DE3626393A1 - Anordnung zur luftfilterung fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Luft­ filterung für Kraftfahrzeuge mit einem ausschaltbaren Staubfilter.

Es ist bekannt, daß im Stadtverkehr, bei Tunneldurch­ fahrten und auch im Falle eines Fahrzeugstaus die Außenluft angereichert ist mit Staub und Schadgasen, die in neuerer Zeit als Auslöser für gesundheitliche Schäden erkannt wurden. Sogenannte Grobstaub- oder Pollenfilter, die für stationäre Anlagen in Gebäuden verwendet werden, sind zwar in der Lage, Pollen zu­ rückzuhalten, die allergische Reaktionen, beispiels­ weise Heuschnupfen, auslösen können. Derartige Filter sind aber nicht geeignet, Feinstaub, wie beispielsweise lungengängige Rußpartikel, zurückzuhalten. Auch Schad­ gase können damit nicht entfernt werden. Wegen ihres verhältnismäßig hohen Druckverlustes und großen Raum­ bedarfs sind sie jedoch für den Einbau in Kraftfahr­ zeuge nicht geeignet. In Kraftfahrzeugen müssen be­ kanntlich verhältnismäßig große Luftmengen, beispiels­ weise für PKW, etwa 600 m³/h durch das Fahrzeug geför­ dert werden, um die Erwärmung des Innenraumes in erträglichen Grenzen zu halten. Dies gilt auch für Fahrzeuge mit Klimaanlagen, in denen zusätzliche Kälteaggregate die aus dem Innenraum angesaugte Luft abkühlen und wieder in den Innenraum zurückfördern.

Es ist eine Anordnung zur Luftfilterung für Kraftfahr­ zeuge mit einem Staubfilter bekannt, dem eine bewegli­ che Klappe zugeordnet ist. Das Staubfilter ist in der Frischluftzuführung unbeweglich angeordnet. Die Klappe befindet sich in der Luftzuführung zum Ventilator und verschließt in einer Endstellung die Frischluftzufüh­ rung und in der anderen die Umluftöffnung. Der Ventila­ tor fördert somit wahlweise die Frischluft oder die Umluft zu einem nachgeordneten Verdampfer sowie einem Wärmetauscher für eine Klimaanlage. In dieser bekannten Ausführungsform wird somit nur die Außenluft gefiltert. In der Frischluftzuführung ist vor dem Filter in einem Luftsammelkasten eine verhältnismäßig großflächige Leiste oder Lamelle angeordnet, die durch Luftumlenkung eine Zentrifugalabscheidung von Staub und Wasser bewirkt. Unterhalb der Lamelle ist eine Ablauftülle für die abgeschiedene Feuchtigkeit angeordnet (DE-OS 33 30 951).

Es ist ferner bekannt, in einer Anordnung zur Belüftung von Kraftfahrzeugen wenigstens ein bewegliches Filter vorzusehen, das aus dem Ansaugkanal für die Außenluft ausschwenkbar ist. Es kann beispielsweise ein als Staubfilter dienendes Grobfilter und ein als Abgasfil­ ter dienendes Feinfilter zur katalytischen Umsetzung von Kohlenmonoxid CO in Kohlendioxid CO₂ hintereinander in der Ansaugleitung eingebaut sein. Die Filter sind als schwenkbare Klappen ausgebildet. Mit dieser Ein­ richtung kann jedoch nicht zugleich die Umluft gefiltert werden (deutsche Auslegeschrift 22 41 647).

Mit einer ferner bekannten Ausführungsform einer Ein­ richtung zur Belüftung des Innenraums eines Personen­ kraftwagens kann sowohl die Außenluft als auch die Umluft gefiltert werden. Die Ansaugkanäle für die Außenluft und die Umluft enthalten jeweils mindestens ein Filter und sind jeweils mit einer Klappe versehen. Über einen dritten Kanal kann auch ungefilterte Außen­ luft vom Ventilator angesaugt werden (deutsche Offen­ legungsschrift 24 16 805).

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde eine An­ ordnung zur Luftfilterung anzugeben mit einem hochwer­ tigen Luftfilter, das zum Einbau in Kraftfahrzeuge geeignet ist. Die Anodnung soll trotz geringem Raum­ bedarfs ohne wesentliche Erhöhung der Ventilatorlei­ stung und -geräusche betrieben werden können. Insbeson­ dere soll die bekannte Anordnung zur Filterung der Außen- und Umluft vereinfacht und verbessert werden.

