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GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verunreinigungserfassung
und insbesondere auf einen Kraftstoffverunreinigungs-Lichtsensor.
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HINTERGRUND
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Die
Aussagen in diesem Abschnitt bieten lediglich Hintergrundinformationen
in Bezug auf die vorliegende Offenbarung und können den Stand der Technik
bilden.
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Dieselmotor-Kraftstoffsysteme
sind empfindlich für
das Vorhandensein von Wasser und anderen Verunreinigungen im Dieselkraftstoff.
Da Wasser nicht die für
die genau eingepassten Komponenten des Dieselmotor-Kraftstoffsystems
erforderliche Schmierfähigkeit
liefert, kann das Vorhandensein von Wasser im Dieselkraftstoff an
den Komponenten Verschleiß verursachen.
Außerdem
enthält
Wasser häufig
biologische und chemische Korrosionsmittel, die eine Verschlechterung
der Dieselkraftstoffsystemkomponenten verursachen können. Somit
verwenden viele Dieselkraftstoffsysteme Kraftstoff-Wasser-Abscheider,
um Wasser und andere Verunreinigungen aus dem Dieselkraftstoff zu
entfernen.
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Kraftstoff-Wasser-Abscheider
sind üblicherweise
mit einer Kraftstoffleitung zwischen der Quelle des Dieselkraftstoffs
und dem Motor gekoppelt. Üblicherweise
enthalten Kraftstoff-Wasser-Abscheider einen Behälter, der das Wasser und andere
Verunreinigungen sammelt, nachdem sie von dem Dieselkraftstoff abgesondert
worden sind. Obgleich diese Kraftstoff-Wasser-Abscheider für ihren beabsichtigten Zweck
gut arbeiten, muss der Behälter
abgefragt werden, um zu bestimmen, ob das Volumen des eingefangenen
Wassers derart ist, dass es abgelassen und gewartet werden muss.
Eine im Gebiet bekannte Form der Abfrage ist die periodische visuelle
Untersuchung durch den optisch durchsichtigen Behälter des
Kraftstoff-Wasser-Abscheiders.
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In
den letzten Jahren sind zu den Kraftstoff-Wasser-Abscheidern Sensoren
auf elektrischer Grundlage hinzugefügt worden, die Elektroden verwenden,
um ein Warnsignal auszulösen,
das angibt, dass der Behälter
abgelassen werden muss. An diese Elektroden wird ein elektrisches
Potential angelegt, das von dem elektrisch nichtleitenden Dieselkraftstoff
nicht geleitet wird. Wenn dagegen elektrisch leitendes Wasser vorhanden
ist, wird das elektrische Potential durch das Wasser geleitet, wodurch
angegeben wird, dass der Behälter
abgelassen werden muss. Obgleich diese elektrischen Sensoren in
der Vergangenheit gut gearbeitet haben, sind die Elektroden der
elektrischen Sensoren möglicherweise
gewissen korrodierenden Elementen in den Diesel- und Kraftstoffverunreinigungen
ausgesetzt. Somit gibt es im Gebiet Raum für ein verbessertes nichtleitendes Wassererfassungssystem.
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ZUSAMMENFASSUNG
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In
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Kraftstoffverunreinigungs-Lichtsensor
geschaffen.
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In
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält der Lichtsensor
einen Fluidbehälter,
der einen Einlass und einen Auslass aufweist, eine Lichtquelle zum
Projizieren eines Lichtstrahls durch den Fluidbehäl ter, einen
Lichtstrahldetektor zum Empfangen des durch den Fluidbehälter projizierten
Lichtstrahls und eine Steuereinheit zum Aktivieren der Lichtquelle
und zum Empfangen einer Ausgabe des Lichtstrahldetektors. Eine Unterbrechung
des Lichtstrahls hindert den Lichtstrahldetektor daran, den Lichtstrahl
zu empfangen.
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In
einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die
Unterbrechung eine Folge einer Änderung
eines Brechungsindex eines Fluids zwischen der Lichtquelle und dem
Empfänger.
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In
einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die
Unterbrechung eine Folge einer Änderung
des Brechungsindex wegen der Einleitung eines zweiten Fluids in
den Behälter
zwischen die Lichtquelle und den Empfänger.
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In
einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist
das zweite Fluid einen Brechungsindex auf, der von dem Brechungsindex des
ersten Fluids verschieden ist.
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In
einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung definieren
das erste Fluid und das zweite Fluid zwischen dem ersten Fluid und
dem zweiten Fluid eine Grenzfläche.
