DE102014016503B4 - Method for determining the pressure drop across an air filter of a vehicle air conditioning system - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Bestimmung der Druckdifferenz (Δp) an einem von Luft durchströmten Luftfilter (3) einer ein Klimagebläse (4) aufweisenden Fahrzeugklimaanlage (1) eines Fahrzeugs, indem- wenigstens eine Betriebsgröße (I) des Klimagebläses (4) ermittelt wird,- aus der wenigstens einen Betriebsgröße (I) ein die Druckdifferenz (Δp) an dem Luftfilter (3) anzeigende Vergleichsgröße abgleitet wird, und- die Vergleichsgröße zur Bestimmung der Druckdifferenz (Δp) mit wenigstens einer vorgegebenen Referenzgröße verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, dass- bei einer vorgegebenen Solldrehzahl (Ns) des Klimagebläses (4) dessen Betriebsstrom (Is) als Betriebsgröße ermittelt wird,- aus dem bei der Solldrehzahl (Ns) ermittelten Betriebsstrom (Is) mittels eines Strombezugswertes (I0) ein normierter Stromwert als Vergleichsgröße (Is/I0) bestimmt wird, wobei der Strombezugswert (I0) bei einem unbeladenen Luftfilter (3) ermittelt wird,- zur Bestimmung der Druckdifferenz (Δp) der normierte Stromwert (Is/I0) mit wenigstens einem gespeicherten Stromreferenzwert (Δpi) als Referenzgröße verglichen wird, wobei der Stromreferenzwert (Δpi) ein Maß der Druckdifferenz (Δp) an dem Luftfilter (3) angibt, und- mittels der ermittelten Druckdifferenz (Δp) an dem Luftfilter (3) ein Verstopfungszustand des Frischluftansaugkanals (2.1) der Fahrzeugklimaanlage (1) detektiert wird, indem jeweils die Druckdifferenz (Δp) an dem Luftfilter (3) im Frischluftzufuhrbetrieb und im Umluftbetrieb ermittelt wird und aus der Differenz der beiden Druckdifferenzen (Δp) der Verstopfungsgrad des Frischluftansaugkanals (2.1) bestimmt wird.Method for determining the pressure difference (Δp) on an air filter (3) through which air flows, of a vehicle air conditioning system (1) of a vehicle having an air conditioning fan (4), by determining at least one operating variable (I) of the air conditioning fan (4), - from the at least one operating variable (I), a comparison variable indicating the pressure difference (Δp) at the air filter (3), is derived, and - the comparison variable for determining the pressure difference (Δp) is compared with at least one predetermined reference variable, characterized in that - at a predetermined one Target speed (Ns) of the air conditioning fan (4) whose operating current (Is) is determined as an operating variable, - from the operating current (Is) determined at the target speed (Ns) a standardized current value is determined as a comparison variable (Is/I0) using a current reference value (I0). - the current reference value (I0) is determined with an unloaded air filter (3), - to determine the pressure difference (Δp), the standardized current value (Is/I0) is compared with at least one stored current reference value (Δpi) as a reference variable, the current reference value (Δpi) indicates a measure of the pressure difference (Δp) on the air filter (3), and - by means of the determined pressure difference (Δp) on the air filter (3) a blockage condition of the fresh air intake duct (2.1) of the vehicle air conditioning system (1) is detected, in each case the pressure difference (Δp) on the air filter (3) is determined in fresh air supply mode and in recirculation mode and the degree of clogging of the fresh air intake duct (2.1) is determined from the difference between the two pressure differences (Δp).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Druckabfalles an einem von Luft durchströmten Luftfilter einer ein Klimagebläse aufweisenden Fahrzeugklimaanlage eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, des Patentanspruches 2, des Patentanspruchs 4, des Patentanspruchs 5, des Patentanspruchs 9 und des Patentanspruches 10.The invention relates to a method for determining the pressure drop across an air filter through which air flows in a vehicle air conditioning system of a vehicle having an air conditioning fan according to the preamble of
Die in Fahrzeugklimaanlagen eingesetzten Luftfilter werden im Laufe der Betriebsdauer von Schmutz- und Staubpartikel beladen bzw. verschmutzt und müssen daher in Abhängigkeit des Verschmutzungsgrades bzw. des Beladungsgrades ausgetauscht werden. Derzeitig werden solche Luftfilter ausschließlich zyklisch nach festen Serviceintervallen ausgetauscht.The air filters used in vehicle air conditioning systems become contaminated with dirt and dust particles over the course of their operating life and must therefore be replaced depending on the degree of contamination or loading. Currently, such air filters are only replaced cyclically after fixed service intervals.
Die durch das Luftfilter geführte Luft führt zu einem Druckverlust an dem Luftfilter, der vom Zustand des Luftfilters, insbesondere von dessen Verschmutzungszustand abhängt. Auch ein unbestaubter, d.h. unbeladener Luftfilter erzeugt eine Anfangsdruckdifferenz, die im Laufe der Betriebsdauer aufgrund der Zunahme der Verschmutzung bzw. der Staubbeladung zunimmt. Bei einer den maximalen Beladungszustand des Luftfilters anzeigenden maximalen Enddruckdifferenz, die den maximalen Beladungszustand des Luftfilters anzeigt, sollte der Luftfilter ausgetauscht werden.The air guided through the air filter leads to a pressure loss on the air filter, which depends on the condition of the air filter, in particular on its contamination status. Even a dust-free, i.e. unloaded, air filter creates an initial pressure difference that increases over the course of operation due to the increase in contamination or dust load. If there is a maximum final pressure difference indicating the maximum loading condition of the air filter, the air filter should be replaced.
