DE60201727T2

DE60201727T2 - Luftfilter im Klimaanlage für Kraftfahrzeuge und automatisches Verfahren zur Regenerierung

Info

Publication number: DE60201727T2
Application number: DE2002601727
Authority: DE
Inventors: Jan Karlsson; Martin Petersson
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2002-01-23
Filing date: 2002-01-23
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2022-01-24
Also published as: EP1331118B1; EP1331118A1; DE60201727D1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Entfernen von schädlichen Luftverunreinigungen, wie zum Beispiel Kohlenwasserstoffverbindungen, aus der Umgebungsluft mittels einer Adsorptionseinheit, die in einem Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und mit einem Ventilationssystem für einen Passagierraum vorgesehen ist, entsprechend dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 und einer Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 21.
STAND DER TECHNIK
Ein Beispiel für ein derartiges Verfahren und eine solche Vorrichtung ist beispielweise in der DE-A-197 28 569 offenbart. Die Entwicklung von neuen, eingebauten Verbrennungsmaschinen für Fahrzeuge war hauptsächlich darauf gerichtet, den Wirkungsgrad der Motoren zu erhöhen, um die Menge schädlicher Emissionen zu verringern. Es werden dazu häufig Katalysatoren eingesetzt, um den Betrag an Luftverunreinigungen in den Auspuffgasen zu verringern. In diesem Zusammenhang ist es auch bekannt, Mittel zur Adsorption von Kohlenwasserstoffen, wie zum Beispiel Zeolith, zwischen dem Auspuffkrümmer und dem Katalysator anzuordnen, damit diese Kohlenwasserstoffe aufnehmen, bis der Katalysator eine Temperatur erreicht hat, bei dem die Kontrollleuchte erlischt. Kombinierte Elektro- und Verbrennungsmotoren, die als Hybridantriebe bekannt sind, können ebenso eingesetzt werden, um die Menge an abgegebenen Emissionen zu verringern. Alle diese Maßnahmen haben indessen nur dazu geführt, die durch das Fahrzeug selbst erzeugten Emissionen zu verringern.
In der folgenden Beschreibung bezeichnet der Begriff „Kohlenwasserstoffe" eine Gruppe von chemischen Verbindungen aus Kohlenstoff und Wasserstoff in gasförmiger Form, die allgemein als nicht aus Methan bestehende organische Gase (Non-Methane Organic Gas = NMOG) bezeichnet werden. Dies ist eine Mischung aus irgenwelchen gasförmigen Kohlenwasserstoffen und irgendwelchen oxydierten Kohlenwasserstoffen, außer Methan. NMOG bedeutet die Summe von nicht oxydierten und oxydierten Kohlenwasserstoffen, die in einer Gasprobe enthalten sind und die in Übereinstimmung mit der „California Non-Methane Organic Gas Test Procedure" gemessen worden sind. Kohlenwasserstoffe, die in dieser Form vorliegen, können das Ergebnis einer unvollständigen Verbrennung in einer eingebauten Verbrennungsmaschine sein, deren Abgase in die Atmosphäre ausgestoßen wurden.
Verfahren aus der jüngeren Vergangenheit zielten statt dessen darauf ab, die Umgebungsluft und die verschmutzte Luft von anderen Fahrzeugen zu reinigen. US-A-6200542 offenbart ein Verfahren, bei dem die giftigen Stoffe, wie zum Beispiel Ozon, gespalten werden. In Bodennähe wird Ozon durch die Photosynthese von Kohlenwasserstoffen und Stickoxyden gebildet. Dies führt zur Entstehung von Dunst, der allgemein als Smog bekannt ist und der sich bildet, wenn Abgase von Verbrennungsmotoren und anderen Quellen dem Sonnenlicht ausgesetzt sind. Entsprechend einem bekannten Verfahren wird ein katalytischer Überzug in dem Radiator und anderen Oberflächen in dem Motorraum eingesetzt. Wenn das Ozon mit diesen Oberflächen in Berührung kommt, dann setzt es sich zu Sauerstoff um.
Bei einem weiteren aus EP-A-1082990 bekannten Verfahren wird eine Kohlenwasserstofffalle eingesetzt, die neben dem Radiator angeordnet ist, um während der Bewegung des Fahrzeugs Luftverunreinigungen aus der Umgebungsluft zu adsorbieren. Auf den Adsorptionsvorgang folgt ein Desorptionsvorgang, indem man erhitzte Einlassluft durch die Falle hindurch zu einer Einlassleitung des Motors leitet. Diese Anordnung arbeitet bei Bewegung des Fahrzeugs.
Keines dieser bekannten Verfahren offenbart jedoch ein Verfahren, bei dem das Ventilationssystem für die Reinigung der Umgebungsluft durch die Adsorption von Kohlenwasserstoffen eingesetzt wird, während das Fahrzeug bei abgeschalteter Zündung entweder steht oder sich bewegt, wobei dies mit einer Desorption und einer Verbrennung von Kohlenwasserstoffen kombiniert ist.
Zusätzlich sind beide der bekannten Einrichtungen direkt der Strömung von Umgebungsluft ausgesetzt und sind deshalb empfindlich gegen Partikeln aus Schmutz, Asphalt und Staub, die sich auf den aktiven Oberflächen absetzen. Dieses Problem wird durch die Erfindung gelöst.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Entfernen von schädlichen Luftverunreinigungen, wie zum Beispiel Kohlenwasserstoffverbindungen, aus der Umgebungsluft mittels einer Adsorptionseinheit, die in einem Fahrzeug angeordnet ist, wobei das Fahrzeug eine Verbrennungsmaschine und ein Ventilationssystem für den Passagierraum aufweist. Diesem Verfahren entsprechend findet die Adsorption hauptsächlich während des Stillstandes des Fahrzeugs statt, vorzugsweise dann, wenn die Zündung abgeschaltet ist, wobei ein Gebläse in dem Ventilationssystem dann arbeitet, wenn wenigstens eine vorherbestimmte Bedingung erfüllt ist, und teilweise dann, wenn sich das Fahrzeug bei arbeitendem Ventilationssystem bewegt. Das Gebläse zieht Umgebungsluft in einer ersten Richtung durch eine in diesem System vorgesehene Adsorptionseinheit in das Ventilationssystem.
Eine nachfolgende Regeneration der Adsorptionseinheit findet nur dann statt, wenn das Fahrzeug bei angeschalteter Zündung in Betrieb ist. Dabei wird Luft zu einem ersten Heizsystem geleitet, das die Form eines ersten Wärmeaustauschers hat, wobei sie erhitzt wird. Die erhitzte Luft geht dann durch die Adsorptionseinheit, wo sie die Verunreinigungen abgibt und diese Einheit regeneriert. Diese erhitzte Luft wird vorzugsweise in der entgegengesetzten Richtung zu ihrer normalen Strömungsrichtung durch diese Anordnung geleitet. Die die Luftverunreinigungen enthaltende Luft wird durch eine zweite Heizungseinrichtung geleitet, wobei die heiße und verschmutzte Luft durch die erste Heizungseinrichtung strömt, um die von der ersten Quelle der Umgebungsluft kommende Luft zu erhitzen. Schließlich wird die verschmutzte Luft von dem Wärmeaustauscher zu einer Einlassleitung der Verbrennungsmaschine geführt. Auf diese Weise können die Schmutzstoffe in einem Verbrennungsraum des Motors verbrannt werden, so dass alle verbleibenden Schmutzstoffe in dem vorhandenen Katalysator des Abgassystems des Fahrzeugs zerstört werden.