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In
einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der
Lichtstrahl gebrochen, wenn die Grenzfläche über dem Empfänger und
unter der Lichtquelle angeordnet ist.
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In
einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die
Unterbrechung eine Folge von Tröpfchen
eines zweiten Fluids, die sich über
den Weg des Lichtstrahls hinweg bewegen.
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In
einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die
Lichtquelle in der Nähe
einer Oberseite des Behälters
positioniert und ist der Detektor in der Nähe einer Unterseite des Behälters positioniert.
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In
einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung pulst
die Lichtquelle den Lichtstrahl.
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In
einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sendet
die Lichtquelle den Lichtstrahl ununterbrochen aus.
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In
einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die
Lichtquelle ein Laser.
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In
einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die
Lichtquelle eine Leuchtdiode.
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In
einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung
zum Detektieren einer Änderung
des Inhalts eines Kraftstoff-Wasser-Abscheiders geschaffen.
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In
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält die Vorrichtung
einen Fluidbehälter zum
Aufnehmen eines Fluids, einen Strahler/Detektor, der mit dem Behälter gekoppelt
ist, um einen Lichtstrahl durch das Fluid auszusenden und den Lichtstrahl
zu detektieren, eine Steuereinheit in elektronischer Verbindung
mit dem Strahler/Detektor. Die Steuereinheit ist dazu betreibbar,
den Strahler/Detektor zum Aussenden des Lichtstrahls zu aktivieren, und
ist dazu betreibbar zu bestimmen, ob der Lichtstrahl detektiert
worden ist. Mit dem Behälter
ist ein Reflektor gekoppelt. Der Reflektor ist in der Weise in Ausrichtung
auf den Strah ler/Detektor, dass der von dem Strahler ausgesendete
Lichtstrahl von dem Reflektor zu dem Strahler/Detektor reflektiert
wird. Eine Unterbrechung des Lichtstrahls zwischen dem Strahler/Detektor
und dem Reflektor verhindert, dass der Strahler/Detektor den Lichtstrahl
detektiert.
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In
einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die
Unterbrechung eine Folge einer Änderung
des Brechungsindex wegen der Einleitung eines zweiten Fluids in
den Behälter
zwischen den Strahler/Detektor und den Reflektor.
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In
einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist
das zweite Fluid einen Brechungsindex auf, der von dem Brechungsindex des
ersten Fluids verschieden ist.
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In
einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung definieren
das erste Fluid und das zweite Fluid zwischen sich eine Grenzfläche.
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In
einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung bricht
die Grenzfläche
das Licht, wenn die Grenzfläche über dem
Reflektor und unter dem Strahler/Detektor angeordnet ist.
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In
einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die
Unterbrechung eine Folge einer Änderung
des Brechungsindex in dem Fluid.
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In
einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die
Unterbrechung eine Folge von Tröpfchen
eines zweiten Fluids, die sich über
den Weg des Lichtstrahls hinweg bewegen.
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In
einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung pulst
der Strahler/Detektor den Lichtstrahl.
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In
einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sendet
der Strahler/Detektor den Lichtstrahl ununterbrochen aus.
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In
einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst
der Strahler/Detektor einen Laser.
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In
einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst
der Strahler/Detektor eine Leuchtdiode.
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Weitere
Bereiche der Anwendbarkeit gehen aus der im Folgenden gegebenen
Beschreibung hervor. Selbstverständlich
sollen die Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur zu Veranschaulichungszwecken
dienen und den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
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ZEICHNUNGEN
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Die
hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur zur Veranschaulichung
und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise
einschränken.
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1A ist
eine schematische Ansicht eines Kraftstoff-Wasser-Abscheiders mit einer
ersten Ausführungsform
eines Wassererfassungssystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden
Erfindung;
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1B ist
eine schematische Ansicht eines Kraftstoff-Wasser-Abscheiders mit einer
ersten Ausführungsform
des Wassererfassungssystems der vorliegenden Erfindung, bei dem
in dem Kraftstoff-Wasser-Abscheider Wasser vorhanden ist;
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2A ist
eine schematische Ansicht eines Kraftstoff-Wasser-Abscheiders mit einer
zweiten Ausführungsform
des Wassererfassungssystems gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung; und
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2B ist
eine schematische Ansicht eines Kraftstoff-Wasser-Abscheiders mit einer
zweiten Ausführungsform
des Wassererfassungssystems der vorliegenden Erfindung, bei dem
in dem Kraftstoff-Wasser-Abscheider Wasser vorhanden ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die
folgende Beschreibung ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft
und soll die vorliegende Offenbarung, die vorliegende Anwendung
oder die vorliegenden Verwendungen nicht einschränken.
