-
Technisches Gebiet
-
Die Erfindung betrifft eine Ablasssteuerungsvorrichtung für ein Filtersystem zum Filtern eines ein erstes und zweites Medium umfassenden Medienstroms sowie ein Filtersystem mit einer Ablasssteuerungsvorrichtung, insbesondere in einem Kraftstoffversorgungssystem, insbesondere ein Dieselkraftstoffversorgungssystem eines Kraftfahrzeugs.
-
Stand der Technik
-
Es ist bekannt, in Kraftstofffiltersystemen Wasser aus Dieselkraftstoff abzutrennen und gegebenenfalls abzulassen. Aus der
DE 11 2010 003 359 T5 ist ein automatisches Auslasssystem in einem Filtersystem bekannt, mit einem Schwimmerventil, das innerhalb des Filtergehäuses in einer Schwimmerventilkammer angeordnet ist und dem in Strömungsverbindung ein Magnetventil nachgeordnet ist. Das Schwimmerventil weist eine Dichte geringer als ein erstes Medium und größer als ein zweites Medium auf. In einer Schwimmstellung ist es dem ersten Medium ermöglicht, eine Schwimmerventilöffnung zu passieren, wenn die Schwimmerventilkammer mit dem ersten Medium gefüllt ist. In einer abdichtenden Position, d. h. wenn die Schwimmerventilkammer nicht mit dem ersten Medium gefüllt ist, wird verhindert, dass das erste und zweite Medium die Schwimmerventilöffnung passieren. Das Magnetventil weist eine Magnetöffnung auf, die offen ist, wenn das Magnetventil eingeschaltet ist, und die geschlossen ist, wenn das Magnetventil abgeschaltet ist.
-
Darüber hinaus ist aus der
EP 1 205 225 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung einer verschmutzten Kühlschmierflüssigkeit bekannt. Ein Schmutzflüssigkeitstank hat einen oberen und einen unteren Niveausensor und es ist vorgesehen, eine Pumpe einzuschalten, wenn ein Niveau des verschmutzten Kühlschmiermittels ein Niveau des oberen Niveausensors überschreitet und bei Unterschreiten eines Niveaus des unteren Niveausensors auszuschalten. Die Messprinzipien der Sensoren sind dort nicht näher spezifiziert. Ein optisches Messprinzip wird dort nur in Bezug zu einem Verunreinigungssensor offenbart, der keinen Füllstand misst.
-
Aus der
DE 601 19 512 T2 ist eine Einrichtung zum automatischen Entleeren von akkumuliertem Wasser in einem Kraftstofffilter bekannt. Dort sind im Wassersammelraum zwei koaxial angeordnete Schwimmer vorgesehen, deren Höhe durch zwei in unterschiedlichen Höhen angeordnete optische Sensoren erfasst wird, die so ausgebildet sind, dass diese die Farbe der Schwimmer erfassen.
-
Ferner ist aus der
DE 100 55 946 A1 ein System zum Zuführen von aus dem Kraftstoff abgeschiedenem Wasser in den Verbrennungsprozess einer Brennkraftmaschine bekannt. Es ist ein Ventil vorgesehen, das den Wassersammelraum des Kraftstofffilters offenbar verschließt und das über einen Wassersensor angesteuert wird. Es ist vorgesehen, das Wasser in gasförmiger Form einer AGR-Einheit der Brennkraftmaschine zuzuführen. Um sicherzustellen, dass ausschließlich gasförmiges Wasser zugeführt wird, ist ein zweiter Sensor vorgesehen, der den Aggregatzustand des Wassers erfasst.
-
Weiter ist aus der WO 2015/ 081 222 A1 eine Kraftstofffilteranordnung bekannt, bei der die Kraftstoffpumpe in einem rückwärts laufenden Betriebsmodus versetzt wird, um das Filtergehäuse unter Druck zu setzen und so Wasser zu entleeren.
-
Unter https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Füllstandmessung&oldid=151271767 wird eine Vielzahl von möglichen Messverfahren zur Füllstandsmessung offenbart (Schwimmer, optisch, Leitfähigkeit, Differenzdruck ...) ohne dabei Bezug auf eine Ablasssteuerungsvorrichtung für ein Filtersystem zu nehmen.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ablasssteuerungsvorrichtung eines Filtersystems zum Filtern eines ein erstes und zweites Medium umfassenden Medienstroms zu verbessern.
-
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Filtersystem mit einer Ablasssteuerungsvorrichtung zu schaffen.
