ES2209979T3 - Bomba y control para la transferencia de combustible. - Google Patents

Bomba y control para la transferencia de combustible.

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Abstract

Un aparato (10) de transferencia de combustible para proporcionar combustible a un motor (12), que comprende: - un primer depósito (24) de combustible; - una conducción de alimentación (14) de combustible, estando dicha conducción de alimentación de combustible en comunicación de fluido directa con dicho primer depósito (24) de combustible y con el motor (12); - una conducción de retorno (16) de combustible, estando dicha conducción de retorno de combustible en comunicación de fluido directa con el motor (12) y dicho primer depósito (24) de combustible; - un segundo depósito (26) de combustible; y - una bomba (22) en comunicación directa de fluido con dicho primer depósito (24) de combustible y dicho segundo depósito (26) de combustible, siendo operativa dicha bomba (22) para transferir combustible desde dicho segundo depósito (26) de combustible a dicho primer depósito (24) de combustible, caracterizado por - medios sensores (18, 20) de nivel de fluido para medir el nivel de fluido en ambos depósitos (24, 26) de combustible y un controlador (40) conectado a los medios sensores de nivel de fluido para mantener un nivel de combustible sustancialmente equivalente en el primer depósito (24) de combustible y en el segundo depósito (26) de combustible.

Description

Bomba y control para la transferencia de combustible.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a la transferencia de combustible desde una pluralidad de depósitos de combustible al motor de un vehículo y, más particularmente, a un método y un aparato para mantener niveles de combustible sustancialmente equivalentes en la pluralidad de depósitos de combustible.
Descripción de la técnica relacionada
Los vehículos tales como, por ejemplo, camiones medios y pesados emplean comúnmente una configuración de doble depósito que proporciona una mayor capacidad de combustible. Los dos depósitos están situados en lados opuestos del vehículo. Tales configuraciones de doble depósito son problemáticas de llenar. O bien deben ser usados dos surtidores de combustible (uno a cada lado del camión), o bien debe darse la vuelta al camión para que ambos depósitos de combustible puedan ser llenados usando un único surtidor de combustible.
Como es conocido en la técnica de los vehículos con motor de combustión interna, las bombas de combustible extraen más combustible de los depósitos de combustible del que es utilizado en el motor para que se refrigere la bomba inyectora de combustible. Este combustible sobrante que no es usado por el motor es devuelto constantemente al depósito de combustible. En las configuraciones de doble depósito actualmente utilizadas en camiones medios y pesados, el combustible es extraído de ambos depósitos de combustible, y devuelto a ellos, simultáneamente. Estos sistemas no extraen el combustible uniformemente de ambos depósitos ni devuelven el combustible uniformemente a ambos depósitos. La extracción y la devolución no uniformes del combustible pueden ser atribuidas a muchos factores que afectan al flujo del fluido, incluyendo diferencias de presión y atributos físicos del sistema de distribución del fluido que incluyen, aunque sin limitarse a ellos, bloqueos parciales de las tuberías de distribución. Pueden ocurrir derrames si el combustible es extraído principalmente de uno de los dos depósitos y es devuelto principalmente al otro de los dos depósitos.
Es conocido en la técnica, a partir del documento FR 2 640 556, proporcionar un dispositivo que comprende un único depósito de combustible que tiene dos cámaras, una cámara principal y una cámara auxiliar, medios de medida para medir el nivel de combustible en ambas cámaras, una bomba de transferencia que es activada en caso de que el nivel de combustible alcance un primer nivel bajo, predeterminado, en la cámara principal para llenar esta cámara hasta que se alcanzan un segundo nivel alto en la cámara principal y un tercer nivel bajo en la cámara auxiliar. Una bomba de inyección está dispuesta en la cámara principal para aspirar el combustible y suministrar combustible al resto del vehículo. Una bomba de transferencia está dispuesta en la cámara auxiliar adaptada para transferir combustible desde la cámara auxiliar a la cámara principal. Una unidad de tratamiento de información está conectada con los medios de medida y la bomba de transferencia de cara a activar la bomba en el caso de que el nivel de combustible alcance el primer nivel bajo en la cámara principal, estando activada hasta que el nivel de combustible alcance el segundo nivel alto predeterminado en la cámara principal y el tercer nivel bajo en la cámara auxiliar. La operación de bombeo es repetida hasta que la cantidad de combustible en la cámara auxiliar es más alta que el tercer nivel bajo.