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1A veranschaulicht
ein Abfühlsystem 10 gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung. Das Abfühlsystem 10 ist in
Betrieb mit einem beispielhaften Kraftstoff-Wasser-Abscheider 12 veranschaulicht.
Allerdings sollte gewürdigt
werden, dass das Abfühlsystem 10 mit
irgendeiner Struktur mit einem Behälter zur Aufnahme einer Substanz
wie etwa mit einem Kraftstofftank oder mit einem Lagerbehälter genutzt
werden kann. Üblicherweise
befindet sich der Kraftstoff-Wasser-Abscheider 12 zwischen
einer Kraftstoffzufuhr (nicht gezeigt) und einem Motor (nicht gezeigt)
eines Kraftfahrzeugs (nicht gezeigt). Wie im Folgenden ausführlicher
beschrieben wird, ist der Kraftstoff-Wasser-Abscheider 12 zum
Absondern von Wasser und anderen Verunreinigungen von Kraftstoff
betreibbar. Allgemein enthält
der Kraftstoff-Wasser-Abscheider 12 ein mit Öffnungen
versehenes Gehäuse 14 und
einen becherförmigen
Behälter 16.
Das Gehäuse 14 enthält eine
Einlassöffnung 18 zur
Aufnahme von Kraftstoff von einer Kraftstoffzufuhr (nicht gezeigt)
und eine Auslassöffnung 20 zum
Entladen des Kraftstoffs, wenn Wasser und Verunreinigungen entfernt
worden sind. Ferner enthält das
Gehäuse 14 eine
Kraftstoffentladeöffnung 22 und
eine Kraftstoffrückgabeöffnung 24,
die sich an einer unteren Oberfläche 26 des
Gehäuses 14 befindet.
Der Behälter 16 ist
in der Weise dichtend an der unteren Oberfläche 26 befestigt,
dass sich die Kraftstoffentladeöffnung 22 und
die Kraftstoffrückgabeöffnung 24 in
einem durch den Behälter 16 und
durch das Gehäuse 14 definierten
Hohlraum 28 befinden.
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Während des
Betriebs des Kraftstoff-Wasser-Abscheiders 12 tritt Kraftstoff
von der Kraftstoffzufuhr (nicht gezeigt) über die Einlassöffnung 18 in das
Gehäuse 14 ein.
Der Kraftstoff läuft
durch den Strömungsdurchlass
(nicht gezeigt) in dem Gehäuse 14 und
wird über
die Kraftstoffentladeöffnung 22,
wie durch den nach unten gerichteten Pfeil angegeben ist, in den
Behälter 16 entladen.
Wasser und Verunreinigungen, die schwerer als der Kraftstoff sind,
setzen sich in einer Ruhezone 30 ab, die sich an der Unterseite
des Behälters 16 befindet.
Daraufhin kehrt der Kraftstoff, wie durch den nach oben gerichteten Pfeil
angegeben ist, über
die Kraftstoffrückgabeöffnung 24 in
das Gehäuse 14 zurück. Daraufhin
kann der Kraftstoff in dem Gehäuse 14 weiter
gefiltert werden, bevor er über
die Auslassöffnung 20 aus
dem Kraftstoff-Wasser-Abscheider 12 entladen wird. Um Wasser
oder Verunreinigungen aus der Ruhezone 30 zu entfernen,
enthält
der Kraftstoff-Wasser-Abscheider 12 ein Ablassventil 32,
das sich an der Unterseite des Behälters 16 befindet.
Das Ablassventil 32 stellt eine Verbindung zwischen dem
Behälter
und der umgebenden Umgebung her. Öffnen des Ablassventils 32 ermöglicht,
dass der Inhalt des Behälters 16 daraus
entladen wird.
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Das
Abfühlsystem 10 enthält eine
Steuereinheit 34 in elektronischer Verbindung mit einem
Strahler 36 oder einer Lichtquelle und einem Empfänger 38.
In einer alternativen Ausführungsform
steht die Steuereinheit 34 in elektronischer Verbindung
mit dem Ablassventil 32, um das Ablassventil 32 automatisch
zu öffnen
oder zu schließen.
