DE102017011313A1

DE102017011313A1 - Kraftfahrzeug mit Umgebungsluftreinigungsvorrichtung und Umgebungsluftreinigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102017011313A1
Application number: DE102017011313.0A
Authority: DE
Inventors: Thilo Müller; Sven Epli; Gunnar-Marcel Klein; Andreas Beck; Christoph Schulz
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2017-12-08
Filing date: 2017-12-08
Publication date: 2019-06-13
Also published as: WO2019110223A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug (1), insbesondere ein Straßenfahrzeug, insbesondere Personenkraftwagen, Bus, Lastkraftwagen oder Schienenfahrzeug, insbesondere Triebzug, Lokomotive, das in einem Frontbereich zumindest eine Lufteintrittsöffnung (6) aufweist, hinter der eine Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) angeordnet ist, die insbesondere zur Entfernung von Partikeln, insbesondere Feinstaub, und/oder Gasen aus der Umgebungsluft ausgebildet ist. Die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) weist zumindest ein Filterelement (21) auf, das zumindest ein zu zumindest einem Filterbalg (211) gefaltetes Filtermedium aufweist, wobei das Filterelement (21) eine Mehrzahl Faltenstabilisierungsmittel (22, 23, 24, 25) aufweist, die den Filterbalg (211) stützen und in einem lateralen Abstand von nicht mehr als 150 mm zueinander vorliegen. Ferner betrifft die Erfindung die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) an sich.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug, insbesondere, aber nicht hierauf beschränkt, ein Straßenfahrzeug, etwa ein Personenkraftwagen, Bus, Lastkraftwagen oder Schienenfahrzeug, insbesondere einen Triebzug oder eine Lokomotive, das eine Umgebungsluftreinigungsvorrichtung aufweist, die insbesondere zur Abscheidung von Stäuben, insbesondere Feinstäuben, und/oder Gasen ausgebildet ist. Ferner bezieht sich die Erfindung auf die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung an sich.
Aufgrund der fortschreitenden Urbanisierung besteht vor allem in Ballungszentren das Problem, dass die Umgebungsluft durch Industrieabgase, Straßenverkehr und private Feuerstätten vor allem bei widrigen Wetterlagen (kein Regen, Inversion, geringe Windgeschwindigkeiten, kein Luftaustausch zwischen Höhenschichten) Grenzwerte für Feinstaub und/oder Gase wie Ozon, NOx, CO um ein Vielfaches überschritten werden können.
Es ist ein bereits im Stand der Technik dokumentierter Ansatz, die ohnehin existierenden Fahrzeugbestände (bspw. in Deutschland im Jahr 2014 etwa 44 Mio., in China mehr als 106 Mio. Stück) als mobile Umgebungsluftreiniger einzusetzen.
Die Problematik betreffend verkehrsbezogene Emissionen wurde in letzter Zeit noch dadurch verschärft, dass für bestimmte Kraftfahrzeuggruppen, insbesondere Diesel-PKW, Fahrverbote in Zonen besonders starker Luftverschmutzung gefordert wurden; dies in erster Linie, aber nicht hierauf beschränkt, aufgrund deren PM 2,5-Partikelemission (Feinstaub).
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind diverse Ansätze dafür bekannt, Fahrzeuge als Umgebungsluftreiniger einzusetzen.
Aus DE 20 2006 004 522 U1 ist ein Fahrzeug mit einem Feinstaubfilter bekannt, der im Frontbereich in unmittelbarer Nachbarschaft eines Kühlers angeordnet ist. Der Filter ist nach dem Prinzip der elektrischen bzw. magnetischen Abscheidung ausgebildet. Nachteilig hieran ist, dass ein Feinstaubfilter, der nach dem Prinzip der elektrischen bzw. magnetischen Abscheidung funktioniert, anfällig ist und zu seinem Betrieb Strom nötig ist.
Darüber hinaus ist aus DE 20 2007 003 773 U1 ein Kraftfahrzeug mit einem Feinstaubfilter im Frontbereich bekannt, bei dem der eigentliche Filter in einem Gehäuse angeordnet ist, das sowohl Einström- als auch Abströmöffnungen hat. Der Filter wird nicht näher beschrieben. Nachteilig ist dort, dass die zur Verfügung stehende direkte Anströmfläche im Wesentlichen der vergleichsweise kleinen Querschnittsfläche der o.g. Öffnungen entspricht, so dass mit einer derartigen Vorrichtung keine nennenswerten Luftvolumina filterbar sind.
Aus EP 1 082 990 B1 ist schließlich ein Kraftfahrzeug mit einer Umgebungsluftreinigungsvorrichtung bekannt, die dazu ausgebildet ist, bestimmte schädliche Gase wie etwa CO, O₃, NO_x durch Adsorption aus der Umgebungsluft zu entfernen. Das hierzu eingesetzte Adsorptionsmittel ist regenerierbar, wobei vorgesehen ist, als Wärmequelle zur Regeneration einen Kühler im Frontbereich einzusetzen, dessen Abwärme dem Adsorptionsmittel bei Regenerationsbedarf zugeführt werden kann.
Ausgehend hiervon besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes Kraftfahrzeug zu schaffen, das im Frontbereich eine Umgebungsluftreinigungsvorrichtung hat, insbesondere zur Partikelfiltration, insbesondere zur Filterung von Feinstaub, die robust genug ist, um den hohen mechanischen Beanspruchungen des Einbauorts standzuhalten, zur Abscheidung an sich keine Hilfsenergie benötigt und durch die ein möglichst großer Volumenstrom führbar ist.
