-
GEBIET
-
Die vorliegende Offenbarung betrifft Fluidsensoren und insbesondere elektromechanische Fluidsensorsysteme und Verfahren zum Steuern elektromechanischer Fluidsensorsysteme.
-
HINTERGRUND
-
Die hier bereitgestellte Hintergrundbeschreibung dient dem Zweck einer allgemeinen Darstellung des Kontexts der Offenbarung. Die Arbeit der gegenwärtig genannten Erfinder, sofern sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben ist, sowie Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt des Einreichens nicht anderweitig als Stand der Technik ausgewiesen sind, werden weder explizit noch implizit als Stand der Technik gegen die vorliegende Offenbarung anerkannt.
-
Dieselmotoren verbrennen Dieselkraftstoff in Brennräumen, um Drehmoment zu erzeugen, das zum Antreiben eines Fahrzeugs verwendet werden kann. Wenn Wasser in den Dieselkraftstoff eindringt, kann die Schmierfähigkeit des Dieselkraftstoffs verringert werden, was zu einem erhöhten Verschleiß bei Komponenten der Maschine führt. Zum Beispiel kann ein Kraftstoffzufuhrsystem, welches den Dieselkraftstoff an die Brennräume liefert, Komponenten mit enger Passung umfassen, die sich auf die Schmierungseigenschaften des Dieselkraftstoffs verlassen. Nur als Beispiel kann Wasser, das mit Kraftstoff vermischt ist, der mit hoher Geschwindigkeit strömt, hochgradig polierte Ventilsitze und feine Düsenöffnungen abschleifen.
-
Außerdem kann Wasser biologische und chemische Verunreinigungen enthalten, die eine Korrosion von Maschinenkomponenten verursachen können. Das Eindringen von Wasser kann auch negative Auswirkungen bei Maschinen aufweisen, die andere Kraftstofftypen, wie etwa Benzin, verwenden. Verschiedene Maschinen können daher einen Wasserseparator umfassen, der versucht, Wasser aus der Kraftstoffzufuhr zu entfernen.
-
Mit Bezug nun auf 1 ist ein beispielhaftes Maschinensystem gezeigt, das einen Wasserseparator umfasst. Ein Kraftstofftank 102 liefert Kraftstoff an einen Kraftstoff/Wasser-Separator 104. Der Kraftstoff/Wasser-Separator 104 scheidet Wasser aus dem Kraftstoff ab und leitet den Kraftstoff an eine Maschine 106. Der Kraftstoff/Wasser-Separator 104 enthält einen Behälter 108, in dem sich das abgeschiedene Wasser ansammelt.
-
Der Behälter 108 kann ein Ventil 110 umfassen, das geöffnet werden kann, um Wasser aus dem Behälter 108 abzulassen. Der Behälter 108 kann durchsichtig sein, um eine visuelle Inspektion des Wasserniveaus im Behälter 108 zu ermöglichen. Auf herkömmliche Weise wird eine periodische Inspektion des Behälters 108 benötigt, um ein niedriges Wasserniveau im Behälter 108 sicherzustellen. Sobald der Behälter 108 mit Wasser gefüllt ist, kann die Arbeitsweise des Kraftstoff/Wasser-Separators 104 beeinträchtigt sein.
-
Einige Systeme können Elektroden im Behälter 108 umfassen. An die Elektroden wird ein Spannungspotential angelegt und da Wasser leitfähiger als Kraftstoff ist, wird das Vorhandensein von Wasser durch einen höheren Stromfluss zwischen den Elektroden angezeigt. Im Lauf der Zeit können die Elektroden jedoch beim Vorhandensein von Wasser und anderen Verunreinigungen korrodieren, was ihre elektrische Leitfähigkeit nachteilig beeinflusst.
-
Die
EP 0 080 755 A1 offenbart einen Sensor für Wasser in Kraftstoff und ein Verfahren, bei denen ein Kondensator mit variabler Kapazität in einem Fahrzeugkraftstofftank angeordnet wird. Wenn der Kraftstoff im Kraftstofftank Wasser enthält, steigt die Kapazität des Kondensators an. Die erhöhte Kapazität wird über die Größe eines Stroms ermittelt, der periodisch durch den Kondensator fließen gelassen wird.
