CN108005823A - 具有水传感器的燃料过滤器及其传感器 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于燃烧发动机的燃料过滤器。该燃料过滤器具有限定空腔的主体，该主体包括底座并且配置成用于将过滤器组件容纳在空腔内。碗状部限定在主体底座与过滤器组件之间，在该碗状部可以收集水。提供了一种用于检测水的传感器，其包括横穿碗状部的成对导电元件，该导电元件与该底座保持间隔开并且与该过滤器组件间隔开。

Description

具有水传感器的燃料过滤器及其传感器
技术领域
本发明通常涉及一种具有水传感器的燃料过滤器及其传感器。
发明背景
本发明总体上涉及一种燃料过滤器，优选用于车辆上。尽管考虑了预防措施，水仍能够进入车辆的燃料箱中并与所储存的燃料混合。例如，在雨季的时候可能需要将燃料加入燃料箱中。冷凝也会将水分加入燃料中，因为燃料箱随着温度波动会被加热和冷却。加入车辆燃料箱的燃料也可能含有一些水，尤其是正如工地中的常规作法从室外燃料箱中加入的燃料。
在车辆的后续操作期间，水和燃料经过搅动，从而燃料和水的混合物被供给到发动机的燃料系统。这导致了发动机的操作问题和运动部件的过度磨损，特别是在燃油系统中。此外，水箱及相关通道中的水会产生锈蚀，反过来又会进入燃料供应系统，并导致堵塞和/或更大的发动机磨损率。
由于该系统依赖于用于润滑运动部件的柴油，燃料中的水被吸入柴油发动机燃料系统是特别不希望的。如果水进入需要恒定润滑的运动部件，例如喷射器阀，则会很快引起过热和不必要的磨损。
一些燃料过滤器，特别是在柴油机中的燃料过滤器，在底部具有收集水的碗状部分(因为水比柴油的密度更大)。然后可以通过打开碗状部底部的阀并将其排出，从而将水排出。如果水达到警戒水平，许多燃料过滤器包含水传感器，从而向发动机控制单元发送信号或直接向驾驶员发送信号。
美国专利9,729,780公开了一种用于过滤燃料的过滤器系统，该过滤器系统具有燃料含水(WIF)传感器，其中两个细长的金属销延伸穿过WIF传感器的主体。当已经在过滤器系统中收集足够多的水的时候，这将允许所检测到的并改变为操作者的销之间的电传导。销还与设置在过滤器元件底端盖上的导电材料连接，使得WIF传感器也可以用于检测是否安装了合格的过滤器元件。
发明内容
随后当燃料过滤器倾斜的时候，例如当车辆沿着斜坡或崎岖地形行驶的时候，一些具有WIF传感器的燃料过滤器可能出现的一个困难。当燃料过滤器倾斜的时候，WIF传感器相对于过滤器中存在的水升高是可能的。因此，WIF传感器用于检测燃料过滤器所需的水量，其可以根据过滤器倾斜的角度和倾斜方向而变化。在一些情况下，如果燃料过滤器在某些方向上倾斜，那么在燃料过滤器中的水与在其中没有被WIF传感器检测到水的过滤器介质接触是可能的。具有远离燃料过滤器中心轴线的WIF传感器的燃料过滤器更容易发生这一情况。然后，水可以通过过滤器介质，从燃料过滤器流出并进入发动机，这是我们所不希望的。
在本发明的一个方面中，提供了一种用于燃烧发动机的燃料过滤器，其包括：
限定空腔的主体，该主体包括底座，该主体配置成用于将过滤器介质容纳在空腔内；
该空腔包括碗状部，该碗状部限定在主体底座与过滤器介质的端部之间；
传感器，该传感器包括横穿碗状部的成对导电元件，该导电元件与底座保持间隔开并且与过滤器介质的端部间隔开。
优选地，该导电元件在碗状部的内壁附近横穿碗状部。
优选地，该导电元件形成在碗状部的内壁上。
优选地，该导电元件与衬底形成为整体。
优选地，该衬底包括隔开导电元件的凸起部。
优选地，该衬底中形成有孔，每个导电元件延伸至该孔的至少一个边缘，该孔配置成用于在其中容纳成对传感器触头，其中每个传感器触头在容纳在该孔内时与对应导电元件形成连接。
优选地，该导电元件各自具有堞形(castellated)形式。
优选地，每个导电元件具有基本上圆形形状，由此该导电元件以圆形方式围绕该碗状部横穿。
优选地，该传感器进一步包括多个成对导电元件，每对导电元件横穿该碗状部。更优选地，该成对导电元件布置成基本上V形。
