DE102018208423A1

DE102018208423A1 - Luftfiltervorrichtung für ein Kraftfahrzeug, Kraftfahrzeug sowie Verfahren zum Ermitteln einer Verschmutzung eines Luftfilterelements

Info

Publication number: DE102018208423A1
Application number: DE102018208423.8A
Authority: DE
Inventors: Fabian Brandl
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2018-05-28
Filing date: 2018-05-28
Publication date: 2019-11-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Luftfiltervorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem von Luft durchströmbaren Luftfilterelement (4), mittels welchem die wenigstens einem Energiewandler des Kraftfahrzeugs zuzuführende Luft zu filtern ist, wobei das Luftfilterelement (4) in einem von der mittels des Luftfilterelements (4) zu filternden Luft durchströmbaren Hauptpfad (8) angeordnet ist, wobei wenigstens ein parallel zu dem Hauptpfad (8) angeordneter und fluidisch mit dem Hauptpfad (8) verbundener Nebenpfad (9) und eine zumindest teilweise in dem Nebenpfad (9) angeordnete Schaltereinrichtung (10) vorgesehen sind, welche dazu ausgebildet ist, wenigstens ein Signal bereitzustellen, wenn ein in dem Nebenpfad (9) herrschender und auf die Schaltereinrichtung (10) wirkender Druck einen Schwellenwert unterschreitet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftfiltervorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Luftfiltervorrichtung sowie ein Verfahren zum Ermitteln einer Verschmutzung eines Luftfilterelements gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 10.
Eine solche Luftfiltervorrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum Ermitteln einer Verschmutzung eines Luftfilterelements für ein Kraftfahrzeug sind beispielsweise bereits aus der DE 10 2008 007 850 A1 bekannt. Die Luftfiltervorrichtung weist dabei wenigstens ein von Luft durchströmbares Luftfilterelement auf, dessen Verschmutzung beziehungsweise Verschmutzungsgrad im Rahmen des Verfahrens ermittelt wird. Mittels des Luftfilterelements wird Luft gefiltert, die wenigstens einem Energiewandler wie beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs zuzuführen ist beziehungsweise zugeführt wird.
Darüber hinaus offenbart die DE 10 2012 000 470 A1 ein Luftfilterelement, mit einer Anströmfläche, einer Abströmfläche und einem aus Falten gefalteten Filtermedium.
Außerdem offenbart die DE 41 37 520 A1 eine Vorrichtung zum Erfassen des Grads der durch Ansammlung von Staub verursachten Verstopfung eines Staubfilters zum Auffangen von in einem Luftstrom eines Luftkanals befindlichem Staub.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Luftfiltervorrichtung mit einem Luftfilterelement für ein Kraftfahrzeug, ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zu schaffen, sodass die Verschmutzung des Luftfilterelements auf besonders einfache Weise ermittelt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Luftfiltervorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Luftfiltervorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen wie beispielsweise einen Personenkraftwagen. Die Luftfiltervorrichtung weist wenigstens ein von Luft durchströmbares Luftfilterelement auf, wobei die Luft wenigstens einem Energiewandler des Kraftfahrzeugs zugeführt wird beziehungsweise zuzuführen ist. Dabei ist die Luft mittels des Luftfilterelements zu filtern. Mit anderen Worten ist das Luftfilterelement dazu ausgebildet, die das Luftfilterelement durchströmende Luft zu filtern. Das Luftfilterelement wird dabei einfach auch als Luftfilter bezeichnet und ist beispielsweise aus einem Filtermaterial gebildet. Bei dem Energiewandler kann es sich um eine auch als Verbrennungsmotor bezeichnete Verbrennungskraftmaschine handeln, oder der Energiewandler ist eine Brennstoffzelle oder ein anderer Energiewandler.
Das Luftfilterelement weist beispielsweise Öffnungen, insbesondere Poren, auf, durch welche die mittels des Luftfilterelements zu filternde Luft hindurchströmen kann. In der Luft etwaig enthaltene Partikel, welche beispielsweise größer als die Öffnungen des Luftfilterelements sind, bleiben an dem Luftfilterelement hängen beziehungsweise setzen sich an dem Luftfilterelement ab, wodurch die Luft mittels des Luftfilterelements gefiltert wird. Bei den Partikeln handelt es sich beispielsweise um Staub- beziehungsweise Schmutzpartikel. Mit zunehmender Menge an Partikeln, die sich an dem Luftfilterelement absetzen, steigt dessen Verschmutzung beziehungsweise Verschmutzungsgrad. Damit einhergehend steigt auch ein durch das Luftfilterelement gebildeter Widerstand, der der zu dem Energiewandler strömenden Luft beziehungsweise deren Strömung entgegensteht. Dadurch kann die Leistungsfähigkeit des Energiewandlers beeinträchtigt werden, sodass eine übermäßige Verschmutzung des Luftfilterelements vermieden werden sollte beziehungsweise sodass das Luftfilterelement hinreichend früh ausgetauscht beziehungsweise gewechselt werden sollte, bevor es zu einer übermäßigen Verschmutzung des Luftfilterelements kommt.
Um nun die Verschmutzung beziehungsweise den Verschmutzungsgrad des Luftfilterelements auf besonders einfache und somit kostengünstige Weise sowie besonders präzise ermitteln zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Luftfilterelement in einem von der mittels des Luftfilterelements zu filternden Luft durchströmbaren Hauptpfad der Luftfiltervorrichtung angeordnet ist. Die Luftfiltervorrichtung weist dabei wenigstens einen parallel zu dem Hauptpfad angeordneten beziehungsweise geschalteten und fluidisch mit dem Hauptpfad verbundenen Nebenpfad auf. Da der Nebenpfad parallel zu dem Hauptpfad angeordnet beziehungsweise geschaltet ist, kann beispielsweise Luft parallel in den Hauptpfad einströmen beziehungsweise den Hauptpfad durchströmen und zumindest in den Nebenpfad einströmen. Des Weiteren weist die Luftfiltervorrichtung wenigstens eine zumindest teilweise in dem Nebenpfad angeordnete Schaltereinrichtung auf, die beispielsweise zumindest teilweise von der Luft, die in den Nebenpfad zumindest einströmt, an- und/oder umströmbar ist. Die Schaltereinrichtung ist dazu ausgebildet, wenigstens ein, insbesondere elektrisches, Signal bereitzustellen, wenn ein in dem Nebenpfad herrschender und auf die Schaltereinrichtung wirkender Druck, insbesondere Unterdruckt, einen vorgebbaren oder vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet. Mit anderen Worten, da beispielsweise die zumindest in den Nebenpfad einströmende Luft beziehungsweise die in dem Nebenpfad aufgenommene Luft die Schaltereinrichtung zumindest teilweise an- und/oder umströmen beziehungsweise auf die Schaltereinrichtung einwirken kann, wobei die in dem Nebenpfad aufgenommene Luft den im Nebenpfad herrschenden Druck, insbesondere Unterdruck, bewirkt beziehungsweise aufweist, kann die Schaltereinrichtung beispielsweise mittels der in dem Nebenpfad aufgenommenen Luft, insbesondere mittels des in dem Nebenpfad herrschenden Drucks, aus einem Ausgangszustand in einen Auslösezustand umgeschaltet werden. Insbesondere wird die Schaltereinrichtung aus dem Ausgangszustand in den Auslösezustand mittels der in dem Nebenpfad aufgenommenen Drücke beziehungsweise mittels des in dem Nebenpfad aufgenommenen Drucks umgeschaltet, wenn der Druck den Schwellenwert unterschreitet.
