DE102008012699B4

DE102008012699B4 - Filterüberwachungssystem und Verfahren zum Betreiben eines Filterüberwachungssystems

Info

Publication number: DE102008012699B4
Application number: DE102008012699.3A
Authority: DE
Inventors: Eduard Hilberer
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2008-03-05
Filing date: 2008-03-05
Publication date: 2017-06-08
Anticipated expiration: 2028-03-06
Also published as: DE102008012699A1

Abstract

Filterüberwachungssystem (28) für eine Druckluftaufbereitungsanlage (12) eines Fahrzeugs (14) mit einer Luftfilterpatrone (10), die an der Druckluftaufbereitungsanlage (12) montiert ist, wobei in der Luftfilterpatrone (10) ein Sensor (16) zur Erfassung eines Feuchtegrades angeordnet ist, wobei das Filterüberwachungssystem (28) eine Erfassungseinrichtung (30) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass in der Luftfilterpatrone ein Transponder (18) mit einer Antenne (20) und einem Speicher (22) angeordnet ist, dass der Transponder (18) mit dem Sensor (16) gekoppelt ist, dass die Erfassungseinrichtung (30) eingerichtet ist, ein Transpondersignal zu erfassen und ein Signal als elektromagnetische Welle an den Transponder (18) zu senden, wobei die in dem Signal enthaltene Information zur Änderung des Inhalts des Speichers (22) verwendet wird und eine Anzahl bereits durchgeführter Regenerationen und eine maximale Speicherkapazität des Trockenmittels betrifft, und dass das Filterüberwachungssystem (28) ein Steuergerät (26) umfasst, das geeignet ist, von dem Sensor (16) erfasste Werte zu interpretieren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Filterüberwachungssystem für eine Druckluftaufbereitungsanlage eines Fahrzeugs mit einer Luftfilterpatrone gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines Filterüberwachungssystems gemäß Anspruch 1 mit einer Luftfilterpatrone zur Montage an einer Druckluftaufbereitungsanlage eines Fahrzeugs, wobei in der Luftfilterpatrone ein Sensor zur Erfassung eines Feuchtegrades und ein Transponder mit einer Antenne und einem Speicher angeordnet ist, und einem Steuergerät.
Druckluftaufbereitungsanlagen für moderne Fahrzeuge, die im Straßen- beziehungsweise Schienenverkehr eingesetzt werden, verfügen häufig über auswechselbare Luftfilterpatronen, die die von einem Kompressor erzeugte Druckluft von Luftfeuchtigkeit und sonstigen Fremdpartikeln reinigen, um die Lebensdauer angeschlossener Druckluftverbraucher zu erhöhen. Um wiederum die Lebensdauer der Luftfilterpatrone zu erhöhen, wird diese während eines Regenerationszyklus von bereits gereinigter Druckluft rückgespült, wobei in der Luftfilterpatrone angesammelte Feuchtigkeit und Schmutzpartikel aus der Druckluftaufbereitungsanlage ausgespült werden.
Um den Druckluftverbrauch während des Regenerationszyklus zu optimieren, ist es bekannt Feuchtesensoren in der Druckluftaufbereitungsanlage beziehungsweise der Luftfilterpatrone anzuordnen, über die die verbleibende Aufnahmekapazität für Feuchtigkeit der Luftfilterpatrone bestimmbar ist. Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der US 5,257,008 A bekannt. Unvorteilhaft bei dieser Anordnung ist insbesondere die Übertragung des Sensorsignals an das zugehörige Steuergerät, da hierfür eine elektrische Leitung mit einer Steckverbindung notwendig ist. Eine derartige Steckverbindung ist anfällig gegenüber Korrosion- und Montagefehlern, da die Luftfilterpatrone an einem Lufttrocknergehäuse der Druckluftaufbereitungsanlage montierbar ist.
