BESCHREIBUNG:

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, aufweisend einen zum Aufenthalt von Insassen, insbesondere umfassend einen Fahrer, vorgesehenen Innenraum und eine Belüftungseinrichtung zur Belüftung des Innenraums, welche eine Luftfiltereinrichtung zur Filterung von in den Innenraum einzuführender Luft aufweist. Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Wartung von mehreren derartigen Kraftfahrzeugen.

Belüftungseinrichtungen für Innenräume von Kraftfahrzeugen sind im Stand der Technik bereits weitgehend bekannt und können beispielsweise als eine Klimaanlage ausgebildet sein. Zur Abgabe von Luft in den Innenraum des Kraftfahrzeugs können beispielsweise sogenannte Ausströmer, welche Öffnungen von einem Luftleitungssystem in den Innenraum bereitstellen, genutzt werden, wobei die Ausströmer beispielsweise bezüglich des Luftstroms und dessen Richtung einstellbar sein können. Den Zuleitungen zu diesen Ausströmern wird die Luft üblicherweise über eine gemeinsame Zuführung zugeführt, in der beispielsweise ein Lüfter zur Herbeiführung einer Luftbewegung verortet sein kann. Im Stand der Technik ist es auch bekannt, insbesondere im Bereich einer derartigen gemeinsamen Zuführung, eine Filtereinrichtung mit wenigstens einem Partikelfilter vorzusehen, um die Qualität der in den Innenraum einzubringenden Luft zu erhöhen.

Aktuell eingesetzte Partikelfilter bzw. Fahrzeuginnenraumfilter bestehen beispielsweise aus Papier, Schaumstoff, Edelstahl oder Baumwolle und sollen Partikel aus der Luft entfernen. Eine relativ gute Filterleistung weist dabei ein sogenannter HEPA-Filter auf, der mit sehr hoher Effizienz Partikel ab einer Größe von etwa 2,5 pm aus der Luft herausfiltern kann.

Jedoch existieren, beispielsweise in der typischen Umgebungsluft von Kraftfahrzeugen, auch kleinere Partikel, beispielsweise Feinstaubpartikel, die kleiner als 2,5 pm sind. Beispielsweise sind Abgaspartikel oder dergleichen bekannt, die eine Größe zwischen 30 und 70 nm aufweisen. Auch bei anderen Gefahr- und Schadstoffen existieren eine Vielzahl von Partikeln, die kleiner als beispielsweise 2,5 pm sind, wobei als Beispiel Bakterien einer Größe von etwa 1 pm genannt seien.

DE 102 19 869 A1 offenbart einen Partikel- oder Hybridfilter zur Behandlung der einem Fahrzeuginnenraum zuführbaren Luft, welcher ein Fasermaterial umfasst. Dabei wird vorgeschlagen, den Filter zeitweilig auf Temperaturen von über 100 °C und unterhalb der Zündtemperatur von organischem Material aufzuheizen, um so eine regelmäßige Selbstreinigung zu erzielen. Zwischen den Filterfasern können sich nach einiger Zeit Ruß-Konglomerate aufbauen, die selbst eine Filterwirkung entwickeln, so dass durch eine entsprechend gewählte Oxidationsrate diese Struktur so eingestellt werden kann, dass sich auch eine hohe Effizienz für Dieselruß ergibt, insbesondere im Hinblick auf Partikeldurchmesser von kleiner als 1 pm.

CN 212790140 U betrifft einen Klimaanlagenfilter für die Reinigung von Luft, die in ein Auto von außerhalb des Autos eindringt, wobei effektiv Benzene und Aldehyde entfernt werden sollen. Daher wird vorgeschlagen, einen HEPA-Filter, einen Kohlenstoffkeramikfilter und einen Primäreffektfilter in Reihe zu schalten, wobei der Primäreffektfilter zur Ausfilterung von Staub und Partikeln aus nicht-gewobenem Stoff bestehen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine effektive, kostengünstige und bei insbesondere minimaler Veränderung heutiger Luftfiltereinrichtungen einsetzbare Möglichkeit zur verbesserten Reinigung der in den Innenraum einzuführenden Luft von Partikeln, insbesondere Feinstaubpartikeln, anzugeben. Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Luftfiltereinrichtung einen zur Ausfilterung von Feinstaub ausgebildeten Keramikpartikelfilter aufweist.

