DE102011014412A1

DE102011014412A1 - Verfahren zum Ermitteln einer verbleibenden Lebensdauer eines Luftfilters

Info

Publication number: DE102011014412A1
Application number: DE102011014412A
Authority: DE
Inventors: Joseph K. Moore; Terry W. Ostan; Lei Li; Jackson L. Bahm
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-03-23
Filing date: 2011-03-18
Publication date: 2012-12-13
Anticipated expiration: 2031-03-19
Also published as: US8626456B2; CN102200076A; CN102200076B; DE102011014412B4; US20110238331A1

Abstract

Es wird hier ein Verfahren bereitgestellt, um eine verbleibende Lebensdauer für ein Luftfilter zu ermitteln. Das Verfahren umfasst, ist aber nicht beschränkt auf, das Messen einer ersten Luftströmungsrate und eines ersten Luftdrucks (P₁) in einer Luftreinigungsanordnung unterstromig des Luftfilters, wobei P₁ der ersten Luftströmungsrate entspricht. Das Verfahren umfasst ferner, dass eine zweite Luftströmungsrate und ein zweiter Luftdruck (P₂) in der Luftreinigungsanordnung unterstromig des Luftfilters gemessen werden, wobei P₂ der zweiten Luftströmmungsrate entspricht. Das Verfahren umfasst ferner, dass Druckunterschiede A₁, A₂, B₁ und B₂ aus einer Datenspeichereinrichtung beschafft werden. Das Verfahren umfasst auch, dass mit einem Prozessor ein Ergebnis berechnet wird, das eine verbleibende Lebensdauer für das Luftfilter anzeigt, indem P₁, P₂, A₁, A₂, B₁ und B₂ berücksichtigt werden. Das Verfahren umfasst auch, dass das Ergebnis an einen Anwender gemeldet wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Das technische Gebiet betrifft allgemein Filter und insbesondere Luftfilter.
HINTERGRUND
Luftfilter, etwa diejenigen, die in Luftreinigungsanordnungen verwendet werden, und die Partikelmaterial aus einer Luftströmung filtern, bevor diese in den Brennraum eines Fahrzeugverbrennungsmotors eingeleitet wird, verstopfen periodisch und müssen ausgetauscht werden. Derartige Luftfilter wurden in der Geschichte auf indirekte Weise überwacht, um zu ermitteln, wann sie ausgetauscht werden sollen. Beispielsweise wird die Anzahl von Meilen/Kilometern, die von einem Fahrzeug seit seinem letzten Luftfilterwechsel zurückgelegt wurden, üblicherweise als ein Mittel verwendet, um zu ermitteln, wann es Zeit zum Austauschen des Luftfilters des Fahrzeugs ist. Die Verwendung gefahrener Meilen/Kilometer als Basis zum Treffen dieser Entscheidung beruht auf einer Korrelation zwischen den vom Fahrzeug zurückgelegten Meilen/Kilometern und der Rate, mit der das Luftfilter des Fahrzeugs durch Partikel verstopft.
Obwohl ein derartiges Verfahren zur Ermittlung, wann das Luftfilter eines Fahrzeugs ausgetauscht werden soll, angemessen ist, besteht Raum für Verbesserungen. Dies liegt daran, dass die Korrelation zwischen den von einem Fahrzeug zurückgelegten Meilen/Kilometern und dem Verstopfungszustand eines Luftfilters des Fahrzeugs durch die Art der Umgebung beeinflusst werden kann, in welcher das Fahrzeug gefahren wird. Zum Beispiel wird das Luftfilter eines Fahrzeugs, das gewöhnlich durch eine Wüstenumgebung gefahren wird, mit einer Rate verstopfen, die sich von einem Fahrzeug unterscheidet, das gewöhnlich durch eine arktische Umgebung gefahren wird, da zwischen der Menge an Partikelmaterial, die in der Luft jeder Umgebung vorhanden ist, ein Unterschied besteht. Dieser Unterschied zwischen Umgebungen sowie andere Faktoren können die Korrelation zwischen den zurückgelegten Meilen/Kilometern und dem Zustand eines Luftfilters des Fahrzeugs verändern. Dies kann wiederum die Effektivität der Verwendung der zurückgelegten Meilen/Kilometer als Vorhersage, wann das Luftfilter eines Fahrzeugs ausgetauscht werden muss, vermindern.
Außerdem werden gegenwärtig Hybridelektrofahrzeuge, Steckdosenhybrid-Elektrofahrzeuge, Elektrofahrzeuge mit erweiterter Reichweite und Fahrzeuge, die unter Verwendung anderer nicht herkömmlicher Leistungsquellen getrieben werden, in den Markt eingeführt. Derartige Fahrzeuge können zu verschiedenen Zeiten und/oder für nicht vorhersagbare Zeitspannen ausschließlich durch ihre Elektromotoren betrieben werden. In Zeitspannen, in denen ihre Verbrennungsmotoren nicht verwendet werden, werden die Luftfilter dieser neuen Fahrzeugtypen nicht mit Partikelmaterial verstopfen. Folglich kann die von diesen Fahrzeugen zurückgelegte Anzahl von Meilen/Kilometern möglicherweise kein akzeptables Mittel zum Vorhersagen des Zustands ihrer Luftfilter sein.
ZUSAMMENFASSUNG
Es werden hier Verfahren bereitgestellt, um eine verbleibende Lebensdauer eines Luftfilters zu ermitteln.
Bei einem Beispiel umfasst das Verfahren, dass eine erste Luftströmungsrate und ein erster Luftdruck (P₁) in einer Luftreinigungsanordnung unterstromig des Luftfilters gemessen werden, ist aber nicht darauf begrenzt. P₁ entspricht der ersten Luftströmungsrate. Das Verfahren umfasst ferner, dass eine zweite Luftströmungsrate und ein zweiter Luftdruck (P₂) in der Luftreinigungsanordnung unterstromig des Luftfilters gemessen werden. P₂ entspricht der zweiten Luftströmungsrate. Das Verfahren umfasst ferner, dass Druckunterschiede über ein neues Luftfilter bei der ersten Luftströmungsrate (A₁), über das neue Luftfilter bei der zweiten Luftströmungsrate (A₂), über ein Luftfilter am Ende seiner Lebensdauer bei der ersten Luftströmungsrate (B₁) und über das Luftfilter am Ende seiner Lebensdauer bei der zweiten Luftströmungsrate (B₂) aus einer Datenspeichereinerichtung beschafft werden. Das Verfahren umfasst ferner, dass mit einem Prozessor ein Ergebnis berechnet wird, das eine verbleibende Lebensdauer für das Luftfilter anzeigt, indem P₁, P₂, A₁, A₂, B₁ und B₂ berücksichtigt werden. Das Verfahren umfasst noch weiterhin, dass das Ergebnis an einen Anwender gemeldet wird.
Bei einem weiteren Beispiel umfasst das Verfahren, ist aber nicht begrenzt auf, einen Schritt (a) des Messens einer ersten Luftströmungsrate und eines ersten Luftdrucks (P₁) in einer Luftreinigungsanordnung unterstromig des Luftfilters. P₁ entspricht der ersten Luftströmungsrate. Das Verfahren umfasst ferner einen Schritt (b) des Messens einer zweiten Luftströmungsrate und eines zweiten Luftdrucks (P₂) in der Luftreinigungsanordnung unterstromig des Luftfilters. P₂ entspricht der zweiten Luftströmungsrate. Das Verfahren umfasst ferner einen Schritt (c) des Beschaffens von Druckunterschieden über ein neues Luftfilter bei der ersten Lustströmungsrate (A₁), über das neue Luftfilter bei der zweiten Luftströmungsrate (A₂), über ein Luftfilter am Ende seiner Lebensdauer bei der ersten Luftströmungsrate (B₁) und über das Luftfilter am Ende seiner Lebensdauer bei der zweiten Luftströmungsrate (B₂) aus einer Datenspeichereinrichtung. Das Verfahren umfasst ferner einen Schritt (d) des Berechnens eines Ergebnisses, das eine verbleibende Lebensdauer für das Luftfilter anzeigt, mit einem Prozessor, indem P₁, P₂, A₁, A₂, B₁ und B₂ berücksichtigt werden. Das Verfahren umfasst ferner einen Schritt (e) des Wiederholens der Schritte a bis d, bis eine vorbestimme Anzahl von Ergebnissen berechnet wurde. Das Verfahren umfasst ferner einen Schritt (f) des Berechnens eines Durchschnittsergebnisses mit einem Prozessor, indem der Durchschnitt der vorbestimmten Anzahl von Ergebnissen gebildet wird. Das Verfahren umfasst noch weiterhin einen Schritt (g) des Meldens des Durchschnittsergebnisses an einen Anwender.
