DE102018102269A1

DE102018102269A1 - Fahrzeuginnenluftqualität-kohlenstoffbehälterstatus- und austausch-/regenerationssteuerung

Info

Publication number: DE102018102269A1
Application number: DE102018102269.7A
Authority: DE
Inventors: James Eric Anderson; Timothy John Wallington
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-02-03
Filing date: 2018-02-01
Publication date: 2018-08-09
Also published as: US10232685B2; US20180222290A1; CN108382167A

Abstract

Ein Luftfilterungssystem für eine Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs beinhaltet ein Filterbett, das einem Gebläsemotor nachgelagert und einer oder mehreren Lüftungsöffnungen vorgelagert positioniert ist. Das Luftfilterungssystem beinhaltet zusätzlich ein mit dem Filterbett verbundenes Heizelement, einen Sensor, der dazu konfiguriert ist, eine funktionale Kapazität des Filterbetts zu messen, und eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, das Filterbett mithilfe des Heizelements nach Aktivierung durch den Echtzeit-Sensor zu regenerieren.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Luftfilterungssystem für eine Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs und insbesondere ein Luftfilterungssystem, das dazu konditioniert sein kann, die Lebensdauer des Filters zu verlängern.
STAND DER TECHNIK
Die Existenz sich in der Luft befindlicher Schadstoffe hat zur Entwicklung besserer Innenraumfilter geführt, die im Lauf der Jahre Verwendung in den Belüftungssystemen von Kraftfahrzeugen fanden. Viele derzeit benutzte Innenraumfilter sind austauschbar und müssen möglicherweise ausgewechselt werden, wenn sie aufgrund von gefilterten Partikeln, flüchtigen organischen Verbindungen (VOC), Schmutz und/oder Ablagerungen verstopft sind. Dedizierte Erkennungssysteme sind bekannt, die den Filterzustand identifizieren und dem Benutzer einen Hinweis bereitstellen können, um ihn wissen zu lassen, wann ein Luftfilter ausgewechselt werden muss. Die bekannten Systeme nach dem Zustand der Technik benutzen Kombinationen auf dedizierten Sensoren (wie zum Beispiel einem Drucksensor zum Bestimmen des Druckabfalls über einen Filter hinweg) und speziellen Gehäusegestaltungsmerkmalen (wie zum Beispiel einem Luft-Bypass-Kanal) zum Überwachen des Luftstroms der jeweiligen Filter.
Viele dieser derzeit benutzten Filterungssysteme haben sich als kostspielig erwiesen und erfordern wertvollen Bauraum zusätzlich dazu, dass sie dem Fahrzeug eine übermäßige Gewichtsmenge hinzufügen. Zudem machen bestehende Filterungssysteme und ihre jeweiligen Sensoren die Fertigung des Fahrzeugheizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungs-(HLK)Systems komplexer. Demzufolge werden viele Fahrzeuge ohne automatische Überwachungssysteme hergestellt, um den Zustand des Luftfilters zu melden. Vielmehr stellt der Hersteller dem Benutzer schriftliche Empfehlungen bereit, den Filter nach einem bestimmten Zeitraum oder einer bestimmten Kilometerzahl auszuwechseln. Diese Empfehlungen werden basierend auf Durchschnittsbedingungen ermittelt, weshalb es vorkommen kann, dass ein beliebiger bestimmter Benutzer vor Ablauf des empfohlenen Intervalls einen verstopften Filter hat oder einen nicht verstopften Filter unnötig auswechselt. Daher sind im aktuellen Kraftfahrzeugmarkt verbesserte Verfahren und Erkennungssysteme wünschenswert, um den Zustand eines Luftfilters mit reduziertem Gewicht und akkuraten Sensoren zu überwachen.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Luftfilterungssystem für eine Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Das Luftfilterungssystem beinhaltet ein Filterbett, einen Gebläsemotor, ein oder mehrere Lüftungsöffnungen, einen mit dem Filterbett verbundenes Heizelement, einen Sensor, der dazu konfiguriert ist, eine funktionale Kapazität des Filterbetts zu messen, und eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, das Filterbett mithilfe des Heizelements nach Aktivierung durch den Echtzeit-Sensor zu regenerieren.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Bereitstellen gefilterter Luft an eine Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet das Zirkulieren eines Luftstroms durch ein Filterbett mithilfe eines Gebläsemotors, das Überwachen einer funktionalen Kapazität des Filterbetts mit einem Sensor und das Regenerieren des Filterbetts mit einem Heizelement und das Umkehren des Luftstroms außerhalb der Fahrgastzelle.
