DE9210054U1

DE9210054U1 - Device for monitoring the degree of contamination of a filter in a motor vehicle

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Publication number: DE9210054U1
Application number: DE9210054U
Authority: DE
Original assignee: Doduco and Co Dr Eugen Duerrwaechter 7530 Pforzheim De GmbH
Current assignee: Doduco and Co Dr Eugen Duerrwaechter 7530 Pforzheim De GmbH
Priority date: 1992-07-27
Filing date: 1992-07-27
Publication date: 1992-10-08
Anticipated expiration: 2002-07-28

Description

PATENTANWÄLTEPATENT ATTORNEYS

DR. RUDOLF BAUER · DIPL.-ENG. HELMUT HUBBUCH DIPL.-PHYS. ULRECH TVVELMI=IER DR. RUDOLF BAUER · DIPL. -ENG. HELMUT HUBBUCH DIPL.-PHYS. ULRECH TVVELMI=IER

WESTLICHE 29-31 (AM LEOPOLDPLATZ)WESTLICHE 29-31 (AM LEOPOLDPLATZ)

7530 PFORZHEIM (west-germany)7530 PFORZHEIM (west-germany)

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24.07.1992 TW/Be24.07.1992 TW/Be

DODUCO GMBH + Co. Dr. Eugen Dürrwächter, D-7530 PforzheimDODUCO GMBH + Co. Dr. Eugen Dürrwächter, D-7530 Pforzheim

Vorrichtung zur Überwachung des Verschmutzungsgrades eines Filters in einem KraftfahrzeugDevice for monitoring the degree of contamination of a filter in a motor vehicle

Beschreibung: Description :

Die Erfindung befaßt sich mit einer Vorrichtung zur Überwachung des Verschmutzungsgrades eines Filters in einem Kraftfahrzeug. In Automobilen werden Filter, insbesondere ölfilter und Luftfilter, bislang noch nicht überwacht. Ein Filterwechsel erfolgt vielmehr nach festen Kilometerintervallen im Rahmen einer routinemässigen Fahrzeuginspektion. Dabei kann man wohl davon ausgehen, dass die vom Automobilhersteller festgelegten Intervalle für den Filterwechsel hinreichend kurz bemessen sind, so dass gewährleistet ist, dass der Filter sich bis dahin noch nicht zu stark mit Partikeln zugesetzt hat. Das bedeutet auf der anderen Seite, dass mancher Filter früher gewechselt wird, als es vom Verschmutzungsgrad her nötig wäre.The invention relates to a device for monitoring the degree of contamination of a filter in a motor vehicle. Filters, particularly oil filters and air filters, have not yet been monitored in automobiles. Instead, filters are changed at fixed kilometer intervals as part of a routine vehicle inspection. It can be assumed that the intervals for changing filters set by the automobile manufacturer are sufficiently short to ensure that the filter has not become too heavily clogged with particles by then. On the other hand, this means that some filters are changed earlier than would be necessary given the degree of contamination.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung dafür bereitzustellen, dass Filter zum jeweils optimalen Zeitpunkt gewechselt werden können, um eine Senkung der Betriebskosten zu erreichen.
5The object of the present invention is to provide a solution that allows filters to be changed at the optimal time in order to reduce operating costs.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a device having the features specified in claim 1. Advantageous further developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung enthält einen Differenzdruckschalter, welcher auf den Druckabfall über dem jeweiligen Filter anspricht. Wenn sich Luftfilter und ölfilter im Laufe des Betriebes durch die Anlage 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 bestimmten, wählbaren Verschmutzungsgrad anzeigt und somit den Filterwechsel zum optimalen Zeitpunkt, nämlich gerade bei Erreichen des vorgewählten Verschmutzungsgrades, signalisiert.The device according to the invention contains a differential pressure switch, which responds to the pressure drop across the respective filter. If the air filter and oil filter become clogged during operation due to the build-up of filtered particles, the flow resistance of the filter increases and thus the pressure drop across the filter. The pressure drop is therefore a measure of the degree of contamination of the filter, so that a signal can be obtained from the pressure drop which indicates a specific, selectable degree of contamination and thus signals the filter change at the optimal time, namely just when the preselected degree of contamination is reached.

