en el respectivo punto de
funcionamiento del motor: \Delta T = T_{A}-T_{CO,50\%,nuevo}
\eqnum{(1)} y se calcula el grado de reducción
r_{CO} para monóxido de carbono, y porque se registra si se
sobrepasa la diferencia de temperaturas \DeltaT por encima de un
valor límite \DeltaT_{G}en un punto de funcionamiento del motor,
existiendo al mismo tiempo un grado de reducción r_{CO} para
monóxido de carbono por debajo de un valor límite r_{CO,G} del
grado de reducción para monóxido de carbono en el equipo electrónico
OBD (del sistema de diagnóstico de a bordo del vehículo),
anotándolo como funcionamiento defectuoso del catalizador.
Se entiende por temperatura de arranque para la
oxidación del monóxido de carbono, en el marco de aplicación de la
presente invención, aquella temperatura T_{CO,50\%}, en la que el
monóxido de carbono justamente se reduce o transforma en el
50%.
Así pues, según la presente invención, se
determina directamente la actividad catalítica restante todavía del
catalizador después de un determinado periodo de funcionamiento.
Como valores característicos para ello sirven el grado de reducción
r_{CO} para monóxido de carbono, la temperatura actual de salida
del gas de escape del catalizador T_{A} y la temperatura de
arranque en estado nuevo para CO, T_{CO,50\%,nuevo}, que es una
función del número de revoluciones y de la carga y puede ser
archivada de momento en el equipo electrónico OBD.
El grado de reducción r_{CO}para monóxido de
carbono puede ser determinado según la ecuación siguiente:
en la que c_{CO,2} es la concentración de
monóxido de carbono en el gas de escape medida a continuación del
catalizador, y c_{CO,1} es la concentración de monóxido de
carbono en el gas de escape medida delante del catalizador.
Alternativamente existe la posibilidad de
determinar el grado de reducción o transformación r_{Co} para
monóxido de carbono según la ecuación siguiente:
en la que c_{CO,2} es la concentración de
monóxido de carbono medida en el gas de escape a continuación del
catalizador y c_{CO,Motor} es la concentración del monóxido de
carbono archivada como campo característico en el equipo electrónico
OBD para el punto actual de funcionamiento del motor.
En ambos casos se puede realizar la medición de
las concentraciones de monóxido de carbono con ayuda de sensores de
monóxido de carbono.
La invención se explica más detalladamente a
continuación con ayuda de las figuras 1 a 6 representadas en los
dibujos adjuntos, en los que se muestran:
- en la figura 1 la dependencia de la temperatura
de la reducción de sustancias tóxicas de un catalizador nuevo para
los hidrocarburos (HC), óxidos de nitrógeno (NO_{x}) y monóxido
de carbono (CO) contenidos en los gases de escape de un motor
diesel;
- en la figura 2 la dependencia de la temperatura
de la reducción de sustancias tóxicas de un catalizador envejecido,
para los hidrocarburos (HC), óxidos de nitrógeno (NO_{x}) y
monóxido de carbono (CO) contenidos en los gases de escape de un
motor diesel;
- en la figura 3 las emisiones de CO durante un
ciclo de circulación MVEG-A/2 en dependencia de la
temperatura de arranque del catalizador para monóxido de
carbono;
- en la figura 4 las emisiones de HC durante un
ciclo de circulación MVEG-A/2 en dependencia de la
temperatura de arranque del catalizador para hidrocarburos;
- en la figura 5 la configuración de un sistema
de depuración de gases de escape para la realización del
procedimiento propuesto en la presente invención;
- en la figura 6 un diagrama de desarrollo del
procedimiento propuesto en la invención.
La transformación o reducción de las sustancias
tóxicas de un catalizador, hasta llegar a un valor máximo, depende
de su temperatura. Un catalizador tiene un desarrollo de la
temperatura de reducción de sustancias tóxicas diferente para cada
una de las sustancias tóxicas principales en forma de gas CO, HC
(hidrocarburos) y NO_{x} (óxido de nitrógeno). En la figura 1 se
representan como ejemplo los grados de conversión para CO, HC y
NO_{x} de un convertidor catalítico nuevo de oxidación para
combustible diesel en dependencia de la temperatura del gas de
escape antes de llegar al catalizador.
