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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Filterung der Umgebungsluft mindestens eines Kraftfahrzeugs, gegebenenfalls eines Schwarms von Kraftfahrzeugen, wobei die Funktion zur Filterung über eine Funkverbindung gesteuert werden kann.
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Ein Überschreiten von Grenzwerten in der Feinstaubkonzentration in Ballungsräumen zieht immer mehr Reglementierungen durch die öffentliche Hand nach sich, die meist zu lokalen, bislang zeitlich begrenzten Einschränkungen der Kraftfahrzeugnutzung führen. Ein Besitz eines Kraftfahrzeugs mit der Kategorisierung der grünen Plakette erweist sich dabei als nutzlos, da Fahrverbote in Umweltzonen auch den Betrieb von Kraftfahrzeugen mit dieser Plakettenart betreffen können. Auch Feinstaub aus anderen Quellen als einem Verbrennungsmotor wird teilweise dem Kraftfahrzeugverkehr angetastet, und sei es nur mittelbar durch verkehrsbetriebsbedingte Aufwirbelungen von abgelagertem Feinstaub auf Straßen.
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In der Druckschrift
DE 20 2006 019 335 U1 wird ein Strömungsleitsystem aufgezeigt, welches an einem Kraftfahrzeug verbaut ist und für einen Zustrom an Umgebungsluft zu einem Feinstaubfilter sorgen soll. Zwar soll das System in erster Linie der Zuführung von gereinigter Luft zu einem Verbrennungsmotor oder in den Innenraum des Kraftfahrzeugs dienen, es ist aber auch die alleinige Funktion der Feinstaubabsaugung aus der Umgebungsluft durch ein eigens zu diesem Zweck betriebenes Kraftfahrzeug, bspw. einer Kehrmaschine, erwähnt.
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Die Druckschrift
DE 20 2016 102 368 U1 offenbart eine Klappe an einem an einem Kraftfahrzeug verbauten Gehäuse, in dem sich ein Feinstaubfilter befindet. Die Klappe soll das Eindringen von Feuchtigkeit, bspw. Regenwasser, in den Filterbereich verhindern. Zusätzlich wird die Möglichkeit eines Gebläses erwähnt, um einen Luftstrom durch den Feinstaubfilter zu erzeugen.
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Durch die Druckschrift
DE10 2005 021 773 A1 wird feinstaubbelastete Umgebungsluft eines Kraftfahrzeugs dem normalen Verbrennungsprozess des Motors zugeführt, um schließlich in einem Abgaspartikelfilter den Feinstaub herauszufiltern. Insbesondere ist hier die Absaugung eines durch die Bewegung des Kraftfahrzeugs aufgewirbelten Feinstaubs von einer Fahrbahn das Ziel.
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In keinem der voranstehend erwähnten Druckschriften ist jedoch die von den Kraftfahrzeugsystemen, insbesondere Luftzufuhr Motor/Innenraum, getrennte Feinstaubfilterung der Umgebungsluft ausschließlich zum Zwecke deren Reinigung durch ein im privaten Gebrauch befindlichen Kraftfahrzeugs erwähnt. Auch fehlt eine Funktion, eine mögliche Feinstaubfilterung durch eine aktuell eintretende Fahrverbotslage ggfs. durch eine öffentliche Autorität zu steuern.
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Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, das den Betrieb eines Kraftfahrzeugs während eines allgemeinen Fahrverbots wegen Feinstaubbelastung gewährleistet. Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein entsprechendes System zur Durchführung eines solchen Verfahrens bereitzustellen.
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Zur Lösung der voranstehenden Aufgabe wird ein Verfahren zur Luftfilterung einer Umgebungsluft mindestens einen Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, wobei das mindestens eine Kraftfahrzeug über Möglichkeiten zu einem Aufbau einer Funkverbindung verfügt, gekennzeichnet dadurch, dass das mindestens eine Kraftfahrzeug mit einer von einem Fahrbetrieb unabhängigen Luftfilterungsanlage ausgestattet ist und diese durch über die Funkverbindung vermittelte Steuerungssignale angesteuert wird.
