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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer fahrzeuginternen Filtereinrichtung der im Patentanspruch 1 angegebenen Art.
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Es besteht heutzutage gemeinhin der Bedarf, eine Feinstaubbelastung - insbesondere in Ballungsgebieten - zum einen zu reduzieren und zum anderen ein besonders niedriges Belastungsniveau dauerhaft zu etablieren. In diesem Zusammenhang steht insbesondere der Straßenverkehr in der Kritik, einen besonders hohen Anteil an der Feinstaubbelastung zu erzeugen. Abgesehen von einer Weiterentwicklung der heutigen Motorentechnologie gibt es also aus dem Stand der Technik Bestrebungen, die Luft in den Ballungsräumen von Feinstaub zu reinigen.
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So schlägt beispielsweise die
DE 10 2005 021 773 A1 ein kraftfahrzeugbasiertes Absaugverfahren für Staub und Feinstaub vor, bei welchem die abgesaugte Luft teilweise oder vollständig als Verbrennungsluft für den Antriebsmotor verwendet wird. Hierbei werden dem als Verbrennungskraftmaschine ausgebildeten Antriebsmotor jedoch neben leicht verbrennbaren Feinstaubpartikeln auch schwer entflammbare und/oder besonders harte Materialien bzw. Partikel zugeführt, die einen Ansaugtrakt und/oder einen Brennraum des Antriebsmotors beschädigen könnten. Daneben ist dieses Absaugverfahren nicht in Kraftfahrzeugen einsetzbar, die rein elektrisch - das heißt ohne eine Verbrennungskraftmaschine - betreibbar sind.
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Dahingegen schlagen die
DE 10 2008 060 093 A1 und die
WO 2009/105800 A1 jeweils eine zumindest fahrtwindunterstützte Filtereinrichtung vor, mittels derer Staub, insbesondere Feinstaub, aus einer Umgebungsluft eines Kraftfahrzeugs entfernbar ist, an welchem die entsprechende Filtereinrichtung angebracht ist. Eine solche herkömmliche Filtereinrichtung ist hierzu beispielsweise in ein zum Beispiel als ein Spoiler ausgebildetes Luftleitelement integriert, das während eines Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs von Fahrtwind angeströmt wird. Bei diesen herkömmlichen Filtereinrichtungen kann es jedoch dazu kommen, dass diese besonders ineffizient wirken, insbesondere dann, wenn das Kraftfahrzeug, auf welchem die jeweilige Filtereinrichtung montiert ist, lediglich mit einer besonders geringen Geschwindigkeit, beispielsweise im Stadtverkehr, bewegt wird. Denn dann strömt auch die Umgebungsluft lediglich mit besonders geringer Geschwindigkeit an die Filtereinrichtung heran, sodass ein Luftdurchsatz durch die Filtereinrichtung für einen effizienten Betrieb derselben zu gering ist.
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Um diesem Problem Herr zu werden, ist aus dem Stand der Technik bekannt, einen für einen besonders effizienten Betrieb der Filtereinrichtung erforderlichen Luftstrom mittels eines motorgetriebenen Gebläses zu erzeugen, insofern das Fahrzeug, in dem die herkömmliche Filtereinrichtung eingebaut ist, steht oder nur langsam fährt.
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Da es sich üblicherweise bei dem motorgetriebenen Gebläse um ein extra für die Filtereinrichtung vorgesehenes Gebläse handelt, führt dies aber zu einem erhöhten Energieverbrauch bei rein elektrisch antriebbaren Kraftfahrzeugen bzw. zu einer erneuten und/oder erhöhten Feinstaubemission bei Kraftfahrzeugen, die mit einer Verbrennungskraftmaschine ausgerüstet sind. Beispielsweise wird dieser neue Feinstaub durch das mit der Filtereinrichtung ausgerüstete Fahrzeug emittiert, da mittels der Verbrennungskraftmaschine des Fahrzeugs die Energie für das motorgetriebene Gebläse zu erzeugen ist. Folglich ist eine Reinigungsleistung der herkömmlichen Filtereinrichtung besonders gering, da für einen Betrieb derselben neuer Feinstaub erzeugt wird. Des Weiteren erhöht sich beim Betrieb des motorgetriebenen Gebläses ein Kraftstoff- und/oder Energieverbrauch des Kraftfahrzeugs.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein besonders energie- bzw. kraftstoffeffizient betreibbares Kraftfahrzeug mit einer besonders effizient betreibbaren Filtereinrichtung zur Umgebungsluftreinigung zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Kraftfahrzeug mit einer fahrzeuginternen Filtereinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der Beschreibung.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist also die fahrzeuginterne Filtereinrichtung auf, welche wenigstens ein Filterelement zum Filtrieren von Luft aus einer Umgebung des Kraftfahrzeugs aufweist. In diesem Zusammenhang ist verschmutzte, insbesondere mit Staub bzw. Feinstaub beladene oder angereicherte Luft als das zu filternde Gemisch anzusehen, während die gefilterte bzw. filtrierte Luft dann ein Filtrat darstellt, worin ein Feinstaubgehalt gegenüber der unfiltrierten Luft geringer ist.
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Die Filtereinrichtung ist des Weiteren zwischen einer Anströmstellung, in welcher das Filterelement von der Luft aus der Umgebung anströmbar ist, und einer Umströmstellung, in welcher das Anströmen des Filterelements blockiert ist, verstellbar. Das bedeutet, dass das Filterelement und/oder dessen Peripherie in der Anströmstellung so an dem Kraftfahrzeug positioniert sind/ist, dass die Luft aus der Umgebung, das heißt die Umgebungsluft, an das Filterelement heranströmen kann und insbesondere durch das Filterelement hindurchströmen kann, wobei die zu filternde Umgebungsluft mittels des Filterelements filtriert wird, und als gereinigtes Filtrat stromab des Filterelements vorliegt. Dahingegen sind/ist das Filterelement und/oder dessen Peripherie an dem Kraftfahrzeug so angeordnet bzw. positioniert, dass die zu reinigende bzw. zu filternde Umgebungsluft das Filterelement nicht anströmen kann und insbesondere nicht durch das Filterelement hindurchströmen kann.