Die Steuereinheit 34 ist eine elektronische Vorrichtung
mit einem vorprogrammierten digitalen Computer oder Prozessor, einer
Steuerlogik, einem zum Speichern von Daten verwendeten Speicher
und wenigstens einem E/A-Abschnitt. Die Steuerlogik enthält mehrere
Logikroutinen zum Überwachen,
Manipulieren und Erzeugen von Daten. Die Steuereinheit 34 kann
Teil der Steuerung für
ein Kraftfahrzeug oder ein getrenntes Modul sein.
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Wie
im Folgenden ausführlicher
beschrieben wird, ist der Strahler 36 an dem Behälter 16 befestigt. Der
Strahler 36 ist zum Aussenden eines Lichtstrahls von ihm
betreibbar. Der Lichtstrahl ist in 1A durch
den Pfeil "A" angegeben und kann
kohärentes Licht
oder irgendeine andere Form von Licht sein. Der Strahler 36 kann
irgendeine Art Lichtquelle wie etwa z. B. ein Laser oder eine Leuchtdiode
sein. Der Strahler 36 kann den Lichtstrahl ununterbrochen
aussenden oder kann den Lichtstrahl in vorgegebenen oder zufälligen Intervallen
für ausgewählte Zeitdauern
pulsen. Der Empfänger 38 ist
ebenfalls an dem Behälter 16 befestigt
und befindet sich allgemein dem Strahler 36 gegenüber. Der
Empfänger 38 ist zum
Detektieren des von dem Strahler 36 ausgesendeten Lichtstrahls
betreibbar. In der bevorzugten Ausführungsform sind der Strahler 36 und
der Empfänger 38 durch
eine Schicht oder Beschichtung aus nicht korrodierenden Materialien
wie etwa z. B. Glas geschützt.
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In
dem besonderen gegebenen Beispiel sind der Strahler 36 und
der Empfänger 38 mit
einer inneren Oberfläche 40 des
Behälters 16 gekoppelt.
Alternativ können
der Strahler 36 und der Empfänger 38 mit einer äußeren Oberfläche 42 des
Behälters 16 gekoppelt
sein, solange der Strahler 36 den Lichtstrahl durch den
Behälter 16 aussenden
kann. Dies kann dadurch ausgeführt
werden, dass ein durchsichtiger Behälter 16 genutzt wird,
der aus einem Material mit einem bekannten Brechungsindex hergestellt
ist, oder dadurch, dass durch den Behälter 16 durch ihn
verlaufende Öffnungen
für den
Strahler 36 und für
den Empfänger 38 vorgesehen
sind.
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Der
Strahler 36 und der Empfänger 38 sind in dem
Behälter 16 in
der Weise positioniert, dass der Lichtstrahl von dem Strahler 36 zu
dem Empfänger 38 gerichtet
ist. Solange irgendeine Substanz wie etwa Kraftstoff oder Luft,
die sich in dem Hohlraum 28 befindet, einen konstanten
Brechungsindex hat, wird der von dem Strahler 36 ausgesendete
Lichtstrahl von dem Empfänger 38 detektiert.
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Die
Steuereinheit 34 kommuniziert mit dem Strahler 36,
um den Lichtstrahl zu aktivieren, und kommuniziert mit dem Empfänger 38,
um zu bestimmen, ob der Lichtstrahl von dem Empfänger 38 detektiert
worden ist. Falls der Lichtstrahl ohne Unterbrechung von dem Strahler 36 zu
dem Empfänger 38 gerichtet
ist, kommuniziert der Empfänger 38 mit
der Steuereinheit 34, dass der Empfänger 38 den kohärenten Lichtstrahl
detektiert. Diese Detektierung des Lichtstrahls gibt an, dass es
keine Unterbrechung des Lichtstrahls gibt, was angibt, dass es keine Änderung
des Brechungsindex des Kraftstoffs in dem Hohlraum 28 des
Kraftstoff-Wasser-Abscheiders 12 gibt,
und was angibt, dass der Behälter 16 nicht
von Wasser oder Verunreinigungen entleert zu werden braucht.
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In
einer alternativen Ausführungsform
enthält
das Abfühlsystem 10 mehrere
Empfänger 39,
die sich an dem Behälter 16 dem
Strahler 36 gegenüber liegend
befinden. Alternativ können
die Empfänger 38 und 39 einen einzelnen
Streifensensor bilden, der entlang des Behälters 16 verläuft. Die
mehreren Empfänger 39 stehen
in elektronischer Verbindung mit der Steuereinheit 34.
