WO2019110223A1 - Kraftfahrzeug mit umgebungsluftfiltervorrichtung und umgebungsluftfiltervorrichtung - Google Patents

Kraftfahrzeug mit umgebungsluftfiltervorrichtung und umgebungsluftfiltervorrichtung Download PDF

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WO2019110223A1
WO2019110223A1 PCT/EP2018/080308 EP2018080308W WO2019110223A1 WO 2019110223 A1 WO2019110223 A1 WO 2019110223A1 EP 2018080308 W EP2018080308 W EP 2018080308W WO 2019110223 A1 WO2019110223 A1 WO 2019110223A1
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WO
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ambient air
filter
filter element
motor vehicle
cleaning device
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Application number
PCT/EP2018/080308
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English (en)
French (fr)
Inventor
Sven Epli
Gunnar-Marcel Klein
Andreas Beck
Thilo Müller
Christoph Schulz
Macario Francisco DOS SANTOS ASCENSAO
Roman LEONHARDT
Eric Thébault
Original Assignee
Mann+Hummel Gmbh
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/52—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filters embodying folded corrugated or wound sheet material
    • B01D46/521—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filters embodying folded corrugated or wound sheet material using folded, pleated material
    • B01D46/523—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filters embodying folded corrugated or wound sheet material using folded, pleated material with means for maintaining spacing between the pleats or folds
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P11/00—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F01P11/10—Guiding or ducting cooling-air, to, or from, liquid-to-air heat exchangers
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    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P3/18—Arrangements or mounting of liquid-to-air heat-exchangers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2279/00—Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses
    • B01D2279/40—Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses for cleaning of environmental air, e.g. by filters installed on vehicles or on streets

Definitions

  • the invention relates to a motor vehicle, in particular, but not limited to, a road vehicle, such as a passenger car, bus, truck or rail vehicle, in particular a trainset or a locomotive having an ambient air cleaning device, in particular for the separation of dust - Ben, in particular fine dust, and / or gases is formed. Furthermore, the invention relates to the ambient air cleaning device per se.
  • EP 1 082 990 B1 finally discloses a motor vehicle having an ambient air cleaning device which is designed to remove certain harmful gases such as CO, O 3, NO x by adsorption from the ambient air.
  • the adsorbent used for this purpose can be regenerated, it being provided, as a heat source for regeneration, to use a cooler in the front region, the waste heat of which can be fed to the adsorbent when regeneration is required.
  • the object of the present invention is to provide an improved motor vehicle having an ambient air cleaning device in the front area, in particular for particle filtration, in particular for filtering fine dust, which is robust enough to withstand the high mechanical stresses of the To withstand installation locations, the separation itself requires no auxiliary power and through which the largest possible volume flow is feasible.
  • the motor vehicle according to the invention which may in particular be a road vehicle, for example a passenger car, bus, lorry or rail vehicle, such as a multiple unit or locomotive, has at least one air inlet opening in a front area, behind which one Ambient air cleaning device is arranged.
  • the ambient air cleaning device is designed in particular for removing particles, in particular fine dust (PM 2.5), and / or gases from the ambient air.
  • the ambient air cleaning device has at least one filter element which has at least one filter medium folded to at least one filter bellows, the filter element having a plurality of wrinkle stabilizing means which support the filter bellows and are present at a lateral distance of not more than 150 mm from one another.
  • the motor vehicle may have an electric and / or combustion engine drive, with electric drive also including, of course, a fuel cell drive.
  • electric drive also including, of course, a fuel cell drive.
  • the term "behind the at least one air inlet opening" is not strictly limited to a "space behind” in relation to the ambient air cleaning device herein, but may also generally be a downstream flow.
  • the air inlet opening behind which the ambient air cleaning device is present, can be covered in particular by a cooling air inlet opening and, for example, by a radiator grille. This can be especially with respect to the vehicle's vertical axis on a flea with the headlights or below or above. In general, it is important that the cross-sectional area of the air inlet opening is as large as possible, so that the largest possible amount of air can be supplied.
  • the support of the filter bellows according to the invention by means of a folding stabilizer takes account of two problems which would otherwise lead to serious technical problems in the case of an arrangement in the front region.
  • a arranged in the front area filter element is flown at the full speed, which has a very high dynamic pressure result, and second, the filter element is fully exposed to moisture effects, not only by precipitation, but also by the effects of cleaning the vehicle, such as a High pressure cleaner.
  • the above-mentioned challenges can be elegantly solved by a support of the folds of the filter bellows by wrinkle stabilizing means in a maximum distance of 150 mm, so that the filter element survives both a flow at V ma x, eg 180 km / h, preferably> 200 km / h, without damage as well as that it can not damage the external cleaning action of high-pressure cleaners.
  • a filter element with a classical bellows structure threatens to package the pleats during such mechanical action, ie a closure of the pleat interspaces, which leads to a sudden loss of filter surface and thus directly to a corresponding increase in the throughflow resistance and thus corresponding waste the volume flow leads.
  • the range according to the invention of the lateral distance of the wrinkle stabilizing means of not greater than 150 mm may advantageously be limited downwards such that the distance is preferably greater than 15 mm, preferably greater than 30 mm, otherwise an unfavorable ratio of the wrinkle stabilizing agent concealed Filterbalg Suiteen and freely permeable areas vorläge.
  • a motor vehicle with such an ambient air cleaning device is capable of accounting as a zero emission vehicle.
  • embodiments of the motor vehicle are possible - even with less expenditure on equipment - in which optionally only the particulate matter emission of brakes and / or combustion engines is compensated by the ambient air cleaning device.
  • the Faltenstabilisie- rungsmittel each parallel to each other, preferably in fold transverse direction, extend.
  • other angular orientations are also possible, for example diagonally.
  • two sets of wrinkle stabilizing means may be provided, each running in parallel and intersecting each other.
  • a parallel course has the advantage that it can be easily implemented in the filter element production by continuous manufacturing processes.
  • An arrangement of the wrinkle stabilizing means in the transverse fold direction is also particularly advantageous, since in this case the smallest possible support length between two adjacent folds is realized, which leads to a particularly effective pleat support.
  • a pleated longitudinal extension extends in the direction of the vertical axis of the vehicle, as this can minimize the deformation of the pleats due to the effect of gravity. The above-described problem of packaging or closing the interstices between folds can be further reduced by this measure.
  • the folding stabilizer means at least in the direction of travel rear, i. on a clean air side of the filter element, preferably additionally in the direction of travel at the front, i. on a raw air side of the Filterele element, present.
  • the filter medium has a bending inherent stiffness of at least 1 Nm 2 , preferably at least 2 Nm 2 . What is meant here is an intrinsic bending stiffness of the filter medium, ie in an unprocessed / unfolded state.
  • the wrinkle stabilizing means may comprise at least one inner wrinkle stabilizing agent which at least partially engages the wrinkle interstices, preferably fills the interstices between wrinkles.
  • inner wrinkle stabilizing agent may be, for example, a continuous adhesive bead and / or an intervening stabilizing comb.
  • a continuous adhesive bead is understood to mean a bead of adhesive which is already applied to the flat filter medium prior to folding and thus extends completely from the fold bottom to the fold tip after folding, ie is designed to be continuous.
  • at least one outer Faltenstabilmaschines- means may be provided which is connected at least with each adjacent pleat tips.
  • the outer wrinkle stabilizing means may comprise at least one bead of adhesive connected at least to the crimp tips, at least one thread connected at least to the pleat tips, and / or at least one stabilizing band or rib and / or at least one support grid.
  • the outer pleat stabilizing means may also be integrally bonded to the pleat tips, thereby contributing to optimum introduction of force from the pleat tips into the outer pleat stabilizing means.
  • Such a cohesive connection can be achieved, for example, by welding the outer fold stabilizing means to the filter bellows, in particular the pleat tips, in particular by mirror welding.
  • the adhesive bead of the outer wrinkle stabilizer is not a continuous bead of adhesive, but superficially connected to the pleat tips.
  • the adhesive beads of the inner and / or outer wrinkle stabilizing means may have a width in a range of 0.5 mm to 12 mm, preferably 1 mm to 8 mm.
  • the pleats of the filter bladder are "folded in a block" such that the pleat spacing is approximately twice the width of the passing glue beads (as inner pleat stabilizing means).
  • Kleberaupen is about a hot melt adhesive into consideration.
  • the filter medium of the filter element of the ambient air cleaning device can have one or more stamping lines, which preferably run in the transverse direction of folding.
  • the rigidity of the folds of the filter bellows is additionally increased by an increase in the area moment of inertia, which additionally contributes to preventing a collapse / compacting of the folds under the action of pressure.
  • the filter element of the ambient air cleaning device has a collapse compressive strength of at least 15 mbar, preferably at least 25 mbar.
  • the ambient air cleaning device can advantageously have a filter area of at least 1 m 2 , preferably at least 2 m 2 , most preferably at least 4 m 2 .
  • the filter surface can be distributed over one, two or even more individual filter elements.
  • the depth of the filter element in the vehicle longitudinal direction can be less than 150 mm, preferably less than 10 mm, but should not be less than 10 mm, since otherwise no filter surface that can be used effectively can be realized, while the maximum depth for a compact, space-saving design is essential.