-
In der
EP 1 262 744 A1 ist ein Sensormodul zur Ermittlung eines Flüssigkeitspegels in einem Kraftstofffilter offenbart, um einen Pegel von aus dem Kraftstoff abgeschiedenem Wasser in einem Abscheideraum zu ermitteln. Das Modul kann als Wasserablassschraube verwendet werden und weist zwei Messelektroden an seiner Oberseite auf, mit denen das Vorhandensein von Wasser detektiert werden kann.
-
Die
GB 2 378 251 A offenbart Vorrichtungen und Verfahren zum Messen eines Fluidkontaminierungsniveaus, bei denen zwei ähnliche Test-Durchflussbegrenzer nacheinander angeordnet sind, so dass der erste durch Verschmutzungen im Fluid sukzessive verstopft wird, während der zweite nicht verstopft wird. Anhand von Druckmessungen an den Durchflussbegrenzern kann das Ausmaß der Kontaminierung des Fluids bestimmt werden.
-
In der
GB 2 451 939 A ist ein Verfahren zum Detektieren von Wasser in Kraftstoff unter Verwendung eines Sensors für Wasser im Kraftstoff offenbart. Um zu vermeiden, dass bei transienten Bedingungen Warnungen erzeugt werden, wird eine Anzahl von Messwerten herangezogen und ausgewertet.
-
Die
US 4 637 351 A offenbart ein Verfahren zum Entfernen von Wasser aus Dieselkraftstoffsystemen, bei dem aus einem Wasserseparator das darin gesammelte Wasser automatisch in ein Abgassystem abgelassen wird, wenn der Wasserpegel einen vorbestimmten Pegel erreicht. Der Wasserpegel wird von einem Sensor detektiert.
-
In der
US 6 207 045 B1 ist ein integriertes Steuerungsmodul für Wasser in Kraftstoff zum Ablassen von Wasser aus einem Wasserseparator offenbart, das einen Sensor für Wasser in Kraftstoff mit einem beabstandeten Sondenpaar umfasst. Der im Separator angeordnete Sensor detektiert das Vorhandensein von Wasser anhand eines Widerstands zwischen den beiden Sonden und das Steuerungsmodul öffnet selektiv ein Ablaufventil.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
Ein Sensorsystem umfasst einen Sensor und ein Steuerungsmodul. Der Sensor umfasst ein elektrisch betätigtes bewegliches Element. Der Sensor steht in Fluidverbindung mit einem Vorratsbehälter eines Separators, der ein erstes Fluid aus einem Kraftstoff abscheidet. Das Steuerungsmodul bewirkt, dass ein Strom selektiv an den Sensor geliefert wird, um das Element zu betätigen. Das Steuerungsmodul misst den Strom und ermittelt einen Parameter des Stroms. Das Steuerungsmodul identifiziert auf der Grundlage des Parameters das Vorhandensein oder das Fehlen des ersten Fluids im Vorratsbehälter.
-
Ein Verfahren umfasst, dass bewirkt wird, dass selektiv Strom an einen Sensor geliefert wird, um ein bewegliches Element des Sensors zu betätigen. Der Sensor steht in Fluidverbindung mit einem Vorratsbehälter eines Separators, der ein erstes Fluid aus einem Kraftstoff abscheidet. Das Verfahren umfasst auch, dass der an den Sensor gelieferte Strom gemessen wird, ein Parameter des Stroms ermittelt wird und auf der Grundlage des Parameters das Vorhandensein oder das Fehlen des ersten Fluids im Vorratsbehälter identifiziert wird.
-
Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der hier nachstehend bereitgestellten genauen Beschreibung. Es versteht sich, dass die genaue Beschreibung und spezielle Beispiele nur zu Veranschaulichungszwecken gedacht sind und den Umfang der Offenbarung nicht einschränken sollen.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Die vorliegende Offenbarung wird anhand der genauen Beschreibung und der beiliegenden Zeichnungen besser verstanden werden, in denen:
-
1 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Maschinensystems ist, das einen Wasserseparator nach dem Stand der Technik umfasst;
-
2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Maschinensystems ist, das einen Wasserseparator gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung umfasst;
-
3 eine Teilquerschnittsansicht eines Behälters und einer beispielhaften Implementierung eines Sensors gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
-
4 eine graphische Darstellung von drei beispielhaften Verläufen eines Solenoidstroms gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
-
5 ein Funktionsblockdiagramm eines Sensorsystems ist, das eine beispielhafte Implementierung eines Sensorsteuerungsmoduls gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung umfasst;
-
6 ein Flussdiagramm ist, das beispielhafte Schritte darstellt, die beim Analysieren eines Stromsignals gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ausgeführt werden; und
-
7A–7C Funktionsblockdiagramme von zusätzlichen Sensorsystemen gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung sind.