Nach noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Bereitstellen gefilterter Luft an eine Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet das Zirkulieren eines Luftstroms durch einen aktivierten Kohlenstofffilter mithilfe eines Gebläsemotors, das Überwachen einer flüchtigen organischen Verbindungs- (VOC)Last im aktivierten Kohlenstofffilter mithilfe eines Sensors, das Erhitzen und Rückspülen des aktivierten Kohlenstofffilters mithilfe eines Heizelements und des Gebläsemotors, um einen regenerierten Kohlenstofffilter zu bilden, und das darauffolgende Zirkulieren des Luftstroms durch den regenerierten Kohlenstofffilter mithilfe des Gebläsemotors.
Diese und andere Aspekte, Objekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind für Fachleute bei der Durchsicht der vorliegenden Patentschrift, Ansprüche und angehängten Zeichnungen ersichtlich.
Figurenliste
In den Zeichnungen gilt:

1 ist eine isometrische, perspektivische Rückenansicht eines Fahrzeugs, das mit einem HLK- und Luftfilterungssystem gemäß einer Ausführungsform ausgestattet ist;
2 ist eine teilweise schematische Querschnittsansicht des HLK-Systems gemäß einer Ausführungsform;
3 ist eine teilweise schematische Querschnittsansicht einer Fahrgastzelle entlang der Linie III-III in 1;
4 ist eine teilweise schematische isolierte Ansicht eines Armaturenbretts und eines HLK-Systems gemäß einer Ausführungsform;
5 ist eine teilweise schematische isolierte Ansicht eines Filterbetts, das im Luftfilterungssystem gemäß einer Ausführungsform eingesetzt wird;
6 ist ein schematisches Ablaufdiagramm einer Steuerung in dem Luftfilterungssystem gemäß einer Ausführungsform;
7 ist ein schematisches Ablaufdiagramm, das gemäß einer Ausführungsform ein Verfahren zum Bereitstellen gefilterter Luft an eine Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs bereitstellt; und
8 ist ein schematisches Ablaufdiagramm, das gemäß einer Ausführungsform ein Verfahren zum Bereitstellen gefilterter Luft in einem Kraftfahrzeug darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Zu Zwecken der vorliegenden Beschreibung betreffen die Begriffe „obere/r/s“, „untere/r/s“, „rechts“, „links“, „hinten“, „vorn“, „vertikal“, „horizontal“ und Ableitungen derselben die Erfindung, wie sie in 1 ausgerichtet ist. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung verschiedene alternative Ausrichtungen annehmen kann, mit Ausnahme von Fällen, in denen ausdrücklich das Gegenteil angegeben ist. Es versteht sich außerdem, dass die spezifischen Vorrichtungen und Verfahren, die in den angehängten Abbildungen dargestellt und in der folgenden Patentschrift beschrieben sind, lediglich beispielhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen, in den angehängten Ansprüchen definierten Konzepte sind. Deshalb dürfen bestimmte Abmessungen und andere physische Eigenschaften in Bezug auf die hierin offenbarten Ausführungsformen nicht als einschränkend betrachtet werden, es sei denn dies ist in den Ansprüchen ausdrücklich anderweitig angegeben.
Wie hierin verwendet, bezeichnet der Ausdruck „und/oder“ bei Benutzung in einer Liste mit zwei oder mehr Gegenständen, dass ein beliebiger der angeführten Gegenstände allein eingesetzt werden kann, oder aber eine beliebige Kombination von zwei oder mehr der aufgeführten Gegenstände eingesetzt werden kann. Beispielsweise kann, wenn eine Zusammensetzung als Komponenten A, B und/oder C beinhaltend beschrieben wird, die Zusammensetzung A allein, B allein, C allein, A und B in Kombination, A und C in Kombination, B und C in Kombination oder A, B und C in Kombination beinhalten.
