Un procedimiento para determinar un valor de opacidad de un penacho de emisiones (16),

comprendiendo el procedimiento las etapas de: dirigir un haz (20, 22) que comprende una longitud de onda de opacidad de radiación electromagnética a través de un penacho de emisiones (16), en el que una longitud de onda de opacidad es una longitud de onda en la que la atenuación de la radiación electromagnética dentro del penacho de emisiones está causada fundamentalmente por dispersión debida a la presencia de partículas en el penacho de emisiones; detectar el haz después de que el haz ha pasado a través del penacho de emisiones; caracterizado por dirigir un haz que comprende al menos una longitud de onda de opacidad adicional y diferente a través del penacho de emisiones, determinando un cambio de intensidad del haz (20, 22) causado por el paso del haz a través del penacho de emisiones para cada una de al menos dos longitudes de onda de opacidad diferentes de radiación electromagnética; comparar los cambios de intensidad determinados de las al menos dos longitudes de onda de opacidad diferentes de radiación electromagnética, determinando un valor de opacidad relacionado con los cambios de intensidad determinados de las al menos dos longitudes de onda de opacidad diferentes de radiación electromagnética si los cambios de intensidad de las al menos dos longitudes de onda de opacidad diferentes de radiación electromagnética son sustancialmente equivalentes, y desechar los cambios de intensidad determinados de las al menos dos longitudes de onda de opacidad diferentes de radiación electromagnética sin determinar un valor de opacidad si los cambios de intensidad de las al menos dos longitudes de onda de opacidad diferentes de radiación electromagnética no son sustancialmente equivalentes

Solicitudes relacionadas

Esta solicitud reivindica la prioridad respecto a la solicitud de patente provisional de EE.UU., No. de serie 60/318.574, presentada el 11 de septiembre de 2001 y titulada “System and Method For Detecting Smoke Density In Exhaust Emissions”.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un sistema de detección remota de emisiones y un procedimiento para detectar emisiones de escape procedentes de vehículos a motor donde el sistema determina la opacidad de un penacho de gases de escape.

Antecedentes de la invención

Los sistemas de detección remota de emisiones (RES) son conocidos. Uno de tales sistemas se desvela en la patente de EE.UU. No. 5.210.702 y comprende una fuente de radiación electromagnética (EM) que está dispuesta para pasar un haz de radiación EM a través del penacho de gases de escape de un vehículo a motor cuando el vehículo a motor pasa por el sistema. El sistema también comprende uno o más detectores dispuestos para recibir la radiación después de que pasa a través del penacho de gases de escape de un vehículo. Uno o más filtros pueden estar asociados con el uno o más detectores para permitir que los detectores determinen la intensidad de la radiación EM que tiene una longitud de onda o intervalo de longitudes de onda particular. Las longitudes de onda pueden seleccionarse convenientemente para que correspondan con longitudes de onda absorbidas por especies moleculares de interés en un penacho de gases de escape (por ejemplo, hidrocarburos (HC), monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2) y óxidos de nitrógeno (NOX) como NO y NO2. Los voltajes de salida del uno o más detectores representan la intensidad de la radiación EM medida por ese detector.

Estos voltajes son introducidos luego en un procesador. El procesador calcula la diferencia entre la intensidad conocida de la fuente de luz y la intensidad detectada por los detectores para determinar la cantidad de absorción por la especie molecular particular (basándose en longitudes de onda predeterminadas asociadas con esa especie). Basándose en la(s) absorción(es) medida(s), puede determinarse de una manera conocida la concentración de una

o más especies moleculares en las emisiones.

Un sistema para la detección remota de la opacidad de los gases de escape se desvela en el documento “Feasibility of Remote Sensing of Particulate Emissions From Heavy-Duty Vehicles”, de Chen, G. y col., Amercian Society of Automotive Engineers (1996). En este sistema, se mide la opacidad en una longitud de onda de 638 nm y se correlaciona con las mediciones de CO2.

Los sistemas RES existentes adolecen de diversos inconvenientes y limitaciones. Estos factores pueden conducir a lecturas erróneas, una incidencia relativamente alta de datos desechados o una incidencia relativamente alta de resultados de pruebas “señalizadas”. Estos y otros problemas pueden reducir los beneficios de un sistema RES.

