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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Luftfilter zum direkten Anbau
an einen Mehrzylinder-Verbrennungsmotor, insbesondere einen Mehrzylinder-Dieselmotor.
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Derartige
Luftfilter sind aus dem Stand der Technik bekannt und zeichnen sich
zumeist durch einen Aufbau aus, der in seiner Gesamtheit konstruktiv an
die Art und Geometrie des betreffenden Verbrennungsmotors angepasst
werden muss. Deshalb wird in der Praxis in der Regel auf universal
einsetzbare, externe Luftfilter zurückgegriffen, die mittels entsprechender
Luftführungsschläuche über einen
am Zylinderkopf des jeweiligen Verbrennungsmotors angebauten Ansaugkrümmer lediglich
indirekt am Verbrennungsmotor angeschlossen werden. Damit lassen
sich innerhalb einer Motorbaureihe bestehende Unterschiede durch
eine an den jeweiligen Verbrennungsmotor angepasste, unterschiedliche
Gestaltung des Ansaugkrümmers
kompensieren.
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Insbesondere
im Falle von Industrie-Dieselmotoren ist jedoch – nicht zuletzt aus Gründen der Bauraumersparnis – die Verwendung
eines direkt am Mehrzylinder-Verbrennungsmotor
angebauten Luftfilters wünschenswert.
Solche direkt am Motor angebauten Luftfiltersysteme, bei denen die
Luftaustrittsöffnungen
des Luftfilters direkt an die Ansaugkanäle der einzelnen Zylinder des
Motors angebaut sind, sind jedoch in der Praxis nur selten zu finden,
da insbesondere deren Variabilität
im Hinblick auf verschiedene Einbausituationen und sonstige Applikationsanforderungen
nicht gewährleistet
ist. Zusätzlich
wird der Einsatz von direkt am Verbrennungs motor angebauten Luftfiltern
dadurch erschwert, dass bei sowohl als Saugmotor als auch als Turboladermotor
angebotenen Motoren einer Motorbaureihe verschiedene Luftfilter
konzipiert werden müssen,
was mit erhöhten Konstruktionskosten
verbunden ist.
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Ausgehend
von dem vorstehend erwähnten Stand
der Technik ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
einen möglichst
einfach konzipierten und vielseitigen Luftfilter zum direkten Anbau an
einen Mehrzylinder-Verbrennungsmotor zur Verfügung zu stellen, welcher mit
einfachen Mitteln an verschiedene Einbausituationen und an verschiedene
Motoren einer Motorbaureihe anpassbar ist. Ferner soll ein Luftfilter
bereitgestellt werden, der mit möglichst
wenigen Modifikationen sowohl an Saug- als auch an Turbomotoren
anbaubar ist.
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Die
vorstehende Aufgabe wird mit einem Luftfilter nach Anspruch 1 gelöst. Dieser
zeichnet sich dadurch aus, dass er modulartig aus einer zum Anbau
des Luftfilters an den Verbrennungsmotor ausgebildeten Anschlussschale
mit mehreren Luftaustrittsöffnungen,
einem Deckel und einem zwischen Anschlussschale und Deckel angeordneten rahmenartigen
Zwischenelement mit einem darin aufgenommenen Filtereinsatz aufgebaut
ist. Dabei ist vorgesehen, dass zwischen Deckel und Filtereinsatz
ein erster Luftraum gebildet ist, der einerseits mit einem Rohluftanschluss
strömungstechnisch
in Verbindung steht und andererseits über den Filtereinsatz mit einem
zweiten, zwischen Filtereinsatz und Anschlussschale gebildeten Luftraum
verbunden ist.
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Mithin
strömt
die durch den Rohluftanschluss bis in den ersten Luftraum einströmende Rohluft durch
den Filtereinsatz hindurch in den zweiten Luftraum. Die beim Durchgang
durch den Filtereinsatz gefilterte Reinluft strömt schließlich durch die in der Anschlussschale
des erfindungsgemäßen Luftfilters ausgebildeten
Luftaustrittsöffnungen
in die unmittelbar angrenzenden Ansaugkanäle des Mehrzylinder-Verbrennungsmotor,
an welchem der Luftfilter direkt angebaut ist.
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Dadurch
dass bei einem erfindungsgemäßen Luftfilter
ein separater Deckel, ein separates, den Filtereinsatz aufnehmendes
Zwischenelement und eine separates Anschlussschale vorgesehen sind,
ist der erfindungsgemäße Luftfilter
durch Variation der Einzelbauteile einfach an verschiedenste Einbausituationen
anpassbar.