Unter Bezugnahme auf 1-8 bezeichnet das Bezugszeichen 10 allgemein ein Luftfilterungssystem für eine Fahrgastzelle 14 eines Kraftfahrzeugs 18. Das Luftfilterungssystem 10 beinhaltet ein Filterbett 22, das einem Gebläsemotor 26 nachgelagert oder vorgelagert und einer oder mehreren Lüftungsöffnungen 30 vorgelagert sein kann. Das Luftfilterungssystem 10 beinhaltet zusätzlich ein Heizelement 34, das mit dem Filterbett 22 verbunden ist, einen Sensor, insbesondere einen Echtzeitsensor 38, der dazu konfiguriert ist, eine funktionale Kapazität des Filterbetts 22 zu messen, und eine Steuerung 42, die dazu konfiguriert ist, das Filterbett 22 mithilfe des Heizelements 34 nach Aktivierung durch den Echtzeitsensor 38 zu regenerieren.
Adsorptionsmittel haben eine festgesetzte Kapazität zum Entfernen von flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) oder anderen Schadstoffen aus der Luft. Bei Annäherung an diese Kapazität kann die Wirksamkeit des Adsorptionsmittels stark beeinträchtigt werden, was dazu führt, dass VOC durch das Adsorptionsmittel treten, ohne aufgefangen zu werden. Die hierin offenbarte Vorrichtung und damit verbundenen Verfahren präsentieren die Fähigkeit, die funktionale Kapazität eines Adsorptionsmittels mithilfe des Sensors 38 zu beurteilen, insbesondere eines Adsorptionsmittels mit einem messbaren elektrischen Widerstand. In manchen Ausführungsformen wird das Messen des elektrischen Widerstands eines Adsorptionsmittels mithilfe eines Echtzeitsensoren 38 durchgeführt. Der Unterschied zwischen dem Sensor und dem Echtzeitsensor 38 wie hierin benutzt besteht darin, dass der Echtzeitsensor 38 fortlaufend die funktionale Kapazität des Filterbetts 22 während des Betriebs des Fahrzeugs misst, während andere Sensoren die funktionale Kapazität nur an vorbestimmten oder festgelegten Zeitpunkten messen. In anderen Ausführungsformen können andere im Stand der Technik bekannte Techniken zur Beurteilung der funktionalen Kapazität des Adsorptionsmittels benutzt werden.
Der Echtzeitsensor 38 misst den elektrischen Gesamtwiderstand des Adsorptionsmittels und benutzt diese Echtzeitsensordaten dazu, zu bestimmen, wann das Adsorptionsmittel zu regenerieren ist. Die Regeneration kann durch Erhitzen und Rückspülen des Adsorptionsmittels mit Luft erzielt werden, um die VOC in die Umgebung außerhalb des Fahrzeugs hinaus zu spülen. In manchen Ausführungsformen kann der Regenerationsschritt in einem Offline-Modus durchgeführt werden, wenn das Kraftfahrzeug 18 nicht benutzt wird. Durch das Erfassen von Echtzeitdaten über die verfügbare Kapazität des Adsorptionsmittels um zu bestimmen, wann das Adsorptionsmittel zu regenerieren ist, können die folgenden Vorteile erzielt werden: 1) Eliminieren des Bedarfs, das Adsorptionsmittel auszuwechseln; 2) Vorbeugen des Übersteigens der funktionalen Kapazität des Adsorptionsmittels; 3) Optimierung der Größe und Menge des Adsorptionsmittels, das im Filterbett 22 benutzt wird; und 4) die Fähigkeit, eine verbesserte und konsistente Luftqualität in der Fahrgastzelle 14 während der Lebensdauer des Kraftfahrzeugs 18 zu erzielen.
Unter Bezugnahme auf 1 ist im Kraftfahrzeug 18 die Fahrgastzelle 14 dazu konfiguriert, einen oder mehrere Fahrgäste aufzunehmen. Die Fahrgastzelle 14 kann umschlossen sein, um eine interne Umgebung für den einen oder die mehreren Fahrgäste getrennt von einer externen Umgebung außerhalb des Kraftfahrzeugs 18 zu trennen. In manchen Fällen kann bzw. können der eine oder die mehreren Fahrgäste eine verbesserte Luftqualität innerhalb der Fahrgastzelle 14 im Vergleich zu der externen Umgebung wünschen oder erwarten.
