CN105508101A - 用于真空侧油水分离器的自动排水系统 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种燃料过滤系统以及一种用于内燃机的燃料过滤系统的自动排水系统。燃料过滤系统具有用于积聚在过滤器外壳中的水的自动排水组件。该过滤系统包括过滤介质，该过滤介质配置成将含在燃料中的颗粒物质和分散的水移除。该水被排出至过滤器外壳内的排水存储器，水被收集在该排水存储器中。当水达到阈值水平时，控制器对发动机操作者发出警告，诸如仪表灯，其指令操作者关闭发动机。当发动机关闭时，通过自动排水组件的阀排出所收集的水。一些布置中，自动排水组件可以加装至现有的燃料过滤系统，由此降低将该自动排水组件安装至现有内燃机的成本。

Description

用于真空侧油水分离器的自动排水系统

技术领域

本发明总体涉及用于内燃机的油水分离器。

背景技术

为了高效运行，内燃机通常要求清洁的燃料。燃料中的诸如灰尘和水的污染物可能损害内燃机并降低内燃机的效率。因此，大多数内燃机利用燃料过滤系统。在燃料被输送至诸如内燃机的外部系统之前，燃料过滤系统将各种颗粒和水从燃料移除。从燃料分离的水通常存储在过滤系统的外壳中，直到其通过阀从该外壳被周期性地排出。该阀通常是一种由内燃机的操作者操作的手动阀(例如，经由专业工具，经由用户启动的命令等)。但是，一些操作者允许内燃机在外壳中存在太多水的情况下运行，这潜在地允许水穿过过滤系统并进入内燃机。

发明内容

一个实施例涉及燃料过滤系统，所述燃料过滤系统配置成将过滤后的燃料供应至内燃机。该燃料过滤系统包括过滤器外壳，所述过滤器外壳包含入口、出口、过滤介质和定位在所述过滤器外壳底部处的排水存储器。该燃料过滤系统进一步包括自动排水组件，所述自动排水组件可移除地连接至所述过滤器外壳。该自动排水组件包括排水组件外壳和延伸入所述过滤器外壳的水入口。该自动排水组件进一步包括阀，所述阀连接至所述排水组件外壳。所述自动排水组件包括燃料中水传感器，所述燃料中水传感器连接至所述阀。该自动排水组件包括控制器，所述控制器配置成至少部分地基于所述燃料中水传感器的燃料中水反馈信号打开和关闭所述阀，而没有来自内燃机操作者的直接指令。

另一实施例涉及用于内燃机的燃料过滤系统的自动排水系统。该自动排水系统包括排水组件外壳和水入口，该水入口配置成延伸入该燃料过滤系统的过滤器外壳。该自动排水系统进一步包括阀，所述阀连接至所述排水组件外壳。所述自动排水系统进一步包括燃料中水传感器，所述燃料中水传感器连接至所述阀。该自动排水系统包括控制器，所述控制器配置成至少部分地基于所述燃料中水传感器的燃料中水反馈信号打开和关闭所述阀，而没有来自内燃机操作者的直接指令。

又一实施例涉及一种经由自动排水组件将通过内燃机的燃料过滤系统从燃料分离的水自动排出的方法。该方法包括通过所述自动排水组件的控制器监控所述自动排水组件的燃料中水传感器。该方法进一步通过所述控制器确定在所述燃料过滤系统的过滤组件外壳内存在高水位。该方法包括通过所述控制器打开所述自动排水组件的阀而没有来自内燃机操作者的直接指令，其中当所述阀打开时，水被允许通过排水组件外壳的排水口排出所述过滤组件。该方法进一步包括通过所述控制器关闭所述阀。

当结合附图时，从下面的详细描述中，这些和其他特征以及其组织和方式将变得明显，下面描述的附图中，相同的附图标记指示相同的元件。

附图简要说明

图1示出根据一示例性实施例的燃料输送系统的总体示意图。

图2是图1的燃料输送系统的燃料过滤系统的侧视图。

图3是图1的燃料输送系统示出的自动排水组件的立体图。

图4是图3的自动排水组件的剖视图。

图5是图3的自动排水组件的放大剖视图。

图6是图2的燃料过滤系统的剖视图。

图7是经由示例性实施例中描述的自动排水组件，将通过燃料过滤系统从燃料分离的水自动排出的方法的流程图。

具体实施方式

参见附图，所描述的燃料过滤系统包括自动排水组件，该自动排水组件用于将积聚在过滤器外壳中的水排出。该过滤系统包括过滤介质，该过滤介质配置成将含在燃料中的颗粒物质和分散的水移除。该水被排出至过滤器外壳内的排水存储器，水被收集在该排水存储器中。当水达到阈值水平时，控制器对发动机操作者发出警告，诸如通过点亮仪表灯，其指令操作者关闭发动机。当发动机关闭时，所收集的水通过自动排水组件的电动阀，例如电磁阀排出。一些布置中，自动排水组件可以加装至现有的燃料过滤系统，由此降低将该自动排水组件安装至现有内燃机的成本。

