DE202021103938U1 - Filter monitoring system - Google Patents
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Abstract
Filterüberwachungssystem (1) zur Überwachung des Zustandes eines Filters (4) in einem Fluidkanal (20), insbesondere einem HLK-Fluidkanal, welcher sich in einem Fahrzeug befindet,
aufweisend einen Differenzdrucksensor (10),
dadurch gekennzeichnet,
dass das Filterüberwachungssystem (1) dazu ausgebildet ist, derart am Fluidkanal (20) angeordnet zu werden, dass der Differenzdrucksensor (10) eine Druckdifferenz ΔP zwischen einem Druck (P1) eines den Fluidkanal (20) durchströmenden Kanalfluids (2) in einem sich stromabwärts des Filters (4) befindenden Bereich (21) des Fluidkanals (20) und einem Druck (P0) eines Umgebungsfluids (3) in einem Bereich (30) ausserhalb des Fluidkanals (20) ermittelt.
Filter monitoring system (1) for monitoring the condition of a filter (4) in a fluid channel (20), in particular an HVAC fluid channel, which is located in a vehicle,
having a differential pressure sensor (10),
characterized,
that the filter monitoring system (1) is designed to be arranged on the fluid channel (20) in such a way that the differential pressure sensor (10) has a pressure difference ΔP between a pressure (P 1 ) of a channel fluid (2) flowing through the fluid channel (20) in one downstream of the filter (4) located area (21) of the fluid channel (20) and a pressure (P 0 ) of an ambient fluid (3) in an area (30) outside the fluid channel (20).
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filterüberwachungssystem zur Überwachung des Zustandes eines Filters in einem Fluidkanal.The present invention relates to a filter monitoring system for monitoring the condition of a filter in a fluid channel.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Zur Entfernung von Partikeln aus Fluiden, einschließlich Gasen und Flüssigkeiten, sind Filter oft unabdingbar. Luftfilter sind beispielsweise essenzielle Bestandteile von HLK-(Heizung, Lüftung, Klimatechnik)-Anlagen, während Kraftstofffilter u.a. in Brennern und Motoren zur Anwendung kommen.Filters are often indispensable for removing particles from fluids, including gases and liquids. Air filters, for example, are essential components of HVAC (heating, ventilation, air conditioning) systems, while fuel filters are used in burners and engines, among other things.
Verstopfungen eines solchen Filters ziehen in der Regel unerwünschte Konsequenzen nach sich, wie beispielsweise einen erhöhten Energieverbrauch, Überhitzung und/oder andere Schäden.Blockages of such a filter usually have undesirable consequences, such as increased energy consumption, overheating and / or other damage.
Es ist daher wünschenswert, die Verstopfung eines Filters frühzeitig zu erkennen, um entsprechend eine Reinigung oder einen Austausch des Filters rechtzeitig zu veranlassen.It is therefore desirable to recognize the clogging of a filter at an early stage so that the filter can be cleaned or replaced in good time.
Aus dem Stand der Technik sind viele Systeme zur Überwachung des Zustandes eines Filters bekannt.Many systems for monitoring the condition of a filter are known from the prior art.
Zum Beispiel offenbart die
In solchen Überwachungssystemen befindet sich ein erster Druckanschluss stromaufwärts des Filterelements und ein zweiter Druckanschluss stromabwärts des Filterelements. Partikel können daher durch den ersten Druckanschluss in den Differenzdrucksensor eindringen und diesen verunreinigen, was die Funktion des Differenzdrucksensors beeinträchtigen kann. Das Problem ist besonders gravierend bei dynamischen Differenzdrucksensoren, die den Differenzdruck durch Überwachung eines Fluidstroms durch einen Sensorkanal messen. Dynamische Differenzdrucksensoren werden schnell funktionsunfähig, wenn Partikel durch den Sensorkanal gelangen. Es kann daher notwendig sein, statische Differenzdrucksensoren anstelle von dynamischen Differenzdrucksensoren einzusetzen. Statische Differenzdrucksensoren, die in der Lage sind, ausreichend kleine Druckunterschiede zu erkennen, sind jedoch relativ teuer.In such monitoring systems, a first pressure connection is located upstream of the filter element and a second pressure connection is located downstream of the filter element. Particles can therefore penetrate the differential pressure sensor through the first pressure connection and contaminate it, which can impair the function of the differential pressure sensor. The problem is particularly serious with dynamic differential pressure sensors that measure the differential pressure by monitoring a fluid flow through a sensor channel. Dynamic differential pressure sensors quickly become inoperable if particles pass through the sensor channel. It may therefore be necessary to use static differential pressure sensors instead of dynamic differential pressure sensors. Static differential pressure sensors that are able to detect sufficiently small pressure differences are, however, relatively expensive.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION
In einem ersten Aspekt ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Filterüberwachungssystem anzugeben, das eine Kontaminierung des Differenzdrucksensors verhindert, eine einfache Systemintegration ermöglicht und Austausch und Reinigung des Filters nicht behindert.In a first aspect, it is an object of the present invention to specify a filter monitoring system which prevents contamination of the differential pressure sensor, enables simple system integration and does not hinder replacement and cleaning of the filter.
