DE102012203625A1 - Filter system for reduction of pollution impact in inner space of motor car, has branches and common channel that are locked by channel flaps which are controlled based on measured properties of air flowing into filter - Google Patents
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Abstract
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft ein Filtersystem, insbesondere zur Senkung der Schadstoffbelastung im Innenraum von Kraftfahrzeugen, mit einem Luftkanal mit einer Zuströmöffnung und mit einem Filter, wobei das Filtersystem eine erste Abzweigung in Luftströmungsrichtung vor dem Filter und eine zweite Abzweigung in Luftströmungsrichtung nach dem Filter aufweist, die in einen gemeinsamen Kanal zusammengeführt sind, der in die Zuströmöffnung mündet, wobei eine erste Messstelle zur Messung von zumindest einer Eigenschaft der durchströmenden Luft vor einem Filter und eine zweite Messstelle zur Messung von zumindest einer Eigenschaften der durchströmenden Luft nach einem Filter angeordnet sind.The invention relates to a filter system, in particular for reducing the pollution in the interior of motor vehicles, having an air duct with an inflow opening and with a filter, wherein the filter system has a first branch in the air flow direction before the filter and a second branch in the air flow direction after the filter are merged into a common channel, which opens into the inflow opening, wherein a first measuring point for measuring at least one property of the air flowing through a filter and a second measuring point for measuring at least one properties of the air flowing through a filter are arranged.
Stand der TechnikState of the art
Bei der Belüftung eines geschlossenen Raumes ist es üblich, dass die dem geschlossenen Raum zuzuführende Luft, die von der Umgebung her angesaugt wird, zunächst auf unterschiedlichste Weise aufbereitet wird. Beispielsweise wird die Luft vor der Freisetzung in den Innenraum erwärmt, abgekühlt, befeuchtet und insbesondere auch gereinigt. Bei einer Reinigung der Luft werden beispielsweise Pollen, Schmutzpartikel oder Schadgase und dergleichen durch Filtereinrichtungen entfernt.When ventilating a closed room, it is common that the air to be supplied to the closed space, which is sucked in from the environment, is first processed in a variety of ways. For example, the air is heated before being released into the interior, cooled, moistened and in particular also cleaned. When cleaning the air, for example, pollen, dirt particles or noxious gases and the like are removed by filter devices.
Ein Beispiel für derartige Innenräume sind Kraftfahrzeuginnenräume. Insbesondere bei Kraftfahrzeugen erweist es sich als vorteilhaft die Luft von Schmutzpartikeln und Schadgasen zu befreien um die Belastung für die Fahrzeuginsassen zu minimieren.An example of such interiors are automotive interiors. In particular, in motor vehicles, it proves to be advantageous to free the air of dirt particles and harmful gases to minimize the burden on the vehicle occupants.
Da in Kraftfahrzeugen der Ansaugort für die dem Innenraum zuzuführende Frischluft in der Regel nicht so gewählt werden kann, dass von vorherein möglichst wenig Schadstoffe angesaugt werden, da Kraftfahrzeuge in der Regel auf Straßen bewegt werden, ist es unvermeidlich, dass Abgase, insbesondere Rußpartikel, andere Schmutzpartikel und Schadgase, welche von anderen Kraftfahrzeugen herrühren, vom eigenen Kraftfahrzeug mit der Luft für die Versorgung des Innenraums angesaugt werden. Ohne vorherige Filterung würden die derart angesaugten Schmutzpartikel bzw. Schadgase in den Kraftfahrzeuginnenraum abgegeben werden.Since in motor vehicles, the intake for the fresh air to be supplied to the interior can not be chosen so that as little pollutants are sucked from the outset as motor vehicles are usually moved on roads, it is inevitable that exhaust gases, especially soot particles, others Dirt particles and noxious gases, which originate from other motor vehicles, are sucked in by their own motor vehicle with the air for the supply of the interior. Without prior filtering the sucked dirt particles or noxious gases would be discharged into the vehicle interior.