Por el documento US-5,360,034, el cual comprende las características mencionadas en el preámbulo de la reivindicación 1, es conocido, además, un sistema de doble depósito de combustible para vehículos. Ese sistema usa un único limitador de llenado en forma de T que define un conducto entre el depósito de combustible auxiliar y una conexión de tubería de derivación de la T del limitador de llenado. Esto proporciona un medio para transferir combustible desde el depósito auxiliar al depósito principal. Un segundo conducto comunica con la parte superior del depósito auxiliar y la otra conexión de tubería de derivación de la T del limitador de llenado transfiere aire, vapores y combustible rebosante entre los dos depósitos. El depósito de combustible auxiliar se comunica con el depósito de combustible principal a través de una conducción de transferencia de combustible que incluye la bomba de combustible para transferir combustible desde el depósito auxiliar de combustible al depósito principal de combustible. El depósito principal de combustible está conectado por tres conductos, un primero que está asociado con el combustible suministrado al motor, un segundo que dirige el vapor y el aire a o desde el sistema de control de emisión evaporativo y un tercero como conducción de retorno de combustible desde el motor.
Este documento muestra también un método para suministrar combustible desde un par de depósitos de combustible a un motor, que comprende:
- poner el primero del par de depósitos de combustible en comunicación directa de fluido con el motor;
- poner el segundo del par de depósitos de combustible en comunicación de fluido con el primero del par de depósitos de combustible;
- transferir combustible desde uno de los depósitos de combustible al otro cuando la cantidad de combustible en el primer depósito de combustible cae por debajo de la cantidad de combustible en el otro depósito en una cantidad determinada; y
- controlar la transferencia.
El documento DE 42 27 121 A1 describe una disposición de depósito de combustible en un tractor agrícola que tiene al menos dos depósitos debido al diseño típico del tractor agrícola. Se supone que sólo una bomba de combustible alimenta combustible desde el depósito al motor. Para evitar las desventajas de los conceptos anteriormente conocidos de conectar los depósitos mediante una conducción de conexión conectada en el fondo de cada depósito, lo cual puede no proporcionar una entrega adecuada de combustible cuando el tractor agrícola es usado en tierras de labranza inclinadas, se propone tener una conducción de conexión entre los depósitos conectada al menos a 1/3 de la altura de los respectivos depósitos. Se prevé una bomba de inyección en el depósito por lo que la bomba de inyección es accionada por el flujo de combustible de retorno desde el motor y bombea el combustible desde el segundo depósito al depósito principal con la bomba de combustible ordinaria. Si el combustible sobrepasa 1/3 de la altura del depósito principal, el combustible vuelve al otro depósito a través de la conducción de conexión.
Las carreteras y las zonas de aparcamiento están formadas generalmente con una configuración abombada que hace que uno de los dos depósitos de combustible esté más bajo que el otro. El combustible es extraído más fácilmente del depósito más alto y consiguientemente se extrae menos combustible del depósito más bajo. Esto agudiza el problema de la extracción no uniforme de combustible y el consiguiente derrame que puede ocurrir.
La extracción y el retorno no uniformes de combustible crea adicionalmente problemas de equilibrio cuando uno de los dos depósitos de combustible contiene significativamente más combustible que el otro. El combustible de hidrocarburo pesa típicamente unos 0,719 kg/l (6 libras por galón) y los depósitos de combustible en cuestión generalmente tienen una capacidad de 378,54 l (100 galones). La diferencia de peso sustancial causada por una desigual cantidad de combustible en los dos depósitos puede causar problemas de mantenimiento y de otro tipo al conductor del camión incluyendo, por ejemplo, un desgaste desigual de los neumáticos. Un problema adicional asociado a la configuración de doble depósito ocurre cuando uno de los dos depósitos se vacía y se aspira aire al motor desde la conducción de alimentación conectada con el depósito vacío. Cuando se aspira aire al motor, se experimenta una parada del mismo y su nueva puesta en marcha es problemática.
Sumario de la invención
La presente invención está dirigida a mejorar los sistemas de almacenamiento y distribución de combustible antes mencionados para camiones medios y pesados en los que se desea utilizar una configuración de doble depósito en la cual los niveles de combustible en ambos depósitos permanezcan sustancialmente iguales. La presente invención proporciona un aparato y un método de acuerdo con las reivindicaciones independientes 1 y 4. Para ello, una bomba eléctrica de transferencia está configurada para estar en comunicación de fluido con ambos depósitos de combustible. Sensores de nivel del fluido miden el nivel del fluido en ambos depósitos de combustible y están conectados para comunicarse con la bomba eléctrica de transferencia. Cuando el nivel del fluido en uno de los depósitos alcanza un nivel más bajo, predeterminado, que en el otro depósito, la bomba eléctrica de transferencia distribuye combustible desde el depósito que tiene el mayor volumen de combustible al otro depósito. La bomba eléctrica de transferencia puede estar configurada para que el combustible pueda ser transferido en cualquier dirección entre los dos depósitos de combustible.
