CN103090058A - 具有工作状态自检测功能的燃油滤清器自动排水阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有工作状态自检测功能的燃油滤清器自动排水阀，它它包括阀体、电磁阀和控制器，阀体与电磁阀固定连接，控制器分别与阀体和电磁阀电连接；本发明能够自动检测燃油滤清器中水位情况，在水位超过限值后实现自动排水，对排水时间进行智能控制，从而能够避免因人工排水不及时而造成的车辆损害；避免长时间排水造成燃油被误排出，造成燃油浪费；免去人工操作的麻烦，避免使用者在狭小空间进行排水操作，提高了车辆的智能化。

Description

具有工作状态自检测功能的燃油滤清器自动排水阀

技术领域

本发明涉及燃油过滤净化领域，特别地，涉及一种用于燃油滤清器，可以实现自动开启和关闭、能够对工作状态自动检测的排水阀，并将工作状态反馈给车辆动力总成控制器，具备诊断功能。

背景技术

车辆、船舶燃油系统需要清洁的燃料，这样才能保证动力系统的正常运转，燃油滤清器正是在这样的需求下产生的。

燃油滤清器的主要功能是滤除燃油中颗粒杂质和水，目前公知的用于燃油滤清器的油水分离装置主要有以下两种类型：

1.完全需要人工检查滤清器中积水量并由人工实现排放积水；

2.可以自动检测滤清器中的积水量并报警，但是滤清器的积水排放过程需要人工操作；

上述两种类型都有缺点，第一种没有积水水位报警功能，这就需要使用者

频繁关注滤清器中的积水量，如果积水量过多，而使用者又没有发现，这对车辆、船舶等的动力系统危害很大。第二种类型需要使用者频繁开启放水阀，实现排水功能，给使用者带来不便。

上述类型都有可能导致燃油和水一起被排出车外，经济性不好。所以有必要针对上述不足之处加以改进。

发明内容

本发明的目的在于针对目前滤清器油水分离装置存在人工操作麻烦、不智能、经济性不好的不足，本发明提供了一种具有工作状态自检测功能的燃油滤清器自动排水阀。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种具有工作状态自检测功能的燃油滤清器自动排水阀，它包括阀体、电磁阀和控制器，阀体与电磁阀固定连接，控制器分别与阀体和电磁阀电连接；其中，所述阀体包括一排水阀壳体，排水阀壳体内具有浮球腔体，浮球腔体正下方开有一阀芯孔与浮球腔体相通，阀芯孔内安装阀芯导向套；浮球腔体下方侧壁上开有与浮球腔体相通的进气口和排水口，排水口螺纹旋接排水道，排水阀壳体的顶部固定水位传感器，浮球挡帽过盈配合卡在浮球腔体的顶部，排水阀壳体在的侧壁开有进水口，球座过盈配合卡在该进水口处，浮球置于球座上；阀芯为T型结构，其下端穿过阀芯导向套，复位弹簧套在阀芯下端，一端紧贴阀芯导向套的下表面，另一端由弹簧力调整垫片固定支承；阀芯的下端加工有圆孔，圆孔内加工内螺纹，该内螺纹与弹簧力调整垫片顶端凸起的外螺纹连接。

进一步地，所述电磁阀包括一电磁阀壳体，电磁阀壳体与排水阀壳体固定连接，电磁阀壳体内嵌入电磁阀衬套，电磁阀磁芯焊接在电磁阀衬套内，电磁阀壳体、电磁阀衬套和电磁阀磁芯的中心开有通孔，电磁阀阀针的一端与弹簧力调整垫片下端的球头配合连接，另一端穿过该通孔与衔铁焊接；电磁阀磁芯内装有线圈，线圈与线圈针脚总成焊接，底盖将印刷电路板固定电磁阀衬套下端面上，触点开关的两个管脚焊接在印刷电路板上上；底盖与电磁阀壳体之间固定连接。