Infolge des Umschaltens aus dem Ausgangszustand in den Auslösezustand stellt die Schaltereinrichtung das Signal bereit, welches charakterisiert, dass der in dem Nebenpfad herrschende Druck den Schwellenwert unterschreitet. Da der Nebenpfad fluidisch mit dem Hauptpfad verbunden und parallel zu dem Hauptpfad angeordnet ist, hängt der im Nebenpfad herrschende Druck von einem im Hauptpfad herrschenden Druck ab beziehungsweise der im Nebenpfad herrschende Druck wird durch wenigstens einen im Hauptpfad herrschenden Druck beeinflusst. Der wenigstens eine im Hauptpfad herrschende Druck hängt von der Verschmutzung beziehungsweise dem Verschmutzungsgrad des Luftfilterelements ab. Mit anderen Worten wird der im Hauptpfad herrschende, wenigstens eine Druck durch die Verschmutzung beziehungsweise den Verschmutzungsgrad des Luftfilterelements beeinträchtigt. Überschreitet beispielsweise die Verschmutzung des Luftfilterelements eine gewisse Grenze, so wird dadurch bewirkt, dass der im Nebenpfad herrschende Druck den Schwellenwert unterschreitet, wodurch die Schaltereinrichtung aus dem Ausgangszustand in den Auslösezustand umgeschaltet wird und in der Folge das Signal bereitstellt. Somit kann anhand des Signals darauf rückgeschlossen werden, dass die Verschmutzung des Luftfilterelements die Grenze überschritten hat. Diese Grenze kann beispielsweise dadurch eingestellt werden, dass durch Ausgestaltung, das heißt Auslegung beziehungsweise Konstruktion der Schaltereinrichtung der Druck eingestellt wird, ab welchem die Schaltereinrichtung aus dem Ausgangszustand in den Auslösezustand umgeschaltet wird.
Durch das Umschalten der Schaltereinrichtung aus dem Ausgangszustand in den Auslösezustand wird beispielsweise die Schaltereinrichtung, insbesondere wenigstens ein Schalter der Schaltereinrichtung, geschlossen, wodurch das Signal bereitgestellt wird. Somit stellt beispielsweise die Schaltereinrichtung im Ausgangszustand das Signal nicht bereit, sodass die Schaltereinrichtung das Signal bezogen auf den Auslösezustand und den Ausgangszustand ausschließlich im Auslösezustand bereitstellt. Ferner ist es beispielsweise denkbar, dass die Schaltereinrichtung durch ihr Umschalten aus dem Ausgangszustand in den Auslösezustand geöffnet wird. Somit stellt beispielsweise die Schaltereinrichtung ein Signal im Ausgangszustand bereit, wobei die Schaltereinrichtung im Auslösezustand das Signal nicht mehr bereitstellt. Dieses Beenden der Bereitstellung des Signals wird als Signal, insbesondere als Negativsignal, verwendet, um zu erfassen, dass die Verschmutzung des Luftfilterelements die Grenze überschreitet beziehungsweise überschritten hat.
Die Erfindung ermöglicht es dabei, die Verschmutzung beziehungsweise den Verschmutzungsgrad des Luftfilterelements ohne Erfassung und Vergleich von Druckwerten ermitteln zu können, sodass die Verschmutzung besonders kostengünstig ermittelt werden kann. Des Weiteren kann die Ermittlung der Verschmutzung des Luftfilterelements unabhängig vom Umgebungsdruck erfolgen, sodass die Verschmutzung besonders einfach und kostengünstig ermittelt werden kann. Darüber hinaus kann der Verschmutzungsgrad besonders einfach und präzise quantifiziert werden, und auch etwaige Defekte beziehungsweise Schäden des Luftfilterelements können einfach und präzise ermittelt werden. Darüber hinaus ermöglicht die Erfindung eine einfache und gleichzeitig präzise Vorhersage eines Wartungszeitraums, nach dessen Ablauf das Luftfilterelement gereinigt oder gegen ein neues, unverschmutztes Luftfilterelement ausgetauscht werden sollte.
Der Erfindung liegt insbesondere die folgende Erkenntnis zugrunde: Bei Energiewandlern wie beispielsweise Verbrennungskraftmaschinen kommen Luftfilter zum Einsatz, um Verschmutzungen aus Luft, die dem jeweiligen Energiewandler zugeführt wird, zu entfernen. Im Laufe des Verwendungszeitraums kann der Luftfilter verschmutzen, was den Luftzustrom zu dem beziehungsweise in den Energiewandler beeinträchtigen kann. Dadurch verringert sich die Leistungsfähigkeit des Energiewandlers. Auch können Verunreinigungen und Partikel in den Energiewandler gelangen, welche gegebenenfalls Schäden verursachen können. Speziell auch bei Anwendungen, bei denen eine bestimmte Mindestreinheit der Luft vorausgesetzt ist, zum Beispiel bei Brennstoffzellen, die auf Fremdpartikel sensibel reagieren können, kann ein verschmutzter Luftfilter zu einer Minderleistung oder dauerhaften Degradierung des Systems, insbesondere eines Brennstoffzellenstacks, führen beziehungsweise Verbraucher wie die Luftfördereinheit (Verdichter/Kompressor), die im Falle eines Brennstoffzellensystems in der Regel elektrisch angetrieben werden, benötigen mehr parasitäre Energie, um den erhöhten Druckverlust des verschmutzten Luftfilters zu überwinden, das heißt der gesamte Wirkungsgrad des Systems wird geringer.
