DE19806880A1 - Method of controlling air-conditioning system for vehicle interiors - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung zur Behandlung eines einem Fahrzeuginnenraum zuführbaren Luftstromes der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Gattung.The invention relates to a method for controlling a Device for treating a vehicle interior feedable air flow in the preamble of claim 1 specified genus.
Kraftfahrzeugklimaanlagen steigern nicht nur das Behaglich keitsempfinden der Fahrzeuginsassen, sondern dienen darüber hinaus durch Erzeugen einer angemessenen Lufttemperatur, Luftqualität und niedrigen Luftfeuchte vor allem der Fahr sicherheit und Gesundheit der Fahrzeuginsassen.Motor vehicle air conditioning systems not only increase comfort feeling of the vehicle occupants, but serve above by creating an adequate air temperature, Air quality and low humidity especially the driving safety and health of vehicle occupants.
Für die Beseitigung von geruchslästigen und schädlichen Ga sen kommt in aller Regel ein Aktivkohlefilter zum Einsatz. Bei diesen Filtern ist auf einem Träger hochporöse Aktiv kohle aufgebracht, die die Konzentrationen vieler als lästig empfundener oder die Gesundheit beeinträchtigender Gase unter einen vorgegebenen Schwellwert absenkt. Vor allem unangenehme Gerüche und Schadgase werden fast voll ständig abgeschieden oder adsorbiert, beispielsweise Ben zindämpfe, Abgasgerüche, Benzol, Toluol, Ethylbenzol, NO2 und Schwefeldioxid. Damit die Adsorptionsfähigkeit erhalten bleibt und die Kapazität einer derartigen Filtereinheit nicht nach kurzer Zeit erschöpft ist, wurde in der DE 195 17 016 A1 bereits vorgeschlagen, zwei Aktivkohle filtereinheiten vorzusehen, die elektrisch beheizbar sind, so daß durch die Erwärmung eine Desorption der Filterein heiten möglich ist.An activated carbon filter is generally used to remove odorous and harmful gases. In these filters, highly porous activated carbon is applied to a carrier, which lowers the concentrations of many gases that are perceived as annoying or harmful to health below a predetermined threshold value. Above all, unpleasant smells and harmful gases are almost completely separated or adsorbed, for example gasoline vapors, exhaust gas odors, benzene, toluene, ethylbenzene, NO 2 and sulfur dioxide. So that the adsorption capacity is maintained and the capacity of such a filter unit is not exhausted after a short time, DE 195 17 016 A1 has already proposed to provide two activated carbon filter units which are electrically heated, so that desorption of the filter units is possible by heating is.
Zur Senkung der Luftfeuchtigkeit eines einem Fahrzeuginnen raum zuführbaren Luftstromes ist in der DE 43 04 077 A1 eine Vorrichtung beschrieben, die mit einer herkömmlichen Heizungs- und/oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs kombi nierbar ist. Diese Vorrichtung umfaßt eine Sorptionsein heit, die bedarfsweise von dem dem Kraftfahrzeuginnenraum zuführbaren Luftstrom beaufschlagt wird, wodurch die in dem Luftstrom enthaltene Feuchtigkeit von dem Sorbens adsor biert wird. Sobald die Kapazität der Sorptionseinheit er schöpft ist oder eine Trocknung des dem Fahrzeuginnenraum zuführbaren Luftstromes nicht erforderlich ist, wird durch Wärme die Feuchtigkeit aus der Sorptionseinheit ausgetrie ben und somit das Sorbens desorbiert.To reduce the humidity of a vehicle interior Air flow that can be supplied is described in DE 43 04 077 A1 a device described with a conventional Heating and / or air conditioning system of a motor vehicle combi nable. This device comprises a sorption unit Unit, if necessary, of the motor vehicle interior feedable air flow is applied, which in the Airflow contained moisture from the sorbent adsorber beers. As soon as the capacity of the sorption unit is exhausted or a drying of the vehicle interior feedable airflow is not required by Heat the moisture out of the sorption unit ben and thus desorbs the sorbent.
In der DE 195 12 844 A1 ist ein Verfahren zur Behandlung eines einem Fahrzeuginnenraum zuführbaren Luftstromes beschrieben, wobei der Luftstrom in einem Filterelement gereinigt und in einem Sorptionsreaktor getrocknet wird. Das Filterelement und der Sorptionsreaktor bilden dabei eine Baueinheit aus unmittelbar aneinanderliegenden Lagen unterschiedlicher Sorbentien. Sowohl das Filterelement als auch der Sorptionsreaktor sind mit Hilfe eines heißen Luftstromes desorbierbar, wobei der Desorptionsluftstrom als Abluft in die Umgebung des Fahrzeuges abgegeben wird.DE 195 12 844 A1 describes a method for treatment of an air flow that can be supplied to a vehicle interior described, the air flow in a filter element cleaned and dried in a sorption reactor. The filter element and the sorption reactor form a unit consisting of layers directly adjacent to each other different sorbents. Both the filter element and the sorption reactor are also using a hot one Desorbable airflow, the desorption airflow is released as exhaust air into the surroundings of the vehicle.