Ein gattungsbildendes Verfahren zur Erkennung des Erfordernisse eines Austausches des Luftfilters einer Fahrzeugklimaanlage ist aus der
Ein weiteres gattungsbildendes Verfahren beschreibt die
Des Weiteren ist auch aus der
Auch die
Aus der
Die
Schließlich zeigt auch die
Aufgabe der Erfindung ist es ein gegenüber den bekannten Verfahren verbessertes Verfahren anzugeben, mit dem die Druckdifferenz an einem Luftfilter einer Fahrzeugklimaanlage ermittelt werden kann, um hieraus auf den Beladungszustand bzw. den Verschmutzungsgrad des Luftfilters und den Verstopfungszustand der Luftkanäle des Luftführungssystems der Fahrzeugklimaanlage schließen zu können.The object of the invention is to provide an improved method compared to the known methods, with which the pressure difference on an air filter of a vehicle air conditioning system can be determined in order to be able to draw conclusions about the loading status or the degree of contamination of the air filter and the clogging status of the air ducts of the air duct system of the vehicle air conditioning system .
Diese Aufgabe wird jeweils gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, des Patentanspruches 2, des Patentanspruches 4, des Patentanspruches 5, des Patentanspruches 9 und des Patentanspruches 10.This task is solved in each case by a method with the features of
Ein solches Verfahren zur Bestimmung der Druckdifferenz an einem von Luft durchströmten Luftfilter einer ein Klimagebläse aufweisenden Fahrzeugklimaanlage eines Fahrzeugs, bei dem
- - wenigstens eine Betriebsgröße des Klimagebläses ermittelt wird,
- - aus der wenigstens einen Betriebsgröße eine die Druckdifferenz an dem Luftfilter anzeigende Vergleichsgröße abgleitet wird, und
- - die Vergleichsgröße zur Bestimmung der Druckdifferenz mit wenigstens einer vorgegebenen Referenzgröße verglichen wird, zeichnet sich gemäß der erstgenannten Lösung erfindungsgemäß dadurch aus, dass
- - bei einer vorgegebenen Solldrehzahl des Klimagebläses dessen Betriebsstrom als Betriebsgröße ermittelt wird,
- - aus dem bei der Solldrehzahl ermittelten Betriebsstrom mittels eines Strombezugswertes ein normierter Stromwert als Vergleichsgröße bestimmt wird, wobei der Strombezugswert bei einem unbeladenen Luftfilter ermittelt wird, und
- - zur Bestimmung der Druckdifferenz der normierte Stromwert mit wenigstens einem gespeicherten Stromreferenzwert als Referenzgröße verglichen wird, wobei der Stromreferenzwert ein Maß der Druckdifferenz an dem Luftfilter angibt, und
- - mittels der ermittelten Druckdifferenz an dem Luftfilter ein Verstopfungszustand des Frischluftansaugkanals der Fahrzeugklimaanlage detektiert wird, indem jeweils die Druckdifferenz an dem Luftfilter im Frischluftzufuhrbetrieb und im Umluftbetrieb ermittelt wird und aus der Differenz der beiden Druckdifferenzen der Verstopfungsgrad des Frischluftansaugkanals bestimmt wird.
- - at least one operating variable of the air conditioning fan is determined,
- - a comparison variable indicating the pressure difference at the air filter is derived from the at least one operating variable, and
- - the comparison variable for determining the pressure difference is compared with at least one predetermined reference variable, is characterized according to the first-mentioned solution according to the invention in that
- - at a given target speed of the air conditioning fan, its operating current is determined as the operating variable,
- - a standardized current value is determined as a comparison variable from the operating current determined at the target speed using a current reference value, the current reference value being determined with an unloaded air filter, and
- - To determine the pressure difference, the standardized current value is compared with at least one stored current reference value as a reference variable, the current reference value indicating a measure of the pressure difference at the air filter, and
- - by means of the determined pressure difference on the air filter, a clogging condition of the fresh air intake duct of the vehicle air conditioning system is detected by determining the pressure difference on the air filter in the fresh air supply mode and in the recirculation mode and the degree of clogging of the fresh air intake duct is determined from the difference between the two pressure differences.
Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß der zweitgenannten Lösung zeichnet sich dadurch aus, dass
- - bei einer vorgegebenen Solldrehzahl des Klimagebläses dessen Betriebsstrom als Betriebsgröße ermittelt wird,
- - aus dem bei der Solldrehzahl ermittelten Betriebsstrom mittels eines Strombezugswertes ein normierter Stromwert als Vergleichsgröße bestimmt wird, wobei der Strombezugswert bei einem unbeladenen Luftfilter ermittelt wird,
- - zur Bestimmung der Druckdifferenz der normierte Stromwert mit wenigstens einem gespeicherten Stromreferenzwert als Referenzgröße verglichen wird, wobei der Stromreferenzwert ein Maß der Druckdifferenz an dem Luftfilter angibt, und
- - mittels der ermittelten Druckdifferenz an dem Luftfilter ein Verstopfungszustand der Luftkanäle der Fahrzeugklimaanlage detektiert wird, indem die Druckdifferenz an dem Luftfilter bei unterschiedlichen Öffnungszuständen der die gefilterte Luft in den Fahrgastraum des Fahrzeugs führenden Ausströmer ermittelt wird und aus den Differenzen der ermittelten Druckdifferenzen der Verstopfungsgrad der Luftkanäle bestimmt wird.
- - at a given target speed of the air conditioning fan, its operating current is determined as the operating variable,
- - a standardized current value is determined as a comparison variable from the operating current determined at the target speed using a current reference value, the current reference value being determined with an unloaded air filter,
- - To determine the pressure difference, the standardized current value is compared with at least one stored current reference value as a reference variable, the current reference value indicating a measure of the pressure difference at the air filter, and
- - by means of the determined pressure difference on the air filter, a clogging state of the air ducts of the vehicle air conditioning system is detected by determining the pressure difference on the air filter at different opening states of the vents leading the filtered air into the passenger compartment of the vehicle and from the differences in the determined pressure differences the degree of clogging of the air ducts is determined.
Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß der drittgenannten Lösung zeichnet sich dadurch aus,
- - bei wenigstens einer vorgegebenen Solldrehzahl des Klimagebläses eine leistungsproportionale oder drehmomentproportionale Größe des Klimagebläses als Betriebsgröße ermittelt wird,
- - aus dem bei der Solldrehzahl ermittelten leistungsproportionalen oder drehmomentproportionalen Größe mittels eines Bezugswertes ein normierter Wert als Vergleichsgröße bestimmt wird, wobei der Bezugswert bei einem unbeladenen Luftfilter ermittelt wird,
- - zur Bestimmung der Druckdifferenz der normierte Wert mit wenigstens einem gespeicherten Referenzwert als Referenzgröße verglichen wird, wobei der Referenzwert ein Maß der Druckdifferenz an dem Luftfilter angibt, und
- - mittels der ermittelten Druckdifferenz an dem Luftfilter ein Verstopfungszustand des Frischluftansaugkanals der Fahrzeugklimaanlage detektiert wird, indem jeweils die Druckdifferenz an dem Luftfilter im Frischluftzufuhrbetrieb und im Umluftbetrieb ermittelt wird, und aus der Differenz der beiden Druckdifferenzen der Verstopfungsgrad des Frischluftansaugkanals bestimmt wird.
- - at at least one predetermined target speed of the air conditioning fan, a power-proportional or torque-proportional size of the air conditioning fan is determined as an operating variable,
- - from the power-proportional or torque-proportional variable determined at the target speed, a standardized value is determined as a comparison variable using a reference value, the reference value being determined with an unloaded air filter,
- - To determine the pressure difference, the standardized value is compared with at least one stored reference value as a reference variable is, whereby the reference value indicates a measure of the pressure difference at the air filter, and
- - by means of the determined pressure difference on the air filter, a clogging state of the fresh air intake duct of the vehicle air conditioning system is detected by determining the pressure difference on the air filter in the fresh air supply mode and in the recirculation mode, and the degree of clogging of the fresh air intake duct is determined from the difference between the two pressure differences.
Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß der viertgenannten Lösung zeichnet sich dadurch aus, dass
- - bei wenigstens einer vorgegebenen Solldrehzahl des Klimagebläses eine leistungsproportionale oder drehmomentproportionale Größe des Klimagebläses als Betriebsgröße ermittelt wird,
- - aus der bei der Solldrehzahl ermittelten leistungsproportionalen oder drehmomentproportionalen Größe mittels eines Bezugswertes ein normierter Wert als Vergleichsgröße bestimmt wird, wobei der Bezugswert bei einem unbeladenen Luftfilter ermittelt wird, und
- - zur Bestimmung der Druckdifferenz der normierte Wert mit wenigstens einem gespeicherten Referenzwert als Referenzgröße verglichen wird, wobei der Referenzwert ein Maß der Druckdifferenz an dem Luftfilter angibt, und
- - mittels der ermittelten Druckdifferenz an dem Luftfilter ein Verstopfungszustand der Luftkanäle der Fahrzeugklimaanlage detektiert wird, indem die Druckdifferenz an dem Luftfilter bei unterschiedlichen Öffnungszuständen der die gefilterte Luft in den Fahrgastraum des Fahrzeugs führenden Ausströmer ermittelt wird und aus den Differenzen der ermittelten Druckdifferenzen der Verstopfungsgrad der Luftkanäle bestimmt wird.
- - at at least one predetermined target speed of the air conditioning fan, a power-proportional or torque-proportional size of the air conditioning fan is determined as an operating variable,
- - a standardized value is determined as a comparison variable from the power-proportional or torque-proportional variable determined at the target speed using a reference value, the reference value being determined with an unloaded air filter, and
- - to determine the pressure difference, the standardized value is compared with at least one stored reference value as a reference variable, the reference value indicating a measure of the pressure difference at the air filter, and
- - by means of the determined pressure difference on the air filter, a clogging state of the air ducts of the vehicle air conditioning system is detected by determining the pressure difference on the air filter at different opening states of the vents leading the filtered air into the passenger compartment of the vehicle and from the differences in the determined pressure differences the degree of clogging of the air ducts is determined.
Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß der fünftgenannten Lösung zeichnet sich dadurch aus, dass
- - bei wenigstens einer vorgegebenen Sollleistung des Klimagebläses dessen Drehzahl als Betriebsgröße ermittelt wird,
- - aus dem bei der Sollleistung ermittelten Drehzahl mittels eines Drehzahlbezugswertes ein normierter Drehzahlwert als Vergleichsgröße bestimmt wird, wobei der Drehzahlbezugswert bei einem unbeladenen Luftfilter ermittelt wird, und
- - zur Bestimmung der Druckdifferenz der normierte Drehzahlwert mit wenigstens einem gespeicherten Drehzahlreferenzwert als Referenzgröße verglichen wird, wobei der Drehzahlreferenzwert ein Maß der Druckdifferenz an dem Luftfilter angibt, und
- - mittels der ermittelten Druckdifferenz an dem Luftfilter ein Verstopfungszustand des Frischluftansaugkanals der Fahrzeugklimaanlage detektiert wird, indem jeweils die Druckdifferenz an dem Luftfilter im Frischluftzufuhrbetrieb und im Umluftbetrieb ermittelt wird, und aus der Differenz der beiden Druckdifferenzen der Verstopfungsgrad des Frischluftansaugkanals bestimmt wird.
- - with at least one predetermined target power of the air conditioning fan, its speed is determined as an operating variable,
- - a standardized speed value is determined as a comparison variable from the speed determined at the target power using a speed reference value, the speed reference value being determined with an unloaded air filter, and
- - To determine the pressure difference, the standardized speed value is compared with at least one stored speed reference value as a reference variable, the speed reference value indicating a measure of the pressure difference at the air filter, and
- - by means of the determined pressure difference on the air filter, a clogging state of the fresh air intake duct of the vehicle air conditioning system is detected by determining the pressure difference on the air filter in the fresh air supply mode and in the recirculation mode, and the degree of clogging of the fresh air intake duct is determined from the difference between the two pressure differences.
Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß der sechstgenannten Lösung zeichnet sich dadurch aus, dass
- - bei wenigstens einer vorgegebenen Sollleistung des Klimagebläses dessen Drehzahl als Betriebsgröße ermittelt wird,
- - aus dem bei der Sollleistung ermittelten Drehzahl mittels eines Drehzahlbezugswertes ein normierter Drehzahlwert als Vergleichsgröße bestimmt wird, wobei der Drehzahlbezugswert bei einem unbeladenen Luftfilter ermittelt wird, und
- - zur Bestimmung der Druckdifferenz der normierte Drehzahlwert mit wenigstens einem gespeicherten Drehzahlreferenzwert als Referenzgröße verglichen wird, wobei der Drehzahlreferenzwert ein Maß der Druckdifferenz an dem Luftfilter angibt, und
- - mittels der ermittelten Druckdifferenz an dem Luftfilter ein Verstopfungszustand der Luftkanäle der Fahrzeugklimaanlage detektiert wird, indem die Druckdifferenz an dem Luftfilter bei unterschiedlichen Öffnungszuständen der die gefilterte Luft in den Fahrgastraum des Fahrzeugs führenden Ausströmer ermittelt wird und aus den Differenzen der ermittelten Druckdifferenzen der Verstopfungsgrad der Luftkanäle bestimmt wird.
- - with at least one predetermined target power of the air conditioning fan, its speed is determined as an operating variable,
- - a standardized speed value is determined as a comparison variable from the speed determined at the target power using a speed reference value, the speed reference value being determined with an unloaded air filter, and
- - To determine the pressure difference, the standardized speed value is compared with at least one stored speed reference value as a reference variable, the speed reference value indicating a measure of the pressure difference at the air filter, and
- - by means of the determined pressure difference on the air filter, a clogging state of the air ducts of the vehicle air conditioning system is detected by determining the pressure difference on the air filter at different opening states of the vents leading the filtered air into the passenger compartment of the vehicle and from the differences in the determined pressure differences the degree of clogging of the air ducts is determined.
Gemeinsam ist diesen Verfahren die Nutzung der Erkenntnis, dass sich das Maß der Filterbeladung des Luftfilters auf die Druckdifferenz auswirkt, die ihrerseits die durch den Luftfilter geführte Luftmenge und somit auch die Gebläseparameter des Klimagebläses beeinflusst. Somit kann die an dem Luftfilter auftretende Druckdifferenz durch eine Auswertung der aufgeführten Betriebsgrößen des Klimagebläses, also des Betriebsstromes gemäß der erstgenannten Lösung oder einer leistungsproportionalen oder drehmomentproportionalen Größe gemäß der zweitgenannten Lösung bei jeweils einer vorgegebenen Solldrehzahl oder der Drehzahl bei einer vorgegebenen Sollleistung gemäß der drittgenannten Lösung ermittelt werden. Die ermittelte Druckdifferenz an dem Luftfilter kann mit dessen Grad der Filterbeladung, also mit dessen Filterverschmutzungsgrad korreliert werden.What these methods have in common is the use of the knowledge that the degree of filter loading of the air filter affects the pressure difference, which in turn influences the amount of air passed through the air filter and thus also the fan parameters of the air conditioning fan. Thus, the pressure difference occurring at the air filter can be determined by evaluating the listed operating variables of the air conditioning fan, i.e. the operating current according to the first-mentioned solution or a power-proportional or torque-proportional variable according to the second-mentioned solution at a given target speed or the speed at a given target power according to the third-mentioned solution be determined. The determined pressure difference at the air filter can be correlated with its degree of filter loading, i.e. with its degree of filter contamination.
Der Vorteil dieser Verfahren liegt darin, dass zu deren Ausführung keine Sensoren erforderlich sind, da die erforderlichen Betriebsgrößen bereits dem Klimasteuergerät der Fahrzeugklimaanlage vorliegen bzw. zu deren Steuerung ermittelt werden.The advantage of these methods is that no sensors are required to carry them out, since the required operating variables are already available to the climate control unit of the vehicle air conditioning system or are determined for its control.
Ferner wird bei der erstgenannten, der drittgenannten und der fünftgenannten Lösung aus der ermittelten Druckdifferenz in dem Luftfilter ein Verstopfungszustand des Frischluftansaugkanals der Fahrzeugklimaanlage detektiert. Falls sich in den beiden Betriebsarten, also sowohl im Frischluftzufuhrbetrieb als auch im Umluftbetrieb unterschiedliche Werte für die ermittelte Druckdifferenz an dem Luftfilter einstellen, deutet dies darauf hin, dass der Frischluftansaugkanal bspw. durch Laub zumindest teilweise verstopft ist. In beiden Betriebsarten wird Luft über den Luftfilter in den Fahrgastraum geführt, jedoch wird nur im Frischluftzufuhrbetrieb Frischluft über den Frischluftansaugkanal angesaugt. Falls dieser Frischluftansaugkanal Material aus der Fahrzeugumgebung aufweist, so dass der Querschnitt maßgeblich verengt wird, entsteht aufgrund dieser Querschnittsverengung ein Druckabfall, der zusätzlich detektiert wird.Furthermore, in the first-mentioned, the third-mentioned and the fifth-mentioned solution, a blockage condition of the fresh air intake duct of the vehicle air conditioning system is detected from the determined pressure difference in the air filter. If different values for the determined pressure difference at the air filter are set in the two operating modes, i.e. both in the fresh air supply mode and in the recirculation mode, this indicates that the fresh air intake duct is at least partially blocked, for example by leaves. In both operating modes, air is led into the passenger compartment via the air filter, but only in fresh air supply mode is fresh air sucked in via the fresh air intake duct. If this fresh air intake duct contains material from the vehicle environment, so that the cross section is significantly narrowed, this narrowing of the cross section results in a pressure drop, which is additionally detected.
