SISTEMA DE TRANSFERENCIA DE LIQUIDO VEHICULAR DE GAS LICUADO DE PETROLEO ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los vehículos de motor impulsados por motores de combustión interna se usan comúnmente para transportar y distribuir bienes en muchas partes en el mundo. En varios de estas localidades, la preocupación ambiental y de otro tipo ha incrementado el uso de combustibles para motor considerados como combustibles alternativos, en comparación con los combustibles más esperados de gasolina y diesel frecuentemente usados . Uno de los combustibles alternativos populares es el gas licuado del petróleo o GLP. GLP es un término general usado para describir una variedad de combustibles tales como propano y butano comercial que tienen calidades físicas similares siendo líquidos cuando se confinan a aproximadamente la temperatura ambiente cuando se comprimen moderadamente. Cuando están en forma líquida, estos combustibles son hasta doscientas cincuenta veces más densos en comparación con sus forma gaseosa. Por lo tanto, es preferible para sistemas de combustible de vehículos impulsados con GLP almacenar el combustible en forma líquida hasta que el combustible sea suministrado por un inyector en una cámara de combustión de un motor, en cuyo punto el combustible puede vaporizarse para mejorar la combustión. Además, cuando se usa GLP en un motor con inyección de Ref.: 166693 combustible, debe preverse el exceso de combustible del sistema inyector de combustible para ser regresado al tanque de combustible. Mientras que muchos vehículos aprovisionados con LPG son conversiones de fábrica o reconversiones de vehículos diseñados para usar combustibles más convencionales, tales como gasolina o diesel, la localización de los tanques, bombas y otro equipo usado para combustibles más tradicionales no es la más adecuada para sistemas de combustible de GLP. Las consideraciones de mantenimiento y reparación varían entre los sistemas de combustible más tradicionales y sistemas de GLP. Son deseables mejoras a los sistemas conocidos para almacenar GLP líquido y suministrar GLP gaseoso al motor. BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona en general con un sistema de suministro de combustible de GLP y con un método de suministro de combustible de GLP al motor de un vehículo.
Más específicamente, la presente invención se relaciona con un sistema de combustible de GLP para uso en un vehículo que utiliza GLP para aprovisionar de combustible a un motor de combustión, incluyendo un tanque de almacenamiento y un tanque de transferencia, cada tanque está configurado para contener GLP líquido y gaseoso. Una bomba de suministro se monta en el tanque de transferencia y está configurada para impulsar combustible desde el tanque de transferencia a través de un primer accesorio al motor. El sistema también incluye un segundo accesorio con una conexión derivada de tres vías . Un primer extremo del accesorio de tres vias se conecta a una línea de retorno de combustible del motor, un segundo extremo se conecta al tanque de almacenamiento, y un tercer extremo se conecta al tanque de transferencia. La conexión de tres vías se deriva para permitir el flujo de exceso de combustible del motor al tanque de almacenamiento hasta que el tanque de almacenamiento alcanza un primer volumen especificado de GLP líquido, y después para permitir el flujo de exceso de combustible del motor al tanque de transferencia. El tanque de transferencia también incluye una bomba de transferencia para extraer combustible del tanque de almacenamiento al tanque de transferencia a través de un tercer accesorio en el tanque de transferencia. La bomba de transferencia está configurada para apagarse cuando un segundo volumen especificado de GLP líquido se encuentra en el tanque de transferencia. La presente invención se relaciona adicionalmente con un sistema de transferencia de combustible para un vehículo motorizado con un motor de combustión interna que utiliza GLP como combustible, incluyendo un tanque de transferencia con un primer, segundo y tercer accesorios que se extienden a través de una pared del tanque, una bomba de suministro de combustible y una bomba de transferencia de combustible . La bomba de suministro de combustible se conecta al primer accesorio y está configurada para proveer de combustible a través del primer accesorio al motor del vehículo. La bomba de transferencia de combustible · se conecta al segundo accesorio y está configurada para extraer combustible de un tanque de suministro al tanque de transferencia a través del segundo accesorio cuando el nivel del combustible en el tanque de transferencia cae por debajo de un volumen especificado. El tercer accesorio se conecta a una línea de retorno de combustible del motor para recibir combustible en exceso del motor e incluye un conector derivado de tres vías . El conector de tres vías se deriva para dirigir el exceso de combustible del motor al tanque de suministro hasta que el nivel