Diese Aufgabe wird durch ein Filterüberwachungssystem gemäss Anspruch 1 gelöst. Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a filter monitoring system according to
Es wird also ein Filterüberwachungssystem zur Überwachung des Zustandes eines Filters in einem Fluidkanal, insbesondere einem HLK-Fluidkanal, welcher sich in einem Fahrzeug befindet, offenbart,
aufweisend einen Differenzdrucksensor,
wobei das Filterüberwachungssystem dazu ausgebildet ist, derart am Fluidkanal angeordnet zu werden, dass der Differenzdrucksensor eine Druckdifferenz zwischen einem Druck eines den Fluidkanal durchströmenden Kanalfluids in einem sich stromabwärts des Filters befindenden Bereich des Fluidkanals und einem Druck eines Umgebungsfluids in einem Bereich ausserhalb des Fluidkanals ermittelt.A filter monitoring system for monitoring the condition of a filter in a fluid channel, in particular an HVAC fluid channel, which is located in a vehicle, is therefore disclosed,
having a differential pressure sensor,
wherein the filter monitoring system is designed to be arranged on the fluid channel in such a way that the differential pressure sensor determines a pressure difference between a pressure of a channel fluid flowing through the fluid channel in an area of the fluid channel downstream of the filter and a pressure of an ambient fluid in an area outside the fluid channel.
Dadurch, dass eine Druckdifferenz zwischen dem Druck des Kanalfluids in einem sich stromabwärts des Filters befindenden Bereich des Fluidkanals und dem Druck des Umgebungsfluids in einem Bereich ausserhalb des Fluidkanals ermittelt wird, wird verhindert, dass Partikel aus einem sich stromaufwärts des Filters befindenden Bereich in den Differenzdrucksensor gelangen und diesen verschmutzen können. Letzteres wäre beispielsweise der Fall in einer Anordnung, welche eine Ermittlung einer Druckdifferenz zwischen dem Druck des Kanalfluids in einem sich stromabwärts des Filters befindenden Bereichs des Fluidkanals und dem Druck des Kanalfluids in einem sich stromaufwärts des Filters befindenden Bereichs des Fluidkanals vorsehen würde. Ausserdem ermöglicht das vorgeschlagene Filterüberwachungssystem eine besonders einfache Anordnung am Fluidkanal, denn es wird lediglich eine einzige Zugangsöffnung in einer Begrenzungswand des Fluidkanals benötigt.The fact that a pressure difference is determined between the pressure of the channel fluid in an area of the fluid channel downstream of the filter and the pressure of the ambient fluid in an area outside the fluid channel prevents particles from entering the differential pressure sensor from an area upstream of the filter and contaminate it can. The latter would be the case, for example, in an arrangement which would provide for a determination of a pressure difference between the pressure of the channel fluid in a region of the fluid channel located downstream of the filter and the pressure of the channel fluid in a region of the fluid channel located upstream of the filter. In addition, the proposed filter monitoring system enables a particularly simple arrangement on the fluid channel, because only a single access opening is required in a boundary wall of the fluid channel.
Bevorzugt weist der Differenzdrucksensor einen ersten Druckanschluss und einen zweiten Druckanschluss auf, wobei sich der erste Druckanschluss und der zweite Druckanschluss ausserhalb des Fluidkanals befinden, wenn das Filterüberwachungssystem bestimmungsgemäss am Fluidkanal angeordnet ist. Weiter umfasst das Filterüberwachungssystem bevorzugt ein Gehäuse, das in eine Zugangsöffnung in einer Begrenzungswand des Fluidkanals hineinragt. Das Gehäuse weist vorzugsweise einen Verbindungskanal auf, welcher den ersten Druckanschluss mit dem sich stromabwärts des Filters befindenden Bereich des Fluidkanals fluidisch verbindet. Das Gehäuse verbindet zudem vorzugsweise den zweiten Druckanschluss fluidisch mit der Umgebung, d.h. mit dem Bereich ausserhalb des Fluidkanals, in welchem sich das Umgebungsfluid befindet.The differential pressure sensor preferably has a first pressure connection and a second pressure connection, the first pressure connection and the second pressure connection being located outside the fluid channel when the filter monitoring system is arranged on the fluid channel as intended. Furthermore, the filter monitoring system preferably comprises a housing which protrudes into an access opening in a boundary wall of the fluid channel. The housing preferably has a connecting channel which fluidly connects the first pressure connection to the region of the fluid channel located downstream of the filter. The housing also preferably connects the second pressure connection fluidically with the environment, i.e. with the area outside the fluid channel in which the ambient fluid is located.