Die bekannten Verfahren zur Adsorption und Desorption er fordern entweder voluminöse und aufwendige Vorrichtungen, die eine Integration in ein Klimagehäuse mit dem durch den in einem Fahrzeug begrenzten Bauraum nicht zulassen, oder sie sind von ihrer Funktion begrenzt bzw. weisen lediglich geringe Kapazität und damit schnelle Erschöpfung auf. Ersteres trifft insbesondere auf kontinuierlich arbeitende Sorptionsfilter zu, die systembedingt zwei Filterelemente benötigen, die in wechselndem Betrieb adsorbieren bzw. desorbiert werden.The known methods for adsorption and desorption he require either voluminous and complex devices, which is an integration in a climate housing with the through the not allow limited space in a vehicle, or they are limited in their function or only have low capacity and therefore rapid exhaustion. The former particularly affects continuously working people Sorption filter too, the system-dependent two filter elements need that adsorb in alternating operation or be desorbed.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu grunde, ein Verfahren zur sorptiven Filterung unerwünschter gasförmiger Inhaltsstoffe eines zur Belüftung eines Fahr gastraumes vorgesehenen Luftstromes und/oder zur Trocknung des Luftstromes zu schaffen, durch das eine ausreichende, den jeweiligen Luft- oder Fahrzuständen angepaßte Einstel lung der Betriebszustände möglich ist.The present invention therefore has the object reasons, a method for sorptive filtering of unwanted gaseous ingredients one for ventilation of a driving provided air flow and / or for drying of the air flow through which sufficient, Adjusted to the respective air or driving conditions operating conditions is possible.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung zur Behandlung eines einem Fahrzeuginnenraum zuführbaren Luftstromes mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.This task is accomplished by a method of controlling a Device for treating a vehicle interior feedable air flow with the features of claim 1 solved.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine einzige Sorptionseinheit bedarfsgerecht periodisch desorbiert. Dies ermöglicht eine Optimierung des Nutzens der Sorptionsein heit als Filter und/oder Trockner. Durch den größeren Nutzen ist es möglich, die Sorptionseinheit bezüglich ihres Bauvolumens kleiner auszuführen, so daß eine bessere Inte gration im Gehäuse von Heizungs- und/oder Klimaanlagen mög lich ist. Durch die sichergestellte regelmäßige Desorption auch bei extremen Umweltbedingungen erhält die Sorptions einheit sowohl bezüglich der Schadstoffilterung als auch der Trocknung - je nach ausgewählten Sorbentien - seine Funktion über die gesamte Fahrzeuglebensdauer aufrecht. Es wird auch eine Kostenreduzierung erreicht, da aufgrund der jeweils angepaßten Funktion ein geringeres Volumen der Sorptionseinheit und somit geringeren Materialkosten ent stehen und durch die Integration in eine übliche Kraftfahr zeug-Heizungs- oder -Klimaanlage die Kosten für ein sepa rates Gehäuse entfallen.The inventive method is a single Sorption unit desorbed periodically as required. This enables optimization of the benefits of sorption unit as a filter and / or dryer. By the bigger one It is possible to use the sorption unit in terms of its Construction volume smaller, so that a better inte Gration in the housing of heating and / or air conditioning systems possible is. By ensuring regular desorption the sorption is retained even under extreme environmental conditions unity both in terms of pollution filtering as well drying - depending on the selected sorbents - its Function upright over the entire life of the vehicle. It cost reduction is also achieved because of the each adapted function a smaller volume of Sorption unit and thus lower material costs ent stand and by integrating into a usual motor vehicle heating or air conditioning system costs the cost of a sepa rates housing omitted.
Sofern durch den Sorptionsmodus eine Schadstoffilterung er reicht werden soll, ist es zweckmäßig, als Standard betriebszustand die Vorrichtung auf den Adsorptionsmodus einzustellen. In Abhängigkeit der erfaßten Parameter wird dann bei Unterschreitung eines Schwellwertes des Signals eines Gassensors, der im Luftstrom der aus der Umgebung des Fahrzeugs angesaugten Außenluft angeordnet ist, die Vor richtung in den Desorptionsmodus umgeschaltet. Die Anfor derungen an einen Gassensor, der den Schadstoffanteil des Luftstroms erfaßt, hinsichtlich der zeitlichen Drift sind gering, da vorzugsweise das System selbstadaptierend ist, das heißt das System paßt sich dem Schadgaslevel und der Empfindlichkeit des Sensors an.Insofar as he filters through the sorption mode should be enough, it is appropriate as a standard operating state the device to the adsorption mode adjust. Depending on the detected parameters then when the signal falls below a threshold value a gas sensor, which is in the air flow from the environment of the Vehicle intake outside air is arranged, the front direction switched to desorption mode. The requirement changes to a gas sensor that detects the pollutant content of the Air flow detected, with regard to the temporal drift low, since the system is preferably self-adapting, that means the system adapts to the harmful gas level and the Sensitivity of the sensor.
Nach dem Umschalten des Betriebszustandes in den De sorptionsmodus kann dieser für eine bestimmte Zeit auf rechterhalten werden. Zusätzlich zu einer solchen fest ein gestellten Desorptionsdauer, beispielsweise zur Sicher stellung einer Mindestdesorption oder auch anstelle von dieser, kann die mittlere Häufigkeit der Umschaltung in den Desorptionsmodus als relative Desorptionsdauer durch Be rechnung ermittelt werden. Hierzu wird der Schwellwert für den Beginn des Desorptionsmodus durch elektronische Erfas sung des Zeitverhältnisses des Sorptionsmodus und des Ad sorptionsmodus ständig angepaßt.After switching the operating status to De sorption mode, this can be for a certain time be maintained. In addition to such a firm Desorption time set, for example, for safety setting a minimum desorption or instead of this, the average frequency of switching in the Desorption mode as relative desorption time by Be invoice can be determined. To do this, the threshold for the start of the desorption mode by electronic detection solution of the time ratio of the sorption mode and the ad sorption mode constantly adjusted.
Alternativ hierzu kann die Zeit jeder Adsorptionsphase bis zum Beginn einer neuen Desorptionsphase erfaßt und auf eine mittlere, optimal an die Filterkapazität angepaßte Dauer gebracht werden, indem der Schwellwert für den Beginn des Desorptionsmodus ständig angepaßt wird.Alternatively, the time of each adsorption phase can be up to at the beginning of a new desorption phase and to a medium duration optimally adapted to the filter capacity brought by the threshold for the beginning of the Desorption mode is constantly adjusted.
Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsge mäßen Verfahrens besteht darin, daß bei Betrieb des Fahr zeugs ein Signal erzeugt und die jeweils eingestellte Ge bläsestufe erfaßt wird und bei eingestellter niedriger oder mittlerer Gebläsestufe der Sorptionsmodus als ungeregelter Adsorptionsmodus eingestellt wird. Darüber hinaus kann es zweckmäßig sein, daß bei eingestellter höherer Gebläsestufe in einen Bypass-Modus umgeschaltet wird, so daß der Luftstrom die Sorptionseinheit teilweise oder vollständig umgeht. Sofern eine Desorption der Sorptionseinheit erfor derlich wird, sollte zum Umschalten in den Desorptionsmodus zunächst der Bypass-Modus beendet und sodann ein den Luft strom erzeugendes Gebläse intermittierend betrieben werden. Das Verfahren eines getakteten Desorptionsluftstroms während der Desorption eines direkt beheizbaren Sorptions mittels ermöglicht eine effiziente Wärmeübertragung von der Trägerstruktur auf das Sorptionsmittel ohne konvektive Wär meabfuhr durch Luft und damit thermische Belastung nach folgender Bauteile. Die jeweils in der Phase abgeschalteten Luftstroms desorbierten Gase werden zyklisch durch kurze Luftstromimpulse aus dem Filter ausgetragen, wobei sich die Desorptionstemperatur durch geeignete Wahl der Taktzeiten langsam der Beharrungstemperatur annähert.Another advantageous embodiment of the fiction Appropriate method is that when driving generated a signal and the currently set Ge blowing level is detected and when set lower or medium blower level the sorption mode as uncontrolled Adsorption mode is set. Furthermore, it can be useful that with the higher fan speed set is switched to a bypass mode, so that the Airflow partially or completely the sorption unit deals. If desorption of the sorption unit is required should switch to desorption mode First the bypass mode ends and then the air electricity-generating fan are operated intermittently. The process of a clocked desorption air flow during the desorption of a directly heatable sorption enables efficient heat transfer from the Support structure on the sorbent without convective heat removal by air and thus thermal load following components. The switched off in each phase Air flow desorbed gases are cycled by short Airflow impulses are discharged from the filter, the Desorption temperature through a suitable choice of cycle times slowly approaches the steady-state temperature.
Im Hinblick auf die Trocknung des dem Fahrzeuginnenraum zu führbaren Luftstroms wird eine zweckmäßige Ausgestaltung des Verfahrens darin gesehen, daß der Wert der Luftfeuchte der im Fahrzeuginnenraum befindlichen Luft ermittelt und in Abhängigkeit dieses Wertes der Sorptionsmodus als Ad sorptionsmodus zum Entfeuchten des durch die Sorptionsein heit geführten Luftstroms eingeschaltet wird. In diesem Zu sammenhang wird es ebenfalls als vorteilhaft angesehen, daß beim Überschreiten eines Schwellwertes der Luftfeuchte im Fahrzeuginnenraum die Sorptionseinheit in einen geregelten Bypass-Modus geschaltet wird. Durch die Bypass-Regelung wird eine bedarfsgerechte Lufttrocknung und ein periodischer Desorptionsbetrieb ohne Unterbrechung des Zu luftstromes zum Fahrzeuginnenraum während der De sorptionsphase ermöglicht. Dabei ist es auch vorteilhaft, daß der Anteil des Bypass-Luftstromes mit zunehmender Feuchte verringert wird.With regard to the drying of the vehicle interior too feasible airflow becomes an appropriate design the procedure seen in that the value of the humidity the air inside the vehicle is determined and in Dependence of this value the sorption mode as Ad sorption mode to dehumidify the sorption unit led air flow is switched on. In this To context it is also considered advantageous that when a threshold value of the air humidity in the Vehicle interior the sorption unit in a regulated Bypass mode is switched. By bypass control is a need-based air drying and a periodic desorption without interruption of the Zu airflow to the vehicle interior during the De sorption phase enabled. It is also advantageous that the proportion of the bypass air flow with increasing Humidity is reduced.
Erfahrungsgemäß liegen hauptsächlich bei niedrigen Außen temperaturen und den ersten fünf bis zehn Minuten ab Beginn des Fahrbetriebs Bedingungen mit einer großen Beschlags neigung an den Fahrzeugscheiben vor. Zur Lösung dieses De fogging/Defrost-Problems während der Warmlaufphase des Mo tors ist es daher vorteilhaft, daß der Beginn des Fahrbe triebs erfaßt und die Außentemperatur gemessen wird und in Abhängigkeit der Temperatur bis zu einer vorgegebenen Temperaturschwelle ein ungeregelter Adsorptionsmodus zur Trocknung eingeschaltet wird. Dies hat nicht nur den Vor teil, daß durch die Adsorption die Luft entfeuchtet, son dern gleichzeitig auch durch die Reaktionswärme des Sorbens aufgeheizt wird. Beides führt bei entsprechender Luft strömung an die Frontscheibe gegebenenfalls zu einem schnellen Abtauen und mit Sicherheit zu einer Beseitigung der Beschlagsneigung.Experience has shown that the outside is mainly low temperatures and the first five to ten minutes from the start driving conditions with a large fitting inclination on the vehicle windows. To solve this de fogging / defrost problem during the warm-up phase of the Mon tors it is therefore advantageous that the beginning of the Fahrbe drive detected and the outside temperature is measured and in Dependency of the temperature up to a predetermined one Temperature threshold an unregulated adsorption mode Drying is switched on. This is not just about the front partly that the air dehumidifies by the adsorption, son at the same time due to the heat of reaction of the sorbent is heated. Both lead with appropriate air flow to the windshield if necessary to a quick defrosting and definitely to be eliminated the tendency to fog.
Damit jeweils bei Fahrtantritt eine ausreichende Kapazität der Sorptionseinheit zur Verfügung steht, ist es zweck mäßig, daß beim Abstellen des Fahrzeuges ein Signal an das elektrische Steuergerät gegeben wird, das ein Umschalten auf den Desorptionsmodus auslöst und diesen für eine be stimmte Zeit aufrechterhält. Anstelle einer vorgegebenen Desorptionszeit kann die Dauer der Desorption auch in Ab hängigkeit des jeweiligen Regenerationsgrades bestimmt werden.Sufficient capacity each time you start your journey the sorption unit is available, it is appropriate moderate that when parking the vehicle a signal to the electrical control unit is given that a switching triggers on the desorption mode and this for a be maintained time. Instead of a given one Desorption time can also be the duration of desorption in Ab depending on the degree of regeneration become.