在本发明的另一方面中，提供了一种用于燃烧发动机燃料过滤器的传感器，该燃料过滤器具有限定空腔的主体，该主体包括底座，该主体配置成用于将过滤器介质容纳在空腔内，该空腔包括碗状部，该碗状部限定在主体底座与过滤器介质的端部之间，该传感器包括：
成对导电元件，其在使用中配置成用于横穿碗状部；
间隔装置，其配置成用于将导电元件保持与底座间隔开并且与过滤器介质的端部间隔开。
优选地，该导电元件与衬底形成为整体。
优选地，该衬底包括隔开导电元件的凸起部。
优选地，该衬底中形成有孔，每个导电元件延伸至该孔的至少一个边缘，该孔配置成用于在其中容纳成对传感器触头，其中每个传感器触头在容纳在该孔内时与对应导电元件形成连接。
优选地，该导电元件具有堞形形式。
优选地，每个导电元件具有基本上圆形形状，由此该导电元件在使用中以圆形方式围绕该碗状部横穿。
优选地，该传感器进一步包括多个成对导电元件。
更优选地，该成对导电元件布置成基本上V形。
优选地，该间隔装置配置成用于将导电元件基本上保持在底座与过滤器介质的端部之间的中间位置。
在本发明的又一方面中，提供了一种用于感测燃烧发动机燃料过滤器中水的存在的方法，该燃料过滤器具有限定空腔的主体，该主体包括底座，该主体配置成用于将过滤器介质容纳在空腔内，该空腔包括碗状部，该碗状部限定在主体底座与过滤器介质端部之间，该方法包括：
在碗状部中提供成对导电元件，使得该导电元件横穿碗状部；
将导电元件间隔在碗状部底座与过滤器介质装置端部之间；以及
检测该对导电元件之间的电阻变化。
通过以下的描述和附图，本发明的其它特征和方面将显而易见。
附图说明
图1为根据本发明的实施例的部分移除了主体的燃料过滤器的透视图；
图2为图1中所示的燃料过滤器的截面图；
图3为用于图1中所示的燃料过滤器的传感器的透视图；以及
图4为根据本发明的实施例的方法的流程图。
具体实施方式
参考图1，描绘了其中可实施本发明的实施例的示例性的燃料过滤器100。
燃料过滤器100包括主体102，该主体具有底座104、侧壁106和远离底座104的端部108。在该实施例中，主体具有大致上圆柱形配置，然而也可以使用其它形状。
主体102的底座104、侧壁106和端部108在主体102内限定了空腔109。
过滤器组件110容纳在空腔109内。过滤器组件110包括中空柱112、设置在中空柱112周围的过滤器介质114，以及过滤器端件116。中空柱112具有设置在其中以允许燃料通过中空柱112的多个孔118。在图中所示的示例性燃料过滤器100中，过滤器组件110附接在端部108上。过滤器组件110的端件116与底座104间隔开。
居中设置在端部108内的第一孔120与柱112'的内部流体连通。通常设置在端部108的外周附近的第二孔122与空腔109流体连通。在使用中，连接器(未示出)螺纹连接到侧壁的与端部108相邻的螺纹部段123上。连接器与端部108密封地啮合，以便使孔120、122彼此流体地隔开。来自连接器的燃料经由第二孔122进入燃料过滤器100，并且当其通过过滤器介质114时进行过滤。过滤后的燃料经由孔118进入中空柱112并且经由第一孔120离开燃料过滤器100。
支柱124延伸穿过底座104中的开口126并且进入空腔109。支柱124被过滤器端件116部分地容纳。支柱124支撑过滤器组件110。支柱124还用作燃料过滤器100的排水器，如下文将更详细地描述。
燃料过滤器100包括碗状部128，其限定在底座102与过滤器组件110(特别是过滤器端件116)之间。由于水的密度比燃料更大，空腔109中的燃料中存在的水将收集在碗状部128中。由于过滤器组件110与底座104间隔开，收集在碗状部128中的水不会与过滤器介质114接触，防止水通过该过滤器介质114并经由第一孔120离开燃料过滤器100。
实施例的支柱124如下用作过滤器100的排水器。支柱124具有螺纹端130，以允许支柱124旋入过滤器端件116中。第一密封件132设置在支柱124与过滤器端件116之间，且第二密封件134设置在支柱124与底座104之间。支柱124具有轴向延伸穿过其中的导管136。导管136在支柱124的远离螺纹端130的端部138处开口。导管136与支柱124中的开口140流体连通，该开口形成在螺纹端130与第一密封件132之间。