Idealerweise weist das Filterüberwachungssystem einen Schutzfilter auf, welcher derart angeordnet ist, dass das Umgebungsfluid nur durch den Schutzfilter hindurch von dem sich ausserhalb des Fluidkanals befindenden Bereich in den zweiten Druckanschluss des Differenzdrucksensors gelangen kann.Ideally, the filter monitoring system has a protective filter which is arranged in such a way that the ambient fluid can only pass through the protective filter from the area located outside the fluid channel into the second pressure connection of the differential pressure sensor.
Durch einen solchen Schutzfilter kann verhindert werden, dass Partikel aus dem Umgebungsfluid in den Differenzdrucksensor gelangen. Im Gegensatz zur Durchflussrate des Kanalfluids durch den Filter im Fluidkanal weist das Umgebungsfluid eine sehr geringe Durchflussrate durch den Schutzfilter auf, wodurch der Schmutzfilter nur geringfügig und langsam verschmutzt wird.Such a protective filter can prevent particles from the ambient fluid from getting into the differential pressure sensor. In contrast to the flow rate of the channel fluid through the filter in the fluid channel, the ambient fluid has a very low flow rate through the protective filter, as a result of which the dirt filter is only slightly and slowly soiled.
Der Differenzdrucksensor ist vorzugsweise ein dynamischer Differenzdrucksensor mit einem Sensorkanal, der sich zwischen dem ersten Druckanschluss und dem zweiten Druckanschluss erstreckt, wobei der Differenzdrucksensor so konfiguriert sein kann, dass er die Druckdifferenz zwischen dem ersten Druckanschluss und dem zweiten Druckanschluss bestimmt, indem er einen Sensorfluidfluss durch den Sensorkanal misst, wobei der Sensorfluidfluss durch die Druckdifferenz zwischen dem Druck des Umgebungsfluids und dem Druck des Kanalfluids verursacht wird.The differential pressure sensor is preferably a dynamic differential pressure sensor with a sensor channel extending between the first pressure port and the second pressure port, wherein the differential pressure sensor can be configured to determine the pressure difference between the first pressure port and the second pressure port by allowing a sensor fluid flow through measures the sensor channel, the sensor fluid flow being caused by the pressure difference between the pressure of the ambient fluid and the pressure of the channel fluid.
Der Sensorkanal weist dabei eine Querschnittsfläche auf, welche um Grössenordnungen kleiner ist als die Querschnittsfläche des Fluidkanals, durch welchen das Kanalfluid fliesst, z.B. um mindestens einen Faktor 1'000 kleiner. Dementsprechend ist die Durchflussrate durch den Sensorkanal um Grössenordnungen kleiner als die Durchflussrate durch den Fluidkanal.The sensor channel has a cross-sectional area which is orders of magnitude smaller than the cross-sectional area of the fluid channel through which the channel fluid flows, e.g. smaller by at least a factor of 1,000. Accordingly, the flow rate through the sensor channel is orders of magnitude smaller than the flow rate through the fluid channel.
Das Filterüberwachungssystem ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sich der erste Druckanschluss des Differenzdrucksensors senkrecht zu einer Längsrichtung des Fluidkanals bzw. einer dadurch definierten Flussrichtung des Kanalfluids erstreckt, wenn das Filterüberwachungssystem bestimmungsgemäss am Fluidkanal angeordnet ist. Insbesondere kann das Gehäuse des Filterüberwachungssystems derart ausgestaltet sein, dass es den Differenzdrucksensor in einer entsprechenden Orientierung aufnimmt.The filter monitoring system is preferably designed such that the first pressure connection of the differential pressure sensor extends perpendicular to a longitudinal direction of the fluid channel or a flow direction of the channel fluid defined thereby when the filter monitoring system is arranged on the fluid channel as intended. In particular, the housing of the filter monitoring system can be designed in such a way that it accommodates the differential pressure sensor in a corresponding orientation.
