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Bereich
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Diese Offenbarung betrifft das Erkennen von Wassergehalt. Insbesondere wird ein Wasser-In-Kraftstoff-Sensor beispielsweise innerhalb einer Dieselkraftstoff-Filtrationsvorrichtung beschrieben, der erkennt, wenn sich ein hoher Wassergehalt in einen Sammelbereich der Filtrationsvorrichtung angesammelt hat. Der Wasser-In-Kraftstoff-Sensor bringt die Verwendung von Mehrfachkontakten mit sich, welche die Erkennung von mehreren unterschiedlichen Wasserständen ermöglichen. Der Wasser-In-Kraftstoff-Sensor stellt eine Wasserstandinformation bereit, die durch eine geeignete Steuereinrichtung, wie beispielsweise eine Motorsteuerung nachverfolgt werden kann, um zu bestimmen, ob die Füllgeschwindigkeit des Wassers einen Alarmwert erreicht.
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Hintergrund
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Die überwiegende Mehrheit von verfügbaren Kraftstofffiltersystemen ist mit einem elektrischen Sensor ausgestattet, der weithin als ein Wasser-in-Kraftstoff- (water in fuel; WIF) -Sensor bekannt ist, um ein bestimmtes Wasservolumen, das sich im Sammelbereich eines Filtermoduls, wie beispielsweise dessen Sumpf, angesammelt hat, zu erkennen. Während aktuelle Technologie den angesammelten Wasserstand im Sumpf unabhängig von der Zeit erkennen kann, in der er angesammelt wurde, können Verbesserungen an solchen Wasser-In-Kraftstoff-Sensoren durchgeführt werden.
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GB 2 065 336 A offenbart eine Vorrichtung zum entleeren von einem Reservoir das mit Wasser oder Luft verschmutztes Öl enthält. Ein Ventil wird hierbei für eine vorbestimmte Zeit geöffnet nachdem ein Sensor das Öl detektiert.
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DE 10 2008 012 503 A1 offenbart eine Vorrichtung mit einem Wasserstandsensor der mit einem Wassersammelkontainer eines Dieselskraftstofffilters verbunden ist. Bei einem vordefinierten Wasserstand stellt der Sensor ein Signal bereit das ein elektromagnetisches Abflussventil aktiviert.
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US 2009/0 278 699 A1 offenbart einen Sensor zum Messen eines Füllstandes eines Abwassertanks.
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JP H1 1-311 562 A offenbart einen Sensor zum Messen eines Füllstandes eines Aquariums.
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US 2005/0 229 699 A1 offenbart einen Sensor zur Überwachung des Füllstandes eines Filterwasserbehälters.
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Zusammenfassung
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Ein Mittel wird beschrieben, um das Vorkommen von wasserbedingter Korrosion oder Schäden an verschiedenen Motorenteilen zu begrenzen, indem erkannt wird, wenn sich ein hoher Wassergehalt in einen Sammelbereich angesammelt hat, sodass ein Fahrzeugführer benachrichtigt werden kann, bevor ein Schaden entsteht.
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Die Erfindung löst dieses Problem mit einem Filtersystem für eine Kraftstoff-Filtrationsvorrichtung nach den Merkmalen des Anspruch 1.
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Generell wird ein Wasser-In-Kraftstoff-Sensor für ein solches Filtersystem beschrieben, der erkennt, wenn ein hoher Wassergehalt in einen Sammelbereich der Filtrationsvorrichtung eingedrungen ist. Der Wasser-In-Kraftstoff-Sensor wird in vielen Fällen in einer Dieselkraftstoff-Filtrationsvorrichtung, wie beispielsweise in einem Sumpf einer Kraftstoff-Wasserabscheider-Vorrichtung verwendet, er kann aber gegebenenfalls in anderen Anwendungen verwendet werden. Der Wasser-In-Kraftstoff-Sensor besitzt mehrere Kontakte, die die Erkennung von mehreren unterschiedlichen Wasserständen ermöglichen. Der Wasser-In-Kraftstoff-Sensor stellt eine Wasserstandinformation bereit, die durch eine geeignete Steuereinrichtung, wie beispielsweise ein elektronisches Steuergerät eines Motors, nachverfolgt werden kann, welche gegebenenfalls eine Softwareroutine verwenden kann, um zu bestimmen, ob die Füllgeschwindigkeit des Wassers einen Alarmwert erreicht.
