MX2011002245A - Valvula de aislamiento de vapores de tanque de combustible pilotado. - Google Patents

Abstract

Una válvula de aislamiento de vapor (10) incluye una primera cámara (16) en comunicación de fluidos con un tanque de combustible (12) y una segunda cámara (18) dispuesta con respecto a la primera cámara (16). Un diafragma (24) se dispone entre las primera y segunda cámaras (16, 18), tiene un orificio que permite comunicación de fluidos entre ellas, y es movible entre una posición abierta de diafragma y una posición cerrada de diafragma. Una tercera cámara (20) se dispone adyacente a la primera cámara (16), con relación al diafragma (24), y está en comunicación de fluidos con un pasaje de salida (14). La posición abierta de diafragma permite comunicación de fluidos entre las primera y tercera cámaras (16, 20), y la posición cerrada de diafragma sustancialmente restringe comunicación de fluidos entre ellas. Una válvula de piloto (30) se dispone entre las segunda y tercera cámaras (18, 20) y es selectivamente movible entre una posición abierta de piloto configurada para permitir comunicación de fluidos entre las segunda y tercera cámaras (18, 20) y una posición cerrada de piloto configurada para bloquear comunicación de fluidos entre ellas,.

Description

VÁLVULA DE AISLAMIENTO DE VAPORES DE TANQUE DE COMBUSTIBLE PILOTADO Campo Técnico Esta divulgación se refiere a válvulas de aislamiento útiles en, entre otras cosas, sistemas de control de vapores del tanque de combustible.

Antecedentes de la Invención i Sistemas de control de vapores y emisiones de tanques de combustible pueden usarse para controlar el flujo de vapores de combustible a partir de un tanque de combustible de un vehículo y también para controlar la presión relativa del tanque de combustible. Los vapores pueden ventilarse a una caja u otra estructura de control de Vapores similar donde vapores de hidrocarburos se almacenan y que también se conecta a la entrada de aire del motor.

Tanques de combustible pueden generar vapores de combustible durante varias fases de operación y estos vapores pueden dirigirse a una caja ü otro componente responsables para almacenarlos, y luego purgarlos regularmente al cabezal de admisión del motor. Purgado; periódico de vapores almacenados puede ser necesario durante la operación del vehículo. Para conducir la pürga, el sistema de combustible se opera para controlar el flujo de vapor a partir de la caja de almacenamiento a la entrada de aire del motor, y aire atmosférico se admite para purgar la caja.

Compendio Una válvula de aislamiento de vapor para un tanque de combustible incluye una primera cámara en comunicación de fluidos con el tanque de combustible y una segunda cámara adyacente a la primera cámara. Un diafragma se dispone entre las primera y segunda cámaras y tiene un orificio de diafragma permitiendo comunicación de fluidos entre las primera y segunda cámaras. El j diafragma es movible entre una posición abierta de diafragma y una posición cerrada de diafragma.

Una tercera cámara' se dispone en el mismo lado del diafragma como la primera cámara y está en comunicacióri de fluidos con un pasaje de salida. La posición abierta del diafragma permite comunicación de fluidos entre la primera cámara y la tercera cámara, y la posición cerrada del diafragma sustancialmente restringe comunicación de fluidos entre la primera cámara y la tercera cámara.

Una válvula de piloto se dispone entre las segunda y tercera cámaras y es movible selectivamente entre una posición abierta de piloto configurada para permitir comunicación de fluidos entre las segunda y tercera cámaras y una posición cerrada de piloto configurada para bloquear comunicación de fluidos entre las segunda y tercera cámaras. La válvula de aislamiento de vapor puede estar en comunicación con un sistema de control, y la válvula de piloto configurada para moverse entre las posiciones abierta y cerrada de piloto en respuesta a una señal electrónica del sistema de control.

Las características y ventajas anteriores y otras características y ventajas de la presente invención son fácilmente aparentes a partir de la siguiente descripción detallada de los mejores modos y otras formas de realización para llevar a cabo la invención cuando se toma en conexión con los dibujos acompañantes .

Breve Descripción de los Dibujos La figura 1 es un diagrama esquemático de una válvula de aislamiento de vapor en una condición de estado estable, en la cual sustancialmente no hay flujo o ventilación ocurriendo; la figura 2 es un diagrama esquemático de la válvula de aislamiento de vapor en un ¡estado de flujo bajo, en el cual vapores están ventilando a un pasaje de salida a través de una válvula de piloto; la figura 3 es un diagrama esquemático de la válvula de aislamiento de vapor en un estado de flujo elevado, en el cual vapores están ventilándose a un pasaje de salida; la figura 4 es un diagrama esquemático de la válvula de aislamiento de vapor en un estado de flujo restringido, en el cual vapores están ventilando a un pasaje de salida y presiones se limitan por una placa de restricción; y la figura 5 es un diagrama esquemático de la válvula de aislamiento de vapor en un estado de alivio de presión, en el cual vapores están ventilándose a un pasaje de salida mediante una válvula de alivio de presión y sustancialmente no hay flujo a través de las cámaras de válvula.

