WO2023001638A1 - Filter monitoring system - Google Patents

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WO2023001638A1
WO2023001638A1 PCT/EP2022/069487 EP2022069487W WO2023001638A1 WO 2023001638 A1 WO2023001638 A1 WO 2023001638A1 EP 2022069487 W EP2022069487 W EP 2022069487W WO 2023001638 A1 WO2023001638 A1 WO 2023001638A1
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WO
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fluid
filter
monitoring system
pressure
channel
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/069487
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German (de)
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Inventor
Arnaud LECLERC
Romain LIAUTARD
Joel HERNANDEZ
Pascal FERRAT
Original Assignee
Sensirion Ag
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Publication date
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    • G01F1/34Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure
    • G01F1/36Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure the pressure or differential pressure being created by the use of flow constriction
    • G01F1/40Details of construction of the flow constriction devices

Definitions

  • the present invention relates to a filter monitoring system for monitoring the condition of a filter in a fluid channel.
  • Air filters are often essential for removing particles from fluids, including gases and liquids.
  • Air filters for example, are essential parts of HVAC (heating, ventilation, air conditioning) systems, while fuel filters are used in burners and engines, among other things.
  • HVAC heating, ventilation, air conditioning
  • Clogging of such a filter usually has undesirable consequences, such as increased energy consumption, overheating and/or other damage.
  • US 7,594,960 B2 discloses 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 discloses a filter life sensor within a air treatment system.
  • the air handling system includes an airflow inlet, an airflow outlet, and a filter disposed between the airflow inlet and the airflow outlet.
  • the filter sensor assembly includes a bypass connecting the airflow inlet to the airflow outlet and a dielectric vibration sensor adjacent the bypass. A stream of air flowing through the bypass causes the frequency and amplitude of the vibration to increase.
  • 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 a pressure drop across a filter is also disclosed in WO 2015/078672 A1.
  • a first pressure port is upstream of the filter element and a second pressure port is downstream of the filter element. Particles can therefore penetrate through the first pressure connection into the differential pressure sensor and contaminate it, which can impair the function of the differential pressure sensor.
  • the problem is particularly acute with dynamic differential pressure sensors, which measure differential pressure by monitoring fluid flow through a sensor channel. Dynamic differential pressure sensors quickly become inoperable when particles pass through the sensor channel. It may therefore be necessary to use static differential pressure sensors instead of dynamic differential pressure sensors. However, static differential pressure sensors capable of detecting sufficiently small pressure differences are relatively expensive.
  • a filter monitoring system for monitoring the condition of a filter in a fluid duct, in particular an HVAC fluid duct, which is in a vehicle can be located, having a differential pressure sensor, the filter monitoring system being designed to be arranged on the fluid duct in such a way that the differential pressure sensor detects a pressure difference between a pressure of a duct fluid flowing through the fluid duct in an area of the fluid duct located downstream of the filter and a pressure of an ambient fluid determined in an area outside the fluid channel.
  • a pressure difference between the pressure of the channel fluid in an area of the fluid channel located downstream of the filter and the pressure of the ambient fluid in an area outside of the fluid channel is determined prevents particles from an area located upstream of the filter from entering the differential pressure sensor reach and contaminate it.
  • 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.
  • the proposed filter monitoring system enables a particularly simple arrangement on the fluid channel, since only a single access opening is required in a boundary wall of the fluid channel.
  • 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 as intended on the fluid channel.
  • 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 fluidically connects the first pressure connection to the region of the fluid channel located downstream of the filter.
  • the housing preferably connects the second pressure connection fluidically to the environment, i.e. to the area outside the fluid channel in which the ambient fluid is located.
  • the filter monitoring system has a protective filter which is arranged in such a way that the ambient fluid can only get through the protective filter from the area outside the fluid channel into the second pressure connection of the differential pressure sensor.
  • a protective filter can prevent particles from the ambient fluid from getting into the differential pressure sensor.
  • 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.
  • the differential pressure sensor is preferably a dynamic differential pressure sensor having 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 differential between the first pressure port and the second pressure port by sensing fluid flow through measures the sensor channel, the sensor fluid flow being caused by the pressure difference between the pressure of the surrounding fluid and the pressure of the channel fluid.
  • the sensor channel has a cross-sectional area that is orders of magnitude smaller than the cross-sectional area of the fluid channel through which the channel fluid flows, e.g. by at least a factor T000 smaller. Accordingly, the flow rate through the sensor channel is orders of magnitude smaller than the flow rate through the fluid channel.
  • the filter monitoring system is preferably designed such that the first pressure connection of the differential pressure sensor extends perpendicularly 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 as intended on the fluid channel.
  • 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.
  • the differential pressure sensor is preferably designed in a design in which the second pressure connection extends parallel to the first pressure connection, with 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 on the fluid channel as intended.
  • the housing of the filter monitoring system can accordingly be designed to accommodate a differential pressure sensor of this design.
  • Such an arrangement of the pressure connections is widespread in differential pressure sensors. If the filter monitoring system provides for such an arrangement of the pressure connections (which e.g a corresponding design of the housing is required), commercially available differential pressure sensors can be used. As a result, the costs of the filter monitoring system can be further reduced.
  • 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 connecting device, via which connecting device the housing can be connected to the boundary wall of the fluid channel.
  • This connection 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 accidental rotation.
  • the differential pressure sensor may be attached to a circuit board held within the housing of the filter monitoring system.
  • the housing can in particular comprise a first housing part and a second housing part.
  • the first housing part can be used to connect the differential pressure sensor to the fluid channel.
  • 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 fluidically connects the first pressure connection to the area of the fluid channel located downstream of the filter.
  • the first housing part preferably connects the second pressure connection fluidically to the environment, i.e. to the area outside the fluid channel in which the ambient fluid is located.
  • the first housing part can have the above-mentioned sealing surface and the connecting device, via which connecting device the first housing can be connected to the boundary wall of the fluid channel.
  • the second housing part can serve to protect the printed circuit board.
  • 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 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 plugged into the connecting channel of the first housing part and that the second pressure connection is located opposite a housing opening in the first housing part , through which an exchange of the surrounding fluid can take place.
  • 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.
  • the printed circuit board can have a plug connection on a side opposite the differential pressure sensor, with 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.
  • a plug connection with 3 contact pins, for example, is particularly suitable for implementing a LIN interface.
  • Connectors with 4 contact pins - e.g. for an I2C interface - are also conceivable.
  • the pressure difference determined by the differential pressure sensor depends on the one hand on the flow rate of the channel fluid through the filter and accordingly on the degree of clogging of the filter, but on the other hand the determined pressure difference is also dependent on the absolute pressure of the surrounding fluid.
  • the pressure difference determined by the differential pressure sensor can be compensated with regard to the absolute pressure of the surrounding 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 surrounding fluid and thus enables a reliable and precise status signal to be output.
  • the filter monitoring system can therefore have an absolute pressure sensor for determining the absolute pressure of the surrounding fluid.