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Bei einer Ausführungsform ist ein hier beschriebener Wassersensor für eine Kraftstoff-Filtrationsvorrichtung vorgesehen. Der Wassersensor umfasst einen Hauptkörper, der ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist. Mindestens ein elektrischer Kontakt ist unmittelbar anschließend an das erste Ende und operativ anschließbar an einem elektronischen Steuergerät angeordnet. Mehrere Sensorkontakte sind unmittelbar anschließend an das zweite Ende angeordnet. Die Sensorkontakte sind konfiguriert, mehrere Wasserstände zu erkennen und bei jedem erkannten Wasserstand einen Ausgang bereitzustellen. Mindestens ein elektrischer Kontakt ist konfiguriert, um den Ausgang an ein elektronisches Steuergerät zu senden.
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Unter bestimmten Umständen können zwei elektrische Kontakte verwendet werden. Bei anderen Ausführungsformen kann gegebenenfalls auch beispielsweise ein einzelner Kontakt verwendet werden, wenn der Wassersumpf leitend ist und sich in elektrischem Kontakt mit einem Körper des Fahrzeugs befindet, sodass der „Masse“-Stromkreis durch den Körper des Fahrzeugs hindurchführt, sodass dieser Weg den Stromkreis zum Steuergerät vervollständigt. Solch eine Konfiguration kann beispielsweise im Voraus bei einer Motorenfertigung ausgelegt werden und durch die Eliminierung eines Schaltkreises und zugehöriger Leitung, Anschluss und Pins in niedrigeren Kosten resultieren.
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Das elektronische Steuergerät kann jede geeignete Steuereinrichtung zur Auswertung der Sensoreingänge sein, wie es beschrieben wurde, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, ein Motorsteuermodul (ECM), ein Controller, Fluidmanagement-Steuermodul oder irgendein geeignetes Daten-/Informationsverarbeitungsgerät, das eine Softwareroutine einsetzen kann.
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Verschiedene Sensortechniken können in das Kraftstoff-Filtrationsmodul integriert sein, um einen im Kraftstoff-Filtrationsmodulsumpf angesammelten Wassergehalt zu bestimmen.
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Figurenliste
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- zeigt eine Ausführungsform eines Mehrleiter-Wasser-In-Kraftstoff-Sensors, der drei Leiter mit unterschiedlichen Längen aufweist.
- zeigt eine weitere Ausführungsform eines Mehrleiter-Wasser-In-Kraftstoff-Sensors, der drei Leiter von gleicher Länge aufweist.
- zeigt eine Ausführungsform einer horizontalen Installation für eine weitere Ausführungsform eines Mehrleiter-Wasser-In-Kraftstoff-Sensors, der in einem Ring konfigurierte Sensoren aufweist, wobei die gezeigte horizontale Installation sich an einem Boden eines Kraftstoff-Wasserabscheider-Gehäuses, wie beispielsweise für einen Kraftstofffilter, befindet.
- zeigt eine schematische Darstellung eines Mehrleiter-Wasser-In-Kraftstoff-Sensors installiert in einem Kraftstofftank eines Fahrzeugs.
- zeigt den Mehrleiter-Wasser-In-Kraftstoff-Sensor von , der interne Widerstände aufweist, was einen elektrischen Zwei-Pin-Anschluss an einer Motorsteuerung über elektrische Kontakte oder die Pins A und B ermöglicht.
- zeigt ein alternatives Widerstandsmuster und die resultierende Bedingungstabelle für die elektrischen Kontakte oder die Pins A und B.
- zeigt ein Beispiel eines Widerstandes, der an der Motorsteuerung über Zeit festgestellt werden kann, während Wasser einen Sammelbereich oder Sumpf füllt.
- zeigt eine weitere Ausführungsform eines Mehrleiter-Wasser-In-Kraftstoff-Sensors mit ringkonfigurierten Sensoren.
- zeigt eine Ausführungsform eines Mehrleiter-Wasser-In-Kraftstoff-Sensors mit einer trennbaren Scheibe mit den Sensorkontakten, die von einem Hauptkörper des Mehrleiter-Wasser-In-Kraftstoff-Sensors nach der Installation abgenommen und daran angebracht werden kann.
- zeigt eine Ausführungsform eines vertikal ausgerichteten Mehrleiter-Wasser-In-Kraftstoff-Sensors.
- zeigt eine Ausführungsform eines Wasser-In-Kraftstoff-Sensors, der vertikal in einem Wassersumpf eines Kraftstofffilter-/Kraftstoff-Wasser-Abscheider-Gehäuses installiert ist.
- zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Mehrleiter-Wasser-In-Kraftstoff-Sensors, der vertikal mit Distanzstücken zwischen den Kontakten gestapelt ist.
- zeigt eine weitere Ausführungsform eines Mehrleiter-Wasser-In-Kraftstoff-Sensors, der vertikal gestapelt ist.
- zeigt eine Ausführungsform einer vertikalen Installation des Mehrleiter-Wasser-In-Kraftstoff-Sensors von , die den Mehrleiter-Wasser-In-Kraftstoff-Sensor installiert in einem Wassersumpf eines Kraftstofffilter-/Kraftstoff-Wasser-Abscheider-Gehäuses zeigt.
- zeigt eine weitere Ansicht einer vertikalen Installation des Mehrleiter-Wasser-In-Kraftstoff-Sensors von .
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Ausführliche Beschreibung
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Generell weist ein Wasser-In-Kraftstoff-Sensor, wie er hier beschrieben wird, mehrfache Kontakte auf, die die Erkennung von mehreren unterschiedlichen Wasserständen ermöglichen. Der Wasser-In-Kraftstoff-Sensor wird in vielen Fällen in einer Dieselkraftstoff-Filtrationsvorrichtung wie beispielsweise in einem Sumpf einer Kraftstoff-Wasserabscheider-Vorrichtung verwendet, er kann aber gegebenenfalls in anderen Anwendungen verwendet werden. Die Kontakte des Wasser-In-Kraftstoff-Sensors stellen Information über den Wasserstand bereit, die durch eine geeignete Steuereinrichtung, wie beispielsweise eine Motorsteuerung nachverfolgt werden kann, um zu bestimmen, ob die Füllgeschwindigkeit von Wasser einen Alarmwert erreicht. Der Wasser-In-Kraftstoff-Sensor kann dabei unterstützen, das Vorkommen von wasserbedingter Korrosion oder von Schäden an verschiedenen Motorenteilen zu begrenzen, sodass ein Fahrzeugführer benachrichtigt werden kann, bevor ein Schaden entsteht.
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Genereller stellt der hier beschriebene Sensor eine Mehrebenen-Widerstandserfassung und insbesondere einen widerstandsbasierten Niveausensor bereit, der eine Änderungsgeschwindigkeit der Wasseransammlung in einem Filtrationsmodulsumpf oder dem Sumpf des Kraftstofftanks erkennen kann. Der Sensor ist mit unterschiedlichen Wasseransammlungserkennungsstufen und der Änderung der Ausgangssignale bei jeder Stufe konfiguriert. Das Zeitintervall zwischen dem Auslösen von Erkennungsstufen wird mit einem vordefinierten Zeitintervall verglichen, und wenn das erkannte Zeitintervall größer ist als das vordefinierte Zeitintervall, wurde Kraftstoff mit hohem Wassergehalt erkannt.
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Als ein Beispiel weist ein Wasser-In-Kraftstoff-Sensor eine Mehrleiterkonfiguration mit drei oder mehr elektrischen Leitern auf. Generell ist der Wasser-In-Kraftstoff-Sensor dazu beabsichtigt, in einem Wassersammelbereich (z. B. Sumpf) eines Dieselkraftstoff-Wasserabscheiders angeordnet zu werden, sodass die Leiter sequenziell in Wasser eingetaucht werden, während sich Wasser ansammelt.
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zeigt einen Wassersensor 10, der einen Hauptkörper umfasst, welcher ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist. Mindestens ein elektrischer Kontakt 16 ist unmittelbar anschließend an das erste Ende und operativ anschließbar an einem (nicht dargestellten) elektronischen Steuergerät angeordnet. Mehrere Sensorkontakte 12a, 12b, 12c sind an das zweite Ende unmittelbar anschließend angeordnet. Jeder Sensorkontakt 12a, 12b, 12c der mehreren Sensorkontakte kann konfiguriert sein, einen unterschiedlichen Wasserstand zu erkennen.
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Bei einigen Ausführungsformen, bei denen sich jeder der Sensorkontakte 12a, 12b, 12c in einem Wassersumpf befindet, ist der Wassersumpf bei oder unterhalb der Höhe des niedrigsten Pins (z. B. Kontakt 12a) leitend und mit einem Massepfad des elektronischen Steuergerätes verbunden, sodass alle drei Pins separate Wasserstände erkennen können.