在正常使用中，支柱124的螺纹端130完全旋入第一端件116中。在这个位置中，第一密封件132与过滤器端件132啮合并且防止空腔109中的流体进入支柱124中的开口140。
当需要将流体从碗状部128中排出的时候，例如加入水已经收集在碗状部128中，支柱124从过滤器端件116中旋下直到第一密封件132不再啮合在过滤器端件116上。碗状部128中的流体，例如水，随后可以流入支柱124中的开口140，沿导管136，并从端部138流出。一旦完成排出，支柱124旋回过滤器端件116中，而第一密封件132再次啮合在过滤器端件116上。
燃料过滤器100还包括用于检测碗状部128中水的存在的传感器142。传感器142具有传感器主体144，螺纹连接的上部146。传感器主体144旋入底座104的另一开口。两个传感器触头148、150延伸穿过传感器主体144并突出在碗状部128内。传感器触头148、150由导电材料制成，并且连接在传感器电缆152上。传感器电缆152可以连接在发动机控制单元(ECU)或将信号提供给车辆操作者的指示器上，在其它实施例中，在传感器142和ECU或指示器之间可以等效地使用无线通讯。
如图3中详细所示，传感器142还包括成对导电元件154、156。在图3所示的实施例中，每个导电元件154、156为基本上的圆形，由此导电元件以圆形方式围绕碗状部128。如以所述，每个导电元件154、156分别与对应的传感器触头148、150电连接。如图所示，导电元件154、156具有堞形的形状。
传感器142通过使用水(高导电性)与燃料(低电导率)之间导电性的差异检测碗状部128中的水的存在。当足够多的水在碗状部128中其将接触导电元件154、156，水将增加导电元件154、156之间的电导率。
有利地，由于导电元件154、156横穿碗状部128，传感,142'检测水的能力不会受到燃料过滤器100是否倾斜的影响。例如，当装有过滤器的车辆上坡或下坡行驶或在崎岖地面上行驶的时候，可能会发生这种倾斜。与现有技术典型的过滤器含水传感器相比，本发明传感器对水的存在同样敏感而不需要考虑燃料过滤器倾斜的方向。这保证了水被检测并通过ECU作为信号传递给操作者或其它动作者。在现有技术典型的燃料过滤器中，水能够与过滤器介质接触而当过滤器在某些方向上倾斜的时候其存在将不被传感器指示。
在图中所示的传感器142中，导电元件154、156横穿碗状部128的内壁158附近并与之隔开的碗状部。导电元件154、156设置在衬底160上，该衬底由适合在燃料中浸渍的非导电材料制成。衬底160包括将导电元件154、156分开的凸起部162。衬底160和导电元件154、156可以以任何合适的形式进行，它的一个实施例是在印刷电路板上形成的轨道。在其它实施例中，导电元件154、156可嵌入于衬底160中，以与其一体成型。
附图所示实施例示出了相邻的导电元件154、156，以辅助检测水。导电元件154、156可以在附图所示的其它轴上间隔开，例如轴向隔开而不是竖直隔开。
衬底160具有形成在其中的孔161。导电元件154、156延伸至孔161的至少一个边缘。孔161成形以在其中容纳传感器触头148、150，从而在导电元件容纳在孔161中的时候传感器触头148、150形成与对应导电元件154、156的连接。应当理解，可以使用任何形成连接的合适方法，诸如推入配合式，以提供机械连接、焊接或导电环氧树脂。
传感器142设置有几条使得导电元件154、156与底座104及过滤器组件110隔开的支腿164。将导电元件154、156与底座104隔开，允许当水达到导电元件154、156的时候在传感器142检测之前在碗状部128中收集一些水。随着燃料中存在一些水进入燃料过滤器100，将导电元件154、156与底座104隔开允许车辆在足够水在碗状部128中累积并在触发传感器142之前运行一段时间。在接近底座104的附近提供导电元件154、156将导致当存在少量水的时候传感器142检测到碗状部128中的水，这导致频繁的传感器警告。
