DE19905610A1 - Verfahren zur Filterzustandserkennung für Innenraumluftfilter bei einem Fahrzeug - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Filterzustandserkennung für Innenraumluftfilter bei einem Fahrzeug, bei dem ein dem Innenraumluftfilter vor- oder nachgeschaltetes Gebläse Luft in den Innenraum des Fahrzeugs befördert. DOLLAR A Um einen Innenraumluftfilter bedarfsgerecht auswechseln zu können, wird dessen Verschleiß anhand eines Modells, mit den Schritten: DOLLAR A - Ermittlung der Gebläselaufzeiten, DOLLAR A - Einschätzung des Filterzustandes über eine Betrachtung der Summe der Gebläselaufzeiten DOLLAR A bestimmt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zu Filterzustandserkennung für Innen­ raumluftfilter bei einem Fahrzeug, bei dem ein dem Innenraumluftfilter vor- oder nachgeschaltetes Gebläse Luft in den Innenraum des Fahrzeugs be­ fördert.

In der Regel werden solche Innenraumfilter heute ohne Rücksicht auf den jeweiligen Beladungszustand bei jeder Inspektion ausgewechselt. Eine sol­ che Auswechslung erfolgt also, ohne darauf zu achten, ob der Filter entwe­ der bereits ganz verbraucht oder noch gar nicht ausgenutzt ist. Dabei wird in der Regel nicht berücksichtigt, daß der Beladungszustand umgebungsab­ hängig und/oder betriebsabhängig ist.

Aus der DE 44 13 148 ist eine Filteranordnung für Innenraumluiffilter be­ kannt, bei der ein Teil des Filters eine Beobachtungszone aufweist, die so lange sichtbar ist, bis die Partikelbelastung in der Umgebung entsprechend ansteigt und die Beobachtungszone dies anzeigt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein einfaches und kostengünsti­ ges Verfahren zur Filterzustandserkennung für Innenraumluftfilter bei einem Fahrzeug anzugeben, mit dem auf eine bedarfsgerechte Auswechslung des Filters hingewiesen werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Erfindungswesentlich ist, daß Gebläselaufzeiten ermittelt und summiert wer­ den. Über eine summierte Betrachtung der einzelnen Gebläselaufzeiten erhält man eine Information über den Beladungszustand des Innenraumluft­ filters, dessen Verschleiß sowie eine noch zur Verfügung stehende Rest­ laufzeit. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, daß das vorliegende Verfah­ ren ohne zusätzlichen Sensoreinsatz zur Verfügung steht. Das Verfahren baut lediglich auf eine statistische Auswertung vorhandener Meßgrößen auf.

Eine besonders vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Gebläselaufzeiten mit Korrekturfaktoren bewertet bzw. gewichtet werden. Durch die Gewichtung können besondere Fahrbetriebsbedingungen oder Fahrzeugumgebungen berücksichtigt werden.

Da die Filterbelastung unterschiedlich ist, je nachdem, ob die Luft von der Außenumgebung des Fahrzeugs oder aus dem Innenraum selbst (Umluftbetrieb) stammt, wird beim Gebläsebetrieb vorzugsweise nach Um­ luftbetrieb oder einem Betrieb ohne Umluft oder aber einem Betrieb mit einem Außenluftanteil unterschieden.

Natürlich kann der Filterverschleiß von einer Reihe weiterer Faktoren, wie dem Luftdurchsatz, der Fahrgeschwindigkeit, der Außentemperatur, der Sonneneinstrahlung, einem Niederschlag und/oder dem Aufenthaltsort des Fahrzeugs abhängen. Je nach Faktor wirkt sich dies unterschiedlich auf den Filterverschleiß aus. Die einzelnen Faktoren können in Tabellen oder Kenn­ feldern im Auto hinterlegt sein und werden beim jeweiligen Betrieb abgefragt.