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Wie in gezeigt, sind nur zwei Wasserstände zu erkennen, wobei der niedrigste Pin 12a ein Massepin ist. Sowohl 12a als auch 12b muss in Wasser eingetaucht werden, um den ersten Wasserstand zu erkennen und 12a und 12c muss eingetaucht werden, um den zweiten Wasserstand zu erkennen. Der mindestens eine elektrische Kontakt 16 ist konfiguriert, die unterschiedlichen von jedem Sensorkontakt erhaltenen Wasserstandinformationen an ein elektronisches Steuergerät zu senden. Es wird davon ausgegangen, dass elektronische Steuergeräte, wie sie beispielsweise in Motoren verwendet werden, weithin bekannt sind und passend konfiguriert werden können, um die Verarbeitung durchzuführen. Die erforderliche Steuerung, um Wassergehalt und Füllgeschwindigkeit zu bestimmen, wird nicht weiter beschrieben.
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Unter weiterer Bezugnahme auf sind die drei Sensorkontakte 12a, 12b, 12c oder Leiter mit unterschiedlichen Längen konfiguriert, die sich vom Hauptkörper 14 erstrecken, sodass Wassersensor 10 vertikal durch eine Unterseite eines Wassersammelbehälters 202 eines Wasser-Kraftstoff-Abscheiders 200 installiert werden kann, um unterschiedliche Füllhöhen zu erkennen (siehe z. B. , die nachfolgend weiter beschrieben wird). Wie gezeigt, sind die Sensorkontakte 12a, 12b, 12c als pinartige Strukturen konfiguriert.
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Kraftstoff besitzt eine sehr niedrige Leitfähigkeit und kann praktisch gesehen als ein elektrischer Isolator betrachtet werden. Wasser ist andererseits aufgrund der Verunreinigungen im Wasser relativ leitend. Wenn kein Wasser vorhanden ist, wird von einem elektronischen Steuergerät eines Motors (ECU) über alle Pins relativ zum kürzesten Pin 12a, der als ein Referenzpunkt dient, ein offener Stromkreis erkannt.
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Während der Wasserstand ansteigt wird sowohl der kürzeste 12a als auch der mittlere Pin 12b eingetaucht und der Widerstand zwischen diesen Pins wird aufgrund der hohen Leitfähigkeit des Wassers niedrig, während der Widerstand zwischen dem kürzesten 12a und dem längsten Pin 12c hoch bleibt. Während der Wasserstand weiter ansteigt, werden alle drei Pins 12a, 12b, 12c eingetaucht und der Widerstand ist zwischen allen Paaren der Pins niedrig. Auf diese Weise kann das (nicht dargestellte) ECU den Stand des Wassers erkennen und die Wasserfüllgeschwindigkeit anhand des Vergleichs der Zeit zwischen dem Erreichen des ersten und zweiten Wasserstandes bestimmen. Eine hohe Wasserfüllgeschwindigkeit weist auf einen hohen Wassergehalt im Kraftstofftank hin, der Korrekturmaßnahmen erfordern könnte.
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Ein Gewinde 18 ermöglicht es, den Wassersensor 10 mit einem Wassersammelbereich (z. B. Sumpf) zu verbinden.
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zeigt einen Sensor 100, der in ähnlicher Weise ausgelegt ist wie der Sensor 10 und der einen Hauptkörper 104 und elektrische Kontakte 106 aufweist, aber mit drei Leitern 102, die für die horizontale Installation im Sumpf positioniert sind. Die drei Leiter 102 sind auch pinartige Strukturen mit im Wesentlichen der gleichen Länge.
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veranschaulicht eine Ausführungsform der horizontalen Installation eines Wassersensors in einem Boden eines Kraftstoff-Wasserabscheider- (fuel water separator; FWS) -Gehäuses. Wie gezeigt, weist Wassersensor 300 ringkonfigurierte Sensorkontakte auf und er ist horizontal in einem Boden-Sammelbereich, wie beispielsweise einem Sumpf 402 eines Kraftstoff-Wasser-Abscheider-Gehäuses 404 installiert, der einen Kraftstofffilter 400 aufweist. Es ist offensichtlich, dass der Sensor 100 von auch horizontal in ähnlicher Weise wie Sensor 300 montiert sein kann.
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Unter weiterer Bezugnahme auf können die drei horizontalen Pins 102 bei einer Ausführungsform innerhalb eines Wassersumpfs einer Kraftstoff-Filtrationsvorrichtung angeordnet sein, sodass jeder Pin 102 sich annähernd direkt über demjenigen darunter befindet. Solch eine Konfiguration kann eine größere vertikale Entfernung relativ zum Wasserstand im Sumpf zwischen den Pins bereitstellen, was dem Sensor 100 ermöglicht, Unterschiede in dem innerhalb des Sumpfs enthaltenen Wasservolumens zu erkennen. Um diese Ausrichtung zu erreichen, könnten die Gewinde am Sensor und dem passenden Wassersumpf „abgestimmt“ oder ausgerichtet sein, sodass das Gewinde 108 immer in beinahe der gleichen Position für jedes gefertigte Produkt beginnt.
