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.

Figure DE202021103938U1_0000
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).
Figure DE202021103938U1_0000

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 US 7,594,960 B2 ein System zur Überwachung des Zustands eines Luftfilters. Das System umfasst eine mechanische Kraftmessvorrichtung, die auf der stromabwärts gerichteten Seite des Filters angeordnet ist. Der Filter biegt sich als Reaktion auf die Strömung durch den Filter und übt dadurch eine Kraft auf die Kraftmessvorrichtung aus, wobei die Kraft mit dem Grad der Verstopfung des Filters zunimmt.For example, the US 7,594,960 B2 a system for monitoring the condition of an air filter. The system includes a mechanical force measuring device located on the downstream side of the filter. The filter flexes in response to flow through the filter, thereby exerting a force on the force measuring device, the force increasing as the filter becomes clogged.

US 9,120,043 B2 offenbart einen Filterlebensdauersensor innerhalb eines Luftbehandlungssystems. Das Luftbehandlungssystem umfasst einen Luftstromeinlass, einen Luftstromauslass und einen Filter, der zwischen dem Luftstromeinlass und dem Luftstromauslass angeordnet ist. Die Filtersensoranordnung umfasst einen Bypass, der den Luftstromeinlass mit dem Luftstromauslass verbindet, und einen dielektrischen Schwingungssensor neben dem Bypass. Ein Luftstrom, der durch den Bypass fliesst, bewirkt eine Erhöhung der Frequenz und Amplitude der Schwingung. US 9,120,043 B2 discloses a filter life sensor within an air handling system. The air treatment system includes an airflow inlet, an airflow outlet, and a filter disposed between the airflow inlet and the airflow outlet. The filter sensor arrangement comprises a bypass, which connects the airflow inlet with the airflow outlet, and a dielectric vibration sensor next to the bypass. A stream of air flowing through the bypass increases the frequency and amplitude of the oscillation.

US 2006/0259273 A1 offenbart ein Filterüberwachungssystem, das einen Differenzdrucksensor verwendet, um einen kontinuierlichen Signalausgang proportional zu einem Druckabfall über ein Filterelement zu liefern. Ein System, das einen Druckabfall über einen Filter überwacht, ist auch in WO 2015/078672 A1 offenbart. US 2006/0259273 A1 discloses a filter monitoring system that uses a differential pressure sensor to provide a continuous signal output proportional to a pressure drop across a filter element. A system that monitors pressure drop across a filter is also in WO 2015/078672 A1 disclosed.

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 claim 1. Further embodiments are given in the dependent claims.

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.
A method for determining the status of a filter in a fluid channel, in particular an HVAC fluid channel in a vehicle, can thus have the following steps:
  • 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 der 4 in einer perspektivischen Explosionsansicht;
  • 7a eine erste perspektivische Ansicht des Filterüberwachungssystems der 4;
  • 7b eine zweite perspektivische Ansicht des Filterüberwachungssystems der 4;
  • 7c eine perspektivische Ansicht des zweiten Gehäuseteils des Filterüberwachungssystems der 4 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.
Preferred embodiments of the invention are described below with reference to the drawings, which are only used for explanation and are not to be interpreted as restrictive. In the drawings show:
  • 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 of 4th in an exploded perspective view;
  • 7a a first perspective view of the filter monitoring system of FIG 4th ;
  • 7b a second perspective view of the filter monitoring system of FIG 4th ;
  • 7c a perspective view of the second housing part of the filter monitoring system of FIG 4th 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

1 zeigt in stark schematischer Weise ein Filterüberwachungssystem nach dem Stand der Technik. Ein Filter 4 ist in einem Fluidkanal 20 angeordnet. Der Filter 4 ist fluiddicht im Fluidkanal 20 befestigt, so dass ein Kanalfluid 2 den Filter 4 durchströmt. Der Filter 4 überspannt den Querschnitt des Fluidkanals 20, um Partikel aus dem Kanalfluid 2 aufzuhalten. 1 shows in a highly schematic manner a filter monitoring system according to the prior art. One filter 4th is in a fluid channel 20th arranged. The filter 4th is fluid-tight in the fluid channel 20th attached so that a channel fluid 2 the filter 4th flows through. The filter 4th spans the cross section of the fluid channel 20th to remove particles from the channel fluid 2 to stop.

Ein Differenzdrucksensor 10 hat einen ersten, stromabwärts des Filters 4 angeordneten Druckanschluss 11 und einen zweiten, stromaufwärts des Filters 4 angeordneten Druckanschluss 12. Der erste Druckanschluss 11 ist dem statischen Fluiddruck P1 stromabwärts des Filters 4 ausgesetzt, während der zweite Druckanschluss 12 dem statischen Fluiddruck P2 stromaufwärts des Filters 4 ausgesetzt ist. Der Differenzdrucksensor 10 misst dabei den Druckabfall ΔP=P2-P1 über dem Filter 4.A differential pressure sensor 10 has a first, downstream of the filter 4th arranged pressure connection 11 and a second, upstream of the filter 4th arranged pressure connection 12th . The first pressure connection 11 is the static fluid pressure P 1 downstream of the filter 4th suspended while the second pressure port 12th the static fluid pressure P 2 upstream of the filter 4th is exposed. The differential pressure sensor 10 measures the pressure drop ΔP = P 2 -P 1 across the filter 4th .

Der Druckabfall ΔP hängt von der Durchflussrate Q des Kanalfluids 2 durch den Fluidkanal 20 ab, bei gegebener Durchflussrate Q aber auch vom Verschmutzungsgrad des Filters 4, wie in 2 schematisch dargestellt ist. Ein sauberer Filter 4 führt zu einem geringeren Druckabfall ΔP als ein verschmutzter Filter 4. Der Verschmutzungsgrad des Filters 4 kann also durch eine Messung des Druckabfalls ΔP überwacht werden. Insbesondere kann für eine gegebenen Durchflussrate Q eine Differenz δ zwischen dem Druckabfall über dem (potentiell) verstopften Filter ΔPv und einer Referenzmessung des Druckabfalls über einem sauberen Filter ΔPs gebildet werden, d.h. δ = ΔPv - ΔPs, wobei ein Warnsignal ausgelöst werden kann, sollte diese Differenz δ einen festgelegten Schwellenwert überschreiten.The pressure drop ΔP depends on the flow rate Q of the channel fluid 2 through the fluid channel 20th at a given flow rate Q but also on the degree of contamination of the filter 4th , as in 2 is shown schematically. A clean filter 4th leads to a lower pressure drop ΔP as a dirty filter 4th . The degree of contamination of the filter 4th can therefore be done by measuring the pressure drop ΔP be monitored. In particular, for a given flow rate Q, a difference δ between the pressure drop across the (potentially) clogged filter ΔP v and a reference measurement of the pressure drop across a clean filter ΔP s can be formed, i.e. δ = ΔP v - ΔP s , with a warning signal being triggered can, this difference δ should exceed a specified threshold value.