Descripción de las Formas de Realización Preferidas Con referencia a los dibujos, donde números de referencia similares corresponden a componentes parecidos o similares a través de las varias figuras, se muestra en la figura 1 una forma de realización de una válvula de aislamiento de vapor 10. La válvula 10 controla la transferencia de vapores de combustible, aire, y otros fluidos entre un tanque de combustible 12 (representado esquemáticamente por debajo de la válvula 10) y un pasaje de salida 14.

La válvula 10 puede localizarse o montarse directamente sobre el tanque de combustible 12 o puede montarse de manera remota. Componentes adicionales, tales como, sin limitación, válvulas adicionales (no mostradas) o pasajes (no mostrados) pueden dispersarse entre el tanque de combustible 12 y la válvula 10. El pasaje de salida 14 puede estar en comunicación con el sistema de evaporación del vehículo (no mostrado) y también puede referirse como la trayectoria de ventilación, pues esta es la trayectoria para ventilar o1 aliviar vapor de combustible en exceso a partir del tanque de combustible 12.

Aunque la presente invención se describe en detalle con respecto a aplicaciones automotrices, los técnicos la materia reconocerán la capacidad de aplicación mas amplia de la inven-ción. Los técnicos en la materia reconocerán que términos tales como "encima", "debajo" , "hacia arriba" , "hacia abajo" , etcétera, se usan de manera descriptiva de las figuras, y no representan limitaciones sobre el alcance de la invención, como se define por las reivindicaciones anexas.

La válvula 10 incluye las tres cámaras primarias principales. Una primera cámara 16 está en comunicación de fluidos con el tanque de combustible 12, ya sea directamente o mediante pasajes y válvulas adicionales. Una segunda cámara 1-8 se dispone por encima (como se observa en la figura 1) de la primera cámara 16, y una tercera cámara 20 está en comunicación de fluidos con el pasaje de salida 14.

Un diafragma 24 se ¡dispone entre la primera cámara 16 y la segunda cámara 18, y también entre la tercera cámara 20 y la segunda cámara 18. El diafragma 24 tiene un orificio de diafragma 26, que permite comunicación de fluidos limitada - debido a que el orificio de diafragma 26 es relativamente pequeño - entre la primera cámara 16 y la segunda cámara 18. El diafragma 24 es movible entre una posición cerrada de diafragma (mostrada esquemáticamente en las figuras 1, 2 y 5) y una posición abierta de diafragma (mostrada esquemáticamente en las figuras 3 y 4, y discutida en mas detalle en la presente) .

El diafragma 24 puede ser referido como una membrana o válvula de membrana, y puede formarse a partir de un material acorde, tal como, sin limitación: hule natural, hule sintético, silicona, u otro material como se reconocerla por un técnico en la materia. El diafragma 24 puede además incluir una porción de acero o de plástico, a través de la cual se puede formar el orificio de diafragma 26, siempre y cuando el diafragma 24 sea movible entre la posición abierta de diafragma y la posición cerrada de diafragma.

La tercera cámara 20 se dispone en el mismo lado del diafragma 24 como la primera cámara 16. Por lo tanto, la posición abierta de diafragma permite, comunicación de fluidos entre la primera cámara 16 y la tercera cámara 20 y la posición cerrada de diafragma sustancialmente restringe comunicación de fluidos entre la primera cámara 16 y la tercera cámara 20.

Los vapores de combustible dentro de la primera cámara 16 tienen una primera área, superficial o área de contacto efectiva con el diafragma 24 y la segunda cámara 18 tiene una segunda área en contacto con el diaf agma 24. Vapor dentro de la tercera cámara 20 tiene una tercera área superficial con el diafragma 24. La segunda área superficial es mayor que la tercera área superficial, y la tercera área superficial es mas grande que la primera área superficial. Nótese, sin embargo, que la tercera cámara 20 no necesita rodear la primera cámara 16, como, se muestra en la figura 1, pero. puede estar adyacente a la primera i cámara 16.

La válvula 10 también incluye una válvula de piloto 30 que se dispone entre la segunda cámara 18 y la tercera cámara 20. La válvula de piloto 30 es movible selectivamente entre · una posición abierta de piloto (mostrada esquemáticamente en las figuras 2-4 y discutida en mas detalle en la presente) y una posición cerrada de piloto (mostrada esquemáticamente en las figuras 1 y 5) . La posición abierta de piloto se configura para permitir comunicación de fluidos entre la segunda cámara 18 y la tercera cámara 20, y la posición cerrada de piloto se configura para bloquear comunicación de fluidos entre la segunda cámara 18 y la tercera cámara 20.

La válvula 10 está en comunicación con un sistema de control 32. Como se discute con relación a las descripciones de los estados operativos de la válvula 10, la válvula de piloto 30 se configura para moverse entre la posición abierta de piloto y la posición cerrada de piloto en respuesta a una señal electrónica del sistema de control 32. El sistema de control 32 puede ser, sin limitación, un control electrónico de motor (EEC) , módulo de control de tren de potencia (PCM) , unidad de control de motor (ECU) , u otra estructura adecuada para controlar la válvula de piloto 30 y la válvula 10.

