-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die Erfindung betrifft eine Luftfilteranordnung und ein Kraftfahrzeug mit einer Luftfilteranordnung. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Luftfilteranordnung für ein Ansaugsystem zum Ansaugen von Frischluft für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs.
-
HINTERGRUND
-
Ansaugsysteme für Brennkraftmaschinen sind typischerweise mit einem Luftfilter oder mit einer Kombination mehrerer Luftfilter ausgestattet.
-
Zur Verbesserung der Leistung können Ansaugsysteme elektrische Verdichter aufweisen. Häufig sind elektrische Verdichter zwischen dem Luftfilter des Ansaugsystems und der Brennkraftmaschine installiert. Die
EP 2 924 261 A1 und die
JP 2013-132920 A offenbaren ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine, wobei ein elektrisch angetriebener Verdichter zwischen einem Luftfilter und der Brennkraftmaschine angeordnet ist. Die
DE 10 2011 013 226 B4 und die
DE 10 2013 108 826 B4 offenbaren weitere Beispiele für Verdichter mit einem Elektromotor. Bei diesen Ausgestaltungen unterstützen die Verdichter nicht die Filterung der Luft.
-
Ein Problem herkömmlicher Ansaugsysteme besteht darin, dass die Lebensdauer des Luftfilters unerwünscht kurz sein kann. Dies gilt insbesondere bei Anwendungen, bei denen Partikel in größerer Anzahl angesaugt werden, die die Wirkung des Luftfilters rasch beeinträchtigen. Die Lebensdauer des Luftfilters kann dadurch in unerwünschter Weise verkürzt werden.
-
Zur Abscheidung von Partikeln schlägt die
US 7 637 978 B2 einen Partikelabscheider vor, der Partikel stromaufwärts eines Luftfilters abscheidet. Der Partikelabscheider der
US 7 637 978 B2 verwendet ein unbewegliches Profil, um einen Luftwirbel zu erzeugen und Partikel unter Fliehkraftwirkung abzuscheiden. Die Leistung der Brennkraftmaschine wird dadurch nicht positiv beeinflusst.
-
Es besteht ein Bedarf an verbesserten Vorrichtungen zur Filterung von Luft, insbesondere für ein Ansaugsystem zum Ansaugen von Frischluft für eine Brennkraftmaschine. Es besteht insbesondere ein Bedarf an Vorrichtungen, die die Lebensdauer eines Luftfilters verlängern können und gleichzeitig die Leistung der Brennkraftmaschine fördern.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
Erfindungsgemäß werden eine Luftfilteranordnung und ein Kraftfahrzeug mit den in den unabhängigen Schutzansprüchen angegebenen Merkmalen angegeben. Die abhängigen Schutzansprüche definieren Ausführungsbeispiele.
-
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein elektrisch angetriebener Verdichter in Strömungsrichtung vor einem Luftfilter angeordnet ist, wobei der elektrisch angetriebene Verdichter die Luftströmung so umlenkt, dass Partikel unter Wirkung der Fliehkraft abgeschieden werden. Der elektrisch angetriebene Verdichter erhöht die Leistung der Brennkraftmaschine, verlängert aber aufgrund seiner Anordnung in einem Fliehkraftabscheider vor dem Luftfilter darüber hinaus auch die Lebensdauer des Luftfilters.
-
Eine erfindungsgemäße Luftfilteranordnung für ein Ansaugsystem einer Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Ansaugsystem zum Ansaugen von Frischluft, weist Folgendes auf: einen Lufteinlass und einen Luftauslass, einen zwischen dem Lufteinlass und dem Luftauslass angeordneten Luftfilter und einen Fliehkraftabscheider. Der Fliehkraftabscheider weist einen elektrisch angetriebenen Verdichter mit einem zwischen dem Lufteinlass der Luftfilteranordnung und dem Luftfilter angeordneten Laufrad auf.
-
Der elektrisch angetriebene Verdichter erhöht die Leistung der Brennkraftmaschine und bewirkt aufgrund seiner Anordnung in einem Fliehkraftabscheider vor dem Luftfilter die Abscheidung von Partikeln vor dem Luftfilter, wodurch die Lebensdauer des Luftfilters verlängert werden kann.