Bei noch einem weiteren Beispiel umfasst das Verfahren, ist aber nicht begrenzt darauf, dass eine erste Luftströmungsrate in einer Luftreinigungsanordnung unterstromig des Luftfilters und ein Druckunterschied (ΔP) über das Luftfilter gemessen werden. Der Druckunterschied entspricht der ersten Luftströmungsrate. Das Verfahren umfasst ferner, dass Druckunterschiede über ein neues Luftfilter bei der ersten Luftströmungsrate (A₁) und über ein Luftfilter am Ende seiner Lebensdauer bei der ersten Luftströmungsrate (B₁) aus einer Datenspeichereinrichtung beschafft werden. Das Verfahren umfasst ferner, dass mit einem Prozessor ein Ergebnis berechnet wird, das eine verbleibende Lebensdauer für das Luftfilter anzeigt, indem ΔP, A₁ und B₁ berücksichtigt werden. Das Verfahren umfasst noch weiterhin, dass das Ergebnis an einen Anwender gemeldet wird.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Eine oder mehrere Ausführungsformen werden hier nachstehend in Verbindung mit den folgenden Zeichnungsfiguren beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und
1 eine vereinfachte Seitenansicht einer Luftreinigungsanordnung ist, die zur Verwendung mit einem Beispiel eines Verfahrens zur Ermittlung einer verbleibenden Lebensdauer eines Luftfilters kompatibel ist;
2 eine graphische Darstellung ist, die Druckunterschiede veranschaulicht, welche über neue Luftfilter und Luftfilter am Ende ihrer Lebensdauer als eine Funktion der Luftmassenströmung gemessen wurden;
3 eine graphische Darstellung ist, die Schwankungen beim atmosphärischen Druck als Funktion der Zeit darstellt und auch unterstromige Luftdrücke darstellt, die für neue Luftfilter und Luftfilter am Ende ihrer Lebensdauer in Korrelation zu Schwankungen beim atmosphärischen Druck gemessen wurden;
4 ein Flussdiagramm ist, das die Schritte eines ersten Verfahrens darstellt, das mit der Luftreinigungsanordnung von 1 kompatibel ist, wobei das Verfahren in der Lage ist, eine verbleibende Lebensdauer eines Luftfilters gemäß einem Beispiel zu ermitteln;
5 ein Flussdiagramm ist, das die Schritte eines weiteren Verfahrens darstellt, welches mit der Luftreinigungsanordnung von 1 kompatibel ist, wobei das Verfahren in der Lage ist, eine verbleibende Lebensdauer eines Luftfilters gemäß einem weiteren Beispiel zu ermitteln;
6 ein Ablaufdiagramm ist, das eine Implementierung des in 5 dargestellten Verfahrens veranschaulicht;
7 eine vereinfachte Seitenansicht einer Luftreinigungsanordnung ist, die zur Verwendung mit einem alternativen Beispiel des Verfahrens zur Ermittlung der verbleibenden Lebensdauer eines Luftfilters kompatibel ist; und
8 ein Flussdiagramm ist, das die Schritte eines Verfahrens darstellt, das mit der Luftreinigungsanordnung von 7 kompatibel ist, wobei das Verfahren in der Lage ist, die verbleibende Lebensdauer eines Luftfilters gemäß noch einem weiteren Beispiel zu ermitteln.
GENAUE BESCHREIBUNG
Die folgende genaue Beschreibung ist rein beispielhaft und ist nicht dazu gedacht, Anwendungen und Verwendungsmöglichkeiten einzuschränken. Ferner besteht nicht die Absicht, durch irgendeine explizite oder implizite Theorie gebunden zu sein, die im vorstehenden technischen Gebiet, dem Hintergrund, der Kurzzusammenfassung oder der folgenden genauen Beschreibung dargestellt ist.
Hier werden verbesserte Verfahren offenbart, um zu ermitteln, wann das Luftfilter eines Fahrzeugs ausgetauscht werden soll. Die verbesserten Verfahren umfassen, dass Luftdruckmesswerte in einer Luftreinigungsanordnung, die ein Luftfilter aufweist, erfasst werden, dass Daten beschafft werden, die in Bezug zu Druckunterschieden stehen, die bei neuen Luftfiltern und Luftfiltern am Ende ihrer Lebensdauer beobachtet wurden, und dass der gemessene Druck und die Druckunterschiedsdaten verwendet werden, um die verbleibende Lebensdauer für das Luftfilter zu berechnen.
Die Verfahren umfassen, dass mindestens zwei Messwerte des Luftdrucks in einer Luftreinigungsanordnung an einer Stelle unterstromig des Luftfilters erfasst werden (d. h. die Luftdruckmesswerte werden an einer Stelle in der Luftreinigungsanordnung erfasst, nachdem die Luft das Luftfilter passiert hat). Ein Messwert wird bei einer hohen Luftströmungsrate erfasst und der andere Messwert wird bei einer niedrigen Luftströmungsrate erfasst. Bei der Verwendung hierin sind die Begriffe ”hohe Luftströmungsrate” und ”niedrige Luftströmungsrate” relative Begriffe, die bedeuten, dass die hohe Luftströmungsrate höher als die niedrige Luftströmungsrate sein muss und umgekehrt. Bei einigen Implementierungen ist die Reihenfolge derartiger Messwerte irrelevant. Die zwei Luftdruckmesswerte können hier als ein ”Datenpaar” bezeichnet sein. Das Datenpaar wird zusammen mit den Daten, die Druckunterschiede über neue Luftfilter und Luftfilter am Ende ihrer Lebensdauer betreffen, verwendet, um die verbleibende Lebensdauer für das Luftfilter zu berechnen.
Die zwei Druckmesswerte in jedem Satz von Datenpaaren werden vorzugsweise in einer vorbestimmten Zeitspanne zueinander erfasst, um Fehler zu minimieren, die sich andernfalls aus einem sich ändernden atmosphärischen Druck aufgrund sich verändernder Wetterbedingungen, sich verändernder Höhenlagen, eines sich ändernden geographischen Orts oder anderer Faktoren ergeben können. Die Länge der vorbestimmten Zeitspanne kann in Abhängigkeit von geographischen, jahreszeitlichen und/oder anderen Überlegungen variieren. Bei einigen Beispielen kann die vorbestimmte Zeitspanne kleiner oder gleich 2–30 Sekunden sein.
Außerdem wird jeder Messwert vorzugsweise erst erfasst, nachdem die Luftströmung einen stationären Zustand erreicht hat. Bei der Verwendung hierin bezeichnet der Begriff ”stationärer Zustand” in Verbindung mit der Luftströmung einen Zustand, bei dem Schwankungen in der Luftströmung einen vorbestimmten Wert nicht überschreiten. Bei einigen Beispielen kann es wünschenswert sein, den vorbestimmten Wert für Schwankungen bei der Luftströmungsrate auf kleiner oder gleich etwa 1–20 Gramm/Sekunde einzustellen.
Die verbleibende Lebensdauer für ein spezielles Luftfilter kann berechnet werden, indem nur ein einziger unterstromiger Luftdruckmesswert in einer Luftreinigungsanordnung erfasst wird, wenn die Luft durch die Luftreinigungsanordnung mit einer ersten bekannten Luftströmungsrate strömt. Zu diesem Zweck wird die folgende Gleichung verwendet: Gleichung Nr. 1:
Die in der vorstehenden Gleichung dargebotenen Variablen stellen die folgenden Werte dar:

Z%: ist die verbleibende Lebensdauer und wird in Prozent gemessen;
B₁: ist der bekannte Druckunterschied über ein Luftfilter am Ende seiner Lebensdauer bei der ersten bekannten Luftströmungsrate (”die erste Luftströmungsrate”);
P_atm: ist der vorherrschende atmosphärische Druck;
P₁: ist der unterstromig des Luftfilters bei der ersten Luftströmungsrate gemessene Luftdruck; und
A₁: ist der bekannte Druckunterschied über ein neues Luftfilter bei der ersten Luftströmungsrate.