Filterüberwachungssystem nach einer ersten AusführungsformFilter monitoring system according to a first embodiment

3 stellt in stark schematischer Weise ein Filterüberwachungssystem 1 gemäss einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Anstatt dem Fluiddruck P2 stromaufwärts des Filters 4 ist der zweite Druckanschluss 12 des Differenzdrucksensors 10 einem Druck P0 eines Umgebungsfluids 3 in einem Bereich 30 ausserhalb des Fluidkanals 20 ausgesetzt. Da der erste Druckanschluss 11 dem Druck P1 stromabwärts des Filters 4 ausgesetzt ist, ermittelt der Differenzdrucksensor 10 nun die Druckdifferenz ΔP=P0-P1. Die Anbringung eines solchen Filterüberwachungssystems 1 an einem Fluidkanal 20 ist im Gegensatz zur Anordnung in 1 vereinfacht, da hier nur einer der beiden Druckanschlüsse durch eine Begrenzungswand 24 des Fluidkanals 20 hindurch fluidisch mit dem Fluidkanal 20 verbunden werden muss. 3 represents a filter monitoring system in a highly schematic manner 1 according to a first embodiment of the present invention. Instead of the fluid pressure P 2 upstream of the filter 4th is the second pressure connection 12th of the differential pressure sensor 10 a print P 0 an ambient fluid 3 in one area 30th outside of the fluid channel 20th exposed. Because the first pressure connection 11 the pressure P 1 downstream of the filter 4th is exposed, the differential pressure sensor determines 10 now the pressure difference ΔP = P 0 -P 1 . The installation of such a filter monitoring system 1 on a fluid channel 20th is in contrast to the arrangement in 1 Simplified, because here only one of the two pressure connections through a boundary wall 24 of the fluid channel 20th fluidically therethrough with the fluid channel 20th needs to be connected.