Der Differenzdrucksensor ist bevorzugt in einer Bauform ausgestaltet, bei der sich der zweite Druckanschluss parallel zum ersten Druckanschluss erstreckt, wobei der erste Druckanschluss und der zweite Druckanschluss beide in Richtung des Fluidkanals weisen, wenn das Filterüberwachungssystem bestimmungsgemäss am Fluidkanal angeordnet ist. Das Gehäuse des Filterüberwachungssystems kann dementsprechend dazu ausgebildet sein, einen Differenzdrucksensor dieser Bauform aufzunehmen. Eine solche Anordnung der Druckanschlüsse ist bei Differenzdrucksensoren weit verbreitet. Indem das Filterüberwachungssystem eine solche Anordnung der Druckanschlüsse vorsieht (was z.B. eine entsprechende Gestaltung des Gehäuses voraussetzt), können handelsübliche Differenzdrucksensoren eingesetzt werden. Dadurch können die Kosten des Filterüberwachungssystems weiter reduziert werden.The differential pressure sensor is preferably designed in a design in which the second pressure connection extends parallel to the first pressure connection, the first pressure connection and the second pressure connection both pointing in the direction of the fluid channel when the filter monitoring system is arranged as intended on the fluid channel. The housing of the filter monitoring system can accordingly be designed to accommodate a differential pressure sensor of this type. Such an arrangement of the pressure connections is widespread in differential pressure sensors. Since the filter monitoring system provides such an arrangement of the pressure connections (which, for example, requires a corresponding design of the housing), commercially available differential pressure sensors can be used. This can further reduce the costs of the filter monitoring system.
Das Gehäuse kann eine Dichtungsfläche aufweisen, welche dazu ausgebildet ist, auf einer Aussenseite einer Begrenzungswand des Fluidkanals aufzuliegen. Das Gehäuse kann zudem eine Verbindungsvorrichtung aufweisen, über welche Verbindungsvorrichtung das Gehäuse mit der Begrenzungswand des Fluidkanals verbindbar ist. Diese Verbindungsvorrichtung kann insbesondere eine Bajonettverbindung sein. Die Verbindungsvorrichtung kann einen Drehsicherungszapfen aufweisen, welcher dazu ausgebildet ist, in eine Vertiefung an der Aussenseite der Begrenzungswand einzugreifen, wodurch das Filterüberwachungssystem vor einer versehentlichen Verdrehung bewahrt wird.The housing can have a sealing surface which is designed to rest on an outside of a boundary wall of the fluid channel. The housing can also have a connection device, via which connection device the housing can be connected to the boundary wall of the fluid channel. This connecting device can in particular be a bayonet connection. The connecting device can have an anti-rotation pin which is designed to engage in a recess on the outside of the boundary wall, as a result of which the filter monitoring system is prevented from being accidentally rotated.
Der Differenzdrucksensor kann an einer Leiterplatte angebracht sein, die im Gehäuse des Filterüberwachungssystems gehalten ist. Das Gehäuse kann insbesondere ein erstes Gehäuseteil und ein zweites Gehäuseteil umfassen. Das erste Gehäuseteil kann dazu dienen, den Differenzdrucksensor mit dem Fluidkanal zu verbinden. Dazu kann das erste Gehäuseteil in die Zugangsöffnung in der Begrenzungswand des Fluidkanals hineinragen und den oben genannten Verbindungskanal aufweisen, welcher den ersten Druckanschluss mit dem sich stromabwärts des Filters befindenden Bereich des Fluidkanals fluidisch verbindet. Das erste Gehäuseteil verbindet zudem vorzugsweise den zweiten Druckanschluss fluidisch mit der Umgebung, d.h. mit dem Bereich ausserhalb des Fluidkanals, in welchem sich das Umgebungsfluid befindet. Weiter kann das erste Gehäuseteil die oben genannte Dichtungsfläche, sowie die Verbindungsvorrichtung aufweisen, über welche Verbindungsvorrichtung das erste Gehäuse mit der Begrenzungswand des Fluidkanals verbindbar ist.The differential pressure sensor can be attached to a printed circuit board that is held in the housing of the filter monitoring system. The housing can in particular comprise a first housing part and a second housing part. The first The housing part can serve to connect the differential pressure sensor to the fluid channel. For this purpose, the first housing part can protrude into the access opening in the boundary wall of the fluid channel and have the above-mentioned connecting channel, which fluidly connects the first pressure connection to the region of the fluid channel located downstream of the filter. The first housing part also preferably connects the second pressure connection fluidically with the environment, ie with the area outside the fluid channel in which the ambient fluid is located. Furthermore, the first housing part can have the sealing surface mentioned above, as well as the connection device, via which connection device the first housing can be connected to the boundary wall of the fluid channel.