Dabei kann der Keramikpartikelfilter bevorzugt zur Ausfilterung von Partikeln wenigstens ab einer Größe von 5 nm, bevorzugt wenigstens ab einer Größe von 3 nm, ausbildet sein. Erfindungsgemäß ist mithin vorgesehen, einen Keramikpartikelfilter, insbesondere im Zusammenhang mit einem bevorzugt nachgeschalteten Innenraumlüfter, einzusetzen, um auch äußerst kleine Partikel, mithin insbesondere Feinstaub, aus der Luft herauszufiltern. Ein entsprechend ausgelegter Keramikpartikelfilter kann beispielsweise Partikel einer Größe von 5 nm oder sogar weniger mit einem Wirkungsgrad von wenigstens 90%, insbesondere wenigstens 95 %, filtern. Ein solcher Keramikpartikelfilter stellt eine sehr effektive und kostengünstige Lösung zur Reinigung der Luft von Partikeln, insbesondere Feinstaubpartikeln, dar.

Dabei ist ein solcher Keramikpartikelfilter üblicherweise aus einem porösen Material, bevorzugt Cordierit, ausgebildet, so dass er also insbesondere wenigstens einen einstückigen Filterkörper aufweist, durch den aufgrund der Porosität die Luft geführt werden kann.

Ein besonderer, weiterer Vorteil bei der Verwendung eines Keramikpartikelfilters ist, dass das Material hygroskopisch ist. Auf diese Weise können nicht nur auch Krankheitserreger, insbesondere Viruspartikel, aus der Luft herausgefiltert werden, sondern es wird zusätzlich die feuchte Schutzschicht des Virus zerstört, was auch zum Untergang des Virus führt. Beispielsweise kann ein einen Virus tragendes Partikel einen Durchmesser von 60 bis 140 nm aufweisen, für den bei Keramikpartikelfiltern Effizienzen von über 90 %, beispielsweise 94 %, gegeben sind. Ein weiterer Vorteil eines Keramikpartikelfilters ist auch, dass er einen sehr geringen Druckverlust aufweist. Es kann mithin ein kostengünstiger Innenraumlüfter verwendet werden, um dennoch einen hohen Luftmassendurchsatz zu erreichen. Mithin lässt sich ein Keramikpartikelfilter problemlos auch bei der Innenraumbelüftung eines Kraftfahrzeugs einsetzen.

Bei dem Kraftfahrzeug kann es sich im Übrigen bevorzugt um einen Personenkraftwagen handeln. Gerade bei Personenkraftwagen stellt es ein Qualitätsmerkmal dar, hervorragend aufbereitete und gesäuberte Luft für den Innenraum bereitstellen zu können, wobei durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Verwendung des Keramikpartikelfilters eine deutliche Reduzierung der Feinstaubbelastung gemeinsam mit einer deutlichen Reduzierung der Belastung durch Krankheitserreger erreicht werden kann. Bei einem Umluftbetrieb wird insbesondere auch eine Reinigung von im Innenraum selbst entstehenden Krankheitspartikeln bzw. sonstigen Aerosolen ermöglicht.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann mit besonderem Vorteil ein unbeschichteter Keramikpartikelfilter verwendet werden, was die Komplexität und die Kosten weiter reduziert. Denn Beschichtungen, die üblicherweise aufgebracht werden, um Reaktionen anzuregen, sind bei der Reinigung von für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs aufzubereitender Luft nicht notwendig, schaden jedoch auch nicht, wenn sie vorhanden sind, so dass durchaus auch die Verwendung eines beschichteten Keramikpartikelfilters denkbar wäre.

Die Filtereinrichtung kann, wie grundsätzlich bekannt, einem Innenraumlüfter benachbart, insbesondere vorgeschaltet, angeordnet sein. Auf diese Weise wird durch den Innenraumlüfter eine Luftströmung erzeugt, die die Luft durch die Luftfiltereinrichtung und somit den Keramikpartikelfilter führt. Dabei können sowohl der Innenraumlüfter als auch die Luftfi Itereinrichtung in einer gemeinsamen Zuführung für mehrere Luftausströmer angeordnet sein. Die Filtereinrichtung und der Innenraumlüfter können einer Stelleinrichtung nachgeschaltet sein, über die der Anteil von Frischluft und der Anteil von Umluft einstellbar ist, beispielsweise eine Umluftklappe. In zweckmäßiger Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann die Luftfiltereinrichtung ferner wenigstens einen dem Keramikpartikelfilter vorgeschalteten Vorfilter umfassen. Wenigstens einer des wenigstens einen Vorfilters kann dabei ein Filtergitter sein, welches auch als Grobfilter bezeichnet werden kann und sehr große Partikel, beispielsweise im Millimeterbereich oder höher, vor dem weiteren Eindringen in die Filtereinrichtung abfangen kann. Ein solcher meist ohnehin vorgesehener Grobfilter als Vorfilter kann mithin auch bei erfindungsgemäßer Ausgestaltung beibehalten werden.