-
Der elektrisch angetriebene Verdichter kann ein Radialverdichter sein, und das Laufrad kann ein Radialverdichterlaufrad sein. Der elektrisch angetriebene Verdichter kann ein einstufiger Verdichter sein. Auf diese Weise kann in einem kompakten Volumen effizient der nötige Druck für eine Vorverdichtung und der erforderliche Drall einer Luftströmung zum Abscheiden von Partikeln erzeugt werden.
-
Der elektrisch angetriebene Verdichter kann einen mit dem Laufrad gekoppelten Elektromotor aufweisen. Der Elektromotor kann ein bürstenloser Elektromotor sein.
-
Die Luftfilteranordnung kann so ausgestaltet sein, dass der Elektromotor im Betrieb durch eine Luftströmung vom Lufteinlass zum Luftauslass der Luftfilteranordnung gekühlt wird. Dadurch kann in effizienter Weise eine Kühlung des Elektromotors erreicht werden, die auf separate Kühleinheiten verzichten kann.
-
Der Elektromotor kann zwischen dem Laufrad und dem Luftauslass angeordnet sein. Unter einer Anordnung des Elektromotors zwischen dem Laufrad und dem Luftauslass im Sinne dieser Anmeldung wird verstanden, dass der Elektromotor entlang des Strömungswegs vom Laufrad zum Luftauslass positioniert ist.
-
Der Elektromotor kann zwischen einem Stator des elektrisch angetriebenen Verdichters und dem Luftauslass angeordnet sein. Wenigstens ein Abschnitt des Elektromotors kann innerhalb eines vom Luftfilter umgebenen Hohlraums angeordnet sein. Der Elektromotor kann vollständig innerhalb des vom Luftfilter umgebenen Hohlraums angeordnet sein. Wenigstens ein Abschnitt des Elektromotors kann innerhalb eines von einem Diffusor der Luftfilteranordnung umgebenen Hohlraums angeordnet ist. Derartige Ausgestaltungen erlauben, die Luftfilteranordnung besonders kompakt auszugestalten.
-
Der Fliehkraftabscheider kann einen Aufnahmebehälter zum Aufnehmen von durch den Fliehkraftabscheider abgeschiedenen Partikeln aufweisen.
-
Der Aufnahmebehälter kann ein Verdichtergehäuse aufweisen, wobei das Laufrad in das Verdichtergehäuse hineinragt oder darin angeordnet ist.
-
Der Lufteinlass kann an dem Aufnahmebehälter angeordnet sein. Der Lufteinlass kann ein Lufteinlassgitter aufweisen. Dadurch können besonders große Partikel bereits vor dem Fliehkraftabscheider aus der Luftströmung entfernt werden.
-
Der Lufteinlass kann in einem zentralen Bereich eines axialen Endabschnitts des Aufnahmebehälters angeordnet ist. Der Aufnahmebehälter kann einen Durchgang aufweisen, der sich in Axialrichtung durch den Aufnahmebehälter erstreckt. Der Aufnahmebehälter kann eine den Durchgang ringförmig umlaufende Vertiefung aufweisen. Die ringförmige Vertiefung ist besonders geeignet, die Partikel aufzunehmen, die durch die von einem Radialverdichter erzeugte Fliehkraft gegen eine Innenwand eines Gehäuses der Luftfilteranordnung gedrückt werden.
-
Der Aufnahmebehälter kann im montierten Zustand unterhalb des Laufrads, d. h. in einer geringeren Höhenlage als das Laufrad, angeordnet sein. Die Abscheidung von Partikeln in den Aufnahmebehälter kann durch die Schwerkraft unterstützt werden.
-
Der Fliehkraftabscheider kann wenigstens einen Stator aufweisen. Der wenigstens eine Stator kann Flügel aufweisen, die zum Verdichten von Luft und/oder zum Erzeugen von Drall in einer Luftströmung konfiguriert sind. Der wenigstens eine Stator kann beim Aufbau von Druck für eine Verdichtung der Frischluft und beim Erzeugen der Fliehkraft zum Abscheiden von Partikeln mithelfen.
-
Der wenigstens eine Stator kann eine Anlagefläche zum Abstützen eines Elektromotors des elektrisch angetriebenen Verdichters aufweisen. Die Anlagefläche zum Abstützten des Elektromotor und das Laufrad können an entgegengesetzten Seiten des wenigstens einen Stators angeordnet sein.
