ES2236665T3 - Metodo de diagnosis de un sistema generador de aire comprimido de un vehiculo. - Google Patents
Metodo de diagnosis de un sistema generador de aire comprimido de un vehiculo.Info
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Abstract
Un método de diagnosis de un sistema generador de aire comprimido de un vehículo, que comprende las operaciones de: - adquirir (110, 120) varios elementos de datos funcionales asociados con el funcionamiento del sistema generador de aire comprimido entre la activación del sistema y la subsiguiente desactivación del mismo; - tratar los elementos de datos funcionales adquiridos y acumular los elementos de datos para crear al menos una base de datos; y - examinar (170) la situación de los elementos de datos en la mencionada base de datos para determinar situaciones de fallo y/o de fallo potencial del citado sistema generador de aire comprimido.
Description
Método de diagnosis de un sistema generador de
aire comprimido de un vehículo.
El presente invento se refiere a un método de
diagnosis de un sistema generador de aire comprimido de un
vehículo.
Se conocen sistemas generadores de aire
comprimido en los que un compresor, accionado por un motor eléctrico
o por un motor de combustión, suministra aire comprimido a un
depósito, donde se almacena para ser utilizado por diversos
sistemas neumáticos del vehículo, por ejemplo, suspensiones
neumáticas, actuadores neumáticos de componentes del vehículo, etc.
Un sistema generador de aire comprimido es conocido, por ejemplo, a
partir de la memoria descriptiva de la patente norteamericana
6.089.831.
Como también es sabido, el envejecimiento y el
desgaste del compresor y/o de los miembros que gobiernan el flujo de
aire y/o el almacenamiento y/o el uso del mismo, son responsables
de una notable falta de eficacia del sistema.
Existe, por tanto, la demanda de un método que
sea capaz de determinar, de forma completamente automática, un fallo
del sistema y que, también, permita determinar el gradual deterioro
del sistema con el fin de predecir con suficiente anticipación un
fallo del sistema.
De acuerdo con el presente invento, se
proporciona un método de diagnosis del sistema generador de aire
comprimido de un vehículo, caracterizado porque comprende las
operaciones de adquirir varios elementos de datos funcionales
asociados con el funcionamiento del sistema generador de aire
comprimido, entre la puesta en marcha y la subsiguiente desconexión
del sistema; tratar los elementos de datos funcionales adquiridos y
acumular los elementos de datos para crear, al menos, una base de
datos; y examinar la situación de los elementos de datos en la
mencionada base de datos con el fin de determinar situaciones de
fallo y/o de fallo potencial del citado sistema generador de aire
comprimido.
Se describirá, a modo de ejemplo, una realización
preferida, no limitativa, del invento, haciendo referencia a los
dibujos adjuntos, en los que:
la Figura 1 muestra una gráfica de flujo
funcional del método de acuerdo con el presente invento;
la Figura 2 muestra una primera base de datos
utilizada en el método de acuerdo con el presente invento;
la Figura 3 ilustra una variante del método de
acuerdo con el presente invento;
la Figura 4 representa una segunda base de datos
utilizada en el método de acuerdo con el presente invento.
La Figura 1 muestra las operaciones realizadas de
acuerdo con una primera realización del método según el presente
invento para la diagnosis del sistema generador de aire comprimido
de un vehículo, en particular un vehículo industrial (por ejemplo,
un autobús).
Para comenzar, un bloque 100 determina si el
sistema generador de aire comprimido está activado. Si no lo está
(sistema desactivado), el bloque 100 permanece en espera; en caso
contrario (sistema activado), el bloque 100 da paso a un bloque
110.
En el bloque 110 se adquieren y almacenan en
memoria, las siguientes magnitudes:
- \bullet
- la velocidad \omega_{comp} del compresor del sistema generador de aire comprimido;
- \bullet
- la temperatura T_{aire} del aire comprimido;
- \bullet
- una temperatura asociada con el funcionamiento del compresor, en particular la temperatura T_{agua} del fluido (agua) de refrigeración del compresor o la temperatura del cuerpo del compresor.