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Im Fall von Kunststoffteilen könnte der Sensor 100 durch eines von vielen Verfahren, wie beispielsweise Ultraschall, Rotationsschweißen, Vibrationsschweißen oder Induktionsschweißen, in das Gehäuse geschweißt werden. Schweißen würde auch die Notwendigkeit einer Dichtung zwischen den zwei Teilen vermeiden.
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Ein weitere Option ist, das Gewinde 108 nicht zu verwenden und stattdessen ein Flansch am Sensor (nicht dargestellt) einzusetzen, der ihn am Sumpfgehäuse durch eine einzelne oder mehrere Schrauben befestigt. Dieses Verfahren hat den Zusatznutzen, dass die beträchtlichen Platz einnehmenden Gewinde entfernt werden, die den verfügbaren Abstand begrenzen, um die Sensorkontakt-Pins auseinander zu spreizen.
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Bei anderen Ausführungsformen kann ein Wassersensor hierin in einem Kraftstofftank eines Fahrzeugs angeordnet sein. Wie in gezeigt, könnte beispielsweise ein Sensor 500 im Boden eines Kraftstofftanks eines Fahrzeugs 502 bei einem Sammelbereich 504 lokalisiert sein. In einigen Fällen wird eine Aussparung im Boden des Kraftstofftanks 502 gebildet, sodass das Wasser, das dichter ist als Kraftstoff, sich dort absetzt und leicht vom Sensor 500 erkannt werden kann. Wie auch in gezeigt, besteht eine Alternative darin einen Kraftstoff-Wasser-Abscheider 506 im Tank 502 aufzunehmen, um emulgiertes Wasser vom Kraftstoff zu trennen, was dem Sensor 500 ermöglicht, das Wasser zu erkennen. Der Sensor 500 kann die erkannte Information an ein ECU 508 senden. Es ist offensichtlich, dass das ECU, wie es hier verwendet wird, einschließlich ECU 508, jede geeignete Steuereinrichtung sein kann, um vom Sensor erkannte Informationen auszuwerten, und es kann, ist aber nicht beschränkt auf, ein bekanntes Motorsteuermodul (ECM), ein Controller, Fluidmanagement-Steuermodul oder irgendein geeignetes Daten-/Informationsverarbeitungsgerät sein, das auch eine Softwareroutine wie geeignet einsetzen kann. Es ist offensichtlich, dass ECU 508 passend mit jedem der hier beschriebenen Sensoren verwendet werden kann.
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Unter Bezugnahme auf den elektrischen Anschluss zwischen den Sensoren hierin und einem ECU zeigen die und alternative Widerstandsmuster und resultierende Bedingungstabellen, wo ein ECU mit dem Wassersensor über elektrische Kontakte (z. B. die elektrischen Kontakte 16) oder die Pins A und B, wie gezeigt in den und , verbunden sein kann. Die gezeigten Widerstandswerte sind nur Beispiele. Unterschiedliche Widerstandswerte können ausgewählt werden, so wie sie für den Konstrukteur der Steuereinheit geeignet sind. In einer grundlegenden Anwendung der Sensoren hierin werden drei Leitungen verwendet, die zum ECU führen, d. h., eine für jeden Sensorkontakt oder Pin und daher die Verwendung von drei elektrischen Kontakten. Eine weitere Option, wie beispielsweise diejenige, die in den und gezeigt wird, erfordert nur zwei elektrische Kontakte oder Kontaktbelegungen am ECU. Wie gezeigt, werden drei Leitungen 26 für jeden Sensorkontakt und innerhalb des Sensors, wie z. B. dem Hauptkörper, verwendet. Die Verwendung von Widerständen und Isolatoren (z. B. 28) wird wie geeignet integriert, sodass das ECU den Wasserstand mit nur einem Zwei-Pin-Anschluss des elektrischen Kontaktes bestimmen kann. Bei solch einer Konfiguration misst das ECU den Widerstand über zwei elektrische Kontakte (z. B. die Pins A und B) und kann die Messungen mit Werten in einer Bedingungstabelle vergleichen, um den Wasserstand zu bestimmen. Siehe die exemplarischen Bedingungstabellen in den und . Es ist offensichtlich, dass die elektrischen Kontaktkonfigurationen, die oben beschrieben und in den und gezeigt werden, in einigen der hier beschriebenen Wasser-In-Kraftstoff-Sensoren geeignet verwendet werden können.