  • the dimensions of an inflow surface of the ambient air cleaning device may be, for example, 45 cm (fleas) x 65 cm (width).
  • the dimensions of an inflow surface of the ambient air cleaning device may be, for example, 45 cm (fleas) x 65 cm (width).
  • significant deviations are possible, so that in principle a dimension range of 20 cm width to 120 cm width and 15 cm fleas to 100 cm fleas are possible.
  • the ambient air cleaning device has at least one water separation device, at least one inertia separator, for example at least one separator plate arranged in the vehicle transverse direction, in particular a plurality of separator plates , which cover a flow area of the filter element substantially completely.
  • the at least one separator lamella is connected to the folding tips of the filter bellows of the filter element and at least one stabilization band or rib is at least formed.
  • Inertial separators such as the lamella separators mentioned, are technically reliable and durable liquid separators, which have a considerable separation efficiency in their design spectrum. Without a liquid separator, the filter element would be completely exposed to water effects, which in the worst case can lead to a temporary almost complete loss of the effective filter surface.
  • the filter medium of the filter element of the ambient air cleaning device may be a single-layer or multi-layer filter medium which may be water-resistant. It may be a multi-layer medium, which has at least one drainage layer and / or a pre-separator layer in front in the direction of travel. Alternatively or additionally, the filter medium may comprise glass fibers and / or plastic fibers, in particular polyesters and / or polyethylene, or consist thereof. Finally, it can also be provided that the filter medium has a porosity gradient in a thickness direction, preferably in such a way that a pore size decreases counter to the direction of travel.
  • the filter medium may have at least one gas filtration layer, in particular with an activated carbon bed as active material.
  • the gas filtration layer can be provided with appropriate active materials which enable adsorption / absorption of various noxious gases from the ambient air, for example ozone, sulfur dioxide, nitrogen oxides and carbon monoxide.
  • various active materials can also be used.
  • the activated carbon may also be impregnated to enhance the separation of certain gases.
  • the drainage layer and / or the pre-deposition layer can also be designed as a separate pre-separator element, which is arranged upstream of the "main filter element" in the flow direction (forward direction of travel).
  • a service life increase of the main filter element can be achieved.
  • a water-resistant property can be achieved, for example, by suitable impregnation of the filter medium or by using base materials for the filter medium, which per se already have water resistance, e.g. synthetic filter media.
  • the filter medium of the filter element can have at least one support layer, in particular a support grid, arranged on the clean side, ie in the direction of travel, in particular a support grid, in particular der from a plastic, in particular polypropylene and / or a polyester; respectively.
  • the support grid can have a mesh width of 0.5 mm to 4 mm, particularly preferably 1 mm to 2 mm.
  • the support grid is advantageously folded during the bellows production to the filter bellows and is part of the filter medium; it serves for the rearward stabilization of the filter medium against dynamic pressure as a supplementary measure to inner and outer wrinkle stabilizing centers and is not to be confused with these.
  • Fiber-based or plastic-based is understood in the present case to mean a minimum content of the filter medium at 50% of the respective fibers.
  • the at least one filter element of the ambient air cleaning device can have an at least partially encircling frame in which the at least one filter bellows is accommodated.
  • the frame may have an L-shaped cross-sectional shape, wherein preferably one leg of the L-shaped cross section of the frame engages behind the filter bellows of the filter element in the direction of travel and thus supports against the impact of the dynamic pressure.
  • the filter element may in particular be a plastic-encased filter element, wherein the at least partially encircling frame is connected to the filter medium in a material-locking manner.
  • the invention is not limited to a cohesive connection;
  • the filter element may be inserted only into the frame so that it advantageously bears against the rear leg of the L-profile in a form-fitting manner.
  • the ambient air cleaning device may have a vehicle-fixed receiving space, which corresponds to the frame of the filter element, in which the filter element, preferably by releasable fastening means, in particular a clip connection, is supported.
  • the receiving space can also be designed so that it acts as an assembly shaft, in which the at least one filter element is linearly insertable. This allows a simple interchangeability of the filter element, such as the top side of a lock carrier of a front hood ago or from an underbody side, which is easily accessible, for example, when servicing on a platform.
  • the filter element of the ambient air cleaning device may comprise a plurality of sub-filter elements, which are each inserted adjacent to one another in the frame.
  • the frame may have at least one supporting band located behind the sub-filter elements, viewed in the direction of travel, which supports at least one abutting region in which two adjacent sub-filter elements adjoin one another.
  • the sub-filter elements in turn advantageously each have a circumferential plastic frame and / or have a circumferential sideband, preferably of the filter medium, of a foam strip material or nonwoven strip material.
  • the motor vehicle in the front region at least one heat exchanger, in particular a water cooler, such as a coolant radiator, intercooler, oil cooler or an air condenser (condenser of a chiller) and / or at least one fan or blower.
  • a water cooler such as a coolant radiator, intercooler, oil cooler or an air condenser (condenser of a chiller) and / or at least one fan or blower.
  • a plurality of heat exchangers which can be arranged in the direction of travel at least partially overlapping, one above the other, side by side.
  • a motor oil cooler, charge air cooler which can also have a liquid heat transfer medium in a secondary circuit
  • an air conditioning condenser can be arranged in the front area in addition to a coolant radiator.
  • several fans / blowers can be provided.
  • the fan / blower can be an axial, radial or diagonal machine.
  • the ambient air cleaning device tion can optionally be arranged in front of or behind the at least one heat exchanger in the direction of travel or in front of or behind the fan or between the heat exchanger and the ventilator.
  • An arrangement in front of the heat exchanger has the advantage that the heat exchanger is additionally protected against damage and contamination.
  • the ambient air cleaning device may be disposed in the non-overlapping region of the two heat exchangers.
  • the fan or the blower serves to supply air to the ambient air cleaning device in those operating states of the motor vehicle in which the driving speed is too low.
  • the fan or the blower can be electrically driven by an auxiliary drive or driven directly by the drive motor of the motor vehicle, wherein in the latter case a switchable coupling can be provided.
  • volume flow pressure loss characteristic curve volume flow pressure loss characteristic curve
  • the at least one fan / blower it is possible, in conjunction with the at least one fan / blower, to completely compensate the particulate matter (essentially PM 2.5) emissions of the motor vehicle by the ambient air purifying device, so that in the balance sheet, in terms of PM 2.5, it is a zero emission vehicle.
  • a typical medium-class passenger car is about 25 mg / km of total particulate matter.
  • the filter element of the ambient air cleaning device with respect to the at least one heat exchanger is arranged so that it covers an inflow of the heat exchanger to not more than 75%, so that even with loaded filter element a sufficient residual heat dissipation is possible.
  • the filter element can be arranged offset by the vehicle vertical and / or transverse direction to the heat exchanger.
  • a flow bypass is provided between the at least one filter element and the at least one heat exchanger, which can be optionally opened and closed, in particular depending on a predetermined temperature in a fluid circuit of the heat exchanger.
  • the above restriction with regard to the maximum coverage of the ambient air cleaning device and the heat exchanger is not compulsory, since with the bypass for certain operating criteria a sufficiently large flow of cooling air is possible the heat exchanger can be provided.
  • a switching temperature of the bypass must be designed so that the system connected to the heat exchanger, such as the drive motor, is under no circumstances thermally damaged.
  • a loading state of the filter element ie the pressure drop across the element, and / or a travel speed of the motor vehicle can be used.
  • the motor vehicle of the ambient air cleaning device upstream can have a closure device which can be activated as a function of a predetermined criterion, preferably the travel speed and is designed to block the air supply to the ambient air cleaning device.
  • the closure device may be designed as a roller shutter or blind and, in a closed position, largely covers an inflow surface of the ambient air cleaning device, i. H. at least 70%, preferably completely.
  • the filter element can be displaceably mounted in at least one of the vehicle transverse, vehicle longitudinal and / or vehicle vertical directions, so that overlap of the at least one heat exchanger can be changed by the displacement and / or a flow bypass around the filter element is feasible.
  • the filter element can be pivotably mounted in order to be able to pivot it out of the plane of the flow in dependence on a predetermined criterion, preferably the driving speed, for which purpose the pivot axis can extend approximately in the vehicle transverse direction or vehicle vertical direction.
  • Another aspect of the invention relates to the ambient air cleaning device of a motor vehicle per se.
  • FIG. 2 shows a side view of a motor vehicle according to the invention with the ambient air cleaning device between fan and radiator;
  • FIG. 3 shows a side view of a motor vehicle according to the invention with the ambient air cleaning device behind the fan and radiator;
  • FIG. 4 shows an isometric view of a filter element for the ambient air cleaning device according to the invention with a bead of adhesive on it;
  • FIG. 5 shows an isometric view of a further filter element for the ambient air purifying device according to the invention with continuous bead of adhesive
  • FIG. 6 shows an isometric view of a further filter element for the ambient air cleaning device with stiffening comb according to the invention
  • FIG. 7 shows an isometric view of a further filter element for the ambient air purifying device according to the invention with support grid;
  • an inventive motor vehicle 1 is shown schematically, which has an ambient air cleaning device 2 in the front area. This is arranged behind an air inlet opening 6 in the region of a radiator grille between the front headlamps.
