DE19914614B4

DE19914614B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Reinigung eines dem Fahrzeuginnenraum zugeführten Luftstroms

Info

Publication number: DE19914614B4
Application number: DE1999114614
Authority: DE
Inventors: Hans H. Dr.rer.nat. Angermann; Herbert Dr.-Ing. Damsohn; Klaus Luz; Roland Dipl.-Phys. Burk; Tilo Rinkleb
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 1999-03-31
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2019-04-01
Also published as: DE19914614A1

Abstract

Vorrichtung zur Reinigung eines dem Fahrzeuginnenraum zugeführten Luftstroms, mit einem Luftführungsgehäuse (1), in dem zwischen einem Einlaß (2) und einem Auslaß (3) zwei parallele Luftströmungswege (10, 10') gebildet sind, wobei in mindestens einem der Luströmungswege (10, 10') ein Reaktor (4, 4') mit einem auf die Schadstoffe in der Luft wirkenden Adsorbens (5) angeordnet ist und mit verstellbaren Luftstromsteuerelementen (8, 9, 29), welche in Desorptionsstellung eine entgegen der Adsorptionsströmung gerichtete Durchströmung des Reaktors (4, 4') zu einer Abluftöffnung (7, 7') freigeben, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Einlasses (2) eine erste Steuerklappe (8) angeordnet ist, in deren Endstellungen (I, II) einer der Luftströmungswege (10, 10') verschlossen ist und daß auf der gegenüberliegenden Seite des Reaktors (4, 4') eine zweite Steuerklappe (9, 29) vorgesehen ist, mittels derer der Strömungsweg (10, 10') des Reaktors (4, 4') unter Ausbildung eines Restquerschnittes (11) zur Überströmung während des Desorptionsbetriebes schließbar ist, wobei zwischen der ersten Steuerklappe...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung eines dem Fahrzeuginnenraum zugeführten Luftstroms gemäß der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung sowie ein Verfahren zur Reinigung des Luftstroms gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 17.

In der US 3,827,218 A ist ein bei niederem Druck arbeitender Lufttrockner beschrieben. Dieser Lufttrockner umfaßt zwei getrennte Kammern, in denen jeweils ein Adsorbens angeordnet ist. Die zu trocknende Luft wird als Adsorptionsluftstrom in einer vorgegebenen Richtung durch das Adsorbens in einer Kammer geführt und dann erfolgt eine Teilung des Luftstroms zu einem Ausgangsstutzen einerseits und durch das Adsorbens in der anderen Kammer andererseits. Der letztgenannte Teilstrom bewirkt eine Desorption des Adsorbens in der zweiten Kammer. Jede der Kammern ist mit einem Lufteinlaß versehen, wobei die Einlässe abwechselnd geöffnet werden, wodurch im Wechselbetrieb das jeweilige Adsorbens zur Lufttrocknung dient, während das andere Adsorbens regeneriert wird. Die Durchströmungsrichtung zur Desorption ist entgegengesetzt zur Strömungsrichtung bei der Adsorption des jeweiligen Adsorbens.

Die DE 197 18 047 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Senken der Luftfeuchtigkeit in einem Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs mit einem Luftführungsgehäuse, in dem zwischen einem Einlaß und einem Auslaß zwei parallele Luftströmungswege gebildet sind. In dem Luftführungsgehäuse ist ein Reaktor mit einem auf die Schadstoffe in der Luft wirkenden Sorbens angeordnet, dem eine Heizeinrichtung zugeordnet ist. Zur turnusmäßigen Desorption wird der Reaktor von der Heizeinrichtung aufgewärmt, um die desorbierten Bestandteile abzuführen. Das Luftführungsgehäuse ist länglich ausgebildet und nimmt den sich längs erstreckenden Reaktor auf, welcher quer zur Längserstreckung des Gehäuses durchströmbar ist. In dem Gehäuse sind verstellbare Luftstromsteuerelemente angeordnet, welche miteinander gekoppelt zwischen einer Adsorptionsstellung und einer Desorptionsstellung umschaltbar sind. In der Desorptionsstellung der Steuerelemente wird der Reaktor entgegen der Adsorptionsströmung gerichtet zu einer Abluftöffnung durchströmt.

Bei dieser Anordnung wird im Desorptionsbetrieb der gesamte Luftdurchsatz durch den Einlaß des Luftführungsgehäuses zur Abführung der desorbierten Bestandteile aus dem Reaktor eingesetzt. Der Fahrzeuginnenraum wird während der Desorptionsphase des Reaktors nicht versorgt. Darüber hinaus ist die langgestreckte Ausbildung des Luftführungsgehäuses der bekannten Einrichtung in vielen Einbausituationen unvorteilhaft, insbesondere im Fahrzeugbau.