Unter Bezugnahme auf 2 klimatisiert und filtert ein HLK-System 46 frische Außenluft (Umgebungsluft) und/oder Innenraumluft (Umluft) zumindest teilweise über die Benutzung des Luftfilterungssystem 10. Die Umgebungsluft kann erst durch einen Innenraumluftfilter 48 passieren, wo eine Umluftklappe 50 dazu positioniert sein kann, den Eintritt von Umgebungsluft und/oder Umluft in ein Luftkanalsystem 52 des HLK-Systems 46 zu steuern. Die Luft wird durch das Luftkanalsystem 52 des HLK-Systems 46 mithilfe des Gebläsemotors 26 zirkuliert, der mit einem Ventilator 54 verbunden ist. Der Gebläsemotor 26 und der Ventilator 54 zirkulieren Luft durch das Filterbett 22, wo das Filterbett 22 mit dem Echtzeitsensor 38 und dem Heizelement 34 verbunden ist. Sobald die Luft durch das Filterbett 22 zirkuliert ist, kann die Luft weiter durch einen Verdampferkem 58 (Innenraumklimaanlage) weiterströmen, der einen Verdampferabfluss 62 beinhaltet, und die Luft kann zu einer Vermischungsklappe 66 weiterströmen, welche die Luft durch einen Heizelementkern 70 (Innenraumheizelement) oder zu einer oder mehreren Belüftungsöffnungen 30 leitet. Die eine oder mehreren Belüftungsöffnungen 30 können beispielsweise die Entfrostungsbelüftungsöffnung 30a, die oberen Hauptbelüftungsöffnungen 30b und/oder die Bodenbelüftungsöffnungen 30c beinhalten. Die klimatisierte und gefilterte Luft kann zu der einen oder den mehreren Belüftungsöffnungen 30 mithilfe einer Erstmodus-Klappe 74 und/oder einer Zweitmodus-Klappe 78 geleitet werden. Das Luftkanalsystem 52 und die in FIG. 2 für das HLK-System 46 gezeigten Komponenten sind nur beispielhafter Art, die Konnektivität und Komponenten können je nach der gewünschten Anwendung in einer beliebigen, im Stand der Technik bekannten Konfiguration angeordnet werden.
Unter Bezugnahme auf 3 wird eine teilweise schematische Ansicht des HLK-Systems 46 in der Fahrgastzelle 14 des Kraftfahrzeugs 18 gezeigt. Die eine oder mehreren Belüftungsöffnungen 30 werden als sich vom HLK-System 46 durch die Fahrgastzelle 14 erstreckend gezeigt, um klimatisierte und/oder gefilterte Luft in den verschiedenen Bereichen der Fahrgastzelle 14 zu zirkulieren. Die Bodenbelüftungsöffnung 30c zirkuliert Luft in einen Fußraum für die Fahrgäste auf dem Vordersitz, die hinteren Bodenbelüftungsöffnungen 30d zirkulieren Luft in einen Bodenabschnitt im hinteren Teil des Kraftfahrzeugs 18, und die hinteren Seitenbelüftungsöffnungen 30e zirkulieren Luft direkt in den mittleren Abschnitt des hinteren Sitzbereichs. Die Position und der Standort der einen oder mehreren Belüftungsöffnungen 30 kann je nach der gewünschten Zirkulation und den Bemessungen der Fahrgastzelle 14 im jeweiligen Kraftfahrzeug 18 variieren. Anzahl, Standort, Größe und Geometrie der einen oder mehreren Belüftungsöffnungen 30 können je nach der gewünschten Anwendung variieren.
Unter Bezugnahme auf 4 wird das HLK-System 46 als eine teilweise schematische Ansicht einschließlich eines Armaturenbretts 82 und einer Vielzahl oberer Hauptbelüftungsöffnungen 30b gezeigt. Anzahl, Geometrie, Position und allgemeines Erscheinungsbild können je nach der gewünschten Zirkulation für die Fahrgastzelle 14 im Kraftfahrzeug 18 variieren.
