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DE102021127218A1 - Motor vehicle and method of servicing motor vehicles - Google Patents

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DE102021127218A1
DE102021127218A1 DE102021127218.1A DE102021127218A DE102021127218A1 DE 102021127218 A1 DE102021127218 A1 DE 102021127218A1 DE 102021127218 A DE102021127218 A DE 102021127218A DE 102021127218 A1 DE102021127218 A1 DE 102021127218A1
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DE
Germany
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filter
ceramic particle
motor vehicle
particle filter
air
Prior art date
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Pending
Application number
DE102021127218.1A
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German (de)
Inventor
Matthew David Hall
Guido Schiedt
Alexander Zellner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Audi AG
Original Assignee
Audi AG
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Publication date
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Priority to PCT/EP2022/074051 priority patent/WO2023066554A1/en
Priority to CN202280060717.8A priority patent/CN117915961A/en
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Abstract

Kraftfahrzeug (1), aufweisend einen zum Aufenthalt von Insassen, insbesondere umfassend einen Fahrer, vorgesehenen Innenraum (2) und eine Belüftungseinrichtung (3) zur Belüftung des Innenraums (2), welche eine Luftfiltereinrichtung (9) zur Filterung von in den Innenraum (2) einzuführender Luft aufweist, wobei die Luftfiltereinrichtung (9) einen zur Ausfilterung von Feinstaub ausgebildeten Keramikpartikelfilter (10) aufweist.Motor vehicle (1), having an interior (2) provided for the accommodation of occupants, in particular comprising a driver, and a ventilation device (3) for ventilating the interior (2), which has an air filter device (9) for filtering air into the interior (2nd ) having air to be introduced, the air filter device (9) having a ceramic particle filter (10) designed to filter out fine dust.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, aufweisend einen zum Aufenthalt von Insassen, insbesondere umfassend einen Fahrer, vorgesehenen Innenraum und eine Belüftungseinrichtung zur Belüftung des Innenraums, welche eine Luftfiltereinrichtung zur Filterung von in den Innenraum einzuführender Luft aufweist. Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Wartung von mehreren derartigen Kraftfahrzeugen.The invention relates to a motor vehicle having an interior space provided for the accommodation of occupants, in particular including a driver, and a ventilation device for ventilation of the interior space, which has an air filter device for filtering air to be introduced into the interior space. In addition, the invention relates to a method for servicing several such motor vehicles.

Belüftungseinrichtungen für Innenräume von Kraftfahrzeugen sind im Stand der Technik bereits weitgehend bekannt und können beispielsweise als eine Klimaanlage ausgebildet sein. Zur Abgabe von Luft in den Innenraum des Kraftfahrzeugs können beispielsweise sogenannte Ausströmer, welche Öffnungen von einem Luftleitungssystem in den Innenraum bereitstellen, genutzt werden, wobei die Ausströmer beispielsweise bezüglich des Luftstroms und dessen Richtung einstellbar sein können. Den Zuleitungen zu diesen Ausströmern wird die Luft üblicherweise über eine gemeinsame Zuführung zugeführt, in der beispielsweise ein Lüfter zur Herbeiführung einer Luftbewegung verortet sein kann. Im Stand der Technik ist es auch bekannt, insbesondere im Bereich einer derartigen gemeinsamen Zuführung, eine Filtereinrichtung mit wenigstens einem Partikelfilter vorzusehen, um die Qualität der in den Innenraum einzubringenden Luft zu erhöhen.Ventilation devices for the interior of motor vehicles are already widely known in the prior art and can be designed, for example, as an air conditioning system. For example, so-called vents, which provide openings from an air duct system into the interior, can be used to release air into the interior of the motor vehicle, with the vents being adjustable, for example, with regard to the air flow and its direction. The air is usually fed to the feed lines to these vents via a common feed, in which, for example, a fan can be located to bring about an air movement. It is also known in the prior art, particularly in the area of such a common feed, to provide a filter device with at least one particle filter in order to increase the quality of the air to be introduced into the interior.

Aktuell eingesetzte Partikelfilter bzw. Fahrzeuginnenraumfilter bestehen beispielsweise aus Papier, Schaumstoff, Edelstahl oder Baumwolle und sollen Partikel aus der Luft entfernen. Eine relativ gute Filterleistung weist dabei ein sogenannter HEPA-Filter auf, der mit sehr hoher Effizienz Partikel ab einer Größe von etwa 2,5 µm aus der Luft herausfiltern kann.Particle filters or vehicle interior filters currently in use are made of paper, foam, stainless steel or cotton, for example, and are intended to remove particles from the air. A so-called HEPA filter has a relatively good filter performance, which can filter out particles from a size of about 2.5 µm from the air with very high efficiency.

Jedoch existieren, beispielsweise in der typischen Umgebungsluft von Kraftfahrzeugen, auch kleinere Partikel, beispielsweise Feinstaubpartikel, die kleiner als 2,5 µm sind. Beispielsweise sind Abgaspartikel oder dergleichen bekannt, die eine Größe zwischen 30 und 70 nm aufweisen. Auch bei anderen Gefahr- und Schadstoffen existieren eine Vielzahl von Partikeln, die kleiner als beispielsweise 2,5 µm sind, wobei als Beispiel Bakterien einer Größe von etwa 1 µm genannt seien.However, there are also smaller particles, for example fine dust particles, which are smaller than 2.5 μm, for example in the typical ambient air of motor vehicles. For example, exhaust gas particles or the like are known which have a size between 30 and 70 nm. There are also a large number of particles smaller than, for example, 2.5 μm in the case of other hazardous substances and pollutants, with bacteria with a size of about 1 μm being mentioned as an example.