-
GENAUE BESCHREIBUNG
-
Die folgende Beschreibung ist rein beispielhafter Natur und ist keinesfalls dazu gedacht, die Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungsmöglichkeiten einzuschränken. Der Klarheit halber werden in den Zeichnungen gleiche Bezugszeichen verwendet, um ähnliche Elemente zu bezeichnen. Bei der Verwendung hierin soll der Ausdruck mindestens eine von A, B oder C so aufgefasst werden, dass er ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht exklusiven Oder bedeutet. Es versteht sich, dass Schritte in einem Verfahren in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
-
Bei der Verwendung hierin bezeichnet der Ausdruck Modul eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert, oder Gruppe) und einen Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
-
Mit Bezug nun auf 2 ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Maschinensystems dargestellt. Der Kraftstofftank 102 liefert Kraftstoff, wie etwa Benzin- oder Dieselkraftstoff, an einen Kraftstoff/Wasser-Separator 120. Der Kraftstoff/Wasser-Separator 120 scheidet Kraftstoff von Wasser ab, liefert Kraftstoff an die Maschine 106 und lenkt Wasser in einen Behälter 122. Der Behälter 122 kann ein Ventil 124 umfassen, das ermöglicht, dass Wasser aus dem Behälter 122 entleert wird.
-
Nur als Beispiel ist eine Wasserlinie 126 gezeigt, die anzeigt, dass Wasser unter der Wasserlinie 126 vorhanden ist, während Kraftstoff über der Wasserlinie 126 vorhanden ist (unter der Annahme, dass Wasser dichter als der Kraftstoff ist). Ein Sensor 128 kann in dem Behälter 122 installiert sein, um das Vorhandensein von Wasser zu detektieren. Ein Maschinensteuerungsmodul 130 steuert einen Betrieb der Maschine 106. Zum Bespiel kann das Maschinensteuerungsmodul 130 (nicht gezeigte) Stellglieder in der Maschine 106 steuern, um ein Drehmoment so zu erzeugen, wie es von einem Fahrer angefordert wird.
-
Das Maschinensteuerungsmodul 130 kann ein Sensorsteuerungsmodul 140 umfassen, das den Sensor 128 steuert und Signale von diesem empfängt. Zu verschiedenen Zeitpunkten befiehlt ein Diagnosemodul 142 dem Sensorsteuerungsmodul 140, einen Lesewert vom Sensor 128 zu erfassen. Nur als Beispiel kann das Diagnosemodul 142 diesen Befehl nach einem periodischen Plan ausgeben. Nur als Beispiel kann der Plan auf der Grundlage von erfassten Fahrgewohnheiten, wie etwa einer mittleren Maschinenlaufzeit, geändert werden.
-
Das Sensorsteuerungsmodul 140 kann Lesewerte vom Sensor 128 interpretieren, um zu ermitteln, ob im Behälter 122 Wasser vorhanden ist. Das Wasserniveau, das der Sensor 128 detektiert, ist dadurch bestimmt, wo der Sensor 128 im Behälter 122 platziert ist. Das Diagnosemodul 142 kann eine visuelle/akustische Anzeige 144 erzeugen, wenn Wasser detektiert wird. Nur als Beispiel kann die visuelle/akustische Anzeige 144 ein Maschinenprüflicht oder eine digitale Armaturenbrettanzeige umfassen.