  • This absolute pressure sensor is preferably arranged inside the housing, but can also be located outside the housing.
  • the filter monitoring system can have an interface for receiving GPS data from which the absolute pressure of the surrounding fluid can be determined.
  • the filter monitoring system can also have an interface for receiving a signal from an engine control unit of the vehicle, it being possible to determine the absolute pressure of the ambient fluid from the signal.
  • a method for determining the state of a filter in a fluid duct, in particular an HVAC fluid duct in a vehicle can therefore have the following steps:
  • predefined parameters can be set, which lead to a known flow rate of the channel fluid.
  • the predefined parameters can be, for example, default states of windows, HVAC flaps or an HVAC fan.
  • 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 duct in such a way that the differential pressure sensor detects a pressure difference between a pressure of a duct fluid flowing through the fluid duct in a downstream of the filter Located area of the fluid channel and a pressure of an ambient fluid determined in an area outside of the fluid channel.
  • 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.
  • a parameter that is compensated with regard to the absolute pressure can optionally be determined from the pressure difference and from 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 in a table, for example, which is stored in the signal processing device, for example.
  • the method can also have a reference measurement step, in which a reference value for said predefined parameters is determined after inserting a new or freshly cleaned filter in the fluid channel.
  • a status signal can optionally be output, which indicates to what extent the determined parameter deviates from the reference value and/or whether the filter should be replaced or cleaned. It is advantageous that the absolute pressure of the surrounding fluid is used in such a method only to compensate for atmospheric fluctuations and thus has to be determined with significantly less accuracy than if the absolute pressure of the surrounding fluid had to be measured explicitly to determine the pressure difference. In this way, simple and inexpensive absolute pressure sensors can be used to determine the absolute pressure of the ambient fluid in said method.
  • the HVAC system includes a fluid passage and a filter disposed in the fluid passage.
  • the HVAC system also has a filter monitoring system of the type mentioned above, the filter monitoring system being attached to the fluid duct in such a way that the differential pressure sensor detects a pressure difference between a pressure of a duct fluid flowing through the fluid duct in an area of the fluid duct located downstream of the filter and a pressure of a Ambient fluids determined in an area outside of the fluid channel.
  • Figure 1 shows, in a highly schematic manner, a prior art filter monitoring system
  • Fig. 2 is a graph showing the dependency of the pressure drop across a filter on the flow rate for a new filter and for a clogged filter;
  • FIG. 3 shows, in a highly schematic manner, a filter monitoring system according to a first embodiment of the present invention
  • Fig. 4 is a detailed sectional view of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 shows an embodiment of a differential pressure sensor in a perspective view
  • FIG. 6 shows the structure of the filter monitoring system of FIG. 4 in a perspective exploded view
  • FIG. 7a is a first perspective view of the filter monitoring system of FIG. 4;
  • FIG. 7b is a second perspective view of the filter monitoring system of FIG. 4;
  • Fig. 7c is a perspective view of the second housing part of the
  • Filter monitoring system of Figure 4 including a printed circuit board to which a differential pressure sensor is attached;
  • FIG. 9 is a flow chart illustrating a method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows, in a highly schematic manner, a prior art filter monitoring system.
  • a filter 4 is arranged in a fluid channel 20 .
  • the filter 4 is fastened in the fluid channel 20 in a fluid-tight manner, so that a channel fluid 2 flows through the filter 4 .
  • the filter 4 spans the cross section of the fluid channel 20 in order to stop particles from the channel fluid 2 .
  • a differential pressure sensor 10 has a first pressure port 11 located downstream of the filter 4 and a second pressure port 12 located upstream of the filter 4.
  • the first pressure port 11 is exposed to the static fluid pressure Pi downstream of the filter 4, while the second pressure port 12 is exposed to the static fluid pressure P2 upstream of the filter 4 is exposed.
  • the pressure drop DR depends on the flow rate Q of the channel fluid 2 through the fluid channel 20, but at a given flow rate Q also on the degree of contamination of the filter 4, as shown schematically in FIG.
  • a cleaner filter 4 results in a lower one Pressure drop DR as a dirty filter 4.
  • the degree of contamination of the filter 4 can thus be monitored by measuring the pressure drop DR.
  • FIG. 3 shows a filter monitoring system 1 according to a first embodiment of the present invention in a highly schematic manner.
  • the second pressure connection 12 of the differential pressure sensor 10 is exposed to a pressure Po of an ambient fluid 3 in a region 30 outside of the fluid channel 20 .
  • the attachment of such a filter monitoring system 1 to a fluid channel 20 is simplified in contrast to the arrangement in FIG.
  • FIG. 4 illustrates the first embodiment of the present invention in a sectional view.
  • the dimensions of the fluid channel 20 and the filter 4 are not drawn to scale compared to the dimensions of the filter monitoring system 1 in FIG.
  • the fluid duct can be an HVAC duct 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 having a first housing part 40 and a second housing part 50 .
  • the housing shown in FIG. 4 preferably has an extent of less than 5 cm in all spatial directions.
  • the first housing part 40 protrudes into an access opening 22 in a boundary wall 24 of the fluid duct 20, with the first housing part 40 having a sealing surface 42 which is on the outside of the Fluid channel 20 rests.
  • the first housing part 40 also has a connecting device 43 , in particular a bayonet connection as shown here, via which the first housing part 40 is connected to the fluid channel 20 .
  • An anti-rotation pin 44 engages in a recess 23 on the outside of the fluid channel 20, thereby preventing the filter monitoring system from accidental twisting.
  • the differential pressure sensor 10 is attached to a printed circuit board 60 which is surrounded by the second 50 housing part.
  • the second housing part 50, the printed 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 is inserted in a plug-like manner into a connecting channel 41 of the first housing part 40, with the connecting channel 41 connecting the first pressure connection 11 of the differential pressure sensor 10 fluidically connects to a region 21 of the fluid channel 20 located downstream of the filter.
  • a sealing ring 55 extending around the first pressure connection 11 ensures a tight insertion of the first pressure connection 11 into the connecting channel 41.
  • the printed circuit board 60 has a plug connection 61 (here a LIN plug) on a side opposite the differential pressure sensor 10 .
  • the second housing part 50 surrounds this plug connection 61 in such a way that a guide 54 for a counterpart to the plug connection 61 is formed.
  • the connecting channel 41 and the first pressure connection 11 are arranged perpendicularly to a longitudinal direction of the fluid channel 20 or a flow direction of the channel fluid 2 defined thereby (see arrow in Figure 4) when the filter monitoring system is arranged on the fluid channel 20 as intended here.
  • the second pressure port 12 runs parallel to the first pressure port 11 and, like the first pressure port, points in the direction of the fluid channel.
  • the second pressure connection is also opposite a housing opening 46 in the first housing part 40 .
  • a protective filter 52 spans this housing opening 46 in the first housing part 40, the protective filter 52 being clamped here by a removable protective filter holder 53 in the first housing part. In this case, the ambient fluid 3 passes through the protective filter 52 from an area 30 located outside the fluid channel 20 into the second pressure connection 12.
