DE102010001547A1

DE102010001547A1 - Filter occupancy detection device for detection of occupancy of fluid filter with dirt particles in air conditioning system, has multiple measured value acquisition devices for detection of occupancy of fluid filter with dirt particles

Info

Publication number: DE102010001547A1
Application number: DE102010001547A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl.-Ing. Liermann (FH), 67117; Armin 71272 Britsch-Laudwein; Karl Dipl.-Ing. Lochmahr (FH), 71665; Wilhelm Dipl.-Ing. 73117 Baruschke
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2010-02-03
Filing date: 2010-02-03
Publication date: 2011-08-04

Abstract

The filter occupancy detection device (2) has multiple measured value acquisition devices for the detection of the occupancy of a fluid filter (3) with dirt particles. The measured value acquisition devices are provided for partially different parameters detection, particularly different physical parameters detection. An independent claim is also included for a method for detecting the occupancy of a fluid filter with dirt particles.

Description

Die Erfindung betrifft eine Filterbelegungsermittlungsvorrichtung zur Ermittlung der Belegung eines Fluidfilters mit Schmutzpartikeln. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Klimaanlage, insbesondere eine Kraftfahrzeugklimaanlage. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Ermittlung der Belegung eines Fluidfilters mit Schmutzpartikeln.The invention relates to a filter occupancy determination device for determining the occupancy of a fluid filter with dirt particles. Furthermore, the invention relates to an air conditioner, in particular an automotive air conditioning system. In addition, the invention relates to a method for determining the occupancy of a fluid filter with dirt particles.

Bei der Belüftung eines geschlossenen Raumes ist es üblich, dass die dem geschlossenen Raum zuzuführende Luft, die von der Umgebung her angesaugt wird, zunächst auf unterschiedlichste Weise aufbereitet wird. Beispielsweise wird die Luft vor der Freisetzung in den Innenraum erwärmt, abgekühlt, befeuchtet und insbesondere auch gereinigt. Bei einer Reinigung der Luft werden beispielsweise Pollen, Schmutzpartikeln und dergleichen durch Filtereinrichtungen entfernt.When ventilating a closed room, it is common that the air to be supplied to the closed space, which is sucked in from the environment, is first processed in a variety of ways. For example, the air is heated before being released into the interior, cooled, moistened and in particular also cleaned. When cleaning the air, for example, pollen, dirt particles and the like are removed by filter devices.

Ein Beispiel für derartige Innenräume sind Kraftfahrzeuge. Insbesondere bei Kraftfahrzeugen erweist es sich als vorteilhaft die Luft von Schmutzpartikeln zu reinigen, da hier der Ansaugort für die dem Kraftfahrzeuginnenraum zuzuführende Frischluft in der Regel nicht so gewählt werden kann, dass von vorherein möglichst wenig Schadstoffe angesaugt werden. Kraftfahrzeuge werden nämlich auf Straßen bewegt, sodass es in aller Regel unvermeidlich ist, dass Abgase, insbesondere Rußpartikel und ähnliche Partikel, welche von anderen Kraftfahrzeugen herrühren, vom eigenen Kraftfahrzeug angesaugt werden. Ohne vorherige Filterung würden die derart angesaugten Schmutzpartikel in den Kraftfahrzeuginnenraum abgegeben werden.An example of such interiors are motor vehicles. In particular, in motor vehicles, it proves to be advantageous to clean the air of dirt particles, since here the Ansaugort for the motor vehicle interior to be supplied fresh air usually can not be chosen so that as little pollutants are sucked from the outset. Motor vehicles are namely moved on roads, so that it is inevitable in the rule that exhaust gases, especially soot particles and similar particles, which originate from other motor vehicles, are sucked in by their own motor vehicle. Without prior filtering, the so sucked dirt particles would be discharged into the vehicle interior.

Gerade im Kraftfahrzeugbereich ist es weiterhin erforderlich, dass die zur Reinigung der Luft verwendeten Filter möglichst kompakt, leicht, effektiv und darüber hinaus möglichst kostengünstig sind. Aus diesen Gründen werden bei Kraftfahrzeugen üblicherweise lamellenartig ausgebildete Papierfilter (bzw. Filter aus einem ähnlichen Material) verwendet. Diese Filter setzen sich durch die von diesen ausgefilterten Schmutzpartikeln mit der Zeit zu, und müssen daher in bestimmten Zeitabständen ausgewechselt werden.Especially in the automotive sector, it is further required that the filters used to clean the air are as compact, lightweight, effective and moreover as cost-effective as possible. For these reasons, motor vehicles usually lamellar paper filter (or filter of a similar material) are used. These filters settle over time due to the dirt particles they filter out and therefore have to be replaced at certain intervals.

Möglich ist es beispielsweise, dass die Filter im Rahmen von üblichen Wartungsarbeiten in bestimmten, definierten Zeitabständen ausgewechselt werden. Hier ist es jedoch unvermeidlich, dass bei bestimmten Einsatzbedingungen die Filter unnötigerweise ausgewechselt werden (zu früh, weil sie noch nicht voll mit Schmutzpartikeln beladen sind), was entsprechende Kostennachteile nach sich zieht. Auch ist es möglich, dass die Filter zu spät ausgewechselt werden, weil diese schon zu einem frühen Zeitpunkt stark verschmutzt sind, so dass die dem Kraftfahrzeuginnenraum zugeführte Zuluft von schlechter Qualität ist.It is possible, for example, that the filters are replaced within the scope of normal maintenance work at certain, defined time intervals. Here, however, it is inevitable that under certain conditions of use, the filters are replaced unnecessarily (too early, because they are not fully loaded with dirt particles), which entails corresponding cost disadvantages. It is also possible that the filters are replaced too late, because they are already heavily polluted at an early stage, so that the supply air supplied to the motor vehicle interior is of poor quality.