  • the ambient air cleaning device 2 is located in the immediate vicinity of an axial fan 3 which, in the direction of travel, adjoins the rear of a radiator 4, which in turn is installed in front of the engine 5.
  • a filter element of the ambient air cleaning device 2 advantageously protects the radiator 4 from damage and / or contamination.
  • FIGs. 2 and 3 Other possibilities of positioning the ambient air cleaning device 2 are shown in Figs. 2 and 3; Accordingly, this can be arranged either between fan 3 and radiator 4 or behind the radiator 4, but even before the engine 5.
  • the ambient air cleaning device 2 has at least one filter element 21, which has at least one filter medium folded to at least one filter bellows 21 1, the filter element 21 having a plurality of wrinkle stabilizing means 22, 23, 24, 25, which support the filter bellows 21 1 and are present at a lateral distance of not more than 150 mm from each other.
  • Various types of filter elements 21 for the ambient air cleaning device 2 are shown in FIGS. 4 to 6. H here are highly simplified representations, on the basis of which, however, the concept of the wrinkle support by the wrinkle stabilizing means 22, 23, 24, 25 can be explained.
  • the filter element 21 shown in FIG. 4 has on its clean side 212 an adhesive bead 22 connected exclusively to the pleat tips, which prevents the pleats from compacting on the clean side 212 under pressure from the raw side 213.
  • this is an outer wrinkle stabilizing agent.
  • the adhesive bead 22 may consist of a hot melt adhesive, which the skilled person considers suitable.
  • Fig. 5 shows another possibility of wrinkle stabilization;
  • a so-called continuous adhesive bead 23 is provided, which represents a possible inner Faltenstabilisie- means in the context of the invention.
  • a "continuous bead of adhesive” is understood to mean a bead of adhesive 23 which is already applied to the flat filter medium prior to folding and thus runs completely from the crimp base to the crest tip after folding, i. just trained continuously.
  • Fig. 6 shows a still further possibility to realize the wrinkle stabilizing means.
  • a stabilizing comb 24 is provided, which engages in the interstices between folds and can also be materially connected to the filter medium, but need not; the stabilizing effect against said compaction already results from its presence, virtually positive fit.
  • FIG. 1 a last possibility of an outer wrinkle stabilizing means 25 is shown in FIG.
  • a support grid 25 is provided, the clean side 212 supports the filter bellows against the differential pressure, preferably the support grid 25 is connected to the Faltenspit- zen of the filter bellows 21 1, such as glued or welded.
  • the grid webs run at an angle of approximately 45 ° with respect to the longitudinal direction of the pleat.
  • the invention is not limited to the above-described wrinkle stabilizers.
  • FIG. 8 shows a plurality of volumetric flow pressure loss characteristics of an axial fan, diagonal fan and radial fan. Furthermore, the characteristics of three filter elements are shown there, which differ in their pleat height and thus in their filter surface.
  • the filter element volume flow pressure (loss) characteristic curve
  • a typical mid-range passenger car is about 25 mg / km total particulate matter emissions (scenario a).
  • the so-called wake factor is a conversion factor that was obtained from a comparison of air quality measurements at stationary measuring stations with vehicle-related measurements in the ground area. Accordingly, the load in the vehicle-related floor area is higher by a factor of 2 than the measured values of the stationary measuring stations.
  • the filter element of the ambient air cleaning device of about 0.28 m 2 can be at a number of folds of 1 10 and a fold height of 30 mm 4 m 2 filter surface accommodate, with a fold number of 85 and a pleat height of 48 mm 5.2 m 2 filter surface and at a number of 65 and a pleat height of 100 mm already 8.3 m 2 filter surface.
  • the volumetric flow pressure (loss) characteristics of these exemplary selected filter elements are shown in FIG. In scenario a (4500 m 3 / h) the pressure loss through the filter element at 30 mm pleat height is approx. 271 Pa, at 48 mm pleat height 222 Pa and at 100 mm pleat height 176 Pa.

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Abstract

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

Description

KRAFTFAHRZEUG MIT UMGEBUNGSLUFTFILTERVORRICHTUNG UND
UMGEBUNGSLUFTFILTERVORRICHTUNG
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug, insbesondere, aber nicht hierauf be- schränkt, ein Straßenfahrzeug, etwa ein Personenkraftwagen, Bus, Lastkraftwagen oder Schienenfahrzeug, insbesondere einen Triebzug oder eine Lokomotive, das eine Umge- bungsluftreinigungsvorrichtung aufweist, die insbesondere zur Abscheidung von Stäu- ben, insbesondere Feinstäuben, und/oder Gasen ausgebildet ist. Ferner bezieht sich die Erfindung auf die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung an sich.
Aufgrund der fortschreitenden Urbanisierung besteht vor allem in Ballungszentren das Problem, dass die Umgebungsluft durch Industrieabgase, Straßenverkehr und private Feuerstätten vor allem bei widrigen Wetterlagen (kein Regen, Inversion, geringe Wind- geschwindigkeiten, kein Luftaustausch zwischen Höhenschichten) Grenzwerte für Fein- staub und/oder Gase wie Ozon, NOx, CO um ein Vielfaches überschritten werden kön- nen.
Es ist ein bereits im Stand der Technik dokumentierter Ansatz, die ohnehin existierenden Fahrzeugbestände (bspw. in Deutschland im Jahr 2014 etwa 44 Mio., in China mehr als 106 Mio. Stück) als mobile Umgebungsluftreiniger einzusetzen.
Die Problematik betreffend verkehrsbezogene Emissionen wurde in letzter Zeit noch da- durch verschärft, dass für bestimmte Kraftfahrzeuggruppen, insbesondere Diesel-PKW, Fahrverbote in Zonen besonders starker Luftverschmutzung gefordert wurden; dies in erster Linie, aber nicht hierauf beschränkt, aufgrund deren PM 2,5-Partikelemission (Feinstaub).
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind diverse Ansätze dafür bekannt, Fahrzeuge als Umge- bungsluftreiniger einzusetzen. Aus DE 20 2006 004 522 U1 ist ein Fahrzeug mit einem Feinstaubfilter bekannt, der im Frontbereich in unmittelbarer Nachbarschaft eines Kühlers angeordnet ist. Der Filter ist nach dem Prinzip der elektrischen bzw. magnetischen Abscheidung ausgebildet. Nach- teilig hieran ist, dass ein Feinstaubfilter, der nach dem Prinzip der elektrischen bzw. mag- netischen Abscheidung funktioniert, anfällig ist und zu seinem Betrieb Strom nötig ist.
Darüber hinaus ist aus DE 20 2007 003 773 U1 ein Kraftfahrzeug mit einem Feinstaub- filter im Frontbereich bekannt, bei dem der eigentliche Filter in einem Gehäuse angeord- net ist, das sowohl Einström- als auch Abströmöffnungen hat. Der Filter wird nicht näher beschrieben. Nachteilig ist dort, dass die zur Verfügung stehende direkte Anströmfläche im Wesentlichen der vergleichsweise kleinen Querschnittsfläche der o.g. Öffnungen ent- spricht, so dass mit einer derartigen Vorrichtung keine nennenswerten Luftvolumina fil- terbar sind.
Aus EP 1 082 990 B1 ist schließlich ein Kraftfahrzeug mit einer Umgebungsluftreinigungs- vorrichtung bekannt, die dazu ausgebildet ist, bestimmte schädliche Gase wie etwa CO, O3, NOx durch Adsorption aus der Umgebungsluft zu entfernen. Das hierzu eingesetzte Adsorptionsmittel ist regenerierbar, wobei vorgesehen ist, als Wärmequelle zur Regene- ration einen Kühler im Frontbereich einzusetzen, dessen Abwärme dem Adsorptionsmit- tel bei Regenerationsbedarf zugeführt werden kann.
Ausgehend hiervon besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbes- sertes Kraftfahrzeug zu schaffen, das im Frontbereich eine Umgebungsluftreinigungsvor- richtung hat, insbesondere zur Partikelfiltration, insbesondere zur Filterung von Fein- staub, die robust genug ist, um den hohen mechanischen Beanspruchungen des Einbau- orts standzuhalten, zur Abscheidung an sich keine Hilfsenergie benötigt und durch die ein möglichst großer Volumenstrom führbar ist.
Diese wird gelöst durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen An- spruchs 1 und durch eine Umgebungsluftreinigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 19. Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug, bei dem es sich insbesondere um ein Straßen- fahrzeug handeln kann, etwa um einen Personenkraftwagen, Bus, Lastkraftwagen oder ein Schienenfahrzeug, etwa einen Triebzug oder eine Lokomotive, weist in einem Front- bereich zumindest eine Lufteintrittsöffnung auf, hinter der eine Umgebungsluftreinigungs- vorrichtung angeordnet ist. Die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung ist insbesondere zur Entfernung von Partikeln, insbesondere Feinstaub (PM 2,5), und/oder Gasen aus der Umgebungsluft ausgebildet. Die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung verfügt über zu- mindest ein Filterelement, das zumindest ein zu zumindest einem Filterbalg gefaltetes Filtermedium aufweist, wobei das Filterelement mehrere Faltenstabilisierungsmittel auf- weist, die den Filterbalg stützen und in einem lateralen Abstand von nicht mehr als 150 mm zueinander vorliegen. Das Kraftfahrzeug kann über einen Elektro- und/oder Verbren- nungsmotorantrieb verfügen, wobei Elektroantrieb selbstverständlich auch einen Brenn- stoffzellenantrieb mit einschließt. Der Begriff„hinter der zumindest einen Lufteintrittsöff nung“ ist im Bezug zu der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung hierin nicht strikt auf ein „räumliches dahinter“ beschränkt zu verstehen, sondern es kann sich auch allgemein um eine strömungsmäßige Nachschaltung handeln.