In der Regel wird ein Luftfilter bei der Fahrzeugwartung ausgetauscht. Teilweise kann dies unnötig sein, da der Luftfilter noch ausreichend Luftzufuhr gewährleistet. Teilweise kann bei Vielfahrern ein Austausch auch schon zu einem früheren Zeitpunkt notwendig sein. Weiter existieren Nutzer von Kraftfahrzeugen, die keine regelmäßigen Werkstattbesuche wahrnehmen beziehungsweise nur abhängig von einer Fahrzeug-Warnmeldung eine Werkstatt aufsuchen. Herkömmliche Verfahren zur Bestimmung der Verschmutzung von Luftfiltern nutzen eine Differenzdruckmessung am Luftfilter. Dies bedeutet, dass der Druck in einer Ansaugleitung beziehungsweise an einem Drosselklappeneinlass mittels eines herkömmlichen Drucksensors gemessen wird. Diese Verfahren sind allerdings nicht unabhängig von dem Umgebungsdruck. Dies bedeutet, es muss wenigstens ein Differenzdrucksensor zum Einsatz kommen oder ein weiterer Umgebungsdrucksensor. Weiter müssen die ermittelten Werte ausgelesen und mit einem Normwert verglichen werden. Diese Vorgehensweise ist aufwendig, kostenintensiv und erfordert eine hohe Anzahl an Bauteilen. Diese Nachteile können mittels der Erfindung vermieden werden, da die Verschmutzung des Luftfilterelements mit einer nur geringen Teileanzahl und somit bauraum-, kosten- und gewichtsgünstig ermittelt werden kann.
Das Luftfilterelement ist beispielsweise in einem Luftfilterkasten angeordnet, sodass der Hauptpfad durch den Luftfilterkasten verläuft beziehungsweise zumindest teilweise in dem Luftfilterkasten angeordnet ist. Der Nebenpfad, welcher eine Art Nebenkanal sein kann, kann ebenfalls in dem Luftfilterkasten angeordnet sein, oder der Nebenpfad ist außerhalb des Luftfilterkastens angeordnet. Beispielsweise löst die Schaltereinrichtung bei einem definierten Unterdruck, das heißt dann, wenn der in dem Nebenpfad herrschende Druck den Schwellenwert unterschreitet, aus, wodurch die Schaltereinrichtung das Signal bereitstellt.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Nebenpfad an wenigstens einer stromauf der Schaltereinrichtung angeordneten ersten Stelle mit einer stromauf des Luftfilterelements angeordneten ersten Seite des Hauptpfads fluidisch verbunden, wobei der Nebenpfad außerdem an wenigstens einer stromab der Schaltereinrichtung angeordneten zweiten Stelle des Nebenpfads mit einer stromab des Luftfilterelements angeordneten zweiten Stelle des Hauptpfads fluidisch verbunden ist. Dadurch kann die Schaltereinrichtung in Abhängigkeit von der Verschmutzung des Luftfilterelements besonders vorteilhaft umgeschaltet werden beziehungsweise das Signal bereitstellen, sodass die Verschmutzung des Luftfilterelements besonders kostengünstig und präzise ermittelt werden kann.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der Nebenpfad für eine Strömung von Luft durch den Nebenpfad dicht ist. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Nebenpfad so konstruiert beziehungsweise so ausgestaltet ist, dass durch den Nebenpfad selbst keine Luft strömen beziehungsweise passieren kann. Mit anderen Worten ist der Nebenpfad vorzugsweise für Luft technisch nicht ausgebildet. Dadurch kann vermieden werden, dass der Nebenpfad eine Leckage des Hauptpfads darstellt. Somit kann keine Luft den Hauptpfad über den Nebenpfad umgehen, sodass auch keine Fremdkörper, Verschmutzungen oder anderweitige Partikel den Hauptpfad und somit das Luftfilterelement über den Nebenpfad umgehen können. Dadurch können mittels der erfindungsgemäßen Luftfiltervorrichtung unerwünschte Partikel von dem Energiewandler ferngehalten werden, wobei gleichzeitig die Verschmutzung des Luftfilterelements präzise und kostengünstig ermittelt werden kann.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Schaltereinrichtung wenigstens ein erstes Kontaktelement und wenigstens ein zweites Kontaktelement auf. Das zweite Kontaktelement ist aus einer Ausgangsstellung in eine Auslösestellung relativ zu dem ersten Kontaktelement bewegbar, welches beispielsweise relativ zu dem Luftfilterkasten unbeweglich ist. In deren Ausgangsstellung ist das beispielsweise relativ zu dem Luftfilterkasten bewegliche Kontaktelement von dem ersten Kontaktelement beabstandet, sodass sich das zweite Kontaktelement in der Ausgangsstellung nicht in Kontakt mit dem ersten Kontaktelemente befindet. Somit ist beispielsweise die Schaltereinrichtung in der Ausgangsstellung geöffnet, sodass beispielsweise die Ausgangsstellung mit dem Ausgangszustand korrespondiert. Mit anderen Worten nimmt beispielsweise das zweite Kontaktelement in dem Ausgangszustand der Schaltereinrichtung die Ausgangsstellung ein. In der Auslösestellung jedoch befindet sich das zweite Kontaktelement in, insbesondere direktem, Kontakt mit dem ersten Kontaktelement, sodass beispielsweise die Schaltereinrichtung in der Auslösestellung geschlossen ist. Somit korrespondiert beispielsweise die Auslösestellung mit dem Auslösezustand, sodass das zweite Kontaktelement die Auslösestellung in dem Auslösezustand einnimmt. Das zweite Kontaktelement ist aus der Ausgangsstellung in die Auslösestellung bewegbar beziehungsweise das zweite Kontaktelement bewegt sich, insbesondere selbsttätig beziehungsweise selbstständig, aus der Ausgangsstellung in die Auslösestellung, wenn der in dem Nebenpfad herrschende Druck den Schwellenwert unterschreitet. Dies bedeutet, dass der in dem Nebenpfad herrschende Druck die Bewegung des zweiten Kontaktelements aus der Ausgangsstellung in die Auslösestellung bewirkt, wenn der in dem Nebenpfad herrschende Druck den Schwellenwert unterschreitet. Hierzu ist beispielsweise das zweite Kontaktelement zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in dem Nebenpfad angeordnet, sodass der in dem Nebenpfad herrschende Druck beziehungsweise die in dem Nebenpfad aufgenommene Luft, insbesondere direkt, auf das zweite Kontaktelement wirken und somit die Bewegung des zweiten Kontaktelements aus der Ausgangsstellung in die Auslösestellung bewirken kann. Dadurch kann die Verschmutzung des Luftfilterelements besonders präzise und besonders einfach und somit kostengünstig ermittelt werden.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Luftfiltervorrichtung wenigstens ein zumindest mittelbar an dem zweiten Kontaktelement abgestütztes Federelement, welches durch Bewegen des zweiten Kontaktelements aus der Ausgangsstellung in die Auslösestellung zu spannen ist beziehungsweise gespannt wird und dadurch zumindest in der Auslösestellung eine Federkraft bereitstellt, mittels welcher das zweite Kontaktelement aus der Auslösestellung in die Ausgangsstellung bewegbar ist. Unterschreitet beispielsweise der in dem Nebenpfad herrschende Druck den Schwellenwert nur kurzzeitig, so verweilt das zweite Kontaktelement nur kurzzeitig in der Auslösestellung, da das zweite Kontaktelement dann, wenn der in dem Nebenpfad herrschende Druck den Schwellenwert überschreitet beziehungsweise dem Schwellenwert entspricht, mittels der Federkraft und somit mittels des Federelements wieder aus der Auslösestellung zurück in die Ausgangsstellung bewegt wird. Dabei stellt beispielsweise die Schaltereinrichtung das Signal bezogen auf die Auslösestellung und die Ausgangsstellung lediglich in der Auslösestellung bereit. Somit gehen Bewegungen des zweiten Kontaktelements zwischen der Auslösestellung und der Ausgangsstellung präzise und zumindest nahezu gleichzeitig mit etwaigen Änderungen des in dem Nebenpfad herrschenden Drucks einher, sodass beispielsweise nur kurzzeitige Überschreitungen des Grenzwerts durch den im Nebenpfad herrschenden Druck nicht zu Fehlermittlungen, das heißt nicht gleich dazu führen, dass eine übermäßige Verschmutzung des Luftfilterelements ermittelt wird. Somit kann die Verschmutzung des Luftfilterelements präzise und kostengünstig ermittelt werden.