Die mehreren zusätzlichen Empfänger 39 sind
wie der Empfänger 38 betreibbar, um
der Steuereinheit 34 zu übermitteln, dass die mehreren
Empfänger 39 den
Lichtstrahl gerade detektieren. Wie im Folgenden ausführlicher
beschrieben wird, detektieren die mehreren Empfänger 39 den Lichtstrahl
nur, wenn der Lichtstrahl in dem Behälter 16 umgeleitet
worden ist.
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Nunmehr übergehend
zu 1B setzt sich dann, wenn Wasser in dem Kraftstoff
enthalten ist, während
er in den Kraftstoff-Wasser-Abscheider 12 eintritt, dieses
Wasser in der Ruhezone 30 des Behälters 16 ab, wo sich
das Wasser, wie durch das Bezugszeichen 44 angegeben ist,
ansammelt. Teilweise definiert das Wasser 44 eine Grenzfläche 46 zwischen
dem Wasser 44 und irgendeiner anderen Substanz wie etwa
Kraftstoff oder Luft in dem Hohlraum 28. Obgleich in dem
besonderen gegebenen Beispiel Wasser 44 veranschaulicht
ist, sollte gewürdigt
werden, dass sich verschiedene andere Verunreinigungen von dem Kraftstoff
absondern und in der gleichen Weise wie das Wasser 44 verhalten
können.
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Während die
Menge des gesammelten Wassers 44 zunimmt, steigt die Grenzfläche 46 des
Wassers 44 zur unteren Oberfläche 26 des Gehäuses 12. Schließlich steigt
die Grenzfläche 46 des
Wassers 44, wie in 1B veranschaulicht
ist, über
den Empfänger 38 in
dem Behälter 16.
Wenn die Grenzfläche 46 des
Wassers 44 über
den Empfänger 38 gestiegen
ist, ist das Wasser 44 in einer direkten Linie mit dem
von dem Strahler 36 ausgesendeten Lichtstrahl. Während der
Lichtstrahl durch die Grenzfläche 46 des
Wassers 44 läuft,
wird der Lichtstrahl so gebrochen, dass der Lichtstrahl nicht mehr
zu dem Empfänger 38 gerichtet
ist. Diese Brechung des Lichtstrahls tritt auf, da das Wasser 44 einen
Brechungsindex aufweist, der von dem Brechungsindex des Kraftstoff
oder der Luft, der/die sich in dem Hohlraum 28 befindet,
verschieden ist. Zum Beispiel hat der Kraftstoff in dem Hohlraum 28 einen
Brechungsindex von näherungsweise
1,44, während
das Wasser 44 einen Brechungsindex von näherungsweise
1,33 hat. Die Position des Empfängers 38 in
Bezug auf den Behälter 16 bestimmt,
wie viel Wasser 44 sich ansammeln kann, bevor der Lichtstrahl
gebrochen wird. In dem in 1A und 1B veranschaulichten
Beispiel befindet sich der Empfänger 38 in
der Nähe
des Bogens des Behälters 16,
sodass eine kleine Menge Wasser 44 in dem Behälter 16 den
kohärenten
Lichtstrahl bricht. Alternativ kann der Empfänger 38 an dem Behälter 16 näher zu der
unteren Oberfläche 26 des
Gehäuses 14 positioniert
sein, um zuzulassen, dass sich mehr Wasser 44 ansammelt,
bevor das Wasser 44 den Lichtstrahl bricht. In diesem Sinn
lässt die
Kenntnis des Orts des Empfängers 38 in
Bezug auf den Behälter 16 zu,
dass das Abfühlsystem 10 weiß, wie viel
Wasser sich in dem Behälter 16 gesammelt
hat.
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Wenn
es eine Änderung
der Lichtdurchlässigkeit
der Substanz in dem Hohlraum 28 gibt, kann der Lichtstrahl
außerdem
gedämpft
werden. Zum Beispiel ändert
sich die Lichtdurchlässigkeit
des Kraftstoffs, wenn der Kraftstoff wegen kalten Wetters eine Gelierung
oder Trübung
erleidet, wobei der Lichtstrahl so gedämpft wird, dass er durch den
Empfänger 38 nicht
detektiert wird. Eine zusätzliche
Brechung kann auftreten, wenn Wassertröpfchen von der Oberseite des
Behälters 16 in
die Ruhezone 30 fallen, die den kohärenten Lichtstrahl momentan
unterbrechen. Eine solche momentane Unterbrechung der Detektion
durch den Empfänger 38 kann
verwendet werden, um eine Frühwarnung
vor einer Ansammlung von Wasser 44 in dem Behälter 16 anzugeben.