El bloque 110 va seguido por un bloque 120, en el
que se calcula la diferencia de temperatura \DeltaT entre la
temperatura T_{aire} del aire comprimido y la temperatura
T_{agua} del fluido (agua) de refrigeración del compresor, es
decir:
\Delta T =
T_{aire} -
T_{agua}
El bloque 120 va seguido por un bloque 125, en el
que se forma una estructura de datos en la que se determinan, y se
almacenan en memoria, estados operativos S(\DeltaT,
\omega_{comp}) del sistema generador de aire comprimido en
función del valor calculado para \DeltaT y de la velocidad
\omega_{comp} del compresor.
La estructura de datos guarda también en memoria
el período de tiempo Ts que se mantiene el sistema generador de aire
comprimido en cada estado operativo
S(\DeltaT,(\omega_{comp}).
Por ejemplo, la base de datos puede representarse
en forma de diagrama de coordenadas cartesianas X-Y
- Figura 2 - en el que cada traza corresponde a un estado operativo;
y el diámetro de la traza muestra durante cuanto tiempo se registra
el estado operativo, es decir, cuanto tiempo se mantiene el sistema
generador de aire comprimido en ese estado operativo
particular.
El bloque 125 va seguido por el bloque 130, en el
que se determina si el sistema generador de aire comprimido ha sido
desactivado. Si no ha sido así (sistema activo y en
funcionamiento), el bloque 130 devuelve al bloque 110; de lo
contrario (sistema desactivado y bloqueado), el bloque 130 da paso a
un bloque 170 de diagnosis.
Al salir del bloque 130 se calcula (bloque 140,
entre los bloques 130 y 170), también, el tiempo total de marcha,
Tmarcha (medido en segundos, minutos u horas) que transcurre entre
la activación y la desactivación del sistema generador de aire
comprimido, que es igual a la suma de los períodos de tiempo
transcurrido en los distintos estados operativos registrados.
Los estados operativos son, así, almacenados en
memoria y acumulados en diferentes bandas de condiciones de
funcionamiento (ilustrado mediante una retícula en la Figura
2).
Alternativamente, o además, en oposición al
período de tiempo transcurrido en cada estado operativo, puede
almacenarse también en memoria el porcentaje del tiempo de marcha
total Tmarcha que se ha empleado en ese estado operativo
particular.
Cuando se desactiva el sistema generador de aire
comprimido, la estructura tridimensional de datos contiene, así, los
períodos de tiempo transcurridos en los diversos estados operativos
registrados.
Períodos de marcha repetidos del sistema generan
una base de datos que contiene todos los estados en que ha estado
funcionando el sistema.
De acuerdo con el presente invento, en el bloque
170 se comprueba, periódicamente, la base de datos que contiene
todas las estructuras de datos acumuladas, para determinar
cualquier situación de fallo.
Para tal fin, el mapa diagramático
X-Y (Figura 2) muestra varias regiones de calibrado,
incluyendo:
- \bullet
- una región de alarma Z1;
- \bullet
- una región de pre-alarma, Z2; y
- \bullet
- una región Z3 de funcionamiento normal o seguro.
Las regiones Z1, Z2 y Z3 del diagrama
X-Y pueden calibrarse en función de las
características del sistema generador de aire comprimido.
La comprobación, por parte del bloque 170, puede
llevarse a cabo de tres formas:
- \bullet
- comprobando la estructura de datos al término de cada ciclo operativo del sistema generador de aire comprimido con el fin de determinar fallos instantáneos (por ejemplo, la situación de, al menos, un estado operativo en la región de alarma Z1);
- \bullet
- comprobando las estructuras de datos de varios ciclos operativos del mismo sistema, a fin de determinar un deterioro gradual (por ejemplo, la migración de estados operativos acumulados desde la región Z3 de funcionamiento normal hasta las regiones Z1 y Z2;
- \bullet
- comparando las estructuras de datos de diferentes sistemas generadores de aire comprimido para determinar anomalías en un sistema con respecto a los otros que se toman como referencia.
Puede establecerse un funcionamiento defectuoso
del sistema sobre la base de diversos criterios, que incluyen:
- \bullet
- un período de tiempo en estado operativo en la región de alarma Z1 superior a un valor máximo dado;
- \bullet
- la migración de los períodos de tiempo en estado operativo hacia la región de alarma Z1;
- \bullet
- el patrón de estados operativos de un sistema difiere del de otros varios sistemas.
En el método alternativo ilustrado en la Figura
3, un bloque 200 determina si el sistema generador de aire
comprimido está activado. Si no lo está (sistema desactivado), el
bloque 200 se mantiene en espera; en caso contrario (sistema
activado), el bloque 200 da paso a un bloque 210.