Um hier einen möglichst optimalen Zeitpunkt zum Auswechseln der Filter zu ermitteln, wurden im Stand der Technik bereits unterschiedliche Vorschläge gemacht. Diese zielen in aller Regel darauf ab, Messvorrichtungen vorzusehen, welche relativ direkt und relativ unmittelbar den Belegungszustand der verwendeten Filter messen können. Beim Überschreiten eines „kritischen” Wertes wird dann ein entsprechendes Signal ausgegeben, dass ein Austauschen des Filters erfolgen sollte.In order to determine the best possible time for the replacement of the filter, different proposals have already been made in the prior art. These usually aim to provide measuring devices which can measure relatively directly and relatively directly the occupancy state of the filters used. When a "critical" value is exceeded, a corresponding signal is output that the filter should be replaced.

So wurde in DE 41 01 739 A1 vorgeschlagen, zur Überwachung des Verschmutzungsgrads eines in einem Luftstrom angeordneten Filters parallel zum Weg des Luftstroms eine das Filter überbrückende Bypass-Leitung vorzusehen, in der zur Messung der in der Bypass-Leitung vorherrschenden Strömungsgeschwindigkeit ein Hitzdraht-Anämometer angeordnet ist. Ein solches Hitzdraht-Anämometer ist jedoch ein relativ teureres Bauteil, was entsprechend nachteilig ist.So was in DE 41 01 739 A1 proposed for monitoring the degree of contamination of a filter arranged in an air flow parallel to the path of the air flow to provide a filter bypassing the bypass line in which a hot wire anemometer is arranged for measuring the prevailing in the bypass line flow rate. However, such a hot wire anemometer is a relatively more expensive component, which is correspondingly disadvantageous.

In DE 41 37 520 A1 ist eine Vorrichtung beschrieben, bei der die Messwerte zweier Luftstromgeschwindigkeitsmesssensoren einem Komparator zugeführt werden. Stromaufwärts oder stromabwärts von einem der Luftstromgeschwindigkeitsmesssensoren ist ein beispielsweise trichterartig geformtes Hindernis angeordnet. In Abhängigkeit vom Beladungsgrad des Filters ergibt sich aufgrund des nur an einem der Luftstromgeschwindigkeitsmesssensoren vorgesehenen Hindernisses eine unterschiedliche Luftstromgeschwindigkeit an den beiden Luftstromgeschwindigkeitsmesssensoren. Auch diese Vorrichtung ist nachteilig, da insbesondere die Effektivität des Filters aufgrund des vorzusehenden Hindernisses zum Teil deutlich vermindert wird.In DE 41 37 520 A1 a device is described in which the measured values of two air flow velocity measuring sensors are fed to a comparator. Upstream or downstream of one of the air flow velocity measuring sensors, an obstacle, for example funnel-shaped, is arranged. Depending on the degree of loading of the filter, due to the obstacle provided at only one of the air flow velocity measuring sensors, a different air flow velocity results at the two air flow velocity measuring sensors. Also, this device is disadvantageous because in particular the effectiveness of the filter due to the obstacle to be provided is partially significantly reduced.

In DE 101 40 510 A1 wird vorgeschlagen, bei einem Filter einen Luftstromgeschwindigkeitsmesssensor vorzusehen, wobei die von diesem ermittelte Luftgeschwindigkeit mit einer Referenzluftgeschwindigkeit eines unbeladenen Filters verglichen wird. Auch hier ist ein relativ teurer Luftstromgeschwindigkeitsmesssensor vorzusehen, um hinreichend genau abschätzen zu können, wann der Filter gewechselt werden muss.In DE 101 40 510 A1 It is proposed to provide a filter in a Luftstromgeschwindigkeitsmesssensor, wherein the air velocity determined by this is compared with a reference air velocity of an unloaded filter. Again, a relatively expensive Luftstromgeschwindigkeitsmesssensor should be provided in order to estimate with sufficient accuracy when the filter must be changed.

In EP 0 847 787 A1 wiederum ist ein Luftfilter für ein Kraftfahrzeug beschrieben, in den elektrisch leitende Widerstandsdrähte eingewebt sind. In Abhängigkeit vom Luftdurchsatz ändert sich der Widerstand der Drähte. In Abhängigkeit vom sich verändernden Widerstand kann darauf geschlossen werden, dass der Filter nicht mehr ausreichend luftdurchlässig ist, und somit gewechselt werden muss. Nachteilig ist bei diesem Filter insbesondere, dass die gewonnenen Messwerte relativ ungenau sind, sodass auch hier schlussendlich ein unpassendes Wechseln des Filters resultieren kann.In EP 0 847 787 A1 In turn, an air filter for a motor vehicle is described in the electrically conductive resistance wires are woven. Depending on the air flow, the resistance of the wires changes. Depending on the changing resistance can be concluded that the filter is no longer sufficiently permeable to air, and thus must be changed. The disadvantage of this filter in particular that the obtained measured values are relatively inaccurate, so that here finally can result in an inappropriate change of the filter.