Wenn, wie vorstehend dargestellt ist, nur ein einziger unterstromiger Luftdruckmesswert erfasst wird, muss auch der atmosphärische Druck gemessen werden, um die verbleibende Lebensdauer für ein Luftfilter zu berechnen. Die Variablen A₁ und B₁ können durch Tests im Labor von neuen Luftfiltern bzw. Luftfiltern am Ende ihrer Lebensdauer beschafft werden. Bei der Verwendung hierin bezeichnet der Begriff ”Luftfilter am Ende seiner Lebensdauer” ein Luftfilter, das mit Partikelmaterial in einem Ausmaß verstopft ist, das bewirkt, dass ein Druckabfall zwischen einer oberstromigen Seite und einer unterstromigen Seite des Luftfilters größer oder gleich einem vorbestimmten Druckunterschied ist. Wenn der Druckunterschied über ein Luftfilter bei einem Beispiel größer oder gleich 2,5 kPa bei einer Luftströmungsrate von 200 Gramm/Sekunde ist, hat das Luftfilter das Ende seiner Lebensdauer erreicht und würde als ein Luftfilter am Ende seiner Lebensdauer bezeichnet. Druckunterschiede über neue Luftfilter und Luftfilter am Ende ihrer Lebensdauer können in Labortests über einen beliebigen gewünschten Bereich von Luftströmungsraten hinweg ermittelt werden. Ein derartiger Bereich von Luftströmungsraten kann einen Bereich von Luftströmungsraten umfassen, der von einer Luftreinigungsanordnung eines Fahrzeugs erwartet wird oder dem sie im bisherigen Verlauf begegnet ist.
Sobald die Druckunterschiede über die neuen Luftfilter und die Luftfilter am Ende ihrer Lebensdauer für den gewünschten Bereich von Luftströmungsraten gemessen worden sind, kann dann Gleichung Nr. 1 verwendet werden, um die verbleibende Lebensdauer für das Luftfilter zu ermitteln, indem ein atmosphärischer Druckmesswert und nur ein einziger unterstromiger Luftdruckmesswert bei einer beliebigen Strömungsrate erfasst wird, die in den Bereich der getesteten Luftströmungsraten fällt. Wenn sich die Luftströmungsrate zum Beispiel in eine zweite Luftströmungsrate verändert (d. h. eine Rate, die sich von der ersten Luftströmungsrate unterscheidet) und wenn die zweite Luftströmungsrate in den Bereich der getesteten Luftströmungsraten fällt, dann kann die verbleibende Lebensdauer für das Luftfilter ermittelt werden, indem ein atmosphärischer Druckmesswert und ein zweiter unterstromiger Luftdruckmesswert erfasst werden und dann die folgende Berechnung ausgeführt wird: Gleichung Nr. 2:
Die in dieser zweiten Gleichung dargestellten Variablen repräsentieren die folgenden Werte:

Z%: ist die verbleibende Lebensdauer;
B₂: ist der Druckunterschied über ein Luftfilter am Ende seiner Lebensdauer bei der zweiten bekannten Luftströmungsrate (”die zweite Luftströmungsrate”);
P_atm: ist der vorherrschende atmosphärische Druck;
P₂: ist der Luftdruck, der unterstromig des Luftfilters bei der zweiten Luftströmungsrate gemessen wurde; und
A₂: ist der Druckunterschied über ein neues Luftfilter bei der zweiten Luftströmungsrate.

Wenn die erste Berechnung innerhalb einer relativ kurzen Zeitspanne zu der zweiten Berechnung durchgeführt wird, dann wird die erste berechnete verbleibende Lebensdauer im Wesentlichen gleich der zweiten berechneten verbleibenden Lebensdauer sein. Dies liegt daran, dass die Berechnungen das gleiche Luftfilter betreffen. Folglich können die vorstehenden ersten und zweiten Gleichungen so umgeschrieben werden, dass P_atm mathematisch beseitigt wird. Nachdem P_atm aus der Gleichung beseitigt wurde, kann die verbleibende Lebensdauer für ein Luftfilter wie folgt berechnet werden: Gleichung Nr. 3:
Somit beseitigt die Verwendung von Datenpaaren die Notwendigkeit zur Beschaffung atmosphärischer Druckmesswerte, um die verbleibende Lebensdauer für ein Luftfilter zu ermitteln. Da atmosphärische Druckmesswerte nicht benötigt werden, werden atmosphärische Druckmesssysteme gleichermaßen nicht benötigt und die Kosten und die Komplexität des Fahrzeugs, das derartige Verfahren implementiert, kann verringert und/oder beibehalten werden.
Verfahren, die sich auf Gleichung Nr. 3 stützen, um die verbleibende Lebensdauer für Luftfilter zu ermitteln, können einen gewissen Fehler erfahren, der sich aus den leichten Veränderungen beim atmosphärischen Druck ergibt, die während der Zeit zwischen der Erfassung des ersten und zweiten Druckmesswerts der Datenpaare auftreten können. Auch kann die Messausrüstung selbst eine inhärente Fehlerrate aufweisen, welche die Berechnung der verbleibenden Lebensdauer für ein Luftfilter beeinflussen kann. Ein Weg zur Kompensierung derartiger Fehler liegt darin, mehrere Sätze von Datenpaaren aufzunehmen und eine verbleibende Lebensdauer unter Verwendung aller Sätze von Datenpaaren zu berechnen. Jedes berechnete Ergebnis kann gespeichert werden und nachdem eine vorbestimmte Anzahl von Ergebnissen aufgenommen wurde, kann der Durchschnitt der Ergebnisse gebildet werden, um zu einer durchschnittlichen verbleibenden Lebensdauer für das Luftfilter des Fahrzeugs zu gelangen.
Die Größe des Fehlers bei jedem Messwert wird direkt mit der Größe der Differenz bei den Luftströmungsraten variieren, welche den zwei Messwerten entsprechen. Entsprechend kann bei einigen Beispielen eine größere Anzahl von Datensätzen in Fällen aufgenommen werden, bei denen nur ein relativ kleiner Unterschied zwischen der ersten und zweiten Luftströmungsrate besteht. Andererseits werden weniger Sätze von Datenpaaren benötigt, wenn eine relativ große Differenz zwischen der ersten Luftströmungsrate und der zweiten Luftströmungsrate besteht.
Andere hier beschriebene Verfahren berücksichtigen den atmosphärischen Druck. Derartige Verfahren implementieren Gleichung Nr. 1, die vorstehend angegeben ist, und setzen voraus, dass ein Fahrzeug mit atmosphärischen Druckmesssystemen ausgerüstet ist. Obwohl ein derartiges Fahrzeug komplexer und kostspieliger als ein Fahrzeug sein kann, das ein Verfahren verwendet, das Gleichung Nr. 3 implementiert, können potentielle Fehler, die mit leichten Veränderungen bei atmosphärischen Bedingungen verbunden sind, beseitigt werden.
Ein weitergehendes Verständnis der Verfahren zur Ermittlung der verbleibenden Lebensdauer für ein Luftfilter kann durch eine Durchsicht der Veranschaulichungen, welche dieser Anmeldung beiliegen, zusammen mit einer Durchsicht der nachfolgenden genauen Beschreibung erreicht werden.
1 ist eine vereinfachte Seitenansicht einer Luftreinigungsanordnung 20, die zur Verwendung mit einem Beispiel eines Verfahrens zur Ermittlung einer verbleibenden Lebensdauer eines Luftfilters 22 kompatibel ist. Die Luftreinigungsanordnung 20 kann bei jedem Fahrzeug verwendet werden, das einen Verbrennungsmotor aufweist. Obwohl die Luftreinigungsanordnung 20 hier so erörtert wird, dass sie in einem Fahrzeug implementiert ist, ist zu verstehen, dass die Luftreinigungsanordnung 20 sowie jedes der nachstehend erörterten Verfahren bei jedem System, jeder Maschine oder jeder Einrichtung implementiert werden kann, das bzw. die einen Verbrennungsmotor verwendet, einschließlich von Geräten zur Landschaftsbearbeitung und zur Erholung, ohne darauf beschränkt zu sein.