Ausführungsbeispiele des Verfahrens sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigtExemplary embodiments of the method are shown below the drawing explained in more detail. In the drawing shows
Fig. 1 eine Vorrichtung zur Behandlung eines einem Fahrzeuginnenraum zuführbaren Luftstromes in einem Bypass-Modus, Fig. 1 shows a device for treating a feedable a vehicle interior air flow in a bypass mode,
Fig. 2 eine Vorrichtung gemäß Fig. 1 in einem Ad sorptionsmodus, Fig. 2 shows a device according to FIG. 1 in an ad sorptionsmodus,
Fig. 3 eine Vorrichtung gemäß Fig. 1 in einem Desorptionsmodus, Fig. 3 shows a device according to FIG. 1 in a desorption mode,
Fig. 4 ein Flußdiagramm für einen Adsorptionsmodus und einen Desorptionsmodus, Fig. 4 is a flowchart for an adsorption and a desorption mode,
Fig. 5 ein Flußdiagramm für den Ablauf unter schiedlicher Betriebsmodi, Fig. 5 is a flowchart for the process under schiedlicher operating modes,
Fig. 6 die Darstellung unterschiedlicher Betriebs modi in Abhängigkeit der relativen Luft feuchte, Fig. 6 shows the display of different operation modes in dependence of the relative humidity,
Fig. 7 und 8 zwei verschiedene Varianten der Abhängig keit des Desorptionsmodus vom Betrieb des Fahrzeuges. FIGS. 7 and 8 show two different variants of Depending ness of the desorption from the operation of the vehicle.
In den Fig. 1 bis 3 ist in schematischer Anordnung der Auf bau einer Kraftfahrzeugklimaanlage 1 mit einer Sorptions einheit 2 gezeigt. Die Sorptionseinheit 2 ist dabei vor zugsweise als Sandwich-Sorptionselement ausgebildet, das aus mehreren Lagen unterschiedlicher Sorbentien bestehen kann, die an unterschiedliche Klassen von Schad- und Ge ruchsstoffen wie z. B. Kohlenwasserstoffe und saure Gase wie NO2 und SO2 angepaßt sind. Auch kann in dieser Sorptions einheit ein Schadstoffilter mit einem Lufttrockner kombi niert werden. Die Klimaanlage 1 umfaßt in einem Gehäuse 3 zunächst ein Gebläse 4 mit einem daran anschließenden Luft kanal 5. In dem Luftkanal 5 befindet sich die Sorptions einheit 2, zu der ein die Sorptionseinheit 2 umgehender Bypass 6 gebildet ist, der mittels einer Bypass-Klappe 7 verschließbar ist.In Figs. 1 to 3 is a schematic arrangement of the construction on an automobile air conditioner 1 with a sorption unit 2 shown. The sorption unit 2 is preferably formed before as a sandwich sorption element, which can consist of several layers of different sorbents, the odorants at different classes of pollutants and Ge such. B. hydrocarbons and acid gases such as NO 2 and SO 2 are adapted. A pollutant filter can also be combined with an air dryer in this sorption unit. The air conditioning system 1 comprises in a housing 3 a fan 4 with an adjoining air duct 5 . In the air duct 5, the sorption is unit 2, is formed to which a the sorption unit 2 of prompt bypass 6, by means of a bypass damper 7 is closed.
Abströmseitig der Sorptionseinheit und des Bypasses befin det sich in dem Gehäuse 3 ein Verdampfer 8 einer Kältean lage und stromab des Verdampfers 8 ist ein Heizkörper 9 an geordnet, in dem die durchströmende Luft bedarfsweise er wärmt wird. Der jeweilige Anteil der durch den Heizkörper 9 oder einen parallel zu diesem befindlichen Bypass 11 strö menden Luft wird mittels einer Steuerklappe 12 eingestellt. In den Fig. 1 bis 3 befindet sich diese Klappe 12 in derjenigen Endlage, durch welche der Anteil der im Heiz körper aufzuheizenden Luft 100% beträgt. Auf der Abström seite des Heizkörpers befinden sich drei in einen Fahr zeuginnenraum 10 führende Kanäle, nämlich ein Defroster kanal 13, ein Mittelkanal 14 und ein Fußraumkanal 15, die jeweils durch entsprechende Klappen absperrbar sind. Der Defrosterkanal 13 führt in Richtung auf eine Frontscheibe 16 des Fahrzeugs, so daß durch den Defrosterkanal 13 Luft gegen die Innenseite der Frontscheibe 16 geblasen wird.Downstream of the sorption unit and the bypass is located in the housing 3, an evaporator 8 of a refrigeration system and downstream of the evaporator 8 , a radiator 9 is arranged, in which the air flowing through it is heated if necessary. The respective proportion of the air flowing through the radiator 9 or a bypass 11 located parallel to it is set by means of a control flap 12 . Is 12 in Figs. 1 to 3 is in that end position, this flap, through which the portion of the body to be heated in the heating air is 100%. On the downstream side of the radiator there are three channels leading into a vehicle interior 10 , namely a defroster channel 13 , a central channel 14 and a footwell channel 15 , each of which can be shut off by appropriate flaps. The defroster duct 13 leads in the direction of a front window 16 of the vehicle, so that air is blown through the defroster duct 13 against the inside of the front window 16 .
Im Bereich der Rückseite der Sorptionseinheit 2 befindet sich eine Wechselklappe 17, die zwischen einer den aus der Sorptionseinheit 2 austretenden Luftstrom dem Verdampfer 8 zuführenden Adsorptionsstellung und einer den Luftstrom aus der Sorptionseinheit 2 einem Fortluftkanal 18 zuführenden Desorptionsstellung umschaltbar ist. Der Fortluftkanal 18 mündet vorzugsweise in die Umgebungsluft des Fahrzeugs. Zur Desorption des in der Sorptionseinheit 2 enthaltenen Sor bens ist eine elektrische Heizung innerhalb der Sorptions einheit 2 vorgesehen, die gemäß Darstellung in Fig. 3 mit elektrischen Anschlußleitungen 19 an das Bordnetz des Fahrzeugs anschließbar ist.In the area of the rear of the sorption unit 2 there is a change-over flap 17 which can be switched between an adsorption position which supplies the evaporator 8 with the air flow emerging from the sorption unit 2 and a desorption position which supplies the air flow from the sorption unit 2 to an exhaust air duct 18 . The exhaust air duct 18 preferably opens into the ambient air of the vehicle. For desorption of Sor contained in the sorption unit 2 bens an electric heater is within the sorption unit 2 provided, as shown in Fig. 3 can be connected to the electrical system of the vehicle with electrical connecting lines 19.