Gemäß der Erfindung wird die vorgenannte Aufgabe nun gelöst mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Mit seiner Schwenkung wird das Filter kontinuierlich in den Luftstrom der Außenluft und gegebenenfalls auch in die Umluft eingeschaltet. In seiner oberen Endstellung ist das Filter ausgeschal­ tet und in seiner unteren Endstellung wird sowohl Außenluft als auch Umluft vom Ventilator angesaugt.

In einer besonderen Ausführungsform kann das bewegliche Staubfilter eine Baueinheit bilden mit einem Schieber, der als Abdeckung für einen Einlaß der Umluft vorgese­ hen ist. In dieser Ausführungsform ist der Einlaß für die Außenluft an der Mantelfläche des Zuluftkanals derart angeordnet, daß er von der Stirnfläche des Staubfilters verdeckt werden kann, während der Einlaß für die Umluft an wenigstens einer der Seitenflächen des Zuluftkanals derart angeordnet ist, daß er von dem Schieber verdeckt werden kann, der sich an einer der Schmalseiten des flachen Staubfilters befindet.

Der Zuluftkanal für die Außenluft kann zweckmäßig mit einer Lamelle versehen und derart gestaltet sein, daß er eine Umlenkung der Außenluft und damit eine Zentri­ fugalabscheidung von Wasser und Staub bewirkt.

Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, das Staub­ filter als Feinfilter auszubilden und ein zusätzliches Grobfilter als Vorfilter in der Zuführung der Außenluft anzuordnen, das vorzugsweise zum Zwecke der Reinigung ausschiebbar sein kann. Die Strömungsführung kann dann zweckmäßig so gewählt werden, daß die beiden Filter für die Außenluft hintereinandergeschaltet sind, während die Umluft ausschließlich durch das Feinfilter strömt.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der verschiedene Ausfüh­ rungsformen von Anordnungen zur Luftfilterung gemäß der Erfindung schematisch veranschaulicht sind.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Außenluftöff­ nung und eine Umluftöffnung an der äußeren Mantelfläche eines ringförmigen Zuluftkanals in der Bewegungsrich­ tung des Staubfilters hintereinander angeordnet sind.

In den Fig. 2 bis 5 sind jeweils verschiedene Stel­ lungen des Staubfilters veranschaulicht, das mit einem Schieber zum Sperren der Umluftströmung versehen ist.

In Fig. 6 ist eine Ausführungsform mit einem Vorfilter veranschaulicht und in

Fig. 7 ist die Ausführungsform gemäß Fig. 6 als Blockschaltbild schematisch angedeu­ tet.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist ein flaches Staubfilter 2 im Zuluftkanal 4 eines Ventilators 6 der­ art angeordnet, daß die Flachseiten des Staubfilters 2 wenigstens annähernd den Querschnitt des Zuluft­ kanals 4 ausfüllen. Der Zuluftkanal 4 ist als Teil eines Ringzylinders gestaltet, um dessen Rotationsachse 8 das Staubfilter 2 innerhalb des Zuluftkanals 4 schwenkbar ist. An der äußeren Mantelfläche des Ring­ zylinders ist eine Einlaßöffnung 12 des Zuluftkanals 4 für die Außenluft AL vorgesehen. Mit der Schwenkung des Staubfilters 2 um die Rotationsachse 8 des Ringkanals verschließt es mit einer seiner Stirnseiten die Ein­ laßöffnung 12 für die Außenluft AL. In seiner oberen Endstellung innerhalb des Zuluftkanals 4 ist das Staub­ filter 2 ausgeschaltet. Die Einlaßöffnung 12 für die Außenluft AL und die Einlaßöffnung 14 für die Umluft UL sind in der Bewegungsrichtung des Staubfilters 2 an der äußeren Mantelfläche des Zuluftkanals 4 hintereinander angeordnet. Mit seiner Schwenkung um die Drehachse 8 wird zunächst die Einlaßöffnung 12 für die Außenluft AL verschlossen, so daß zunächst nur die Umluft UL durch die Einlaßöffnung 14 vom Ventilator 6 angesaugt wird. Mit zunehmender Bewegung des Staubfilters 2 wird dann die Einlaßöffnung 14 für die Umluft UL verschlossen, wie es in der Figur gestrichelt angedeutet ist, so daß die Außenluft AL durch das Staubfilter 2 angesaugt und gefiltert wird. In seiner unteren Endstellung wird vom Ventilator 6 sowohl Außenluft AL als auch Umluft UL angesaugt, die beide durch das Filter 2 strömen.