Dass man den Verschmutzungsgrad von Luftfiltern durch Differenzdruckmessung bestimmen kann, ist aus der DE-OS 39 21 013 an sich bekannt, allerdings im Zusammenhang mit stationären Lüftungsanlagen in Gebäuden. In Kraftfahrzeugen ist es damit aber nicht getan, weil der Druckabfall über Filtern im Kraftfahrzeug nicht nur vom Verschmutzungsgrad, sondern vom Motorzustand bzw. Fahrzustand abhängt, nämlich von der Motordrehzahl, so dassIt is known from DE-OS 39 21 013 that the degree of contamination of air filters can be determined by measuring differential pressure, but in connection with stationary ventilation systems in buildings. However, this is not enough in motor vehicles, because the pressure drop across filters in the motor vehicle depends not only on the degree of contamination, but also on the condition of the engine or driving condition, namely on the engine speed, so that

diese bei der Auswertung der Messung des Druckabfalls berücksichtigt werden muss/ deshalb ist erfindungsgemäss in Kombination mit einem Differenzdruckschalter ein Drehzahlmesser vorgesehen, bei dem es sich vorzugsweise um den üblicherweise 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.this must be taken into account when evaluating the measurement of the pressure drop / therefore, according to the invention, a tachometer is provided in combination with a differential pressure switch, which is preferably the tachometer that is usually provided anyway, and this is connected to an evaluation circuit which only allows the signal coming from the differential pressure switch to pass to the display device if the speed is within a predetermined narrow window, whereby the window should be so narrow that within this window the speed has no significant influence on the pressure drop. The window is preferably placed in the middle speed range of the vehicle engine, in which the engine is predominantly operated.

Im Falle des ölfilters ist zweckmässigerweise zusätzlich vorgesehen, dass die Auswerteschaltung mit einem ölthermometer verbunden ist, so dass die Messung des Druckabfalls nur dann ausgewertet wird, wenn der Motor seine normale Betriebstemperatur erreicht hat, weil der Druckabfall natürlich auch von der Zähigkeit des Öls abhängt und diese temperaturabhängig ist.In the case of the oil filter, it is also advisable to connect the evaluation circuit to an oil thermometer so that the measurement of the pressure drop is only evaluated when the engine has reached its normal operating temperature, because the pressure drop naturally also depends on the viscosity of the oil and this is temperature-dependent.

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-Since it is only important to signal the right time for the filter change, it is sufficient to provide a small signal lamp in the vehicle as an indicator device, which lights up when the differential

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 Verschmutzungsgrad, 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 überwachungsvorrichtung funktionsfähig ist.pressure switch responds and the speed is within the specified speed range. It is also possible to provide two small signal lamps, e.g. one red and one green, of which the red lights up when the specified level of contamination at which a filter change should take place is reached, and the green lights up as long as the filter does not yet need to be changed; this has the advantage that you also receive information that the monitoring device is functioning.

Besonders kostengünstig für den vorgesehenen Einsatzzweck ist ein Differenzdruckschalter auf der Basis eines U-Rohrmanometers, an dessen einem Schenkel sich ein Niveausensor befindet, 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 Fahrzustand des Fahrzeugs, insbesondere von seiner momentanen Neigung, so dass in Kombination mit dem U-Rohrmanometer im Fahrzeug noch ein Lagesensor vorgesehen ist, der bei waagerechter Lage des Fahrzeugs ein Lagesignal an die Auswerteschaltung 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 Filterzustand gemessen wird, so dass Fehlmessungen durch eine von der Waagerechten abweichende Lage des Fahrzeuges ausge-A particularly cost-effective solution for the intended purpose is a differential pressure switch based on a U-tube manometer, on one side of which there is a level sensor, at a height that corresponds exactly to the pressure drop specified as the limit value. Now the fluid level in a U-tube manometer is not only dependent on the pressure drop across the filter, but also on the driving condition of the vehicle, in particular on its current inclination, so that in combination with the U-tube manometer in the vehicle a position sensor is also provided, which, when the vehicle is in a horizontal position, sends a position signal to the evaluation circuit, which only allows the signal coming from the differential pressure switch to pass through to the display device if it receives the position signal. In this way it is ensured that the filter condition is only measured when the vehicle is in a horizontal position, so that incorrect measurements caused by a position of the vehicle deviating from the horizontal can be eliminated.