DE 102 19 869 A1 offenbart einen Partikel- oder Hybridfilter zur Behandlung der einem Fahrzeuginnenraum zuführbaren Luft, welcher ein Fasermaterial umfasst. Dabei wird vorgeschlagen, den Filter zeitweilig auf Temperaturen von über 100 °C und unterhalb der Zündtemperatur von organischem Material aufzuheizen, um so eine regelmäßige Selbstreinigung zu erzielen. Zwischen den Filterfasern können sich nach einiger Zeit Ruß-Konglomerate aufbauen, die selbst eine Filterwirkung entwickeln, so dass durch eine entsprechend gewählte Oxidationsrate diese Struktur so eingestellt werden kann, dass sich auch eine hohe Effizienz für Dieselruß ergibt, insbesondere im Hinblick auf Partikeldurchmesser von kleiner als 1 µm. DE 102 19 869 A1 discloses a particle or hybrid filter for treating the air that can be supplied to a vehicle interior, which includes a fiber material. It is proposed to temporarily heat the filter to temperatures above 100 °C and below the ignition temperature of organic material in order to achieve regular self-cleaning. After a while, soot conglomerates can build up between the filter fibers, which themselves develop a filter effect, so that this structure can be adjusted by an appropriately selected oxidation rate so that there is also a high efficiency for diesel soot, especially with regard to particle diameters of smaller than 1 µm.

CN 212790140 U betrifft einen Klimaanlagenfilter für die Reinigung von Luft, die in ein Auto von außerhalb des Autos eindringt, wobei effektiv Benzene und Aldehyde entfernt werden sollen. Daher wird vorgeschlagen, einen HEPA-Filter, einen Kohlenstoffkeramikfilter und einen Primäreffektfilter in Reihe zu schalten, wobei der Primäreffektfilter zur Ausfilterung von Staub und Partikeln aus nicht-gewobenem Stoff bestehen kann. CN 212790140 U relates to an air conditioning filter for purifying air entering a car from outside the car to effectively remove benzenes and aldehydes. Therefore, it is proposed to connect a HEPA filter, a carbon ceramic filter and a primary effect filter in series, wherein the primary effect filter for filtering out dust and particles can be made of non-woven fabric.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine effektive, kostengünstige und bei insbesondere minimaler Veränderung heutiger Luftfiltereinrichtungen einsetzbare Möglichkeit zur verbesserten Reinigung der in den Innenraum einzuführenden Luft von Partikeln, insbesondere Feinstaubpartikeln, anzugeben.The invention is based on the object of specifying an effective, cost-effective possibility for improved cleaning of particles, in particular fine dust particles, from the air to be introduced into the interior that can be used with, in particular, minimal modification of today's air filter devices.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Luftfiltereinrichtung einen zur Ausfilterung von Feinstaub ausgebildeten Keramikpartikelfilter aufweist.In order to solve this problem, it is provided according to the invention in a motor vehicle of the type mentioned at the outset that the air filter device has a ceramic particle filter designed to filter out fine dust.

Dabei kann der Keramikpartikelfilter bevorzugt zur Ausfilterung von Partikeln wenigstens ab einer Größe von 5 nm, bevorzugt wenigstens ab einer Größe von 3 nm, ausbildet sein. Erfindungsgemäß ist mithin vorgesehen, einen Keramikpartikelfilter, insbesondere im Zusammenhang mit einem bevorzugt nachgeschalteten Innenraumlüfter, einzusetzen, um auch äußerst kleine Partikel, mithin insbesondere Feinstaub, aus der Luft herauszufiltern. Ein entsprechend ausgelegter Keramikpartikelfilter kann beispielsweise Partikel einer Größe von 5 nm oder sogar weniger mit einem Wirkungsgrad von wenigstens 90%, insbesondere wenigstens 95 %, filtern. Ein solcher Keramikpartikelfilter stellt eine sehr effektive und kostengünstige Lösung zur Reinigung der Luft von Partikeln, insbesondere Feinstaubpartikeln, dar.The ceramic particle filter can preferably be designed to filter out particles at least from a size of 5 nm, preferably at least from a size of 3 nm. According to the invention, it is therefore provided to use a ceramic particle filter, in particular in connection with a preferably downstream interior fan, in order to filter out even extremely small particles, and therefore in particular fine dust, from the air. A correspondingly designed ceramic particle filter can, for example, filter particles with a size of 5 nm or even less with an efficiency of at least 90%, in particular at least 95%. Such a ceramic particle filter represents a very effective and cost-effective solution for cleaning the air from particles, especially fine dust particles.

Dabei ist ein solcher Keramikpartikelfilter üblicherweise aus einem porösen Material, bevorzugt Cordierit, ausgebildet, so dass er also insbesondere wenigstens einen einstückigen Filterkörper aufweist, durch den aufgrund der Porosität die Luft geführt werden kann.Such a ceramic particle filter is usually made of a porous material, preferably cordierite, so that it has at least one one-piece filter body through which the air can be guided due to the porosity.