La válvula 10 incluye la válvula de piloto 30 y las características de apertura y cierre de la válvula 10 se controlan u operan por el sistema de control 32, y pueden, por lo tanto, ser referidas como una Válvula de Aislamiento de Vapor de Tanque de Combustible Pilotado (PVIV) . La válvula PVIV 10 puede usarse para regular vapores de: combustible saliendo del tanque de combustible 12.

Varias condiciones de operación o estados de la válvula 10 se describen en la presenté, incluyendo condiciones tanto de transición y de estado estable. Los técnicos en la materia reconocerán que la válvula 10 puede tener condiciones o configuraciones de operación adicionales dentro del alcance de las reivindicaciones anexas . Para propósitos ilustrativos, la presión dentro de las primera, segunda, y tercera cámaras 16, 18, y 20, son referidas en la presente como Pl, P2 , y P3 , respectivamente. Mas aun, bajo condiciones de operación normales, se asumirá, para propósitos ilustrativos, que P3 (la presión dentro de la tercera cámara 20) es aproximadamente equivalente a la presión atmosférica.

Con referencia de nuevo a la figura 1, la condición de operación mostrada puede referirse tal como una condición de operación normal o una condición de pérdida de corrida. Esta condición puede ocurrir cuando un vehículo está siendo operado y condiciones han generado algo de vapor de combustible, pero la estrategia de control es contener ese vapor. El sistema de control 32 coloca la válvula de piloto 30 en la posición cerrada de piloto - la cual puede ser su estado normal o predeterminado -y el tanque de combustible 12 está por lo tanto a una presión positiva con relación al pasaje de salida 14. Por lo tanto, la presión en la primera cámara 16 es mayor que la presión en la tercera cámara 20; Pl > P3.

El orificio de diafragma 26 que conecta a la primera cámara 16 con la segunda cámara 18 mantiene Pl y P2 en equilibrio, y ambas son mayores que P3. Aunque Pl y P2 están a la misma presión, el diafragma 24 permanece en la posición cerrada de diafragma y sellado contra flujo de vapor entre las primera y tercera cámaras 16 y 20. El diafragma 24 sella contra flujo de vapor debido a que P3 es menor que Pl y P2 , tal que haya una fuerza neta hacia abajo (como se observa en las figuras) sobre el diafragma 24 debido a que la segunda cámara 18 permitiendo que P2 se aplique sobre un área mas grande, la segunda área superficial. No hay flujo de vapor en este escenario.

Con referencia ahora a las figuras 2 y 3, y con referencia continua a la figura 1, la programación de vehículo puede determinar que ventilación del tanque de combustible 12 se desea durante la operación normal del vehículo. El sistema de control 32 entonces instruirá a la válvula de piloto 30 a cambiarse o moverse a la posición abierta de piloto mediante enviar una señal electrónica a la válvula de piloto 30. Este estado se muestra en la figura 2. Pl inicialmente será la misma como P2 - debido, como se describe anteriormente, que la presión es igualada debido al orificio de diafragma 26 - y P2 es mayor que P3. : El diferencial de presiones entre P2 y P3 ocasiona que vapor en la segunda cámara 18' sea evacuado a través de la válvula de piloto 30 hacia la tercera cámara 20 y fuera a través del pasaje de salida 14. Debido1 a que P2 disminuirá lentamente, permanecerá cercana a Pl, y algún flujo de igualación de presiones ocurrirá a través del orificio de diafragma 26. Como se muestra en las figuras 1 y 2, la válvula 10 puede además incluir un resorte de diafragma 34, el cual se configura para empujar al diafragma hacia la primera cámara 16 y la posición cerrada de diafragma.

La fuerza de resorte hacia abajo combinada (como se observa en las figuras 1 y 2) del resorte de diafragma 34 y el propio diafragma 24 mantendrán al diafragma 24 en la posición cerrada de diafragma y continuarán sellando contra flujo directamente entre la primera cámara 16 y la tercera cámara 20. Por lo tanto, el flujo a través del pasaje de salida 14 ocurrirá a una primera tasa de flujo de salida, el cual es un flujo relativamente bajo. Esta tasa ;de flujo baja se muestra esquemáticamente en la figura 2 como una pequeña flecha de flujo 50.

Una vez que la presión siendo ejercida por P2 sobre la segunda área superficial del diafragma 24 disminuye al punto donde Pl supera tanto P2 y la^ fuerza de resorte, el diafragma 24 se flexionará hacia arriba, moviendo al diafragma a la posición abierta, como se muestra en ía figura 3. Permitir flujo directo de vapor de la primera cámara 16 a la tercera cámara 20, debido a la posición abierta de diafragma, resulta en una segunda tasa de flujo de salida entre el tanque de combustible 12 y el pasaje de salida 14. Esta es una condición de flujo relativamente alta, y como se muestra esquemáticamente en la figura 3 como flecha de flujo grande 52. La segunda tasa de flujo de salida es mayor que la primera tasa de flujo de salida (mostrada esquemáticamente por el tamaño relativamente grande de la flecha de flujo de grande 52 comparada con la flecha de flujo pequeño 50) .