Grundlegend ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt, wenn der Keramikpartikelfilter als Ersatz für einen bisher verwendeten Partikelfilter, beispielsweise einen HEPA-Filter, verwendet wird. Auf diese Weist ist insbesondere auch ein Nachrüsten von bereits bestehenden Kraftfahrzeugen einfach möglich, nachdem lediglich der bisherige Partikelfilter durch den Keramikpartikelfilter der vorliegenden Erfindung in der Luftfi Itereinrichtung ausgetauscht werden muss. Es ist mithin eine Nachrüstung des Konzepts auf bestehende Kraftfahrzeuge als Zubehörlösung denkbar.

In anderen Ausführungsbeispielen kann jedoch auch vorgesehen sein, dass wenigstens einer des wenigstens einen Vorfilters ein HEPA-Filter ist. Werden ein Filtergitter, ein HEPA-Filter und der Keramikpartikelfilter verwendet, können zunächst sehr große Partikel ausgefiltert werden, dann kleinere Partikel und schließlich die Kleinstpartikel durch den Keramikpartikelfilter. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die Nutzung eines HEPA-Filters nicht unbedingt notwendig ist und auch ohne diesen eine hervorragende, lang anhaltende Filterwirkung gegeben ist.

In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass dem Keramikpartikelfilter ein mittels einer Heizsteuereinheit ansteuerbares Heizmittel zugeordnet ist. Ein derartiges Heizmittel kann genutzt werden, um beispielsweise eine Reinigung bezüglich Krankheitserregern zu erreichen. Mithin kann die Heizsteuereinheit konkret zum Ansteuern des Heizmittels zur Erwärmung des Keramikpartikelfilters auf eine Zieltemperatur, insbesondere wenigstens 70 °C, für einen Zielzeitraum, insbesondere wenigstens 3 Minuten, in einer Nichtbetriebsphase des Kraftfahrzeugs und/oder bei Abwesenheit von Personen im Innenraum ausgebildet sein. Um eine Reinigung des Keramikpartikelfilters bezüglich Krankheitserregern zu erreichen, muss eine Erwärmung auf hohe Temperaturen vorgenommen werden, die bei einer vorliegenden Luftzufuhr in den Innenraum und im Innenraum anwesenden Personen zu ungewollter Wärme führen kann. Mithin sieht eine zweckmäßige Weiterbildung vor, dieses Erhitzen dann vorzunehmen, wenn das Kraftfahrzeug ohnehin nicht betrieben wird bzw. keine Personen im Innenraum anwesend sind. Dies kann über eine entsprechende Sensorik und/oder über entsprechende Steuersignale innerhalb des Kraftfahrzeugs festgesellt werden. Eine Erhitzung auf beispielsweise 70 °C für 3 Minuten oder mehr reicht üblicherweise aus, um Viruspartikel zu zerstören.

Das Heizmittel kann beispielsweise eine benachbart dem wenigstens einen porösen Filterkörper angeordnete Heizspirale umfassen, in einer anderen Ausbildung auch einen beispielsweise um den Keramikpartikelfilter geführten Heizdraht.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Filtereinrichtung ferner einen an dem Filterausgang des Keramikpartikelfilters angeordneten Drucksensor und einen einen als Referenzdruck dienenden Umgebungsdruck messenden weiteren Drucksensor sowie eine Auswertungseinheit aufweist, wobei die Auswertungseinheit bei Überschreitung eines Schwellwerts durch eine Druckdifferenz zwischen den Messwerten der Drucksensoren zur Ausgabe eines Hinweises zum Wechseln des Keramikpartikelfilters ausgebildet ist. Der Hinweis kann beispielsweise über ein Mensch-Maschine-Interface (HMI) des Kraftfahrzeugs ausgegeben werden, beispielsweise mittels eines Hinweises in der Instrumententafel und/oder an der Mittelkonsole. Mit einer derartigen Druckdifferenzsensoranordnung kann die Filtereffizienz überwacht werden. Die Drucksensoren messen die Druckdifferenz zwischen dem Bereich hinter dem Keramikpartikelfilter und der Umgebung, beispielsweise im Kraftfahrzeugin- neren bzw. einer anderen Referenz. Für den Fall, dass die Druckdifferenz einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, kann beispielsweise eine Warnlampe aufleuchten, eine Warnmeldung optisch und/oder akustisch ausgegeben werden oder dergleichen, um die Notwendigkeit eines Filterwechsels anzuzeigen.