Die DE 10 2005 050 635 A1 zeigt eine Luftfilterpatrone, die Identifikationsmittel aufweist. Die beschriebenen Identifikationsmittel dienen der Bestimmung des Patronentyps, wobei zusätzlich noch die jeweilige Patrone individuell kennzeichnende Informationen vorhanden sein können. Die US 2007/0169446 A1 beschreibt eine Filterpatrone mit einem in der Filterpatrone angeordneten Transponder, der mit einem Temperatursensor und einem Speicher ausgerüstet ist. Die US 2007/0240578 A1 beschreibt ein System und ein Verfahren zum Messen der Temperatur eines Filterelementes, wobei das Filterelement einen Temperatursensor und einen Speicher zum Speichern von gemessenen Temperaturen umfasst. Weiterhin umfasst das System auch eine Erfassungseinrichtung, welche zum Auslesen eines Transponders eingerichtet ist, der mit dem Speicher und dem Temperaturmesser gekoppelt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Luftfilterpatrone bereitzustellen, die trotz integriertem Feuchtesensor hinsichtlich der Signalübertragung unempfindlich gegenüber Kontaktkorrosion und Montagefehlern ist und eine optimale Austauschbarkeit gebrauchter Luftfilterpatronen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung baut auf der gattungsgemäßen Luftfilterpatrone dadurch auf, dass der Transponder mit dem Sensor gekoppelt ist. Durch die Kopplung des Sensors mit dem Transponder wird eine kabelgebundene elektrische Verbindung zwischen dem Sensor und einer die Sensorsignale auswertenden Vorrichtung überflüssig. Auf diese Weise können insbesondere auf falschen Sensordaten beruhende Fehlfunktionen der Druckluftaufbereitungsanlage verhindert werden, die durch eine fehlerhafte Montage der Luftfilterpatrone beziehungsweise Kontaktkorrosion an der sonst notwendigen Steckverbindung der elektrischen Leitung entstehen können.
Besonders bevorzugt ist dabei, dass der Transponder einen Temperatursensor zum Messen einer Trockenmitteltemperatur umfasst. Durch die Erfassung der Temperatur des Trockenmittels kann eine eventuelle Überhitzung, des Trockenmittels, welche die Funktionsfähigkeit der Trockenmittelpatrone gefährdet, erkannt werden. Weiterhin ist die Erfassung der Temperatur direkt in der Trockenmittelpatrone viel exakter als eine Erfassung der Lufttemperatur nach dem Durchströmen des Trockenmittels.
Bei dem erfindungsgemäßen Filterüberwachungssystem für eine Druckluftaufbereitungsanlage ist vorgesehen, dass das Filterüberwachungssystem eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung eines Transpondersignals umfasst. Durch die Erfassungseinrichtung können die von dem Sensor an den Transponder übertragenen Sensorsignale erfasst werden, die der Transponder als elektromagnetisches Signal abstrahlt, wodurch eine sichere Übertragungsmöglichkeit für die Sensorsignale geschaffen wird.
Vorteilhafterweise kann dabei vorgesehen sein, dass das Filterüberwachungssystem ein Steuergerät umfasst, das geeignet ist, von dem Sensor erfasste Werte zu interpretieren. Der Sensor ist geeignet, einen Feuchtegrad innerhalb der Luftfilterpatrone zu bestimmen, wobei es sich beispielsweise um eine Luftfeuchtigkeit in Form von Wasserdampf oder um die Detektion von flüssigem Wasser handeln kann. Es können also verschiedene Sensorarten mit dem erfindungsgemäßen Filterüberwachungssystem verwendet werden. Aufgrund des von dem Sensor erzeugten Signals lässt sich somit der Beladungsgrad eines in der Luftfilterpatrone angeordneten Trockenmittels mit Feuchtigkeit bestimmen, wobei die Bestimmung auf Grundlage einer Werkseitig vorgenommenen Kalibrierung des Steuergerätes beruhen kann.
Nützlicherweise kann dabei vorgesehen sein, dass das Steuergerät geeignet ist, weitere Funktionen der Druckluftaufbereitungsanlage zu steuern. Eine elektronische beziehungsweise semi-elektronische Druckluftaufbereitungsanlage benötigt ein Steuergerät, um verschiedene Funktionen im Zusammenhang mit dem Regenerationszyklus der Luftfilterpatrone steuern zu können. Diese Funktionalitäten können vorteilhafterweise von dem die Sensorsignale interpretierenden Steuergerät übernommen werden. Auf diese Weise lässt sich ein zusätzliches Steuergerät einsparen.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Energieversorgung des Sensors über eine von der Erfassungseinrichtung abgestrahlte elektromagnetische Welle erfolgt. Durch die Energieversorgung des Sensors über eine elektromagnetische Welle, die von dem Transponder empfangen wird, ist eine separate Stromquelle innerhalb der Luftfilterpatrone beziehungsweise eine Stromversorgungsleitung aus dem Lufttrocknergehäuse in die Luftfilterpatrone überflüssig.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Erfassungseinrichtung geeignet ist, ein Signal als elektromagnetische Welle an den Transponder zu senden, wobei die in dem Signal enthaltene Information zur Änderung des Inhalts des Speichers verwendet wird. Durch das Verändern des Speicherinhalts des Transponders werden für den Betrieb der Luftfilterpatrone relevante Informationen, wie die Anzahl bereits durchgeführter Regenerationen und die maximale Speicherkapazität des Trockenmittels, an die Luftfilterpatrone gekoppelt.