参考图1，图1示出根据一示例性实施例的燃料输送系统100的总体示意图。该燃料输送系统100包括油箱102，油箱102与燃料过滤系统104流体连通。图2示出燃料过滤系统104的侧视图。该燃料过滤系统104包括燃料过滤器外壳106、燃料入口108和燃料出口110。该燃料过滤器外壳106包括过滤元件，该过滤元件配置成将颗粒物质从燃料移除并配置成积聚水并将水从燃料移除。待过滤的燃料从油箱102经由入口108流入燃料过滤器外壳106。该燃料流过过滤介质，燃料在该过滤介质处被过滤。燃料经由燃料出口110流出外壳。一些布置中，使用抽吸泵112来形成入口108与出口110之间的压差，由此从油箱102泵吸燃料并流过过滤组件104。止回阀可连接至燃料入口108，该止回阀防止燃料从燃料过滤器外壳106流回进入油箱102。止回阀确保在由抽吸泵112施加压差时，燃料过滤系统100正确运行。一些布置中，由止回阀引起的压降小于3000帕，但是其他压降也是可能的。油箱102的顶部高于燃料入口108一距离113。一些布置中，距离113大于零并小于35厘米，但是其他距离也是可能的。过滤组件104还包括自动排水组件114，该自动排水组件114将从燃料分离并收集在过滤器外壳106内的水周期性地排出(例如，排出至位于燃料过滤器外壳106底部的排水存储器)。下面进一步详细描述自动排水组件114的布置和运行。

参考图3，示出自动排水组件114的立体图。如图3所示，自动排水组件114从燃料过滤器外壳106移走。该自动排水组件包括顶端302，顶端302具有螺纹连接器304。该螺纹连接器304构造成通过连接至燃料过滤器外壳106的底端上的匹配螺纹连接器，将自动排水组件114可移除地连接至燃料过滤器外壳106。顶端302还包括水入口306，当自动排水组件114连接至燃料过滤器外壳106时，该水入口306延伸入燃料过滤器外壳106。水入口306允许水从燃料过滤器外壳106排出并排入排水组件外壳308。顶端302还包括燃料中水(“WIF”)销310，当自动排水组件114连接至燃料过滤器外壳106时，该WIF销310延伸入燃料过滤器外壳106。该WIF销310是WIF传感器的一部分。WIF销310由自动排水组件114的控制器502(如图5所示)使用，来确定何时燃料过滤器外壳106内的水位达到阈值水平(例如WIF销310的高度)。该自动排水组件114进一步包括线束312。线束312将自动排水组件114的控制器502连接至发动机控制单元(“ECU”)。线束312提供自动排水组件114的控制器502与ECU之间的数据通信。另外，线束312提供至自动排水组件114的控制器502和各部件的电力(例如，来自电池或内燃机的交流发电机，经由ECU)。由内燃机的电池提供的电力可用于对排水组件电池充电，该排水组件电池用于在内燃机关闭时的排水周期为控制器和阀供电。一些布置中，线束312提供内燃机的钥匙开关电压。基于从钥匙开关读取的电压，控制器502可决定是打开还是关闭内燃机。

图4示出自动排水组件114的剖视图。图5示出自动排水组件114的放大剖视图。如图4和5所示，自动排水组件114包括电磁阀402，电磁阀402连接至排水组件外壳308。应指出，虽然在本文中特别讨论了电磁阀，但也可使用诸如压电阀的其他类型电动阀。电磁阀402通常偏置到关闭位置(例如其中水不能流过该电磁阀的位置)。当通过控制器502对电磁阀提供电流时，电磁阀402被打开。电磁阀402通过控制器502周期性地打开，以从燃料过滤器外壳106排出分离的水。当电磁阀402打开时，水从燃料过滤器外壳106流过水入口306，进入排水组件外壳308，并经由排水口404流出排水组件外壳308。排水口404可以开口通向周围环境或连接至水存储罐。一些布置中，电磁阀402集成有WIF传感器和WIF销310。

