CN101534919A - 一种用于燃料滤清器的排水系统 - Google Patents
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Abstract
公开了一种用于具有集水容器的燃料滤清器的排水系统。该排水系统包括适于附接到容器的壳体，该壳体具有布置成伸入该容器中的水传感器并且具有阀，该阀带有用于排出收集在该容器中的水的进口。该阀选择性地在开启和闭合配置之间移动。该排水系统还包括连接到该传感器的控制器，从而在该容器中的水位达到预定水位时，该传感器向该控制器传送信号并且该阀在开启和闭合配置之间的移动直接或间接地取决于控制器产生的后续信号。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于燃料滤清器的排水系统。该排水系统已经被研发用于检测和排出收集在燃料滤清器中的水的装置并且在下文中将参照这种应用进行描述。然而要认识到本发明不限于该具体的使用领域。
背景技术
汽车发动机中的燃料系统通常包括燃料滤清器系统，所述燃料滤清器系统从燃料中除去水和其它杂质。对于大部分的燃料滤清器而言通常都具有集水腔和手动可操作的排水阀。
水腔的排水会带来很多难题。例如，如果水腔没有容易看见的水位指示器，就迫使驾驶员或技工要周期性地使所述腔室排水，因为没有办法知道所述腔室什么时候需要排水。
周期性地排水是很不准确的，并且在即使不需要这个过程的时候也会导致腔室排水。可替换地，如果水位以比所预计更大的速度上升，这个腔室会变满因此再也不能从燃料中过滤任何附加的水。
这是有问题的，因为如果发动机中的滤水无效，水就会设法到达发动机的被润滑的运动部件中，并且这将引起腐蚀和不必要的磨损。因此，发动机燃料系统部件(例如泵和喷射器)的工作寿命会大大降低。
为克服上述缺点，研制出一种已知类型的排水系统，其涉及使用带有水位标志的透明水腔。所述透明腔室使驾驶员能够用眼睛看到水位什么时候达到所述标志并且由此，驾驶员得知所述容器需要排水。
虽然所述装置确实消除了对周期性排水的需要，但是只有在驾驶员记得物理地要检查水位并且在适当时间将所述腔室排水时，所述装置才有效。
为了克服要驾驶员物理地去检查水位，已经研制了其它系统，这些系统包括设置在燃料滤清器系统中的水位传感器。传感器会发送信号给操作板以向驾驶员指示腔室需要排水。
虽然上述装置克服了物理上检查过滤系统水位的需要，但是仍需要驾驶员或技工物理地排出水腔的水。
这通常可能是有问题的，因为排水阀在发动机舱中的空间限制和不顺手位置，手动排水是一个费时的过程。而且，如果驾驶员不能自己排出腔室的水，车辆就必须送到技工那里，并且由此，车辆有一段时间不能使用，该时间取决于技工的可用性。
另外，如果水传感器是那种由接触一对有电流通过的金属传感元件的水来触发的类型，那么，传感器接触水的时间越长，腐蚀的风险就越高。通常，要是总是浸入水中的话，期望传感器有不少于200小时的工作寿命。然而，这会大大降低至例如大约48小时，由于一些因素，例如施加给水中传感器的电流电平、水PH值或燃料系统中存在的杂质。
因此，如果滤水器不能在较短时间内排空，就需要更换水位传感器。这又会导致车辆在一段未知的时间内不能使用，该时间取决于配件和人工的可用性。
本发明的一个实施例的目的是克服或改善现有技术的至少一个或更多个缺点，或者至少提供一种有用的替换方案。
本发明的一个实施例，至少是在优选形式中，其目的是提供一种燃料滤清器系统，该系统允许集水腔相对快速、有效的排水。其它实施例还提供一种水传感器，该传感器在接触水时较不易受到腐蚀。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种用于具有集水容器的燃料滤清器的排水系统，所述系统包括：