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin eine Filterbelegungsermittlungsvorrichtung vorzuschlagen, die gegenüber im Stand der Technik bekannten Vorrichtungen Vorteile aufweist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Klimaanlage, insbesondere Kraftfahrzeugklimaanlage vorzuschlagen. Schließlich besteht die Aufgabe der Erfindung auch darin, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Ermittlung der Belegung eines Fluidfilters mit Schmutzpartikeln vorzuschlagen.The object of the invention is therefore to propose a filter occupancy detection device which has advantages over devices known in the prior art. Another object of the invention is to propose a comparison with the prior art improved air conditioning, in particular motor vehicle air conditioning. Finally, the object of the invention is also to propose a comparison with the prior art improved method for determining the occupancy of a fluid filter with dirt particles.

Es wird vorgeschlagen eine Filterbelegungsermittlungsvorrichtung zur Ermittlung der Belegung eines Fluidfilters mit Schmutzpartikeln derart auszubilden, dass zur Ermittlung der Belegung des Fluidfilters mit Schmutzpartikeln eine Mehrzahl von Messwerterfassungseinrichtungen verwendet wird. Dadurch wird es möglich, unter Verwendung relativ einfacher Messwerterfassungseinrichtungen (zum Beispiel Sensoren) besonders genaue und aussagekräftige Ergebnisse erzielen zu können, da sich beispielsweise Fehler gegenseitig aufheben können. Dadurch wird es beispielsweise möglich, dass die zu verwendenden Messwerterfassungseinrichtungen relativ ungenaue (Einzel-)Messwerte liefern können, ohne dass sich die schlussendlich ermittelten Ergebnisse verschlechtern müssen. Dadurch können die einzelnen Messwerterfassungseinrichtungen kleiner und leichter ausgebildet sein und insbesondere besonders kostengünstig herstellbar sein. Dadurch kann eine insgesamt sehr kostengünstige, aber dennoch relativ genaue Gesamtanordnung realisiert werden.It is proposed to form a filter occupancy determination device for determining the occupancy of a fluid filter with dirt particles such that a plurality of measured value detection devices is used to determine the occupation of the fluid filter with dirt particles. This makes it possible, using relatively simple data acquisition devices (for example, sensors) to achieve particularly accurate and meaningful results, since, for example, errors can cancel each other out. This makes it possible, for example, for the measured value acquisition devices to be used to be able to supply relatively inaccurate (single) measured values without the finally determined results having to be impaired. As a result, the individual measured value detection devices can be made smaller and lighter and, in particular, can be produced particularly inexpensively. As a result, a total of very cost-effective, but relatively accurate overall arrangement can be realized.

Sinnvoll ist es insbesondere, wenn bei der Filterbelegungsermittlungsvorrichtung die Messwerterfassungseinrichtungen zumindest zum Teil unterschiedliche Parameter erfassen, insbesondere unterschiedliche physikalische Parameter erfassen. Dadurch kann die Ergebnisgenauigkeit der Gesamtvorrichtung nochmals verbessert werden. Insbesondere ist es möglich und besonders vorteilhaft, wenn unterschiedliche Parameter verwendet werden, deren systemintrinsische Eigenschaften sich über einen möglichst großen Betriebsbereich hinweg besonders gut gegenseitig ausgleichen können. So ist es beispielsweise möglich, dass in einem ersten Betriebspunkt der Filterbelegungsermittlungsvorrichtung physikalisch bedingt ein erster Sensor besonders genaue Ergebnisse liefert, wohingegen ein zweiter Sensor besonders ungenaue Ergebnisse liefert. In einem zweiten Betriebspunkt der Filterbelegungsermittlungsvorrichtung kann es sich dagegen genau umgekehrt verhalten, derart, dass der zweite Sensor besonders genaue Ergebnisse liefert, während der erste Sensor nunmehr besonders ungenaue Ergebnisse liefert. Das Gesamtergebnis der Filterbelegungsermittlungsvorrichtung kann jedoch nach wie vor sehr genau ausfallen. Dies kann besonders vorteilhaft sein.It is particularly useful if, in the case of the filter occupancy determination device, the measured value detection devices at least partially detect different parameters, in particular detect different physical parameters. As a result, the accuracy of the result of the overall device can be further improved. In particular, it is possible and particularly advantageous if different parameters are used whose system intrinsic properties can compensate each other particularly well over the widest possible operating range. Thus, for example, it is possible that in a first operating point of the filter occupancy determination device physically a first sensor provides very accurate results, whereas a second sensor provides particularly inaccurate results. On the other hand, in a second operating point of the filter population determining device, it can behave in exactly the opposite way, such that the second sensor delivers particularly accurate results, while the first sensor now yields particularly inaccurate results. However, the overall result of the filter population detecting apparatus may still be very accurate. This can be particularly advantageous.

Vorteilhaft kann es sein, wenn die Messwerterfassungseinrichtungen der Filterbelegungsermittlungsvorrichtung zumindest zum Teil belüftungsvorrichtungsinterne Parameter erfassen und/oder im Zusammenhang mit zumindest einer Belüftungsvorrichtung ausgebildet sind. Hier ist beispielsweise an Luftgeschwindigkeitssensoren oder dergleichen zu denken. Mit derartigen Sensoren können üblicherweise besonders aussagekräftige und/oder besonders unmittelbare Werte gewonnen werden. Dabei ist es denkbar, dass zumindest teilweise auch auf bereits ohnehin vorhandene Werte zurückgegriffen werden kann (also Werte, zu deren Ermittlung aus anderweitigen Gründen ohnehin Sensoren vorgesehen sind, wie beispielsweise Temperatursensoren oder dergleichen).It can be advantageous if the measured value detection devices of the filter occupancy determination device at least partially detect ventilation device-internal parameters and / or are designed in conjunction with at least one ventilation device. Here, for example, to think of air velocity sensors or the like. With such sensors usually particularly meaningful and / or particularly immediate values can be obtained. In this case, it is conceivable that at least some of the values that already exist anyway can be used (ie values for whose determination sensors are already provided for other reasons, such as temperature sensors or the like).