Eine stetige Zuführung eines Luftstroms in den Fahrzeuginnenraum ist mit einer Einrichtung nach DE 44 27 793 C2 möglich, bei der in dem Luftführungsgehäuse zwischen dem Einlaß und dem Auslaß zwei parallele Luftströmungswege gebildet sind. Die Luftströmungswege sind dabei in dem längsgestreckten Luftführungsgehäuse durch eine gemeinsame Hauptluftkammer und zwei getrennte Nebenluftkammern gebildet, wobei jeder der Reaktoren zwischen der Hauptluftkammer und einer der Nebenluftkammern angeordnet sein soll. In der Hauptluftkammer und den Nebenluftkammern ist jeweils ein wippenartig gelagertes, ebenes Luftstromsteuerelement angeordnet, welche miteinander gekoppelt wechselseitig die Reaktoren vom Adsorptionsbetrieb zum Desorptionsbetrieb und umgekehrt umsteuern. Auf diese Weise ist jeweils einer der Reaktoren im Adsorptionsbetrieb abströmseitig mit dem Fahrzeuginnenraum verbunden, während der jeweils andere Reaktor zwangsläufig mit entgegengesetzter Durchströmung desorbiert wird. Im Desorptionsbetrieb des jeweiligen Reaktors wird in der zugeordneten Nebenluftkammer von dem entsprechenden Luftstromsteuerelement die Abluftöffnung freigegeben. Bei der Umsteuerung der Luftstromelemente wird zum Zwecke der Desorption des jeweils anderen Reaktors gleichzeitig mit der Schließung der einen Abluftöffnung die jeweils andere freigegeben.

Bei dieser bekannten Einrichtung wird zwar ständig ein Frischluftstrom der Fahrzeugkabine zugeführt, welcher aus dem Adsorptionsluftstrom eines Reaktors gebildet wird, welcher nach dem Sorptionsvorgang von Schad- und Aromastoffen befreit ist. Es kann jedoch nicht ausgeschlossen werden, daß schadstoffbelastete Zuluft ohne den Reaktor zu durchströmen auf die Reinluftseite gelangt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Vorrichtung derart weiterzubilden, daß bei kompakter Baugröße des Luftführungsgehäuses eine hohe Adsorptionsleistung erreicht wird und ein Übertreten von schadstoffbeladener Desorptionsluft in die Reinluft verhindert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Zusätzlich wird mit den Merkmalen des Anspruchs 17 ein Verfahren zur Reinigung des Luftstroms mit einer solchen Einrichtung angegeben.

Im Bereich des Einlasses des Luftführungsgehäuses ist eine erste Steuerklappe angeordnet, in deren Endstellungen einer der Luftströmungswege verschlossen ist. Mittels einer zweiten Steuerklappe auf der anderen Seite des Reaktors ist der Strömungsweg des Reaktors vollständig bzw. unter Ausbildung eines Restquerschnittes zur überströmung während des Desorptionsbetriebes schließbar. Über den Restquerschnitt steht in dem Raum zwischen der zweiten Steuerklappe und dem Reaktor der im freien Strömungsweg herrschende Druck an, welcher die desorbierten Partikel aus dem Reaktor in Richtung der Abluftöffnung treibt. Die Abluftöffnung zwischen der ersten Steuerklappe und dem Reaktor ist im Desorptionsbetrieb von einem Sperrglied freigebbar, welches in seiner Stellbewegung mit den Steuerklappen gekoppelt ist. Zweckmäßig werden die Stellbewegungen der ersten und zweiten Steuerklappe sowie des Sperrgliedes von einer Steuereinheit koordiniert.

Im Desorptionsbetrieb wird der Reaktor also entgegengesetzt der Adsorptionsströmung im Normalbetrieb durchströmt. Ein übertritt der Desorptionsluft in die dem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Frischluft ist dabei prinzipbedingt ausgeschlossen. Befindet sich die erste Steuerklappe in der Desorptionsstellung, in der der Strömungsweg des Reaktors verschlossen ist, so wird die Frischluft durch den parallelen Strömungsweg zum Fahrzeuginnenraum geleitet, wobei dieser Durchsatz erheblich größer ist als beim Desorptionsluftstrom. Der Restquerschnitt ist derart bemessen, daß ein zur Desorption ausreichender Luftstrom abgeteilt wird. Der Desorptionsluftstrom übt mit seinem geringen Durchsatz eine vernachlässigbar kleine Kraft auf die Rückseite der in Schließstellung befindlichen ersten Steuerklappe, wodurch mit einer entsprechend geringen Andruckkraft der Steuerklappe ein luftdichtes Schließen gewährleistet werden kann.