Ein besonderer, weiterer Vorteil bei der Verwendung eines Keramikpartikelfilters ist, dass das Material hygroskopisch ist. Auf diese Weise können nicht nur auch Krankheitserreger, insbesondere Viruspartikel, aus der Luft herausgefiltert werden, sondern es wird zusätzlich die feuchte Schutzschicht des Virus zerstört, was auch zum Untergang des Virus führt. Beispielsweise kann ein einen Virus tragendes Partikel einen Durchmesser von 60 bis 140 nm aufweisen, für den bei Keramikpartikelfiltern Effizienzen von über 90 %, beispielsweise 94 %, gegeben sind.Another special advantage of using a ceramic particle filter is that the material is hygroscopic. This way you can Not only are pathogens, especially virus particles, filtered out of the air, but the moist protective layer of the virus is also destroyed, which also leads to the virus's demise. For example, a particle carrying a virus can have a diameter of 60 to 140 nm, for which efficiencies of over 90%, for example 94%, are given with ceramic particle filters.

Ein weiterer Vorteil eines Keramikpartikelfilters ist auch, dass er einen sehr geringen Druckverlust aufweist. Es kann mithin ein kostengünstiger Innenraumlüfter verwendet werden, um dennoch einen hohen Luftmassendurchsatz zu erreichen. Mithin lässt sich ein Keramikpartikelfilter problemlos auch bei der Innenraumbelüftung eines Kraftfahrzeugs einsetzen.Another advantage of a ceramic particle filter is that it has a very low pressure loss. An inexpensive interior fan can therefore be used in order to still achieve a high air mass throughput. Consequently, a ceramic particle filter can also be used in the interior ventilation of a motor vehicle without any problems.

Bei dem Kraftfahrzeug kann es sich im Übrigen bevorzugt um einen Personenkraftwagen handeln. Gerade bei Personenkraftwagen stellt es ein Qualitätsmerkmal dar, hervorragend aufbereitete und gesäuberte Luft für den Innenraum bereitstellen zu können, wobei durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Verwendung des Keramikpartikelfilters eine deutliche Reduzierung der Feinstaubbelastung gemeinsam mit einer deutlichen Reduzierung der Belastung durch Krankheitserreger erreicht werden kann. Bei einem Umluftbetrieb wird insbesondere auch eine Reinigung von im Innenraum selbst entstehenden Krankheitspartikeln bzw. sonstigen Aerosolen ermöglicht.Incidentally, the motor vehicle can preferably be a passenger car. In passenger cars in particular, it is a quality feature to be able to provide excellently treated and cleaned air for the interior, with the use of the ceramic particle filter proposed according to the invention making it possible to achieve a significant reduction in fine dust pollution together with a significant reduction in exposure to pathogens. In the case of recirculated air operation, it is also possible, in particular, to clean disease particles or other aerosols that are produced in the interior itself.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann mit besonderem Vorteil ein unbeschichteter Keramikpartikelfilter verwendet werden, was die Komplexität und die Kosten weiter reduziert. Denn Beschichtungen, die üblicherweise aufgebracht werden, um Reaktionen anzuregen, sind bei der Reinigung von für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs aufzubereitender Luft nicht notwendig, schaden jedoch auch nicht, wenn sie vorhanden sind, so dass durchaus auch die Verwendung eines beschichteten Keramikpartikelfilters denkbar wäre.An uncoated ceramic particle filter can be used with particular advantage within the scope of the present invention, which further reduces complexity and costs. Because coatings that are usually applied to stimulate reactions are not necessary when cleaning the air to be treated for the interior of a motor vehicle, but they do not cause any damage if they are present, so that the use of a coated ceramic particle filter would also be conceivable.

Die Filtereinrichtung kann, wie grundsätzlich bekannt, einem Innenraumlüfter benachbart, insbesondere vorgeschaltet, angeordnet sein. Auf diese Weise wird durch den Innenraumlüfter eine Luftströmung erzeugt, die die Luft durch die Luftfiltereinrichtung und somit den Keramikpartikelfilter führt. Dabei können sowohl der Innenraumlüfter als auch die Luftfiltereinrichtung in einer gemeinsamen Zuführung für mehrere Luftausströmer angeordnet sein. Die Filtereinrichtung und der Innenraumlüfter können einer Stelleinrichtung nachgeschaltet sein, über die der Anteil von Frischluft und der Anteil von Umluft einstellbar ist, beispielsweise eine Umluftklappe.As is known in principle, the filter device can be arranged adjacent to, in particular upstream of, an interior fan. In this way, an air flow is generated by the interior fan, which guides the air through the air filter device and thus the ceramic particle filter. In this case, both the interior fan and the air filter device can be arranged in a common feed for a plurality of air vents. The filter device and the interior fan can be connected downstream of an adjusting device via which the proportion of fresh air and the proportion of recirculated air can be adjusted, for example a recirculated air flap.

In zweckmäßiger Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann die Luftfiltereinrichtung ferner wenigstens einen dem Keramikpartikelfilter vorgeschalteten Vorfilter umfassen. Wenigstens einer des wenigstens einen Vorfilters kann dabei ein Filtergitter sein, welches auch als Grobfilter bezeichnet werden kann und sehr große Partikel, beispielsweise im Millimeterbereich oder höher, vor dem weiteren Eindringen in die Filtereinrichtung abfangen kann. Ein solcher meist ohnehin vorgesehener Grobfilter als Vorfilter kann mithin auch bei erfindungsgemäßer Ausgestaltung beibehalten werden.In an expedient development of the present invention, the air filter device can also include at least one pre-filter connected upstream of the ceramic particle filter. At least one of the at least one pre-filter can be a filter grid, which can also be referred to as a coarse filter and can intercept very large particles, for example in the millimeter range or larger, before they penetrate further into the filter device. Such a coarse filter, which is usually provided anyway, as a pre-filter can therefore also be retained in the configuration according to the invention.