La tasa de flujo alta continuará hasta que la fuerza por encima del diafragma 24 (que incluye la fuerza de resorte) equivale a la fuerza por debajo del diafragma 24. En ese punto, el diafragma regresará a la posición sellada y todas las presiones serían equivalentes (P1=P2=P3) . Para las tasas de flujo incrementadas y control sobre el flujo de dos etapas, la trayectoria de flujo a través de la válvula de piloto 30 puede dimensionarse mucho mayor que la trayectoria de flujo a través del orificio de diafragma 26.

La válvula 10 por lo tanto actúa como un mecanismo de flujo de salida de dos etapas cuando se ventila la alta presión a partir del tanque de combustible 12 al pasaje de salida 14-. El flujo de salida de dos etapas puede reducir el desgaste sobre la válvula 10 y el resto del, sistema de combustible mediante amortiguar transiciones entré ningún flujo de vapor y alto flujo de vapor. Mas aun, el flujo de dos etapas puede reducir los diferenciales de presiones a través de otras válvulas - tales como, sin limitación, válvulas de vapor de nivel de llenado/combustible (FLW) o válvulas de ventilación de grado (GW) -las cuales se localizan entre el tanque de combustible 12 y la válvula 10. Reducir el diferencial de presiones a través, . por ejemplo, de una FLW reduce lá probabilidad de que la válvula de FLW se cerrará inapropiadameñte debido a encorchado. "Encorchado" es un fenómeno donde la fuerza de los vapores de combustible corrientes puede levantar físicamente al flotador de válvula contra el asiento, con ello bloqueando la salida de vapor libre a través de la válvula.

El resorte de diafragma 34 puede combinarse con un disco de metal o plástico dispuesto de manera corrediza entre las primera y tercera cámaras 16, 20 y la segunda cámara 18. Tal- una configuración puede reemplazar al diafragma a base de material acorde 24 mediante permitir que el disco se mueva o se corra i entre las posiciones abierta y cerrada de diafragma sin flexio-narse . En tal una configuración, la fuerza de resorte se generarla a partir de sustancialmente sólo el resorte de diafragma 34.

Para volver a cargar combustible, la presión en el tanque de combustible 12 necesita aliviarse antes de que la tapa se abra y el evento de llenado de combustible comience. Esto también es referido como ventilar el tanque de combustible 12 previo a volver a cargar combustible. La válvula 10 inicialmente estará en un estado estable, tal que Pl será igual a P2 , y P3 estará a una presión menor como se muestra en la figura 1.

Cuando el sistema de control 32 reconoce que un evento de llenado de combustible está por ocurrir, la válvula de piloto 30 se cambia a la posición abierta de piloto y el vapor en la segunda cámara 18 (por encima del diafragma 24) comenzará a vaciar a través de la válvula de piloto 30 a la tercera cámara 20 y el pasaje de salida 14; como1 se muestra en la figura 2. Una vez que suficiente presión se alivia a partir de la segunda cámara 18, el diafragma 24 se desviará a la posición abierta de diafragma. La posición abierta de diafragma permitirá alto flujo a partir de la válvula 10; como se muestra en la figura 3.

El evento de llenado de combustible se completa cuando el tanque de combustible 12 se vuelve lleno, v.gr., cuando un nivel de combustible dentro del tanque de combustible 12 alcanza un nivel predeterminado. Para monitorizar al nivel de combustible, el vehículo puede incluir un emisor de combustible en tanque 36 o un transductor de presión 38 (o ambos) . El transductor de presión 38 puede no monitórizar directamente el nivel de combustible, pero determina la presión dentro del tanque de combustible 12. Es posible notar cuando el tanque de combustible 12 está lleno en el extremo del evento de llenado de combustible debido a que la presión subirá en pico. El emisor de combustible en tanque 36 y el transductor ¡de presión 38 también pueden usarse para otros propósitos, tales como señalar al operador de vehículo del nivel de combustible mediante el medidor de gas o niveles de presión de monitorización dentro del tanque de combustible 12.

El sistema de control 32 está en comunicación con ya sea el emisor de combustible : en tanque 36 o el transductor de presión 38, y se configura para monitorizar el nivel de combustible durante eventos de llenado de combustible. La señal electrónica indicando terminación del evento de llenado de combustible puede generarse mediante ya 1 sea el emisor de combustible en tanque 36 o el transductor de presión 38 y puede enviarse directamente al sistema de control 32 o filtrarse a través de otros componentes.