Die zweite Steuerklappe wird vorteilhaft in einer ersten Phase des Desorptionsbetriebes vollständig geschlossen und erst nachdem die Heizeinrichtung den Reaktor auf die erforderliche Desorptionstemperatur gebracht hat, mit dem vorgesehenen Restquerschnitt geöffnet. Auf diese Weise wird der Desorptionsvorgang erheblich beschleunigt, da die Aufwärmphase durch den relativ geringen kühlend wirkenden Teilluftstrom aufgrund des Restquerschnitts nicht verlängert wird.

Der Reaktor kann vorteilhaft als plissierter Streckmetallträger ausgebildet sein, der mit einer ausreichend großen Menge an Aktivkohle-Granulat beschichtet ist, wodurch ein mehrstündiger Betrieb des Adsorptionsmodus ohne Desorptionsbedarf möglich ist.

Das Sperrglied der Abluftöffnung zur Abführung kontaminierter Desorptionsluft ist zweckmäßig als Schieber ausgebildet mit einer Öffnung, welche im Desorptionsbetrieb in Überdeckung mit der Abluftöffnung verschiebbar ist. Der Schieber ist mit der Stellbewegung der Steuerklappen gekoppelt und kann zweckmäßig als Drehschieber ausgebildet sein, welcher konzentrisch zur Drehachse der ersten Steuerklappe liegt. Im Adsorptionsbetrieb, wenn die Steuerklappe den Strömungsweg des Reaktors freigibt, wird der Drehschieber ebenfalls verschoben, so daß seine Öffnung aus der Überdeckung mit der Abluftöffnung verschoben wird und diese vom Schieber abgedeckt wird.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine besonders kompakte Bauweise des Luftführungsgehäuses möglich, wenn die parallel zur Durchströmungsrichtung liegenden Seitenflächen des Reaktors die Luftströmungswege trennt. Die Drehachse der Steuerklappen können dabei an den Rändern der Seitenflächen liegen, wobei das freie Klappenende der ersten Steuerklappe im Einlaß des Luftführungsgehäuses bewegbar ist. Die Steuerklappe wird dabei in ihren Endstellungen von dem Druck der geleiteten Luftströmung dichtend an die feststehende Gehäusewand des Luftführungsgehäuses gedrückt. Durch die vorliegende Erfindung ist es möglich, das Luftführungsgehäuse mit einer entsprechenden Anordnung der Steuerklappen und des Reaktors kompakt, beispielsweise mit rechteckigem Grundriß zu gestalten. Besonders wirkungsvoll ist dabei eine Anordnung der Steuerklappen und des Reaktors in einem Gehäuse, bei dem Einlaß und Auslaß etwa in parallelen Richtungen durchströmt sind und achsversetzt an den Stirnseiten des Luftführungsgehäuses angeordnet sind.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist in beiden Luftströmungswegen jeweils ein Reaktor angeordnet. Im Nor malbetrieb werden beide Strömungswege freigegeben, wobei mit maximalem Durchsatz der Vorrichtung mit abströmender Adsorptionsluft beider Reaktoren gereinigte Luft für den Fahrzeuginnenraum zur Verfügung gestellt werden kann. Die Steuerklappen befinden sich dabei in einer Zwischenstellung der Endstellungen, in denen jeweils einer der Strömungswege zum Zwecke der Desorption des darin angeordneten Reaktors verschlossen wird.

Die zweite Steuerklappe ist vorzugsweise im Bereich des Auslasses des Luftführungsgehäuses angeordnet und ist ähnlich der ersten Steuerklappe ausgebildet und mit dieser derart gekoppelt, daß in ihren Endstellungen jeweils der gleiche Luftströmungsweg verschlossen wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine Vorrichtung zur Reinigung eines dem Fahrzeuginnenraum zugeführten Luftstroms mit einem Reaktor,

2 eine Vorrichtung mit zwei Reaktoren,

3 eine alternative Ausgestaltung der Vorrichtung mit zwei Reaktoren.

4 ein Flußdiagramm des Verfahrensablaufs.