Möglich ist es auch, dass die Messwerterfassungseinrichtungen der Filterbelegungsermittlungsvorrichtung zumindest zum Teil belüftungsvorrichtungsunabhängige Parameter erfassen und/oder unabhängig von einer Belüftungsvorrichtung ausgebildet sind. Derartige Messwerte können die Aussagekraft des Gesamtergebnisses der Filterbelegungsermittlungsvorrichtung nochmals erhöhen. Insbesondere können sie in Betriebspunkten herangezogen werden können, bei denen beispielsweise belüftungsvorrichtungsinterne Parameter intrinsisch besonders ungenau sind. Ein weiterer Vorteil von belüftungsvorrichtungsunabhängigen Parametern kann darüber hinaus sein, dass diese meist ohnehin für anderweitige Zwecke gewonnen werden. Hier ist beispielsweise an GPS-Daten, eine Kraftfahrzeuggeschwindigkeit, eine Uhr und dergleichen zu denken. Derartige Messwerte stehen somit besonders „billig” zur Verfügung.It is also possible that the measured value detection devices of the filter occupancy determination device at least partially detect ventilation device-independent parameters and / or are designed independently of a ventilation device. Such measured values can further increase the significance of the overall result of the filter occupancy determining device. In particular, they can be used at operating points in which, for example, ventilation device-internal parameters are intrinsically particularly inaccurate. Another advantage of ventilation device independent parameters may be that they are usually obtained anyway for other purposes anyway. Here, for example, GPS data, a vehicle speed, a clock and the like to think. Such measurements are thus particularly "cheap" available.

Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die Filterbelegungsermittlungsvorrichtung zumindest eine elektronisch Einrichtung, insbesondere zumindest eine digital-numerische Einrichtung aufweist, welche die Messwerte zumindest einer Messwerterfassungseinrichtung aufbereitet und vorzugsweise ein Zwischenergebnis zur weiteren Auswertung und/oder ein Endergebnis ermittelt. Bei einer derartigen elektronischen Einrichtung kann es sich beispielsweise um einen einfachen Komparator handeln, der die Messwerte zweier Sensoren miteinander vergleicht. Es ist jedoch auch beispielsweise an einen Einplatinen-Computer zu denken. Die Einrichtungen müssen nicht unbedingt an einzelne Hardware-Komponenten ausgeführt sein. Vielmehr kann die Funktionalität beispielsweise programmtechnisch auf ohnehin vorhandenen Bordcomputern durchgeführt werden. Durch derartige Komponenten können Zwischenergebnisse gewonnen werden, die weiter ausgewertet werden können. Denkbar ist es aber auch, dass diese ein Endergebnis bereitstellen, wie beispielsweise ein Signal, welches in Form einer Warnlampe ausgegeben wird, oder als elektronisches Signal über einen Kraftfahrzeugbus ausgegeben wird.It is furthermore advantageous if the filter occupancy determination device has at least one electronic device, in particular at least one digital-numerical device, which processes the measured values of at least one measured value acquisition device and preferably determines an intermediate result for further evaluation and / or an end result. Such an electronic device may, for example, be a simple comparator which compares the measured values of two sensors with one another. However, it is also possible to think of a single-board computer, for example. The devices do not necessarily have to be executed on individual hardware components. Rather, the functionality, for example, programmatically on anyway existing on-board computers are performed. Through such components intermediate results can be obtained, which can be further evaluated. However, it is also conceivable that they provide a final result, such as a signal which is output in the form of a warning lamp or is output as an electronic signal via a motor vehicle bus.

Insbesondere kann die Filterbelegungsermittlungsvorrichtung derart ausgebildet werden, dass zumindest eine Messwerterfassungseinrichtung der Gruppe entnommen ist, die temperaturempfindliche Widerstände, Luftgeschwindigkeitsmesssensoren, Fahrgeschwindigkeitsmesssensoren, Luftmengenmesssensoren, Positionsmesssensoren (beispielsweise GPS-Daten), Stellwertmesssensoren (wie beispielsweise Stellwerte von Schrittmotoren und dergleichen), Schadgasmesssensoren, Jahreszeitenmesssensoren (Messung ob Frühjahr, Sommer, Herbst und/oder Winter), Uhrzeitmesssensoren, Zeitermittlungsmittel (insbesondere hinsichtlich der Betriebszeit einer Vorrichtung) und Luftgeschwindigkeitsdifferenzmesssensoren umfasst. Derartige Sensoren und die von diesen ermittelten Werte haben sich in ersten Versuchen als besonders geeignet erwiesen.In particular, the filter occupancy detection apparatus may be configured to include at least one sensing element, temperature sensing resistors, air velocity sensing sensors, vehicle speed sensing sensors, air flow rate sensors, position sensing sensors (eg, GPS data), manipulated variable sensing sensors (such as stepper motor and the like), noxious gas sensors, seasonal measurement sensors ( Measuring whether spring, summer, autumn and / or winter), time measuring sensors, time-determining means (in particular with regard to the operating time of a device) and air-speed difference measuring sensors. Such sensors and the values determined by them have proven to be particularly suitable in first experiments.