Die Luftreinigungsanordnung 20 ist ausgestaltet, um Luft durch einen Einlass 24 aufzunehmen und die Luft so zu lenken, dass sie durch das Luftfilter 22 und dann weiter zum Verbrennungsmotor (nicht gezeigt) strömt. Die Luftreinigungsanordnung 20 enthält ferner einen Sensor 26, der ausgestaltet ist, um sowohl den Umgebungsluftdruck als auch die Luftmassenströmungsrate zu messen. Bei einigen Ausführungsformen kann der Sensor 26 ein Drosselansaugluftdrucksensor sein. Bei anderen Ausführungsformen können separate Sensoren implementiert sein, um den Umgebungsluftdruck und Luftmassenströmungsraten separat zu detektieren. Wie veranschaulicht ist, ist der Sensor 26 in der Luftreinigungsanordnung 20 an einer Stelle unterstromig des Luftfilters 22 positioniert. Der Sensor 26 kann so ausgestaltet sein, dass er den detektierten Umgebungsluftdruck und die detektierte Luftmassenströmungsrate an eine andere Einrichtung liefert, welche umfasst, aber nicht beschränkt ist auf einen Computerprozessor (nicht gezeigt) und/oder eine Datenspeichereinrichtung (nicht gezeigt). Derartige zusätzliche Einrichtungen können ausgestaltet sein, um die vom Sensor 26 erfassten Messwerte zu speichern, um das Erfassen der Druckmesswerte zeitlich abzustimmen und zu steuern und um die vorstehend erörterten Berechnungen durchzuführen.
Beispielsweise kann der Computerprozessor eine Anweisung an den Sensor 26 zum Messen des Umgebungsluftdrucks (P₁) senden. Der Sensor 26 kann P₁ und die Luftströmungsrate zum Zeitpunkt, an dem P₁ gemessen wurde, an die Datenspeichereinrichtung liefern. Innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne kann der Computerprozessor eine zweite Anweisung an den Sensor 26 zum Messen des Umgebungsluftdrucks zu einem zweiten Zeitpunkt (P₂) senden. Der Sensor 26 kann dann P₂ und die Luftströmungsrate zum Zeitpunkt, an dem P₂ gemessen wurde, an die Datenspeichereinrichtung liefern. Der Computerprozessor kann dann von der Datenspeichereinrichtung die Druckunterschiede über neue Luftfilter und Luftfilter an ihrem Lebensende beschaffen, welche den Luftströmungsraten entsprechen, bei denen P₁ und P₂ gemessen wurden. Nachdem der Computerprozessor P₁, P₂ und die Druckunterschiede von der Datenspeichereinrichtung beschafft hat, kann der Computerprozessor dann die in der vorstehenden Gleichung Nr. 3 angegebene Berechnung durchführen, um ein Ergebnis zu ermitteln, das die verbleibende Lebensdauer für das Luftfilter 22 angibt.
2 enthält eine graphische Darstellung 28, die beispielhafte Druckunterschiede veranschaulicht, welche über sowohl neue Luftfilter als auch Luftfilter an ihrem Lebensende als Funktion der Luftmassenströmung gemessen wurden. Entlang der X-Achse sind Markierungen, welche die Luftmassenströmung in Gramm/Sekunde anzeigen. Typische Luftmassenströmungsraten, die in Luftreinigungsanordnungen bei herkömmlichen Fahrzeugen auftreten, fallen in den Bereich von 2 Gramm/Sekunde bis 400 Gramm/Sekunde. Ein Teil dieses Bereichs fällt in den in 2 veranschaulichten Bereich. Entlang der Y-Achse befinden sich Markierungen, welche Druckunterschiede anzeigen, die in Kilopascal gemessen sind.
Die graphische Darstellung 28 veranschaulicht eine erste Kurve 30 und eine zweite Kurze 32. Die erste Kurve 30 stellt beispielhafte im Labor gemessene Druckunterschiede über ein neues Luftfilter über den gesamten Bereich von Luftströmungsraten hinweg, der auf der X-Achse der graphischen Darstellung 28 angezeigt ist, dar. Auf ähnliche Weise stellt die zweite Kurve 32 beispielhafte im Labor gemessene Druckunterschiede über ein Luftfilter am Ende seiner Lebensdauer über den gesamten Bereich von Luftströmungsraten hinweg, der auf der X-Achse der graphischen Darstellung 28 angezeigt ist, dar. Die zum Zeichnen der ersten und zweiten Kurve 30, 32 verwendeten Daten können in einer Datenspeichereinrichtung in der Form einer Nachschlagetabelle oder in einer beliebigen anderen Form enthalten sein, die geeignet ist, die Daten dem Prozessor zur Verfügung zu stellen.
Es sind zwei Punkte A₁ und A₂ entlang der ersten Kurve 30 gekennzeichnet. Diese Punkte entsprechen dem Druckunterschied über ein neues Luftfilter bei Luftmassenströmungsraten, die den Luftmassenströmungsraten entsprechen, bei welchen P₁ und P₂ (aus dem vorstehend mit Bezug auf 1 beschriebenen Beispiel) gemessen wurden. Auch die zweite Kurve 32 enthält zwei Punkte B₁ und B₂, welche dem Druckunterschied über ein Luftfilter an seinem Lebensende bei den Luftmassenströmungsraten entsprechen, die den Luftströmungsraten entsprechen, bei denen P₁ und P₂ gemessen wurden. Wenn der Computerprozessor bei dem vorstehend beschriebenen Beispiel somit die Druckunterschiede aus der Datenspeichereinrichtung beschafft, sind die geholten Daten die Datenpunkte A₁, A₂, B₁, und B₂.
3 enthält eine graphische Darstellung 34, welche Schwankungen beim atmosphärischen Druck als Funktion der Zeit veranschaulicht und die auch unterstromige Luftdrücke veranschaulicht, die für neue Luftfilter und Luftfilter am Ende ihrer Lebensdauer in Korrelation zu den Schwankungen beim atmosphärischen Druck gemessen wurden. Die X-Achse repräsentiert die verstrichene Zeit und die Y-Achse repräsentiert den Druck. Die Schwankung des atmosphärischen Drucks über die Zeit ist durch Kurve 36 veranschaulicht. Die Schwankung des unterstromigen Umgebungsluftdrucks in der Luftreinigungsanordnung 20 über ein neues Luftfilter bei einer niedrigen Luftströmungsrate ist durch eine Kurve 38 veranschaulicht. Die Schwankung des unterstromigen Umgebungsluftdrucks in der Luftreinigungsanordnung 20 über ein Luftfilter am Ende seiner Lebensdauer bei einer niedrigen Luftströmungsrate ist durch eine Kurve 40 veranschaulicht. Die Schwankung des unterstromigen Umgebungsluftdrucks in der Luftreinigungsanordnung 20 über ein neues Luftfilter bei einer hohen Luftströmungsrate ist durch eine Kurve 42 veranschaulicht. Und die Schwankung des unterstromigen Umgebungsluftdrucks in der Luftreinigungsanordnung 20 über ein Luftfilter am Ende seiner Lebensdauer bei einer hohen Luftströmungsrate ist durch eine Kurve 44 veranschaulicht. Um die Betrachtung zu erleichtern, sind die unterschiedlichen Kurven, die in der graphischen Darstellung 34 gezeigt sind, unter Verwendung verschiedener Linientypen veranschaulicht, welche verschiedene Muster aufweisen, die von durchgezogenen Linien zu unterbrochenen Linien zu gestrichelten Linien zu gepunkteten Linien variieren.
Wie durch die Kurve 36 veranschaulicht ist, steigt und fällt der atmosphärische Druck über die Zeit. Wenn der atmosphärische Druck steigt und fällt, steigt und fällt auch der unterstromige Umgebungsluftdruck hinter den verschiedenen Luftfiltern, wie durch die Entsprechung der Wellenformen jeder der veranschaulichten Kurven in der graphischen Darstellung 34 angezeigt ist.