进一步地，所述控制器主要由单片机U1、三级管Q1、晶体管Q2和5个电阻组成，电阻R1的一端接电源正极，另一端分别与单片机U1的第一模拟通道和水位传感器相连，水位传感器的另一端接地，电阻R2的一端接电源正极，另一端接触点开关的一个管脚，触点开关的另一个管脚分别与单片机U1的第二模拟通道和电阻R3相连，电阻R3的另一端接地；单片机U1的信号输出通道连接三级管Q1的基极，三级管Q1的集电极分别与电阻R4和晶体管Q2的栅极相连，电阻R4的另一端和晶体管Q2的源极均接电源正极，三级管Q1的漏极接线圈针脚总成的一端，线圈针脚总成的另一端分别与单片机U1的第三模拟通道和电阻R5相连，三级管Q1的发射极和电阻R5的另一端接地。

本发明的有益效果是：本发明能够自动检测燃油滤清器中水位情况，在水位超过限值后实现自动排水，对排水时间进行智能控制，从而能够避免因人工排水不及时而造成的车辆损害；避免长时间排水造成燃油被误排出，造成燃油浪费；免去人工操作的麻烦，避免使用者在狭小空间进行排水操作，提高了车辆的智能化。

附图说明

图1是本发明的总体结构图；

图2是本发明的结构剖视图；

图3是控制器部分主要电路图；

图4是控制器部分软件流程图。

图中，水位传感器1、浮球2、排水道3、控制器4、阀芯5、进气口6、复位弹簧7、触点开关8、电磁阀阀针9、电磁阀磁芯10、线圈11、衔铁12、排水阀壳体13、电磁阀壳体14，弹簧力调整垫片15，球座16，浮球挡帽17，底盖18，阀芯导向套19，印刷电路板20，电磁阀衬套21，螺钉22，线圈针脚总成23。

具体实施方式

下面根据附图详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明显。

如图1和图2所示，本发明具有工作状态自检测功能的燃油滤清器自动排水阀包括阀体、电磁阀和控制器，阀体与电磁阀固定连接，控制器分别与阀体和电磁阀电连接。

其中，阀体包括一排水阀壳体13，排水阀壳体13内具有浮球腔体，浮球腔体正下方开有一阀芯孔与浮球腔体相通，阀芯孔内安装阀芯导向套19。浮球腔体下方侧壁上开有与浮球腔体相通的进气口6和排水口，排水口螺纹旋接排水道3，排水阀壳体13的顶部固定水位传感器1，浮球挡帽17过盈配合卡在浮球腔体的顶部，排水阀壳体13在的侧壁开有进水口，球座16过盈配合卡在该进水口处，浮球2置于球座16上。阀芯5为T型结构，其顶端外壁上硫化一层橡胶，利用橡胶与排水阀壳体13的端面配合进行密封，下端穿过阀芯导向套19，复位弹簧7套在阀芯5下端，一端紧贴阀芯导向套19的下表面，另一端由弹簧力调整垫片15固定支承。阀芯5的下端加工有圆孔，圆孔内加工内螺纹，该内螺纹与弹簧力调整垫片15顶端凸起的外螺纹连接，弹簧力调整垫片15下端为球头。在将弹簧力调整垫片15拧入阀芯5之前，将复位弹簧7先套在弹簧力调整垫片15的上端圆柱上，螺纹拧紧过程中，复位弹簧7被压缩。阀芯5在阀芯导向套19中上下滑动，阀芯5的中段配有密封圈，防止排水阀中的液体和颗粒沿着阀芯导向套19和阀芯5间的缝隙进入排水阀的下端。

电磁阀包括一电磁阀壳体14，电磁阀壳体14与排水阀壳体13固定连接，电磁阀壳体14内嵌入电磁阀衬套21，电磁阀磁芯10焊接在电磁阀衬套21内，电磁阀壳体14、电磁阀衬套21和电磁阀磁芯10的中心开有通孔，电磁阀阀针9的一端与弹簧力调整垫片15下端的球头配合连接另一端穿过该通孔与衔铁12焊接。电磁阀磁芯10内装有线圈11，线圈11与线圈针脚总成23焊接，底盖18将印刷电路板20固定电磁阀衬套21下端面上，触点开关8的两个管脚焊接在印刷电路板上20上，由印刷电路板20将触点开关8两个管脚的信号输出至控制器4中。