Um die Verschmutzung des Luftfilterelements besonders präzise ermitteln sowie auf besonders einfache Weise gegebenenfalls quantifizieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Luftfiltervorrichtung eine elektronische Recheneinrichtung aufweist, welche dazu ausgebildet ist, das Signal zu empfangen und auszuwerten.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die elektronische Recheneinrichtung dazu ausgebildet ist, anhand des Signals wenigstens eine Zeitspanne zu ermitteln, während welcher der in dem Nebenpfad herrschende Druck den Schwellenwert durchgängig unterschreitet. Während dieser Zeitspanne befindet sich beispielsweise auch das zweite Kontaktelement in der Auslösestellung, sodass beispielsweise die Zeitspanne, während welcher der in dem Nebenpfad herrschende Druck den Schwellenwert unterschreitet, derart erfasst wird, dass, insbesondere mittels der elektronischen Recheneinrichtung, die Zeitspanne erfasst wird, während welcher sich das zweite Kontaktelement in der Auslösestellung befindet. Auf diese Weise können fehlerhafte Ermittlungen der Verschmutzung vermieden werden, und die Verschmutzung des Luftfilterelements kann beispielsweise in Abhängigkeit von der Zeitspanne, insbesondere in Abhängigkeit von deren Länge, quantifiziert werden.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug, welches wenigstens eine erfindungsgemäße Luftfiltervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Verschmutzung eines Luftfilterelements für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen wie beispielsweise einen Personenkraftwagen. Bei dem Verfahren wird mittels des Luftfilterelements Luft gefiltert, die das Luftfilterelement durchströmt und wenigstens einem Energiewandler des Kraftfahrzeugs zugeführt wird.
Um die Verschmutzung des Luftfilterelements auf besonders einfache Weise sowie besonders präzise ermitteln zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Luftfilterelement in einem von der mittels des Luftfilterelements zu filternden Luft durchströmbaren Hauptpfad angeordnet ist. Des Weiteren ist es vorgesehen, dass wenigstens ein parallel zu dem Hauptpfad angeordneter und fluidisch mit dem Hauptpfad verbundener Nebenpfad vorgesehen ist, in welchem zumindest teilweise eine Schaltereinrichtung angeordnet ist. Die Schaltereinrichtung stellt wenigstens ein Signal bereit, wenn ein in dem Nebenpfad herrschender und auf die Schaltereinrichtung wirkender Druck einen Schwellenwert unterschreitet. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung und des zweiten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des dritten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Im Rahmen des Verfahrens wird beispielsweise die Schaltereinrichtung, insbesondere ausschließlich, mittels des zuvor beschriebenen, in dem Nebenpfad herrschenden Drucks aus dem Ausgangszustand in den Auslösezustand umgeschaltet, wenn der in dem Nebenpfad herrschende Druck den Schwellenwert unterschreitet, wodurch die Schaltereinrichtung das Signal bereitstellt. Hierzu wird beispielsweise das zweite Kontaktelement, insbesondere ausschließlich, mittels des in dem Nebenpfad herrschenden und auf das zweite Kontaktelement wirkenden Drucks aus der Ausgangsstellung in die Auslösestellung, insbesondere relativ zu dem ersten Kontaktelement, bewegt, wodurch die Schaltereinrichtung das Signal bereitstellt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit der zugehörigen Zeichnung. Dabei zeigt die einzige Fig. eine schematische und geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Luftfiltervorrichtung für ein Kraftfahrzeug.
Die einzige Fig. zeigt in einer schematischen und geschnittenen Seitenansicht eine Luftfiltervorrichtung 1 für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen wie beispielsweise einen Personenkraftwagen. Die Luftfiltervorrichtung 1 ist beispielsweise in einem Ansaugtrakt 2 des Kraftfahrzeugs angeordnet, wobei der Ansaugtrakt 2 auch als Einlasstrakt bezeichnet wird und von Luft durchströmbar ist. Die den Ansaugtrakt 2 und somit die Luftfiltervorrichtung 1 durchströmende Luft, insbesondere dessen Strömung, ist in der Fig. durch Pfeile 3 veranschaulicht. Insbesondere veranschaulichen die Pfeile 3 eine Strömungsrichtung, in die die Luft durch den Ansaugtrakt 2 und somit durch die Luftfiltervorrichtung 1 strömt.
Das Kraftfahrzeug umfasst in seinem vollständig hergestellten Zustand den Ansaugtrakt 2 und somit die Luftfiltervorrichtung 1. Ferner umfasst das Kraftfahrzeug wenigstens oder genau einen Energiewandler, welcher beispielsweise als Verbrennungskraftmaschine, als Brennstoffzelle oder als anderweitiger Energiewandler ausgebildet ist. Dabei wird die den Ansaugtrakt 2 und somit die Luftfiltervorrichtung 1 durchströmende Luft dem Energiewandler zugeführt, sodass der Energiewandler unter Nutzung der dem Energiewandler zugeführten Luft eine erste Energieform in eine zweite Energieform umwandelt und die zweite Energieform bereitstellt. Dabei wird die zweite Energieform beispielsweise genutzt, um das Kraftfahrzeug anzutreiben. Beispielsweise wird die Luft, welche die Luftfiltervorrichtung 1 durchströmt, wenigstens einem beispielsweise als Zylinder ausgebildeten Brennraum des Energiewandlers zugeführt. Dem Brennraum wird beispielsweise auch ein, insbesondere flüssiger, Kraftstoff zugeführt, sodass in dem Brennraum ein die Luft und den Kraftstoff umfassendes Kraftstoff-Luft-Gemisch gebildet wird. Dieses Kraftstoff-Luft-Gemisch wird beispielsweise verbrannt, woraus Abgas des Energiewandlers resultiert.