Para monóxido de carbono y para hidrocarburos, la
reducción aumenta fuertemente en un campo estrecho de temperaturas
con la correspondiente temperatura de arranque T_{CO,50\%}, o
bien T_{HC,50\%} respectivamente y se aproxima luego al grado
máximo de reducción. En catalizadores de oxidación para combustible
diesel, la reducción para óxidos de nitrógeno es de casi cero a
bajas temperaturas. En el campo de la temperatura de arranque para
hidrocarburos T_{HC,50\%}, la reducción alcanza un máximo y luego
cae hasta casi cero a altas temperaturas del catalizador.
Según va aumentando el tiempo de utilización del
catalizador, se reduce su actividad catalítica a causa de
sobrecargas térmicas y empobrecimiento (envenenamiento), por
ejemplo a causa de compuestos de azufre, fósforo y metales pesados
en los gases de escape, que proceden o bien de los carburantes y
lubrificantes utilizados o del desgaste en el motor. El
envejecimiento del catalizador se manifiesta por un aumento lento
de sus temperaturas de arranque y, según van avanzando los daños,
adicionalmente por una disminución de las reducciones máximas a
altas temperaturas. En la figura 2 se representan como ejemplo las
curvas de reducción de un convertidor catalítico de oxidación para
combustible diesel envejecido a causa de su funcionamiento durante
largo tiempo.
Se ha comprobado que es especialmente crítica
frente a los efectos de envejecimiento, en estos convertidores
catalíticos de oxidación para combustible diesel, la oxidación de
CO (figura 2). Por lo tanto, la valoración de los catalizadores por
medio de la aptitud de oxidación de CO es tan adecuada para estas
aplicaciones para combustibles diesel, porque los sistemas de
tratamiento posterior de los gases de escape de los motores diesel
actuales (convertidor catalítico de oxidación del combustible
diesel) y de los futuros (HC-DeNO_{x}, adsorbedor
de NO_{x}, reducción catalítica selectiva ``SCR'' de urea) se
basan en gran parte en el platino como material catalíticamente
activo. La actividad de los catalizadores de platino depende en
gran parte en todos los casos del tamaño de las partículas de
platino. El empeoramiento de la actividad de los catalizadores
después de su envejecimiento se debe a un aumento de las partículas
de platino catalíticamente activas y a la pérdida consiguiente de
superficie catalíticamente activa. La oxidación de CO es la
reacción que detecta con mucha exactitud estas variaciones. Si se
elige la diferencia de temperaturas \DeltaT de la ecuación (1)
con un valor suficientemente grande para descartar un diagnóstico
erróneo, el empeoramiento de la aptitud de oxidación del monóxido
de carbono y por lo tanto el aumento de la temperatura de arranque
T_{CO,50\%} para monóxido de carbono es un medio universal para
determinar la actividad de los convertidores catalíticos para
combustible diesel.
Además, la elección de CO como sustancia tóxica
indicadora para el diagnóstico de a bordo del vehículo ``OBD'' en
comparación con los hidrocarburos HC tiene la ventaja de que se
trata de un compuesto químico claramente definido, que es idéntico
en todos los puntos de funcionamiento del motor. En cuanto a los
hidrocarburos HC se trata de una mezcla de materias, dependiendo su
composición del punto de funcionamiento del motor. Una detección
exacta en cuanto a la técnica de medición es por lo tanto más
complicada que en el caso de CO. Otra ventaja del CO como sustancia
tóxica indicadora en comparación con los hidrocarburos HC consiste
en la diferente definición de los valores límite de emisión según la
legislación europea sobre emisiones. Mientras que para CO, NO_{x}
y partículas hay valores límite independientes, los valores límite
para HC están definidos solo para la suma de HC y NO_{x}. Por lo
tanto, las emisiones tolerables de HC dependen de las emisiones
actuales de NO_{x}. Por lo tanto es desfavorable la elección de
HC como única sustancia tóxica indicadora.
La concentración de monóxido de carbono
c_{CO,2} en el gas de escape a continuación del catalizador se
determina según la presente invención por medio de un sensor de
monóxido de carbono montado en el tubo de escape de gases a
continuación del convertidor.