Dabei sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass die Heizsteuereinheit und/oder die Auswertungseinheit Teil eines der Belüftungseinrichtung zugeordneten Steuergeräts sein können, um auch diesbezüglich eine vorteilhafte Integration zu erreichen.

Im Zusammenhang mit dem Hinweis zum Wechseln, aber auch allgemein, ist an dieser Stelle ein weiterer, großer Vorteil des Keramikpartikelfilters anzumerken. Denn Keramikpartikelfilter sind regenerierbar, so dass bereits in Kraftfahrzeugen verwendete Keramikpartikelfilter regeneriert und entsprechend wiederverwertet werden können. Beispielsweise kann hierzu ein Ofen verwendet werden, in dem eine Temperatur von 100 °C bis 300 °C, insbesondere 200 °C bis 300 °C, herrscht, um einen ausgetauschten Keramikpartikelfilter wieder in einen einsatzfähigen Zustand zu versetzen. Auf diese Weise entsteht deutlich weniger Abfall und die Umweltverträglichkeit wird durch dieses Recycling deutlich erhöht.

In diesem Zusammenhang betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Wartung von Kraftfahrzeugen der erfindungsgemäßen Art, wobei nach Austausch des Keramikpartikelfilters der entnommene Keramikpartikelfilter durch Erhitzung regeneriert und für einen späteren Austauschvorgang bei einem anderen Kraftfahrzeug als einzubauender Keramikpartikelfilter vorgehalten wird. Dabei kann die Erhitzung vorteilhafterweise auf eine Temperatur von 100 bis 300 °C, insbesondere 200 bis 300 °C, erfolgen. Hierzu kann ein im Stand der Technik grundsätzlich bekannter Ofen eingesetzt werden. Auf diese Weist ist mithin ein Regenerieren und somit ein Recycling bereits verwendeter Keramikpartikelfilter möglich. Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs,

Fig. 2 eine erste konkrete Ausgestaltung einer Filtereinrichtung, und

Fig. 3 eine zweite konkrete Ausgestaltung einer Filtereinrichtung.

Fig. 1 zeigt eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 1 . Bei dem Kraftfahrzeug 1 handelt es sich vorliegend um einen Personenkraftwagen, der einen Innenraum 2 aufweist, in dem sich mehrere Personen inklusive des Fahrers aufhalten können. Um eine gute Luftqualität in dem Innenraum erreichen zu können, weist das Kraftfahrzeug eine hier zunächst nur schematisch gezeigte Belüftungseinrichtung 3 für den Innenraum auf, die vorliegend auch zur Temperierung des Innenraums, mithin als Klimaanlage 4, ausgebildet ist. Über die Belüftungseinrichtung 3, deren Betrieb über ein Steuergerät 5 gesteuert wird, kann sowohl Frischluft gemäß dem Pfeil 6 als auch Umluft gemäß dem Pfeil 7 dem Innenraum 2 zugeführt werden, wie durch die Pfeile 8 angedeutet ist. Um die Luft entsprechend aufzubereiten, weist die Belüftungseinrichtung 3 eine Luftfiltereinrichtung 9 auf, die vorliegend zur Feinstaubfilterung, aber auch zur Filterung bezüglich Krankheitserregern, einen Keramikpartikelfilter 10 umfasst. Der Keramikpartikelfilter 10 besteht aus einem porösen, hygroskopischen Keramikmaterial, vorliegend Cord ierit, das unbeschichtet ist. Er kann beispielsweise wenigstens einen einstückigen, porösen Filterkörper umfassen, der einen Luftkanal am Verbauort ausfüllen kann. Er ist bevorzugt ausgebildet, Partikel bis hin zu einer Größe von 5 nm, bevorzugt auch weniger als 5 nm, auszufiltern und/oder weist bevorzugt für eine Partikelgröße von 5 nm noch eine Filtrationseffizienz von mehr als 90 %, bevorzugt mehr als 95 %, auf. Aufgrund der hygroskopischen Eigenschaften des Materials werden krankheitserregerhaltige, insbesondere virushaltige, Aerosolpartikel nicht nur ausgefiltert, sondern Viren werden ihrer Feuchteschutzhülle beraubt und auf diese Weise vernichtet. In diesem Zusammenhang kann die Filtereinrichtung 9 im Übrigen optional auch ein dem Keramikpartikelfilter 10 zugeordnetes Heizmittel 11 umfassen, welches durch eine Heizsteuereinheit 12, die als Teil des Steuergeräts 5 realisiert sein kann, ansteuerbar ist, und zwar derart, dass dann, wenn das Kraftfahrzeug 1 nicht in Betrieb ist und sich keine Personen im Innenraum 2 befinden, der Keramikpartikelfilter 10 für einen vorbestimmten Zeitraum, beispielsweise 3 Minuten, auf eine Zieltemperatur, beispielsweise wenigstens 70 °C, erwärmt wird, um eine Reinigung bezüglich Krankheitserregern zu erreichen. Eine derartige Ausgestaltung ist, insbesondere aufgrund der ohnehin hygroskopischen Eigenschaften des Materials, allerdings optional.