控制器502连接至排水组件外壳308，从而控制器502和电磁阀402集成为单一部件。如图5所示，控制器502位于排水组件外壳308的隔室504中，隔室504与通过排水组件外壳308排出的水隔绝。控制器502可以是印刷电路板上的集成控制电路。控制器502至少部分地基于经由线束312来自WIF传感器的WIF反馈信号和来自ECU的反馈信号(例如，指示内燃机关闭的信号)，周期性地打开和关闭电磁阀402。因为电磁阀402和控制器502集成在排水组件外壳308内，除了线束312外，不需要其他的线束。控制器502还接收来自位置传感器506的位置反馈信号。一些布置中，位置传感器506集成到电磁阀402。位置传感器506将指示电磁阀402的位置(例如电磁阀是打开、关闭、还是半开等)的反馈信号提供至控制器502。位置传感器506允许在排水期间，控制器502确定是否适当地打开和关闭电磁阀402。另外，位置传感器506可为控制器502提供一指示，该指示是如果电磁阀402不在控制器502的指令下运动时，电磁阀402与控制器502之间的电路断开。

控制器502自动地控制电磁阀402的运行(即，不需来自内燃机操作者的直接指令)。一旦燃料过滤器外壳106内的水的高度达到WIF销310，控制器502就自动地在内燃机关闭之后，排出收集的水。例如，如图6所示，示出安装在运行位置中的具有自动排水组件114的燃料过滤系统104。随着水滴602落入燃料过滤器外壳106的底部，水位604升高直到其达到WIF传感器的WIF销310。一旦水604达到燃料过滤器外壳106内的WIF销310的高度，则一旦内燃机关闭，就自动地启动排水周期。对于操作者，不需要按按钮或者执行手动触发电磁阀402的另一形式手动致动。特定的实施方式中，在完成发动机关闭之后，排水过程大约花30秒。如果控制器502接收来自位置传感器506的关于电磁阀402没有正确地关闭(即卡在打开位置)的指示，在排水周期之后，通过对电磁阀402提供快速地打开和关闭电磁阀402的快速电流流动，控制器502可发送另一打开指令以“点击(click)”电磁阀402。在电磁阀402断电之前，控制器502可以重复可致使电磁阀402“点击”指定次数的“点击”命令。

上述自动排水组件114可更换现有燃料过滤系统的手动排水组件。相应地，自动排水组件114是独立的部件，可以通过将自动排水组件114螺纹连接至现有燃料过滤系统的底部(如上面关于燃料过滤器外壳106所描述的)，将自动排水组件114加装至现有的燃料过滤系统。线束312可连接至具有现有燃料过滤系统的发动机的ECU上的现有电连接端口。因为自动排水组件114可以是加装部件，较老的燃料过滤系统可以被更新，从而具有自动排水特征而没有更换整个燃料过滤系统的额外昂贵或复杂的维护。一些布置中，加装可能需要新的连接器，以正确地接纳排水组件114，但是，连接器仍然比更换整改燃料过滤系统来得便宜。另外，上述的自动排水组件不需要手动输入或特定工具(诸如特定的阀打开工具)来启动排水周期。

参考图7，根据示例性实施例描述经由自动排水组件(即自动排水组件114)，将通过燃料过滤系统从燃料分离的水自动排出的方法700的流程图。方法700开始于监控WIF传感器(702)。WIF传感器(例如WIF销310)由自动排水组件的控制器(例如控制器502)监控。在内燃机的运行期间，该燃料过滤系统对由内燃机燃烧的燃料进行过滤。在燃料过滤期间，该燃料过滤系统将可能分散在燃料内的水移除。水积聚在过滤组件外壳(例如燃料过滤器外壳106)的底部。WIF传感器定位成检测在过滤组件外壳内积聚的水的阈值水平。控制器决定是否有由WIF传感器指示高水位(704)。高水位涉及过滤组件外壳内的积聚水的阈值水平。如果没有指示高水位，则控制器继续监控WIF传感器(在步骤702)，直到指示高水位。

如果确定是高水位，则控制器触发操作者指示器(706)。该控制器与内燃机的ECU通信。控制器将错误代码发送给ECU，以触发操作指示器。操作者指示器可以是仪表灯或显示信息。例如，操作者指示器可以是显示“排水”或类似信息的仪表灯。操作者指示器警告操作者应关闭内燃机，从而自动排水组件可以适当地将来自燃料组件外壳的分离水排出。控制器确定内燃机是否已经关闭(708)。一些布置中，控制器基于钥匙开关的读取电压确定内燃机关闭。其他布置中，控制器从ECU接收关于内燃机已经关闭的指示。ECU防止操作者重新启动发动机，直到控制器通知ECU水已经排出(如下面步骤722所讨论的)。