Al menos algunos sistemas RES funcionan, en parte, determinando la absorción (o transmitancia) de la luz a través de un penacho de gases de escape. Determinando la absorción/transmitancia a longitudes de onda particulares (que corresponden a longitudes de onda a las que varias especies moleculares presentes en un penacho de gases de escape absorben radiación EM), puede determinarse la concentración de esas especies en los gases de escape. Un problema es que diversos factores externos pueden afectar a la intensidad medida y conducir a errores. Por ejemplo, si la intensidad medida es reducida debido a la dispersión de la luz por partículas en el penacho de gases de escape, más que la absorción de la radiación las especies de interés, esto puede conducir a errores.

Un inconveniente de algunos sistemas de detección remota es el uso de una sola longitud de onda de radiación EM para medir la opacidad. Se sabe que la dispersión de la radiación EM debida a la presencia de partículas aumenta con la disminución de la longitud de onda. Como la dispersión es un contribuidor fundamental a la opacidad de un penacho, los sistemas que miden la opacidad sólo con radiación EM de longitud de onda relativamente larga a menudo pueden arrojar resultados inexactos.

Existen estos y otros inconvenientes.

El documento US 6.570.655 desvela un aparato para medir la opacidad en o cerca del máximo de la sensibilidad del ojo en la longitud de onda verde. Se hace una segunda medición en una longitud de onda diferente para corregir la dispersión debida a partículas “blancas”.

El documento WO00/34755 desvela un sistema de detección de emisiones que emite y mide la luz en diversas longitudes de onda de absorción y también en una longitud de onda de opacidad.

Resumen de la invención

Según un primer aspecto de la presente invención se proporciona un procedimiento para determinar un valor de opacidad de un penacho de emisiones, comprendiendo el procedimiento las etapas de:

dirigir un haz que comprende una longitud de onda de opacidad de radiación electromagnética a través de un penacho de emisiones, en el que una longitud de onda de opacidad es una longitud de onda en la que la atenuación de la radiación electromagnética dentro del penacho de emisiones está causada fundamentalmente por dispersión debida a la presencia de partículas en el penacho de emisiones;

detectar el haz después de que el haz ha pasado a través del penacho de emisiones;

caracterizado por dirigir un haz que comprende al menos una longitud de onda de opacidad adicional y diferente a través del penacho de emisiones, determinando un cambio de intensidad del haz causado por el paso del haz a través del penacho de emisiones para cada una de las al menos dos longitudes de onda de opacidad diferentes de radiación electromagnética;

comparar los cambios de intensidad determinados de las al menos dos longitudes de onda de opacidad diferentes de radiación electromagnética, determinando un valor de opacidad relacionado con los cambios de intensidad determinados de las al menos dos longitudes de onda de opacidad diferentes de radiación electromagnética si los cambios de intensidad de las al menos dos longitudes de onda de opacidad diferentes de radiación electromagnética son sustancialmente equivalentes, y desechar los cambios de intensidad determinados de las al menos dos longitudes de onda de opacidad diferentes de radiación electromagnética sin determinar un valor de opacidad si los cambios de intensidad de las al menos dos longitudes de onda de opacidad diferentes de radiación electromagnética no son sustancialmente equivalentes.

Según un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un procedimiento para medir la opacidad usando un sistema de detección remota de emisiones que mide las emisiones de escape de vehículos en marcha, comprendiendo el procedimiento:

dirigir una longitud de onda de opacidad de radiación electromagnética a través de un penacho de emisiones de escape, en el que una longitud de onda de opacidad es una longitud de onda en la que la atenuación de la radiación electromagnética dentro del penacho de emisiones está causada fundamentalmente por dispersión debida a la presencia de partículas en el penacho de emisiones de escape;

detectar las longitudes de onda de radiación electromagnética después de que pasa a través del penacho de emisiones de escape;

determinar la concentración relativa de un constituyente de los gases de escape de un vehículo presente en el penacho de emisiones de escape;

caracterizado por dirigir al menos una longitud de onda de opacidad adicional y diferente a través del penacho de emisiones de escape;