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Um nun das Kraftfahrzeug besonders energie- bzw. kraftstoffeffizient betreibbar auszubilden, wobei dessen fahrzeuginterne Filtereinrichtung besonders effizient betreibbar zur Umgebungsluftreinigung einsetzbar ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Kraftfahrzeug ein mit der Filtereinrichtung elektrisch verbundenes Bremsenergierückgewinnungssystem umfasst, mittels dessen rückgewonnener elektrischer Energie die Filterenergie betreibbar ist. Das bedeutet, dass zwischen dem Bremsenergierückgewinnungssystem und der Filtereinrichtung ein elektrischer Stromkreis schließbar ist, wobei das Bremsenergierückgewinnungssystem - direkt oder indirekt - als eine Energiequelle dient, welche der Filtereinrichtung eine elektrische Betriebsenergie bereitstellt. So ist zum Beispiel vorgesehen, dass mittels der rückgewonnenen elektrischen Energie des Bremsenergierückgewinnungssystems das Filterelement zwischen der Anströmstellung und der Umströmstellung verstellbar ist. Vorteilhaft hierbei ist, dass eine Bewegungsenergie des Kraftfahrzeugs, die ohnehin bzw. jedenfalls bei einem Fahrbetrieb desselben vorliegt, mittels des Bremsenergierückgewinnungssystems in die elektrische Energie zum Betreiben der Filtereinrichtung umwandelbar ist. Das bedeutet, dass unabhängig von dem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs eine Energieerzeugung zum Betreiben der Filtereinrichtung entfallen kann. Hierdurch ist zum einen das Kraftfahrzeug besonders energie- bzw. kraftstoffeffizient und/oder emissionsarm betreibbar und die Filtereinrichtung nutzt die Bewegungsenergie des Kraftfahrzeugs, die ohne das Bremsenergierückgewinnungssystem zumindest hauptsächlich als Wärme in die Umgebung abgegeben werden würde.
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Bei dem Kraftfahrzeug kann es zum Beispiel um einen Kraftwagen, insbesondere Personenkraftwagen, oder um ein Kraftrad bzw. Motorrad handeln.
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Indem das Filterelement zwischen der Anströmstellung und der Umströmstellung verstellbar ist, ist das Filterelement bedarfsgerecht einsetzbar, wodurch sich eine besonders lange Lebensdauer des Filterelements bzw. der Filtereinrichtung ergibt. Denn bei einer besonders geringen Anströmgeschwindigkeit der Umgebungsluft an das Filterelement ist die Filtereinrichtung zwar Umwelteinflüssen (zum Beispiel Steinschlag, Nässe, Schmutz etc.) ausgesetzt, doch reicht in diesem Fall eventuell die besonders geringe Anströmgeschwindigkeit der Umgebungsluft nicht aus, dass die Umgebungsluft mittels der Filtereinrichtung bzw. mittels des Filterelements effizient gereinigt, das heißt beispielsweise von Feinstaub befreit, wird. Eine solche Situation kann beispielsweise durch eine besonders geringe Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs entstehen, zum Beispiel im Stadtverkehr, bei Verkehrsbehinderungen (wie etwa Stau) etc.
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Das Kraftfahrzeug ist noch energie- bzw. kraftstoffeffizienter und/oder emissionsärmer betreibbar, da das Filterelement der Filtereinrichtung an einer Oberfläche des Kraftfahrzeugs angeordnet ist und in der Umströmstellung in diese Oberfläche bündig abschließend versenkt ist und in der Anströmstellung aus dieser Oberfläche herausragt. Beispielsweise kann das Filterelement an einer Oberfläche des Unterbodens des Kraftfahrzeugs angeordnet sein, wobei das Filterelement in der Anströmstellung aus dem Unterboden des Kraftfahrzeugs herausragt. Ist ein Bedarf an einer Umgebungsluftreinigung mittels der Filtereinrichtung nicht gegeben (zum Beispiel in besonders wenig feinstaubbelasteten Gebieten, insbesondere auf Überlandfahrten), ist es dann von besonderem Vorteil, wenn die Oberfläche des Kraftfahrzeugs besonders glatt, das heißt aerodynamisch günstig, ausgebildet ist. Das bedeutet, dass bei der Umströmstellung des Filterelements, wenn dieses in der Oberfläche des Kraftfahrzeugs bündig abschließend versenkt ist, das Kraftfahrzeug als Ganzes aerodynamisch besonders günstig ausgebildet ist, sodass dieses im Fahrbetrieb einen besonders geringen Luftwiderstand aufweist. Insbesondere bei besonders hohen Fahrgeschwindigkeiten des Kraftfahrzeugs, beispielsweise bei den Überlandfahrten, stellt sich der Luftwiderstand als ein besonders hoher Einflussfaktor auf einen Energie- bzw. Kraftstoffverbrauch des Kraftfahrzeugs dar. Ist also das Filterelement in der Umströmstellung bündig in die Oberfläche des Kraftfahrzeugs versenkt, ist das Kraftfahrzeug besonders energie- bzw. kraftstoffeffizient und/oder emissionsarm betreibbar.
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Das bedeutet, dass in besonders bevorzugter Ausführungsform die Filtereinrichtung mittels der rückgewonnenen elektrischen Energie zwischen der Anströmstellung und der Umströmstellung verstellbar ist. Ferner hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das Filterelement der Filtereinrichtung mittels der rückgewonnenen elektrischen Energie des Bremsenergierückgewinnungssystems elektrostatisch aufladbar ist. Hierdurch ist die Filtereinrichtung noch effizienter betreibbar, da aus der Luft herauszureinigende Partikel, beispielsweise der Feinstaub, aufgrund der elektrostatischen Aufladung des Filterelements sich an dieses anlagern, was bedeutet, dass eine Filter- bzw. Reinigungsleistung der Filtereinrichtung, insbesondere des Filterelements, besonders hoch ist. Es ist insbesondere vorgesehen, dass das Filterelement lediglich in der Anströmstellung mittels der rückgewonnenen elektrischen Energie des Bremsenergierückgewinnungssystems aufladbar ist.
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Die Filter- bzw. Reinigungsleistung der Filtereinrichtung lässt sich im Gegensatz zu herkömmlichen Filtereinrichtungen noch weiter verstärken, wenn das Kraftfahrzeug eine dem Filterelement zugeordnete und mit diesem zusammenwirkende elektrische Gebläseeinrichtung aufweist, die mittels der rückgewonnenen elektrischen Energie des Bremsenergierückgewinnungssystems betreibbar ist. Für den Fall, dass das Kraftfahrzeug zum Betreiben desselben eine Verbrennungskraftmaschine aufweist, kann die dem Filterelement zugeordnete elektrische Gebläseeinrichtung unterschiedlich von einer eventuell vorhandenen Verdichtereinheit der Verbrennungskraftmaschine ausgebildet sein.
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Mittels der elektrischen Gebläseeinrichtung, die mittels der rückgewonnenen elektrischen Energie des Bremsenergierückgewinnungssystems betreibbar ist, ist bei einer besonders geringen Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und/oder bei einem Stillstand des Kraftfahrzeugs ein für einen besonders effizienten Betrieb der Filtereinrichtung erforderlicher Luftstrom aus der Umgebungsluft sicherstellbar. Mit anderen Worten saugt bei einem Betrieb der Filtereinrichtung bzw. der elektrischen Gebläseeinrichtung diese Umgebungsluft an und/oder durch das Filterelement hindurch, selbst wenn das mit der Filtereinrichtung ausgerüstete Kraftfahrzeug steht oder sich beispielsweise im Stadtverkehr besonders langsam bewegt.