Unter Bezugnahme auf 5 wird das Filterbett 22 gemäß einigen Ausführungsformen gezeigt. Das Filterbett 22 beinhaltet einen Filterkörper 86 mit einer porösen oberen Abdeckung 90 und eine poröse untere Abdeckung 94, dazu konfiguriert, Luft hindurch passieren zu lassen. Beim Filterkörper 86 kann das Heizelement 34 um die Außenfläche oder den Perimeter des Filterbetts 22 gekoppelt sein. In manchen Ausführungsformen ist das Heizelement 34 eine elektrische Widerstandsspule, die entlang der äußeren Länge des Filterkörpers 86 gewickelt sein kann. In anderen Ausführungsformen kann das Heizelement 34 eine Hülle oder Tasche sein, die zumindest einen Abschnitt des Filterbetts 22 oder des Filterkörpers 86 abdeckt. In weiteren Ausführungsformen kann das Heizelement 34 eine Vielzahl von Elektroden sein, die dazu benutzt wird, Strom durch das Filterbett 22 zu leiten. Die elektrische Widerstandsspule kann einen Strom aufweisen, der von einem elektrischen System des Kraftfahrzeugs 18 bereitgestellt wird, der über die Spule geleitet wird, um Wärme zu erzeugen, um die VOC und andere Schadstoffe, die von einem Filtermedium 98 adsorbiert werden, zu verflüchtigen. In manchen Ausführungsformen beinhaltet das Filterbett 22 ein oder mehrere Filtermedien 98, wobei das Filtermedium 98 aus aktiviertem Kohlenstoff, Zeolithen, Tonerde, Molekularsieben, zellulosischen Materialien, Titandioxid, Calciumcarbonat, anorganischen Salzen, organischen Salzen oder Kombinationen davon hergestellt sind. In manchen Ausführungsformen beinhaltet das Filtermedium 98 einen aktivierten Kohlenstoff.
Der Echtzeitfilter 38 ist mit dem Filterkörper 86 verbunden und ist dazu in der Lage, die funktionale Kapazität des Filtermediums 98 zu messen. Der Begriff „funktionale Kapazität“ wie hierin definiert soll die Menge an VOC, Partikeln und/oder anderen Schadstoffen beschreiben, die das Filtermedium 98 im Verhältnis zu der Gesamtkapazität des Filtermediums 98 adsorbiert hat. Beispielsweise liegt die funktionale Kapazität circa bei der Hälfte, wenn das Filtermedium 98 circa die Hälfte der Gesamtmenge an VOC, Partikeln und/oder Schadstoffen seiner Gesamtkapazität adsorbiert hat. In manchen Ausführungsformen lässt der Echtzeitsensor 38 einen elektrischen Strom mithilfe kreisförmiger Elektroden, die oben, in der Mitte und/oder unten auf dem Filterkörper 86 positioniert sind, wo die kreisförmigen Elektroden in Kontakt mit dem Filtermedium 98 stehen, durch das Filtermedium 98 laufen. Ohne an Theorie gebunden zu sein, ändert sich der elektrische Widerstand des Filtermediums 98, wenn das Filtermedium 98 mit mehr VOC und/oder anderen Schadstoffen belastet wird. In manchen Ausführungsformen misst der Echtzeitsensor 38 die funktionale Kapazität des Filterbetts 22 mithilfe elektrischen Widerstands. In zusätzlichen Ausführungsformen misst der Echtzeitsensor 38 die funktionale Kapazität des Filterbetts 22 mindestens einmal pro Sekunde, mindestens einmal pro Tag oder fortgesetzt während des Betriebs des Kraftfahrzeugs 18. In weiteren Ausführungsformen kann das Filtermedium 98 als Widerstand agieren und Wärme erzeugen, wenn die Elektroden vom Echtzeitsensor 38 Stromspannung über das Medium hinweg anlegen, wodurch Mittel zum Regenerieren des Adsorptionsmittels bereitgestellt werden.
In manchen Ausführungsformen kann der Echtzeitsensor 38 Messungen bei einer fixen Temperatur durchführen oder sie ohne Temperaturkontrolle ausführen, wenn ein Korrekturparameter für Auswirkungen der Temperaturvariation benutzt wird. Die Elektroden können in verschiedenen Positionen platziert werden, um den Widerstand über das Filtermedium 98 hinweg in einem beliebigen Querschnitt zu messen. Beispielsweise kann der Messungswiderstand über das gesamte Filtermedium 98 die Erschöpfung der Kapazität für das gesamte Filterbett 22 anzeigen. In anderen Beispielen würde das Messen über den Ausgangsabschnitt des Filterbetts 22 während der Regeneration das Ausmaß der erzielten Regeneration messen und Feedbackinformationen für das Ändern der Regenerationsbedingungen bieten. Der Luftstrom während der Regeneration kann mithilfe des Gebläsemotors 26 erzeugt werden und die Klappen 66, 74, 78 (in 2 gezeigt) im Luftkanalsystem 52 entsprechend umlenken. In manchen Ausführungsformen kann die Rotationsrichtung des Ventilators 54 umgekehrt werden, um den Strom der zirkulierten Luft abzuwechseln.