适于附接到所述容器的壳体，所述壳体具有伸入所述容器中的水传感器并且具有阀，该阀带有用于排出收集在所述容器中的水的进口，所述阀可选择性地在开启和闭合配置之间移动；和
连接到所述传感器的控制器，从而在所述容器中的水位达到预定水位时，所述传感器向所述控制器传送信号并且所述阀在所述开启和闭合配置之间的移动直接或间接地取决于由所述控制器产生的后续信号。
优选地，该阀是自排型电磁阀，其被弹性地偏压成闭合配置。
在本发明的一个实施例中，一从传感器接收到信号，控制器就产生使阀移向开启配置的信号，允许水从容器中排出。优选地，该控制器被编程为在第一预定时段之后传送信号以使该阀回到闭合配置。该控制器也可存储与阀致动相关的信息，该信息可由技术员随后恢复。
在本发明的另一个实施例中，一从传感器接收到信号，控制器就传送信号，所述信号致动操作板上的报警指示器从而向操作者指示容器需要排水。
优选地，该实施例包括阀致动装置，用于传送信号以使阀移动进入开启配置。更优选地，该装置布置成由操作者在注意到报警指示器时进行手动触发。该阀致动装置优选为位于车辆驾驶室内的控制板上的开关或按钮。优选地，当操作者致动所述阀致动装置时，该装置就向控制器传送信号，然后该控制器传送信号以使所述阀移动进入开启配置。所述控制器还传送信号以使操作板上的警报信号无效。然后控制器传送信号以在第一预定时段之后使所述阀返回闭合配置。
一旦过了第一预定时段并且所述阀回到闭合配置，该控制器可被编程为在允许重新打开所述阀并重复该循环之前等待第二预定时间段。
优选地，第一时段为约15秒，该第二时段为约6分钟。
水传感器优选为包括有电压穿过的一对传感元件。优选地，这些元件的近端伸入壳体中并且这些元件的远端伸入容器中，从而在容器中的水上升至预定水位时，允许水同时接触端部并且有电流在它们之间流动，引起经过传感器端部的电阻下降，从而从水传感器产生信号。
优选地，当控制器读取到经过传感器端部的预定范围电阻时，控制器就随后降低流过其中的电流。产生用以降低电流的信号所需的电阻读数优选为在0至47千欧的范围中。经过端部的电流优选为从约10mA降至小于1mA。
控制器优选为发动机控制单元(ECU)或印刷电路组件(PCA)。
在具有PCA的实施例中，PCA可连接到ECU，该ECU连接到操作板，从而PCA产生的信号可以经由ECU被传送到操作板。而且，从操作板传送到阀的信号可以经由ECU进行传送。
本发明的实施例还包括水传感器，所述水传感器具有由钛制成的传感器远端部，其带有合适的混合金属氧化物(MMO)涂层。
在具有自排型电磁阀的实施例中，该阀优选为包括螺线管线圈、螺线管杆部(solenoid stem)、螺线管衔铁和连接到该衔铁的活塞杆。优选地，向线圈供给电流使衔铁向杆部移动，这使得活塞杆移动，从而使所述阀移动进入开启配置。更优选地，当控制器允许电流通过线圈时，该阀移动进入开启配置。然后，当控制器停止向线圈供给电流时，该阀回到闭合配置。
优选地，容器联接到壳体上，并且壳体的一侧构成容器底部的一部分。
更优选地，壳体包括适于保持远端一部分的传感器保持模块。端部的封闭部分优选为受到保护而不接触水，而端部的暴露部分优选为不接触水直到达到预定水位。
优选地，该保持模块伸入容器中，并且伸入的长度与致动由传感器端部所产生的信号所需的预定水位成正比。
所述壳体的实施例可包括联接在一起的水传感器保持部件和阀保持部件。优选地，壳体包括用以容纳PCA的凹部。所述凹部优选为布置在壳体的水传感器保持部件内。
将水传感器和阀组合在同一壳体中相比于现有技术更为有利，因为，这形成了一种更紧凑的排水系统，它在发动机舱中占用更少的空间。