1 zeigt eine Vorrichtung zur Reinigung eines dem Fahrzeuginnenraum eines Kraftfahrzeuges zugeführten Luftstroms mit einem Luftführungsgehäuse 1, dessen etwa parallele Stirnwände 12, 12' und gleichfalls etwa parallele Längswände 13, 13' in kompakter Bauweise mit einem rechteckigen Grundriß gebildet ist. Ein Einlaß 2 und ein Auslaß 3 sind in den gegenüberliegenden Stirnwänden 12, 12' vorgesehen, wobei die Strömungsrichtungen der zugeführten Schadstoffe enthaltenden Luft 21 und des dem Fahrzeuginneraum zugeführten Reinluftstroms 22 etwa parallel liegen. Der Einlaß 2 und der Auslaß 3 liegen in den Ecken des Grundrisses des Gehäuses 1 und daher diagonal gegenüber. Zwischen dem Einlaß 2 und dem Auslaß 3 sind in dem Luftführungsgehäuse 1 zwei parallele Strömungswege 10, 10' ausgebildet, wobei in dem einen Strömungsweg 10 ein Reaktor 4 mit einem auf die Luftfracht wirkenden Adsorbens 5 angeordnet ist. Der Reaktor 4 kann als Streckmetallträger ausgebildet sein und mit einer Aktivkohleschüttung als wirksames Sorbens versehen sein. Selbstverständlich können auch andere Sorptionsmaterialien eingesetzt werden, abhängig von der Art der aus dem Luftstrom zu entfernenden Bestandteile. Ein Streckmetallgitter hat den Vorteil, daß dieses bei Durchfluß eines elektrischen Stroms unmittelbar als Heizelement bzw. Wärmequelle benutzt werden kann.

Der Reaktor ist mit zwei gegenüberliegenden, nicht durchströmbaren Seitenwänden 14 derart im Gehäuse 1 angeordnet, daß eine der Seitenwände benachbart der Gehäusewand liegt und die frei im Gehäuseinnenraum liegende Seitenwand 14 einen Abschnitt der Trennwand der Strömungswege 10, 10' bildet. Der Strömungsweg 10 des Reaktors 4 ist mittels Steuerklappen 8, 29 verschließbar, welche vor und hinter dem Reaktor angeordnet sind. Eine erste Steuerklappe 8 ist dem Einlaß 2 zugeordnet und um eine Drehachse 18 schwenkbar am Rand der Seitenfläche 14 des Reaktors 4 gelagert. Das freie Ende 24 der Klappe 8 ist im Einlaß 2 zwischen zwei Endstellungen bewegbar, in denen jeweils einer der beiden Strömungswege 10, 10' freigegeben wird. In der gezeichneten Darstellung befindet sich die Einlaßsteuerklappe 8 in der den Reaktor 4 im Adsorptionsbetrieb freigebenden Stellung und liegt an der Seitenwand 13' des Gehäuses 1 an. Zur turnusmäßigen Desorption des Reaktors 4 wird die Einlaßsteuer klappe 8 in die Position I gebracht, in der das freie Ende 24 auf der anderen Seite der Einlaßöffnung 2 an der Stirnwand 12 des Gehäuses dichtend anliegt. Die Steuerklappe 8 ist nach außen bezüglich des Reaktors 4 gekrümmt, ähnlich dem Bogenverlauf der Luftströmung zwischen dem Einlaß 2 und dem Reaktor 4. Das freie Ende 24 der Klappe 8 wird in den Endstellungen von dem Druck der Luftströmung 21 an die jeweiligen Wandabschnitte des Gehäuses gedrückt und so die Dichtwirkung der Steuerklappe unterstützt.

Am anderen Ende des Strömungsweges 10 des Reaktors 4, benachbart dem Auslaß 3 des Luftführungsgehäuses 1, ist eine zweite Steuerklappe 29 angeordnet, welche im Desorptionsbetrieb den Strömungsweg 10 des Reaktors abschließt. Das freie Ende dieser Sperrklappe wirkt mit dem Rand 17 der Seitenwand des Reaktors 4 schließend zusammen. Eine Abluftöffnung 7 ist zwischen dem Einlaß 2 und dem Reaktor 4 angeordnet und wird im Desorptionsbetrieb mittels eines Schiebers 6 freigegeben, indem eine Öffnung 26 im Schieber 6 in Überdeckung mit der Abluftöffnung 7 gebracht wird. Die Einlaßsteuerklappe 2, die zweite Steuerklappe 29 hinter dem Reaktor 4 und der als Sperrglied für die Abluftöffnung 7 wirkende Schieber 6 sind in ihren Stellbewegungen miteinander gekoppelt und werden von einer Steuereinheit 25 bedarfsweise verstellt. Zur Desorption des Reaktors 4 wird die Einlaßsteuerklappe 8 in die Stellung I gebracht und so der Strömungsweg 10 des Reaktors 4 schmutzluftseitig verschlossen. Dabei wird gleichzeitig die Abluftöffnung 7 von dem Schieber 6 freigegeben. Eine Heizeinrichtung führt dem Reaktor 4 eine Wärmemenge q bis zum Erreichen einer vorbestimmten Desorptionstemperatur zu, bei der die gesammelten Bestandteile vom Reaktor wieder freigesetzt werden.

