DE4224721C2 - Vorrichtung zur Überwachung des Verschmutzungsgrades eines Luftfilters in einem Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer Vorrichtung zur Über­ wachung des Verschmutzungsgrades eines Filters in einem Kraftfahrzeug.

Aus "Mann + Hummel, Information VKD 7040.3, Mann-Filteringenieure berichten aus der Praxis", ist es bekannt, den Unterdruck zwischen der Abströmseite des Luftfilters und der Ansaugseite des Motors zu überwachen und anzuzeigen, wenn er bei Vollgas einen maximal zulässigen Unterdruck übersteigt. Solche Anzeigegeräte bieten eine nur sehr grobe Information, da sie die Abhängigkeit des Unterdrucks von der Drehzahl nicht berücksichtigen und der Test bei Vollgas lästig ist, ganz abgesehen davon, daß die Vollgasdrehzahl erheblich schwanken kann.

Aus der DE-38 35 672 A1 ist es bekannt, Filter dadurch auf Verschmutzung zu überwachen, daß man den Druckabfall mißt und mit einem Schwellenwert vergleicht, der variabel vorgegeben wird und abhängig von einer gleichzeitig zu messenden Temperatur und/oder Größe des Volumenstromes angepaßt wird. Eine derartige Auswertung ist verhältnismäßig aufwendig. Ebenso ist es aus dieser Druckschrift bekannt, die Drehzahl als Meßkriterium heranzuziehen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfachere und genauere Lösung dafür bereitzustellen, daß Luftfilter zum jeweils opti­ malen Zeitpunkt gewechselt werden können, um eine Senkung der Betriebskosten zu erreichen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand des abhängigen Anspruchs 2.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält einen Differenzdruck­ schalter, welcher auf den Druckabfall über dem jeweiligen Filter anspricht. Wenn sich Luftfilter im Laufe des Be­ triebes durch die Anlagerung der gefilterten Partikel zusetzen, dann steigt der Strömungswiderstand des Filters und damit der Druckabfall über dem Filter. Der Druckabfall ist deshalb ein Maß für den Verschmutzungsgrad des Filters, so daß aus dem Druckabfall ein Signal gewonnen werden kann, welches einen be­ stimmten, wählbaren Verschmutzungsgrad anzeigt und somit den Filterwechsel zum optimalen Zeitpunkt, nämlich gerade bei Er­ reichen des vorgewählten Verschmutzungsgrades, signalisiert. Daß man den Verschmutzungsgrad von Luftfiltern durch Differenz­ druckmessung bestimmen kann, ist aus der DE 39 21 013 A1 an sich bekannt, allerdings im Zusammenhang mit stationären Lüf­ tungsanlagen in Gebäuden. In Kraftfahrzeugen ist es damit aber nicht getan, weil der Druckabfall über Filtern im Kraftfahr­ zeug nicht nur vom Verschmutzungsgrad, sondern vom Motorzustand bzw. Fahrzustand abhängt, nämlich von der Motordrehzahl, so daß diese bei der Auswertung der Messung des Druckabfalls be­ rücksichtigt werden muß; deshalb ist erfindungsgemäß in Kombination mit einem Differenzdruckschalter ein Drehzahl­ messer vorgesehen, bei dem es sich vorzugsweise um den üb­ licherweise ohnehin vorgesehenen Drehzahlmesser handelt, und dieser ist mit einer Auswerteschaltung verbunden, welche das vom Differenzdruckschalter kommende Signal nur dann zur Anzeigevorrichtung passieren läßt, wenn die Drehzahl in einem vorgegebenen schmalen Fenster liegt, wobei das Fenster so schmal sein sollte, daß innerhalb dieses Fensters die Drehzahl keinen nennenswerten Einfluß auf den Druckabfall hat. Vorzugsweise legt man das Fenster in den mittleren Drehzahlbereich des Fahrzeugmotors, in welchem der Motor überwiegend betrieben wird.

