DE102020204488B4

DE102020204488B4 - Verfahren und Auswertesystem zum Bestimmen eines Filterverschmutzungszustands, sowie Filtersystem und Maschine

Info

Publication number: DE102020204488B4
Application number: DE102020204488.0A
Authority: DE
Inventors: Hans Pilzweger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2020-04-07
Filing date: 2020-04-07
Publication date: 2023-11-02
Anticipated expiration: 2040-04-08
Also published as: DE102020204488A1

Abstract

Verfahren zum Bestimmen von einem Verschmutzungszustand eines Filters (10), mit den Schritten: Einlesen (S1) von Informationen zu einer Temperatur und einem Volumenstrom eines durch den Filter (10) geförderten Fluids, Einlesen (S2) von zeitabhängigen Informationen zu einem Schaltzustand eines Druckschalters (16), welcher auf einen Druckzustand des durch den Filter (10) geförderten Fluids anspricht, Klassifizieren (S3) der eingelesenen zeitabhängigen Informationen zu dem Schaltzustand des Druckschalters (16) in Abhängigkeit von den eingelesenen Informationen zu der Temperatur und dem Volumenstrom des durch den Filter (10) geförderten Fluids, und Ableiten (S5) von einem aktuellen Verschmutzungszustand des Filters (10) basierend auf den klassifizierten zeitabhängigen Informationen zu dem Schaltzustand des Druckschalters (16).

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Auswertesystem zum Bestimmen von einem Verschmutzungszustand eines Filters. Die Erfindung betrifft zudem ein Filtersystem mit einem Filter und einem solchen Auswertesystem. Die Erfindung betrifft auch eine Maschine mit einem derartigen Filtersystem.
Stand der Technik
Es ist bekannt, einen kritischen Betriebszustand eines Filters zu überwachen und diesen, falls dieser erreicht ist, einem Verwender des Filters mitzuteilen. Der Verwender, welchem der betriebskritischen Betriebszustand des Filters mitgeteilt worden ist, kann den Filter dann durch einen unbenutzten Filter austauschen. Das Austauschen des Filters kann ein Stilllegen von einer Maschine zur Folge haben, in welcher der Filter verwendet wird. Das Stilllegen der Maschine kann während eines Arbeitseinsatzes der Maschine erforderlich sein und zu einem Arbeitsausfall der Machine führen.
Aus der DE 11 2017 000 028 B4 ist ein System zur Schätzung eines Zustands eines Filters bekannt, mit welchem ein Filterzustand auf Basis von Sensordaten geschätzt wird. Aus der US 2018/0056223 A1 ist ein Verfahren zum Bestimmen eines Belastungsgrads von einem Filtermedium bekannt, bei welchem eine Betriebscharakteristik des Filtermediums temperaturabhängig bestimmt wird.
Auch die DE 10 2019 124 548 A1 und die DE 10 2020 105 403 A1 offenbaren Auswertesysteme.
Darstellung der Erfindung
Die Erfindung betrifft in einem Aspekt ein Verfahren zum Bestimmen von einem Verschmutzungszustand eines Filters. Bei dem Verschmutzungszustand des Filters kann es sich um einen Verschmutzungsgrad des Filters handeln. Bei dem Verschmutzungszustand beziehungsweise dem Verschmutzungsgrad kann es sich um einen entsprechenden Zustand eines Filtermediums beziehungsweise eines in den Filter eingebrachten Filterelements handeln.
Bei dem Filter kann es sich grundsätzlich um jeden Filter zum Zurückhalten von Feststoffen oder zum Abtrennen von Feststoffen aus einem Fluidstrom handeln. Bei den Feststoffen kann es sich um Feststoffpartikel handeln. Gemäß einer Ausführungsform kann es sich bei dem Filter um einen Ölfilter zum Zurückhalten von Feststoffen aus einem ölhaltigen Fluidstrom handeln. Beispielsweise handelt es sich bei dem Ölfilter um einen Getriebeölfilter oder um einen Motorölfilter. Gemäß weiterer Ausführungsformen kann es sich bei dem Filter auch um einen Wasserfilter oder um einen Gasfilter handeln.
Das Verfahren weist als einen Schritt ein Einlesen von Informationen zu einer Temperatur und einem Volumenstrom eines durch den Filter geförderten Fluids auf. Handelt es sich bei dem Filter um einen Ölfilter, kann es sich bei dem Fluid um ein ölhaltiges Fluid beziehungsweise um ein Öl, beispielsweise um ein Getriebeöl oder ein Motoröl, handeln. Die Informationen zu der Temperatur des durch den Filter geförderten Fluids können aus einem Temperatursensor zum Erfassen von diesen Informationen ausgelesen werden. Die Informationen zu dem Volumenstrom des durch den Filter geförderten Fluids können aus einem Durchflusssensor zum Erfassen des Volumenstroms beziehungsweise einer Durchflussrate des durch den Filter geförderten Fluids ausgelesen werden. Gemäß einer Ausführungsform kann es sich bei den Informationen zu der Temperatur und dem Volumenstrom des durch den Filter geförderten Fluids um Informationen handeln, welche stromaufwärts des Filters erfasst worden sind.
Das Verfahren weist als einen weiteren Schritt ein Einlesen von zeitabhängigen Informationen zu einem Schaltzustand eines Druckschalters auf. Der Druckschalter kann auf einen Druckzustand des durch den Filter geförderten Fluids ansprechen. Der Druckschalter kann aufgrund des Druckzustands des durch den Filter geförderten Fluids aktiviert werden. Der Druckschalter kann ab einem bestimmten Mindestdruckzustand ansprechen. Bei dem Schaltzustand des Druckschalters kann es sich um einen geöffneten beziehungsweise aktivierten Zustand des Druckschalters handeln. Die zeitabhängigen Informationen zu dem Schaltzustand des Druckschalters können Informationen zu einer Zeitspanne aufweisen, in welchem sich der Druckschalter in dem geöffneten Zustand befunden hat. Die Zeitspanne kann die Dauer von mindestens einer an dem Druckschalter anliegenden Druckspitze von dem durch den Filter geförderten Fluids aufweisen. Alternativ oder zusätzlich zu der Zeitspanne können die zeitabhängigen Informationen zu dem Schaltzustand des Druckschalters Informationen zu einem Vorhandensein eines geöffneten beziehungsweise aktivierten Schaltzustands des Druckschalters aufweisen, wenn dieser sich über eine vorbestimmte Zeitspanne in dem geöffneten beziehungsweise aktivierten Zustand befunden hat. Der Schaltzustand kann sich ferner auf eine Einschaltdauer oder einen Einschaltzyklus des Druckschalters beziehen.