Die zweite Steuerklappe 29 wird unter Ausbildung eines geringfügigen Restquerschnitts 11 geschlossen. Der Restquer schnitt ist vergleichsweise zu dem Gesamtquerschnitt des zweiten Strömungsweges 10 sehr gering und reicht aus, um einen Druckausgleich zwischen dem Strömungsweg 10 und dem im Desorptionsbetrieb freigegebenen Bypass-Strömungsweg 10 zu gewährleisten. Mit einem geringen Durchsatz wird der Reaktor 4 in entgegengesetzter Richtung wie im Adsorptionsbetrieb in Richtung auf die Abluftöffnung 7 durchströmt, wobei die desorbierten Bestandteile abgeführt werden. Die zweite Steuerklappe 29 wird von der Steuereinheit 25 derart angesteuert, daß sie in einer ersten Desorptionsphase den Strömungsweg 10 vollständig abschließt, während der Reaktor 4 von der Heizeinrichtung 15 aufgewärmt wird. Erst nachdem der Reaktor 4 seine Desorptionstemperatur erreicht hat, wird der Restquerschnitt 11 durch entsprechende Aufsteuerung der Steuerklappe 29 freigegeben. Auf diese Weise wird die Aufheizphase erheblich verkürzt, da das Eintreten des kühlend wirkenden Teilluftstroms in den Strömungsweg 10 verhindert wird. Der Wechsel zwischen durchströmter Desorption und undurchströmter Desorption kann innerhalb einer Desorptionsphase auch mehrfach erfolgen.

2 zeigt eine Ausgestaltung der Vorrichtung mit einem Luftführungsgehäuse 1, in dem zwei Reaktoren 4, 4' vorgesehen sind und in jeweils einem der beiden Strömungswege 10, 10' angeordnet sind. Das Luftführungsgehäuse 1 ist ähnlich der Ausführungsform gemäß 1 mit einem rechteckigen Grundriß gebildet, wobei der Einlaß 2 und der Auslaß 3 etwa diagonal gegenüberliegen. Im Unterschied zur Ausführung der Vorrichtung mit einem Reaktor ist hier die zweite Steuerklappe benachbart dem Auslaß 3 ähnlich der Einlaßsteuerklappe 8 ausgebildet, wobei die beiden Steuerklappen 8, 9 in ihren Endstellungen I, II jeweils einen der beiden Strömungswege 10, 10' zur Desorption des darin befindlichen Reaktors 4, 4' absperren. Im Normalbetrieb befinden sich beide Steuerklappen in der Zwischen stellung N, in der beide Strömungswege 10, 10' freigegeben werden und beide Reaktoren 4, 4' adsorbierend wirken können. Auf diese Weise kann mit hohem Durchsatz des Luftführungsgehäuses 1 Reinluft für den Fahrzeuginnenraum bereitgestellt werden.

Jedem der beiden Strömungswege 10, 10' ist eine Abluftöffnung 7, 7' zugeordnet, welche gemeinsam von dem ringsegmentförmigen Schieber 6 gesteuert werden. Soll einer der Reaktoren desorbiert werden, so wird neben der vorgesehenen Endstellung der Steuerklappen gleichzeitig von dem Schieber 6 die Abluftöffnung 7, 7' des entsprechenden Reaktors 4, 4' freigegeben.

In kompakter Bauweise sind die Reaktoren 4, 4' derart in den diagonal gegenüberliegenden geschlossenen Ecken des Gehäuses abseits des Einlasses 2 und des Auslasses 3 angeordnet, daß die im Inneren des Gehäuses liegenden Seitenwandabschnitte 14, 14' einen Abschnitt der Trennung zwischen den Strömungwegen 10, 10' bilden. Mit einer breiten Eintrittsfläche liegen die beiden Reaktoren 4, 4' teilweise in Überdeckung zueinander. Die Drehachsen 18, 19 der Einlaßsteuerklappe 8 und der Aulaßsteuerklappe 9 sind jeweils an den außenliegenden Rändern 16, 16' der Seitenwände 14, 14' der beiden Reaktoren 4, 4' angeordnet. Beide Steuerklappen sind gekrümmt ausgebildet und sind im Einlaß 2 bzw. Auslaß 3 beweglich, um in den Endstellungen I, II mit den feststehenden Wänden des Luftführungsgehäuses 1 schließend zusammenzuwirken. Im Zentrum des Luftführungsgehäuses 1 ist eine zweiarmige Bypassklappe 20 schwenkbar angeordnet, deren beiden freien Enden in der Schließstellung jeweils auf den innenliegenden Rändern 17, 17' der geschlossenen Seitenwände 14 der Reaktoren 4, 4' schließend anliegen. Durch öffnen der Bypassklappe 20 ist eine Durch strömung des Luftführungsgehäuses 1 unter Umgehung beider Reaktoren 4, 4' möglich.