Die Temperatur, die zur Freigabe der Schmutzstoffe in der Adsorptionseinheit notwendig ist, hängt von der Art der zu adsorbierenden Schmutzstoffe ab, von der Materialauswahl in dem Filter der Adsorptionseinheit und der Qualität des Filtermaterials. Das letztere entscheidet über den Verschmutzungsgrad, bei dem die Adsorptionseinheit arbeiten kann. Auch bei Filtermaterialien, die an einen sehr niedrigen Verschmutzungsgrad angepasst sind, haften die Schmutzstoffe fest an dem Filtermaterial. Ein Beispiel für einen geringen Verschmutzungsgrad ist eine Konzentration von Schmutzstoffen von einem oder einigen Teilen per Million (ppm). Eine solche Bindung kann nur dann aufgebrochen werden, wenn das Filtermaterial auf eine relativ hohe Temperatur aufgeheizt wird. Ein Beispiel für solche Stoffe sind sicher hochgradig aktive Kohlenstoffe, die zur Adsorption von NMOG eingesetzt werden. Folglich erfordert ein geringerwertiges Material ein geringeres Aufheizen, adsorbiert dafür aber nur eine relativ hohe Konzentration von Schmutzstoffen. In diesem Zusammenhang ist eine relativ hohe Temperatur eine solche von 120–140°C, während eine relativ niedrige eine solche von 80–90°C ist.
Um beim Stillstand des Fahrzeugs die Reinigung der Umgebungsluft zu beginnen, kann eine bevorzugte Bedingung sein, dass der Grad der Verschmutzung, wie zum Beispiel mit Kohlenwasserstoffen, in der Umgebungsluft einen bestimmten Grenzwert überschreitet. Die Einrichtung kann auch so eingestellt werden, dass sie zu bestimmten Zeiten des Tages arbeitet, wenn der Grad der Verschmutzung bekannt ist oder es wahrscheinlich ist, dass er hoch ist, wie zum Beispiel während der morgendlichen oder abendlichen Hauptverkehrszeit und ebenso in den Zeiten dazwischen.
Um ein Leerlaufen der Fahrzeugbatterie zu vermeiden, kann das Gebläse aus anderen Quellen für elektrische Energie gespeist werden, wie zum Beispiel aus Solarpanelen, wenn das Fahrzeug steht.
Das zweite Heizmittel, oder der zweite Wärmetauscher für die Erwärmung der verschmutzten Luft, der wiederum die Luft zur Regeneration der Adsorptionseinheit erhitzt, kann aus einem Auspuffkrümmer bestehen, der mit dem Motor verbunden ist. Der Auspuffkrümmer ist vorzugsweise von einer Hülle umgeben, die ihn doppelwandig macht. Dieser doppelwandige Auspuffkrümmer bildet den zweiten Wärmetauscher. Es können auch andere Heizmittel, wie zum Beispiel elektrische Heizeinrichtungen, eingesetzt werden; wenn aber eine eingebaute Verbrennungsmaschine vorhanden ist, dann ist die oben genannte Lösung vorzuziehen.
Die von der Adsorptionseinheit gereinigte Luft wird vorzugsweise dazu eingesetzt, den Passagierraum zu belüften, da die vorhandenen Belüftungsleitungen für diese Anordnung eingesetzt werden können. Während der Regeneration wird die Luft in einer Richtung durch die Adsorptionseinheit geleitet, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist. Wie oben festgestellt wurde, wird die Luft vorzugsweise aus dem Passagierraum entnommen, um die vorhandenen Belüftungsleitungen einsetzen zu können.
Wenn sich das Fahrzeug bewegt, kann die Umgebungsluft gereinigt werden, sobald Luft durch das Ventilationssystem strömt, entweder mit Hilfe des Gebläses oder durch einen höheren Luftdruck vor dem Fahrzeug, der durch die Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs entsteht. Diese Luftströmung ist abhängig von der Einstellung der vorhandenen Ventilationssteuerung auf dem Armaturenbrett; aber in beiden Fällen wird Luft durch das Ventilationssystem strömen.
Auf diese Weise können das Gebläse, sowie die Leitungen und Kanäle des vorhandenen Ventilationssystems mit nur sehr wenigen Abänderungen eingesetzt werden.
Da die Adsorptionseinheit einen Teil des Ventilationssystems für den Passagierraumes bildet, wird eine Regeneration nur dann durchgeführt, wenn wenigstens eine vorherbestimmte Bedingung erfüllt ist. Eine derartige vorherbestimmte Bedingung ist, dass die Menge an Verschmutzungen, die durch die Adsorptionseinheit adsorbiert wurde, den vorgegebenen Grad überschreitet, oder dass das System einen vorgegebenen Zeitabschnitt gearbeitet hat. Eine weitere vorherbestimmte Bedingung ist, dass der Einlass und der Auslass des Ventilationssystems geschlossen sind. Die Lüftungsleitungen, die in die und aus der Adsorptionseinheit führen, sind jeweils mit einer zusätzlichen Leitung versehen, die für erhitzte bzw. verschmutzte Luft vorgesehen sind. Diese Anordnung leitet die erhitzte Luft zwangsläufig durch die genannte Einheit und verhindert, dass verschmutzte Luft durch den Einlass zu dem Ventilationssystem und den Luftfilter des Passagierraumes entweicht. Eine weitere Bedingung kann sein, dass der Motor und der Katalysator ihre normale Betriebstemperatur erreicht haben müssen, so dass das Aufheizen des Motors nach einem Kaltstart nicht durch den Regenerationsvorgang verzögert wird.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der oben beschriebenen Regenerationseinrichtung wird nur der zweite Wärmetauscher eingesetzt, das ist der doppelwandige Auspuffkrümmer zur Erwärmung der Umgebungstemperatur. In diesem Fall würde die erwärmte Umgebungsluft während der Regeneration direkt durch den Adsorptionsfilter gesaugt werden. Es ist jedoch wegen der höheren Temperatur der den zweiten Wärmetauscher verlassenden Luft ein Mittel zur Steuerung dieser Temperatur erforderlich. Dieses Mittel könnte ein weiterer Wärmeaustauscher sein, sowie eine Ventilanordnung, um zur Verringerung der Temperatur zusätzliche Umgebungsluft einzuführen. In dem letzteren Fall würde das die Notwendigkeit vermeiden, mehr als einen Wärmetauscher einzusetzen.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel, ist ein zweiter Adsorptionsfilter vorgesehen, um während des Kaltstarts des Motors Verschmutzungen in dem Auspuff zu sammeln. Nach einem Zeitabschnitt wird der vorhandene Katalysator eine Temperatur erreichen, bei dem die Kontrollleuchte erlischt und der zweite Adsorptionsfilter wird von den Auspuffleitungen des Motors getrennt. Der zweite Adsorptionsfilter kann mit den Leitungen verbunden werden, die für die Regeneration des ersten Adsorptionsfilters eingesetzt werden und zwar durch eine Anzahl von steuerbaren Ventilen. Diese Ventile sind so angeordnet, dass sie wiederum jeden Filter mit dem Einlasskrümmer verbinden. Wenn erforderlich, dann kann der zweite Adsorptionsfilter, wie oben beschrieben, gereinigt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben. Diese Zeichnungen dienen nur zur Illustration und beschränken den Schutzumfang der Erfindung in keiner Weise.
Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Anordnung während des normalen Belüftungsvorgangs;
2 die Anordnung der 1 während der Regeneration der Adsorptionseinheit;
3 ein schematisches Steuerdiagramm für die erfindungsgemäße Anordnung;
4 eine Graphik des Verschmutzungsgrades einer Stadt über einen Zeitraum von 24 Stunden;
5 eine Anordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung für einen Adsorptionsvorgang während eines Kaltstarts; und
6 die Anordnung der 5 während der Regeneration der Adsorptionseinheit.
AUSFÜHRUNGSARTEN DER ERFINDUNG
Im Folgenden werden eine Anzahl von Ausführungsbeispielen detailliert be schrieben. Wenn die Richtung der Luftströmung beschrieben wird, dann sind die Begriffe „stromaufwärts" und „stromabwärts" so definiert, dass sie auf die unmittelbare Strömungsrichtung angewandt werden. Da die Strömungsrichtung zwischen dem Adsorptionsbetrieb und dem Desorptionsbetrieb umgekehrt wird, kann eine erste Vorrichtung stromaufwärts von einer zweiten Vorrichtung beim Adsorptionsbetrieb angeordnet sein und stromabwärts von der gleichen Vorrichtung beim Desorptionsbetrieb.
Die folgende Beschreibung schildert ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entfernung schädlicher Schmutzstoffe, wie zum Beispiel Kohlenwasserstoffe, aus der Umgebungsluft mittels einer Adsorptionseinheit, die in einem Ventilationssystem für den Passagierraum eines Fahrzeugs angeordnet ist, das mit einem Verbrennungsmotor ausgestattet ist.
1 zeigt einen mit einer Mehrzahl von Zylindern versehenen und eingebauten Verbrennungsmotor 1 mit einer Einlassleitung, die eine Hauptdrossel 2 aufweist. Von der Drossel 2 aus strömt Einlassluft durch einen Einlasskrümmer 3, der mit jedem der Zylinder verbunden ist. Die verbrannten Abgase verlassen den Motor durch einen Auslasskrümmer 4. In diesem Fall ist der Auslasskrümmer 4 doppelwandig ausgebildet, um das Aufheizen eines Luftstroms zu ermöglichen, ohne dass dieser mit den Auspuffgasen in Berührung kommt. Dies wird dadurch erreicht, dass der Auslasskrümmer 4 von einem Außenmantel 16 umschlossen ist, der es dem Luftstrom ermöglicht, zwischen dem Auslasskrümmer und der Ummantelung zu strömen. Diese Anordnung wird im Folgenden detaillierter beschrieben. Die Auspuffgase strömen anschließend durch einen üblichen Katalysator und einen Schalldämpfer (nicht gezeigt) in die Atmosphäre.
Das Fahrzeug ist außerdem mit einem Ventilationssystem zur Belüftung des Passagierraumes versehen. Das Ventilationssystem besteht aus einem Luftfilter 5 für die Umgebungsluft, der kleine Partikel, Pollen usw. aus der in das Ventilationssystem eingesaugten Luft entfernt. Während des Adsorptionsbetriebes wird Ventilationsluft aus der umgebenden Atmosphäre in den Luftfilter 5 gesaugt. Von dem Luftfilter 5 aus wird die Ventilationsluft durch ein erstes Steuerventil 6 und eine erste Gebläseleitung 7 in einen Filter zur Adsorption von Kohlenwasserstoffen geführt. Der Luftfilter sorgt nicht nur dafür, dass keine schädlichen Partikel den Passagierraum erreichen, sonder er schützt auch den Adsorptionsfilter und verhindert, dass dieser sich mit Staub und anderen Partikel zu setzt. Der die Kohlenwasserstoffe adsorbierende Filter 8 enthält vorzugsweise Aktivkohle oder Zeolith. Andere Adsorptionsmittel oder adsorbierende Stoffe können in Abhängigkeit von den zu adsorbierenden Schadstoffen eingesetzt werden. Die gereinigte Luft wird dann durch ein Lüftungsgebläse 11 durch eine zweite Gebläseleitung 9 und ein zweites Steuerventil 10 gesaugt. Schließlich bläst das Gebläse 11 die Gebläseluft durch die vorhandenen Gebläseleitungen und die Gebläseauslässe (nicht gezeigt) in den Passagierraum. Ein vorteilhafter Nebeneffekt der Erfindung ist, dass der Passagierraum dann ventiliert wird, wenn das System in Betrieb ist. Dies kühlt den Passagierraum in einem warmen Klima und verringert die Feuchtigkeit in einem kalten Klima.
Entsprechend dem bevorzugten und oben beschrieben Ausführungsbeispiel, umfasst das Ventilationssystem sowohl ein Luftfilter 5, als auch ein Kohlenwasserstoffe adsorbierendes Filter 8. Es ist indessen auch möglich, den separaten Luftfilter 5 wegzulassen, indem man den die Kohlenwasserstoffe adsorbierenden Filter 8 als kombinierten Luftfilter und Adsorptionsfilter einsetzt. Die kombinierte Filtereinheit könnte in Verbindung mit einem integrierten Gehäuse eingesetzt werden, mit einem auswechselbaren Luftfilterbereich, der unmittelbar neben dem die Kohlenwasserstoffe adsorbierenden Bereich vorgesehen ist, um die oben beschriebene Schutzwirkung zu erreichen.
Die oben geschilderte Anordnung arbeitet hauptsächlich dann, wenn das Fahrzeug steht, d. h. dann, wenn es geparkt und die Zündung ausgeschaltet ist. Dies ermöglicht es dem Filter 8 Kohlenwasserstoffe aus der Umgebungsluft zu adsorbieren, während das Fahrzeug nicht in Benutzung ist. Eine Steuerung der Arbeitsweise des Systems wird vorzugsweise durch einen Sensor erreicht, der den Grad der Verschmutzung oder die Konzentration von Kohlenwasserstoffen in der das Fahrzeug umgebenden Luft überwacht. Eine derartige Sensoranordnung ist in 3 gezeigt. Die Ansprechempfindlichkeit des Sensors kann in der Fabrik eingestellt werden, oder beim Verkäufer, um so das System an unterschiedliche Märkte, örtliche Bedingungen oder an die übliche regionale oder nationale Gesetzgebung anzupassen.