Um beispielsweise zu vermeiden, dass eine übermäßige Menge an Partikeln wie beispielsweise Staub- und Schmutzpartikeln in den Energiewandler gelangt, weist die Luftfiltervorrichtung 1 wenigstens ein von der Luft durchströmbares Luftfilterelement 4 auf, mittels welchem die dem Energiewandler zuzuführende Luft zu filtern ist beziehungsweise gefiltert wird. Dies bedeutet, dass die Luft, die dem Energiewandler zugeführt wird, das Luftfilterelement 4, welches auch einfach als Luftfilter bezeichnet wird, durchströmt, wodurch die Luft mittels des Luftfilterelements 4 gefiltert wird.
Die Luftfiltervorrichtung 1 weist beispielsweise ein auch als Luftfilterkasten oder Luftfiltergehäuse bezeichnetes Gehäuse 5 auf. Dabei sind das Luftfilterelement 4 und das Gehäuse 5 zwei separat voneinander ausgebildete Komponenten, wobei das Luftfilterelement 4 in dem Gehäuse 5, insbesondere reversibel lösbar, angeordnet ist. Das Gehäuse 5 weist beispielsweise einen Lufteinlass 18 auf, welcher von der Luft durchströmbar ist. Über den Lufteinlass 18 wird die mittels des Luftfilterelements 4 zu filternde Luft dem Luftfilterelement 4 zugeführt.
In einem bezogen auf die Strömungsrichtung der die Luftfiltervorrichtung 1 durchströmenden Luft stromauf des Luftfilterelements 4 angeordneten ersten Bereich 6 herrscht beispielsweise in dem Gehäuse 5 ein erster Druck p1. In einem stromab des Luftfilterelements 4 angeordneten Bereich 7 herrscht beispielsweise in dem Gehäuse 5 ein zweiter Druck p2. Da das Luftfilterelement 4 für die das Luftfilterelement 4 durchströmende Luft, insbesondere deren Strömung, einen Widerstand, insbesondere einen Strömungswiderstand, darstellt beziehungsweise bewirkt, ist üblicherweise der zweite Druck p2 geringer als der erste Druck p1. Mit zunehmender Menge an Partikeln, die mittels des Luftfilterelements 4 aus der das Luftfilterelement 4 durchströmenden Luft gefiltert werden und sich daher an dem Luftfilterelement 4 absetzen, steigt beispielsweise der durch das Luftfilterelement 4 bewirkte Strömungswiderstand für die das Luftfilterelement 4 durchströmende Luft. Daher ist eine übermäßige Verschmutzung des Luftfilterelements 4 zu vermeiden beziehungsweise das Luftfilterelement 4 sollte gegen ein neues, weniger verschmutztes oder unverschmutztes Luftfilterelement ausgetauscht werden, bevor es zu einer übermäßigen Verschmutzung, das heißt zu einer übermäßigen Menge an Partikeln im Luftfilterelement 4 kommt. Daher ist es wünschenswert, die Verschmutzung des Luftfilterelements 4 präzise und dabei gleichzeitig kostengünstig ermitteln zu können, was nun bei der Luftfiltervorrichtung 1 realisierbar ist.
Hierzu weist die Luftfiltervorrichtung 1 einen Hauptpfad 8 auf, welcher beispielsweise durch wenigstens einen Hauptkanal gebildet ist. Der Hauptpfad 8 ist beziehungsweise wird von der Luft durchströmbar beziehungsweise durchströmt, die dem Energiewandler zugeführt und mittels des Luftfilterelements 4 gefiltert wird. Somit ist das Luftfilterelement 4 in dem Hauptpfad 8 angeordnet. Die Luftfiltervorrichtung 1 weist darüber hinaus wenigstens oder genau einen parallel zu dem Hauptpfad 8 angeordneten beziehungsweise geschalteten Nebenpfad 9 auf, welcher beispielsweise durch wenigstens oder genau einen Nebenkanal gebildet ist. Der Nebenpfad 9 ist fluidisch mit dem Hauptpfad 8 verbunden, sodass beispielsweise Luft parallel in den Hauptpfad 8 einströmen und den Hauptpfad 8 durchströmen sowie zumindest in den Nebenpfad 9 einströmen kann. Dies bedeutet, dass in dem Nebenpfad 9 Luft aufgenommen ist, während parallel Luft durch den Hauptpfad 8 strömt. Die in dem Nebenpfad 9 aufgenommene Luft bewirkt wenigstens einen in dem Nebenpfad 9 herrschenden Druck. Da der Nebenpfad 9 fluidisch mit dem Hauptpfad 8 verbunden ist, hängt der in dem Nebenpfad 9 herrschende Druck von wenigstens einem in dem Hauptpfad 8 herrschenden Druck ab beziehungsweise der in dem Nebenpfad 9 herrschende Druck wird von wenigstens einem in dem Hauptpfad 8 herrschenden Druck beeinflusst. Bei dem wenigstens einen, in dem Hauptpfad 8 herrschenden Druck handelt es sich beispielsweise um einen der Drücke p1 und p2 beziehungsweise um beide Drücke p1 und p2.
Des Weiteren umfasst die Luftfiltervorrichtung 1 eine Schaltereinrichtung 10, welche zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in dem Nebenpfad 9 angeordnet ist. Somit wirkt der in dem Nebenpfad 9 herrschende Druck, insbesondere direkt, auf die Schaltereinrichtung 10. Die Schaltereinrichtung 10 ist dazu ausgebildet, wenigstens ein, insbesondere elektrisches, Signal bereitzustellen, wenn der in dem Nebenpfad 9 herrschende Druck einen vorgegebenen oder vorgebbaren Schwellenwert unterschreitet und somit beispielsweise ein Unterdruck ist.
Der Bereich 6 ist beispielsweise fluidisch mit einer Umgebung des Kraftfahrzeugs verbunden, sodass beispielsweise der Druck p1 einem auch als Umgebungsdruck bezeichneten und in der Umgebung herrschenden Druck entspricht. Eine Differenz zwischen den Drücken p1 und p2 wird auch als Druckdifferenz oder dP bezeichnet.