Das gattungsgemäße Verfahren wird dadurch weiterentwickelt, dass elektrische Signale von dem Sensor an den Transponder übermittelt werden, die den Feuchtegrad innerhalb der Luftfilterpatrone betreffen, dass der Transponder die elektrischen Signale als elektromagnetische Welle an eine Erfassungseinrichtung sendet und dass die Erfassungseinrichtung die empfangene elektromagnetische Welle als elektrisches Signal an ein Steuergerät leitet.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Erfassungseinrichtung ein Signal als elektromagnetische Welle an den Transponder sendet, wobei die in dem Signal enthaltene Information zur Änderung des Inhalts des Speichers verwendet wird.
Auf diese Weise werden die Vorteile und Besonderheiten des erfindungsgemäßen Filterüberwachungssystems auch im Rahmen eines Verfahrens umgesetzt.
Dies gilt auch für die nachfolgend angegebenen besonders bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Dieses wird in nützlicher Weise dadurch weiterentwickelt, dass das Steuergerät das elektrische Signal interpretiert, um einen Feuchtegrad zu bestimmen.
Vorteilhafterweise ist dabei vorgesehen, dass das Steuergerät weitere Funktionen der Druckluftaufbereitungsanlage steuert.
Nützlichweise ist vorgesehen, dass die Erfassungseinrichtung eine elektromagnetische Welle abstrahlt und dass die abgestrahlte elektromagnetische Welle über den in der Luftfilterpatrone angeordneten Transponder den Sensor mit Energie versorgt.
Weiterhin kann dabei vorgesehen sein, dass die an das Steuergerät übertragenen Sensorwerte von dem Steuergerät im Zusammenhang mit der Regelung von Regenerationszyklen und/oder weiteren Signalausgaben verwendet werden.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die in dem Speicher gespeicherte Information von dem Transponder an das Steuergerät übertragen wird und im Zusammenhang mit der Regelung von Regenerationszyklen und/oder weiteren Signalausgaben verwendet wird. Durch die in dem Speicher gespeicherte Information können insbesondere die Luftfilterpatrone betreffende spezifische Eigenschaften an das Steuergerät übertragen werden, die beispielsweise die Standzeit der Luftfilterpatrone, die maximale Filterkapazität zwischen zwei Regenerationszyklen, die bisherige Anzahl von Regenerationszyklen und ähnliche die Luftfilterpatrone betreffende Parameter hinterlegt werden. Diese werden erfindungsgemäß auch über die Erfassungseinrichtung neu in den Speicher geschrieben, so dass vor einem Austausch der Luftfilterpatrone die entsprechenden Daten an die gebrauchte Luftfilterpatrone gekoppelt sind.
Die Figur wird nun mit Bezug auf die begleitende Zeichnung anhand einer bevorzugten Ausführungsform beispielhaft erläutert.
Es zeigt:
1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Filterüberwachungssystem.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Filterüberwachungssystem. Das dargestellte Fahrzeug 14 umfasst einen Antriebsmotor 32 und eine Druckluftversorgungsanlage 12. Der Antriebsmotor 32 kann über eine Kupplung 34 einen der Druckluftaufbereitungsanlage 12 zugehörigen Kompressor 36 antreiben, der komprimierte Luft an einen Lufttrockner 38 mit einer daran montierten Luftfilterpatrone 10 liefert. Der Lufttrockner 38 weist eine Entlüftung 40 auf, über die während eines Regenerationszyklus die Regenerationsluft entweichen kann. Die Luftfilterpatrone 10 umfasst einen Sensor 16 und einen Transponder 18 mit einer Antenne 20 und einem Speicher 22, wobei der Sensor 16 und der Transponder 18 miteinander gekoppelt sind. Optional kann hierzu parallel ein Temperatursensor angeordnet werden, wobei der Temperatursensor insbesondere auch direkt in dem Transponder 18 integriert sein kann. In dem Lufttrockner 38 ist eine Erfassungseinrichtung 30 angeordnet, die über eine elektrische Leitung mit einem zugehörigen Steuergerät 26 gekoppelt ist. Die Anordnung der Erfassungseinrichtung 30 innerhalb des Lufttrockners 38 ist nicht zwingend notwendig, wichtig ist lediglich die räumliche Nähe zu dem in der Luftfilterpatrone 10 angeordneten Transponder 18. Die Erfassungseinrichtung 30, das Steuergerät 26 und die Luftfilterpatrone 10 mit dem Sensor 16 und dem Transponder 18 sind Bestandteil eines Filterüberwachungssystems 28, dessen Funktion im Folgenden erläutert wird.