此外，已经发现降低流过传感器的电流电平会大大降低端部在接触水之后发生腐蚀的可能性。因此，如果水位上升至预定水位并且操作者不能在相对短的时段内从容器排出水，降低电流使驾驶员有额外的时间使容器排水而不会使水传感器承受实质损坏。
根据本发明的第二方面，提供一种从具有集水容器的燃料滤清器中排水的方法，该方法包括检测容器中的水位达到预定水位的时间，在传感器所确定的容器中的水位达到预定水位时传送信号，以及当接收到所述信号就直接或间接地打开阀以排出收集在容器中的水。
控制器接收信号并且产生用以打开阀的另一信号和/或用以致动操作板上的报警指示器的信号以向操作者指示容器需要排水。
附图说明
参照附图，现在仅通过举例的方式描述本发明的优选实施例，其中：
图1是根据WO2004/007942所公开的自排型电磁阀的截面侧视图；
图2是根据本发明的一个实施例的用于燃料滤清器的排水系统的透视图；
图3是图2所示排水系统的分解透视图，示出的容器与壳体分开；
图4是沿图1的线4-4截取的排水系统的截面透视图；
图5是沿图1的线5-5截取的排水系统的截面透视图；
图6是图1所示排水系统的分解透视图(未示出容器)；
图7是流程图，示出半自动排水的例子，其中，由ECU向操作者传递信号，并且由PCA控制传感器端部的电流下降；
图8是流程图，示出半自动排水的例子，其中，由ECU向操作者传递信号，并且由ECU控制传感器端部的电流下降；
图9是流程图，示出半自动排水的例子，其中，由PCA向操作者传递信号，并且由PCA控制传感器端部的电流下降；
图10是流程图，示出全自动排水的例子，其中，由ECU向操作者传递信号，并且由PCA控制传感器端部的电流下降；
图11是流程图，示出全自动排水的例子，其中，由ECU向操作者传递信号，并且由ECU控制传感器端部的电流下降；以及
图12是流程图，示出全自动排水的例子，其中，由PCA向操作者传递信号，并且由PCA控制传感器端部的电流下降。
具体实施方式
参照附图，排水系统包括壳体1和容器2，该容器安装到壳体上以收集来自燃料滤清器(未示出)的水。
该壳体包括水传感器3，该传感器的远端伸入容器2中并且其近端伸入壳体1。近端连接到控制器，该控制器位于壳体内部或壳体外部。该控制器连接到电源，例如电池。
在一个实施例中，该水传感器包括有电压穿过的一对传感元件4。传感元件4的远端穿过传感器保持模块5的一端并且传感元件4的近端伸入壳体1的内部空间。保持模块5阻止端部的未暴露部分与装在容器2中的任何水接触。
优选地，容器2联接到壳体1的一侧并且这构成容器底部的一部分。传感器保持模块5也优选为与壳体一体形成，如图3和图4最佳示出。
致动传感器所需的水位可以通过增大或减小保持模块5的高度来调整。例如，模块5伸入容器2内的高度越大，在致动水传感器3之前所能收集的水就越多。
壳体还包括阀6。该阀优选为自排型电磁阀，与WO2004/007942(ParkerHannifin(UK)有限公司)中所公开的相似并且在图1中示出。
自排阀的使用允许水在系统中没有压力(这对于布置在发动机燃料系统的吸入侧的装置来说通常如此)的情况下排出。
如图1和图5最佳示出，阀6包括排水进口7、空气进口8和排水出口9。排水进口7适于接收来自容器2的流体。
该阀还包括螺线管线圈10、螺线管杆部11和螺线管衔铁12。该螺线管衔铁连接到活塞杆13。活塞杆13的移动使阀能够在闭合配置与开启配置之间移动，在闭合配置时，排水进口7和空气进口8密封，在开启配置时，排水进口7和空气进口8打开。通过作用于活塞杆13的内弹簧14和外弹簧14，该阀被弹性地偏压处于闭合配置。活塞杆13的移动取决于线圈10的激励和去激励。
