用于燃料系统的液滴传感器技术方案

一种液滴检测系统包括感测通道，比如微流体通道，所述感测通道被配置用于接收流体流，所述流体流可能包含分散在所述流体中的一个或多个液滴。所述感测通道的截面面积可以被配置为允许预定大小的液滴一次一个地流过所述通道。光源、光孔和光检测器位于所述感测通道外部，所述光源、光孔和光检测器使用选定频带的光，所述选定频带的光对所述液体的吸光率与对所述流体的吸光率显著不同。可以使用来自所述光检测器的信号来检测和表征液滴。述光检测器的信号来检测和表征液滴。述光检测器的信号来检测和表征液滴。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于燃料系统的液滴传感器
[0001]本申请要求于2018年5月31日提交的美国临时申请序列号62/678,806的权益，所述美国临时申请通过援引并入本披露内容。
[0002]本披露内容涉及液滴传感器。具体地，本披露内容涉及被配置用于检测分散在不同流体中的液滴、比如分散在燃料中的水滴的液滴传感器。
[0003]燃料中的水在内燃发动机的燃料系统中可能造成问题。燃料中的水可能会因燃烧过程中的腐蚀或气化而损坏燃料喷射器。例如，喷射器的损坏可能会导致发动机操作中的各种问题，比如无法符合管辖排放标准。燃料喷射器损坏可能需要修理或维护。对于商用或工业车辆来说，缩短操作时间的成本可能特别高。
[0004]已经提出了燃料含水量(WIF)传感器等传感器来检测燃料中的水。一种类型的传感器是浮子系统，所述浮子系统使用密度介于水与燃料之间的材料。另一种类型的传感器是电导率传感器。随着时间的推移，这两种类型的传感器都会出现问题，因为灰尘或碎片会聚集在表面上。具体地，随着时间的推移，导电式WIF传感器可能会受到腐蚀和电化学电镀的影响。已经提出了使用近红外波长的光源来检测燃料中的水的燃料系统上的管线中流量传感器。一些系统被设计为在光源与检测器之间具有厘米数量级的路径长度以适于检测水。这种系统在区分溶解水与水滴方面可能是无效的，溶解水和水滴可以对喷射器产生不同的影响。此外，当检测器中存在多个水滴时，这种系统可能提供不准确的大小确定信息。
[0005]需要改进的传感器以减轻燃料喷射器的损坏并随着时间的推移提高内燃发动机的性能。

技术实现思路
r/>[0006]本披露内容的各个方面涉及液滴传感器，所述液滴传感器被配置用于使用感测通道来检测不同流体中的液体，比如使用微流体通道来检测分散在不同流体中的液滴。在一些实施例中，所述液滴检测传感器可以被配置用于检测分散在烃流体(比如燃料)中的水滴，其可以被描述为微流体燃料含水量(WIF)传感器。所述液滴传感器可以使用红外光来测量通过所述微流体通道的吸光率并确定所述流体中是否存在液滴或存在多少液滴。所述液滴传感器可以被配置为当流体流过所述微流体通道时区别或区分分散在流体中的液滴与流体中的溶解液体。来自所述传感器的信息可以用于确定流体中液体的浓度、液滴大小或通过所述微流体通道的液滴流速中的一个或多个。还可以使用所述传感器来测量水位。
[0007]在一个方面，本披露内容涉及一种系统，所述系统包括微流体通道，所述微流体通道被配置用于接收第一流体的流和分散在所述第一流体中的第二流体。所述第二流体具有不同于所述第一流体的成分。所述系统还包括光源，所述光源被配置用于沿着通过所述微流体通道的路径引导某一频带的光束。所述频带被选择为所述第二流体比所述第一流体具有更高的吸光率。所述系统进一步包括孔元件，所述孔元件限定位于来自所述光源的所述光束的所述路径中的光孔。所述系统进一步包括光检测器，所述光检测器被定位成用于在所述光束穿过所述微流体通道和所述光孔之后在感测区域中接收所述光束。所述光检测器被配置用于提供表示所述频带的光在穿过所述微流体通道之后剩余的量的信号。所述系统
进一步包括控制器，所述控制器可操作地耦接到所述光检测器并且被配置用于基于所述信号来确定所述第二流体是否为液滴形式。
[0008]在另一方面，本披露内容涉及一种系统，所述系统包括燃料与水分离器，所述燃料与水分离器具有限定水收集体积的壳体。所述水收集体积流体连接到发动机燃料管线并且流体连接到排水出口。所述系统还包括光源，所述光源被配置用于沿着通过所述水收集体积的路径引导某一频带的光束。所述频带被选择为被水吸收。所述系统进一步包括光检测器，所述光检测器被定位成用于在所述光束穿过所述水收集体积的至少一部分之后在感测区域中接收所述光束。所述光检测器被配置用于提供表示所述频带的光的量的信号。所述系统进一步包括控制器，所述控制器可操作地耦接到所述光检测器并且被配置用于基于所述信号来确定是否检测到水。
[0009]在又一方面，本披露内容涉及一种系统，所述系统包括微流体通道，所述微流体通道被配置用于接收烃流体流。所述微流体通道具有大小被确定成当预定大小的水滴分散在所述烃流体中时一次接收一个水滴的横截面积。所述系统还包括位于所述微流体通道外部的光源，所述光源被配置用于产生选定的频带的光以使得所述水滴在所述选定频带中具有比所述烃流体更高的吸光率。所述系统进一步包括光检测器，所述光检测器位于所述微流体通道外部并对所述选定频带敏感并且被配置用于提供表示光在穿过所述微流体通道之后剩余的量的信号。所述系统另外包括光孔，所述光孔位于所述光源与所述光检测器之间，其中，来自所述光源的穿过所述光孔的光形成光束，所述光束限定延伸通过所述光源、所述微流体通道和所述光检测器的光束轴。所述系统更进一步包括控制器，所述控制器可操作地连接到所述光检测器并且被配置用于基于来自所述光检测器的所述信号来检测分散在所述烃流体流中的一个或多个水滴，所述信号表示来自所述光源的光在穿过所述微流体通道和所述光孔之后剩余的量。