En una forma de la actual invención, el primero de los dos depósitos de combustible está en comunicación de fluido directa con el motor, por lo que el combustible es suministrado al motor desde el primer depósito y el exceso de combustible que vuelve desde el motor es devuelto al primer depósito. Los sensores de nivel de combustible están conectados operativamente a ambos depósitos de combustible. Las medidas de nivel de fluido de los dos sensores de nivel de combustible son comunicadas a una bomba eléctrica de transferencia. La bomba eléctrica de transferencia incluye un dispositivo de cálculo/control tal como un microprocesador o un controlador lógico programable el cual evalúa las dos señales de nivel de combustible y determina si debe transferirse combustible desde el segundo depósito de combustible al primer depósito de combustible. El combustible es transferido cuando el nivel de combustible en el primer depósito de combustible alcanza un nivel más bajo, predeterminado, que el nivel de combustible en el segundo depósito de combustible.
El dispositivo de cálculo/control puede estar contenido dentro de la bomba eléctrica de transferencia, como se describe más arriba, o puede estar situado en la placa de circuito estándar del camión la cual controla otras operaciones eléctricas del camión. La bomba eléctrica de transferencia puede, por ejemplo, adoptar la forma de una bomba de solenoide con modulación por anchura de impulsos o una bomba de desplazamiento positivo accionada por motor de CC.
Una ventaja de la presente invención es la aptitud para prevenir el derrame de combustible en una configuración de doble depósito de combustible mediante la eliminación de la posibilidad de que se devuelva a un depósito de combustible más combustible del que es tomado del depósito de combustible.
Otra ventaja de la presente invención es la aptitud para mantener volúmenes sustancialmente iguales de combustible en una configuración de doble depósito y eliminar así los problemas de equilibrio asociados a volúmenes de combustible desiguales.
Una ventaja más de la presente invención es la aptitud para eliminar la parada del motor que ocurre como resultado de haberse aspirado aire de un depósito de combustible vacío.
Otra ventaja más de la presente invención es la aptitud para utilizar la bomba eléctrica de transferencia para transferir combustible suministrado a un depósito de combustible al otro depósito de combustible durante el repostaje de forma que no se experimenten los problemas asociados con el llenado de un par de depósitos de combustible en lados opuestos de un vehículo.
Breve descripción de los dibujos
Las antes mencionadas y otras características y ventajas de esta invención, y la manera de conseguirlas, quedarán más claras y la propia invención será mejor entendida por referencia a la siguiente descripción de una realización de la invención tomada en conjunto con los dibujos que acompañan, en los que:
la Figura 1 es una representación esquemática de una realización del sistema de distribución de combustible de la presente invención;
la Figura 2 es una representación esquemática de otra realización del sistema de distribución de combustible de la presente invención; y
la Figura 3 es una representación esquemática de otra realización más del sistema de distribución de combustible de la presente invención.
Caracteres de referencia correspondientes indican partes correspondientes a través de varias vistas. La ilustración expuesta aquí representa una realización preferida de la invención, de una manera, y tal ilustración no debe ser interpretada, en modo alguno, como limitadora del alcance de la invención.
Descripción detallada de la invención
Refiriéndose ahora a los dibujos y, en particular a la Figura 1, en ella se muestra el sistema 10 de transferencia de combustible que incluye un primer depósito 24, un segundo depósito 26 y una bomba 22. La bomba 22 está en comunicación de fluido con ambos, primer depósito 24 y segundo depósito 26, y es operativa para transferir combustible desde el segundo depósito 26 al primer depósito 24.
Como se representa en la Figura 1, el motor 12 está en comunicación de fluido directa con el primer depósito 24. La bomba 42 está situada dentro del primer depósito 24 y está en comunicación de fluido directa con la conducción de alimentación 14. La conducción de alimentación 14 está en comunicación de fluido directa con el motor 12 y puede ser hecha funcionar para alimentar combustible desde el primer depósito 24 al motor 12 al régimen requerido. La conducción de retorno 16 está en comunicación de fluido tanto con el motor 12 como con el primer depósito 24 y es operativa para devolver el exceso de combustible desde el motor 12 al primer depósito 24.