In 4 ist die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Schnittansicht illustriert. Es gilt zu beachten, dass die Dimensionen des Fluidkanals 20 und des Filters 4 im Vergleich zu den Dimensionen des Filterüberwachungssystem 1 in 4 nicht massstabgetreu dargestellt sind. Der Fluidkanal kann insbesondere ein HLK-Kanal in einem Fahrzeug sein, welcher typischerweise einen Querschnitt im Bereich von z.B. 400 bis 800 cm2 aufweist. Das Filterüberwachungssystems 1 umfasst ein Gehäuse, wobei das Gehäuse ein erstes Gehäuseteil 40 und ein zweites Gehäuseteil 50 aufweist. Das in 4 dargestellte Gehäuse weist vorzugsweise jeweils in allen Raumrichtungen eine Ausdehnung von weniger als 5 cm auf. Wenn das Filterüberwachungssystem 1 bestimmungsgemäss (d.h. wie hier dargestellt) am Fluidkanal 20 angeordnet ist, ragt das erste Gehäuseteil 40 in eine Zugangsöffnung 22 in einer Begrenzungswand 24 des Fluidkanals 20 hinein, wobei das erste Gehäuseteil 40 eine Dichtungsfläche 42 aufweist, welche auf einer Aussenseite des Fluidkanals 20 aufliegt. Das erste Gehäuseteil 40 weist zudem eine Verbindungsvorrichtung 43 auf, insbesondere wie hier dargestellt eine Bajonettverbindung, über welche das erste Gehäuseteil 40 mit dem Fluidkanal 20 verbunden ist. Ein Drehsicherungszapfen 44 greift in eine Vertiefung 23 an der Aussenseite des Fluidkanals 20 ein, wodurch das Filterüberwachungssystem vor einer versehentlichen Verdrehung bewahrt wird. Der Differenzdrucksensor 10 ist an einer Leiterplatte 60 angebracht, welche vom zweiten 50 Gehäuseteil umgeben ist. Das zweite Gehäuseteil 50, die Leiterplatte 60 mit dem Differenzdrucksensor 10 und das erste Gehäuseteil 40 sind derart miteinander verbunden, dass sich der erste Druckanschluss 11 des Differenzdrucksensors 10 stöpselartig in einen Verbindungskanal 41 des ersten Gehäuseteils 40 einfügt, wobei der Verbindungskanal 41 den ersten Druckanschluss 11 des Differenzdrucksensors 10 mit einem sich stromabwärts des Filters befindenden Bereich 21 des Fluidkanals 20 fluidisch verbindet. Ein sich um den ersten Druckanschluss 11 erstreckender Dichtungsring 55 sorgt für eine dichte Einfügung des ersten Druckanschlusses 11 in den Verbindungskanal 41. Die Leiterplatte 60 weist auf einer dem Differenzdrucksensor 10 entgegengesetzten Seite einen Steckeranschluss 61 (hier einen LIN Stecker) auf. Das zweite Gehäuseteil 50 umgibt diesen Steckeranschluss 61 so, dass dadurch eine Führung 54 für ein Gegenstück zum Steckeranschluss 61 gebildet wird. Der Verbindungskanal 41 und der erste Druckanschluss 11 sind senkrecht zu einer Längsrichtung des Fluidkanals 20 bzw. einer dadurch definierten Flussrichtung des Kanalfluids 2 (siehe Pfeil in 4) angeordnet, wenn das Filterüberwachungssystem wie hier bestimmungsgemäss am Fluidkanal 20 angeordnet ist. Der zweite Druckanschluss 12 verläuft parallel zum ersten Druckanschluss 11 und weist, ebenso wie der erste Druckanschluss, in Richtung des Fluidkanals. Der zweite Druckanschluss liegt zudem einer Gehäuseöffnung 46 im ersten Gehäuseteil 40 gegenüber. Ein Schutzfilter 52 überspannt diese Gehäuseöffnung 46 im ersten Gehäuseteil 40, wobei der Schutzfilter 52 hier von einer herausnehmbaren Schutzfilterhalterung 53 im ersten Gehäuseteil eingeklemmt ist. Das Umgebungsfluid 3 gelangt in diesem Fall durch den Schutzfilter 52 hindurch von einem sich ausserhalb des Fluidkanals 20 befindenden Bereich 30 in den zweiten Druckanschluss 12.In 4th the first embodiment of the present invention is illustrated in a sectional view. It should be noted that the dimensions of the fluid channel 20th and the filter 4th compared to the dimensions of the filter monitoring system 1 in 4th are not shown to scale. The fluid channel can in particular be an HVAC channel in a vehicle, which typically has a cross section in the range of, for example, 400 to 800 cm 2 . The filter monitoring system 1 comprises a housing, the housing being a first housing part 40 and a second housing part 50 having. This in 4th The housing shown preferably has an extension of less than 5 cm in all spatial directions. When the filter monitoring system 1 as intended (ie as shown here) on the fluid channel 20th is arranged, the first housing part protrudes 40 into an access opening 22nd in a boundary wall 24 of the fluid channel 20th into it, the first housing part 40 a sealing surface 42 having which on an outside of the fluid channel 20th rests. The first housing part 40 also has a connecting device 43 on, in particular as shown here, a bayonet connection via which the first housing part 40 with the fluid channel 20th connected is. A rotation lock pin 44 reaches into a recess 23 on the outside of the fluid channel 20th which prevents the filter monitoring system from accidentally twisting. The differential pressure sensor 10 is on a circuit board 60 attached, which of the second 50 Housing part is surrounded. The second part of the housing 50 who have favourited Circuit Board 60 with the differential pressure sensor 10 and the first housing part 40 are connected to one another in such a way that the first pressure connection 11 of the differential pressure sensor 10 like a plug into a connecting channel 41 of the first housing part 40 inserts, the connecting channel 41 the first pressure connection 11 of the differential pressure sensor 10 with an area downstream of the filter 21 of the fluid channel 20th fluidically connects. One is concerned with the first pressure connection 11 extending sealing ring 55 ensures a tight insertion of the first pressure connection 11 in the connection channel 41 . The circuit board 60 points to one of the differential pressure sensor 10 opposite side a plug connection 61 (here a LIN connector). The second part of the housing 50 surrounds this plug connection 61 so that this gives a guide 54 for a counterpart to the plug connection 61 is formed. The connecting channel 41 and the first pressure connection 11 are perpendicular to a longitudinal direction of the fluid channel 20th or a direction of flow of the channel fluid defined thereby 2 (see arrow in 4th ) arranged when the filter monitoring system is intended to be attached to the fluid channel, as is the case here 20th is arranged. The second pressure connection 12th runs parallel to the first pressure connection 11 and, like the first pressure connection, points in the direction of the fluid channel. The second pressure connection is also located in a housing opening 46 in the first part of the housing 40 opposite to. A protective filter 52 spans this housing opening 46 in the first part of the housing 40 , the protection filter 52 here from a removable protective filter holder 53 is clamped in the first housing part. The ambient fluid 3 in this case passes through the protective filter 52 through from one outside the fluid channel 20th located area 30th into the second pressure connection 12th .

In der hier dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist der Differenzdrucksensor 10 ein dynamischer Differenzdrucksensor mit einem Sensorkanal 13, der sich zwischen dem ersten Druckanschluss 11 und dem zweiten Druckanschluss 12 erstreckt, wobei der Differenzdrucksensor 10 so konfiguriert ist, dass er eine Druckdifferenz ΔP zwischen dem ersten Druckanschluss 11 und dem zweiten Druckanschluss 12 bestimmt, indem er einen Sensorfluidfluss 14 durch den Sensorkanal 13 misst. Der Sensorfluidfluss 14 wird durch den Differenzdruck zwischen dem Druck P0 des Umgebungsfluids 3 und dem Druck P1 des Kanalfluids 2 verursacht. Ist der Druck P1 niedriger ist als der Druck P0 , was in der Regel der Fall ist, solange das Kanalfluid 2 durch einen stromabwärts des Filters angeordneten Lüfter angesaugt wird, so weist der Sensorfluidfluss 14 die durch den gestrichelten Pfeil in 4 angegebene Richtung auf.In the preferred embodiment shown here, the differential pressure sensor is 10 a dynamic differential pressure sensor with one sensor channel 13th that is between the first pressure port 11 and the second pressure connection 12th extends, the differential pressure sensor 10 is configured to have a pressure differential ΔP between the first pressure port 11 and the second pressure connection 12th determined by having a sensor fluid flow 14th through the sensor channel 13th measures. The sensor fluid flow 14th is determined by the differential pressure between the pressure P 0 of the ambient fluid 3 and the pressure P 1 of the channel fluid 2 caused. Is the pressure P 1 is lower than the pressure P 0 which is usually the case as long as the channel fluid 2 is sucked in by a fan arranged downstream of the filter, the sensor fluid flow 14th indicated by the dashed arrow in 4th indicated direction.