Die Auslaßsteuerklappe 9 kann mit einer kleinen Öffnung versehen sein, um mit einer gezielt angebrachten Undichtigkeit der Klappe den Restquerschnitt zum Druckausgleich zwischen den Strömungswegen 10, 10' während der Desorption auszubilden. Besonders vorteilhaft wird der Restquerschnitt durch eine wie zu 1 bereits beschriebene Aufsteuerung der Klappe erzeugt, so daß der Desorptionsluftstrom durch den Reaktor von der Auslaßseite her in Richtung auf die Abluftöffnung 7 benachbart dem Einlaß ausgebildet werden kann.

Der Steuereinrichtung, die hier der Einfachheit halber nicht dargestellt ist, werden zur koordinierten Steuerung der Luftsteuerklappen 8, 9 und des Schiebers 6 Stelldaten für drei Betriebsmodi bereitgestellt. Im Default-Modus wird die Vorrichtung mit einer parallelen Beaufschlagung beider Strömungswege und Reaktoren gefahren. Zur Erfassung des Sättigungsgrades der Reaktoren und zur Feststellung des Desorptionsbedarfes kann die von beiden Reaktoren aufgenommenen Schadstoffmengen als Produkte der jeweiligen Adsorptionsbetriebszeiten seit der letzten Desorption abgeschätzt und ggf. mit dem Signal eines Schadstoffsensors gewichtet werden. Bei Annäherung der Reaktorbeladung an eine vorzugebende Sorptionsgrenze wird der jeweils stärker gesättigte Reaktor in einen Desorptionsmodus oder besonders zweckmäßig in einen Desorptionsbereitschaftsmodus gebracht. Die eigentliche Desorption wird dann erst bei Erfüllung mindestens einer, vorzugsweise jedoch aller der nachstehenden Bedingungen eingeleitet:

– Die Anforderung von Reinluft durch eine Klimaregelung des Fahrzeuginnenraums liegt unterhalb einer zu definierenden Grenze,
– die momentane Belastung des elektrischen Bordnetzes, aus dem die Heizeinrichtung der Reaktoren ihre Energie bezieht, liegt unterhalb einer bestimmten Grenze,
– seit Antritt der Fahrt ist nicht mehr als ein vorbestimmter Zeitraum verstrichen.

Des weiteren wird als zweckmäßig gesehen, den Desorptionsbereitschaftsmodus erst dann auf den Default-Modus zurückzusetzen, wenn während der Desorptionsphase eine vorgegebene Desorptionstemperatur erreicht wurde bzw. eine bestimmte Desorptionsdauer erreicht wurde.

3 zeigt eine weitere Möglichkeit zur kompakten Anordnung der Reaktoren 4, 4' in dem Luftführungsgehäuse 1. Aus Gründen der Einfachheit sind für gleiche Bauteile die jeweils gleichen Bezugszeichen wie in den anderen Zeichnungsfiguren verwendet. Die Arbeitsweise dieser Anordnung ist gleich dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine besonders kompakte Bauweise dadurch erreicht, daß die Reaktoren 4, 4' mit einem besonders breiten Eingangsquerschnitt ausgebildet sind und sich senkrecht zur generellen durch Strömungsrichtung des Luftführungsgehäuses 1 gemäß Anströmung 21 und Abströmung 22 der Reinluft weitgehend überdecken. Eine Strömungsführung innerhalb des Gehäuses mit geringem Strömungswiderstand wird mittels eines parallelogrammförmigen Querschnittes der Reaktoren 4, 4' erreicht, wobei die geschlossenen Längsseiten 27, 27', welche parallel zur Durchströmungsrichtung der Reaktoren 4, 4' liegen. Die Heizein richtung benötigt keinen separaten Bauraum, da die aus einem Streckmetallgitter gebildete Trägerstruktur als Heizelement dient, das unmittelbar durch elektrische Spannungsversorgung das Sorptionsmaterial aufheizt.

Das in 4 dargestellte Flußdiagramm des Verfahrens beginnt mit dem Adsorptionsmodus beider Reaktoren, d.h. beim Fahrzeugstart wird die Gesamtanordnung zunächst in den Adsorptionsmodus geschaltet. Während des Betriebs erfolgt permanent oder periodisch eine Erfassung der Beladung beider Reaktoren 4, 4' seit der letzten Desorption. Der entsprechend gemessene Wert wird separat sowohl für den Reaktor 4 als auch für den Reaktor 4' mit einer unteren Beladungsgrenze verglichen. Ist diese untere Beladungsgrenze noch nicht erreicht, so bleibt die Anordnung im Adsorptionsmodus. Überschreitet der gemessene Wert der Reaktorbeladung die untere Beladungsgrenze, so wird der betreffende Reaktor 4 bzw. 4' in den Zustand der Desorptionsbereitschaft gebracht.