Das zweite Gehäuseteil kann dagegen dazu dienen, die Leiterplatte zu schützen. Dazu kann das zweite Gehäuseteil eine Aufnahme für die Leiterplatte aufweisen. Die Leiterplatte kann von einer Haltevorrichtung in der Aufnahme gehalten werden, um ein versehentliches Herausfallen zu verhindern. Vorzugsweise lassen sich das zweite Gehäuseteil, die Leiterplatte mit dem Differenzdrucksensor und das erste Gehäuseteil derart miteinander verbinden, dass sich der erste Druckanschluss des Differenzdrucksensors stöpselartig in den Verbindungskanal des ersten Gehäuseteils einfügt und dass der zweite Druckanschluss gegenüberliegend zu einer Gehäuseöffnung im ersten Gehäuseteil zu liegen kommt, durch welche ein Austausch des Umgebungsfluids stattfinden kann.The second housing part, on the other hand, can serve to protect the circuit board. For this purpose, the second housing part can have a receptacle for the printed circuit board. The circuit board can be held in the receptacle by a holding device in order to prevent it from accidentally falling out. The second housing part, the printed circuit board with the differential pressure sensor and the first housing part can preferably be connected to one another in such a way that the first pressure connection of the differential pressure sensor is inserted into the connecting channel of the first housing part like a plug and that the second pressure connection comes to lie opposite a housing opening in the first housing part , through which an exchange of the ambient fluid can take place.
Idealerweise ist die Gehäuseöffnung im ersten Gehäuseteil von dem Schutzfilter überspannt, wobei der Schutzfilter optional von einer herausnehmbaren Schutzfilterhalterung im ersten Gehäuseteil eingeklemmt sein kann. Der Schutzfilter kann optional ebenfalls als herausnehmbare Filtermembran gestaltet sein, was eine Reinigung oder einen Austausch erleichtert.Ideally, the housing opening in the first housing part is spanned by the protective filter, wherein the protective filter can optionally be clamped in the first housing part by a removable protective filter holder. The protective filter can optionally also be designed as a removable filter membrane, which makes cleaning or replacement easier.
Die Leiterplatte kann auf einer dem Differenzdrucksensor entgegengesetzten Seite einen Steckeranschluss aufweisen, wobei das zweite Gehäuseteil diesen Steckeranschluss so umgibt, dass dadurch eine Führung für ein Gegenstück zum Steckeranschluss gebildet wird. Besonders geeignet ist beispielsweise ein Steckeranschluss mit 3 Kontaktpins für die Realisation einer LIN-Schnittstelle. Steckeranschlüsse mit 4 Kontaktpins - z.B. für eine I2C-Schnittstelle - sind ebenfalls denkbar.The printed circuit board can have a plug connection on a side opposite the differential pressure sensor, the second housing part surrounding this plug connection in such a way that a guide for a counterpart to the plug connection is thereby formed. For example, a plug connection with 3 contact pins is particularly suitable for implementing a LIN interface. Plug connections with 4 contact pins - e.g. for an I2C interface - are also conceivable.
Die durch den Differenzdrucksensor ermittelte Druckdifferenz hängt einerseits von der Durchflussrate des Kanalfluids durch den Filter und entsprechend vom Verstopfungsgrad des Filters ab, andererseits ist die ermittelte Druckdifferenz aber auch vom absoluten Druck des Umgebungsfluids abhängig.The pressure difference determined by the differential pressure sensor depends on the one hand on the flow rate of the duct fluid through the filter and accordingly on the degree of clogging of the filter, on the other hand the determined pressure difference is also dependent on the absolute pressure of the ambient fluid.
Da der absolute Druck des Umgebungsfluids oft nur schwierig oder gar nicht regelbar ist, wie beispielsweise im Falle des absoluten Drucks der Umgebungsluft in einem Fahrzeug, so ist es wünschenswert, diesen absoluten Druck des Umgebungsfluids ermitteln zu können. Die durch den Differenzdrucksensor ermittelte Druckdifferenz kann derart hinsichtlich des absoluten Drucks des Umgebungsfluids kompensiert werden, dass eine kompensierte Kenngrösse resultiert, welche den Verstopfungsgrad des Filters unabhängig vom Druck des Umgebungsfluids angibt und somit die Ausgabe eines zuverlässigen und genauen Zustandssignals ermöglicht.Since the absolute pressure of the ambient fluid can often only be regulated with difficulty or not at all, for example in the case of the absolute pressure of the ambient air in a vehicle, it is desirable to be able to determine this absolute pressure of the ambient fluid. The pressure difference determined by the differential pressure sensor can be compensated with regard to the absolute pressure of the ambient fluid in such a way that a compensated parameter results which indicates the degree of clogging of the filter independently of the pressure of the ambient fluid and thus enables the output of a reliable and accurate status signal.