In Fig. 1 ist die Bypass-Klappe 7 geöffnet, und die Wech selklappe 17 befindet sich in der den Fortluftkanal 18 ver schließenden Adsorptionsstellung. Diese Betriebsweise wird als Bypass-Modus BM bezeichnet, da ein wesentlicher Anteil des vom Gebläse 4 erzeugten Gesamtluftstromes durch den Bypass 6 strömt und ein geringerer Anteil durch die Sorptionseinheit 2, was durch deren Strömungswiderstand bedingt ist. Die durch den Bypass 6 und die Sorptionsein heit 2 geführten Teilluftströme vereinigen sich vor dem Verdampfer 8 und werden in diesem abgekühlt, wobei die Luft anschließend in dem nachgeordneten Heizkörper 9 wieder er wärmt und dann dem Fahrzeuginnenraum 10 durch die Kanäle 13, 14, 15 zugeführt wird.In Fig. 1, the bypass flap 7 is open, and the interchangeable valve 17 is in the exhaust air duct 18 ver closing adsorption position. This mode of operation is referred to as the bypass mode BM, since a substantial proportion of the total air flow generated by the fan 4 flows through the bypass 6 and a smaller proportion through the sorption unit 2 , which is due to its flow resistance. The partial air flows guided through the bypass 6 and the Sorptionsein unit 2 combine in front of the evaporator 8 and are cooled in this, the air then being heated again in the downstream heating element 9 and then supplied to the vehicle interior 10 through the channels 13 , 14 , 15 becomes.
In Fig. 2 ist der Adsorptionsmodus AM gezeigt, bei dem die Bypass-Klappe 7 eine den Bypass 6 vollständig ver schließende Stellung einnimmt. Die Wechselklappe 17 befin det sich weiterhin in der den Fortluftkanal 18 ver schließenden Adsorptionsstellung, so daß der vollständig durch die Sorptionseinheit 2 geführte Luftstrom abström seitig von diesem ebenfalls durch den Verdampfer 8 und Heizkörper 9 geleitet wird. In Fig. 2 the adsorption mode AM is shown, in which the bypass flap 7 assumes a bypass 6 completely closing position. The interchangeable flap 17 is still in the exhaust air duct 18, which closes the adsorption position, so that the air flow that is completely guided through the sorption unit 2 is also passed through this side through the evaporator 8 and the heater 9 .
Bei dem in Fig. 3 gezeigten Desorptionsmodus DM wird ein Teil des vom Gebläse 4 geförderten Gesamtluftstroms durch den mittels der Bypass-Klappe 7 geöffneten Bypass 6 dem Verdampfer 8 zugeleitet, während der durch die Sorptions einheit 2 geführte Teilluftstrom aufgrund der Umschaltung der Wechselklappe 17 in die Desorptionsstellung durch den Fortluftkanal 18 zur Außenseite des Fahrzeugs abgeleitet wird. Sofern während des Desorptionsmodus DM keine Not wendigkeit besteht, gleichzeitig dem Fahrzeuginnenraum 10 Luft zuzuführen, was beispielsweise bei abgestelltem Fahr zeug der Fall sein kann, ist es durch Schließen der Bypass- Klappe 7 möglich, daß der gesamte vom Gebläse 4 geförderte Luftstrom durch die Sorptionseinheit 2 geleitet wird. In einem solchen Fall kann die Gebläseleistung deutlich redu ziert werden, da für eine ausreichende Desorption haupt sächlich die Temperatur des Sorbens bzw. der Heizein richtung in der Sorptionseinheit 2 ausschlaggebend ist und eine große Luftmenge sich eher nachteilig auf die Wirksam keit der Desorption auswirkt.In the desorption mode DM shown in FIG. 3, part of the total air flow conveyed by the blower 4 is fed to the evaporator 8 through the bypass 6 opened by means of the bypass flap 7 , while the partial air flow guided through the sorption unit 2 is due to the changeover of the changeover flap 17 in the desorption position is derived through the exhaust air duct 18 to the outside of the vehicle. If during the desorption mode DM there is no need to simultaneously supply air to the vehicle interior 10 , which can be the case, for example, when the vehicle is switched off, it is possible by closing the bypass flap 7 that the entire air flow conveyed by the blower 4 through the sorption unit 2 is directed. In such a case, the blower power can be significantly reduced, since the temperature of the sorbent or the heating device in the sorption unit 2 is primarily decisive for sufficient desorption and a large amount of air has a rather adverse effect on the effectiveness of the desorption.
Die Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm des Ablaufs unterschied licher Betriebsmodi, wobei als Standard-Betriebsweise zu nächst ein Adsorptionsmodus AM zur Filterung von Schadstof fen, insbesondere Benzol und andere Kohlenwasserstoffe so wie Schwefeldioxid und Stickstoffoxid dient. In regelmäßi gen Abständen oder kontinuierlich wird mit Hilfe eines Gas sensors im Luftstrom der vom Gebläse 4 angesaugten Luft die chemische Zusammensetzung der Luft festgestellt und ein entsprechendes Sensorsignal SG gebildet. In einer Ver gleichsstufe V1 wird der jeweils durch den Gassensor er mittelte Wert SG mit einem vorgegebenen Schwellwert SW verglichen. Liegt der Wert des vom Gassensor gemessenen Signals SG über dem Schwellwert SW, wird der augenblick liche Status, nämlich Adsorptionsmodus AM beibehalten. Fig. 4 shows a flowchart of the sequence of different operating modes, the next standard operating mode being an adsorption mode AM for filtering pollutants, in particular benzene and other hydrocarbons such as sulfur dioxide and nitrogen oxide. The chemical composition of the air is determined at regular intervals or continuously with the aid of a gas sensor in the air flow of the air drawn in by the blower 4 and a corresponding sensor signal S G is formed. In a comparison stage V1, the value S G determined by the gas sensor is compared with a predetermined threshold value S W. If the value of the signal S G measured by the gas sensor is above the threshold value S W , the current status, namely adsorption mode AM, is maintained.
