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Die
Erfindung betrifft eine Verbrennungsluftzuführvorrichtung
für ein Kraftfahrzeug, die mindestens eine im Fahrtwind
des bewegten Kraftfahrzeugs liegende Verbrennungseinlassöffnung
aufweist.
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Stand der Technik
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Kraftfahrzeuge,
insbesondere leistungsstarke Kraftfahrzeuge wie beispielsweise Sportwagen, weisen
zur Versorgung ihrer Brennkraftmaschine Luftansaugöffnungen
auf. Diese liegen im Fahrtwind des bewegten Kraftfahrzeugs, um sich
den Staudruck des an der Öffnung gestauten Fahrtwinds zur Zuführung
der Verbrennungsluft zunutze zu machen. Dem Stand der Technik bekannte,
vorteilhafte Ausführungsformen weisen hierbei im Fahrtwind
liegende, verstellbare Öffnungen zur Verbrennungsluftzuführung
auf. Beispielsweise ist aus der
WO 2003/018343 A1 bekannt, den Querschnitt
der im Fahrtwind liegenden, seitlich am Kraftfahrzeug angeordneten
Lufteinlassöffnung durch Ausklappen von Seitenwänden
zu vergrößern oder zu verkleinern, abhängig
vom Luftbedarf der Brennkraftmaschine. Hieran ist nachteilig, dass
die vollständig im Fahrtwind liegende Öffnung
eine erhebliche Verschlechterung des Luftwiderstands des Kraftfahrzeugs
mit sich bringt und sich überdies nicht ästhetisch
befriedigend in das Kraftfahrzeugdesign integrieren lässt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Verbrennungsluftzuführrichtung
bereitzustellen, die dem Leistungsbedarf der Brennkraftmaschine
das Kraftfahrzeugs anpassbar ist und hierbei den Staudruck ausnutzt.
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Offenbarung der Erfindung
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Hierzu
wird eine Verbrennungsluftzuführvorrichtung für
ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, die mindestens eine im Fahrtwind
des bewegten Kraftfahrzeugs liegende Verbrennungslufteinlassöffnung aufweist.
Hierbei ist vorgesehen, dass die Verbrennungslufteinlassöffnung
für eine Einstellung eines durch den Fahrtwind erzeugten
Verbrennungsluftstaudrucks ein verstellbares Luftleitelement zugeordnet
ist. Anders als im beschriebenen Stand der Technik wird demzufolge
nicht eine im Fahrtwind liegende Verbrennungslufteinlassöffnung
vergrößert oder verkleinert, abhängig
vom Luftbedarf der Brennkraftmaschine. Vielmehr weist das Kraftfahrzeug
eine in die Außenkontur des Kraftfahrzeugs integrierte
Verbrennungslufteinlassöffnung auf, wobei der durch den Fahrtwind
an dem verstellbaren Luftleitelement ein Startdruck erzeugt wird,
der zur Verbrennungsluftzuführung durch die Verbrennungslufteinlassöffnung führt.
Die Verbrennungslufteinlassöffnung wird demzufolge über
den an dem verstellbaren Luftleitelement gebildeten Staudruck druckbeaufschlagt,
die Verbrennungsluft also mit Überdruck der Verbrennungslufteinlassöffnung
zugeführt.
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In
einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die
Verbrennungslufteinlassöffnung einen Lufteintrittsquerschnitt
aufweist, der durch eine Verstellung des Luftleitelements in seiner
Größe einstellbar ist. Die Verstellung des Luftleitelements
variiert demzufolge nicht nur den durch den Fahrtwind erzeugten
Verbrennungsluftstaudruck, sondern dient auch der Einstellung des
Lufteintrittsquerschnitts. Hierdurch lässt sich in vorteilhafter
Weise der zur Verbrennnungsluftzuführung erforderliche
und/oder günstigste Lufteintrittsquerschnitt dem abhängig
von dem Verbrennungsluftbedarf der Brennkraftmaschine eingestellten
Verbrennungsluftstaudruck anpassen. Die Brennkraftmaschine lässt
sich auf diese Weise stets mit einer optimalen Verbrennungsluftzuführung
betreiben.
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In
einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Verstellung
des Luftleitelements durch dessen Positionsverlagerung am Kraftfahrzeug.
