SENSOR DE GAS Y PROCEDIMIENTO PARA LA DETECCIÓN DE PARTÍCULAS DE NOx EN UNA CORRIENTE GASEOSA.

Sensor de gas para la detección de partículas de NOx en una corriente gaseosa (18),

con una célula de bombeo electroquímica (12), que presenta un espacio de medida (14), para el bombeo de partículas de NOx entre el espacio de medida (14) y la corriente gaseosa (18), un primer electrodo (20) dispuesto en el espacio de medida (14), la célula de bombeo (12), que está dopada con platino o dopada con rodio, para el bombeo de partículas de NOx, y un segundo electrodo (22) dispuesto en el mismo espacio de medida (14) de la misma célula de bombeo (12), que está dopado con oro, para el bombeo de partículas de O2, estando unidos el primer electrodo (20) y el segundo electrodo (22) a una instalación de control (24), que está configurada de modo que en un primer intervalo de tiempo (38) se acciona solo el primer electrodo (20) y en un segundo intervalo de tiempo (40) se acciona sólo el segundo electrodo (22), estando dispuesto en el espacio de medida (14) un medio absorbente (30) para la absorción de partículas de NOx a detectar, estando previsto un dispositivo de calefacción para el calentamiento del medio absorbente (30), que está configurado de tal manera que en el medio absorbente (30) se ajusta una primera temperatura T1 y una segunda temperatura T2, distinta de la primera temperatura T1, absorbiendo el medio absorbente (30) a la primera temperatura T1 las partículas de NOx a detectar, y desorbiendo a la segunda temperatura T2 las partículas de NOx absorbidas a detectar

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E08105866.

Solicitante: ROBERT BOSCH GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: POSTFACH 30 02 20 70442 STUTTGART ALEMANIA.

Inventor/es: DIEHL,LOTHAR, SCHNEIDER,JENS, RUTH,JUERGEN, HEIMANN,DETLEF, SEILER,THOMAS, Reinhardt,Goetz, Runge,Henrico.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 26 de Noviembre de 2008.

Clasificación PCT:

  • G01N27/407 FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01N INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION DE SUS PROPIEDADES QUIMICAS O FISICAS (procedimientos de medida, de investigación o de análisis diferentes de los ensayos inmunológicos, en los que intervienen enzimas o microorganismos C12M, C12Q). › G01N 27/00 Investigación o análisis de materiales mediante el empleo de medios eléctricos, electroquímicos o magnéticos (G01N 3/00 - G01N 25/00 tienen prioridad; medida o ensayo de variables eléctricas o magnéticas o de las propiedades eléctricas o magnéticas de los materiales G01R). › para la investigación o el análisis de gases.
  • G01N27/41 G01N 27/00 […] › Células de bombeo de oxígeno.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.

PDF original: ES-2374324_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Sensor de gas y procedimiento para la detección de partículas de NOx en una corriente gaseosa La invención se refiere a un sensor de gas, así como a un procedimiento con cuya ayuda se pueden detectar partículas en una corriente gaseosa, en especial en NOx en una corriente de gas de escape de un automóvil.

Estado de la técnica

Por la DE 10 2005 056 522 A1 es conocido un sensor de gas que funciona según el principio de cámara doble, que presenta dos células de bombeo electroquímicas, que presentan respectivamente un electrodo dispuesto en una espacio de medida, con cuya ayuda se pueden bombear partículas gaseosas entre el espacio de medida y el entorno. La primera célula de bombeo está unida a la corriente gaseosa para detectar las partículas a detectar en la corriente gaseosa. La segunda célula de bombeo está unida como referencia a una corriente gaseosa de referencia, que no presenta esencialmente partículas a detectar. Los electrodos de las células de bombeo cooperan respectivamente con un contraelectrodo de polos opuestos asignado a las mismas, de modo que es posible tomar en los respectivos electrodos una señal de medida, en especial una corriente eléctrica. La proporción de la señal de medida obtenida por el primer electrodo con la señal de medida de referencia obtenida por un segundo electrodo es una medida de la concentración de partículas a detectar, en especial NOx.

En tal sensor de gas es desventajoso que no se pueden detectar en especial concentraciones muy reducidas, ya que tales señales de medida se pierden en ruidos de señal. En especial, tales señales de medida no se pueden diferenciar de posibles interferencias, a modo de ejemplo debidas a corrientes offset.

Es tarea de la invención crear un sensor de gas, así como un procedimiento para la detección de partículas en una corriente gaseosa, que pueden medir de manera válida también concentraciones reducidas en cada caso.