Das Filterüberwachungssystem kann daher einen Absolutdrucksensor zur Ermittlung des absoluten Drucks des Umgebungsfluids aufweisen. Dieser Absolutdrucksensor ist vorzugsweise innerhalb des Gehäuses angeordnet, kann sich aber auch ausserhalb des Gehäuses befinden.The filter monitoring system can therefore have an absolute pressure sensor for determining the absolute pressure of the ambient fluid. This absolute pressure sensor is preferably arranged inside the housing, but can also be located outside the housing.
Anstelle des Absolutdrucksensors oder zusätzlich zum Absolutdrucksensor kann das Filterüberwachungssystem eine Schnittstelle zum Empfang von GPS-Daten aufweisen, aus denen der absolute Druck des Umgebungsfluids bestimmbar ist.Instead of the absolute pressure sensor or in addition to the absolute pressure sensor, the filter monitoring system can have an interface for receiving GPS data from which the absolute pressure of the ambient fluid can be determined.
Ebenfalls kann das Filterüberwachungssystem eine Schnittstelle zum Empfang eines Signals aus einer Motorkontrolleinheit des Fahrzeugs aufweisen, wobei aus dem Signal der absolute Druck des Umgebungsfluids bestimmbar ist.The filter monitoring system can also have an interface for receiving a signal from an engine control unit of the vehicle, the absolute pressure of the ambient fluid being able to be determined from the signal.
Ein Verfahren zur Ermittlung des Zustands eines Filters in einem Fluidkanal, insbesondere einem HLK-Fluidkanal in einem Fahrzeug, kann somit folgende Schritte aufweisen:
- In einem ersten Schritt können vordefinierte Parameter eingestellt werden, welche zur einer bekannten Durchflussrate des Kanalfluids führen. Die vordefinierten Parameter können insbesondere im Falle eines HLK-Systems in einem Fahrzeug beispielsweise Default-Zustände von Fenstern, HLK-Klappen oder eines HLK-Gebläses sein.
- In einem zweiten Schritt kann die Druckdifferenz anhand eines Filterüberwachungssystem ermittelt werden, welches einen Differenzdrucksensor aufweist, wobei das Filterüberwachungssystem dazu ausgebildet ist, derart am Fluidkanal angeordnet zu werden, dass der Differenzdrucksensor eine Druckdifferenz zwischen einem Druck eines den Fluidkanal durchströmenden Kanalfluids in einem sich stromabwärts des Filters befindenden Bereich des Fluidkanals und einem Druck eines Umgebungsfluids in einem Bereich ausserhalb des Fluidkanals ermittelt.
- In einem dritten Schritt, welcher vorzugsweise zeitgleich zum zweiten Schritt erfolgt, kann optional der absolute Druck des Umgebungsfluids anhand eines Absolutdrucksensors, GPS-Daten oder eines Signals aus einer Motorkontrolleinheit ermittelt werden.
- In einem vierten Schritt kann optional aus der Druckdifferenz und aus dem absoluten Druck eine Kenngrösse, die hinsichtlich des absoluten Drucks kompensiert ist, ermittelt werden. Das Filterüberwachungssystem kann eine Signalverarbeitungseinrichtung aufweisen, welche dazu ausgebildet ist, eine solche Kenngrösse zu berechnen.
- Diese Kenngrösse kann anschliessend optional in einem fünften Schritt mit einem Referenzwert verglichen werden. Dieser Referenzwert kann z.B. in einer Tabelle gespeichert sein, welche beispielsweise in der Signalverarbeitungseinrichtung hinterlegt ist.
- Das Verfahren kann zudem einen Referenzmessschritt aufweisen, bei dem ein Referenzwert für die besagten vordefinierten Parameter nach Einsetzen eines neuen oder frisch gereinigten Filters in den Fluidkanal ermittelt wird.
- In einem sechsten Schritt kann optional ein Zustandssignal ausgegeben werden, welches angibt, wie stark die ermittelte Kenngrösse vom Referenzwert abweicht und/oder ob der Filter ausgetauscht bzw. gereinigt werden sollte.
- In a first step, predefined parameters can be set which lead to a known flow rate of the channel fluid. In particular in the case of an HVAC system in a vehicle, the predefined parameters can be, for example, default states of windows, HVAC flaps or an HVAC fan.