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Während zwei elektrische Kontakte, wie beispielsweise gezeigt in den und , verwendet werden können, können andere Ausführungsformen gegebenenfalls verwendet werden. Unter bestimmten Umständen, beispielsweise, wenn alle drei Sensorkontakte einen Wasserstand erkennen sollen, kann der Wassersensor beispielsweise einen einzelnen elektrischen Kontakt einsetzen, wenn der Wassersammelbehälter leitend und in elektrischem Kontakt mit einem Körper des Fahrzeugs ist, sodass der „Masse“-Schaltkreis durch den Körper des Fahrzeugs hindurchführt, sodass dieser Weg den Stromkreis zum Steuergerät vervollständigt. Solch eine Konfiguration kann beispielsweise im Voraus bei einer Motorenfertigung ausgelegt werden und durch die Eliminierung eines Schaltkreises und zugehöriger Leitung, Anschluss und Pins in niedrigeren Kosten resultieren.
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Unter Bezugnahme auf kann ein Widerstand am ECU über Zeit festgestellt werden, während ein Wassersumpf sich füllt und die Sensorkontakte eingetaucht werden. zeigt einen Widerstand für einen Wassersensor, der eine Widerstandskonfiguration ähnlich aufweist.
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Unter Bezugnahme auf ist der Wasserstand 1 jeder Zustand, bei dem sich der Wasserstand unterhalb des mittleren Pins befindet. Wasserstand 2 ist erreicht, wenn der Wasserstand sowohl den niedrigsten als auch den mittleren Pin abdeckt und Wasserstand 3 ist erreicht, wenn das Wasser alle drei Pins kontaktiert. Wie beispielsweise angegeben durch , erfasst ein ECU die Zeit zu der Stufe 2 erreicht wird (tRef) und berechnet dann Δt, wenn Stufe 3 erreicht wird. Wenn Δt kleiner ist als ein vorbestimmter Wert ist, dann benachrichtigt das ECU einen Bediener, wie beispielsweise den Bediener des Fahrzeugs, über jede geeignete Anzeige wie beispielsweise Leuchte, Ton, Display und Ähnliches, sodass der Bediener geeignete Schritte unternehmen kann. Eine solche Aktion könnte beispielsweise umfassen: das Kontaktieren eines Tankstellenbediensteten, der dem Fahrzeugführer gerade Kraftstoff mit einem hohen Wassergehalt verkauft haben kann; das Behandeln des Kraftstoffs im Tank mit einem Rostschutzmittel und antimikrobieller Behandlung; das Wechseln des Kraftstofffilters oder ein Kundendienstzentrum den Kraftstofftank entleeren und reinigen zu lassen. Andere Aktionen können abhängig vom Schweregrad und der Ursache des hohen Wassergehalts geeignet sein.
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Unter Bezugnahme auf wird ein Wassersensor 600 gezeigt, der die Sensorkontakte 602a, 602b und 602c aufweist, von denen einige als Ringe konfiguriert sein können. Solch eine Konfiguration erfordert keine bestimmte Rotationsausrichtung bei der Installation des Wassersensors 600.
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Die Ringkonfiguration des Sensorkontakts stellt eine alternative Konstruktion beispielsweise für die horizontale Installation innerhalb eines Sumpfs bereit. Wie gezeigt bilden zwei leitende Ringe 602a, 602b und ein mittlerer Pin 602c die drei elektrischen Kontakte innerhalb des Wassersumpfs. Bei einer horizontalen Konfiguration der Installation würde der Außenring 602a zuerst Wasser kontaktieren, während der Wasserstand innerhalb des Sumpfs ansteigt, gefolgt vom Innenring 602b und schließlich dem mittleren Pin 602c. Ungeachtet der Rotationsausrichtung wäre der Abstand zwischen den drei Leitern relativ zum Wasser im Sumpf ungefähr der gleiche.
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Es ist offensichtlich, dass der Abstand zwischen den Kontakten 602a, 602b und 602c wie geeignet oder gewünscht variieren kann. Um den Abstand zwischen den Kontaktringen zu variieren, kann der Durchmesser der Ringe vergrößert oder verkleinert werden.