In 5 ist eine Ausführungsform des Differenzdrucksensors 10 in perspektivischer Ansicht zu sehen. Diese Ausführungsform entspricht der Ausführungsform des Differenzdrucksensors 10, welche in 4 als Teil des Filterüberwachungssystems 1 in der Schnittansicht zu erkennen ist. Der Differenzdrucksensor 10 weist ein Sensorgehäuse 15 auf, in dem der Sensorkanal 13 ausgebildet ist. In dem Sensorkanal 13 ist ein mikrothermisches Sensorelement angeordnet. Das mikrothermische Sensorelement umfasst ein Heizelement, einen ersten Temperatursensor stromaufwärts des Heizelements und einen zweiten Temperatursensor stromabwärts des Heizelements in Bezug auf den Sensorfluidfluss. Zur Bestimmung des Sensorfluidflusses durch den Sensorkanal 13 wird das Heizelement erhitzt und die Temperaturdifferenz zwischen dem ersten und zweiten Temperatursensor bestimmt. Bei gegebener Heizleistung ist die Temperaturdifferenz im stationären Zustand ein Indikator für den Sensorfluidfluss durch den Sensorkanal. Da der Sensorfluidfluss von der Druckdifferenz zwischen dem ersten Druckanschluss 11 und dem zweiten Druckanschluss 12 abhängt, ist die Temperaturdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Temperatursensor auch ein Indikator für die Druckdifferenz zwischen diesen Druckanschlüssen 11,12. Zur Versorgung des Heizelements mit Strom und zur Verarbeitung der Temperatursignale der Temperatursensoren ist eine Steuerschaltung vorgesehen. Die Steuerschaltung kann zusammen mit dem Heizelement und den Temperatursensoren auf einem gemeinsamen Substrat integriert sein, z. B. basierend auf CMOS-Technologie. Für einen möglichen Aufbau und die Funktionsweise des mikrothermischen Sensorelements wird auf EP1426740A2 verwiesen. Die beiden Druckanschlüsse 11, 12 sind parallel zueinander ausgerichtet und erstrecken sich vom Gehäuse 15 weg in dieselbe Richtung. Ein Differenzdrucksensor dieser Bauform ist näher in der Druckschrift EP 3032 227B1 beschrieben, deren Offenbarung hierin durch Verweis vollständig aufgenommen wird. Der zweite Druckanschluss 12 kann z.B. auch durch eine einfache Öffnung im Gehäuse 15 des Differenzdrucksensors ersetzt werden. Für die Ausführungsform des Filterüberwachungssystems der 4 genügt es, dass der Differenzdrucksensor einen einzigen stöpselartigen Druckanschluss aufweist.In 5 is an embodiment of the differential pressure sensor 10 seen in perspective view. This embodiment corresponds to the embodiment of the differential pressure sensor 10 , what a 4th as part of the filter monitoring system 1 can be seen in the sectional view. The differential pressure sensor 10 has a sensor housing 15th in which the sensor channel 13th is trained. In the sensor channel 13th a microthermal sensor element is arranged. The microthermal sensor element comprises a heating element, a first temperature sensor upstream of the heating element and a second temperature sensor downstream of the heating element in relation to the sensor fluid flow. For determining the sensor fluid flow through the sensor channel 13th the heating element is heated and the temperature difference between the first and second temperature sensors is determined. With a given heating power, the temperature difference in the steady state is an indicator of the sensor fluid flow through the sensor channel. Because the sensor fluid flow depends on the pressure difference between the first pressure port 11 and the second pressure connection 12th depends, the temperature difference between the first and the second temperature sensor is also an indicator of the pressure difference between these pressure connections 11 , 12th . A control circuit is provided to supply the heating element with power and to process the temperature signals from the temperature sensors. The control circuit can be integrated together with the heating element and the temperature sensors on a common substrate, e.g. B. based on CMOS technology. For a possible structure and mode of operation of the microthermal sensor element, see EP1426740A2 referenced. The two pressure connections 11 , 12th are aligned parallel to each other and extend from the housing 15th away in the same direction. A differential pressure sensor of this type is detailed in the publication EP 3032 227B1 the disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety. The second pressure connection 12th can for example also through a simple opening in the housing 15th of the differential pressure sensor must be replaced. For the embodiment of the filter monitoring system of 4th it is sufficient that the differential pressure sensor has a single plug-like pressure connection.

6 zeigt den Aufbau des Filterüberwachungssystems gemäss der in 4 gezeigten bevorzugten Ausführungsform in einer perspektivischen Explosionsansicht. Wie in dieser Explosionsansicht besonders gut zu sehen ist, sind der Schutzfilter 52 und die Schutzfilterhalterung 53 in dieser bevorzugten Ausführungsform beide herausnehmbar. Ebenfalls gut zu sehen sind auf einer Aussenseite des ersten Gehäuseteils 40 angebrachte Verschlusslaschen 45, welche dazu ausgebildet sind, sich jeweils um einen auf einer Aussenseite des zweiten Gehäuseteils 50 angebrachten Noppen 56 zu erstrecken, wenn das erste Gehäuseteil 40 und das zweite Gehäuseteil 50 ineinandergesteckt sind, um eine Rastverbindung zu bilden. 6th shows the structure of the filter monitoring system according to the in 4th shown preferred embodiment in a perspective exploded view. As can be seen particularly well in this exploded view, the protective filters are 52 and the protective filter holder 53 in this preferred embodiment both are removable. Can also be seen clearly on the outside of the first housing part 40 attached locking tabs 45 which are designed to each extend around one on an outside of the second housing part 50 attached knobs 56 to extend when the first housing part 40 and the second housing part 50 are nested to form a locking connection.

7a und 7b sind perspektivische Ansichten des Filterüberwachungssystems 1, wobei hier das erste Gehäuseteil 40 und das zweite Gehäuseteil 50 ineinandergesteckt sind. In der in 7a gewählten Ansicht sind die Dichtungsfläche 42, die Bajonettverbindung 43, sowie der Drehsicherungszapfen 44 gut zu erkennen. In 7b ist zu erkennen, dass das zweite Gehäuseteil eine Führung 54 für das Gegenstück zum Steckeranschluss 61 bildet. 7a and 7b are perspective views of the filter monitoring system 1 , here the first housing part 40 and the second housing part 50 are nested. In the in 7a selected view are the sealing surface 42 , the bayonet connection 43 , as well as the anti-rotation pin 44 clearly visible. In 7b it can be seen that the second housing part is a guide 54 for the counterpart to the plug connection 61 forms.

7c zeigt eine perspektivische Ansicht des zweiten Gehäuseteils 50. Das zweite Gehäuseteil weist eine Aufnahme für die Leiterplatte 60 auf. Die Leiterplatte 60, an welcher der Differenzdrucksensor 10 angebracht ist, wird dabei von einer Haltevorrichtung 51 in der Aufnahme gehalten. 7c shows a perspective view of the second housing part 50 . The second housing part has a receptacle for the circuit board 60 on. The circuit board 60 at which the differential pressure sensor 10 is attached, is held by a holding device 51 in the receptacle.