Gerade im Kraftfahrzeugbereich ist es weiterhin erforderlich, dass die zur Reinigung der Luft verwendeten Filter möglichst kompakt, leicht, effektiv und darüber hinaus möglichst kostengünstig sind. Insbesondere zur Filterung der Innenraumluft ist es daher zweckdienlich Aktivkohlefilter einzusetzen um die Schadstoffbelastung im Fahrzeuginneren möglichst niedrig zu halten, da diese ein hohes Filterpotential aufweisen.Especially in the automotive sector, it is further required that the filters used to clean the air are as compact, lightweight, effective and moreover as cost-effective as possible. In particular, for filtering the indoor air, it is therefore expedient to use activated carbon filter to keep the pollution in the vehicle interior as low as possible, since they have a high filter potential.
Die in den Innenluftansaugtrakt angesaugten Schadgase treten dabei im Fahrbetrieb in der Regel situationsbezogen, das heißt abhängig vom umliegenden Verkehrsaufkommen auf. Einflussgrößen sind hier insbesondere die Verteilung von Benzin- zu Dieselgetriebenen Fahrzeugen im direkten Umfeld des Fahrzeugs und die Einsatzsituation des Fahrzeugs, etwa Fahrt durch einen Tunnel, Fahrt in der Stadt oder etwa das Warten an einer Ampel. Häufig ist die Schadgasbelastung durch kurze und hohe Spitzenwerte gekennzeichnet.The sucked into the Innenluftansaugtrakt noxious gases occur while driving usually situational, that is dependent on the surrounding traffic. Influencing factors here are, in particular, the distribution of gasoline-to-diesel-powered vehicles in the immediate vicinity of the vehicle and the operational situation of the vehicle, for example driving through a tunnel, driving in the city or waiting at a traffic light. Frequently the pollution of pollutants is characterized by short and high peak values.
Hierbei ist es besonders für niedrigsiedende Schadgase wie zum Beispiel NOx, SOX, COX schwierig, diese dauerhaft aus dem Fahrzeuginnenraum fernzuhalten. Sie werden zwar kurzfristig durch Filter, wie zum Beispiel einen Aktivkohlefilter imitiert, also gefiltert, der Filter kann diese jedoch nicht dauerhaft binden und in Folge dessen werden die Schadgase zu einem späteren Zeitpunkt wieder vom Filter emittiert also freigesetzt.It is particularly difficult for low-boiling noxious gases such as NO x , SO X , CO X to keep them permanently out of the vehicle interior. Although they are imitated in the short term by filters, such as an activated carbon filter, so filtered, but the filter can not bind them permanently and as a result, the noxious gases emitted at a later date by the filter so released.
Findet diese Freisetzung in einer Situation einer niedrigen äußeren Schadstoffbelastung statt, kann es sein, dass die Umluftklappe im Innenluftansaugtrakt des Kraftfahrzeugs nichts geschlossen ist. Dadurch kann das von Filter emittierte Schadgas direkt in den Innenraum eindringen und dort zur Beeinträchtigung der Insassen führen.If this release takes place in a situation of a low external pollutant load, it may be that the recirculation flap in the internal air intake tract of the motor vehicle is not closed. As a result, the noxious gas emitted by the filter can penetrate directly into the interior, where it can lead to impairment of the occupants.
Nach dem Stand der Technik sind solche Innenluftansaugstrecken wie folgt aufgebaut. Die Innenluftansaugung weist zwei Zuführungen auf. Zum einen eine Zuführung für die Umluft und zum anderen eine für die Frischluft. Über eine verstellbare Klappe kann entweder die eine oder die andere Zuführung vollständig freigegeben werden oder ein Mischverhältnis zwischen Frischluft und Umluft hergestellt werden.According to the prior art, such Innenluftansaugstrecken are constructed as follows. The internal air intake has two feeders. First, a supply for the circulating air and the other one for the fresh air. Via an adjustable flap either one or the other feeder can be completely released or a mixing ratio between fresh air and recirculated air can be established.