Unter Bezugnahme auf 6 wird ein schematisches Ablaufdiagramm für die Steuerung 42 in Kommunikation mit einem oder mehreren Selektoren 102, einem oder mehreren Sensoren 38, dem Gebläsemotor 26 und dem Heizelement 34 für das HLK-System 46 gezeigt. Die Steuerung 42 beinhaltet einen Speicher 42a, der von einem Prozessor 42b ausführbare Anweisungen speichert. Die Steuerung 42 erhält zusätzlich Eingaben/Informationen über die Schadstoffsättigung des Filterbetts 22 von der Kohlenstofflast 38a und/oder den Flussrate-34b-Sensoren. Die Steuerung 42 kann auch Eingaben/Informationen von dem Selektor 102 erhalten, wenn ein Benutzer ein gewünschtes Zirkulationsverfahren auswählt, einschließlich eines Erhitzungsverfahrens 102a, eines Kühlungsverfahrens 102b oder eines Belüftungsverfahrens 102c. Nach Auswahl des gewünschten Zirkulationsverfahrens, das benutzt werden soll, sendet der Selektor 102 die Eingaben/Informationen hinsichtlich des Zirkulationsverfahrens an die Steuerung 42, wo der Prozessor 42b den Gebläsemotor 26 und die jeweilige Umluftklappe 50 und/oder Vermischungsklappe 66 steuert. Wenn der Sensor 38 eine gespeicherte Schwellenwertsättigung für das Filtermedium 98 mithilfe des Kohlenstofflastsensors 38a und/oder dem Flussratensensor 38b erkennt, sendet der Sensor 38 Eingaben/Informationen an die Steuerung 42, wo der Prozessor 42b das Heizelement 34 und den Gebläsemotor 26 aktiviert, um das Filterbett 22 zu regenerieren. In manchen Ausführungsformen werden sowohl die Regeneration des Filterbetts 22 als auch die Umkehrung des Luftstroms von dem mit einer Steuerung 42 verbundenen Echtzeitsensor 38 aktiviert.
Unter Bezugnahme auf 7 wird gemäß einigen Ausführungsformen ein Verfahren 200 zum Bereitstellen gefilterter Luft an die Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs offenbart. Das Verfahren 200 zum Bereitstellen gefilterter Luft beinhaltet das Auswählen eines Luftstroms, der durch den Gebläsemotor bei Schritt 204 zirkuliert werden soll. Der Luftstrom wird bei Schritt 208 durch das Filterbett 22 zirkuliert. Die funktionale Kapazität des Filterbetts 22 kann mithilfe des Echtzeitsensors 38 bei Schritt 212 überwacht werden. Sobald das Filterbett 22 eine Schwellenwertsättigung an VOC und/oder anderen Schadstoffen erreicht, kann das Filterbett 22 mithilfe des Heizelements 34 regeneriert werden und der Luftstrom außerhalb der Fahrgastzelle 14 mithilfe des Gebläsemotors 26 bei Schritt 216 umgekehrt werden.
Es versteht sich, dass die Beschreibungen, die das oben besprochene Luftfilterungssystem 10 für die Fahrgastzelle 14 des Kraftfahrzeugs 18 umreißen und lehren, die in einer beliebigen Kombination benutzt werden können, ebenfalls, soweit zutreffend, auf das offenbarte Verfahren 200 zum Bereitstellen gefilterter Luft an die Fahrgastzelle in dem Kraftfahrzeug angewendet werden können.
Unter Bezugnahme auf 8 wird gemäß zusätzlichen Ausführungsformen ein Verfahren 300 zum Bereitstellen gefilterter Luft in einem Kraftfahrzeug bereitgestellt. Das Verfahren 300 zum Bereitstellen gefilterter Luft beinhaltet das Zirkulieren eines Luftstroms durch einen aktivierten Kohlenstofffilter 98 mithilfe des Gebläsemotors 26 bei Schritt 304. Eine VOC-Last kann in dem aktivierten Kohlenstofffilter 98 mithilfe des Echtzeitsensors 38 bei Schritt 308 überwacht werden. Wird erkannt, dass der aktivierte Kohlenstofffilter 98 gesättigt ist oder einem Schwellenwert entspricht, kann der aktivierte Kohlenstofffilter 98 erhitzt und/oder mit Luft rückgespült werden, wobei das Heizelement 34 und der Gebläsemotor 26 dazu benutzt werden, bei Schritt 312 den aktivierten Kohlenstofffilter zu regenerieren und einen regenerierten Kohlenstofffilter zu bilden. Sobald der aktivierte Kohlenstofffilter 98 regeneriert wurde, kann der Luftstrom wieder durch den regenerierten Filter mithilfe des Gebläsemotors 26 bei Schritt 316 zirkuliert werden.