Vorteilhaft ist es insbesondere, wenn die Filterbelegungsermittlungsvorrichtung zumindest ein Signalausgabemittel aufweist, mit dem beispielsweise angezeigt wird, dass sich die Beladung des Filters einem kritischen Wert annähert, oder ein derartiger kritischer Wert bereits überschritten ist. Bei dem Signal kann es sich beispielsweise um eine Warnlampe handeln, die dem Fahrer unmittelbar anzeigt, dass der Filter nunmehr zu wechseln ist. Es kann jedoch auch beispielsweise über einen Fahrzeugbus ein „stiller” Alarm ausgegeben werden, der im Rahmen einer Regelwartung des Kraftfahrzeugs in der Werkstätte ausgelesen werden kann, sodass entsprechen verfahren werden kann.It is advantageous, in particular, if the filter occupancy determination device has at least one signal output means with which, for example, it is indicated that the loading of the filter is approaching a critical value, or such a critical value has already been exceeded. The signal may be, for example, a warning lamp which directly indicates to the driver that the filter is now to be changed. However, it is also possible, for example, to issue a "silent" alarm via a vehicle bus, which can be read out in the workshop as part of a routine maintenance of the motor vehicle, so that it is possible to proceed accordingly.

Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Filterbelegungsermittlungsvorrichtung zumindest ein Integrationsmittel, insbesondere ein zeitliches Integrationsmittel aufweist. Dadurch ist es möglich, dass die Belegung des Filters nicht „unmittelbar” gemessen werden muss, sondern auch anderweitige Messwerte verwendet werden können. Stellt beispielsweise ein Positionsmesssensor fest, dass sich das Kraftfahrzeug in einer Stadt befindet, so kann man davon ausgehen, dass ein relativ hoher Schadstoffeintrag in den Filter hinein erfolgt. Nach einer geeigneten Berechnungsvorschrift wird zeitlich der Gesamtbeladungszustand des Filters „aufintegriert”, und steht somit als Ergebniswert zur Verfügung. Selbstverständlich sind hier neben Positionswerten auch andere Werte zusätzlich oder alternativ verwendbar.Furthermore, it is advantageous if the filter occupancy determination device has at least one integration means, in particular a temporal integration means. This makes it possible that the assignment of the filter does not have to be measured "directly", but other measured values can also be used. If, for example, a position-measuring sensor detects that the motor vehicle is in a city, then it can be assumed that a relatively high level of pollutant entry takes place into the filter. After a suitable calculation rule, the total load state of the filter is "integrated" in time, and is thus available as the result value. Of course, in addition to position values, other values can additionally or alternatively be used.

Weiterhin wird eine Klimaanlage, insbesondere eine Kraftfahrzeugklimaanlage vorgeschlagen, die zumindest eine Filterbelegungsermittlungsvorrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau aufweist. Eine entsprechend ausgebildete Klimaanlage weist die bereits im Zusammenhang mit der Filterbelegungsermittlungsvorrichtung beschriebenen Eigenschaften und Vorteile in analoger Weise auf.Furthermore, an air conditioning system, in particular an automotive air conditioning system is proposed, which has at least one filter occupancy determination device with the structure described above. A correspondingly designed air conditioning system has the features and advantages already described in connection with the filter occupancy detection device in an analogous manner.

Weiterhin wird ein Verfahren zur Ermittlung der Belegung eines Fluidfilters mit Schmutzpartikeln vorgeschlagen, bei dem zur Ermittlung der Belegung des Fluidfilters mit Schmutzpartikeln eine Mehrzahl von Messwerten verwendet wird. Auch das Verfahren weist die im Zusammenhang mit der Filterbelegungsermittlungsvorrichtung bzw. der Klimaanlage beschriebenen Vorteile und Eigenschaften in analoger Weise auf. Insbesondere ist es auch möglich, das Verfahren im Sinne der obigen Beschreibung weiterzubilden, wobei in der Regel die bereits oben erwähnten Vorteile und Eigenschaften in analoger Weise verwirklicht werden können.Furthermore, a method for determining the occupancy of a fluid filter with dirt particles is proposed, in which a plurality of measured values is used to determine the occupation of the fluid filter with dirt particles. The method also has the advantages and properties described in connection with the filter occupancy determination device or the air conditioning system in an analogous manner. In particular, it is also possible to further develop the method in the sense of the above description, as a rule, the advantages and properties already mentioned above can be realized in an analogous manner.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand vorteilhafter Ausführungsbeispiele und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:In the following the invention will be explained in more detail by means of advantageous embodiments and with reference to the accompanying drawings. It shows:

1: eine Kraftfahrzeugklimaanlage mit einem Ausführungsbeispiel einer Einheit zur Filterbelegungsermittlung in einem schematischen Blockschaltbild. 1 : An automotive air conditioning system with an embodiment of a unit for filter occupancy determination in a schematic block diagram.

In 1 Ist in einem schematischen Blockschaltbild eine Kraftfahrzeugklimaanlage 1 dargestellt, die mit einer Berechnungseinheit 2 zur Ermittlung der Belegung eines Luftfilters 3 ausgestattet ist. Mit Hilfe der Berechnungseinheit 2 liegt zu jedem Zeitpunkt eine Information über den Belegungsgrad des Luftfilters 3 vor, sodass dieser bedarfsgesteuert gewechselt werden kann und nicht – wie im Kraftfahrzeugbereich derzeit weit verbreitet – in festen Zeitintervallen gewechselt wird, ohne Berücksichtigung der tatsächlichen Filterbelegung. Dies führt dazu, dass heutzutage Luftfilter 3 oftmals unnötigerweise gewechselt werden, also bevor diese eigentliche „verbraucht” sind.In 1 Is in a schematic block diagram, an automotive air conditioning system 1 shown with a calculation unit 2 to determine the occupancy of an air filter 3 Is provided. With the help of the calculation unit 2 is at any time information about the occupancy rate of the air filter 3 before, so that it can be changed on demand and not - as in the automotive sector currently widespread - is changed at fixed time intervals, without taking into account the actual filter occupancy. This causes air filters today 3 often be changed unnecessarily, so before these are actually "used up".