Das System kann auch mit einer Zeitschaltuhr versehen sein, die das System während der Zeiten des Tages einschaltet, zu denen ein hoher Verschmutzungsgrad bekannt ist. Dieser Grad kann je nach den verschiedenen Städten und Regionen unterschiedlich sein, aber als Regel entspricht der Verschmutzungsgrad der Menge an Berufsverkehr. Während eines normalen Arbeitstages in einer durchschnittlichen Stadt beginnt der Verschmutzungsgrad etwa um 6.00 Uhr zu steigen, mit einem Spitzenwert zwischen 7.00 und 9.00 Uhr und einem leichten Abfall während des Tages. Dieser Grad erreicht wieder zwischen 16.00 und 18.00 einen Spitzenwert, bevor er auf eine normales Niveau etwa um 19.00 Uhr abfällt. 4 zeigt eine Graphik des Verschmutzungsgrades über einen Zeitraum von 24 Stunden für eine typische Stadt.
Gleichgültig, ob der Benutzer des Fahrzeugs einen Zeitgeber oder einen Sensor verwendet, wird es in einem durchschnittlichen, stehenden Fahrzeug möglich die Kohlenwasserstoffe aus der Umgebungsluft während der 7–8 Stunden eines jeden Arbeitstages zu adsorbieren. Die Kapazität des Filters muss so ausgewählt werden, dass es eine vorherbestimmte Konzentration von Kohlenwasserstoffen aus der Umgebungsluft wenigstens während eines solchen Zeitabschnitts adsorbieren kann, ohne dass es zwischen zwei aufeinanderfolgenden Regenerationen gesättigt ist. Diese Kapazität wird dadurch berechnet, dass man die Kapazität des Lüftungsgebläses berücksichtigt, sowie den erwarteten maximalen Verschmutzungsgrad und den längsten Zeitabschnitt, über den das Gebläse voraussichtlich arbeitet.
Da das Fahrzeug bei diesem Ausführungsbeispiel stationär ist, wenn der Adsorptionsvorgang abläuft, ist es notwendig Energie für das System vorzusehen ohne die Batterie zu entleeren, die zum Beispiel für das Starten des Fahrzeugs vorgesehen ist. Die meiste Energie wird für das Arbeiten des Gebläses aufgewendet; aber auch andere Teile, wie die verschiedenen steuerbaren Ventile und die Sensoren benötigen ebenfalls elektrische Energie. In dem in 1 gezeigten Beispiel ist zu diesem Zweck eine Sonnenzellenfläche P vorgesehen, die auf dem Fahrzeug montiert ist.
Energie kann indessen auch aus anderen Quellen erneuerbarer Energie stammen, ebenso aus einer externen Steckdose, einer zusätzlichen wieder aufladbaren Batterie in dem Fahrzeug oder einer Kombination der oben genannten Möglichkeiten. Eine derartige Kombination der oben genannten Alternativen würde für besondere Spezialfälle notwendig sein, zum Beispiel wenn ein schwerer Schneefall die Sonnenzellenfläche bedeckt und sie außer Betrieb setzt. Eine zusätzliche Energiequelle 8 dieses Typs ist in 3 angedeutet.
Die oben genannten Beispiele beschreiben die Anordnung für ein stehendes Fahr zeug. Wenn sich das Fahrzeug bewegt, dann wird die Umgebungsluft entweder durch das Belüftungssystem eingesaugt, wie dies oben beschrieben wurde, wobei das Gebläse von einem Generator oder einer wieder aufladbaren Batterie mit Strom versorgt wird, oder die Luft wird durch das System durch den Luftdruck gepresst, der sich bei schnellem Fahren vor dem Fahrzeug durch den Fahrtwind aufbaut. Dabei wird ein standarisiertes Ventilationssystem mit einer Anzahl von verschiedenen Kontrolleinrichtungen auf dem Armaturenbrett eingesetzt. Diese Einrichtungen können Funktionen einschließen, wie zum Beispiel die Geschwindigkeit des Gebläses, die freie Strömung (dabei ist das Gebläse abgeschaltet), eine Rückführung und ein Abschalten der Belüftung. In diesem Fall findet eine Reinigung der Umgebungsluft statt so bald eine Einstellung gewählt wurde, die eine Luftströmung durch das Ventilationssystem erlaubt. Für ein durchschnittliches Fahrzeug liegt der relative Betrag der adsorbierten Kohlenwasserstoffe, die in dem Filter bei stillstehendem bzw. sich bewegendem Fahrzeug adsorbiert werden, bei 80–90% bzw. 10–20%. Das ist im allgemeinen proportional zu dem Zeitabschnitt, wenn ein im Pendelverkehr durchschnittlich eingesetztes Fahrzeug geparkt und eingesetzt wird.
Wie oben festgestellt wurde, hat der die Kohlenwasserstoffe adsorbierende Filter 8 eine begrenzte Kapazität zur Adsorption von Schmutzstoffen und muss deshalb regeneriert werden, bevor er seine maximale Aufnahmekapazität erreicht hat und gesättigt ist. Der Regenerationsvorgang beginnt, wenn ein Signal des Sensors S₁ in dem Filter 8 anzeigt, dass die Menge an Kohlenwasserstoffen ein vorgegebenes Niveau überschritten hat.
Alternativ kann eine Regeneration auch dann einsetzen, wenn ein System, das von einem Sensor S₂ gesteuert wird, der die Verschmutzung der umgebenden Luft überwacht, für einen vorgegebenen Zeitabschnitt in Betrieb gesetzt wurde. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird angenommen, dass sich die Filtereinheit ihrer Sättigung annähert, wenn das Gebläse für eine vorgegebene Zeit gearbeitet hat, während der der von dem Sensor überwachte Grad der Luftverschmutzung über der vorgegebenen Ansprechempfindlichkeit war.
Die Regeneration des Filters 8 findet dann statt, wenn der Motor läuft und seine normale Betriebstemperatur erreicht hat. Unmittelbar nach einem Kaltstart ist der Auspuffkrümmer nicht heiß genug und der Katalysator hat nicht die Temperatur erreicht, bei der die Kontrollleuchte erlischt. Somit wird die Regeneration nicht durchgeführt, bis ein Signal eines Motorsteuersystems bestätigt, dass die Temperatur erreicht wurde, bei der die Kontrollleuchte erlischt (siehe 3). Während der Regeneration sind das erste 6 und das zweite Kontrollventil 10 so eingestellt, dass sie den Einlass und den Auslass der Gebläseluft und von der ersten bzw. zweiten Gebläseleitung 7, 9 abschließen. Diese Einlass- und Auslassventile werden vorübergehend geschlossen, um den Filter von dem Lüftungssystem zu trennen, wenn eine Regeneration des die Kohlenwasserstoffe adsorbierenden Filters durchgeführt wird. Da ein Schließen der Steuerungsventile 6, 10 die Luftströmung in den Passagierraum unterbricht, muss der Regenerationszyklus auch so angepasst werden, das er ohne Unannehmlichkeiten oder Unbehagen für die Passagiere stattfindet. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird während der Regeneration in einem vorhandenen Passagierraum die vorhandene Funktion der Luftrückführung eingesetzt. Diese Funktion ist in den meisten modernen Fahrzeugen vorhanden und wird üblicherweise zum Beispiel dann eingesetzt, wenn das Eindringen von Abgasen in Tunnels oder im sich langsam bewegenden Verkehr verhindert werden soll. Da der Regenerationszyklus üblicherweise nur 1–5 Minuten erfordert, um die Filtereinheit zu reinigen, ist es unwahrscheinlich, dass dies von den Passagieren bemerkt wird.