Es versteht sich, dass die Beschreibungen, die das Luftfilterungssystem 10 für die Fahrgastzelle 14 des Kraftfahrzeugs 18 und das Verfahren 200 zum Bereitstellen gefilterter Luft wie oben besprochen umreißen und lehren, die in einer beliebigen Kombination benutzt werden können, ebenfalls, soweit zutreffend, auf das offenbarte Verfahren 300 zum Bereitstellen gefilterter Luft an die Fahrgastzelle in dem Kraftfahrzeug angewendet werden können
Die VOC-Last ist ähnlich wie die funktionale Kapazität des aktivierten Kohlenstofffilters 98, jedoch stattdessen direkt verwandt mit der Menge flüchtiger organischer Verbindungen anstatt anderer gefilterter Partikeln, Schmutz und/oder Ablagerungen. Der regenerierte Kohlenstofffilter sollte eine VOC-Last nahe Null aufweisen und das entsprechend Filtermedium 98 sollte seine gesamte Kapazität haben, um VOC, Partikel und/oder andere Schadstoffe wieder zu adsorbieren, bis er wieder zumindest einen Teil seiner Gesamtkapazität erreicht.
Durchschnittsfachleute verstehen, dass die Konstruktion der beschriebenen Vorrichtung und anderer Komponenten nicht auf ein bestimmtes Material beschränkt ist. Andere beispielhafte Ausführungsformen der vorliegend offenbarten Vorrichtung können aus einer breiten Palette Materialien geformt sein, insofern dies hierin nicht anderweitig beschrieben ist.
Zum Zweck dieser Offenbarung bezeichnet der Begriff „gekoppelt“ bzw. „verbunden“ (in sämtlichen Formen, koppeln, gekoppelt bzw. verbinden, verbunden usw.) allgemein das direkte oder indirekte Verbinden zweier Komponenten miteinander (elektrisch oder mechanisch). Ein solches Verbinden kann der Art nach stationär oder beweglich sein. Ein solches Verbinden kann dadurch erzielt werden, dass die beiden (elektrischen oder mechanischen) Komponenten und beliebige zusätzliche Zwischenglieder integral als einheitlicher Körper miteinander oder mit den zwei Komponenten gebildet sind. Soweit nicht anders angegeben, kann ein solches Verbinden der Art nach permanent oder entfernbar oder lösbar sein.
Es ist auch wichtig, darauf hinzuweisen, dass die Konstruktion und Anordnung der Elemente der Vorrichtung wie in den beispielhaften Ausführungsformen gezeigt rein veranschaulichend ist. Obwohl nur einige Ausführungsformen der vorliegenden Innovationen in dieser Offenbarung detailliert beschrieben wurden, werden Fachleute verstehen, dass viele Modifikationen möglich sind (z. B. Variationen in Bezug auf Größe, Maße, Strukturen, Formen und Verhältnisse der verschiedenen Elemente, Parameterwerte, Befestigungsvorrichtungen, Verwendung von Materialien, Farben, Ausrichtung usw.), ohne wesentlich von den neuartigen Lehren und Vorteilen des beschriebenen Gegenstands abzuweichen. Beispielsweise können Elemente, die als einheitlicher Körper gezeigt werden, aus mehreren Teilen konstruiert sein, oder Elemente, die als mehrere Teile abgebildet sind, als einheitlicher Körper geformt sein, die Bedienung der Schnittstellen kann umgekehrt oder anderweitig variiert sein, die Länge oder Breite der Strukturen und/oder Glieder oder Verbinder oder anderer Elemente des Systems können variiert werden, die Art oder Anzahl von Verstellpositionen zwischen den Elementen kann variieren. Es sollte ebenfalls angemerkt werden, dass die Elemente und/oder Baugruppen des Systems aus einem beliebigen einer breiten Palette an Materialien hergestellt werden können, die über ausreichend Festigkeit und Haltbarkeit verfügen, in einer beliebigen einer breiten Palette von Farben, Texturen und Kombinationen. Demgemäß gelten alle derartigen Modifikationen als im Geltungsbereich der vorliegenden Innovationen eingeschlossen. Andere Substitutionen, Modifikationen, Änderungen und Auslassungen können in der Gestaltung, in den Betriebsbedingungen und der Anordnung der gewünschten und anderen beispielhaften Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne vom Wesen der vorliegenden Innovationen abzuweichen.