determinar un cambio de intensidad causado por el paso del haz a través del penacho de emisiones para cada una de las al menos dos longitudes de onda de opacidad diferentes de radiación electromagnética;

correlacionar los cambios de intensidad para cada una de las al menos dos longitudes de onda de opacidad diferentes de radiación electromagnética con la concentración relativa determinada del constituyente de los gases de escape de un vehículo;

registrar un valor de opacidad válido para cada una de las al menos dos longitudes de onda de opacidad diferentes de radiación electromagnética que se correlacionan sustancialmente con la concentración relativa... [Seguir leyendo]

R E I V I N D I C AC I O N E S

1. Un procedimiento para determinar un valor de opacidad de un penacho de emisiones (16), comprendiendo el procedimiento las etapas de:

dirigir un haz (20, 22) que comprende una longitud de onda de opacidad de radiación electromagnética a través de un penacho de emisiones (16), en el que una longitud de onda de opacidad es una longitud de onda en la que la atenuación de la radiación electromagnética dentro del penacho de emisiones está causada fundamentalmente por dispersión debida a la presencia de partículas en el penacho de emisiones;

detectar el haz después de que el haz ha pasado a través del penacho de emisiones;

caracterizado por dirigir un haz que comprende al menos una longitud de onda de opacidad adicional y diferente a través del penacho de emisiones, determinando un cambio de intensidad del haz (20, 22) causado por el paso del haz a través del penacho de emisiones para cada una de al menos dos longitudes de onda de opacidad diferentes de radiación electromagnética;

comparar los cambios de intensidad determinados de las al menos dos longitudes de onda de opacidad diferentes de radiación electromagnética, determinando un valor de opacidad relacionado con los cambios de intensidad determinados de las al menos dos longitudes de onda de opacidad diferentes de radiación electromagnética si los cambios de intensidad de las al menos dos longitudes de onda de opacidad diferentes de radiación electromagnética son sustancialmente equivalentes, y desechar los cambios de intensidad determinados de las al menos dos longitudes de onda de opacidad diferentes de radiación electromagnética sin determinar un valor de opacidad si los cambios de intensidad de las al menos dos longitudes de onda de opacidad diferentes de radiación electromagnética no son sustancialmente equivalentes.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el haz además comprende:

una primera longitud de onda de opacidad que está sustancialmente en el espectro infrarrojo;

una segunda longitud de onda de opacidad que está sustancialmente en el espectro visible; y

una tercera longitud de onda de opacidad que está sustancialmente en el espectro ultravioleta.

3. Un procedimiento para medir la opacidad usando un sistema de detección remota de emisiones que mide las emisiones de escape de vehículos en marcha, comprendiendo el procedimiento:

dirigir una longitud de onda de opacidad de radiación electromagnética a través de un penacho de emisiones de escape (16), en el que una longitud de onda de opacidad es una longitud de onda a la que la atenuación de la radiación electromagnética dentro del penacho de emisiones está causada fundamentalmente por dispersión debida a la presencia de partículas en el penacho de emisiones de escape;

detectar la longitud de onda de radiación electromagnética después de que pasa a través del penacho de emisiones de escape;

determinar la concentración relativa de un constituyente de los gases de escape de un vehículo presente en el penacho de emisiones de escape;

caracterizado por dirigir al menos una longitud de onda de opacidad adicional y diferente a través del penacho de emisiones de escape;

determinar un cambio de intensidad causado por el paso del haz a través del penacho de emisiones para cada una de las al menos dos longitudes de onda de opacidad diferentes de radiación electromagnética;

correlacionar los cambios de intensidad para cada una de las al menos dos longitudes de onda de opacidad diferentes de radiación electromagnética con la concentración relativa determinada del constituyente de los gases de escape de un vehículo;

registrar un valor de opacidad válido para cada una de las al menos dos longitudes de onda de opacidad diferentes de radiación electromagnética que se correlacionan sustancialmente con la concentración relativa determinada del constituyente de los gases del escape del vehículo;

comparar los cambios de intensidad de las al menos dos longitudes de onda de opacidad diferentes de radiación electromagnética;

calcular un valor de opacidad notificado proporcional a una media de los valores de opacidad válidos si los cambios de intensidad de las al menos dos longitudes de onda de opacidad diferentes de radiación electromagnética son sustancialmente equivalentes; y

desechar los cambios de intensidad determinados de las al menos dos longitudes de onda de opacidad diferentes de radiación electromagnética sin calcular un valor de opacidad notificado si los cambios de intensidad de las al menos dos longitudes de onda de opacidad diferentes de radiación electromagnética no son sustancialmente equivalentes.