底盖18与电磁阀壳体14之间通过两个螺钉22连接。电磁阀壳体14与排水阀壳体13之间通过螺栓连接，二者都是通过注塑方式制作。

如图3所示，控制器4主要由单片机U1、三级管Q1、晶体管Q2和5个电阻组成，电阻R1的一端接电源VDC正极，另一端分别与单片机U1的第一模拟通道（ADI1管脚）和水位传感器1相连，水位传感器1的另一端接地，电阻R2的一端接电源VDC正极，另一端接触点开关8的一个管脚，触点开关8的另一个管脚分别与单片机U1的第二模拟通道（ADI2管脚）和电阻R3相连，电阻R3的另一端接地。单片机U1的信号输出通道（PWM管脚）连接三级管Q1的基极，三级管Q1的集电极分别与电阻R4和晶体管Q2的栅极相连，电阻R4的另一端和晶体管Q2的源极均接电源VDC正极，三级管Q1的漏极接线圈针脚总成23的一端，线圈针脚总成23的另一端分别与单片机U1的第三模拟通道（ADI1管脚）和电阻R5相连，三级管Q1的发射极和电阻R5的另一端接地。单片机U1的总线通信端口（CAN管脚）可通过CAN接口电路接发动机总成控制器。

如图4所示，单片机U1的工作过程如下：单片机U1的第一模拟通道检测积水杯水位信号，判定积水水位是否到达排水高度，若到达，与发动机总成控制器进行CAN接口通信，通知发动机总成控制器需要排水。发动机停止工作后，单片机U1的信号输出通道按照初始占空比输出方波信号，调节电磁阀的电激励流值。1.5秒后，若电磁阀未开启，通知发动机总成控制器，该排水阀发生故障，反之，电磁阀开启15秒后，单片机U1停止PWM信号输出，电磁阀关闭。此时，单片机检测触点开关信号，若判定电磁阀已经关闭，通知发动机总成控制器排水工作已经结束。

本发明具有工作状态自检测功能的燃油滤清器自动排水阀的工作过程如下：排水阀壳体13的外螺纹与滤清器下端的内螺纹连接，随着燃油滤清器的不断工作，水不断从燃油中被分离出来，滤清器中的积水水位不断上升。由于浮球2的密度低于水，高于燃油，所以在水位提高的同时，浮球2也离开球座16，悬浮起来。当水位传感器1与积水接触后，便能检测到水位状况，当水位达到排水阀应排水水位一段时间后，控制器4与发动机控制单元（ECU）通信，告知ECU燃油滤清器需要进行排水操作，排水阀控制器4也可直接向汽车仪表盘发送报警信号。

当车辆具备排水条件时（停车），控制器4向电磁阀线圈11施加激励电流，电磁阀的磁芯10与衔铁12之间产生电磁力，衔铁12在电磁力的作用下带动电磁阀阀针9克服复位弹簧7的阻力而动作，上升至电磁阀阀针9的止动点，电磁阀阀针9的运动带动排水阀阀芯5向上开启，滤清器中的积水便从排水道3中完全流出排水阀外，浮球2又重新回落到球座16上，对燃油形成密封。进气孔6伸入到排水阀内部，当排水阀阀芯5开启的时候，外界空气进入到排水阀内部，使排水阀内部积水更加顺畅的顺着排水道3排出外部。

电磁阀阀针9向上运动后，触点开关8便与电磁阀阀针9脱离，控制器4便能检测到电磁阀已经工作，阀芯5已经开启，阀芯5的开启时间可设定为15秒。排水结束后，控制器4停止驱动电磁阀线圈11，衔铁12与磁芯10之间的电磁力消失，电磁阀阀针9在复位弹簧7的压力作用下回归至底部初始位置，电磁阀阀针9带动排水阀阀芯5关闭。电磁阀阀针9在关闭位置时会触动触点开关8，控制器4便能检测到排水阀阀芯5已经关闭。 

本发明中，单片机U1可以采用美国飞思卡尔公司MC9S08DZ60型号的产品，但不限于此。采用的水位传感器1属电阻型，当水位传感器1没有浸入在水中时，传感器电阻在100KΩ左右，当水位传感器1浸入在水中时，传感器的阻值大致为10KΩ~20KΩ，R1的一端接电源电压（VDC），另外一端与水位传感器串联，形成分压电路，水位传感器在没有接触到水和接触到水的两种状态下，阻值会变化很大，单片机U1的第一模拟通道检测水位传感器电压值的A端的电压值，进而获知水位是否达到排水条件。