Bei dem Schaltzustand des Druckschalters kann es sich ferner um eine Aktivierung oder ein Ansprechen des Druckschalters handeln. Bei dem Schaltzustand kann es sich daher ferner auch um eine ununterbrochene Aktivierung, einen ununterbrochen geöffneten oder einen ununterbrochen eingeschalteten Zustand des Druckschalters handeln. Mit dem Verfahren können in vorteilhafter Weise auch kurz andauernde Schaltzustände, beispielsweise Schaltzustände in einer Zeitspanne von kleiner als zwei Sekunden berücksichtigt werden. So können auch Schaltzustände mit einer Zeitspanne von kleiner als eine Sekunde in einem beliebigen Millisekundenbereich, beispielsweise zwischen 100 Millisekunden und 200 Millisekunden, eingelesen werden.
Das Verfahren weist als einen weiteren Schritt ein Klassifizieren der eingelesenen zeitabhängigen Informationen zu dem Schaltzustand des Druckschalters auf. Das Klassifizieren kann ein Zuordnen oder Einteilen von den eingelesenen Informationen zu vorbestimmten Klassen aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann das Klassifizieren ein Zählen eines Auftretens von den eingelesenen Informationen aufweisen. Der Schritt des Klassifizieren wird bei dem Verfahren in Abhängigkeit von den eingelesenen Informationen zu der Temperatur und dem Volumenstrom des durch den Filter geförderten Fluids durchgeführt. Bei dem durch den Filter geförderten Fluid kann es sich um ein dem Filter zugeleitetes Fluid, ein durch den Filter durchgeleitetes Fluid oder um ein aus dem Filter abgeleitetes Fluid handeln. Die eingelesenen zeitabhängigen Informationen zu dem Schaltzustand des Druckschalters können so in Abhängigkeit der eingelesenen Informationen zu der Temperatur und dem Volumenstrom des durch den Filter geförderten Fluids in Klassen eingeteilt werden. Das Klassifizieren kann somit ein Zuordnen der eingelesenen zeitabhängigen Informationen zu den eingelesenen Informationen zu der Temperatur und dem Volumenstrom des durch den Filter geförderten Fluids aufweisen. Das Klassifizieren kann daher das Zuordnen der eingelesenen zeitabhängigen Informationen zu einer zweidimensionalen Temperatur-Volumenstrom-Matrix aufweisen.
Basierend auf dem Schritt des Klassifizierens kann daher ein Zusammenhang zwischen den Informationen zu der Temperatur und dem Volumenstrom des durch den Filter geförderten Fluids und den zeitabhängigen Informationen zu dem Schaltzustand des Druckschalters abgeleitet werden. In Abhängigkeit der eingelesenen Informationen zu der Temperatur und dem Volumenstrom des durch den Filter geförderten Fluids kann somit abgeleitet werden, wie lange sich der Druckschalter in dem Schaltzustand befunden hat oder ob sich der Druckschalter über eine vorbestimmte Zeitspanne in dem Schaltzustand befunden hat.
Das Verfahren weist als einen weiteren Schritt ein Ableiten von einem aktuellen Verschmutzungszustand des Filters basierend auf den klassifizierten zeitabhängigen Informationen zu dem Schaltzustand des Druckschalters auf. Der Schritt des Ableitens kann darauf basieren, wie lange sich der Druckschalter in dem Zeitzustand oder ob sich der Druckschalter über eine vorbestimmte Zeitspanne in dem Schaltzustand in Abhängigkeit der eingelesenen Informationen zu der Temperatur und dem Volumenstrom des durch den Filter geförderten Fluids befunden hat. Der abgeleitete aktuelle Verschmutzungszustand des Filters kann anteilig, beispielsweise als eine Prozentangabe, angeben, wie groß die aktuelle Verschmutzung des Filters bezogen auf eine vordefinierte kritische Verschmutzung des Filters aktuell ist.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens kann der Schritt des Klassifizierens der eingelesenen zeitabhängigen Informationen zu dem Schaltzustand des Druckschalters basierend auf einer Zeitspanne, in welcher sich der Druckschalter in dem Schaltzustand befunden hat, durchgeführt werden. Der Schritt des Klassifizierens kann somit ein Zuordnen von einer Zeitspanne, in welcher sich der Druckschalter in dem Schaltzustand befunden hat, zu den eingelesenen Informationen zu der Temperatur und dem Volumenstrom des durch den Filter geförderten Fluids aufweisen. Bei der Zeitspanne kann es sich um die Aktivierungszeit oder die Zeitspanne handeln, in welcher sich der Druckschalter in dem Schaltzustand befunden hat. Somit können Schaltzustände des Druckschalters mit dem Verfahren zeitabhängig beziehungsweise in zeitlicher Auflösung ausgewertet werden. Zudem können Schaltzustände des Druckschalters mit dem Verfahren kontinuierlich beziehungsweise dauerhaft ausgewertet werden. Somit kann der Schaltzustand des Druckschalters in einer vordefinierten zeitlichen Auflösung abgetastet und eingelesen werden. Damit können in vorteilhafter Weise entsprechende Zusatzinformationen über den Schaltzustand des Druckschalters bereits in einem unkritischen Betriebszustand des Filters gewonnen werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann der Schritt des Einlesens von Informationen zu der Temperatur und dem Volumenstrom des durch den Filter geförderten Fluids ein Einlesen eines Arbeitszustands von einer den Volumenstrom beeinflussenden Arbeitsmaschine aufweisen. Die Arbeitsmaschine kann eine Pumpe zum Erzeugen