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Das Filterelement der Filtereinrichtung kann beispielsweise in einem Filterkanal angeordnet sein, wobei die Filtereinrichtung ein Klappensystem umfasst, das in der Anströmstellung den Filterkanal für das Durchströmen von Luft freigibt und das in der Umströmstellung den Filterkanal gegen das Durchströmen von Luft blockiert. Insbesondere ist der Filterkanal innenseitig einer Außenhaut des Kraftfahrzeugs angeordnet, wodurch das Kraftfahrzeug - wie weiter oben beschrieben - aerodynamisch besonders günstig ausgebildet ist. Der Filterkanal weist dementsprechend wenigstens eine Eingangsöffnung auf, die mit der Außenhaut oder einer sonstigen außen am Kraftfahrzeug angeordneten Oberfläche bündig abschließt und diese vollständig durchdringt. Gleiches gilt für eine Ausgangsöffnung des Filterkanals, wobei die Ausgangsöffnung und die Eingangsöffnung durch den Filterkanal miteinander fluidisch verbunden sind. Innerhalb des Filterkanals, das heißt zwischen der Eingangsöffnung und der Ausgangsöffnung, ist dann das Filterelement angeordnet, das in der Anströmstellung von der durch den Filterkanal strömenden Luft durchströmt wird. Mittels des Klappensystems ist wenigstens die Eingangsöffnung oder die Ausgangsöffnung oder sind die Eingangs- und die Ausgangsöffnung in der Umströmstellung verschlossen, sodass die in Richtung zu dem Filterkanal hin strömende Umgebungsluft mittels des Klappensystems daran gehindert ist, in den Filterkanal einzuströmen.
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Aufgrund des Filterkanals ist die Filtereinrichtung noch effizienter betreibbar, da die in den Filterkanal eingströmte Umgebungsluft in der Anströmstellung nicht in unerwünschter Weise dem Filterelement ausweicht.
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In diesem Zusammenhang hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn der Filterkanal zumindest teilweise durch wenigstens eine Klappe des Klappensystems gebildet ist. Die jeweilige Klappe des Klappensystems hat also eine Doppelfunktionalität inne, denn zum einen dient die jeweilige Klappe in der Umströmstellung als Schließelement für den Filterkanal und zum anderen in der Anströmstellung als Umlenkelement für die anströmende Umgebungsluft, mittels dessen die Umgebungsluft in Richtung hin zu dem Filterelement leitbar ist.
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Da die Umgebungsluft, insbesondere in Ballungsräumen wie etwa Großstädten, nicht nur von durch Verbrennungskraftmaschinen erzeugten Feinstaub belastet ist, ist in einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die Filtereinrichtung in einem unmittelbaren Nahbereich eines Radhauses des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Denn ein nicht unerheblicher Anteil des Feinstaubs in der Umgebungsluft wird unabhängig von jeweiligen Verbrennungskraftmaschinen erzeugt, beispielsweise durch einen Reifenabrieb, wenn Fahrzeugreifen auf einem Untergrund, insbesondere auf einem Straßenbelag, unter Rollreibung abrollen. Ein weiterer Anteil des Feinstaubs in der Luft wird durch Abrieb von Bremsanlagen der jeweiligen Kraftfahrzeuge erzeugt. Ist nun die Filtereinrichtung in dem unmittelbaren Nahbereich des Radhauses des Kraftfahrzeugs angeordnet, erfolgt eine besonders effiziente Aufnahme und/oder Filtrierung dieses Bremsen- und/oder Reifenabriebs, da ein in dem Radhaus rotierendes Rad des Kraftfahrzeugs diesen Bremsen- und/oder Reifenabrieb, insbesondere von anderen Kraftfahrzeugen, im Fahrbetrieb aufwirbelt. So ist mittels der Filtereinrichtung nicht nur von dem mit der Filtereinrichtung ausgerüsteten Kraftfahrzeug erzeugter Feinstaub, sondern auch Feinstaub von anderen Verkehrsteilnehmern bzw. anderen Kraftfahrzeugen aus der Umgebungsluft herausfilterbar.
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Es hat sich in diesem Zusammenhang als vorteilhaft herausgestellt, wenn das Radhaus zumindest teilweise entlang dessen Umfangsrichtung durch wenigstens eine Klappe des Klappensystems gebildet ist und der Filterkanal direkt an das Radhaus angrenzt. So lässt sich zum einen die Filtereinrichtung optisch besonders dezent bzw. unauffällig in das Kraftfahrzeug integrieren, wodurch sichergestellt ist, dass eine Nutzerakzeptanz besonders hoch ist. Des Weiteren ist in der Anströmstellung die Umgebungsluft und/oder eine von dem Rad des Kraftfahrzeugs aufgewirbelte Luft besonders gering umzulenken, um aus dem Radhaus in den Filterkanal einströmen zu können. So ist ein besonders Luftstrom, der in der Anströmstellung das Filterelement anströmt, besonders hoch, sodass das Filterelement bzw. die Filtereinrichtung besonders effizient betreibbar ist.
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Im Zusammenhang mit der Oberfläche des Kraftfahrzeugs, in welche das Filterelement in der Umströmstellung bündig abschließend versenkt ist und in der Anströmstellung daraus herausragt, kann es sich bei dieser Oberfläche um einen Innenmantelfläche des Filterkanals handeln. Mit anderen Worten ist vorgesehen, dass das Filterelement in der Umströmstellung mit der Innenmantelfläche des Filterkanals bündig abschließt, sodass die Umgebungsluft zwar durch den Filterkanal, nicht aber durch das Filterelement hindurchströmt bzw. das Filterelement nicht anströmt. Dahingegen ist in der Anströmstellung das Filterelement von der Innenmantelfläche des Filterkanals hervorspringend, sodass das Filterelement in den Filterkanal hineinragt, wodurch die durch den Filterkanal strömende Umgebungsluft das Filterelement anströmt und durch dieses hindurchströmt.
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Dies ist insofern vorteilhaft, als der Filterkanal durch ein ohnehin in dem Kraftfahrzeug vorhandenes Kanalelement gebildet sein kann, beispielsweise durch ein mit einem Ölkühler, einem Ladeluftkühler, einem Innenraumklimatisierungskühler etc. zusammenwirkendes Kanalelement. Aufgrund dessen ist das Kraftfahrzeug mit der fahrzeuginternen Filtereinrichtung besonders einfach und/oder aufwandsarm herstellbar.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
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Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
- 1 in schematischer Darstellung ein mit einer fahrzeuginternen Filtereinrichtung ausgerüstetes Kraftfahrzeug, wobei ein Filterelement in einer Anströmstellung angeordnet ist;
- 2 in schematischer Darstellung das mit der fahrzeuginternen Filtereinrichtung ausgerüstete Kraftfahrzeug, wobei das Filterelement in einer Umströmstellung angeordnet ist;
- 3 in schematischer Darstellung das mit der fahrzeuginternen Filtereinrichtung ausgerüstete Kraftfahrzeug, bei welchem das Filterelement in der Anströmstellung in einem Filterkanal angeordnet ist;
- 4 in schematischer Darstellung das mit der fahrzeuginternen Filtereinrichtung ausgerüstete Kraftfahrzeug, bei welchem das Filterelement in der Umströmstellung in dem Filterkanal angeordnet ist;
- 5 in schematischer Darstellung das mit der fahrzeuginternen Filtereinrichtung ausgerüstete Kraftfahrzeug, bei welchem der Filterkanal und das in die Anströmstellung verstellte Filterelement an einem Unterboden des Kraftfahrzeugs angeordnet sind;
- 6 in schematischer Darstellung das mit der fahrzeuginternen Filtereinrichtung ausgerüstete Kraftfahrzeug, bei welchem der Filterkanal und das in die Umströmstellung verstellte Filterelement am Unterboden des Kraftfahrzeugs angeordnet sind;
- 7 in schematischer Darstellung das mit der fahrzeuginternen Filtereinrichtung ausgerüstete Kraftfahrzeug, bei welchem das Filterelement in der Anströmstellung aus einer Innenmantelfläche des Filterkanals herausragt; und
- 8 in schematischer Darstellung das mit der fahrzeuginternen Filtereinrichtung ausgerüstete Kraftfahrzeug, bei welchem das Filterelement in der Umströmstellung mit der Innenmantelfläche des Filterkanals bündig abschließt.