Cerrar la válvula dé piloto 30 ocasionará que diferenciales de presiones existan dentro de la válvula 10. La presión P2 en la segunda cámara 18 se, olverá mayor que la presión P3 en la tercera cámara 20. Debido a que P3 actúa sobre la tercera área superficial y P2 actúa sobre un área mayor del diafragma 24, la segunda área superficial, el diafragma 24 se cerrará. Una vez que el diafragma 24 se cierra, la presión Pl en la primera cámara 16 subirá con la adición de cualquier mas combustible al tanque de combustible 12 o como vapor de combustible adicional se crea en el tanque de combustible 12. Presión incrementada en el tanque de combustible 12 ocasionará que el evento de llenado de combustible, debido a que la boquilla de combustible automáticamente se cerrará cuando detecta presión diferencial a través de sus orificios de detección, como se reconocería por un técnico en la materia. Esta característica; de corte de carga de combustible puede usarse para lograr un evento de llenado de combustible de cero llenado.

Con referencia ahora a la figura 4, y con referencia continua a las figuras 1-3, se muestra una situación en la cual el desempeño de la válvula 10 durante el evento de llenado de combustible varía del desempeño durante condiciones normal o de pérdida de corrida. Como se muestra en la figura 1-4, la válvula 10 puede incluir una placa de restricción 42, la cual se dispone entre la primera cámara 16 y el tanque de combustible 12.

La placa de restricción 42 limita la tasa de flujo de vapores entre el tanque de combustible 12 y la primera cámara 16, y por lo tanto ocasiona un diferencial de presiones entre el tanque de combustible 12 y la primera cámara 16. El diferencial de presiones se ilustra de manera esquemática en la figura 4 como flechas grande y pequeña (mostradas desvanecidas) , por debajo y por encima de la placa de restricción 42, respectivamente. El uso de la placa de restricción 42 es dependiente de la diferencia de presiones a través de las válvulas adicionales (FLW o GW) durante la ventilación del tanque de combustible 12, justo previo al evento de llenado de combustible. Si la diferencia de presiones es alta, la probabilidad de encorchado de válvula también es alta, y el uso dé la placa de restricción 42 sería recomendado .

En el fenómeno conocido como "encorchado", la fuerza de los vapores de combustible corrientes puede levantar físicamente al flotador de la FLW hacia arriba contra el asiendo, con ello bloqueando la salida de vapor libre a la válvula PVIV 10. Por lo tanto, restringir flujo hacia la válvula PVIV 10 reduce la probabilidad de encorchado mediante mantener una presión mas alta dentro del tanque de combustible 12 por un periodo de tiempo mas largo. Mayor presión en el tanque de combustible 12 reduce los diferenciales de presión a través de la FLW y, por lo tanto, reduce la probabilidad de que las válvulas FLW se encorchen cerradas .

El uso de la placa de restricción 42 es dependiente de la arquitectura del sistema, - tal como puntos de alivio de presión de tanque de combustible 12 y diámetro de orificio de válvula (FLW) . Un resorte de restricción 44 también puede incluirse, y se configura para empujar la placa de restricción 42 hacia el tanque de combustible 12.

Después de un evento de llenado de combustible, es posible que el tanque de combustible 12 se haya sellado (y la tapa de tanque de combustible reemplazado) pero la válvula de piloto 30 no ha sido señalada a cerrarse, quizás mientras el conductor está pagando el combustible y el automóvil permanece estacionado al lado de la bomba. En este caso, cualquier vapor generado en el tanque de combustible 12 fluirá a través del orificio de diafragma 26 en el diafragma 24 y luego a través de la válvula de piloto 30. Esto solamente sería el caso si la tasa de generación de vapor fuera demasiado baja y el flujo a través del diafragma 24 fuera suficiente para mantener las presiones igualadas por encima y por debajo del diafragma 24. Después de que la carga de combustible se ha completado y el motor es re-iniciado, la válvula de pilotó 30 se cerrará y presiones serían igualadas y ninguna transferencia de vapor ocurrirá, como se muestra en la figura 1.

Diferenciales o cambios de presión en las presiones relativas del tanque de combustible 12 y pasaje de salida 14 ocurrirán mientras el vehículo está estacionado o de otra manera no operando. Igualación de presiones de Pl y P2 ocurre mediante i el orificio de diafragma 26 en el diafragma 24. Si hay alguna generación de vapor en el tanque de combustible 12, Pl y P2 será mayor que P3. Conforme la válvula de piloto 30 se cierra y las presiones de Pl y P2 son iguales en cualquier lado del diafragma, vapor puede contenerse dentro del tanque de combustible 12.

Puede haber situaciones en las cuales P3 es mayor que tanto Pl y P2. Este evento ocurrirá ya sea durante la operación i del vehículo o condiciones de estacionamiento. Esto representará una condición donde el vehículo se estaciona durante la noche en un ambiente caliente, y es posible que un vacío pudiera formarse en el tanque de combustible; 12 durante el enfriamiento en la noche del tanque de combustible 12. Con la válvula de piloto 30 cerrada, a menos que la presión P3 se vuelva suficientemente grande para superar el efecto- de la fuerza de resorte, igualación de presión del tanque de combustible 12 no ocurrirá.