  • the differential pressure sensor 10 is a dynamic differential pressure sensor having a sensor channel 13 that extends between the first pressure port 11 and the second pressure port 12, the differential pressure sensor 10 being configured such that a pressure difference DR between the first pressure port 11 and the second pressure port 12 by measuring a sensor fluid flow 14 through the sensor channel 13 .
  • the sensor fluid flow 14 is caused by the differential pressure between the pressure Po of the surrounding fluid 3 and the pressure Pi of the channel fluid 2 . If the pressure Pi is lower than the pressure Po, which is generally the case as long as the duct fluid 2 is sucked in by a fan arranged downstream of the filter, the sensor fluid flow 14 has the values indicated by the dashed arrow in Figure 4 specified direction.
  • FIG. 5 shows an embodiment of the differential pressure sensor 10 in a perspective view.
  • This embodiment corresponds to the embodiment of the differential pressure sensor 10, which can be seen in Figure 4 as part of the filter monitoring system 1 in the sectional view.
  • the differential pressure sensor 10 has a sensor housing 15 in which the sensor channel 13 is formed.
  • a microthermal sensor element is arranged in the sensor channel 13 .
  • the microthermal sensor element includes a heating element, a first temperature sensor upstream of the heating element, and a second temperature sensor downstream of the heating element with respect to sensor fluid flow. To determine the sensor fluid flow through the sensor channel 13, the heating element is heated and the temperature difference between the first and second temperature sensors is determined. For a given heating power, the temperature difference in the steady state is an indicator of the sensor fluid flow through the sensor channel.
  • a control circuit is provided for supplying the heating element with current and for processing 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.
  • CMOS technology e.g. EP1426740A2 for a possible structure and the mode of operation of the microthermal sensor element.
  • the two pressure connections 11, 12 are aligned parallel to one another and extend away from the housing 15 in the same direction.
  • a differential pressure sensor of this design is described in more detail in publication EP 3032227B1, the disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety.
  • the second pressure connection 12 can, for example, also be replaced by a simple opening in the housing 15 of the differential pressure sensor.
  • the differential pressure sensor has a single plug-type pressure connection.
  • FIG. 6 shows the structure of the filter monitoring system according to the preferred embodiment shown in FIG. 4 in a perspective exploded view.
  • the protective filter 52 and the protective filter holder 53 are both removable in this preferred embodiment.
  • Locking tabs 45 which are adapted to each extend around a knob 56 mounted on an outside of the second housing part 50 when the first housing part 40 and the second housing part 50 are plugged into one another to form a snap connection.
  • FIGS. 7a and 7b are perspective views of the filter monitoring system 1, in which case the first housing part 40 and the second housing part 50 are plugged into one another.
  • the sealing surface 42, the bayonet connection 43 and the anti-rotation pin 44 can be clearly seen.
  • the second housing part forms a guide 54 for the counterpart to the plug connection 61.
  • FIG. 7c shows a perspective view of the second housing part 50.
  • the second housing part has a receptacle for the printed circuit board 60.
  • the circuit board 60 to which the differential pressure sensor 10 is attached is held by a holding device 51 in the receptacle.
  • FIGS. 8a to 8c show further embodiments of a filter monitoring system 1 according to the present invention, the absolute pressure Po of the surrounding fluid 3 also being determined in addition to the pressure difference DR.
  • the filter monitoring system 1 also has a signal processing device 100, which is designed to compensate the pressure difference DR determined by the differential pressure sensor 10 with regard to the absolute pressure Po in such a way that a compensated (i.e. independent of the absolute pressure Po of the ambient fluid) parameter results.
  • the filter monitoring system 1 has an absolute pressure sensor 70 for determining the absolute pressure Po of the surrounding fluid 3. This is preferably arranged inside the housing.
  • the filter monitoring system 1 has an interface 101 for receiving GPS data from a GPS receiver 80, from which the absolute pressure Po of the ambient fluid 3 can be determined.
  • 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 Po of the ambient fluid 3 being able to be determined from the signal.
  • FIG. 9 shows a method for determining the condition of a filter in a fluid duct, in particular an HVAC fluid duct 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.
  • predefined parameters are set, which lead to a known flow rate Q of the channel fluid.
  • the predefined parameters can be, for example, default states of windows, HVAC flaps or an HVAC fan.
  • the pressure difference DR is determined using the differential pressure sensor in the filter monitoring system.
  • a third step 203 which ideally takes place at the same time as the second step 202, the absolute pressure Po of the ambient fluid is determined using an absolute pressure sensor, GPS data or a signal from an engine control unit.
  • a parameter compensated with regard to the absolute pressure Po is determined from the pressure difference DR and the absolute pressure Po.
  • this parameter is then compared with a reference value which was determined for the said predefined parameters when the filter 4 was new or freshly cleaned. This reference value can be taken from a table, for example, which can be stored in the signal processing device 100 .
  • a status signal is output which indicates to what extent the normalized parameter determined deviates from the reference value and/or whether the filter should be replaced or cleaned.
  • the differential pressure sensor is able to measure pressure differences in a measuring range of 10-300 Pa with an accuracy of 10-20 Pa to determine.
  • dynamic differential pressure sensors based on microthermal sensor elements are particularly suitable.
  • Fluid channel 102 interface first housing part Po pressure of the surrounding fluid connecting channel Pi pressure of the channel fluid sealing surface DR pressure difference connecting device

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Abstract

The invention relates to a filter monitoring system (1) for monitoring the state 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). The filter monitoring system (1) is designed to be arranged on the fluid channel (20) such that the differential pressure sensor (10) ascertains the pressure difference ∆P between the pressure (P1) of a channel fluid (2) flowing through the fluid channel (20) in a fluid channel (20) region (21) located downstream of the filter (4) and the pressure (P0) of a surrounding fluid (3) in a region (30) outside of the fluid channel (20).

Description

TITEL TITLE
FILTERÜBERWACHUNGSSYSTEM FILTER MONITORING SYSTEM
TECHNISCHES GEBIET TECHNICAL 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 TECHNIK STATE 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 essential for removing particles from fluids, including gases and liquids. Air filters, for example, are essential parts 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. Clogging of such a filter usually has 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 detect the clogging of a filter at an early stage in order to initiate cleaning or replacement of the filter 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 in 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, US 7,594,960 B2 discloses 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 a air treatment system. The air handling system includes an airflow inlet, an airflow outlet, and a filter disposed between the airflow inlet and the airflow outlet. The filter sensor assembly includes a bypass connecting the airflow inlet to the airflow outlet and a dielectric vibration sensor adjacent the bypass. A stream of air flowing through the bypass causes the frequency and amplitude of the vibration to increase.
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 a pressure drop across a filter is also disclosed in WO 2015/078672 A1.