Wird die bewertete Belastung in Form einer Zeiteinheit bestimmt, so kann man über eine Differenz zwischen einer maximalen Beladungszeit (B_max) und der Summe der gewichteten Gebläselaufzeiten (Σ B_E) eine Restlaufzeit ermitteln. Diese Restlaufzeit kann natürlich auch angezeigt werden. Bei­ spielsweise ist eine Farbanzeige möglich, wobei bei einem Verschleißbe­ reich zwischen 0 und 80% eine grüne Farbe, bei einem Verschleißbereich von 80 bis 90% ein beispielsweise gelber Bereich und bei einem Ver­ schleißbereich von 90 bis 100% ein roter Bereich dargestellt wird. Alternativ kann natürlich auch eine Restlaufzeit oder jede andere den Verschleißzu­ stand des Innenraumluftfilters widerspiegelnde Größe direkt angegeben werden.

Da eine maximale Beladungszeit ortsspezifisch sein kann, wird sie vorzugs­ weise als frei programmierbare Variable abgelegt. Eine Vorgabe nach heuti­ gem Stand könnten z. B. tausend Stunden sein.

Die einzelnen Gebläselaufzeiten können vorzugsweise mittels Timer ermittelt werden. Nach jedem Zündung-Aus-Signal wird dann der Timer abgefragt und die zugehörige bewertete Beladungszeit berechnet. Anschließend kann die Summe über alle bisherigen bewerteten Beladungszeiten gebildet wer­ den.

Natürlich sollte auch sichergestellt werden, daß der Filterverschleiß auch bei einem Stromausfall weiter abrufbar ist. Dazu wird die Summe über die be­ werteten Beladungszeiten vorzugsweise dauerhaft im Fahrzeug gespeichert.

Gemäß einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung wird die Summe der bewerteten Beladungszeiten dann auf einen vorgegebenen Wert gesetzt, wenn nach einer bestimmten Fahrzeuglaufzeit die bis dahin gebil­ dete Summe unterhalb dieses Wertes liegt. Beispielsweise kann nach Ablauf von 34 Monaten die Summe der bewerteten Beladungszeit automatisch auf 800 Stunden, nach Ablauf von 38 Monaten automatisch auf 900 Stunden gesetzt werden. Bei einer maximalen Beladungszeit von tausend Stunden entspricht dies dann einem Prozentsatz von 80% bzw. 90% der maximalen Beladungszeit.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines speziellen Ausführungsbei­ spiels mit Bezug auf die beiliegende, einzige Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Vorrichtung, die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird.

In der Figur ist ein Lüftungssystem mit einem Luftansaugkanal 10, einem Gebläse 16, einem dem Gebläse nachgeschalteten Innenraumluftfilter 18 und einen in den Fahrzeuginnenraum führenden Auslaßteil 20 dargestellt. Der Einlaßbereich 10 des Lüftungssystems umfaßt einen Einlaßkanal 12, der mit der Außenumgebung verbunden ist, und andererseits einen Einlaßkanal 14, der mit dem Fahrzeuginnenraum verbunden ist. Durch Betätigen einer Klappe 15 kann zwischen einem Umluftbetrieb und einem Betrieb ohne Um­ luft (eingezeichnete Stellung) umgeschaltet werden. Dabei wird der jeweils andere Lufteinlaßkanal mittels der Klappe 15 verschlossen. Natürlich kann die Klappe 15 auch in einer Zwischenstellung (gestrichelte Linie) angeordnet werden, so daß beim Betrieb des Gebläses 16 ein Außenluftanteil mit einfließt.

Das Gebläse wird von einer nicht dargestellten Steuerung über die Leitung 22 beaufschlagt. Je nach Gebläsebetrieb wird ein entsprechendes Signal über eine Leitung 24 an eine Berechnungseinheit 30 abgegeben.

Die Berechnungseinheit 30 empfängt ferner ein Signal von der Klappe 15, welches deren Stellung angibt.

Darüber hinaus erhält die Berechnungseinheit 30 bei der vorliegenden Aus­ führungsform ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal v, ein Außentempertur­ signal T, ein Signal F_S, das eine Auskunft über die Sonneneinstrahlung an­ gibt, und ein Signal F_R, welches eine Auskunft über einen vorhandenen Nie­ derschlag angibt.