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Falls
z. B. die Rohluftansaugung platzbedingt an einer anderen Stelle
erfolgen muss, kann einfach das den Rohluftanschluss aufweisende
Bauteil des Luftfilters entsprechend adaptiert oder umorientiert
werden; alle anderen Bauteile können
unverändert
bleiben. Falls der erfindungsgemäße Luftfilter in
einer Motorbaureihe mit einem Drei- und einem Vierzylinderdieselmotor
Verwendung finden soll, können
hierfür
einfach zwei verschiedene Anschlussschalen mit einer entsprechenden
Zahl und Lage der Luftaustrittsöffnungen
vorgesehen sein; die übrigen Bestandteile
des Luftfilters können
auch hier unverändert
bleiben. Und schließlich
kann ein erfindungsgemäßer Luftfilter,
wie dies nachfolgend noch näher erläutert ist,
unter nur geringfügigen
Modifikationen im Bereich der Anschlussschale sowohl zum direkten Anbau
an Saug- als auch an Turbomotoren eingesetzt werden.
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Von
besonderem Vorteil erweist es sich, wenn die rahmenartige Struktur
des Zwischenelements einen die Außenkontur von Deckel und Anschlussschale
verbindenden äußeren Rahmen
und einen inneren Rahmen umfasst, wobei am inneren Rahmen ein umlaufender
Flansch gebildet ist, gegen den der darin einzusetzende Filtereinsatz
vollumfänglich
mit einer Ringdichtung abgedichtet ist. Bevorzugt kommt hierbei
eine am Filtereinsatz umlaufende Lippendichtung zum Einsatz, die
an dem im inneren Rahmen umlaufenden Flansch ihr dichtendes Gegenstück findet.
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Dies
ermöglicht
infolge der vollumfänglichen Dichtung
innerhalb des inneren Rahmens des Zwischenelements eine zuverlässige Trennung
von Rohluft und Reinluft in den beiden durch den Filtereinsatz verbundenen
Lufträumen
bei gleichzeitig besonders einfachem Aufbau des Luftfilters. Zudem
ist hierdurch gewährleistet,
dass der Filtereinsatz – z.
B. zu Wartungszwecken oder zum Austausch des Filtereinsatzes – einfach
demontierbar ist und später
wieder einfach zusammengebaut werden kann.
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Als
besonders vorteilhaft erweist es sich ferner, wenn der Rohluftanschluss
in dem Zwischenelement ausgebildet ist. Damit kann einer unterschiedlichen
Einbausituation, welche eine Luftansaugung aus verschiedenen Richtungen
erfordert, begegnet werden, ohne den Deckel oder die Anschlussschale baulich
zu verändern.
Der Rohluftanschluss ist dabei in bevorzugter Weise in dem in diesem
Bereich baulich vom inneren Rahmen getrennten äußeren Rahmen des Zwischenelements
ausgebildet, so dass die in den Luftfilter durch den Rohluftanschluss
eintretende Rohluft zunächst
in einen zwischen äußerem und
innerem Rahmen gebildeten Ansaugluftraum gelangt, von wo aus sie
weiter zu dem ersten Luftraum (zwischen Deckel und Filtereinsatz)
strömt.
Die hierfür
erforderliche Umleitung des Luftstroms kann ggfs. durch geeignete
Umlenkmittel innerhalb des Ansaugluftraums unterstützt werden.
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In
einer abermals bevorzugten Weiterbildung der Erfindung mit einem
am Zwischenelement ausgebildeten Rohluftanschluss ist vorgesehen,
dass das Zwischenelement derart gestaltet und bemessen ist, dass
es in wenigstens zwei verschiedenen Orientierungen einbaubar ist,
in denen der Rohluftanschluss zu verschiedenen Seiten des Luftfilters
weist. Bevorzugt werden dabei zwei Einbaulagen des Zwischenelements
ermöglicht,
die sich durch eine Drehung des Zwischenelements um 180° in der durch den
Rahmen des Filtereinsatzträgers
aufgespannten Ebene unterscheiden, so dass der Rohluftanschluss wahlweise
zu einander gegenüberliegenden
Seiten des Luftfilters weisen kann. Dabei ist im Übrigen von Vorteil,
dass die Außenabmessungen
des Luftfilters in beiden Orientierungen des Zwischenelements – mit Ausnahme
eines ggfs. vorhandenen und in eine andere Richtung weisenden Ansaugstutzens
für den Rohluftanschluss – gleich
sind.