Die Lufteintrittsöffnung, hinter der die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung vorliegt, kann insbesondere eine Kühllufteintrittsöffnung und beispielsweise von einem Kühlergrill ab- gedeckt sein. Diese kann sich insbesondere bezüglich der Fahrzeughochachse auf einer Flöhe mit den Frontscheinwerfern befinden oder darunter oder darüber liegen. Generell ist es wichtig, dass die Querschnittsfläche der Lufteintrittsöffnung möglichst groß ist, da- mit eine möglichst große Luftmenge zugeführt werden kann.
Die erfindungsgemäß vorgesehene Abstützung des Filterbalgs durch Faltenstabilisie- rungsmittel trägt zweierlei Problemen Rechnung, die bei einer Anordnung im Frontbe- reich ansonsten zu schwerwiegenden technischen Problemen führen würden. Erstens wird ein im Frontbereich angeordnetes Filterelement mit der vollen Fahrtgeschwindigkeit angeströmt, was einen sehr hohen Staudruck zur Folge hat, und zweitens ist das Filter element Nässeeinwirkungen voll ausgesetzt, dies nicht nur durch Niederschlag, sondern auch durch Einwirkungen beim Reinigen des Fahrzeugs, etwa durch einen Hochdruck- reiniger. Dies hat dazu geführt, dass im Stand der Technik eher auf elektromagnetische Abscheideprinzipien gesetzt wurde und sich Konzepte„klassisch“ gefalteter Filterele mente nie durchgesetzt haben.
Überraschenderweise lassen sich o.g. Herausforderungen durch eine Abstützung der Falten des Filterbalgs durch Faltenstabilisierungsmittel in einem Maximalabstand von 150 mm elegant lösen, so dass das Filterelement sowohl eine Anströmung bei Vmax, z.B. 180 km/h, bevorzugt > 200 km/h, schadenfrei übersteht als auch, dass es externe Reinigungs- einwirkung durch Hochdruckreiniger nicht schädigen können. Ohne wirksame Faltensta- bilisierungsmittel droht einem Filterelement mit klassischem Balgaufbau bei derartiger mechanischer Einwirkung ein Paketieren der Falten, d.h. ein Verschluss der Faltenzwi- schenräume, was zu einem schlagartigen Verlust an Filterfläche und somit unmittelbar zu einem korrespondierenden Anstieg des Durchströmungswiderstands und somit ent- sprechenden Abfall des Volumenstroms führt.
Der erfindungsgemäße Bereich des lateralen Abstands der Faltenstabilisierungsmittel von nicht größer als 150 mm kann vorteilhafterweise nach unten hin derart begrenzt sein, dass der Abstand bevorzugt größer ist als 15 mm, bevorzugt größer als 30 mm, da an- sonsten ein ungünstiges Verhältnis von durch die Faltenstabilisierungsmittel verdeckten Filterbalgbereichen und frei durchströmbaren Bereichen vorläge.
Es sind verschiedene Faltenstabilisierungsmittel möglich, die diese Funktion erfüllen.
Es wurde überraschenderweise festgestellt und anhand parametrischer Simulation veri- fiziert, dass ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Umgebungsluftreinigungsvorrichtung in der Lage ist, bilanziell als Nullemissionsfahrzeug zu gelten. Alternativ sind - sogar mit geringerem apparativem Aufwand - Ausführungsformen des Kraftfahrzeugs möglich, in denen wahlweise lediglich die Feinstaubemission von Bremsen und/oder Verbrennungs- motoren durch die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung kompensiert wird.
In einer besonderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Faltenstabilisie- rungsmittel jeweils parallel zueinander, bevorzugt in Faltenquerrichtung, verlaufen. An- dere Winkelorientierungen sind selbstverständlich auch möglich, etwa diagonal. Es kön- nen auch zwei Gruppen von Faltenstabilisierungsmitteln vorgesehen sein, die jeweils pa- rallel laufen und sich kreuzen.
Ein paralleler Verlauf hat den Vorteil, dass sich dieser bei der Filterelementfertigung pro- blemlos durch kontinuierliche Fertigungsprozesse realisieren lässt. Eine Anordnung der Faltenstabilisierungsmittel in Faltenquerrichtung ist zudem besonders vorteilhaft, da hier- bei die kleinstmögliche Stützlänge zwischen zwei benachbarten Falten realisiert ist, was zu einer besonders wirksamen Faltenstützung führt. In einer besonders vorteilhaften Aus- führungsform kann vorgesehen sein, dass eine Faltenlängserstreckung in Richtung der Fahrzeughochachse verläuft, da hierdurch eine Deformation der Falten durch Schwere- einwirkung auf ein Minimum reduziert werden kann. Oben beschriebene Problematik des Paketierens bzw. Verschließens der Faltenzwischenräume kann durch diese Maßnahme weiter vermindert werden.
In einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Faltenstabilisierungs- mittel zumindest in Fahrtrichtung hinten, d.h. auf einer Reinluftseite des Filterelements, bevorzugt zusätzlich in Fahrtrichtung vorne, d.h. auf einer Rohluftseite des Filterele ments, vorliegen.
Durch eine solche Anordnung zumindest auf der Reinseite wird zuverlässig verhindert, dass die Falten unter den o.g. mechanischen Belastungen kompaktieren. Eine Anord- nung zusätzlich auf der Rohseite erhöht die Belastbarkeit weiter, wobei jedoch der grö- ßere Beitrag zur Filterelementsteifigkeit durch die reinseitigen Faltenstabilisierungsmittel geliefert wird.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das Filtermedium eine Biegeeigensteifigkeit von zu- mindest 1 Nm2, bevorzugt zumindest 2 Nm2, aufweist. Gemeint ist hiermit eine intrinsi- sche Biegesteifigkeit des Filtermediums, d. h. in einem unverarbeiteten/ungefalteten Zu stand.
Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform können die Faltenstabilisierungsmittel zu- mindest ein inneres Faltenstabilisierungsmittel umfassen, das in die Faltenzwischenräu- me zumindest teilweise eingreift, bevorzugt die Faltenzwischenräume ausfüllt. Bei dem inneren Faltenstabilisierungsmittel kann es sich beispielsweise um eine durchlaufende Kleberaupe und/oder einen eingreifenden Stabilisierungskamm handeln. Unter einer „durchlaufende Kleberaupe“ wird vorliegend eine Kleberaupe verstanden, die bereits vor dem Falten auf das flächige Filtermedium aufgebracht wird und somit nach dem Falten komplett von Faltengrund zum Faltenspitze verläuft, d.h. eben durchlaufend ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann zumindest ein äußeres Faltenstabilisierungs- mittel vorgesehen sein, das zumindest mit jeweils benachbarten Faltenspitzen verbunden ist. Das äußere Faltenstabilisierungsmittel kann zumindest eine zumindest mit den Fal- tenspitzen verbundene Kleberaupe, zumindest einen zumindest mit den Faltenspitzen verbundenen Faden und/oder zumindest ein Stabilisierungsband bzw. -rippe und/oder zumindest ein Stützgitter aufweisen. Die äußeren Faltenstabilisierungsmittel können fer- ner stoffschlüssig mit den Faltenspitzen verbunden sein, was zu einer optimalen Kraftein- leitung von den Faltenspitzen in die äußeren Faltenstabilisierungsmittel beiträgt. Eine derartige stoffschlüssige Verbindung kann beispielsweise durch Verschweißen des äu- ßeren Faltenstabilisierungsmittels mit dem Filterbalg, insbesondere den Faltenspitzen, erfolgen, insbesondere durch Spiegelschweißen. Im Gegensatz zu den inneren Falten- stabilisierungsmitteln handelt es sich bei der Kleberaupe der äußeren Faltenstabilisie- rungsmittel nicht um eine durchlaufende Kleberaupe, sondern eine oberflächlich mit den Faltenspitzen verbundene.
Die Kleberaupen der inneren und/oder äußeren Faltenstabilisierungsmittel können eine Breite in einem Bereich von 0,5 mm bis 12 mm, bevorzugt 1 mm bis 8 mm, aufweisen. In einer besonderen Ausführungsform sind die Falten des Filterbalgs„auf Block gefaltet“, so dass der Faltenabstand in etwa der doppelten Breite der durchlaufenden Kleberaupen (als innere Faltenstabilisierungsmittel) entspricht. Als Material für die Kleberaupen kommt etwa ein Schmelzkleber in Betracht.