Diese wird gelöst durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 und durch eine Umgebungsluftreinigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 19.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug, bei dem es sich insbesondere um ein Straßenfahrzeug handeln kann, etwa um einen Personenkraftwagen, Bus, Lastkraftwagen oder ein Schienenfahrzeug, etwa einen Triebzug oder eine Lokomotive, weist in einem Frontbereich zumindest eine Lufteintrittsöffnung auf, hinter der eine Umgebungsluftreinigungsvorrichtung angeordnet ist. Die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung ist insbesondere zur Entfernung von Partikeln, insbesondere Feinstaub (PM 2,5), und/oder Gasen aus der Umgebungsluft ausgebildet. Die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung verfügt über zumindest ein Filterelement, das zumindest ein zu zumindest einem Filterbalg gefaltetes Filtermedium aufweist, wobei das Filterelement mehrere Faltenstabilisierungsmittel aufweist, die den Filterbalg stützen und in einem lateralen Abstand von nicht mehr als 150 mm zueinander vorliegen. Das Kraftfahrzeug kann über einen Elektro- und/oder Verbrennungsmotorantrieb verfügen, wobei Elektroantrieb selbstverständlich auch einen Brennstoffzellenantrieb mit einschließt. Der Begriff „hinter der zumindest einen Lufteintrittsöffnung“ ist im Bezug zu der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung hierin nicht strikt auf ein „räumliches dahinter“ beschränkt zu verstehen, sondern es kann sich auch allgemein um eine strömungsmäßige Nachschaltung handeln.
Die Lufteintrittsöffnung, hinter der die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung vorliegt, kann insbesondere eine Kühllufteintrittsöffnung und beispielsweise von einem Kühlergrill abgedeckt sein. Diese kann sich insbesondere bezüglich der Fahrzeughochachse auf einer Höhe mit den Frontscheinwerfern befinden oder darunter oder darüber liegen. Generell ist es wichtig, dass die Querschnittsfläche der Lufteintrittsöffnung möglichst groß ist, damit eine möglichst große Luftmenge zugeführt werden kann.
Die erfindungsgemäß vorgesehene Abstützung des Filterbalgs durch Faltenstabilisierungsmittel trägt zweierlei Problemen Rechnung, die bei einer Anordnung im Frontbereich ansonsten zu schwerwiegenden technischen Problemen führen würden. Erstens wird ein im Frontbereich angeordnetes Filterelement mit der vollen Fahrtgeschwindigkeit angeströmt, was einen sehr hohen Staudruck zur Folge hat, und zweitens ist das Filterelement Nässeeinwirkungen voll ausgesetzt, dies nicht nur durch Niederschlag, sondern auch durch Einwirkungen beim Reinigen des Fahrzeugs, etwa durch einen Hochdruckreiniger. Dies hat dazu geführt, dass im Stand der Technik eher auf elektromagnetische Abscheideprinzipien gesetzt wurde und sich Konzepte „klassisch“ gefalteter Filterelemente nie durchgesetzt haben.
Überraschenderweise lassen sich o.g. Herausforderungen durch eine Abstützung der Falten des Filterbalgs durch Faltenstabilisierungsmittel in einem Maximalabstand von 150 mm elegant lösen, so dass das Filterelement sowohl eine Anströmung bei Vmax, z.B. 180 km/h, bevorzugt > 200 km/h, schadenfrei übersteht als auch, dass es externe Reinigungseinwirkung durch Hochdruckreiniger nicht schädigen können. Ohne wirksame Faltenstabilisierungsmittel droht einem Filterelement mit klassischem Balgaufbau bei derartiger mechanischer Einwirkung ein Paketieren der Falten, d.h. ein Verschluss der Faltenzwischenräume, was zu einem schlagartigen Verlust an Filterfläche und somit unmittelbar zu einem korrespondierenden Anstieg des Durchströmungswiderstands und somit entsprechenden Abfall des Volumenstroms führt.
Der erfindungsgemäße Bereich des lateralen Abstands der Faltenstabilisierungsmittel von nicht größer als 150 mm kann vorteilhafterweise nach unten hin derart begrenzt sein, dass der Abstand bevorzugt größer ist als 15 mm, bevorzugt größer als 30 mm, da ansonsten ein ungünstiges Verhältnis von durch die Faltenstabilisierungsmittel verdeckten Filterbalgbereichen und frei durchströmbaren Bereichen vorläge.
Es sind verschiedene Faltenstabilisierungsmittel möglich, die diese Funktion erfüllen.
Es wurde überraschenderweise festgestellt und anhand parametrischer Simulation verifiziert, dass ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Umgebungsluftreinigungsvorrichtung in der Lage ist, bilanziell als Nullemissionsfahrzeug zu gelten. Alternativ sind - sogar mit geringerem apparativem Aufwand - Ausführungsformen des Kraftfahrzeugs möglich, in denen wahlweise lediglich die Feinstaubemission von Bremsen und/oder Verbrennungsmotoren durch die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung kompensiert wird.
In einer besonderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Faltenstabilisierungsmittel jeweils parallel zueinander, bevorzugt in Faltenquerrichtung, verlaufen. Andere Winkelorientierungen sind selbstverständlich auch möglich, etwa diagonal. Es können auch zwei Gruppen von Faltenstabilisierungsmitteln vorgesehen sein, die jeweils parallel laufen und sich kreuzen.
Ein paralleler Verlauf hat den Vorteil, dass sich dieser bei der Filterelementfertigung problemlos durch kontinuierliche Fertigungsprozesse realisieren lässt. Eine Anordnung der Faltenstabilisierungsmittel in Faltenquerrichtung ist zudem besonders vorteilhaft, da hierbei die kleinstmögliche Stützlänge zwischen zwei benachbarten Falten realisiert ist, was zu einer besonders wirksamen Faltenstützung führt. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass eine Faltenlängserstreckung in Richtung der Fahrzeughochachse verläuft, da hierdurch eine Deformation der Falten durch Schwereeinwirkung auf ein Minimum reduziert werden kann. Oben beschriebene Problematik des Paketierens bzw. Verschließens der Faltenzwischenräume kann durch diese Maßnahme weiter vermindert werden.
In einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Faltenstabilisierungsmittel zumindest in Fahrtrichtung hinten, d.h. auf einer Reinluftseite des Filterelements, bevorzugt zusätzlich in Fahrtrichtung vorne, d.h. auf einer Rohluftseite des Filterelements, vorliegen.