Grundlegend ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt, wenn der Keramikpartikelfilter als Ersatz für einen bisher verwendeten Partikelfilter, beispielsweise einen HEPA-Filter, verwendet wird. Auf diese Weist ist insbesondere auch ein Nachrüsten von bereits bestehenden Kraftfahrzeugen einfach möglich, nachdem lediglich der bisherige Partikelfilter durch den Keramikpartikelfilter der vorliegenden Erfindung in der Luftfiltereinrichtung ausgetauscht werden muss. Es ist mithin eine Nachrüstung des Konzepts auf bestehende Kraftfahrzeuge als Zubehörlösung denkbar.It is fundamentally preferred within the scope of the present invention if the ceramic particle filter is used as a replacement for a particle filter previously used, for example a HEPA filter. In this way, in particular, retrofitting of already existing motor vehicles is also easily possible, after only the previous particle filter has to be replaced with the ceramic particle filter of the present invention in the air filter device. Retrofitting the concept to existing motor vehicles as an accessory solution is therefore conceivable.

In anderen Ausführungsbeispielen kann jedoch auch vorgesehen sein, dass wenigstens einer des wenigstens einen Vorfilters ein HEPA-Filter ist. Werden ein Filtergitter, ein HEPA-Filter und der Keramikpartikelfilter verwendet, können zunächst sehr große Partikel ausgefiltert werden, dann kleinere Partikel und schließlich die Kleinstpartikel durch den Keramikpartikelfilter. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die Nutzung eines HEPA-Filters nicht unbedingt notwendig ist und auch ohne diesen eine hervorragende, lang anhaltende Filterwirkung gegeben ist.However, in other exemplary embodiments it can also be provided that at least one of the at least one pre-filter is a HEPA filter. If a filter grid, a HEPA filter and the ceramic particle filter are used, very large particles can first be filtered out, then smaller particles and finally the smallest particles through the ceramic particle filter. However, it has been shown that the use of a HEPA filter is not absolutely necessary and that there is an excellent, long-lasting filter effect even without it.

In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass dem Keramikpartikelfilter ein mittels einer Heizsteuereinheit ansteuerbares Heizmittel zugeordnet ist. Ein derartiges Heizmittel kann genutzt werden, um beispielsweise eine Reinigung bezüglich Krankheitserregern zu erreichen. Mithin kann die Heizsteuereinheit konkret zum Ansteuern des Heizmittels zur Erwärmung des Keramikpartikelfilters auf eine Zieltemperatur, insbesondere wenigstens 70 °C, für einen Zielzeitraum, insbesondere wenigstens 3 Minuten, in einer Nichtbetriebsphase des Kraftfahrzeugs und/oder bei Abwesenheit von Personen im Innenraum ausgebildet sein. Um eine Reinigung des Keramikpartikelfilters bezüglich Krankheitserregern zu erreichen, muss eine Erwärmung auf hohe Temperaturen vorgenommen werden, die bei einer vorliegenden Luftzufuhr in den Innenraum und im Innenraum anwesenden Personen zu ungewollter Wärme führen kann. Mithin sieht eine zweckmäßige Weiterbildung vor, dieses Erhitzen dann vorzunehmen, wenn das Kraftfahrzeug ohnehin nicht betrieben wird bzw. keine Personen im Innenraum anwesend sind. Dies kann über eine entsprechende Sensorik und/oder über entsprechende Steuersignale innerhalb des Kraftfahrzeugs festgesellt werden. Eine Erhitzung auf beispielsweise 70 °C für 3 Minuten oder mehr reicht üblicherweise aus, um Viruspartikel zu zerstören.In a further development of the invention, it can be provided that a heating means that can be controlled by means of a heating control unit is assigned to the ceramic particle filter. Such a heating means can be used, for example, to achieve cleaning with regard to pathogens. The heating control unit can therefore specifically be designed to activate the heating means for heating the ceramic particle filter to a target temperature, in particular at least 70° C., for a target period of time, in particular at least 3 minutes, in a non-operating phase of the motor vehicle and/or when there are no people in the interior. In order to achieve a cleaning of the ceramic particle filter with regard to pathogens, it must be heated to high temperatures, which can lead to unwanted heat if there is air supply into the interior and people present in the interior. Consequently, an expedient development provides for this heating to be carried out when the motor vehicle is not operated anyway or no people are present in the interior. This can be determined via a corresponding sensor system and/or via corresponding control signals inside the motor vehicle. Heating to, for example, 70°C for 3 minutes or more is usually sufficient to destroy virus particles.