-
Das Diagnosemodul 142 kann auch einen Diagnoseproblemcode setzen, der in einer Diagnoseschnittstelle 146 gespeichert werden kann. Die Diagnoseschnittstelle 146 kann von Diagnosewerkzeugen abgefragt werden, wie etwa bei einem Händler oder einer Reparaturwerkstatt. Die Diagnoseschnittstelle 146 kann die Zeitpunkte aufzeichnen, bei denen Wasser detektiert wird, und diese an die Diagnosewerkzeuge liefern.
-
Eine Benutzereingabe 148 kann das Diagnosemodul 142 anweisen, einen neuen Lesewert vom Sensor 128 zu befehlen. Die Benutzereingabe 148 kann nur als Beispiel einen Knopf umfassen. Ein Benutzer kann die Benutzereingabe 148 betätigen, nachdem Wasser aus dem Behälter 122 abgelassen wurde. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Ventil 124 von dem Diagnosemodul 142 gesteuert werden, etwa durch elektrische oder Unterdrucksignale. Die Steuerung des Ventils 124 kann auch über die Diagnoseschnittstelle 146 ausgeführt werden.
-
Mit Bezug nun auf 3 ist eine teilweise Querschnittsansicht des Behälters 122 und einer beispielhaften Implementierung des Sensors 128 dargestellt. Der Sensor 128 kann mit dem Behälter 122 über eine Dichtung 160 gekoppelt sein. Ein Kolben 162 läuft in einer Buchse 164, um Flüssigkeit durch eine Öffnung 166 in eine Kammer 168 zu saugen. Die Flüssigkeit kann durch einen Kanal 170 aus dem Behälter 122 in die Kammer 168 gesaugt werden.
-
Bei verschiedenen Implementierungen kann die Länge des Kanals 170 verringert sein und/oder der Kanal 170 kann vollständig weggelassen sein. Nur als Beispiel kann die Öffnung 166 an der Wand des Behälters 122 definiert sein. Der Kolben 162 ist mit einem Anker 172 verbunden. Der Anker 172 ist durch eine Schraubenrückstellfeder 174 in eine erste Position vorgespannt. Wenn an Wicklungen 176 ein Strom angelegt wird, betätigt das resultierende elektromagnetische Feld den Anker 172 gegen die Rückstellfeder 174 in eine zweite Position.
-
Wenn sich der Anker 172 aus der ersten Position in die zweite Position bewegt, drückt der Kolben 162 das Fluid aus der Kammer 168 durch die Öffnung 166. Bei Fluiden mit höherer Viskosität ist es schwieriger, das Fluid aus der Kammer 168 durch die Öffnung 166 zu drücken. Diese Änderung der Viskosität kann durch eine Änderung bei den elektrischen Eigenschaften des Sensors 128 nachgewiesen werden, wie mit Bezug auf 4 genauer beschrieben wird.
-
Mit Bezug nun auf 4 sind drei beispielhafte Verläufe 202, 204 und 206 des Stroms eines Solenoids gezeigt. Der Verlauf 202 entspricht einer niedrigen Viskosität, der Verlauf 204 entspricht einer höheren Viskosität und der Verlauf 206 entspricht einer unbegrenzten Viskosität. Eine unbegrenzte oder extrem hohe Viskosität weist die gleiche Auswirkung auf wie wenn der Anker des Solenoids mechanisch festsitzen würde. Die Verläufe 202 und 204 enthalten jeweils eine Kerbe beim Strom. Im Gegensatz dazu fehlt die Kerbe beim Verlauf 206. Bei Verläufen, die dem Verlauf 206 ähneln, kann die Kerbzeit als unbegrenzt aufgefasst werden oder auf einen maximalen Zeitbetrag gesetzt werden.
-
Der Ort der Kerbe ist eine Anzeige der Viskosität des Fluids, mit welchem das Solenoid in Verbindung steht. Da der Kolben des Solenoids Fluid vor dem Kolben verdrängt, wird ein hydraulischer Widerstand von dem zähflüssigen bzw. viskosen Fluid verursacht, das sich durch einen eingeschränkten Strömungsdurchgang (wie etwa eine Öffnung) hindurch bewegt. Dieser hydraulische Widerstand übt auf die Vorderseite des Kolbens einen Druck aus, der einer Ankerbewegung entgegenwirkt und die Stromreaktionseigenschaften des Solenoids verändert.