-
Die vorgenannten Aufgaben werden nach einem Aspekt der Erfindung bei einer Ablasssteuerungsvorrichtung sowie bei einem Filtersystem gelöst, indem eine Sensoranordnung mit wenigstens einer ersten Sensoreinheit vorgesehen ist, die mit wenigstens einem Absperrventil gekoppelt ist, um das zweite Medium bei Erreichen eines Ablasskriteriums automatisch abzulassen, wobei die erste Sensoreinheit einen optischen Sensor aufweist.
-
Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
-
Es wird eine Ablasssteuerungsvorrichtung für ein Filtersystem zum Filtern eines ein erstes und zweites Medium umfassenden Medienstroms vorgeschlagen. Das Filtersystem weist einen Sammelraum auf, der zum Sammeln des aus dem Medienstrom abgetrennten zweiten Mediums vorgesehen ist. Die Ablasssteuerungsvorrichtung umfasst eine Sensoranordnung mit wenigstens einer ersten Sensoreinheit, wobei die erste Sensoreinheit einen optischen Sensor aufweist. Die erste Sensoreinheit ist mit wenigstens einem Absperrventil gekoppelt, um das zweite Medium bei Erreichen des Ablasskriteriums automatisch aus einem Medienauslass des Sammelraums abzulassen.
-
Günstigerweise kann der optische Sensor eine Strahlungsintensität, insbesondere Lichtintensität, nachweisen, welche das im Sammelraum enthaltene Medium durchsetzt. Dies ist vorteilhaft, wenn die Transmissionseigenschaften für die Strahlung, etwa Lichtstrahlung, des ersten Mediums sich stark von dem des zweiten Mediums unterscheiden.
-
Vorteilhaft kann mit der Ablasssteuerungsvorrichtung ein sicherer und zuverlässiger Betrieb des Filtersystems auch bei langen Standzeiten erreicht werden. Es kann erreicht werden, dass praktisch das reine zweite Medium, insbesondere mindestens 90 % (Volumenprozent), und kein Gemisch aus erstem und zweitem Medium aus dem Sammelraum ausgetragen wird. Das erste Medium kann ein Kraftstoff sein, insbesondere Diesel; das zweite Medium kann Wasser sein.
-
Es kann ein einziges Absperrventil vorgesehen sein, das einen Medienauslass am Sammelraum freigibt oder absperrt, oder es können zwei oder mehr strömungsmäßig in Reihe geschaltete Absperrventile vorgesehen sein, welche gleich oder unterschiedlich aufgebaut sein können.
-
Nach einer günstigen Ausgestaltung kann die Sensoranordnung der Ablasssteuerungsvorrichtung wenigstens eine erste und zweite Sensoreinheit umfassen, wobei die erste und die zweite Sensoreinheit auf unterschiedlichen Wirkmechanismen beruhen.
-
Dadurch, dass wenigstens zwei Sensoreinheiten vorgesehen sind, welche die Anwesenheit des zweiten Mediums im Sammelraum detektieren, kann die Zuverlässigkeit der Ablasssteuerungsvorrichtung weiter erhöht werden. Dadurch, dass die wenigstens zwei Sensoreinheiten auf unterschiedlichen Wirkmechanismen beruhen, kann die Anwesenheit des zweiten Mediums im Sammelraum von jeder Sensoreinheit unabhängig von der anderen Sensoreinheit detektiert werden.
-
Das Ablasskriterium ist das Erreichen eines vorgegebenen Füllstands des zweiten Mediums im Sammelraum. Das Abfließen des zweiten Mediums aus dem Sammelraum kann durch den Druck des über dem zweiten Medium stehenden ersten Mediums erfolgen, oder durch die auf das zweite Medium wirkende Schwerkraft oder durch einen Druck, der in einem dem Sammelraum strömungsmäßig nachgeschalteten Volumen herrscht, der mit einer Pumpe oder einer entsprechenden Druckdifferenz zwischen dem Sammelraum und dem Volumen erzeugt wird.
-
Unterschiedliche Wirkmechanismen sind insbesondere unterschiedliche physikalische Messprinzipien sein, etwa die Erfassung eines elektrischen Widerstands eines im Sammelraum vorhandenen Mediums, die Erfassung eines Magnetfelds, die Erfassung einer Strahlung und dergleichen.
-
Nach einer günstigen Ausgestaltung können wenigstens zwei Absperrventile strömungsmäßig in Serie geschaltet sein. Damit kann erreicht werden, dass die beiden Absperrventile öffnen, wenn die Sensoreinheiten das zweite Medium nachweisen und ein Ablasskriterium erreicht ist.