La concentración de monóxido de carbono
c_{CO,1} antes del catalizador puede ser medida también
directamente con un sensor de monóxido de carbono o bien puede ser
tomada de los valores archivados anteriormente en el equipo
electrónico del sistema de diagnóstico de a bordo del vehículo
``OBD'' para cada punto de funcionamiento del motor como campo
característico. Con este fin, las emisiones en bruto del tipo de
motor utilizado se determinan previamente para todos los puntos de
funcionamiento del motor y se archivan en el equipo electrónico del
OBD como valores de concentración, en función del número de
revoluciones y de la carga. Los valores de concentración tomados de
la memoria del equipo electrónico de OBD, que corresponden a los
valores de emisión en bruto del motor, se designan aquí en lo
sucesivo con la referencia C_{CO,Motor}. El grado de reducción de
la sustancia tóxica se calcula por lo tanto en este caso según la
ecuación (3).
Estando el vehículo en funcionamiento, los datos
de funcionamiento del motor, es decir el punto de funcionamiento
existente al efectuar la medición y el cálculo, son transmitidos
continuamente desde el equipo electrónico del motor al equipo
electrónico del sistema de diagnóstico de a bordo del vehículo
``OBD''.
Según la invención, para determinar el estado del
catalizador se mide la temperatura actual T_{A}del gas de escape
a continuación del catalizador por medio de un sensor de
temperatura y se calcula el grado de reducción r_{CO} para el
monóxido de carbono para la temperatura correspondiente. El cálculo
del grado de reducción r_{CO} según la ecuación (3) a partir de
C_{CO,2} y de los datos C_{CO,Motor} archivados como campo de
características, en comparación con la medición de ambos valores de
concentración, además de tener unos costes favorables y también la
ventaja de que no se debe formar el cociente de dos señales del
sensor con diferentes valores. A esto se añade que cuando se
utilizan dos sensores, el sensor situado antes del catalizador está
expuesto constantemente a una atmósfera de gas diferente a la del
sensor situado a continuación del catalizador, lo cual conduciría a
un envejecimiento diferente de los sensores, que tendría que ser
tenido en cuenta al calcular el grado de reducción.
La medición de la temperatura tiene lugar a
continuación del catalizador, para garantizar, en el caso de
circulación dinámica, que la temperatura medida del gas de escape
corresponde a la temperatura efectiva del catalizador. Esto no
estaría garantizado al realizar la medición de la temperatura de
gas de escape antes del catalizador, debido a su inercia térmica al
arrancar en frío y en caso de cambios rápidos de carga.
Para valorar el catalizador no es decisivo el
valor absoluto de su temperatura, sino la diferencia de
temperaturas \DeltaT entre la temperatura actual de salida del
catalizador y la temperatura de arranque de CO del catalizador nuevo
\DeltaT = T_{A} - T_{CO,50\%nuevo}.
La temperatura de arranque T_{CO,50\%,nuevo} es
una función de todas las concentraciones de sustancias tóxicas, es
decir de las emisiones en bruto del motor, y de la velocidad
espacial en el convertidor catalítico. Las emisiones en bruto del
motor y la velocidad espacial dentro del convertidor son funciones
de la carga y del número de revoluciones. Las temperaturas de
arranque T_{CO,50\%,nuevo} para todos los puntos de
funcionamiento del motor se archivan por lo tanto como campo de
características en función de la carga y del número de revoluciones
en el equipo electrónico del sistema de diagnóstico de a bordo del
vehículo ``OBD''.
Existe un funcionamiento defectuoso del
catalizador, si se cumplen simultáneamente las dos condiciones
siguientes:
- 1.
- la diferencia de
temperaturas \DeltaT es positiva y mayor que un valor límite de
la diferencia de temperaturas \DeltaT_{G}, que se debe fijar
para el correspondiente tipo de motor y de catalizador, es decir
que la temperatura actual de los gases de escape T_{A} queda por
encima de la temperatura de arranque para el CO del catalizador
nuevo T_{CO,50\%,nuevo} en un valor superior a dicho valor límite:
T_{A} > T_{CO,50\%nuevo} + \Delta T_{G} \eqnum{(4)}
- 2.
- el grado de reducción r_{CO} para monóxido de carbono está por debajo de un grado límite de reducción r_{CO,G}, que se debe fijar para el tipo de motor y de catalizador:
El grado límite de reducción r_{CO,G} puede ser
por ejemplo del 50%.