Filterüberwachungssystem nach weiteren AusführungsformenFilter monitoring system according to further embodiments

Die 8a bis 8c zeigen weitere Ausführungsformen eines Filterüberwachungssystems 1 gemäss der vorliegenden Erfindung, wobei zusätzlich zur Druckdifferenz ΔP auch der absolute Druck P0 des Umgebungsfluids 3 bestimmt wird. Das Filterüberwachungssystem 1 weist zudem eine Signalverarbeitungseinrichtung 100 auf, welche dazu ausgebildet ist, die durch den Differenzdrucksensor 10 ermittelte Druckdifferenz ΔP derart hinsichtlich des absoluten Drucks P0 zu kompensieren, dass eine kompensierte (d.h. vom absoluten Druck P0 des Umgebungsfluids unabhängige) Kenngrösse resultiert.the 8a until 8c show further embodiments of a filter monitoring system 1 according to the present invention, wherein in addition to the pressure difference ΔP also the absolute pressure P 0 of the ambient fluid 3 is determined. The filter monitoring system 1 also has a signal processing device 100 on, which is designed to be used by the differential pressure sensor 10 determined pressure difference ΔP such in terms of absolute pressure P 0 to compensate that one compensated (ie from absolute pressure P 0 the ambient fluid independent) parameter results.

In der in 8a schematisch dargestellten zweiten Ausführungsform weist das Filterüberwachungssystem 1 einen Absolutdrucksensor 70 zur Ermittlung des absoluten Drucks P0 des Umgebungsfluids 3 auf. Dieser ist bevorzugt innerhalb des Gehäuses angeordnet.In the in 8a The second embodiment, shown schematically, has the filter monitoring system 1 an absolute pressure sensor 70 to determine the absolute pressure P 0 of the ambient fluid 3 on. This is preferably arranged within the housing.

In der in 8b schematisch dargestellten dritten Ausführungsform weist das Filterüberwachungssystem 1 eine Schnittstelle 101 zum Empfang von GPS-Daten aus einem GPS-Empfänger 80 auf, aus denen der absolute Druck P0 des Umgebungsfluids 3 bestimmbar ist.In the in 8b The third embodiment, shown schematically, has the filter monitoring system 1 an interface 101 for receiving GPS data from a GPS receiver 80 on from which the absolute pressure P 0 of the ambient fluid 3 is determinable.

In der in 8c schematisch dargestellten vierten Ausführungsform weist das Filterüberwachungssystem 1 eine Schnittstelle 102 zum Empfang eines Signals aus einer Motorkontrolleinheit 90 des Fahrzeugs auf, wobei aus dem Signal der absolute Druck P0 des Umgebungsfluids 3 bestimmbar ist.In the in 8c The fourth embodiment, shown schematically, has the filter monitoring system 1 an interface 102 to receive a signal from an engine control unit 90 of the vehicle, with the absolute pressure from the signal P 0 of the ambient fluid 3 is determinable.

Verwendung des FilterüberwachungssystemsUse of the filter monitoring system

9 zeigt eine Verfahren zur Ermittlung des Zustands eines Filters in einem Fluidkanal, insbesondere einem HLK-Fluidkanal in einem Fahrzeug, welches auf der Verwendung des Filterüberwachungssystems gemäss der zweiten, dritten oder vierten Ausführungsform der Vorliegenden Erfindung basiert. In einem ersten Schritt 201 werden vordefinierte Parameter eingestellt, welche zu einer bekannten Durchflussrate Q 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 202 wird die Druckdifferenz ΔP anhand des Differenzdrucksensors im Filterüberwachungssystem ermittelt. In einem dritten Schritt 203, welcher idealerweise zeitgleich zum zweiten Schritt 202 erfolgt, wird der absolute Druck P0 des Umgebungsfluids anhand eines Absolutdrucksensors, GPS-Daten oder eines Signals aus einer Motorkontrolleinheit ermittelt. In einem vierten Schritt 204 wird aus der Druckdifferenz ΔP und dem absoluten Druck P0 eine hinsichtlich des absoluten Drucks P0 kompensierte Kenngrösse ermittelt. Diese Kenngrösse wird anschliessend in einem fünften Schritt 205 mit einem Referenzwert verglichen, der für die besagten vordefinierten Parameter ermittelt worden ist, als der Filter 4 neu oder frisch gereinigt war. Dieser Referenzwert kann beispielsweise einer Tabelle entnommen werden, welche in der Signalverarbeitungseinrichtung 100 abgespeichert sein kann. In einem sechsten Schritt 206 wird ein Zustandssignal ausgegeben, welches angibt, wie stark die ermittelte normierte Kenngrösse vom Referenzwert abweicht und/oder ob der Filter ausgetauscht bzw. gereinigt werden sollte. 9 shows a method for determining the state of a filter in a fluid channel, in particular an HVAC fluid channel in a vehicle, which is based on the use of the filter monitoring system according to the second, third or fourth embodiment of the present invention. In a first step 201, predefined parameters are set which lead to a known flow rate Q 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 202, the pressure difference ΔP determined using the differential pressure sensor in the filter monitoring system. In a third step 203, which ideally takes place at the same time as the second step 202, the absolute pressure is set P 0 of the ambient fluid is determined using an absolute pressure sensor, GPS data or a signal from an engine control unit. In a fourth step 204, the pressure difference becomes ΔP and the absolute pressure P 0 one in terms of absolute pressure P 0 compensated parameter determined. This parameter is then compared in a fifth step 205 with a reference value that has been determined for the said predefined parameters as the filter 4th was new or freshly cleaned. This reference value can be taken from a table, for example, which is stored in the signal processing device 100 can be saved. In a sixth step 206, a status signal is output which indicates how much the determined normalized parameter deviates from the reference value and / or whether the filter should be replaced or cleaned.