-
Bei einem Startpunkt 210 wird ein Betätigen des Solenoids befohlen. Dies kann durch ein Auslösesignal eingeleitet werden, das zu dem Startpunkt 210 eintrifft. Zu Veranschaulichungszwecken wird der Verlauf 202 analysiert. Nach dem Startpunkt 210 beginnt der Strom des Verlaufs 202 anzusteigen. Bei einem ersten Punkt 212 wechselt der Verlauf 202 vom Ansteigen zum Abnehmen. Daher ist der Punkt 212 ein lokales Maximum.
-
Der Verlauf 202 nimmt dann bis zu einem zweiten Punkt 214 ab, bei dem der Verlauf 202 vom Abnehmen zurück zum Ansteigen wechselt. Der zweite Punkt 214 ist daher ein lokales Minimum. Der Anker des Solenoids beginnt beim ersten Punkt 212 mit dem Bewegen und stoppt das Bewegen beim zweiten Punkt 214. Der gemessene Strom nimmt zwischen dem ersten und zweiten Punkt 212 und 214 ab, da der sich bewegende Anker eine gegenelektromotorische Kraft (EMK) erzeugt, die dem elektrischen Potential entgegenwirkt.
-
Der zwischen dem Startpunkt 210 und dem zweiten Punkt 214 vergangene Zeitbetrag wird als die Kerbzeit bezeichnet. Die Kerbzeit des Verlaufs 204 ist größer als die Kerbzeit des Verlaufs 202, was anzeigt, dass das Solenoid beim Verlauf 204 mit einem Fluid mit höherer Viskosität in Verbindung steht. Die Kerbzeit des Verlaufs 206 kann als ein vorbestimmter Maximalwert gemeldet werden. Zum Beispiel kann die Kerbzeit für den Verlauf 206 als 45 ms gemeldet werden.
-
Mit Bezug nun auf 5 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Sensorsystems dargestellt, das eine beispielhafte Implementierung des Sensorsteuerungsmoduls 140 umfasst. Der Sensor 128 umfast ein elektrisch betriebenes Element, das mit einem Fluid in Verbindung steht. Nur als Beispiel kann der Sensor 128 ein Solenoid 302 umfassen, das mit dem Fluid in Verbindung steht. Alternativ kann der Sensor 128 eine Scheibe umfassen, die von einem Elektromotor durch das Fluid bewegt wird. Bei verschiedenen Implementierungen kann eine sich drehende oder sich verschiebende Scheibe weniger kostspielig zu implementieren sein als ein Solenoid.
-
Das Solenoid 302 kann mit einer Leistungsversorgung 304 verbunden sein. Bei verschiedenen Implementierungen kann die Leistungsversorgung 304 eine Fahrzeugbatterie sein, die auch Leistung an das Sensorsteuerungsmodul 140 liefern kann. Ein Stromfluss von der Leistungsversorgung 304 durch das Solenoid 302 wird von einem Schalter 306 geregelt, etwa einem Transistor. Bei verschiedenen Implementierungen kann der Transistor einen n-Kanal-Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) mit einem Source-Anschluss (S), einem Drain-Anschluss (D) und einem Gate-Anschluss (G) umfassen.
-
Der durch den Schalter 306 fließende Strom kann durch einen Shunt- oder Messwiderstand 308 geleitet werden, bevor er ein Referenzpotential, wie etwa Masse, erreicht. Der Shunt-Widerstand 308 entwickelt ein Spannungspotential, das zum Stromfluss proportional ist. Ein Verstärker 310 verstärkt das Spannungspotential am Shunt-Widerstand 308. Alternativ können andere Stromerfassungseinrichtungen, wie etwa ein Hall-Effekt-Sensor, verwendet werden, um den Strom zu ermitteln, der durch das Solenoid 302 fließt. Ein Ausgang des Verstärkers 310 kann von einem Analog/Digital-Wandler (A/D-Wandler) 312 in einen digitalen Wert umgesetzt werden. Der digitale Wert ist eine Darstellung des Stroms, der durch das Solenoid 302 fließt.