Die jeweiligen Positionen der verschiedenen Kurven in der graphischen Darstellung 34 werden wie folgt erklärt. Die Luftreinigungsanordnung 20 saugt Luft durch das Luftfilter 22 ein. Je verstopfter das Luftfilter 22 ist, desto größer wird der Sog sein, der benötigt wird, um Luft hindurch zu saugen. Auch wird der Sog, der benötigt wird, um Luft durch das Luftfilter 22 zu saugen, umso größer sein, je größer die Luftströmung ist. Wenn der Sog zunimmt, nimmt entsprechend der Druckabfall vom atmosphärischen Druck zu. Mit diesen Prinzipien wird ein neues Luftfilter, das Luft filtert, die sich mit einer langsamen Luftströmungsrate bewegt, einen kleineren Druckabfall vom atmosphärischen Druck erfahren als ein Luftfilter am Ende seiner Lebensdauer, das Luft bei der gleichen Luftströmungsrate filtert. Auf ähnliche Weise wird ein Luftfilter am Ende seiner Lebensdauer, welches Luft filtert, die sich mit einer langsamen Luftströmungsrate bewegt, aufgrund der Sogunterschiede, die benötigt werden, um die Luft mit unterschiedlichen Raten zu bewegen, einen kleineren Druckabfall vom atmosphärischen Druck erfahren als ein Luftfilter am Ende seiner Lebensdauer, das Luft filtert, die sich mit einer höheren Luftströmungsrate bewegt.
Die graphische Darstellung 34 zeigt auch mehrere Sätze von Datenpaaren. Jeder Datenpaarsatz enthält zwei unterstromige Luftdruckmesswerte. Der niedrigere unterstromige Luftdruckmesswert bei jedem Satz von Datenpaaren entspricht einer hohen Luftströmungsrate und der höhere unterstromige Luftdruckmesswert bei jedem Satz von Datenpaaren entspricht einer niedrigen Luftströmungsrate.
Jeder unterstromige Luftdruckmesswert in jedem Satz von Datenpaaren wird innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne zueinander erfasst. Die vorbestimmte Zeitspanne ist vorzugsweise relativ kurz. Der Grund dafür liegt in der Minimierung irgendwelcher Fehler, die aus Unterschieden bei atmosphärischen Druckmesswerten entstehen, welche durch Schwankungen beim atmosphärischen Druck über die Zeit verursacht werden. Wenn die zwei Messwerte innerhalb einer relativ kurzen Zeitspanne erfasst werden, dann wird die Schwankung beim atmosphärischen Druck notwendigerweise klein sein und ein beliebiger Fehler bei der berechneten verbleibenden Lebensdauer für das Luftfilter 22 wird entsprechend klein sein. Dies ist durch den ersten Satz von Datenpaaren 46 am besten veranschaulicht. Der erste Satz von Datenpaaren 46 enthält zwei Luftdruckmesswerte, die innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne zueinander erfasst wurden. Die gestrichelten Linien, die von jedem einzelnen Luftdruckmesswert nach oben zur Kurve 36 verlaufen, zeigen eine relativ kleine Veränderung beim atmosphärischen Druck während der Zeit, die zwischen dem Erfassen der zwei Druckmesswerte vergangen ist.
Dies steht in Gegensatz zu einem zweiten Satz von Datenpaaren 48. Die zwischen dem Erfassen des ersten Luftdruckmesswerts und des zweiten Luftdruckmesswerts des zweiten Satzes von Datenpaaren 48 vergangene Zeit überschreitet die vorbestimmte Zeit. Als Folge ist die Schwankung beim atmosphärischen Druck von dem Zeitpunkt, an dem der erste Luftdruckmesswert erfasst wurde, zu dem Zeitpunkt, an dem der zweite Luftdruckmesswert erfasst wurde, größer als es für den ersten Satz von Datenpaaren 46 der Fall war. Folglich kann die Verwendung des zweiten Satzes von Datenpaaren 48 in Gleichung Nr. 3 zu einer auf nicht akzeptable Weise ungenauen Berechnung der verbleibenden Lebensdauer für das Luftfilter 22 führen. Folglich würde der zweite Satz von Datenpaaren 48 von einem Prozessor zurückgewiesen werden, der die hier offenbarten Verfahren implementiert.
Jeder in 3 veranschaulichte Satz von Datenpaaren (mit Ausnahme des zweiten Satzes von Datenpaaren 46) kann verwendet werden, um eine verbleibende Lebensdauer für das Filter 22 zu berechnen. Wie vorstehend erörtert wurde, können mehrere Berechnungen durchgeführt werden und dann der Durchschnitt daraus gebildet werden, um den potentiellen Fehler zu kompensieren, der in jeder individuellen Berechnung naturgemäß enthalten ist.
4 ist ein Flussdiagramm, das die Schritte eines Verfahrens 50 veranschaulicht, das mit der Luftreinigungsanordnung 20 von 1 kompatibel ist, wobei das Verfahren 50 in der Lage ist, eine verbleibende Lebensdauer eines Luftfilters gemäß einem Beispiel zu ermitteln. Es versteht sich, dass das Verfahren 50 nicht auf die Verwendung mit der Luftreinigungsanordnung 20 beschränkt ist, sondern auch unter Verwendung anderer Luftreinigungsanordnungen ausgeführt werden kann.
Bei Block 52 werden ein erster Luftdruck (P₁) und eine erste Luftströmungsrate gemessen. Die Messwerte können unter Verwendung eines beliebigen herkömmlichen Mittels einschließlich mithilfe eines Drosselansaugluftdrucksensors und eines Luftmassenstromsensors erfasst werden. Diese Sensoren sind innerhalb einer Luftreinigungsanordnung, die ein Luftfilter aufweist, positioniert und sie sind an der unterstromigen Seite des Luftfilters positioniert. Die Messwerte können zur Aufzeichnung an eine Datenspeichereinrichtung übermittelt werden. Außerdem kann der Zeitpunkt, an dem diese Messwerte erfasst wurden, ebenfalls aufgezeichnet werden und mit den Messwerten in der Datenspeichereinrichtung korreliert werden. Bei einer Ausführungsform kann die Erfassung dieser Messwerte von einem einzigen Prozessor gesteuert werden. Der Prozessor kann ausgestaltet sein, um mit den Sensoren und der Datenspeichereinrichtung zu kommunizieren, um Befehle an die Sensoren und die Datenspeichereinrichtung zum Messen bzw. aufzeichnen zu liefern, um die Messaktivitäten der verschiedenen Sensoren zu koordinieren und um das Melden der Messwerte und das Aufzeichnen dieser Messwerte durch die Datenspeichereinrichtung zu steuern.
Bei einigen Beispielen des Verfahrens 50 wird der Luftdruck erst gemessen, wenn die Luftströmungsrate einen stationären Zustand erreicht hat. Der stationäre Zustand kann von dem Prozessor ermittelt werden, während er Messwerte vom Luftmassenstromsensor empfängt. Wenn Schwankungen bei der Luftströmungsrate unter einen vorbestimmten Schwellenwert fallen, dann kann der Prozessor den Drosselansaugluftdrucksensor (oder einen beliebigen anderen geeigneten Luftdrucksensor) auffordern, den Luftdruck unterstromig des Luftfilters zu messen. Für ein spezielles Fahrzeug oder einen speziellen Verbrennungsmotor kann empirisch ermittelt worden sein, dass eine stationäre Luftströmungsrate natürlicherweise innerhalb von 0,03 Sekunden bis 0,1 Sekunden einer Veränderung bei der Motordrehzahl oder der Drosselposition auftreten kann.
Bei Block 54 werden eine zweite Luftdruckmessung (P₂) und eine zweite Luftströmungsmessung durchgeführt und auf die gleiche Weise aufgezeichnet, wie es mit Bezug auf Block 52 beschrieben wurde. Diese zweiten Messungen werden durchgeführt, sobald sich die Rate der Luftströmung von der ersten Luftströmungsrate aus verändert. Eine typische Situation kann umfassen, dass der erste Satz von Messwerten erfasst wird, wenn sich das Fahrzeug im Leerlauf befindet, und dass dann der zweite Satz von Messwerten erfasst wird, wenn das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit fährt. Bei einigen Beispielen kann es wünschenswert sein, von der Durchführung des zweiten Satzes von Messungen abzusehen, bis sich die Luftströmungsrate durch die Luftreinigungsanordnung von der ersten Luftströmungsrate aus um einen vorbestimmten Betrag verändert. Beispielsweise kann es wünschenswert sein, den zweiten Satz von Messwerten erst zu erfassen, nachdem die Luftströmungsrate um 40 Gramm/Sekunde zugenommen oder abgenommen hat.