El registro de una única función defectuosa, sin
embargo, no es todavía suficiente para determinar un daño
permanente del catalizador. Dado que el cambio de un catalizador
lleva consigo unos elevados costes para el propietario del
vehículo, se deberá evitar en todo lo posible la clasificación
prematura del catalizador, como gravemente dañado.
Por lo tanto, el catalizador solo se considera
dañado permanentemente, si se comprueba una función defectuosa para
varios puntos de funcionamiento del motor. En el mando del motor
están archivados preferentemente por regla general campos de
identificación con los datos de funcionamiento del motor para una
serie de puntos diferentes de funcionamiento. No todos estos puntos
de funcionamiento son igualmente adecuados para valorar la aptitud
de funcionamiento del catalizador. Así, por ejemplo, son
inadecuados puntos de funcionamiento con elevadas temperaturas de
los gases de escape, puesto que también un catalizador dañado puede
proporcionar todavía buenas reducciones para monóxido de carbono a
altas temperaturas de los gases de escape. Por lo tanto, para
efectuar la valoración del catalizador se emplea preferentemente
solo una selección de los posibles puntos de funcionamiento, que
son especialmente críticos. El número de puntos de funcionamiento
elegidos para realizar la valoración del catalizador se designa
aquí a continuación con la referencia n_{a}. Para los puntos de
funcionamiento seleccionados se archivan en el equipo electrónico
del sistema de diagnóstico de a bordo del vehículo ``OBD'' los
campos de identificación con las respectivas temperaturas de
arranque T_{CO,50\%,nuevo} para monóxido de carbono para el
catalizador nuevo.
Se considera que el catalizador está gravemente
dañado, si se comprueba un funcionamiento defectuoso para un
determinado número n_{F} de puntos de funcionamiento
seleccionados. Los puntos de funcionamiento, para los cuales se
comprueba un funcionamiento defectuoso, y el número de los mismos
pueden ser archivados a lo largo de los ciclos de circulación y
luego sumados. Únicamente si se sobrepasa el número n_{F} de
puntos de funcionamiento defectuosos, se pone una señal para
cambiar el catalizador.
Se puede obtener otra seguridad adicional para
impedir una clasificación prematura del catalizador como aparato
dañado, si se determina que el número n_{F} de puntos de
funcionamiento defectuosos del catalizador tiene que producirse
dentro de un intervalo de tiempo \Deltat_{F} que se deberá
determinar previamente.
El número tolerable n_{F} de puntos de
funcionamiento defectuosos del catalizador, el número de puntos de
funcionamiento seleccionados n_{A} y su posición, el intervalo de
tiempo \Deltat_{F} así como el valor de los parámetros
\DeltaT_{G} y r_{CO,G} dependen también de las disposiciones
legales sobre sistemas de diagnóstico de a bordo del vehículo
``OBD'', además de depender del tipo de motor y del catalizador.
Según la presente invención, es posible fijar los parámetros
\DeltaT_{G} y r_{CO,G} no como valores constantes, sino
depositarlos como función de la carga y del número de revoluciones
en el equipo electrónico del sistema de diagnóstico de a bordo del
vehículo ``OBD'' como campo de identificación.
En la figura 3 se indican como ejemplo las
emisiones típicas medidas de monóxido de carbono de un vehículo
durante un ciclo definido de circulación (MVEG-A/2)
como función de la temperatura de arranque con CO medida
T_{CO,50\%} de un convertidor catalítico de oxidación para
carburante diesel en caso de diferentes grados de envejecimiento en
funcionamiento permanente. En la legislación sobre emisiones se
determinan las emisiones máximas dentro de un ciclo de circulación.
En Europa la emisión máxima permitida de CO en el ciclo
MVEG-A/2 es de 0,5 g/km a partir del año 2005 (norma
EU IV-stándar). Debido al envejecimiento del
catalizador, aumenta la temperatura de arranque T_{CO,50\%} del
catalizador, lo cual lleva consigo un aumento de las emisiones en
el ciclo de circulación. Después de un funcionamiento en circulación
de 40.000 Km, no se cumplen ya los valores límite IV de la Unión
Europea para el ejemplo representado en la figura 3. El valor
límite de la temperatura \DeltaT_{G} de la diferencia de
temperaturas \DeltaT puede ser elegido ahora de manera que el
catalizador sea considerado como gravemente dañado según las
condiciones antes indicadas exactamente cuando se sobrepasen los
valores límite de emisión legales. Alternativamente, en lugar de los
valores límite de emisión se pueden emplear también los valores
límite del sistema de diagnóstico de a bordo del vehículo ``OBD''
que deberán ser definidos por el legislador.