Darauf stromabwärts folgend ist ein Gebläse angeordnet, welches den Luftstrom im Innenluftansaugtrakt beschleunigt. Weiter stromabwärts ist ein Filterelement angeordnet. Jeweils vor und hinter dem Filterelement sind Messstellen vorgesehen, an welchen eine oder mehrere Eigenschaften der Luft gemessen werden. Dies kann zum Beispiel über zwei einzelne Gassensoren geschehen, oder aber auch über Abzweigungen, welche einen Teil der Luft an der jeweiligen Messstelle zu einem Gassensor abzweigt. Über diese Messtechnik werden eine oder mehrere Eigenschaften der Luft vor und nach dem Filter ermittelt. Durch einen Vergleich der beiden Messwerte können Rückschlüsse, zum Beispiel auf den Beladungszustand des Filterelements gezogen werden.Downstream following a fan is arranged, which accelerates the air flow in the Innenluftansaugtrakt. Further downstream, a filter element is arranged. In each case in front of and behind the filter element measuring points are provided, on which one or more properties of the air are measured. This can be done for example via two individual gas sensors, or else via branches, which branches off part of the air at the respective measuring point to a gas sensor. One or more properties of the air before and after the filter are determined by this measurement technique. By comparing the two measured values conclusions can be drawn, for example, on the loading condition of the filter element.
Weiter stromabwärts im Innenluftansaugtrakt folgen ein Verdampferelement und ein Heizkörper. Die Luft umströmt das Verdampferelement und den Heizkörper und wird dabei entsprechend der Vorgaben durch das Heiz- und Klimabediengerät konditioniert und über mehrere Kanäle in den Innenraum geblasen. Further downstream in the Innenluftansaugtrakt follow an evaporator element and a radiator. The air flows around the evaporator element and the radiator and is thereby conditioned according to the specifications by the heating and air conditioning unit and blown through several channels in the interior.
Nachteilig am Stand der Technik ist insbesondere, dass die oben genannten Schadgase nicht dauerhaft von den Filtern gebunden werden. Durch das Lösen, der zuvor gefilterten Schadgases aus dem Filter kann es vorkommen, dass die Schadgasbelastung im Innenluftansaugtrakt des Fahrzeuges nach dem Filter deutlich höher ist, als vor dem Filter. Was wiederum zu deutlich erhöhten Schadgasbelastungen im Innenraum und damit zu einer Beeinträchtigung der Fahrzeuginsassen führen kann.A disadvantage of the prior art is in particular that the abovementioned noxious gases are not permanently bound by the filters. By loosening the previously filtered harmful gas from the filter, it may happen that the harmful gas pollution in the Innenluftansaugtrakt the vehicle after the filter is significantly higher than before the filter. Which in turn can lead to significantly increased harmful gas pollution in the interior and thus to an impairment of the vehicle occupants.
Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, VorteilePresentation of the invention, object, solution, advantages
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur kostengünstigen und zuverlässigen Reduktion der Schadgasbelastung im Innenraum eines Kraftfahrzeuges sicherzustellen.Therefore, it is the object of the present invention to provide a method for cost-effective and reliable reduction of the harmful gas pollution in the interior of a motor vehicle.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch einen Sammlerbehälter mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.The object of the present invention is achieved by a collector container having the features according to claim 1. Advantageous developments of the present invention are defined in the subclaims.
Vorteilhaft ist ein Filtersystem, insbesondere zur Senkung der Schadstoffbelastung im Innenraum von Kraftfahrzeugen, mit einem Luftkanal mit einer Zuströmöffnung und mit einem Filter, wobei das Filtersystem eine erste Abzweigung in Luftströmungsrichtung vor dem Filter und eine zweite Abzweigung in Luftströmungsrichtung nach dem Filter aufweist, die in einen gemeinsamen Kanal zusammengeführt sind, der in die Zuströmöffnung mündet, wobei eine erste Messstelle zur Messung von zumindest einer Eigenschaft der durchströmenden Luft vor einem Filter und eine zweite Messstelle zur Messung von zumindest einer Eigenschaften der durchströmenden Luft nach einem Filter angeordnet sind, wobei die erste Abzweigung durch eine erste Klappe und der gemeinsame Kanal durch eine zweite Klappe verschließbar sind, wobei die Steuerung der Klappen abhängig von den Ergebnissen der gemessenen Eigenschaften der durchströmenden Luft an der ersten und der zweiten Messstelle erfolgt.Advantageously, a filter system, in particular for reducing the pollution in the interior of motor vehicles, having an air duct with an inflow and a filter, wherein the filter system has a first branch in the air flow direction in front of the filter and a second branch in the air flow direction after the filter, in a first channel for measuring at least one characteristic of the air flowing through is arranged in front of a filter and a second measuring point for measuring at least one characteristic of the air flowing through is arranged downstream of a filter Branch through a first flap and the common channel can be closed by a second flap, wherein the control of the flaps takes place depending on the results of the measured properties of the air flowing through at the first and the second measuring point.