schlossen sind. Als Lagesensor eignet sich ein zweites U-Rohrmanometer, welches in gleicher räumlicher Orientierung eingebaut ist wie das erste U-Rohrmanometer und dessen beide Schenkel vom gleichen Druck beaufschlagt sind, zweckmässigerweise vom Umgebungsluftdruck; dieses zweite U-Rohrmanometer wird kombiniert mit einem Niveausensor, welcher bei übereinstimmendem Flüssigkeitsniveau in den beiden Schenkeln das gewünschte Lagesignal "Fahrzeug befindet sich in waagerechter Lage" abgibt. Es ist aber auch denkbar, einen im Fahrzeug ohnehin vorhandenen Lagesensor, der beispielsweise im Insassenrückhaltesystem (Sicherheitsgurte) vorgesehen ist, für den erfindungsgemässen Zweck mit zu verwenden.closed. A second U-tube manometer is suitable as a position sensor, which is installed in the same spatial orientation as the first U-tube manometer and whose two arms are subjected to the same pressure, preferably the ambient air pressure; this second U-tube manometer is combined with a level sensor, which, when the liquid level in the two arms is the same, emits the desired position signal "vehicle is in a horizontal position". However, it is also conceivable to use a position sensor that is already present in the vehicle, which is provided for example in the occupant restraint system (seat belts), for the purpose according to the invention.

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.
20This ensures that when driving uphill or at other inclines the filter status is not displayed or the last determined status continues to be displayed until the next measurement is possible under the selected standard conditions (level vehicle, engine at operating temperature, speed in the selected window).
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Der weiteren Erläuterung der Erfindung dient die beigefügte Zeichnung, in welcherThe accompanying drawing serves to further explain the invention, in which

Figur 1 ein Blockschaltbild der Vorrichtung zur Filterüberwachung undFigure 1 is a block diagram of the filter monitoring device and

Figur 2 schematisch die Verwendung zweier U-Rohrmanometer in der erfindungsgemässen Vorrichtung zeigt.Figure 2 schematically shows the use of two U-tube manometers in the device according to the invention.

Figur 1 zeigt ein Filter 1, z.B. einen ölfilter, mit Zulauf 2 und Ablauf 3 in einem ölkreislauf, der von einer ölpumpe in Abhängigkeit von der Motordrehzahl aufrechterhalten wird. 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 Differenzdruckschalter gibt ein Signal ab, wenn die Druckdifferenz eine vorgegebene wählbare Schwelle erreicht. Das Signal wird weitergeleitet an eine Signallampe 5, wenn eine im Signalpfad angeordnete Auswerteschaltung 7 das Signal passieren läßt. Das tut die Auswerteschaltung aber nur, wenn das von einem Drehzahlmesser 8 gelieferte Drehzahlsignal in einem vorgegebenen Drehzahlfenster liegt und wenn das von einem ölthermometer 9 übermittelte Temperatursignal in einem vorgegebenen schmalen Temperaturbereich liegt und - wenn der Differenzdruckschalter 4 lageempfindlich ist - wenn ein Lagesensor 10 waagerechte Lage des Fahrzeugs signalisiert; dann ist der Signalpfad vom Differenzdruckschalter 4 zur Signallampe 5 geschlossen, andernfalls 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.Figure 1 shows a filter 1, e.g. an oil filter, with inlet 2 and outlet 3 in an oil circuit that is maintained by an oil pump depending on the engine speed. A pressure difference switch 4 is connected with one pressure connection to the inlet 2 and with its other pressure connection to the outlet 3 of the filter. The differential pressure switch emits a signal when the pressure difference reaches a predetermined selectable threshold. The signal is passed on to a signal lamp 5 when an evaluation circuit 7 arranged in the signal path allows the signal to pass. However, the evaluation circuit only does this when the speed signal supplied by a tachometer 8 is in a predetermined speed window and when the temperature signal transmitted by an oil thermometer 9 is in a predetermined narrow temperature range and - if the differential pressure switch 4 is position-sensitive - when a position sensor 10 signals that the vehicle is in a horizontal position; then the signal path from the differential pressure switch 4 to the signal lamp 5 is closed, otherwise open, symbolically represented by a switching point 11. The switching point 11 controls a changeover switch 12 which, when the switching point 11 is closed, connects the signal lamp 5 to a power source 13 and when the switching point 11 is open, connects a signal lamp 6 to the power source 13. If the signal lamp 6 lights up, the filter 1 does not yet need to be replaced.