Durch eine solche Anordnung zumindest auf der Reinseite wird zuverlässig verhindert, dass die Falten unter den o.g. mechanischen Belastungen kompaktieren. Eine Anordnung zusätzlich auf der Rohseite erhöht die Belastbarkeit weiter, wobei jedoch der größere Beitrag zur Filterelementsteifigkeit durch die reinseitigen Faltenstabilisierungsmittel geliefert wird.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das Filtermedium eine Biegeeigensteifigkeit von zumindest 1 Nm², bevorzugt zumindest 2 Nm², aufweist. Gemeint ist hiermit eine intrinsische Biegesteifigkeit des Filtermediums, d. h. in einem unverarbeiteten/ungefalteten Zustand.
Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform können die Faltenstabilisierungsmittel zumindest ein inneres Faltenstabilisierungsmittel umfassen, das in die Faltenzwischenräume zumindest teilweise eingreift, bevorzugt die Faltenzwischenräume ausfüllt. Bei dem inneren Faltenstabilisierungsmittel kann es sich beispielsweise um eine durchlaufende Kleberaupe und/oder einen eingreifenden Stabilisierungskamm handeln. Unter einer „durchlaufende Kleberaupe“ wird vorliegend eine Kleberaupe verstanden, die bereits vor dem Falten auf das flächige Filtermedium aufgebracht wird und somit nach dem Falten komplett von Faltengrund zum Faltenspitze verläuft, d.h. eben durchlaufend ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann zumindest ein äußeres Faltenstabilisierungsmittel vorgesehen sein, das zumindest mit jeweils benachbarten Faltenspitzen verbunden ist. Das äußere Faltenstabilisierungsmittel kann zumindest eine zumindest mit den Faltenspitzen verbundene Kleberaupe, zumindest einen zumindest mit den Faltenspitzen verbundenen Faden und/oder zumindest ein Stabilisierungsband bzw. -rippe und/oder zumindest ein Stützgitter aufweisen. Die äußeren Faltenstabilisierungsmittel können ferner stoffschlüssig mit den Faltenspitzen verbunden sein, was zu einer optimalen Krafteinleitung von den Faltenspitzen in die äußeren Faltenstabilisierungsmittel beiträgt. Eine derartige stoffschlüssige Verbindung kann beispielsweise durch Verschweißen des äußeren Faltenstabilisierungsmittels mit dem Filterbalg, insbesondere den Faltenspitzen, erfolgen, insbesondere durch Spiegelschweißen. Im Gegensatz zu den inneren Faltenstabilisierungsmitteln handelt es sich bei der Kleberaupe der äußeren Faltenstabilisierungsmittel nicht um eine durchlaufende Kleberaupe, sondern eine oberflächlich mit den Faltenspitzen verbundene.
Die Kleberaupen der inneren und/oder äußeren Faltenstabilisierungsmittel können eine Breite in einem Bereich von 0,5 mm bis 12 mm, bevorzugt 1 mm bis 8 mm, aufweisen. In einer besonderen Ausführungsform sind die Falten des Filterbalgs „auf Block gefaltet“, so dass der Faltenabstand in etwa der doppelten Breite der durchlaufenden Kleberaupen (als innere Faltenstabilisierungsmittel) entspricht. Als Material für die Kleberaupen kommt etwa ein Schmelzkleber in Betracht.
Alternativ oder zusätzlich kann das Filtermedium des Filterelements der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung eine oder mehrere Prägelinien aufweisen, die bevorzugt in Faltenquerrichtung verlaufen. Durch derartige Prägelinien wird die Steifigkeit der Falten des Filterbalgs durch eine Erhöhung des Flächenträgheitsmoments zusätzlich erhöht, was zusätzlich dazu beiträgt, ein Kollabieren/Kompaktieren der Falten unter Druckeinwirkung zu verhindern.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Filterelement der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung eine Kollapsdruckfestigkeit von zumindest 15 mbar, bevorzugt zumindest 25 mbar, aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung vorteilhafterweise eine Filterfläche von zumindest 1 m², bevorzugt zumindest 2 m², am meisten bevorzugt zumindest 4 m², aufweisen. Die Filterfläche kann sich je nach Ausführungsform auf ein, zwei oder noch mehr Einzelfilterelemente verteilen.
Des Weiteren kann die Tiefe des Filterelements in Fahrzeuglängsrichtung unter 150 mm betragen, bevorzugt unter 110 mm, soll jedoch nicht geringer als 10 mm sein, da ansonsten keine sinnvoll einsetzbare Filterfläche mehr realisierbar ist, während die Maximaltiefe für eine kompakte, platzsparende Bauweise unerlässlich ist.
Die Abmessungen einer Anströmfläche der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung kann in einer Ausführungsform der Anwendung für einen typischen Mittelklasse-PKW bspw. 45 cm (Höhe) × 65 cm (Breite) betragen. Je nach Fahrzeuggröße sind hiervon jedoch deutliche Abweichungen möglich, so dass grundsätzlich ein Abmessungsbereich von 20 cm Breite bis 120 cm Breite sowie 15 cm Höhe bis 100 cm Höhe möglich sind.
Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung dem zumindest einen Filterelement in Fahrtrichtung vorgelagert zumindest eine Wasserabscheideeinrichtung aufweist, etwa einen Trägheitsabscheider, beispielsweise zumindest eine in Fahrzeugquerrichtung verlaufende angestellte Abscheiderlamelle, insbesondere eine Mehrzahl von Abscheiderlamellen, die eine Anströmfläche des Filterelements im Wesentlichen vollständig überdecken. Es kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die zumindest eine Abscheiderlamelle mit den Faltenspitzen des Filterbalgs des Filterelements verbunden ist und zumindest ein Stabilisierungsband bzw. -rippe zumindest mit ausbildet. Alternativ oder zusätzlich kann zwischen der Wasserabscheideeinrichtung und der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung ein Drainagespalt vorliegen. Vorbeschriebene Maßnahmen reduzieren die Belastung des Filterelements mit Spritzwasser und/oder Reinigungswasser, welches schädlich für das Filterelement sein kann. Trägheitsabscheider, wie etwa die genannten Lamellenabscheider, sind technisch zuverlässige und langlebige Flüssigkeitsabscheider, die in ihrem Auslegungsspektrum eine beachtliche Abscheideleistung haben. Ohne Flüssigkeitsabscheider wäre das Filterelement o.g. Wassereinwirkungen vollständig ausgesetzt, was im worst case zu einem zeitweisen nahezu Komplettverlust der effektiven Filterfläche führen kann.