Fig. 2 zeigt eine erste mögliche konkrete Ausgestaltung der Luftfiltereinrichtung 9 im Kontext ihrer Verbauumgebung im Kraftfahrzeug 1 näher. Dabei ist die Filtereinrichtung 9 konkret einer Stelleinrichtung 13, beispielsweise einer Umluftklappe, nachgeschaltet, die den Anteil von Umluft (Pfeil 7) und Frischluft (Pfeil 6) einstellen kann, der mittels einer Zuführung 14, hier einem Luftkanal, über ein Luftverteilungssystem 23 verschiedenen Ausströmern 16 zugeführt werden kann. Der Filtereinrichtung 9 ist ein grundsätzlich bekannter Innenraumlüfter 15 nachgeschaltet, der auch für den entsprechenden Luftstrom durch die Filtereinrichtung 9 sorgt.

Die Filtereinrichtung 9 umfasst vorliegend neben dem Keramikpartikelfilter 10 auch einen als Filtergitter 16 (Grobfilter) ausgebildeten Vorfilter 17, der in Ausführungsbeispielen auch an anderer Stelle angeordnete sein kann, beispielsweise in der Frischluftzuführung 18 und/oder der Umluftzuführung 19. Der Vorfilter 17 fängt größere Partikel ab, bevor diese den Keramikpartikelfilter 10 erreichen.

Dem Keramikpartikelfilter 10 ist wiederum ein Drucksensor 20 als Teil einer Druckdifferenzsensoranordnung nachgeschaltet, die auch einem weiteren Drucksensor 21 (siehe Fig. 1 ), vorliegend im Innenraum 2, zur Erfassung eines Umgebungsdruckes aufweist. Die Messwerte der Drucksensoren 20, 21 werden einer ebenso als Teil des Steuergeräts 5 implementierten Auswertungseinheit 22 zugeführt. Überschreitet die Druckdifferenz zwischen den Messwerten der Drucksensoren 20, 21 einen Schwellwert, beispielsweise im Bereich von 50 bis 150 mbar, ist davon auszugehen, dass der Keramikpartikelfilter 10 auszutauschen ist und ein entsprechender Hinweis kann an einen Insassen, insbesondere den Fahrer, im Innenraum 2 ausgegeben werden. Hierzu kann beispielsweise ein Mensch-Maschine-Interface 24 (Fig. 1 ) des Kraftfahrzeugs 1 verwendet werden, beispielsweise eine Warnleuchte und/oder eine sonstige optische und/oder akustische Ausgabe an einer Instrumententafel und/oder einer Mittelkonsole.

Wird der Keramikpartikelfilter 10 ausgetauscht, wird der entnommene Keramikpartikelfilter 10 nicht entsorgt, sondern regeneriert, insbesondere durch Erhitzen bei einer Temperatur von 100 bis 300 °C, insbesondere 200 bis 300 °C, in einem Ofen, und für einen späteren Austauschvorgang bei einem anderen Kraftfahrzeug vorgehalten. Es findet mithin ein aktives Recycling und eine mehrfache Verwendung von Keramikpartikelfiltern 10 in unterschiedlichen Kraftfahrzeugen 1 statt.

Fig. 3 zeigt schematisch eine alternative denkbare Ausgestaltung der Filtereinrichtung 9. Im Gegensatz zur gemäß Fig. 2 gezeigten Ausgestaltung weist die Filtereinrichtung 9 in diesem Fall als weiteren Vorfilter 25 auch einen HEPA-Filter 26 auf, der zwischen dem Filtergitter 16 und dem Keramikpartikelfilter 10 angeordnet ist, so dass letztendlich eine dreistufige, nach Partikelgrößen gestaffelte Ausfilterung realisiert wird.