Das Filtergehäuse kann vorzugsweise als Einschubrahmen gestaltet sein, der entweder ein Grobfilter oder ein Schwebstoffilter und gegebenenfalls auch ein kombinier­ tes Filter mit Gasabsorption enthalten kann. Damit kann den verschiedenen Anforderungen der Einsatzgebiete bzw. den unterschiedlichen Ansprüchen des Betreibers Rech­ nung getragen werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Anordnung kann die Position des Staubfilters 2 automatisch in Abhän­ gigkeit von der Schadstoffbelastung der Außenluft verändert werden. Bei hoher Schadstoffbelastung fährt automatisch das Filter in den Außenluftstrom, so daß Schadgase nicht in den Innenraum des Kraftfahrzeuges gelangen.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 2 bildet das beweg­ liche Staubfilter 2 eine Baueinheit mit einem Schieber 10, der als Abdeckung für einen Einlaß 14 der Umluft UL vorgesehen ist. In der oberen Endstellung des Staub­ filters 2 ist dann der Einlaß 12 für die Außenluft AL geöffnet und die Außenluft AL strömt dann ungefiltert gegebenenfalls noch über den Kühler 28 einer in der Figur nicht dargestellten Klimaanlage zum Ventilator 6. In der Zuführung der Außenluft AL ist vor dem Einlaß 12 eine Lamelle 16 angeordnet, die in einem Luftsammel­ kanal 18 eine Umlenkung der Luftströmung bewirkt, wie es in der Figur durch einen Pfeil angedeutet ist. Diese Lamelle 16 bildet an ihrer unteren Kante eine Rinne, die mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Wasserablauf versehen ist. Die nicht näher bezeichnete Wandung des Luftsammelkanals 18 hat zu einer Drehachse in der Rinne an der Unterkante der Lamelle 16 einen wenigstens annähernd gleichen Abstand, so daß eine Rotation der Außenluft mit geringem Druckverlust gege­ ben ist. Im Luftsammelkanal 18 wird diese gebogene Wandung durch eine Schöpfzunge 22 fortgesetzt, die aus dem rotierenden Luftstrom im unteren Bereich einen groben Staub und Feuchtigkeit enthaltenenden Anteil ab­ schöpft. Zu diesem Zweck erhält die Schöpfzunge 22 zum Drehpunkt einen etwas geringeren Radius als die davor ankommende übrige Wandung. Der dynamische Druck des abgeschöpften Luftanteils bewirkt den Abtransport der Luft mit einem Überdruck gegenüber der Umgebung. Der Luftsammelkanal 18 ist durch ein Gitter 24 abgedeckt, bei dem die Flachseiten der nicht näher bezeichneten Stäbe im wesentlichen in Strömungsrichtung verlaufen.

In seiner oberen Endstellung ist das Staubfilter 2 aus­ geschaltet und die Außenluft AL strömt ungefiltert über den Kühler 28 zum Ventilator 6. Mit zunehmender Schwen­ kung des Staubfilters 2 um seine Drehachse 8 gemäß Fig. 3 wird durch die Stirnseite des Staubfilters 2 der Einlaß 12 für die Außenluft AL abgedeckt und der seitliche Einlaß 14 für die Umluft UL durch den Schieber 10 freigegeben, so daß vom Ventilator 6 die Umluft UL ungefiltert angesaugt wird.

Mit der weiteren Schwenkung des Staubfilters 2 um die Drehachse 8 wird gemäß Fig. 4 ein Einlaß 12 für die Außenluft AL freigegeben und es wird nur die Außenluft AL über das Staubfilter 2 und den Kühler 28 vom Venti­ lator 6 angesaugt.