-
Nach einer günstigen Ausgestaltung kann jeder Sensoreinheit ein separates Absperrventil zugeordnet sein. Damit kann jedes Absperrventil unabhängig vom anderen angesteuert werden. Es kann sichergestellt werden, dass praktisch nur das zweite Medium abgelassen wird.
-
Nach einer günstigen Ausgestaltung kann die eine der Sensoreinheiten zum direkten Ansteuern des einen der Absperrventile vorgesehen sein, und die andere der Sensoreinheiten dem anderen der Absperrventile zugeordnet sein. Das direkte Ansteuern erlaubt ein Schalten des Absperrventils mittels eines Sensorsignals. Die andere der Sensoreinheiten kann ihr Sensorsignal an eine mit dieser Sensoreinheit gekoppelten Steuereinrichtung, etwa eine Fahrzeugkontrolleinheit, abgeben, welche zum Ansteuern des anderen der Absperrventile vorgesehen ist und dann das dieser Sensoreinheit zugeordnete andere der Absperrventile entsprechend ansteuert.
-
Nach einer günstigen Ausgestaltung können die Sensoreinheiten mit einer Steuereinrichtung gekoppelt sein, welche zur Ansteuerung der Absperrventile vorgesehen ist. Die Sensoreinheiten können ihre Sensorsignale an die Steuereinheit, etwa eine Fahrzeugkontrolleinheit, abgeben. Die Steuereinheit kann die Sensorsignale der Sensoreinheiten logisch verknüpfen und so sicherstellen, dass die Absperrventile geöffnet werden, wenn alle Sensoreinheiten die Anwesenheit des zweiten Mediums im Sammelraum erkennen und zumindest ein Ablasskriterium erfüllt ist.
-
Nach einer günstigen Ausgestaltung kann den Sensoreinheiten ein gemeinsames Absperrventil zugeordnet sein. Diese Alternative ist günstig, wenn ein Absperrventil eingesetzt werden kann, das sehr hohe Zuverlässigkeit aufweist. In diesem Fall können die Sensoreinheiten zur Aktivierung des Absperrventils in Serie geschaltet sein.
-
Nach einer günstigen Ausgestaltung kann die Sensoranordnung eine Sensoreinheit mit einem Widerstandssensor aufweisen, der einen elektrischen Widerstand des im Sammelraum enthaltenen Mediums erfasst. Diese Ausführung ist vorteilhaft, wenn der elektrische Widerstand des ersten Mediums sich stark von dem des zweiten Mediums unterscheidet.
-
Nach einer günstigen Ausgestaltung kann die Sensoranordnung eine Sensoreinheit mit einem Magnetfeldsensor aufweisen, der ein Magnetfeld erfasst, welches das im Sammelraum enthaltene Medium durchsetzt. Diese Ausgestaltung ist vorteilhaft, wenn die Dichte der beiden Medien unterschiedlich ist und so der Schwimmer in einem der Medien aufschwimmen kann. Vorzugsweise ist die Dichte des Schwimmers geringer als die des zweiten Mediums, so dass der Schwimmer mit steigendem Füllstand des zweiten Mediums im Sammelraum mit dem zweiten Medium aufschwimmt. Insbesondere kann die Sensoranordnung einen REED-Schalter aufweisen. Nach einer günstigen Ausgestaltung kann der REED-Schalter mit einem magnetischen Schwimmer zusammenwirken, der bei Präsenz des zweiten Mediums im Sammelraum aufschwimmt. Gerät der REED Schalter durch das Vorhandensein des zweiten Mediums im Sammelbereich in den Bereich des Magnetfelds, kann der REED-Schalter ein entsprechendes Signal ausgeben. In diesem Fall kann der Sensor mit ansteigendem Füllstand des zweiten Mediums im Sammelraum mit dem Schwimmer aufschwimmen.
-
Nach einer günstigen Ausgestaltung der Sensoreinheit mit Magnetfeldsensor kann der REED-Schalter in einem Permanentmagnetfeld angeordnet sein, das durch einen Schwimmer abschirmbar ist, der bei Präsenz des zweiten Mediums im Sammelraum aufschwimmt. Wird die Abschirmwirkung mit aufschwimmendem Schwimmer geändert, kann der REED-Schalter dies erkennen und ein entsprechendes Signal ausgeben.
-
Nach einer günstigen Ausgestaltung kann die Sensoranordnung eine Sensoreinheit mit einem kapazitiven Sensor aufweisen. Dies ist günstig, wenn die Permittivität der beiden Medien unterschiedlich ist.