-
Ein Kerbdetektionsmodul 314 kann das digitale Signal vom A/D-Wandler 312 bewerten, um den Zeitpunkt zu ermitteln, zu dem die Kerbe des Solenoidstroms bezüglich eines Auslösesignals auftritt. Das Auslösesignal kann erzeugt werden, wenn das Solenoid zur Betätigung angewiesen wird. Das Auslösesignal kann von einem Solenoidtreibermodul 318 erzeugt werden. Nur als Beispiel kann das Kerbdetektionsmodul 314 einen Zeitgeber in einem Zeitgebermodul 316 initialisieren, wenn das Auslösesignal empfangen wird. Die im Zeitgebermodul 316 zwischen dem eintreffenden Auslösesignal und der detektierten Stromkerbe vergangene Zeit ist die Kerbzeit.
-
Das Solenoidtreibermodul 318 kann das Auslösesignal an das Gate des Schalters 306 liefern, wodurch ein Stromfluss durch das Solenoid 302 ermöglicht wird. Ein Kerbanalysemodul 320 kann ein Aktivierungssignal, etwa von dem Diagnosemodul 142 von 2 empfangen. Auf der Grundlage dieses Aktivierungssignals kann das Kerbanalysemodul 320 das Solenoidtreibermodul 318 anweisen, das Auslösesignal zu erzeugen. Das Kerbanalysemodul 320 kann das Solenoidtreibermodul 318 anweisen, das Solenoid 302 mehrmals zu betätigen, um das Fluid zirkulieren zu lassen und sicherzustellen, dass ein repräsentativer Abtastwert analysiert wird. Bei verschiedenen Implementierungen kann die letzte Kerbzeit gewählt werden oder ein Mittelwert gewählter Kerbzeiten kann verwendet werden.
-
Ein Spannungsmessungsmodul 322 kann eine Spannung der Leistungsversorgung 304 messen. Der Kerbanalysemodul 320 kann die Kerbzeit auf der Grundlage der gemessenen Spannung nachstellen. Nur als Beispiel kann erwartet werden, dass eine höhere Spannung von der Leistungsversorgung 304 die Kerbzeit verringert. Der Kerbanalysemodul 320 kann daher die angezeigte Kerbzeit erhöhen, wenn die gemessene Spannung höher ist.
-
Darüber hinaus kann die Viskosität mit der Temperatur schwanken. Daher kann ein Temperaturmessungsmodul 324 implementiert sein. Nur als Beispiel kann die Fluidtemperatur modelliert werden, direkt gemessen werden und/oder von anderen Temperaturmesswerten abgeleitet werden, wie etwa einer Maschinenkühlmitteltemperatur. Das Temperaturmessmodul 324 kann Daten von einem (nicht gezeigten) Temperatursensor, wie etwa einem Thermoelement, empfangen, der mit dem Solenoid 302 verbunden ist. Bei verschiedenen Implementierungen kann der Temperatursensor im Sensor 128 implementiert sein.
-
Alternativ können Temperaturlesewerte von anderen Systemen verwendet werden. Nur als Beispiel kann das Temperaturmessungsmodul 324 eine Temperatur empfangen, die von einem Kraftstoffeinspritzsystem zur Kraftstoffeinspritzsteuerung verwendet wird. Bei verschiedenen Implementierungen kann die Temperatur auf der Grundlage eines Widerstands der Wicklungen im Solenoid 302 geschätzt werden. Das Kerbanalysemodul 320 kann die Kerbzeit auf der Grundlage der Temperatur normieren. Wenn nur als Beispiel die Viskosität abnimmt, wenn die Temperatur zunimmt, kann das Kerbanalysemodul 320 die angezeigte Kerbzeit erhöhen, wenn die gemessene Temperatur höher ist.
-
Das Kerbanalysemodul 320 kann die normierte Kerbzeit verwenden, um Ermittlungen über das Fluid vorzunehmen, das mit dem Sensor 128 in Verbindung steht. Nur als Beispiel kann ein vorbestimmter Wert in einem Speichermodul 326 gespeichert sein. Wenn die normierte Kerbzeit größer als der vorbestimmte Wert ist, was anzeigt, dass die Viskosität relativ hoch ist, kann das Kerbanalysemodul 320 melden, dass Kraftstoff statt Wasser vorhanden ist. Wenn umgekehrt die normierte Kerbzeit kleiner oder gleich dem vorbestimmten Wert ist, kann das Kerbanalysemodul 320 melden, dass am Sensor 128 Wasser vorhanden ist.