El primer sensor 18 de nivel de combustible está situado dentro del primer depósito 24 e incluye un flotador 32. El flotador 32 permanece por encima de la superficie del combustible en el primer depósito 24 y proporciona un valor de resistencia al primer sensor 18 de nivel de combustible. El primer sensor 18 de nivel de combustible puede ser hecha funcionar para utilizar el valor de resistencia del flotador 32 para determinar la cantidad de combustible del primer depósito 24. El primer sensor 18 de nivel de combustible está conectado para comunicación al indicador 44 de combustible y a la bomba de transferencia 22. El indicador 44 de combustible está situado en el panel de instrumentos del camión o en otro lugar conveniente en donde el conductor pueda controlar el indicador 44 de combustible.
El segundo sensor 20 de nivel de combustible está situado, de forma similar, dentro del segundo depósito 26 e incluye un flotador 32. El segundo sensor 20 de nivel de combustible sirve para determinar la cantidad de combustible del segundo depósito 26, como se describió arriba en referencia al primer sensor 18 de nivel de combustible. El segundo sensor 20 de nivel de combustible está conectado para comunicación con la bomba de transferencia 22. Los sensores primero y segundo 18, 20 de nivel de combustible pueden ser sensores de tipo flotador, como se representa en las Figuras 1 y 2, o pueden ser cualquiera de los muchos sensores de presión conocidos en la técnica.
Los sensores primero y segundo 18, 20 de nivel de combustible están conectados para comunicación a la bomba 22 por medio de una primera conducción de comunicación 34 y una segunda conducción de comunicación 36, respectivamente. La bomba 22 está en comunicación de fluido con el primer depósito 24 y el segundo depósito 26 por medio de una primera conducción de transferencia 28 y una segunda conducción de transferencia 30, respectivamente. La Figura 2 representa una realización de la presente invención en la que la bomba de transferencia 22 está conectada para comunicación, además, al controlador 40, el cual está colocado de forma remota respecto a la bomba de transferencia 22. El controlador 40 puede comprender un excitador de salida añadido a la placa de circuito existente.
El controlador 40 está conectado para comunicación al primero y al segundo sensores 18, 20 de nivel de combustible. Esta conectividad para comunicación puede ser obtenida a través de la bomba 22 o a través de una conexión directa del controlador 40 al primero y al segundo sensores 18, 20 de nivel de combustible (no mostrada).
Adicionalmente, puede haber una conexión eléctrica 52 entre el motor y el controlador 40 para proporcionar una señal de entrada al controlador 40 que indique si el motor está en marcha o no. La señal proporcionada por la línea 52 podría ser una indicación de las r.p.m. del motor, la presión de aceite o similar. Así, una señal proporcionada a la línea 52 desde el motor al controlador 40 puede hacer que el controlador 40 habilite o inhabilite la bomba 22, dependiendo de la señal transmitida. Por ejemplo, la bomba 22 no debe funcionar cuando el motor no está en marcha para evitar el bombeo de combustible al suelo en el peor de los casos, tal como ocurriría en caso de un accidente del vehículo.
La Figura 3 representa una realización de la presente invención en la que la bomba 22 está conectada para comunicación directamente al motor 46 de movimiento por pasos por medio de una cuarta línea de comunicación 48. El motor 46 de movimiento por pasos está, además, acoplado mecánicamente al indicador de combustible 44 por medio de la conexión por pasos 50. En esta realización, el indicador 44 de combustible no está conectado al primer sensor 18 de nivel de combustible. El motor 46 de movimiento por pasos actúa el indicador 44 de combustible como respuesta a una transferencia de combustible por medio de la bomba 22. El motor 46 de movimiento por pasos puede estar integrado con el indicador 44 de combustible.
El primer depósito 24 y el segundo depósito 26 pueden contener tabiques (no mostrados) que sirven para reducir el bailoteo del combustible mientras el vehículo está en movimiento. Sin embargo, los tabiques no eliminan completamente el bailoteo del combustible y, por ello, se provee una amortiguación electrónica. La amortiguación electrónica se provee, en la presente invención, utilizando mediciones promedio del nivel de combustible a partir de los sensores primero y segundo 18, 20 de nivel de combustible. Se introduce en el controlador un marco de tiempo prefijado en el cual se promedian los valores de nivel de combustible. Los niveles medios de combustible en este marco de tiempo prefijado son entonces comparados y utilizados para controlar la bomba 22. De esta manera, valores excesivamente altos o excesivamente bajos de nivel de combustible debidos al bailoteo de éste, no causarán la actuación de la bomba 22 y no llevarán a una transferencia de combustible innecesaria.