Das Heizmittel kann beispielsweise eine benachbart dem wenigstens einen porösen Filterkörper angeordnete Heizspirale umfassen, in einer anderen Ausbildung auch einen beispielsweise um den Keramikpartikelfilter geführten Heizdraht.The heating means can, for example, comprise a heating spiral arranged adjacent to the at least one porous filter body, in another embodiment also a heating wire guided, for example, around the ceramic particle filter.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Filtereinrichtung ferner einen an dem Filterausgang des Keramikpartikelfilters angeordneten Drucksensor und einen einen als Referenzdruck dienenden Umgebungsdruck messenden weiteren Drucksensor sowie eine Auswertungseinheit aufweist, wobei die Auswertungseinheit bei Überschreitung eines Schwellwerts durch eine Druckdifferenz zwischen den Messwerten der Drucksensoren zur Ausgabe eines Hinweises zum Wechseln des Keramikpartikelfilters ausgebildet ist. Der Hinweis kann beispielsweise über ein Mensch-Maschine-Interface (HMI) des Kraftfahrzeugs ausgegeben werden, beispielsweise mittels eines Hinweises in der Instrumententafel und/oder an der Mittelkonsole. Mit einer derartigen Druckdifferenzsensoranordnung kann die Filtereffizienz überwacht werden. Die Drucksensoren messen die Druckdifferenz zwischen dem Bereich hinter dem Keramikpartikelfilter und der Umgebung, beispielsweise im Kraftfahrzeuginneren bzw. einer anderen Referenz. Für den Fall, dass die Druckdifferenz einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, kann beispielsweise eine Warnlampe aufleuchten, eine Warnmeldung optisch und/oder akustisch ausgegeben werden oder dergleichen, um die Notwendigkeit eines Filterwechsels anzuzeigen.In a particularly advantageous development of the present invention, it can be provided that the filter device also has a pressure sensor arranged at the filter outlet of the ceramic particle filter and a further pressure sensor measuring an ambient pressure serving as a reference pressure, as well as an evaluation unit, the evaluation unit being activated when a threshold value is exceeded by a pressure difference between the measured values of the pressure sensors is designed to output a message to change the ceramic particle filter. The information can be output, for example, via a human-machine interface (HMI) of the motor vehicle, for example by means of an indication on the instrument panel and/or on the center console. The filter efficiency can be monitored with such a pressure difference sensor arrangement. The pressure sensors measure the pressure difference between the area behind the ceramic particle filter and the environment, for example inside the motor vehicle or another reference. In the event that the pressure difference exceeds a predetermined threshold value, a warning lamp can light up, for example, a warning message can be output optically and/or acoustically, or the like, to indicate that a filter change is necessary.

Dabei sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass die Heizsteuereinheit und/oder die Auswertungseinheit Teil eines der Belüftungseinrichtung zugeordneten Steuergeräts sein können, um auch diesbezüglich eine vorteilhafte Integration zu erreichen.It should also be noted at this point that the heating control unit and/or the evaluation unit can be part of a control device assigned to the ventilation device in order to achieve advantageous integration in this respect as well.

Im Zusammenhang mit dem Hinweis zum Wechseln, aber auch allgemein, ist an dieser Stelle ein weiterer, großer Vorteil des Keramikpartikelfilters anzumerken. Denn Keramikpartikelfilter sind regenerierbar, so dass bereits in Kraftfahrzeugen verwendete Keramikpartikelfilter regeneriert und entsprechend wiederverwertet werden können. Beispielsweise kann hierzu ein Ofen verwendet werden, in dem eine Temperatur von 100 °C bis 300 °C, insbesondere 200 °C bis 300 °C, herrscht, um einen ausgetauschten Keramikpartikelfilter wieder in einen einsatzfähigen Zustand zu versetzen. Auf diese Weise entsteht deutlich weniger Abfall und die Umweltverträglichkeit wird durch dieses Recycling deutlich erhöht.In connection with the note on changing, but also in general, another major advantage of the ceramic particle filter should be noted at this point. This is because ceramic particle filters can be regenerated, so that ceramic particle filters already used in motor vehicles can be regenerated and correspondingly recycled. For example, an oven can be used for this purpose, in which a temperature of 100° C. to 300° C., in particular 200° C. to 300° C., prevails in order to put a ceramic particle filter that has been replaced back into a usable state. In this way, significantly less waste is produced and the environmental compatibility is significantly increased by this recycling.

In diesem Zusammenhang betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Wartung von Kraftfahrzeugen der erfindungsgemäßen Art, wobei nach Austausch des Keramikpartikelfilters der entnommene Keramikpartikelfilter durch Erhitzung regeneriert und für einen späteren Austauschvorgang bei einem anderen Kraftfahrzeug als einzubauender Keramikpartikelfilter vorgehalten wird. Dabei kann die Erhitzung vorteilhafterweise auf eine Temperatur von 100 bis 300 °C, insbesondere 200 bis 300 °C, erfolgen. Hierzu kann ein im Stand der Technik grundsätzlich bekannter Ofen eingesetzt werden. Auf diese Weist ist mithin ein Regenerieren und somit ein Recycling bereits verwendeter Keramikpartikelfilter möglich.In this context, the present invention also relates to a method for servicing motor vehicles of the type according to the invention, wherein after replacing the ceramic particle filter, the removed ceramic particle filter is regenerated by heating and is kept available for a later replacement process in another motor vehicle as a ceramic particle filter to be installed. The heating can advantageously take place at a temperature of 100 to 300.degree. C., in particular 200 to 300.degree. A furnace that is known in principle in the prior art can be used for this purpose. In this way, it is therefore possible to regenerate and thus recycle ceramic particle filters that have already been used.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:

  • 1 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs,
  • 2 eine erste konkrete Ausgestaltung einer Filtereinrichtung, und
  • 3 eine zweite konkrete Ausgestaltung einer Filtereinrichtung.
Further advantages and details of the present invention result from the exemplary embodiments described below and from the drawing. show:
  • 1 a schematic diagram of a motor vehicle according to the invention,
  • 2 a first specific configuration of a filter device, and
  • 3 a second specific embodiment of a filter device.