Ist einer der Reaktoren 4, 4' in der Desorptionsbereitschaft, so werden verschiedene Abfragen nach jeweils vorliegenden Bedingungen durchgeführt. Gemäß dem Diagramm in 4 erfolgt zunächst die Abfrage nach der Zeit seit dem Fahrzeugstart. Ist die festgestellte Zeitspanne kleiner als ein vorgegebener Grenzwert, so erfolgt keine weitere Abfrage und es bleibt bei der Desorptionsbereitschaft des betreffenden Reaktors 4 bzw. 4'. Wird jedoch der vorgegebene Grenzwert seit dem Fahrzeugstart überschritten, so wird festgestellt, ob die Luftmengenanforderung unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes liegt. Ist das Ergebnis negativ, so bleibt es bei der Desorptionsbereitschaft des betreffenden Reaktors 4 bzw. 4'. Ist jedoch das Abfrageergebnis positiv, so wird weiter festgestellt, ob die Bordnetzbelastung kleiner als ein vorgegebener Grenzwert ist. Bei ne gativem Ergebnis dieses Vergleiches bleibt es bei der Desorptionsbereitschaft, bei positivem Ergebnis jedoch wird in den Desorptionsmodus des betreffenden Reaktors 4 oder 4' geschaltet. Dieser Desorptionsmodus wird aufrechterhalten bis ein Zeitlimit erreicht ist oder das Fahrzeug abgestellt wird. Ist dieses Kriterium erreicht, so wird die Adsorptionszeiterfassung wieder auf den Anfang zurückgesetzt und der Adsorptionsmodus wieder eingeschaltet.

Der Desorptionsmodus umfaßt zwei Phasen, nämlich die erste Desorptionsphase, in welcher der Strömungsweg des Reaktors beidseitig luftdicht verschlossen wird. In dieser ersten Desorptionsphase erfolgt ein Erwärmen des Reaktors auf Desorptionstemperatur. Die zweite Desorptionsphase ist die sogenannte Spülphase, in welcher der Restquerschnitt im Strömungsweg geöffnet und der Reaktor von dem Restluftstrom gespült wird. Der alternierende Betrieb der Desorptionsphasen im gesamten Desorptionsmodus kann beliebig oft wiederholt werden bis das Ende des Desorptionsmodus nach einem der genannten Kriterien erreicht ist. Der alternierende Betrieb der genannten Desorptionsphasen ermöglicht es, bei einer vorgegebenen Heizleistung eine entsprechende Temperatur im Reaktor einzustellen, in dem das Zeitverhältnis der beiden Desorptionsphasen geregelt wird.