Si P3 se vuelve suficientemente grande para superar la I fuerza combinada de P2 en lá segunda cámara 18 y la fuerza de resorte (la cual es el efecto combinado del resorte de diafragma 34 y la fuerza requerida para flexionar al diafragma 24) manteniendo al diafragma 24 en la posición cerrada del diafragma, el diafragma 24 será forzado hacia la posición abierta de diafragma. El diafragma 24 es forzado abierto por la fuerza de presión P3 (hacia arriba, ¿orno se observa en las figuras) actuando sobre la tercera área superficial.

Aun después de que el diafragma 24 es forzado abierto, ventilación del tanque de combustible 12 no ocurrirá debido a P3 siendo mayor que Pl (y también P2) . Por lo tanto, aun si el diafragma 24 está abierto, la: diferencia en presiones (P3 contra Pl y P2) no permitirá flujo hacia afuera o ventilación del tanque de combustible 12. Sin embargo, con el diafragma 24 en la posición abierta de diafragma, vapor fluirá hacia atrás (con relación a ventilación normal) de la tercera cámara 20 hacia la primera cámara 16 y luego el tanque de combustible 12.

Esta condición de flujo inverso no se muestra por separado en las figuras, pero se vería, similar a la figura 3· con la flecha 52 invertida para mostrar flujo hacia atra's a partir del pasaje de salida 14 hacia el tanque de combustible 12. Conforme flujo hacia el tanque de combustible 12 ocurre, el diferencial de presiones relativas entre la tercera cámara 20 y la primera cámara 16 disminuirá y las fuerzas de resorte eventualmente volverán a sellar al diafragma 24 conforme las fuerzas actuando sobre el diáfragma 24 se igualen.

Aünque la carga de combustible es el escenario mas común para ventilar un tanque de combustible normalmente sellado 12, en algunas ocasiones el tanque de combustible 12 puede necesitar ventilarse por otros motivos. Mientras el vehículo está estacionado, puede haber situaciones en las cuales calentamiento del tanque de combustible 12 ocurre después del apagado del motor, y por lo tanto es posible que presión de vapor dentro del tanque de combustible 12 se incremente al punto donde un alivio de presión sería requerido.

Si el vehículo está estacionado y no corriendo en un ambiente caliente, presión en el tanque de combustible 12 puede alcanzar niveles que comprometerían la integridad del sistema de combustible. Para prevenir que esto ocurra, hay varias configuraciones posibles .

En un escenario, el transductor de presión 38 puede usarse. Este transductor de presión 38 podría integrarse en la válvula PVIV 10 o en cualquier otro punto en el sistema de combustible que está expuesto al tanque de combustible 12 y es capaz de monitorizar la presión de vapor en el mismo. Cuando el transductor de presión 38 detecta que la presión del tanque de combustible 12 ha alcanzado un nivel de umbral pre-determinado, el sistema de control 32 puede activar la válvula de piloto 30, cambiándola a la posición abierta de piloto. Abrir la válvula de piloto 30 permite que la presión P2 (por encima del diafragma 24) sea sangrada y ventilación ocurra en la misma manera durante la carga de combustible - primero en la tasa de flujo baja mostrada en la figura 2 y luego la tasa de flujo alta mostrada en la figura 3, si es necesario.

Debido a que esta acumulación de presión puede ocurrir mientras el vehículo no está en operación, el sistema de control 32 puede no ser operativo para aliviar la acumulación de presión. Puede por lo tanto ser deseable llevar a cabo alivio de sobre-presión sin usar la energía o controles del vehículo. Con referencia ahora a la figura 5, y con referencia continua a las figuras 1-4, la válvula 10 se ¡muestra logrando alivio de presión a través del uso de estructura mecánica no requiriendo acciona-miento del sistema de control 32. Esto se muestra esquemáticamente en la figura 5 como flujo de alivio de presión 54.

Como se muestra en la figura 5, la válvula 10 puede además incluir una válvula de alivio de presión 46. Un canal de sobrepaso 48 coloca a la válvula de alivio de presión 46 en comunicación de fluidos con el tanque de combustible 12 y el pasaje de salida 14. La válvula de alivio de presión 46 se configura para permitir selectivamente flujo de vapor a partir del tanque de combustible 12 al pasaje de salida 14 cuando el diferencial de presiones entre el tanque de combustible 12 y el pasaje de salida 14 alcanza un umbral predeterminado. Debido a que la válvula de alivio dej presión 46 opera solamente sobre diferenciales de presión, este flujo de alivio de presión 54 puede ocurrir cuando la válvula de piloto 30 está en cualquiera de las posiciones abierta de piloto y cerrada de piloto.

Los técnicos en la materia reconocerán estructuras que pueden usarse para proporcionar el mecanismo de alivio de presión de la válvula de alivio de presión 46. Por ejemplo, y sin limitación: una válvula de cabeza de peso muerto (bola o disco sobre un orificio) será suficiente o una válvula cargada- con resorte puede utilizarse. Cuando la presión en el tanque de combustible 12 alcanza el límite de umbral la válvula de alivio de presión 46 se abrirá naturalmente y vapor puede liberarse hasta que la presión regresa a un nivel mas preferible. La válvula de alivio de presión 46 puede empacarse dentro de la válvula PVIV 10, como parte de la válvula de piloto 30, o en cualquier punto en el sistema.