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Bei den Möglichkeiten zum Aufbau der Funkverbindung handelt es sich insbesondere um eine Empfangseinheit, die dazu konfiguriert ist, Signale auf Basis modulierter elektromagnetischer Wellen im Radiofrequenzbereich, d. h. Funksignale, zu empfangen. Die Empfangseinheit kann in Ausgestaltung gleichzeitig auch als Sendeeinheit ausgeführt sein, die dazu konfiguriert ist, Funksignale zu senden. Dadurch wird das Kraftfahrzeug dazu konfiguriert, Funksignale sowohl zu empfangen als auch zu übertragen.
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Es ist denkbar, dass zu einer Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein ganzer Schwarm von Kraftfahrzeugen herangezogen wird, bei dem über eine jeweilig bestehende Funkverbindung eines bspw. zentralen Servers zu dem jeweiligen Kraftfahrzeug des Schwarms die jeweilige Luftfilterungsanlage des jeweiligen Kraftfahrzeugs zum Filtern der Umgebungsluft eingeschaltet wird. Eine das erfindungsgemäße Verfahren nutzende Fahrzeugflotte kann daher von einem wegen überhöhter Feinstaubbelastung ausgesprochenen Fahrverbot befreit werden. Da die das erfindungsgemäße Verfahren ausführende Luftfilterungsanlage unabhängig von den übrigen Fahrsystemen ist, kann eine Nachrüstung einer solchen Luftfilterungsanlage auch bereits sich in Betrieb befindliche Kraftfahrzeuge dieser Fahrzeugflotte mit einschließen.
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Eine Inbetriebnahme einer Luftfilterungsanlage kann dabei durch ein Eintreten einer Umweltlage erhöhter Feinstaubbelastung in einem Gebiet, in dem sich das mindestens eine Kraftfahrzeug aufhält oder in das es einfährt, indiziert sein. Sollte sich diese Umweltlage einstellen, während das mindestens eine Kraftfahrzeug in dem betroffenen Gebiet geparkt ist, kann eine Inbetriebnahme der vom Fahrbetrieb unabhängigen Luftfilterungsanlage über die jeweilige Funkverbindung erfolgen. Bspw. ist für ein Kraftfahrzeug mit Hybridantrieb oder ein rein elektrisches Kraftfahrzeug die Inbetriebnahme der Luftfilterungsanlage dann von Vorteil, wenn das jeweilige Kraftfahrzeug zu einem Nachladen an einer Ladesäule geparkt ist, da die notwendige Energie dazu direkt der Ladesäule entnommen werden kann.
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Die Luftfilterungsanlage kann parallel zu einer Abgasanlage am Unterboden des Kraftfahrzeugs verbaut sein, und bezogen auf die Ansaugung der Umgebungsluft von sonstigen Kraftfahrzeugsystemen unabhängig sein. Der notwendige Durchsatz an Umgebungsluft wird über einen Kompressor erzeugt, der elektrisch oder mechanisch angetrieben sein kann. Für einen ausreichenden Durchsatz kann die Leistung des Kompressors bspw. 2 bis 3 kW betragen und hat an einer vielfach höheren Gesamtleistung eines Antriebsmotors eines Kraftfahrzeuges einen vergleichsweise geringen Anteil. Wird der Kompressor bspw. über den Antriebsmotor während eines Fahrbetriebs betrieben, so führt eine solch geringe Leistungsentnahme zu keinerlei Beeinträchtigungen einer von einem Fahrer wahrgenommen Fahrleistung.
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In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei der Luftfilterung Feinstaub herausgefiltert. Hierbei können unterschiedliche Filtersätze zur Anwendung kommen, die sich auf die Partikelgrößen PM2,5 und/oder PM10 beziehen. Auch eine mehrstufige Anordnung von Partikelfiltern ist denkbar. Gemeinhin treten bei einer solchen Luftfilterung keine thermischen Belastungen auf.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden bei der Luftfilterung Stickoxide (NOx) herausgefiltert. Hierzu kann ein aus Aktivkohle bestehender Filter eingesetzt werden. Des Weiteren kann die Stickoxidfilterung mit Hilfe eines photokatalytischen Systems, z.B. eines Titan-Oxid-Systems, erfolgen. Sollte sich eine Wirkung eines Filters erschöpfen, ist es denkbar, die angesaugte Luft zusätzlich durch einen für eine Filterung der Luft für den Innenraum des Kraftfahrzeugs vorgesehenen Luftfilter zu leiten.