Unterschreitet der Wert des Gassensorsignals SG den vorge gebenen Schwellwert SW, so führt dies zu einer Änderung des Betriebszustandes, in dem die Vorrichtung in den De sorptionsmodus DM umgeschaltet wird. Diese Einstellung des Desorptionsmodus DM wird für eine vorbestimmte, fest einge stellte Zeit tE aufrechterhalten. Dabei wird in einer Ver gleichsstufe V2 die seit Aktivierung des Desorptionsmodus DM laufende Desorptionsdauer tD mit der vorgegebenen Zeit tE verglichen und festgestellt, wann das Ende des De sorptionsmodus erreicht ist. Erst bei positivem Ergebnis dieses Vergleichs wird in einer Stufe tDrel die Berechnung der relativen Desorptionsdauer tDrel vorgenommen. Die re lative Desorptionsdauer tDrel wird in einer Vergleichsstufe V3 mit einem Sollwert tsoll verglichen, wobei im Falle, daß die relative Desorptionsdauer tDrel größer als der Sollwert tsoll ist, der Schwellwert SW für das Sensorsignal SG des Gassensors dekrementiert und im Falle, daß dieser kleiner als der Sollwert tsoll ist, der Schwellwert SW für das Sen sorsignal SG inkrementiert wird.If the value of the gas sensor signal S G falls below the predetermined threshold value S W , this leads to a change in the operating state in which the device is switched to the de sorption mode DM. This setting of the desorption mode DM is maintained for a predetermined, fixed time t E. In a comparison stage V2, the desorption time t D that has been running since activation of the desorption mode DM is compared with the predetermined time t E and it is determined when the end of the desorption mode has been reached. Only if the result of this comparison is positive is the calculation of the relative desorption duration t Drel carried out in a stage t Drel . The re lative desorption time t Drel is in a comparison stage V3 with a reference value t should compared, in the case that the relative desorption time t Drel greater than the target value of the threshold S W for the sensor signal S G T set is decremented of the gas sensor and In case this is smaller than the target value t should , the threshold value S W for the sensor signal S G S is incremented.
Das Dekrementieren des Schwellwertes SW geschieht in der Stufe SWD, während für das Inkrementieren die Stufe SWI vorgesehen ist. Der auf diese Weise angepaßte Schwellwert SW wird einem Programm zur Abfrage des jeweils geeigneten Betriebsmodus zugänglich gemacht. Auf diese Weise wird der Schwellwert SW für den Start des Desorptionsmodus DM durch Erfassung des Zeitverhältnisses dieser beiden Betriebsmodi und durch einen sehr langsamen Algorithmus ständig opti miert, so daß sich im langfristigen Mittel eine vorbe stimmte relative Desorptionsdauer tDrel ergibt. Die mitt lere, relative Soll-Desorptionsdauer und die Dauer jeder einzelnen Desorptionsphase ist an das zeitliche Sätti gungsverhalten und die Desorptionsdynamik der Sorptionsein heit 2 angepaßt und der Elektronik als Sollwert vorgegeben. Alternativ zur Erfassung und Optimierung der mittleren re lativen Desorptionsdauer tDrel kann auch die Adsorptions dauer erfaßt und durch das gleiche Verfahren auf einen optimalen Mittelwert gebracht werden.The threshold value S W is decremented in the stage S W D, while the stage S W I is provided for the increment. The threshold value S W adjusted in this way is made accessible to a program for querying the respectively suitable operating mode. In this way, the threshold value S W for the start of the desorption mode DM is continuously optimized by detecting the time ratio of these two operating modes and by a very slow algorithm, so that a predetermined relative desorption time t Drel results on a long-term average. The mean, relative target desorption time and the duration of each individual desorption phase is adapted to the temporal saturation behavior and the desorption dynamics of the Sorptionsein unit 2 and the electronics as a setpoint. As an alternative to the detection and optimization of the average relative desorption time t Drel , the adsorption time can also be recorded and brought to an optimal mean value by the same method.
Die Fig. 5 zeigt als Variante einen Betrieb zur Trocknung der dem Fahrzeuginnenraum 10 zuführbaren Luft, wobei als Standard-Betriebsweise von einem Bypass-Modus BM ausgegan gen wird, wie er durch die Fig. 1 dargestellt ist. Als Re gelkriterium kann beispielsweise der Taupunkt im Fahrzeug innenraum 10 dienen, wobei ein entsprechendes Signal S(Φ) aus dem Meßwert eines im Innenraum 10 angeordneten Luft feuchtesensors abgeleitet ist. Bei Überschreitung eines oberen Schwellwertes S(ΦOS) wird die Sorptionseinheit 2 in einen Taktmodus TM versetzt, bei dem das System in einem festgelegten, an die Sorptionskapazität und die De sorptionsdynamik angepaßten Periodenverhältnis zwischen dem in Fig. 2 dargestellten Adsorptionsmodus AM und dem in Fig. 3 dargestellten Desorptionsmodus DM umgeschaltet wird. In einer Vergleichsstufe V5 wird das Signal S(Φ) ständig oder periodisch mit dem Schwellwert verglichen. Ist das Signal S(Φ) größer als ein unterer Schwellwert S(ΦUS), wird der Taktmodus TM beibehalten, anderenfalls erfolgt eine Rück schaltung zum Bypass-Modus BM. FIG. 5 shows a variant of an operation for drying the air that can be supplied to the vehicle interior 10 , a bypass mode BM being assumed as the standard operating mode, as represented by FIG. 1. As a re gel criterion, for example, the dew point in the vehicle interior 10 can serve, a corresponding signal S (Φ) being derived from the measured value of an air humidity sensor arranged in the interior 10 . If an upper threshold value S (Φ OS ) is exceeded, the sorption unit 2 is put into a clock mode TM, in which the system has a fixed period ratio, adapted to the sorption capacity and the de sorption dynamics, between the adsorption mode AM shown in FIG. 2 and the one shown in FIG . desorption shown is switched DM3. In a comparison stage V5, the signal S (Φ) is continuously or periodically compared with the threshold value. If the signal S (Φ) is greater than a lower threshold value S (Φ US ), the clock mode TM is maintained, otherwise a switch back to the bypass mode BM takes place.