1 zeigt eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 1. Bei dem Kraftfahrzeug 1 handelt es sich vorliegend um einen Personenkraftwagen, der einen Innenraum 2 aufweist, in dem sich mehrere Personen inklusive des Fahrers aufhalten können. Um eine gute Luftqualität in dem Innenraum erreichen zu können, weist das Kraftfahrzeug eine hier zunächst nur schematisch gezeigte Belüftungseinrichtung 3 für den Innenraum auf, die vorliegend auch zur Temperierung des Innenraums, mithin als Klimaanlage 4, ausgebildet ist. Über die Belüftungseinrichtung 3, deren Betrieb über ein Steuergerät 5 gesteuert wird, kann sowohl Frischluft gemäß dem Pfeil 6 als auch Umluft gemäß dem Pfeil 7 dem Innenraum 2 zugeführt werden, wie durch die Pfeile 8 angedeutet ist. Um die Luft entsprechend aufzubereiten, weist die Belüftungseinrichtung 3 eine Luftfiltereinrichtung 9 auf, die vorliegend zur Feinstaubfilterung, aber auch zur Filterung bezüglich Krankheitserregern, einen Keramikpartikelfilter 10 umfasst. Der Keramikpartikelfilter 10 besteht aus einem porösen, hygroskopischen Keramikmaterial, vorliegend Cordierit, das unbeschichtet ist. Er kann beispielsweise wenigstens einen einstückigen, porösen Filterkörper umfassen, der einen Luftkanal am Verbauort ausfüllen kann. Er ist bevorzugt ausgebildet, Partikel bis hin zu einer Größe von 5 nm, bevorzugt auch weniger als 5 nm, auszufiltern und/oder weist bevorzugt für eine Partikelgröße von 5 nm noch eine Filtrationseffizienz von mehr als 90 %, bevorzugt mehr als 95 %, auf. Aufgrund der hygroskopischen Eigenschaften des Materials werden krankheitserregerhaltige, insbesondere virushaltige, Aerosolpartikel nicht nur ausgefiltert, sondern Viren werden ihrer Feuchteschutzhülle beraubt und auf diese Weise vernichtet. In diesem Zusammenhang kann die Filtereinrichtung 9 im Übrigen optional auch ein dem Keramikpartikelfilter 10 zugeordnetes Heizmittel 11 umfassen, welches durch eine Heizsteuereinheit 12, die als Teil des Steuergeräts 5 realisiert sein kann, ansteuerbar ist, und zwar derart, dass dann, wenn das Kraftfahrzeug 1 nicht in Betrieb ist und sich keine Personen im Innenraum 2 befinden, der Keramikpartikelfilter 10 für einen vorbestimmten Zeitraum, beispielsweise 3 Minuten, auf eine Zieltemperatur, beispielsweise wenigstens 70 °C, erwärmt wird, um eine Reinigung bezüglich Krankheitserregern zu erreichen. Eine derartige Ausgestaltung ist, insbesondere aufgrund der ohnehin hygroskopischen Eigenschaften des Materials, allerdings optional. 1 shows a schematic diagram of a motor vehicle 1 according to the invention. In the present case, the motor vehicle 1 is a passenger car that has an interior 2 in which several people, including the driver, can stay. In order to be able to achieve good air quality in the interior, the motor vehicle has a ventilation device 3 for the interior, shown here only schematically at first, which is also designed here to control the temperature of the interior, ie as an air conditioning system 4 . Both fresh air according to arrow 6 and circulating air according to arrow 7 can be supplied to the interior 2 via the ventilation device 3 , the operation of which is controlled by a control unit 5 , as indicated by the arrows 8 . In order to prepare the air accordingly, the ventilation device 3 has an air filter device 9 which, in the present case, comprises a ceramic particle filter 10 for fine dust filtering, but also for filtering with regard to pathogens. The ceramic particle filter 10 consists of a porous, hygroscopic ceramic material, in this case cordierite, which is uncoated. For example, it can comprise at least one one-piece, porous filter body that can fill an air duct at the installation site. He is preferably formed particles down to a size of 5 nm before preferably also less than 5 nm, and/or preferably has a filtration efficiency of more than 90%, preferably more than 95%, for a particle size of 5 nm. Due to the hygroscopic properties of the material, aerosol particles containing pathogens, in particular viruses, are not only filtered out, but viruses are robbed of their moisture protection shell and destroyed in this way. In this context, the filter device 9 can also optionally include a heating means 11 assigned to the ceramic particle filter 10, which can be controlled by a heating control unit 12, which can be implemented as part of the control unit 5, in such a way that when the motor vehicle 1 is not in operation and there are no people in the interior 2, the ceramic particle filter 10 is heated to a target temperature, for example at least 70° C., for a predetermined period of time, for example 3 minutes, in order to achieve cleaning with regard to pathogens. Such an embodiment is, however, optional, in particular due to the already hygroscopic properties of the material.