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Wie
oben angemerkt wird, kommuniziert die Steuereinheit 34 mit
dem Strahler 36, um den Lichtstrahl zu aktivieren, und
kommuniziert sie mit dem Empfänger 38,
um zu bestimmen, ob der Lichtstrahl durch den Empfänger 38 detektiert
worden ist. Falls das Vorhandensein des Wassers 44 in dem
Behälter 16 den
Lichtstrahl bricht, übermittelt
der Empfänger 38 an
die Steuereinheit 34, dass der Empfänger 38 den Lichtstrahl
nicht detektiert. Diese Nicht-Detektion des Lichtstrahls gibt ein
Problem in dem Kraftstoff-Wasser-Abscheider 12 an. Dieses
Problem kann sein, dass das Wasser 44 in dem Behälter 16 durch Öffnen des
Ablassventils 32 abgelassen werden sollte oder dass der
Kraftstoff wegen kalten Wassers geliert oder sich trübt. Wenn
ein Problem detektiert worden ist, kann die Steuereinheit 34 verschiedene
Initiativen ergreifen, um einen Betreiber des Kraftfahrzeugs vor
dem Problem zu warnen, oder Maßnahmen
zur Lösung
des Problems ergreifen. Zum Beispiel kann die Steuereinheit 34 ein
Wasserwarnsignal (entweder digital oder analog) aktivieren, ein
elektronisches Signal an die Kraftfahrzeugsteuerung senden, um ein
Motorwarnsignal zu aktivieren, das Ablassventil 32 unter
Verwendung eines elektronisch gesteuerten Stellglieds automatisch öffnen oder
automatisch ein Heizelement zum Erwärmen des Kraftstoffs aktivieren.
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In
der Ausführungsform,
in der das Abfühlsystem 10 die
mehreren Empfänger 39 enthält, kann die
Brechung oder die Dämpfung
des Lichtstrahls den Lichtstrahl zu einem der mehreren Empfänger 39 leiten.
Daraufhin detektieren die mehreren Empfänger 39 den Lichtstrahl
und übermitteln
die Detektion an die Steuereinheit 34. Die Steuerlogik
in der Steuereinheit 34 kann die Detektion des Lichtstrahls
von einem spezifischen der mehreren Empfänger 39 verwenden,
um verschiedene Bedingungen in dem Behälter 16 zu bestimmen.
Zum Beispiel kann die Steuereinheit 34 eine Nachschlagetabelle
bekannter Brechungsindizes für
bekannte Substanzen, die häufig Zuschlagstoffe
von Dieselkraftstoff sind, wie etwa Kerosin oder Biodieselkraftstoff,
enthalten. Während
einer der mehreren Empfänger 39 den
Lichtstrahl detektiert, kann die Steuereinheit 34 anhand
des sen, welcher Empfänger 39 das
Licht detektiert hat, den Brechungsindex der Substanz in dem Behälter 16 berechnen
und den berechneten Brechungsindex dazu verwenden, nachzuschlagen,
welche Substanz einen passenden Brechungsindex aufweist. Auf diese
Weise kann das Abfühlsystem 10 nicht
nur bestimmen, dass es eine Unterbrechung des Lichtstrahls gegeben
hat, sondern auch bestimmen, welche Art von Substanz sich in dem
Behälter 16 befindet.
Dies kann enthalten, welche Art Kraftstoff genutzt wird (wie etwa
welcher Prozentsatz Biodieselkraftstoff, Kerosin usw.) oder welche
Art Verunreinigungen (wie etwa Wasser, Meerwasser usw.) in dem Behälter 16 sind. Die
Verwendung der mehreren Sensoren 39 kann außerdem verwendet
werden, um auf der Grundlage des Grads des berechneten Brechungsindex
den Wasserspiegel oder den Verunreinigungsspiegel in dem Behälter 16 zu
bestimmen. Die Steuereinheit 34 ist so betreibbar, dass
sie die Änderung
des Brechungsindex des Kraftstoffs in dem Behälter 16 über eine
Zeitdauer verfolgt. Daraufhin kann die Steuereinheit 34 die
bestimmte Zusammensetzung des Kraftstoffs an eine Motorsteuerungseinheit
(nicht gezeigt) übermitteln,
die die Informationen daraufhin zum Einstellen der Verbrennungsparameter
verwenden kann.
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Anhand
von 2 ist ein zweites Abfühlsystem 100 mit
dem beispielhaften Kraftstoff-Wasser-Abscheider 12 veranschaulicht.
Das zweite Abfühlsystem 100 enthält eine
Steuereinheit 102 in elektronischer Verbindung mit einem
integrierten Lichtstrahler/-detektor 104. Gegenüber dem
integrierten Lichtstrahler/-detektor 104 ist ein Reflektor 106 positioniert.