de combustible en el tanque de suministro alcanza un volumen especificado y después dirige el exceso de combustible al tanque de transferencia a través del tercer accesorio . La presente invención también se relaciona con un método para proveer de combustible de GLP a un motor de un vehículo motorizado. El método incluye proveer un tanque de almacenamiento y un tanque de transferencia configurados para contener combustible de GLP líquido y gaseoso, el tanque de transferencia incluye una bomba de transferencia de combustible y una bomba de suministro de combustible. La bomba de suministro de combustible es operada para impulsar GLP hasta un sistema de distribución de combustible del motor del vehículo motorizado. El exceso de combustible del sistema de distribución de combustible del motor es recibido en una válvula derivada conectada hidráulicamente con el sistema de distribución de combustible, el tanque de almacenamiento de combustible y el tanque de transferencia de combustible. La válvula derivada está configurada para permitir que el exceso de combustible fluya del sistema de distribución de combustible al tanque de almacenamiento de combustible hasta que una cantidad de GLP en el tanque de almacenamiento de combustible alcanza un primer volumen especificado de GLP líquido y después dirige el exceso de combustible al tanque de transferencia de combustible. La bomba de transferencia de combustible es operada para impulsar GLP desde el tanque de almacenamiento al tanque de transferencia hasta que una cantidad de GLP en el tanque de transferencia de combustible alcanza un segundo volumen especificado de GLP, y después se apaga. La operación de la bomba de transferencia de combustible se reanuda cuando la cantidad de GLP en el tanque de transferencia de combustible cae por debajo del segundo volumen especificado del GLP líquido.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Las figuras anexas, las cuales se incorporan y constituyen parte de la descripción, ilustran varios aspectos de la invención y junto con la descripción detallada, sirven para explicar los principios de la invención. Una breve descripción de las figuras es la siguiente: La figura 1 es un diagrama esquemático de un vehículo motorizado con un sistema de distribución de combustible de GLP de conformidad con la presente invención. La figura 2 es una vista esquemática de los tanques de almacenamiento y de transferencia de combustible para el sistema de distribución de combustible de GLP de la figura 1. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN A continuación se hará referencia en detalle a aspectos de ejemplo de la presente invención los cuales se ilustran en las figuras anexas. Siempre que sea posible, se usarán los mismos números de referencia a lo largo de las figuras para referirse a las mismas partes o similares. Los motores de combustión interna en la mayoría de los vehículos de modelos recientes incluyen un sistema de distribución de inyección de combustible al contrario del sistema de distribución de combustible por carburador para distribuir combustible de una fuente de combustible tal como un tanque de combustible a bordo hacia los cilindros del motor para su combustión. Los sistemas de inyección de combustible generalmente proveen combustible presurizado en un sistema de inyección de combustible detrás de uno o más inyectores de combustible. En un momento apropiado durante la rotación del motor, cada uno de los inyectores se abre para permitir que el combustible fluya dentro del colector de toma o dentro del cilindro. Para promover más consistencia en la cantidad de combustible inyectado en cualquier momento dado, es deseable que el sistema de inyección de combustible se mantenga a una presión relativamente constante . Para ayudar en esto, se provee un retorno de combustible para permitir que el exceso de presión y de combustible se purgue fuera del sistema de inyección de combustible y regrese a la fuente de combustible para reutilización. Tales sistemas son bien conocidos en la industria. La mayoría de los vehículos motorizados impulsados por un motor de combustión interna 16, tal como el vehículo 10 de la figura 1, son impulsados por combustible de gasolina o diesel. Sin embargo, algunas veces es deseable por preocupaciones ambientales, conservación, o por otras razones de negocio, proveer fuentes de combustible alternativas para tales vehículos . Una de las fuentes de combustible conocida que puede adaptarse para uso en motores de combustión interna existentes es el GLP. El GLP, como se indicó anteriormente, es deseable al cambiar de gas a líquido a temperaturas relativamente altas y a bajas presiones. Tal punto de transición permite el almacenamiento de combustible en una forma liquida (a una mucho mayor densidad que lo posible con el GLP gaseoso) y la inyección a un motor en forma gaseosa (quemado más eficientemente que GLP líquido) . El GLP también es deseable porque contiene aproximadamente el mismo contenido