-
Der Luftfilter kann sich über wenigstens eine Luftfilterdichtung an dem ersten Stator abstützen. Dies erlaubt eine besonders einfache Halteanordnung für den Luftfilter.
-
Der wenigstens eine Stator kann einen ersten Stator aufweisen, der zwischen dem Laufrad und dem Luftfilter angeordnet ist. Der wenigstens eine Stator kann alternativ oder zusätzlich einen zweiten Stator aufweisen, der ein zum Laufrad weisendes Ende des Aufnahmebehälters wenigstens teilweise überdeckt. Der erste Stator und/oder der zweite Stator kann jeweils Flügel aufweisen, die der Luftströmung durch die Luftfilteranordnung einen Drall verleihen.
-
Die Luftfilteranordnung kann einen Diffusor aufweisen.
-
Der erste Stator kann über die Flügel kraftschlüssig und/oder formschlüssig mit dem Diffusor verbunden sein.
-
Der Diffusor kann wenigstens einen Abschnitt eines Gehäuses der Luftfilteranordnung bilden.
-
Die Luftfilteranordnung kann einen Deckel, an dem der Luftauslass angeordnet ist, aufweisen.
-
Der Luftfilter kann eine Luftfilterdichtung aufweisen, an der der Deckel im zusammengebauten Zustand der Luftfilteranordnung anliegt.
-
Der Luftfilter kann im montierten Zustand zwischen einer am Deckel anliegenden ersten Luftfilterdichtung des Luftfilters und einer am Stator anliegenden zweiten Luftfilterdichtung des Luftfilters festgeklemmt sein. Die erste Luftfilterdichtung und die zweite Luftfilterdichtung können mit dem Luftfilter fest verbunden oder einstückig damit ausgebildet sein.
-
Der elektrisch angetriebene Verdichter kann zum Betrieb an einem 24 V-Bordnetz oder einem 48 V-Bordnetz ausgelegt sein. Bei derartigen Bordnetzen können bereits einstufige Radialverdichter die Leistung der Brennkraftmaschine signifikant erhöhen und die Lebensdauer des Luftfilters durch Partikelabscheidung vor dem Luftfilter verlängern.
-
Die Luftfilteranordnung kann konfiguriert sein, mit vertikaler Einbaurichtung verbaut zu werden. Die in dem Fliehkraftabscheider beispielsweise gegen eine Innenwand des Gehäuses der Luftfilteranordnung gedrückten Partikel können unter Schwerkrafteinwirkung einfach in den Aufnahmebehälter absinken.
-
Eine weitere erfindungsgemäße Luftfilteranordnung für ein Ansaugsystem einer Brennkraftmaschine zum Ansaugen von Frischluft weist Folgendes auf: einen Lufteinlass und einen Luftauslass, einen zwischen dem Lufteinlass und dem Luftauslass angeordneten Luftfilter, einen elektrisch angetriebenen einstufigen Radialverdichter, der entlang eines Strömungswegs von dem Lufteinlass zu dem Luftfilter angeordnet ist, und einen Aufnahmebehälter zum Aufnehmen von Partikeln, die unter Wirkung einer durch den elektrisch angetriebenen einstufigen Radialverdichter erzeugten Fliehkraft vor dem Luftfilter aus einer Luftströmung abgeschieden werden.
-
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug weist die erfindungsgemäße Luftfilteranordnung auf.
-
Die Luftfilteranordnung kann in einem Ansaugsystem zum Ansaugen von Frischluft angeordnet sein.
-
Die Luftfilteranordnung kann vertikal verbaut sein.
-
Das Kraftfahrzeug kann ein Bordnetz aufweisen, mit dem der elektrisch angetriebene Verdichter verbunden ist.
-
Das Bordnetz kann ein 24 V-Bordnetz oder ein 48 V-Bordnetz sein.
-
Das Kraftfahrzeug kann ein Plug-in-Hybridfahrzeug mit Reichweitenverlängerer oder ein batterieelektrisches Fahrzeug mit Reichweitenverlängerer sein. Die Bordnetze derartiger Kraftfahrzeuge erlauben, dass bereits einstufige Radialverdichter die Leistung der Brennkraftmaschine signifikant erhöhen und die Lebensdauer des Luftfilters durch Partikelabscheidung vor dem Luftfilter verlängern.