-
Erfindungsgemäß wirkt der optische Sensor und/oder eine diesem zugeordnete Lichtquelle mit einem Schwimmer so zusammen, dass oberhalb eines vorgegebenen Füllstands des zweiten Mediums im Sammelraum ein Lichtweg zwischen Lichtquelle und Strahlungsempfänger freigebbar ist. Alternativ kann die zugeordnete Lichtquelle auch mit einem Schwimmer so zusammenwirken, dass oberhalb eines vorgegebenen Füllstands des zweiten Mediums im Sammelraum ein Lichtweg zwischen Lichtquelle und Strahlungsempfänger blockierbar ist.
-
Ferner kann die Sensoranordnung mit optischem Sensor zur Bestimmung eines optischen Brechungsindex des im Sammelbehälter enthaltenen Mediums ausgebildet sein. Hierzu kann ein Refraktometer integriert sein.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Sensoranordnung zumindest zwei optische Sensoren und eine beiden Sensoren gemeinsam zugeordnete Lichtquelle aufweisen. Von den Sensoren wirkt ein erster optischer Sensor mit dem Schwimmer so zusammen, dass oberhalb eines vorgegebenen Füllstands des zweiten Mediums im Sammelraum ein der Lichtweg zwischen Lichtquelle und Strahlungsempfänger freigebbar ist. Ein zweiter optischer Sensor ist zur Bestimmung eines optischen Brechungsindexes des im Sammelbehälter enthaltenen Mediums ausgebildet. Indem die optischen Sensoren beide unterschiedliche optische Eigenschaften (Transmission/Brechungsindex) erfassen, beruhen diese im Sinne der Erfindung auf unterschiedlichen Wirkprinzipien. Besonders vorteilhaft ist die beschriebene Ausführungsform wieder zu einer Plausibilisierung, um bspw. das Ablassen eines Mediengemisches (Kraftstoff-Wasser-Emulsion) sicher auszuschließen.
-
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Filtersystem zum Filtern eines ein erstes und zweites Medium umfassenden Medienstroms vorgeschlagen. Das Filtersystem weist ein in einem Gehäuse angeordnetes, insbesondere auswechselbares, Filterelement und eine Ablasssteuerungsvorrichtung sowie einen Sammelraum im Gehäuse auf, der zum Sammeln des aus dem Medienstrom abgetrennten zweiten Mediums vorgesehen ist. Die Ablasssteuerungsvorrichtung umfasst eine Sensoranordnung mit wenigstens einer ersten und zweiten Sensoreinheit, wobei die erste und die zweite Sensoreinheit auf unterschiedlichen Wirkmechanismen beruhen und die mit wenigstens einem Absperrventil gekoppelt sind, um das zweite Medium bei Erreichen des Ablasskriteriums automatisch aus einem Medienauslass des Sammelraums abzulassen.
-
Vorteilhaft kann die Zuverlässigkeit für einen automatisierten Austrag des zweiten Mediums aus dem Sammelraum verbessert werden.
-
Nach einer günstigen Ausgestaltung kann das Filtersystem als Kraftstofffiltersystem ausgebildet sein und die Ablasssteuerungsvorrichtung zum Ablassen von aus Kraftstoff abgetrenntem Wasser aus dem Sammelraum vorgesehen sein. Vorteilhaft kann ein Kraftstofffiltersystem, insbesondere für Diesel, geschaffen werden, dessen Zuverlässigkeit für einen automatisierten Austrag des Wassers aus dem Sammelraum verbessert ist.
-
Figurenliste
-
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
-
Es zeigen beispielhaft:
- 1 eine schematische Darstellung eines optischen Sensors für eine Ablasssteuerungsvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung insbesondere zum Nachweis von Wasser;
- 2 eine schematische Darstellung eines Filtersystems mit einem Filterelement und einer Ablasssteuerungsvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Widerstandssensor und einem optischen Sensor;
- 3 eine schematische Darstellung eines Filtersystems mit einem Filterelement und einer Ablasssteuerungsvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem optischen Sensor und einem Magnetfeldsensor;
- 4 ein Blockdiagramm einer elektrischen Verschaltung einer Ablasssteuerungsvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 5 ein Blockdiagramm einer elektrischen Verschaltung einer Ablasssteuerungsvorrichtung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
- 6 ein weiteres Blockdiagramm einer alternativen elektrischen Verschaltung einer Ablasssteuerungsvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
Ausführungsformen der Erfindung
-
In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
-
Die Erfindung ist anhand einer Ablasssteuerungsvorrichtung 500 für ein Filtersystem 10 zum Filtern eines ein erstes und zweites Medium 16, 18 umfassenden Medienstroms beschrieben, wobei das Filtersystem 10 beispielhaft ein bevorzugtes Kraftstofffiltersystem ist und das erste Medium Diesel und das zweite Medium Wasser, das im Filtersystem 10 aus dem Diesel abgetrennt wird. Denkbar sind jedoch auch andere Anwendungsgebiete des Filtersystems 10.