de energía en forma líquida que la gasolina, por lo cual el GLP puede usarse en un motor a gasolina sin alterar la electrónica que controla la distribución de combustible y la ignición de combustible en los cilindros. Otra ventaja del GLP como un combustible alternativo es que los motores a gasolina generalmente pueden usar GLP sin requerir otras modificaciones mecánicas, que el sistema de almacenamiento y distribución de combustible. La conversión de motores existentes para uso con GLP puede lograrse en la fábrica por el fabricante original, por una tercera parte o por el cliente final. Quien sea el que realice la conversión, es deseable que el grado de las modificaciones físicas al vehículo se mantengan en un mínimo. Es deseable para un vehículo 10 , tal como el mostrado en la figura 1, que se monte un tanque de almacenamiento de GLP 12 en un sitio consistente con el sitio del tanque original de combustible de gasolina o diesel, tal como el sitio del tanque de lastre mostrado. Aunque se conoce El uso de un tanque sencillo para almacenar y transferir GLP a un motor para combustión, tal arreglo requiere que el tanque de almacenamiento esté configurado con bombas de combustible para transferir combustible al sistema de distribución de combustible del motor. Conjuntamente con el tanque de almacenamiento 12, un segundo, o un tanque de transferencia 14 puede montarse también al vehículo 10. Si el vehículo 10 incluyó un segundo tanque de combustible original en el sitio en el que está indicado el tanque 14, el tanque 14 puede montarse en el sitio del tanque original. Alternativamente, si el vehículo 10 no se configuró originalmente con tanques duales, uno de los tanques 12 ó 14 puede montarse en la posición original de los tanques con el otro tanque montado en un sitio conveniente y seguro en el vehículo 10. Con referencia ahora a la figura 2, un diagrama esquemático de un sistema de combustible de GLP 100 incluye un tanque de almacenamiento 12 y un tanque de transferencia 1 . El tanque 12 es un tanque de almacenamiento de combustible primario del sistema 100 y está configurado con una entrada de combustible 16 y una salida de combustible 18. Aunque la entrada 16 y la salida 18 se muestran en forma de diagrama en lados opuestos del tanque 12, la entrada y salida podrían localizarse adyacentes una de la otra o en alguna otra configuración. La entrada 16 incluye una válvula de cierre 20 la cual evita el flujo de combustible hacia el tanque 12 cuando el tanque 12 está a un nivel de un ochenta por ciento de capacidad de líquido, tal como se indica por medio de nivel de líquido 48. La salida 18 del . tanque 12 se conecta por medio de una línea de transferencia 42 a una entrada 40 del tanque 14. El tanque 14 es el tanque de transferencia de combustible del sistema 100 e incluye una bomba de suministro de combustible de motor 22 conectada a una salida de combustible 24. Una línea de combustible de suministro al motor 26 se extiende desde la salida 24 hasta un sistema de inyección de combustible 52 y a una pluralidad de inyectores de combustible 54 conectados al sistema de inyección de combustible 52. Una línea de retorno de combustible del motor 28 regresa combustible no utilizado del sistema de inyección de combustible 52 a la válvula de tres vías 30. La válvula 30 dirige combustible regresado del sistema de inyección de combustible 52 al tanque 12 a través de una segunda línea de retorno de combustible 36 siempre y cuando la válvula 20 de la entrada 16 permita que fluya combustible al tanque 12. Si el nivel de líquido 48 del tanque 12 alcanza la capacidad de líquido máximo de ochenta por ciento del tanque 12, la válvula de cierre 20 cierra y la válvula de tres vías 30 dirige en su lugar combustible al tanque 1 . El combustible que fluye de la línea de retorno de combustible del motor 28 a través de la válvula 30 entra al tanque 14 a través de una entrada de retorno de combustible 32. La entrada 32 incluye una válvula de cierre 34 la cual está configurada para cerrar y evitar la entrada de combustible dentro del tanque 14 si un nivel de líquido 46 dentro del tanque 14 alcanza un nivel de capacidad de líquido de ochenta por ciento. Teniendo la trayectoria normal para el regreso de combustible desde el sistema de inyección de combustible 52 el flujo hacia el tanque 12 ayuda al suministro de combustible líquido al sistema de inyección de combustible 52 desde el tanque 1 . El combustible que regresa del sistema de inyección de combustible 52 probablemente se ha expuesto a temperaturas mayores a la del ambiente al pasar el combustible a través de la línea de suministro del motor 26 y regresar en la línea de retorno de combustible del motor 28, especialmente en donde las líneas 26 y 28 son dirigidas dentro de un compartimiento del motor del vehículo 10 ó adyacente a otros dispositivos o componentes generadores de calor del vehículo 10. Si este combustible de mayor temperatura regresara normalmente al tanque 14, el calor y