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Ferner
kann bevorzugt vorgesehen sein, dass innerhalb der Anschlussschale
Dichtflächen derart
ausgebildet sind, dass an ihnen eine Trennwand so montierbar ist,
dass von dem zweiten Luftraum ein dritter Luftraum gasdicht abtrennbar
ist, der mit den Luftaustrittsöffnungen
verbunden ist, wobei der zweite bzw. dritte Luftraum über je eine
in der Anschlussschale auszubildende Luftdurchtrittsöffnung mit
der Luftzuführung
bzw. Luftabführung
eines Turboladers verbindbar sind. Diese Dichtflächen können bevorzugt von wenigstens
einem Trennsteg gebildet sein, auf den dann eine bevorzugt ebene
Trennwand zur Abtrennung des dritten Luftraums dicht aufgeschraubt
oder geklebt werden kann.
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Diese
Ausführungsvariante
eines erfindungsgemäßen Luftfilters
erlaubt es, den in seinen Außenabmessungen
unverändert
bleibenden Luftfilter sowohl für
Ansaug- als auch Turboladermotoren einer Baureihe einzusetzen. Hierfür müssen dann
lediglich die genannte Trennwand mit den Dichtflächen in der Anschlussschale
verbunden werden und die Luftdurchtrittsöffnungen – bevorzugt in Form je einer Bohrung
in einer Seitenwand der Anschlussschale – im Bereich des zweiten und
dritten Luftraums in die Anschlussschale eingebracht und über geeignete Luftführungskanäle, z. B.
in Form von Luftführungsschläuchen, mit
dem Abgasturbolader verbunden werden.
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Die
Rohluft tritt dann – wie
gehabt – durch den
Rohluftanschluss in den Luftfilter ein, gelangt anschließend in
den deckelseitigen ersten Luftraum des Luftfilters und durchströmt das Filterelement
hin zum anschlussschalenseitigen zweiten Luftraum. Die gefilterte
Reinluft strömt
sodann durch die erste Luftdurchtrittsöffnung in einen zum Abgasturbolader
führenden
Luftführungskanal
und wird im Abgasturbolader in gewohnter Weise mittels einer vom
Abgas des Verbrennungsmotors angetriebenen Turbine verdichtet. Von
dort aus strömt
die die verdichtete Reinluft über
einen weiteren Luftführungskanal
durch die zweite Luftdurchtrittsöffnung
wieder in den erfindungsgemäßen Luftfilter
zurück,
und zwar in den dritten, mittels der Trennwand geschaffenen Luftraum. Von
dort gelangt sie durch die Luftaus trittsöffnungen des Luftfilters in
die den einzelnen Zylindern zugeordneten Ansaugkanäle des Verbrennungsmotors,
um dort als Verbrennungsluft zu fungieren.
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Zweckmäßiger Weise
ist dafür
Sorge zu tragen, dass die in der Anschlussschale vorgesehenen Dichtflächen für die Trennwand
so angeordnet sind, dass sich auch bei nicht montierter Trennwand,
also wenn der Luftfilter zum direkten Anbau an einen Saugmotor vorgesehen
ist, ein ausreichender Luftstrom zu den mit den Ansaugkanälen des
Motors verbundenen Luftaustrittsöffnungen
des Luftfilters einstellt. Damit kann – durch wahlweise Montage der Trennwand
und die nur erforderlichenfalls einzubringenden Luftdurchtrittsöffnungen – ein und
derselbe Luftfilter ohne größere konstruktive Änderungen
sowohl an einen Saugmotor als auch an einen Turboladermotor Verwendung
finden.
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Deckel,
Zwischenelement und Anschlussschale sind mittels geeigneter Verbindungsmittel
miteinander gasdicht zu verbinden. Dabei erweist es sich als äußerst vorteilhaft,
wenn der Deckel mit dem rahmenartigen Zwischenelement mittels eines Schnellverschlusssystems
verbunden ist und wenn das Filterelement bei abgenommenem Deckel
von der zum Deckel weisenden Seite aus dem rahmenartigen Filterelementträger entnehmbar
ist, was wiederum die Wartung eines erfindungsgemäßen Luftfilters
maßgeblich
erleichtert. Anschlussschale und Zwischenelement werden bevorzugt
miteinander verschraubt.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand der Zeichnung näher
erläutert. Dabei
zeigt
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1 eine
perspektivische Ansicht der noch nicht zusammengesetzten Komponenten
eines Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Luftfilters,
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2 einen
Schnitt in einer senkrecht zum Pfeil A aus 1 stehenden
Ebene durch das rahmenartige Zwischenelement aus 1,
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3 einen
Querschnitt gemäß dem Verlauf von
Ebene III-III aus 2 durch den aus den Komponenten
gemäß 1 zusammengesetzten
Luftfilter zum Anbau an einen Saugmotor und
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4 einen
der Schnittführung
gemäß 3 entsprechenden
Querschnitt durch das in den 1 bis 3 veranschaulichte
Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Luftfilters
mit montierter Trennplatte zum Anbau an einen Turbomotor.
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Der
in 1 in seinen Einzelkomponenten perspektivisch dargestellte
Luftfilter 1 besteht aus einem Deckel 2, einem
rahmenartig ausgebildeten Zwischenelement 3, in welches
der wie eine handelsübliche
Luftfilterpatrone aufgebaute Filtereinsatz 4 gemäß Pfeil
A eingesetzt wird, und einer Anschlussschale 5 zum direkten
Anbau des Luftfilters 1 an einen – nicht dargestellten – Vierzylinder-Verbrennungsmotor. 3 zeigt,
dass der Deckel 2 aus einer äußeren Deckelschale 2a und
einer darin innenseitig angeordneten Isolationsschicht 2b zur
Geräuschdämpfung besteht.
Einer solchen Isolationsschicht 2b bedarf es jedoch nicht
zwingend. Während
die Deckelschale 2a und das rahmenartige Zwischenelement 3 aus
Kunststoff hergestellt sind, wird für die am Verbrennungsmotor
zu befestigende Anschlussschale 5 in bevorzugter Weise
Aluminium als Werkstoff gewählt.
In der Anschlussschale 5 sind in gleichmäßigen Abständen insgesamt
vier Luftaustrittsöffnungen 6 ausgebildet,
die nach Montage des Luftfilters 1 am Verbrennungsmotor
direkt den Ansaugkanälen der
vier Zylinder gegenüberliegen
und dadurch mit diesen strömungstechnisch
verbunden sind. Im Falle einer anderen Zylinderzahl des Motors ist
die Zahl an Luftaustrittsöffnungen
entsprechend angepasst.
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An
der Außenseite
des Zwischenelements 3 ist ein Rohlufteinlass 7 mit
einem nach außen
abragenden Luftansaugstutzen 8 ausgebildet. Die rahmenartige
Struktur des Zwischenelements 3 umfasst, was in dem Schnitt
aus 2 detaillierter dargestellt ist, einen äußeren Rahmen 9,
der vollumfänglich
die Außenkontur
von Deckel 2 und Anschlussschale 5 verbindet,
sowie einen inneren Rahmen 10, in welchem der Filtereinsatz 4 aufgenommen
ist. Hierzu befindet sich am inneren Rahmen 10 auf dessen
Innenseite ein umlaufender Flansch 11 mit einem Anschlag 12 (vgl.
hierzu auch 3), gegen den der Filtereinsatz 4 bis
zur Anlage seines erhabenen Randes 13 von Seiten des Deckels 2 in
Richtung des Pfeils A in das Zwischenelement 3 eingeschoben
werden kann. Der Filtereinsatz 4 ist dann mittels einer
an dem erhabenen Rand 13 umlaufenden Ringdichtung 14 gegen
den Flansch 11 abgedichtet.
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Anschlussschale 5 und
Zwischenelement 3 sind auf geeignete Weise miteinander
verschraubt (nicht dargestellt). Zwischenelement 3 und
Deckel 2 sind mittels eines einfach von Hand zu öffnendem und
gleichermaßen
einfach zu verschließendem Schnellverschlusssystem
aus mehreren Bügelklemmen 15 verbunden.
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Die
in Richtung des Pfeils B angesaugte Rohluft dringt durch den Luftansaugstutzen 8 über den
Rohluftanschluss 7 gemäß der Pfeile
C zunächst in
einen zwischen dem äußeren Rahmen 9 und
dem Innenrahmen 10 – seitlich
des Filtereinsatzes 4 – gelegenen
Ansaugluftraum 16, von welchem aus die Luft in Richtung
der in 2 aus der Zeichenebene heraus führenden
Pfeile D in den ersten Luftraum 17 (vgl. 3)
gelangt, der zwischen Deckel 2 und Filtereinsatz 4 gebildet
ist.
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Hierzu
ist der im Zwischenelement 3 ausgebildete Ansaugluftraum 16 zum
Anschlussdeckel hin verschlossen. Vom ersten Luftraum 17 strömt die Luft in
Richtung der Pfeile E durch den die Rohluft filternden Filtereinsatz 4 hindurch
in den zweiten Luftraum 18, welcher zwischen Anschlussschale 5 und
Filtereinsatz 4 gebildet ist. Die auf diese Weise gefilterte Reinluft
strömt
dann schließlich
gemäß Pfeil
F durch die jeweiligen Luftaustrittsöffnungen 6 in die
den jeweiligen Zylindern zugeordneten Ansaugkanäle des Mehrzylinder Verbrennungsmotors.