Diese Funktion kann ebenso entweder durch einen intelligenten Zentralrechner CPU mit Sensoren S₃ für Feuchtigkeit und Temperatur in dem Passagierraum ausgeführt werden, um zu entscheiden, wann der Regenerationszyklus gestartet werden kann, oder indem man das System mit Bypassleitungen versieht, die es dem Gebläse ermöglichen während des Regenerationszyklus Luft direkt von dem Luftfilter 5 anzusaugen. Eine weitere Alternative könnte darin bestehen, das System mit einem zusätzlichen Adsorptionsfilter zu versehen, das während der Regeneration eingesetzt werden kann.
Die während des Regenerationsvorgangs durch das System strömende Luft ist in 2 dargestellt. Sobald das erste und das zweite Steuerventil 6, 10 geschlossen sind, ist ein drittes Steuerventil 19 so eingerichtet, dass es öffnet, um eine Quelle niedrigen Luftdruckes von dem Einlasskrümmer 3 des Motors zur Verfügung zu haben. Dieser geringe Druck bewirkt, dass Umgebungsluft aus der Atmosphäre durch den Luftfilter 5 des Passagierraumes und in eine erste Regenerationsleitung 12 gesaugt wird. Die Luft wird dann durch einen ersten Wärmetauscher 13 gesaugt, wo sie bis auf eine Temperatur er hitzt wird, die ausreichend hoch ist, um ein Ablösen der Kohlenwasserstoffe von dem Adsorptionsfilter 8 zu bewirken. Die zu diesem Zweck erforderliche Temperatur liegt üblicherweise bei 120–150°C. Um indessen zu verhindern, dass die Filtereinheit 8 durch schwere Fraktionen von Kohlenwasserstoffen vergiftet wird, ist in regelmäßigen Abständen eine Regeneration bei erhöhter Temperatur, wie zum Beispiel bei 200°C, erforderlich, beispielsweise nach jedem zehnten Regenerationszyklus. Eine Vergiftung mit Kohlenwasserstoffen kann am Ende dazu führen, dass der Filter unbrauchbar wird. Der Wärmeaustauscher kann von jeder geeigneten Art sein, wie zum Beispiel ein mit Rohren oder mit Platten ausgestatteter Wärmeaustauscher, vorzugsweise solche, die im Gegenstrom arbeiten. Die erhitzte Umgebungsluft wird von dem ersten Wärmeaustauscher 13 durch eine zweite Regenerationsleitung 14 gesaugt, die mit der zweiten Lüftungsleitung 9 verbunden ist. Die erhitzte Luft strömt dann durch den die Kohlenwasserstoffe adsorbierenden Filter 8 in einer Richtung, die der normalen Lüftungsströmung entgegengesetzt ist. Wenn die heiße Luft durch den Filter 8 geht, dann bewirkt sie ein Loslösen der Kohlenwasserstoffe von dem adsorbierenden Material, wobei sie sich mit der Luftströmung vermengen. Diese Mischung aus Luft und Kohlenwasserstoffen wird dann durch eine dritte Regenerationsleitung 15 gesaugt, die mit der ersten Gebläseleitung 7 verbunden ist und dann in einen zweiten Wärmetauscher 4, 16. Dieser Wärmetauscher weist einen doppelwandigen Auslasskrümmer 4, 16 auf, der eine diesen umgebenden Außenmantel 16 aufweist, der einen Abschnitt des Auslasskrümmers 4 auf der Seite des Motors umgibt und zwar hinter einem Punkt, an dem die Abzweigungen des Krümmers verbunden sind. Wenn die Mischung aus Luft und Kohlenwasserstoffen den Auslasskrümmer 4 durchströmt, dann wird diese auf eine Temperatur erhitzt, die hoch genug ist, um die Temperatur der Umgebungsluft in dem ersten Wärmetauscher 13 auf das erforderliche und oben genannte Niveau anzuheben. Diese erhitzte Mischung wird von dem doppelwandigen Auslasskrümmer 4, 16 zu dem Wärmetauscher 13 über eine vierte Regenerationsleitung 17 gesaugt. Nachdem die zu dem Adsorptionsfilter 8 führende Umgebungsluft erhitzt wurde, wird die Mischung aus Luft und Kohlenwasserstoffen durch eine fünfte Regenerationsleitung 18 und ein drittes Steuerungsventil 19 in den Einlasskrümmer 3 der Verbrennungsmaschine 1 gesaugt. Auf diese Weise werden die Kohlenwasserstoffe in dem Motor 1 verbrannt und irgendwelche Restprodukte werden in dem üblichen Kataly sator abgebaut.
Dadurch, dass man die Strömungsrichtung während der Regeneration umkehrt, wird sichergestellt, dass keine Schmutzstoffe in den Passagierraum gesaugt werden. Wenn der Adsorptionsvorgang wieder aufgenommen wird, dann werden alle in der ersten Gebläseleitung 7 oder in der vierten Regenerationsleitung 15 verbleibenden Schmutzstoffe einfach in den Adsorptionsfilter 8 zurückgesaugt.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das Aufheizen der Umgebungsluft alleine durch den zweiten Wärmetauscher durchgeführt werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel würde die Umgebungsluft während des Adsorptionsbetriebes entweder der Adsorptionseinheit zugeführt oder direkt zu dem doppelwandigen Wärmetauscher gesaugt, um dort während des Desorptionsbetriebes durch den Abgaskrümmer aufgeheizt zu werden. Die Zuführung von Umgebungsluft kann durch ein Ventil gesteuert werden, das unmittelbar hinter dem Luftfilter angeordnet ist, oder sie könnte von dem Luftfilter und einer separaten Quelle für Umgebungsluft angesaugt werden. Die erhitzte Luft würde dann durch den Adsorptionsfilter gesaugt und weiter zu dem Einlasskrümmer, wie dies oben beschrieben wurde. Da indessen die Temperatur des Auslasskrümmers zwischen 400–950°C für einen Benzinmotor (250–800°C für einen Dieselmotor) variieren kann, ist es notwendig, die Temperatur der den zweiten doppelwandigen Wärmetauscher verlassenden Luft zu steuern, um zu vermeiden, dass der Adsorptionsfilter überhitzt wird. Dies kann durch ein Kühlmittel erreicht werden, wie zum Beispiel einen Wärmetauscher. Vorgezogen wird indessen eine Anordnung zum Einspeisen wechselnder Mengen von Umgebungsluft (nicht gezeigt). Dies kann mittels eines steuerbaren Ventils und eines Temperatursensors erreicht werden (nicht gezeigt), der zwischen dem Wärmetauscher an dem Krümmer und diesem Ventil angeordnet ist. Die zentrale Prozessoreinheit (siehe 3, „C₁") könnte dann das Ventil für die Einspeisung von Umgebungsluft in die erhitze Luftströmung steuern, um deren Temperatur zu verändern, basierend auf dem Signal des genannten Temperatursensors.