presión de vapor globales en el tanque 14 serían elevadas . Esto no es deseable ya que es más eficiente suministrar combustible líquido más frío y más denso al sistema de inyección de combustible 52. Dirigiendo este combustible de retorno de mayor temperatura al tanque 12 ayuda a mantener una menor temperatura en el tanque 1 . El tanque 14 también incluye una bomba de transferencia de combustible 38 la cual se conecta a, y recibe combustible a través de la entrada 40 del tanque 12 a través de la línea de transferencia 42. La bomba 38 está conectada de manera fluida a una válvula de cierre 44 la cual cerrará y evitará que líquido adicional entre al tanque 14 si el nivel de líquido 46 alcanza un ochenta por ciento de capacidad de nivel de líquido. La bomba 38 se conecta también a un orificio calibrado 50 el cual está sumergido debajo del nivel de líquido 46. Para extraer combustible del tanque 12 hacia el tanque 14, la bomba 38 crea un vacío en la línea de transferencia 42. Este vacío comenzará a sacar combustible del tanque 12 hacia el tanque 14 pero la reducción en presión en la línea 42 (creada por el vacío) puede tender a provocar que el combustible líquido se evapore y que en su lugar se transfiera combustible gaseoso. Es mucho menos eficiente bombear el combustible en forma gaseosa al contrario de bombearlo en forma líquida. Sin embargo, esta vaporización también extraerá algo de calor del combustible y esta reducción de temperatura del combustible ayudará en la transferencia de líquido al contrario del combustible gaseoso. Después de un tiempo dado de operación, la bomba 38 habrá extraído suficiente combustible del tanque 12 para llenar la línea de transferencia 42 con combustible líquido y proporcionará un bombeo eficiente de combustible entre los tanques 12 y 14. El orificio calibrado 50 proporciona una abertura debajo del nivel de líquido 46 y permite que la bomba 38 extraiga combustible líquido del interior del tanque 14 hacia la línea de transferencia 42 corriente arriba de la bomba 38. Uno de los propósitos del orificio 50 es disminuir la cantidad de tiempo que la bomba 38 tiene que operar para comenzar la i transferencia de líquido al contrario del combustible gaseoso del tanque 12. La cantidad de combustible extraído del tanque 14 es determinada por el tamaño de abertura del orificio 50. El combustible líquido extraído hacia la bomba 38 del interior del tanque 14 sirve para que la bomba primaria 38 cree una mejor condición de vacío y bombeo. El flujo de combustible líquido a través de la bomba 38 del orificio 50 puede ayudar también en mantener la bomba 38 más fría durante la operación hasta que el combustible líquido del tanque 12 llegue a través de la línea de transferencia 42 a la bomba 38. Una vez que el combustible líquido ha llenado la línea de transferencia 42 y el líquido del tanque 12 ha alcanzado a la bomba 38, se reducirá la cantidad de combustible líquido extraído para la bomba 38 a través del orificio 50. La bomba de transferencia 38 y la bomba de suministro 22 se muestran montadas en extremos opuestos del tanque 14 para claridad en la figura 2. Sin embargo, puede preferirse que estas dos bombas se monten adyacentes una de la otra con el tanque 14 de tal manera que pueden accederse a través de un puerto de acceso sencillo en el tanque 14. Tal arreglo de bombas 22 y 38 puede incluir también una acumulación de entradas 32 y 40 con la salida 24 adyacentes a las bombas. Estas dos bombas pueden encerrarse también con una envuelta sencilla. Es preferible que ambas bombas 22 y 38 se monten de tal manera que el nivel de líquido 46 esté por arriba de las bombas tanto como sea posible, de tal manera que las bombas puedan utilizar el combustible dentro del tanque 14 para ayudar a enfriar las bombas durante la operación. Se necesita suministrar energía a cada una de las bombas 22 y 38 para su operación como se describió arriba. Debido a la naturaleza circular del flujo de combustible que las dos bombas pueden desarrollar cuando operan simultáneamente (por ejemplo, la bomba 22 extrae combustible del tanque 14 para distribuir al motor, el exceso de combustible del suministro de combustible del motor se regresa al tanque 12 y la bomba 38 transfiere combustible del tanque 12 para mantener un nivel apropiado de combustible dentro del tanque 14) , es preferible que las dos bombas se suministren con energía a través de una fuente común de energía conmutada. Tal fuente de energía puede controlarse por medio de la unidad de control electrónico (UCE) que opera el cronometraje y la operación del motor del vehículo 10. Es común que la UCE suministre energía a la bomba de combustible suministrando combustible a un motor cuando se enciende un interruptor de ignición del vehículo. Para el vehículo 10, sería preferible que la UCE suministrara energía a cada una de las bombas 22 y 38 cuando se encendiera el interruptor de ignición. La operación de las válvulas de cierre 34 y 44 puede provocar que la bomba 38 detenga