Überlegungen zur Dimensionierung des FilterüberwachungssystemsConsiderations for the dimensioning of the filter monitoring system

Für einen HLK-Fluidkanal in einem Fahrzeug beträgt der Differenzdruck ΔP bei einer Durchflussrate des Kanalfluids (in diesem Falle Luft) von Q=300 m3/h bei einem neuen Filter ΔP=50-100 Pa, während bei einem verstopften Filter typischerweise eine Druckdifferenz von ΔP=200-300 Pa auftritt. Idealerweise ist der Differenzdrucksensor in der Lage, Druckdifferenzen in einem Messbereich von 10-300 Pa mit einer Genauigkeit von 10-20 Pa zu ermitteln. Um eine solche Genauigkeit in diesem niedrigen Messbereich zu erreichen, eignen sich insbesondere dynamische Differenzdrucksensoren, die auf mikrothermischen Sensorelementen basieren. Für einen möglichen Aufbau und die Funktionsweise eines mikrothermischen Sensorelements wird auf EP1426740A2 verwiesen. Differenzdrucksensoren, die solche mikrothermischen Sensorelement aufweisen, sind in EP 3 032 227 B1 offenbart.For an HVAC fluid duct in a vehicle, the differential pressure is ΔP at a flow rate of the duct fluid (in this case air) of Q = 300 m 3 / h with a new filter ΔP = 50-100 Pa, while with a clogged filter a pressure difference of ΔP = 200-300 Pa typically occurs. Ideally, the differential pressure sensor is able to determine pressure differences in a measuring range of 10-300 Pa with an accuracy of 10-20 Pa. Dynamic differential pressure sensors based on microthermal sensor elements are particularly suitable for achieving such an accuracy in this low measuring range. For a possible structure and mode of operation of a microthermal sensor element, see EP1426740A2 referenced. Differential pressure sensors that have such microthermal sensor elements are in EP 3 032 227 B1 disclosed.

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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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • US 7594960 B2 [0006]US 7594960 B2 [0006]
  • US 9120043 B2 [0007]US 9120043 B2 [0007]
  • US 2006/0259273 A1 [0008]US 2006/0259273 A1 [0008]
  • WO 2015/078672 A1 [0008]WO 2015/078672 A1 [0008]
  • EP 1426740 A2 [0042, 0051]EP 1426740 A2 [0042, 0051]
  • EP 3032227 B1 [0042, 0051]EP 3032227 B1 [0042, 0051]

Claims (15)