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Es ist denkbar, nach der Filterung die durchströmende Luft in einer Aufbereitungsstufe, die bspw. aus einem lonisationssystem besteht, mit Ionen anzureichern, wodurch die Zusammensetzung der wieder ausgestoßenem Luft bspw. der einer in Höhenlagen vorherrschenden Luft ähnelt und durch Einatmen einer solchen ionisierten Luft gemeinhin ein Wohlfühlerlebnis erzeugt wird. Es ist auch denkbar, einen Ozongehalt der durchströmenden Luft bspw. durch geeignete Filtereinsätze in der Luftfilterungsanlage, bspw. durch Aktivkohlefilter, zu verringern.
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In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt der Ausstoß des gereinigten Luftstroms in eine fahrbahnbelagsabgewandte Richtung. Dadurch wird vermieden, dass der aus dem Fahrzeug austretende Luftstrom auf die Fahrbahn trifft und dabei dort abgelagerten Feinstaub aufwirbelt. Generell sorgt eine Ansaugung einer belasteten Umgebungsluft und einer Ausstoßung der gereinigten Luft im Bereich eines Kraftfahrzeugs zu einer Verbesserung der Luftqualität in dem für Fußgänger und Radfahrer relevanten Höhenbereich.
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Eine Ansteuerung der Luftfilterungsanlage kann in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens über eine Funkverbindung des Kraftfahrzeugs zu einem zentralen Server erfolgen. Der zentrale Server kann dabei ein der jeweiligen Fahrzeugflotte zugewiesener Server sein, über den auch andere das Kraftfahrzeug betreffende Informationen ausgetauscht werden. Ein Eintreten einer Umweltlage in einem bestimmten Gebiet kann dann über einen solchen Server an alle mit ihm in Funkverbindung stehende Kraftfahrzeuge der Fahrzeugflotte weitergegeben werden.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Ansteuerung der Luftfilterungsanlage über eine Funkverbindung mit einem weiteren Kraftfahrzeug. Es kann sich dabei um ein Kraftfahrzeug der gleichen Fahrzeugflotte handeln, das bereits Kenntnis über eine an seinem aktuellen Standort geltende Umweltlage hat, und diese dann über eine Kraftfahrzeug-zu-Kraftfahrzeug-Vernetzung weitergibt. Denkbar ist aber auch, dass Kraftfahrzeuge eines anderen Herstellers, die ggfs. über eine Funkeinrichtung verfügen, auf einem zu vereinbarenden Sendekanal Informationen über die Umweltlage ihres aktuellen Standorts bereitstellen.
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In einer noch weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Einschalten der Luftfilterungsanlage automatisch über die Funkverbindung ausgelöst, sobald sich das Kraftfahrzeug innerhalb eines Gebietes befindet, in dem ein solches Funksignal ausgestrahlt wird.
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Des Weiteren ist denkbar, dass in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die Ansteuerung der Luftfilterungsanlage auch die Kompressorleistung umfasst, so dass ein Filterdurchsatz der jeweiligen Umweltlage angepasst werden kann. Eine auftretende Strömungsgeschwindigkeit kann sich bspw. je nach eingestellter Kompressorleistung über einen Bereich von 25 bis etwa 600cbm/h erstrecken.
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Ferner wird ein System zur Filterung der Umgebungsluft mindestens einen Kraftfahrzeugs beansprucht, das mindestens ein Kraftfahrzeug mit Möglichkeiten zum Aufbau einer Funkverbindung und eine jeweilige, von den sonstigen Systemen des mindestens einen Kraftfahrzeugs getrennte Luftfilterungsanlage umfasst, welche jeweilig mindestens einen Luftfilter, einen Kompressor und Rohrleitungen zur Luftführung aufweist, wobei das System dazu ausgebildet ist, ein voranstehend beschriebenes Verfahren auszuführen.