Die zweiten Messwerte müssen innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne zum ersten Satz von Messwerten erfasst werden. Wie in 3 veranschaulicht ist, schwankt der atmosphärische Druck über die Zeit, und je enger zeitlich beabstandet die ersten und zweiten Messungen durchgeführt werden, desto genauer wird die Berechnung der verbleibenden Lebensdauer für das Luftfilter sein.
Bei Block 56 werden Druckunterschieddaten A₁, A₂, B₁ und B₂, welche den ersten und den zweiten Luftströmungsraten entsprechen, die bei den Blöcken 52 und 54 gemessen wurden, beschafft. Dies kann durch den Prozessor erledigt werden, der die Druckunterschieddaten aus der Datenspeichereinrichtung oder von irgendeiner anderen Datenquelle holt.
Bei Block 58 wird ein Ergebnis berechnet, das die verbleibende Lebensdauer für das Luftfilter anzeigt. Das Ergebnis kann in der Form einer Prozentzahl vorliegen (z. B. 70% Lebensdauer verbleibend). Dieser Schritt kann von einem Prozessor ausgeführt werden, der ausgestaltet ist, um die Variablen P₁, P₂, A₁, A₂, B₁ und B₂ in Betracht zu ziehen. Bei einigen Beispielen kann der Prozessor ausgestaltet sein, um die in Gleichung Nr. 3 vorstehend beschriebene Berechnung zur Berechnung der verbleibenden Lebensdauer für ein Luftfilter zu verwenden.
Bei einigen Beispielen kann der Prozessor einen zusätzlichen Faktor berücksichtigen, wenn er die verbleibende Lebensdauer für das Luftfilter berechnet. Zum Beispiel kann das Ergebnis mit einem Prozentsatz multipliziert werden, der entweder größer oder kleiner als Hundert ist, um das Ergebnis in eine gewünschte Richtung zu drehen. Wenn ein Anwender beispielsweise wünscht, Luftfilter auszutauschen, bevor sie einen Lebensendezustand erreichen, dann kann das Ergebnis mit einem Prozentsatz multipliziert werden, der kleiner als Hundert ist, um eine Verringerung des Ergebnisses zu bewirken und dadurch den Anschein zu erzeugen, dass das Luftfilter näher am Ende seiner Lebensdauer ist, als es tatsächlich der Fall ist. Wenn ein Anwender andererseits wünscht, die Verwendung eines Luftfilters fortzusetzen, nachdem es einen Lebensendezustand erreicht hat, kann das Ergebnis mit einem Prozentsatz multipliziert werden, der größer als Hundert ist, um das Ergebnis zu erhöhen und dadurch den Anschein zu erzeugen, dass sich das Luftfilter von seinem Lebensdauerende weiter entfernt befindet als es tatsächlich der Fall ist. Derartige Faktoren können in Fahrzeugen implementiert sein, um es Anwendern zu ermöglichen, das System, das die verbleibende Lebensdauer eines Luftfilters berechnet, selektiv zu kalibrieren, um entweder über eine ökologische Voreinstellung (d. h. ein früher Austausch von Luftfiltern) oder eine ökonomische Voreinstellung (d. h. einen verzögerten Austausch von Luftfiltern) zu verfügen.
Bei Block 60 wird das Ergebnis (d. h. die verbleibende Lebensdauer) an einen Anwender berichtet. Dies kann durchgeführt werden, indem eine Warnung oder eine Meldung an einer am Armaturenbrett montierten Anzeige, etwa einem Fahrerinformationscenter, aufleuchten gelassen wird. Eine derartige Meldung kann eine Darstellung des Prozentsatzes der verbleibenden Lebensdauer, eines Prozentsatzes der verbrauchten Lebensdauer, eines graphischen Bilds, das den Lebensdauerstatus des Luftfilters übermittelt, zusammengesetzte Informationen, wie etwa einen Text, der den Anwender anweist, ein Luftfilter bald auszutauschen, oder ein beliebiges anderes Verfahren, das den Zustand des Luftfilters an den Anwender effektiv kommuniziert, umfassen.
5 ist ein Flussdiagramm, das die Schritte eines anderen Verfahrens 62 veranschaulicht, welches mit der Luftreinigungsanordnung 20 von 1 kompatibel ist, wobei das Verfahren 62 in der Lage ist, eine verbleibende Lebensdauer eines Luftfilters gemäß einem weiteren Beispiel zu ermitteln. Die Schritte Eins bis Vier des Verfahrens 62, die als Blöcke 64 bis 70 dargestellt sind, sind identisch zu den Schritten des Verfahrens 50, die bei Block 52 bis 58 dargestellt sind. Der Kürze halber wird die Erörterung der Schritte Eins bis Vier des Verfahrens 62 hier nicht wiederholt.
Bei Block 72 erfordert das Verfahrens 62, dass die Schritte Eins bis Vier wiederholt werden, bis eine vorbestimmte Anzahl von Ergebnissen (d. h. die berechnete verbleibende Lebensdauer für das Luftfilter) berechnet worden ist. Das Verfahren 62 erfordert, dass mehrere Ergebnisse berechnet werden, um einem beliebigen potentiellen Einfluss entgegenzuwirken, der durch Fehler verursacht wird, die aus Veränderungen beim atmosphärischen Druck zwischen der ersten und der zweiten Luftdruckmessung entstehen, und auch durch einen beliebigen Fehler, der in den Signalen enthalten ist, die von den Sensoren, welche den Luftdruck und Luftströmungsraten detektieren, gesandt werden. Wenn der Unterschied zwischen der ersten Luftströmungsrate und der zweiten Luftströmungsrate zunimmt, wird der Einfluss beliebiger derartiger Fehler verringert. Entsprechend wird bei einigen Implementierungen des Verfahrens 62 die vorbestimmte Anzahl von Ergebnissen, die berechnet werden, umgekehrt proportional zu der Differenz zwischen den ersten und den zweiten Luftströmungsraten variieren.
Bei Block 74 wird unter Verwendung eines Prozessors ein durchschnittliches Ergebnis berechnet, sobald die vorbestimmte Anzahl von Ergebnissen beschafft worden ist. Bei einigen Implementierungen kann das durchschnittliche Ergebnis berechnet werden, indem ein einfacher Durchschnitt verwendet wird, während bei anderen Implementierungen das durchschnittliche Ergebnis berechnet werden kann, indem auf der Grundlage eines beliebigen gewünschten Faktors, der umfasst, aber nicht begrenzt ist auf die Differenz zwischen Luftströmungsraten, eine zusätzliche Gewichtung zu bestimmten individuellen Ergebnissen hinzugefügt wird.
Bei Block 76 wird das durchschnittliche Ergebnis an einen Anwender auf dieselbe Weise berichtet, die vorstehend mit Bezug auf das Verfahren 50 beschrieben ist.
6 ist ein Flussablaufplan, der eine nicht einschränkende Implementierung des in 5 veranschaulichten Verfahrens darstellt. Die verschiedenen Blöcke und Abzweigungen, die in 6 dargestellt sind, können in einem Computerprogramm oder einer anderen geeigneten Softwareanwendung enthalten sein. Die in 6 dargestellte Implementierung versucht zuerst, einen Luftdruckmesswert zu erhalten, während die Luftströmungsrate niedrig ist (d. h. bei Leerlauf), und versucht dann einen Luftdruckmesswert zu erhalten, während die Luftströmungsrate höher als Leerlauf ist.