des Volumenstroms beziehungsweise zum Fördern des Fluids durch den Filter aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die Arbeitsmaschine einen Motor zum Erzeugen des Volumenstroms, zum Beeinflussen des Volumenstroms oder zum Anfordern des Volumenstroms aufweisen. Gemäß dieser Ausführungsform kann der Schritt des Klassifizierens der eingelesenen zeitabhängigen Informationen zu dem Schaltzustand des Druckschalters in Abhängigkeit des eingelesenen Arbeitszustands der Arbeitsmaschine durchgeführt werden. Der Volumenstrom des durch den Filter geförderten Fluids kann von dem Arbeitszustand der Arbeitsmaschine abhängen oder von dieser angefordert werden. Bei dem Arbeitszustand kann es sich beispielsweise um eine Pumpwirkung der beschriebenen Pumpe handeln. In einem weiteren Beispiel kann es sich bei dem Arbeitszustand um eine Drehzahl des beschriebenen Motors handeln. Somit kann der Schritt des Klassifizierens der eingelesenen zeitabhängigen Informationen zu dem Schaltzustand des Druckschalters in vorteilhafter Weise nicht nur in Abhängigkeit von Informationen zu einer Temperatur in einer Fluidströmung, sondern zusätzlich dazu in Abhängigkeit von einem Arbeitszustand einer die Fluidströmung beeinflussenden Arbeitsmaschine durchgeführt werden. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sowohl die Temperatur als auch der Volumenstrom der Fluidströmung die beschriebenen zeitabhängigen Informationen zu dem Schaltzustand des Druckschalters beeinflussen können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann der Schritt des Einlesens von zeitabhängigen Informationen zu dem Schaltzustand des Druckschalters ein Einlesen von einer Zeitspanne, in welcher sich der Druckschalter in dem Schaltzustand befunden hat, aufweisen. Die zeitabhängigen Informationen zu dem Schaltzustand des Druckschalters können daher die Zeitspanne, in welcher sich der Druckschalter in dem Schaltzustand befunden hat, aufweisen. Bei der Zeitspanne kann es sich um die beschriebene Zeitspanne handeln. Gemäß dieser Ausführungsform kann der Schritt des Klassifizierens der eingelesenen zeitabhängigen Informationen zu dem Schaltzustand des Druckschalters basierend auf der eingelesenen Zeitspanne durchgeführt werden. Es können eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Zeitspannen eingelesen werden, in welcher sich der Druckschalter jeweils in zeitlicher Abfolge in dem Schaltzustand befunden hat. Basierend auf der Vielzahl von eingelesenen Zeitspannen können diese im Schritt des Klassifizierens in Abhängigkeit von den eingelesenen Informationen zu der Temperatur und dem Volumenstrom des durch den Filter geförderten Fluids klassifiziert werden. Somit können diskrete und aufeinanderfolgende Schaltzustände des Druckschalters bezüglich ihrer jeweiligen Zeitdauer einzeln ausgewertet und klassifiziert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann der Schritt des Einlesens von zeitabhängigen Informationen zu dem Schaltzustand des Druckschalters in Abhängigkeit von einer Zeitspanne, in welcher sich der Druckschalter in dem eingelesenen Zustand befunden hat, durchgeführt werden. Bei der Zeitspanne kann es sich um eine vorbestimmte Zeitspanne beziehungsweise einen entsprechenden Schwellwert handeln. Die zeitabhängigen Informationen zu dem Schaltzustand des Druckschalters können erst eingelesen werden, wenn sich der Druckschalter über die Zeitspanne in dem eingelesenen Schaltzustand befunden hat. Bei der Zeitspanne kann es sich um eine Entprellzeit beziehungsweise um einen Tiefpasswert des Druckschalters handeln. Gemäß dieser Ausführungsform werden auftretende Zeitspannen für Schaltzustände des Druckschalters, welche kürzer als die vorbestimmte Zeitspanne sind, nicht eingelesen. Die vorbestimmte Zeitspanne kann ferner in Abhängigkeit des aktuellen Verschmutzungszustands des Filters einstellbar sein, wobei die vorbestimmte Zeitspanne mit zunehmendem Verschmutzungszustand vergrößert werden kann. Somit kann mit dem Verfahren auch ein verschmutzungszustandsabhängiges Entprellen des Druckschalters durchgeführt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann dieses als einen weiteren Schritt ein Vergleichen der klassifizierten zeitabhängigen Informationen zu dem Schaltzustand des Druckschalters mit einem in Abhängigkeit von mindestens einem von der eingelesenen Informationen zu der Temperatur und von dem Volumenstrom des durch den Filter geförderten Fluids vordefinierten Grenzwert für den Schaltzustand des Druckschalters aufweisen. Bei dem vordefinierten Grenzwert kann es sich um einen für eine vorbestimmte Temperatur vordefinierten Grenzwert handeln. Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei dem vordefinierten Grenzwert um einen zu einem vorbestimmten Volumenstrom vordefinierten Grenzwert handeln. Bei dem vordefinierten Grenzwert kann es sich auch um einen über einen vorbestimmten Temperaturbereich vordefinierten Grenzwert für den Schaltzustand des Druckschalters handeln. Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei dem vordefinierten Grenzwert um einen über einen vorbestimmten Volumenstrombereich vordefinierten Grenzwert für den Schaltzustand des Druckschalters handeln.