En funcionamiento, el controlador de la presente invención trabaja para mantener un nivel de combustible sustancialmente equivalente en el primer depósito 24 y en el segundo depósito 26. A medida que el motor usa el combustible, el nivel de combustible en el primer depósito 24 decrece. Cuando el nivel de combustible en el primer depósito 24 cae por debajo del nivel de combustible en el segundo depósito 26 en una cantidad predeterminada, el controlador indica a la bomba 22 que transfiera una cantidad predeterminada de combustible desde el segundo depósito 26 al primer depósito 24.
En una realización, el controlador no entrega una cantidad predeterminada de combustible desde el segundo depósito 26 al primer depósito 24, sino que activa la bomba de transferencia 22 hasta que los niveles de combustible en el primer depósito 24 y en el segundo depósito 26 sean sustancialmente iguales. El nivel de combustible en el primer depósito 24 es detectado por el primer sensor 18 de nivel de combustible y es, a continuación, comunicado a un controlador situado dentro de la bomba de transferencia 22 o a un controlador 40 situado de forma remota. El nivel de combustible del segundo depósito 26 es detectado de forma similar por el segundo sensor 20 de nivel de combustible y comunicado al controlador. El controlador evalúa los valores de nivel de combustible así comunicados y activa la bomba 22 según sea necesario. La bomba 22 tiene suficiente resistencia al flujo para impedir el sifonamiento desde el segundo depósito 26 al primer depósito 24. Una válvula antirretorno interna (no mostrada) evita el sifonamiento desde el primer depósito 24 al segundo depósito 26.

Claims (6)

1. Un aparato (10) de transferencia de combustible para proporcionar combustible a un motor (12), que comprende:
- un primer depósito (24) de combustible;
- una conducción de alimentación (14) de combustible, estando dicha conducción de alimentación de combustible en comunicación de fluido directa con dicho primer depósito (24) de combustible y con el motor (12);
- una conducción de retorno (16) de combustible, estando dicha conducción de retorno de combustible en comunicación de fluido directa con el motor (12) y dicho primer depósito (24) de combustible;
- un segundo depósito (26) de combustible; y
- una bomba (22) en comunicación directa de fluido con dicho primer depósito (24) de combustible y dicho segundo depósito (26) de combustible, siendo operativa dicha bomba (22) para transferir combustible desde dicho segundo depósito (26) de combustible a dicho primer depósito (24) de combustible, caracterizado por
- medios sensores (18, 20) de nivel de fluido para medir el nivel de fluido en ambos depósitos (24, 26) de combustible y un controlador (40) conectado a los medios sensores de nivel de fluido para mantener un nivel de combustible sustancialmente equivalente en el primer depósito (24) de combustible y en el segundo depósito (26) de combustible.
2. El aparato reivindicado en la reivindicación 1, en el que se prevé una conexión eléctrica (52) entre el controlador (40) y el motor (12) para proporcionar una entrada al controlador (40) que indique si el motor (12) está en marcha o no, especialmente de la velocidad del motor, la presión de aceite o similar.
3. El aparato reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, en el que se prevé un motor (46) de movimiento por pasos conectado para comunicación a la bomba (22).
4. Un método de proporcionar combustible desde un par de depósitos (24, 26) de combustible a un motor (12), que comprende:
- poner el primero (24) del par de depósitos de combustible en comunicación de fluido directa con el motor (12);
- poner el segundo (26) del par de depósitos de combustible en comunicación de fluido con el primero (24) del par de depósitos de combustible;
- proporcionar medios (18, 20) sensores del nivel de fluido para medir el nivel de fluido en ambos depósitos de combustible (24, 26);
- vigilar la cantidad de combustible en el primero (24) y en el segundo (26) depósitos de combustible;
- transferir combustible desde el primero de los depósitos (24, 26) de combustible al otro cuando la cantidad de combustible en el primer depósito de combustible cae por debajo de la cantidad de combustible en el otro depósito, en una determinada cantidad; y
- controlar la transferencia para mantener un nivel de combustible sustancialmente equivalente en el primero y en el segundo depósitos (24, 26).
5. El método como el reivindicado en la reivindicación 4, que comprende, además, habilitar o inhabilitar la transferencia mediante un controlador (40) dependiendo de una señal transmitida desde el motor (12) que indica si el motor (12) está en marcha o no.
6. El método como el reivindicado cualquiera de las reivindicaciones 4 ó 5, que comprende, además, la actuación de la medida de combustible por un motor (46) de movimiento por pasos como respuesta a la transferencia de combustible.
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