4. El procedimiento de la reivindicación 3, que además comprende:

dirigir una tercera longitud de onda de opacidad diferente de radiación electromagnética a través del penacho de emisiones de escape.

5. El procedimiento de la reivindicación 4, en el que,

una primera de las al menos dos longitudes de onda de opacidad diferentes de radiación electromagnética comprende una longitud de onda que está sustancialmente en el espectro infrarrojo;

una segunda de las al menos dos longitudes de onda de opacidad diferentes de radiación electromagnética comprende una longitud de onda que está sustancialmente en el espectro visible; y

la tercera longitud de onda de opacidad diferente de radiación electromagnética comprende una longitud de onda que está sustancialmente en el espectro ultravioleta.

6. Un sistema de detección remota para medir la opacidad de un penacho de gases de escape de un vehículo, comprendiendo el sistema:

una fuente (12) que dirige una longitud de onda de opacidad de radiación electromagnética a través de un penacho de emisiones de escape (16), en el que una longitud de onda de opacidad es una longitud de onda a la que la atenuación de la radiación electromagnética dentro del penacho de emisiones de escape está causada fundamentalmente por dispersión debida a la presencia de partículas en el penacho de gases de escape;

un detector (14) que detecta la longitud de onda de opacidad de radiación electromagnética y produce una señal de salida; y

un procesador (100) que comprende:

un módulo de concentración relativa que determina una concentración relativa de un constituyente de los gases de escape de un vehículo presente en el penacho de emisiones de escape;

caracterizado porque la fuente (12) dirige al menos una longitud de onda de opacidad adicional y diferente a través del penacho de emisiones y el detector detecta la al menos una longitud de onda de opacidad adicional, y caracterizado además por

un cambio del módulo de intensidad que determina un cambio de intensidad causado por

el paso del haz a través del penacho de emisiones para las al menos dos longitudes de onda de opacidad diferentes basándose, al menos en parte, en la señal de salida;

un módulo de correlación que correlaciona los cambios de intensidad para las al menos dos longitudes de onda de opacidad diferentes con la concentración relativa del constituyente de los gases de escape de un vehículo y registra un valor de opacidad válido para cada una de las al menos dos longitudes de onda diferentes que se correlacionan sustancialmente con la concentración relativa determinada del constituyente de los gases de escape de un vehículo; y

un módulo de cálculo que compara los cambios de intensidad de las al menos dos longitudes de onda de opacidad diferentes de radiación electromagnética, calcula un valor de opacidad notificado proporcional a una media de los valores de opacidad válidos si los cambios de intensidad de las al menos dos longitudes de onda de opacidad diferentes de radiación electromagnética son sustancialmente equivalentes, y desecha los cambios de intensidad determinados de las al menos dos longitudes de onda de opacidad diferentes de radiación electromagnética sin calcular un valor de opacidad notificado si los cambios de intensidad de las al menos dos longitudes de onda de opacidad diferentes no son sustancialmente equivalentes.

7. El sistema de la reivindicación 6 que además comprende:

una fuente de radiación electromagnética que comprende una tercera longitud de onda de opacidad diferente.

8. El sistema de la reivindicación 7, en el que:

una primera de las al menos dos longitudes de onda de opacidad diferentes de radiación electromagnética comprende una longitud de onda que está sustancialmente en el espectro infrarrojo;

una segunda de las al menos dos longitudes de onda de opacidad diferentes de radiación electromagnética comprende una longitud de onda que está sustancialmente en el espectro visible; y

la tercera longitud de onda de opacidad diferente comprende una longitud de onda que está sustancialmente en el espectro ultravioleta.