Figur 2 zeigt die Elemente eines Druckdifferenzschalters 4 mitFigure 2 shows the elements of a pressure difference switch 4 with

einem Lagesensor 10. Der Druckdifferenzschalter hat ein mit Flüssigkeit gefülltes U-Rohr 13, dessen beide Schenkel zur Differenzdruckmessung mit den beiden Seiten, mit der Anströmseite 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 werden. 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 Auswerteschaltung 7 gemeldet.a position sensor 10. The pressure difference switch has a U-tube 13 filled with liquid, the two legs of which are connected to the two sides, the inflow side and the outflow side, of the filter 1 for differential pressure measurement. This creates a pressure difference and thus a height difference of the liquid in the U-tube 13 when the vehicle engine is running, which, when it reaches a limit value, is detected by a level sensor 14 and reported to the evaluation circuit 7. To prevent incorrect measurements when the vehicle is tilted, a second U-tube 15 is provided as a position sensor, the two legs of which are subjected to the ambient air pressure. This means that when the vehicle is horizontal, both legs of the U-tube 15 are filled to the same length. This is monitored by a level sensor 16 and reported to the evaluation circuit 7.

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.With the appropriate selection of the liquid in the U-tubes 13 and 15, the liquid level can be sensed by an optical, electrical, magnetic or capacitive sensor 14 or 16.

Claims

Expectations:

1. Device for monitoring the degree of contamination of a filter in a motor vehicle,

characterized by a differential pressure switch (4),
which responds to the pressure drop across the filter (1) and emits a signal to a display device (5) when a pressure threshold is exceeded,

in combination with a tachometer (8) and with an evaluation circuit (7), which only transmits the signal coming from the differential pressure switch (4) to the display device (5)
pass when the speed is within a given
narrow window.

2. Device according to claim 1, characterized in:

that a changeover switch (12) is arranged in front of the display device (5), which is switched by the signal from the pressure difference switch (4) and connects two lamps (5, 6) alternatively to a power source (13).

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the differential pressure switch (4) is a

U-tube manometer (13), on one side of which there is a level sensor (14), and that a position sensor (10) is provided in the vehicle, which, when the vehicle is in a horizontal position, emits a position signal to the evaluation circuit (7), which receives the signal coming from the differential pressure switch (4).

only passes to the display device (5) when it receives the position signal.

4. Device according to claim 3, characterized in that the position sensor (10) is a second U-tube manometer (15) which is installed in the same spatial orientation as the first U-tube manometer (13) and whose two legs are subjected to the same pressure, in combination with a level sensor (16) which emits the position signal as long as the liquid level in the two legs does not move out of the position it assumed when the vehicle was in a horizontal position.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that an oil thermometer (9) is provided for monitoring an oil filter (1), which is connected to the evaluation circuit which only allows the signal coming from the differential pressure switch (4) to pass in a narrow temperature range.