-
1 zeigt einen optischen Sensor 60 einer Ablasssteuerungsvorrichtung 500 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, insbesondere zum Nachweis von Wasser. Der optische Sensor 60 weist eine Strahlungsintensität nach, vorzugsweise Lichtintensität, welche das in einem Sammelraum 20 enthaltene Medium 16, 18 durchsetzt.
-
Das Filtersystem 10 weist ein Gehäuse 14 auf mit einem darin vorzugsweise auswechselbar angeordneten Filterelement 12 sowie mit einem Sammelraum 20, in dem die Ablasssteuerungsvorrichtung 500 angeordnet ist. Der Sammelraum 20 kann durch einen Medienauslass 22 entleert werden, wobei am Medienauslass 22 eine Ventilanordnung mit beispielsweise einem Absperrventil 92 mit einem Auslass 99 angeordnet ist.
-
Der optische Sensor 60 weist eine in einem Sensorkörper 67 angeordnete Lichtquelle 62 auf, die nach zwei Seiten abstrahlt und der je ein optischer Empfänger 63, 64 gegenüberliegt. Der optische Sensor 60 ist insbesondere dazu vorgesehen, in ein flüssiges Medium eingetaucht zu werden. In der gezeigten Ausführung ist die Lichtquelle 62 zentral angeordnet und die Empfänger 63, 64 sind sich und der Lichtquelle 62 gegenüberliegend angeordnet. Bei Bedarf kann auch eine andere Geometrie gewählt werden.
-
Axial nach oben erstreckt sich am Sensorkörper 67 eine Schwimmerführung 65. An dieser entlang ist ein Schwimmer 61 beweglich angeordnet. Die Schwimmerführung 65 weist an ihrem freien Ende einen Anschlag in Form einer sich quer zur Längsachse der Schwimmerführung 65 erstreckenden Verbreiterung der Schwimmerführung 65 als Anschlag für den Schwimmer 61 auf. Dabei können zum Schwimmer 61 hin Abstandshalter 68 ragen, etwa in Form von einem oder mehrerer Zapfen, Spitzen oder eines Abstandsrings, damit der Schwimmer 61 sich leicht wieder vom Anschlag lösen kann. Auch an der gegenüberliegenden Unterseite des Schwimmers 61 können ein oder mehrere Abstandshalter 69 angeordnet sein.
-
Der Schwimmer 61 nutzt den Dichteunterschied zwischen Diesel und Wasser bzw. erstem und zweitem Medium. Der Schwimmer 61 schwimmt im Wasser auf und sinkt im Diesel ab. Der Schwimmer 61 weist eine Blende 66 auf, welche den einen Empfänger 63 abdeckt, solange ein Füllstand des zweiten Mediums 18 niedrig genug ist. Steigt der Füllstand des zweiten Mediums 18 an, steigt der Schwimmer 61 entlang der Schwimmerführung 65 auf und gibt den Blick des Empfängers 63 auf die Lichtquelle 62 frei, so dass dieser eine deutlich erhöhte Strahlungsintensität erfasst. Der nicht abgedeckte Empfänger 64 dient als Referenz für die Intensitätsmessung.
-
Ist der Schwimmer 61 in seiner niedrigsten Position, ist der Empfänger 63 abgedeckt, und der Schwimmer 61 stützt sich mit der Blende 66 zwischen Lichtquelle 62 und Empfänger 63 und den Abstandshalter 69 gegen den Sensorkörper 67 ab.
-
Befindet sich eine entsprechende Menge Wasser im Sammelraum 20, die den Schwimmer 61 aufschwimmen lässt, so wird die Lichtquelle 62 freigegeben und der Empfänger 63 wird von dem Licht der Lichtquelle 62 bestrahlt, so dass der optische Sensor 60 ein entsprechendes Sensorsignal an eine Auswerteelektronik 80 gibt, die ihr Signal über einen Signalausgang 82 an eine nicht dargestellte Steuereinrichtung oder dergleichen weitergibt. Wird Licht vom Empfänger 63 in ausreichender Intensität sensiert, so wird die Auswerteelektronik 80 ein Signal ausgeben mit der Bedeutung „Wasser vorhanden“. Wird Licht in einer geringen Lichtintensität oder gar keine Intensität sensiert, so wird die Auswerteelektronik 80 ein Signal ausgeben mit der Bedeutung „kein Wasser vorhanden“.