Ferner wird bei der zweitgenannten, der viertgenannten und der sechstgenannten Lösung aus der ermittelten Druckdifferenz an dem Luftfilter ein Verstopfungszustand der Luftkanäle der Fahrzeugklimaanlage detektiert. Werden hierbei verschiedene Ausströmer des Luftführungssystems der Fahrzeugklimaanlage in unterschiedliche Öffnungszustände gesteuert und die zugehörige Druckdifferenz bestimmt, kann durch eine entsprechende Analyse ein verstopfter, in den Fahrgastraum führender Luftkanal detektiert werden.Furthermore, in the second-mentioned, the fourth-mentioned and the sixth-mentioned solution, a blockage condition of the air ducts of the vehicle air conditioning system is detected from the determined pressure difference at the air filter. If different vents of the air duct system of the vehicle air conditioning system are controlled in different opening states and the associated pressure difference is determined, a clogged air duct leading into the passenger compartment can be detected through an appropriate analysis.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden der Strombezugswert, der Bezugswert bezüglich den leistungsproportionalen oder drehmomentproportionalen Größen sowie der Drehzahlbezugswert bei der Produktion des Fahrzeugs und/oder bei einem Filterwechsel ermittelt und in einem Klimasteuergerät gespeichert. Denn sowohl bei der Produktion des Fahrzeugs als auch bei einem Filterwechsel ist der eingebaute Luftfilter bzw. der eingewechselte Luftfilter unbestaubt, weist also keine Verschmutzung auf. Daher stellen diese Werte, also der Strombezugswert, der Drehmomentbezugswert und der Drehzahlbezugswert ein Maß für die Anfangsdruckdifferenz des unbeladenen Luftfilters dar.According to an advantageous embodiment of the invention, the current reference value, the reference value with regard to the power-proportional or torque-proportional variables and the speed reference value are determined during production of the vehicle and/or when a filter is changed and stored in an air conditioning control unit. Because both during the production of the vehicle and when the filter is changed, the installed air filter or the replaced air filter is free of dust and therefore does not show any contamination. Therefore, these values, i.e. the current reference value, the torque reference value and the speed reference value, represent a measure of the initial pressure difference of the unloaded air filter.
Als drehmomentproportionale Größe wird das Drehmoment des Klimagebläses verwendet, als leistungsproportionale Größe wird die elektrische Leistung, die mechanische Leistung oder die Wellenleistung des Klimagebläses herangezogen.The torque of the air conditioning fan is used as the torque-proportional variable; the electrical power, the mechanical power or the shaft power of the air conditioning fan is used as the power-proportional variable.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer Fahrzeugklimaanlage zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens, -
2 ein Drehzahl-Betriebsstrom-Diagramm eines Klimagebläses der Fahrzeugklimaanlage nach1 , -
3 ein Drehzahl-Betriebsstrom-Diagramm nach 2 mit einer normierten Darstellung des Betriebsstromes, und -
4 ein Drehzahl-Drehmoment-Diagramm eines Klimagebläses der Fahrzeugklimaanlage nach1 mit einer normierten Darstellung des Drehmomentes.
-
1 a schematic representation of a vehicle air conditioning system to explain the method according to the invention, -
2 a speed-operating current diagram of an air conditioning fan of the vehicleair conditioning system 1 , -
3 a speed-operating current diagram2 with a standardized representation of the operating current, and -
4 a speed-torque diagram of an air conditioning fan in the vehicleair conditioning system 1 with a standardized representation of the torque.
Die
Die Fahrzeugklimaanlage 1 wird von einem Klimasteuergerät 5 gesteuert, welches insbesondere über eine Datenleitung 5.1 mit dem Gebläsemotor 4.1 des Klimagebläses 4 verbunden ist, um sowohl Betriebsparameter des Klimagebläses 4 zu ermitteln als auch das Klimagebläse 4 zu steuern bzw. zu regeln.The vehicle
Das Luftfilter 3 verursacht in dem Ansaugkanal 2.1 einen Druckabfall, der in
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird zur Einstellung von vorgegebenen Betriebsparametern der Fahrzeugklimaanlage 1 der Gebläsemotor 4.1 des Klimagebläses 4 drehzahlgeregelt. Wird die Drehzahl N auf einen Sollwert geregelt und ändert sich über die Betriebsdauer die Filterbeladung, also der Verschmutzungsgrad des Luftfilters 3, bewirkt dies bei der Nachregelung der Drehzahl N eine Änderung in den anderen Betriebsparametern des Klimagebläses 4, nämlich in den Größen Betriebsstrom I, Drehmoment M, mechanische Motorleistung Pmech, elektrische Motorleistung Pel und Wellenleistung PM. In welche Richtung sich diese Größen ändern, ob deren Werte zu- oder abnehmen hängt davon ab, ob als Klimagebläse 4 ein Radial- oder Axialgebläse verwendet wird.According to a first exemplary embodiment of the invention, the speed of the blower motor 4.1 of the
Bei einem Axialgebläse und zunehmender Filterbeladung, also zunehmender Filterverschmutzung steigen die Größen Betriebsstrom I, elektrische Motorleistung Pel, mechanische Motorleistung Pmech, Drehmoment M und Wellenleistung PM. Umgekehrt sinken mit zunehmender Filterbeladung diese Größen Betriebsstrom I, elektrische Motorleistung Pel, mechanische Motorleistung Pmech, Drehmoment M und Wellenleistung PM bei einem Axialgebläse.With an axial blower and increasing filter loading, i.e. increasing filter contamination, the variables operating current I, electrical motor power P el , mechanical motor power P mech , torque M and shaft power P M increase. Conversely, with increasing filter loading, these variables operating current I, electrical motor power P el , mechanical motor power P mech , torque M and shaft power P M decrease with an axial fan.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel wird der Betriebsstrom I des Gebläsemotors 4.1 erfasst und von dem Klimasteuergerät 5 ausgewertet.According to a first exemplary embodiment, the operating current I of the blower motor 4.1 is recorded and evaluated by the air conditioning control unit 5.