当线圈10被激励时，它产生磁场，该磁场对杆部11和衔铁12进行磁化。该磁场将衔铁12推向杆部11，随后压缩内、外弹簧14和15并且引起活塞杆13的轴向移动，打开排水进口7和空气进口8。这又使水能够从容器2中排出。
一旦线圈10被去激励，内、外弹簧14和15就使活塞杆13返回到其初始位置，关闭排水进口7和空气进口8。
在不需要自排功能的实施例中，可以通过封闭空气进口8并拆去外柱塞和外弹簧15来对上述阀进行改造。
本领域技术人员应当意识到，也能用其它类型的阀来促进容器2的排水。
壳体1还包括水传感器保持部件16和阀保持部件17，这两个部件通过螺钉18联接在一起以形成整体的壳体组件，如图6最佳示出。包括在水传感器保持部件16中的是凹部19，该凹部用来容纳控制器，例如印刷电路组件(PCA)20。
在图5所示实施例中，传感元件4的近端附接到PCA20上，PCA附接到插销21上。然而，在没有包括PCA的实施例中，近端可直接附到插销21上。
插销21可连到布置在车辆驾驶室中的操作板上。可替换地，插销可连到电子管理单元(未示出)上，例如发动机控制单元(ECU)。
ECU通常是车载计算机系统，其监控输出并且控制汽车系统的输入。ECU从系统内的传感器采集数据并且利用这个信息来根据需要调节发动机各部件。
在使用中，经由燃料滤清器系统将水从燃料中滤出并且收集在容器2中。当容器2中的水位上升至其同时接触元件4的带电端部时，就允许电流在它们之间流动。控制器被编程为记录电阻何时有大幅下降，并且这个信息被用来指示容器2需要排水。
致动给控制器的信号所需的电阻范围的例子是在0-47K欧之间。因此，如果电阻大于设定的范围，控制器就将不会传递任何信号并且阀将保持闭合。
当接收到容器需要排水的信号，控制器就以各种直接或间接的方式动作，以允许对容器的水位进行全自动或半自动排水。
在全自动排水中，一旦控制器提示出现了电阻的预定下降，它就直接传递信号以打开阀。而在半自动排水中，排水系统包括阀致动装置，操作者一注意到操作板上的报警灯就致动所述阀致动装置。
在全自动和半自动排水两者中，控制器还可降低流过传感器端部的电流。电流的下降显著地减小了传感元件4端部的腐蚀速率，这提高了传感器端部的工作寿命，从而降低了需要更换水传感器的可能性。电流的下降通常为从约10mA至小于1mA。
替换性地，传感元件4的端部可以通过由抗腐蚀材料(例如钛)制成而被保护不受腐蚀。钛必须涂上合适的MMO涂层，从而阻断钛在水中的高电阻并且使电流能在端部之间流动。在采用抗腐蚀端部的实施例中，不需要控制器来降低流过端部的电流。
图7-图9中示出了半自动排水的例子。
图7示出了半自动排水的例子，其中，由ECU向操作板传递信号，并且由PCA控制传感器端部的电流下降。
当水接触传感器端部时，电阻就产生大幅下降，这被PCA读取。然后PCA就将信号传送给ECU，ECU向操作板输送信号以向驾驶员指示容器2需要排水。给驾驶员的信号可以是以车辆驾驶室中操作板上的报警灯的形式。PCA也可同时降低流过传感器端部的电流。
当驾驶员被警示容器需要排水时，他/她就应用阀致动装置，阀致动装置传送信号给ECU。ECU然后允许电流通过螺线管线圈10，使活塞杆13移动，从而打开阀6。
在指定时段之后，ECU中断流过线圈10的电流并且阀6返回至其闭合配置。
如果仍有水在容器中，在指定时段之后，ECU将检查传感器端部的电阻是否仍有下降，如果有，将重复排水循环。
在排水过程中，流过螺线管的电流会产生大量热。ECU被编程为在循环之间具有“冷却”时间，这样可以避免系统过热。例如，如果阀打开了15秒，就采用6分钟的冷却时段。