-
Luftfilteranordnungen nach Ausführungsbeispielen können insbesondere für eine Vorverdichtung von Luft in einem Frischluft-Ansaugsystem einer Brennkraftmaschine und zur Verlängerung der Lebensdauer des Luftfilters im Frischluft-Ansaugsystem der Brennkraftmaschine verwendet werden, ohne hierauf beschränkt zu sein.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
-
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben:
-
1 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht einer Luftfilteranordnung nach einem Ausführungsbeispiel.
-
2 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht eines Fliehkraftabscheiders der Luftfilteranordnung von 1.
-
3 zeigt eine Schnittansicht der Luftfilteranordnung von 1.
-
4 zeigt eine Schnittansicht der Luftfilteranordnung von 1 im Betrieb, wobei Strömungsfelder schematisch dargestellt sind.
-
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
-
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben, in denen identische Bezugszeichen identische Elemente bezeichnen. Auch wenn Ausführungsbeispiele im Kontext einer Luftfilteranordnung für ein Frischluft-Ansaugsystem einer Brennkraftmaschine erläutert werden, ist die Erfindung nicht auf diese Anwendung beschränkt.
-
1 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht einer Luftfilteranordnung 10 nach einem Ausführungsbeispiel. Die Luftfilteranordnung 10 weist einen Lufteinlass 11, einen Luftauslass 12 und einen entlang eines Strömungswegs vom Lufteinlass 11 zum Luftauslass 12 positionierten Luftfilter 14 auf. Der Luftfilter 14 kann so positioniert sein, dass vom Lufteinlass 11 zum Luftauslass 12 strömende Luft durch ein Filtermaterial des Luftfilters 14 strömen muss.
-
Die Luftfilteranordnung 10 kann in einem Frischluft-Ansaugsystem einer Brennkraftmaschine installiert sein. Eine sich vom Lufteinlass 11 zum Luftauslass 12 erstreckende Mittelachse der Luftfilteranordnung 10 kann im installierten Zustand vertikal ausgerichtet sein, um die Abscheidung von Partikeln in einem nachfolgend ausführlich beschriebenen Fliehkraftabscheider 20 zu erleichtern.
-
Die Luftfilteranordnung 10 weist einen Fliehkraftabscheider 20 mit einem elektrisch angetriebenen Laufrad 21 auf. Der Fliehkraftabscheider 20 dient sowohl zur Vorverdichtung von Luft an einer Position stromaufwärts der Brennkraftmaschine als auch zur Erzeugung einer Luftströmung zur Abscheidung von Partikeln vor dem Luftfilter 14. Der Fliehkraftabscheider 20, oder wenigstens ein Laufrad 21 des Fliehkraftabscheiders 20, ist stromaufwärts des Luftfilters 14 angeordnet. Der Fliehkraftabscheider 20, oder wenigstens das Laufrad 21 des Fliehkraftabscheiders 20, kann so positioniert sein, dass er entlang der Mittelachse der Luftfilteranordnung 10 zwischen dem Lufteinlass 11 und dem Luftfilter 14 angeordnet ist.
-
2 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht des Fliehkraftabscheiders 20 nach einem Ausführungsbeispiel. Der Fliehkraftabscheider 20 weist einen elektrisch angetriebenen einstufigen Radialverdichter mit einem Laufrad 21 und wenigstens einem Stator 23, 28 auf. Das Laufrad 21 weist Verdichterflügel 22 auf, die konfiguriert sind, eine Luftströmung abzulenken und einen Drall der Luftströmung zu erzeugen. Der wenigstens eine Stator 23, 28 ist unbeweglich relativ zu einem Diffusor 13 der Luftfilteranordnung 10 montiert. Der wenigstens eine Stator 23, 28 weist Flügel 24, 29 auf, die konfiguriert sind, eine Luftströmung abzulenken und einen Drall der Luftströmung zu erzeugen.