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Gleiche oder funktionsgleiche Elemente sind in den Figuren mit gleichem Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein mit einer fahrzeuginternen Filtereinrichtung 1 ausgerüstetes Kraftfahrzeug 2, wobei ein Filterelement 3 in einer Anströmstellung A angeordnet ist. Ziel der Filtereinrichtung 1 ist es, bekannte Filtersysteme für Kraftfahrzeuge zur Reinigung einer Umgebungsluft 4 weiterzuentwickeln. Insbesondere in Großstädten ist die Reinigung der Umgebungsluft 4 aufgrund eines dort besonders hohen Verschmutzungsgrads besonders sinnvoll. Denn die Umgebungsluft 4 bzw. die Luft aus einer Umgebung des Kraftfahrzeugs 2 ist mit Partikeln verschmutzt bzw. beladen, die beispielsweise bei einem Betrieb von Kraftfahrzeugen unter anderem durch einen Verbrennungsvorgang einer Verbrennungskraftmaschine des jeweiligen Kraftfahrzeugs und durch Abrieb einer Bremsanlage des Kraftfahrzeugs sowie durch Abrieb von auf einem Straßenbelag abrollenden Rädern des Kraftfahrzeugs erzeugt werden. Diese und andere Partikel werden zusammengefasst als Feinstaub bezeichnet.
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Jedoch ist bei besonders niedrigen Fahrgeschwindigkeiten des Kraftfahrzeugs 2 eine Anströmgeschwindigkeit, mit der die Umgebungsluft 4 an das Filterelement 3 anströmt, besonders gering. Demgegenüber erzeugt das Filterelement 3 bei einer besonders hohen Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 2, beispielsweise bei Überland- und/oder Autobahnfahrten, einen besonders hohen Luftwiderstand des Kraftfahrezeugs, wodurch ein momentaner Kraftstoffverbrauch bzw. Energieverbrauch des Kraftfahrzeugs 2 dann besonders hoch ist. Des Weiteren ist die Umgebungsluft 4 außerhalb von Ballungsgebieten, das heißt außerhalb von Städten, vergleichsweise gering mit Feinstaub beladen, sodass der Nachteil des erhöhten Kraftstoffverbrauchs aufgrund der Filtereinrichtung 1 den Vorteil einer Luftreinigung außerhalb von Städten aufwiegt.
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Das Kraftfahrzeug 2 ist zum Beispiel als ein Kraftwagen, insbesondere Personenkraftwagen, oder Kraftrad ausgebildet. Es ergäbe sich eine besonders geringe Nutzerakzeptanz für die Filtereinrichtung 1, wenn diese das optische Erscheinungsbild des Kraftfahrzeugs 2 dauerhaft beeinträchtigen würde.
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Um also sowohl das Kraftfahrzeug 2 als auch die Filtereinrichtung 1 besonders effizient betreibbar auszubilden, weist die Filtereinrichtung 1 wenigstens das Filterelement 3 auf, das zum Filtrieren der Umgebungsluft 4 des Kraftfahrzeugs 2 ausgebildet ist und zwischen der Anströmstellung A und einer Umströmstellung B verstellbar ist. In der Anströmstellung A - wie in 1 dargestellt - ist das wenigstens eine Filterelement 3 von der Umgebungsluft 4 anströmbar und insbesondere durchströmbar. Die Umgebungsluft 4 strömt hierbei zum Beispiel aufgrund eines Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs 2 an bzw. durch das in der Anströmstellung A angeordnete Filterelement 3A und zwar zumindest im Wesentlichen entgegengesetzt zu einer Fahrtrichtung 5 des Kraftfahrzeugs 2. Die an das Filterelement 3 anströmende Umgebungsluft 4 ist in den Figuren mit 4a bezeichnet, und Umgebungsluft 4, die von dem Filterelement 3A wegströmt, ist in den Figuren mit 4b bezeichnet. Das bedeutet, dass die Umgebungsluft 4, durch die Kraftfahrzeug 2 in dessen Fahrbetrieb hindurchfährt, durch die stromauf des Filterelements 3 angeordnete Umgebungsluft 4a und durch die stromab des Filterelements 3 angeordnete Umgebungsluft 4b gebildet ist. Hierbei ist wenigstens die stromauf des Filterelements 3 angeordnete Umgebungsluft 4a mit dem Feinstaub beladen oder angereichert, das heißt verschmutzt. Durchströmt, wie in 1 dargestellt, die mit dem Feinstaub beladene Umgebungsluft 4a das Filterelement 3A, wird mittels des Filterelements 3A der Feinstaub aus der Umgebungsluft 4a herausgereinigt bzw. herausfiltriert, sodass der Feinstaub zumindest größtenteils in dem Filterelement 3 zurückbleibt und die aus dem Filterelement 3A austretende bzw. herausströmende Umgebungsluft 4b wesentlich weniger Feinstaub als die unfiltrierte Umgebungsluft 4a trägt. Anders ausgedrückt handelt es sich bei dem Anteil der Umgebungsluft 4, der aus dem Filterelement 3A herausströmt, also der Umgebungsluft 4b, um ein Filtrat der zu filtrierenden bzw. filtrierten Umgebungsluft 4a.
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2 zeigt in einer schematischen Darstellung das mit der fahrzeuginternen Filtereinrichtung 1 ausgerüstete Kraftfahrzeug 2, wobei das Filterelement 3 in der Umströmstellung B angeordnet ist. In diesem Fall ist das Anströmen des Filterelements 3B blockiert, da das Filterelement 3B aus der Anströmstellung A in die Umströmstellung B verstellt ist. Infolgedessen sind sowohl die stromauf des Filterelements 3B angeordnete Umgebungsluft 4a als auch die stromab des Filterelements 3B angeordnete Umgebungsluft 4b mit Feinstaub beladen, wobei ein Filtrieren bzw. Reinigen der Umgebungsluft 4 bzw. 4a unterbleibt. Jedoch erzeugt das in der Umströmstellung B angeordnete Filterelement 3B keinen mit dem Filterelement 3B zusammenhängenden Luftwiderstand während des Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs 2. Daher ist in der Umströmstellung B das Kraftfahrzeug 2 besonders kraftstoff- bzw. energieeffizient und/oder emissionsarm betreibbar.