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Ein Beispiel, um eine solche Modifikation zu erreichen, wäre, das Ende des Hauptkörpers des Sensors zu modifizieren. Als ein Beispiel können die Gewinde an der Außenseite des Sensors mit einem Flansch oder einer Schweißbefestigung, wie beschrieben für die Konstruktion in , ersetzt werden. Es könnten dann Kontaktringe mit größerem Durchmesser am Flansch angeordnet werden.
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Um einen noch größeren Durchmesser zu erreichen, kann eine separate Kontaktscheibe 700 am Sensorkörper befestigt werden, nachdem der Körper im Wassersumpf angebracht ist, wie beispielsweise veranschaulicht in . Dies bietet die Möglichkeit, den Kontaktringdurchmesser zu vergrößern, sodass er größer ausgeführt werden kann als der Abstand, der durch ein von der Wassersumpfwand bereitgestelltes Installationsloch ermöglicht wird. Ein größerer Abstand zwischen den Ringen und dem Pin, z. B. 702a, 702b, 702c, kann es ermöglichen, dass sich mehr Wasser im Sumpf zwischen den Wasserstanderfassungen ansammelt. Die separate Kontaktscheibe 700 kann bei einigen Ausführungsformen am Hauptkörper des Wassersensors einrasten. Eine solche Scheibe 700 kann die Flexibilität des Durchmessers der Kontaktringe und somit der Menge eines vertikalen Wasserstandanstiegs zwischen den Erkennungsstufen ermöglichen.
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Unter Bezugnahme auf vertikal ausgerichtete Wassersensoren zeigen die zusätzliche Ausführungsformen von Wassersensoren, die für die vertikale Installation wie beispielsweise durch den Boden eines Wassersumpfs nützlich sein können.
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zeigt eine weitere Ausführungsform eines Wassersensors 800. Der Wassersensor 800 wird konfiguriert mit einer einzelnen zylindrischen Stange mit einem Stapel oder einer Serie von Leitern (Kontakte) 802a, 802b, 802c und Isolatoren 810 gezeigt, um die Wasserüberwachung bei mehreren Stufen zu ermöglichen. Das Unterscheiden zwischen den verschiedenen Wasserständen könnte wie oben beschrieben, durch Kommunikation an das ECU mit einer Leitung für jeden Kontakt am Wassersensor und/oder durch Integrieren von Widerständen zwischen Paaren von Kontakten, wie beschrieben bei früheren Ausführungsformen, erreicht werden, sodass das ECU den Widerstandswert über die zwei Sensorleitungen „liest“ und den Widerstandswert als einen speziellen Wasserstand interpretiert. zeigt die vertikale Installation eines Wasser-In-Kraftstoff-Sensors, wie z. B. Sensor 10, in einem Gehäuse 20 einer Filtrationsvorrichtung mit einem Sumpf oder Sammelbereich 22.
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Unter Bezugnahme auf wird eine weitere Ausführungsform eines Wassersensors 900 mit einer weiteren Ausführungsform von Isolatoren gezeigt, die verwendet werden können. Der Wassersensor 900 besitzt einen Hauptkörper 914 mit den elektrischen Anschlüssen 906. Wie gezeigt könnten die Isolatoren mit dem Widerstandswerkstoff als Distanzstücke 910 zwischen den Kontakten 902a, 902b und 902c, 902d ausgetauscht werden. Der Widerstandswerkstoff kann ein Material sein, wie beispielsweise das bei oberflächenmontierten Widerständen verwendete.
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Als Alternative können die Distanzstücke 910 als ein Wendelwiderstand ausgelegt sein, der im Raum zwischen den Kontakten 902a, 902b, 902c, 902d gebildet wird, und sie können mit einem Isolierstoff, wie beispielsweise Keramik oder Kunststoff, gekapselt sein. Auf diese Weise trennen die Distanzstücke physikalisch die Kontakte und sie dienen auch als die Widerstände. Gegebenenfalls kann ein Isolierschlauch 912 verwendet werden, um die Sensorkontakte zu isolieren. Das ECU würde den Widerstand zwischen dem oberen und unteren Leiter im Stapel lesen, um den Wasserstand zu bestimmen. Wie in gezeigt, werden vier Kontakte gezeigt, aber es ist offensichtlich, dass irgendeine Anzahl ≥ 3 Kontakten funktioniert. In einigen Fällen können mehr Kontakt-/Widerstandsgruppen abgestuftere Wasserstände bereitstellen, die erkannt werden können. Ein Zwei-Kontakte/Widerstands-Stapel kann nur einen einzelnen Wasserstand erkennen und die Anstiegsgeschwindigkeit des Wasserstandes könnte nicht berechnet werden, obgleich dies auch bei einigen Anwendungen nützlich sein könnte.