Das Verhalten des Betriebsstromes I eines als Radialgebläse ausgebildeten Klimagebläses 4 in Abhängigkeit der Drehzahl N bei unterschiedlichen Filterbeladungen des Luftfilters 3 ist in den
Das Drehzahl-Betriebsstrom-Diagramm nach
Aus dem Diagramm gemäß
Das Diagramm gemäß
Als Betriebsgröße wird daher der Betriebsstrom Is bei einer vorgegebenen Solldrehzahl Ns erfasst und auf einen Strombezugswert I0 normiert, der entsprechend der Kennlinie K1, also dem Filterneuzustand entspricht. Dieser Strombezugswert I0 wird bei der Produktion des Fahrzeugs oder bei einem Filterwechsel ermittelt und in dem Klimasteuergerät 5 gespeichert. Der normierte Stromwert IS/I0 stellt eine Vergleichsgröße dar, welche die an dem Luftfilter 3 auftretende Druckdifferenz bzw. den relativen Druckabfall im Vergleich zu der Anfangsdruckdifferenz des Luftfilters 3 anzeigt.The operating current I s is therefore recorded as the operating variable at a predetermined target speed N s and normalized to a current reference value I 0 , which corresponds to the characteristic curve K1, i.e. the new filter condition. This current reference value I 0 is determined during production of the vehicle or when a filter is changed and stored in the climate control unit 5. The standardized current value I S /I 0 represents a comparison variable which indicates the pressure difference occurring at the
In dem Klimasteuergerät 5 ist eine Tabelle mit Stromreferenzwerten als Referenzgrößen ΔPi (i = 1, ... n) gespeichert, wobei diese Referenzgrößen ΔPi ein Maß der Druckdifferenz an dem Luftfilter 3 darstellen. Somit kann durch Vergleich der Vergleichsgröße IS/I0 mit den Stromreferenzwerten ΔPi die Druckdifferenz Δp an dem Luftfilter 3 bestimmt werden.A table with current reference values as reference variables ΔP i (i = 1, ... n) is stored in the climate control unit 5, these reference variables ΔP i representing a measure of the pressure difference at the
Da die ermittelte Druckdifferenz Δp von dem Beladungszustand des Luftfilters 3 abhängt, kann eine direkte Zuordnung der ermittelten Druckdifferenz Δp zum Beladungszustand, also zum Verschmutzungsgrad des Luftfilters 3 hergestellt werden. Hierzu ist eine in dem Klimasteuergerät 5 abgelegte weitere Tabelle vorgesehen, welche eine Zuordnung zwischen der ermittelten Druckdifferenz Δp und einem Verschmutzungsgrad bzw. Filterbeladungsgrad f angibt. Insbesondere kann ein maximaler Wert fmax für den Filterbeladungsgrad in dem Klimasteuergerät 5 hinterlegt werden, welcher bei einer entsprechend detektierten maximalen Druckdifferenz Δpmax den Austausch des Luftfilters 3 anzeigt.Since the determined pressure difference Δp depends on the loading state of the
Bei einer Bestimmung der Filterbeladung des Luftfilters 3 wird die Fahrzeugklimaanlage 1 automatisch so eingestellt, dass der durch den Luftfilter 3 geführte Luftstrom 6.1 über den Defrost-Ausströmer 2.3 und den Fußraumausströmer 2.4 in den Fahrgastraum des Fahrzeugs strömt. Die Parallelschaltung von Defrost-Ausströmer 2.3 und Fußraumausströmer2.4 minimiert den Druckverlust über die Luftkanäle des Luftführungssystems der Fahrzeugklimaanlage 1, wodurch die Meßauflösung für die Filtermessung erhöht wird. Eine Luftführung über den Mannausströmer 2.2 würde unter Umständen zu erheblichen Druckschwankungen und somit zu ungenauen Messergebnissen führen, da hier die Möglichkeit besteht, den Mannausströmer 2.2 manuell zu schließen. Um auch Druckverluste durch eine Zwangsentlüftung des Fahrzeugs zu vermeiden, wird die Fahrzeugklimaanlage 1 bei der Filtermessung im Umluftbetrieb betrieben.When determining the filter load of the
Anstelle des Betriebsstromes I des Gebläsemotors 4.1 des Klimagebläses 4 kann gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel eine leistungsproportionale oder drehmomentproportionale Größe des Klimagebläses 4 verwendet werden. In diesem Ausführungsbeispiel wird als drehmomentproportionale Größe das Drehmoment M, welches sich durch die Division der mechanischen Motorleistung Pmech durch die Winkelgeschwindigkeit ω (mit Drehzahl N= ω/2π) ergibt, bzw. als leistungsproportionale Größe die Wellenleistung PM als Betriebsgröße zur Bestimmung der Druckdifferenz Δp an dem Luftfilter 3 bzw. dessen Verschmutzungsgrad f bestimmt. Das Drehmoment M wird für die Regelung des Gebläsemotors 4.1 des Klimagebläses 4 benötigt und steht daher dem Klimasteuergerät 5 zur Verfügung.Instead of the operating current I of the blower motor 4.1 of the
Das Drehzahl-Drehmoment-Diagramm nach
Gemäß
Aus diesem Diagramm gemäß
Die normierten Drehmomentwerte M/M0 der Kennlinien L01 bis L05 werden zur Detektion der Druckdifferenz an dem Luftfilter 3 ausgewertet und eine Korrelation zum Beladungsgrad bzw. Verschmutzungsgrades des Luftfilters 3 hergestellt.The standardized torque values M/M 0 of the
Als Betriebsgröße wird daher das Drehmoment Ms bei einer vorgegebenen Solldrehzahl Ns erfasst und auf einen Drehmomentbezugswert M0 als Bezugswert normiert, der entsprechend der Kennlinie L01, also dem Filterneuzustand entspricht. Dieser Drehmomentbezugswert M0 wird bei der Produktion des Fahrzeugs oder bei einem Filterwechsel ermittelt und in dem Klimasteuergerät 5 gespeichert. Der mit dem Bezugswert normierte Drehmomentwert Ms/M0 stellt eine Vergleichsgröße dar, welche die an dem Luftfilter 3 auftretende Druckdifferenz bzw. den relativen Druckabfall im Vergleich zu der Anfangsdruckdifferenz des Luftfilters 3 anzeigt.The torque M s is therefore recorded as an operating variable at a predetermined target speed N s and normalized to a torque reference value M 0 as a reference value, which corresponds to the