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 port is upstream of the filter element and a second pressure port is downstream of the filter element. Particles can therefore penetrate through the first pressure connection into the differential pressure sensor and contaminate it, which can impair the function of the differential pressure sensor. The problem is particularly acute with dynamic differential pressure sensors, which measure differential pressure by monitoring fluid flow through a sensor channel. Dynamic differential pressure sensors quickly become inoperable when particles pass through the sensor channel. It may therefore be necessary to use static differential pressure sensors instead of dynamic differential pressure sensors. However, static differential pressure sensors capable of detecting sufficiently small pressure differences are relatively expensive.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG PRESENTATION 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 that 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 specified 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 befinden kann, offenbart, aufweisend einen Differenzdrucksensor, wobei das Filterüberwachungssystem dazu ausgebildet ist, derart am Fluidkanal angeordnetzu 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 duct, in particular an HVAC fluid duct, which is in a vehicle can be located, having a differential pressure sensor, the filter monitoring system being designed to be arranged on the fluid duct in such a way that the differential pressure sensor detects a pressure difference between a pressure of a duct fluid flowing through the fluid duct in an area of the fluid duct located downstream of the filter and a pressure of an ambient fluid determined 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 between the pressure of the channel fluid in an area of the fluid channel located downstream of the filter and the pressure of the ambient fluid in an area outside of the fluid channel is determined prevents particles from an area located upstream of the filter from entering the differential pressure sensor reach and contaminate it. 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, since 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 as intended on the fluid channel. 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 fluidically connects the first pressure connection to the region of the fluid channel located downstream of the filter. In addition, the housing preferably connects the second pressure connection fluidically to the environment, i.e. to 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. 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. Ideally, the filter monitoring system has a protective filter which is arranged in such a way that the ambient fluid can only get through the protective filter from the area outside the fluid channel into the second pressure connection of the differential pressure sensor. 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 having 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 differential between the first pressure port and the second pressure port by sensing fluid flow through measures the sensor channel, the sensor fluid flow being caused by the pressure difference between the pressure of the surrounding 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 T000 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 that is orders of magnitude smaller than the cross-sectional area of the fluid channel through which the channel fluid flows, e.g. by at least a factor T000 smaller. 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 perpendicularly 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 as intended on the fluid channel. 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, with 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 on the fluid channel as intended. The housing of the filter monitoring system can accordingly be designed to accommodate a differential pressure sensor of this design. Such an arrangement of the pressure connections is widespread in differential pressure sensors. If the filter monitoring system provides for such an arrangement of the pressure connections (which e.g a corresponding design of the housing is required), commercially available differential pressure sensors can be used. As a result, the costs of the filter monitoring system can be further reduced.
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 connecting device, via which connecting device the housing can be connected to the boundary wall of the fluid channel. This connection 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 accidental rotation.
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, weicherden 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 may be attached to a circuit board held within the housing of the filter monitoring system. The housing can in particular comprise a first housing part and a second housing part. The first housing part can be used 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 fluidically connects the first pressure connection to the area of the fluid channel located downstream of the filter. In addition, the first housing part preferably connects the second pressure connection fluidically to the environment, i.e. to the area outside the fluid channel in which the ambient fluid is located. Furthermore, the first housing part can have the above-mentioned sealing surface and the connecting device, via which connecting 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. 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. The second housing part, on the other hand, can serve to protect the printed 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 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 plugged into the connecting channel of the first housing part and that the second pressure connection is located opposite a housing opening in the first housing part , through which an exchange of the surrounding fluid can take place. 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, with 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. A plug connection with 3 contact pins, for example, is particularly suitable for implementing a LIN interface. Connectors 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 channel fluid through the filter and accordingly on the degree of clogging of the filter, but on the other hand the determined pressure difference is also dependent on the absolute pressure of the surrounding 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 is often difficult or impossible to control, such as 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 surrounding 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 surrounding fluid and thus enables a reliable and precise status signal to be output.
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 surrounding 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. 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. 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 surrounding fluid can be determined. The filter monitoring system can also have an interface for receiving a signal from an engine control unit of the vehicle, it being possible to determine the absolute pressure of the ambient fluid 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: A method for determining the state of a filter in a fluid duct, in particular an HVAC fluid duct in a vehicle, can therefore have the following steps:
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 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 einem zweiten Schritt kann die Druckdifferenz anhand eines Filterüberwachungssystem ermittelt werden, welches einen Differenzdrucksensor aufweist, wobei das Filterüberwachungssystem dazu ausgebildet ist, derart am Fluidkanal angeordnetzu 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 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 duct in such a way that the differential pressure sensor detects a pressure difference between a pressure of a duct fluid flowing through the fluid duct in a downstream of the filter Located area of the fluid channel and a pressure of an ambient fluid determined in an area outside of the fluid channel.
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 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 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. In a fourth step, a parameter that is compensated with regard to the absolute pressure can optionally be determined from the pressure difference and from the absolute pressure. The filter monitoring system can have a signal processing device which is designed to calculate such a parameter.
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. This parameter can then optionally be compared with a reference value in a fifth step. This reference value can be stored in a table, for example, which is stored in the signal processing device, for example.
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. The method can also have a reference measurement step, in which a reference value for said predefined parameters is determined after inserting a new or freshly cleaned filter in the fluid channel.