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Wie auch schon in 1 dargestellt ist, weist das Kraftfahrzeug 2 ein mit der Filtereinrichtung 1 elektrisch verbundenes Bremsenergierückgewinnungssystem 6 auf, mittels dessen rückgewonnener elektrischer Energie die Filtereinrichtung 1 betreibbar ist. Das Bremsenergierückgewinnungssystem 6 ist aus dem Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt, weshalb auf eine detaillierte Beschreibung des Bremsenergierückgewinnungssystems 6 hierin verzichtet wird. Jedenfalls weist das Bremsenergierückgewinnungssystem 6 eine Rekuperierungseinrichtung 7 auf, die mit einer nicht näher dargestellten Bremsanlage des Kraftfahrzeugs 2 elektrisch derart zusammenwirkt, dass bei einem Verzögern des Kraftfahrzeugs 2 eine mittels der Bremsanlage abzubauende bzw. abgebaute Bewegungsenergie des Kraftfahrzeugs 2 in elektrische Energie umgewandelt wird. Bei dem Kraftfahrzeug 2 wird dann diese durch den Abbau der Bewegungsenergie zurückgewonnene elektrische Energie direkt oder indirekt der Filtereinrichtung 1 bereitgestellt. Im vorliegenden Beispiel weist das Bremsenergierückgewinnungssystem 6 einen elektrischen Energiespeicher 8 auf, mittels dessen, insbesondere bedarfsgerecht, die mittels des Bremsenergierückgewinnungssystems 6 zurückgewonnene elektrische Energie zumindest vorübergehend speicherbar ist bzw. gespeichert wird.
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Im vorliegenden Beispiel umfasst das Betreiben der Filtereinrichtung 1 das Verstellen des Filterelements 3 zwischen dessen Anströmstellung A und dessen Umströmstellung B, was bedeutet, dass die Filtereinrichtung 1 mittels der rückgewonnenen elektrischen Energie des Bremsenergierückgewinnungssystems 6 zwischen der Anströmstellung A und der Umströmstellung B verstellbar ist. Hierzu ist die Filtereinrichtung 1 beispielsweise mittels wenigstens eines elektrischen Leitelements, zum Beispiel Kabel, mit dem Bremsenergierückgewinnungssystem 6 verbunden bzw. verbindbar, sodass die mittels des Bremsenergierückgewinnungssystems 6 zurückgewonnene elektrische Energie dazu eingesetzt oder einsetzbar ist, die Filtereinrichtung 1 zwischen der Anströmstellung A und der Umströmstellung B zu verstellen.
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Zum Betreiben der Filtereinrichtung 1 zählt des Weiteren ein elektrostatisches Aufladen des Filterelements 3, insbesondere dann, wenn das Filterelement 3 in der Anströmstellung A angeordnet ist. Das bedeutet, dass mittels des Bremsenergierückgewinnungssystems 6 bzw. mittels der zurückgewonnenen Energie eine elektrische Spannung bzw. ein Potential derart an das Filterelement 3A angelegt wird, dass dieses elektrisch positiv oder elektrisch negativ geladen ist.
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Das Kraftfahrzeug 2, insbesondere dessen Filtereinrichtung 1, weist eine dem Filterelement 3 zugeordnete und mit diesem zusammenwirkende elektrische Gebläseeinrichtung 9 auf, die mittels der rückgewonnenen elektrischen Energie des Bremsenergierückgewinnungssystems 6 betreibbar ist. Die elektrische Gebläseeinrichtung 9 kann vor, das heißt stromauf des Filterelements 3, bevorzugt jedoch stromab, das heißt nach dem Filterelement 3, angeordnet sein. Funktionsgemäß ist bei einem Betrieb der Gebläseeinrichtung 9 vor dem Filterelement 3A, das heißt an einer Eingangsseite 10 des Filterelements 3A, ein Unterdruck erzeugbar, sodass die zu filtrierende Umgebungsluft 4a aktiv zu dem Filterelement 3A und durch dieses hindurch gesaugt wird. Gleichermaßen wird beim Betrieb der Gebläseeinrichtung 9 die zu filtrierende Umgebungsluft 4a aus einer Ausgangsseite 11 des Filterelements 3 aktiv herausgesaugt.
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Die Gebläseeinrichtung 9 kann direkt bzw. unmittelbar angrenzend an das Filterelement 3 angeordnet sein. Hierbei sind sowohl das Filterelement 3 als auch die Gebläseeinrichtung 9 elektrisch leitend mit dem Bremsenergierückgewinnungssystem 6 verbunden oder verbindbar, sodass entsprechend sowohl das Filterelement 3 als auch die Gebläseeinrichtung 9 mittels der zurückgewonnenen Energie betreibbar sind.
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1 und 2 zeigen des Weiteren ein Radhaus 12 des Kraftfahrzeugs 2, wobei die fahrzeuginterne Filtereinrichtung 1, insbesondere das Filterelement 3, in einem unmittelbaren Nahbereich des Radhauses 12 angeordnet ist. 2 zeigt darüber hinaus in strichlierter Darstellung ein alternatives oder zusätzliches Filterelement 3 wie auch eine alternative oder zusätzliche Gebläseeinrichtung 9, die außerhalb des unmittelbaren Nahbereichs des Radhauses 12 angeordnet sind. Die Filtereinrichtung in dem unmittelbaren Nahbereich des Radhauses 12 ermöglicht eine besonders vorteilhafte Aufnahme von mit Feinstaub beladener Umgebungsluft 4a sowie weiteren Partikeln, die bei dem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs 2 durch dessen rotierendes Rad 13 aufgewirbelt werden. Dies ist besonders vorteilhaft, da hierdurch die Umgebungsluft 4 von Partikeln befreit wird, die von anderen Verkehrsteilnehmern und/oder weiteren, insbesondere vom Straßenverkehr unabhängigen, Emittenten erzeugt wurden oder werden.
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Das Filterelement 3 der Filtereinrichtung 1 ist an einer Oberfläche 14 des Kraftfahrzeugs 2 angeordnet und in der Anströmstellung A - wie in 1 dargestellt - von dieser Oberfläche 14 herausragend. Dahingegen ist in 2 zu erkennen, dass das Filterelement 3 in der Umströmstellung B bündig mit dieser Oberfläche 14 abschließt bzw. zumindest im Wesentlichen vollständig in diese Oberfläche 14 versenkt ist. Bei der Oberfläche 14 kann es sich beispielsweise um einen Unterboden 15 des Kraftfahrzeugs 2 handeln, da das Filterelement 3 an dem Unterboden 15 angeordnet sein kann.