2 zeigt eine erste mögliche konkrete Ausgestaltung der Luftfiltereinrichtung 9 im Kontext ihrer Verbauumgebung im Kraftfahrzeug 1 näher. Dabei ist die Filtereinrichtung 9 konkret einer Stelleinrichtung 13, beispielsweise einer Umluftklappe, nachgeschaltet, die den Anteil von Umluft (Pfeil 7) und Frischluft (Pfeil 6) einstellen kann, der mittels einer Zuführung 14, hier einem Luftkanal, über ein Luftverteilungssystem 23 verschiedenen Ausströmern 16 zugeführt werden kann. Der Filtereinrichtung 9 ist ein grundsätzlich bekannter Innenraumlüfter 15 nachgeschaltet, der auch für den entsprechenden Luftstrom durch die Filtereinrichtung 9 sorgt. 2 shows a first possible specific configuration of the air filter device 9 in the context of its installation environment in the motor vehicle 1 in more detail. The filter device 9 is specifically connected downstream of an adjusting device 13, for example a recirculation flap, which can adjust the proportion of recirculated air (arrow 7) and fresh air (arrow 6), which is distributed to various vents by means of a supply 14, here an air duct, via an air distribution system 23 16 can be supplied. A fundamentally known interior fan 15 is connected downstream of the filter device 9 , which also ensures the corresponding air flow through the filter device 9 .

Die Filtereinrichtung 9 umfasst vorliegend neben dem Keramikpartikelfilter 10 auch einen als Filtergitter 16 (Grobfilter) ausgebildeten Vorfilter 17, der in Ausführungsbeispielen auch an anderer Stelle angeordnete sein kann, beispielsweise in der Frischluftzuführung 18 und/oder der Umluftzuführung 19. Der Vorfilter 17 fängt größere Partikel ab, bevor diese den Keramikpartikelfilter 10 erreichen.In addition to the ceramic particle filter 10, the filter device 9 in the present case also includes a pre-filter 17 designed as a filter grid 16 (coarse filter), which in exemplary embodiments can also be arranged elsewhere, for example in the fresh air supply 18 and/or the circulating air supply 19. The pre-filter 17 catches larger particles from before they reach the ceramic particle filter 10.

Dem Keramikpartikelfilter 10 ist wiederum ein Drucksensor 20 als Teil einer Druckdifferenzsensoranordnung nachgeschaltet, die auch einem weiteren Drucksensor 21 (siehe 1), vorliegend im Innenraum 2, zur Erfassung eines Umgebungsdruckes aufweist. Die Messwerte der Drucksensoren 20, 21 werden einer ebenso als Teil des Steuergeräts 5 implementierten Auswertungseinheit 22 zugeführt. Überschreitet die Druckdifferenz zwischen den Messwerten der Drucksensoren 20, 21 einen Schwellwert, beispielsweise im Bereich von 50 bis 150 mbar, ist davon auszugehen, dass der Keramikpartikelfilter 10 auszutauschen ist und ein entsprechender Hinweis kann an einen Insassen, insbesondere den Fahrer, im Innenraum 2 ausgegeben werden. Hierzu kann beispielsweise ein Mensch-Maschine-Interface 24 (1) des Kraftfahrzeugs 1 verwendet werden, beispielsweise eine Warnleuchte und/oder eine sonstige optische und/oder akustische Ausgabe an einer Instrumententafel und/oder einer Mittelkonsole.A pressure sensor 20 is in turn connected downstream of the ceramic particle filter 10 as part of a pressure difference sensor arrangement which also has a further pressure sensor 21 (see FIG 1 ), present in the interior 2, for detecting an ambient pressure. The measured values of the pressure sensors 20, 21 are supplied to an evaluation unit 22, which is also implemented as part of the control unit 5. If the pressure difference between the measured values of the pressure sensors 20, 21 exceeds a threshold value, for example in the range from 50 to 150 mbar, it can be assumed that the ceramic particle filter 10 needs to be replaced and a corresponding message can be sent to an occupant, in particular the driver, in the interior 2 become. For this purpose, for example, a man-machine interface 24 ( 1 ) of the motor vehicle 1 are used, for example a warning light and/or some other optical and/or acoustic output on an instrument panel and/or a center console.

Wird der Keramikpartikelfilter 10 ausgetauscht, wird der entnommene Keramikpartikelfilter 10 nicht entsorgt, sondern regeneriert, insbesondere durch Erhitzen bei einer Temperatur von 100 bis 300 °C, insbesondere 200 bis 300 °C, in einem Ofen, und für einen späteren Austauschvorgang bei einem anderen Kraftfahrzeug vorgehalten. Es findet mithin ein aktives Recycling und eine mehrfache Verwendung von Keramikpartikelfiltern 10 in unterschiedlichen Kraftfahrzeugen 1 statt.If the ceramic particle filter 10 is replaced, the removed ceramic particle filter 10 is not disposed of, but regenerated, in particular by heating at a temperature of 100 to 300° C., in particular 200 to 300° C., in an oven, and for a later replacement process in another motor vehicle reproached. Consequently, active recycling and multiple use of ceramic particle filters 10 in different motor vehicles 1 takes place.

3 zeigt schematisch eine alternative denkbare Ausgestaltung der Filtereinrichtung 9. Im Gegensatz zur gemäß 2 gezeigten Ausgestaltung weist die Filtereinrichtung 9 in diesem Fall als weiteren Vorfilter 25 auch einen HEPA-Filter 26 auf, der zwischen dem Filtergitter 16 und dem Keramikpartikelfilter 10 angeordnet ist, so dass letztendlich eine dreistufige, nach Partikelgrößen gestaffelte Ausfilterung realisiert wird. 3 shows schematically an alternative conceivable embodiment of the filter device 9. In contrast to according to FIG 2 shown embodiment, the filter device 9 in this case also has a HEPA filter 26 as a further pre-filter 25, which is arranged between the filter grid 16 and the ceramic particle filter 10, so that ultimately a three-stage filtering graded according to particle sizes is implemented.