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. 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. In a sixth step, a status signal can optionally be output, which indicates to what extent the determined parameter deviates from the reference value and/or whether the filter should be replaced or cleaned. It is advantageous that the absolute pressure of the surrounding fluid is used in such a method only to compensate for atmospheric fluctuations and thus has to be determined with significantly less accuracy than if the absolute pressure of the surrounding fluid had to be measured explicitly to determine the pressure difference. In this way, simple and inexpensive absolute pressure sensors can be used to determine the absolute pressure of the ambient fluid in said 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 includes a fluid passage and a filter disposed in the fluid passage. The HVAC system also has a filter monitoring system of the type mentioned above, the filter monitoring system being attached to the fluid duct in such a way that the differential pressure sensor detects a pressure difference between a pressure of a duct fluid flowing through the fluid duct in an area of the fluid duct located downstream of the filter and a pressure of a Ambient fluids determined in an area outside of the fluid channel.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
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: Preferred embodiments of the invention are described below with reference to the drawings, which are for explanation only and are not to be interpreted as restrictive. In the drawings show:
Fig. 1 in stark schematischerWeise ein Filterüberwachungssystem nach dem Stand der Technik; Figure 1 shows, in a highly schematic manner, a prior art filter monitoring system;
Fig. 2 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Abhängigkeit des Druckabfalls über einem Filter von der Durchflussrate für einen neuen Filter und für einen verstopften Filter; Fig. 2 is a graph showing the dependency of the pressure drop across a filter on the flow rate for a new filter and for a clogged filter;
Fig. 3 in stark schematischer Weise ein Filterüberwachungssystem gemäss einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 3 shows, in a highly schematic manner, a filter monitoring system according to a first embodiment of the present invention;
Fig. 4 eine detaillierte Schnittansicht der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 4 is a detailed sectional view of the first embodiment of the present invention;
Fig. 5 eine Ausführungsform eines Differenzdrucksensors in perspektivischer Ansicht; Fig. 6 den Aufbau des Filterüberwachungssystems der Fig. 4 in einer perspektivischen Explosionsansicht; 5 shows an embodiment of a differential pressure sensor in a perspective view; FIG. 6 shows the structure of the filter monitoring system of FIG. 4 in a perspective exploded view;
Fig. 7a eine erste perspektivische Ansicht des Filterüberwachungssystems der Fig. 4; Fig. 7b eine zweite perspektivische Ansicht des Filterüberwachungssystems der Fig. 4; Fig. 7c eine perspektivische Ansicht des zweiten Gehäuseteils desFIG. 7a is a first perspective view of the filter monitoring system of FIG. 4; FIG. 7b is a second perspective view of the filter monitoring system of FIG. 4; Fig. 7c is a perspective view of the second housing part of the
Filterüberwachungssystems der Fig. 4 inklusive einer Leiterplatte, an welcher ein Differenzdrucksensor angebracht ist; Filter monitoring system of Figure 4 including a printed circuit board to which a differential pressure sensor is attached;
Fig. 8a in stark schematischer Weise ein Filterüberwachungssystem gemäss einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 8a in a highly schematic manner a filter monitoring system according to a second embodiment of the present invention;
Fig. 8b in stark schematischer Weise ein Filterüberwachungssystem gemäss einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 8b in a highly schematic manner a filter monitoring system according to a third embodiment of the present invention;
Fig. 8c in stark schematischer Weise ein Filterüberwachungssystem gemäss einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 8c in a highly schematic manner a filter monitoring system according to a fourth embodiment of the present invention;
Fig. 9 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren gemäss einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert. 9 is a flow chart illustrating a method according to an embodiment of the present invention.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
Filterüberwachungssystem nach dem Stand der Technik State of the art filter monitoring system
Figur 1 zeigt in stark schematischerWeise 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. Figure 1 shows, in a highly schematic manner, a prior art filter monitoring system. A filter 4 is arranged in a fluid channel 20 . The filter 4 is fastened in the fluid channel 20 in a fluid-tight manner, so that a channel fluid 2 flows through the filter 4 . The filter 4 spans the cross section of the fluid channel 20 in order to stop particles from the channel fluid 2 .
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 Pi 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 ÄP=P2-Pi über dem Filter 4. A differential pressure sensor 10 has a first pressure port 11 located downstream of the filter 4 and a second pressure port 12 located upstream of the filter 4. The first pressure port 11 is exposed to the static fluid pressure Pi downstream of the filter 4, while the second pressure port 12 is exposed to the static fluid pressure P2 upstream of the filter 4 is exposed. The differential pressure sensor 10 measures the pressure drop ÄP=P2-Pi across the filter 4.
Der Druckabfall DR 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 Figur 2 schematisch dargestellt ist. Ein sauberer Filter 4 führt zu einem geringeren Druckabfall DR als ein verschmutzter Filter 4. Der Verschmutzungsgrad des Filters 4 kann also durch eine Messung des Druckabfalls DR überwacht werden. Insbesondere kann für eine gegebenen Durchflussrate Q eine Differenz d zwischen dem Druckabfall über dem (potentiell) verstopften Filter DRn und einer Referenzmessung des Druckabfalls übereinem sauberen Filter DRd gebildet werden, d.h. d = DRn - DRd, wobei ein Warnsignal ausgelöst werden kann, sollte diese Differenz d einen festgelegten Schwellenwert überschreiten. The pressure drop DR depends on the flow rate Q of the channel fluid 2 through the fluid channel 20, but at a given flow rate Q also on the degree of contamination of the filter 4, as shown schematically in FIG. A cleaner filter 4 results in a lower one Pressure drop DR as a dirty filter 4. The degree of contamination of the filter 4 can thus be monitored by measuring the pressure drop DR. In particular, for a given flow rate Q, a difference d can be formed between the pressure drop across the (potentially) clogged filter DR n and a reference measurement of the pressure drop across a clean filter DR d , ie d = DR n - DR d , and a warning signal can be triggered , this difference d should exceed a specified threshold.
Filterüberwachungssystem nach einer ersten Ausführungsform Filter monitoring system according to a first embodiment
Figur 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 Po eines Umgebungsfluids 3 in einem Bereich 30 ausserhalb des Fluidkanals 20 ausgesetzt. Da der erste Druckanschluss 11 dem Druck Pi stromabwärts des Filters 4 ausgesetzt ist, ermittelt der Differenzdrucksensor 10 nun die Druckdifferenz DR=Ro-Ri. Die Anbringung eines solchen Filterüberwachungssystems 1 an einem Fluidkanal 20 ist im Gegensatz zur Anordnung in Figur 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. Figure 3 shows a filter monitoring system 1 according to a first embodiment of the present invention in a highly schematic manner. Instead of the fluid pressure P2 upstream of the filter 4, the second pressure connection 12 of the differential pressure sensor 10 is exposed to a pressure Po of an ambient fluid 3 in a region 30 outside of the fluid channel 20 . Since the first pressure connection 11 is exposed to the pressure Pi downstream of the filter 4, the differential pressure sensor 10 now determines the pressure difference DR=Ro-Ri. The attachment of such a filter monitoring system 1 to a fluid channel 20 is simplified in contrast to the arrangement in FIG.
In Figur 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 Figur 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 Figur 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 Figur 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. FIG. 4 illustrates the first embodiment of the present invention in a sectional view. It should be noted that the dimensions of the fluid channel 20 and the filter 4 are not drawn to scale compared to the dimensions of the filter monitoring system 1 in FIG. In particular, the fluid duct can be an HVAC duct 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 having a first housing part 40 and a second housing part 50 . The housing shown in FIG. 4 preferably has an extent of less than 5 cm in all spatial directions. When the filter monitoring system 1 is arranged as intended (i.e. as shown here) on the fluid duct 20, the first housing part 40 protrudes into an access opening 22 in a boundary wall 24 of the fluid duct 20, with the first housing part 40 having a sealing surface 42 which is on the outside of the Fluid channel 20 rests. The first housing part 40 also has a connecting device 43 , in particular a bayonet connection as shown here, via which the first housing part 40 is connected to the fluid channel 20 . An anti-rotation pin 44 engages in a recess 23 on the outside of the fluid channel 20, thereby preventing the filter monitoring system from accidental twisting. The differential pressure sensor 10 is attached to a printed circuit board 60 which is surrounded by the second 50 housing part. The second housing part 50, the printed 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 is inserted in a plug-like manner into a connecting channel 41 of the first housing part 40, with the connecting channel 41 connecting the first pressure connection 11 of the differential pressure sensor 10 fluidically connects to a region 21 of the fluid channel 20 located downstream of the filter. A sealing ring 55 extending around the first pressure connection 11 ensures a tight insertion of the first pressure connection 11 into the connecting channel 41. The printed circuit board 60 has a plug connection 61 (here a LIN plug) on a side opposite the differential pressure sensor 10 . The second housing part 50 surrounds this plug connection 61 in such a way that a guide 54 for a counterpart to the plug connection 61 is formed. The connecting channel 41 and the first pressure connection 11 are arranged perpendicularly to a longitudinal direction of the fluid channel 20 or a flow direction of the channel fluid 2 defined thereby (see arrow in Figure 4) when the filter monitoring system is arranged on the fluid channel 20 as intended here. The second pressure port 12 runs parallel to the first pressure port 11 and, like the first pressure port, points in the direction of the fluid channel. The second pressure connection is also opposite a housing opening 46 in the first housing part 40 . A protective filter 52 spans this housing opening 46 in the first housing part 40, the protective filter 52 being clamped here by a removable protective filter holder 53 in the first housing part. In this case, the ambient fluid 3 passes through the protective filter 52 from an area 30 located outside the fluid channel 20 into the second pressure connection 12.