-
Denkbar ist auch eine zeichnerisch nicht dargestellte inverse Anordnung, bei der beide Empfänger 63, 64 solange von der Lichtquelle 62 beleuchtet werden, bis durch das ansteigende zweite Medium 18 die Blende 66 vor den einen Empfänger 63, 64 bewegt wird.
-
Der optische Sensor 60 kann auch in einer nicht dargestellten Ausführung zur Erkennung einer Emulsion, insbesondere einer Wasseremulsion, im Sammelraum 20 dienen. Befindet sich eine Emulsion z. B. von Wasser und Diesel im Sammelraum 20, die den Schwimmer 61 aufschwimmen lässt, so kann mit einer Abstimmung des optischen Sensors 60 bzw. des Empfängers 63 eine Emulsion erkannt werden und ein entsprechendes Signal „Emulsion erkannt“ über die Auswerteelektronik 80 ausgeben werden.
-
Die 2 und 3 zeigen jeweils eine schematische Darstellung eines Filtersystems 10 mit einem Gehäuse 14 und einem darin vorzugsweise auswechselbar angeordneten Filterelement 12 sowie einen Sammelraum 20 mit einer Ablasssteuerungsvorrichtung 500 nach jeweils einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Sammelraum 20 kann durch einen Medienauslass 22 entleert werden, wobei am Medienauslass 22 eine Ventilanordnung mit beispielsweise zwei strömungsmäßig in Reihe geschalteten Absperrventilen 92, 94 angeordnet sind.
-
Dem Filtersystem 10 wird ein Mediengemisch zugeführt, das ein erstes Medium 16, beispielsweise Diesel, und ein zweites Medium 18, beispielsweise Wasser, enthält. Das zweite Medium 18 wird in an sich bekannter Weise vom ersten Medium 16 abgetrennt. Ist das zweite Medium 18 schwerer als das erste Medium 16, sammelt sich das zweite Medium 18 im unteren Bereich des Sammelraums 20 an. Dabei steigt der Füllstand des zweiten Mediums 18 über die Zeit an. Um zu verhindern, dass sich das zweite Medium 18 wieder mit dem ersten Medium 16 vermischt oder sogar mit dem ersten Medium 16 auf die Filterreinseite gelangt, muss das zweite Medium 18 rechtzeitig aus dem Sammelraum 20 entfernt werden. Andererseits soll möglichst kein erstes Medium 16 zum Medienauslass 22 des Sammelraums 20 gelangen.
-
Die Ablasssteuerungsvorrichtung 500 umfasst neben der Ventilanordnung wenigstens eine erste Sensoreinheit 100 und eine zweite Sensoreinheit 200, wobei die Sensoreinheiten 100, 200 auf unterschiedlichen Wirkprinzipien beruhen, d. h. unterschiedliche physikalische Parameter eines im Sammelraum 20 vorhandenen Mediums erfassen. Denkbar ist grundsätzlich auch, dass eine Sensoreinheit vorgesehen ist, die einen chemischen Parameter erfassen kann. Die Sensoreinheiten 100, 200 sind mit üblichen, nicht näher bezeichneten Auswerteelektroniken und elektrischen Anschlüssen versehen. Die Auswerteelektroniken können direkt oder indirekt, insbesondere über eine Steuereinrichtung, auf die Absperrventile 92, 94 einwirken, um diese zu öffnen und so den Sammelraum 20 wenigstens teilweise zu entleeren.
-
Die Sensoreinheiten 100, 200 sind so im Sammelraum angeordnet, dass sichergestellt ist, dass das sich über die Zeit ansammelnde zweite Medium 18 nicht an die Unterkante des Filterelements 12 gelangen kann, sondern die Sensoreinheiten 100, 200 rechtzeitig vorher das Vorhandensein des zweiten Mediums 18 mit einem bestimmten Füllstand im Sammelraum 20 erkennen und dies als Ablasskriterium erkannt wird. Sind alle notwendigen Bedingungen erfüllt, wird die Ventilanordnung geöffnet und bei oder nach Erreichen eines Absperrkriteriums wieder geschlossen, etwa nach einer vorgegebenen Ablasszeit des zweiten Mediums 18 oder wenn dieses einen bestimmten Füllstand unterschritten hat.
-
Dabei zeigt das Ausführungsbeispiel in 2 eine Sensoranordnung 300 mit einer ersten Sensoreinheit 100 mit einem Widerstandssensor 50 und einer zweiten Sensoreinheit 200 mit einem optischen Sensor 60, wie er in 1 beschrieben ist.