Manifestación de la invención La solución del problema se efectúa según la invención mediante un sensor de gas con las características de la reivindicación 1, así como un procedimiento para la detección de partículas en una corriente gaseosa con las características de la reivindicación 3. En las sub-reivindicaciones se indican acondicionamientos ventajosos de la invención.

El sensor de gas según la invención para la detección de NOx en una corriente gaseosa presenta una célula de bombeo electroquímica para el bombeo de partículas. La célula de bombeo presenta un espacio de medida entre el cual y la corriente gaseosa se pueden bombear las partículas. En el espacio de medida está dispuesto un primer electrodo, con cuya ayuda se pueden bombear las partículas de NOx a detectar, al menos de manera indirecta, a través de un bombeo de iones O. En el mismo espacio de medida está dispuesto además un segundo electrodo, con cuya ayuda se pueden bombear partículas de O2. El primer electrodo y el segundo electrodo se pueden unir a una instalación de control, que está configurada de tal manera que en un primer intervalo de tiempo se acciona sólo el primer electrodo, y en un segundo intervalo de tiempo se acciona sólo el segundo electrodo. En especial es posible que se turnen alternantemente varios primeros intervalos de tiempo y varios segundos intervalos de tiempo.

Mediante el funcionamiento alternante de electrodos, en el que se acciona sólo el primer electrodo, o bien sólo el segundo electrodo, tiene lugar también, sólo de manera alternante, una reacción electroquímica en la respectiva superficie de electrodo. De este modo es posible poder concentrar dentro de este intervalo de tiempo aquellas partículas que no se detectan en un intervalo de tiempo. Esta concentración elevada de partículas se puede detectar mejor respectivamente en el otro intervalo de tiempo, ya que es obtenible un valor de medida más elevado por el respectivo electrodo. Este efecto se intensifica estando dispuestos tanto el primer electrodo, como también el segundo electrodo, en un espacio de medida común. De este modo aumenta la concentración de partículas no detectadas precisamente no sólo mediante una difusión de estas partículas a partir de la corriente gaseosa en el espacio de medida, sino también pudiendo experimentar respectivamente las otras partículas, o bien sus iones, una reacción electroquímica. Ya que mediante la reacción electroquímica retardada de las partículas a detectar, o bien sus iones, aumenta la concentración de las otras partículas respectivamente, es posible, también a bajas concentraciones de partículas a detectar, provocar un aumento de concentración proporcional a tal efecto, que se puede medir de manera válida. En especial el primer electrodo puede detectar tanto partículas de O2, como también partículas de NOx, de modo que en tal caso la señal de medida del segundo electrodo se puede deducir internamente de la señal de medida del primer electrodo, para obtener un resultado de medida proporcional para partículas de NOx.

Según la invención, en el espacio de medida está dispuesto un medio absorbente para la absorción de partículas de NOx a detectar. El medio absorbente es seleccionado en especial en dependencia de la capacidad de absorción para las partículas a detectar. El medio absorbente presenta preferentemente BaCO3 y/o Al2O3, para poder absorber

partículas de NOx de modo especialmente conveniente. Mediante la absorción de partículas a detectar se puede influir adicionalmente sobre la concentración en el espacio de medida. Según la invención está previsto un dispositivo de calefacción para el calentamiento del medio absorbente, que está configurado de tal manera que en el medio absorbente es ajustable una primera temperatura T1, y una segunda temperatura T2, distinta de la primera temperatura T1, absorbiendo el medio absorbente las partículas a detectar a la primera temperatura T1, y desorbiendo las partículas absorbidas a detectar a la segunda temperatura T2. Por consiguiente, a la primera temperatura se puede ajustar en el espacio de medida de la célula de bombeo una concentración especialmente reducida de partículas a detectar, mientras que a la segunda temperatura T2 se puede alcanzar una concentración especialmente elevada de partículas a detectar. Ya que a la segunda temperatura T2 se indica una cantidad de partículas a detectar acumulada en el tiempo, la integración de los valores de medida tomados durante la segunda temperatura T2 para las partículas a detectar durante el tiempo es una medida de la concentración de partículas a detectar en la corriente gaseosa. Debido a la acumulación de partículas a detectar, también son detectables de modo especialmente válido concentraciones especialmente reducidas, es decir, sin errores de medida esenciales.

De modo especialmente preferente, el primer electrodo y el segundo electrodo presentan esencialmente el mismo conformado. Por lo tanto, ambos electrodos pueden presentar el mismo tamaño, el mismo grosor y la misma geometría. Mediante un acondicionamiento geométrico sensiblemente idéntico de los electrodos, en ambos electrodos resultan esencialmente las mismas corrientes Offset, de modo que en una comparación de valores de medida del primer electrodo con los valores de medida del segundo electrodo se compensan errores de medida inmanentes al sistema. De este modo se puede determinar de modo particularmente válido en especial una proporción de valores de medida, a modo de ejemplo la proporción de concentraciones de NOx respecto a O2.