Alternativ oder zusätzlich kann das Filtermedium des Filterelements der Umgebungsluft- reinigungsvorrichtung eine oder mehrere Prägelinien aufweisen, die bevorzugt in Falten- querrichtung verlaufen. Durch derartige Prägelinien wird die Steifigkeit der Falten des Filterbalgs durch eine Erhöhung des Flächenträgheitsmoments zusätzlich erhöht, was zusätzlich dazu beiträgt, ein Kollabieren/Kompaktieren der Falten unter Druckeinwirkung zu verhindern. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Fil- terelement der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung eine Kollapsdruckfestigkeit von zu- mindest 15 mbar, bevorzugt zumindest 25 mbar, aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung vorteilhafterweise eine Filterfläche von zumin- dest 1 m2, bevorzugt zumindest 2 m2, am meisten bevorzugt zumindest 4 m2, aufweisen. Die Filterfläche kann sich je nach Ausführungsform auf ein, zwei oder noch mehr Einzel- filterelemente verteilen.
Des Weiteren kann die Tiefe des Filterelements in Fahrzeuglängsrichtung unter 150 mm betragen, bevorzugt unter 1 10 mm, soll jedoch nicht geringer als 10 mm sein, da ansons- ten keine sinnvoll einsetzbare Filterfläche mehr realisierbar ist, während die Maximaltiefe für eine kompakte, platzsparende Bauweise unerlässlich ist.
Die Abmessungen einer Anströmfläche der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung kann in einer Ausführungsform der Anwendung für einen typischen Mittelklasse-PKW bspw. 45 cm (Flöhe) x 65 cm (Breite) betragen. Je nach Fahrzeuggröße sind hiervon jedoch deut- liche Abweichungen möglich, so dass grundsätzlich ein Abmessungsbereich von 20 cm Breite bis 120 cm Breite sowie 15 cm Flöhe bis 100 cm Flöhe möglich sind.
Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Umge- bungsluftreinigungsvorrichtung dem zumindest einen Filterelement in Fahrtrichtung vor- gelagert zumindest eine Wasserabscheideeinrichtung aufweist, etwa einen Trägheitsab- scheider, beispielsweise zumindest eine in Fahrzeugquerrichtung verlaufende ange- stellte Abscheiderlamelle, insbesondere eine Mehrzahl von Abscheiderlamellen, die eine Anströmfläche des Filterelements im Wesentlichen vollständig überdecken. Es kann vor- teilhafterweise vorgesehen sein, dass die zumindest eine Abscheiderlamelle mit den Fal- tenspitzen des Filterbalgs des Filterelements verbunden ist und zumindest ein Stabilisie rungsband bzw. -rippe zumindest mit ausbildet. Alternativ oder zusätzlich kann zwischen der Wasserabscheideeinrichtung und der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung ein Drai- nagespalt vorliegen. Vorbeschriebene Maßnahmen reduzieren die Belastung des Filter elements mit Spritzwasser und/oder Reinigungswasser, welches schädlich für das Filter- element sein kann. Trägheitsabscheider, wie etwa die genannten Lamellenabscheider, sind technisch zuverlässige und langlebige Flüssigkeitsabscheider, die in ihrem Ausle- gungsspektrum eine beachtliche Abscheideleistung haben. Ohne Flüssigkeitsabscheider wäre das Filterelement o.g. Wassereinwirkungen vollständig ausgesetzt, was im worst case zu einem zeitweisen nahezu Komplettverlust der effektiven Filterfläche führen kann.
Bei dem Filtermedium des Filterelements der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung kann es sich um ein ein- oder mehrlagiges Filtermedium handeln, das wasserbeständig aus- gebildet sein kann. Es kann sich um ein Mehrlagenmedium handeln, das in Fahrtrichtung vorne zumindest eine Drainagelage und/oder eine Vorabscheiderlage autweist. Alternativ oder zusätzlich kann das Filtermedium Glasfasern und/oder Kunststofffasern, insbeson- dere Polyester und/oder Polyethylen autweisen oder daraus bestehen. Schließlich kann noch vorgesehen sein, dass das Filtermedium einen Porositätsgradienten in einer Di- ckenrichtung aufweist, bevorzugt dergestalt, dass eine Porengröße entgegen der Fahrt- richtung abnimmt.
Das Filtermedium kann neben zumindest einer Partikelfilterlage zumindest eine Gasfil- trationslage, insbesondere mit einer Aktivkohleschüttung als Aktivmaterial, aufweisen. Die Gasfiltrationslage kann mit entsprechenden Aktivmaterialien versehen sein, die eine Ad-/Absorption verschiedener gesundheitsschädlicher Gase aus der Umgebungsluft er- möglichen, beispielsweise Ozon, Schwefeldioxid, Stickoxide und Kohlenstoffmonoxid. Flierzu können auch verschiedene Aktivmaterialien zum Einsatz kommen. Die Aktivkohle kann auch imprägniert sein, um die Abscheidung bestimmter Gase zu verbessern.
In einer besonderen Ausführungsform kann die Drainagelage und/oder die Vorabschei- derlage auch als separates Vorabscheiderelement ausgeführt sein, das dem„Hauptfilter- element“ in Strömungsrichtung (Fahrtrichtung vorne) vorgelagert ist. Hierdurch kann eine Standzeiterhöhung des Hauptfilterelements erreicht werden. Eine wasserbeständige Ei- genschaft kann etwa durch eine geeignete Imprägnierung des Filtermediums erreicht werden oder durch Einsatz von Basismaterialien für das Filtermedium, die per se schon eine Wasserbeständigkeit aufweisen, z.B. synthetische Filtermedien.
Darüber hinaus kann das Filtermedium des Filterelements zumindest eine reinseitig, d.h. in Fahrtrichtung hinten, angeordnete Stützlage, insbesondere ein Stützgitter, insbeson- dere aus einem Kunststoff, insbesondere Polypropylen und/oder einem Polyester; auf- weisen. Das Stützgitter kann eine Maschenweite von 0,5 mm bis 4 mm, besonders be- vorzugt von 1 mm bis 2 mm, aufweisen. Das Stützgitter wird hierbei vorteilhafterweise bei der Balgfertigung zum Filterbalg gefaltet und ist Teil des Filtermediums; es dient der rück- wärtigen Stabilisierung des Filtermediums gegen dynamischen Druck als ergänzende Maßnahme zu inneren und äußeren Faltenstabilisierungsmitten und ist nicht mit diesen zu verwechseln.
Ferner kann hinsichtlich des Faltenabstands des Filterbalgs des Filterelements der Um- gebungsluftreinigungsvorrichtung folgendes vorgesehen sein: Bei einem glasfaserbasier- ten Filtermedium soll dieser maximal 5 mm, bevorzugt maximal 6 mm, betragen oder bei einem kunststofffaserbasierten Filtermedium soll dieser minimal 5 mm, bevorzugt mini- mal 6 mm, betragen und der Bedingung minimal 0,15 x Faltenhöhe genügen.
Unter glasfaserbasiert oder kunststoffbasiert wird vorliegend ein Mindestgehalt des Fil- termediums an 50 % der jeweiligen Fasern verstanden.
In einer noch weiteren Ausführungsform kann das zumindest eine Filterelement der Um- gebungsluftreinigungsvorrichtung einen zumindest teilweise umlaufenden Rahmen auf- weisen, in dem der zumindest eine Filterbalg aufgenommen ist. Es kann hierbei insbe- sondere vorgesehen sein, dass der Rahmen eine L-förmige Querschnittsform hat, wobei bevorzugt ein Schenkel des L-förmigen Querschnitts des Rahmens den Filterbalg des Filterelements in Fahrtrichtung gesehen hintergreift und so entgegen der Staudruckein- wirkung abstützt.
Das Filterelement kann insbesondere ein kunststoffumspritztes Filterelement sein, wobei der zumindest teilweise umlaufende Rahmen stoffschlüssig mit dem Filtermedium ver- bunden ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine stoffschlüssige Verbindung beschränkt; alternativ zu der stoffschlüssigen Verbindung des Filtermediums mit dem Rahmen kann auch vorgesehen sein, das Filterelement lediglich in den Rahmen einzulegen, so dass es sich vorteilhafterweise an dem rückwärtigen Schenkel des L-Profils formschlüssig ab- stützt. Ferner kann die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung einen fahrzeugfesten Aufnahme- raum aufweisen, der mit dem Rahmen des Filterelements korrespondiert, in dem das Filterelement, bevorzugt durch lösbare Befestigungsmittel, insbesondere eine Clipsver- bindung, gehaltert ist. Der Aufnahmeraum kann ferner so ausgebildet sein, dass er als Montageschacht fungiert, in den das zumindest eine Filterelement linear einführbar ist. Dies ermöglicht eine einfache Austauschbarkeit des Filterelements, etwa oberseitig von einem Schlossträger einer Fronthaube her oder von einer Unterbodenseite her, die bspw. beim Service auf einer Flebebühne gut zugänglich ist.