支腿164还将导电元件154、156与过滤器组件110隔开。如果导电元件154、156接近或形成在过滤器端件116上，传感器142将不会检测到在碗状部128中水的存在直至水几乎接触到过滤器端件116。具有这类设置的燃料过滤器可以具有基本上全满水但不被传感器142检测的碗状部，因为导电元件154、156接近过滤器端件116。如果这类燃料过滤器随后倾斜，诸如经车辆通过崎岖地形的倾斜，水可以与过滤器介质114接触并且穿过过滤器介质，这可能导致发动机的损坏。
如上所述，优选地，导电元件154、156的间隔在底座104和过滤器端件116之间高度的25-75％之间，其中0％是底座104，100％是过滤器端件116。更优选地，导电元件154、156通过支腿164间隔在底座104和过滤器端件116之间高度的40-60％之间。
应该理解，除上述实施例之外，其它设置也是可行的。例如，导电元件154、156可以形成在底座104和过滤器组件110之间间隔开的内壁158上。导电元件154、156已经展示有圆形的形状，以横穿碗状部128，然而其它形状是可以的，包括三角形、正方形、八角形、六角形等。在其它实施例中，多个成对导电元件154、156可以用于横穿碗状部，其中该成对导电元件154、156排列成基本上的V形。
本文公开的各种实施例将以说明性和解释性的意义来看待，并且应当决不被解释为对本发明的限制。应当理解，针对一个实施例展示或描述的个别特征可以与针对另一个实施例展示或描述的个别特征相组合。上述实施例并不以任何方式限制本发明的范围。因此，应当理解，虽然展示或描述了一些特征以在功能段的上下文中说明本发明的使用，但这类特征可以从本发明的范围中省略，而不背离所附权利要求中限定的本发明的精神。
工业实用性
本发明实施例具有在发动机的燃料过滤器中使用和实施的实用性。本发明的实施例特别适用于使用柴油操作的发动机的燃料过滤器。
本发明的燃料过滤器100提供传感器142，其用于感测燃料过滤器100的碗状部128中水的存在。导电元件154、156横穿碗状部128，以改进进传感器142在燃料过滤器100倾斜时感测碗状部128中水的存在的能力。
图4展示了根据本发明的用于感测燃料过滤器100中水的存在的方法200的流程图。方法200包括在步骤202处，在燃料过滤器100的碗状部128中提供成对导电元件154、156使得导电元件154、156横穿碗状部128。
在步骤204处，方法200包括将导电元件154、156间隔在底座104与过滤器组件110之间。如上所述，在本发明的实施例中，优选地，导电元件154、156的间隔在底座104与过滤器端件116之间的高度的25％至75％之间，其中0％是底座104，且100％是过滤器端件116。更优选地，导电元件154、156通过支腿164间隔在底座104与过滤器端件116之间的高度的40％至60％之间。
在步骤206处，方法200包括检测该对导电元件154、156之间的电阻变化。
诸如但不限于“第一”、“第二”、“第三”的所有数字术语或任何其它普通和/或数字术语也应仅用作标识符，以帮助读者理解本发明的各种实施例、变型、部件和/或修改，并且不旨在尤其对任何实施例、变型、部件和/或修改相对或优于另一个实施例、变型、部件和/或修改的顺序或优先权形成任何限制。
元件列表
100 燃料过滤器
102 主体
104 底座
106 侧壁
108 端部
109 空腔
110 过滤器组件
112 柱
114 过滤器介质
116 过滤器端件
118 孔
120 第一孔
122 第二孔
123 螺纹部段
124 支柱
126 开口
128 碗状部
130 螺纹端
132 第一密封件
134 第二密封件
136 导管
138 端部
140 开口
142 传感器
144 传感器主体
146 上部
148、150 传感器触头
152 传感器电缆
154、156 导电元件
158 内壁
160 衬底
161 孔
162 凸起部
164 支腿
200 方法
202 步骤
204 步骤
206 步骤

Claims (23)

1.一种用于燃烧发动机的燃料过滤器，其包括：
限定空腔的主体，所述主体包括底座，所述主体配置成用于将过滤器组件容纳在所述空腔内；