In weiterer Ausgestaltung des in Fig. 5 beschriebenen Aus führungsbeispiels kann zwischen dem Bypass-Modus BM und dem Taktmodus TM ein geregelter Adsorptionsmodus AM als zusätz licher Betriebsmodus vorgesehen werden. Die Umschaltung er folgt dabei in Abhängigkeit eines aus einem Feuchte- und/oder Taupunktsensorsignal abgeleiteten Signals S(Φ) zur Regelung einer für die Betriebssicherheit und den Komfort optimalen Luftfeuchtigkeit. Die Standard-Betriebsweise ist dabei zunächst der Bypass-Modus, wie er in Fig. 1 darge stellt ist. Bei Erreichen eines ersten Schwellwertes S (Φ1) des aus der relativen Luftfeuchte abgeleiteten Signals wird vom Bypass-Modus BM auf den geregelten Adsorptionsmodus AM umgeschaltet, wie dies aus Fig. 6 deutlich wird. Mit zuneh mender Luftfeuchte wird die Bypass-Klappe 7 zunehmend ge schlossen und damit der durch die Sorptionseinheit 2 ge führte Luftanteil erhöht. Sofern das aus der relativen Luftfeuchte abgeleitete Signal einen zweiten Schwellwert S (Φ2) erreicht, wird auf den Taktmodus TM umgeschaltet, der, wie bereits beschrieben, einen ständigen Wechsel zwischen Adsorption und Desorption veranlaßt, sofern ein vorbe stimmter Wert des Regelbereichs, der beispielsweise bei 80% liegen kann, überschritten wird. Wenn das Fahrzeug ab gestellt wird, ist es zweckmäßig, einen abschließenden Desorptionsmodus DM einzustellen, so daß die Sorptionsein heit 2 wieder regeneriert wird und eine ausreichende Kapa zität bei erneuter Inbetriebnahme des Fahrzeugs zur Verfü gung steht.In a further embodiment of the exemplary embodiment described in FIG. 5, a controlled adsorption mode AM can be provided as an additional operating mode between the bypass mode BM and the clock mode TM. The switchover takes place as a function of a signal S (Φ) derived from a moisture and / or dew point sensor signal for regulating a humidity which is optimal for operational safety and comfort. The standard mode of operation is initially the bypass mode, as it is shown in Fig. 1 Darge. When a first threshold value S (Φ1) of the signal derived from the relative air humidity is reached, the bypass mode BM is switched to the regulated adsorption mode AM, as is clear from FIG. 6. With increasing humidity, the bypass flap 7 is increasingly closed ge and thus the ge portion of the air guided by the sorption unit 2 increases. If the signal derived from the relative humidity reaches a second threshold value S (Φ2), a switch is made to the clock mode TM, which, as already described, causes a constant change between adsorption and desorption, provided that a predetermined value of the control range, for example at 80% can be exceeded. When the vehicle is turned off, it is expedient to set a final desorption mode DM so that the Sorptionsein unit 2 is regenerated again and sufficient capacity is available when the vehicle is started up again.
Aus dem in Fig. 7 dargestellten zeitlichen Ablauf tB des Betriebs des Fahrzeugs in verschiedenen Betriebszuständen, die durch die beiden Zustände "Zündung aus" mit dem Wert 0 und "Zündung ein" mit dem Wert I charakterisiert sind, und den darunter eingetragenen Betriebsmodi der Vorrichtung, nämlich Adsorptionsmodus AM und Desorptionsmodus DM, ist ersichtlich, daß die Vorrichtung im Betriebszustand I des Fahrzeugs im Adsorptionsmodus AM betrieben wird. Beim Ab stellen des Fahrzeugs ändert sich das Signal für die Zün dung vom Wert I auf den Wert 0, wodurch die Vorrichtung veranlaßt wird, vom Adsorptionsmodus AM in den Desorptions modus DM umzuschalten. Der Desorptionsmodus wird für eine vorbestimmte Zeit aufrechterhalten, dann die Vorrichtung in den standard-Betriebszustand, nämlich den Adsorptionsmodus AM zurückgeführt und abgeschaltet. Dieser Zustand AM der Vorrichtung wird auch bei erneutem Einschalten der Zündung aufrechterhalten, wie dies durch Fig. 7 deutlich wird. Beim erneuten Abstellen des Fahrzeugs wird wiederum in den Desorptionsmodus DM umgeschaltet und die Desorption in der bereits beschriebenen Art und Weise durchgeführt.From the time sequence shown in Fig. 7 t B of the operation of the vehicle in various operating states, which are characterized by the two states "ignition off" with the value 0 and "ignition on" with the value I, and the operating modes entered below Device, namely adsorption mode AM and desorption mode DM, can be seen that the device is operated in operating state I of the vehicle in adsorption mode AM. When starting from the vehicle, the signal for the ignition changes from the value I to the value 0, causing the device to switch from the adsorption mode AM to the desorption mode DM. The desorption mode is maintained for a predetermined time, then the device is returned to the standard operating state, namely the adsorption mode AM and switched off. This state AM of the device is maintained even when the ignition is switched on again, as is evident from FIG. 7. When the vehicle is parked again, the system switches back to the desorption mode DM and the desorption is carried out in the manner already described.