Während einer Förderphase fördert der Kompressor 36 komprimierte Luft, die in der Luftfilterpatrone 10 von Feuchtigkeit und weiteren Verunreinigungen gereinigt wird. Dabei entzieht ein in der Luftfilterpatrone 10 angeordnetes nicht dargestelltes Trockenmittel der vorbeiströmenden Luft die in ihr enthaltene Luftfeuchtigkeit. Das Trockenmittel nimmt also während einer Förderphase kontinuierlich Feuchtigkeit auf, wodurch es selbst langsam mit Feuchtigkeit gesättigt wird. Der in der Luftfilterpatrone 10 angeordnete Sensor 16 kann beispielsweise die Menge des in der getrockneten Druckluft enthaltenen Wasserdampfes detektieren, wobei er ein elektrisches Signal erzeugt, welches an den Transponder 18 übertragen wird. Es ist ebenfalls denkbar, dass der Sensor 16 nicht den in der getrockneten Luft vorhandenen Wasserdampf detektiert, sondern in der Filterpatrone niedergeschlagenes kondensiertes Wasser, welches nicht mehr von dem Trockenmittel absorbiert werden konnte. Der Transponder 18 strahlt das von dem Sensor 16 empfangene Signal in Form einer elektromagnetischen Welle über seine Antenne 20 ab. Die abgestrahlte elektromagnetische Welle kann von der Erfassungseinrichtung 30 empfangen werden und wird von dieser in Form eines elektrischen Impulses an das Steuergerät 26 weitergeleitet. Weiterhin kann der Transponder 18 in dem Speicher 22 gespeicherte Information, die die Luftfilterpatrone 10 betrifft, in Form einer elektromagnetischen Welle über die Antenne 20 an die Erfassungseinrichtung 30 übertragen. Auch diese Information wird an das Steuergerät 26 weitergeleitet. Das Steuergerät 26 ist geeignet, wesentliche Funktionen der Druckluftaufbereitungsanlage zu steuern. Insbesondere ist das Steuergerät 26 geeignet, die Kupplung 34 zu öffnen und zu schließen, um den Kompressor 36 von dem Antriebsmotor 32 zu entkoppeln, und kann in dem Lufttrockner 38 angeordnete nicht dargstellte Ventileinrichtungen ansteuern, die zur Durchführung eines Regenerationszyklus der Luftfilterpatrone 10 benötigt werden. Das Steuergerät 26 kann zu diesem Zweck die von dem Sensor 16 erzeugten Signale als Beladungsgrad des in der Luftfilterpatrone 10 angeordneten Trockenmittels mit Feuchtigkeit interpretieren. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass eine Regeneration der Luftfilterpatrone 10 nur durchgeführt wird, wenn der Beladungsgrad des Trockenmittels in der Luftfilterpatrone 10 einen bestimmten Schwellenwert übersteigt. Das Steuergerät 26 ist auch in der Lage, aufgrund der von dem Sensor 16 erhaltenen Information eine den Filterzustand betreffende Statusmeldung auszugeben, die beispielsweise in Form einer Signallampe beziehungsweise einer Displayausgabe dem Fahrer signalisiert, dass die Luftfilterpatrone regeneriert oder ausgetauscht werden muss. Weiterhin können die in dem Speicher 22 hinterlegten Informationen, die ebenfalls an das Steuergerät 26 übertragen werden, hinsichtlich angepasster Regenerationszyklen für die Luftfilterpatrone 10 verwendet werden, da sie beispielsweise Information über die Trockenmittelkapazität und die maximal zulässige Anzahl von Regenerationszyklen der Luftfilterpatrone 10 enthalten kann. Weiterhin ist denkbar, dass der Speicher 22 Informationen hinsichtlich der bereits durchgeführten Anzahl von Regenerationszyklen der Luftfilterpatrone 10 umfasst. Es ist dann denkbar, dass das Steuergerät 26 nach Durchführung eines Regenerationszyklus über die Erfassungseinrichtung 30 den Inhalt des Speichers entsprechend verändert.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
Bezugszeichenliste

10: Luftfilterpatrone
12: Druckluftaufbereitungsanlage
14: Fahrzeug
16: Sensor
18: Transponder
20: Antenne
22: Speicher
26: Steuergerät
28: Filterüberwachungssystem
30: Erfassungseinrichtung
32: Antriebsmotor
34: Kupplung
36: Kompressor
38: Lufttrockner
40: Entlüftung

Claims