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In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems, umfasst das System weiterhin einen zentralen Server, welcher über eine Funkverbindung in dem mindestens einen Kraftfahrzeug eine jeweilige Luftfilterungsanlage ansteuert. Der zentrale Server kann dabei mit einem Server bspw. einer Umweltbehörde in Verbindung stehen, über den Informationen über eine aktuelle Umweltlage bereitgestellt werden. Über den zentralen Server kann die Ansteuerung einer jeweiligen Luftfilterungsanlage in alle Kraftfahrzeugen einer Fahrzeugflotte erfolgen.
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In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems umfasst das System mindestens zwei Kraftfahrzeuge, die über eine Funkverbindung miteinander in kommunikativer Verbindung sind, wobei über die Funkverbindung eine in mindestens einem der mindestens zwei Kraftfahrzeugen vorhandene Luftfilterungsanlage mittelbar, d. h. über „Zwischenschaltung“ mindestens eines weiteren Kraftfahrzeugs, angesteuert wird bzw. ansteuerbar ist. Die Information über in einem lokalen Gebiet gegebene Umweltlage kann dabei mittels einer Kraftfahrzeug-zu-Kraftfahrzeug-Vernetzung weitergegeben werden.
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In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems weist der Luftfilter mindestens einen Feinstaubfilter auf. Der Feinstaubfilter kann einen Partikelfilter PM2,5 und/oder PM10 aufweisen. Das erfindungsgemäße System kann auch eine mehrstufige Anordnung von Partikelfiltern umfassen.
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In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems umfasst der Luftfilter Mittel, Stickoxide herauszufiltern. Diese Mittel können bspw. Aktivkohle und/oder ein photokatalytisches System umfassen.
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Schließlich verfügt in Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems das System über Mittel, welche Informationen über den jeweiligen Standort des mindestens einen Kraftfahrzeugs über die jeweilige Funkverbindung bereitstellen können. Dabei kann es sich bspw. um Mittel handeln, die ein globales Satellitennavigationssystem zur Positionsbestimmung nutzen, wie bspw. GPS, Galileo etc. Auch jedes andere Positionierungssystem ist dabei denkbar. Das erfindungsgemäße System verfügt demnach insbesondere über ein entsprechendes auf das jeweilig genutzte bzw. zu nutzende Positionierungssystem abgestimmtes Empfangsgerät.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
- 1 zeigt in schematischer Darstellung eine an einem Kraftfahrzeug verbaute Anlage zur Luftfilterung.
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In 1 wird in schematischer Darstellung eine zu einem Abgassystem parallel, aber, um eine Vermischung mit Abgasen auszuschließen, separat verbaute Luftfilterungsanlage 11 an einem hier nur ausschnittsweise dargestellten Kraftfahrzeug 10 gezeigt. Eine Ansaugung einer Umgebungsluft erfolgt, hier beispielhaft in einem rechten vorderen Seitenbereich des Kraftfahrzeugs 10 gezeichnet, durch eine Ansaugöffnung 17. Ein Kompressor 16 pumpt die Luft in ein Filtersystem 15, das einen Feinstaubfilter und/oder Möglichkeiten zum Herausfiltern von Stickoxiden aufweist. Über eine Zuführung 14 zum hinteren rechten Auspuffrohr 12 des Kraftfahrzeugs 10 wird die gefilterte Luft wieder ausgestoßen. Gesteuert wird der Kompressor 16 bzw. eine Kompressorleistung über ein Funkmodul 13, das mit einem zentralen Server und/oder mindestens einem anderen Kraftfahrzeug in kommunikativer Verbindung steht.
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Bei der kommunikativen Verbindung handelt es sich in der Regel um eine Funkverbindung, die zwischen einer in dem Fahrzeug 10 angeordneten bzw. bspw. darin verbauten Kommunikationseinheit und dem zentralen Server und/oder einer in dem mindestens einen anderen Kraftfahrzeug angeordneten Kommunikationseinheit aufgebaut ist bzw. wird.