Da es nur darauf ankommt, den richtigen Zeitpunkt für den Filterwechsel zu signalisieren, genügt es, wenn man im Fahrzeug als Anzeigevorrichtung eine kleine Signallampe vorsieht, welche dann aufleuchtet, wenn der Differenz­ druckschalter anspricht und die Drehzahl im vorgesehenen Drehzahlfenster liegt. Es ist aber auch möglich, zwei kleine Signallampen vorzusehen, z. B. eine rote und eine grüne, von denen die rote aufleuchtet, wenn der vorgegebene Verschmutzungs­ grad, bei dem ein Filterwechsel stattfinden soll, erreicht ist, und von denen die grüne aufleuchtet, solange der Filter noch nicht gewechselt werden muß; das hat den Vorteil, daß man zusätzlich eine Information darüber erhält, daß die Über­ wachungsvorrichtung funktionsfähig ist.

Besonders kostengünstig für den vorgesehenen Einsatzzweck ist ein Differenzdruckschalter auf der Basis eines U-Rohrmano­ meters, an dessen einem Schenkel sich ein Niveausensor be­ findet, und zwar in einer solchen Höhe, die genau dem als Grenzwert vorgesehenen Druckabfall entspricht. Nun ist der Flüssigkeitsstand in einem U-Rohrmanometer nicht nur vom Druckabfall über dem Filter abhängig, sondern auch vom Fahr­ zustand des Fahrzeugs, insbesondere von seiner momentanen Neigung, so daß in Kombination mit dem U-Rohrmanometer im Fahrzeug noch ein Lagesensor vorgesehen ist, der bei waage­ rechter Lage des Fahrzeugs ein Lagesignal an die Auswerte­ schaltung abgibt, welche das vom Differenzdruckschalter kommende Signal nur dann zur Anzeigevorrichtung passieren läßt, wenn sie das Lagesignal empfängt. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß nur bei waagerechter Lage der Filter­ zustand gemessen wird, so daß Fehlmessungen durch eine von der Waagerechten abweichende Lage des Fahrzeuges ausge­ schlossen sind. Als Lagesensor eignet sich ein zweites U-Rohr­ manometer, welches in gleicher räumlicher Orientierung einge­ baut ist wie das erste U-Rohrmanometer und dessen beide Schenkel vom gleichen Druck beaufschlagt sind, zweckmäßigerweise vom Umgebungsluftdruck; dieses zweite U-Rohrmanometer wird kombi­ niert mit einem Niveausensor, welcher bei übereinstimmendem Flüssigkeitsniveau in den beiden Schenkeln das gewünschte Lage­ signal "Fahrzeug befindet sich in waagerechter Lage" abgibt. Es ist aber auch denkbar, einen im Fahrzeug ohnehin vorhandenen Lagesensor, der beispielsweise im Insassenrückhaltesystem (Sicher­ heitsgurte) vorgesehen ist, für den erfindungsgemäßen Zweck mit zu verwenden.

Auf diese Weise ist sichergestellt, daß bei Bergfahrten und anderen Schräglagen der Filterzustand nicht angezeigt wird bzw. der zuletzt bestimmte Zustand weiterhin angezeigt wird, bis unter den gewählten Standardbedingungen (waagerechtes Fahrzeug, betriebswarmer Motor, Drehzahl im gewählten Fenster) die nächste Messung möglich ist.

Der weiteren Erläuterung der Erfindung dient die beigefügte Zeich­ nung, in welcher

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Vorrichtung zur Filterüber­ wachung und

Fig. 2 schematisch die Verwendung zweier U-Rohrmanometer in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt.