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3 zeigt in einer schematischen Darstellung das mit der fahrzeuginternen Filtereinrichtung 1 ausgerüstete Kraftfahrzeug 2, bei welchem das Filterelement 3A in der Anströmstellung A in einem Filterkanal 16 angeordnet ist. Zum Verstellen der Filtereinrichtung 1 zwischen der Anströmstellung A und der Umströmstellung B weist die Filtereinrichtung 1 ein Klappensystem 17 auf, das wenigstens eine Klappe 18 umfasst, die in der Anströmstellung A der Filtereinrichtung 1 in einer Offenstellung - wie in 3 dargestellt - angeordnet ist. Das bedeutet, dass bei dieser Ausführungsform das Filterelement 3 starr in dem Filterkanal 16 angeordnet sein kann, und die Filtereinrichtung 1 in die Anströmstellung A verstellt ist, wenn das Klappensystem 17 bzw. die Klappe 18 in der Offenstellung angeordnet ist, wobei die zu filtrierende Umgebungsluft 4a dann in den Filterkanal 16 bzw. in das Filterelement 3A einströmen kann.
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Beispielhaft ist der Filterkanal 16 im Bereich des Unterbodens 15 angeordnet. Genauso gut ist es denkbar, dass der Filterkanal 16 andernorts an dem Kraftfahrzeug 2, beispielsweise im Bereich eines Fahrzeugdachs, einer Seitenwand etc., angeordnet ist.
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Das Klappensystem 17 weist wenigstens eine Verstelleinrichtung 19 auf, die im vorliegenden Beispiel eine Schwenkeinrichtung umfasst, über welche die Klappe 18 gelenkig, zum Beispiel schwenkbar, an dem Filterkanal 16 befestigt ist. Selbstverständlich sind auch andere Prinzipien zum Verstellen der Klappe 18 bzw. des Klappensystems 17 denkbar, beispielsweise kann die Klappe 18 zwischen der Offenstellung und der Geschlossenstellung translatorisch verstellbar sein.
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Im Gegensatz zu der in 3 dargestellten Offenstellung des Klappensystems 17, wobei das Klappensystem 17 in der Anströmstellung A bzw. in der Offenstellung den Filterkanal 16 für das Durchströmen von Luft, insbesondere der Umgebungsluft 4, 4a, freigibt, zeigt 4 in schematischer Darstellung das mit der fahrzeuginternen Filtereinrichtung 1 ausgerüstete Kraftfahrzeug 2, bei welchem das Filterelement 3 in der Umströmstellung B in dem Filterkanal 16 angeordnet ist. Anders ausgedrückt blockiert das Klappensystem 17 bzw. die Klappe 18 den Filterkanal 16 gegen das Durchströmen mit Umgebungsluft 4a. Wieder anders ausgedrückt ist die Filtereinrichtung 1 in die Umströmstellung B verstellt, indem das Klappensystem 17 bzw. die wenigstens eine Klappe 18 in die Geschlossenstellung verstellt ist. Da - wie in 4 dargestellt - die wenigstens eine Klappe 18 des Klappensystems 17 den Filterkanal 16 zumindest im Wesentlichen verschließt, ist es der in Richtung zu dem Filterkanal 16 hin bzw. in Richtung zu dem Filterelement 3 hin strömenden Umgebungsluft 4a verwehrt, in den Filterkanal 16 hinein und direkt zu dem Filterelement 3 hin zu strömen. Infolgedessen ist ein Feinstaubgehalt der vor dem Filterelement 3B angeordneten Umgebungsluft 4a zumindest im Wesentlichen gleich mit einem Feinstaubgehalt der stromab des Filterelements 3B angeordneten Umgebungsluft 4b. Mit anderen Worten wird die Umgebungsluft 4 bei geschlossener Klappe 18 unfiltriert um die Filtereinrichtung 1 bzw. um das Filterelement 3B und infolgedessen um das Kraftfahrzeug 2 herum geleitet, da die Filtereinrichtung 1 in der Umströmstellung B angeordnet ist.
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Um möglichst wenig Energie zu verbrauchen, um das Klappensystem 17 zwischen der Offenstellung und der Geschlossenstellung zu verstellen, ist das Klappensystem 17, insbesondere dessen Verstelleinrichtung 19, mit dem Bremsenergierückgewinnungssystem 6 elektrisch leitend verbunden bzw. verbindbar. Lediglich aus Übersichtlichkeitsgründen ist in 3 die elektrisch leitende Verbindung zwischen der Verstelleinrichtung 19 und dem Bremsenergierückgewinnungssystem 6 nicht dargestellt. Es ist also das Klappensystem 17 bzw. die Klappe 18 mittels der rückgewonnenen elektrischen Energie des Bremsenergierückgewinnungssystems 6 betreibbar, das heißt, zum Beispiel zwischen der Offenstellung und der Geschlossenstellung verstellbar.
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4 zeigt noch einen weiteren Aspekt der Filtereinrichtung 1, nämlich dass das Filterelement 3 außerhalb des Nahbereichs des Radhauses 12 angeordnet sein kann. Des Weiteren ist in 4 die Gebläseeinrichtung 9 entfernt von dem Filterelement 3 dargestellt. Das bedeutet, dass zwischen dem Filterelement 3 und der Gebläseeinrichtung 9 der Filterkanal 16 zumindest teilweise verläuft. Mit anderen Worten durchströmt die in der Anströmstellung A aus der Ausgangsseite 11 des Filterelements 3A ausströmende Umgebungsluft 4b zunächst zumindest einen Teil des Filterkanals 16, wonach diese Umgebungsluft 4b dann, angesaugt von der Gebläseeinrichtung 9, durch die Gebläseeinrichtung 9 hindurchströmt.
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Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn das Radhaus 12 zumindest teilweise entlang dessen Umfangsrichtung durch die Klappe 18 des Klappensystems 17 gebildet ist und der Filterkanal 16 direkt, das heißt unmittelbar, an das Radhaus 12 angrenzt. Das bedeutet, dass in der Offenstellung der Klappe 18 eine Eingangsöffnung des Filterkanals 16 bündig mit einer Innenwand des Radhauses 12 abschließt, sodass die zu filternde Umgebungsluft 4a in den Filterkanal 16 einströmen kann, ohne zunächst unter den Unterboden 15, das heißt zwischen den Unterboden 15 und einen Straßenbelag, zu strömen. Verschließt die Klappe 18 - wie in 4 dargestellt - den Filterkanal 16, bildet also die Klappe 18 zumindest bereichsweise die Innenwand des Radhauses 12, sodass in diesem Zustand das Radhaus 12 und infolgedessen das Kraftfahrzeug 2 besonders aerodynamisch günstig ausgebildet ist. Des Weiteren ist eine Bodenfreiheit zwischen dem Straßenbelag und dem Unterboden 15 des Kraftfahrzeugs 2 gewährleistet, da der Filterkanal 16 in vorteilhafter Weise direkt von dem Radhaus 12 abzweigt. Anders ausgedrückt ist unterhalb des Unterbodens 15, das heißt zwischen dem Unterboden 15 und dem Straßenbelag, kein Bauelement vorzusehen, welches den Filterkanal 16 bilden würde, da dieser vorteilhaft in einen Rohbau bzw. eine Karosserie des Kraftfahrzeugs 2 integriert ist.
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5 zeigt in einer schematischen Darstellung das mit der fahrzeuginternen Filtereinrichtung 1 ausgerüstete Kraftfahrzeug 2, bei welchem der Filterkanal 16 und das in die Anströmstellung A verstellte Filterelement 3A an dem Unterboden 15 des Kraftfahrzeugs 2 angeordnet sind. Im Gegensatz zu 1 und 2, in deren Zusammenhang das Filterelement 3 der Filtereinrichtung 1 zum Beispiel translatorisch zwischen der Anströmstellung A und der Umströmstellung B verstellbar ist, ist bei der Ausführungsform gemäß 5 und gemäß 6 das Filterelement 3 starr, das heißt unbewegbar, an der Oberfläche 14, insbesondere an dem Unterboden 15, befestigt bzw. angeordnet. Im vorliegenden Beispiel weist der Unterboden 15 des Kraftfahrzeugs 2 eine Vertiefung 20 auf, in der das Filterelement 3 und gegebenenfalls die Gebläseeinrichtung 9 angeordnet ist/sind. Das Klappensystem 17 ist in 5 in der Offenstellung dargestellt, was bedeutet, dass die Filtereinrichtung 1 in 5 in der Anströmstellung A angeordnet gezeigt ist.
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Um ein besonders effizientes Anströmen bzw. Durchströmen des Filterelements 3A mit der zu reinigenden bzw. zu filtrierenden Umgebungsluft 4a zu gewährleisten, bildet die wenigstens eine Klappe 18 des Klappensystems 17 zumindest teilweise den Filterkanal 16. Das bedeutet, dass der Filterkanal 16 durch die Vertiefung 20 und durch das Klappensystem 17 gebildet ist. Wie in 5 dargestellt, weist das Klappensystem 17 beispielsweise eine erste Klappe 18 auf, die den Filterkanal 16 an der Eingangsseite 10 des Filterelements 3 zur Durchströmung mit der Umgebungsluft 4a freigibt. Des Weiteren weist das Klappensystem 17 eine weitere Klappe 21 auf, deren Funktionsweise analog zu der ersten Klappe 18 ist, jedoch den Filterkanal 16 an der Ausgangsseite 11 des Filterelements 3 zur Durchströmung mit dem Filtrat, das heißt mit der filtrierten Umgebungsluft 4b, freigibt.
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6 zeigt in einer schematischen Darstellung das mit der fahrzeuginternen Filtereinrichtung 1 ausgerüstete Kraftfahrzeug 2, bei welchem der Filterkanal 16 und das in die Umströmstellung B verstellte Filterelement 3B am Unterboden 15 des Kraftfahrzeugs 2 angeordnet sind. Hierbei ist die Filtereinrichtung 1 in die Umströmstellung B verstellt, indem das Klappensystem 17 in die Geschlossenstellung verstellt ist. Das bedeutet, dass die Klappe 18 und die Klappe 21 in die jeweilige Geschlossenstellung verstellt sind. Zum Verstellen der Klappen 18, 21 aus deren Offenstellung in deren Geschlossenstellung wurde elektrische Energie verwendet, die mittels des Bremsenergierückgewinnungssystems 6 durch ein Verzögern des Kraftfahrzeugs 2 mittels dessen Bremsanlage zurückgewonnen wurde. Hierzu ist - wie bereits beschrieben - das Klappensystem 17, insbesondere die jeweilige Verstelleinrichtung 19, mit dem Bremsenergierückgewinnungssystem 6 elektrisch leitend verbunden oder verbindbar. Aus Übersichtlichkeitsgründen wurde auf eine Darstellung der elektrisch leitenden Verbindung zwischen den jeweiligen Verstelleinrichtungen 19 und dem Bremsenergierückgewinnungssystem 6 in 5 und 6 verzichtet.
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In 6 ist besonders gut zu erkennen, dass der Filterkanal 16 durch die Klappen 18, 21 in Bezug zu dem Unterboden 15 des Kraftfahrzeugs 2 verschlossen ist. Es ist insbesondere vorgesehen, dass in der Umströmstellung B, das heißt wenn die Klappen 18, 21 in der jeweiligen Geschlossenstellung angeordnet sind, der Unterboden 15 bzw. die Oberfläche 14, an welcher die Filtereinrichtung 1 angeordnet ist, besonders glatt bzw. plan ist, sodass das Kraftfahrzeug 2 in der Umströmstellung B aerodynamisch besonders günstig ausgebildet ist. Denn bei den in der Geschlossenstellung angeordneten Klappen 18, 21 ist es der Umgebungsluft 4, insbesondere der Umgebungsluft 4a, verwehrt, in den Filterkanal 16 einzuströmen, insofern ein Reinigen der Umgebungsluft 4a nicht erwünscht ist.
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Zu einer weiteren Ausführungsform der Filtereinrichtung 1 bzw. des Kraftfahrzeugs 2 zeigt 7 in schematischer Darstellung das mit der fahrzeuginternen Filtereinrichtung 1 ausgerüstete Kraftfahrzeug 2, bei welchem das Filterelement 3 in der Anströmstellung A aus einer Innenmantelfläche 22 des Filterkanals 16 herausragt. In diesem Zusammenhang ist die zuvor beschriebene Oberfläche 14 des Kraftfahrzeugs 2 unter anderem dahingehend zu verstehen, dass die Oberfläche 14 insbesondere die Innenmantelfläche 22 des Filterkanals 16 bilden kann. Bei dieser Ausführungsform ist also die Filtereinrichtung 1, insbesondere deren Filterelement 3, in dem Filterkanal 16 angeordnet, wobei der Filterkanal 16 hierbei zumindest teilweise abseits des Unterbodens 15 des Kraftfahrzeugs 2 verläuft. Im vorliegenden Beispiel - wie in 7 und 8 dargestellt - kann der Filterkanal 16 durch ein ohnehin in dem Kraftfahrzeug 2 eingesetztes Kanalelement 23 gebildet sein. Das Kanalelement 23 kann beispielsweise als ein Kühlkanal zur Zufuhr von Kühlluft zum Beispiel für die Bremsanlage, für einen Motorölkühler, für einen Fahrzeugklimatisierungskühler etc. dienen.
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In 7 ist die Filtereinrichtung 1 in der Anströmstellung A angeordnet, das bedeutet, dass das Filterelement 3A sich in den Filterkanal 16 bzw. in das Kanalelement 23 hineinerstreckt. Insbesondere durchquert das Filterelement 3A das Kanalelement 23 bzw. den Filterkanal 16 vollständig, sodass in das Kanalelement 23 bzw. in den Filterkanal 16 einströmende Umgebungsluft 4a zumindest im Wesentlichen vollständig durch das Filterelement 3A hindurchtritt. Des Weiteren kann bei dieser Ausführungsform das Klappensystem 17 vorgesehen sein, welches beispielsweise als ein verschließbarer bzw. öffenbarer Lufteinlass 24 ausgebildet sein kann. Dieser ist mittels der Verstelleinrichtung 19 des Klappensystems 17 entsprechend zwischen einer Lufteinlassstellung und einer Geschlossenstellung verstellbar, wobei dem Klappensystem 17 zum Verstellen des Lufteinlasses 24 mittels des Bremsenergierückgewinnungssystems 6 zurückgewonnene Energie bereitstellbar ist oder bereitgestellt wird. In der Anströmstellung A ist der Lufteinlass 24 in die Lufteinlassstellung verstellt.