la operación mientras que la ignición está encendida. Sin embargo, esto resolvería una condición temporal basada en el nivel de combustible 46 dentro del tanque. Cuando el nivel del tanque 46 está por debajo del ochenta por ciento de capacidad del tanque 14, la bomba 38 operará para transferir combustible del tanque 12 al tanque 14 cuando la ignición está encendida. La bomba 22 continuaría operando para proveer de combustible al sistema de inyección de combustible 52 siempre que la ignición esté encendida. La provisión de energía a un circuito sencillo o cableado preformado que suministra energía a ambas bombas es preferible y tal circuito de energía puede ser más simple de construir y mantener con las dos bombas 22 y 38 montadas preferentemente dentro de la misma envuelta. El montaje tanto de la bomba 22 como de la bomba 38 en el tanque de transferencia 14 requiere que se instale menos equipo y electrónica en el tanque 12 o que se adjunte al tanque 12. Este arreglo permite un reemplazo fácil del tanque 12 y el uso de almacenamiento de GLP estándar o conocido o tanques de combustible como parte del sistema de combustible de GLP 100. Esto es ventajoso porque permite el intercambio o uso de tanques de GLP entre el vehículo 10 y otros vehículos impulsados por GLP tales como montacargas u otros vehículos industriales. Muchos de estos vehículos no utilizan un tanque de transferencia pero en su lugar utilizan la presión de vapor natural del GLP y un regulador de presión para proveer de GLP gaseoso a un carburador para combustión. El uso de estos tanques existentes que pueden no incluir ninguna bomba de suministro o de transferencia de combustible 22 y 28 puede reducir el costo de los componentes requeridos para la conversión de un vehículo para operar con GLP. Los vehículos conocidos tales como montacargas y otros vehículos industriales frecuentemente reemplazan un tanque de GLP vacío con un tanque nuevo, completamente cargado, en lugar de llenar un tanque vacío mientras el tanque está montado en el vehículo. El tanque vacío puede entonces enviarse a un sitio de carga de GLP y rellenarse con combustible mientras está fuera del vehículo. El sistema de combustible 100 puede estar adaptado para utilizar tanques similares removibles, reemplazables y/o recargables . La figura 1 muestra los tanques 12 y 14 montados en posiciones de lastre en lados opuestos del vehículo 10. Alternativamente, los tanques 12 y 14 podrían montarse adyacentes uno del otro en el mismo lado del vehículo 10, o en otros sitios en el vehículo 10. Los tanques 12 y 14 se ilustran como generalmente similares en diámetro y pueden ser también en general de la misma longitud y volumen totales .
Alternativamente, el tanque 12 podría ser un tanque de almacenamiento más grande como se muestra en la figura 1, y el tanque 14 podría ser más pequeño en volumen o conformado de manera diferente y colocado más cerca del sistema de inyección de combustible 52. También se anticipa que podría incluirse más de un tanque de almacenamiento 12 en un sistema de combustible de GLP 100 de tal manera que uno de los tanques 12 podría removerse y reemplazarse sin suspender el suministro de combustible al sistema de . inyección de combustible 52 y a los inyectores de combustible 54. Tal como se muestra en la figura 2, la adición de un tanque de transferencia 14 con el tanque de almacenamiento de GLP para suministrar combustible de GLP a un motor permite que el tanque de almacenamiento 12 incluya solo una abertura de entrada 16 y una abertura de salida 18. Los tanques de GLP están típicamente limitados en capacidad de líquido a no más del ochenta por ciento del volumen total, de tal manera que el fluido y gas dentro del tanque tengan suficiente espacio para expandirse y contraerse debido a las diferencia en la temperatura y presión atmosférica. La válvula de cierre 20 se incluye adyacente a la abertura de entrada 16 del tanque 12 y opera para cerrar la entrada de GLP adicional en el tanque 12 una vez que se ha alcanzado la capacidad del tanque 12 de ochenta por ciento de fluido. Las modalidades de las invenciones descritas aquí se han discutido para el propósito de f miliarizar al lector con los aspectos novedosos de la presente invención. A pesar de que se han mostrado y descrito modalidades preferidas, pueden hacerse muchos cambios, modificaciones, y substituciones por alguien con experiencia en la técnica sin necesidad de alejarse del espíritu y alcance de la presente invención. Habiendo descrito aspectos y modalidades preferidos de la presente invención, las modificaciones y equivalentes de los conceptos descritos pueden ocurrírsele con facilidad a alguien con experiencia en la técnica. Sin embargo, se pretende que tales modificaciones y equivalentes se incluyan dentro del alcance de las reivindicaciones las cuales se anexan aquí . Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el convencional para la manufactura de los objetos o productos a que la misma se refiere.