在控制器确定内燃机关闭之后，控制器打开阀(710)。阀可以是电磁阀402。当阀打开时，分离水被允许从过滤组件外壳流入排水组件外壳(例如，排水组件外壳302)，并流出排水组件外壳中的排水口(例如排水口404)。在设定的时间周期之后，控制器关闭阀(712)。控制器确定水位是否已经掉落到阈值水位以下(例如基于来自WIF传感器的反馈信号)(714)。如果水位没有掉落到阈值水位以下，则控制器返回至712并打开阀。一些布置中，控制器不在步骤710与步骤714之间循环。这种布置中，当WIF传感器不再检测高水位时，控制器关闭电磁阀。另一种布置中，一旦水位掉落到WIF传感器销以下，在预定时间周期之后，控制器关闭阀，这允许水在高水位以下排出。这种布置中，过程714不存在，且如果水不掉落到高水位以下，则在内燃机重新启动时，警报将再次响起，且方法700从起始开始。

在阀已经关闭且水位已经掉落到阈值以下之后，控制器检查阀的位置(716)。阀可具有集成的位置传感器(例如，位置传感器506)。位置传感器将反馈信号提供给控制器，指示阀的位置。在一些排水期间，阀可能不正确地关闭(例如，仍然稍微打开，虽然没有对阀供电)。基于来自位置传感器的反馈信号，控制器确定阀是否正确关闭(718)。如果阀没有正确关闭，则控制器“点击”阀(720)。控制器通过对阀提供快速电流流动来点击阀，该快速电流流动快速地打开和关闭阀。在断电之前，阀“点击”预定数量的点击。一旦阀正确关闭，则控制器向ECU发送一信号，以清空操作者指示器(722)。ECU清空操作者指示器，且允许操作者重新启动内燃机。

如本文所使用的，属于“接近”、“约”“大致”以及类似的术语旨在具有与本发明主体所属技术领域的普通技术人员熟知并可接受的用语一致的更宽的意思。本领域的普通技术人员在阅读本公开时应理解，这些术语旨在允许所描述和要求保护的一些特征的说明，而不将这些特征的范围限制到所提供的精确数值范围。因此，这些术语应被理解为一种指示，即所描述和所要求保护的主体的非实质性的或无关紧要的修改或变换应被认为落入所附权利要求书所要求的本发明的保护范围。

应注意，本文所使用的用于描述各实施例的术语“示例性”旨在指示这些实施例仅仅是可能实施例的可能示例、代表和/或说明(且这种术语不旨在隐含这样的实施例必然是非凡的或最好的示例)。

本文的元件位置的基准(例如“顶”、“底”、“上”、“下”等)仅仅用于描述附图中各元件的定向。应指出，其他实施例中，各元件的定向可以是不同的，且这些变型旨在包含于本发明中。

重要的是指出各示例性实施例的构造和布置仅仅是说明性的。虽然本公开中已经详细描述了一些实施例，阅读了本公开的本领域技术人员将容易理解，很多变型是可能的(例如大小、尺寸、结构、形状以及各元件的比例、参数值、安装布置、材料使用、颜色、定向等)而不实质上脱离本文描述主体的创新教导和优点。例如，示出为一体形成的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可以是相反的或以其他方式变化，且分散元件或位置的特性或数量可以改变或变化。替代实施例中，任何过程或方法步骤的顺序或序列可以改变或重新排序。可以在各示例性实施例的设计、运行条件和布置下，进行其它替换、修改、变化和省略，而不脱离本发明的范围。

Claims (29)

1.一种燃料过滤系统，所述燃料过滤系统配置成将过滤后的燃料供应至内燃机，所述燃料过滤系统包括：

过滤器外壳，所述过滤器外壳包含入口、出口、过滤介质和定位在所述过滤器外壳底部处的排水存储器；以及

自动排水组件，所述自动排水组件可移除地连接至所述过滤器外壳，并包括：

排水组件外壳，

水入口，所述水入口延伸入过滤器外壳，

阀，所述阀连接至所述排水组件外壳，

燃料中水传感器，所述燃料中水传感器连接至所述阀，以及

控制器，所述控制器配置成至少部分地基于所述燃料中水传感器的燃料中水反馈信号打开和关闭所述阀，而没有来自内燃机操作者的直接指令。

2.根据权利要求1所述的燃料过滤系统，其特征在于：所述自动排水组件经由螺纹连接可移除地连接至所述过滤器外壳。

3.根据权利要求1所述的燃料过滤系统，其特征在于：所述自动排水组件进一步包括线束，所述线束配置成提供所述控制器与所述内燃机的发动机控制单元之间的数据通信。

4.根据权利要求3所述的燃料过滤系统，其特征在于：所述线束构造成将来自内燃机电池的电力供应至所述控制器。

5.根据权利要求3所述的燃料过滤系统，其特征在于：所述线束将内燃机的发动机钥匙开关的电压供应至所述控制器。

6.根据权利要求1所述的燃料过滤系统，其特征在于：所述阀包括电磁阀。

7.根据权利要求1所述的燃料过滤系统，其特征在于：所述阀集成有所述燃料中水传感器。

8.根据权利要求1所述的燃料过滤系统，其特征在于：所述自动排水组件进一步包括位置传感器，所述位置传感器配置成将位置传感器反馈信号提供给所述控制器，指示所述阀的位置。