Darüber hinaus kann das Filterelement der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung meh- rere Subfilterelemente aufweisen, die jeweils zueinander benachbart in den Rahmen ein- gesetzt sind. Der Rahmen kann insbesondere zumindest ein in Fahrtrichtung gesehen hinter den Subfilterelementen vorliegendes Stützband aufweisen, das zumindest einen Stoßbereich stützt, in dem zwei benachbarte Subfilterelemente aneinandergrenzen. Die Subfilterelemente ihrerseits weisen vorteilhafterweise jeweils einen umlaufenden Kunst- stoffrahmen auf und/oder haben ein umlaufendes Seitenband, bevorzugt aus dem Filter- medium, aus einem Schaumbandmaterial oder Vliesbandmaterial. Durch Aufbau der Ge- samtfilterfläche aus mehreren Subfilterelementen kann eine modulare Anpassung an un- terschiedliche Bauräume erfolgen, wobei auf identische Subfilterelemente zurückgegrif- fen werden kann. Dies erhöht die Flexibilität und senkt die Entwicklungszeiten.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Kraftfahrzeug in dem Front- bereich zumindest einen Wärmetauscher, insbesondere einen Wasserkühler, etwa einen Kühlmittelkühler, Ladeluftkühler, Ölkühler oder einen Klimakondensator (Kondensator ei- ner Kältemaschine) und/oder zumindest einen Ventilator bzw. Gebläse auf. Es können auch mehrere Wärmetauscher vorgesehen sein, die in Fahrtrichtung zumindest teilweise überlappend, übereinander, nebeneinander angeordnet sein können. So ist es nicht un- üblich, dass in dem Frontbereich neben einem Kühlmittelkühler ein Motorölkühler, Lade- luftkühler (auch dieser kann ein flüssiges Wärmeträgermedium in einem Sekundärkreis aufweisen) und ein Klimakondensator angeordnet sind. Ebenso können mehrere Venti- latoren/Gebläse vorgesehen sein. Bei dem Ventilator/Gebläse kann es sich um eine Axial-, Radial- oder Diagonalmaschine handeln. Die Umgebungsluftreinigungsvorrich- tung kann wahlweise in Fahrtrichtung gesehen vor oder hinter dem zumindest einen Wär- metauscher oder vor oder hinter dem Ventilator oder zwischen Wärmetauscher und Ven- tilator angeordnet sein. Eine Anordnung vor dem Wärmetauscher hat den Vorteil, dass der Wärmetauscher zusätzlich vor Beschädigungen und Verschmutzung geschützt wird. Ferner kann bei einer Ausführungsform mit zwei Wärmetauschern, die teilüberlappend angeordnet sind, die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung in dem nicht-überlappenden Bereich der zwei Wärmetauscher angeordnet werden. Der Ventilator bzw. das Gebläse dient der Luftzuführung zur Umgebungsluftreinigungsvorrichtung in solchen Betriebszu- ständen des Kraftfahrzeugs, in denen die Fahrgeschwindigkeit zu gering ist. Der Ventila- tor bzw. das Gebläse können über einen Hilfsantrieb elektrisch angetrieben sein oder vom Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs direkt angetrieben werden, wobei in letzterem Fall eine schaltbare Kupplung vorgesehen sein kann.
Je nach Auslegung des Filterelements (Volumenstrom-Druckverlust-Kennlinie) kann in Zusammenwirkung mit dem zumindest einen Ventilator/Gebläse erreicht werden, dass die Feinstaub (im Wesentlichen PM 2,5) Emissionen des Kraftfahrzeugs durch die Um- gebungsluftreinigungsvorrichtung komplett kompensiert werden, so dass es sich bilanzi ell, was PM 2,5 betrifft, um ein Nullemissionsfahrzeug handelt. Bei einem typischen Mit telklasse-PKW handelt es sich um ca. 25 mg/km Feinstaub-Gesamtemission.
Es kann weiter vorgesehen sein, dass das Filterelement der Umgebungsluftreinigungs- vorrichtung mit Hinblick auf den zumindest einen Wärmetauscher so angeordnet ist, dass es eine Anströmfläche des Wärmetauschers zu nicht mehr als 75 % überdeckt, so dass auch bei beladenem Filterelement eine hinreichende Restwärmeabfuhr möglich ist. Um dies zu erreichen, kann das Filterelement um die Fahrzeughoch- und/oder -querrichtung versetzt zu dem Wärmetauscher angeordnet sein.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist ein Strömungsbypass zwi- schen dem zumindest einen Filterelement und dem zumindest einen Wärmetauscher vor- gesehen, der insbesondere in Abhängigkeit einer vorbestimmten Temperatur in einem Fluidkreis des Wärmetauschers wahlweise offen- und schließbar ist. Gemäß dieser Aus- führungsform ist o.g. Restriktion hinsichtlich der maximalen Überdeckung von Umge- bungsluftreinigungsvorrichtung und Wärmetauscher nicht zwingend einzuhalten, da mit- tels des Bypasses bei bestimmten Betriebskriterien ein hinreichend großer Kühlluftstrom dem Wärmetauscher zur Verfügung gestellt werden kann. Eine Schalttemperatur des By- passes muss so ausgelegt werden, dass das mit dem Wärmetauscher verbundene Sys- tem, etwa der Antriebsmotor, auf keinen Fall thermisch geschädigt wird. Ferner kann als ein weiteres Schaltkriterium für den Bypass ein Beladungszustand des Filterelements, d.h. der Druckabfall über das Element, und/oder eine Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahr- zeugs herangezogen werden.
Alternativ oder zusätzlich zu dem Bypass kann das Kraftfahrzeug der Umgebungsluftrei- nigungsvorrichtung vorgeschaltet eine Verschlussvorrichtung aufweisen, welche in Ab- hängigkeit eines vorbestimmten Kriteriums, vorzugsweise der Fahrgeschwindigkeit, akti vierbar ist und dazu ausgebildet ist, die Luftzufuhr zur Umgebungsluftreinigungsvorrich- tung zu blockieren. Die Verschlussvorrichtung kann als Rollladen oder Jalousie ausgebil- det sein und bedeckt in einer Geschlossen-Position eine Anströmfläche der Umgebungs- luftreinigungsvorrichtung größtenteils, d. h. zumindest zu 70 %, bevorzugt vollständig.
Schließlich kann vorgesehen sein, dass das Filterelement in zumindest einer der Rich- tungen Fahrzeugquer-, Fahrzeuglängs- und/oder Fahrzeughochrichtung verschiebbar gelagert ist, so dass durch die Verschiebung eine Überdeckung des zumindest einen Wärmetauschers veränderbar ist und/oder ein Strömungsbypass um das Filterelement herum führbar ist. Zur Realisierung dieser Verschiebbarkeit des Filterelements können dem Fachmann bekannte Linearantriebe eingesetzt werden. Alternativ kann das Fil- terelement verschwenkbar gelagert sein, um dieses in Abhängigkeit eines vorbestimmten Kriteriums, bevorzugt der Fahrgeschwindigkeit, aus der Anströmebene heraus schwen- ken zu können, wobei hierzu die Schwenkachse etwa in Fahrzeugquerrichtung oder Fahrzeughochrichtung verlaufen kann.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs an sich.
Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Fi- gurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen.
Es zeigen: Fig. 1 Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit der Umgebungsluftrei- nigungsvorrichtung vor Lüfter und Kühler;
Fig. 2 Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit der Umgebungsluft- reinigungsvorrichtung zwischen Lüfter und Kühler;
Fig. 3 Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit der Umgebungsluft- reinigungsvorrichtung hinter Lüfter und Kühler;
Fig. 4 isometrische Ansicht eines Filterelements für die erfindungsgemäße Umgebungs- luftreinigungsvorrichtung mit aufliegender Kleberaupe;
Fig. 5 isometrische Ansicht eines weiteren Filterelements für die erfindungsgemäße Um- gebungsluftreinigungsvorrichtung mit durchlaufender Kleberaupe;
Fig. 6 isometrische Ansicht eines weiteren Filterelements für die erfindungsgemäße Um- gebungsluftreinigungsvorrichtung mit Versteifungskamm;
Fig. 7 isometrische Ansicht eines weiteren Filterelements für die erfindungsgemäße Um- gebungsluftreinigungsvorrichtung mit Stützgitter;
Fig.8 Volumenstrom-Druck-Kennlinien ausgewählter Filterelemente und Gebläse.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In Fig. 1 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 1 dargestellt, welches eine Umgebungsluftreinigungsvorrichtung 2 im Frontbereich aufweist. Diese ist hinter einer Lufteintrittsöffnung 6 im Bereich eines Kühlergrills zwischen den Frontscheinwer- fern angeordnet. Die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung 2 befindet sich in unmittelba- rer Nachbarschaft eines Axialgebläses 3, das in Fahrtrichtung hinten an einen Kühler 4 grenzt, der wiederum vor dem Motor 5 verbaut ist. Bei einer derartigen Anordnung schützt ein Filterelement der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung 2 vorteilhaft den Kühler 4 vor Beschädigungen und/oder Verschmutzung.
Weitere Möglchkeiten der Positionierung der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung 2 sind in Fg. 2 und 3 gezeigt; demgemäß kann diese entweder zwischen Gebläse 3 und Kühler 4 oder hinter dem Kühler 4, jedoch noch vor dem Motor 5, angeordnet werden.