可替换地，通过ECU或PCA引入“击穿和保持”电压功能从而确保阀不会过热。“击穿和保持”电压功能的一个例子包括控制器向阀施加比如24V的电压100毫秒，然后将电压降至比如9V另外14秒或更长，这取决于阀需要多长时间排水。在这种情况下，6分钟“冷却”时段可减少至比如1分钟。在一些情况中，可以根本不需要冷却时段。
图8示出了与图7相类似的半自动系统，除了经过传感器端部的电阻下降是直接由ECU监控并且它还控制经过传感器端部的电流电平的降低。
图9示出了与图7相类似的半自动系统，除了PCA直接向操作板传送信号，而不是经由ECU。而且，是由PCA控制阀处于开启和闭合配置的时间长度。
图10-图12中示出了全自动排水的例子。这些例子基本上分别与图7-图9的相对应，唯一的不同是，不是用控制器传送信号给操作板来向驾驶员发出容器需要排水的警报，而是省略了这个步骤并且控制器传送信号来直接致动螺线管线圈1，使阀移动进入开启配置。
图12所示系统的优势在于，利用PCA来控制至端部的电流和至螺线管线圈10的电流两者，使得排水系统能够作为自调节单元进行操作。这是有益的，因为PCA的这种用途消除了使ECU负担额外任务的需要。
应当意识到，示出的排水装置提供了一种燃料滤清器系统，所述燃料滤清器系统允许集水容器进行相对快速且有效的排水。这些实施例还提供一种水传感器，所述水传感器在接触水时更不易受到腐蚀。
尽管参照特定例子描述了本发明，但本领域技术人员应当意识到本发明可以很多其它形式实施。
Claims (35)
1、一种用于具有集水容器的燃料滤清器的排水系统，所述系统包括：
适于附接到所述容器的壳体，所述壳体具有布置成伸入所述容器中的水传感器并且具有阀，该阀具有用于排出收集在所述容器中的水的进口，所述阀可选择性地在开启和闭合配置之间移动；和
连接到所述传感器的控制器，从而在所述容器中的水位达到预定水位时，所述传感器向所述控制器传送一信号，并且所述阀在所述开启和闭合配置之间的移动直接或间接地取决于所述控制器产生的后续信号。
2、如前述任一项权利要求所述的排水系统，其中，所述阀被弹性地偏压处于所述闭合配置。
3、如权利要求1或2所述的排水系统，其中，所述控制器在从所述传感器接收到所述信号时，所述控制器就产生使所述阀移入所述开启配置的信号，使所述水从所述容器中排出。
4、如权利要求1或2所述的排水系统，其中，所述控制器在从所述传感器接收到所述信号时，所述控制器就传送一信号，所述信号致动操作板上的报警指示器以向操作者指示所述容器需要排水。
5、如权利要求4所述的排水系统，包括阀致动装置，用于传送使所述阀移动进入所述开启配置的信号，所述装置布置成由操作者在注意到所述报警指示器时进行手动触发。
6、如权利要求5所述的排水系统，其中，所述阀致动装置是位于车辆驾驶室内的控制板上的开关或按钮。
7、如权利要求5或6所述的排水系统，其中，当所述操作者致动所述阀致动装置时，所述装置就向所述控制器传送一信号，且所述控制器传送一信号以使所述阀移动进入所述开启配置。
8、如权利要求3或7所述的排水系统，其中，所述控制器被编程为在第一预定时段之后传送一信号以使所述阀回到所述闭合配置。
9、如权利要求8所述的排水系统，其中，当经过了所述第一预定时段并且所述阀回到所述闭合配置时，所述控制器被编程为在允许重新打开所述阀之前等待第二预定时间段。
10、如权利要求9所述的排水系统，其中，所述第一预定时段为约15秒，所述第二预定时段为约6分钟。
11、如权利要求3、9、10或从属于权利要求3时的权利要求8中任一项所述的排水系统，其中，所述控制器存储与阀致动相关的信息，所述信息可随后由技术员恢复。
12、如权利要求7所述的排水系统，其中，当所述操作者致动所述阀致动装置并且所述阀致动装置向所述控制器传送一信号以打开所述阀时，所述控制器使所述操作板上的所述警报信号无效。
13、如前述前权利要求中任一项所述的排水系统，其中，所述水传感器包括布置成有电压穿过的一对传感元件，其中，所述元件的近端伸入所述壳体中并且所述元件的远端伸入所述容器中，从而所述容器中水位的所述预定上升便于所述水同时接触所述端部并且有电流在它们之间流动，使得经过所述传感器端部的电阻产生下降并从所述水传感器产生所述信号。
14、如权利要求13所述的排水系统，其中，当所述控制器读取到经过所述传感器端部的预定范围电阻时，所述控制器随后就产生一信号以降低流过所述端部的所述电流。
15、如权利要求14所述的排水系统，其中，产生用以降低所述电流的所述信号所需的所述电阻读数在0至47千欧的范围中。
16、如权利要求14所述的排水系统，其中，所述电流从约10mA降至小于1mA。
17、如权利要求1-16中的任一项所述的排水系统，其中，所述控制器是发动机控制单元(ECU)。
18、如权利要求1-16中的任一项所述的排水系统，其中，所述控制器是印刷电路板(PCA)。
19、如从属于权利要求4-7、12或在权利要求8从属于权利要求7时的权利要求8-10中的任一项的权利要求18所述的排水系统，其中，所述PCA连接到ECU，该ECU连接到所述操作板，从而所述PCA产生的信号经由所述ECU传送到所述操作板。
20、如权利要求13-19中的任一项所述的排水系统，其中，所述传感器端部由钛制成且具有合适的MMO涂层。
21、如前述权利要求中任一项所述的排水系统，其中，所述阀是自排型电磁阀。
22、如权利要求21所述的排水系统，其中，所述电磁阀包括螺线管线圈、螺线管杆部、螺线管衔铁和连接到所述衔铁的活塞杆，其中，向所述线圈供给电流使所述衔铁向所述杆部移动，这使所述活塞杆移动，从而使所述阀移动进入所述开启配置。
23、如权利要求22所述的排水系统，其中，当所述控制器允许电流通过所述线圈时，所述阀移动进入所述开启配置。
24、如权利要求23所述的排水系统，其中，当所述控制器中断流过所述线圈的所述电流时，所述阀回到所述闭合配置。
25、如前述权利要求中任一项所述的排水系统，其中，所述容器联接到所述壳体上，使得所述壳体的一侧构成所述容器底部的一部分。
26、如权利要求13-25中的任一项所述的排水系统，其中，所述壳体包括传感器保持模块，其适于保持所述远端一部分，从而使所述端部的封闭部分受到保护而不接触所述水并且所述端部的暴露部分不接触所述水直到达到所述预定水位。
27、如权利要求26所述的排水系统，其中，所述保持模块伸入所述容器中，使所述伸入的长度与为致动由所述传感器端部产生的所述信号所需的预定水位成正比。
28、如前述权利要求中任一项所述的排水系统，其中，所述壳体包括联接在一起的水传感器保持部件和阀保持部件。
29、如权利要求18-28中的任一项所述的排水系统，其中，所述壳体包括用以容纳所述PCA的凹部。
30、如权利要求29所述的排水系统，其中，所述PCA保持在所述壳体的所述水传感器固定部件内。
31、一种如在下文中参照附图大致描述的用于燃料滤清器的排水系统。
32、一种从具有集水容器的燃料滤清器中排水的方法，所述方法包括：
检测所述容器中的水位达到预定水位的时间，
在传感器所确定的容器中的水位达到预定水位时传送一信号，以及
在接收到所述信号时，直接或间接地打开阀以排出收集在所述容器中的水。
33、如权利要求32所述的方法，其中，控制器接收信号并且产生另一信号以打开所述阀。
34、如权利要求32所述的方法，其中，所述信号致动操作板上的报警指示器以向操作者指示所述容器需要排水。
35、一种如在下文种参照附图大致描述的方法。
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