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 DR 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 Po des Umgebungsfluids 3 und dem Druck Pi des Kanalfluids 2 verursacht. Ist der Druck Pi niedriger ist als der Druck Po, 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 Figur 4 angegebene Richtung auf. In the preferred embodiment illustrated here, the differential pressure sensor 10 is a dynamic differential pressure sensor having a sensor channel 13 that extends between the first pressure port 11 and the second pressure port 12, the differential pressure sensor 10 being configured such that a pressure difference DR between the first pressure port 11 and the second pressure port 12 by measuring a sensor fluid flow 14 through the sensor channel 13 . The sensor fluid flow 14 is caused by the differential pressure between the pressure Po of the surrounding fluid 3 and the pressure Pi of the channel fluid 2 . If the pressure Pi is lower than the pressure Po, which is generally the case as long as the duct fluid 2 is sucked in by a fan arranged downstream of the filter, the sensor fluid flow 14 has the values indicated by the dashed arrow in Figure 4 specified direction.
In Figur 5 ist eine Ausführungsform des Differenzdrucksensors 10 in perspektivischer Ansicht zu sehen. Diese Ausführungsform entspricht der Ausführungsform des Differenzdrucksensors 10, welche in Figur 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 3032227B1 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 Fig. 4 genügt es, dass der Differenzdrucksensor einen einzigen stöpselartigen Druckanschluss aufweist. FIG. 5 shows an embodiment of the differential pressure sensor 10 in a perspective view. This embodiment corresponds to the embodiment of the differential pressure sensor 10, which can be seen in Figure 4 as part of the filter monitoring system 1 in the sectional view. The differential pressure sensor 10 has a sensor housing 15 in which the sensor channel 13 is formed. A microthermal sensor element is arranged in the sensor channel 13 . The microthermal sensor element includes a heating element, a first temperature sensor upstream of the heating element, and a second temperature sensor downstream of the heating element with respect to sensor fluid flow. To determine the sensor fluid flow through the sensor channel 13, the heating element is heated and the temperature difference between the first and second temperature sensors is determined. For a given heating power, the temperature difference in the steady state is an indicator of the sensor fluid flow through the sensor channel. Since the sensor fluid flow depends on the pressure difference between the first pressure port 11 and the second pressure port 12, the temperature difference between the first and the second temperature sensor is also an indicator of the pressure difference between these pressure ports 11,12. A control circuit is provided for supplying the heating element with current and for processing 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. Reference is made to EP1426740A2 for a possible structure and the mode of operation of the microthermal sensor element. The two pressure connections 11, 12 are aligned parallel to one another and extend away from the housing 15 in the same direction. A differential pressure sensor of this design is described in more detail in publication EP 3032227B1, the disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety. The second pressure connection 12 can, for example, also be replaced by a simple opening in the housing 15 of the differential pressure sensor. For the embodiment of the filter monitoring system of FIG. 4 it is sufficient that the differential pressure sensor has a single plug-type pressure connection.
Figur 6 zeigt den Aufbau des Filterüberwachungssystems gemäss der in Figur 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. FIG. 6 shows the structure of the filter monitoring system according to the preferred embodiment shown in FIG. 4 in a perspective exploded view. As can be seen particularly well in this exploded view, the protective filter 52 and the protective filter holder 53 are both removable in this preferred embodiment. Also clearly visible are on the outside of the first housing part 40 Locking tabs 45 which are adapted to each extend around a knob 56 mounted on an outside of the second housing part 50 when the first housing part 40 and the second housing part 50 are plugged into one another to form a snap connection.
Figur 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 Figur 7a gewählten Ansicht sind die Dichtungsfläche 42, die Bajonettverbindung 43, sowie der Drehsicherungszapfen 44 gut zu erkennen. In Figur 7b ist zu erkennen, dass das zweite Gehäuseteil eine Führung 54 für das Gegenstück zum Steckeranschluss 61 bildet. FIGS. 7a and 7b are perspective views of the filter monitoring system 1, in which case the first housing part 40 and the second housing part 50 are plugged into one another. In the view selected in FIG. 7a, the sealing surface 42, the bayonet connection 43 and the anti-rotation pin 44 can be clearly seen. It can be seen in FIG. 7b that the second housing part forms a guide 54 for the counterpart to the plug connection 61.
Figur 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. FIG. 7c shows a perspective view of the second housing part 50. The second housing part has a receptacle for the printed circuit board 60. The circuit board 60 to which the differential pressure sensor 10 is attached is held by a holding device 51 in the receptacle.
Filterüberwachungssystem nach weiteren Ausführungsformen Filter monitoring system according to further embodiments
Die Figuren 8a bis 8c zeigen weitere Ausführungsformen eines Filterüberwachungssystems 1 gemäss der vorliegenden Erfindung, wobei zusätzlich zur Druckdifferenz DR auch der absolute Druck Po 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 DR derart hinsichtlich des absoluten Drucks Po zu kompensieren, dass eine kompensierte (d.h. vom absoluten Druck Po des Umgebungsfluids unabhängige) Kenngrösse resultiert. FIGS. 8a to 8c show further embodiments of a filter monitoring system 1 according to the present invention, the absolute pressure Po of the surrounding fluid 3 also being determined in addition to the pressure difference DR. The filter monitoring system 1 also has a signal processing device 100, which is designed to compensate the pressure difference DR determined by the differential pressure sensor 10 with regard to the absolute pressure Po in such a way that a compensated (i.e. independent of the absolute pressure Po of the ambient fluid) parameter results.
In der in Figur 8a schematisch dargestellten zweiten Ausführungsform weist das Filterüberwachungssystem 1 einen Absolutdrucksensor 70 zur Ermittlung des absoluten Drucks Po des Umgebungsfluids 3 auf. Dieser ist bevorzugt innerhalb des Gehäuses angeordnet. In the second embodiment shown schematically in FIG. 8a, the filter monitoring system 1 has an absolute pressure sensor 70 for determining the absolute pressure Po of the surrounding fluid 3. This is preferably arranged inside the housing.
