DE10346826B4

DE10346826B4 - Filtersystem für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE10346826B4
Application number: DE2003146826
Authority: DE
Inventors: Dr.-Ing. Heberle Arthur
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2003-10-06
Filing date: 2003-10-06
Publication date: 2013-09-26
Anticipated expiration: 2023-10-07
Also published as: DE10346826A1

Abstract

Filtersystem für ein Kraftfahrzeug mit mindestens je einem Elektro-Filter (2), einem Photo-Reaktor (3) und einem Plasma-Reaktor (4), die in einem Luftkanal angeordnet sind, wobei der Elektro-Filter (2) vor dem Photo-Reaktor (3) und dem Plasma-Reaktor (4) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Filtersystem für ein Kraftfahrzeug.
Herkömmliche Filtersysteme, die in Kraftfahrzeugen eingebaut werden, bestehen in aller Regel aus reinen Partikelfiltern oder aus Partikelfiltern in Kombination mit Aktivkohle (Hybridfilter). Bei den Partikelfiltern handelt es sich um Tiefenfilter aus Fasermatierialien, d. h. die abgelagerten Partikel sammeln sich in der Struktur des Filters. Aufgabe der Partikelfilter ist es, Pollen und andere Partikel aus der Luft abzuscheiden. Bei den Hybridfiltern ist die Aktivkohle nach einer gewissen Betriebszeit so stark beladen, dass sie keine oder nur noch wenige Schadstoffe aufnehmen kann. Gegebenenfalls kann es sogar zu einer Desorption von Schadstoffen kommen. Derartige Filter lassen somit noch Wünsche offen.
Ferner sind aus großindustriellen Anwendungen Elektrofilter bekannt, welche eine Sprüh-Elektrode, an der die Spannung angelegt wird und welche die Partikel elektrostatisch auflädt, und eine nachgeschaltete Niederschlags-Elektrode aufweisen, an der die elektrostatisch aufgeladenen Partikel abgeschieden werden. Dabei dient die Niederschlags-Elektrode als Abscheidefläche.
Ebenfalls bekannt sind Photo-Reaktoren, bei denen Schadstoffe durch die Einwirkung von Licht, in der Regel UV-Licht, durch photochemische oder photokatalytische Gasphasen-Reaktionen chemisch umgesetzt und beseitigt werden können.
Ebenfalls bekannt sind Plasma-Reaktoren, bei der mittels einer dielektrisch behinderten Entladung (stille Entladung) die Schadstoffkonzentration reduziert werden kann. Derartige Plasma-Reaktoren werden insbesondere im Bereich der Abgasnachbehandlung in Zusammenhang mit Kraftfahrzeug-Katalysatoren verwendet.
Die DE 199 19 623 A1 offenbart ein Luftaufbereitungssystem zum Abbau von Gerüchen, Keimen und Schadstoffen mittels Ionisationseinheit und Sorptionskatalysator. Die DE 198 19 939 A1 offenbart eine Elektrofilter-Luftreinigungseinheit. Die DE 101 33 831 C1 offenbart ein Verfahren zum selektiven Entfernen gasförmiger Schadstoffe. Die DE 100 13 831 A1 offenbare eine Vorrichtung zur automatischen Steuerung von Anlagen zur Luftionisation. Die DE 199 33 180 A1 offenbart eine Baugruppe mit einem Luftfilter und einem Luftionisator.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Filtersystem für Kraftfahrzeuge zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Filtersystem für Kraftfahrzeuge mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß ist ein Filtersystem für ein Kraftfahrzeug mit mindestens je einem Elektro-Filter, einem Photo-Reaktor und einem Plasma-Reaktor vorgesehen, die in einem Luftkanal angeordnet sind, wobei der Elektro-Filter vor dem Photo-Reaktor und dem Plasma-Reaktor angeordnet ist. Dadurch werden die Pollen und andere Partikel zuerst aus der das Filtersystem durch strömenden Luft entfernt, so dass diese nicht in die nachfolgenden Reaktoren gelangen. Hingegen gelangen die Schadstoffe im Wesentlichen ungehindert durch den Elektro-Filter und werden erst in den nachfolgenden Reaktoren beseitigt.
Bevorzugt ist zur Erhöhung der Verweildauer der Luft im Filtersystem ein Bypass vorgesehen. Hierbei wird Luft durch den Bypass vom Ende des Filtersystems entgegen der normalen Luftströmungsrichtung durch das Filtersystem an eine weiter vorne liegende Stelle im Filtersystem geführt. Die Zuführung erfolgt bevorzugt nach dem Elektro-Filter, aber vor den Reaktoren.
Vorzugsweise ist der Photo-Reaktor in den Plasma-Reaktor integriert oder umgekehrt. Dabei ist insbesondere ein elektrisch leitender Katalysator vorgesehen, der als Elektrode dient, so dass die Zahl der Bauteile gering gehalten werden kann.
Im Photo-Reaktor wird vorzugsweise die den Luftkanal durchströmende Luft UV-Licht ausgesetzt, welches einen Abbau von Schadstoffen bewirkt.
Zur Entgiftung eines Katalysators ist bevorzugt im Plasma-Reaktor ein Katalysator vorgesehen, welcher mittels einer Heizung aufheizbar ist. Dabei sollte eine Aufheizung bis auf 400°C möglich sein. Die Heizung kann als Heizmatte oder als Heizgitter ausgebildet sein. Alternativ kann auch die Luft beheizt werden.
Bevorzugt liegt im Plasma-Reaktor eine Spannung vor, die hoch genug ist, dass Ozon erzeugt wird, welches den Abbau von Schadstoffen unterstützt. In diesem Fall ist vorzugsweise der Plasma-Reaktor vor dem Photo-Reaktor angeordnet.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von vier Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Filtersystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
2 eine schematische Darstellung eines Filtersystems gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,
3 eine schematische Darstellung eines Filtersystems gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, und
4 eine schematische Darstellung eines Filtersystems gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel.
Ein Filtersystem 1, wie in 1 schematisch dargestellt, weist einen in einem Luftkanal angeordneten Elektro-Filter 2 mit einer Sprüh-Elektrode und eine Niederschlags-Elektrode (nicht dargestellt) auf, welche die Abscheidefläche bildet. Dem Elektro-Filter 2 nachgeordnet ist ein Photo-Reaktor 3 und diesem wiederum nachgeordnet ein Plasma-Reaktor 4 angeordnet.
Die Luft gelangt im Luftkanal somit zuerst zum Elektro-Filter 2, in dem Partikel abgeschieden werden. Die partikelfreie Luft gelangt anschließend in den Photo-Reaktor 3, in dem die denselben durchströmende Luft einer UV-Strahlung ausgesetzt wird, welche einen Teil der Schadstoffe durch die Einwirkung des UV-Lichts, durch photochemische und/oder photokatalytische Gasphasen-Reaktionen chemisch umgesetzt und beseitigt. Anschließend gelangt die Luft in den Plasma-Reaktor 4, in dem die Schadstoffkonzentration der Luft mittels einer dielektrisch behinderten Entladung (stille Entladung) reduziert wird, so dass am Ende des Filtersystems die Luft im Wesentlichen partikel- und schadstofffrei ist.
Hierbei ist im Plasma-Reaktor 4 ein Titandioxid-Katalysator vorgesehen, der bis auf 400°C beheizbar ist, um im Vergiftungsfall wieder regeneriert werden zu können. Dabei wird die Heizung als Heizmatte, gegebenenfalls auch als Heizgitter, ausgebildet, auf welcher der Katalysator fixiert ist. Gemäß einer Variante kann auch die Luft aufgeheizt werden.
Je nach Belastung der Luft können beispielsweise auch der Photo-Reaktor 3 und der Plasma-Reaktor 4 abwechselnd betrieben werden oder gegebenenfalls auch beide außer Betrieb sein.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform können der Photo-Reaktor und der Plasma-Reaktor vertauscht angeordnet sein. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn im Plasma-Reaktor Ozon erzeugt wird, welches mit bestimmten Schadstoffen reagiert und zu einer Bildung von ungefährlichen Produkten oder zur Bildung weniger stabiler chemischer Verbindungen beitragen kann. Um die Reaktivität zu erhöhen, muss mehr Ozon durch eine Erhöhung der Spannung bereitgestellt werden.
Der Photo-Reaktor 3 und der Plasma-Reaktor 4 können auch, wie im in 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel, in einem gemeinsamen Reaktor angeordnet sein. Hierfür ist der Katalysator elektrisch leitend und dient als Elektrode. Der Katalysator kann als Schüttung ausgebildet sein, durch welche die Luft strömen kann. Alternativ kann der Katalysator an einer Oberfläche angeordnet sein, welche von der Luft überströmt wird, so dass möglichst viel Luft (und somit Schadstoffe) in Kontakt mit dem Katalysator gelangt.
Gemäß dem in 3 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel ist ein Bypass 5 vorgesehen, durch den Luft vom Ende des Filtersystems 1 wieder zwischen dem Elektro-Filter 2 und dem Photo-Reaktor 3 dem Luftstrom zugeführt wird, wie durch Pfeile angedeutet. Durch die Rückführung eines Teils des Luftstroms wird die Verweildauer der Luft im Filtersystem 1 verlängert, so dass die Schadstoffkonzentration weiter verringert werden kann.
Ein entsprechender Bypass 5 kann auch, wie anhand des vierten Ausführungsbeispiels dargestellt, bei einem kombinierten Photo-Plasma-Reaktor (vgl. zweites Ausführungsbeispiel) verwendet werden. Die Funktion ist die Gleiche wie zuvor beschrieben.
Bezugszeichenliste