Es versteht sich, dass jegliche beschriebenen Prozesse oder Schritte innerhalb beschriebener Prozesse mit anderen offenbarten Prozessen oder Schritten kombiniert werden können, um Strukturen innerhalb des Geltungsbereichs der vorliegenden Offenbarung zu bilden. Die hierin offenbarten beispielhaften Strukturen und Prozesse dienen allein der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen.
Es versteht sich außerdem, dass Variationen und Modifikationen an den oben genannten Strukturen und Verfahren vorgenommen werden können, ohne von den Konzepten der vorliegenden Vorrichtung abzuweichen, und es versteht sich außerdem, dass derartige Konzepte von den folgenden Ansprüchen abgedeckt werden, es sei denn, die Ansprüche sehen gemäß ihrer Wortwahl ausdrücklich etwas anderes vor.
Die obige Beschreibung gilt nur für die abgebildeten Ausführungsformen. Modifikationen der Vorrichtung ergeben sich für Fachleute und diejenigen, die diese Vorrichtung fertigen oder benutzen. Deshalb versteht es sich, dass die in den Zeichnungen gezeigten und oben beschriebenen Ausführungsformen rein der Veranschaulichung dienen und den Geltungsbereich der Vorrichtung nicht einschränken sollen, welcher durch die folgenden Ansprüche in einer den Prinzipien des Patentrechts gemäßen Interpretation, einschließlich der Doktrin der Äquivalenz, definiert wird.

Claims

Luftfilterungssystem für eine Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs, umfassend: ein Filterbett; einen Gebläsemotor; eine oder mehrere Lüftungsöffnungen; ein mit dem Filterbett verbundenes Heizelement; einen Sensor, der dazu konfiguriert ist, eine funktionale Kapazität des Filterbetts zu messen; und eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, das Filterbett mithilfe des Heizelements nach Aktivierung durch den Sensor zu regenerieren.
Luftfilterungssystem nach Anspruch 1, wobei das Filterbett aktivierten Kohlenstoff, Zeolithen, Tonerde, Molekularsiebe, zellulosische Materialien, Titandioxid, Calciumcarbonat, anorganische Salze oder Kombinationen davon umfasst.
Luftfilterungssystem nach Anspruch 1, wobei das Filterbett einen aktivierten Kohlenstoff umfasst.
Luftfilterungssystem nach Anspruch 1, wobei das Heizelement eine elektrische Widerstandsspule, eine einen Abschnitt des Filterbetts bedeckende Hülle oder eine Vielzahl von Elektroden darstellt, die dem Filter Strom zuführt.
Luftfilterungssystem nach Anspruch 1, wobei der Sensor die funktionale Kapazität des Filterbetts mithilfe elektrischen Widerstands misst.
Luftfilterungssystem nach Anspruch 1, wobei der Sensor ein Echtzeitsensor ist, der eine Sättigung des Filterbetts mithilfe elektrischen Widerstands misst.
Luftfilterungssystem nach Anspruch 1, wobei das Luftfilterungssystem einem Innenraumheizelement, einer Innenraumklimaanlage oder einer Kombination davon vorgelagert ist.
Luftfilterungssystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerung mit dem Sensor, dem Gebläsemotor und dem Heizelement verbunden ist.
Luftfilterungssystem nach Anspruch 1, wobei der Sensor ein Echtzeitsensor ist, der die funktionale Kapazität des Filterbetts mindestens einmal pro Minute misst.
Luftfilterungssystem nach Anspruch 1, wobei der Sensor ein Echtzeitsensor ist, der die funktionale Kapazität des Filterbetts kontinuierlich misst.
Luftfilterungssystem nach einem der Ansprüche 1-10, wobei die funktionale Kapazität eine Messung einer flüchtigen organischen Verbindungs- (VOC)Last ist.
Verfahren zum Bereitstellen gefilterter Luft an eine Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Zirkulieren eines Luftstroms durch einen Filter mithilfe eines Gebläsemotors; Überwachen einer funktionalen Kapazität des Filterbetts mit einem Sensor; und Regenerieren des Filterbetts mit einem Heizelement und Umkehren des Luftstroms außerhalb der Fahrgastzelle.