Die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung 2 weist zumindest ein Filterelement 21 auf, das zumindest ein zu zumindest einem Filterbalg 21 1 gefaltetes Filtermedium aufweist, wobei das Filterelement 21 eine Mehrzahl Faltenstabilisierungsmittel 22, 23, 24, 25 aufweist, die den Filterbalg 21 1 stützen und in einem lateralen Abstand von nicht mehr als 150 mm zueinander vorliegen. Verschiedene Arten von Filterelementen 21 für die Umgebungsluft- reinigungsvorrichtung 2 sind in Fig. 4 bis 6 dargestellt. H ierbei handelt es sich um stark vereinfachte Darstellungen, anhand derer jedoch das Konzept der Faltenabstützung durch die Faltenstabilisierungsmittel 22, 23, 24, 25 erläutert werden kann.
Das in Fig. 4 gezeigte Filterelement 21 weist auf seiner Reinseite 212 eine ausschließlich mit den Faltenspitzen verbundene Kleberaupe 22 auf, die verhindert, dass die Falten unter Druckeinwirkung von der Rohseite 213 her reinseitig 212 kompaktieren. Hierbei handelt es sich im Sinne der Erfindung um ein äußeres Faltenstabilisierungsmittel. Die Kleberaupe 22 kann aus einem Schmelzkleber bestehen, den der Fachmann für geeignet hält.
Fig. 5 zeigt eine weitere Möglichkeit der Faltenstabilisierung; dort ist eine so genannte durchlaufende Kleberaupe 23 vorgesehen, die ein mögliches inneres Faltenstabilisie- rungsmittel im Sinne der Erfindung darstellt. Unter einer„durchlaufenden Kleberaupe“ wird vorliegend eine Kleberaupe 23 verstanden, die bereits vor dem Falten auf das flä chige Filtermedium aufgebracht wird und somit nach dem Falten komplett vom Falten- grund zur Faltenspitze verläuft, d.h. eben durchlaufend ausgebildet ist.
Fig. 6 zeigt eine noch weitere Möglichkeit, die Faltenstabilisierungsmittel zu realisieren. Dort ist ein Stabilisierungskamm 24 vorgesehen, der in die Faltenzwischenräume ein- greift und ferner mit dem Filtermedium stoffschlüssig verbunden sein kann, aber nicht muss; die Stabilisierungswirkung gegen besagtes Kompaktieren ergibt sich bereits aus dessen Anwesenheit, quasi formschlüssig.
Schließlich ist eine letzte Möglichkeit eines äußeren Faltenstabilisierungsmittels 25 in Fig. 7 gezeigt. Hier ist ein Stützgitter 25 vorgesehen, das reinseitig 212 den Filterbalg gegen die Differenzdruckeinwirkung abstützt, bevorzugt ist das Stützgitter 25 mit den Faltenspit- zen des Filterbalgs 21 1 verbunden, etwa verklebt oder verschweißt. Die Gitterstege ver- laufen bei der gezeigten Ausführungsform unter einem Winkel von etwa 45° gegenüber der Faltenlängsrichtung. Die Erfindung ist jedoch nicht auf vorbeschriebene Faltenstabilisierungsmittel beschränkt.
Fig. 8 zeigt schließlich mehrere Volumenstrom-Druckverlust-Kennlinien jeweils eines Axi- allüfters, Diagonallüfters und Radiallüfters. Ferner sind dort die Kennlinien dreier Filter- elemente dargestellt, die sich in ihrer Faltenhöhe und damit in ihrer Filterfläche unter- scheiden.
Je nach Auslegung des Filterelements (Volumenstrom-Druck(verlust)-Kennlinie) kann in Zusammenwirkung mit dem zumindest einen Ventilator/Gebläse erreicht werden, dass die Feinstaub-Emissionen des Kraftfahrzeugs durch die Umgebungsluftreinigungsvor- richtung komplett kompensiert werden, so dass es sich bilanziell, was PM 2,5 betrifft, um ein Nullemissionsfahrzeug handelt. Bei einem typischen Mittelklasse-PKW handelt es sich um ca. 25 mg/km Feinstaub-Gesamtemission (Szenario a). Gemäß einem weiteren Szenario wäre es möglich, Filterelement und Ventilator/Gebläse der Umgebungsluftreini- gungsvorrichtung so auszulegen, dass diese wahlweise die Feinstaubemission der Brem- sen und eines Verbrennungsmotors kompensiert (ca. 10 mg/km, Szenario b) oder ledig- lich die Feinstaubemission des Verbrennungsmotors (etwa 2mg/km, Szenario c).
Anhand einer Grobauslegung anhand des NEFZ-Stadtzyklus und der Annahme einer PM 2,5-Konzentration von 50pg/m3 in der Umgebungsluft sowie einem Wakefaktor von 2 wurde ermittelt, dass zur Realisierung dieser drei Szenarien Volumenströme von 4500 m3/h, 1800 m3h bzw. 360 m3/h nötig sind. Der so genannte Wakefaktor ist ein Umrech- nungsfaktor, der aus einem Vergleich von Luftqualitätsmessungen an stationären Mess- stationen mit fahrzeugnahen Messungen im Bodenbereich gewonnen wurde. Demgemäß ist die Belastung im fahrzeugnahen Bodenbereich um den Faktor 2 höher als die Mess- werte der stationären Messstationen.
Bei einer beispielhaft angenommenen Querschnittsfläche des Filterelements der Umge- bungsluftreinigungsvorrichtung von ca. 0,28 m2 lassen sich bei einer Faltenanzahl von 1 10 und einer Faltenhöhe von 30 mm 4 m2 Filterfläche unterbringen, bei einer Faltenan- zahl von 85 und einer Faltenhöhe von 48 mm 5,2 m2 Filterfläche und bei einer Faltenan- zahl von 65 und einer Faltenhöhe von 100 mm bereits 8,3 m2 Filterfläche. Die Volumen- strom-Druck(verlust)-Kennlinien dieser exemplarisch ausgewählten Filterelemente sind in Fig. 8 gezeigt. Beim Szenario a (4500 m3/h) beträgt der Druckverlust durch das Filterelement bei 30 mm Faltenhöhe ca. 271 Pa, bei 48 mm Faltenhöhe 222 Pa und bei 100 mm Faltenhöhe 176 Pa.
Es ist nun aufgrund der Schnittpunkte der Lüfter-Kennlinien mit den Filterelement-Kenn- linien ersichtlich, dass eine Durchströmung von 4500 m3/h bei keinem der Filterelemente mit einer Strömungsmaschine alleine realisiert werden kann; vielmehr ist für diesen Be- triebszustand eine Parallelschaltung mehrerer Strömungsmaschinen nötig. Aufgrund des im Frontbereich engen Packaging wird bei einer nötigen Parallelschaltung von zwei oder mehr Strömungsmaschinen geeigneterweise auf Radial- oder Diagonalmaschinen zu- rückgegriffen. Für die Durchströmungszustände der Szenarien a und b wurde hingegen überraschenderweise festgestellt, dass sich diese bereits durch einen Axiallüfter realisie- ren lassen, nämlich für alle drei exemplarisch untersuchten Filterelemente.
Das bedeutet, dass es mit apparativ vergleichsweise geringem Aufwand möglich ist, die Feinstaubemission der Bremsen und des Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs durch eine Umgebungsluftreinigungsvorrichtung bilanziell zu kompensieren, und dass es technisch möglich ist, durch eine derartige Vorrichtung bilanziell ein Nullemissionsfahr- zeug bereitzustellen.

Claims

Ansprüche
1. Kraftfahrzeug (1 ), insbesondere Straßenfahrzeug, insbesondere Personen kraftwa- gen, Bus, Lastkraftwagen oder Schienenfahrzeug, insbesondere Triebzug, Lokomo- tive, das in einem Frontbereich zumindest eine Lufteintrittsöffnung (6) aufweist, hinter der eine Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) angeordnet ist, die insbesondere zur Entfernung von Partikeln, insbesondere Feinstaub, und/oder Gasen aus der Um- gebungsluft ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungsluftrei- nigungsvorrichtung (2) zumindest ein Filterelement (21 ) aufweist, das zumindest ein zu zumindest einem Filterbalg (211 ) gefaltetes Filtermedium aufweist, wobei das Fil- terelement (21 ) eine Mehrzahl Faltenstabilisierungsmittel (22, 23, 24, 25) aufweist, die den Filterbalg (211 ) stützen und in einem lateralen Abstand von nicht mehr als 150 mm zueinander vorliegen.
2. Kraftfahrzeug (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Faltenstabili- sierungsmittel (22, 23, 24, 25) jeweils parallel zueinander, bevorzugt in Faltenquer- richtung, verlaufen und/oder dass die Faltenstabilisierungsmittel (22, 23, 24, 25) zu- mindest in Fahrtrichtung hinten, d.h. auf einer Reinluftseite (212) des Filterelements (21 ), bevorzugt zusätzlich in Fahrtrichtung vorne, d.h. auf einer Rohluftseite (213) des Filterelements (21 ), vorliegen.
3. Kraftfahrzeug (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter medium eine Biegeeigensteifigkeit von zumindest 1 Nm2, bevorzugt zumindest 2 Nm2, aufweist.