In der in Figur 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 Po des Umgebungsfluids 3 bestimmbar ist. In der in Figur 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 Po des Umgebungsfluids 3 bestimmbar ist. In the third embodiment shown schematically in FIG. 8b, the filter monitoring system 1 has an interface 101 for receiving GPS data from a GPS receiver 80, from which the absolute pressure Po of the ambient fluid 3 can be determined. In the fourth embodiment shown schematically in FIG. 8c, 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 Po of the ambient fluid 3 being able to be determined from the signal.
Verwendung des Filterüberwachungssystems Use of the filter monitoring system
Figur 9 zeigt ein 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 DR anhand des Differenzdrucksensors im Filterüberwachungssystem ermittelt. In einem dritten Schritt 203, welcher idealerweise zeitgleich zum zweiten Schritt 202 erfolgt, wird der absolute Druck Po des Umgebungsfluids anhand eines Absolutdrucksensors, GPS-Daten oder eines Signals aus einer Motorkontrolleinheit ermittelt. In einem vierten Schritt 204 wird aus der Druckdifferenz DR und dem absoluten Druck Po eine hinsichtlich des absoluten Drucks Po 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. FIG. 9 shows a method for determining the condition of a filter in a fluid duct, in particular an HVAC fluid duct 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 DR is 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 Po 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, a parameter compensated with regard to the absolute pressure Po is determined from the pressure difference DR and the absolute pressure Po. In a fifth step 205, this parameter is then compared with a reference value which was determined for the said predefined parameters when the filter 4 was new or freshly cleaned. This reference value can be taken from a table, for example, which can be stored in the signal processing device 100 . In a sixth step 206, a status signal is output which indicates to what extent the normalized parameter determined deviates from the reference value and/or whether the filter should be replaced or cleaned.
Überlegungen zur Dimensionierung des Filterüberwachungssystems Filter Monitoring System Sizing Considerations
Für einen HLK-Fluidkanal in einem Fahrzeug beträgt der Differenzdruck DR bei einer Durchflussrate des Kanalfluids (in diesem Falle Luft) von Q=300 m3/h bei einem neuen Filter DR=50-100 Pa, während bei einem verstopften Filter typischerweise eine Druckdifferenz von DR=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 3032227 B1 offenbart. For a HVAC fluid duct in a vehicle, the differential pressure DR at a duct fluid (air in this case) flow rate of Q=300 m 3 /h with a new filter is DR=50-100 Pa, while with a clogged filter there is typically a pressure differential of DR=200-300 Pa occurs. Ideally, the differential pressure sensor is able to measure pressure differences in a measuring range of 10-300 Pa with an accuracy of 10-20 Pa to determine. In order to achieve such accuracy in this low measuring range, dynamic differential pressure sensors based on microthermal sensor elements are particularly suitable. Reference is made to EP1426740A2 for a possible structure and the mode of operation of a microthermal sensor element. Differential pressure sensors that have such microthermal sensor elements are disclosed in EP 3032227 B1.
BEZUGSZEICHENLISTE Filterüberwachungssystem 44 Drehsicherungszapfen Kanalfluid 45 Verschlusslaschen Umgebungsfluid 46 Gehäuseöffnung Filter 50 zweites Gehäuseteil Differenzdrucksensor 52 Schutzfilter erster Druckanschluss 53 Schutzfilterhalterung zweiter Druckanschluss 54 Führung Sensorkanal 55 Dichtungsring Sensorfluidfluss 56 Noppen Sensorgehäuse 60 Leiterplatte Fluidkanal 61 Steckeranschluss Bereich des Fluidkanals 70 Absolutdrucksensor stromabwärts des Filters 80 GPS-Empfänger Zugangsöffnung 90 Motorkontrolleinheit Vertiefung 100 Signalverarbeitungs Begrenzungswand einrichtung Bereich ausserhalb des 101 SchnittstelleLIST OF REFERENCE NUMBERS Filter monitoring system 44 Anti-rotation pin Channel fluid 45 Closing tabs Ambient fluid 46 Housing opening filter 50 Second housing part differential pressure sensor 52 Protective filter first pressure connection 53 Protective filter holder second pressure connection 54 Guide sensor channel 55 Sealing ring sensor fluid flow 56 Nubs sensor housing 60 Circuit board fluid channel 61 Connector connection area of the fluid channel 70 Absolute pressure sensor downstream of the filter 80 GPS receiver access opening 90 engine control unit recess 100 signal processing boundary wall device area outside the 101 interface
Fluidkanals 102 Schnittstelle erstes Gehäuseteil Po Druck des Umgebungsfluids Verbindungskanal Pi Druck des Kanalfluids Dichtungsfläche DR Druckdifferenz Verbindungsvorrichtung Fluid channel 102 interface first housing part Po pressure of the surrounding fluid connecting channel Pi pressure of the channel fluid sealing surface DR pressure difference connecting device

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1. Filterüberwachungssystem (1) zur Überwachung des Zustandes eines Filters (4) in einem Fluidkanal (20), insbesondere einem HLK-Fluidkanal, 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 DR zwischen einem Druck (Pi) eines den Fluidkanal (20) durchströmenden Kanalfluids (2) in einem sich stromabwärts des Filters (4) befindenden Bereich (21) des Fluidkanals (20) und einem Druck (Po) eines Umgebungsfluids (3) in einem Bereich (30) ausserhalb des Fluidkanals (20) ermittelt. 1. Filter monitoring system (1) for monitoring the condition of a filter (4) in a fluid duct (20), in particular an HVAC fluid duct, having a differential pressure sensor (10), characterized in that the filter monitoring system (1) is designed to fluid channel (20) so that the differential pressure sensor (10) detects a pressure difference DR between a pressure (Pi) of a channel fluid (2) flowing through the fluid channel (20) in a region (21) of the fluid channel located downstream of the filter (4). (20) and a pressure (Po) of an ambient fluid (3) in a region (30) outside of the fluid channel (20).
2. 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. 2. 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 duct (20), the filter monitoring system (1) comprising a housing which protrudes into an access opening (22) in a boundary wall (24) of the fluid duct (20), the housing having a has a connecting channel (41), which fluidly connects the first pressure port (11) to the area (21) of the fluid channel (20) located downstream of the filter (4), and wherein the housing connects the second pressure port (12) to the area (30 ) outside of the fluid channel (20) fluidically connects.
3. 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. 3. 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) can only flow through the protective filter (52) from the area outside the fluid channel (20). (30) reaches the second pressure connection (12) of the differential pressure sensor (10).
4. 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 DR 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 DR zwischen dem Druck (Po) des Umgebungsfluids (3) und dem Druck (Pi) des Kanalfluids (2) verursacht wird. 4. Filter monitoring system according to one of claims 2 or 3, wherein the differential pressure sensor (10) is a dynamic differential pressure sensor with a sensor channel (13) between the first pressure port (11) and the second pressure port (12), wherein the differential pressure sensor (10) is configured so that it determines the pressure difference DR between the first pressure port (11) and the second pressure port (12) by a sensor fluid flow (14) through the sensor channel (13) measures, the sensor fluid flow (14) being caused by the pressure difference DR between the pressure (Po) of the surrounding fluid (3) and the pressure (Pi) of the channel fluid (2).