Bei dem Filtermedium des Filterelements der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung kann es sich um ein ein- oder mehrlagiges Filtermedium handeln, das wasserbeständig ausgebildet sein kann. Es kann sich um ein Mehrlagenmedium handeln, das in Fahrtrichtung vorne zumindest eine Drainagelage und/oder eine Vorabscheiderlage aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann das Filtermedium Glasfasern und/oder Kunststofffasern, insbesondere Polyester und/oder Polyethylen aufweisen oder daraus bestehen. Schließlich kann noch vorgesehen sein, dass das Filtermedium einen Porositätsgradienten in einer Dickenrichtung aufweist, bevorzugt dergestalt, dass eine Porengröße entgegen der Fahrtrichtung abnimmt.
Das Filtermedium kann neben zumindest einer Partikelfilterlage zumindest eine Gasfiltrationslage, insbesondere mit einer Aktivkohleschüttung als Aktivmaterial, aufweisen. Die Gasfiltrationslage kann mit entsprechenden Aktivmaterialien versehen sein, die eine Ad-/Absorption verschiedener gesundheitsschädlicher Gase aus der Umgebungsluft ermöglichen, beispielsweise Ozon, Schwefeldioxid, Stickoxide und Kohlenstoffmonoxid. Hierzu können auch verschiedene Aktivmaterialien zum Einsatz kommen. Die Aktivkohle kann auch imprägniert sein, um die Abscheidung bestimmter Gase zu verbessern.
In einer besonderen Ausführungsform kann die Drainagelage und/oder die Vorabscheiderlage auch als separates Vorabscheiderelement ausgeführt sein, das dem „Hauptfilterelement“ in Strömungsrichtung (Fahrtrichtung vorne) vorgelagert ist. Hierdurch kann eine Standzeiterhöhung des Hauptfilterelements erreicht werden. Eine wasserbeständige Eigenschaft kann etwa durch eine geeignete Imprägnierung des Filtermediums erreicht werden oder durch Einsatz von Basismaterialien für das Filtermedium, die per se schon eine Wasserbeständigkeit aufweisen, z.B. synthetische Filtermedien.
Darüber hinaus kann das Filtermedium des Filterelements zumindest eine reinseitig, d.h. in Fahrtrichtung hinten, angeordnete Stützlage, insbesondere ein Stützgitter, insbesondere aus einem Kunststoff, insbesondere Polypropylen und/oder einem Polyester; aufweisen. Das Stützgitter kann eine Maschenweite von 0,5 mm bis 4 mm, besonders bevorzugt von 1 mm bis 2 mm, aufweisen. Das Stützgitter wird hierbei vorteilhafterweise bei der Balgfertigung zum Filterbalg gefaltet und ist Teil des Filtermediums; es dient der rückwärtigen Stabilisierung des Filtermediums gegen dynamischen Druck als ergänzende Maßnahme zu inneren und äußeren Faltenstabilisierungsmitten und ist nicht mit diesen zu verwechseln.
Ferner kann hinsichtlich des Faltenabstands des Filterbalgs des Filterelements der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung folgendes vorgesehen sein: Bei einem glasfaserbasierten Filtermedium soll dieser maximal 5 mm, bevorzugt maximal 6 mm, betragen oder bei einem kunststofffaserbasierten Filtermedium soll dieser minimal 5 mm, bevorzugt minimal 6 mm, betragen und der Bedingung minimal 0,15 x Faltenhöhe genügen.
Unter glasfaserbasiert oder kunststoffbasiert wird vorliegend ein Mindestgehalt des Filtermediums an 50 % der jeweiligen Fasern verstanden.
In einer noch weiteren Ausführungsform kann das zumindest eine Filterelement der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung einen zumindest teilweise umlaufenden Rahmen aufweisen, in dem der zumindest eine Filterbalg aufgenommen ist. Es kann hierbei insbesondere vorgesehen sein, dass der Rahmen eine L-förmige Querschnittsform hat, wobei bevorzugt ein Schenkel des L-förmigen Querschnitts des Rahmens den Filterbalg des Filterelements in Fahrtrichtung gesehen hintergreift und so entgegen der Staudruckeinwirkung abstützt.
Das Filterelement kann insbesondere ein kunststoffumspritztes Filterelement sein, wobei der zumindest teilweise umlaufende Rahmen stoffschlüssig mit dem Filtermedium verbunden ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine stoffschlüssige Verbindung beschränkt; alternativ zu der stoffschlüssigen Verbindung des Filtermediums mit dem Rahmen kann auch vorgesehen sein, das Filterelement lediglich in den Rahmen einzulegen, so dass es sich vorteilhafterweise an dem rückwärtigen Schenkel des L-Profils formschlüssig abstützt.
Ferner kann die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung einen fahrzeugfesten Aufnahmeraum aufweisen, der mit dem Rahmen des Filterelements korrespondiert, in dem das Filterelement, bevorzugt durch lösbare Befestigungsmittel, insbesondere eine Clipsverbindung, gehaltert ist. Der Aufnahmeraum kann ferner so ausgebildet sein, dass er als Montageschacht fungiert, in den das zumindest eine Filterelement linear einführbar ist. Dies ermöglicht eine einfache Austauschbarkeit des Filterelements, etwa oberseitig von einem Schlossträger einer Fronthaube her oder von einer Unterbodenseite her, die bspw. beim Service auf einer Hebebühne gut zugänglich ist.
