In luftführenden Anlagen wie beispielsweise Belüftungs- und/oder Klimaanlagen in Gebäuden oder Fahrzeugen sind üb- licherweise Filter vorgesehen, um die einem Innenraum zuge- führte Luft zu reinigen und insbesondere die darin mitge- führten Partikel auszuscheiden. Die Standzeit eines Filter- elementes ist äußerst unterschiedlich und mehreren Ein- flüssen unterworfen, wobei vornehmlich die Partikelmenge Einfluß nimmt. Damit die Filterelemente nicht bereits zu einem Zeitpunkt gewechselt werden, zu dem die Standzeit noch nicht erreicht ist, aber andererseits der Ver- schmutzungsgrad des Filterelementes festgestellt werden kann, wurde bereits in der DE 36 31 258 C2 eine Filtervor- richtung vorgeschlagen, die eine Filterhülse umfaßt, die radial durchströmt wird und bei der radial außerhalb der Filterhülse ein Lichtstrahlsender und radial innerhalb der Filterhülse ein lichtempfindlicher Empfänger als photo- elektrische Überwachungseinrichtung angeordnet sind.

Ein Nachteil einer solchen Anordnung ist darin zu sehen, daß dieses Meßprinzip bei Filtermaterialien, die dunkle Stoffe enthalten, insbesondere bei Kombinationen aus Ge- ruchs-und Partikelfilter, sogenannten Hybridfiltern, nicht einsetzbar ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Verfah- ren und eine Vorrichtung zur Detektion des Zustandes eines von einem Luftstrom beaufschlagten Filters zu schaffen, wo- bei unabhängig vom Aufbau des Filters auf einfache Weise eine Erfassung des Verschmutzungsgrades des Filters möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merk- malen des Anspruchs 9 gelöst.

Mit der vorliegenden Erfindung ist es auf einfache Weise möglich, den Verschmutzungsgrad bzw. Beladungszustand des Filters mit Partikeln aktuell zu erfassen, unabhängig da- von, ob es sich um einen reinen Partikelfilter, einen Hybridfilter oder einen anderen Filter handelt. Wesentlich ist lediglich, daß sich die Reflexionseigenschaften der Oberfläche des Filterelementes innerhalb der Nutzungsdauer erfaßbar ändern. Auf die Dicke der Filterschicht oder deren Zusammensetzung kommt es für die Funktion des Verfahrens bzw. der Vorrichtung nicht an, so daß unterschiedliche Fil- tertypen eingesetzt werden können, ohne daß die Vorrichtung angepaßt oder verändert werden muß. Daraus ergibt sich auch der Vorteil, daß bei Filtervarianten innerhalb einer Belüf- tungs-, Heizungs-oder Klimaanlage die Vorrichtung stets den gleichen Aufbau aufweist und eine individuelle Be- stückung mit einem Filterelement je nach Kundenwunsch oder Umgebungsbedingungen erfolgen kann.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens trifft das Strahlenbündel in einem beliebigen Winkel zur Ebene der vom Luftstrom angeströmten Seite des Filterelementes auf. Um bei einer solchen Anordnung die durch die Plissierung ent- stehende Schattierung für die Meßvorrichtung zu eliminie- ren, sollte als Abstand zwischen dem Sender und der ange- strömten Fläche des Filters ein Mindestabstand eingehalten werden.

Gemäß einer Ausführungsvariante des Verfahrens wird vorge- sehen, daß der Winkel zwischen auftreffendem und re- flektiertem Strahlenbündel ein sehr spitzer Winkel ist. Da- durch ist es möglich, das Strahlung, wie beispielsweise Licht, emittierende Bauteil und den Empfänger baulich in unmittelbarer Nähe zueinander anzuordnen, wobei es als be- sonders vorteilhaft angesehen wird, wenn diese in einem ge- meinsamen Gehäuse aufgenommen sind.