所述空腔包括碗状部，所述碗状部限定在所述主体的所述底座与所述过滤器组件的端部之间；
传感器，所述传感器包括横穿所述碗状部的成对导电元件，所述导电元件与所述底座保持间隔开并且与所述过滤器组件间隔开。
2.根据权利要求1所述的燃料过滤器，其中所述导电元件在所述碗状部内壁附近横穿所述碗状部。
3.根据权利要求1所述的燃料过滤器，其中所述导电元件形成在所述碗状部的内壁上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的燃料过滤器，其中所述导电元件与衬底形成为整体。
5.根据权利要求4所述的燃料过滤器，其中所述衬底包括隔开所述导电元件的凸起部。
6.根据权利要求4或5所述的燃料过滤器，其中所述衬底中形成有孔，每个导电元件延伸至所述孔的至少一个边缘，所述孔配置成用于在其中容纳成对传感器触头，其中每个传感器触头在容纳在所述孔内时与对应导电元件形成连接。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的燃料过滤器，其中所述导电元件各自具有堞形形式。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的燃料过滤器，其中每个导电元件具有基本上圆形形状，由此所述导电元件以圆形方式围绕所述碗状部横穿。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的燃料过滤器，进一步包括多个成对导电元件，每对导电元件横穿所述碗状部。
10.根据权利要求9所述的燃料过滤器，其中所述成对导电元件布置为基本上V形。
11.一种用于燃烧发动机燃料过滤器的传感器，所述燃料过滤器具有限定空腔的主体，所述主体包括底座，所述主体配置成用于将过滤器组件容纳在所述空腔内，所述空腔包括碗状部，所述碗状部限定在所述主体的所述底座与所述过滤器组件之间，所述传感器包括：
成对导电元件，其在使用中配置成用于横穿所述碗状部；
间隔装置，其配置成用于将所述导电元件与所述底座保持保持间隔开并且与所述过滤器组件间隔开。
12.根据权利要求11中任一项所述的传感器，其中所述导电元件与衬底形成为整体。
13.根据权利要求12所述的传感器，其中所述衬底包括隔开所述导电元件的凸起部。
14.根据权利要求12或13所述的传感器，其中所述衬底中形成有孔，每个导电元件延伸至所述孔的至少一个边缘，所述孔配置成用于在其中容纳成对传感器触头，其中每个传感器触头在容纳在所述孔内时与对应导电元件形成连接。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的传感器，其中所述导电元件各自具有堞形形式。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的传感器，其中每个导电元件具有基本上圆形形状，由此所述导电元件在使用中以圆形方式围绕所述碗状部横穿。
17.根据权利要求11至16中任一项所述的传感器，进一步包括多个成对导电元件。
18.根据权利要求17所述的传感器，其中所述成对导电元件布置为基本上V形。
19.根据权利要求11至18中任一项所述的传感器，其中所述间隔装置配置成用于将导电元件基本上保持在所述底座与过滤器介质的端部之间的中间位置。
20.一种用于感测燃烧发动机燃料过滤器中水的存在的方法，所述燃料过滤器具有限定空腔的主体，所述主体包括底座，所述主体配置成用于将过滤器组件容纳在所述空腔内，所述空腔包括碗状部，所述碗状部限定在所述主体的所述底座与所述过滤器组件之间，所述方法包括：
在所述碗状部中提供成对导电元件，使得所述导电元件横穿所述碗状部；
将所述导电元件间隔在所述碗状部的所述底座与所述过滤器组件之间；以及
检测所述成对导电元件之间的电阻变化。
21.一种基本上如本文参考附图所述的燃料过滤器。
22.一种基本上如本文参考附图所述的用于燃料过滤器的传感器。
23.一种基本上如本文参考附图所述的用于感测燃料过滤器中水的存在的方法。
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