Die Kraftfahrzeugklimaanlage 1 weist in an sich üblicher Weise einen Frischluftkanal 4 auf, über den Außenluft angesaugt werden kann. Darüber hinaus ist ein Umluftkanal 5 vorgesehen, über den Luft aus dem Innenraum des Kraftfahrzeugs angesaugt werden kann. Über die Stellung einer Umluftklappe 6 kann das Verhältnis von Frischluft zu Umluft variiert werden. Zum Antrieb der Umluftklappe dient ein Stellmotor 7. Die Luft wird über einen von einem Elektromotor 8 angetriebenen Ventilator 9 durch die Kraftfahrzeugklimaanlage 1 hindurch gefördert. Dabei wird die Luft, bevor sie in den Innenraum hinein strömt, aufbereitet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel durchströmt die Luft zunächst einen Luftfilter 3, in dem beispielsweise Pollen, Rußpartikel und dergleichen ausgefiltert werden. Anschließend durchströmt die Luft einen Verdampfer 10 sowie einen Heizkörper 11, durch den sie geeignet temperiert wird.The motor vehicle air conditioner 1 has in a conventional manner a fresh air duct 4 on, over the outside air can be sucked. In addition, a recirculating air duct 5 provided, can be sucked in through the air from the interior of the motor vehicle. About the position of a recirculation damper 6 the ratio of fresh air to recirculated air can be varied. A servomotor is used to drive the recirculation damper 7 , The air is over one of an electric motor 8th powered fan 9 by the automobile air conditioner 1 promoted through. Doing so, the air before entering the interior flows in, prepared. In the present embodiment, the air first flows through an air filter 3 in which, for example, pollen, soot particles and the like are filtered out. Then the air flows through an evaporator 10 as well as a radiator 11 , by which it is suitably tempered.

Die Standzeit des Luftfilters 3, also die Betriebszeit, über die der Luftfilter 3 hinweg sinnvoll genutzt werden kann, hängt stark von den Betriebsbedingungen der Kraftfahrzeugklimaanlage 1 (bzw. des Kraftfahrzeugs) ab. Je häufiger das Kraftfahrzeug beispielsweise den hohen (Fein-)Staubkonzentrationen in Stadtgebieten und Industriegebieten ausgesetzt ist, desto eher ist das Speichervermögen des Luftfilters 3 ausgeschöpft. Ebenso ist ein Luftfilter 3 schneller „verbraucht”, wenn eine hohe Pollenkonzentration in der Luft vorliegt, wie beispielsweise in ländlichen Gebieten im Frühjahr.The service life of the air filter 3 , that is, the operating time over which the air filter 3 can be used meaningful depends heavily on the operating conditions of the motor vehicle air conditioning 1 (or the motor vehicle) from. The more frequently the motor vehicle is exposed, for example, to the high (fine) dust concentrations in urban areas and industrial areas, the more likely is the storage capacity of the air filter 3 exhausted. Likewise is an air filter 3 faster "consumed" when there is a high concentration of pollen in the air, such as in rural areas in spring.

Damit der Luftfilter 3 nicht nur dann gewechselt wird, wenn sein Aufnahmevermögen tatsächlich (annähernd) erschöpft ist, wird gemäß dem vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel einer Kraftfahrzeugklimaanlage 1 die Verwendung einer Berechnungseinheit 2 vorgeschlagen, mit der die aktuell auftretende Beladungsleistung (Aufnahme von Schmutzpartikeln pro Zeiteinheit) des Luftfilters 3 durch geeignete Messwerte abgeschätzt wird. Über eine Zeitintegration wird die Beladungsleistung des Luftfilters 3 integriert. Dieser Integrationswert stellt somit eine gute Abschätzung für den aktuellen Beladungsgrad des Luftfilters 3 dar. Sobald der Luftfilter 3 erschöpft ist, wird beispielsweise durch eine Anzeigelampe der Kraftfahrzeugführer aufgefordert, den Luftfilter zu wechseln (bzw. wechseln zu lassen). Ebenso ist es denkbar, dass ein „stiller” Alarm ausgegeben wird, der in einem Fehlerspeichergerät abgelegt wird und von einer Werkstatt ausgelesen werden kann.So that the air filter 3 is not only changed when his capacity is actually (almost) exhausted, according to the present embodiment illustrated a motor vehicle air conditioning 1 the use of a calculation unit 2 proposed, with the currently occurring load capacity (absorption of dirt particles per unit time) of the air filter 3 is estimated by suitable measured values. Over time integration becomes the load capacity of the air filter 3 integrated. This integration value thus provides a good estimate of the current loading level of the air filter 3 dar. Once the air filter 3 is exhausted, the motor vehicle driver is prompted, for example, by an indicator light to change the air filter (or have to change). It is also conceivable that a "silent" alarm is output, which is stored in a fault storage device and can be read by a workshop.