In Fig. 8 ist eine Variante zu Fig. 7 dargestellt, bei welcher der Adsorptionsmodus AM nicht während der gesamten Betriebszeit des Fahrzeugs, sondern lediglich für eine be grenzte Dauer bei Fahrtbeginn eingestellt wird. Nach einer vorbestimmten Zeit wird die Vorrichtung in den Bypass-Modus BM umgeschaltet, der dann bis zum Ausschalten der Zündung beibehalten wird. Beim Abstellen des Fahrzeugs erfolgt dann wiederum die Desorption der Sorptionseinheit in den bereits beschriebenen Desorptionsmodus DM, wie dies bereits zu Fig. 7 beschrieben wurde.In Fig. 8 a variant of Fig. 7 is shown, in which the adsorption mode AM is not set during the entire operating time of the vehicle, but only for a limited duration at the start of the journey. After a predetermined time, the device is switched to the bypass mode BM, which is then maintained until the ignition is switched off. When the vehicle is parked, the sorption unit is desorbed again in the desorption mode DM already described, as has already been described for FIG. 7.
Das Verfahren kann auch derart ausgelegt sein, daß der Be ginn des Fahrbetriebs durch ein Signal erfaßt wird und zu sätzlich oder statt dessen der Beschlagszustand der Wind schutzscheibe ermittelt wird. In Abhängigkeit eines ent sprechenden Signals wird ein ungeregelter Adsorptionsmodus zur Trocknung bzw. Entfeuchtung der Luft für eine vorgege bene Zeit eingeschaltet.The method can also be designed such that the loading start of driving is detected by a signal and to in addition or instead, the condition of the wind protective screen is determined. Depending on an ent speaking signal becomes an uncontrolled adsorption mode for drying or dehumidifying the air for a given time turned on.
Bei den in Fig. 7 und 8 dargestellten Verfahrensabläufen ist es zweckmäßig, beim Desorptionsmodus DM die Bypass- Klappe 7 geschlossen zu halten und nicht, wie in Fig. 3 dargestellt, in der Öffnungsstellung. Dadurch wird die vom Gebläse 4 zu fördernde Luftleistung deutlich verringert. In diesem Fall sollte auch das Gebläse 4 auf der geringsten Stufe intermittierend betrieben werden, wobei die Taktzei ten so gewählt sein können, daß sich die direkt beheizte Sorptionseinheit in der Stillstandsphase des Gebläses auf 70 bis 80% der Beharrungstemperatur aufheizt und während des Laufs des Gebläses um lediglich etwa 20 bis 30% der Beharrungstemperaturspanne durch den Luftstrom abgekühlt wird.In the process sequences shown in FIGS . 7 and 8, it is expedient to keep the bypass flap 7 closed in the desorption mode DM and not, as shown in FIG. 3, in the open position. This significantly reduces the air output to be conveyed by the blower 4 . In this case, the blower 4 should also be operated intermittently at the lowest level, the clock times being selected so that the directly heated sorption unit heats up to 70 to 80% of the steady-state temperature in the standstill phase of the blower and while the blower is running is cooled by only about 20 to 30% of the steady-state temperature range by the air flow.
Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch die Verwendung eines elektrisch direkt beheiz baren, desorbierbaren Filters/Trockners auf der Basis eines Metallträgers ermöglicht. Ein solcher Metallträger kann gleichzeitig als elektrische Zusatzheizung verwendet wer den. Ein entsprechender Bedarf für eine solche Zusatz heizung ist beispielsweise bei niedrigen Außentemperaturen unmittelbar nach dem Start des Fahrzeugs gegeben, solange die Kühlmitteltemperatur des Antriebsmotors für eine zu friedenstellende Beheizung des Fahrzeuginnenraums bzw. zur Beseitigung des Feuchtigkeitsniederschlags an der Wind schutzscheibe nicht ausreicht. Für diesen Zusatzheizbetrieb wird die Vorrichtung in dem in Fig. 2 gezeigten Ad sorptionsmodus betrieben. Durch eine begrenzte elektrische Leistung wird die Trägerstruktur auf eine Temperatur aufge heizt, die deutlich unter der Desorptionstemperatur liegt, jedoch die durch die Sorptionseinheit 2 geführte Luft spür bar erwärmt. Da der elektrische Widerstand und damit die Heizleistung zur optimalen Desorption so ausgelegt ist, daß eine maximale Temperatur der metallischen Trägerstruktur von beispielsweise 180°C auch bei fehlendem Luftstrom nicht überschritten werden kann, ist bei zugeschaltetem Gebläse sichergestellt, daß die Filterstruktur nur relativ moderate Oberflächentemperaturen erreicht und es dadurch zu keiner weiteren Desorption von unerwünschten Gasen in den Innen raum kommt. Trotzdem wird durch die zugeführte elektrische Leistung von etwa 100 bis 200 W eine entsprechende Erhöhung der Zulufttemperatur erreicht. Diese Betriebsweise ermög licht es, das Heizleistungsdefizit während der Warmlauf phase des Motors zu überbrücken.A further embodiment of the method according to the invention is made possible by the use of an electrically directly heatable, desorbable filter / dryer on the basis of a metal carrier. Such a metal support can also be used as an additional electrical heater. A corresponding need for such additional heating is given, for example, at low outside temperatures immediately after the start of the vehicle, as long as the coolant temperature of the drive motor is insufficient for a satisfactory heating of the vehicle interior or for the removal of moisture on the windshield. For this additional heating operation, the device is operated in the adsorption mode shown in FIG. 2. Due to a limited electrical power, the support structure is heated to a temperature which is significantly below the desorption temperature, but the air passed through the sorption unit 2 is heated noticeably. Since the electrical resistance and thus the heat output is designed for optimal desorption so that a maximum temperature of the metallic support structure of, for example, 180 ° C cannot be exceeded even in the absence of air flow, it is ensured when the fan is switched on that the filter structure only reaches relatively moderate surface temperatures and there is no further desorption of unwanted gases into the interior. Nevertheless, a corresponding increase in the supply air temperature is achieved by the supplied electrical power of approximately 100 to 200 W. This mode of operation makes it possible to bridge the heating power deficit during the engine warm-up phase.
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