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Claims (10)

Kraftfahrzeug (1), aufweisend einen zum Aufenthalt von Insassen, insbesondere umfassend einen Fahrer, vorgesehenen Innenraum (2) und eine Belüftungseinrichtung (3) zur Belüftung des Innenraums (2), welche eine Luftfiltereinrichtung (9) zur Filterung von in den Innenraum (2) einzuführender Luft aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftfiltereinrichtung (9) einen zur Ausfilterung von Feinstaub ausgebildeten Keramikpartikelfilter (10) aufweist.Motor vehicle (1), having an interior (2) provided for the accommodation of occupants, in particular comprising a driver, and a ventilation device (3) for ventilating the interior (2), which has an air filter device (9) for filtering air into the interior (2nd ) having air to be introduced, characterized in that the air filter device (9) has a ceramic particle filter (10) designed to filter out fine dust. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Keramikpartikelfilter (10) zur Ausfilterung von Partikeln wenigstens ab einer Größe von 5 nm, bevorzugt 3 nm, ausgebildet ist und/oder bei einer Partikelgröße von 5 nm eine Filtrationseffizienz von wenigstens 90%, insbesondere wenigstens 95%, aufweist.motor vehicle after claim 1 , characterized in that the ceramic particle filter (10) is designed to filter out particles at least from a size of 5 nm, preferably 3 nm, and/or has a filtration efficiency of at least 90%, in particular at least 95%, for a particle size of 5 nm . Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Keramikpartikelfilter (10) aus einem hygroskopischen, porösen Material, insbesondere Cordierit, besteht und/oder unbeschichtet ist.motor vehicle after claim 1 or 2 , characterized in that the ceramic particle filter (10) consists of a hygroscopic, porous material, in particular cordierite, and/or is uncoated. Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung (9) ferner wenigstens einen dem Keramikpartikelfilter (10) vorgeschalteten Vorfilter (17, 25) umfasst und/oder die Filtereinrichtung (9) einem Innenraum lüfter (15) vorgeschaltet ist.Motor vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that the filter device (9) also comprises at least one pre-filter (17, 25) connected upstream of the ceramic particle filter (10) and/or the filter device (9) is connected upstream of an interior fan (15). Kraftfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer des wenigstens einen Vorfilters (17, 25) ein Filtergitter (16) und/oder ein HEPA-Filter (23) ist.motor vehicle after claim 4 , characterized in that at least one of the at least one pre-filter (17, 25) is a filter grid (16) and/or a HEPA filter (23). Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Keramikpartikelfilter (10) ein mittels einer Heizsteuereinheit (12) ansteuerbares Heizmittel (11) zugeordnet ist.Motor vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that the ceramic particle filter (10) is assigned a heating means (11) which can be controlled by means of a heating control unit (12). Kraftfahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizsteuereinheit (12) zum Ansteuern des Heizmittels (11) zur Erwärmung des Keramikpartikelfilters (10) auf eine Zieltemperatur, insbesondere wenigstens 70 °C, für einen Zielzeitraum, insbesondere wenigstens 3 Minuten, in einer Nichtbetriebsphase des Kraftfahrzeugs (1) und/oder bei Abwesenheit von Personen im Innenraum (2) ausgebildet ist.motor vehicle after claim 6 , characterized in that the heating control unit (12) for activating the heating means (11) for heating the ceramic particle filter (10) to a target temperature, in particular at least 70 °C, for a target period, in particular at least 3 minutes, in a non-operating phase of the motor vehicle (1st ) and/or when there are no people in the interior (2). Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung (9) ferner einen an dem Filterausgang des Keramikpartikelfilters (10) angeordneten Drucksensor (20) und einen einen als Referenzdruck dienenden Umgebungsdruck messenden weiteren Drucksensor (21) sowie eine Auswertungseinheit (22) aufweist, wobei die Auswertungseinheit (22) bei Überschreitung eines Schwellwerts durch eine Druckdifferenz zwischen den Messwerten der Drucksensoren (20, 21) zur Ausgabe eines Hinweises zum Wechseln des Keramikpartikelfilters (10) ausgebildet ist.Motor vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that the filter device (9) also has a pressure sensor (20) arranged at the filter outlet of the ceramic particle filter (10) and a further pressure sensor (21) measuring an ambient pressure serving as a reference pressure, as well as an evaluation unit (22) wherein the evaluation unit (22) is designed to output a message to change the ceramic particle filter (10) when a threshold value is exceeded by a pressure difference between the measured values of the pressure sensors (20, 21). Verfahren zur Wartung von Kraftfahrzeugen (1), die nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgebildet sind, wobei nach Austausch des Keramikpartikelfilters (10) der entnommene Keramikpartikelfilter (10) durch Erhitzung regeneriert und für einen späteren Austauschvorgang bei einem anderen Kraftfahrzeug (1) als einzubauender Keramikpartikelfilter (10) vorgehalten wird.Method for the maintenance of motor vehicles (1), which are designed according to one of the preceding claims, wherein after replacing the ceramic particle filter (10), the removed ceramic particle filter (10) is regenerated by heating and for a later replacement process in another motor vehicle (1) as a ceramic particle filter to be installed (10) is held against. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhitzung auf eine Temperatur von 100 bis 300 °C erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the heating takes place at a temperature of 100 to 300°C.
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