Die Regeneration des die Kohlenstoffe adsorbierenden Filters 8 findet dann statt, wenn der Motor bei geringer Last arbeitet, was die am meisten vorkommende Arbeitsbedingung für ein Fahrzeug ist, das von einem eingebauten Verbrennungsmotor angetrieben wird. Bei geringer Last ist der Druck in dem Einlassrohr oder dem Krümmer 3 stromab wärts von der Drossel 2 gering. Bei hoher Last, oder bei Beschleunigung ist das Steuerventil 19 geschlossen, teilweise wegen des erhöhten Druckes in dem Krümmer, und teilweise, um ein verringertes Ansprechen zu verhindern, das durch die zugefügte Mischung von heißer Luft und Kohlenwasserstoffen in der Einlassluft verursacht ist. Zusätzlich würde der erhöhte Druck in der Einlassleitung eines normal angesaugten Motors verhindern, dass Luft bei hoher Last durch das System gesaugt wird. Bei einem aufgeladenen Motor kann die Desorption während einer hohen Last dadurch durchgeführt werden, dass man die Mischung zu einer Einlassanordnung für einen Turbolader oder Kompressor führt (nicht gezeigt). Diese Anordnung kann ein Injektorventil oder etwas ähnliches aufweisen, um ein Vakuum zu schaffen, damit während der Desorption eine ausreichende Luftströmung durch die Leitungen entsteht.
Versuche haben gezeigt, dass das Hinzufügen von erhitzter Luft zu der Einlassluft während niedriger Last, den Verbrauch an Kraftstoff bis zu 3% verringern kann. Die zugefügte Mischung von Luft und Kohlenwasserstoffen während der Regeneration kann eine weitere Reduzierung im Bereich von 0,05–0,1% ergeben.
Das Umschalten zwischen der Belüftung (Adsorption) und der Regeneration (Desorption) einschließlich der Tätigkeit des Gebläses 11, sowie das Öffnen und Schließen des ersten, zweiten und dritten Ventils 6, 10, 19 wird vorzugsweise von einer zentralen Prozessoreinheit C₁ oder CPU (= central processing unit) gesteuert, wie dies in 3 gezeigt ist. Diese Anlage ist ebenso mit den Sensoren verbunden, wie zum Beispiel mit dem Sensor S₁ für die Sättigung der Adsorptionseinheit, dem Sensor S₂ für den Verschmutzungsgrad der Umgebungsluft und dem gegebenenfalls vorgesehenen Sensor S₃ für die Temperatur und die Feuchtigkeit im Passagierraum. Um zu bestimmen, ob der Motor abgeschaltet ist oder arbeitet, benötigt die Steuerungseinrichtung ebenso Daten von der den Motor steuernden Einheit C₂.
Die Einrichtung, die für den Regenerationszyklus eingesetzt wird, kann auch für einen weiteren Zweck eingesetzt werden. Durch Öffnen der ersten und zweiten Steuerventile 6, 10 in der ersten und zweiten Gebläseleitung 7, 9 kann die erhitzte Luft von dem Wärmetauscher 13 in den Passagierraum gesaugt werden. Diese erhitze Luft kann zum Beispiel für ein schnelles Enteisen benutzt werden. Diejenige Luft, die normalerweise durch den Adsorptionsfilter zu dem Motor strömt, wird statt dessen direkt von dem Luft filter 5 genommen. Wie bei dem normalen Regenerationsvorgang kann diese Funktion nur dann durchgeführt werden, wenn der Motor seine normale Arbeitstemperatur erreicht.
Eine Abänderung des in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels kann ebenfalls dazu eingesetzt werden, um während eines Kaltstarts des Motors Schmutzstoffe aus den Abgasen zu entfernen, bevor der Katalysator eine Temperatur erreicht hat, bei dem die Kontrollleuchte erlischt. Dieses Ausführungsbeispiel ist in 5 dargestellt. Nach dem Auslasskrümmer 4 enthält dieses Abgassystem eine erste Abgasleitung 20, einen Katalysator 21 und eine zweite Abgasleitung 22, die schließlich hinaus in die Atmosphäre führt. Unmittelbar stromabwärts von dem Katalysator 21 verzweigt sich die zweite Abgasleitung 22 zu einer dritten Abgasleitung 23, die mit einem zweiten Adsorptionsfilter 24 verbunden ist. Eine vierte Abgasleitung 25 führt aus dem zweiten Adsorptionsfilter 24 und ist mit der zweiten Abgasleitung 22 stromabwärts von dem Punkt verbunden, wo diese zu der dritten Abgasleitung 23 abzweigt. Eine steuerbare Abgasdrosselklappe 26 ist zwischen den Punkten angeordnet, wo die dritte und die vierte Abgasleitung 23, 25 mit der zweiten Abgasleitung verbunden sind. Die Abgasdrosselklappe 26 ist normalerweise geöffnet; sie schließt sich aber während des Adsorptionsvorgangs des zweiten Adsorptionsfilters 24. Die Arbeitsweise während des Adsorptionsvorgangs ist in 5 gezeigt und läuft folgendermaßen ab. Während eines Kaltstarts schließt sich die Drosselklappe 26 und zwingt die Abgase durch das Adsorptionsfilter 24 über die dritte und vierte Abgasleitung 23, 25. Die Strömung der Abgase durch den Filter setzt sich fort, bis der vorhandene Katalysator 21 eine Temperatur erreicht hat, bei der die Kontrollleuchte erlischt.