Gemäß dieser Ausführungsform kann der Schritt des Ableitens von dem aktuellen Verschmutzungszustand des Filters auf den mit dem vordefinierten Grenzwert verglichenen, zeitabhängigen Informationen zu dem Schaltzustand des Druckschalters basieren. Ein im Schritt des Ableitens abgeleitetes Vergleichsergebnis kann darauf basieren, ob die zeitabhängigen Informationen zu dem Schaltzustand des Druckschalters den vordefinierten Grenzwert überschreiten. Der aktuelle Verschmutzungszustand des Filters kann basierend auf dem Vergleichsergebnis abgeleitet werden. Somit kann in vorteilhafter Weise ein aktueller Verschmutzungsgrad des Filters abgeleitet werden, wobei das Vergleichen ein mehrstufiges Vergleichen mit einer Vielzahl vordefinierter Grenzwerte, das heißt mit mindestens zwei vordefinierter Grenzwerte, aufweisen kann. Der vordefinierte Grenzwert kann einem aktuellen Verschmutzungszustand des Filters entsprechen. Bei einer Vielzahl von vordefinierten Grenzwerten, können sich diese auf verschiedene Verschmutzungszustände des Filters beziehen beziehungsweise diesen entsprechen. Basierend auf einem Überschreiten eines jeweiligen vordefinierten Grenzwerts kann so der aktuelle Verschmutzungszustand des Filters in Abhängigkeit eines aktuellen Verschmutzungsgrads abgeleitet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann dieses als einen weiteren Schritt ein Prognostizieren von einem zukünftigen Verschmutzungszustand des Filters basierend auf dem abgeleiteten aktuellen Verschmutzungszustand des Filters und mindestens einem zukünftigen Betriebszustand des Filters aufweisen. Zumindest der Schritt des Ableitens kann wiederholt durchgeführt werden, womit eine Vielzahl aufeinanderfolgender aktueller Verschmutzungszustände des Filters, das heißt mindestens zwei aufeinanderfolgende aktuelle Verschmutzungszustände des Filters, abgeleitet werden können. Der Schritt des Ableitens kann daher für verschiedene Informationen zu einer aktuellen Temperatur und einem aktuellen Volumenstrom des durch den Filter geförderten Fluids durchgeführt werden. Die Verfahrensschritte können wiederholt beziehungsweise in einer Schleife durchgeführt werden.
Das Prognostizieren von dem zukünftigen Verschmutzungszustand des Filters kann ferner basierend auf einer zeitlichen Extrapolation der bereits abgeleiteten aktuellen Verschmutzungszustände des Filters durchgeführt werden. Mindestens einer der Schritte des Einlesens kann schon für einen neuen beziehungsweise unverschmutzten Zustand durchgeführt werden. Auch der Schritt des Klassifizierens kann somit für den neuen beziehungsweise unverschmutzten Filter durchgeführt werden. Der Schritt des Prognostizierens kann auf den für den neuen beziehungsweise unbenutzten Filter durchgeführten Schritten basieren, womit im Schritt des Prognostizierens ein Ausgangszustand des Filters berücksichtigt werden kann. Bei dem zukünftigen Betriebszustand des Filters kann es sich um eine zukünftige qualitative oder quantitative Beanspruchung des Filters handeln. Somit kann in vorteilhafter Weise bereits vor einem zukünftigen Betrieb des Filters prognostiziert werden, ob sich der Filter während des zukünftigen Betriebs in einem kritischen Verschmutzungszustand befindet, welcher einen Austausch des Filters erforderlich machen kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann dieses als einen weiteren Schritt ein Prüfen, ob es sich bei dem prognostizierten zukünftigen Verschmutzungszustand des Filters um einen für einen zukünftigen Betrieb des Filters kritischen Verschmutzungszustand handelt, aufweisen. Bei dem kritischen Verschmutzungszustand des Filters kann es sich um einen Verschmutzungszustand des Filters handeln, welcher eine vordefinierte Druckdifferenz von einem stromabwärts des Filters vorhandenen Druckzustand des durch den Filter förderbaren Fluids und einem stromaufwärts des Filters vorhandenen Druckzustand des durch den Filter förderbaren Fluids hervorruft. Somit können Druckdifferenzen beziehungsweise Druckverluste bei dem durch den Filter geförderten Fluids in vorteilhafter Weise prognostiziert werden. Ein Filter kann so bereits vor einem zukünftigen Filterbetrieb vorausschauend gewechselt werden, falls der kritische Verschmutzungszustand während des zukünftigen Filterbetriebs erreicht werden wird. Ein kritischer Verschmutzungszustand während eines zukünftigen Filterbetriebs, welcher zu einem Arbeitsausfall einer mit dem Filter betriebenen Maschine führen kann, kann so in vorteilhafter Weise vermieden werden. Der aktuelle Verschmutzungszustand des Filters kann somit mit dem Verfahren vorausschauend bewertet werden.
Die Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt ein Auswertesystem zum Bestimmen von einem Verschmutzungszustand eines Filters. Das zu dem vorhergehenden Aspekt Beschriebene stellt entsprechende Ausführungsformen von diesem Aspekt der Erfindung dar und umgekehrt. Das Auswertesystem kann zum Durchführen des Verfahrens zum Bestimmen von einem Verschmutzungszustand eines Filters gemäß dem vorhergehenden Aspekt eingerichtet sein. Das Auswertesystem kann auch bereits zum Durchführen von mindestens einem der zu dem vorhergehenden Aspekt beschriebenen Schritte eingerichtet sein.
Das Auswertesystem weist mindestens eine Schnittstelle zum Einlesen von Informationen zu einer Temperatur und einem Volumenstrom eines durch den Filter förderbaren Fluids auf. Es kann eine gemeinsame Schnittstelle oder es können getrennte Schnittstellen zum Einlesen von den Informationen zu der Temperatur und dem Volumenstrom des durch den Filter förderbaren Fluids vorgesehen sein. Das Auswertesystem weist auch eine Schnittstelle zum Einlesen von zeitabhängigen Informationen zu einem Schaltzustand eines Druckschalters auf, welcher auf einen Druckzustand des durch den Filter förderbaren Fluids anspricht.