-
Der Widerstandssensor 50 erfasst über zwei Elektroden 51, 52 den ohmschen Widerstand des Mediums 16, 18 im Sammelraum 20. Wasser (zweites Medium 18) hat einen ohmschen Widerstand, der sich signifikant von dem von Diesel (erstes Medium 16) unterscheidet. Es wird mittels der Elektroden 51, 52 ein Bereich im Sammelraum 20 überwacht, in dem sich bei Nichtanwesenheit von Wasser (zweites Medium 18) ein Medium 16 befindet, welches einen größeren Widerstand als Wasser hat. Wird Wasser durch den vorgeschalteten, üblichen Wasserabscheidemechanismus des Filtersystems 10 abgeschieden, so wird der die Elektroden 51, 52 umgebenen Bereich mit Wasser gefüllt, und ein geringerer ohmscher Widerstand ist messbar als wenn der Bereich mit dem ersten Medium 16 gefüllt ist.
-
Das Ausführungsbeispiel in 3 zeigt eine Sensoranordnung 300 mit einer ersten Sensoreinheit 100 mit einem optischen Sensor 60, wie er in 1 beschrieben ist, und einer zweiten Sensoreinheit 200 mit einem Magnetfeldsensor 70. Beispielsweise umfasst der magnetische Sensor 70 einen REED-Schalter 73.
-
Der Magnetfeldsensor 70 erfasst ein Magnetfeld, welches das im Sammelraum 20 enthaltene Medium 16, 18 durchsetzt. Entlang einer Schwimmerführung 75 ist ein Schwimmer 71 beweglich angeordnet. Der Schwimmer 71 hat durch die Dichte des Schwimmermaterials die Eigenschaft, im Wasser (zweites Medium 18) zu schwimmen und im Diesel (erstes Medium 16) abzusinken.
-
Der Schwimmer 71 besteht aus einem Material, welches ein magnetisches Feld dauerhaft aufrechterhalten und/oder speichern kann, oder der Schwimmer 71 enthält einen Dauermagneten. Durch die Anordnung von Schwimmer 71 und REED-Schalter 73 im Sammelraum 20 schwimmt der Schwimmer 71 bei der Präsenz von Wasser auf. Steigt das Wasser auf ein entsprechendes Niveau, so bewegt sich der Schwimmer 71 in den Bereich des REED-Schalters 73. Durch das den Schwimmer 71 umgebende Magnetfeld wird der REED-Schalter 73 des Magnetfeldsensors 70 aktiviert und ändert seinen Zustand. Dabei kann der REED-Schalter 73 je nach Bedarf als Öffner oder Schließer ausgeführt sein, so dass dieser bei Vorhandensein des Magnetfelds öffnet oder bei Vorhandensein des Magnetfelds schließt.
-
Alternativ kann eine Abschirmung eines fix zum REED-Schalter 73 montierten magnetischen Feldes (z. B. eines Dauermagneten) durch den Schwimmer 71 erfolgen. Dadurch erfolgt eine Deaktivierung des Reed-Schalters 73 bei Präsenz von Wasser. Hierzu kann der Schwimmer 71 magnetisch abschirmende Eigenschaften aufweisen, vorzugsweise aus µ-Metall bestehen.
-
Denkbar ist auch eine Verwendung von mehr als einem REED-Schalter 73 in einem Aufbau zur Detektion der Position des magnetischen Schwimmers 71 und zur Überwachung des Vorhandenseins des Schwimmers 71, was eine Diagnosefähigkeit des Sensorsystems bereitstellt. Bei einem Aufbau mit mehr als einem REED-Schalter 73 sind zweckmäßigerweise REED-Schalter 73 als Öffner und Schließer kombiniert.
-
Der Magnetfeldsensor 70 kann auch als Hallsensor, Magnetresonanzsensor und dergleichen ausgebildet sein, der die Präsenz des magnetischen Schwimmers 71 an der entsprechenden Position überprüft und hierüber sensiert, ob Wasser oder ob Diesel an dieser Position vorhanden ist. Hier können auch mehr als ein Magnetfeldsensor 70 Verwendung finden, um die Position des Schwimmers 71 genauer zu bestimmen und das grundsätzliche Vorhandensein des Schwimmers 71 zu ermitteln. Hierdurch ist eine Diagnostizierbarkeit und Plausibilisierung des Sensorsystems möglich. Bei der Verwendung eines solchen Magnetfeldsensors 70 kann eine zusätzliche Auswertelektronik zum Einsatz kommen.