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 in that the filter monitoring system (1) for this purpose 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 a channel fluid (2) located downstream of the filter (4) 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). Filterüberwachungssystem nach Anspruch 1, wobei der Differenzdrucksensor (10) einen ersten Druckanschluss (11) und einen zweiten Druckanschluss (12) aufweist, wobei sich der erste Druckanschluss (11) und der zweite Druckanschluss (12) ausserhalb des Fluidkanals (20) befinden, wenn das Filterüberwachungssystem (1) bestimmungsgemäss am Fluidkanal (20) angeordnet ist, wobei das Filterüberwachungssystems (1) ein Gehäuse umfasst, das in eine Zugangsöffnung (22) in einer Begrenzungswand (24) des Fluidkanals (20) hineinragt, wobei das Gehäuse einen Verbindungskanal (41) aufweist, welcher den ersten Druckanschluss (11) mit dem sich stromabwärts des Filters (4) befindenden Bereich (21) des Fluidkanals (20) fluidisch verbindet, und wobei das Gehäuse den zweiten Druckanschluss (12) mit dem Bereich (30) ausserhalb des Fluidkanals (20) fluidisch verbindet.Filter monitoring system according to Claim 1 , wherein the differential pressure sensor (10) has a first pressure connection (11) and a second pressure connection (12), the first pressure connection (11) and the second pressure connection (12) being outside the fluid channel (20) when the filter monitoring system (1 ) is arranged as intended on the fluid channel (20), the filter monitoring system (1) comprising a housing which protrudes into an access opening (22) in a boundary wall (24) of the fluid channel (20), the housing having a connecting channel (41), which fluidly connects the first pressure connection (11) to the area (21) of the fluid channel (20) located downstream of the filter (4), and wherein the housing connects the second pressure connection (12) to the area (30) outside the fluid channel (20) ) fluidically connects. Filterüberwachungssystem nach Anspruch 2, wobei das Filterüberwachungssystem (1) einen Schutzfilter (52) aufweist, welcher derart angeordnet ist, dass das Umgebungsfluid (3) nur durch den Schutzfilter (52) hindurch von dem sich ausserhalb des Fluidkanals (20) befindenden Bereich (30) in den zweiten Druckanschluss (12) des Differenzdrucksensors (10) gelangt.Filter monitoring system according to Claim 2 , wherein the filter monitoring system (1) has a protective filter (52) which is arranged in such a way that the ambient fluid (3) only through the protective filter (52) from the area (30) located outside the fluid channel (20) into the second Pressure connection (12) of the differential pressure sensor (10) arrives. Filterüberwachungssystem nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei der Differenzdrucksensor (10) ein dynamischer Differenzdrucksensor mit einem Sensorkanal (13) ist, der sich zwischen dem ersten Druckanschluss (11) und dem zweiten Druckanschluss (12) erstreckt, wobei der Differenzdrucksensor (10) so konfiguriert ist, dass er die Druckdifferenz ΔP zwischen dem ersten Druckanschluss (11) und dem zweiten Druckanschluss (12) bestimmt, indem er einen Sensorfluidfluss (14) durch den Sensorkanal (13) misst, wobei der Sensorfluidfluss (14) durch die Druckdifferenz ΔP zwischen dem Druck (P0) des Umgebungsfluids (3) und dem Druck (P1) des Kanalfluids (2) verursacht wird.Filter monitoring system according to one of the Claims 2 or 3 , wherein the differential pressure sensor (10) is a dynamic differential pressure sensor with a sensor channel (13) which extends between the first pressure port (11) and the second pressure port (12), wherein the differential pressure sensor (10) is configured to measure the pressure difference ΔP between the first pressure connection (11) and the second pressure connection (12) is determined by measuring a sensor fluid flow (14) through the sensor channel (13), the sensor fluid flow (14) being determined by the pressure difference ΔP between the pressure (P 0 ) of the Ambient fluid (3) and the pressure (P 1 ) of the channel fluid (2) is caused. Filterüberwachungssystem nach einem der Ansprüche 2-4, wobei das Filterüberwachungssystem (1) derart ausgebildet ist, dass sich der erste Druckanschluss (11) des Differenzdrucksensors (10) senkrecht zu einer Längsrichtung des Fluidkanals (20) bzw. einer dadurch definierten Flussrichtung des Kanalfluids (3) erstreckt, wenn das Filterüberwachungssystem (1) bestimmungsgemäss am Fluidkanal (20) angeordnet ist, und wobei insbesondere das Gehäuse des Filterüberwachungssystems (1) derart ausgestaltet ist, dass es den Differenzdrucksensor in einer entsprechenden Orientierung aufnimmt.Filter monitoring system according to one of the Claims 2 - 4th , the filter monitoring system (1) being designed in such a way that the first pressure connection (11) of the differential pressure sensor (10) extends perpendicular to a longitudinal direction of the fluid channel (20) or a flow direction of the channel fluid (3) defined thereby when the filter monitoring system ( 1) is arranged as intended on the fluid channel (20), and in particular the housing of the filter monitoring system (1) is designed in such a way that it receives the differential pressure sensor in a corresponding orientation. Filterüberwachungssystem nach einem der Ansprüche 2-5, wobei der Differenzdrucksensor (10) in einer Bauform ausgestaltet ist, bei der sich der zweite Druckanschluss (12) parallel zum ersten Druckanschluss (11) erstreckt, wobei der erste Druckanschluss (11) und der zweite Druckanschluss (12) beide in Richtung des Fluidkanals (20) weisen, wenn das Filterüberwachungssystem (1) bestimmungsgemäss am Fluidkanal (20) angeordnet ist, und wobei das Gehäuse des Filterüberwachungssystems (1) dazu ausgebildet ist, einen in dieser Bauform ausgestalteten Differenzdrucksensor (10) aufzunehmen.Filter monitoring system according to one of the Claims 2 - 5 , wherein the differential pressure sensor (10) is designed in a design in which the second pressure connection (12) extends parallel to the first pressure connection (11), the first pressure connection (11) and the second pressure connection (12) both in the direction of the fluid channel (20) when the filter monitoring system (1) is arranged as intended on the fluid channel (20), and the housing of the filter monitoring system (1) is designed to accommodate a differential pressure sensor (10) configured in this design. Filterüberwachungssystem nach einem der Ansprüche 2-6, wobei das Gehäuse eine Dichtungsfläche (42) aufweist, welche dazu ausgebildet ist, auf einer Aussenseite einer Begrenzungswand (24) des Fluidkanals (20) aufzuliegen, wobei das Gehäuse eine Verbindungsvorrichtung (43), insbesondere eine Bajonettverbindung, aufweist, über welche Verbindungsvorrichtung (43) das Gehäuse mit der Begrenzungswand (24) des Fluidkanals (20) verbindbar ist, und wobei die Verbindungsvorrichtung (43) optional einen Drehsicherungszapfen (44) aufweist, welcher dazu ausgebildet ist, in eine Vertiefung (23) an der Aussenseite der Begrenzungswand (24) einzugreifen.Filter monitoring system according to one of the Claims 2 - 6th , wherein the housing has a sealing surface (42) which is designed to rest on an outside of a boundary wall (24) of the fluid channel (20), the housing having a connecting device (43), in particular a bayonet connection, via which connecting device ( 43) the housing can be connected to the delimitation wall (24) of the fluid channel (20), and the connecting device (43) optionally has an anti-rotation pin (44) which is designed to be inserted into a recess (23) on the outside of the delimitation wall ( 24) intervene. Filterüberwachungssystem nach einem der Ansprüche 2-7, wobei der Differenzdrucksensor (10) an einer Leiterplatte (60) angebracht ist, wobei das Gehäuse des Filterüberwachungssystems (1) ein erstes Gehäuseteil (40) und ein zweites Gehäuseteil (50) umfasst, wobei das erste Gehäuseteil (40) den Verbindungskanal (41) aufweist, welcher den ersten Druckanschluss (11) mit dem sich stromabwärts des Filters (4) befindenden Bereich (21) des Fluidkanals (20) fluidisch verbindet, wobei das erste Gehäuseteil (40) den zweiten Druckanschluss (12) mit dem Bereich (30) ausserhalb des Fluidkanals (20) fluidisch verbindet, wobei das zweite Gehäuseteil (50) eine Aufnahme für die Leiterplatte (60) aufweist, wobei die Leiterplatte (60) optional von einer Haltevorrichtung (51) in der Aufnahme gehalten wird, und wobei sich das zweite Gehäuseteil (50), die Leiterplatte (60) mit dem Differenzdrucksensor (10) und das erste Gehäuseteil (40) derart miteinander verbinden lassen, dass sich der erste Druckanschluss (11) des Differenzdrucksensors (10) stöpselartig in den Verbindungskanal (41) des ersten Gehäuseteils (40) einfügt und dass der zweite Druckanschluss (12) gegenüberliegend zu einer Gehäuseöffnung (46) im ersten Gehäuseteil (40) zu liegen kommt, durch welche ein Austausch des Umgebungsfluids (3) stattfindet.Filter monitoring system according to one of the Claims 2 - 7th , wherein the differential pressure sensor (10) is attached to a printed circuit board (60), wherein the housing of the filter monitoring system (1) comprises a first housing part (40) and a second housing part (50), the first housing part (40) the connection channel (41 ), which fluidly connects the first pressure connection (11) to the area (21) of the fluid channel (20) located downstream of the filter (4), the first housing part (40) connecting the second pressure connection (12) to the area (30) ) fluidically connects outside the fluid channel (20), the second housing part (50) having a receptacle for the circuit board (60), the circuit board (60) is optionally held in the receptacle by a holding device (51), and wherein the second housing part (50), the circuit board (60) with the differential pressure sensor (10) and the first housing part (40) can be connected to one another in such a way that the first pressure connection (11) of the differential pressure sensor (10) fits like a plug into the connecting channel (41) of the first housing part (40) and that the second pressure connection (12) comes to lie opposite a housing opening (46) in the first housing part (40) , through which an exchange of the ambient fluid (3) takes place. Filterüberwachungssystem nach Anspruch 8 in Kombination mit Anspruch 3, wobei die Gehäuseöffnung (46) im ersten Gehäuseteil (40) von dem Schutzfilter (52) überspannt ist, wobei der Schutzfilter (52) optional von einer herausnehmbaren Schutzfilterhalterung (53) im ersten Gehäuseteil (40) eingeklemmt ist.Filter monitoring system according to Claim 8 in combination with Claim 3 , the housing opening (46) in the first housing part (40) being spanned by the protective filter (52), the protective filter (52) optionally being clamped in the first housing part (40) by a removable protective filter holder (53). Filterüberwachungssystem nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Leiterplatte (60) auf einer dem Differenzdrucksensor (10) entgegengesetzten Seite einen Steckeranschluss (61), insbesondere einen LIN-kompatiblen Steckeranschluss, aufweist, und wobei das zweite Gehäuseteil (50) diesen Steckeranschluss (61) so umgibt, dass dadurch eine Führung (54) für ein Gegenstück zum Steckeranschluss (61) gebildet wird.Filter monitoring system according to Claim 8 or 9 , wherein the circuit board (60) has a plug connection (61), in particular a LIN-compatible plug connection, on a side opposite the differential pressure sensor (10), and wherein the second housing part (50) surrounds this plug connection (61) in such a way that a Guide (54) is formed for a counterpart to the plug connection (61). Filterüberwachungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Filterüberwachungssystem (1) einen Absolutdrucksensor (70) zur Ermittlung des absoluten Drucks P0 des Umgebungsfluids (3) aufweist.Filter monitoring system according to one of the preceding claims, wherein the filter monitoring system (1) has an absolute pressure sensor (70) for determining the absolute pressure P 0 of the ambient fluid (3). Filterüberwachungssystem nach Anspruch 11, wobei der Absolutdrucksensor (70) innerhalb des Gehäuses angeordnet ist.Filter monitoring system according to Claim 11 , wherein the absolute pressure sensor (70) is arranged within the housing. Filterüberwachungssystem einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Filterüberwachungssystem (1) eine Schnittstelle (101) zum Empfang von GPS-Daten aufweist, aus denen der absolute Druck P0 des Umgebungsfluids (3) bestimmbar ist.Filter monitoring system according to one of the preceding claims, wherein the filter monitoring system (1) has an interface (101) for receiving GPS data from which the absolute pressure P 0 of the ambient fluid (3) can be determined. Filterüberwachungssystem einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Filterüberwachungssystem (1) eine Schnittstelle (102) zum Empfang eines Signals aus einer Motorkontrolleinheit (90) des Fahrzeugs aufweist, wobei aus dem Signal der absolute Druck P0 des Umgebungsfluids (3) bestimmbar ist.Filter monitoring system according to one of the preceding claims, wherein the filter monitoring system (1) has an interface (102) for receiving a signal from an engine control unit (90) of the vehicle, the absolute pressure P 0 of the ambient fluid (3) being determinable from the signal. HLK-System, aufweisend: einen Fluidkanal (20); einen Filter (4), welcher in dem Fluidkanal (20) angeordnet ist, und ein Filterüberwachungssystem (1) mit einem Differenzdrucksensor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Filterüberwachungssystem (1) derart am Fluidkanal (20) angebracht ist, 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.An HVAC system comprising: a fluid channel (20); a filter (4) which is arranged in the fluid channel (20), and a filter monitoring system (1) with a differential pressure sensor (10) according to one of the preceding claims, wherein the filter monitoring system (1) is attached to the fluid channel (20) in such a way that the differential pressure sensor (10) a pressure difference ΔP between a pressure (P 1 ) of a channel fluid (2) flowing through the fluid channel (20) in an area (21) of the fluid channel (20) located downstream of the filter (4) and a pressure (P 0 ) of an ambient fluid (3) in an area (30) outside the fluid channel (20).
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WO (1) WO2023001638A1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1426740A2 (en) 2002-11-27 2004-06-09 Sensirion AG Device for measuring the flow and at least one material parameter of a fluid
US20060259273A1 (en) 2005-05-11 2006-11-16 Hamilton Sundstrand Corporation Filter monitoring system
US7594960B2 (en) 2006-05-26 2009-09-29 3M Innovative Properties Company Method and apparatus for monitoring the condition of a flexible filter
WO2015078672A1 (en) 2013-11-26 2015-06-04 Koninklijke Philips N.V. Air filter monitoring
US9120043B2 (en) 2006-05-30 2015-09-01 3M Innovative Properties Company Filter sensor
EP3032227B1 (en) 2014-12-08 2020-10-21 Sensirion AG Flow sensor package