4. Kraftfahrzeug (1 ) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn- zeichnet, dass
die Faltenstabilisierungsmittel (22, 23, 24, 25)
- zumindest ein inneres Faltenstabilisierungsmittel (23, 24) umfassen, das in die Fal tenzwischenräume zumindest teilweise eingreift, bevorzugt die Faltenzwischen- räume ausfüllt, wobei das innere Faltenstabilisierungsmittel (23, 24) stärker bevorzugt eine durchlaufende Kleberaupe (23) und/oder einen eingreifenden Stabilisierungs- kamm (24) aufweist und/oder - zumindest ein äußeres Faltenstabilisierungsmittel (22, 25) umfasst, das zumindest mit jeweils benachbarten Faltenspitzen verbunden ist, wobei das äußere Faltenstabi- lisierungsmittel (22, 25) bevorzugt zumindest eine zumindest mit den Faltenspitzen verbundene Kleberaupe (22), zumindest einen zumindest mit den Faltenspitzen ver- bundenen Faden und/oder zumindest ein Stabilisierungsband bzw. -rippe und/oder zumindest ein Stützgitter (25) aufweist, wobei die äußeren Faltenstabilisierungsmittel (22, 25) am meisten bevorzugt stoffschlüssig mit den Faltenspitzen verbunden sind.
5. Kraftfahrzeug (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kleberaupen (22, 23) der inneren und/oder äußeren Faltenstabilisierungsmittel (22, 23, 24, 25)
- jeweils eine Breite in einem Bereich von 0,5 mm bis 12 mm, bevorzugt 1 mm bis 8 mm, aufweisen.
6. Kraftfahrzeug (1 ) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Filtermedium des Filterelements (21 ) der Umgebungsluftreini- gungsvorrichtung (2) eine oder mehrere Prägelinien aufweist, die bevorzugt in Fal tenquerrichtung verlaufen.
7. Kraftfahrzeug (1 ) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Filterelement (21 ) der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) eine Kollapsdruckfestigkeit von zumindest 15 mbar, bevorzugt 25 mbar aufweist und/oder
- die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) eine Gesamtfilterfläche von zumindest 1 m2, bevorzugt zumindest 2 m2, am meisten bevorzugt zumindest 4 m2 aufweist,
- das Filterelement (21 ) der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) eine Tiefe in Fahrzeuglängsrichtung von unter 150 mm, bevorzugt unter 110 mm aufweist, jedoch nicht geringer als 10 mm.
8. Kraftfahrzeug (1 ) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn- zeichnet, dass
die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) dem zumindest einen Filterelement (21 ) in Fahrtrichtung vorgelagert zumindest eine Wasserabscheideeinrichtung aufweist, bevorzugt einen Trägheitsabscheider, besonders bevorzugt zumindest eine in Fahr- zeugquerrichtung verlaufende angestellte Abscheiderlamelle, am meisten bevorzugt eine Mehrzahl von Abscheiderlamellen, die eine Anströmfläche des Filterelements im Wesentlichen vollständig überdecken, wobei bevorzugt
- die zumindest eine Abscheiderlamelle mit den Faltenspitzen des Filterbalgs (211 ) des Filterelements (21 ) verbunden ist und zumindest ein Stabilisierungsband bzw. -rippe zumindest mit ausbildet oder
- zwischen der Wasserabscheideeinrichtung und der Umgebungsluftreinigungsvor- richtung (2) ein Drainagespalt vorliegt.
9. Kraftfahrzeug (1 ) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Filtermedium des Filterelements (21 ) der Umgebungsluftreini- gungsvorrichtung (2) ein ein- oder mehrlagiges Filtermedium ist, das
- wasserbeständig ausgebildet ist und/oder
- bevorzugt ein Mehrlagenmedium ist, das in Fahrtrichtung vorne zumindest eine Drai- nagelage und/oder Vorabscheiderlage aufweist und/oder
- Glasfasern und/oder Kunststofffasern, insbesondere Polyester und/oder Polyethy- len, aufweist oder daraus besteht und/oder
- einen Porositätsgradient in einer Dickenrichtung aufweist, bevorzugt dergestalt, dass eine Porengröße entgegen der Fahrtrichtung abnimmt.
10. Kraftfahrzeug (1 ) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn- zeichnet, dass
das Filtermedium des Filterelements (21 ) zumindest ein reinseitig, d.h. in Fahrtrich- tung hinten, angeordnete Stützlage, insbesondere ein Stützgitter, insbesondere aus einem Kunststoff, insbesondere Polypropylen und/oder Polyester, aufweist, wobei das Stützgitter bevorzugt eine Maschenweite von 0,5 mm bis 4 mm, besonders be- vorzugt von 1 mm bis 2 mm, aufweist.
11. Kraftfahrzeug (1 ) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Faltenabstand des Filterbalgs (211 ) des Filterelements (21 ) der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2)
- bei einem glasfaserbasierten Filtermedium maximal 5 mm, bevorzugt maximal 6 mm, beträgt oder
- bei einem kunststofffaserbasierten Filtermedium minimal 5 mm, bevorzugt minimal 6 mm, beträgt und der Bedingung minimal 0,15 x Faltenhöhe genügt.
12. Kraftfahrzeug (1 ) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekenn- zeichnet, dass
das zumindest eine Filterelement (21 ) der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) einen zumindest teilweise umlaufenden Rahmen aufweist, in dem der zumindest eine Filterbalg (21 1 ) aufgenommen ist, wobei bevorzugt
- der Rahmen eine L-förmigen Querschnittsform aufweist, wobei ein Schenkel des L- förmigen Querschnitts des Rahmens den Filterbalg (21 1 ) des Filterelements (21 ) in Fahrtrichtung gesehen hintergreift und/oder
- das Filterelement ein kunststoffumspritztes Filterelement (21 ) ist, wobei der zumin- dest teilweise umlaufende Rahmen stoffschlüssig mit dem Filtermedium verbunden ist, wobei bevorzugt
die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) einen fahrzeugfesten, mit dem Rahmen korrespondierenden Aufnahmeraum aufweist, in dem das Filterelement, bevorzugt durch lösbare Befestigungsmittel, insbesondere eine Clipsverbindung, gehaltert ist.
13. Kraftfahrzeug (1 ) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (21 ) der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) mehrere Subfilterelemente auf- weist, die jeweils zueinander benachbart in den Rahmen eingesetzt sind, wobei der Rahmen bevorzugt zumindest ein in Fahrtrichtung gesehen hinter den Subfilterele- menten vorliegendes Stützband aufweist, das zumindest einen Stoßbereich stützt, in dem zwei benachbarte Subfilterelemente aneinandergrenzen, wobei die Subfilterele mente bevorzugt ihrerseits einen umlaufenden Kunststoffrahmen aufweisen und/oder ein umlaufendes Seitenband, bevorzugt aus dem Filtermedium, einem Schaumband- material oder Vliesbandmaterial.
14. Kraftfahrzeug (1 ) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Kraftfahrzeug (1 ) in dem Frontbereich zumindest einen Wärme- tauscher (4), insbesondere einen Wasserkühler, insbesondere Kühlmittelkühler, La- deluftkühler, Ölkühler oder Kondensator einer Kältemaschine und/oder zumindest ei- nen Ventilator oder Gebläse (3) aufweist, wobei die Umgebungsluftreinigungsvorrich- tung (2) wahlweise in Fahrtrichtung gesehen
- vor oder hinter dem zumindest einen Wärmetauscher (4)
- vor oder hinter dem Ventilator oder Gebläse (3)
- zwischen Wärmetauscher (4) und Ventilator (3) angeordnet ist.
15. Kraftfahrzeug (1 ) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem zumindest einen Ventilator oder Gebläse (3) ein weiterer Ventilator oder weiteres Gebläse (3) vorgesehen ist, die bevorzugt parallel geschaltet sind, wobei es sich be- vorzugt bei zumindest einem der Ventilatoren oder Gebläse (3) um eine Radial- und/oder Diagonalmaschine handelt.
16. Kraftfahrzeug (1 ) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Fil- terelement (21 ) der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) im Hinblick auf den zu- mindest einen Wärmetauscher (4) so angeordnet ist, dass es eine Anströmfläche des Wärmetauschers (4) zu nicht mehr als 75 % überdeckt.
17. Kraftfahrzeug (1 ) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) einen Strömungsbypass zwischen dem zumindest einen Filterelement (21 ) und dem zumindest einen Wärmetauscher (4) aufweist, der insbesondere in Abhängigkeit einer vorbestimmten Temperatur in einem Fluidkreis des Wärmetauschers (4) und/oder einer Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (1 ) wahlweise offen- und schließbar ist.
18. Kraftfahrzeug (1 ) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Filterelement (21 ) in zumindest einer der Richtungen Fahrzeug- quer-, Fahrzeuglängs- und/oder Fahrzeughochrichtung verschiebbar gelagert ist, so- dass durch die Verschiebung eine Überdeckung des zumindest einen Wärmetau- schers (4) veränderbar ist und/oder ein Strömungsbypass um das Filterelement her- um (21 ) bewegbar ist.
19. Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) eines Kraftfahrzeugs nach einem der An- sprüche 1 bis 18.
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