-
Wird mit einer der beschriebenen Ausführungen erkannt, dass das zweite Medium 18 einen bestimmten Füllstand im Sammelraum 20 erreicht hat, wird abhängig von dem Signal der Sensoreinheiten 100, 200 der Ventilmechanismus aktiviert, der den Sammelraum 20 nach außen oder in einen weiteren Sammelraum öffnet. Dadurch wird das zweite Medium 18 durch den freigeschalteten Querschnitt des Medienauslasses 22 ausgetragen, beispielsweise getrieben durch den Mediendruck des ersten Mediums 16 oder getrieben durch die Schwerkraft oder getrieben durch einen dem Sammelraum 20 nachgeschalteten Raum mit geringerem Druck als im Sammelraum 20.
-
4 zeigt ein Blockdiagramm einer elektrischen Verschaltung einer Ablasssteuerungsvorrichtung 500 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
Zwei Absperrventile 92, 94 sind entsprechend den 2 und 3 strömungsmäßig in Serie geschaltet, wobei das Absperrventil 92 stromaufwärts, also in Strömungsrichtung vor dem Absperrventil 94, angeordnet ist. Jeder Sensoreinheit 100, 200 ist ein separates Absperrventil 92, 94 zugeordnet.
-
Eine erste Sensoreinheit 100 ist mit einer Steuereinheit 400 gekoppelt, welche das stromaufwärts angeordnete Absperrventil 92 ansteuert. Die Steuereinheit 400 kann z. B. eine Fahrzeugsteuereinheit sein.
-
Die zweite Sensoreinheit 200 steuert das stromabwärts angeordnete Absperrventil 94 direkt an. Der Durchgang durch die beiden Absperrventile 92, 94 ist erst dann möglich, wenn beide Sensoreinheiten 100, 200 das Vorhandensein des zweiten Mediums 18 im Sammelraum 20 anzeigen.
-
Diese Verschaltung ist günstig, wenn die zweite Sensoreinheit 200 ein Magnetfeldsensor 70 mit REED-Schalter ist und die erste Sensoreinheit 100 ein optischer Sensor 60 ist, d. h. für eine Kombination eines Magnetfeldsensors 70 mit einem optischen Sensor 60.
-
5 zeigt ein Blockdiagramm einer elektrischen Verschaltung einer Ablasssteuerungsvorrichtung 500 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
Die Sensoreinheiten 100, 200 sind beide mit einer Steuereinrichtung 400 gekoppelt, welche zur Ansteuerung der Absperrventile 92, 94 vorgesehen ist. Die Steuereinheit 400 kann z. B. eine Fahrzeugsteuereinheit sein.
-
Die Sensorsignale der Sensoreinheiten 100, 200 werden in der Steuereinrichtung 400 empfangen und verarbeitet. Erst wenn beide Sensoreinheiten 100, 200 die Anwesenheit des zweiten Mediums 18 im Sammelraum 20 anzeigen, steuert die Steuereinrichtung 400 beide Absperrventile 92, 94 gleichzeitig an und öffnet diese.
-
Das in 6 gezeigte Blockschaltbild stellt eine alternative Verschaltung der ersten und zweiten Sensoreinheiten 100, 200 dar. Während in der in 4 gezeigten Verschaltungsvariante über einen gemeinsamen Ausgang der Steuereinrichtung 400, der in Abhängigkeit des Sensorsignals der ersten Sensoreinheit 100 angesteuert wird, sowohl das erste Absperrventil 92 als auch das zweite Absperrventil 94 bestrombar sind, ist gemäß der in 6 gezeigten Variante vorgesehen, dass das erste Absperrventil 92 und das zweite Absperrventil 94 an zwei getrennten Ausgängen der Steuereinrichtung 400 angeschlossen sind. Funktionell, d. h. hinsichtlich Ansteuerung der Absperrventile 92, 94 unterscheiden sich die Varianten nicht; es ist auch bei der Ausführungsform gemäß 6 so, dass der Ablasskanal nur geöffnet werden kann, wenn sowohl die erste Sensoreinheit 100 als auch die zweite Sensoreinheit 200 die Anwesenheit von Wasser detektieren.
-
Der Vorteil der Ausführungsform gemäß 6 liegt in einer erweiterten Diagnosefunktionalität; während bei der Verschaltung gemäß 4 die zwei parallelgeschalteten Spulen der Absperrventile 92,94 die Diagnosemöglichkeit einschränken, ist gemäß 6 keine direkte Parallelschaltung vorhanden und die Sensorfunktion der zweiten Sensoreinheit 200 kann über einen Diagnosewiderstand erfasst werden.
-
In einer nicht figurativ gezeigten Ausführungsform kann die zweite Sensoreinheit, bei der es sich um einen REED-Kontakt handelt, eine Schutzbeschaltung aufweisen.