Darüber hinaus kann das Filterelement der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung mehrere Subfilterelemente aufweisen, die jeweils zueinander benachbart in den Rahmen eingesetzt sind. Der Rahmen kann insbesondere zumindest ein in Fahrtrichtung gesehen hinter den Subfilterelementen vorliegendes Stützband aufweisen, das zumindest einen Stoßbereich stützt, in dem zwei benachbarte Subfilterelemente aneinandergrenzen. Die Subfilterelemente ihrerseits weisen vorteilhafterweise jeweils einen umlaufenden Kunststoffrahmen auf und/oder haben ein umlaufendes Seitenband, bevorzugt aus dem Filtermedium, aus einem Schaumbandmaterial oder Vliesbandmaterial. Durch Aufbau der Gesamtfilterfläche aus mehreren Subfilterelementen kann eine modulare Anpassung an unterschiedliche Bauräume erfolgen, wobei auf identische Subfilterelemente zurückgegriffen werden kann. Dies erhöht die Flexibilität und senkt die Entwicklungszeiten.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Kraftfahrzeug in dem Frontbereich zumindest einen Wärmetauscher, insbesondere einen Wasserkühler, etwa einen Kühlmittelkühler, Ladeluftkühler, Ölkühler oder einen Klimakondensator (Kondensator einer Kältemaschine) und/oder zumindest einen Ventilator bzw. Gebläse auf. Es können auch mehrere Wärmetauscher vorgesehen sein, die in Fahrtrichtung zumindest teilweise überlappend, übereinander, nebeneinander angeordnet sein können. So ist es nicht unüblich, dass in dem Frontbereich neben einem Kühlmittelkühler ein Motorölkühler, Ladeluftkühler (auch dieser kann ein flüssiges Wärmeträgermedium in einem Sekundärkreis aufweisen) und ein Klimakondensator angeordnet sind. Ebenso können mehrere Ventilatoren/Gebläse vorgesehen sein. Bei dem Ventilator/Gebläse kann es sich um eine Axial-, Radial- oder Diagonalmaschine handeln. Die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung kann wahlweise in Fahrtrichtung gesehen vor oder hinter dem zumindest einen Wärmetauscher oder vor oder hinter dem Ventilator oder zwischen Wärmetauscher und Ventilator angeordnet sein. Eine Anordnung vor dem Wärmetauscher hat den Vorteil, dass der Wärmetauscher zusätzlich vor Beschädigungen und Verschmutzung geschützt wird. Ferner kann bei einer Ausführungsform mit zwei Wärmetauschern, die teilüberlappend angeordnet sind, die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung in dem nicht-überlappenden Bereich der zwei Wärmetauscher angeordnet werden. Der Ventilator bzw. das Gebläse dient der Luftzuführung zur Umgebungsluftreinigungsvorrichtung in solchen Betriebszuständen des Kraftfahrzeugs, in denen die Fahrgeschwindigkeit zu gering ist. Der Ventilator bzw. das Gebläse können über einen Hilfsantrieb elektrisch angetrieben sein oder vom Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs direkt angetrieben werden, wobei in letzterem Fall eine schaltbare Kupplung vorgesehen sein kann.
Je nach Auslegung des Filterelements (Volumenstrom-Druckverlust-Kennlinie) kann in Zusammenwirkung mit dem zumindest einen Ventilator/Gebläse erreicht werden, dass die Feinstaub (im Wesentlichen PM 2,5) Emissionen des Kraftfahrzeugs durch die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung komplett kompensiert werden, so dass es sich bilanziell, was PM 2,5 betrifft, um ein Nullemissionsfahrzeug handelt. Bei einem typischen Mittelklasse-PKW handelt es sich um ca. 25 mg/km Feinstaub-Gesamtemission.
Es kann weiter vorgesehen sein, dass das Filterelement der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung mit Hinblick auf den zumindest einen Wärmetauscher so angeordnet ist, dass es eine Anströmfläche des Wärmetauschers zu nicht mehr als 75 % überdeckt, so dass auch bei beladenem Filterelement eine hinreichende Restwärmeabfuhr möglich ist. Um dies zu erreichen, kann das Filterelement um die Fahrzeughoch- und/oder -querrichtung versetzt zu dem Wärmetauscher angeordnet sein.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist ein Strömungsbypass zwischen dem zumindest einen Filterelement und dem zumindest einen Wärmetauscher vorgesehen, der insbesondere in Abhängigkeit einer vorbestimmten Temperatur in einem Fluidkreis des Wärmetauschers wahlweise offen- und schließbar ist. Gemäß dieser Ausführungsform ist o.g. Restriktion hinsichtlich der maximalen Überdeckung von Umgebungsluftreinigungsvorrichtung und Wärmetauscher nicht zwingend einzuhalten, da mittels des Bypasses bei bestimmten Betriebskriterien ein hinreichend großer Kühlluftstrom dem Wärmetauscher zur Verfügung gestellt werden kann. Eine Schalttemperatur des Bypasses muss so ausgelegt werden, dass das mit dem Wärmetauscher verbundene System, etwa der Antriebsmotor, auf keinen Fall thermisch geschädigt wird. Ferner kann als ein weiteres Schaltkriterium für den Bypass ein Beladungszustand des Filterelements, d.h. der Druckabfall über das Element, und/oder eine Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs herangezogen werden.
Schließlich kann vorgesehen sein, dass das Filterelement in zumindest einer der Richtungen Fahrzeugquer-, Fahrzeuglängs- und/oder Fahrzeughochrichtung verschiebbar gelagert ist, so dass durch die Verschiebung eine Überdeckung des zumindest einen Wärmetauschers veränderbar ist und/oder ein Strömungsbypass um das Filterelement herum führbar ist. Zur Realisierung dieser Verschiebbarkeit des Filterelements können dem Fachmann bekannte Linearantriebe eingesetzt werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs an sich.
Figurenliste
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen.