Fig. 1 zeigt ein Filter 1 mit Zulauf 2 und Ablauf 3. Ein Druckdifferenzschalter 4 ist mit seinem einen Druckan­ schluß mit dem Zulauf 2 und mit seinem anderen Druckanschluß mit dem Ablauf 3 des Filters verbunden. Der Differenzdruck­ schalter gibt ein Signal ab, wenn die Druckdifferenz eine vorgegebene wählbare Schwelle erreicht. Das Signal wird weiter­ geleitet an eine Signallampe 5, wenn eine im Signalpfad ange­ ordnete Auswerteschaltung 7 das Signal passieren läßt. Das tut die Auswerteschaltung aber nur, wenn das von einem Dreh­ zahlmesser 8 gelieferte Drehzahlsignal in einem vorgegebenen Drehzahlfenster liegt und wenn ein Lagesensor 10 waagerechte Lage des Fahrzeugs signalisiert; dann ist der Signalpfad vom Differenzdruckschalter 4 zur Signallampe 5 geschlossen, andern­ falls offen, symbolisch dargestellt durch eine Schaltstelle 11. Die Schaltstelle 11 steuert einen Umschalter 12, welcher, wenn die Schaltstelle 11 geschlossen ist, die Signallampe 5 mit einer Stromquelle 13 verbindet und wenn die Schaltstelle 11 offen ist, eine Signallampe 6 mit der Stromquelle 13 verbindet. Leuchtet die Signallampe 6 auf, muß der Filter 1 noch nicht ausgewechselt werden.

Fig. 2 zeigt die Elemente eines Druckdifferenzschalters 4 mit einem Lagesensor 10. Der Druckdifferenzschalter hat ein mit Flüssigkeit gefülltes U-Rohr 13, dessen beide Schenkel zur Differenzdruckmessung mit den beiden Seiten, mit der An­ strömseite und mit der Abströmseite, des Filters 1 verbunden sind. Dadurch stellt sich bei laufendem Fahrzeugmotor eine Druckdifferenz und damit eine Höhendifferenz der Flüssigkeit im U-Rohr 13 ein, die, wenn sie einen Grenzwert erreicht, durch einen Niveausensor 14 erfaßt und an die Auswerteschaltung 7 gemeldet wird. Damit bei geneigtem Fahrzeug keine Fehlmessung erfolgt, ist als Lagesensor ein zweites U-Rohr 15 vorgesehen, dessen beide Schenkel vom Umgebungsluftdruck beaufschlagt wer­ den. Das hat zur Folge, daß bei waagerechtem Fahrzeug beide Schenkel des U-Rohrs 15 auf gleicher Länge gefüllt sind. Dies wird durch einen Niveausensor 16 überwacht und an die Aus­ werteschaltung 7 gemeldet.

Bei entsprechender Auswahl der Flüssigkeit in den U-Rohren 13 und 15 läßt sich der Flüssigkeitsspiegel nach Wahl durch einen optischen, elektrischen, magnetischen oder auch kapazitiven Sensor 14 bzw. 16 abtasten.

Claims (2)

1. Vorrichtung zur Überwachung des Verschmutzungsgrades eines Luftfilters in einem Kraftfahrzeug mit einem Differenzdruckschalter (4), welcher auf den Druckabfall über dem Filter (1) anspricht und bei Überschreiten einer Druckschwelle an eine Anzeige­ vorrichtung (5) ein Signal abgibt, in Kombination mit einem Drehzahlmesser (8) und mit einer Auswerteschaltung (7), welche das vom Differenzdruckschalter (4) kommende Signal nur dann zur Anzeigevorrichtung (5) passieren läßt, wenn die Drehzahl in einem vorgegebenen schmalen Fenster liegt, wobei der Differenzdruckschalter (4) ein U-Rohrmanometer (13) ist, an dessen einem Schenkel sich ein Niveausensor (14) befindet, und daß im Fahrzeug ein Lagesensor (10) vorgesehen ist, der bei waagerechter Lage des Fahrzeugs ein Lagesignal an die Auswerteschaltung (7) abgibt, welche das vom Differenzdruckschalter (4) kommende Signal nur dann zur Anzeigevorrichtung (5) passieren läßt, wenn sie das Lagesignal empfängt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Lagesensor (10) ein zweites U-Rohrmanometer (15) ist, welches in gleicher räumlicher Orientierung eingebaut ist wie das erste U-Rohrmanometer (13) und dessen beide Schenkel vom gleichen Druck beaufschlagt sind, in Kombination mit einem Niveausensor (16), welcher das Lagesignal abgibt, solange der Flüssigkeitsspiegel sich in den beiden Schenkeln nicht aus der Lage herausbewegt, den er bei waagerechter Lage des Fahrzeugs eingenommen hat.