Weiterhin vorteilhaft ist es wenn, die Zuströmöffnung mit einem Frischlufteinlass und/oder mit einem Umlufteinlass verbindbar ist und wenn der Frischlufteinlass und/oder der Umlufteinlass mittels zumindest einer Klappe verschließbar oder freigebbar ist. So kann gezielt Frischluft in das Filtersystem eingebracht werden und beliebige Mischungsverhältnisse zwischen Frisch- und Umluft hergestellt werden In einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist zwischen der zumindest einen Klappe und dem Filter in Luftströmungsrichtung betrachtet ein Gebläse angeordnet ist.It is also advantageous if the inflow opening can be connected to a fresh air inlet and / or to a recirculation inlet and if the fresh air inlet and / or the recirculation air inlet can be closed or released by means of at least one flap. Thus, specifically fresh air can be introduced into the filter system and any mixing ratios between fresh and recirculated air are produced. In a further advantageous embodiment, viewed between the at least one flap and the filter in the air flow direction, a fan is arranged.
Weiterhin zu bevorzugen ist es wenn, dem Filter und der zweiten Abzweigung zumindest ein Wärmeübertrager, insbesondere ein Verdampfer und/oder Heizkörper, im Luftstrom nachgeordnet ist.Furthermore, it is preferable if the filter and the second branch at least one heat exchanger, in particular an evaporator and / or radiator, downstream of the air flow.
Vorteilhaft ist es außerdem, wenn zwei Filtersysteme parallel betrieben werden, wobei ein Filtersystem zur Filterung betreibbar ist, während das andere Filtersystem zur Reinigung des Filters betreibbar ist.It is also advantageous if two filter systems are operated in parallel, wherein a filter system for filtering is operable, while the other filter system is operable to clean the filter.
Außerdem zu bevorzugen ist es, wenn zur Steuerung eines Filtersystems mit einem Luftkanal mit einer Zuströmöffnung und mit einem Filter, wobei das Filtersystem eine erste Abzweigung in Luftströmungsrichtung vor dem Filter und eine zweite Abzweigung in Luftströmungsrichtung nach dem Filter aufweist, die in einen gemeinsamen Kanal zusammengeführt sind, der in die Zuströmöffnung mündet, wobei eine erste Messstelle zur Messung von Eigenschaften der Luft vor einem Filter und eine zweite Messstelle zur Messung von Eigenschaften der Luft nach einem Filter angeordnet sind, die erste Abzweigung durch eine erste Klappe und der gemeinsame Kanal durch eine zweite Klappe verschließbar sind und zumindest eine Eigenschaft der Luft an der ersten und der zweiten Messstelle gemessen wird, und eine Steuerung der Klappen abhängig von den Ergebnissen der gemessenen Eigenschaften der Luft an der ersten und der zweiten Messstelle erfolgt.It is also preferable to control a filter system having an air passage having an inflow port and a filter, the filter system having a first branch in the air flow direction in front of the filter and a second branch in the air flow direction downstream of the filter which merge into a common channel are, which opens into the inflow opening, wherein a first measuring point for measuring properties of the air before a filter and a second measuring point for measuring properties of the air are arranged after a filter, the first branch through a first flap and the common channel through a second flap are closable and at least one property of the air at the first and the second measuring point is measured, and a control of the flaps takes place depending on the results of the measured properties of the air at the first and the second measuring point.