Claims

Vorrichtung zur Reinigung eines dem Fahrzeuginnenraum zugeführten Luftstroms, mit einem Luftführungsgehäuse (1), in dem zwischen einem Einlaß (2) und einem Auslaß (3) zwei parallele Luftströmungswege (10, 10') gebildet sind, wobei in mindestens einem der Luströmungswege (10, 10') ein Reaktor (4, 4') mit einem auf die Schadstoffe in der Luft wirkenden Adsorbens (5) angeordnet ist und mit verstellbaren Luftstromsteuerelementen (8, 9, 29), welche in Desorptionsstellung eine entgegen der Adsorptionsströmung gerichtete Durchströmung des Reaktors (4, 4') zu einer Abluftöffnung (7, 7') freigeben, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Einlasses (2) eine erste Steuerklappe (8) angeordnet ist, in deren Endstellungen (I, II) einer der Luftströmungswege (10, 10') verschlossen ist und daß auf der gegenüberliegenden Seite des Reaktors (4, 4') eine zweite Steuerklappe (9, 29) vorgesehen ist, mittels derer der Strömungsweg (10, 10') des Reaktors (4, 4') unter Ausbildung eines Restquerschnittes (11) zur Überströmung während des Desorptionsbetriebes schließbar ist, wobei zwischen der ersten Steuerklappe (8) und dem Reaktor (4, 4') die Abluftöffnung (7, 7') liegt, welche von einem mit den Steuerklappen (8, 9, 29) gekoppelten Sperrglied (6) im Desorptionsbetrieb freigebbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrglied als Schieber (6) ausgebildet ist mit einer Öffnung (26), welche in Überdeckung mit der Abluftöffnung (7, 7') verschiebbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerklappen (8, 9) um eine Drehachse (18, 19) verschwenkbar angeordnet sind und mit ihren freien Enden (24) dicht abschließend auf einem feststehenden Wandabschnitt (13, 13') des Luftführungsgehäuses (1) auf setzbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß von den parallel zur Durchströmungsrichtung des Reaktors liegenden Seitenwänden (14, 14') des Reaktors (4, 4') die innenliegende Wand die Lufströmumgswege (10, 10') trennt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerklappen (8, 9) mit den Seitenflächen (14, 14') vorzugsweise deren Rändern (16, 17) zusammenwirken.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende (24) der ersten Steuerklappe (8) im Einlaß (2) des Luftführungsgehäuses (1) bewegbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (2) und der Auslaß (3) etwa in parallelen Richtungen (21, 22) durchströmbar sind und achsversetzt in den gegenüberliegen den Stirnwänden (12, 12') des Luftführungsgehäuses (1) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Reaktor (4, 4') eine Heizeinrichtung integriert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in beiden Luftströmungswegen (10, 10') jeweils ein Reaktor (4, 4') angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Reaktor (4, 4') eine Abluftöffnung (7, 7') zugeordnet ist, von denen jeweils eine bedarfsweise von dem Schieber (6) freigebbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Steuerklappe (9) im Bereich des Auslasses (3) des Luftführungsgehäuses (1) angeordnet ist, welche derart mit der ersten Steuerklappe (8) gekoppelt ist, daß in ihren Endstellungen (I, II) jeweils der gleiche Luftströmungsweg (10, 10') verschlossen bzw. freigegeben wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Steuerklappen (8, 9) im Normalbetrieb in eine Zwischenstellung (N) bringbar sind, in der beide Luftströmungswege (10, 10') freigegeben sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktoren (4, 4') jeweils mit einer Seitenwand benachbart einer abseits des Einlasses (2) und des Auslasses (3) liegenden Ecke des Luftführungsgehäuses (1) angeordnet sind und mit der die Strömungswege (10, 10') trennenden Seitenwand (14) ins Innere des Gehäuses (1) geführt sind, wobei die dem Gehäusezentrum zugewandt liegenden Ränder (16, 17) der Seitenflächen (14) durch eine Trennwand (20) verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Trennwand eine verschwenkbare Bypassklappe (20) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachsen (18, 19) der Steuerklappen (8, 9) jeweils im Randbereich der Seitenwände (14) der jeweiligen Reaktoren (4, 4') liegen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerklappen (8, 9) gewölbt ausgebildet sind in radialer Bogenrichtung der entsprechend der Reaktoranordnung abzulenkenden Luftströmung.
Verfahren zur Reinigung eines dem Fahrzeuginnenraum zugeführten Luftstroms mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß zur Desorption eines Reaktors (4, 4') der entsprechende Luftströmungsweg (10, 10') geschlossen wird, wobei ein verringerter Restquerschnitt (11) des Strömungsweges (10, 10') auf einer Seite des Reaktors (4, 4') geöffnet wird und die überströmende Luft aus dem anderen Strömungsweg (10, 10') als Desorptionsluft durch eine Abluftöffnung benachbart dem Einlaß (2) des Gehäuses abgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein Desorptionsmodus zwei Desorptionsphasen umfaßt, wobei in einer ersten Desorptionsphase der Strömungsweg (10, 10') des Reaktors (4, 4') beidseitig luftdicht verschlossen wird und der Reaktor (4, 4') auf Desorptionstemperatur erwärmt wird und in einer zweiten Desorptionsphase der Restquerschnitt (11) im Strömungsweg (10, 10') geöffnet und der Reaktor (4, 4') gespült wird.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Desorptionsphase und die zweite Desorptionsphase alternierend ggf. mehrfach aufeinander folgen, wobei die Dauer der jeweiligen Phase so gewählt ist, daß bei gegebener Heizleistung eine gewünschte Desorptionstemperatur eingestellt und bis zur Beendigung des Desorptionsmodus gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Beladungszustand beider Reaktoren (4, 4') gemessen wird und bei Erreichen einer unteren Beladungsgrenze der jeweils stärker beladene Reaktor in einen Desorptionsbereitschaftsmodus gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß erst bei Vorliegen bestimmter Bedingungen der Desorptionsmodus aktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß bei Nichterfüllung vorgegebener Bedingungen die Grenzwerte für die Luftmengenanforderung und die aktuelle Bordnetzbelastung schrittweise angehoben werden, bis die Bedingungen zum Start des Desorptionsmodus erfüllt werden.