5. Filterüberwachungssystem nach einem der Ansprüche 2-4, wobei das5. Filter monitoring system according to any one of claims 2-4, wherein the
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 (1) is designed in such a way that the first pressure connection (11) of the differential pressure sensor (10) extends perpendicularly to a longitudinal direction of the fluid duct (20) or a flow direction of the duct fluid (3) defined thereby, if the filter monitoring system (1) is used as intended is arranged on the fluid channel (20), and in particular the housing of the filter monitoring system (1) is designed in such a way that it accommodates the differential pressure sensor in a corresponding orientation.
6. Filterüberwachungssystem nach einem der Ansprüche 2-5, wobei der6. Filter monitoring system according to any one of claims 2-5, wherein the
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. 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) if 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) designed in this design.
7. 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. 7. Filter monitoring system according to one of claims 2-6, 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 connection device (43) the housing can be connected to the boundary wall (24) of the fluid channel (20), and wherein the connection device (43) optionally has an anti-rotation pin (44) which is designed to Recess (23) engage on the outside of the boundary wall (24).
8. 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. 8. Filter monitoring system according to one of claims 2-7, wherein the differential pressure sensor (10) is attached to a printed circuit board (60), the housing of the filter monitoring system (1) comprising a first housing part (40) and a second housing part (50), wherein the first housing part (40) has the 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), the first housing part (40) second pressure connection (12) with the area (30) outside the fluid channel (20) fluidly, wherein the second housing part (50) has a receptacle for the printed circuit board (60), wherein the printed circuit board (60) is optionally supported by a holding device (51) is held in the receptacle, and wherein the second housing part (50), the printed 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 port s (11) of the differential pressure sensor (10) in the connecting channel (41) of the first housing part (40) and that the second pressure connection (12) is located opposite a housing opening (46) in the first housing part (40), through which an exchange of the surrounding fluid (3) takes place.
9. 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. 9. Filter monitoring system according to claim 8 in combination with claim 3, wherein the housing opening (46) in the first housing part (40) is spanned by the protective filter (52), the protective filter (52) optionally being supported by a removable protective filter holder (53) in the first housing part (40) is stuck.
10. 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. 10. Filter monitoring system according to claim 8 or 9, wherein the printed 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 the second housing part (50) has this plug connection ( 61) so that a guide (54) for a counterpart to the plug connector (61) is formed.
11. Filterüberwachungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Filterüberwachungssystem (1) einen Absolutdrucksensor (70) zur Ermittlung des absoluten Drucks Po des Umgebungsfluids (3) aufweist. 11. 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 Po of the ambient fluid (3).
12. Filterüberwachungssystem nach Anspruch 11, wobei der Absolutdrucksensor (70) innerhalb des Gehäuses angeordnet ist. 12. Filter monitoring system according to claim 11, wherein the absolute pressure sensor (70) is arranged within the housing.
13. Filterüberwachungssystem einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Filterüberwachungssystem (1) eine Schnittstelle (101) zum Empfang von GPS-Daten aufweist, aus denen der absolute Druck Po des Umgebungsfluids (3) bestimmbar ist. 13. 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 Po of the ambient fluid (3) can be determined.
14. 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 Po des Umgebungsfluids (3) bestimmbar ist. 14. 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, wherein the absolute pressure Po of the ambient fluid (3) can be determined from the signal.
15. 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 DR zwischen einem Druck (Pi) eines den Fluidkanal (20) durchströmenden Kanalfluids (2) in einem sich stromabwärts des Filters (4) befindenden Bereich (21) des Fluidkanals (20) und einem Druck (Po) eines Umgebungsfluids (3) in einem Bereich (30) ausserhalb des Fluidkanals (20) ermittelt. 15. HVAC system, comprising: a fluid passage (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 any 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) detects a pressure difference DR between a pressure (Pi) of a channel fluid (2) flowing through the fluid channel (20) in a region (21) of the fluid channel (20) located downstream of the filter (4) and a pressure (Po) of an ambient fluid (3) in a region (30) outside of the fluid channel (20).
16. Verfahren zur Ermittlung des Zustands eines Filters (4) in einem Fluidkanal (20), insbesondere einem HLK-Fluidkanal in einem Fahrzeug, das Verfahren umfassend: 16. A method for determining the state of a filter (4) in a fluid duct (20), in particular an HVAC fluid duct in a vehicle, the method comprising:
(201) Einstellen vordefinierter Parameter, welche zu einer bekannten Durchflussrate Q eines den Fluidkanal (20) durchströmenden Kanalfluids (2) führen; (201) setting predefined parameters which lead to a known flow rate Q of a channel fluid (2) flowing through the fluid channel (20);
(202) Ermitteln einer Druckdifferenz DR anhand eines Differenzdrucksensors (10) eines Filterüberwachungssystems (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Filterüberwachungssystem (1) derart am Fluidkanal (20) angebracht ist, dass der Differenzdrucksensor (10) die Druckdifferenz DR zwischen einem Druck (Pi) des den Fluidkanal (20) durchströmenden Kanalfluids (2) in einem sich stromabwärts des Filters (4) befindenden Bereich (21) des Fluidkanals (20) und einem absoluten Druck (Po) eines Umgebungsfluids (3) in einem Bereich (30) ausserhalb des Fluidkanals (20) ermittelt; (202) Determining a pressure difference DR using a differential pressure sensor (10) of a filter monitoring system (1) according to one of the preceding claims, wherein the filter monitoring system (1) is attached to the fluid duct (20) in such a way that the differential pressure sensor (10) measures the pressure difference DR between a Pressure (Pi) of the 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 an absolute pressure (Po) of an ambient fluid (3) in an area ( 30) determined outside the fluid channel (20);
(203) Ermitteln des absoluten Drucks Po eines Umgebungsfluids (3) in einem Bereich (30) ausserhalb des Fluidkanals (20); (203) determining the absolute pressure Po of an ambient fluid (3) in a region (30) outside the fluid channel (20);
(204) Ermitteln einer hinsichtlich des absoluten Drucks Po kompensierten Kenngrösse aus der Druckdifferenz DR und dem absoluten Druck Po; (204) Determination of a parameter compensated with regard to the absolute pressure Po from the pressure difference DR and the absolute pressure Po;
(205) Vergleichen der Kenngrösse mit einem Referenzwert; (205) comparing the parameter with a reference value;
(206) Ausgeben eines Zustandssignals, wobei das Zustandssignal angibt, wie stark die ermittelte Kenngrösse vom Referenzwert abweicht und/oder ob der Filter (4) ausgetauscht bzw. gereinigt werden sollte. (206) Outputting a status signal, the status signal indicating the extent to which the determined parameter deviates from the reference value and/or whether the filter (4) should be replaced or cleaned.
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