En el bloque 210 se determina si la presión
P_{aire} del aire comprimido generado por el sistema tiene un
valor superior a un valor S1 de umbral de presión, es decir:
P_{aire} >
S1
Si no es así (P_{aire} < S1), el bloque 210
devuelve al bloque 200; de lo contrario (P_{aire} > S1), el
bloque 210 da paso a un bloque 220.
Dicho de otro modo, el sistema se mantiene en el
bucle entre los bloques 200-210 hasta que la presión
del aire comprimido generado por el sistema aumenta lo suficiente
para alcanzar el valor de umbral S1.
En el bloque 220 se determina el patrón de
tiempos de la presión P_{aire} que, como es sabido, tiene un
patrón de tiempos sinusoidal, sustancialmente alternante, en el que
los picos de presión se alternan con regiones de menor presión
(valles).
Más específicamente, en el bloque 220 se
determina cuando la presión P_{aire} registrada supera un segundo
valor de umbral, S2, y cuando cae por debajo de un tercer valor de
umbral, S3, de preferencia menor que el segundo valor de umbral,
S2.
El bloque 220 va seguido por un bloque 230, en el
que se determina si el sistema generador de aire comprimido ha sido
desactivado. Si no es el caso (sistema activado), el bloque 230
devuelve al bloque 220; en caso contrario (sistema desactivado), el
bloque 230 va seguido por un bloque 240 en el que se determina
Tmarcha entre la activación (bloque 200) y la desactivación (bloque
230) del sistema, es decir, el tiempo Tmarcha que el sistema
generador de aire comprimido ha estado activo de manera continuada,
realizando así un ciclo operativo completo.
El bloque 240 va seguido por un bloque 250 en el
que se calcula la frecuencia F_{S2} con que se presentan valores
de presión superiores al umbral S2, es decir, se determina la
relación entre el número de veces que la presión P_{aire} supera
el umbral S2 y el tiempo Tmarcha que el sistema generador de aire
comprimido ha estado activo de manera continuada.
En el bloque 250 se calcula, también, la
frecuencia F_{S3} con que los valores de la presión se han
encontrado por debajo del umbral S3, es decir, se determina la
relación entre el número de veces que la presión P_{aire} está por
debajo del umbral S2 y el tiempo Tmarcha que el sistema generador
de aire comprimido ha estado activo de manera continuada.
El bloque 250 va seguido por un bloque 260, en el
que para cada ciclo operativo examinado, se almacena en memoria el
respectivo valor F_{S2} de la frecuencia con que los valores de
la presión se han encontrado por encima del umbral S2.
Se constituye así una primera base de datos
bidimensional (Figura 4) que puede representarse en forma de
diagrama cartesiano, cuyo eje X muestra sucesivos ciclos operativos
y cuyo eje Y muestra los valores de la frecuencia F_{S2} asociados
con cada ciclo.
En el bloque 260 se guarda también en memoria,
para cada ciclo operativo examinado, el respectivo valor F_{S3} de
la frecuencia con que los valores de la presión se han encontrado
por debajo del umbral S3.
Se constituye así una segunda base de datos
bidimensional, que puede representarse en forma de diagrama
cartesiano, cuyo eje X muestra sucesivos ciclos operativos y cuyo
eje Y muestra los valores de la frecuencia F_{S3} asociados con
cada ciclo.
De acuerdo con el presente invento, un
procedimiento independiente de las operaciones realizadas en los
bloques 200-260, e indicado mediante un bloque 270
en la Figura 3, comprueba periódicamente una o ambas bases de datos
para determinar cualesquiera situaciones de fallo.
Puede establecerse un funcionamiento defectuoso
del sistema generador de aire comprimido sobre la base de varios
criterios, que incluyen:
- \bullet
- valores de frecuencia F_{S2} y F_{S3} mayores que los valores superiores de prealarma y de alarma;
- \bullet
- valores de frecuencia F_{S2} y F_{S3} menores que los valores inferiores de prealarma y de alarma;
- \bullet
- migración de los valores de frecuencia F_{S2} y F_{S3} hacia los valores de prealarma y de alarma.
Los valores de prealarma y de alarma pueden ser
calibrados.