Außerdem vorteilhaft ist, wenn bei einer höheren Schadstoffkonzentration an der zweiten Messstelle im Vergleich zur ersten Messstelle, die erste Abzweigung geöffnet wird und der gemeinsame Kanal durch die zweite Klappe verschlossen wird, so dass die Luft am Filter vorbei über die erste und die zweite Abzweigung direkt in den Innenraum strömt.It is also advantageous if at a higher pollutant concentration at the second measuring point in comparison to the first measuring point, the first branch is opened and the common channel is closed by the second flap, so that the air over the filter over the first and the second branch directly flows into the interior.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird in einem Normalbetrieb die erste und die zweite Klappe geschlossen werden, so dass Luft entlang der ersten Messstelle, durch den Filter entlang der zweiten Messstelle in den Innenraum strömt.In a further advantageous embodiment, the first and the second flap are closed in a normal operation, so that air flows along the first measuring point, through the filter along the second measuring point into the interior.
Außerdem ist es vorteilhaft, wenn ein zur Reinigung des Filters die erste Klappe geschlossen wird und die zweite Klappe geöffnet wird, so dass Luft durch den Filter über die zweite Abzweigung entlang des gemeinsamen Kanals zur Zuströmöffnung des Filtersystems strömt, wobei der Klappenmechanismus mit den Klappen so geschaltet ist, dass die aus dem gemeinsamen Kanal strömende Luft aus dem Filtersystem heraus an die Umgebung geleitet wird, wobei das Verfahren solange betreibbar ist, bis weitgehend identische Eigenschaften der Luft vor und nach dem Filter messbar sind.Moreover, it is advantageous if a first flap is closed for cleaning the filter and the second flap is opened, so that air flows through the filter via the second branch along the common channel to the inflow opening of the filter system, the flap mechanism with the flaps so is switched that the air flowing out of the common channel from the Filter system out to the environment is passed, the method is operable until largely identical properties of the air before and after the filter can be measured.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Reinigung des Filters bei geringen Schadstoffbelastungen, im Vergleich zu einem vorgegebenen Grenzwert, der Außenluft durchgeführt wird um eine weitere Beladung des Filters mit Schadgasen zu vermeiden.Furthermore, it is advantageous if the cleaning of the filter at low pollutant loads, compared to a predetermined limit, the outside air is carried out to avoid further loading of the filter with noxious gases.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert erläutert. In der Zeichnung zeigen:In the following the invention will be explained in detail by means of an embodiment with reference to the drawing. In the drawing show:
Bevorzugte Ausführung der ErfindungPreferred embodiment of the invention
Die
Stromabwärts folgt auf diesen Klappenmechanismus
Die Messstelle
Vor dem Aktivkohlefilter
Stromabwärts auf die Messstelle
Insbesondere die erste Messstelle und die zweite Messstelle können in alternativen Ausführungsformen auch von der hier beschriebenen Auslegung abweichend ausgeführt sein. So ist es denkbar, dass in den Messstellen jeweils ein eigener Gassensor angebracht ist, welcher eigenständig eine oder mehrere Eigenschaften der Luft, die durch das Filtersystem strömt bestimmt. Um Gassensoren einzusparen ist es jedoch auch denkbar, dass an den Messstellen jeweils nur eine Abzweigung angebracht ist, welche zu einem zentralen Gassensor führt.In particular, the first measuring point and the second measuring point can also be designed differently from the design described here in alternative embodiments. Thus, it is conceivable that in each case a separate gas sensor is mounted in the measuring points, which independently determines one or more properties of the air flowing through the filter system. However, to save gas sensors, it is also conceivable that only one branch is attached to the measuring points, which leads to a central gas sensor.
Ebenso kann in alternativen Ausführungsformen die Mischung zwischen Frischluft und Umluft auch auf anderen Wegen erfolgen. Die in
Die in
Die
In
Im Betriebszustand, welcher in
Der in
Hierzu wird die Schadstoffbelastung an der Messstelle
Der Rückspülvorgang, wie er in
Die genaue Funktionsweise des Klappenmechanismus
Der nun in
In diesem Betriebszustand strömt die Luft im Inneren des Filtersystems
Die durch den Bypass geströmte Luft wird ebenfalls über den Verdampfer
Die Abzweigung
Der in
Die Ausgestaltung der Abzweigungen
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