9.根据权利要求8所述的燃料过滤系统，其特征在于：所述阀集成有所述位置传感器。

10.根据权利要求8所述的燃料过滤系统，其特征在于：所述控制器配置成如果位置反馈信号指示在排水周期之后阀没有正确地关闭，则通过将快速电流流动提供给所述阀来点击所述阀，所述快速电流流动快速地打开和关闭所述阀。

11.根据权利要求1所述的燃料过滤系统，其特征在于：进一步包括抽吸泵，所述抽吸泵连接至所述出口并配置成在所述入口与所述出口之间形成压差，由此将燃料从油箱泵入所述入口。

12.根据权利要求1所述的燃料过滤系统，其特征在于：进一步包括止回阀，所述止回阀连接至入口并防止燃料回流入所述油箱。

13.一种用于内燃机的燃料过滤系统的自动排水系统，所述自动排水系统包括：

排水组件外壳，

水入口，所述水入口配置成延伸入所述燃料过滤系统的过滤器外壳，

阀，所述阀连接至所述排水组件外壳，

燃料中水传感器，所述燃料中水传感器连接至所述阀，以及

控制器，所述控制器配置成至少部分地基于所述燃料中水传感器的燃料中水反馈信号打开和关闭所述阀，而没有来自内燃机操作者的直接指令。

14.根据权利要求13所述的自动排水系统，其特征在于：所述排水组件外壳配置成经由螺纹连接可移除地连接至所述过滤器外壳。

15.根据权利要求13所述的自动排水系统，其特征在于：还包括线束，所述线束配置成提供所述控制器与所述内燃机的发动机控制单元之间的数据通信。

16.根据权利要求15所述的自动排水系统，其特征在于：所述线束构造成将来自内燃机电池的电力供应至所述控制器。

17.根据权利要求15所述的自动排水系统，其特征在于：所述线束将内燃机的发动机钥匙开关的电压供应至所述控制器。

18.根据权利要求13所述的自动排水系统，其特征在于：所述阀集成有所述燃料中水传感器。

19.根据权利要求13所述的自动排水系统，其特征在于：还包括位置传感器，所述位置传感器配置成将位置传感器反馈信号提供给所述控制器，指示所述阀的位置。

20.根据权利要求19所述的自动排水系统，其特征在于：所述阀集成有所述位置传感器。

21.根据权利要求19所述的自动排水系统，其特征在于：所述控制器配置成如果位置反馈信号指示在排水周期之后阀没有正确地关闭，则通过将快速电流流动提供给所述阀来点击所述阀，所述快速电流流动快速地打开和关闭所述阀。

22.根据权利要求13所述的自动排水系统，其特征在于：所述阀包括电磁阀。

23.一种经由自动排水组件将通过内燃机的燃料过滤系统从燃料分离的水自动排出的方法，所述方法包括：

通过所述自动排水组件的控制器监控所述自动排水组件的燃料中水传感器；

通过所述控制器确定在所述燃料过滤系统的过滤组件外壳内存在高水位；

通过所述控制器打开所述自动排水组件的阀而没有来自内燃机操作者的直接指令，其中当所述阀打开时，水被允许通过排水组件外壳的排水口排出所述过滤组件；以及

通过所述控制器关闭所述阀。

24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于：进一步包括通过控制器将错误代码发送给内燃机的发动机控制单元，其中所述错误代码触发操作者指示器。

25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于：所述操作者指示器是仪表灯。

26.根据权利要求23所述的方法，其特征在于：进一步包括在打开所述阀之前，通过控制器确定内燃机已关闭。

27.根据权利要求23所述的方法，其特征在于：进一步包括基于来自位置传感器的反馈信号，通过控制器确定所述阀没有被正确地关闭。

28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于：进一步包括通过对阀提供快速电流流动来通过控制器点击所述阀，所述快速电流流动快速地打开和关闭所述阀。

29.根据权利要求23所述的方法，其特征在于：所述阀包括电磁阀。