Die vorliegend dargestellte Berechnungseinheit 2 nutzt eine größere Anzahl von Signalquellen. Die von den einzelnen Signalquellen gewonnenen Werte werden über Datenleitungen 12 in Gewichtungseinheiten 13 eingespeist. In den Gewichtungseinheiten 13 wird basierend auf dem jeweiligen Messwert ein Korrelationswert ermittelt, der die jeweilige Beladungsleistung des Luftfilters 3 basierend auf dem jeweiligen Messwert abschätzt. Die jeweils in den Gewichtungseinheiten 13 gewonnenen Werte werden über weitere Datenleitungen 12 einer Korrelationseinheit 14 zugeführt, in der die einzelnen Werte miteinander in Beziehung gesetzt werden. Dadurch wird ein (Gesamt-)Signal erzeugt, welches die aktuelle Beladungsleistung des Luftfilters 3 widerspiegelt. Dieser Wert wird einem Integrator 15 zugeführt, der den Wert zeitlich integriert. Dadurch liegt ein Wert vor, der den aktuellen Beladungsgrad des Luftfilters 3 anzeigt. Dieser Beladungsgrad wird in einer Vergleichseinheit 16 mit einem maximalen Beladungsgrad des Luftfilters 13 verglichen. Dabei ist es möglich, dass je nach Art des gewählten Luftfilters 3 unterschiedliche maximale Beladungsgrade gegeben sein können. Die einzelnen Einheiten (Gewichtungseinheiten 13, Korrelationseinheit 14, Integrator 15, Vergleichseinheit 16) können in beliebiger Weise als einzelne, diskrete Schaltungseinheiten ausgebildet sein oder (teilweise) zu größeren Funktionseinheiten zusammengefasst werden. Im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel sind die einzelnen Einheiten programmtechnisch realisiert und werden von einer als Einplatinen-Computer ausgebildeten Berechnungseinheit 2 ausgeführt.The calculation unit shown here 2 uses a larger number of signal sources. The values obtained from the individual signal sources are transmitted via data lines 12 in weighting units 13 fed. In the weighting units 13 Based on the respective measured value, a correlation value is determined which determines the respective loading performance of the air filter 3 estimated based on the respective measured value. Each in the weighting units 13 Values obtained are transmitted via further data lines 12 a correlation unit 14 supplied, in which the individual values are related to each other. This will generate a (total) signal indicating the current load of the air filter 3 reflects. This value becomes an integrator 15 fed, which integrates the value in time. As a result, there is a value that represents the current degree of loading of the air filter 3 displays. This degree of loading is in a comparison unit 16 with a maximum degree of loading of the air filter 13 compared. It is possible that, depending on the type of the selected air filter 3 different maximum load levels can be given. The individual units (weighting units 13 , Correlation unit 14 , Integrator 15 , Comparison unit 16 ) can be formed in any way as a single, discrete circuit units or (partially) combined to form larger functional units. In the presently illustrated embodiment, the individual units are realized in the program and are formed by a single-board computer computing unit 2 executed.

Grundsätzlich sind beliebige Signaleingangswerte für die Gewichtungseinheiten 13 denkbar. Im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel wird beispielsweise die Position der Umluftklappe 6 (ermittelbar über den Eingabewert des Stellmotors 7) verwendet. In der Gewichtungseinheit 13a ist ein bestimmtes Berechnungsmodell abgelegt. So ist auch bei einem „reinen” Umluftbetrieb (wobei üblicherweise in jedem Fall ein gewisser Frischluftanteil zugeführt wird) eine gewisse Beladungsleistung des Luftfilters 3 gegeben. Je höher der Frischluftanteil wird, umso höher wird der Schadstoffeintrag in den Luftfilter 3. Dies ist vorliegend durch ein lineares Modell angenähert.Basically, any signal input values for the weighting units 13 conceivable. In the present embodiment shown, for example, the position of the recirculation damper 6 (can be determined via the input value of the servomotor 7 ) used. In the weighting unit 13a is a specific calculation model stored. So even with a "pure" recirculation mode (usually in each case a certain proportion of fresh air is supplied) a certain load capacity of the air filter 3 given. The higher the fresh air content, the higher the pollutant input into the air filter 3 , This is approximated in the present case by a linear model.

Ein weiterer Eingabewert ist die Leistung, mit der der Elektromotor 8 des Ventilators 9 angesteuert wird (entspricht dem Luftdurchsatz durch den Luftfilter 3 pro Zeiteinheit). Hier wird in der zugehörigen Gewichtungseinheit 13b ein linearer Zusammenhang angenommen. Je größer die Luftmenge ist, umso größer ist auch der Schadstoffeintrag im Luftfilter 3.Another input value is the power with which the electric motor 8th of the fan 9 is controlled (corresponds to the air flow through the air filter 3 per unit of time). Here is in the associated weighting unit 13b assumed a linear relationship. The larger the amount of air, the greater the pollutant input in the air filter 3 ,

Weiterhin ist eine Luftgeschwindigkeitsdifferenzmesseinheit 17 vorgesehen, die die Luftdifferenz zwischen unterschiedlichen Bereichen des Luftfilters 3 misst. Als Messsensoren können beispielsweise temperaturempfindliche Widerstände 18 (PTC-Widerstände, NTC-Widerstände) verwendet werden. Die Auswertung der einzelnen, von den temperaturempfindlichen Widerständen 18 gemessenen Messwerte erfolgt in der Gewichtungseinheit 13c, die auch eine geeignete Gewichtung ermittelt und an die Korrelationseinheit 14 weitergibt.Furthermore, an air speed difference measuring unit 17 provided the air difference between different areas of the air filter 3 measures. As measuring sensors, for example, temperature-sensitive resistors 18 (PTC resistors, NTC resistors) can be used. The evaluation of the individual, of the temperature-sensitive resistors 18 Measured values are measured in the weighting unit 13c which also determines a suitable weighting and to the correlation unit 14 passes.