Um bei dem zweiten Adsorptionsfilter 24 den Desorptionsvorgang durchzuführen, muss dieses mit den vorhandenen Regenerationsleitungen verbunden sein. Dies wird dadurch erreicht, dass sowohl die dritte Abgasleitung 23 wie auch die vierte Abgasleitung 25 mit einer ersten und einer zweiten Regenerationsdrosselklappe 27 bzw. 28 versehen werden, die stromaufwärts und stromabwärts von dem Adsorptionsfilter 24 angeordnet sind. Die erste und die zweite Regenerationsdrosselklappe 27, 28 sind normalerweise geschlossen; sie öffnen sich aber während des Adsorptionsvorgang des zweiten Adsorptionsfilters 24. Zwischen der ersten Regenerationsdrosselklappe 27 und dem Adsorptionsfilter 24 zweigt die dritte Abgasleitung 23 in eine sechste Regenerationsleitung 29 ab, die mit einem ersten Dreiwegeventil 30 in der dritten Regenerationsleitung 15 in der vorhandenen Regenerationsanordnung 30 verbunden ist, die in den 1 und 2 gezeigt ist. In ähnlicher Weise zweigt zwischen der zweiten Regenerationsdrosselklappe 28 und dem Adsorptionsfilter 24 die vierte Abgasleitung 25 in eine siebte Regenerationsleitung 31 ab, die mit einem zweiten Dreiwegeventil 32 in der zweiten Regenerationsleitung 14 verbunden ist. Die Arbeitsweise während des Desorptionsvorgangs ist in 6 gezeigt und läuft folgendermaßen ab: Nach der Ausführung eines mit einem Kaltstart verbundenen Desorptionsvorgangs kann es notwendig sein, das zweite Adsorptionsfilter 24 zu regenerieren. Wie bei dem ersten Filter 8 wird dies eingeleitet, wenn ein Sensor S₄ anzeigt, dass das Filter 24 voll oder nahezu voll ist. Der Sensor S₄ ist mit einer zentralen Prozessoreinheit (siehe 3, „C₁") verbunden, die genauso arbeitet, wie dies in Verbindung mit 3 oben beschrieben wurde. Die Regeneration kann unter der Bedingung stattfinden, dass der Motor läuft, dass der Katalysator 21 seine Arbeitstemperatur erreicht hat und dass die erste Adsorptionseinheit nicht regeneriert wird. Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, dann werden die Dreiwegeventile 30, 32 so betätigt, dass die Strömung von erhitzter Umgebungsluft aus der zweiten Regenerationsleitung 14 durch die siebte Regenerationsleitung 31, den zweiten Adsorptionsfilter 24, und die sechste Regenerationsleitung 29 zurück zu der dritten Regenerationsleitung 15 führt. Sobald das zweite Regenerationsfilter 24 regeneriert ist, kehren die Dreiwegeventile 30, 32 in ihre normale Stellung zurück, in der eine Luftströmung durch das erste Adsorptionsfilter 8 möglich ist. Wie bei dem Ausführungsbeispiel der 2 entsteht diese Luftströmung durch die Regenerationsleitungen durch den niedrigen Druck in dem Einlasskrümmer 3, wenn das dritte Steuerventil geöffnet wird.
Wie durch die Pfeile und das geöffnete erste und zweite Ventil 6 und 10 angezeigt wird, kann die Adsorption von Schmutzstoffen aus der Umgebungsluft durch das erste Adsorptionsfilter während der Desorption des zweiten Adsorptionsfilter 24 ohne Unterbrechung fortgesetzt werden.
Die Kaltstartanordnung kann ebenso an das oben beschriebene Ausführungsbeispiel angepasst werden, bei dem Umgebungsluft direkt zu dem doppelwandigen Wärmetauscher gesaugt wird, um dort durch den Abgaskrümmer (nicht gezeigt) erhitzt zu werden. In diesem Fall würde das zweite Dreiwegeventil 32 stromabwärts der die Tempera tur kontrollierenden Mittel angeordnet, aber stromaufwärts sowohl von dem ersten wie auch dem zweiten Adsorptionsfilter 8, 24. Das zweite Dreiwegeventil 32 würde stromabwärts von dem ersten und zweiten Adsorptionsfilter 8, 24 angeordnet sein.
Obwohl die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele dazu dienen sollen Kohlenwasserstoffe oder NMOG zu adsorbieren, kann die Filtereinheit auch an andere Schmutzstoffe angepasst werden. Durch Auswahl eines geeigneten Filtermaterials kann die Adsorptionseinheit an spezielle Moleküle anderer Schmutzstoffe angepasst werden, wie zum Beispiel an Stickoxyde (NO und NO2), an Kohlenmonoxyde, Ozone oder verschiedene andere organische Verbindungen.

Claims

Verfahren zum Entfernen von Luftverunreinigungen aus der Umgebungsluft mittels einer Adsorptionseinheit (8), die in einem Fahrzeug vorgesehen ist, wobei das Fahrzeug eine Verbrennungsmaschine (1) mit einem Einlasskrümmer (3) und einem Auslasskrümmer (4) und ein Ventilationssystem (5, 6, 7, 8, 9, 10, 11) für einen Passagierraum aufweist, wobei eine Verunreinigungsadsorptionseinheit (8) in dem Ventilationssystemsystem vorgesehen ist, wobei die Adsorption von Luftverunreinigungen vorgenommen wird, wenn das Strömen von Umgebungsluft durch das Ventilationssystem und die Adsorptionseinheit (8) in eine erste Richtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Desorption vorgenommen wird, wenn für die Umgebungsluft ein Heizen mittels des Auslasskrümmers und ein Strömen durch die Adsorptionseinheit (8) in einer zweiten Richtung vorgesehen ist, und dass die desorbierten Luftverunreinigungen von der Filtereinheit (8) zu dem Einlasskrümmer (3) strömen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Adsorption stattfindet, sowohl wenn die Maschine (1) läuft als auch wenn die Maschine ausgeschaltet ist, wobei ein Gebläse (11) in dem Ventilationssystem betrieben wird; das Gebläse (11) Umgebungsluft aus einem Einlass (6) in das Ventilationssystem in eine erste Richtung, durch eine Adsorptionseinheit (6), die im System vorgesehen ist und aus einem Auslass (10) des Ventilationssystems drückt, und dass die Desorption der Adsorptionseinheit stattfindet, wenn die Maschine (1) läuft, wobei – Umgebungsluft einer ersten Heizungseinrichtung (13) zugeführt wird, wo sie erhitzt wird; – die erhitzte Luft durch die Adsorptionseinheit (8) zur Freigabe der Luftverunreinigungen an die Luft und zur Regeneration der Einheit geleitet wird; – die Luftverunreinigungen enthaltende Luft durch eine zweite Heizungseinrichtung (4, 16) geleitet wird; – die erhitzte verunreinigte Luft durch die erste Heizeinrichtung (13) zur Erwärmung der Umgebungsluft geleitet wird; – die verschmutzte Luft aus der ersten Heizeinrichtung (13) zu einer Einlassleitung (3) der Verbrennungsmaschine (1) geleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse (11) betrieben wird, wenn die Maschine (1) abgeschaltet ist, falls wenigstens eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorbestimmte Bedingung darin besteht, dass der Pegel der Luftverschmutzungen in der Umgebungsluft eine eingestellte Grenze übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftverschmutzungen Kohlenwasserstoffe sind.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftverschmutzungen Stickoxide sind.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftverschmutzung Kohlenmonoxid ist.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftverschmutzung Ozon ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse (11) durch ein Solarpanel (P) betrieben wird, wenn die Maschine (1) abgeschaltet ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungsluft, die durch die Adsorptionseinheit (8) gereinigt ist, zur Belüftung des Passagierraums verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft während Desorption durch die Adsorptionseinheit (8) in einer Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung geleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Desorption vorgenommen wird, wenn wenigstens eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorbestimmte Bedingung darin besteht, dass die Menge an Luftverschmutzungen, die von der Adsorptionseinheit (8) adsorbiert ist, einen eingestellten Pegel überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorbestimmte Bedingung darin besteht, dass der Einlass (6) und der Auslass (10) des Ventilationssystems geschlossen sind.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorbestimmte Bedingung darin besteht, dass das Belüftungsgebläse (11) über eine vorbestimmte Zeitdauer betrieben worden ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Heizeinrichtung ein doppelrandiger Auslasskrümmer (4) ist, der an der Maschine angebracht ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Verunreinigungsadsorptionseinheit (24) in einem Abgassystem des Fahrzeugs vorgesehen ist, wobei die Adsorption von Abgas vorgenommen wird, wenn das Strömen von Abgas durch die Adsorptionseinheit (24) in einer ersten Richtung während eines Kaltstarts der Maschine vorgesehen ist, während die Desorption durchgeführt wird, wenn das Strömen der Umgebungsluft durch die Adsorptionseinheit (24) in einer zweiten Richtung vorgesehen ist, und dass die desorbierten Luftverunreinigungen von der Filtereinheit (24) zu dem Einlasskrümmer (3) strömen.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Verunreinigungsadsorbierungseinheit (24) parallel zu der ersten adsorbierenden Einheit (8) geschaltet wird, wobei die Desorption für jede Adsorptionseinheit (8, 24) der Reihe nach durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Verunreinigungsadsorptionseinheit (24) mittels Dreiwegeventilen (30, 32) angeschlossen wird, wobei die Strömung von Umgebungsluft zwischen den beiden Adsorptionseinheiten (8, 24) geschaltet werden kann.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Adsorptionseinheit (8) Verschmutzungen von der Umgebungsluft während der Desorption der zweiten Adsorptionseinheit (24) adsorbiert.