- In a second step, the pressure difference can be determined using a filter monitoring system which has a differential pressure sensor, the filter monitoring system being designed to be arranged on the fluid channel in such a way that the differential pressure sensor shows a pressure difference between a pressure of a channel fluid flowing through the fluid channel in a downstream of the Filter located area of the fluid channel and a pressure of an ambient fluid is determined in an area outside the fluid channel.
- In a third step, which preferably takes place at the same time as the second step, the absolute pressure of the ambient fluid can optionally be determined using an absolute pressure sensor, GPS data or a signal from an engine control unit.
- In a fourth step, a parameter that is compensated with regard to the absolute pressure can optionally be determined from the pressure difference and the absolute pressure. The filter monitoring system can have a signal processing device which is designed to calculate such a parameter.
- This parameter can then optionally be compared with a reference value in a fifth step. This reference value can be stored, for example, in a table which is stored, for example, in the signal processing device.
- The method can also have a reference measuring step in which a reference value for the said predefined parameters is determined after a new or freshly cleaned filter has been inserted into the fluid channel.
- In a sixth step, a status signal can optionally be output which indicates how much the determined parameter deviates from the reference value and / or whether the filter should be replaced or cleaned.
Vorteilhaft ist, dass der absolute Druck des Umgebungsfluids in einem solchen Verfahren nur zur Kompensation atmosphärischer Schwankungen herangezogen wird und somit deutlich weniger genau bestimmt werden muss, als wenn der absolute Druck des Umgebungsfluids bereits zur Ermittlung der Druckdifferenz explizit gemessen werden müsste. Somit können für die Ermittlung des absoluten Drucks des Umgebungsfluids in besagtem Verfahren einfache und kostengünstige Absolutdrucksensoren verwendet werden.It is advantageous that the absolute pressure of the ambient fluid in such a method is only used to compensate for atmospheric fluctuations and thus has to be determined much less precisely than if the absolute pressure of the ambient fluid had to be measured explicitly to determine the pressure difference. Simple and inexpensive absolute pressure sensors can thus be used to determine the absolute pressure of the ambient fluid in the aforementioned method.
In einem zweiten Aspekt ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein HLK-System anzugeben, in welchem der Verstopfungszustand eines Filters auf einfache Weise überwacht wird.In a second aspect, it is an object of the present invention to provide an HVAC system in which the clogging state of a filter is easily monitored.
Das HLK-System weist einen Fluidkanal auf und einen Filter, welcher in dem Fluidkanal angeordnet ist. Weiter weist das HLK-System ein Filterüberwachungssystem der oben genannten Art auf, wobei das Filterüberwachungssystem derart am Fluidkanal angebracht ist, dass der Differenzdrucksensor eine Druckdifferenz zwischen einem Druck eines den Fluidkanal durchströmenden Kanalfluids in einem sich stromabwärts des Filters befindenden Bereich des Fluidkanals und einem Druck eines Umgebungsfluids in einem Bereich ausserhalb des Fluidkanals ermittelt.The HVAC system has a fluid channel and a filter which is arranged in the fluid channel. Furthermore, the HVAC system has a filter monitoring system of the type mentioned above, the filter monitoring system being attached to the fluid channel in such a way that the differential pressure sensor shows a pressure difference between a pressure of a channel fluid flowing through the fluid channel in a region of the fluid channel downstream of the filter and a pressure of a Ambient fluids determined in an area outside the fluid channel.