Mit zunehmender Druckdifferenz nimmt beispielsweise der in dem Nebenpfad 9 herrschende und, insbesondere direkt, auf die Schaltereinrichtung 10 wirkende Druck, welcher auch als Unterdruck bezeichnet wird, ab, wobei die Druckdifferenz mit zunehmender Verschmutzung des Luftfilterelements 4 zunimmt. Ist somit die Verschmutzung des Luftfilterelements 4 so groß, dass die Druckdifferenz so groß ist, dass der in dem Nebenpfad 9 herrschende Druck den Schwellenwert unterschreitet, so stellt dann die Schaltereinrichtung 10 das Signal bereit, sodass anhand des Signals auf die Verschmutzung des Luftfilterelements 4 präzise und einfach rückgeschlossen werden kann.
Um die Verschmutzung besonders einfach und präzise zu erfassen, ist der Nebenpfad 9 an wenigstens einer stromauf der Schaltereinrichtung 10 angeordneten ersten Stelle S1 des Nebenpfads 9 mit einer stromauf des Luftfilterelements 4 angeordneten ersten Seite 11 des Hauptpfads 8 fluidisch verbunden, wobei der Nebenpfad 9 an wenigstens einer stromab der Schaltereinrichtung 10 angeordneten zweiten Stelle S2 des Nebenpfads 9 fluidisch mit einer stromab des Luftfilterelements 4 angeordneten zweiten Seite 12 des Hauptpfads 8 verbunden ist.
Somit herrscht beispielsweise an der Stelle S1 des Nebenpfads 9 der Druck p1, während beispielsweise an der Stelle S2 des Nebenpfads 9 der Druck p2 herrscht. Somit kommt es beispielsweise auch in dem Nebenpfad 9 zu einer beziehungsweise der Druckdifferenz, mittels welcher beispielsweise die Schaltereinrichtung 10 aus einem Ausgangszustand in einen Auslösezustand umgeschaltet wird beziehungsweise umgeschaltet werden kann, wenn der in dem Nebenpfad 9 herrschende Druck den Schwellenwert überschreitet beziehungsweise wenn die Druckdifferenz einen Grenzwert überschreitet. Dabei ist beispielsweise die Schaltereinrichtung 10 ausschließlich durch die beziehungsweise mittels der Druckdifferenz aus dem Ausgangszustand in den Auslösezustand umschaltbar, da der in dem Nebenpfad 9 herrschende Druck beziehungsweise die Druckdifferenz, insbesondere direkt, auf die Schaltereinrichtung 10 wirkt.
Bei dem in der Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist die Schaltereinrichtung 10 nach Art eines Rückschlagventils ausgebildet. Dabei werden mittels der Schaltereinrichtung 10 weder der in dem Nebenpfad 9 herrschende Druck an sich, noch die Druckdifferenz an sich, erfasst, sondern die Schaltereinrichtung 10 weist wenigstens ein erstes Schaltelement in Form eines ersten Kontaktelements 13 und wenigstens ein zweites Schaltelement in Form eines zweiten Kontaktelements 14 auf, wobei das zweite Kontaktelement 14 relativ zu dem Gehäuse 5 und relativ zu dem Kontaktelement 13 bewegbar ist. Das Kontaktelement 13 ist beispielsweise relativ zu dem Gehäuse 5 unbeweglich. Das jeweilige Kontaktelement 13 beziehungsweise 14 ist ein mechanisches beziehungsweise physisch vorhandenes Element. Des Weiteren umfasst die Schaltereinrichtung 10 bei dem in der Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel ein Abstützelement 15, welches ein drittes Kontaktelement sein kann. Dabei ist das Kontaktelement 14 relativ zu dem Abstützelement 15 bewegbar, wobei das Abstützelement 15 beispielsweise relativ zu dem Gehäuse 5 unbeweglich ist. Die Kontaktelemente 13 und 14 und das Abstützelement 15 sind in dem Nebenpfad 9 angeordnet.
Zwar ist der Nebenpfad 9 fluidisch mit dem Hauptpfad 8 verbunden und in dem Nebenpfad 9 kann die Druckdifferenz herrschen, welche auch in dem Hauptpfad 8 herrscht, jedoch ist vorzugsweise der Nebenpfad 9 technisch dicht, sodass keine Luft durch den Nebenpfad 9 hindurch strömen kann. Dies bedeutet, dass keine Luft das Luftfilterelement 4 über den Nebenpfad 9 umgehen kann.
Die Schaltereinrichtung 10 weist darüber hinaus wenigstens oder genau ein zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an dem Kontaktelement 14 abgestütztes Federelement 16 auf, welches auch einfach als Feder bezeichnet wird. Das Kontaktelement 14 ist dabei relativ zu dem Kontaktelement 13 zwischen einer in der Fig. gezeigten Ausgangsstellung und wenigstens einer Auslösestellung bewegbar. Die Ausgangsstellung korrespondiert dabei mit dem Ausgangszustand, wobei die Auslösestellung mit dem Auslösezustand korrespondiert. Befindet sich somit das Kontaktelement 14 in der Ausgangsstellung, so befindet sich die Schaltereinrichtung 10 in dem Ausgangszustand. Befindet sich das Kontaktelement 14 in der Auslösestellung, so befindet sich die Schaltereinrichtung 10 in dem Auslösezustand. Das Kontaktelement 14 ist dabei, insbesondere ausschließlich, mittels des in dem Nebenpfad 9 herrschenden Drucks beziehungsweise mittels der in dem Nebenpfad 9 herrschenden Druckdifferenz und insbesondere dann aus der Ausgangsstellung in die Auslösestellung bewegbar, wenn die Druckdifferenz den Grenzwert überschreitet beziehungsweise wenn der in dem Nebenpfad 9 herrschende Druck den Schwellenwert unterschreitet. Dies bedeutet, dass das Kontaktelement 14 dann und vorzugsweise nur dann aus der Ausgangsstellung in die Auslösestellung bewegt wird, wenn die Druckdifferenz den Grenzwert überschreitet beziehungsweise wenn der in dem Nebenpfad 9 herrschende Druck den Schwellenwert unterschreitet.
In der Ausgangsstellung ist das Kontaktelement 14 von dem Kontaktelement 13 beabstandet, sodass beispielsweise die Schaltereinrichtung 10 geöffnet ist und das Signal nicht bereitstellt. In der Auslösestellung befindet sich das Kontaktelement 14 im direkten Kontakt mit dem Kontaktelement 13, sodass die Schaltereinrichtung 10 geschlossen ist und das Signal bereitstellt.