El método de acuerdo con el presente invento
permite, por tanto, determinar de forma completamente automática una
situación de fallo del sistema generador de aire comprimido.
Claims (9)
1. Un método de diagnosis de un sistema generador
de aire comprimido de un vehículo, que comprende las operaciones
de:
- -
- adquirir (110, 120) varios elementos de datos funcionales asociados con el funcionamiento del sistema generador de aire comprimido entre la activación del sistema y la subsiguiente desactivación del mismo;
- -
- tratar los elementos de datos funcionales adquiridos y acumular los elementos de datos para crear al menos una base de datos; y
- -
- examinar (170) la situación de los elementos de datos en la mencionada base de datos para determinar situaciones de fallo y/o de fallo potencial del citado sistema generador de aire comprimido.
2. Un método como se reivindica en la
reivindicación 1, en el que dicha operación de adquisición de
elementos de datos funcionales asociados con el funcionamiento del
sistema generador de aire comprimido comprende la operación de
adquirir:
- \bullet
- la velocidad \omega_{comp} del compresor del sistema generador de aire comprimido;
- \bullet
- la temperatura T_{aire} del aire comprimido; y
- \bullet
- una temperatura asociada con el funcionamiento del compresor, en particular la temperatura T_{agua} del fluido de refrigeración del compresor o la temperatura del cuerpo del compresor.
3. Un método como se reivindica en la
reivindicación 2, en el que dicha operación de adquisición de
elementos de datos funcionales comprende calcular la diferencia de
temperatura \DeltaT entre dicha temperatura T_{aire} del aire
comprimido y dicha temperatura (T_{agua}) asociada con el
funcionamiento del compresor: \DeltaT = T_{aire} -
T_{agua}.
4. Un método como se reivindica en la
reivindicación 3, en el que dicha operación de acumulación
comprende formar una estructura de base de datos en la que se
almacenan en memoria varios estados operativos, cada uno de ellos
definido en función del valor de la diferencia (\DeltaT) de
temperatura calculada y en función de la velocidad
\omega_{comp} adquirida.
5. Un método como se reivindica en la
reivindicación 1, en el que dicha operación de adquisición de
elementos de datos funcionales comprende los pasos de:
- -
- adquirir (220) el patrón de tiempos de la presión (P_{aire}) del aire comprimido generado por dicho sistema, teniendo dicha presión (P_{aire}) un patrón de tiempos alternante, en el que picos de presión alternan con regiones de baja presión;
- -
- determinar la relación existente entre dicha presión y, al menos, un valor de umbral (S2, S3) de la presión;
- -
- repetir (230) dicho paso (220) de adquisición del patrón de tiempos de la presión para un ciclo de trabajo del citado sistema comprendido entre una activación (200) y una desactivación (230) del sistema;
- -
- calcular (250) la relación existente entre el número de veces que, en un ciclo, la presión P_{aire} adquirida adopta una relación predeterminada con respecto a dicho valor (S2, S3) de umbral y el tiempo Tmarcha que ha estado activo el sistema generador de aire comprimido;
- -
- almacenar en memoria (260), para cada ciclo operativo, el respectivo valor calculado para la relación a fin de crear dicha base de datos.
6. Un método como se reivindica en la
reivindicación 5, en el que dicho paso (220) de adquisición del
patrón de tiempos de la presión está precedido por un paso de
inicialización (210, 220) hasta que la presión generada por el
sistema alcanza un valor de umbral mínimo (S1).
7. Un método como se reivindica en una de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicha operación de examinar
la situación de los elementos de datos acumulados en la mencionada
base de datos, comprende los pasos de:
- -
- definir, en la citada base de datos, diferentes regiones (Z1, Z2, Z3) correspondientes a diferentes estados operativos de dicho sistema generador de aire comprimido; y
- -
- determinar la situación de los citados elementos de datos en dichas regiones.
8. Un método como se reivindica en la
reivindicación 7, en el que dicha operación de examinar la situación
de los elementos de datos en la mencionada base de datos, comprende
el paso de determinar cuando se supera un valor de tiempo máximo
asociado con un estado operativo adquirido situado en una región de
alarma (Z1).
9. Un método como se reivindica en la
reivindicación 8, en el que dicha operación de examinar la
situación de los elementos de datos en la mencionada base de datos,
comprende el paso de determinar la migración de dichos estados
operativos hacia una región de alarma.
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