Anordnung zur Entfernung von Luftverschmutzungen aus der Umgebungsluft mittels einer Adsorptionseinheit (8), die in einem Fahrzeug angeordnet ist, wobei das Fahrzeug eine Verbrennungsmaschine (1) mit einem Einlasskrümmer (3) und einem Auslasskrümmer (4) und einem Ventilationssystem (5, 6, 7, 8, 9, 10, 11) für einen Passagierraum aufweist, wobei die Anordnung einen Adsorptionsmodus besitzt, der betrieben werden kann, wenn die Maschine läuft und wenn die Maschine abgeschaltet ist, wobei zu der Anordnung gehören: – ein Gebläse (11) in dem Ventilationssystem, – ein erster Lufteinlass (6) für Umgebungsluft, – ein erster Luftauslass (10), der zur Versorgung von Luft zu dem Passagierraum vorgesehen ist, – eine Verschmutzungsadsorptionseinheit (8), die zwischen dem Lufteinlass (6) und dem Luftauslass (10) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung einen Desorptionsmodus aufweist, der betrieben werden kann, wenn die Maschine läuft, wobei zu der Anordnung gehören: – ein zweiter Lufteinlass (6') für Umgebungsluft, – eine erste Heizeinrichtung (13), die zum Erwärmen der Umgebungsluft vorgesehen ist, – die Verschmutzungsadsorptionseinheit (8), die für das Desorbieren mittels der erhitzten Umgebungsluft vorgesehen ist, – eine zweite Heizeinrichtung (4, 16) zur Erwärmung der Mischung aus Luft und Verschmutzungen, wobei die erhitzte Mischung für das Erwärmen der Umgebungsluft in der ersten Heizeinrichtung (13) vorgesehen ist, – ein Steuerventil (19), das zwischen der ersten Heizeinrichtung und dem Einlasskrümmer (3) angeordnet ist, wobei das Ventil zur Verbindung des zweiten Lufteinlasses mit einer Unterdruckquelle, die mittels des Einlasskrümmers geschaffen ist, vorgesehen ist.
Anordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Adsorptionsmodus das Gebläse (19) zum Betrieb vorgesehen ist, wenn wenigstens eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist.
Anordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorbestimmte Bedingung darin besteht, dass die Maschine (1) abgeschaltet ist.
Anordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorbestimmte Bedingung darin besteht, dass der Pegel an Verschmutzung in der Umgebungsluft eine vorbestimmte Grenze übersteigt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorbestimmte Bedingung darin besteht, dass sowohl der Lufteinlass (6) als auch der Luftauslass (10) offen sind.
Anordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Desorptionsmodus das Öffnen des Steuerventils (19) vorgesehen ist, wenn wenigstens eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist.
Anordnung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorbestimmte Bedingung darin besteht, dass die Maschine (1) ihre normale Betriebstemperatur erreicht hat.
Anordnung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorbestimmte Bedingung darin besteht, dass ein Sensor (S₁) einen vorbestimmten Sättigungspegel der Adsorptionseinheit angezeigt hat.
Anordnung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorbestimmte Bedingung darin besteht, dass sowohl der Lufteinlass (6) als auch der Luftauslass (10) geschlossen sind.
Anordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftströmung durch die Adsorptionseinheit (8) während der Desorption reversiert ist.
Anordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Heizeinrichtung (13) ein Wärmetauscher ist.
Anordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Heizeinrichtung (4, 16) ein Wärmetauscher ist, der für das Erwärmen durch den Auslasskrümmer (4) vorgesehen ist.
Anordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung weiterhin eine Einrichtung zum Adsorbieren von Luftverschmutzungen aus dem Maschinenabgas während eines Kaltstarts aufweist, wobei zu der Einrichtung gehören: – eine zweite Verschmutzungsadsorptionseinheit (24); – ein Abgaseinlass (23), der ein Abgassystem des Fahrzeugs mit der zweiten Verschmutzungsadsorptionseinheit (24) verbindet; – ein Abgasauslass (25), der die zweite Verschmutzungsadsorptionseinheit (24) mit dem Abgassystem verbindet; und dass die Anordnung einen Desorptionsmodus besitzt, der betrieben werden kann, wenn die Maschine läuft, wobei zu der Anordnung gehören: – ein erstes Steuerventil (32), das zwischen der ersten Heizeinrichtung (13) und der ersten Verschmutzungsadsorptionseinheit (8) angeordnet ist, – ein Einlass (31) für erhitzte Umgebungsluft, – eine zweite Verschmutzungsadsorptionseinheit (24), die für das Desorbieren mittels der erhitzten Umgebungsluft vorgesehen ist, – ein Auslass (29) für die Mischung aus erhitzter Umgebungsluft und Luftverschmutzungen, – ein zweites Steuerventil (30), das zwischen der ersten Verschmutzungsadsorptionseinheit (8) und der zweiten Heizeinrichtung (4, 16) angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Steuerventile (30, 32) zum Verbinden der Zufuhr von erhitzter Umgebungsluft mit den Verschmutzungsadsorptionseinheiten (8, 24) der Reihe nach vorgesehen ist.
Anordnung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Abgasdrossel (26) in dem Abgassystem zwischen dem Abgaseinlass (23) und dem Abgasauslass (25) angeordnet ist, wobei die Drossel das Schließen während eines Kaltstarts vorgesehen ist.
Anordnung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaseinlass (23) und der Abgasauslass (25) jeweils mit einer zweiten und dritten Abgasdrossel (27, 28) entsprechend versehen sind, wobei die Drosseln für das Schließen während des Desorptionsmodus vorgesehen sind.