Die Berechnungseinheit 30 besitzt ferner einige Timer und erhält von Klemme 15 ein Zündungssignal. Sie führt beim vorliegenden Ausführungs­ beispiel nachfolgende Brechungen durch. Es wird davon ausgegangen, daß die Beladung des Innenraumluftfilters umso größer ist, je länger er im Außenluftbetrieb von Außenluft durchströmt wird. Natürlich hängen die Bela­ dungsgrößen von verschiedenen Faktoren ab.

Vorliegend wird eine bewertete Beladungszeit BE insgesamt wie folgt be­ rechnet:

B_E = Z_F × F_L × F_G × F_T × F_S × F_R + 0,3 (Z_{Außenluftanteil ein} × F_L/ULA × F_G/ULA).

Dabei bedeuten
Z_F die jeweilige Fahrzeugfahrzeit in Stunden, und zwar vom Fahrzeugstart bis zum Fahrzeugstop ohne Umluftzeiten und
Z_{Außenluftanteil ein} die jeweilige Fahrzeugfahrzeit in Stunden, und zwar vom Fahr­ zeugstart bis zum Fahrzeugstop, in der die Anlage mit einem Außenluftanteil betrieben wird (Filter nur teilweise durchströmt).

Die einzelnen Bewertungsfaktoren F haben folgende Bedeutung:
F_L stellt einen Korrekturfaktor für den Luftdurchsatz dar, der sich aus dem Mittelwert des Luftdurchsatzes errechnet. Dabei wird der mittlere Luftdurch­ satz in Prozent im Zeitraum bestimmt, den der Timer für Z_F (Z_F-Timer) durchläuft. Insbesondere kann der mittlere Luftdurchsatz auch aus der Ge­ bläsesteuerspannung bestimmt werden, wonach bei einer Steuerspannung von beispielsweise 0 bis 8 Volt ein Luftdurchsatz von 0 bis 100% ange­ nommen wird.

Der Faktor F_L/ULA, bedeutet den mittleren Luftdurchsatz in Prozent im Zeitraum Z_{Außenlufanteil ein}, d. h. in dem Zeitraum in dem der Z_{Außenluftanteil ein} Timer läuft. Auch diesen Luftdurchsatz kann man analog wie oben aus der Gebläsesteuer­ spannung ermitteln.

Der Korrekturfaktor F_G entspricht einem Korrekturfaktor für die Fahrge­ schwindigkeit und berücksichtigt die Stauluftkompensation und die abneh­ mende Schadstoffbeaufschlagung. Dabei wird eine mittlere Fahrgeschwin­ digkeit in dem Zeitraum ermittelt, in dem der Z_F-Timer läuft. Diese Größe liegt im Fahrzeug als Meßgröße vor.

Analog entspricht F_G/ULA der mittleren Fahrgeschwindigkeit für Z_{Außenluftanteil ein}, d. h. in einem Zeitraum, für den der Timer für den Außenluftanteil läuft. Auch hier liegt die mittlere Fahrgeschwindigkeit als Meßgröße vor.

Der Faktor F_R betrifft einen Korrekturfaktor für Regen oder Schneefall. Dabei wird ein mittleres Regensensorsignal in Prozent im Zeitraum ermittelt, in dem der Z_F-Timer läuft, ggf. ist hier lediglich ein Ein/Aus-Signal auswertbar. Bei dem Vorhandensein eines Regensensors liegt ein Regensensorsignal im Fahrzeug vor.

Der Faktor F_T stellt einen Korrekturfaktor für die Außentemperatur dar. Die Außentemperatur liegt als Meßgröße vor. Es wird eine mittlere Außentem­ peratur in Grad Celsius im Zeitraum ermittelt, in dem der Z_F-Timer läuft.

In analoger Weise wird die Sonneneinstrahlung erfaßt und über den Korrek­ turfaktor F_S zum Ausdruck gebracht. Bei einem Sonnensensor liegt eine Meßgröße vor, aus der ein mittleres Sonnensensorsignal in Prozent in einem Zeitraum ermittelt wird, in dem der Z_F-Timer läuft.