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Infolge
der symmetrischen Ausbildung des äußeren Rahmens 9 des
Zwischenelements 3 und der symmetrischen Anordnung der
Schnellverschuss-Bügelklemmen 15 sowie
der nicht dargestellten Verbindungsmittel zwischen Anschlussschale und
Zwischenelement kann das Zwischenelement 3 sowohl in der
in 1 dargestellten Orientierung, in welcher der Ansaugstutzen 8 nach
hinten gerichtet ist, zwischen Deckel 2 und Anschlussschale 5 verbaut
werden, als auch in einer zweiten Orientierung, in der das Zwischenelement 3 gegenüber der
in 1 dargestellten Einbaulage um 180° in der senkrecht
zum Pfeil A stehenden Ebene, die durch die rahmenartige Struktur
des Zwischenelements 3 aufgespannt wird, verdreht ist,
so dass der Luftansaugstutzen 7 dann nach vorne weisen
würde.
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Außerdem sind
innerhalb der Anschlussschale 5 zwei zueinander fluchtende
Dichtflächen 20, 21 vorgesehen,
die an einem Trennsteg 19 und einer stufenartigen Kante 22 der
Anschlussschale 5 ausgebildet sind und mit welchen eine
(in 3 nicht vorhandene) Trennplatte zur gasdichten
Abtrennung eines an die Luftaustrittsöffnungen angrenzenden dritten
Luftraums – z.
B. mittels einer Klebung oder Verschraubung – verbunden werden kann.
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4 zeigt
schließlich
nochmals das Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Luftfilters gemäß 3,
wobei nun zum Zwecke des Anbaus des Luftfilters 1 an einen
Turbomotor gewisse Modifikationen vorgenommen worden sind. Da jedoch
mit Ausnahme der nachfolgend näher
erläuterten
Unterschiede weitgehende Übereinstimmung
in Bauart und Funktionsweise mit dem in den 1–3 dargestellten
Luftfilter besteht, darf zur Vermeidung von Wiederholungen auf die
diesbezüglichen
Ausführungen
verwiesen werden.
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In
konstruktiver Hinsicht besteht ein erster Unterschied des in 4 dargestellten
Luftfilters gegenüber
dem Luftfilter aus den 1–3 darin, dass
nun an den oberen und unteren Dichtflächen 21, 22 – sowie
an nicht dargestellten seitlichen Dichtflächen – eine Trennplatte 23 montiert
ist, mit welcher von dem nunmehr kleiner gewordenen zweiten Luftraum 18' ein dritter
Luftraum 25 abgetrennt worden ist. Auf der den Luftaustrittsöffnungen 6 zugewandten Fläche der
bevorzugt aus Aluminium hergestellten Trennplatte 23 ist
eine Dämmungsschicht 24 aus
einem geräuschdämmenden
Material aufgebracht. Ferner wurden in die rückwärtige Seitenwand der Anschlussschale 5 im
Bereich des zweiten Luftraums 18' und dritten Luftraums 25 je
eine kreisförmige
Luftdurchtrittsöffnung 26, 27 eingebracht,
an welchen ein Turbolader mittels geeigneter Luftführungsschläuche anschließbar ist.
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Damit
ergibt sich folgender Luftstrom: Die in den ersten Luftraum 17 gelangende
Rohluft strömt
in Richtung der Pfeile E durch den Filtereinsatz 4 hindurch
in den zweiten Luftraum 18',
der durch die Trennplatte 23 von den Luftaustrittsöffnungen 6 des Luftfilters 1 abgetrennt
ist. Deshalb wird die gefilterte Reinluft nun in Richtung des in
die Zeichenebene von 4 hinein weisenden Pfeils G
durch die erste neu hinzugekommene Luftdurchtrittsöffnung 26 bis
hin zum Turbolader gesaugt, wird dort verdichtet und tritt schließlich durch
die zweite Luftdurchtrittsöffnung 27 gemäß Pfeil
H, der aus der Zeichenebene heraus weist, in den dritten Luftraum 25 des
Luftfilters ein, um von dort aus – gemäß Pfeil F – durch die Luftaustrittsöffnungen 6 in
die Ansaugkanäle
des Verbrennungsmotors zu gelangen.