Das im Empfänger erzeugte Signal kann auf unterschiedliche Weise genutzt werden, beispielsweise zur Erzeugung eines Ausgangssignals, zur Aktivierung eines Schwellwertschalters oder zum Vergleich mit einem Referenzwert in einer Ver- gleichsstufe. Als besonders zweckmäßig wird erachtet, daß das im Empfänger erzeugte Signal einem Mikroprozessor zuge- führt und von diesem unter Einbeziehung weiterer Parameter der aktuelle Wert der Partikelbeladung des Filters ermit- telt wird. Bei Auswertung des betreffenden Signals in einem Mikroprozessor kann auch vorgesehen sein, daß aus dem ersten nach einem Filterwechsel im Empfänger erzeugten Signal in dem Mikroprozessor der Typ des Filters bestimmt wird. Da die unterschiedlichen Filterelemente auch Unter- schiede in den Reflexionseigenschaften ihrer Oberflächen aufweisen, kann anhand des in dem Empfänger erzeugten Stro- mes aufgrund eines abgespeicherten Referenzwertes der Fil- tertyp bestimmt werden.

In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vor- gesehen, daß das Strahlung, wie beispielsweise Licht, emittierende Bauteil ein Infrarotsender und der Empfänger ein Infrarotsensor sind. Die örtliche Festlegung des Sen- ders und des Sensors kann von unterschiedlichen Bedingungen abhängig sein, wobei unter anderem die Strömungsverhält- nisse in dem vor dem Filter liegenden Bereich berücksich- tigt werden müssen. Zur Exaktheit des Meßergebnisses kann der Abstand des Senders zur Anströmseite des Filters oder Einfallswinkel des Strahlenbündels so gewählt werden, daß die Oberfläche des Filters als gleichmäßig reflektierende Fläche erscheint. Aus baulichen Gründen kann es zweckmäßig sein, daß das Bauteil und der Empfänger nahe beieinander vorzugsweise in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung so- wie das Verfahren zur Detektion des Zustandes des Filters werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt : Fig. 1 die schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Detektion des Zustandes eines Filters, Fig. 2 eine Ausführungsvariante mit einer kombinierten Sender-/Empfänger-Einheit.

Die Fig. 1 zeigt eine Belüftungsanlage 1 mit einem Luftfüh- rungskanal 2, in dem ein Filter 5 angeordnet ist. Der Luft- führungskanal 2 kann selbstverständlich auch Bestandteil einer Heizungs-und/oder Klimaanlage insbesondere eines Kraftfahrzeugs sein. Mit dem Pfeil 3 ist der Zustrom der ungefilterten Luft und mit dem Pfeil 4 die den Filter 5 verlassende gereinigte Luft bezeichnet. Der Filter 5 weist eine angeströmte Seite 6 auf, die sich im gezeigten Ausfüh- rungsbeispiel quer zur Richtung des Luftführungskanals 2 erstreckt. Selbstverständlich sind auch andere Einbauver- hältnisse des Filters 5 im Luftführungskanal 2 möglich, wo- bei die angeströmte Seite 6 einen beliebigen Winkel zur Richtung des Luftführungskanals 2 einnehmen kann. Bei den für derartige Zwecke verwendeten Filtern 5 handelt es sich üblicherweise um Partikelfilter oder aus unterschiedlichen Filtermaterialien kombinierte Hybridfilter, die sowohl zur Ausscheidung von Partikeln als auch zur Adsorption von Aerosolen oder Aromastoffen dienen. Das ein-oder mehrla- gige Filtermaterial wird plissiert, wodurch eine äußerst große Oberfläche in Relation zum Querschnitt des Luftfüh- rungskanals 2 entsteht.