Ein weiterer Eingabewert ist vorliegend die Fahrgeschwindigkeit 19 des Kraftfahrzeugs. In der zugehörigen Gewichtungseinheit 13d wird bei einem hohen Anteil von langsamen Geschwindigkeiten auf eine Stadtfahrt geschlossen. Bei mittleren Geschwindigkeiten wird auf eine Überlandfahrt geschlossen, wohingegen bei hohen Geschwindigkeiten auf eine Autobahnfahrt geschlossen wird. Erfahrungsgemäß ist die Beladungsleistung des Luftfilters 3 bei Autobahnfahren besonders niedrig, bei Überlandfahrten mäßig und bei Stadtdurchfahrten besonders hoch. Vorliegend ist für die Gewichtungseinheit 13d eine Treppenfunktion gewählt.Another input value in the present case is the driving speed 19 of the motor vehicle. In the associated weighting unit 13d is closed at a high proportion of slow speeds on a city trip. At medium speeds it is closed on a cross-country drive, whereas at high speeds closed on a highway. Experience has shown that the loading capacity of the air filter 3 at Motorway driving is particularly low, moderately high for overland trips and particularly high for city crossings. The present is for the weighting unit 13d selected a staircase function.

Daneben sind auch weitere Eingabewerte 20 denkbar, die durch geeignet eingestellte Gewichtungseinheiten 13e, 13f... sinnvoll bewertet werden. Beispielsweise ist in diesem Zusammenhang an die Berücksichtigung der Jahreszeit (Pollenbelastung), die geographische Position (beispielsweise über GPS-Daten gewonnen), ein Schadgassensorsignal (falls vorhanden), die Uhrzeit (Berufsverkehr, verkehrsarme Zeit) und dergleichen zu denken.There are also other input values 20 conceivable, the weighting units set by suitably 13e . 13f ... are meaningfully evaluated. For example, in this context, the consideration of the season (pollen load), the geographical position (for example, obtained via GPS data), a Schadgassensorsignal (if available), the time (rush hour, low traffic time) and the like to think.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: KraftfahrzeugklimaanlageAutomotive air conditioning system
22: Berechnungseinheitcalculation unit
33: Luftfilterair filter
44: FrischluftkanalFresh air duct
55: Umluftkanalreturn air duct
66: Umluftklapperecirculation damper
77: Stellmotorservomotor
88th: Elektromotorelectric motor
99: Ventilatorfan
1010: VerdampferEvaporator
1111: Heizkörperradiator
1212: Datenleitungdata line
1313: Gewichtungseinheitweighting unit
1414: Korrelationseinheitcorrelation unit
1515: Integratorintegrator
1616: Vergleichseinheitcomparing unit
1717: LuftgeschwindigkeitsdifferenzmesseinheitAir velocity difference measurement unit
1818: Temperaturvariabler WiderstandTemperature variable resistance
1919: Fahrgeschwindigkeitdriving speed
2020: Weitere EingabewerteFurther input values

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 4101739 A1 [0007]
DE 4137520 A1 [0008]
DE 10140510 A1 [0009]
EP 0847787 A1 [0010]

Claims

Filter occupancy detection device ( 2 ) for determining the occupancy of a fluid filter ( 3 ) with dirt particles, characterized in that for determining the occupation of the fluid filter ( 3 ) with dirt particles a plurality of measured value acquisition devices ( 7 . 8th . 18 . 19 . 20 ) is used.

Filter occupancy detection device ( 2 ) according to claim 1, characterized in that the measured value detection devices ( 7 . 8th . 18 . 19 . 20 ) at least partially detect different parameters, in particular detect different physical parameters.

Filter occupancy detection device ( 2 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the measured value detection devices ( 7 . 8th . 18 . 19 . 20 ) at least partially ventilation device-internal parameters ( 7 . 8th . 18 ) and / or in connection with at least one ventilation device ( 1 ) are formed.

Filter occupancy detection device ( 3 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the measured value acquisition devices ( 7 . 8th . 18 . 19 . 20 ) at least partially ventilation device-independent parameters ( 19 . 20 ) and / or independent of a ventilation device ( 1 ) are formed.

Filter occupancy detection device ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized by at least one electronic device ( 13a . 13b . 13c , ...), in particular characterized by at least one digital-numerical device, which stores the measured values of at least one measured-value acquisition device ( 7 . 8th . 18 . 19 . 20 ) and preferably determines an intermediate result for further evaluation and / or a final result.

Filter occupation determination device (2) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one measured value detection device ( 7 . 8th . 18 . 19 . 20 ) is taken from the group, the temperature-sensitive resistors, air speed measuring sensors, driving speed measuring sensors ( 19 ), Air flow rate sensors ( 8th ), Position measuring sensors, manipulated variable measuring sensors ( 7 ), Noxious gas measuring sensors, season measuring sensors, time measuring sensors, time-determining means and air speed difference measuring sensors ( 18 ).

Filter occupancy detection device ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized by at least one signal output means ( 16 ).

Filter occupancy detection device ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized by at least one integration means ( 15 ), preferably by at least one temporal integration means.

Air conditioning ( 1 ), in particular motor vehicle air conditioning ( 1 ), characterized by at least one filter population detection device ( 2 ) according to one of claims 1 to 8.

Method for determining the occupancy of a fluid filter ( 3 ) with dirt particles, characterized in that for determining the occupation of the fluid filter ( 3 ) with dirt particles a plurality of measured values ( 7 . 8th . 18 . 19 . 20 ), is used.