Durch Bewegen des Kontaktelements 14 aus der Ausgangsstellung in die Auslösestellung wird die Feder gespannt, wodurch die Feder zumindest in der Auslösestellung des Kontaktelements 14 eine auf das Kontaktelement 14 wirkende Federkraft bereitstellt. Mittels dieser Federkraft ist das Kontaktelement 14 aus der Auslösestellung in die Ausgangsstellung bewegbar. Mit anderen Worten, unterschreitet zunächst der in dem Nebenpfad 9 herrschende Druck den Schwellenwert, so wird dadurch das Kontaktelement 14 in die Auslösestellung bewegt und entgegen der Federkraft in der Auslösestellung gehalten. Überschreitet dann beispielsweise der in dem Nebenpfad 9 herrschende Druck den Schwellenwert, so wird das Kontaktelement 14 mittels der Federkraft aus der Auslösestellung zurück in die Ausgangsstellung bewegt.
Mittels der Schaltereinrichtung 10 kann die Verschmutzung des Luftfilterelements 4 präzise und einfach ermittelt werden, ohne dass ein in der Luftfiltervorrichtung 1 herrschender Druck oder eine Druckdifferenz tatsächlich gemessen werden. Die Druckdifferenz wird genutzt, um das mechanische Kontaktelement 14 zu bewegen und somit die Schaltereinrichtung 10 zu schließen.
Insgesamt ist erkennbar, dass zum Bewegen des Kontaktelements 14 aus der Ausgangsstellung in die Auslösestellung eine der Federkraft entgegengesetzte Kraft größer als die Federkraft werden beziehungsweise sein muss, wobei diese Kraft aus dem in dem Nebenpfad 9 herrschenden Druck beziehungsweise aus der Druckdifferenz resultiert. Somit kann ein Wert des in dem Nebenpfad 9 herrschenden Drucks, ab welchem die Schaltereinrichtung 10 geschlossen wird, durch Ausgestaltung beziehungsweise Konstruktion der Schaltereinrichtung 10, insbesondere der Feder, eingestellt werden.
Durch Bewegen des Kontaktelements 14 in die Auslösestellung wird beispielsweise ein Stromkreis geöffnet oder geschlossen. Dies wird beispielsweise als das zuvor genannte Signal verwendet, anhand dessen auf die Verschmutzung des Luftfilterelements 4 rückgeschlossen werden kann.
Die Feder beziehungsweise deren Federkraft ist beispielsweise so ausgelegt, dass dann, wenn der Luftfilter neu und somit unverschmutzt ist, sodass die Druckdifferenz gering ist, der in dem Nebenpfad 9 herrschende Druck nicht ausreicht, um das Kontaktelement 14 aus der Ausgangsstellung in die Auslösestellung zu bewegen. Steigt nun durch zunehmende Verschmutzung des Luftfilters die Druckdifferenz, sodass beispielsweise der in dem Nebenpfad 9 herrschende Druck abnimmt beziehungsweise der Unterdruck zunimmt, derart, dass der in dem Nebenpfad 9 herrschende Druck den Schwellenwert unterschreitet, so wird die Schaltereinrichtung 10 ausgelöst, da das Kontaktelement 14 in die Auslösestellung bewegt wird.
Die Luftfiltervorrichtung 1 weist beispielsweise eine in der Fig. besonders schematisch dargestellte elektronische Recheneinrichtung 17 auf, welche das Signal empfängt und auswertet. Insbesondere kann die elektronische Recheneinrichtung 17 eine Zeitspanne ermitteln, während welcher sich das Kontaktelement 14 durchgängig, das heißt unterbrechungsfrei, in der Auslösestellung befindet. Während dieser Zeitspanne unterschreitet der in dem Nebenpfad 9 herrschende Druck den Schwellenwert. Anhand der Zeitspanne kann nun unterschieden werden, ob sich das Kontaktelement 14 nicht, nur temporär und somit sehr kurz oder dauerhaft in der Auslösestellung befindet. Hierdurch kann die Verschmutzung quantifiziert werden, sodass ein Grad der Verschmutzung des Luftfilterelements 4 ermittelt werden kann. Befindet sich beispielsweise das Kontaktelement 14 nur kurzzeitig in der Auslösestellung, sodass die Zeitspanne zwar größer als 0 ist, jedoch eine gewisse Schwelle unterschreitet, so kann darauf rückgeschlossen werden, dass dies nicht an einer übermäßigen Verschmutzung des Luftfilterelements 4, sondern beispielsweise an einem Fahrzustand wie einer Beschleunigung des Kraftfahrzeugs oder an einer schlagartigen Erhöhung des Massen- oder Volumenstroms der die Luftfiltervorrichtung 1 durchströmenden Luft liegt.
Um den Verschmutzungsgrad weiter zu quantifizieren, wäre folgende Logik denkbar: Bei einem maximalen Luftmassendurchsatz durch die Luftfiltervorrichtung 1 ist auch die Druckdifferenz am Luftfilter maximal. Die Schaltereinrichtung 10 ist somit beispielsweise derart eingestellt, dass bei einem maximalen Luftmassenfluss oder dann, wenn der Luftmassenfluss durch die Luftfiltervorrichtung 1 beispielsweise größer als 90 Prozent des Volllastmassenflusses ist, der bei Volllast des Energiewandlers durch die Luftfiltervorrichtung 1 strömt, die Schaltereinrichtung 10 standardmäßig bereits auslöst, das heißt geschlossen wird. Dadurch kann beispielsweise kontrolliert werden, ob die Diagnose, das heißt die Ermittlung der Verschmutzung des Luftfilterelements 4, überhaupt funktionstüchtig ist. Löst die Schaltereinrichtung 10 beispielsweise bereits bei 80 Prozent, 70 Prozent, 60 Prozent usw. des Volllastmassenflusses bereits aus, so kann darauf rückgeschlossen werden, dass die Druckdifferenz an dem Luftfilter und somit dessen Verschmutzungsgrad gegenüber einem unverschmutzten Zustand des Luftfilters gestiegen sein muss. Im Gegenzug lässt sich auch kontrollieren, wenn die Schaltereinrichtung 10 beispielsweise bei 100 Prozent des Volllastmassenflusses nicht auslöst. Dann kann darauf rückgeschlossen werden, dass die Druckdifferenz zu gering ist, sodass auf unerwünschte Leckageströmungen rückgeschlossen werden kann. Dies lässt einen Rückschluss darauf zu, dass der Luftfilter falsch verbaut ist oder einen Defekt wie beispielsweise ein Loch aufweist.