Es zeigen:

1 Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung vor Lüfter und Kühler;
2 Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung zwischen Lüfter und Kühler;
3 Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung hinter Lüfter und Kühler;
4 isometrische Ansicht eines Filterelements für die erfindungsgemäße Umgebungsluftreinigungsvorrichtung mit aufliegender Kleberaupe;
5 isometrische Ansicht eines weiteren Filterelements für die erfindungsgemäße Umgebungsluftreinigungsvorrichtung mit durchlaufender Kleberaupe;
6 isometrische Ansicht eines weiteren Filterelements für die erfindungsgemäße Umgebungsluftreinigungsvorrichtung mit Versteifungskamm;
7 isometrische Ansicht eines weiteren Filterelements für die erfindungsgemäße Umgebungsluftreinigungsvorrichtung mit Stützgitter;
8 Volumenstrom-Druck-Kennlinien ausgewählter Filterelemente und Gebläse.

Ausführungsform(en) der Erfindung
In 1 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 1 dargestellt, welches eine Umgebungsluftreinigungsvorrichtung 2 im Frontbereich aufweist. Diese ist hinter einer Lufteintrittsöffnung 6 im Bereich eines Kühlergrills zwischen den Frontscheinwerfern angeordnet. Die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung 2 befindet sich in unmittelbarer Nachbarschaft eines Axialgebläses 3, das in Fahrtrichtung hinten an einen Kühler 4 grenzt, der wiederum vor dem Motor 5 verbaut ist. Bei einer derartigen Anordnung schützt ein Filterelement der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung 2 vorteilhaft den Kühler 4 vor Beschädigungen und/oder Verschmutzung.
Weitere Möglchkeiten der Positionierung der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung 2 sind in Fg. 2 und 3 gezeigt; demgemäß kann diese entweder zwischen Gebläse 3 und Kühler 4 oder hinter dem Kühler 4, jedoch noch vor dem Motor 5, angeordnet werden.
Die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung 2 weist zumindest ein Filterelement 21 auf, das zumindest ein zu zumindest einem Filterbalg 211 gefaltetes Filtermedium aufweist, wobei das Filterelement 21 eine Mehrzahl Faltenstabilisierungsmittel 22, 23, 24, 25 aufweist, die den Filterbalg 211 stützen und in einem lateralen Abstand von nicht mehr als 150 mm zueinander vorliegen. Verschiedene Arten von Filterelementen 21 für die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung 2 sind in 4 bis 6 dargestellt. Hierbei handelt es sich um stark vereinfachte Darstellungen, anhand derer jedoch das Konzept der Faltenabstützung durch die Faltenstabilisierungsmittel 22, 23, 24, 25 erläutert werden kann.
Das in 4 gezeigte Filterelement 21 weist auf seiner Reinseite 212 eine ausschließlich mit den Faltenspitzen verbundene Kleberaupe 22 auf, die verhindert, dass die Falten unter Druckeinwirkung von der Rohseite 213 her reinseitig 212 kompaktieren. Hierbei handelt es sich im Sinne der Erfindung um ein äußeres Faltenstabilisierungsmittel. Die Kleberaupe 22 kann aus einem Schmelzkleber bestehen, den der Fachmann für geeignet hält.
5 zeigt eine weitere Möglichkeit der Faltenstabilisierung; dort ist eine so genannte durchlaufende Kleberaupe 23 vorgesehen, die ein mögliches inneres Faltenstabilisierungsmittel im Sinne der Erfindung darstellt. Unter einer „durchlaufenden Kleberaupe“ wird vorliegend eine Kleberaupe 23 verstanden, die bereits vor dem Falten auf das flächige Filtermedium aufgebracht wird und somit nach dem Falten komplett vom Faltengrund zur Faltenspitze verläuft, d.h. eben durchlaufend ausgebildet ist.
6 zeigt eine noch weitere Möglichkeit, die Faltenstabilisierungsmittel zu realisieren. Dort ist ein Stabilisierungskamm 24 vorgesehen, der in die Faltenzwischenräume eingreift und ferner mit dem Filtermedium stoffschlüssig verbunden sein kann, aber nicht muss; die Stabilisierungswirkung gegen besagtes Kompaktieren ergibt sich bereits aus dessen Anwesenheit, quasi formschlüssig.
Schließlich ist eine letzte Möglichkeit eines äußeren Faltenstabilisierungsmittels 25 in 7 gezeigt. Hier ist ein Stützgitter 25 vorgesehen, das reinseitig 212 den Filterbalg gegen die Differenzdruckeinwirkung abstützt, bevorzugt ist das Stützgitter 25 mit den Faltenspitzen des Filterbalgs 211 verbunden, etwa verklebt oder verschweißt. Die Gitterstege verlaufen bei der gezeigten Ausführungsform unter einem Winkel von etwa 45° gegenüber der Faltenlängsrichtung.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf vorbeschriebene Faltenstabilisierungsmittel beschränkt.
8 zeigt schließlich mehrere Volumenstrom-Druckverlust-Kennlinien jeweils eines Axiallüfters, Diagonallüfters und Radiallüfters. Ferner sind dort die Kennlinien dreier Filterelemente dargestellt, die sich in ihrer Faltenhöhe und damit in ihrer Filterfläche unterscheiden.
Je nach Auslegung des Filterelements (Volumenstrom-Druck(verlust)-Kennlinie) kann in Zusammenwirkung mit dem zumindest einen Ventilator/Gebläse erreicht werden, dass die Feinstaub-Emissionen des Kraftfahrzeugs durch die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung komplett kompensiert werden, so dass es sich bilanziell, was PM 2,5 betrifft, um ein Nullemissionsfahrzeug handelt. Bei einem typischen Mittelklasse-PKW handelt es sich um ca. 25 mg/km Feinstaub-Gesamtemission (Szenario a). Gemäß einem weiteren Szenario wäre es möglich, Filterelement und Ventilator/Gebläse der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung so auszulegen, dass diese wahlweise die Feinstaubemission der Bremsen und eines Verbrennungsmotors kompensiert (ca. 10 mg/km, Szenario b) oder lediglich die Feinstaubemission des Verbrennungsmotors (etwa 2mg/km, Szenario c).
Anhand einer Grobauslegung anhand des NEFZ-Stadtzyklus und der Annahme einer PM 2,5-Konzentration von 50µg/m³ in der Umgebungsluft sowie einem Wakefaktor von 2 wurde ermittelt, dass zur Realisierung dieser drei Szenarien Volumenströme von 4500 m³/h, 1800 m³h bzw. 360 m³/h nötig sind. Der so genannte Wakefaktor ist ein Umrechnungsfaktor, der aus einem Vergleich von Luftqualitätsmessungen an stationären Messstationen mit fahrzeugnahen Messungen im Bodenbereich gewonnen wurde. Demgemäß ist die Belastung im fahrzeugnahen Bodenbereich um den Faktor 2 höher als die Messwerte der stationären Messstationen.