-
Durch das Zusammenwirken der Verdichterflügel 22 des drehend angetriebenen Laufrads 21, des wenigstens einen Stators 23, 28 mit den Flügeln 24, 29 und des Diffusors 13 kann eine wirksame Vorverdichtung der Luft in der Luftfilteranordnung 10 vor der Brennkraftmaschine erreicht werden.
-
Darüber hinaus kann innerhalb der Luftfilteranordnung 10 stromaufwärts des Luftfilters 14 eine Luftströmung mit einem oder mehreren Wirbeln erzeugt werden, die in der Luftströmung mitgeführte Partikel unter Wirkung der Fliehkraft beispielsweise gegen eine Innenwand des Diffusors 13 drückt, von wo die Partikel unter Wirkung der Schwerkraft in einen Aufnahmebehälter 26, 27 absinken und so in Strömungsrichtung vor dem Luftfilter 14 abgeschieden werden können.
-
Der elektrisch angetriebene einstufige Radialverdichter weist einen Elektromotor 25 zum Antreiben des Laufrads 21 auf. Der Elektromotor 25 kann ein bürstenloser Elektromotor sein.
-
Der Elektromotor 25 kann vollständig oder teilweise in einem innerhalb des Luftfilters 14 angeordneten Volumen angeordnet sein. Durch das vollständige oder teilweise Versenken des Elektromotors 25 in den Luftfilter 14 kann die Luftfilteranordnung 10 mit kompakter Bauweise, insbesondere mit kurzer Länge entlang der Axialrichtung ausgeführt werden. Die durch den Luftfilter 14 tretende und zum Luftauslass 12 strömende Luft kann im Betrieb den Elektromotor 25 kühlen.
-
Der einstufige Radialverdichter weist einen ersten Stator 23 auf. Das Laufrad 21 kann an einer ersten Hauptfläche des ersten Stators 23 drehbar angeordnet sein. Die Antriebswelle des Elektromotors 25 kann sich durch den ersten Stator 23 bis zu dem Laufrad 21 erstrecken. Der Elektromotor 25 kann an einer der ersten Hauptfläche gegenüberliegenden zweiten Hauptfläche des ersten Stators 23 mechanisch abgestützt und optional mit Befestigungselementen gesichert sein. Der erste Stator 23 kann somit als Halterung für den Elektromotor 25 wirken.
-
Der erste Stator 23 weist Flügel 24 auf, die konfiguriert sind, eine Luftströmung abzulenken und einen Drall der Luftströmung erzeugen können. Der erste Stator 23 kann über die Flügel 24 kraftschlüssig und/oder formschlüssig mit dem Diffusor 13 verbunden sein. Der erste Stator 23 kann über die Flügel 24 so mit dem Diffusor 13 verbunden sein, dass er gegen Drehung relativ zum Diffusor 13 gesichert ist.
-
Das Laufrad 21 und der Elektromotor 25 sind an entgegengesetzten Seiten des ersten Stators 23 angeordnet. Der Luftfilter 14 kann an seinem zum ersten Stator 23 weisenden Ende eine Öffnung zum Einführen des Elektromotors 25 und/oder zum Durchführen der Antriebswelle des Elektromotors 25 aufweisen.
-
Der einstufige Radialverdichter kann einen zweiten Stator 28 aufweisen. Der zweite Stator 28 kann ebenfalls Flügel 29 aufweisen, die bei der Erzeugung eines Dralls der Luftströmung zum Erzeugen von Wirbeln mitwirken. Der zweite Stator 28 kann eine ringförmige Vertiefung des Aufnahmebehälters 26, 27 an dem zum ersten Stator 23 weisenden Ende des Aufnahmebehälters 26, 27 teilweise oder vollständig überdecken. Die Zwischenräume zwischen den Flügeln 29 erlauben den Durchtritt von Partikeln, die in dem Aufnahmebehälter 26, 27 gesammelt werden. Das Innenvolumen des Aufnahmebehälters 26, 27 kann so dimensioniert sein, dass es während der gesamten Lebensdauer des Luftfilters 14 Partikel aufnehmen kann, die vor dem Luftfilter 14 abgeschieden werden.