FigurenlisteFigure list
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben, die lediglich zur Erläuterung dienen und nicht einschränkend auszulegen sind. In den Zeichnungen zeigen:
-
1 in stark schematischer Weise ein Filterüberwachungssystem nach dem Stand der Technik; -
2 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Abhängigkeit des Druckabfalls über einem Filter von der Durchflussrate für einen neuen Filter und für einen verstopften Filter; -
3 in stark schematischer Weise ein Filterüberwachungssystem gemäss einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
4 eine detaillierte Schnittansicht der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
5 eine Ausführungsform eines Differenzdrucksensors in perspektivischer Ansicht; -
6 den Aufbau des Filterüberwachungssystems der4 in einer perspektivischen Explosionsansicht; -
7a eine erste perspektivische Ansicht des Filterüberwachungssystems der4 ; -
7b eine zweite perspektivische Ansicht des Filterüberwachungssystems der4 ; -
7c eine perspektivische Ansicht des zweiten Gehäuseteils des Filterüberwachungssystems der4 inklusive einer Leiterplatte, an welcher ein Differenzdrucksensor angebracht ist; -
8a in stark schematischer Weise ein Filterüberwachungssystem gemäss einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
8b in stark schematischer Weise ein Filterüberwachungssystem gemäss einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
8c in stark schematischer Weise ein Filterüberwachungssystem gemäss einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
9 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren gemäss einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
-
1 in a highly schematic manner, a filter monitoring system according to the prior art; -
2 a diagram to illustrate the dependence of the pressure drop across a filter on the flow rate for a new filter and for a clogged filter; -
3 in a highly schematic manner a filter monitoring system according to a first embodiment of the present invention; -
4th Fig. 3 is a detailed sectional view of the first embodiment of the present invention; -
5 an embodiment of a differential pressure sensor in a perspective view; -
6th the structure of the filter monitoring system of4th in an exploded perspective view; -
7a a first perspective view of the filter monitoring system of FIG4th ; -
7b a second perspective view of the filter monitoring system of FIG4th ; -
7c a perspective view of the second housing part of the filter monitoring system of FIG4th including a circuit board to which a differential pressure sensor is attached; -
8a in a highly schematic manner, a filter monitoring system according to a second embodiment of the present invention; -
8b in a highly schematic manner, a filter monitoring system according to a third embodiment of the present invention; -
8c in a highly schematic manner, a filter monitoring system according to a fourth embodiment of the present invention; -
9 a flow chart illustrating a method according to an embodiment of the present invention.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
Filterüberwachungssystem nach dem Stand der TechnikState-of-the-art filter monitoring system
Ein Differenzdrucksensor
Der Druckabfall
Filterüberwachungssystem nach einer ersten AusführungsformFilter monitoring system according to a first embodiment
In
In der hier dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist der Differenzdrucksensor
In
Filterüberwachungssystem nach weiteren AusführungsformenFilter monitoring system according to further embodiments
Die
In der in
In der in
In der in
Verwendung des FilterüberwachungssystemsUse of the filter monitoring system
Überlegungen zur Dimensionierung des FilterüberwachungssystemsConsiderations for the dimensioning of the filter monitoring system
Für einen HLK-Fluidkanal in einem Fahrzeug beträgt der Differenzdruck
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- FilterüberwachungssystemFilter monitoring system
- 22
- KanalfluidChannel fluid
- 33rd
- UmgebungsfluidAmbient fluid
- 44th
- Filterfilter
- 1010
- DifferenzdrucksensorDifferential pressure sensor
- 1111
- erster Druckanschlussfirst pressure connection
- 1212th
- zweiter Druckanschlusssecond pressure connection
- 1313th
- SensorkanalSensor channel
- 1414th
- SensorfluidflussSensor fluid flow
- 1515th
- SensorgehäuseSensor housing
- 2020th
- FluidkanalFluid channel
- 2121
- Bereich des Fluidkanals stromabwärts des FiltersArea of the fluid channel downstream of the filter
- 2222nd
- ZugangsöffnungAccess opening
- 2323
- Vertiefungdeepening
- 2424
- BegrenzungswandBoundary wall
- 3030th
- Bereich ausserhalb des FluidkanalsArea outside the fluid channel
- 4040
- erstes Gehäuseteilfirst housing part
- 4141
- VerbindungskanalConnection channel
- 4242
- DichtungsflächeSealing surface
- 4343
- VerbindungsvorrichtungConnecting device
- 4444
- DrehsicherungszapfenAnti-rotation pin
- 4545
- VerschlusslaschenLocking tabs
- 4646
- GehäuseöffnungHousing opening
- 5050
- zweites Gehäuseteilsecond housing part
- 5252
- SchutzfilterProtection filter
- 5353
- SchutzfilterhalterungProtective filter holder
- 5454
- Führungguide
- 5555
- DichtungsringSealing ring
- 5656
- NoppenKnobs
- 6060
- LeiterplatteCircuit board
- 6161
- SteckeranschlussPlug connection
- 7070
- AbsolutdrucksensorAbsolute pressure sensor
- 8080
- GPS-EmpfängerGPS receiver
- 9090
- MotorkontrolleinheitEngine control unit
- 100100
- Signalverarbeitungs-einrichtungSignal processing device
- 101101
- Schnittstelleinterface
- 102102
- Schnittstelleinterface
- P0P0
- Druck des UmgebungsfluidsAmbient fluid pressure
- P1P1
- Druck des KanalfluidsChannel fluid pressure
- ΔPΔP
- DruckdifferenzPressure difference
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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- WO 2015/078672 A1 [0008]WO 2015/078672 A1 [0008]
- EP 1426740 A2 [0042, 0051]EP 1426740 A2 [0042, 0051]
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Also Published As
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification |