DE102004036083B4

DE102004036083B4 - Ansaugvorrichtung

Info

Publication number: DE102004036083B4
Application number: DE102004036083.9A
Authority: DE
Inventors: Holger Karpf
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2004-07-24
Filing date: 2004-07-24
Publication date: 2016-05-25
Anticipated expiration: 2024-07-25
Also published as: DE102004036083A1

Abstract

Ansaugvorrichtung (10) für einen Verbrennungsmotor, mit einem Luftfilterelement (15), das einen Rohluftkanal (12) und einen Reinluftkanal (13) trennt, wobei der Rohluftkanal (12) mit einer Rohluftquelle und der Reinluftkanal (13) mit einer Unterdruckquelle verbunden ist, und das Luftfilterelement (15) in seinem durchströmbaren Querschnitt wenigstens zwei Filterteilbereiche (16, 17) mit unterschiedlichem Strömungswiderstand aufweist, wobei der Filterteilbereich (17) mit dem höheren Strömungswiderstand durch einen separaten Ansaugkanal (24) mit Rohluft versorgbar ist und der separate Ansaugkanal (24) durch eine Wand (23) von dem Rohluftkanal (12) getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Filterteilbereiche (16, 17) als separate Luftfilterpatronen ausgebildet und in Parallelschaltung in einem gemeinsamen Gehäuse (11) angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ansaugvorrichtung für Verbrennungsluft eines Verbrennungsmotors, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor kann es im Winterbetrieb zu einem Schneeeintrag in den Luftfilter des Verbrennungsmotors kommen, was zum Absterben des Verbrennungsmotors mangels Sauerstoffzufuhr führen kann. Um das Zusetzen des Luftfilters zu verhindern, werden so genannte Warmluft- oder Nebenansaugungen vorgehalten, die die Luft nicht aus dem Frontend, sondern aus dem Motorraum oder dem Radlauf beziehen. Im Normalbetrieb ist eine Warmluftansaugung allerdings unerwünscht, da damit einhergehend der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors verschlechtert wird. Daher muss diese Art von Ansaugung entweder geschaltet werden, oder es muss, wie bei Radhausansaugungen, beträchtlicher Bauraum für eine Luftführung geopfert werden.
Aus der DE 197 37 545 A1 ist eine Ansaugvorrichtung mit einem Saugkanal bekannt, der an einem Ende mit einer Rohluftquelle und am anderen Ende mit einer Unterdruckquelle verbunden ist. In dem Saugkanal ist eine Luftfiltereinrichtung angeordnet, der ein verschließbarer Bypass zugeordnet ist, der in Abhängigkeit eines Ansteigens eines Unterdrucks vor der Luftfiltereinrichtung öffnet. Der Bypass ist zwischen der Luftfiltereinrichtung und dem mit der Rohluftquelle verbundenen Ende des Saugkanals angeordnet.
Weiter zeigt die DE 198 16 431 A1 ein Filterelement für einen. Luftfilter und Verfahren zu dessen Herstellung. Aus der DE 198 08 500 A1 ist dagegen eine Sekundärluft-Zufuhrvorrichtung für das Abgassystem eines kleinen Kraftrads bekannt.
Weiterhin ist aus der Druckschrift DE 102 40 473 A1 ein Lufteinlasssystem für eine Brennkraftmaschine mit einem Luftfiltergehäuse, einem in dem Gehäuse angeordneten Filterelement, mit mindestens einem Reinluftauslass und zwei Rohlufteinlässen bekannt, wobei ein Rohlufteinlass eine Vorrichtung zum Verschließen aufweist. Es wird vorgeschlagen, dass das Filterelement einen Innenraum aufweist, der von zwei stirnseitig angeordneten Öffnungen begrenzt ist, von denen eine Öffnung durch ein Verschlusselement überwacht ist. Dadurch wird auf einfache Art und Weise sichergestellt, dass auch im Winterbetrieb, bei dem unter Umständen der Luftfilter durch Schnee zugesetzt ist, Verbrennungsluft der Brennkraftmaschine zuführbar ist.
Schließlich beschreibt die Druckschrift DE 103 32 453 A1 ein Luftfiltergehäuse für eine Brennkraftmaschine, mit einer ersten Lufteinlassöffnung und einer zweiten Lufteinlassöffnung, die von einem Ventil gegenüber einer Umgebung geöffnet werden kann, sowie eine Luftauslassöffnung, wobei zwischen den Lufteinlassöffnungen und der Luftauslassöffnung ein Filterelement angeordnet ist, wobei der ersten Lufteinlassöffnung ein erster Filterabschnitt und der zweiten Lufteinlassöffnung ein zweiter Filterabschnitt zugeordnet ist und das Ventil druckgesteuert ist. Durch die vorgeschlagene Ausgestaltung des Luftfiltergehäuses ist ein Motorenbetrieb auch dann noch möglich, wenn der Luftfilter von Schnee verstopft ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ansaugvorrichtung anzugeben, welche betriebssicher und einfach zu warten ist und die einen ungestörten Normalbetrieb ermöglicht.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Ansaugvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, mit einem Luftfilterelement, das einen Rohluftkanal und einen Reinluftkanal trennt, wobei der Rohluftkanal mit einer Rohluftquelle und der Reinluftkanal mit einer Unterdruckquelle verbunden ist, sieht vor, dass das Luftfilterelement in seinem durchströmbaren Querschnitt wenigstens zwei Filterteilbereiche mit unterschiedlichem Strömungswiderstand aufweist. Die Menge eines durch einen der durchströmbaren Filterteilbereiche durchtretenden Luftstroms ist abhängig von dessen Strömungswiderstand. Steigt der Strömungswiderstand des einen Filterteilbereichs mit der Zeit an, steigt umgekehrt die Menge des durch den anderen Filterteilbereich strömenden Luftstroms an. Ist der Strömungswiderstand der beiden Filterteilbereiche stark unterschiedlich, strömt die angesaugte Luftmenge im Wesentlichen durch den Filterteilbereich mit geringem Strömungswiderstand. Erst wenn dieser Filterteilbereich beispielsweise durch Schnee zugesetzt ist, strömt die Hauptluftmenge durch den anderen Filterteilbereich mit dem ursprünglich höheren Strömungswiderstand. Diese Strömungsumschaltung erfolgt rein passiv, ohne Betätigung von schaltbaren Klappen oder dergleichen und ermöglicht einen besonders einfachen und betriebssicheren Aufbau der Ansaugvorrichtung. Zweckmäßigerweise sind die Strömungswiderstände der Filterteilbereiche so aufeinander abgestimmt, dass, im Falle eines Ansaugelements für einen Verbrennungsmotor, stets eine ausreichende Menge an Verbrennungsluft zur Verfügung steht. Günstigerweise sind die wenigstens zwei Filterteilbereiche des Luftfilterelements in einem gemeinsamen Luftfilterkasten in Parallelschaltung untergebracht und daher kompakt aufgebaut und einfach zu warten. Bei einem Fahrzeug kann die Ansaugung im Normalbetrieb, wenn der Filterteilbereich bestimmungsgemäß mit dem geringeren Strömungswiderstand durchströmt ist, von vorne in einer üblichen Frontendansaugung erfolgen, was den Vorteil hat, dass die kältest mögliche Luft angesaugt und ein Staudruck am Frontend noch mitgenutzt werden kann. Selbstverständlich können bei Bedarf auch mehr als zwei. Filterteilbereiche mit unterschiedlichem Strömungswiderstand vorgesehen sein.
Der Filterteilbereich mit dem höheren Strömungswiderstand ist durch einen separaten Ansaugkanal mit Rohluft versorgbar. Daher kann dieser Filterbereich beispielsweise mit Warmluft, etwa aus dem Motorbereich, versorgt werden. Der separate Ansaugkanal ist mittels einer Wand von dem Rohluftkanal getrennt.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
Vorzugsweise weist bezogen auf eine bestimmungsgemäße Einbaurichtung der untere Filterteilbereich des Luftfilterelements einen geringeren Strömungswiderstand auf als der obere Filterteilbereich. Dies hat den Vorteil, dass die Luft von der Rohuftseite, beispielsweise von einer Luftführung und/oder einer Ansaugung her, zunächst nach unten ablenkbar ist, was vorteilhaft etwa bei einer Gischtfahrt zum Ausfallen von Wasser führt. Die mit der Rohluft eingetragenen Wassertröpfchen können der Richtungsänderung der Luft nicht schnell genug folgen und sammeln sich im Gehäuseunterteil, vorzugsweise unterhalb des Luftfilterelements, an. Danach wird die Luft wieder nach oben umgelenkt und durchströmt den Filterteilbereich mit dem geringeren Strömungswiderstand, wo sie gereinigt wird und zur Reinluftseite hin strömt. Zweckmäßigerweise ist stromauf des unteren Filterteilbereichs benachbart zu diesem an einer tiefer liegenden Stelle als eine untere Begrenzung des unteren Filterteilbereichs ein Flüssigwasserablauf angeordnet, durch den das Wasser entsorgt werden kann.
In einer günstigen Ausgestaltung sind die wenigstens zwei Filterteilbereiche durch eine Wand innerhalb des Luftfilterelements getrennt. Die Filterteilbereiche können als separate Luftfilterpatronen ausgebildet sein. Die Anordnung ist wartungsfreundlich; beide Luftfilterpatronen können in einem einzigen Arbeitsgang gewechselt werden. Bei einem Fahrzeug kann durch die Verwendung von derartigen Filterteilbereichen mit unterschiedlichem Strömungswiderstand im Falle einer Zusetzung des ersten Filterteilbereichs mit geringem Strömungswiderstand durch Schnee der zweite Filterteilbereich genutzt werden, der vorzugsweise durch ein Schneesieb ein Eintragen von Schnee zum Filterteilbereich unterbindet. Wird zudem der zweite Filterteilbereich durch eine Ansaugstelle aus einem schneearmen Bereich im Motorraum die größtmögliche Schneefreiheit mit Rohluft versorgt, ist ein besonders einen schneesicherer Betrieb des Fahrzeugs gewährleistet. Da dieser Filterteilbereich nur dann von einem nennenswerten Luftstrom durchströmt wird, wenn der erste Filterteilbereich mit im Normalbetrieb geringem Strömungswiderstand verstopft ist, stört eine Warmluftansaugung den Normalbetrieb des ersten Filterteilbereichs nicht.
Vorteilhaft ist vor dem separaten Ansaugkanal ein Sieb, insbesondere ein Schneegitter, angeordnet. Vorzugsweise ist das Sieb im Wesentlichen senkrecht zu einer Ansaugrichtung von Rohluft in dem separaten Ansaugkanal angeordnet. Durch das im rechten Winkel zur Strömungsrichtung und/oder Ansaugrichtung angebrachte Schneesieb des zweiten Filterteilbereichs mit höherem Strömungswiderstand ist, wenn überhaupt, ein Ansaugen von Schnee nur in sehr geringer Menge möglich.
In einer günstigen Ausgestaltung ist der separate Ansaugkanal in Einbaulage gesehen an einer Oberseite eines Gehäuses angeordnet. Optional kann der separate Ansaugkanal in Einbaulage gesehen an einer Seitenwand eines Gehäuses angeordnet sein. Ebenso können mehrere Ansaugkanäle in unterschiedlichen Lagen vorgesehen sein. Es sind grundsätzlich alle Anordnungen des separaten Ansaugkanals möglich, die eine ausreichende Anströmung mit Luft ermöglichen, so dass eine günstige Anordnung je nach vorhandenen Rahmenbedingungen ausgewählt werden kann.
Günstigerweise ist der Bereich mit dem höheren Strömungswiderstand mit Warmluft versorgbar, so dass durch die Luftzufuhr auf der Rohluftseite ein Eintrag von Schnee weitgehend vermeidbar ist.
Weitere Ausbildungsformen und Aspekte der Erfindung werden unabhängig von einer Zusammenfassung in den Patentansprüchen ohne Beschränkung der Allgemeinheit im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur zur Veranschaulichung der Erfindung einen Schnitt durch eine schematisch dargestellte bevorzugte Ansaugvorrichtung.
Wie aus der Figur ersichtlich, weist die bevorzugte Ansaugvorrichtung 10 ein Luftfilterelement 15 auf, das einen ersten als Filterpatrone ausgebildeten Filterteilbereich 16 und einen zweiten als Filterpatrone ausgebildeten Filterteilbereich 17 in einem gemeinsamen als Luftfilterkasten ausgebildeten Gehäuse 11 auf. Der erste und der zweite Filterteilbereich 16 und 17 bilden einen durchströmbaren Querschnitt des Luftfilterelements 15. Der zweite Filterteilbereich 17 weist einen höheren Strömungswiderstand auf als der erste Filterteilbereich 16, wobei der erste Filterteilbereich 16 in Einbaulage gesehen unterhalb des zweiten Filterteilbereichs 17 angeordnet ist. Der erste Filterteilbereich 16 ist von dem zweiten Filterteilbereich 17 durch eine Wand 18 getrennt.
Das Filterelement 15 unterteilt das Gehäuse 11 in eine Rohluftseite 25 und eine Reinluftseite 26, wobei auf der Primärseite Rohluft von einer nicht dargestellten Rohluftquelle über einen Ansaugkanal 12 angesaugt wird. Das Filterelement 15 ist in schräger, dem Rohluftkanal 12 zugeneigter Einbaulage in dem Gehäuse 11 angeordnet und unterteilt dessen Innenraum. Die schräge Einbaulage unterstützt eine Abtrennung von mit der Rohluft eingetragenem Flüssigwasser. Eine vollständige strömungsmäßige Trennung von Rohluftseite 25 und Reinluftseite 26 ist durch an seiner Oberseite und Unterseite des Filterelements 15 sich anschließende Wände 19 und 20 gewährleistet. Stromauf des unteren Filterteilbereichs 16 ist benachbart zu diesem an einer tiefer im Gehäuse 11 liegenden Bereich ein Flüssigwasserablauf 14 angeordnet, an dem sich mit der Rohluft angesaugte Wassertropfen sammeln und entsorgt werden können.
Auf der Reinluftseite 26 ist ein Reinluftkanal 13 mit einer nicht dargestellten Unterdruckquelle, beispielsweise einem Lüfter, einem Verdichter oder dergleichen, verbunden. Gereinigte Luft ist über den Reinluftkanal 13 beispielsweise einem Verbrennungsmotor zuführbar.
Im Rohluftbereich 25 ist der Filterteilbereich 17 mit dem höheren Strömungswiderstand durch einen separaten Ansaugkanal 24 mit Rohluft versorgbar, der mittels einer Wand 23 vom Rohluftkanal 12 getrennt ist. Damit kann eine Verunreinigung des Filterteilbereichs 17 mit Schnee, der vor dem ersten Filterteilbereich 16 abgelagert sein kann, oder der im Rohluftkanal 12 mit angesaugt wird, vermieden werden. Der Ansaugkanal 24 weist einen winkligen Verlauf auf, dessen Knickbereich tiefer liegt als die Wand 18 zwischen den beiden Filterteilbereichen 16 und 17. Gegebenenfalls kann an einer tiefer gelegenen Stelle des separaten Ansaugkanals 24 ein Flüssigwasserablauf vorgesehen sein. Rohluftseitig vor dem separaten Ansaugkanal 24 ist ein als Schneegitter ausgebildetes Sieb 22 angeordnet. Das Sieb 22 ist im Wesentlichen senkrecht zu einer durch einen Pfeil angedeuteten Ansaugrichtung 21 von Rohluft in dem separaten Ansaugkanal 24 angeordnet und ist in Einbaulage gesehen an einer Oberseite 27 des Gehäuses 11 angeordnet. Alternativ kann der Ansaugkanal 24 in Einbaulage gesehen an einer Seitenwand eines Gehäuses 11 angeordnet sein.
Durch die Anordnung des Siebs 22 senkrecht zur Ansaugrichtung 21 wird ein Ansaugen von Schnee weitgehend vermieden. Zudem kann dem Filterteilbereich 17 mit dem höheren Strömungswiderstand Warmluft aus einem nicht dargestellten Motorbereich zuführbar sein, so dass zusätzlich ein Eintrag von Schnee weitgehend vermeidbar und ein schneesicherer Betrieb und eine ausreichende Luftversorgung eines Verbrennungsmotors auch im Winterbetrieb möglich ist.
Bezugszeichenliste

10: Ansaugvorrichtung
11: Gehäuse
12: Rohluftkanal
13: Reinluftkanal
14: Wasserablauf
15: Luftflterelement
16: Filterteilbereich
17: Filterteilbereich
18: Wand
19: Wand
20: Wand
21: Ansaugrichtung
22: Sieb
23: Wand
24: Ansaugkanal
25: Rohluftseite
26: Reinluftseite
27: Oberseite

Claims

Ansaugvorrichtung (10) für einen Verbrennungsmotor, mit einem Luftfilterelement (15), das einen Rohluftkanal (12) und einen Reinluftkanal (13) trennt, wobei der Rohluftkanal (12) mit einer Rohluftquelle und der Reinluftkanal (13) mit einer Unterdruckquelle verbunden ist, und das Luftfilterelement (15) in seinem durchströmbaren Querschnitt wenigstens zwei Filterteilbereiche (16, 17) mit unterschiedlichem Strömungswiderstand aufweist, wobei der Filterteilbereich (17) mit dem höheren Strömungswiderstand durch einen separaten Ansaugkanal (24) mit Rohluft versorgbar ist und der separate Ansaugkanal (24) durch eine Wand (23) von dem Rohluftkanal (12) getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Filterteilbereiche (16, 17) als separate Luftfilterpatronen ausgebildet und in Parallelschaltung in einem gemeinsamen Gehäuse (11) angeordnet sind.
Ansaugvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bezogen auf eine bestimmungsgemäße Einbaurichtung der untere Filterteilbereich (16) des Luftfilterelements (15) einen geringeren Strömungswiderstand aufweist als der obere Filterteilbereich (17).
Ansaugvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromauf des unteren Filterteilbereichs (16) an einer tiefer liegenden Stelle als eine untere Begrenzung des unteren Filterteilbereichs (16) ein Flüssigwasserablauf (14) angeordnet ist.
Ansaugvorrichtung nach zumindest einem. der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Filterteilbereiche (16, 17) durch eine Wand (18) innerhalb des Luftfilterelements (15) getrennt sind.
Ansaugvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem separaten Ansaugkanal (24) ein Sieb (22) angeordnet ist.
Ansaugvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Sieb (22) im Wesentlichen senkrecht zu einer Ansaugrichtung (21) und/oder einer Luftzufuhr von Rohluft in dem separaten Ansaugkanal (24) ist.
Ansaugvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansaugkanal (24) in Einbaulage gesehen an einer Oberseite (27) des Gehäuses (11) angeordnet ist.
Ansaugvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das der Ansaugkanal (24) in Einbaulage gesehen an einer Seitenwand des Gehäuses (11) angeordnet ist.
Ansaugvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterteilbereich (17) mit dem höheren Strömungswiderstand mit Warmluft versorgbar ist.