Das Auswertesystem kann einen Temperatursensor aufweisen, welcher die Informationen zu der Temperatur des durch den Filter förderbaren Fluids erfassen kann. Die mit dem Temperatursensor erfassten Informationen können über eine der beschriebenen Schnittstellen eingelesen werden. Das Auswertesystem kann einen Volumenstromsensor beziehungsweise einen Durchflusssensor zum Erfassen des Volumenstroms beziehungsweise des Durchflusses des durch den Filter förderbaren Fluids aufweisen. Der mit dem Volumenstromsensor beziehungsweise Durchflusssensor erfasste Volumenstrom beziehungsweise Durchfluss des durch den Filter förderbaren Fluids kann über eine der beschriebenen Schnittstellen eingelesen werden.
Das Auswertesystem weist auch einen Klassifikator zum Klassifizieren der eingelesenen zeitabhängigen Informationen zu dem Schaltzustand des Druckschalters in Abhängigkeit von den eingelesenen Informationen zu der Temperatur und dem Volumenstrom des durch den Filter förderbaren Fluids auf. Das Auswertesystem weist zudem eine Auswerteeinheit zum Ableiten von einem aktuellen Verschmutzungszustand des Filters basierend auf den klassifizierten zeitabhängigen Informationen zu dem Schaltzustand des Druckschalters auf.
Die Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt ein Filtersystem. Das Filtersystem weist einen Filter zur Filtration eines durch den Filter förderbaren Fluids auf. Bei dem Filter kann es sich um jeden zu den vorhergehenden Aspekten beschriebenen Filter handeln. Das Filtersystem weist auch einen Druckschalter auf, welcher auf einen Druckzustand von dem durch den Filter förderbaren Fluids anspricht. Bei dem Druckschalter kann es sich um jeden zu den vorhergehenden Aspekten beschriebenen Druckschalter handeln. Das Filtersystem weist zudem ein Auswertesystem gemäß dem vorhergehenden Aspekt zum Bestimmen von einem Verschmutzungszustand des Filters auf. Handelt es sich bei dem Filter beispielsweise um einen Getriebeölfilter oder um einen Motorölfilter, kann das Auswertesystem ein Bestandteil eines Getriebesteuergeräts oder eines Motorsteuergeräts sein.
Gemäß einer Ausführungsform des Filtersystems kann der Druckschalter als ein Differenzdruckschalter ausgebildet sein. Der Differenzdruckschalter kann auf eine Differenz zwischen einem stromabwärts des Filters vorhandenen Druckzustand des durch den Filter förderbaren Fluids und einem stromaufwärts des Filters vorhandenen Druckzustand des durch den Filter förderbaren Fluids ansprechen. Bei dem Druckschalter beziehungsweise Differenzdruckschalter kann es sich um einen digitalen beziehungsweise elektrischen Schalter handeln. Der Druckschalter kann an dem Filter angeordnet sein, wobei das durch den Filter förderbare Fluid dem Druckschalter zugeleitet wird. Der Druckschalter kann eine Membran aufweisen, welche auf die Differenz der Druckzustände reagieren beziehungsweise ansprechen kann. Das Reagieren beziehungsweise Ansprechen der Membran auf die Differenz der Druckzustände kann von einem an der Membran angeordneten Sensor erfasst werden. Basierend auf dem Erfassen des Reagieren beziehungsweise Ansprechen der Membran kann der Schaltzustand des Druckschalters bestimmt werden. Alternativ zur Membran kann der Druckschalter ein Ventil aufweisen, welches sich in Abhängigkeit der Differenz der Druckzustände öffnet. Der Öffnungszustand des Ventils kann von einem mit dem Ventil in einem Wirkzusammenhang stehenden Sensor erfasst werden.
Die Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt eine Maschine, welche eine Fördereinrichtung zum Fördern eines Fluids und zum Zuführen des Fluids zu mindestens einer Maschinenkomponente aufweist. Bei der Maschine kann es sich um eine Arbeitsmaschine, beispielsweise um die zu den vorhergehenden Aspekten beschriebenen Arbeitsmaschine, handeln. Bei der Maschine kann es sich gemäß einer Ausführungsform um ein Fahrzeug, ein Getriebe oder um einen Motor handeln. Das Fahrzeug ist beispielsweise eine Landmaschine. Handelt es sich bei dem Filter um einen Getriebeölfilter, kann die Maschine ein Getriebesystem sein, wobei es sich bei der Fördereinrichtung um eine Getriebeölpumpe handeln kann.
Die Maschine weist ein Filtersystem gemäß dem vorhergehenden Aspekt zur Filtration des mit der Fördereinrichtung förderbaren und der Maschinenkomponente zuführbaren Fluids auf. Handelt es sich bei der Maschine um ein Fahrzeug, kann es sich bei der Maschinenkomponente um ein Getriebe, einen Motor oder ein hydraulisches Betätigungselement handeln.
Kurze Beschreibung der Figuren

1 zeigt ein schematisches Diagramm zum Erläutern eines Auswertesystems und eines Filtersystems gemäß einer jeweiligen Ausführungsform der Erfindung.
2 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm mit Verfahrensschritten zum Erläutern eines Verfahrens zum Bestimmen von einem Verschmutzungszustand eines Filters gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
1 zeigt ein Auswertesystem 100 und ein Filtersystem 200 gemäß einer jeweiligen Ausführungsform der Erfindung. Das Filtersystem 200 weist das Auswertesystem 100 auf.
Das Filtersystem 200 weist zudem einen Filter 10 auf, bei welchem es sich in einer Ausführungsform um einen Getriebeölfilter handelt. Der Filter 10 ist in einem Fluidkreislauf 3 angeordnet, welcher eine stromaufwärts des Filters 10 angeordnete Fluidleitung 2 aufweist. Die Fluidleitung 2 wird von einem Fluid durchströmt, bei welchem es sich in einer Ausführungsform um Getriebeöl handelt. Die Fluidleitung 2 ist mit dem Filter 10 verbunden und leitet das die Fluidleitung 2 durchströmende Fluid in den Filter 10 ein, um das Fluid in dem Filter 10 von Feststoffen zu reinigen.