La operación de la válvula de alivio de presión 46 y la habilidad de la válvula 10 para forzar abierto al diafragma 24 durante condiciones de alto vacío dentro del tanque de. combustible 12 actúan en combinación para proporcionar alivio durante excursiones de presión excesivas. Durante condiciones extremas -tales como excursiones de presión de tanque de combustible 12 positivas o negativas altas - la válvula PVIV contiene una estructura capaz de aliviar al tanque de combustible 12 sin interacción del sistema de control 12.

La válvula PVIV 10 puede instalarse sobre vehículos equipados para diagnósticos a bordo (OBD) . Para que OBD ocurra, un vacío es sacado del múltiple de captación de motor, el cual está en comunicación de fluidos con el pasaje de salida 14, y la prueba de controles de vehículo para fugas en el sistema de combustible. El tanque de combustible 12 generalmente se incluye en los componentes del sistema de combustible que necesitan ser checados por fugas durante el: proceso de OBD.

A diferencia de muchas de las condiciones previas, en esta situación el pasaje de salida 14 es bajado a propósito por debajo de la presión atmosférica. Para colocar al tanque de combustible 12 en comunicación con el vacío generado en el pasaje de salida 14, el sistema de control 32 coloca la válvula de piloto 30 en la posición abierta de piloto. Debido a que flujo a través de la válvula 10 se genera con base en diferenciales de presión entre las primera, segunda, y tercera cámaras 16, 18, y 20, la operación de la válvula 10 permanece sustancialmente la misma aunque el pasaje de salida 14 está bien por debajo de la presión atmosférica en esta situación.

Una vez que el vacío se aplica y la válvula de piloto 30 se abre, P2 se volverá igual a P3 debido a flujo bajo a través de la válvula de piloto 30 (como se muestra en la figura 2) , y P2 y P3 serán menores que Pl . Debido a que P2 actúa sobre la segunda área superficial, la cual es! un área mayor que la tercera área superficial sobre la cual actúa P3, el diafragma 24 se abrirá y comunicación entre el pasaje de salida 14 y el tanque de combustible 12 existirá, permitiendo que la revisión de flujo de OBD ocurra.

Aunque los mejores modos y otras formas de realización para llevar a cabo la invención reivindicada han sido descritos en detalle, los técnicos en la. materia a la cual se refiere esta invención reconocerán varios diseños y formas de realización alternativa para llevar a la' práctica la invención dentro, del alcance de las reivindicaciones anexas .

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Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Una válvula de aislamiento de vapores (10) para un tanque de combustible (12), qúe comprende: una primera cámara (16) en comunicación de fluidos con el tanque de combustible (12); una segunda cámara (18) adyacente a la primera cámara (16); ¡ un diafragma (24) dispuesto entre la primera cámara (16) y la segunda cámara (18), el diafragma (24) teniendo un orificio de diafragma (26) permitiendo comunicación de fluidos entre la primera cámara (16) y la segunda cámara (18) , y movible entre una posición abierta de diafragma y una posición cerrada de diafragma; I una tercera cámara (20) dispuesta en el mismo lado del diafragma (24) como la primera cámara (16) y en comunicación de fluidos con un pasaje de salida (14) , donde la posición abierta de diafragma permite comunicación de fluidos entre la primera cámara (16) y la tercera cámara (20) y la posición cerrada de diafragma sustancialmente restringe comunicación de fluidos entre la primera cámara (16) y la tercera cámara (20) ; y una válvula de piloto (30) dispuesta entre la segunda cámara (18) y la tercera cámara (20) y selectivamente movible entre una posición abierta de piloto configurada para permitir comunicación de fluidos entre la segunda cámara (18) y la tercera cámara (20) y una posición cerrada de piloto configurada para bloquear comunicación de fluidos entre la segunda cámara (18) y la tercera cámara (20) .

2. La válvula (10), de la reivindicación 1, donde la válvula (10) está en comunicación con un sistema de control (32) , y la válvula de piloto (30) se configura para moverse entre la posición abierta de piloto y' la posición cerrada de piloto en respuesta a una señal electrónica a partir del sistema de control (32) .

3. La válvula (10) de la reivindicación 2, donde el sistema de control (32) está en comunicación con uno de un emisor de combustible en tanque (36) y un transductor de presión (38) y se configura para monitorizar; un nivel de combustible durante un evento de llenado de combustible, donde la válvula de piloto (30) se configura para moverse a la posición cerrada de piloto en respuesta a una señal electrónica indicando la terminación del evento de llenado de combustible, y donde la señal electrónica indicando la terminación del evento de llenado de combustible se genera por uno del emisor de combustible en tanque (36) y, el transductor de presión (38) en respuesta al nivel de combustible alcanzando un nivel predeterminado . 1

4. La válvula (10) de la reivindicación 3, donde la válvula (10) se configura para proporcionar por lo menos dos tasas de flujo de salida a partir del tanque de combustible (12) al pasaje de salida (14) .