In dem Klimasteuergerät 5 ist eine Tabelle mit Referenzwerten, hier Drehmomentreferenzwerte genannt, als Referenzgrößen ΔPi (i = 1, ... n) gespeichert, wobei diese Drehmomentreferenzwerte ΔPi ein Maß der Druckdifferenz an dem Luftfilter 3 darstellen. Somit kann durch Vergleich der Vergleichsgröße Ms/M0 mit den Drehmomentreferenzwerten ΔPi die Druckdifferenz Δp an dem Luftfilter 3 bestimmt werden.A table with reference values, here called torque reference values, is stored in the climate control unit 5 as reference variables ΔP i (i = 1, ... n), these torque reference values ΔP i representing a measure of the pressure difference at the
Da die ermittelte Druckdifferenz Δp von dem Beladungszustand des Luftfilters 3 abhängt, kann eine direkte Zuordnung der ermittelten Druckdifferenz Δp zum Beladungszustand, also zum Verschmutzungsgrad des Luftfilters 3 hergestellt werden. Hierzu ist eine in dem Klimasteuergerät 5 abgelegte weitere Tabelle vorgesehen, welche eine Zuordnung zwischen der ermittelten Druckdifferenz Δp und einem Verschmutzungsgrad bzw. Filterbeladungsgrad f angibt. Insbesondere kann ein maximaler Wert fmax für den Filterbeladungsgrad in dem Klimasteuergerät 5 hinterlegt werden, welcher bei einer entsprechend detektierten maximalen Druckdifferenz Δpmax den Austausch des Luftfilters 3 anzeigt.Since the determined pressure difference Δp depends on the loading condition of the
Entsprechend dem oben erläuterten ersten Ausführungsbeispiel wird auch bei der Bestimmung der Filterbeladung des Luftfilters 3 auf der Basis des Drehmomentes M als Betriebsgröße die Fahrzeugklimaanlage 1 automatisch im Umluftbetrieb betrieben und so eingestellt, dass der durch den Luftfilter 3 geführte Luftstrom 6.1 über den Defrost-Ausströmer 2.3 und den Fußraumausströmer 2.4 in den Fahrgastraum des Fahrzeugs strömt.According to the first exemplary embodiment explained above, when determining the filter load of the
Die Einstellung der Fahrzeugklimaanlage auf vorgegebene Betriebsparameter kann auch mit einer Leistungsregelung durchgeführt werden. Wird die elektrische Motorleistung Pelek auf einen Sollwert geregelt, so stellt sich bei einer Änderung der Filterbeladung eine Drehzahländerung an dem Klimagebläse 4 ein, die zur Bestimmung des an den Luftfilter 3 auftretenden Druckdifferenz Δp damit auch zur Bestimmung des Filterbeladungsgrades, also des Filterverschmutzungsgrades verwendet wird.Setting the vehicle air conditioning system to specified operating parameters can also be carried out using a power control. If the electrical motor power P elek is regulated to a setpoint, a change in the filter loading results in a change in the speed of the
Bei einem Radialgebläse und zunehmender Filterbeladung, also zunehmender Filterverschmutzung steigt die Drehzahl N, umgekehrt sinkt die Drehzahl N bei einem Axialgebläse mit zunehmender Filterbeladung. Die Auswertung der Drehzahl N als Betriebsgröße bei einer vorgegebenen Sollleistung Ps entspricht der Vorgehensweise der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele.With a radial blower and increasing filter loading, i.e. increasing filter contamination, the speed N increases; conversely, with an axial blower, the speed N decreases with increasing filter loading. The evaluation of the speed N as an operating variable at a given target power P s corresponds to the procedure of the exemplary embodiments described above.
Als Betriebsgröße wird daher die Drehzahl N bei einer vorgegebenen Sollleistung Ps als elektrische Motorleistung erfasst und auf einen Drehzahlbezugswert N0 normiert, der dem Filterneuzustand entspricht. Dieser Drehzahlbezugswert N0 wird bei der Produktion des Fahrzeugs oder bei einem Filterwechsel ermittelt und in dem Klimasteuergerät 5 gespeichert. Der normierte Drehzahlwert Ns/N0 stellt eine Vergleichsgröße dar, welche die an dem Luftfilter 3 auftretende Druckdifferenz bzw. den relativen Druckabfall im Vergleich zu der Anfangsdruckdifferenz des Luftfilters 3 anzeigt.As an operating variable, the speed N is therefore recorded as electrical motor power at a given target power P s and normalized to a speed reference value N 0 , which corresponds to the new filter condition. This speed reference value N 0 is determined during production of the vehicle or when a filter is changed and stored in the climate control unit 5. The standardized speed value N s /N 0 represents a comparison variable which indicates the pressure difference occurring at the
In dem Klimasteuergerät 5 ist eine Tabelle mit Drehzahlreferenzwerten als Referenzgrößen ΔPi (i = 1, ... n) gespeichert, wobei diese Drehzahlreferenzwerte ΔPi ein Maß der Druckdifferenz an dem Luftfilter 3 darstellen. Somit kann durch Vergleich der Vergleichsgröße Ms/M0 mit den Referenzgrößen ΔPi die Druckdifferenz Δp an dem Luftfilter 3 bestimmt werden.A table with speed reference values as reference variables ΔP i (i = 1, ... n) is stored in the climate control unit 5, these speed reference values ΔP i representing a measure of the pressure difference at the