In dem Fluidkreislauf 3 ist eine Arbeitsmaschine 20 angeordnet, welche eine Strömung des Fluids in der Fluidleitung 2 erzeugt. Bei der Arbeitsmaschine 20 handelt es sich in einer Ausführungsform um eine Getriebeölpumpe. In dem Fluidkreislauf 3 ist zudem eine Maschinenkomponente 30 angeordnet, durch welche das Fluid strömt, um die Maschinenkomponente 30 mit dem Fluid zu versorgen. Bei der Maschinenkomponente 30 handelt es sich in einer Ausführungsform um ein Getriebe.
Der Filter 10 ist mit der Arbeitsmaschine 20 mit einer weiteren Fluidleitung verbunden, durch welche das in dem Filter 10 gereinigte Fluid zu der Arbeitsmaschine 20 strömt. Die Arbeitsmaschine 20 ist mit der Maschinenkomponente 30 mit einer weiteren Fluidleitung verbunden, mit welcher die Maschinenkomponente 30 mit dem von dem Filter 10 gereinigten Fluid versorgt wird. Alternativ zu der gezeigten Anordnung des Filters 10 stromaufwärts der Arbeitsmaschine 20 in dem Fluidkreislauf 3 zwischen der Maschinenkomponente 30 und der Arbeitsmaschine 20 ist der Filter 10 in einer nicht gezeigten Ausführungsform stromabwärts der Arbeitsmaschine 20 zwischen der Arbeitsmaschine 20 und der Maschinenkomponente 30 in dem Fluidkreislauf 3 angeordnet.
An dem Filter 10 ist ein Druckschalter 16 angeordnet, welcher in der gezeigten Ausführungsform als elektronischer Differenzdruckschalter 17 ausgebildet ist. Das Filtersystem 200 weist auch den Druckschalter 16 auf. In einer Ausführungsform ist der Druckschalter 16 an einem nicht gezeigten Filtergehäuse angebracht. Der Druckschalter 16 ist mit der stromaufwärts des Filters 10 angeordneten Fluidleitung 2 und mit der weiteren, stromabwärts des Filters 10 angeordneten weiteren Fluidleitung über eine Bypassleitung 4 verbunden. Der Druckschalter 16 befindet sich in Abhängigkeit des jeweiligen Fluiddrucks in den beiden Fluidleitungen in einem geöffneten beziehungsweise eingeschalteten Schaltzustand, wenn eine Druckdifferenz zwischen dem in der stromabwärts des Filters 10 angeordneten weiteren Fluidleitung vorherrschender Fluiddruck und dem in der stromaufwärts des Filters 10 angeordneten Fluidleitung 2 vorherrschender Fluiddruck eine bestimmte Druckdifferenz beziehungsweise einen bestimmten Einschaltpunkt des Druckschalters 16 überschreitet. In einer nicht gezeigten Ausführungsform ist der Druckschalter 16 und die Bypassleitung 4 in dem Filter 10 beziehungsweise in einem Filtergehäuse des Filters 10 integriert.
In dem Fluidkreislauf 3 ist ein Temperatursensor 12 angeordnet, welcher eine Fluidtemperatur des Fluids in dem Fluidkreislauf 3 erfasst. In der gezeigten Ausführungsform ist der Temperatursensor 12 stromaufwärts des Filters 10 angeordnet, um die Fluidtemperatur des in den Filter 10 einströmenden Fluids zu erfassen. In dem Fluidkreislauf 3 ist zudem ein Durchflusssensor 14 angeordnet, welcher einen Volumenstrom beziehungsweise eine Durchflussrate des Fluids in dem Fluidkreislauf 3 erfasst. In der gezeigten Ausführungsform ist der Durchflusssensor 14 stromaufwärts des Filters 10 angeordnet, um den Volumenstrom des in den Filter 10 einströmenden Fluids zu erfassen.
Das Auswertesystem 100 ist dazu eingerichtet, einen Verschmutzungsgrad des Filters 10 zu bestimmen. Hierfür weist das Auswertesystem 100 zunächst eine Schnittstelle 102 zum Einlesen von der mit dem Temperatursensor 12 erfassten Fluidtemperatur und zum Einlesen von dem mit dem Durchflusssensor 14 erfassten Volumenstrom des Fluids auf. Für das Bestimmen von dem Verschmutzungsgrad des Filters 10 weist das Auswertesystem 100 auch eine Schnittstelle 104 zum Einlesen von zeitabhängigen Informationen zu dem Schaltzustand des Druckschalters 16 auf. Die zeitabhängigen Informationen weisen gemäß einer Ausführungsform die Zeitspanne auf, in welcher sich der Druckschalter 16 in dem Schaltzustand befunden hat.
Das Auswertesystem 100 weist auch einen Klassifikator 110 zum Klassifizieren der über die Schnittstelle 104 eingelesenen zeitabhängigen Informationen zu dem Schaltzustand des Druckschalters 16 in Abhängigkeit von der über die Schnittstelle 102 eingelesenen Fluidtemperatur und dem über die Schnittstelle 102 eingelesenen Volumenstrom auf. Hierfür ist der Klassifikator 110 über die Schnittstellen 102, 104 mit dem Temperatursensor 12, dem Durchflusssensor 14 und dem Druckschalter 16 verbunden. Gemäß einer nicht gezeigten, weiteren Ausführungsform ist der Klassifikator 110 über die Schnittstelle 102 alternativ oder zusätzlich zur Verbindung mit dem Durchflusssensor 14 mit der Arbeitsmaschine 20 verbunden, um einen Arbeitsparameter der Arbeitsmaschine 20 auszulesen. Gemäß dieser Ausführungsform ist der Durchflusssensor 14 zum direkten Erfassen des Volumenstroms optional vorhanden und der Volumenstrom ist indirekt aus dem Arbeitsparameter ableitbar.