-
Bei verschiedenen Implementierungen kann das Speichermodul 326 mehrere Werte speichern, um zwischen Wasser, Luft und/oder mehreren Kraftstofftypen zu unterscheiden. Nur als Beispiel können verschiedene Typen von Dieselkraftstoff, die Biodiesel umfassen, verschiedene charakteristische Kerbzeiten aufweisen. Das Kerbanalysemodul 320 kann den Typ des detektierten Kraftstoffs sowie das Vorhandensein von Wasser melden. Die Werte im Speichermodul 326 können in einer Nachschlagetabelle gespeichert sein. Diese Werte können auf der Grundlage von Sensoreigenschaften, wie etwa Solenoidgeometrien, einer Öffnungsgröße und Fluideigenschaften empirisch ermittelt und/oder geschätzt sein.
-
Mit Bezug nun auf 6 stellt ein Flussdiagramm beispielhafte Schritte dar, die beim Analysieren des Signals vom A/D-Wandler 312 von 5 ausgeführt werden. Die Steuerung beginnt bei Schritt 402, bei dem die Steuerung ermittelt, ob das Auslösesignal aktiviert wurde. Wenn dem so ist, fährt die Steuerung mit Schritt 404 fort; andernfalls bleibt die Steuerung bei Schritt 402. Bei Schritt 404 wird ein Zeitgeber gestartet und die Steuerung fährt mit Schritt 406 fort.
-
Bei Schritt 406 beginnt die Steuerung mit dem Messen eines Stroms, der durch das Solenoid fließt. Die Steuerung fährt mit Schritt 408 fort, bei dem die Steuerung mit dem Berechnen eines gleitenden Mittelwerts des Stroms beginnt. Der gleitende Strommittelwert kann berechnet werden, um eine fälschliche Detektion eines lokalen Maximums oder eines lokalen Minimums zu verringern. Auf diese Weise werden kleine Störungen beim Stromsignal, etwa aufgrund von Rauschen, nicht fälschlich als eine Änderung bei der Richtung des Stroms detektiert werden.
-
Nur als Beispiel kann der gleitende Mittelwert ein gleitender Mittelwert mit zwei Punkten sein. Der gleitende Mittelwert kann als ein vorheriger gleitender Mittelwert oder als ein zentraler gleitender Mittelwert berechnet werden, welcher Daten verwendet, die aufgenommen werden, nachdem der Punkt berechnet wurde. Zudem kann der gleitende Mittelwert ein einfacher gleitender Mittelwert oder ein gewichteter gleitender Mittelwert sein und die Gewichtung kann linear oder exponentiell sein.
-
Die Steuerung fährt mit Schritt 410 fort, bei dem die Steuerung mit dem Berechnen einer Ableitung des gleitenden Mittelwerts beginnt. Nur als Beispiel kann die Steuerung die Ableitung als die Differenz zwischen dem aktuellen Wert des gleitenden Mittelwerts und dem vorherigen Wert des gleitenden Mittelwerts geteilt durch die Zeit zwischen den Werten des gleitenden Mittelwerts berechnen. Die Steuerung fährt mit Schritt 412 fort, bei dem die Steuerung ermittelt, ob die Ableitung unter Null gefallen ist. Wenn dem so ist, geht die Steuerung zu Schritt 414 weiter; andernfalls geht die Steuerung zu Schritt 416 weiter. Nur als Beispiel kann die Steuerung zu Schritt 414 nur dann weitergehen, wenn mehrere sequentielle Ableitungen unter Null bleiben.
-
Bei Schritt 416 ermittelt die Steuerung, ob der Zeitgeber größer als eine vorbestimmte maximale Zeit ist. Wenn dem so ist, geht die Steuerung zu Schritt 418 weiter; andernfalls kehrt die Steuerung zu Schritt 412 zurück. Bei Schritt 414 ermittelt die Steuerung, ob die Ableitung über Null zurückgekehrt ist, nachdem sie bei Schritt 412 unter Null gelegen war. Wenn dem so ist, geht die Steuerung zu Schritt 420 weiter; andernfalls geht die Steuerung zu Schritt 422 weiter.