Bei Block 78 wird ein Abtastzähler initialisiert. Der Abtastzähler wird verwendet, um zu ermitteln, wann die vorbestimmte Anzahl von Ergebnissen berechnet worden ist. Bei Block 80 wird die Luftmassenströmungsrate gemessen. Bei Abzweigung 82 ermittelt der Prozessor aus der gemessenen Luftströmungsrate, ob der Verbrennungsmotor gerade in einem Leerlaufzustand betrieben wird. Wenn nicht, dann wird die Software zu Block 80 zurückkehren und die Luftströmung wird erneut ermittelt und die Folge der Schritte und Abfragen, die in den Blöcken 80 und 82 dargestellt ist, wird wiederholt, bis ein Leerlaufzustand detektiert wird. Nachdem ein Leerlaufzustand detektiert ist, wird bei Block 84 der Luftdruck unterstromig des Luftfilters gemessen und der Zeitpunkt der Messung wird aufgezeichnet.
Bei Block 86 wird die Luftmassenströmungsrate erneut ermittelt. Bei Abzweigung 88 wird ermittelt, ob sich die Luftströmungsrate in einem stationären Zustand über dem Leerlaufzustand befindet. Wenn nicht, dann wird die Software zu Block 86 zurückkehren und die Folge von Schritten, die bei den Blöcken 86 und 88 dargestellt ist, wird wiederholt werden, bis eine stationäre Luftmassenströmung über dem Leerlauf detektiert wird. Nachdem eine derartige Bedingung detektiert ist, wird dann bei Block 90 der Luftdruck wieder unterstromig des Luftfilters gemessen und der Zeitpunkt der Messung wird aufgezeichnet.
Bei Abzweigung 92 werden die Zeitpunkte der ersten und der zweiten Messung verglichen. Wenn die zwischen der ersten und der zweiten Messung vergangene Zeit ein vorbestimmtes Maximum überschreitet, dann kehrt die Software zu Block 80 zurück und die in den Blöcken 80 bis 90 dargestellten Schritte werden wiederholt. Wenn die zwischen der ersten und der zweiten Messung vergangene Zeit kleiner oder gleich dem vorbestimmten Maximum ist, dann wird bei Block 94 ein Ergebnis, das die verbleibende Lebensdauer für das Luftfilter anzeigt, berechnet.
Bei Abzweigung 96 wird die Anzahl berechneter Ergebnisse mit einem vorbestimmten Schwellenwert verglichen. Wenn die Anzahl berechneter Ergebnisse kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert ist, dann kehrt die Software zu Block 80 zurück, damit der Prozess erneut beginnt. Nachdem die Anzahl berechneter Ergebnisse den vorbestimmten Schwellenwert erreicht hat, wird bei Block 98 dann der Durchschnitt aus den berechneten Ergebnissen gebildet, um ein durchschnittliches Ergebnis zu ermitteln.
Bei Abzweigung 100 ermittelt die Software, ob eine Fehlfunktion aufgetreten ist. Eine Fehlfunktion kann die Detektion eines unkorrekt installierten oder fehlenden Luftfilters umfassen, was durch einen Vergleich gemessener Luftdruckergebnisse mit erwarteten oder typischen Ergebnissen, die in einer Datenspeichereinrichtung gespeichert sind, ermittelt werden kann. Wenn eine Fehlfunktion detektiert wird, dann wird bei Block 102 eine Meldung an einen Anwender übermittelt, wie etwa indem eine Warnung im Fahrerinformationscenter angezeigt wird. Wenn keine Fehlfunktion detektiert wird, dann wird der Fahrer bei Block 104 über die verbleibende Lebensdauer für das Luftfilter benachrichtigt.
7 ist eine vereinfachte Seitenansicht einer Luftreinigungsanordnung 106, die zur Verwendung mit einem alternativen Beispiel eines Verfahrens zur Ermittlung der verbleibenden Lebensdauer eines Luftfilters kompatibel ist. Die Luftreinigungsanordnung 106 enthält einen Einlass 108, ein Luftfilter 110, einen Sensor 112 und einen Sensor 114. Der Sensor 112 ist ausgestaltet, um Luftströmungsraten und einen Umgebungsluftdruck zu detektieren. In anderen Ausführungsformen der Luftreinigungsanordnung 106 können separate Sensoren verwendet werden, um Luftströmungsraten und den Umgebungsluftdruck separat zu detektieren. Der Sensor 114 ist ausgestaltet, um den Umgebungsluftdruck zu detektieren. In noch weiteren Ausführungsformen kann ein Differenzdruckaufnehmer verwendet werden, um den Druckabfall über das Luftfilter zu messen.
Die Luftreinigungsanordnung 106 kann bei jedem Fahrzeug verwendet werden, das einen Verbrennungsmotor aufweist. Obwohl die Luftreinigungsanordnung 106 hier so erörtert wird, dass sie in einem Fahrzeug implementiert ist, ist zu verstehen, dass die Luftreinigungsanordnung 106 sowie das nachstehend erörterte Verfahren in jedem System, jeder Maschine oder jeder Einrichtung implementiert werden kann, das bzw. die einen Verbrennungsmotor verwendet, welches bzw. welche ohne Einschränkung Geräte für die Landwirtschaft und zur Erholung umfasst.
Die Luftreinigungsanordnung 106 ist ausgestaltet, um Luft durch den Einlass 108 aufzunehmen und die Luft zur Strömung durch das Luftfilter 110 und dann weiter zum Verbrennungsmotor zu leiten. Wie veranschaulicht ist, ist der Sensor 112 in der Luftreinigungsanordnung 106 an einer Stelle unterstromig des Luftfilters 110 positioniert, und der Sensor 114 ist oberstromig des Luftfilters 110 positioniert. Folglich kann der Sensor 112 verwendet werden, um den unterstromigen Luftdruck von Luft zu detektieren, die durch die Luftreinigungsanordnung 106 strömt, und der Sensor 114 kann verwendet werden, um den atmosphärischen Druck zu detektieren.
Wie vorstehend mit Bezug auf die Luftreinigungsanordnung 20 erörtert wurde, können zusätzliche Komponenten, wie etwa ein Prozessor und eine Datenspeichereinrichtung, verwendet werden, um die Erfassung und die Speicherung von Umgebungs- und atmosphärischen Luftluftdruckmesswerten zu steuern und zu koordinieren. Zum Beispiel kann ein Prozessor eine Anweisung an die Sensoren 112 und 114 zum Messen des Umgebungsluftdrucks (P₁) bzw. des atmosphärischen Drucks (P_atm) senden. Die Sensoren 112 und 114 können P₁ und P_atm sowie die Luftströmungsrate zum Zeitpunkt, an dem P₁ und P_atm gemessen wurde, an die Datenspeichereinrichtung liefern. Der Computerprozessor kann dann aus der Datenspeichereinrichtung diejenigen Druckunterschiede über neue Luftfilter und Luftfilter am Ende ihrer Lebensdauer beschaffen, welche der Luftströmungsrate entsprechen, bei der P₁ gemessen wurde. Nachdem der Computerprozessor P₁ und die Druckunterschiede (A₁ und B₁) von der Datenspeichereinrichtung erhalten hat, kann der Computerprozessor dann die Berechnung durchführen, die in Gleichung Nr. 1 vorstehend angezeigt ist, um ein Ergebnis zu ermitteln, das die verbleibende Lebensdauer für das Luftfilter 110 anzeigt.
8 ist ein Flussdiagramm, das die Schritte eines Verfahrens 116 darstellt, das mit der Luftreinigungsanordnung 106 von 7 kompatibel ist, wobei das Verfahren 116 in der Lage ist, die verbleibende Lebensdauer des Luftfilters 110 gemäß noch einem weiteren Beispiel zu ermitteln. Es versteht sich, dass das Verfahren 116 nicht auf die Verwendung mit der Luftreinigungsanordnung 106 begrenzt ist, sondern auch ausgeführt werden kann, indem andere Luftreinigungsanordnungen verwendet werden.
Bei Block 118 wird eine erste Luftströmungsrate unterstromig des Luftfilters 110 unter Verwendung des Sensors 112 gemessen. Außerdem werden ein unterstromiger Luftdruck P₁ und ein atmosphärischer Druck P_atm gemessen. P₁ und P_atm können dann verwendet werden, um den Druckunterschied ΔP über das Luftfilter 110 unter Verwendung eines Prozessors zu ermitteln. Bei anderen Ausführungsformen kann ΔP durch die Verwendung eines Differenzdruckaufnehmers direkt gemessen werden.