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE9304573U1 (en) * 1993-03-26 1993-05-19 Kuka Wehrtechnik Gmbh, 8900 Augsburg, De
US7751990B2 (en) * 2008-07-21 2010-07-06 International Business Machines Corporation Detecting a fouled air filter in a computer equipment enclosure
DE102017006400A1 (en) * 2017-07-06 2019-01-10 Daimler Ag A method of assessing a condition of a particulate filter and exhaust system for a motor vehicle
US10828986B2 (en) * 2019-01-07 2020-11-10 Mann+Hummel Gmbh Cabin air filter element monitoring and analysis system and associated methods

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1426740A2 (en) 2002-11-27 2004-06-09 Sensirion AG Device for measuring the flow and at least one material parameter of a fluid
US20060259273A1 (en) 2005-05-11 2006-11-16 Hamilton Sundstrand Corporation Filter monitoring system
US7594960B2 (en) 2006-05-26 2009-09-29 3M Innovative Properties Company Method and apparatus for monitoring the condition of a flexible filter
US9120043B2 (en) 2006-05-30 2015-09-01 3M Innovative Properties Company Filter sensor
WO2015078672A1 (en) 2013-11-26 2015-06-04 Koninklijke Philips N.V. Air filter monitoring
EP3032227B1 (en) 2014-12-08 2020-10-21 Sensirion AG Flow sensor package

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WO2023001638A1 (en) 2023-01-26

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