ES2341323T3 - Sistema de control de las emisiones de vapores de combustibles. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de control de las emisiones de vapores de combustibles para un motor de combustión interna, que comprende: un bote (20) que adsorbe vapor de combustible generado en un depósito de combustible (10); medios (32) para producir gas de salida del bote para hacer que un gas de salida del bote fluya fuera del bote (20); medios (34, 44) de condensación del vapor para condensar el gas que sale del bote para proporcionar un gas procesado que contenga una concentración de vapor de combustible más alta que la del gas que sale del bote; y un paso (42) de gas procesado situado entre dichos medios de condensación del vapor (34, 44) y dicho depósito de combustible (10), a través del cual se alimenta el gas procesado al depósito de combustible (10); caracterizado por: medios (41, 43, 61, 62) de restricción de la recogida de combustible, que restringen el flujo del gas procesado en dicho paso (42) de gas procesado al depósito de combustible cuando la concentración de combustible en el gas procesado sea inferior, o se espera que sea inferior, a un nivel predeterminado.
Description
Sistema de control de las emisiones de vapores
de combustibles.
Este invento se refiere a un sistema de control
de las emisiones de vapores de combustibles, y en particular a un
sistema de control de las emisiones de vapores de combustibles para
procesar vapor de combustible generado en un depósito de
combustible de un motor de combustión interna, sin liberar el vapor
de combustible a la atmósfera.
Convencionalmente, se conoce un sistema de
control de las emisiones de vapores de combustibles que incluye un
bote para adsorber vapor de combustible generado en un depósito de
combustible, como se ha descrito en, por ejemplo, el documento JP
10-274106. El sistema que se describe en esa
publicación incluye un mecanismo para purgar el vapor de
combustible adsorbido en un bote, utilizando para ello flujo de
aire, y una película de separación para separar o aislar el vapor
de combustible del gas de purga. El sistema incluye además una
unidad de condensación para condensar el vapor de combustible
aislado por la película de separación, y un camino de retorno a
través del cual el combustible condensado retorna al depósito de
combustible. El sistema de control de las emisiones de vapores de
combustibles así construido es capaz de procesar el vapor de
combustible generado en el depósito de combustible, dentro de un
sistema cerrado que incluye el bote. Por consiguiente, el sistema
conocido es capaz de prevenir efectivamente la liberación de vapor
de combustible a la atmósfera, sin que para ello se requiera un
control complicado, tal como el de la corrección de la cantidad de
inyección de combustible del motor.
El sistema conocido antes descrito, sin embargo,
no es capaz de condensar suficientemente el vapor de combustible
únicamente por medio de la película de separación. Por lo tanto, el
sistema conocido incluye la unidad de condensación para condensar
más y licuar el gas del vapor de combustible producido como
resultado de la condensación por la película de separación. Si con
solo el uso de la película de separación se puede proporcionar una
capacidad de condensación suficientemente alta, por otra parte, el
sistema puede ser construido de tal modo que el gas del vapor de
combustible producido a través de la condensación por la película de
separación sea hecho fluir al depósito de combustible tal como
está. Con esta disposición, que no requiere unidad alguna de
condensación, se puede simplificar el sistema y se puede reducir el
coste de fabricación del sistema.
Mientras tanto, cuando no se ha purgado vapor
alguno de combustible desde el bote, es decir, cuando no fluya gas
de purga a través del sistema, se puede acumular gas que no contenga
vapor de combustible sino simplemente consistente en aire, en el
lado de aguas arriba de la película de separación. Por lo tanto,
incluso aunque la película de separación presente una excelente
capacidad de condensación, puede producirse en el lado de aguas
abajo de la película de separación, inmediatamente después de que
empiece a fluir el gas de purga a través del sistema, gas cuya
concentración de combustible no haya sido suficientemente
aumentada.
Si el gas procesado que tiene tal baja
concentración de combustible fluye directamente al depósito de
combustible, el aire contenido en el gas puede no ser disuelto
suficientemente en el combustible. Por consiguiente, la presencia
de gas no disuelto puede originar problemas, tales como el de tapón
de de vapor en una bomba de alimentación de combustible, o la
introducción de burbujas en el combustible a ser inyectado en el
motor.
Es también de hacer notar que en el sistema
conocido, como se ha descrito en lo que antecede, la película de
separación ha de ser mantenida en una condición apropiada para así
procesar el vapor de combustible que contiene el gas. Por
consiguiente, es deseable detectar inmediatamente una anormalidad en
la película de separación, para así asegurar las funciones
pretendidas del sistema.
En el documento EP112405312 se describe un
sistema de control de las emisiones de vapores de combustibles tal
como se ha especificado en el preámbulo de la reivindicación 1.
El objeto del invento es proporcionar un sistema
de control de las emisiones de vapores de combustibles que tenga
una función de condensar el vapor de combustible usando para ello
una película (o películas) de separación, y que sea también capaz
de prevenir que una gran cantidad de aire fluya a un depósito de
combustible inmediatamente después de iniciarse el flujo de gas de
purga.
Para conseguir el indicado objeto, se
proporciona, de acuerdo con la reivindicación 1, un sistema de
control de las emisiones de vapores de combustibles, el cual
comprende (a) un bote que adsorbe vapor de combustible generado en
un depósito de combustible, (b) medios para producir gas que sale
del bote para hacer que el gas que sale del bote fluya fuera del
bote, (c) medios de condensación de vapor para condensar el gas que
sale del bote para proporcionar un gas procesado que contiene una
más alta concentración de vapor de combustible que la del gas que
sale del bote, (d) un paso para gas procesado, a través del cual el
gas procesado es alimentado al depósito de combustible, y (e)
medios de restricción de la recogida de combustible para restringir
el flujo del gas procesado al depósito de combustible cuando la
concentración del vapor de combustible en el gas procesado sea más
baja, o se espere que sea más baja, que, un nivel
predeterminado.
En el sistema de control construido como se ha
descrito en lo que antecede, cuando la concentración de combustible
en el gas procesado sea más baja que el nivel predeterminado, o se
espere que sea más baja que el nivel predeterminado, se restringe
el flujo del gas procesado al depósito de combustible. Es así
posible evitar problemas que se producirían si el gas procesado que
tuviese una baja concentración de vapor de combustible se recogiese
en el depósito de combustible.
Las realizaciones preferidas del sistema de
control construido como se describe aquí en lo que sigue constituyen
la materia sujeto de las reivindicaciones subordinadas.
Los anteriores y/o otros objetos,
características y ventajas del invento se harán más evidentes a la
vista de la descripción que sigue de realizaciones que sirven de
ejemplos, hechas con referencia a los dibujos que se acompañan, en
los cuales se han usado los mismos números para representar unos
mismos elementos, y en los que:
La Fig. 1 es una vista en la que se ha ilustrado
esquemáticamente la construcción de un sistema de control de las
emisiones de vapores de combustibles de acuerdo con una primera
realización del invento;
La Fig. 2 es una vista útil para explicar el
principio del trabajo de una película de separación proporcionada
en el sistema de la primera realización;
La Fig. 3 es un organigrama de una rutina de
control ejecutada por el sistema de la primera realización;
La Fig. 4 es un organigrama de una primera
rutina de control ejecutada por un sistema de control de las
emisiones de vapores de combustibles de acuerdo con una segunda
realización del invento;
La Fig. 5 es un organigrama de una segunda
rutina de control ejecutada por el sistema de la segunda
realización;
La Fig. 6 es una vista en la que se ha ilustrado
esquemáticamente la construcción de un sistema de control de las
emisiones de vapores de combustibles de acuerdo con una tercera
realización del invento:
La Fig. 7 es una vista en la que se ha ilustrado
esquemáticamente la construcción de un sistema de control de las
emisiones de vapores de combustibles de acuerdo con una cuarta
realización del invento;
La Fig. 8 es un organigrama de una rutina de
control ejecutada por un sistema de control de las emisiones de
vapores de combustibles de acuerdo con una quinta realización del
invento;
La Fig. 9 es una vista en la que se ha ilustrado
esquemáticamente la construcción de un sistema de control de las
emisiones de vapores de combustibles de acuerdo con una sexta
realización del invento:
La Fig. 10 es un organigrama de una rutina de
control ejecutada para estimar la concentración de combustible en
el gas que llega al bote en el sistema de la sexta realización;
y
La Fig. 11 es un organigrama de una rutina de
control ejecutada para juzgar las condiciones de las películas de
separación en el sistema de la sexta realización.
Primera
realización
En la Fig. 1 se ha ilustrado esquemáticamente la
construcción de un sistema de control de las emisiones de vapores
de combustibles de acuerdo con la primera realización del invento.
Como se ha ilustrado en la Fig. 1, el sistema de la primera
realización incluye un depósito de combustible 10. Una bomba de
alimentación de baja presión 12 (la cual será denominada simplemente
como "bomba de alimentación 12") está dispuesta dentro del
depósito de combustible 10. La bomba de combustible 12 comunica con
una tubería de succión para succionar el combustible del depósito
de combustible 10, y también comunica con una tubería de combustible
16 a través de la cual se alimenta el combustible a un motor de
combustión interna, que no se ha ilustrado en la Fig. 1.
El depósito de combustible 10 comunica con un
bote 20 a través de un paso de vapor 18. El bote 20 contiene carbón
activado. El vapor de combustible generado en el depósito de
combustible 10 fluye al bote 20 a través del paso de vapor 18, y es
adsorbido en el carbón activado dentro del bote 20.
En el bote 20 está dispuesto un calentador 22
juntamente con el carbón activado. El calentador 22 sirve para
calentar el carbón activado hasta una temperatura apropiada. El bote
20 incluye también una lumbrera 24 de salida a la atmósfera. La
lumbrera 24 de salida a la atmósfera está provista de una válvula 26
de prevención de la sobrepresión para prevenir que se desarrolle
una presión excesivamente alta dentro del bote 20. La válvula 26 de
prevención de la sobrepresión es una válvula de un solo sentido que
permite únicamente el flujo de fluido que sale del bote 20, y que
se abre a la atmósfera a través de un filtro de aire (no
representado).
Un paso 28 de purga comunica con el bote 20. El
paso de purga 28 está provisto de una válvula de control de la
presión negativa 30, y está conectado a una lumbrera de entrada de
una bomba 32 de circulación del gas de purga en un lugar aguas
abajo de la válvula de control 30. La válvula de control de la
presión negativa 30 es una válvula de un solo sentido, que
únicamente permite el flujo de fluido desde el bote 20 hacia la
bomba 32 de circulación del gas de purga, y opera para crear una
cierta presión negativa alrededor de la lumbrera de entrada de la
bomba 32 de circulación del gas de purga durante una operación de
la bomba 32.
Una unidad 34 de separación de gas de alta
concentración está conectada a una lumbrera de entrada de la bomba
32 de circulación del gas de purga. La unidad 34 de separación de
gas de alta concentración está provista de una primera película de
separación 36, e incluye una primera cámara 38 y una segunda cámara
40 que están separadas o divididas cada una de la otra por la
primera película de separación 36. La bomba 32 de circulación de
gas de purga antes descrita comunica con la primera cámara 38 de la
unidad 34 de separación de gas de alta concentración. Por otra
parte, un paso 42 de gas procesado y un paso 43 de circulación del
gas procesado comunican con la segunda cámara 40 de la unidad 34 de
separación de gas de alta concentración a través de una válvula de
conmutación 41.
La válvula de conmutación 41 sirve para
comunicar la segunda cámara 40 de la unidad 34 de separación de gas
de alta concentración con uno seleccionado del paso 42 de gas
procesado y el paso 43 de circulación del gas procesado. El paso 42
de gas procesado comunica con la tubería de succión 14, es decir,
con una lumbrera de succión de la bomba de alimentación 12, dentro
del depósito de combustible 10. Por otra parte, el paso 43 de
circulación del gas procesado comunica con el paso de purga 28 en un
lugar aguas abajo de la válvula de control de presión negativa 30.
Por consiguiente, el paso 43 de circulación del gas procesado
comunica con la lumbrera de entrada de la bomba de circulación del
gas de purga 32.
Encima de la unidad 34 de separación de gas de
alta concentración está dispuesta una unidad 44 de separación del
gas de concentración media. La unidad 44 de separación del gas de
concentración media está provista de una segunda película de
separación 46, e incluye una primera cámara 48 y una segunda cámara
50 que están separadas o divididas cada una de la otra por la
segunda película de separación 46. La primera cámara 48 de la unidad
44 de separación de gas de concentración media comunica con la
primera cámara 38 de la unidad 34 de separación de gas de alta
concentración.
La primera cámara 48 de la unidad 44 de
separación de gas de concentración media comunica con un paso 54 de
gas de llegada al bote. El paso 54 de gas de llegada al bote
comunica con el bote 20 antes descrito y permite que fluya gas
fuera de la unidad 44 de separación de gas de concentración media
para que circule y fluya hasta dentro del bote 20. Además, el paso
54 de gas de llegada al bote está provisto de una válvula de
regulación de la presión 56 situada en las proximidades de una
parte extrema del paso 54 en el lado de la unidad 44 de separación
de gas de concentración media, y una válvula 58 de prevención de la
presión negativa está situada en las proximidades de la otra parte
extrema de la misma en el lado del bote 20.
La válvula 56 de regulación de la presión es una
válvula de un solo sentido que únicamente permite el flujo de
fluido desde la unidad 44 de separación de gas de concentración
media hacia el bote 20, y funciona para desarrollar una cierta
presión positiva en una parte aguas arriba de la misma, más
concretamente, en un camino que se extiende desde la bomba 32 de
circulación del gas de purga hasta la válvula 56 de regulación de la
presión. Por otra parte, la válvula 58 de prevención de la presión
negativa comunica con la atmósfera a través de un filtro de aire
(no representado), y sirve como una válvula de un solo sentido que
únicamente permite el flujo del aire ambiente dentro del paso 54 de
gas que llega al bote. La válvula 58 de prevención de la presión
negativa está prevista para prevenir que se desarrolle una presión
negativa excesivamente grande dentro del paso 54 de gas del bote, o
dentro del bote 20.
Un paso 60 de gas de circulación comunica con la
segunda cámara 50 de la unidad 44 de separación de gas de
concentración media. El paso 60 de gas de circulación está también
conectado al paso de purga 28 en un lugar del mismo aguas abajo de
la válvula 30 de control de la presión negativa. Con esta
disposición, el paso 60 de gas de circulación permite que la
segunda cámara 50 de la unidad 44 de separación del gas de
concentración media esté en comunicación de fluido con la lumbrera
de entrada de la bomba 32 de circulación del gas de purga.
Como se ha ilustrado en la Fig. 1, el sistema de
control de las emisiones de vapores de combustibles de esta
realización incluye un sensor 61 de la concentración para medir la
concentración de combustible en el gas procesado producido en la
segunda cámara 40 de la unidad 34 de separación del gas de alta
concentración. También, el sistema de esta realización incluye un
ordenador 62 de control de las emisiones de vapores de combustibles,
el cual será denominado aquí en lo que sigue como "ECU (Unidad de
Control Electrónico)". La ECU 62 es operable para detectar la
concentración de combustible en el gas procesado en base a una señal
de salida del sensor de concentración 61. Además, el calentador 22,
la bomba 32 de circulación del gas de purga y también los
componentes que se han descrito en lo que antecede son controlados
por la ECU 62.
\newpage
El sistema de control de las emisiones de
vapores de combustibles de la primera realización incluye además
una unidad 63 de detección de realimentación de combustible. Más
concretamente, la unidad 63 de detección de la realimentación de
combustible está provista de un sensor de la cantidad que queda de
combustible para detectar la cantidad que quede de combustible en
el depósito de combustible 10, o bien por un detector o sensor de
apertura para detectar un estado abierto o un estado cerrado de un
abridor de tapa. La ECU 62 es operable para determinar si se está
llevando a cabo la realimentación de combustible, en base a una
señal de salida de la unidad 63 de detección de la realimentación
de combustible.
Con referencia a continuación a la Fig. 2, se
describirán las características de la primera película de separación
36 y de la segunda película de separación 46.
Cada una de la primera película de separación 36
y de la segunda película de separación 46 es una película delgada
compuesta de un material polímero alto, tal como de poliimida.
Cuando la película de separación 36, 46 es expuesta a un gas que
contenga aire y combustible, la película 36, 46 es capaz de separar
el aire y el combustible, el uno del otro, utilizando para ello una
diferencia entre la solubilidad del aire y la del combustible con
respecto a la película.
En la Fig. 2 se ha representado esquemáticamente
el principio según el cual opera una película de separación 64, que
tiene la misma estructura que las películas de separación primera y
segunda 36, 46, para condensar vapor de combustible. Más
concretamente, en la Fig. 2 se ha representado una condición en la
cual un gas que contenga una concentración del 15% de vapor de
combustible es alimentado a un espacio aguas arriba 66 (es decir,
un espacio en el lado izquierdo superior en la Fig. 2) de la
película de separación 64 a una presión de 30 kPa, mientras que se
aplica una presión de 100 kPa a un espacio de aguas abajo 68 (es
decir, un espacio en el lado inferior derecho de la Fig. 2) de la
película 64.
Idealmente, la película de separación 64 permite
que el vapor de combustible pase libremente a través de la película
64, al tiempo que inhibe el paso de aire a su través. En este caso,
actúa la misma presión parcial de vapor de combustible en los lados
opuestos de la película de separación 64. En la condición que se ha
ilustrado en la Fig. 2, la presión parcial del aire es de 170 kPa,
y la presión parcial del vapor de combustible es de 30 kPa en el
espacio de aguas arriba 66 (el 15% de 200 kPa) de la película de
separación 64. Suponiendo que actúe la misma presión parcial de
vapor de combustible en los lados opuestos de la película de
separación 64, la presión parcial del aire se hace igual a 70 kPa,
y la presión parcial del combustible se hace igual a 30 kPa en el
espacio de aguas abajo 68. En este caso, la concentración de vapor
de combustible aumenta del 15% al 30% debido a la función de la
película de separación 64.
Como se ha explicado en lo que antecede, cuando
se alimenta un gas a alta presión al lado de aguas arriba de la
película de separación 64 mientras se mantiene relativamente baja la
presión en el lado de aguas abajo de la película 64, la película de
separación 64 usada en la presente realización es capaz de aumentar
la concentración de vapor de combustible contenido en el gas. La
capacidad de la película de separación 64 para condensar el vapor
de combustible se aumenta al aumentar la diferencia entre las
presiones creadas en los lados opuestos de la película de
separación 64, o en otras palabras, al disminuir la presión aplicada
al lado de aguas abajo de la película de separación 64. Por
consiguiente, la primera película de separación 36 y la segunda
película de separación 46 presentan una mayor capacidad de
condensación del vapor de combustible, cuando se aplican las
presiones más altas a los lados de aguas arriba (es decir, a la
primera cámara 38, 48) de las películas 36, 46, y se aplican
presiones más bajas a los lados de aguas abajo (es decir, a las
segundas cámaras 40, 50) de las películas 36, 46.
Con referencia de nuevo a la Fig. 1, se
describirá una operación del sistema de control de las emisiones de
vapores de combustibles de la primera realización.
En la primera realización, la ECU 62 acciona a
la bomba 32 de circulación del gas de purga cuando se establece una
cierta condición de purga. En esta realización, la condición de
purga se establece únicamente cuando la concentración de
combustible en el gas que sale del bote es igual o mayor que un
valor predeterminado, y más concretamente, es igual o mayor que el
15%. Por consiguiente, la bomba 32 de circulación del gas de purga
opera únicamente cuando la concentración de combustible en el gas
que sale del bote es igual o mayor que el 15%.
Al actuar la bomba 32 de circulación del gas de
purga, se aplica al bote 20 una presión negativa creada en la
lumbrera de entrada de la bomba 32, de modo que el gas que sale del
bote fluye desde el bote 20 hacia dentro del paso de purga 28. La
presión negativa creada por la bomba 32 de circulación del gas de
purga se aplica también a la segunda cámara 50 de la unidad 44 de
separación del gas de concentración media. Como resultado, la bomba
32 de circulación del gas de purga opera, en un estado estable, para
comprimir un gas mezclado en forma de una mezcla del gas que sale
del bote suministrado desde el paso de purga 28 y el gas que circula
suministrado desde el paso 60 de gas de circulación y entrega el
gas mezclado comprimido a la primera cámara 38 de la unidad 34 de
separación del gas de alta concentración. En la presente
realización, la presión negativa creada por la bomba 32 de
circulación del gas de purga se aplica también al paso 43 de
circulación del gas procesado.
Cuando la bomba 32 de circulación del gas de
purga opera de la manera que se ha descrito en lo que antecede, se
aplica una presión de entrega de la bomba 32 a un sistema que se
extiende desde la lumbrera de entrega de la bomba 32 a la válvula
56 de regulación de la presión. Por otra parte, la segunda cámara 40
de la unidad 34 de separación del gas de alta concentración recibe
una seleccionada de la presión del depósito de combustible y de la
presión negativa creada por la bomba 32, dependiendo del estado
seleccionado de la válvula de conmutación 41. Además, la presión
negativa creada por la bomba 32 se aplica a la segunda cámara 50 de
la unidad 44 de separación de gas de concentración media. En este
caso, se desarrollan presiones diferenciales adecuadas para la
condensación del gas del vapor de combustible en los lados opuestos
de la primera película de separación 36 y en los lados opuestos de
la segunda película de separación 46. Por lo tanto, durante la
operación de la bomba 32 de circulación del gas de purga la unidad
34 de gas de alta concentración y la unidad 44 de separación del
gas de concentración media realizan la función de condensar el gas
del vapor de combustible.
Más concretamente, cuando se acciona la bomba 32
de circulación del gas de purga para que entregue un gas mezclado a
la primera cámara 38 de la unidad 34 de separación del gas de alta
concentración, el vapor de combustible contenido en el gas mezclado
se condensa por medio de la primera película de separación 36, y se
produce un gas procesado de alta concentración (que tiene una alta
concentración de vapor de combustible) en la segunda cámara 40 de
la unidad 34. El gas procesado así producido pasa a través de la
válvula de conmutación 41, para ser suministrado al paso 42 de gas
procesado o al paso 43 de circulación del gas procesado.
La concentración de combustible en el gas
mezclado introducido en la primera cámara 38 de la unidad 34 de
separación del gas de alta concentración se reduce como resultado
del proceso de condensación realizado por la primera película de
separación 36. El gas mezclado cuya concentración de combustible ha
sido reducida de esta manera será denominado aquí en lo que sigue
"gas de concentración media". El gas de concentración media
fluye fuera de la primera cámara 38 de la unidad 38 de separación
del gas de alta concentración, y después fluye hacia dentro de la
primera cámara 48 de la unidad 44 de separación de gas de
concentración media. Cuando el gas de concentración media fluye
dentro de la primera cámara 48 de la unidad 44 de separación de gas
de concentración media, el vapor de combustible contenido en el gas
se condensa por medio de la segunda película de separación 46, y se
produce un gas de circulación que tiene una concentración de
combustible más alta que la del gas de concentración media, en la
segunda cámara 50 de la unidad 44. El gas de circulación así
producido es suministrado a la lumbrera de entrada de la bomba 32
de circulación del gas de purga a través del paso 60 de gas de
circulación.
El sistema de control de las emisiones de
vapores de combustibles de la primera realización opera en un estado
estable tal que la concentración de combustible en el gas de
circulación que fluye a través del paso 60 de gas de circulación se
hace igual a aproximadamente el 65% cuando la concentración de
combustible en el gas que sale del bote es del 15%. En este caso,
la concentración de combustible en el gas mezclado que fluye fuera
de la bomba 32 se hace igual a aproximadamente el 60%. La unidad 34
de separación del gas de alta concentración está diseñada para
separar el gas mezclado que tiene aproximadamente el 60% de vapor de
combustible dentro de un gas procesado que tiene el 95% o más de
vapor de combustible y un gas de concentración media que tiene
aproximadamente el 40% de vapor de combustible. Además, la unidad 44
de separación del gas de concentración media está diseñada para
separar el gas de concentración media suministrado que tiene
aproximadamente el 40% de vapor de combustible dentro de un gas de
circulación que tiene aproximadamente el 65% de vapor de combustible
y un gas que llega al bote que tiene menos del 5% de vapor de
combustible. Con el sistema de esta realización operando en un
estado estable, pueden producirse eventualmente el gas procesado que
tiene el 95% o más de vapor de combustible y el gas que llega al
bote que tiene menos del 5% de vapor de combustible.
La bomba de alimentación 12 es capaz de elevar
la presión de combustible hasta aproximadamente 300 kPa. Cuando se
aplica tal alta presión al gas procesado introducido en la bomba de
alimentación 12, el vapor de combustible contenido en el gas
procesado se convierte en combustible líquido. Si en el gas
procesado está contenida una gran cantidad de aire, la bomba de
alimentación 12 puede tener ciertos problemas, tales como el del
tapón de vapor y el de un ruido perjudicial. Si solamente está
contenida una pequeña cantidad de aire en el gas procesado, por
otra parte, no se plantean tales problemas ya que el aire se
disuelve en el combustible cuando se pone bajo presión el gas
procesado.
La relación de aire a combustible que no
produzca tapón de vapor ni ruido perjudicial se determina
dependiendo de la capacidad de entrega de combustible de la bomba
de alimentación 12, es decir, del caudal y de la presión del
combustible entregado por la bomba de alimentación 12. Si la
concentración de aire en el gas del proceso es menor que el 5%, es
decir, si la concentración de combustible en el gas procesado es
igual o mayor que el 95%, una bomba de alimentación (por ejemplo,
la bomba de alimentación 12) instalada en general en un vehículo no
tendrá problemas de tapón de vapor ni de ruido perjudicial. En la
presente realización, por lo tanto, el sistema de control de las
emisiones de vapores de combustibles, cuando se usa juntamente con
la bomba de alimentación general 12 instalada en el vehículo, es
capaz de hacer circular el gas procesado dentro del depósito de
combustible 10 sin originar problemas de tapón de vapor ni de ruido
perjudicial.
En el sistema de la primera realización, el gas
que llega al bote es vuelto a usar para purgar el vapor de
combustible almacenado en el bote 20. Haciendo pasar a través del
interior del bote 20 un gas que tenga una concentración de
combustible suficientemente baja, se purga el vapor de combustible
almacenado en el bote 20. En el sistema de esta realización, la
concentración de combustible en el gas que llega al bote está
restringida para que sea igual o menor que el 5%. Además, el
sistema hace que el calentador 22 caliente el bote 20 durante la
purga del vapor de combustible. A este respecto, el vapor de
combustible almacenado en el bote 20 será probablemente
desadsorbido o liberado del bote 20 al aumentar la temperatura del
bote 20. Con el sistema de la presente realización, por lo tanto,
se puede purgar eficazmente el vapor de combustible con el gas que
llega al bote.
En el sistema de control de las emisiones de
vapores de combustibles de la primera realización, la concentración
de combustible en el gas procesado puede hacerse igual o mayor que
el 95% cuando el sistema está en un estado estable en el cual la
concentración de combustible en el gas mezclado sea de alrededor del
60%. En otros casos, tal como inmediatamente después de iniciarse
la operación de la bomba 32 de circulación del gas de purga, sin
embargo, gas mezclado que tenga una baja concentración de
combustible, que sea significativamente menor que el 60%, puede
fluir dentro de la unidad 34 de separación de gas de alta
concentración. En este caso, se produce gas procesado que tiene una
más baja concentración de combustible que el 95% en la segunda
cámara 40 de la unidad 34 de separación del gas de alta
concentración.
Si el gas procesado que tiene una concentración
de combustible más baja que el 95% pasa a través del paso 42 de gas
procesado y es suministrado a la bomba de combustible 12, la bomba
de combustible 12 puede tener problemas tales como el del tapón de
vapor y el del ruido perjudicial, y, además, los errores en la
cantidad de inyección de combustible pueden aumentar debido a la
presencia de burbujas en el combustible a ser inyectado. A la vista
de estos problemas, el sistema de la presente realización está
adaptado para detectar la concentración de combustible en el gas
procesado en base a la señal de salida del sensor de concentración
61, y conmutar la válvula de conmutación 41 de modo que el gas
procesado fluya adentro del paso 43 de circulación del gas
procesado cuando la concentración de combustible detectada sea menor
que un valor fijado como objetivo (por ejemplo, del 95%).
La Fig. 3 es un organigrama de una rutina de
control que se ejecuta por la ECU 62 en la primera realización, de
modo que se realicen las funciones antes descritas. La rutina
representada en la Fig. 3 se inicia al mismo tiempo que se arranca
el motor de combustión interna, y se ejecuta repetidamente hasta que
se para el motor.
En el paso 80 de la rutina representada en la
Fig. 3, se conmuta la válvula de conmutación 41 hacia el lado de
circulación. de modo que la segunda cámara 40 de la unidad 34 de
separación del gas de alta concentración comunica con el paso 43 de
circulación del gas procesado, y la bomba 32 de circulación del gas
de purga y el calentador 22 son puestos en ON (conectados).
Cuando la bomba 32 de circulación del gas de
purga empieza a operar al ejecutarse el paso 80, el vapor de
combustible empieza a fluir a través del interior del sistema. Como
resultado, en la segunda cámara 40 de la unidad 34 de separación
del gas de alta concentración se produce gas procesado obtenido por
condensación del gas mezclado. El gas procesado así producido es
suministrado al paso 43 de circulación del gas procesado, pero no
al paso 42 de gas procesado. Por consiguiente, en el sistema de la
presente realización, incluso aunque se produzca gas procesado que
tenga una baja concentración de combustible en la segunda cámara 40
inmediatamente después de la puesta en marcha de la bomba 32 de
circulación del gas de purga, se puede impedir con seguridad que
sea suministrado gas procesado a la bomba de alimentación 12.
En el paso 82 de la rutina representada en la
Fig. 3, se determina si la concentración de combustible en el gas
procesado es igual o mayor que un valor fijado como objetivo, por
ejemplo, el 95%, en base a la señal de salida del sensor 61 de la
concentración.
Si en el paso 82 se determina que la
concentración de combustible en el gas procesado no es mayor que el
valor fijado como objetivo, se controla la válvula de conmutación
41 en el lado de circulación para comunicar la segunda cámara 40
con el paso 43 de circulación del gas procesado, en el paso 84. De
acuerdo con la rutina representada en la Fig. 3, por lo tanto, se
impide con seguridad que gas procesado que tenga una baja
concentración de combustible sea introducido en la bomba de
alimentación 12.
Si en el paso 82 se determina que la
concentración de combustible en el gas procesado es mayor que el
valor fijado como objetivo, se conmuta la válvula 41 de conmutación
hacia el lado del depósito de combustible 10 en el paso 86, de
manera que la segunda cámara 40 de la unidad 34 de separación del
gas de alta concentración comunique con la lumbrera de entrada de
la bomba de alimentación 12. Con esta operación, el gas procesado
empieza inmediatamente a ser recogido o recuperado como combustible
para cuando aumente la concentración de combustible en el gas
procesado hasta un nivel que permita la recogida del
combustible.
De acuerdo con la rutina representada en la Fig.
3, como se ha explicado en lo que antecede, se impide con seguridad
que gas procesado que tenga una más baja concentración de
combustible que el valor fijado como objetivo sea introducido en la
bomba de alimentación 12, y se puede iniciar inmediatamente la
recogida de vapor de combustible por la bomba de alimentación 12
para cuando la concentración de combustible alcance el valor fijado
como objetivo. Por consiguiente, el sistema de la presente
realización es capaz de proporcionar una alta capacidad de recogida
o recuperación del combustible, al tiempo que evita problemas, tales
como el de la formación de tapón de vapor y la producción de ruido
perjudicial.
En la primera realización que se ha descrito en
lo que antecede, la concentración de combustible en el gas
procesado es medida directamente por el sensor 61 de la
concentración, y el estado operativo o la posición de la válvula de
conmutación 41 se controla en base a la concentración así medida.
Sin embargo, los datos básicos en base a los cuales se determina si
se controla la válvula de conmutación 41 en el lado de circulación
o en el lado del depósito de combustible 10, no quedan limitados a
la concentración de combustible en el propio gas procesado, sino
que puede ser cualquier valor característico que esté correlacionado
con la concentración de combustible en el gas procesado.
Más concretamente, los datos básicos que se han
descrito en lo que antecede pueden ser el caudal del gas que sale
del bote o el del gas que llega al bote. El caudal del gas que sale
del bote o el caudal del gas que llega al bote son relativamente
pequeños cuando el gas mezclado que fluye dentro de la unidad 34 de
separación del gas de alta concentración tenga una concentración de
combustible relativamente alta y se produzca una cantidad
relativamente grande de gas de circulación. Por otra parte, el
caudal del gas que sale del bote o el del gas que llega al bote es
relativamente grande cuando el gas mezclado que fluye dentro de la
unidad 34 de separación del gas de alta concentración tenga una
concentración relativamente baja de combustible y se produzca una
cantidad relativamente pequeña de gas de circulación. Es decir, que
el caudal del gas que sale del bote o el del gas que llega al bote
se hace relativamente pequeño cuando el gas mezclado tenga una
concentración de combustible relativamente alta y el gas producido
tenga una concentración de combustible relativamente alta, y se
hace relativamente grande cuando el gas mezclado tenga una
concentración de combustible baja y el gas de circulación tenga una
concentración de combustible relativamente baja. En consecuencia, se
puede usar el caudal del gas que sale del bote o que llega al bote
como un valor característico de la concentración de combustible en
el gas procesado, y se puede controlar la válvula de conmutación 41
en base a ese valor característico.
En la primera realización, como se ha descrito
en lo que antecede, la válvula de conmutación 41 es controlada en
base al resultado de una determinación real de si la concentración
de combustible en el gas procesado alcanza el valor fijado como
objetivo. Sin embargo, el método de control de la válvula de
conmutación 41 no queda limitado a ese método. Por ejemplo, se
puede controlar la válvula de conmutación 41 en el lado de
circulación durante un cierto período de tiempo (por ejemplo, un
período predeterminado, o bien un período hasta el punto en el que
la cantidad de flujo de la purga acumulado alcance un valor
predeterminado) medido desde el inicio de la operación de la bomba
32 de circulación del gas de purga, suponiendo que la concentración
de combustible en el gas procesado sea inferior al valor fijado
como objetivo durante ese período de tiempo. Después de transcurrido
un lapso de ese período, se conmuta la válvula de conmutación 41
hacia el lado del depósito de combustible 10.
En la primera realización, que se ha descrito en
lo que antecede, cuando el gas procesado tenga una concentración de
combustible relativamente baja, se hace circular el gas procesado al
lado de aguas arriba de la bomba 32 de circulación del gas de
purga. Sin embargo, el método de procesar el gas procesado que tenga
una baja concentración de combustible no queda limitado a ser ese
método, sino que puede seleccionarse de otros métodos en tanto que
el gas procesado de baja concentración no sea recogido por el
depósito de combustible 10. Por ejemplo, el gas procesado que tenga
una baja concentración de combustible puede ser simplemente
confinado en la segunda cámara 40 de la unidad 34 de separación del
gas de alta concentración, sin que sea hecho circular al lado de
aguas arriba de la bomba 32.
En la primera realización, como se ha descrito
en lo que antecede, cuando el gas procesado tiene una baja
concentración de combustible, se inhibe por completo que el gas
procesado fluya dentro del depósito de combustible 10. Sin embargo,
el presente invento no queda limitado a este método de procesar el
gas procesado, sino que puede emplearse cualquier método de acuerdo
con el invento con tal de que se restrinja o se suprima el flujo
del gas procesado que tenga una baja concentración de combustible
adentro del depósito de combustible 10.
En la primera realización que se ha descrito en
lo que antecede, la bomba 32 de circulación del gas de purga
corresponde a los "medios para producir gas de salida del
bote", y la unidad 34 de separación del gas de alta
concentración y la unidad 44 de separación del gas de concentración
media corresponden a los "medios de condensación del vapor",
mientras que la válvula de conmutación 41 corresponde a los
"medios para restringir la recogida de combustible".
En la primera realización que se ha descrito en
lo que antecede, la válvula de conmutación 41 y el paso 43 de
circulación del gas procesado corresponden a los "medios de
circulación del gas procesado".
En la primera realización que se ha descrito en
lo que antecede, la concentración del propio gas procesado
corresponde al "valor característico", y el sensor de
concentración 61 corresponde a los "medios para detectar el valor
característico de la concentración", mientras que una parte de la
ECU 62, la cual ejecuta los pasos 82 y 84, constituye la "primera
unidad de restricción".
En la primera realización que se ha descrito en
lo que antecede, "la segunda unidad de restricción" está
constituida por una parte de la ECU 62 que controla la válvula de
conmutación 41 hacia el lado de circulación durante un cierto
período de tiempo después de la actuación de la bomba 32 de
circulación del gas de purga, suponiendo que el gas procesado tenga
una baja concentración de combustible durante ese período de
tiempo.
\vskip1.000000\baselineskip
Segunda
realización
A continuación, se describirá una segunda
realización del invento con referencia a la Fig. 1, a la Fig. 4 y a
la Fig. 5. El sistema de control de las emisiones de vapores de
combustibles de esta realización puede proporcionarse haciendo que
la ECU 62 ejecute una rutina representada en la Fig. 4 en el sistema
construido como se ha ilustrado en la Fig. 1.
El sistema de control de las emisiones de
vapores de combustibles de la primera realización como se ha
descrito en lo que antecede continúa operando la bomba 32 de
circulación del gas de purga y el calentador 22 incluso aunque el
gas procesado tenga una baja concentración de combustible. En el
sistema de la primera realización, por lo tanto, las operaciones de
la bomba 32 de circulación del gas de purga y del calentador 22 se
continúan incluso aunque la concentración de combustible en el gas
procesado se reduzca al completarse la purga del vapor de
combustible almacenado en el bote 20. Sin embargo, es deseable
detener la bomba 32 y el calentador 22 después de completada la
purga, con objeto de evitar un consumo inútil de energía. En el
sistema de la segunda realización, por lo tanto, la bomba 32 y el
calentador 22 son detenidos cuando la concentración de combustible
en el gas procesado se reduzca, debido a haberse completado la
purga.
La Fig. 4 es un organigrama de una rutina de
control ejecutada por la ECU 62 en la segunda realización para
realizar la función antes descrita. En la Fig. 4, se asignan los
mismos números usados en los pasos en el organigrama de la Fig. 3 a
los pasos que sean los mismos que los ilustrados en la Fig. 3, de
los cuales no se hará descripción alguna o bien se hará únicamente
una breve descripción.
Como la rutina antes descrita representada en la
Fig. 3, la rutina representada en la Fig. 4 se inicia en el momento
de arrancar el motor de combustión interna, y se ejecuta
repetidamente hasta que se para el motor. En la rutina representada
en la Fig. 4, se restablece un temporizador a cero en el paso 90
después de la operación del paso 80, es decir, después de haberse
ejecutado un proceso de iniciación de una operación de purga con la
válvula de conmutación 41 controlada hacia el lado de circulación.
Se usa aquí el temporizador para contar un período de baja
concentración, es decir, un período de tiempo en el cual la
concentración del combustible en el gas procesado sea menor que el
valor fijado como objetivo. El valor del temporizador se incrementa
a través de otra rutina.
En la rutina representada en la Fig. 4, el paso
90 va seguido por el paso 82 en el cual se determina si la
concentración de combustible en el gas procesado es más alta que el
valor fijado como objetivo. En el sistema de la presente
realización, puede determinarse que la concentración de combustible
en el gas procesado no sea más alta que el valor fijado como
objetivo inmediatamente después de iniciarse la purga del vapor de
combustible o bien después de completarse la purga del vapor de
combustible. Si se ejecuta el ciclo de control de la corriente
inmediatamente después de iniciarse la purga, por lo tanto, puede
determinarse en el paso 82 que la concentración de combustible en
el gas procesado no sea más alta que el valor fijado como
objetivo.
En la rutina representada en la Fig. 4, si se
determina en el paso 82 que la concentración de combustible en el
gas procesado no es más alta que el valor fijado como objetivo, se
ejecuta el paso 84 para controlar la válvula de conmutación 41
hacia el lado de circulación, y después se determina en el paso 92
si el valor del temporizador ha alcanzado un tiempo T1
predeterminado para juzgar si se debe parar.
El tiempo T1 para juzgar si se debe parar se
determina como un período de tiempo requerido para que la
concentración de combustible en el gas procesado aumente hasta el
valor fijado como objetivo, cuando se inicia la purga bajo una
condición en la que el vapor de combustible a ser purgado esté
presente o almacenado en el bote 20. Si se ejecuta el ciclo de
control de la corriente inmediatamente después de haberse iniciado
la purga, por lo tanto, se determina en el paso 92 que el valor del
temporizador no ha alcanzado el tiempo T1 para juzgar sobre si se
debe parar.
En este caso, se determina en el paso 94 si la
concentración de combustible en el gas procesado tiene tendencia a
disminuir o tendencia a mantenerse a sustancialmente el mismo
nivel.
Cuando el vapor de combustible a ser purgado
está almacenado en el bote 20, la concentración de combustible en
el gas procesado puede llegar a ser temporalmente más baja que el
valor fijado como objetivo inmediatamente después de iniciarse la
purga, como se ha descrito en lo que antecede. En este caso, sin
embargo, el gas que sale del bote empieza a fluir a través del
sistema al iniciarse la purga, y la concentración de combustible en
el gas procesado presenta una tendencia hacia el aumento sin
desfallecimiento. En consecuencia, si se ejecuta el ciclo de
control de la corriente bajo una condición en la cual el vapor de
combustible a ser purgado está almacenado en el bote 20, se
determina en el paso 94 que la concentración de combustible en el
gas procesado no tiene tendencia a disminuir o bien se mantiene a
sustancialmente el mismo nivel. En este caso, se repiten las
operaciones del paso 82 y de los pasos siguientes (pasos 84, 92 y
94).
Cuando se inicia la purga bajo una condición en
la cual el vapor de combustible a ser purgado está almacenado en el
bote 20, la serie de operaciones antes descritas se ejecutan
repetidamente hasta que se determine en el paso 82 que la
concentración de combustible en el gas procesado excede del valor
fijado como objetivo. Si se determina que la concentración de
combustible en el gas procesado excede del valor fijado como
objetivo, se ejecuta el paso 86 para conmutar la válvula de
conmutación 41 hacia el lado del depósito de combustible. Como
resultado, empieza a recogerse en el depósito de combustible 10 el
gas procesado que tiene una concentración de combustible que es más
alta que el valor fijado como objetivo.
En la rutina representada en la Fig. 4, se
ejecutan repetidamente los pasos 90, 82 y 86 en tanto que la
concentración de combustible en el gas procesado exceda del valor
fijado como objetivo. Mientas se repiten las operaciones de estos
pasos, se purga continuamente el vapor de combustible almacenado en
el bote 20. Como resultado, prosigue la purga del vapor de
combustible hasta que no quede en el bote 20 vapor de combustible
alguno a ser purgado.
Si no hay en el bote 20 vapor de combustible a
ser purgado, la concentración de combustible en el gas procesado se
hace menor que el valor fijado como objetivo, y no se satisface de
nuevo la condición del paso 82. Como resultado, se conmuta la
válvula de conmutación 41 hacia el lado de circulación en el paso
84, y empieza a ser hecho circular el gas procesado producido en la
unidad 34 de separación del gas de alta concentración hacia el lado
de aguas arriba de la bomba 32 de circulación del gas de purga.
En la rutina representada en la Fig. 4, el paso
84 va seguido del paso 92, en el cual se determina de nuevo si el
valor del temporizador ha alcanzado el tiempo T1 para juzgar sobre
si se debe parar.
Como se ha descrito en lo que antecede, el
tiempo T1 para juzgar si se ha de parar es un período de tiempo
requerido para que la concentración de combustible en el gas
procesado aumente hasta el valor fijado como objetivo cuando el
vapor de combustible a ser purgado esté presente en el bote 20. En
consecuencia, en el paso 92 se determina si el valor del
temporizador ha alcanzado el tiempo T1 para juzgar si se ha de
parar, solamente cuando no haya presente en el bote 20 vapor de
combustible a ser purgado. Por consiguiente, en la rutina
representada en la Fig. 4, se juzga que se ha completado la purga
del vapor de combustible cuando se haya satisfecho la condición del
paso 92.
Por otra parte, si en el paso 92 se determina
que no se ha alcanzado el valor del temporizador del tiempo T1 para
juzgar si se ha de parar, no se puede determinar que se haya
completado la purga con certeza de ese hecho. En este caso, se
determina de nuevo en el paso 94 si la concentración de combustible
en el gas procesado tiene tendencia a disminuir o a mantenerse
sustancialmente al mismo nivel.
Si existe en el bote 20 cualquier vapor de
combustible a ser purgado, la concentración de combustible en el
gas procesado presenta una tendencia a aumentar, como se ha descrito
en lo que antecede. En consecuencia, cuando en el paso 94 se
determine que la concentración de combustible en el gas procesado
tiene tendencia a disminuir o a mantenerse al mismo nivel, puede
juzgarse con certeza que no hay presente vapor alguno de
combustible a ser purgado en el bote 20, incluso antes de que expire
el tiempo T1 para juzgar si se ha de parar.
Si se determina en el paso 94 que no se
satisface la condición antes descrita, por otra parte, se ejecuta
de nuevo el paso 82. Puesto que la concentración de combustible en
el gas procesado no excede del valor fijado como objetivo si no
existe vapor alguno de combustible a ser purgado en el bote 20, se
repiten los pasos 82, 84, 92 y 94 antes descritos hasta que se
satisfaga la condición del paso 92 ó del paso 94. Por lo tanto,
cuando no exista vapor alguno de combustible a ser purgado en el
bote 20, se satisface antes o después la condición del paso 92 ó
del paso 94.
En la rutina representada en la Fig. 4, si se
satisface la condición del paso 92 o del paso 94, se ejecuta el
paso 96 para poner en OFF (desconectado) tanto la bomba 32 de
circulación del gas de purga como el calentador 22, de modo que se
detiene la operación del sistema de control de las emisiones de
vapores de combustibles. Por consiguiente, de acuerdo con la rutina
representada en la Fig. 4, se pueden detener la bomba 32 y el
calentador 22 cuando no exista vapor alguno de combustible a ser
purgado en el bote 20.
En la rutina representada en la Fig. 4, el
temporizador se restablece a cero en el paso 98. Después de ejecutar
el paso 98, se usa el temporizador para contar un período de tiempo
en el cual se detiene el sistema de control de las emisiones de
vapores de combustibles.
En el siguiente paso 100, se determina si el
valor del temporizador ha alcanzado un tiempo T2 para juzgar si se
ha de reiniciar (lo cual se describirá más adelante). Mientras el
sistema de control de las emisiones de vapores de combustibles esté
parado, el vapor de combustible que se genere de nuevo en el
depósito de combustible 10 es adsorbido en el bote 20. Por lo
tanto, si se mantiene el sistema en la condición de detenido durante
un período de tiempo indebidamente largo, el vapor de combustible
puede rebosar del bote 20 y fugarse pasando a la atmósfera. El
tiempo T2 para juzgar si se ha de reiniciar, como se ha indicado en
lo que antecede, está definido como un período de tiempo estándar
durante el cual el sistema de control de las emisiones de vapores
de combustibles puede ser mantenido detenido sin que se origine tal
fuga de vapor de vapor de combustible. Con referencia a la Fig. 5
se describirá más adelante en detalle un método para establecer el
tiempo para juzgar si se ha de reiniciar.
Si se determina en el paso 100 que el valor del
temporizador ha alcanzado el tiempo T2 para juzgar si se ha de
reiniciar, puede juzgarse que deberá entonces reiniciarse el sistema
de control de las emisiones de vapores de combustibles. En este
caso, se ejecuta el paso 80 y los pasos siguientes inmediatamente
después de haberse ejecutado el paso 100, y se reinicia la purga
del vapor del vapor de combustible.
Si se determina en el paso 100 que el valor del
temporizador no ha alcanzado el tiempo T2 para juzgar si se ha de
reiniciar, se juzga normalmente que se puede mantener el sistema en
la condición de detenido. En este caso, se determina en el paso 102
si se está llevando a cabo la realimentación de combustible, en base
a una señal de salida de la unidad 63 de detección de la
realimentación de combustible.
Cuando se lleva a cabo la realimentación de
combustible, una gran cantidad de vapor de combustible que existe
en el espacio vacío del depósito de combustible 10 fluye fuera del
depósito 10 hacia el bote 20 en un momento. Por consiguiente,
cuando se lleva a cabo la realimentación de combustible, es deseable
reiniciar la purga de vapor de combustible incluso aunque el
período durante el cual esté parado el sistema no haya alcanzado el
tiempo T2 para juzgar si se ha de reiniciar.
En la rutina representada en la Fig. 4, si no se
detecta realimentación de combustible en el paso 102, se ejecuta de
nuevo el paso 100. Por consiguiente, se mantiene el sistema de
control de las emisiones de vapores de combustibles parado hasta
que expire el tiempo T2 para juzgar si se ha de reiniciar, o bien
hasta que se detecte la realimentación de combustible.
Por otra parte, si se detecta en el paso 102 la
realimentación de combustible, se ejecutan de nuevo el paso 80 y
los pasos siguientes inmediatamente después de la ejecución del paso
102. Como resultado, se ponen en ON (conectadas) la bomba 32 de
circulación del gas de purga y el calentador 22, y se llevan a los
estados operativos, y se reinicia la purga del vapor de
combustible.
De acuerdo con la rutina representada en la Fig.
4, cuando la concentración de combustible en el gas procesado no
haya alcanzado el valor fijado como objetivo, se hace circular el
gas procesado hacia la lumbrera de entrada de la bomba 32 de
circulación del gas de purga, de modo que se impida que gas de baja
concentración fluya al interior del depósito de combustible 10,
como se ha explicado en lo que antecede.
Cuando la condición en la cual la concentración
de combustible en el gas procesado sea inferior al valor fijado
como objetivo para el tiempo T1 para juzgar si se ha de parar, se
juzga al expirar el período T1 que se ha completado la purga del
vapor de combustible, y se paran la bomba 32 de circulación del gas
de purga y el calentador 22.
Si la concentración de combustible en el gas
procesado tiene tendencia a disminuir o a mantenerse sustancialmente
al mismo nivel, se juzga al llegar a ese punto que la purga del
vapor de combustible se ha completado incluso antes de que expire
el tiempo T1 para juzgar si se ha de parar, y se pueden detener la
bomba 32 de circulación del gas de purga y el calentador 22.
Cuando transcurra el tiempo T2 para juzgar si se
ha de reiniciar después de la parada del sistema de control de las
emisiones de vapores de combustibles, se reinicia la purga del vapor
de combustible para así impedir que se fugue o se sangre el vapor
de combustible a la atmósfera.
Además, si se lleva a cabo la realimentación de
combustible después de la parada del sistema, se reinicia
inmediatamente la purga del vapor de combustible incluso aunque no
haya transcurrido el tiempo T2 para juzgar si se ha de reiniciar,
para así evitar la fuga de vapor de combustible a la atmósfera.
Por consiguiente, el sistema de control de las
emisiones de vapores de combustibles de la segunda realización es
capaz de prevenir efectivamente la fuga del vapor de combustible a
la atmósfera, al tiempo que suprime suficientemente el consumo
inútil de energía.
La Fig. 5 es un organigrama de una rutina de
control que se ejecuta por la ECU 62 para así determinar el tiempo
T2 para juzgar si se ha de reiniciar usado en el paso 100 en la
rutina antes descrita representada en la Fig. 4.
En la rutina representada en la Fig. 5, se
ejecuta inicialmente el paso 110 para detectar la temperatura del
aire de admisión, en base a la señal de salida de un sensor de la
temperatura del aire de admisión (no representado) previsto en el
motor de combustión interna.
En el paso 112 siguiente, se detecta el estado
operativo del motor de combustión interna. El estado operativo del
motor de combustión interna puede representarse mediante, por
ejemplo, la velocidad del motor, el caudal del aire de admisión, la
cantidad de inyección de combustible, o similar. La velocidad del
motor y el caudal del aire de admisión pueden detectarse
respectivamente en base a señales de salida de un sensor de la
velocidad del motor (no representado) y de un medidor del flujo de
aire (no representado), los cuales van incorporados en el motor de
combustión interna. La cantidad de inyección de combustible puede
detectarse leyendo un valor calculado por una unidad de control (no
representado) para control del motor.
En el paso 114 siguiente, se estima la
temperatura del combustible en el depósito de combustible 10, en
base a la temperatura del aire de admisión detectada en el paso 110
y al estado operativo del motor detectado en el paso 112. La
temperatura del combustible aumenta al aumentar la temperatura del
aire ambiente (o la temperatura del aire de admisión). También, la
temperatura de combustible aumenta al operar el motor de combustión
interna con una carga más alta, es decir, cuando se genera una
mayor cantidad de calor en el escape. Por consiguiente, la
temperatura del combustible y la temperatura del aire de admisión
están correlacionadas entre sí, y la temperatura del combustible y
el estado operativo del motor están correlacionados entre sí. En la
presente realización, la ECU 62 almacena un mapa que es trazado en
base a esas relaciones. En el paso 114 de la Fig. 5, se estiman con
referencia al mapa la temperatura de combustible correspondiente a
la temperatura del aire de admisión y el estado operativo del
motor.
En la rutina representada en la Fig. 5, el paso
114 va seguido del paso 116 en el cual se calcula el tiempo T2 para
juzgar si se ha de reiniciar en base a la temperatura de combustible
estimada. El tiempo T2 para juzgar si se ha de reiniciar es un
período de tiempo durante el cual se puede mantener parado el
sistema de control de las emisiones de vapores de combustibles al
tiempo que se evita la fuga del vapor de combustible a la atmósfera.
Por consiguiente, es deseable establecer el tiempo T2 para juzgar
si se ha de reiniciar en un tiempo relativamente corto cuando se
genere una cantidad de vapor de combustible relativamente grande en
el depósito de combustible 10, y establecer T2 en un tiempo
relativamente largo cuando se genere una cantidad de vapor de
combustible relativamente pequeña en el depósito de combustible
10.
La cantidad de vapor de combustible generado en
el depósito de combustible 10 aumenta a medida que aumenta la
temperatura del combustible, y disminuye al disminuir la temperatura
del combustible. Por consiguiente, el tiempo T2 para juzgar si se
ha de reiniciar deberá establecerse en un tiempo más corto al ser la
temperatura de combustible más alta, y establecerse en un tiempo
más largo cuando la temperatura del combustible sea más baja. En la
presente realización, la ECU 62 almacena un mapa que define la
relación entre la temperatura del combustible y el tiempo T2 para
juzgar si se ha de reiniciar, para así satisfacer los anteriores
requisitos. En el paso 116 de la Fig. 5, se calcula con referencia
a ese mapa el tiempo T2 para juzgar si se ha de reiniciar.
De acuerdo con la rutina representada en la Fig.
5, se puede establecer el tiempo T2 para juzgar si se ha de
reiniciar en un tiempo apropiado, que depende de la condición en la
cual sea generado el vapor de combustible en el depósito de
combustible 10. En el sistema de la presente realización, por lo
tanto, el período durante el cual se mantiene parado el sistema
puede establecerse en un tiempo apropiado que depende de la
condición de la generación del vapor de combustible, al tiempo que
se evita con seguridad la fuga del vapor de combustible a la
atmósfera y se suprime al mismo tiempo el consumo inútil de energía
(es decir, se minimiza el consumo de energía que origina la
operación del sistema).
En la segunda realización como se ha descrito en
lo que antecede, una parte de la ECU 62 que ejecuta el paso 90 y el
proceso de incrementar el tiempo proporciona "medios para contar
el período de baja concentración", y una parte de la ECU 62 que
ejecuta el paso 92 y el paso 96 proporciona "primeros medios para
detener la purga".
En la segunda realización que se ha descrito en
lo que antecede, una parte de la ECU 62 que ejecuta el paso S94
proporciona "medios para detectar la tendencia a cambiar la
concentración", y una parte de la ECU 62 que ejecuta el paso 96
a continuación del paso 94 proporciona "segundos medios para
detener la purga".
En la segunda realización que se ha descrito en
lo que antecede, una parte de la ECU 62 que ejecuta el paso 98 y el
proceso de incrementar el temporizador proporciona "medios para
contar el tiempo transcurrido", y una parte de la ECU 62 que
ejecuta el paso 100 y el paso 80 proporciona "primeros medios para
reiniciar la purga".
En la segunda realización que se ha descrito en
lo que antecede, la temperatura del combustible corresponde a la
"condición de generación de vapor de combustible", y una parte
de la ECU 62 que ejecuta los pasos 110-114
proporciona "medios para estimar la generación de vapor de
combustible", mientras que una parte de la ECU 62 que ejecuta el
paso 116 proporciona "medios para establecer el período para
juzgar si se ha de reiniciar".
En la segunda realización que se ha descrito en
lo que antecede, una parte de la ECU 62 que ejecuta el paso 110
proporciona "medios para detectar la temperatura de la
atmósfera", y una parte de la ECU 62 que ejecuta el paso 112
proporciona "medios para detectar el estado del motor".
En la segunda realización que se ha descrito en
lo que antecede, una parte de la ECU 62 que ejecuta el paso 102
proporciona "medios para detectar la realimentación de
combustible", y una parte de la ECU 62 que ejecuta el paso 80 a
continuación del paso 102 proporciona "segundos medios para
reiniciar la purga".
\vskip1.000000\baselineskip
Tercera
realización
Con referencia a continuación a la Fig. 6, se
describirá una tercera realización del invento. El sistema de
control de las emisiones de vapores de combustibles de esta
realización incluye un paso 120 de guía de la presión de vacío que
permite que un cierto punto en el sistema se comunique con el paso
de admisión del motor de combustión interna, una válvula de control
122 que controla un estado de abierto/cerrado del paso 120, y un
sensor de la presión 124 para detectar la presión en el sistema,
además de la estructura de la primera realización representada en
la Fig. 1.
En el ejemplo representado en la Fig. 6, el paso
120 de guía de la presión de vacío está conectado a un camino de
comunicación 52 que conecta la unidad 34 de separación del gas de
alta concentración con la unidad 44 de separación del gas de
concentración media, y el sensor 124 de presión está dispuesto entre
la bomba 32 de circulación del gas de purga y la unidad 34 de
separación del gas de alta concentración.
En la tercera realización, la ECU 62 realiza
controles similares a los de las realizaciones primera y segunda
durante las operaciones normales. Durante las operaciones normales,
la válvula de control 122 está siempre mantenida en el estado de
cerrada. En este caso, el sistema de control de las emisiones de
vapores de combustibles de esta realización opera de la misma
manera que en la primera realización o que en la segunda
realización.
En la presente realización, la ECU 62 ejecuta un
proceso de detección de anormalidad con una cierta temporización.
En el proceso de detección de anormalidad, la válvula 41 de
conmutación es inicialmente conmutada hacia el lado de circulación,
y la válvula de control 122 es llevada a un estado de abierta. Con
la válvula de control 122 así abierta, la presión de vacío del aire
de admisión en el motor es guiada o aplicada al camino de
comunicación 52 a través del paso 120 de guía de la presión de
vacío. Esta presión de vacío es después aplicada a la primera
cámara 38 de la unidad 34 de separación del gas de alta
concentración y a la primera cámara 48 de la unidad 44 de
separación del gas de concentración media, a través del camino de
comunicación 52.
La presión de vacío comunicada a la primera
cámara 38 de la unidad 34 de separación del gas de alta
concentración pasa a través de la bomba 32 de circulación del gas
de purga que está parada, y llega al paso de purga 28. Ha de quedar
entendido que la bomba 32 está diseñada para permitir el paso de la
presión de vacío cuando está parada. La presión de vacío que llega
al paso de purga 28 es luego guiada a la segunda cámara 50 de la
unidad 44 de separación del gas de concentración media a través del
paso 60 de gas en circulación, y es también guiada a la segunda
cámara 40 de la unidad 34 de separación del gas de alta
concentración a través del paso 43 de circulación del gas procesado
y de la válvula de conmutación 41. Además, la presión de vacío que
llega al paso de purga 28 es aplicada al bote 20 a través de la
válvula 30 de control de la presión negativa. La presión de vacío
así aplicada al bote 20 es luego guiada al paso 54 de gas que llega
al bote, y es también guiada al depósito de combustible 10 a través
del paso de vapor 18.
De esta manera, una vez que se ha iniciado el
proceso para detectar la anormalidad, se aplica la presión de vacío
del aire de admisión a toda la región del sistema de control de las
emisiones de vapores de combustibles. A continuación, la ECU 62
detiene la introducción de la presión de vacío, cerrando para ello
la válvula de control 122 cuando se reduzca la presión dentro del
sistema hasta una presión inicial predeterminada. Después, se
determina si se produce en el sistema una anormalidad, por ejemplo,
la fuga del vapor de combustible, en base a un cambio subsiguiente
de la presión dentro del sistema.
Como se ha explicado en lo que antecede, el
sistema de control de las emisiones de vapores de combustibles de
la presente realización es capaz de determinar fácilmente con gran
precisión si se produce cualquier fuga de vapor de combustible en
cualquier lugar en el sistema, introduciendo para ello la presión de
vacío en el sistema y vigilando cualquier cambio en la presión
dentro del sistema a continuación de la introducción de la presión
de vacío. Por lo tanto, con el sistema de la presente realización se
puede detectar fácil o rápidamente cualquier anormalidad que dé por
resultado la fuga de vapor de combustible.
Aunque la presencia de una anormalidad que
conduzca a fuga del vapor de combustible se determina en base a un
cambio en la presión después de la introducción del vacío en el
sistema en la tercera realización que se ha descrito en lo que
antecede, el método de detección de una anormalidad no queda
limitado a ser ese método. Por ejemplo, se puede determinar la
presencia de una anormalidad que resulte en fuga de vapor de
combustible a partir del régimen de cambio de la presión durante la
introducción de la presión de vacío en el sistema.
Aunque el paso 120 de guía de la presión de
vacío está conectado al camino de comunicación 52 en la tercera
realización que se ha descrito en lo que antecede, el paso 120 puede
ser conectado a cualquier lugar del sistema distinto al camino de
comunicación 52, con tal de que se aplique la presión de vacío a
toda la región del sistema.
Aunque el sensor de la presión 124 está
dispuesto dentro de la bomba 32 de circulación del gas de purga y
de la unidad 34 de separación del gas de alta concentración en la
tercera realización, como se ha descrito en lo que antecede, el
lugar del sensor de la presión 124 no queda limitado a ser ese lugar
particular. Es decir, que el sensor de la presión 124 puede ser
dispuesto en cualquier lugar, siempre que pueda ser detectada la
presión dentro del sistema.
En la tercera realización que se ha descrito en
lo que antecede, la válvula de control 122 corresponde a "válvula
de control de vacío de la admisión", y el sensor de presión 124
corresponde a "medios de detección de la presión". En la
tercera realización, una parte de la ECU 62 que opera para abrir la
válvula de control 122 al detectar una anormalidad proporciona
"medios de introducción del vacío", y una parte de la ECU 62
que detecta una anormalidad que conduce a fuga de vapor de
combustible basada en un cambio en la presión después de la
introducción de la presión de vacío, proporciona "primeros medios
de detección de fugas".
\vskip1.000000\baselineskip
Cuarta
realización
Con referencia a continuación a la Fig. 7, se
describirá una cuarta realización del invento. El sistema de
control de las emisiones de vapores de combustibles de esta
realización incluye una válvula de conmutación del aire de admisión
130, un paso de derivación 132 que deriva a la válvula de control 30
de presión negativa, una válvula de control de la derivación 134
que controla un estado de abierto/cerrado del paso de derivación
132, y un sensor de la presión 136 para detectar la presión dentro
del sistema, además de la estructura que se ha representado en la
Fig. 1. La válvula 130 de conmutación del aire de admisión está
adaptada para comunicar la lumbrera de entrada de la bomba 32 de
circulación del gas de purga con uno seleccionado de entre el paso
de purga 28 y la atmósfera.
En la cuarta realización, la ECU 62 realiza
controles similares a los de la primera y segunda realizaciones
durante las operaciones normales. Durante las operaciones normales,
la válvula 130 de conmutación del aire de admisión permite que la
lumbrera de entrada de la bomba 32 de circulación del gas de purga
comunique con el paso de purga 28. También, la válvula 134 de
control de la derivación es mantenida en el estado de cerrada. En
esta condición, el sistema de control de las emisiones de vapores de
combustibles de esta realización opera de la misma manera que en la
primera realización o que en la segunda realización.
En la presente realización, la ECU 62 ejecuta un
proceso de detección de anormalidad con una cierta temporización.
En el proceso de detección de la anormalidad, la válvula de
conmutación 41 es inicialmente conmutada hacia el lado de
circulación, y la válvula 130 de conmutación del aire de admisión es
conmutada hacia el lado de la atmósfera, de modo que la lumbrera de
entrada de la bomba de circulación del gas de purga 32 está abierta
a la atmósfera. Además, la válvula 134 de control de la derivación
es puesta en el estado de abierta, de modo que puede pasar fluido a
través del paso de derivación 132. En esta condición, se inicia una
operación de la bomba 32 de circulación del gas de purga.
Durante el proceso de detección de anormalidad,
la bomba 32 de circulación del gas de purga pone a presión el aire
tomado de la atmósfera, y alimenta el aire puesto a presión a la
primera cámara 38 de la unidad 34 de separación del gas de alta
concentración. Este aire puesto a presión llega a la válvula 56 de
regulación de la presión a través de la primera cámara 48 de la
unidad 44 de separación del gas de concentración media, y fluye
además al interior del bote 20 a través de la válvula 56 de
regulación de la presión y del paso 54 de gas de llegada al bote.
El aire que fluye al interior del bote 20 es conducido al paso de
derivación 132 a través del paso de purga 28, y es también
conducido al depósito de combustible 10 a través del paso de vapor
18. Además, el aire que ha pasado a través del paso de derivación
132 es alimentado a la segunda cámara 50 de la unidad 44 de
separación del gas de concentración media a través del paso 60 de
gas de circulación, y es también alimentado a la segunda cámara 40
de la unidad 34 de separación del gas de alta concentración a
través del paso 43 de circulación del gas procesado.
De esta manera, una vez iniciado el proceso de
detección de la anormalidad, el aire entregado desde la bomba 32 de
circulación del gas de purga es guiado a toda la región del sistema
de control de las emisiones de vapores de combustibles. Como
resultado, toda la región del sistema es llevada a un estado de
puesta a presión. Cuando la presión dentro del sistema aumenta
hasta una presión inicial predeterminada, la ECU 62 opera para
conmutar la válvula 130 de conmutación del aire de admisión, de
modo que la lumbrera de entrada de la bomba 32 comunica con el paso
de purga 28, y detiene la operación de la bomba 32. Entonces, la ECU
62 determina si ha surgido en el sistema cualquier anormalidad que
dé por resultado fugas del vapor de combustible, en base a un cambio
en la presión dentro del sistema después de conmutar la válvula
130, y detiene la bomba 32.
Como se ha explicado en lo que antecede, el
sistema de control de las emisiones de vapores de combustibles de
la presente realización es capaz de determinar fácilmente, con gran
precisión, si se produce una fuga en cualquier lugar en el sistema,
aumentando para ello la presión dentro del sistema hasta un cierto
nivel y vigilando el cambio en la presión dentro del sistema, que
sigue al aumento de la presión. Por lo tanto, con el sistema de la
presente realización se puede detectar fácilmente o rápidamente la
presencia de una anormalidad que dé por resultado fuga del vapor de
combustible.
Aunque la presencia de una anormalidad que
origine fuga de vapor de combustible se determina en base a un
cambio de la presión después de aumentar la presión en el sistema
hasta un cierto nivel en la cuarta realización que se ha descrito
en lo que antecede, el método de detección de una anormalidad no
queda limitado a ser ese método. Por ejemplo, la presencia de una
anormalidad que origine fuga de vapor de combustible puede
determinarse a partir del régimen de cambio de la presión durante
el proceso de aumentar la presión dentro del sistema.
Aunque el sensor de presión 136 está dispuesto
entre la bomba 32 de circulación del gas de purga y la unidad 34 de
separación de gas de alta concentración en la cuarta realización,
como se ha descrito en lo que antecede, el lugar del sensor de
presión 136 no queda limitado a esa posición particular. Es decir
que el sensor de presión 136 puede estar dispuesto en cualquier
lugar, siempre que pueda ser detectada la presión dentro del
sistema.
En la cuarta realización que se ha descrito en
lo que antecede, la combinación de la bomba 32 de circulación del
gas de purga y la válvula 130 de conmutación del aire de admisión
corresponde a "bomba de purga", y el sensor de presión 136
corresponde a los "medios de detección de la presión". En la
cuarta realización, una parte de la ECU 62 que hace que la bomba 32
de circulación del gas de purga aumente la presión dentro del
sistema al tener lugar la detección de una anormalidad, proporciona
los "medios para poner bajo presión el sistema", y una parte
de la ECU 62 que detecta una anormalidad que da por resultado fuga
de vapor de combustible en base a un cambio en la presión después
de elevar la presión en el sistema, proporciona "segundos medios
de detección de fugas".
\vskip1.000000\baselineskip
Quinta
realización
Con referencia a continuación a la Fig. 1, a las
Figs. 6 y 7 y a la Fig. 9, se describirá una quinta realización del
invento. El sistema de control de las emisiones de vapores de
combustibles de esta realización puede ser construido como se ha
ilustrado en cualquiera de la Fig. 1 y las Figs. 6 y 7. Con el
sistema construido de acuerdo con cualquiera de las realizaciones
primera a cuarta, la ECU 62 ejecuta una rutina como la ilustrada en
la Fig. 3, de acuerdo con la quinta realización.
La rutina representada en la Fig. 10 se ejecuta
para crear una diferencia de tiempo deseada entre la temporización
de ON/OFF de la bomba 32 de circulación del gas de purga y la
temporización ON/OFF del calentador 22.
En la rutina representada en la Fig. 3 el paso
160 se ejecuta inicialmente para determinar si se requiere iniciar
una purga de vapor de combustible. Si se determina que se requiere
iniciar la purga, se pone el calentador 22 en el estado de ON en el
paso 162, para así iniciar el calentamiento del bote 20.
En el paso 164 a continuación del paso 162, se
mantiene una condición de espera durante un período de tiempo
predeterminado, hasta que el bote 20 sea llevado a un estado de
calentado deseado. Si en el paso 164 se determina que ha
transcurrido el tiempo de espera predeterminado, se pone la bomba 32
de circulación del gas de purga en el estado de ON en ese instante
en el tiempo, en el paso 166.
\newpage
Con el proceso que se ha descrito en lo que
antecede, se pone el bote 20 en el estado de calentado deseado
antes de que la bomba 32 de circulación del gas de purga empiece a
operar, de modo que es probable que el vapor sea purgado al iniciar
el funcionamiento de la bomba 32. Con el sistema de la presente
realización, por lo tanto, se suministra a la unidad 34 de
separación del gas de alta concentración gas mezclado que tiene una
concentración de combustible lo suficientemente alta como para
producir gas procesado con una concentración de combustible
suficientemente alta, inmediatamente después de iniciarse la purga
real del vapor de combustible. En consecuencia, el sistema de esta
realización es capaz de prevenir efectivamente que el gas procesado
que tenga una baja concentración de combustible fluya al interior
del depósito de combustible 10 inmediatamente después de iniciarse
la purga.
En la rutina representada en la Fig. 9, si se
determina en el paso 160 que no se requiere iniciar la purga de
vapor de combustible, se determina entonces, en el paso 168, si se
requiere parar la purga. Si se determina que no se requiere parar
la purga, se termina inmediatamente el ciclo de control de la
corriente. Si, por otra parte, se determina que se requiere la
parada de la purga, se pone en OFF el calentador 32, en el paso
170, para así detener el calentamiento del bote 20.
En el paso 172 siguiente al paso 170, se
continúa la purga mientras el calentador 22 está en el estado de
OFF, durante un período de tiempo predeterminado, hasta que se
enfría el bote 20 hasta un estado deseado. Si en el paso 172 se
determina que ha transcurrido el tiempo de espera predeterminado, se
pone en OFF la bomba 32 de circulación del gas de purga, en ese
instante en el tiempo, en el paso 174.
Con el proceso como se ha descrito en lo que
antecede, el bote 20 puede ser enfriado, en cierto grado, antes de
que sea detenida la bomba 32 de circulación del gas de purga. El
bote 20 presenta una mayor capacidad de adsorción, es decir, una
mayor capacidad de adsorber vapor de combustible, a medida que
disminuye la temperatura del bote 20. Con el sistema de esta
realización, por lo tanto, el bote 20 es capaz de proporcionar una
excelente capacidad de adsorción del vapor de combustible mientras
está detenida la purga.
Como se ha explicado en lo que antecede, de
acuerdo con la rutina representada en la Fig. 9, el calentador 22
puede ser puesto en ON antes de que la bomba 32 de circulación del
gas de purga sea puesta en ON al iniciarse la purga, y el
calentador 22 puede ser puesto en OFF antes de que sea puesta en OFF
la bomba 32 al detenerse la purga. En el sistema de esta
realización, por lo tanto, el gas procesado que tiene una
concentración relativamente alta de combustible, puede ser recogido
por el depósito de combustible 10 inmediatamente después de
iniciarse la purga, y una gran cantidad de vapor de combustible
puede ser captada por el bote 20 durante la parada de la purga.
Aunque el calentador 22 empieza a ser activado
antes de iniciarse una operación de la bomba 32 de circulación del
gas de purga, al iniciarse la purga en la quinta realización que se
ha descrito en lo que antecede, las operaciones del calentador 22 y
de la bomba 32 en el momento de iniciarse la purga, no quedan
limitadas a ser las de esa realización. Por ejemplo, la bomba 32 de
circulación del gas de purga y el calentador 22 pueden ser
activados al mismo tiempo, al iniciarse la purga. En este caso,
también es más probable que el vapor de combustible sea liberado
del bote 20, debido a la función de calentamiento del calentador 22,
y que por lo tanto el gas que sale del bote, que tiene una
concentración de combustible relativamente alta, pueda ser producido
desde el momento inmediatamente después de iniciarse la purga.
En la quinta realización que se ha descrito en
lo que antecede, la bomba 32 de circulación del gas de purga
corresponde a los "medios para producir gas de salida del
bote", y la unidad 34 de separación del gas de alta
concentración corresponde a los "medios de condensación del
vapor", mientras que el calentador 22 corresponde a los
"medios de calentamiento del bote".
También, en la quinta realización, una parte de
la ECU 62 que ejecuta los pasos 160 a 166 proporciona los "medios
para iniciar una operación de los medios de calentamiento del
bote", y una parte de la ECU 62 que ejecuta los pasos 168 a 174
proporciona los "medios para detener la operación de los medios de
calentamiento del bote".
\vskip1.000000\baselineskip
Sexta
realización
En la Fig. 9 se ha representado esquemáticamente
la construcción de un sistema de control de las emisiones de
vapores de combustibles de acuerdo con una sexta realización del
invento. El sistema de la Fig. 9 es similar en construcción al de
la primera realización, como la ilustrada en la Fig. 1, pero incluye
además un paso 150 de purga del gas de baja concentración y una
válvula de control 152, como se describe en lo que sigue. Además,
el sistema de la Fig. 9 incluye una ECU (Unidad de Control
Electrónico) 154 que ejecuta funciones adicionales si se compara
con la ECU 62 de la primera realización.
Más concretamente, el paso 150 de purga del gas
de baja concentración está conectado a una parte del paso 54 del
gas que llega al bote entre la unidad 44 de separación del gas de
concentración media y la válvula 56 de regulación de la presión,
para comunicación de fluido. El paso 150 de purga del gas de baja
concentración incluye la válvula de control 152 para controlar un
estado de abierto/cerrado del paso 150, y comunica con un paso de
admisión del motor de combustión interna en una parte extrema del
mismo (no representada) alejada del paso 54 de gas de llegada al
bote.
\newpage
En la presente realización, la ECU 154 antes
indicada como un ordenador de control está prevista para controlar,
por ejemplo, el calentador 22 y la bomba 32 de circulación del gas
de purga. Como se ha ilustrado en la Fig. 9, las válvulas 156 de
inyección de combustible están conectadas a la ECU 154. Cada una de
las válvulas de inyección de combustible 156 está dispuesta en una
lumbrera de admisión de cada cilindro del motor, y es operable para
inyectar combustible alimentado desde la tubería de combustible 16
al cilindro del motor. A la ECU 154 están también conectados
sensores para detectar varios datos requeridos para calcular la
cantidad de inyección de combustible, a saber, la cantidad de
combustible inyectado desde la válvula 156 de inyección de
combustible.
Más concretamente, están conectados a la ECU 154
un medidor del flujo de aire 158, un sensor de la velocidad del
motor 160, un sensor de la mariposa de gases 162, un sensor del
O_{2} en el escape 164, y otros sensores. El medidor 158 del
flujo de aire está adaptado para detectar el caudal GA del aire de
admisión aspirado al paso de admisión del motor de combustión
interna. El sensor 160 de la velocidad del motor está adaptado para
detectar la velocidad NE del motor, y el sensor de la mariposa de
gases 162 está adaptado para detectar el ángulo de apertura de una
válvula de mariposa montada en el paso de admisión. El sensor de
O_{2} del escape 164, está dispuesto en un paso de escape del
motor, y está adaptado para determinar si la relación de
aire/combustible en el escape es rica o pobre.
A continuación se describirá una operación del
sistema de la sexta realización para purgar el vapor de combustible
almacenado en el bote 20.
En la sexta realización, la ECU 154 acciona la
bomba 32 de circulación del gas de purga, cuando se establece una
cierta condición de purga. En esta realización, se satisface la
condición de purga solamente cuando la concentración de combustible
en el gas que sale del bote sea igual o mayor que un valor
predeterminado, por ejemplo, sea igual o mayor que el 15%. Por
consiguiente, la bomba 32 de circulación del gas de purga opera
únicamente cuando la concentración de combustible en el gas que sale
del bote sea igual o mayor que el 15%.
Al actuar la bomba 32 de circulación del gas de
purga, se aplica al bote 20 una presión negativa creada en la
lumbrera de entrada de la bomba 32, de modo que el gas que sale del
bote fluye desde el bote 20 al interior del paso de purga 28. La
presión negativa creada por la bomba 32 de circulación del gas de
purga, se aplica también a la segunda cámara 50 de la unidad 44 de
separación del gas de concentración media a través del paso 60 de
gas de circulación. Como resultado, la bomba 32 de circulación del
gas de purga opera, en un estado estable, para comprimir el gas
mezclado como una mezcla del gas que sale del bote suministrado
desde el paso de purga 28 y el gas de circulación suministrado
desde el paso 60 de gas de circulación, y entrega el gas mezclado
comprimido a la primera cámara 38 de la unidad 34 de separación del
gas de alta concentración. En esta realización, la presión negativa
creada por la bomba 32 de circulación del gas de purga es también
aplicada al paso 43 de circulación del gas procesado.
Cuando la bomba 32 de circulación del gas de
purga opera de la manera que se ha descrito en lo que antecede, se
aplica una presión de entrega de la bomba 32, a un sistema que se
extiende desde la lumbrera de entrega de la bomba 32 a la válvula
56 de regulación de la presión. Por otra parte, la segunda cámara 40
de la unidad 34 de separación del gas de alta concentración recibe
una seleccionada de entre la presión del depósito de combustible y
la presión negativa creada por la bomba 32, dependiendo del estado
seleccionado de la válvula de conmutación 41. Además, la presión
negativa creada por la bomba 32 es aplicada a la segunda cámara 50
de la unidad 44 de separación del gas de concentración media. En
este caso, se desarrollan presiones diferenciales entre los lados
opuestos de la primera película de separación 36 de la unidad 34 de
separación de alta concentración y los lados opuestos de la segunda
película de separación 46 de la unidad 44 de separación de
concentración media, de tal modo que las presiones en las primeras
cámaras 38, 48 se hacen más altas que las de las segundas cámaras
40, 50, respectivamente.
Cada una de la primera película de separación 36
y de la segunda película de separación 46 es una película delgada
compuesta de un material polímero alto, tal como de una poliimida.
Cuando se expone la película de separación 36, 46 a gas que
contenga aire y combustible, la película 36, 46 es capaz de separar
el aire y el combustible, el uno del otro, utilizando para ello una
diferencia entre la solubilidad del aire y la del combustible con
respecto a la película. Más concretamente, cuando se suministre gas
que contenga vapor de combustible a una de las superficies opuestas
de la película de separación 36, 46, mientras que se aplican
diferentes presiones a los lados opuestos de la película 36, 46, de
tal modo que la presión más alta sea aplicada a la superficie antes
indicada de la película 36, 46 a la cual se alimenta el gas, la
película de separación 36, 46 permite que el gas condensado que
tiene una mayor concentración de vapor de combustible pase a su
través, hacia el lado de baja presión de la película 36, 46.
Cuando se acciona la bomba 32 de circulación del
gas de purga para que entregue el gas mezclado antes indicado a la
primera cámara 38 de la unidad 34 de separación del gas de alta
concentración, mientras se desarrolla una presión diferencial en
los lado opuestos de la primera película de separación 36, de tal
modo que la presión en la primera cámara 38 se haga mayor que en la
segunda cámara 40, el vapor de combustible en el gas mezclado se
condensa cuando pasa a través de la primera película de separación
36, y el gas resultante es alimentado a la segunda cámara 40. Como
resultado, la concentración de combustible en la primera cámara 38
se reduce, si se compara con la medida cuando el gas mezclado fluye
al interior de la primera cámara 38, para así proporcionar el
"gas de concentración media" en la primera cámara 38, mientras
que el gas procesado, que tiene una alta concentración de vapor de
combustible, es producido en la segunda cámara 40.
El gas de concentración media fluye fuera de la
primera cámara 38 de la unidad 38 de separación del gas de alta
concentración, y después fluye al interior de la primera cámara 48
de la unidad 44 de separación de gas de concentración media. Cuando
el gas de concentración media fluye al interior de la primera cámara
48 de la unidad 44 de separación del gas de concentración media, el
vapor de combustible en el gas de concentración media se condensa
al pasar a través de la segunda película de separación 46, de modo
que en la segunda cámara 50 se produce gas de circulación que tiene
una concentración de combustible más alta que la del gas de
concentración media. El gas de circulación así producido es
suministrado a la lumbrera de entrada de la bomba 32 de circulación
del gas de purga a través del paso 60 de gas de circulación.
El sistema de control de las emisiones de
vapores de combustibles de la sexta realización opera en un estado
estable, de tal modo que la concentración de combustible en el gas
de circulación se hace igual a aproximadamente el 65%, cuando la
concentración de combustible en el gas que sale del bote es del 15%.
En este caso, la concentración de combustible en el gas mezclado se
hace igual a aproximadamente el 60%. La unidad 34 de separación del
gas de alta concentración está diseñada para separar el gas
mezclado, que tiene aproximadamente un 60% de vapor de combustible,
en un gas procesado que tiene un 95% o más de vapor de combustible y
un gas de concentración media que tiene aproximadamente el 40% de
vapor de combustible. Además, la unidad 44 de separación del gas de
concentración media está diseñada para separar el gas de
concentración media suministrado, que tiene aproximadamente un 40%
de vapor de combustible, en un gas de circulación que tiene
aproximadamente el 65% de vapor de combustible y un gas que llega
al bote que tiene menos del 5% de vapor de combustible. Con el
sistema de esta realización operando en un estado estable, se
pueden producir eventualmente gas procesado, que tiene un 95% o más
de vapor de combustible, y el gas que llega al bote, que tiene
menos del 5% de vapor de combustible.
La bomba de alimentación 12 es capaz de elevar
la presión del combustible hasta aproximadamente 300 kPa. Cuando se
aplica tal alta presión al gas procesado introducido en la bomba de
alimentación 12, el vapor de combustible en el gas procesado se
convierte en combustible líquido. Si en el gas procesado está
contenida una gran cantidad de aire, la bomba de alimentación 12
puede sufrir ciertos problemas, tales como el del tapón de vapor y
el del ruido perjudicial. Si, por otra parte, solamente está
contenida una pequeña cantidad de aire en el gas procesado, no se
producen tales problemas, ya que el aire se disuelve en el
combustible cuando se pone bajo presión el gas procesado.
La relación de aire a combustible que no origine
tapón de vapor ni ruido perjudicial, se determina dependiendo de la
capacidad de entrega de combustible de la bomba de alimentación 12,
es decir, del caudal y la presión del combustible entregado por la
bomba de alimentación 12. Si la concentración del aire en el gas
procesado es inferior al 5%, es decir, si la concentración del
combustible en el gas procesado es igual o mayor que el 95%, una
bomba de alimentación (por ejemplo, la bomba de alimentación 12)
instalada en general en un vehículo, no padecerá de problemas de
tapón de vapor ni de ruido perjudicial. En la presente realización,
por lo tanto, el sistema de control de las emisiones de vapores de
combustibles, cuando se usa juntamente con la bomba de alimentación
general 12 instalada en el vehículo, es capaz de hacer circular el
gas procesado dentro del depósito de combustible 10 sin causar los
problemas de tapón de vapor ni de ruido perjudicial.
En el sistema de la sexta realización, el gas
que llega al bote es vuelto a usar para purgar el vapor de
combustible almacenado en el bote 20. Derivando gas que tenga una
concentración de combustible suficientemente baja a través del
interior del bote 20, se purga el vapor de combustible almacenado en
el bote 20. En el sistema de esta realización, la concentración de
combustible en el gas que llega al bote está restringida a tener
que ser igual o menor que el 5%. Además, el sistema hace que el
calentador 22 caliente el bote 20 durante la purga del vapor de
combustible. A este respecto, es probable que el vapor de
combustible almacenado en el bote 20 haya de ser desadsorbido o
liberado del bote 20 al aumentar la temperatura del bote 20. Con el
sistema de la presente realización, por lo tanto, el vapor de
combustible puede ser purgado eficientemente con el gas que llega
al bote.
En el sistema de control de las emisiones de
vapores de combustibles de la sexta realización, la concentración
de combustible en el gas procesado puede hacerse igual o mayor que
el 95% cuando el sistema está en un estado estable, en el cual la
concentración de combustible en el gas mezclado es de alrededor del
60%. En otros casos, tal como inmediatamente después de iniciarse
la operación de la bomba 32 de circulación del gas de purga, sin
embargo, gas mezclado que tenga una concentración de combustible
baja, que sea significativamente inferior al 60%, puede fluir al
interior de la unidad 34 de separación del gas de alta
concentración. En este caso, en la segunda cámara 40 de la unidad
34 de separación del gas de alta concentración se produce gas
procesado que tiene una concentración de combustible inferior al
95%.
Si el gas procesado que tenga una concentración
de combustible inferior al 95% pasa a través del paso de gas
procesado 42 y es suministrado a la bomba de alimentación 12, la
bomba de alimentación 12 puede sufrir de problemas tales como el de
tapón de vapor y el de ruido perjudicial, y, además, pueden aumentar
los errores en la cantidad de inyección de combustible, debido a la
presencia de burbujas en el combustible a ser inyectado. A la vista
de estos problemas, el sistema de la presente realización está
adaptado para detectar la concentración de combustible en el gas
procesado en base a la señal de salida del sensor de concentración
61, y conmutar la válvula de conmutación 41 de modo que el gas
procesado fluya al interior del paso 43 de circulación de gas
procesado cuando la concentración de combustible detectada sea menor
que un valor fijado como objetivo (por ejemplo, del 95%). Por
consiguiente, el sistema de esta realización es capaz de evitar
efectivamente o suprimir el tapón de vapor y el ruido perjudicial,
incluso cuando la concentración de combustible en el gas mezclado
que fluye al interior de la unidad 34 de separación de alta
concentración sea significativamente inferior a la establecida
cuando el sistema está en el estado estable, como se ha descrito en
lo que antecede.
A continuación se describirá un método según el
cual el sistema de la sexta realización controla la cantidad de la
inyección de combustible.
En la sexta realización, la ECU 154 determina
una cantidad de aire de admisión Ga/NE por revolución, en base a
señales de salida del medidor del flujo de aire 158 y del sensor 180
de la velocidad del motor. Después, la ECU 154 calcula una cantidad
de inyección de combustible que realice una relación de
aire/combustible deseada (por ejemplo, la relación de
aire/combustible estequiométrica) en relación con la cantidad (o el
caudal) de aire de admisión Ga/NE, como una cantidad de inyección
de combustible básica. La ECU 154 calcula después una cantidad de
inyección de combustible final, sometiendo para ello la cantidad de
inyección de combustible básica así calculada a varias operaciones
de corrección.
La ECU 154 efectúa un control de la
realimentación de la relación de aire/combustible en base a una
señal de salida del sensor 164 del escape de O_{2}, como un
control para corregir la cantidad de inyección de combustible. En
el control de la realimentación de la relación de aire/combustible,
se calcula un factor FAF, de realimentación de la relación de
aire/combustible, como un factor de correlación para corregir la
cantidad de inyección de combustible básica. El factor FAF de
realimentación de la relación de aire/combustible es actualizado en
dirección decreciente, mientras la relación de aire/combustible en
el escape, detectada por el sensor 164 de O_{2} en el escape, es
rica en combustible, y se actualiza en una dirección creciente
mientras la relación de aire/combustible detectada en el escape es
pobre en combustible. Si se corrige la cantidad de inyección de
combustible básica, usando para ello el FAF así actualizado, se
puede reducir gradualmente la cantidad de la inyección de
combustible cuando la relación de aire/combustible en el escape sea
rica, y se puede aumentar gradualmente cuando la relación de
aire/combustible sea pobre. Por consiguiente, de acuerdo con el
control de la realimentación de la relación de aire/combustible, se
puede aumentar o reducir la cantidad de la inyección de combustible
de modo que se mantenga la relación de aire/combustible en el escape
alrededor de la relación de aire/combustible estequiométrica.
El sistema de esta realización incluye el paso
150 de purga de gas de baja concentración, que comunica el paso 54
de gas que llega al bote con el paso de admisión del motor de
combustión interna, como se ha descrito en lo que antecede. En el
paso 54 de gas que llega al bote se desarrolla una presión positiva
correspondiente a una presión establecida de la válvula de
regulación de la presión 56. Por otra parte, en el paso de admisión
del motor se desarrolla una presión de vacío del aire de admisión.
Por lo tanto, abriendo la válvula de control 152, se puede purgar
el gas que llega al bote dentro del paso de admisión del motor, a
través del paso 150 de purga del gas de baja concentración.
El gas que llega al bote contiene
aproximadamente al menos el 5% de vapor de combustible. En
consecuencia, si el gas que llega al bote es purgado en el paso de
admisión, la relación de aire/combustible de una mezcla de
aire/combustible a ser quemada en el motor se hace más rica que la
antes medida purgando el gas que llega al bote. Si la relación de
aire/combustible cambia durante el control de la realimentación de
la relación de aire/combustible, se actualiza el factor FAF de
realimentación de la relación de aire/combustible en un sentido
decreciente, para así hacer que la relación de aire/combustible se
aproxime a la relación de aire/combustible estequiométrica. Como
resultado, el factor FAF de corrección de la realimentación de la
relación de aire/combustible cambia en una cantidad \DeltaFAF
correspondiente a la cantidad de vapor de combustible suministrado
al motor por la purga.
En el sistema de esta realización que se ha
descrito en lo que antecede, después de purgado el gas que llega al
bote dentro del paso de admisión, el factor FAF de corrección de la
realimentación de la relación de aire/combustible cambia en la
cantidad \DeltaFAF, correspondiente a la cantidad de vapor de
combustible suministrado al motor mediante purga, como se ha
descrito en lo que antecede. En este caso, la ECU 154 es capaz de
detectar la cantidad de combustible suministrado al motor mediante
la purga, en base a la cantidad de cambio \DeltaFAF.
Mientras tanto, se determina el caudal del gas
que llega al bote purgado dentro del paso de admisión, en base a
una diferencia de las presiones que se desarrollan en los lados
opuestos del paso 150 de purga del gas de baja concentración, y a
la resistencia al flujo del paso 150. Puesto que la presión en el
paso 54 de gas que llega al bote puede tratarse como un valor fijo
(es decir, la presión establecida de la válvula 56 de regulación de
la presión), la diferencia entre las presiones en los lados opuestos
del paso 150 de purga del gas de baja concentración puede ser
detectada en base al vacío en la admisión del motor. La presión de
vacío de admisión puede detectarse por un método conocido, por
ejemplo, a través de una medición real usando un sensor de la
presión en la admisión (no representado), o bien a través de una
estimación basada en el caudal del aire de admisión Ga. Por
consiguiente, la ECU 154 es capaz de detectar la diferencia de
presión que surge en los lados opuestos del paso 150 de purga del
gas de baja concentración, por un método conocido. La resistencia al
flujo del paso 150 de purga del gas de baja concentración es un
valor que se determina de modo único, dependiendo de la posición o
el estado seleccionado de la válvula de control 152. Por
consiguiente, la ECU 154 es capaz de calcular el caudal del gas que
llega al bote purgado dentro del motor, en base a la diferencia de
presión detectada por el método conocido, y a la resistencia al
flujo determinada por el estado seleccionado de la válvula de
control 152.
Una vez que se hayan determinado la cantidad de
combustible suministrado por la purga y el caudal del gas purgado
dentro del motor, se puede calcular la concentración de combustible
en el gas de purga. Por consiguiente, la ECU 154 es capaz de
calcular (o estimar) la concentración de combustible en el gas que
llega al bote, en base a la cantidad de cambio \DeltaFAF del
factor FAF de realimentación de la relación de aire/combustible que
tiene lugar después de iniciarse la purga.
La Fig. 10 es un organigrama de una rutina de
control ejecutada por la ECU 154 para estimar el gas que llega al
bote, por el método antes descrito.
En la rutina ilustrada en la Fig. 10, se ejecuta
inicialmente el paso 200 para determinar si se han satisfecho las
condiciones para estimar la concentración de combustible en el gas
que llega al bote. Con objeto de estimar la concentración de
combustible en el gas del bote por el método antes descrito, es
necesario que el gas que llega al bote sea alimentado al paso de
admisión del motor. Por lo tanto, la estimación se puede llevar a
cabo únicamente cuando se desarrolle un vacío adecuado en la
admisión, en el paso de admisión. También, durante la purga del gas
que llega al bote, es necesario reducir la cantidad de inyección de
combustible para así cancelar la cantidad de vapor de combustible
purgado al interior del paso de admisión, para evitar fluctuaciones
en la relación de aire/combustible. En consecuencia, la
concentración de combustible en el gas que llega al bote puede
estimarse solamente en el caso de que la cantidad de inyección de
combustible, después de haber sido reducida como ha descrito en lo
que antecede, siga siendo mayor que la cantidad de inyección de
combustible mínima controlable de la válvula 156 de inyección de
combustible. Por estas razones, en el paso 200 se determinan, como
condiciones ejemplares para estimar la concentración de combustible,
si se desarrolla un vacío en la admisión adecuado en el paso de
admisión, y si la cantidad de inyección de combustible medida
después de la reducción es igual o mayor que la cantidad de
inyección de combustible mínima.
En el caso de que el motor de combustión interna
tenga una función de realización de una seleccionada de entre la
combustión de carga estratificada y la combustión de carga uniforme,
la purga del gas que llega al bote durante la ejecución de la
combustión de la carga estratificada puede dar lugar a una situación
en la que no se pueda formar en el cilindro una carga de
combustible consistente en dos capas, y no se pueda conseguir la
realización de la combustión pretendida. Con respecto a este tipo de
motor de combustión interna, es apropiado incluir una condición de
que "el motor esté en un modo operativo de combustión de carga
uniforme" en las condiciones para la estimación a ser
determinada en el paso 200.
El paso 200 antes descrito se ejecuta
repetidamente hasta que se satisfagan las condiciones para estimar
la concentración de combustible en el gas que llega al bote. Si se
satisfacen las condiciones, la válvula de control 152 se abre en el
paso 202.
A continuación, se determina en el paso 204 si
ha transcurrido un período de estabilización de la relación de
aire/combustible. Cuando se abre la válvula de control 152 en el
paso 202, el gas que llega al bote empieza a ser purgado dentro del
paso de admisión del motor de combustión interna, con un caudal que
depende de la resistencia al flujo del paso 150 de purga del gas de
baja concentración. Una vez que empiece a ser purgado el gas que
llega al bote, el factor FAF de realimentación de la relación de
aire/combustible empieza a ser actualizado, para así reducir la
desviación de la relación de aire/combustible con respecto al valor
fijado como objetivo. Al transcurrir un período de tiempo adecuado,
se actualiza el factor FAF de realimentación a un valor que cancela
la influencia de la purga. El período de estabilización antes
indicado es el tiempo que se requiere para que el FAF sea
estabilizado en un valor apropiado de esta manera. Si en el paso 204
se determina que no ha transcurrido el período de estabilización,
hay entonces una posibilidad de que la influencia de la purga no
sea reflejada por completo por el factor FAF de realimentación. Si,
por otra parte, en el paso 204 se determina que ha transcurrido el
período de estabilización, puede juzgarse que la influencia de la
purga queda completamente reflejada por el factor FAF de
realimentación.
En la rutina representada en la Fig. 10, se
ejecuta repetidamente el paso 204 hasta que se determine que ha
transcurrido el período de estabilización. Si se determina que ha
transcurrido el período de estabilización, se detecta en el paso
206 una cantidad de cambio, que aparece en cierto valor
característico de la relación de aire/combustible después de
iniciarse la purga, y más concretamente, una cantidad de cambio
\DeltaFAF del factor FAF de realimentación de la relación de
aire/combustible.
La cantidad de cambio \DeltaFAF que aparece
después de iniciarse la purga guarda una relación con la cantidad
de vapor de combustible suministrado al motor mediante la purga,
como se ha descrito en lo que antecede. En la presente realización,
la ECU 154 es capaz de estimar la concentración de combustible en el
gas que llega al bote, en base al cambio de la cantidad
\DeltaFAF. En la rutina representada en la Fig. 10, el paso 206
va seguido por el paso 208, en el cual se estima la concentración de
combustible en el gas que llega al bote.
Como se ha explicado en lo que antecede, de
acuerdo con la rutina representada en la Fig. 10, la concentración
de combustible en el gas que llega al bote de baja concentración,
producido en la unidad 44 de separación del gas de concentración
media, puede ser estimada con una alta precisión, en base al
\DeltaFAF que está correlacionado con la concentración de
combustible. Es de hacer notar que el motor de combustión interna
está provisto originalmente del sensor de O_{2} del escape, para
detectar la relación de aire/combustible en el escape que
proporcione datos básicos para calcular el factor FAF de
realimentación de la relación de aire/combustible. Por
consiguiente, el sistema de la presente realización es capaz de
estimar fácilmente, y con una gran precisión, la concentración de
combustible en el gas que llega al bote, sin aumentar
significativamente el coste de la fabricación del sistema.
Aunque el sensor dispuesto en el paso de escape
adopta la forma del sensor 164 de O_{2} del escape (es decir, del
sensor para determinar si el gas del escape es rico en combustible o
pobre en combustible), el invento no queda limitado a esa
disposición. Por ejemplo, el sensor dispuesto en el paso de escape
puede ser un sensor de la relación de aire/combustible en el
escape, adaptado para generar una señal de salida indicadora del
valor de la relación de aire/combustible en el escape.
En la sexta realización, se ejecuta el control
de la realimentación de la relación de aire/combustible durante la
purga del gas que llega al bote, y se estima la concentración de
combustible en el gas que llega al bote en base a la cantidad de
cambio \DeltaFAF del factor FAF de realimentación de la relación
de aire/combustible que tiene lugar durante el control de la
realimentación. Sin embargo, el método de estimación no queda
limitado a ser ese método. Por ejemplo, cuando se usa un sensor de
la relación de aire/combustible en el escape, se puede medir
directamente la cantidad de cambio \DeltaA/F en la relación de
aire/combustible en el escape, causada por una influencia de la
purga, si se lleva a cabo la operación de purga mientras no está
siendo ejecutado el control de la realimentación de la relación de
aire/combustible. En este caso, la concentración de combustible en
el gas que llega al bote puede ser estimada en base a la cantidad de
cambio \DeltaA/F, ya que este valor de \DeltaA/F está
correlacionado con la concentración de combustible en el gas que
llega al bote.
Aunque se ha supuesto en la sexta realización
que se ha descrito en lo que antecede, que en el paso de admisión
del motor de combustión interna no hay dispuesto sensor alguno de la
concentración de combustible, el invento no queda limitado a esa
disposición. Si el paso de admisión del motor de combustión interna
está provisto de un sensor de la concentración de combustible (tal
como un sensor de la relación de aire/combustible o un sensor HC)
para detectar la concentración de combustible en el gas que fluye a
través del paso de admisión, la concentración de combustible en el
gas que llega al bote purgado al interior del motor puede ser
estimada (o calculada) en base a la relación de aire/combustible (o
concentración de combustible) en el paso de admisión, la cual es
detectada por el sensor de la concentración de combustible.
\vskip1.000000\baselineskip
Como se ha descrito en lo que antecede, el
sistema de la sexta realización incluye el sensor de concentración
61 para detectar la concentración de combustible en el gas procesado
producido por la unidad 34 de separación del gas de alta
concentración. Así, el sistema de esta realización es capaz de
estimar la concentración de combustible en el gas que llega al
bote, que fluye fuera de la unidad 44 de separación del gas de
concentración media, y es también capaz de medir realmente la
concentración de combustible en el gas procesado producido por la
unidad 34 de separación del gas de alta concentración.
Cuando el sistema opera normalmente, se reconoce
una cierta relación entre la concentración de combustible en el gas
que llega al bote y la concentración de combustible en el gas
procesado. Si se produce cualquier anormalidad en el sistema, en
particular, si tiene lugar cualquier anormalidad tal como la del
deterioro o desgarramiento de la primera película de separación 36
ó de la segunda película de separación 46, la relación antes
indicada puede desviarse con respecto a la apropiada. Por
consiguiente, el sistema de esta realización es capaz de determinar
las condiciones de la primera película de separación 36 y de la
segunda película de separación 46 con una alta precisión,
determinando para ello si se ha establecido una relación apropiada
entre el valor estimado de la concentración de combustible en el
gas que llega al bote y el valor de la medición real de la
concentración de combustible en el gas procesado.
La Fig. 11 es un organigrama de una rutina de
control ejecutada por la ECU 154 para realizar la función antes
descrita.
En la rutina representada en la Fig. 11, se
ejecuta inicialmente el paso 210 para determinar si ha finalizado
ya la estimación de la concentración de combustible en el gas que
llega al bote. Este paso 210 se ejecuta repetidamente, hasta que se
determine que se ha finalizado la estimación de la concentración de
combustible. Si se satisface esta condición, se mide realmente la
concentración de combustible en el gas procesado en el paso 212, en
base a una señal de salida del sensor 61 de la concentración.
En la rutina representada en la Fig. 11, se
determina entonces en el paso 214 si se ha establecido una relación
apropiada entre la concentración de combustible en el gas que llega
al bote, estimada de acuerdo con la rutina representada en la Fig.
11, y la concentración de combustible en el gas procesado, realmente
medida en el anterior paso 212.
Más concretamente, se determina si la diferencia
en la concentración de combustible queda dentro de un margen
apropiado que indique que tanto la primera película de separación 36
como la segunda película de separación 46 son normales. La ECU 154
almacena un valor de juicio (valor fijo) usado para determinar si la
anterior diferencia es apropiada, o bien un mapa que define una
relación entre el valor del juicio y la concentración de
combustible en el gas procesado (o la concentración de combustible
en el gas que llega al bote). En el paso 214, se determina si se ha
establecido una relación apropiada entre la concentración de
combustible en el gas que llega al bote y la concentración de
combustible en el gas procesado, en base al valor fijo antes
indicado o al valor del juicio leído del mapa antes descrito.
En la rutina representada en la Fig. 11, cuando
en el paso 214 se determine que la relación entre las dos
concentraciones es la apropiada, se determina en el paso 216 si las
películas de separación, es decir, la primera película de
separación 36 y la segunda película de separación 46, son
normales.
Si en el anterior paso 214 se ha determinado que
la relación entre las dos concentraciones no es la apropiada, se
determina en el paso 218 que las películas de separación no son
normales, es decir, que al menos una de entre la primera película
de separación 36 y la segunda película de separación 46 presenta una
anormalidad, tal como de deterioro, o desgarramiento, o rotura.
Como se ha explicado en lo que antecede, de
acuerdo con la rutina representada en la Fig. 11, se determina, con
una alta precisión, si se ha producido cualquier anormalidad en una
o en las dos de la primera película de separación 36 y la segunda
película de separación 46, en base a la concentración de combustible
en el gas que llega al bote, estimada en base a la cantidad de
cambio \DeltaFAF, y a la concentración de combustible en el gas
procesado, realmente medida por el sensor de concentración 61. Por
consiguiente, el sistema de esta realización es capaz de detectar
inmediatamente una anormalidad en las películas de separación 36,
46.
En el sistema de control de las emisiones de
vapores de combustibles de la sexta realización, el gas de baja
concentración que fluye desde la unidad 44 de separación del gas de
concentración media, es decir, el gas que llega al bote usado para
purgar el vapor de combustible en el bote 20, es aspirado al paso de
admisión del motor de combustión interna. Cuando el gas que llega
al bote es aspirado al paso de admisión, se aumenta el déficit del
gas que llega al bote, en comparación con el gas que sale del bote,
y fluye una gran cantidad de aire al bote a través de la válvula 58
para prevenir la presión negativa.
Con objeto de liberar eficientemente el vapor de
combustible adsorbido en el bote 20, es deseable que el gas que
fluye al bote 20 tenga una baja concentración de combustible. Si la
cantidad de gas que llega al bote se reduce, y la cantidad del aire
ambiente que fluye al bote 20 aumenta, se reduce todavía más la
concentración de combustible en el gas que fluye a través del bote
20. Con el sistema de esta realización, por lo tanto, se puede
liberar una gran cantidad de vapor de combustible en el bote 20
mientras es purgado el gas que llega al bote dentro del paso de
admisión del motor, asegurándose así una excelente actuación de la
purga.
En la sexta realización descrita en lo que
antecede, se juzga sobre las condiciones de la primera película de
separación 36 y de la segunda película de separación 46 mediante la
comparación de la concentración de combustible en el gas que llega
al bote, que se estima en base a la cantidad de cambio \DeltaFAF,
con la concentración de combustible en el gas procesado, que se
mide realmente mediante el sensor 61 de la concentración. Sin
embargo, el método para juzgar no queda limitado a ese método. Por
ejemplo, cuando tanto la primera película de separación 36 como la
segunda película de separación 46 se deterioran, el gas que llega al
bote puede tener una concentración de combustible excesivamente
alta. En este caso, las anormalidades de esas películas 36, 46
pueden detectarse en base exclusivamente a la concentración de
combustible estimada en base a la \DeltaFAF, sin comparar las dos
concentraciones como se ha descrito en lo que antecede. Por
consiguiente, se pueden determinar las condiciones de las películas
de separación primera y segunda 36 y 46 en base exclusivamente a la
concentración de combustible estimada en base a la \DeltaFAF.
Aunque la concentración de combustible en el gas
procesado se mide realmente y la concentración de combustible en el
gas que llega al bote se estima, en la sexta realización antes
descrita, el método para determinar las condiciones de las
películas de separación primera y segunda 36 y 46 no queda limitado
a ese método. Por ejemplo, esa determinación puede efectuarse en
base a las concentraciones de combustible en el gas procesado y en
el gas que llega al bote, ambas medidas realmente mediante sensores
de la concentración. En otro ejemplo, se puede hacer la
determinación en base a la concentración de combustible estimada en
el gas procesado y a la concentración de combustible realmente
medida en el gas que llega al bote. En otro ejemplo, se puede prever
una válvula de conmutación para aspirar uno seleccionado de entre
el gas procesado y el gas que llega al bote al paso 150 de purga
del gas de baja concentración, y la anterior determinación puede
efectuarse en base a las concentraciones de combustible en el gas
procesado y en el gas que llega al bote, cuyas concentraciones son
ambas estimadas.
En la sexta realización descrita en lo que
antecede, la concentración de combustible en la segunda cámara 40
de la unidad 34 de separación del gas de alta concentración (es
decir, la concentración de combustible en el gas procesado) y la
concentración de combustible en el gas que fluye a través del paso
54 de gas que llega al bote, son adquiridas con objeto de
determinar las condiciones tanto de la primera película de
separación 36 como de la segunda película de separación 46. Sin
embargo, el invento no queda limitado a ese método. Por ejemplo,
pueden adquirirse la concentración de combustible en la primera
cámara 38 de la unidad 34 de separación del gas de alta
concentración, y la concentración de combustible en la segunda
cámara 40 de la misma unidad 34, para determinar la condición de
solamente la primera película de separación 36. En otro ejemplo,
pueden adquirirse la concentración de combustible en la primera
cámara 48 de la unidad 44 de separación del gas de concentración
media y la concentración de combustible en la segunda cámara 50 de
la misma unidad 44, para determinar la condición de solamente la
segunda película de separación 46. En otro ejemplo, puede adquirirse
la concentración de combustible en la primera cámara 38 de la
unidad 34 de separación del gas de alta concentración (o la
concentración de combustible en la primera cámara 48 de la unidad 44
de separación de gas de concentración media), la concentración de
combustible en la segunda cámara 40 de la unidad 34 de separación
del gas de alta concentración, y la concentración de combustible en
la segunda cámara 50 de la unidad 44 de separación del gas de
concentración media, para determinar la condición de la primera
película de separación 36 y la condición de la segunda película de
separación 46, cada una con independencia de la otra.
En la sexta realización que se ha descrito en lo
que antecede, el gas (es decir, el gas que llega al bote) para el
cual se ha de estimar la concentración de combustible es purgado al
paso de admisión del motor de combustión interna con el único
propósito de estimar la concentración de combustible. Sin embargo,
el invento no queda limitado a esa disposición. Por ejemplo, el gas
para el cual se ha de estimar la concentración de combustible puede
ser purgado al paso de admisión con el fin de procesar o tratar el
vapor de combustible cuando el motor esté operando en un estado
adecuado para purgar el vapor de combustible, además del caso en el
que deba estimarse la concentración de combustible en el gas.
En la sexta realización que se ha descrito en lo
que antecede, la primera película de separación 36 y la segunda
película de separación 46 corresponden a las "películas de
separación", y el gas que llega al bote corresponde al "primer
gas", mientras que el paso 150 de purga del gas de baja
concentración y la válvula de control 152 corresponden a los
"primeros medios de suministro de gas". La relación de
aire/combustible, el factor de realimentación FAF, la relación de
aire/combustible en el escape (en el ejemplo modificado) detectada
por el sensor de la relación de aire/combustible en el escape, o la
relación de aire/combustible (o concentración de combustible) en el
paso de admisión que es detectada por el sensor de la concentración
de combustible, corresponden al "valor característico de la
relación aire/combustible", y una parte de la ECU 154 que calcula
o detecta esos valores proporciona los "medios para detectar el
valor característico de la relación aire/combustible". Además,
en la sexta realización descrita en lo que antecede, la
concentración de combustible en el gas que llega al bote
corresponde a la "primera concentración" y una parte de la ECU
154 que ejecuta los pasos 202 a 208 proporciona los "primeros
medios de estimación de la concentración", mientras que una parte
de la ECU 154 que ejecuta los pasos 214 a 218 proporciona los
"medios para determinar la condición de la película de
separación".
En la sexta realización que se ha descrito en lo
que antecede, el gas procesado corresponde al "segundo gas", y
la concentración de combustible en el gas procesado corresponde a la
"segunda concentración", mientras que el sensor de la
concentración 61 corresponde a los "segundos medios para adquirir
la concentración" y al "segundo detector de la
concentración".
En la sexta realización descrita en lo que
antecede, los "segundos medios de suministro de gas" son
proporcionados por un mecanismo que guía el gas procesado, en vez
del gas que llega al bote, al paso 150 de purga del gas de baja
concentración, y los "segundos medios para estimar la
concentración" son proporcionados por una parte de la ECU 154
que ejecuta los pasos S202 hasta S208, mientras el gas procesado es
aspirado al paso de admisión.
También, en la sexta realización descrita en lo
que antecede, la lumbrera 24 de salida a la atmósfera, y la válvula
58 de prevención de la presión negativa, corresponden a los
"medios de suministro de aire".
Claims (17)
-
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1. Un sistema de control de las emisiones de vapores de combustibles para un motor de combustión interna, que comprende:un bote (20) que adsorbe vapor de combustible generado en un depósito de combustible (10);medios (32) para producir gas de salida del bote para hacer que un gas de salida del bote fluya fuera del bote (20);medios (34, 44) de condensación del vapor para condensar el gas que sale del bote para proporcionar un gas procesado que contenga una concentración de vapor de combustible más alta que la del gas que sale del bote; yun paso (42) de gas procesado situado entre dichos medios de condensación del vapor (34, 44) y dicho depósito de combustible (10), a través del cual se alimenta el gas procesado al depósito de combustible (10); caracterizado por:medios (41, 43, 61, 62) de restricción de la recogida de combustible, que restringen el flujo del gas procesado en dicho paso (42) de gas procesado al depósito de combustible cuando la concentración de combustible en el gas procesado sea inferior, o se espera que sea inferior, a un nivel predeterminado. - 2. Un sistema de control de las emisiones de vapores de combustibles de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de restricción de la recogida de combustible comprenden medos (41, 43) de circulación del gas procesado para guiar el gas procesado a un lado de aguas arriba de los medios (34, 44) de condensación del vapor, cuando la concentración del vapor de combustible en el gas procesado sea inferior, o se espera que sea inferior, al nivel predeterminado.
- 3. Un sistema de control de las emisiones de vapores de combustibles de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado porque los medios de restricción de la recogida de combustible comprenden:medios (61) para detectar el valor característico de la concentración, para detectar un valor característico indicativo de la concentración de vapor de combustible en el gas procesado; yprimeros medios de restricción (62, 82, 84) para restringir el flujo del gas procesado al depósito de combustible cuando se determine, en base al valor característico, que la concentración de vapor de combustible en el gas procesado es más baja que el nivel predeterminado.
- 4. Un sistema de control de las emisiones de vapores de combustibles de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado porque los medios de restricción de la recogida de combustible comprenden segundos medios de restricción (62) para restringir el flujo del gas procesado al depósito de combustible durante un período de tiempo predeterminado, medido desde un instante en el tiempo en el que el gas de salida del bote empieza a fluir fuera del bote.
- 5. Un sistema de control de las emisiones de vapores de combustibles de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque los medios de restricción de la recogida de combustible comprenden además:medios (62, 90) de recuento del período de baja concentración, para contar un período de baja concentración en el cual la concentración de vapor de combustible en el gas procesado es inferior al nivel predeterminado, en base al valor característico; yprimeros medios (62, 92, 96) de detención de la purga para detener los medios (32) de producción de gas de salida del bote para así detener el flujo del gas que sale del bote desde el bote cuando el período de baja concentración alcance a ser un período predeterminado para juzgar si se ha de parar.
- 6. Un sistema de control de las emisiones de vapores de combustibles de acuerdo con la reivindicación 3 o la reivindicación 5, caracterizado porque comprende además:medios (62, 94) para detectar la tendencia al cambio de la concentración, para detectar una tendencia a un cambio en la concentración de vapor de combustible en el gas procesado cuando se determine, en base al valor característico, que la concentración de vapor de combustible en el gas procesado es inferior al valor predeterminado; ysegundos medios (62, 96) para detener la purga, para detener los medios (32) de producción de gas que sale del bote para así detener el flujo del gas que sale del bote, desde el bote, cuando la concentración de vapor de combustible en el gas procesado muestre una tendencia a disminuir o una tendencia a mantenerse en sustancialmente el mismo nivel.
- 7. Un sistema de control de las emisiones de vapores de combustibles de acuerdo con la reivindicación 5 o la reivindicación 6, caracterizado porque comprende además:medios de recuento del tiempo transcurrido (62, 98) para contar el período de tiempo que transcurre después de la parada de los medios (32) de producción del gas que sale del bote; y
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primeros medios (62, 100, 80) para reiniciar la purga, para reiniciar a los medios (32) de producción de gas que sale del bote cuando el tiempo transcurrido después de la parada llegue a cumplir un período predeterminado para juicio de reiniciación. - 8. Un sistema de control de las emisiones de vapores de combustibles de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque comprende además:medios (62, 110, 112, 114) para estimar la generación de vapor de combustible, para estimar un estado de generación de vapor de combustible en el depósito de combustible (10); yunos medios (62, 116) para establecer el período para juzgar sobre la reiniciación, para establecer el período para juzgar sobre si se ha de reiniciar, en base al estado de la generación del vapor de combustible.
- 9. Un sistema de control de las emisiones de vapores de combustibles de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque los medios para estimar la generación de vapor de combustible comprenden al menos uno de los medios (62, 110) de detección de la temperatura de la atmósfera para detectar una temperatura de una atmósfera, y medios (62, 112) para detectar el estado del motor para detectar un estado operativo del motor de combustión interna.
- 10. Un sistema de control de las emisiones de vapores de combustibles de acuerdo con la reivindicación 5 ó la reivindicación 6, caracterizado porque comprende además:medios (62) para detectar la realimentación de combustible, para detectar la realimentación de combustible del depósito de combustible (10);segundos medios (62, 102, 80) para reiniciar la purga, para reiniciar los medios (32) de producción del gas que sale del bote cuando se detecte realimentación de combustible durante la parada de los medios para producir gas que sale del bote.
- 11. Un sistema de control de las emisiones de vapores de combustibles de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-10, caracterizado porque comprende además:una válvula (122) de control del vacío de la admisión, que tiene un estado abierto, en el cual hay un sistema que incluye el bote (20), el depósito de combustible (10) y los medios (34, 44) de condensación del vapor con un paso de admisión del motor de combustión interna, y un estado cerrado en el cual el sistema está cerrado con respecto al paso de admisión;medios de introducción de vacío (62) para introducir un vacío de admisión en el sistema a través de la válvula de control del vacío de admisión;medios (124) de detección de la presión para detectar una presión dentro del sistema; yprimeros medios (62) de detección de fugas para detectar una fuga en el sistema, en base a un cambio en la presión dentro del sistema que sigue a la introducción del vacío de admisión en el sistema.
- 12. Un sistema de control de las emisiones de vapores de combustibles de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-11, caracterizado porque los medios para producir gas de salida del bote comprenden una bomba de purga (32) que recibe un gas de uno seleccionado de entre el bote (20) y una atmósfera, y entrega el gas, comprendiendo además el sistema de control:medios de puesta bajo presión al sistema (62) para aumentar la presión dentro de un sistema que incluye el bote (20), el depósito de combustible (10) y los medios (34, 44) de condensación del vapor, haciendo para ello que la bomba de purga entregue el gas aspirado de la atmósfera;medios (136) de detección de la presión para detectar la presión dentro del sistema; ysegundos medios de detección de fugas para detectar una fuga en el sistema, en base a un cambio en la presión dentro del sistema que siga a la puesta bajo presión del sistema.
- 13. Un sistema de control de las emisiones de vapores de combustibles de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-12, caracterizado porque los medios de condensación del vapor comprenden una película de separación (38, 48) que separa el gas que sale del bote que fluye fuera del bote (20), en un gas procesado de alta concentración que contiene una alta concentración de vapor de combustible, y un gas procesado de baja concentración que contiene una baja concentración de vapor de combustible, comprendiendo además el sistema de control de las emisiones de vapores de combustibles:primeros medios de suministro de gas (150, 152) para suministrar uno de entre el gas procesado de alta concentración y el gas procesado de baja concentración, a un sistema de admisión del motor de combustión interna;medios (154) de detección del valor característico de la relación de aire/combustible para detectar, como un valor característico de la relación de aire/combustible, al menos una de entre una concentración de combustible en un gas de admisión que fluye a través de un paso de admisión del motor, una relación de aire/combustible de una mezcla de aire/combustible suministrada al motor para combustión, y un factor de corrección con el cual se corrige una cantidad de inyección de combustible para mantener la relación de aire/combustible en un valor deseado;primeros medios (154, 202, 204, 206, 208) de estimación de la concentración, para estimar una concentración de combustible en dicho uno de entre el gas procesado de alta concentración y el gas procesado de baja concentración como una primera concentración, en base al valor característico de la relación de aire/combustible detectado durante el suministro de dicho un gas al sistema de admisión; ymedios (154, 214, 216, 218) para determinar la condición de la película de separación, para determinar una condición de la película de separación en base al valor estimado de la concentración de combustible como la primera concentración.
- 14. Un sistema de control de las emisiones de vapores de combustibles de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque comprende además segundos medios (61) para adquirir la concentración, para adquirir una concentración de combustible en el otro del gas procesado de alta concentración y el gas procesado de baja concentración, como una segunda concentración, en quelos medios para determinar la condición de la película de separación determinan la condición de la película de separación en base a la primera concentración y a la segunda concentración.
- 15. Un sistema de control de las emisiones de vapores de combustibles de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado porque los segundos medios para adquirir la concentración incluyen un segundo detector de la concentración que detecta la concentración de combustible en el otro gas.
- 16. Un sistema de control de las emisiones de vapores de combustibles de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado porque los segundos medios para adquirir la concentración comprenden:segundos medios de suministro de gas para suministrar el otro gas al sistema de admisión bajo la condición de que dicho un gas no sea suministrado al sistema de admisión; ysegundos medios de estimación de la concentración para estimar la concentración de combustible en el otro gas como la segunda concentración, en base al valor característico de la relación de aire/combustible detectado durante el suministro del otro gas al sistema de admisión.
- 17. Un sistema de control de las emisiones de vapores de combustibles de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 13-15, caracterizado porque comprende además:un paso (54) de gas que llega al bote, a través del cual se hace retornar el gas procesado de baja concentración al bote (20) como un gas para purgar el vapor de combustible almacenado en el bote; ymedios de suministro de aire para hacer que fluya aire al interior del bote (20) en una cantidad correspondiente a una diferencia de cantidad entre el gas que sale del bote y el gas que llega al bote, en quedicho uno de entre el gas procesado de baja concentración y el gas procesado de alta concentración es el gas procesado de baja concentración.
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