La curva representada como ejemplo en la figura 3
varía según sea la construcción del catalizador, el comportamiento
de circulación o de marcha del vehículo, el tipo de vehículo y el
tipo de motor. Por medio de la variación del valor límite
\DeltaT_{G} de la diferencia de temperaturas \DeltaT, se
puede adaptar el comportamiento aquí indicado del sistema de
diagnóstico de a bordo del vehículo ``OBD'' a todos los tipos de
vehículos, tipos de motores y disposiciones de la legislación.
La figura 4 muestra el diagrama correspondiente
al de la figura 3 para el comportamiento de las emisiones de
hidrocarburos, registrado en el mismo vehículo y en condiciones
idénticas de medición, con el mismo procedimiento de envejecimiento.
Dado que en la legislación europea no está prescrito ningún valor
límite fijo para las emisiones de hidrocarburos (HC), sino que en
lugar de esto se anotan dos valores límite respectivamente para la
suma de las emisiones de NO_{x} y HC y para las emisiones de
NO_{x}, en la figura 4 se muestra como línea límite para las
emisiones de HC la diferencia entre estos dos valores límite. La
figura 4 muestra que la temperatura de arranque T_{HC,50\%} del
catalizador con hidrocarburos HC no aumenta en la misma medida que
la temperatura de arranque T_{CO,50\%} con monóxido de carbono CO
en caso de envejecimiento en funcionamiento continuo. Además, el
aumento de la temperatura de arranque T_{HC,50\%} con
hidrocarburos HC no va unida a un aumento de las emisiones en la
misma medida de lo que ocurre en el caso del monóxido de carbono.
Así, por ejemplo, no se sobrepasa ni siquiera la diferencia entre
los dos valores límite para HC+NO_{x} y para NO_{x} después de
un tiempo de funcionamiento del vehículo de más de 40.000 km. Según
la presente invención, para efectuar la comprobación del catalizador
se elige por lo tanto el CO como sustancia tóxica indicadora.
Si se cumplen las condiciones 1 y 2 antes
mencionadas dentro del intervalo de tiempo \Deltat_{F} en los
puntos de funcionamiento definidos y por lo tanto el catalizador se
considera que está gravemente dañado, se le puede enviar al
conductor del vehículo una señal como aviso de alarma para el
catalizador dañado. adicionalmente se puede archivar en el equipo
electrónico OBD el diagnóstico sobre el fallo, es decir el momento
en que ha aparecido el fallo y los correspondientes puntos de
funcionamiento del motor. El cumplimiento simultáneo de cada una de
las condiciones 1 y 2 a lo largo de un gran espacio de tiempo,
superior a \Deltat_{F} o bien en caso de un número de puntos de
funcionamiento menor de n_{F}, es decir cuando no existe ningún
daño grave, puede ser archivado igualmente en el equipo electrónico
OBD para posteriores diagnósticos en el taller, sin que se le envíe
entonces al conductor ninguna señal de fallo.
La figura 5 sirve para explicar mejor la
invención. esta figura muestra un esquema de circuitos en bloques
para la realización del procedimiento propuesto en la invención. El
número de referencia 1 indica aquí el motor diesel, en el que la
introducción del carburante se realiza por medio de un sistema de
inyector 2. La cantidad de carburante inyectada es medida por medio
de sensores 3 adecuados y comunicada al equipo electrónico 4 del
motor, que dispone de una puerta para datos de entrada y salida
(I/O), un procesador (CPU) y una memoria (RAM). El equipo
electrónico del motor recibe además, a través de un sistema
adecuado de sensores 5 constantemente información sobre el número
actual de revoluciones del motor, de manera que, a partir de la
cantidad de carburante inyectado y del número de revoluciones se
puede calcular la carga mediante comparación con un campo de
características archivado en el equipo electrónico del motor. Estas
informaciones sobre el punto de funcionamiento, que constan de la
carga y el número de revoluciones, son enviadas luego al equipo
electrónico 6 del sistema de diagnóstico de a bordo del vehículo
OBD, que dispone igualmente de una puerta para entrada y salida de
datos (I/O), un procesador (CPU) y una memoria (RAM). El gas de
escape del motor es conducido a través de la tubería de gas de
escape 7 hasta el convertidor 8 de depuración de los gases de
escape, en el que está colocado un catalizador adecuado. Los números
de referencia 9 y 10 indican los sensores para monóxido de carbono,
cuya concentración se mide antes y después del catalizador, para
obtener el grado de reducción, siendo el sensor 9 opcional en
dependencia de la forma de realización del proceso. El número de
referencia 11 indica una sonda de temperatura, que está situada en
el tubo de escape de gases en la proximidad inmediata del sensor
10. Las señales de los sensores 9 y 10 de CO y las de la sonda de
temperatura 11 son enviadas al equipo electrónico 6 del OBD. El
equipo electrónico del OBD recibe, a través de otros sensores y
conducciones de señales 12, informaciones sobre todos los otros
componentes del motor, del sistema de carburante y del sistema de
escape de gases, que sean de importancia para el escape de gases.