Bei einer beispielhaft angenommenen Querschnittsfläche des Filterelements der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung von ca. 0,28 m² lassen sich bei einer Faltenanzahl von 110 und einer Faltenhöhe von 30 mm 4 m² Filterfläche unterbringen, bei einer Faltenanzahl von 85 und einer Faltenhöhe von 48 mm 5,2 m² Filterfläche und bei einer Faltenanzahl von 65 und einer Faltenhöhe von 100 mm bereits 8,3 m² Filterfläche. Die Volumenstrom-Druck(verlust)-Kennlinien dieser exemplarisch ausgewählten Filterelemente sind in 8 gezeigt.
Beim Szenario a (4500 m³/h) beträgt der Druckverlust durch das Filterelement bei 30 mm Faltenhöhe ca. 271 Pa, bei 48 mm Faltenhöhe 222 Pa und bei 100 mm Faltenhöhe 176 Pa.
Es ist nun aufgrund der Schnittpunkte der Lüfter-Kennlinien mit den Filterelement-Kennlinien ersichtlich, dass eine Durchströmung von 4500 m³/h bei keinem der Filterelemente mit einer Strömungsmaschine alleine realisiert werden kann; vielmehr ist für diesen Betriebszustand eine Parallelschaltung mehrerer Strömungsmaschinen nötig. Aufgrund des im Frontbereich engen Packaging wird bei einer nötigen Parallelschaltung von zwei oder mehr Strömungsmaschinen geeigneterweise auf Radial- oder Diagonalmaschinen zurückgegriffen. Für die Durchströmungszustände der Szenarien a und b wurde hingegen überraschenderweise festgestellt, dass sich diese bereits durch einen Axiallüfter realisieren lassen, nämlich für alle drei exemplarisch untersuchten Filterelemente.
Das bedeutet, dass es mit apparativ vergleichsweise geringem Aufwand möglich ist, die Feinstaubemission der Bremsen und des Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs durch eine Umgebungsluftreinigungsvorrichtung bilanziell zu kompensieren, und dass es technisch möglich ist, durch eine derartige Vorrichtung bilanziell ein Nullemissionsfahrzeug bereitzustellen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202006004522 U1 [0006]
DE 202007003773 U1 [0007]
EP 1082990 B1 [0008]

Claims

Kraftfahrzeug (1), insbesondere Straßenfahrzeug, insbesondere Personenkraftwagen, Bus, Lastkraftwagen oder Schienenfahrzeug, insbesondere Triebzug, Lokomotive, das in einem Frontbereich zumindest eine Lufteintrittsöffnung (6) aufweist, hinter der eine Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) angeordnet ist, die insbesondere zur Entfernung von Partikeln, insbesondere Feinstaub, und/oder Gasen aus der Umgebungsluft ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) zumindest ein Filterelement (21) aufweist, das zumindest ein zu zumindest einem Filterbalg (211) gefaltetes Filtermedium aufweist, wobei das Filterelement (21) eine Mehrzahl Faltenstabilisierungsmittel (22, 23, 24, 25) aufweist, die den Filterbalg (211) stützen und in einem lateralen Abstand von nicht mehr als 150 mm zueinander vorliegen.
Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Faltenstabilisierungsmittel (22, 23, 24, 25) jeweils parallel zueinander, bevorzugt in Faltenquerrichtung, verlaufen und/oder dass die Faltenstabilisierungsmittel (22, 23, 24, 25) zumindest in Fahrtrichtung hinten, d.h. auf einer Reinluftseite (212) des Filterelements (21), bevorzugt zusätzlich in Fahrtrichtung vorne, d.h. auf einer Rohluftseite (213) des Filterelements (21), vorliegen.
Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermedium eine Biegeeigensteifigkeit von zumindest 1 Nm², bevorzugt zumindest 2 Nm², aufweist.
Kraftfahrzeug (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Faltenstabilisierungsmittel (22, 23, 24, 25) - zumindest ein inneres Faltenstabilisierungsmittel (23, 24) umfassen, das in die Faltenzwischenräume zumindest teilweise eingreift, bevorzugt die Faltenzwischenräume ausfüllt, wobei das innere Faltenstabilisierungsmittel (23, 24) stärker bevorzugt eine durchlaufende Kleberaupe (23) und/oder einen eingreifenden Stabilisierungskamm (24) aufweist und/oder - zumindest ein äußeres Faltenstabilisierungsmittel (22, 25) umfasst, das zumindest mit jeweils benachbarten Faltenspitzen verbunden ist, wobei das äußere Faltenstabilisierungsmittel (22, 25) bevorzugt zumindest eine zumindest mit den Faltenspitzen verbundene Kleberaupe (22), zumindest einen zumindest mit den Faltenspitzen verbundenen Faden und/oder zumindest ein Stabilisierungsband bzw. -rippe und/oder zumindest ein Stützgitter (25) aufweist, wobei die äußeren Faltenstabilisierungsmittel (22, 25) am meisten bevorzugt stoffschlüssig mit den Faltenspitzen verbunden sind.
Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kleberaupen (22, 23) der inneren und/oder äußeren Faltenstabilisierungsmittel (22, 23, 24, 25) - jeweils eine Breite in einem Bereich von 0,5 mm bis 12 mm, bevorzugt 1 mm bis 8 mm, aufweisen.
Kraftfahrzeug (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermedium des Filterelements (21) der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) eine oder mehrere Prägelinien aufweist, die bevorzugt in Faltenquerrichtung verlaufen.
Kraftfahrzeug (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (21) der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) eine Kollapsdruckfestigkeit von zumindest 15 mbar, bevorzugt 25 mbar aufweist und/oder - die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) eine Gesamtfilterfläche von zumindest 1 m², bevorzugt zumindest 2 m², am meisten bevorzugt zumindest 4 m² aufweist, - das Filterelement (21) der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) eine Tiefe in Fahrzeuglängsrichtung von unter 150 mm, bevorzugt unter 110 mm aufweist, jedoch nicht geringer als 10 mm.