Die Steuereinheit 102 ist eine elektronische Vorrichtung
mit einem vorprogrammierten Digitalcomputer oder -prozessor, mit
einer Steuerlogik, mit einem zum Speichern von Daten verwendeten
Speicher und mit wenigstens einem E/A-Abschnitt. Die Steuerlogik
enthält
mehrere Logikroutinen zum Überwachen,
Manipulieren und Erzeugen von Daten. Die Steuerein heit 102 kann
Teil der Steuerung für
ein Kraftfahrzeug oder ein getrenntes Modul sein.
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Der
integrierte Lichtstrahler/-detektor 104 ist wie im Folgenden
ausführlicher
beschrieben mit dem Behälter 16 gekoppelt.
Der integrierte Lichtstrahler/-detektor 104 ist zum Ausstrahlen
eines Lichtstrahls davon betreibbar und ist zum Detektieren eines
zurückkehrenden
Lichtstrahls betreibbar. Der Lichtstrahl ist in 2A durch
den Pfeil "A" angegeben. Der integrierte
Lichtstrahler/-detektor 104 kann irgendeine Art Lichtquelle
und Lichtdetektor sein, die im Gebiet bekannt ist. Der integrierte
Lichtstrahler/-detektor 104 kann den Lichtstrahl ununterbrochen
aussenden oder der integrierte Lichtstrahler/-detektor 104 kann
den Lichtstrahl in vorgegebenen oder zufälligen Intervallen pulsen.
Außerdem
ist der Reflektor 106 mit dem Behälter 16 gekoppelt
und befindet sich allgemein dem Strahler 36 gegenüber. Der
Reflektor 106 weist eine Oberfläche 108 auf, die so
betreibbar ist, dass sie den Lichtstrahl zu dem integrierten Lichtstrahler/-detektor 104 reflektiert.
In der bevorzugten Ausführungsform
sind der integrierte Lichtstrahler/-detektor 104 und der
Reflektor 106 durch eine Beschichtung oder Schicht aus
einem nicht korrodierenden Material wie etwa z. B. Glas geschützt.
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In
dem besonderen gegebenen Beispiel sind der integrierte Lichtstrahler/-detektor 104 und
der Reflektor 106 mit einer inneren Oberfläche 40 des
Behälters 16 gekoppelt.
Alternativ können
der integrierte Lichtstrahler/-detektor 104 und der Reflektor 106 mit
einer äußeren Oberfläche 42 des
Behälters 16 gekoppelt
sein, solange der integrierte Lichtstrahler/-detektor 104 den
Lichtstrahl durch den Behälter 16 aussenden
kann. Dies kann dadurch ausgeführt werden,
dass ein lichtdurchlässiger
Behälter 16 genutzt
wird, der aus einem Material mit einem bekannten Brechungsindex
hergestellt ist, oder dadurch, dass durch den Behälter 16 durch
ihn verlaufende Öffnungen
für den
integrierten Lichtstrahler/-detektor 104 und für den Reflektor 106 vorgesehen
sind.
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Der
integrierte Lichtstrahler/-detektor 104 und der Reflektor 106 sind
in dem Behälter 16 so
positioniert, dass der Lichtstrahl von dem integrierten Lichtstrahler/-detektor 104 zu
dem Reflektor 106 gerichtet ist, der den Lichtstrahl wiederum
zu dem integrierten Lichtstrahler/-detektor 104 reflektiert.
Solange irgendeine Substanz wie etwa Kraftstoff oder Luft, die sich
in dem Hohlraum 28 befindet, einen konstanten Brechungsindex
aufweist, wird der von dem integrierten Lichtstrahler/-detektor 104 ausgesendete Lichtstrahl
durch den Reflektor 106 reflektiert und wiederum durch
den integrierten Lichtstrahler/-detektor 104 detektiert.
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Die
Steuereinheit 102 kommuniziert mit dem integrierten Lichtstrahler/-detektor 104,
um den Lichtstrahl zu aktivieren und um zu bestimmen, ob der Lichtstrahl
wiederum durch den integrierten Lichtstrahler/-detektor 104 detektiert
worden ist. Falls der Lichtstrahl durch den integrierten Lichtstrahler/-detektor 104 ausgesendet
und detektiert worden ist, kommuniziert der integrierte Lichtstrahler/-detektor 104 mit
der Steuereinheit 102, dass der integrierte Lichtstrahler/-detektor 104 den
Lichtstrahl detektiert. Diese Detektion des Lichtstrahls gibt an,
dass es keine Unterbrechung des Lichtstrahls gibt, gibt an, dass es
keine Änderung
des Brechungsindex des Kraftstoffs in dem Hohlraum 28 des
Kraftstoff-Wasser-Abscheiders 12 gibt, und gibt an, dass
der Behälter 16 nicht
von Wasser oder Verunreinigungen entleert zu werden braucht.