Filterüberwachungssystem (28) für eine Druckluftaufbereitungsanlage (12) eines Fahrzeugs (14) mit einer Luftfilterpatrone (10), die an der Druckluftaufbereitungsanlage (12) montiert ist, wobei in der Luftfilterpatrone (10) ein Sensor (16) zur Erfassung eines Feuchtegrades angeordnet ist, wobei das Filterüberwachungssystem (28) eine Erfassungseinrichtung (30) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass in der Luftfilterpatrone ein Transponder (18) mit einer Antenne (20) und einem Speicher (22) angeordnet ist, dass der Transponder (18) mit dem Sensor (16) gekoppelt ist, dass die Erfassungseinrichtung (30) eingerichtet ist, ein Transpondersignal zu erfassen und ein Signal als elektromagnetische Welle an den Transponder (18) zu senden, wobei die in dem Signal enthaltene Information zur Änderung des Inhalts des Speichers (22) verwendet wird und eine Anzahl bereits durchgeführter Regenerationen und eine maximale Speicherkapazität des Trockenmittels betrifft, und dass das Filterüberwachungssystem (28) ein Steuergerät (26) umfasst, das geeignet ist, von dem Sensor (16) erfasste Werte zu interpretieren.
Filterüberwachungssystem (28) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder (18) der Luftfilterpatrone (10) einen Temperatursensor zum Messen einer Trockenmitteltemperatur umfasst.
Filterüberwachungssystem (28) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (26) geeignet ist, weitere Funktionen der Druckluftaufbereitungsanlage (12) zu steuern.
Filterüberwachungssystem (28) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgung des Sensors (16) über eine von der Erfassungseinrichtung (30) abgestrahlte elektromagnetische Welle erfolgt.
Verfahren zum Betreiben eines Filterüberwachungssystems (28) gemäß Anspruch 1 mit einer Luftfilterpatrone (10) zur Montage an einer Druckluftaufbereitungsanlage (12) eines Fahrzeugs (14), wobei in der Luftfilterpatrone (10) ein Sensor (16) zur Erfassung eines Feuchtegrades angeordnet ist, und einem Steuergerät (26), dadurch gekennzeichnet, – dass elektrische Signale von dem Sensor (16) an einen in der Luftfilterpatrone (10) angeordneten Transponder (18) übermittelt werden, die den Feuchtegrad innerhalb der Luftfilterpatrone (10) betreffen, – dass der Transponder (18) die elektrischen Signale über eine in der Luftfilterpatrone (10) angeordnete Antenne (20) als elektromagnetische Welle an eine Erfassungseinrichtung (30) sendet und – dass die Erfassungseinrichtung (30) die empfangene elektromagnetische Welle als elektrisches Signal an ein Steuergerät (26) leitet – dass die Erfassungseinrichtung (30) ein Signal als elektromagnetische Welle an den Transponder (18) sendet, wobei die in dem Signal enthaltene Information zur Änderung des Inhalts eines in der Luftfilterpatrone (10) angeordneten Speichers (22) verwendet wird und eine Anzahl bereits durchgeführter Regenerationen und eine maximale Speicherkapazität des Trockenmittels betrifft.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (26) das elektrische Signal interpretiert, um einen Feuchtegrad zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (26) weitere Funktionen der Druckluftaufbereitungsanlage (12) steuert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, – dass die Erfassungseinrichtung (30) eine elektromagnetische Welle abstrahlt und – dass die abgestrahlte elektromagnetische Welle über den in der Luftfilterpatrone (10) angeordneten Transponder (18) den Sensor (16) mit Energie versorgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die an das Steuergerät (26) übertragenen Sensorwerte von dem Steuergerät (26) im Zusammenhang mit der Regelung von Regenerationszyklen und/oder weiteren Signalausgaben verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Speicher (22) gespeicherte Information von dem Transponder (18) an das Steuergerät (26) übertragen wird und im Zusammenhang mit der Regelung von Regenerationszyklen und/oder weiteren Signalausgaben verwendet wird.