电磁阀的工作状态是由触点开关8来检测的，触点开关8在联通和断开情况下，图3中B点的电压值会有很大差别，单片机U1的第二模拟通道通过采集B点的电压值来检测触点开关8的状态，进而获知排水阀的工作状态。

电磁阀线圈11的驱动电流通过晶体管的导通而得到，晶体管在单片机U1的信号输出通道输出的开关信号进行重复的开启和关闭，不同占空比的信号可以得到不同驱动电流。R5是一个阻值为0.01欧姆的精密电阻，单片机U1的第三模拟通道通过检测R5一端的电压值可以获知驱动电流的大小。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种具有工作状态自检测功能的燃油滤清器自动排水阀，其特征在于，它包括阀体、电磁阀和控制器等，阀体与电磁阀固定连接，控制器分别与阀体和电磁阀电连接；其中，所述阀体包括一排水阀壳体（13），排水阀壳体（13）内具有浮球腔体，浮球腔体正下方开有一阀芯孔与浮球腔体相通，阀芯孔内安装阀芯导向套（19）；浮球腔体下方侧壁上开有与浮球腔体相通的进气口（6）和排水口，排水口螺纹旋接排水道（3），排水阀壳体（13）的顶部固定水位传感器（1），浮球挡帽（17）过盈配合卡在浮球腔体的顶部，排水阀壳体（13）在的侧壁开有进水口，球座（16）过盈配合卡在该进水口处，浮球（2）置于球座（16）上；阀芯（5）为T型结构，其下端穿过阀芯导向套（19），复位弹簧（7）套在阀芯（5）下端，一端紧贴阀芯导向套（19）的下表面，另一端由弹簧力调整垫片（15）固定支承；阀芯（5）的下端加工有圆孔，圆孔内加工内螺纹，该内螺纹与弹簧力调整垫片（15）顶端凸起的外螺纹连接。

2.根据权利要求1所述具有工作状态自检测功能的燃油滤清器自动排水阀，其特征在于，所述电磁阀包括一电磁阀壳体（14），电磁阀壳体（14）与排水阀壳体（13）固定连接，电磁阀壳体（14）内嵌入电磁阀衬套（21），电磁阀磁芯（10）焊接在电磁阀衬套（21）内，电磁阀壳体（14）、电磁阀衬套（21）和电磁阀磁芯（10）的中心开有通孔，电磁阀阀针（9）的一端与弹簧力调整垫片（15）下端的球头配合连接，另一端穿过该通孔与衔铁（12）焊接；电磁阀磁芯（10）内装有线圈（11），线圈（11）与线圈针脚总成（23）焊接，底盖（18）将印刷电路板（20）固定电磁阀衬套（21）下端面上，触点开关（8）的两个管脚焊接在印刷电路板上（20）上；底盖（18）与电磁阀壳体（14）之间固定连接。

3.根据权利要求1所述具有工作状态自检测功能的燃油滤清器自动排水阀，其特征在于，所述控制器（4）主要由单片机U1、三级管Q1、晶体管Q2和5个电阻等组成，电阻R1的一端接电源正极，另一端分别与单片机U1的第一模拟通道和水位传感器（1）相连，水位传感器（1）的另一端接地，电阻R2的一端接电源正极，另一端接触点开关（8）的一个管脚，触点开关（8）的另一个管脚分别与单片机U1的第二模拟通道和电阻R3相连，电阻R3的另一端接地；单片机U1的信号输出通道连接三级管Q1的基极，三级管Q1的集电极分别与电阻R4和晶体管Q2的栅极相连，电阻R4的另一端和晶体管Q2的源极均接电源正极，三级管Q1的漏极接线圈针脚总成（23）的一端，线圈针脚总成（23）的另一端分别与单片机U1的第三模拟通道和电阻R5相连，三级管Q1的发射极和电阻R5的另一端接地。

Images