Außerdem kann ein Wartungszeitraum, nach dessen Ablauf das Luftfilterelement 4 gereinigt oder gegen ein unverschmutztes Luftfilterelement ausgetauscht werden sollte, realisiert werden. Hierzu wird beispielsweise der auch als Massenstrom bezeichnete Massenfluss der Luft durch die Luftfiltervorrichtung 1 mittels eines Massenstromsensors erfasst, sodass ein Luftmassendurchsatz durch die Luftfiltervorrichtung 1 bekannt ist. Außerdem sind eine Betriebszeit sowie eine Fahrstrecke, beispielsweise in der Einheit Kilometer, bekannt, wobei die Fahrstrecke ein Weg ist, den das Kraftfahrzeug unter Verwendung des Energiewandlers und der Luftfiltervorrichtung 1 gefahren wurde. Somit kann der Luftmassendurchsatz, der durch den Luftfilter bereits stattgefunden hat, ermittelt werden. Eine durchschnittliche Luftmasse von 100 Kilogramm pro Stunde ergibt beispielsweise bei einer Betriebszeit von 100 Stunden eine Luftmasse von 10.000 Kilogramm. Wird nun auf die zuvor beschriebene Weise ein Verschmutzungsgrad des Luftfilterelements 4 von 50 Prozent der maximal zulässigen Verschmutzung ermittelt, so kann auf einen Wartungszeitraum von 20.000 Kilogramm rückgeschlossen werden. Mit anderen Worten kann darauf rückgeschlossen werden, dass das Luftfilterelement 4 nach einer Luftmasse von 20.000 Kilogramm ausgetauscht werden sollte. Dies kann entsprechend in ein Datum, eine Restzeit in Monate beziehungsweise Jahre etc. oder in Restkilometer umgerechnet und beispielsweise im Innenraum des Kraftfahrzeugs ausgegeben und somit dem Fahrer des Kraftfahrzeugs kommuniziert werden. Etwaige Änderungen der Fahrweise, insbesondere mit einem Durchschnittsmassenfluss als Äquivalent zum Lastpunkt, kann in der Berechnung berücksichtigt werden.
Bezugszeichenliste

1: Luftfiltervorrichtung
2: Ansaugtrakt
3: Pfeil
4: Luftfilterelement
5: Gehäuse
6: Bereich
7: Bereich
8: Hauptpfad
9: Nebenpfad
10: Schaltereinrichtung
11: Seite
12: Seite
13: erstes Kontaktelement
14: zweites Kontaktelement
15: Abstützelement
16: Federelement
17: elektronische Recheneinrichtung
18: Lufteinlass
p1: Druck
p2: Druck
S1: erste Stelle
S2: zweite Stelle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008007850 A1 [0002]
DE 102012000470 A1 [0003]
DE 4137520 A1 [0004]

Claims

Luftfiltervorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem von Luft durchströmbaren Luftfilterelement (4), mittels welchem die wenigstens einem Energiewandler des Kraftfahrzeugs zuzuführende Luft zu filtern ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftfilterelement (4) in einem von der mittels des Luftfilterelements (4) zu filternden Luft durchströmbaren Hauptpfad (8) angeordnet ist, wobei wenigstens ein parallel zu dem Hauptpfad (8) angeordneter und fluidisch mit dem Hauptpfad (8) verbundener Nebenpfad (9) und eine zumindest teilweise in dem Nebenpfad (9) angeordnete Schaltereinrichtung (10) vorgesehen sind, welche dazu ausgebildet ist, wenigstens ein Signal bereitzustellen, wenn ein in dem Nebenpfad (9) herrschender und auf die Schaltereinrichtung (10) wirkender Druck einen Schwellenwert unterschreitet.
Luftfiltervorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenpfad (9) an wenigstens einer stromauf der Schaltereinrichtung (10) angeordneten ersten Stelle (S1) mit einer stromauf des Luftfilterelements (4) angeordneten ersten Seite (11) des Hauptpfads (8) und an wenigstens einer stromab der Schaltereinrichtung (10) angeordneten zweiten Stelle (S2) mit einer stromab des Luftfilterelements (4) angeordneten zweiten Seite (12) des Hauptpfads (8) fluidisch verbunden ist.
Luftfiltervorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenpfad (9) für eine Strömung von Luft durch den Nebenpfad (9) dicht ist.
Luftfiltervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltereinrichtung (10) wenigstens ein erstes Kontaktelement (13) und wenigstens ein zweites Kontaktelement (14) aufweist, welches aus einer Ausgangsstellung, in welcher das zweite Kontaktelement (14) von dem ersten Kontaktelement (13) beabstandet ist, in eine Auslösestellung, in welcher sich das zweite Kontaktelement (14) in Kontakt mit dem ersten Kontaktelement (13) befindet, relativ zu dem ersten Kontaktelement (13) bewegbar ist, wenn der in dem Nebenpfad herrschende (9) Druck den Schwellenwert unterschreitet.
Luftfiltervorrichtung (1) nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch wenigstens ein zumindest mittelbar an dem zweiten Kontaktelement (14) abgestütztes Federelement (16), welches durch Bewegen des zweiten Kontaktelements (14) aus der Ausgangsstellung in die Auslösestellung zu spannen ist und dadurch in der Auslösestellung eine Federkraft bereitstellt, mittels welcher das zweite Kontaktelement (14) aus der Auslösestellung in die Ausgangsstellung bewegbar ist.
Luftfiltervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine elektronische Recheneinrichtung (17), welche dazu ausgebildet ist, das Signal zu empfangen und auszuwerten.
Luftfiltervorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Recheneinrichtung (17) dazu ausgebildet ist, anhand des Signals wenigstens eine Zeitspanne zu ermitteln, während welcher der in dem Nebenpfad (9) herrschende Druck den Schwellenwert durchgängig unterschreitet.
Luftfiltervorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Recheneinrichtung (17) dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von der Zeitspanne einen Verschmutzungsgrad des Luftfilterelements (4) zu ermitteln.
Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer Luftfiltervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zum Ermitteln einer Verschmutzung eines Luftfilterelements (4) für ein Kraftfahrzeug, bei welchem mittels des Luftfilterelements (4) Luft gefiltert wird, welche das Luftfilterelement (4) durchströmt und wenigstens einem Energiewandler des Kraftfahrzeugs zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftfilterelement (4) in einem von der mittels des Luftfilterelements (4) zu filternden Luft durchströmbaren Hauptpfad (8) angeordnet ist, wobei wenigstens ein parallel zu dem Hauptpfad (8) angeordneter und fluidisch mit dem Hauptpfad (8) verbundener Nebenpfad (9) und eine zumindest teilweise in dem Nebenpfad (9) angeordnete Schaltereinrichtung (10) vorgesehen sind, welche wenigstens ein Signal bereitstellt, wenn ein in dem Nebenpfad (9) herrschender und auf die Schaltereinrichtung (10) wirkender Druck einen Schwellenwert unterschreitet.