Da die ermittelte Druckdifferenz Δp von dem Beladungszustand des Luftfilters 3 abhängt, kann eine direkte Zuordnung der ermittelten Druckdifferenz Δp zum Beladungszustand, also zum Verschmutzungsgrad des Luftfilters 3 hergestellt werden. Hierzu ist eine in dem Klimasteuergerät 5 abgelegte weitere Tabelle vorgesehen, welche eine Zuordnung zwischen der ermittelten Druckdifferenz Δp und einem Verschmutzungsgrad bzw. Filterbeladungsgrad f angibt. Insbesondere kann ein maximaler Wert fmax für den Filterbeladungsgrad in dem Klimasteuergerät 5 hinterlegt werden, welcher bei einer entsprechend detektierten maximalen Druckdifferenz Δpmax den Austausch des Luftfilters 3 anzeigt.Since the determined pressure difference Δp depends on the loading state of the
Entsprechend den oben erläuterten Ausführungsbeispielen wird auch bei der Bestimmung der Filterbeladung des Luftfilters 3 auf der Basis der Drehzahl N als Betriebsgröße die Fahrzeugklimaanlage 1 automatisch im Umluftbetrieb betrieben und so eingestellt, dass der durch den Luftfilter 3 geführte Luftstrom 6.1 über den Defrost-Ausströmer 2.3 und den Fußraumausströmer 2.4 in den Fahrgastraum des Fahrzeugs strömt.According to the exemplary embodiments explained above, when determining the filter load of the
Zur Durchführung der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele werden die den Verschmutzungsgrad angebenden Referenzgrößen in einem Versuch ermittelt und in einem Datenspeicher des Klimasteuergerätes 5 der Fahrzeugklimaanlage 1 gespeichert. Insbesondere kann ein den maximal zulässigen Enddruckverlust anzeigender maximaler Referenzwert bestimmt werden, der einen erforderlichen Austausch des Luftfilters anzeigt. Auch ist es möglich Referenzwerte festzulegen, die zwischen einem die Anfangsdruckdifferenz anzeigenden Wert und dem die maximal zulässige Enddruckdifferenz anzeigenden maximalen Referenzwert liegen, so dass mit solchen Referenzwerten die Restnutzungsdauer des Luftfilters angezeigt werden kann.To carry out the exemplary embodiments described above, the reference variables indicating the degree of contamination are determined in a test and stored in a data memory of the climate control device 5 of the vehicle
Mit der Kenntnis der Druckdifferenz Δp an dem Luftfilter 3 bei unterschiedlichen Beladungszuständen des Luftfilters 3 können neben der Bestimmung des Verschmutzungsrates des Luftfilters 3 weitere Funktionen realisiert werden. So kann mittels der Bestimmung der Druckdifferenz Δp an dem Luftfilter 3 ein Verstopfungszustand des Frischluftansaugkanals 2.1 der Fahrzeugklimaanlage 1 detektiert werden, indem jeweils die Druckdifferenz an dem Luftfilter 3 im Frischluftzufuhrbetrieb und im Umluftbetrieb ermittelt wird und aus der Differenz der beiden Druckdifferenzen der Verstopfungsgrad des Frischluftansaugkanals 2.1 bestimmt wird.With the knowledge of the pressure difference Δp on the
Falls sich in diesen beiden Betriebsarten, also sowohl im Frischluftzufuhrbetrieb als auch im Umluftbetrieb unterschiedliche Werte für die ermittelte Druckdifferenz an dem Luftfilter einstellen, deutet dies darauf hin, dass der Frischluftansaugkanal 2.1 bspw. durch Laub zumindest teilweise verstopft ist. In beiden Betriebsarten wird Luft über den Luftfilter 3 in den Fahrgastraum geführt, jedoch wird nur im Frischluftzufuhrbetrieb Frischluft über den Frischluftansaugkanal 2.1 angesaugt. Falls dieser Frischluftansaugkanal 2.1 Material aus der Fahrzeugumgebung aufweist, so dass der Querschnitt maßgeblich verengt wird, entsteht aufgrund dieser Querschnittsverengung ein Druckabfall bzw. eine Druckdifferenz, der bzw. die zusätzlich detektiert wird.If in these two operating modes, i.e. both in fresh air supply mode and in If you set different values for the determined pressure difference on the air filter in recirculation mode, this indicates that the fresh air intake duct 2.1 is at least partially blocked, for example by leaves. In both operating modes, air is led into the passenger compartment via the
Eine andere zu realisierende Funktion besteht darin, dass mittels der ermittelten Druckdifferenz an dem Luftfilter 3 ein Verstopfungszustand der Luftkanäle der Fahrzeugklimaanlage 1 bestimmt wird, indem die Druckdifferenz an dem Luftfilter 3 bei unterschiedlichen Öffnungszuständen der die gefilterte Luft in den Fahrgastraum des Fahrzeugs führenden Ausströmer 2.2, 2.3 und 2.4 ermittelt wird und aus den Differenzen der ermittelten Druckdifferenzen der Verstopfungsgrad der Luftkanäle bestimmt wird.Another function to be realized is that a blockage state of the air ducts of the vehicle
Werden daher verschiedene Ausströmer des Luftführungssystems der Fahrzeugklimaanlage 1 in unterschiedliche Öffnungszustände gesteuert und die zugehörigen Druckdifferenzen bestimmt, kann durch eine entsprechende Analyse ein verstopfter, in den Fahrgastraum führender Luftkanal detektiert werden.Therefore, if different vents of the air duct system of the vehicle
BezugszeichenReference symbols
- 11
- FahrzeugklimaanlageVehicle air conditioning
- 22
-
Luftführungssystem der Fahrzeugklimaanlage 1Air duct system of the vehicle
air conditioning system 1 - 2.12.1
-
Frischluftansaugkanal des Luftführungssystems 2Fresh air intake duct of the
air duct system 2 - 2.22.2
-
Mannausströmer des Luftführungssystems 2Man vent of the
air duct system 2 - 2.32.3
-
Defrost-Ausströmer des Luftführungssystems 2Defrost vent of the
air duct system 2 - 2.42.4
- FußraumausströmerFootwell vents
- 33
- LuftfilterAir filter
- 44
- KlimagebläseAir conditioning fan
- 55
- KlimasteuergerätClimate control unit
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