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Die und zeigen einen Wassersensor 1000 mit einer alternativen Ausführungsform von aufgestapelten Widerstandsringen.
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Die und zeigen den Wassersensor 1000, mit drei Edelstahlringen (Leitern) 1002a, 1002b, 1002c der gleichen Größe mit einem im Kunststoffkörper eingebetteten Widerstand. Es ist offensichtlich, dass mehr als drei Ringe verwendet sein können. Wie gezeigt, werden diese Ringe 1002a, 1002b, 1002c durch die Isolatormaterialien 1010 getrennt. Jeder Leiter kann mit einem unterschiedlichen Widerstandswert konfiguriert sein, der eine unterschiedliche Zone anzeigt. Beispielsweise zeigt der Widerstandswert jedes Rings 1002a, 1002b, 1002c eine unterschiedliche Zone an, die beispielsweise durch die Farbe wie z. B. grün für den Kontakt 1002a, gelb für den Kontakt 1002b und rot für den Kontakt 1002c angegeben werden kann.
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Diese Zonen sind definiert, um die Zeit des Wasseranstiegs, beispielsweise in einem Sumpf 1022 innerhalb eines Gehäuses 1024 einer Kraftstoff-Filtrationsvorrichtung 1020 zu berechnen. Der steigende Wasserstand im Sumpf 1022 stößt einen Zeitgeber im ECU an, sobald er die grüne Zone berührt. Sobald Wasser die rote Zone berührt, berechnet das ECU die Zeitdauer, und wenn sie kleiner als die vorbestimmte Zeitspanne ist, dann wird ein Fahrzeugführer beispielsweise an einem Fahrzeugarmaturenbrett alarmiert, wo er es sehen kann.
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zeigt eine Ausführungsform des oben beschriebenen Wassersensors 1000. Die zeigen den Wassersensor 1000 vertikal installiert im Wassersumpf 1022 eines Kraftstofffilters 1020/FWS-Gehäuses 1024.
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Typische Wassersensoren haben nur eine Erkennungsposition. Mit anderen Worten zeigen sie an, wenn der Wasserbehälter „voll“ ist, messen aber keine Geschwindigkeit, mit der sich der Behälter füllt. Also hat ein Bediener, wie beispielsweise ein Fahrzeugführer, keine Ahnung, ob der Behälter sich langsam im Laufe eines langen Zeitraums (normal) füllt oder ob er eine schlechte Lieferung von Kraftstoff erhalten hat, die ein hohes Volumen an Wasser enthält (abnormal). Der letztere Fall kann letztlich zu biologischem Wachstum, Korrosion, Ablagerung und Filterverschmutzung führen. Im Gegensatz dazu ermöglichen die Wassersensoren hierin dem Fahrzeugführer, im Falle eines hohen Wassergehaltes benachrichtigt zu werden, sodass Korrekturmaßnahmen erfolgen können. Das Folgende stellt einen strukturellen und funktionellen Vorteil bei den verbesserten hier beschriebenen Wassersensorkonstruktionen bereit.
- 1) Ein Mittel, um zu erkennen, wenn eine große Konzentration von Wasser in den Tank eingedrungen ist, sodass der Fahrer benachrichtigt werden kann, bevor ein Schaden entsteht.
- 2) Stellt einen Wassersensor mit drei oder mehr Sensorkontakten bereit, die die Erkennung von zwei oder mehr unterschiedlichen Wasserständen ermöglichen.
- 3) Der Wassersensor ermöglicht einer Motorsteuerung (ECU), die Zeit nachzuverfolgen, wann jeder Wasserstand erreicht wird, um zu bestimmen, ob die Geschwindigkeit der Wasserfüllung einem Alarmwert entspricht.
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Die Erfindung kann in anderen Formen ausgeführt werden, ohne von deren Sinn oder neuartigen Eigenschaften abzuweichen. Die in dieser Anmeldung offenbarten Ausführungsformen sollen in jeglicher Hinsicht als veranschaulichend und nicht einschränkend betrachtet werden. Der Umfang der Erfindung ist vielmehr durch die angehängten Ansprüche angegeben, als durch die vorstehende Beschreibung; und alle Änderungen, die die Bedeutung und der Gleichwertigkeitsbereich der Ansprüche mit sich bringen, sind als darin aufgenommen anzusehen.