Das Auswertesystem 100 weist zudem eine Auswerteeinheit 120 zum Ableiten von einem aktuellen Verschmutzungszustand des Filters 10 basierend auf den mit dem Klassifikator 110 klassifizierten zeitabhängigen Informationen zu dem Schaltzustand des Druckschalters 16 auf. Das Auswertesystem 100 ist auch dazu eingerichtet, basierend auf dem aktuellen Verschmutzungszustand des Filters 10 und einem zukünftigen Betriebsparameter des Filters 10 einen zukünftigen Verschmutzungszustand des Filters 10 zu prognostizieren. Gemäß einer Ausführungsform wird der aktuelle Verschmutzungszustand aus mindestens einer Zeitspanne abgeleitet, in welcher sich der Druckschalter 16 in Abhängigkeit von der über die Schnittstelle 102 eingelesenen Fluidtemperatur und dem über die Schnittstelle 102 eingelesenen Volumenstrom in mindestens einem von dem beschriebenen Schaltzustand befunden hat.
Das Filtersystem 200 weist zudem eine Warnanzeige 18 auf, welche den abgeleiteten aktuellen Verschmutzungszustand des Filters 10 anzeigt. Das Auswertesystem 100 ist mit der Warnanzeige 18 verbunden und dazu eingerichtet, ein Signal an die Warnanzeige 18 auszugeben, wobei der prognostizierte zukünftige Verschmutzungszustand des Filters 10 mit der Warnanzeige 18 angezeigt wird, um einen Benutzer vor einem kritischen zukünftigen Verschmutzungszustand des Filters 10 zu warnen.
In 2 ist ein schematisches Ablaufdiagramm mit Verfahrensschritten zum Bestimmen von einem Verschmutzungszustand des Filters 10 in einer zeitlichen Abfolge gezeigt.
In einem Schritt S1 werden Informationen zu der Temperatur und dem Volumenstrom des durch den Filter 10 mit der Arbeitsmaschine 20 geförderten Fluids in die Auswerteeinheit 120 eingelesen. In einem Unterschritt S1a wird die mit dem Temperatursensor 12 erfasste Fluidtemperatur über die Schnittstelle 102 in die Auswerteeinheit 120 des Auswertesystems 100 eingelesen. In einem weiteren Unterschritt S1b wir der mit dem Durchflussmesser 14 direkt erfasste Volumenstrom des in den Filter 10 eingeleiteten Fluids oder der aus dem Arbeitsparameter der Arbeitsmaschine 20 indirekt bestimmte Volumenstrom des in den Filter 10 eingeleiteten Fluids über die Schnittstelle 102 in die Auswerteeinheit 120 des Auswertesystems 100 eingelesen. In einem weiteren Schritt S2 werden die zu 1 beschriebenen zeitabhängige Informationen zu einem Schaltzustand des Druckschalters 16 über die Schnittstelle 104 in die Auswerteeinheit 120 des Auswertesystems 100 eingelesen.
In einem weiteren Schritt S3 werden die eingelesenen zeitabhängigen Informationen zu dem Schaltzustand des Druckschalters 16 in Abhängigkeit von den eingelesenen Informationen zu der Temperatur und dem Volumenstrom des durch den Filter 10 geförderten Fluids mit dem Klassifikator 110 des Auswertesystems 100 klassifiziert. Die eingelesenen zeitabhängigen Informationen zu dem Schaltzustand des Druckschalters 16 werden hierbei einer Vielzahl von verschiedenen Temperatur-Volumenstrom-Klassen zugeordnet. In einem weiteren Schritt S4 werden die klassifizierten zeitabhängigen Informationen zu dem Schaltzustand des Druckschalters 16 mit einem für die verschiedenen Temperatur-Volumenstrom-Klassen jeweils vordefinierten Grenzwert für den Schaltzustand des Druckschalters 16 verglichen. Der für die verschiedenen Temperatur-Volumenstrom-Klassen jeweils vordefinierte Grenzwert entspricht einem vordefinierten aktuellen Verschmutzungszustand des Filters 10. In einem weiteren Schritt S5 wir ein aktueller Verschmutzungszustand des Filters 10 basierend auf den klassifizierten zeitabhängigen Informationen zu dem Schaltzustand des Druckschalters 16 abgeleitet, wobei der abgeleitete aktuelle Verschmutzungszustand des Filters 10 auf dem Vergleich mit dem vordefinierten Grenzwert basiert.
In einem weiteren Schritt S6 wir der zukünftige Verschmutzungszustand des Filters 10 basierend auf dem abgeleiteten aktuellen Verschmutzungszustand des Filters 10 und mindestens einem zukünftigen Betriebszustand des Filters 10 prognostiziert. Der mindestens eine zukünftige Betriebszustand des Filters 10 weist einen zukünftige Beanspruchung des Filters 10 in einem zukünftigen Betrieb beziehungsweise Arbeitseinsatz des Filters 10 auf. Noch in einem weiteren Schritt S7 wird geprüft, ob es sich bei dem prognostizierten zukünftigen Verschmutzungszustand des Filters 10 um einen für den zukünftigen Betrieb des Filter 10 kritischen Verschmutzungsgrad handelt, wobei ein entsprechendes Prüfergebnis einem Benutzer des Filters 10 mit der Warnanzeige 18 angezeigt wird.