Con ayuda de los valores de medición y de los criterios
anteriormente descritos, el equipo electrónico del OBD decide si el
catalizador tiene todavía suficiente actividad catalítica o bien
está gravemente dañado y tiene que ser cambiado por otro. Los
diagnósticos sobre defectos son archivados en la memoria del equipo
electrónico del OBD y en el caso de existir un daño grave del
catalizador, esto se indica por medio de una lámpara de alarma
13.
La figura 6 explica a título de ejemplo y con
ayuda de un diagrama de desarrollo de las operaciones la forma en
la que se puede comprobar un daño grave del catalizador, de acuerdo
con el procedimiento propuesto en la invención. en el marco de las
reivindicaciones de patentes son posibles también otras variantes de
este procedimiento.
El número de referencia 100 indica el comienzo
del proceso, que es vigilado y controlado por un programa de
desarrollo archivado en el equipo electrónico del sistema de
diagnóstico de a bordo del vehículo ``OBD''. En la fase 102 se ponen
primeramente a cero la medición de tiempo ``t'' y el número ``n''
de puntos de funcionamiento archivados con una función defectuosa
del catalizador. En la fase 103 se pone en marcha la medición del
tiempo y a continuación en la fase 104 se registra el punto actual
de funcionamiento ``BP'' a partir de la carga y del número de
revoluciones. En la fase 105 se comprueba si el punto de
funcionamiento actual es un elemento tomado de la cantidad de puntos
de funcionamiento BP_{A} (BP \in BP_{A}?) elegidos para la
valoración del catalizador y archivados en el equipo electrónico
del OBD. Si no ocurre así, se continúa con el registro de un nuevo
punto de funcionamiento en la fase 104. En caso contrario, en la
fase 106 se comprueba si el punto de funcionamiento actual BP
pertenece ya a la cantidad de puntos de funcionamiento BP_{F}
archivados hasta ahora, para los que se ha comprobado un
funcionamiento defectuoso del catalizador, o bien si se diferencia
de estos. Si para este punto de funcionamiento se había comprobado
ya un funcionamiento defectuoso, se continúa otra vez con la fase
104. En caso contrario, en la fase 107 se realiza la medición de la
temperatura actual T_{A} del gas de escape a continuación del
convertidor catalítico. En la fase 108 se comprueba luego si la
temperatura actual T_{A} del gas de escape es mayor que la suma
de la temperatura de arranque T_{CO,50\%,nuevo} para CO del
catalizador nuevo y el valor límite de la diferencia de
temperaturas \DeltaT_{G}. Si no ocurre así, se continúa el
proceso registrando un nuevo punto de funcionamiento en la fase 104.
En caso contrario, en la fase 109 se realiza la medición de la
concentración de monóxido de carbono. En la fase 110 se determina
el campo de reducción r_{CO} para CO y se comprueba si queda por
debajo del grado límite de reducción r_{CO,G}. Si no ocurre así,
se continúa igualmente con el registro de un nuevo punto de
funcionamiento en la fase 104. En caso contrario, el punto actual
de funcionamiento BP en la fase 111 se archiva en el equipo
electrónico del OBD, es decir que dicho punto se añade a la
cantidad de puntos de funcionamiento BP_{F} (o sea BP_{F} =
BP_{F} + BP), para la que ya se había comprobado anteriormente una
función defectuosa del catalizador. Además, se aumenta en uno el
número ``n'' de los puntos de funcionamiento defectuosos
archivados. En la fase 112 se comprueba si el tiempo transcurrido
desde la fase 103 es menor que el intervalo de tiempo
\Deltat_{F}. Si se ha sobrepasado el intervalo de tiempo, se
continúa con la fase 102, es decir que se pone otra vez a cero el
contado del tiempo y los puntos de funcionamiento defectuosos
archivados. Por el contrario, si todavía no se ha sobrepasado el
intervalo de tiempo, en la fase 113 se comprueba si se ha alcanzado
ya el número permitido n_{F} puntos de funcionamiento defectuoso.