-
Wie bei Schritt 412 kann die Steuerung bei Schritt 414 mehrere Ableitungen bewerten, um sicherzustellen, dass die Ableitung zuverlässig über Null angestiegen ist. Bei Schritt 422 ermittelt die Steuerung, ob der Zeitgeber die vorbestimmte maximale Zeit überschritten hat. Wenn dem so ist, geht die Steuerung zu Schritt 418 weiter; andernfalls kehrt die Steuerung zu Schritt 414 zurück. Bei Schritt 420 meldet die Steuerung den Zeitgeberwert als die Kerbzeit und die Steuerung endet. Bei Schritt 418 meldet die Steuerung die vorbestimmte maximale Zeit als die Kerbzeit und die Steuerung endet.
-
Mit Bezug nun auf 7A–7C können die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung in verschiedenen Fahrzeugsystemen implementiert sein. Nur als Beispiel kann immer dann, wenn die Viskosität verwendet werden kann, um zwischen verschiedenen Fluiden zu unterscheiden, ein Sensorsystem, wie es in der vorliegenden Anmeldung beschrieben ist, zum Messen der Viskosität implementiert werden. Die Viskosität kann anzeigen, welche Art eines gewünschten Fluids vorhanden ist. Zudem kann die Viskosität das Vorhandensein eines nicht gewünschten Fluids oder das Fehlen des gewünschten Fluids anzeigen. Ferner kann die Viskosität anzeigen, wenn Eigenschaften des gewünschten Fluids beeinträchtigt wurden.
-
Nur als Beispiel stellt 7A ein System dar, um Wasser in einem Kraftstofftank 502 zu detektieren. Ein Sensor 504 ist im Kraftstofftank 502 angeordnet und ein Sensorsteuerungsmodul 506 analysiert Lesewerte vom Sensor 504, um die Viskosität des Fluids im Kraftstofftank 502 zu ermitteln. Wenn eine Viskosität gemessen wird, die Wasser anzeigt, kann ein Diagnosemodul 508 einen Bediener oder einen Mechaniker alarmieren. Zudem kann eine Gegenmaßnahme ausgeführt werden, wie etwa ein Betreiben einer Maschine in einem Modus mit verringerter Leistung oder ein Begrenzen der Drehzahl der Maschine.
-
Nur als Beispiel stellt 7B ein System zum Detektieren von Wasser oder Glykol in einer Ölzufuhr, wie etwa einem Ölsumpf 522 dar. Ein Sensor 524 ist im Ölsumpf 522 angeordnet und ein Sensorsteuerungsmodul 526 analysiert Lesewerte vom Sensor 524, um die Viskosität des Fluids im Ölsumpf 522 zu ermitteln. Wenn eine Viskosität gemessen wird, die Wasser oder Glykol anzeigt, kann ein Diagnosemodul 528 einen Bediener oder einen Mechaniker alarmieren. Zudem kann eine Gegenmaßnahme ausgeführt werden, wie etwa ein Betreiben einer Maschine in einem Modus mit verringerter Leistung oder ein Begrenzen der Drehzahl der Maschine.
-
Nur als Beispiel stellt 7C ein System zum Detektieren von Öl in einer Kühlmittelsystemkomponente, wie etwa einem Radiator 542 dar. Ein Sensor 544 befindet sich im Radiator 542 und ein Sensorsteuerungsmodul 546 analysiert Lesewerte vom Sensor 544, um die Viskosität des Fluids im Radiator 542 zu ermitteln. Wenn eine Viskosität gemessen wird, die Öl anzeigt, kann ein Diagnosemodul 548 einen Bediener oder einen Mechaniker alarmieren. Zudem kann eine Gegenmaßnahme ausgeführt werden, wie etwa ein Betreiben einer Maschine in einem Modus mit verringerter Leistung oder ein Begrenzen der Drehzahl der Maschine.
-
Die breiten Lehren der Offenbarung können in einer Vielzahl von Formen implementiert werden. Obwohl diese Offenbarung spezielle Beispiele umfasst, soll daher der wahre Umfang der Offenbarung nicht darauf begrenzt sein, da sich dem Fachmann bei einem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der nachfolgenden Ansprüche weitere Modifikationen offenbaren werden.