La invención se refiere además a un procedimiento para la detección de partículas de NOx en una corriente gaseosa en la que el sensor de gas se expone a una corriente gaseosa, en especial a una corriente de gas de escape de un automóvil. El sensor de gas, como se describe anteriormente, puede estar configurado y perfeccionado. El sensor de gas presenta una célula de bombeo, que presenta un primer electrodo para el bombeo de partículas a detectar, en especial partículas de NOx, y un segundo electrodo para el bombeo de partículas de O2, pudiendo bombear el primer electrodo en especial tanto partículas de NOx, como también partículas de O2. El bombeo de partículas de NOx se efectúa al menos de manera indirecta a través de un bombeo de iones O. Según la invención, en un primer intervalo de tiempo se acciona sólo el primer electrodo, y en un segundo intervalo de tiempo se acciona sólo el segundo electrodo. En especial, el primer intervalo de tiempo y el segundo intervalo de tiempo se efectúan varias veces sucesivamente de manera alternante.

Como ya se ha explicado anteriormente... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Sensor de gas para la detección de partículas de NOx en una corriente gaseosa (18) , con una célula de bombeo electroquímica (12) , que presenta un espacio de medida (14) , para el bombeo de partículas de NOx entre el espacio de medida (14) y la corriente gaseosa (18) , un primer electrodo (20) dispuesto en el espacio de medida (14) , la célula de bombeo (12) , que está dopada con platino o dopada con rodio, para el bombeo de partículas de NOx, y un segundo electrodo (22) dispuesto en el mismo espacio de medida (14) de la misma célula de bombeo (12) , que está dopado con oro, para el bombeo de partículas de O2, estando unidos el primer electrodo (20) y el segundo electrodo (22) a una instalación de control (24) , que está configurada de modo que en un primer intervalo de tiempo (38) se acciona solo el primer electrodo (20) y en un segundo intervalo de tiempo (40) se acciona sólo el segundo electrodo (22) , estando dispuesto en el espacio de medida (14) un medio absorbente (30) para la absorción de partículas de NOx a detectar, estando previsto un dispositivo de calefacción para el calentamiento del medio absorbente (30) , que está configurado de tal manera que en el medio absorbente (30) se ajusta una primera temperatura T1 y una segunda temperatura T2, distinta de la primera temperatura T1, absorbiendo el medio absorbente (30) a la primera temperatura T1 las partículas de NOx a detectar, y desorbiendo a la segunda temperatura T2 las partículas de NOx absorbidas a detectar.

2. Sensor de gas según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el primer electrodo (20) y el segundo electrodo (22) presentan esencialmente la misma forma.

3. Procedimiento para la detección de partículas de NOx, en una corriente gaseosa (18) , con los pasos:

puesta a disposición de un sensor de gas (10) expuesto a la corriente gaseosa (18) según una de las reivindicaciones 1 o 2, accionamiento de sólo el primer electrodo (20) en un primer intervalo de tiempo (38) , y accionamiento de sólo el segundo electrodo (22) en un segundo intervalo de tiempo (40) .

4. Procedimiento según la reivindicación 3, en el que en primer lugar se acciona sólo el segundo electrodo (22) hasta que se obtiene por el segundo electrodo (22) un valor de medida sensiblemente constante.

5. Procedimiento según la reivindicación 3 o 4, en el que la célula de bombeo (12) presenta un medio absorbente (30) para la absorción de partículas a detectar, y en el que en un primer modo de operación (34) el medio absorbente (30) se acciona con una primera temperatura T1, a la que el medio absorbente absorbe las partículas a detectar, y a continuación en un segundo modo de operación (36) el medio absorbente (30) se acciona con una segunda temperatura T2, a la que el medio absorbente (30) desorbe las partículas absorbidas previamente a detectar.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, en el que durante el segundo modo de operación (36) , en especial varias veces de manera alternante, se acciona sólo el primer electrodo (20) en el primer intervalo de tiempo (38) , y sólo el segundo electrodo (22) en el segundo intervalo de tiempo (40) .

7. Procedimiento según la reivindicación 5 o 6, en el que el funcionamiento sólo del primer electrodo (20) se concluye en el primer intervalo de tiempo (38) , y el funcionamiento sólo del segundo electrodo (22) se concluye en el segundo intervalo de tiempo (40) , si el valor de medida obtenible por el primer electrodo (20) es esencialmente constante.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 3 a 7, en el que los valores de medida tomados en el primer intervalo de tiempo (38) se integran y se emplean como medida de la concentración de partículas de NOx a detectar en la corriente gaseosa (18) .


 

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