Der Timer für Z_F wird gestartet, wenn die Zündung eingeschaltet wird und das Gebläse in Betrieb ist. Der Timer für Z_F wird gestoppt, wenn die Zündung ausgeschaltet wird. Wird die Umluftfunktion oder die Umluftfunktion mit Außenluftanteil aktiviert, so wird der Timer für Z_F angehalten.

Der Timer für Z_{Umluft ein} wird gestartet, wenn eine Anforderung für Umluft vor­ liegt. Der Timer für Z_{Umluft ein} wird angehalten, wenn der Außenluftbetrieb oder Umluftbetrieb mit Außenluftanteil aktiv ist.

Ein Start des Timers für den Betrieb Z_{Außenluftanteil ein} wird dann aktiviert, wenn die Funktion Außenluftanteil aktiv wird. Wird nur auf Außenluftbetrieb oder auf Umluftbetrieb umgeschalten, so wird der Timer jeweils angehalten.

Am Ende eines jeden Fahrzeugbetriebs, d. h. nach einem Zündung-aus- Signal, wird eine Berechnung der bewerteten Beladungszeit B_E in der Be­ rechnungseinheit 30 durchgeführt. Anschließend errechnet die Berech­ nungseinheit 30 die Summe der bewerteten Beladungszeiten aller bis dahin ausgewerteten Einzelfahrten (Σ B_E).

Aus der Formel

V_ist = Σ B_E/B_max × 100

kann der Verschleiß V_ist in Prozent angegeben werden. Alternativ ist es möglich, die Restlaufzeit über die Differenz B_max - Σ B_E anzugeben.

Insgesamt ist es mit der vorliegenden Erfindung möglich, den Verschleißzu­ stand ohne zusätzliche Sensoren zu bestimmen und die Innenraumluftfilter bedarfsgerecht zu wechseln. Ist ein Filter noch nicht ausgenutzt, so muß er seltener gewechselt werden, was zu einer Kosteneinsparung führt. Bei hoher Filterbelastung kann ein Filter rechtzeitig gewechselt und der Kunde von Überfrachtung mit Schadstoffen geschützt werden. Darüber hinaus wird die Funktionssicherheit der Fahrzeugklimatisierung sichergestellt.

Claims (9)

1. Verfahren zur Filterzustandserkennung für Innenraumluftfilter bei ei­ nem Fahrzeug bei dem ein dem Innenraumluftfilter vor- oder nach­ geschaltetes Gebläse Luft in den Innenraum des Fahrzeugs befördert, mit den Schritten:

• - Ermittlung der Gebläselaufzeiten,
• - Einschätzung des Filterzustandes über eine Betrachtung der Summe der Gebläselaufzeiten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gebläselaufzeiten mit Korrekturfaktoren (bewertete Bela­ dungszeit) gewichtet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei den gewichteten Gebläselaufzeiten zwischen einem Gebläse­ betrieb mit Umluft, ohne Umluft oder mit Außenluftanteil unterschieden wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Korrekturfaktoren der Luftdurchsatz, die Fahrgeschwindigkeit, die Außentemperatur, die Sonneneinstrahlung, ein Niederschlag und/oder der Aufenthaltsort des Fahrzeugs berücksichtigt werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Differenz einer maximalen Beladungszeit (B_max) und der Summe der gewichteten Gebläselaufzeiten (Summe B_E) eine Rest­ laufzeit ermittelt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Beladungszeit als frei programmierbare Variable ablegbar ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Laufzeiten mittels Timer ermittelt werden, nach je­ dem Zündung-Aus Signal Beladungszeit oder die bewertete Bela­ dungszeit berechnet und die Summe über die Beladungszeit oder die bewerteten Beladungszeiten gebildet wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe über die Beladungszeiten jeweils dauerhaft im Fahr­ zeug gespeichert wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach bestimmten Fahrzeuglaufzeiten die Summe der Beladungs­ zeiten dann auf vorgegebene Werte gesetzt werden, wenn die bis da­ hin gebildete Summe unterhalb dieser Werte liegt.