Si todavía no ha ocurrido así, se continúa registrando otros puntos
de funcionamiento en la fase 104. Si se ha sobrepasado el número
permitido de puntos de funcionamiento, esto se archiva en la fase
114 en el equipo electrónico del OBD como daño grave del
catalizador y en las fase 115 se emite una señal de aviso de
fallo.
Claims (6)
1. Procedimiento para comprobar la aptitud de
funcionamiento de un catalizador para la depuración de los gases de
escape de un motor de combustión interna durante el funcionamiento
del motor, teniendo el catalizador una temperatura de arranque y un
grado de reducción r_{CO} para monóxido de carbono (CO),
caracterizado porque el motor de combustión interna está
equipado con un mando electrónico, compuesto de un equipo
electrónico para el motor y un equipo electrónico para el sistema de
diagnóstico de a bordo del vehículo ``OBD'', y porque, para la
valoración de la actividad catalítica restante del catalizador, se
determina en el punto actual de funcionamiento del motor la
diferencia de temperaturas \DeltaT entre la temperatura actual de
salida del gas de escape T_{A} desde el catalizador y la
temperatura de arranque T_{CO,50\%,nuevo} para el monóxido de
carbono en el catalizador nuevo: \Delta T = T_{A} -
T_{CO,50\%,nuevo} y se calcula el grado de reducción r_{CO} para
monóxido de carbono, y porque se registra como función defectuosa
del catalizador el hecho de sobrepasarse eventualmente la
diferencia de temperaturas \DeltaT por encima del valor límite
\DeltaT_{G} en un punto de funcionamiento del motor, existiendo
simultáneamente un grado de reducción r_{CO} para monóxido de
carbono por debajo de un valor límite r_{CO,G} del grado de
reducción para monóxido de carbono en el equipo electrónico del
sistema de diagnóstico de a bordo del vehículo ``OBD''.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el grado de reducción r_{CO} para
monóxido de carbono se calcula como: r_{CO} = 1 -
\frac{C_{CO,2}}{C_{CO,1}} en cuya fórmula C_{CO,2} es la
concentración de monóxido de carbono medida en el gas de escape a
continuación del catalizador y C_{CO,1} es la concentración de
monóxido de carbono medida en el gas de escape antes del
catalizador.
3. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el grado de reducción r_{CO} para
monóxido de carbono se calcula como: r_{CO} = 1 -
\frac{C_{CO,2}}{C_{CO,Motor}} en cuya fórmula C_{CO,2} es la
concentración de monóxido de carbono medida en el gas de escape a
continuación del catalizador y C_{CO,Motor} es la concentración
de monóxido de carbono en el punto actual de funcionamiento del
motor, archivada como campo de características en el equipo
electrónico del sistema de diagnóstico de a bordo del vehículo
``OBD''.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 2 ó 3, caracterizado porque el catalizador
es clasificado como gravemente dañado si el número de puntos de
funcionamiento, para los que se ha comprobado un funcionamiento
defectuoso, sobrepasa un número predeterminado tolerable n_{F} de
puntos de funcionamiento defectuosos del catalizador.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 2 ó 3, caracterizado porque el catalizador
es clasificado como gravemente dañado, si el número de puntos de
funcionamiento para los que se ha comprobado un funcionamiento
defectuoso sobrepasa un número predeterminado tolerable n_{F} de
puntos de funcionamiento defectuosos del catalizador en un
intervalo de tiempo \Deltat_{F} también predeterminado.
6. Procedimiento según las reivindicaciones 4 ó
5, caracterizado porque en caso de clasificación del
catalizador como gravemente dañado, se emite una señal para cambiar
el catalizador.
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