[0010]在又一方面，本披露内容涉及一种传感器，所述传感器包括大小被确定成接收流体流的微流体通道。所述微流体通道具有大小被确定成当预定大小的液滴分散在所述流体中时一次接收一个液滴的截面面积。所述传感器还包括位于所述微流体通道外部的光源，所述光源被配置用于产生选定频带的光以使得所述液滴在所述选定频带中具有与所述不同液体不同的吸光率。所述传感器进一步包括光检测器，所述光检测器位于所述微流体通道外部并对所述选定频带敏感并且被配置用于提供表示光在穿过所述微流体通道之后剩余的量的信号。所述传感器另外包括位于所述光源与所述光检测器之间的光孔，其中，来自所述光源的穿过所述光孔的光形成光束，所述光束限定延伸通过所述光源、所述微流体通道和所述光检测器的光束轴。所述光孔和所述光检测器的宽度限定感测区域。所述传感器更进一步包括控制器，所述控制器可操作地连接到所述光检测器并且被配置用于基于来自所述光检测器的所述信号来确定通过所述微流体通道的所述感测区域的液滴速率，所述信号表示来自所述光源的光在穿过所述微流体通道和所述光孔之后剩余的量。
[0011]在进一步方面，本披露内容涉及一种水滴传感器，所述水滴传感器包括限定小于1mm2的截面面积的微流体通道。所述传感器还包括位于所述微流体通道外部的光源，所述光源被配置用于产生近红外频带的光。所述传感器进一步包括光检测器，所述光检测器位于所述微流体通道外部并对所述选定频带敏感并且被配置用于提供表示光在穿过所述微流体通道之后剩余的量的信号。所述传感器另外包括位于所述光源与所述光检测器之间的
光孔，其中，来自所述光源的穿过所述光孔的光形成光束，所述光束限定延伸通过所述光源、所述微流体通道和所述光检测器的光束轴。所述孔的宽度小于1mm。所述传感器更进一步包括控制器，所述控制器可操作地连接到所述光检测器并且被配置用于基于来自所述光检测器的所述信号来检测分散在所述烃流体流中的一个或多个水滴，所述信号表示来自所述光源的光在穿过所述微流体通道和所述光孔之后剩余的量。
附本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种系统，包括：微流体通道，所述微流体通道被配置用于接收第一流体的流和分散在所述第一流体中的第二流体，其中，所述第二流体具有不同于所述第一流体的成分；光源，所述光源被配置用于沿着通过所述微流体通道的路径引导某一频带的光束，其中，所述频带被选择为所述第二流体比所述第一流体具有更高的吸光率；孔元件，所述孔元件限定位于来自所述光源的所述光束的所述路径中的光孔；光检测器，所述光检测器被定位成用于在所述光束穿过所述微流体通道和所述光孔之后在感测区域中接收所述光束，所述光检测器被配置用于提供表示所述频带的光在穿过所述微流体通道之后剩余的量的信号；以及控制器，所述控制器可操作地耦接到所述光检测器并且被配置用于基于所述信号来确定所述第二流体是否为液滴形式。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器进一步被配置用于基于所述信号来确定每单位体积的第一流体中液滴形式的第二液体的量，其中，所述量可选地不包括溶解在第一流体中的第二流体。3.根据权利要求1或2所述的系统，进一步包括控制器，所述控制器可操作地连接到所述光检测器并且被配置用于基于所述信号来检测分散在所述第一流体的所述流中的所述第二流体的一个或多个液滴的液滴速率或液滴大小。4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述控制器进一步被配置用于基于以下中的至少一个来确定所述液滴速率或所述液滴大小：包含在所述信号内的脉冲的幅度、包含在所述信号内的脉冲的宽度、用于检测所述感测区域中的最小大小液滴的第一阈值信号电平、用于检测填充所述感测区域的液滴的第二阈值信号电平、以及阈值信号电平交叉率。5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述控制器进一步被配置用于执行以下中的至少一个：基于所述液滴速率和所述液滴大小来确定每单位体积的第一流体中液滴形式的第二液体的量；响应于所述信号不交叉所述第二阈值信号电平而基于包含在所述信号内的脉冲的所述幅度来确定所述液滴大小；响应于所述信号交叉所述第二阈值信号电平而基于包含在所述信号内的脉冲的所述宽度来确定所述液滴大小；以及基于所述液滴速率来确定所述液滴大小。6.根据任一前述权利要求所述的系统，其中，所述微流体通道是以下中的至少一个：与燃料管线的主流平行流体连通；至少部分浸没在所述燃料管线的所述主流中，其中，所述微流体通道的入口位于所述燃料管线的所述主流中或者所述微流体通道的所述入口和出口位于所述燃料管线的所述主流中；以及限定在选自以下各项的两个或更多个光学部件之间：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：唐纳森公司，
类型：发明
国别省市：