-
Der Aufnahmebehälter 26, 27 kann einteilig oder, wie in den Figuren dargestellt, mehrteilig ausgestaltet sein. Der Aufnahmebehälter 26, 27 definiert eine einen (in 3 und 4 dargestellten) Durchgang 40 ringförmig umlaufende Vertiefung, deren offenes Ende zum ersten Stator 23 zeigt. Die ringförmige Vertiefung kann beispielsweise durch die Innenwand eines wannenförmigen Elements 26 in Kombination mit der Außenwand eines in das wannenförmigen Element 26 eingesetzten Einsatzes 27 definiert sein. Der zweite Stator 28 kann zwischen dem Einsatz 27 und dem wannenförmigen Element 26 gehalten werden.
-
Wie besonders deutlich in den Schnittansichten von 3 und 4 ersichtlich, kann das wannenförmige Element 26 eine äußere Wand 41 und eine innere Wandung 42 aufweisen. Die innere Wandung 42 kann beispielsweise zylinderförmig oder kegelstumpfförmig ausgestaltet sein. Ein zum Lufteinlass 11 weisendes Vorderende 43 des Einsatzes 27 kann in eine Nut 44 an einem vom Lufteinlass 11 weg weisenden Hinterende der inneren Wandung 42 des wannenförmige Elements 26 eingeführt sein.
-
Der Einsatz 27 kann wenigstens an seinem dem ersten Stator 23 gegenüberliegenden Hinterende eine sich aufweitende Form aufweisen, in die wenigstens ein Teil des Laufrads 21 hineinragt. Der Einsatz 27 ist somit ein Verdichtergehäuse des Radialverdichters.
-
Unabhängig von der spezifischen Ausgestaltung des Aufnahmebehälters 26, 27 kann der Lufteinlass 11 in einem zentralen Bereich der vom ersten Stator 23 weg weisenden Endfläche des Aufnahmebehälters 26, 27, insbesondere mittig in der Endfläche, angeordnet sein. Der Durchgang 40 kann entlang einer Mittelachse der Luftfilteranordnung 10 durch den Aufnahmebehälter 26, 27 verlaufen, um Luft vom Lufteinlass 11 zum Laufrad 21 zu führen.
-
An dem Lufteinlass 11 kann ein Einlassgitter 15 oder ein anderes Element zum Abhalten besonders großer Fremdkörper, die in der eintretenden Luftströmung mitgeführt werden, vorgesehen sein.
-
Wie besonders deutlich in den Schnittansichten von 3 und 4 ersichtlich, kann der Luftfilter 14 mit einer ersten Luftfilterdichtung 17 und einer zweiten Luftfilterdichtung 18 fest verbunden oder einstückig mit den Luftfilterdichtungen 17, 18 ausgebildet sein. Der Luftfilter 14 kann sich über die zweite Luftfilterdichtung 18 am Stator 23 abstützen. Der Deckel 16 kann an der ersten Luftfilterdichtung 17 anliegen. Der Deckel 16 und der Stator 23 können den Luftfilter 14 über die Luftfilterdichtungen 17, 18 klemmend zwischen dem Deckel 16 und dem Stator 23 halten.
-
Durch die Abdichtung und Abstützung des Luftfilters 14 unmittelbar am Stator 23 über die zweite Luftfilterdichtung 18 kann eine wirksame Filterung sichergestellt und eine einfache Befestigung des Luftfilters 14 erreicht werden.
-
Im montierten Zustand ist die Luftfilteranordnung 10 vorteilhaft so in einem Kraftfahrzeug befestigt, dass die Mittelachse der Luftfilteranordnung 10 vertikal, d. h. senkrecht zu einer durch die Räder des Kraftfahrzeugs definierten Grundflächenebene, steht. Der Lufteinlass 11 kann über eine Leitung mit einer Ansaugöffnung für Frischluft verbunden sein. Der Luftauslass 12 kann über eine Leitung mit der Brennkraftmaschine verbunden sein.
-
Die Funktionsweise der Luftfilteranordnung 10 wird unter Bezugnahme auf 4 näher beschrieben.