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8 zeigt in schematischer Darstellung das mit der fahrzeuginternen Filtereinrichtung 1 ausgerüstete Kraftfahrzeug 2, bei welchem das Filterelement 3B in der Umströmstellung B mit der Innenmantelfläche 22 des Filterkanals 16 bündig abschließt. Die Filtereinrichtung 1 ist in die Umströmstellung B verstellt, indem das Filterelement 3B bündig mit der Innenmantelfläche 22 des Kanalelements 23 bzw. des Filterkanals 16 bündig abschließt, das heißt bündig in die Oberfläche 14 bzw. die Innenmantelfläche 22 versenkt ist. Alternativ oder zusätzlich ist die Filtereinrichtung 1 in die Umströmstellung B verstellt bzw. verstellbar, indem der schließbare bzw. öffenbare Lufteinlass 24, das heißt das Klappensystem 17, in die Geschlossenstellung verstellt ist. Auf diese Weise ist ein Anströmen und/oder Durchströmen des Filterelements 3B mit Umgebungsluft 4a verhindert. Die Filtereinrichtung 1 kann zum Verstellen zwischen der Anströmstellung A und der Umströmstellung B eine von der Verstelleinrichtung 19 unterschiedlich ausgebildete Verstelleinheit (nicht dargestellt) aufweisen, mittels welcher das Filterelement 3 zwischen der Anströmstellung A und der Umströmstellung B verstellbar ist. Im vorliegenden Beispiel ist das Filterelement 3 translatorisch zwischen der Anströmstellung A und der Umströmstellung B verstellbar. Dies gilt auch für das im Zusammenhang mit den in 1 und 2 beschriebene Filterelement 3, das zwischen der Anströmstellung A und der Umströmstellung B in die Oberfläche 14, das heißt in den Unterboden 15, des Kraftfahrzeugs 2 translatorisch verstellbar ist. Entsprechend ist das Filterelement 3A in der Anströmstellung aus der entsprechenden Oberfläche 14, das heißt aus dem Unterboden 15 und/oder aus der Innenmantelfläche 22, ausgefahren, wohingegen das Filterelement 3B in der Umströmstellung in die entsprechende Oberfläche 14, das heißt in den Unterboden 15 und/oder in die Innenmantelfläche 22, eingefahren ist.
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In 7 und 8 ist des Weiteren ein in dem Kanalelement 23 angeordneter Kühler 25, zum Beispiel ein ausgelagerter Motorölkühler, dargestellt, welcher insbesondere bei Kraftfahrzeugen 2 zum Einsatz kommt, die eine vergleichsweise hohe maximale Motorleistung haben. Es ist insbesondere vorgesehen, dass der Kühler 25 stromab des Filterelements 3 angeordnet ist, sodass dieser in der Anströmstellung A der Filtereinrichtung 1 von der filtrierten Umgebungsluft 4b anströmbar und/oder durchströmbar ist, sodass sich kein oder nur besonders wenig Feinstaub oder andere Partikel an dem Kühler 25 ablagern und dessen Kühlleistung bzw. Wärmeabfuhrleistung beeinträchtigen würden.
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Insgesamt zeigt die Erfindung die Filtereinrichtung 1, die derart aufgebaut ist, dass bei einer besonders niedrigen Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 2 das Filterelement 3 in den Fahrtwind gestellt werden kann, sodass die zu filtrierende Umgebungsluft 4a zum Filterelement 3 geleitet wird oder leitbar ist. Hierdurch wird dem Filterelement 3 ein maximaler Luftmassenstrom der Umgebungsluft 4 bzw. 4a bereitgestellt, wodurch eine Filterleistung der Filtereinrichtung 1 bzw. des Filterelements 3 entsprechend besonders hoch bzw. maximal ist. Bei einem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs 2 mit besonders hoher Geschwindigkeit, zum Beispiel bei Überlandfahrten, ist das Filterelement 3 aus dem Fahrtwind herausnehmbar und/oder der Luftstrom der Umgebungsluft 4 wird nicht durch das Filterelement 3, sondern um dieses herum geleitet, sodass ein aerodynamischer Einfluss des Filterelements 3 auf das Kraftfahrzeug 2 lediglich besonders gering ist oder idealerweise vollständig entfällt.
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Um zu bestimmen, wann und/oder wo die Filtereinrichtung 1 in die Anströmstellung A zu verstellen ist, können beispielsweise Daten des Kraftfahrzeugs 2, beispielsweise eine momentane Fahrgeschwindigkeit, eine aktuelle Position (beispielsweise aufgrund von GPS-Daten eines Fahrzeugnavigationssystems des Kraftfahrzeugs 2), herangezogen werden. Hierzu weist das Kraftfahrzeug 2 beispielsweise eine Steuereinrichtung auf, die die entsprechenden Geschwindigkeits- und/oder Positionsdaten des Fahrzeugnavigationssystems entsprechend auswertet und die mit der Filtereinrichtung 1 verbunden ist, um diese anhand eines entsprechenden Auswerteergebnisses zwischen der Anströmstellung A und der Umströmstellung B zu verstellen.
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Das Kraftfahrzeug 2 und/oder die Filtereinrichtung 1 sind/ist besonders kraftstoff- bzw. energieeffizient und/oder emissionsarm betreibbar, da zum Betrieb der Filtereinrichtung 1 lediglich oder zumindest vorrangig elektrische Energie verwendet wird, die aufgrund eines Verzögerungsbetriebs des Kraftfahrzeugs 2 mittels des Bremsenergierückgewinnungssystems 6 der Filtereinrichtung 1 bereitgestellt wird. Auf diese Weise erfordert das Filtern der Umgebungsluft 4 mittels des Kraftfahrzeugs 2 bzw. mittels der Filtereinrichtung 1 keine Energie, die ohne einen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs 2 zu erzeugen wäre.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Filtereinrichtung
- 2
- Kraftfahrzeug
- 3
- Filterelement
- 3A
- Filterelement in Anströmstellung
- 3B
- Filterelement in Umströmstellung
- 4
- Umgebungsluft
- 4a
- Umgebungsluft
- 4b
- Umgebungsluft
- 5
- Fahrtrichtung
- 6
- Bremsenergierückgewinnungssystem
- 7
- Rekuperierungseinrichtung
- 8
- elektrischer Energiespeicher
- 9
- Gebläseeinrichtung
- 10
- Eingangsseite
- 11
- Ausgangsseite
- 12
- Radhaus
- 13
- Rad
- 14
- Oberfläche
- 15
- Unterboden
- 16
- Filterkanal
- 17
- Klappensystem
- 18
- Klappe
- 19
- Verstelleinrichtung
- 20
- Vertiefung
- 21
- Klappe
- 22
- Innenmantelfläche
- 23
- Kanalelement
- 24
- Lufteinlass
- 25
- Kühler
- A
- Anströmstellung
- B
- Umströmstellung