Bei Block 120 werden Druckdifferenzdaten A₁ und B₁ aus einer Datenspeichereinrichtung beschafft. Diese Daten betreffen den Druckunterschied über neue Luftfilter bzw. Luftfilter am Ende ihrer Lebensdauer, die bei der ersten Luftströmungsrate gemessen wurden.
Bei Block 122 kann mit einem Prozessor ein Ergebnis berechnet werden, das die verbleibende Lebensdauer für das Luftfilter 110 anzeigt, indem ΔP, A₁ und B₁ berücksichtigt werden. Bei einer Ausführungsform kann dieses Ergebnis unter Verwendung von Gleichung Nr. 1, die vorstehend offengelegt ist, berechnet werden. Bei Block 124 wird das Ergebnis (d. h. die verbleibende Lebensdauer) an einen Anwender auf eine beliebige der vorstehend erörterten Weisen gemeldet.
Obwohl mindestens eine beispielhafte Ausführungsform in der vorstehenden genauen Beschreibung dargestellt wurde, ist festzustellen, dass eine große Anzahl an Variationen existiert. Es ist auch festzustellen, dass die beispielhafte Ausführungsform oder die beispielhaften Ausführungsformen nur Beispiele sind und nicht dazu gedacht sind, den Schutzumfang, die Anwendbarkeit oder die Ausgestaltung in irgendeiner Weise einzuschränken. Stattdessen wird die vorstehende genaue Beschreibung Fachleuten eine brauchbare Anleitung zur Implementierung der beispielhaften Ausführungsform oder der beispielhaften Ausführungsformen geben. Es versteht sich, dass verschiedene Veränderungen in der Funktion und Anordnung von Elementen durchgeführt werden können, ohne den Schutzumfang zu verlassen, der in den beigefügten Ansprüchen und deren juristischen Äquivalenten offengelegt ist.
Ein vorteilhaftes Verfahren ist ein Verfahren,
bei dem der stationäre Zustand auftritt, wenn Schwankungen beim gemessenen Luftdruck einen vorbestimmten Schwellenwert nicht überschreiten, und/oder
bei dem der erste Luftdruck und der zweite Luftdruck gemessen werden, nachdem eine vorbestimmte Zeitspanne im Anschluss an eine Änderung
beim Drosselzustand vergangen ist, und/oder
bei dem der erste Luftdruck und der zweite Luftdruck innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne zueinander gemessen werden, und/oder
bei dem Schritt Vier umfasst, dass ein zusätzlicher Faktor berücksichtigt wird, der in Beziehung zu einer Anwenderdirektive steht, und/oder
bei dem der zusätzliche Faktor die verbleibende Lebensdauer des Luftfilters erhöht, und/oder
bei dem der zusätzliche Faktor die verbleibende Lebensdauer des Luftfilters verringert und/oder
bei dem der zweite Luftdruck erst gemessen wird, wenn eine Differenz zwischen der ersten Luftströmungsrate und der zweiten Luftströmungsrate einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.

Claims

Verfahren zur Ermittlung einer verbleibenden Lebensdauer eines Luftfilters, wobei das Verfahren die Schritte umfasst, dass: eine erste Luftströmungsrate und ein erster Luftdruck (P₁) in einer Luftreinigungsanordnung unterstromig des Luftfilters gemessen werden, wobei P₁ der ersten Luftströmungsrate entspricht; eine zweite Luftströmungsrate und ein zweiter Luftdruck (P₂) in der Luftreinigungsanordnung unterstromig des Luftfilters gemessen werden, wobei P₂ der zweiten Luftströmungsrate entspricht; Druckunterschiede über ein neues Luftfilter bei der ersten Luftströmungsrate (A₁), über das neue Luftfilter bei der zweiten Luftströmungsrate (A₂), über ein Luftfilter am Ende seiner Lebensdauer bei der ersten Luftströmungsrate (B₁) und über das Luftfilter am Ende seiner Lebensdauer bei der zweiten Luftströmungsrate (B₂) aus einer Datenspeichereinrichtung beschafft werden; mit einem Prozessor ein Ergebnis berechnet wird, das eine verbleibende Lebensdauer für das Luftfilter anzeigt, indem P₁, P₂, A₁, A₂, B₁ und B₂ berücksichtigt werden; und das Ergebnis an einen Anwender gemeldet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei P₁ und P₂ gemessen werden, wenn die erste Luftströmungsrate und die zweite Luftströmungsrate einen stationären Zustand erreicht haben.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der stationäre Zustand auftritt, wenn Schwankungen beim gemessenen Luftdruck einen vorbestimmten Schwellenwert nicht überschreiten.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei P₁ und P₂ gemessen werden, nachdem eine vorbestimmte Zeitspanne nach einer Änderung beim Drosselzustand vergangen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei P₁ und P₂ innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne zueinander gemessen werden, und/oder wobei P₂ gemessen wird, wenn eine Differenz zwischen der ersten Luftströmungsrate und der zweiten Luftströmungsrate einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Berechnens umfasst, dass ein zusätzlicher Faktor mit Bezug auf eine Anwendervorgabe berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der zusätzliche Faktor die verbleibende Lebensdauer des Luftfilters erhöht.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der zusätzliche Faktor die verbleibende Lebensdauer des Luftfilters verringert.
Verfahren zur Ermittlung einer verbleibenden Lebensdauer eines Luftfilters, wobei das Verfahren die Schritte umfasst, dass: (a) eine erste Luftströmungsrate und ein erster Luftdruck (P₁) in einer Luftreinigungsanordnung unterstromig des Luftfilters gemessen werden, wobei P₁ der ersten Luftströmungsrate entspricht; (b) eine zweite Luftströmungsrate und ein zweiter Luftdruck (P₂) in der Luftreinigungsanordnung unterstromig des Luftfilters gemessen werden, wobei P₂ der zweiten Luftströmungsrate entspricht; (c) Druckunterschiede über ein neues Luftfilter bei der ersten Luftströmungsrate (A₁), über das neue Luftfilter bei der zweiten Luftströmungsrate (A₂), über ein Luftfilter am Ende seiner Lebensdauer bei der ersten Luftströmungsrate (B₁) und über das Luftfilter am Ende seiner Lebensdauer bei der zweiten Luftströmungsrate (B₂) aus einer Datenspeichereinrichtung beschafft werden; (d) mit einem Prozessor ein Ergebnis berechnet wird, das eine verbleibende Lebensdauer für das Luftfilter berechnet, indem P₁, P₂, A₁, A₂, B₁ und B₂ berücksichtigt werden; (e) die Schritte (a) bis (d) wiederholt werden, bis eine vorbestimmte Anzahl von Ergebnissen berechnet worden ist; (f) ein durchschnittliches Ergebnis berechnet wird, indem der Durchschnitt der vorbestimmten Anzahl von Ergebnissen mit dem Prozessor gebildet wird; und (g) das durchschnittliche Ergebnis an einen Anwender berichtet wird, wobei die vorbestimmte Anzahl von Ergebnissen insbesondere umgekehrt proportional mit einer Differenz zwischen der ersten Luftströmungsrate und der zweiten Luftströmungsrate variiert, und/oder wobei der erste Luftdruck und der zweite Luftdruck gemessen werden, wenn die erste Luftströmungsrate und die zweite Luftströmungsrate einen stationären Zustand erreicht haben.
Verfahren zur Ermittlung einer verbleibenden Lebensdauer eines Luftfilters, wobei das Verfahren die Schritte umfasst, dass: eine erste Luftströmungsrate in einer Luftreinigungsanordnung unterstromig des Luftfilters und ein Druckunterschied (ΔP) über das Luftfilter gemessen werden, wobei der Druckunterschied der ersten Luftströmungsrate entspricht; Druckunterschiede über ein neues Luftfilter bei der ersten Luftströmungsrate (A₁) und über ein Luftfilter am Ende seiner Lebensdauer bei der ersten Luftströmungsrate (B₁) von einer Datenspeichereinrichtung beschafft werden; mit einem Prozessor ein Ergebnis berechnet wird, das eine verbleibende Lebensdauer für das Luftfilter anzeigt, indem ΔP, A₁ und B₁ berücksichtigt werden; und das Ergebnis an einen Anwender gemeldet wird.