Kraftfahrzeug (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) dem zumindest einen Filterelement (21) in Fahrtrichtung vorgelagert zumindest eine Wasserabscheideeinrichtung aufweist, bevorzugt einen Trägheitsabscheider, besonders bevorzugt zumindest eine in Fahrzeugquerrichtung verlaufende angestellte Abscheiderlamelle, am meisten bevorzugt eine Mehrzahl von Abscheiderlamellen, die eine Anströmfläche des Filterelements im Wesentlichen vollständig überdecken, wobei bevorzugt - die zumindest eine Abscheiderlamelle mit den Faltenspitzen des Filterbalgs (211) des Filterelements (21) verbunden ist und zumindest ein Stabilisierungsband bzw. -rippe zumindest mit ausbildet oder - zwischen der Wasserabscheideeinrichtung und der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) ein Drainagespalt vorliegt.
Kraftfahrzeug (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermedium des Filterelements (21) der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) ein ein- oder mehrlagiges Filtermedium ist, das - wasserbeständig ausgebildet ist und/oder - bevorzugt ein Mehrlagenmedium ist, das in Fahrtrichtung vorne zumindest eine Drainagelage und/oder Vorabscheiderlage aufweist und/oder - Glasfasern und/oder Kunststofffasern, insbesondere Polyester und/oder Polyethylen, aufweist oder daraus besteht und/oder - einen Porositätsgradient in einer Dickenrichtung aufweist, bevorzugt dergestalt, dass eine Porengröße entgegen der Fahrtrichtung abnimmt.
Kraftfahrzeug (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermedium des Filterelements (21) zumindest ein reinseitig, d.h. in Fahrtrichtung hinten, angeordnete Stützlage, insbesondere ein Stützgitter, insbesondere aus einem Kunststoff, insbesondere Polypropylen und/oder Polyester, aufweist, wobei das Stützgitter bevorzugt eine Maschenweite von 0,5 mm bis 4 mm, besonders bevorzugt von 1 mm bis 2 mm, aufweist.
Kraftfahrzeug (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Faltenabstand des Filterbalgs (211) des Filterelements (21) der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) - bei einem glasfaserbasierten Filtermedium maximal 5 mm, bevorzugt maximal 6 mm, beträgt oder - bei einem kunststofffaserbasierten Filtermedium minimal 5 mm, bevorzugt minimal 6 mm, beträgt und der Bedingung minimal 0,15 x Faltenhöhe genügt.
Kraftfahrzeug (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Filterelement (21) der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) einen zumindest teilweise umlaufenden Rahmen aufweist, in dem der zumindest eine Filterbalg (211) aufgenommen ist, wobei bevorzugt - der Rahmen eine L-förmigen Querschnittsform aufweist, wobei ein Schenkel des L-förmigen Querschnitts des Rahmens den Filterbalg (211) des Filterelements (21) in Fahrtrichtung gesehen hintergreift und/oder - das Filterelement ein kunststoffumspritztes Filterelement (21) ist, wobei der zumindest teilweise umlaufende Rahmen stoffschlüssig mit dem Filtermedium verbunden ist, wobei bevorzugt die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) einen fahrzeugfesten, mit dem Rahmen korrespondierenden Aufnahmeraum aufweist, in dem das Filterelement, bevorzugt durch lösbare Befestigungsmittel, insbesondere eine Clipsverbindung, gehaltert ist.
Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (21) der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) mehrere Subfilterelemente aufweist, die jeweils zueinander benachbart in den Rahmen eingesetzt sind, wobei der Rahmen bevorzugt zumindest ein in Fahrtrichtung gesehen hinter den Subfilterelementen vorliegendes Stützband aufweist, das zumindest einen Stoßbereich stützt, in dem zwei benachbarte Subfilterelemente aneinandergrenzen, wobei die Subfilterelemente bevorzugt ihrerseits einen umlaufenden Kunststoffrahmen aufweisen und/oder ein umlaufendes Seitenband, bevorzugt aus dem Filtermedium, einem Schaumbandmaterial oder Vliesbandmaterial.
Kraftfahrzeug (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (1) in dem Frontbereich zumindest einen Wärmetauscher (4), insbesondere einen Wasserkühler, insbesondere Kühlmittelkühler, Ladeluftkühler, Ölkühler oder Kondensator einer Kältemaschine und/oder zumindest einen Ventilator oder Gebläse (3) aufweist, wobei die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) wahlweise in Fahrtrichtung gesehen - vor oder hinter dem zumindest einen Wärmetauscher (4) - vor oder hinter dem Ventilator oder Gebläse (3) - zwischen Wärmetauscher (4) und Ventilator (3) angeordnet ist.
Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem zumindest einen Ventilator oder Gebläse (3) ein weiterer Ventilator oder weiteres Gebläse (3) vorgesehen ist, die bevorzugt parallel geschaltet sind, wobei es sich bevorzugt bei zumindest einem der Ventilatoren oder Gebläse (3) um eine Radial- und/oder Diagonalmaschine handelt.
Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (21) der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) im Hinblick auf den zumindest einen Wärmetauscher (4) so angeordnet ist, dass es eine Anströmfläche des Wärmetauschers (4) zu nicht mehr als 75 % überdeckt.
Kraftfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) einen Strömungsbypass zwischen dem zumindest einen Filterelement (21) und dem zumindest einen Wärmetauscher (4) aufweist, der insbesondere in Abhängigkeit einer vorbestimmten Temperatur in einem Fluidkreis des Wärmetauschers (4) wahlweise öffen- und schließbar ist.
Kraftfahrzeug (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (21) in zumindest einer der Richtungen Fahrzeugquer-, Fahrzeuglängs- und/oder Fahrzeughochrichtung verschiebbar gelagert ist, sodass durch die Verschiebung eine Überdeckung des zumindest einen Wärmetauschers (4) veränderbar ist und/oder ein Strömungsbypass um das Filterelement herum (21) bewegbar ist.
Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) eines Kraftfahrzeugs nach einem der Ansprüche 1 bis 18.