Wie aus Fig. 1 weiter ersichtlich ist, befindet sich im Luftführungskanal 2 auf der Seite des Filters 5, die von der ungefilterten Luft 3 beaufschlagt wird, ein Sender 7 und ein Sensor 8, die zum Emittieren bzw. Empfangen von insbesondere Infrarotstrahlung ausgebildet sind. Der Sender 7 als Licht emittierendes Bauteil ist in einem Abstand s zur angeströmten Seite 6 des Filters 5 angeordnet und der- art ausgerichtet, daß ein emittiertes Strahlenbündel 10 auf einer Reflexionsfläche 12 des Filters 5 auftrifft. Dabei fällt das Strahlenbündel 10 unter einem Winkel a zur ange- strömten Seite 6 des Filters 5 ein. Der Sensor 8 ist im Strahlungsbereich des reflektierten Strahlenbündels 11 po- sitioniert. Entsprechend der Intensität des reflektierten Strahlenbündels 11 wird im Sensor 8 ein Strom erzeugt, der als Signal einer nachgeschalteten Signalverarbeitungsein- richtung 9 zugeleitet wird. Bei der Signalverarbeitungsein- richtung 9 kann es sich beispielsweise um einen Schwell- wertschalter, um einen Vergleicher oder um einen Mikropro- zessor handeln. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind der Sender 7 und der Sensor 8 in einem Abstand a zueinander angeordnet.

Beim Einsatz eines neuen Filters 5 ist die Oberfläche des Filters 5 an der angeströmten Seite 6 reflektierend, so daß das reflektierte Strahlenbündel 11 eine hohe Intensität hat und damit im Sensor 8 ein relativ großes Signal, beispiels- weise als Photostrom, erzeugt wird. Die Abschwächung der reflektierten Infrarotstrahlung ist abhängig von der zuneh- menden Partikelablagerung im Filter, d. h. mit zunehmender Filterbetriebszeit nimmt die Intensität des reflektierten Strahlenbündels 11 ständig ab. Bei Erreichen eines defi- nierten Grenzwertes kann beispielsweise eine Einrichtung aktiviert werden, die die Notwendigkeit des Filterwechsels anzeigt.

Die Ausführungsvariante in Fig. 2 zeigt die Anordnung eines Senders 13 und eines Sensors 14 in einem gemeinsamen Ge- häuse 15, so daß der Sender 13 und der Sensor 14 örtlich sehr nah beieinander liegen. Dadurch trifft das emittierte Strahlenbündel 10 derart auf die angeströmte Seite 6 des Filters 5 auf und wird von der Reflexionsfläche 12 derart reflektiert, daß sich zwischen dem Strahlenbündel 10 und dem reflektierten Strahlenbündel 11 ein relativ spitzer Winkel ß von < 10° vorzugsweise < 5° ergibt. Es wird aus Fig. 2 auch deutlich, daß die Reflexionsfläche 12 an einer beliebigen Stelle der angeströmten Seite 6 des Filters 5 gebildet sein kann, da auch bei Auftreten einer örtlichen stärkeren Verschmutzung des Filters sich selbständig ein Ausgleich der Strömung aufgrund der Druckverhältnisse am Filter einstellt. Im übrigen stimmen die Bezugszeichen in Fig. 2 für gleiche Bauteile mit denjenigen der Fig. 1 über- ein.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann zusätz- lich zu den in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbei- spielen auf der Abströmseite des Filters ein Reflektor oder ein weiterer Sensor vorgesehen sein. Durch eine derartige weitere Ausgestaltung ist neben der Reflexionsmessung auch eine Transmissionsmessung möglich, wodurch unter anderem auch das Nichtvorhandensein eines Filters detektiert wird.

Die Detektion bezüglich des Filtertyps und/oder des Vorhan- denseins eines Filters kann auch mittels der Software in einem Mikroprozessor erfolgen. Hierbei kann beispielsweise die Größe des Ausgangssignals am Sensor 11 beim ersten Be- ginn des Fahrzeugbetriebs nach Entnahme des zu wechselnden (verschmutzten) Filters, wodurch ein"Reset-Signal"ausge- löst wird herangezogen werden. Anstelle einer derartigen Maßnahme ist es jedoch auch möglich, das Vorhandensein ei- nes Filters durch entsprechende Kontakte bzw. Schalter im Bereich der Aufnahme des Filters im Luftführungskanal zu erfassen. Außerdem ist es mit derartigen Mitteln möglich, den Filtertyp festzustellen, wobei eine entsprechende In- formation einem Mikroprozessor zugeleitet werden kann.