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Nunmehr übergehend
zu 2B hat das Wasser 44, das sich in dem
Behälter 16 auf
einem Pegel über
dem Reflektor 106 befindet, eine ähnliche Wirkung, wie sie in 1A beschrieben
wurde. Genauer steigt die Grenzfläche 46 des Wassers 44 zur unteren
Oberfläche 26 des
Gehäuses 12, während die
Menge des Wassers 44, das gesammelt wird, zunimmt. Schließlich steigt
die Grenzfläche 46 des Wassers 44 über den
Reflektor 106 in dem Behälter 16. Wenn die
Grenzfläche 46 des
Wassers 44 über den
Reflektor 106 gestiegen ist, ist das Wasser 44 in direkter
Linie mit dem von dem integrierten Lichtstrahler/-detektor 104 ausgesendeten
Lichtstrahl. Während
der Lichtstrahl durch die Grenzfläche 46 des Wassers 44 läuft, wird
der Lichtstrahl in der Weise gebrochen, dass der Lichtstrahl nicht
mehr zu dem Empfänger 38 gerichtet
ist. Diese Brechung des Lichtstrahls tritt auf, da das Wasser 44 einen
Brechungsindex aufweist, der von dem Brechungsindex des Kraftstoffs
oder der Luft, der/die sich in dem Hohlraum 28 befindet,
verschieden ist. Die Position des Reflektors 106 in Bezug
auf den Behälter 16 bestimmt,
wie viel Wasser 44 sich sammeln kann, bevor der Lichtstrahl
gebrochen wird.
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Falls
es eine Änderung
der Lichtdurchlässigkeit
der Substanz in dem Hohlraum 28 gibt, kann der Lichtstrahl
außerdem
gedämpft
werden. Falls der Kraftstoff z. B. wegen kalten Wetters eine Gelierung oder
Trübung
erleidet, ändert
sich die Lichtdurchlässigkeit
des Kraftstoffs und wird der Lichtstrahl in der Weise gedämpft, dass
er durch den integrierten Lichtstrahler/-detektor 104 nicht
detektiert wird.
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Wie
oben angemerkt wurde, kommuniziert die Steuereinheit 102 mit
dem integrierten Lichtstrahler/-detektor 104, um den Lichtstrahl
zu aktivieren und um zu bestimmen, ob der Lichtstrahl detektiert worden
ist. Falls das Vorhandensein des Wassers 44 in dem Behälter 16 den
Lichtstrahl bricht, kommuniziert der integrierte Lichtstrahler/-detektor 104 mit
der Steuereinheit 102, dass der integrierte Lichtstrahler/-detektor 104 den
Lichtstrahl nicht detektiert. Diese Nicht-Detektion des Lichtstrahls
gibt ein Problem in dem Kraftstoff-Wasser-Abscheider 12 an.
Dieses Problem kann sein, dass das Wasser 44 in dem Behälter 16 durch Öffnen des
Ablassven tils 32 abgelassen werden sollte oder dass der
Kraftstoff wegen kalten Wetters geliert oder sich trübt. Wenn
ein Problem detektiert worden ist, kann die Steuereinheit 102 verschiedene
Initiativen ergreifen, um einen Betreiber des Kraftfahrzeugs vor
dem Problem zu warnen, oder Maßnahmen
zur Lösung
des Problems ergreifen. Zum Beispiel kann die Steuereinheit 102 ein
Wasserwarnsignal (entweder digital oder analog) aktivieren, ein
elektronisches Signal an die Kraftfahrzeugsteuerung senden, um ein
Motorwarnsignal zu aktivieren, das Ablassventil 32 unter
Verwendung eines elektronisch steuerbaren Stellglieds automatisch öffnen oder
ein Heizelement zum Erwärmen
des Kraftstoffs automatisch aktivieren.
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Die
Beschreibung der Erfindung ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft,
wobei Änderungen, die
vom Wesen der Erfindung nicht abweichen, im Umfang der Erfindung
liegen sollen. Solche Änderungen
werden nicht als Abweichung vom Erfindungsgedanken und Umfang der
Erfindung betrachtet.