Bezugszeichen

2: Fluidleitung
3: Fluidkreislauf
4: Bypassleitung
10: Filter
12: Temperatursensor
14: Durchflusssensor
16: Druckschalter
17: Differenzdruckschalter
18: Warnanzeige
20: Arbeitsmaschine
30: Maschinenkomponente
100: Auswertesystem
102: Schnittstelle
104: Schnittstelle
110: Klassifikator
120: Auswerteeinheit
200: Filtersystem
S1: Einlesen von Informationen
S1a: Einlesen von einer Temperatur
S1b: Einlesen von einem Volumenstrom
S2: Einlesen von Schaltzustandsinformationen
S3: Klassifizierung
S4: Grenzwertvergleich
S5: Verschmutzungszustandsableitung
S6: Prognose
S7: Prüfung

Claims

Verfahren zum Bestimmen von einem Verschmutzungszustand eines Filters (10), mit den Schritten: Einlesen (S1) von Informationen zu einer Temperatur und einem Volumenstrom eines durch den Filter (10) geförderten Fluids, Einlesen (S2) von zeitabhängigen Informationen zu einem Schaltzustand eines Druckschalters (16), welcher auf einen Druckzustand des durch den Filter (10) geförderten Fluids anspricht, Klassifizieren (S3) der eingelesenen zeitabhängigen Informationen zu dem Schaltzustand des Druckschalters (16) in Abhängigkeit von den eingelesenen Informationen zu der Temperatur und dem Volumenstrom des durch den Filter (10) geförderten Fluids, und Ableiten (S5) von einem aktuellen Verschmutzungszustand des Filters (10) basierend auf den klassifizierten zeitabhängigen Informationen zu dem Schaltzustand des Druckschalters (16).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Klassifizierens (S3) der eingelesenen zeitabhängigen Informationen zu dem Schaltzustand des Druckschalters (16) basierend auf einer Zeitspanne, in welcher sich der Druckschalter (16) in dem Schaltzustand befunden hat, durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schritt des Einlesens (S1) von Informationen zu der Temperatur und dem Volumenstrom des durch den Filter (10) geförderten Fluids ein Einlesen eines Arbeitszustands von einer den Volumenstrom beeinflussenden Arbeitsmaschine (20) aufweist, und wobei der Schritt des Klassifizierens (S3) der eingelesenen zeitabhängigen Informationen zu dem Schaltzustand des Druckschalters (16) in Abhängigkeit des eingelesenen Arbeitszustands der Arbeitsmaschine (20) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Einlesens (S1) von zeitabhängigen Informationen zu dem Schaltzustand des Druckschalters (16) ein Einlesen von einer Zeitspanne, in welcher sich der Druckschalter (16) in dem Schaltzustand befunden hat, aufweist, und wobei der Schritt des Klassifizierens (S3) der eingelesenen zeitabhängigen Informationen zu dem Schaltzustand des Druckschalters (16) basierend auf der eingelesenen Zeitspanne durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Einlesens (S2) von zeitabhängigen Informationen zu dem Schaltzustand des Druckschalters (16) in Abhängigkeit von einer Zeitspanne, in welcher sich der Druckschalter (16) in dem eingelesenen Schaltzustand befunden hat, durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit dem weiteren Schritt: Vergleichen (S4) der klassifizierten zeitabhängigen Informationen zu dem Schaltzustand des Druckschalters (16) mit einem in Abhängigkeit von mindestens einem von der der eingelesenen Informationen zu der Temperatur und von dem Volumenstrom des durch den Filter (10) geförderten Fluids vordefinierten Grenzwert für den Schaltzustand des Druckschalters (16), und wobei der Schritt des Ableitens (S5) von dem aktuellen Verschmutzungszustand des Filters (10) auf den mit dem vordefinierten Grenzwert verglichenen zeitabhängigen Informationen zu dem Schaltzustand des Druckschalters (16) basiert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit dem weiteren Schritt: Prognostizieren (S6) von einem zukünftigen Verschmutzungszustand des Filters (10) basierend auf dem abgeleiteten aktuellen Verschmutzungszustand des Filters (10) und mindestens einem zukünftigen Betriebszustand des Filters (10).
Verfahren nach Anspruch 7, mit den weiteren Schritten: Prüfen (S7), ob es sich bei dem prognostizierten zukünftigen Verschmutzungszustand des Filters (10) um einen für einen zukünftigen Betrieb des Filter (10) kritischen Verschmutzungszustand handelt, und Ausgeben von einem Warnsignal zum Warnen vor dem für den zukünftigen Betrieb des Filters (10) kritischen Verschmutzungszustand.
Auswertesystem (100) zum Bestimmen von einem Verschmutzungszustand eines Filters (10), mit: mindestens einer Schnittstelle (102) zum Einlesen von Informationen zu einer Temperatur und einem Volumenstrom eines durch den Filter (10) förderbaren Fluids, einer Schnittstelle (104) zum Einlesen von zeitabhängigen Informationen zu einem Schaltzustand eines Druckschalters (16), welcher auf einen Druckzustand des durch den Filter (10) förderbaren Fluids anspricht, einem Klassifikator (110) zum Klassifizieren der eingelesenen zeitabhängigen Informationen zu dem Schaltzustand des Druckschalters (16) in Abhängigkeit von den eingelesenen Informationen zu der Temperatur und dem Volumenstrom des durch den Filter (10) förderbaren Fluids, und einer Auswerteeinheit (120) zum Ableiten von einem aktuellen Verschmutzungszustand des Filters (10) basierend auf den klassifizierten zeitabhängigen Informationen zu dem Schaltzustand des Druckschalters (16).
Filtersystem (200), mit einem Filter (10) zur Filtration eines durch den Filter (10) förderbaren Fluids, einem Druckschalter (16), welcher auf einen Druckzustand von dem durch den Filter (10) förderbaren Fluid anspricht, und einem Auswertesystem (100) nach Anspruch 9 zum Bestimmen von einem Verschmutzungszustand des Filters (10).
Filtersystem (200) nach Anspruch 10, wobei der Druckschalter (16) als ein Differenzdruckschalter (17) ausgebildet ist, welcher auf eine Differenz von einem stromabwärts des Filters (10) vorhandenen Druckzustands des durch den Filter (10) förderbaren Fluids und einem stromaufwärts des Filters (10) vorhandenen Druckzustands des durch den Filter (10) förderbaren Fluids anspricht.
Maschine, mit einer Fördereinrichtung zum Fördern eines Fluids und zum Zuführen des Fluids zu einer Maschinenkomponente (30), und einem Filtersystem (200) nach einem der Ansprüche 10 oder 11 zur Filtration des mit der Fördereinrichtung förderbaren und der Maschinenkomponente (30) zuführbaren Fluids.