5. La válvula (10) de la reivindicación 4, donde una primera tasa de flujo de salida ocurre cuando la válvula de piloto (30) está en la posición abierta de piloto y el diafragma (24) está en la posición cerrada de diafragma, y donde una segunda tasa de flujo de salida ocurre mientras el diafragma (24) [ está en la posición abierta de diafragma .

6. La válvula (10) de la reivindicación 5, comprendiendo además un resorte de diafragma (34) , donde el resorte de diafragma (34) se configura para empujar al diafragma (24) hacia la posición cerrada de diafragma.

7. La válvula (10) de la reivindicación 6, donde el diafragma (24) y el resorte dé diafragma (34) se configuran para permitir flujo a partir de la tercera cámara (20) hacia la primera cámara (16) cuando la presión dentro de la primera cámara (16) está sustancialmente por debajo de la presión dentro de la tercera cámara (20) .

8. La válvula (10) de la reivindicación 7, comprendiendo además una placa de restricción (42) dispuesta entre la primera cámara (16) y el tanque de combustible (12) .

9. La válvula (10) de la reivindicación 8, comprendiendo además una válvula de álivio de presión en comunicación de fluidos con el tanque de combustible (12) y el pasaje de salida (14) , donde la válvula de alivio de presión se configura para permitir selectivamente flujo de vapores a partir del tanque de combustible (12) al pasaje de salida (14) cuando la válvula de piloto (30) está en cualquiera de las posiciones abierta de piloto y cerrada de piloto.

10. Una válvula de aislamiento de vapores (10) para un tanque de combustible (12) , comprendiendo: una primera cámara (16) en comunicación de fluidos con el tanque de combustible (12) ; una segunda cámara 1 (18 ) adyacente a la primera cámara (16); un diafragma (24) dispuesto entre la primera cámara (16) y la segunda cámara (18) , teniendo un orificio de diafragma (26) permitiendo comunicación; de fluidos entre la primera cámara (16) y la segunda cámara (18) ,' donde vapores dentro de la primera cámara (16) se exponen a una primera área superficial del diafragma (24) y vapores dentro de la segunda cámara (18) se exponen a una segunda área superficial del diafragma (24), y donde el diafragma (24) es movible entre una posición abierta de diafragma y una posición cerrada de diafragma; una tercera cámara (20) dispuesta en el mismo lado del diafragma (24) como la primera cámara (16) y en comunicación de fluidos con un pasaje de salida (14) tal que los vapores dentro de la tercera cámara (20) se exponen a una tercera área superficial del diafragma (24) , donde la posición abierta de diafragma permite comunicación de fluidos entre la primera cámara (16) y la tercera cámara (20) y la posición cerrada de diafragma sustan-cialmente restringe comunicación de fluidos entre la primera cámara (16) y la tercera cámara (20) , y donde una segunda área superficial es mayor que la tercera área superficial, y la tercera área superficial es mayor que la primera área superficial; y una válvula de piloto (30) dispuesta entre la segunda cámara (18) y la tercera cámara (20) y movible selectivamente entre una posición abierta de piloto configurada para permitir comunicación de fluidos entre,la segunda cámara (18) y la tercera cámara (20) y una posición cerrada de piloto configurada para bloquear comunicación de fluidos entre la segunda cámara (1.3) y la tercera cámara (20) .

11. La válvula (10) de la reivindicación 10, comprendiendo además un resorte de diafragma (34) , donde el resorte de diafragma (34) se configura para empujar al diafragma (24) hacia la posición cerrada de diafragma.

12. La válvula (10) de la reivindicación 11, donde la válvula (10) está en comunicación con un sistema de control (32) , y la válvula de piloto (30) se configura para moverse entre la posición abierta de piloto y la posición cerrada de piloto en respuesta a una señal electrónica del sistema de control (32) .

13. La válvula (10) de la reivindicación 12, donde una primera tasa de flujo de salida ocurre mientras la válvula de piloto1 (30) está en la posición abierta de piloto y el diafragma (24) ¡ está en la posición cerrada de diafragma, y donde una segunda tasa de flujo de salida ocurre mientras el diafragma (24) está en la posición abierta, de diafragma .

14. La válvula (10) de la reivindicación 13, donde el diafragma (24) y el resorte de diafragma (34) se configuran para permitir flujo a partir de la tercera cámara (20) hacia la primera cámara (16) cuando la presión de la primera cámara (16) está sustancialmente por debajo de la presión de la tercera cámara (20) .

15. La válvula (10) de la reivindicación 14, donde el sistema de control (32) está én comunicación con uno de un emisor de combustible en tanque (36) y un transductor de presión (38) y se configura para monitorizar| un nivel de combustible durante un evento de llenado de combustible, donde la válvula de piloto (30) se configura para moverse a la posición cerrada de piloto en respuesta a una señal electrónica indicando la terminación del evento de llenado de combustible, y donde la señal electrónica indicando la terminación del evento de llenado de combustible se genera por uno del emisor de combustible en tanque (36) y el transductor de presión (38) en respuesta al nivel de combustible alcanzando un nivel predeterminado . '