1: Filtersystem
2: Elektro-Filter
3: Photo-Reaktor
4: Plasma-Reaktor
5: Bypass

Claims

Filtersystem für ein Kraftfahrzeug mit mindestens je einem Elektro-Filter (2), einem Photo-Reaktor (3) und einem Plasma-Reaktor (4), die in einem Luftkanal angeordnet sind, wobei der Elektro-Filter (2) vor dem Photo-Reaktor (3) und dem Plasma-Reaktor (4) angeordnet ist.
Filtersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bypass (5) vorgesehen ist, welcher Luft vom Ende des Filtersystems (1) entgegen der normalen Luftströmungsrichtung durch das Filtersystem (1) an eine weiter vorn liegende Stelle im Filtersystem (1) führt.
Filtersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelle, an dem die Luft wieder dem Luftstrom zugeführt wird, nach dem Elektro-Filter (2) angeordnet ist.
Filtersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Photo-Reaktor (3) und der Plasma-Reaktor (4) in einem gemeinsamen Reaktor sind, wobei ein elektrisch leitender Katalysator vorgesehen ist, der als Elektrode dient.
Filtersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Photo-Reaktor (3) die den Luftkanal durchströmende Luft UV-Licht ausgesetzt ist.
Filtersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Plasma-Reaktor (4) Titandioxid als Katalysator vorgesehen ist.
Filtersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Plasma-Reaktor (4) ein Katalysator vorgesehen ist, welcher mittels einer Heizung zur Entgiftung aufheizbar ist.
Filtersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Plasma-Reaktor eine Spannung vorliegt, die bewirkt, dass Ozon erzeugt wird,
Filtersystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Plasma-Reaktor (4) vor dem Photo-Reaktor (3) angeordnet ist.