Wird gemäß Fig. 5 das Staubfilter 2 noch weiter um die Drehachse 8 geschwenkt, so werden sowohl der Einlaß 12 für die Außenluft AL als auch der Einlaß 14 für die Umluft UL freigegeben und es werden sowohl die Außen­ luft AL als auch die Umluft UL gefiltert.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 6 ist dem bewegli­ chen Staubfilter 2 noch ein Vorfilter 30 zugeordnet, das im Luftsammelkanal 18 zwischen dem Einlaß 12 für die Außenluft AL und der Lamelle 16 für die Luftum­ lenkung angeordnet ist. In dieser Ausführungsform wird zweckmäßig das Staubfilter 2 als Fein- oder Sorptions­ filter und das Vorfilter 30 als Grob- oder Pollenfilter ausgeführt. Das Vorfilter 30 kann vorzugsweise in einer nicht näher dargestellten Halterung angeordnet sein, die ein leichtes Herausnehmen des Filters zum Reinigen oder Auswechseln ermöglicht, wie es in der Figur durch einen gestrichelten Richtungspfeil 32 angedeutet ist.

In der schematischen Darstellung gemäß Fig. 7 mit einem beweglichen Luftfilter 2 und einem unbeweglichen Vorfilter 30 sind dem Luftfilter 2 Umgehungsleitungen 34 und 35 für die Luftströmung zugeordnet, die mit steuerbaren Ventilen oder Klappen 36 bis 38 versehen sind. In dieser Ausführungsform wird die Außenluft AL immer über das Grobfilter 30 geführt, bevor sie in den Kraftfahrzeuginnenraum 40 eintritt. Dagegen kann das Staubfilter 2 durch Öffnen des Ventils 36 praktisch ausgeschaltet werden. Durch Öffnen des Ventils 38 wird auch die Umluft UL über das Filter 2 geführt, während beim Öffnen des Ventils 37 die Umluft UL ungefiltert wieder den Fahrzeuginnenraum 40 erreicht.

Claims (7)

1. Anordnung zur Luftfilterung für Kraftfahrzeuge mit einem ausschaltbaren Staubfilter, gekenn­ zeichnet durch folgende Merkmale:
Das flache Staubfilter (2) ist im Zuluftkanal (4) eines Ventilators (6) derart angeordnet, daß die Flachseiten des Staubfilters (2) wenigstens annähernd den Quer­ schnitt des Zuluftkanals (4) ausfüllen,
der Zuluftkanal (4) ist als Teil eines Ringzylinders gestaltet, um dessen Drehachse (8) das Staubfilter (2) innerhalb des Zuluftkanals (4) schwenkbar ist,
an der äußeren Mantelfläche des Ringzylinders ist eine Einlaßöffnung (12) des Zuluftkanals (4) für die Außen­ luft (AL) vorgesehen,
mit der Schwenkung des Staubfilters (2) verschließt eine seiner Schmalseiten die Einlaßöffnung (12) für die Außenluft (AL) und in einer seiner Endstellungen inner­ halb des Zuluftkanals (4) ist das Staubfilter (2) aus­ geschaltet.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuluftkanal (4) an seiner äußeren Mantelfläche zusätzlich derart mit einer Einlaßöffnung (14) für die Umluft (UL) ver­ sehen ist, daß mit der Bewegung des Staubfilters (2) jeweils abwechselnd entweder die Einlaßöffnung (12) für die Außenluft (AL) oder die Einlaßöffnung (14) für die Umluft (UL) verschlossen ist (Fig. 1).

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Staubfilter (2) eine Baueinheit bildet mit einem Schieber (10), der als Abdeckung für einen Einlaß (14) der Umluft (UL) vorgesehen ist (Fig. 2).

4. Anordnung nach Anspruch 3, gekenn­ zeichnet durch eine Lamelle (16) im Luftsam­ melkanal (18) vor dem Einlaß (12) für die Außenluft (AL) zur Zentrifugalabscheidung von Wasser und/oder Staub (Fig. 2 bis 6).

5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, gekenn­ zeichnet durch die Ausführung des Staubfilters (2) als Feinfilter und die Anordnung eines zusätzli­ chen Vorfilters (30) in der Zuführung der Außenluft (AL) (Fig. 6 und 7).

6. Anordnung nach Anspruch 5, gekenn­ zeichnet durch eine ausschiebbare Ausführungs­ form des Vorfilters (30) (Fig. 6).

7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, gekenn­ zeichnet durch wenigstens eine Umgehungslei­ tung (34, 35) für das Staubfilter (2) mit steuerbarer Luftströmung für die Außenluft (AL) und/oder für die Umluft (UL) (Fig. 7).