-
Im Betrieb tritt eine Luftströmung 31 im Wesentlichen parallel zur Mittelachse der Luftfilteranordnung 10 durch den Lufteinlass 11 ein und strömt durch den Durchgang 40 im Aufnahmebehälter 26, 27. Der elektrisch angetriebene einstufige Radialverdichter des Fliehkraftabscheiders 20 führt nicht nur zu einer Vorverdichtung der angesaugten Luft, sondern fördert auch die Bildung von nur schematisch dargestellten Wirbeln 32. In der Luftströmung 31 mitgeführte Partikel werden in den Wirbeln 32 unter Wirkung der Fliehkraft beispielsweise gegen eine Innenwand 30 eines Gehäuses der Luftfilteranordnung 10 gedrückt, von wo sie unter Wirkung der Schwerkraft und/oder durch andere Kräfte in den Aufnahmebehälter 26, 27 absinken. Die vom Fliehkraftabscheider 20 abgeschiedenen Partikel 35 gelangen nicht bis zum Luftfilter 14, so dass die Lebensdauer des Luftfilters 14 bei gleicher Ausgestaltung des Luftfilters 14 verlängert oder bei gleicher Soll-Lebensdauer ein kleinerer Luftfilter 14 verwendet werden kann.
-
Die Luftströmung 33, 34 durchströmt den Luftfilter 14 und strömt entlang des Elektromotors 25 zum Luftauslass 12. Dabei kann die Luftströmung 33, 34 den Elektromotor 25 kühlen.
-
Der Elektromotor 25 kann im verbauten Zustand der Luftfilteranordnung 10 mit einem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs verbunden sein. Das Bordnetz kann beispielsweise ein 24 V-Bordnetz oder ein 48 V-Bordnetz sein, ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt ist. Das Bordnetz kann das Bordnetz eines Plug-in-Hybridfahrzeugs mit Reichweitenverlängerer oder eines batterieelektrischen Fahrzeugs mit Reichweitenverlängerer sein.
-
Die Luftfilteranordnung 10 nach einem Ausführungsbeispiel erlaubt die Abscheidung von Partikeln 35 derart, dass die Abscheidung vor dem Luftfilter 14 (d. h. stromaufwärts relativ zum Luftfilter 14) erfolgt. Die Rotationsenergie des Rotors 21 erzeugt Wirbel vor dem Luftfilter 14, die die Abscheidung der Partikel 35 vor dem Luftfilter 14 erlauben. Die Abscheidung der Partikel 35 und ihre Aufnahme im Aufnahmebehälter 26, 27 erlaubt es, den Luftfilter 14 kleiner auszulegen und/oder bei gleicher Auslegung des Luftfilters 14 die Lebensdauer des Luftfilters 14 zu verlängern. Der elektrische Radialverdichter wirkt als ein elektrischer Turbolader, der die Luft durch die Luftfilteranordnung 10 drückt und aufgrund der Vorverdichtung der Luft eine Leistungserhöhung der Brennkraftmaschine und/oder eine Verringerung des Kraftstoffverbrauchs ermöglicht.
-
Die Luftfilteranordnung 10 kann so ausgestaltet sein, dass während der Lebensdauer des Kraftfahrzeugs, in dem die Luftfilteranordnung 10 verbaut ist, keine Wartung an der Luftfilteranordnung 10 und kein Austausch der Luftfilteranordnung 10 erforderlich sind.
-
Die erfindungsgemäße Luftfilteranordnung 10 und das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug bewirken, dass durch die Verwendung eines vor dem Luftfilter 14 angeordneten Fliehkraftabscheiders 20 mit einem elektrisch angetriebenen Radialverdichter der Luftfilter 14 bei gleich bleibender Lebendauer kleiner ausgelegt werden kann, oder dass bei gleich bleibender Auslegung des Luftfilters 14 die Lebensdauer des Luftfilters 14 verlängert werden kann. Darüber hinaus wird durch den vor dem Luftfilter 14 angeordneten elektrisch angetriebenen Radialverdichter die Leistung der Brennkraftmaschine erhöht und/oder der Kraftstoffverbrauch gesenkt.
-
Die Luftfilteranordnung 10 kann insbesondere im Frischluft-Ansaugsystem eines Kraftfahrzeugs verwendet werden, ohne hierauf beschränkt zu sein.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- EP 2924261 A1 [0003]
- JP 2013-132920 A [0003]
- DE 102011013226 B4 [0003]
- DE 102013108826 B4 [0003]
- US 7637978 B2 [0005, 0005]