Das Luftleitelement ist folglich an dem Kraftfahrzeug verlagerbar ausgebildet,
beispielsweise dergestalt, dass es verschwenkt, verdreht oder in
seiner Höhe variiert werden kann. Insbesondere kann es
angehoben oder verschwenkt werden, um den Fahrtwind, abhängig von
dem Verbrennungsluftbedarf der Brennkraftmaschine, einen größeren
oder kleineren Widerstand entgegenzusetzen und damit einen größeren
oder kleineren Verbrennungsluftstaudruck zu erzeugen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass
bei der Positionsverlagerung des Luftleitelements dieses aus einer
in der Fahrzeugkontur des Kraftfahrzeugs liegenden Position in eine die
Fahrzeugkontur nach außen überragende Position
gebracht wird. Hierbei ist besonders vorteilhaft möglich,
eine gefällige Konturlinie des Fahrzeugs beizubehalten,
wenn das Luftleitelement in der in der Fahrzeugkontur des Fahrzeugs
liegenden Position verharrt, beispielsweise also beim Stillstand
oder bei geringen Geschwindigkeiten, wenn der Verbrennungsluftbedarf
der Brennkraftmaschine niedrig ist. Lediglich bei hohem Verbrennungsluftbedarf
der Brennkraftmaschine, also insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten,
wird das Luftleitelement deutlich über die Fahrzeugkontur des
Kraftfahrzeugs ausgefahren. Dies gestattet, ein ästhetisch
befriedigendes Fahrzeugdesign bei niedrigen Geschwindigkeiten und
im Stillstand, wenn ein Fahrzeug üblicherweise betrachtet
wird und hinsichtlich seiner Gestaltung beurteilt wird, beizubehalten.
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In
einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform bildet
das Luftleitelement einen Unterströmschutz einer Luftleitvorrichtung,
insbesondere eines Spoilers, das Kraftfahrzeugs. Insbesondere leistungsstarke
Kraftfahrzeuge, wie etwa Sportwagen, weisen zur Verbesserung ihrer
Straßenlage bei hohen Fahrgeschwindigkeiten durch Vergrößerung des
Anpressdrucks auf der Hinterachse Luftleitvorrichtungen, sogenannte
Spoiler, auf. Diese Spoiler sind beispielsweise in der Art von Flügeln
mit umgedrehten Tragflächenprofilen, die keine vom Erdmittelpunkt
weg gerichtete Sogwirkung bewirken, sondern eine auf diesen hinzielende,
ausgestaltet. Sie werden bei modernen Fahrzeugen verstellbar ausgebildet. Um
ihre Wirkung in der Verstellung nicht unerwünscht zu reduzieren,
weisen diese einen Unterströmschutz auf, der verhindert,
dass der Fahrtwind unerwünschterweise ganz oder teilweise
an der Luftleitvorrichtung vorbeigeführt wird und dabei
deren Wirkung leiden könnte. Das Luftleitelement kann hierbei
vorteilhaft einen solchen Unterströmschutz ausbilden. Insbesondere
ist dies dann vorgesehen, wenn das Luftleitelement in seiner Verstellung,
insbesondere durch Positionsverlagerung, mit der Luftleitvorrichtung
des Kraftfahrzeugs interagiert.
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In
einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungform ist
das Luftleitelement ein Bauteil der Luftleitvorrichtung, insbesondere
in die Luftleitvorrichtung integriert. Das Luftleitelement ist hierbei Bestandteil
der Luftleitvorrichtung. Seine Verstellung erfolgt insbesondere
mit der Verstellung der Luftleitvorrichtung. Dies ermöglicht
einen technisch einfachen, wirkungsvollen und ästhetisch
befriedigenden Aufbau.
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Weiter
wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen mit einer Verbrennungsluftzuführvorrichtung
wie vorstehend beschrieben.
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Es
wird weiter ein Verfahren zur Zuführung von Verbrennungsluft
zu einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen,
wobei mindestens eine im Fahrtwind des bewegten Fahrzeugs liegende
Verbrennungsluftzuführungsvorrichtung, insbesondere wie
vorstehend beschrieben, verwendet wird, und wobei für eine
Einstellung eines durch den Fahrtwind erzeugten Verbrennungsluftstaudrucks
ein einer Verbrennungslufteinlassöffnung der Verbrennungsluftzuführungsvorrichtung
zugeordnetes Luftleitelement verstellt wird.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen
und aus Kombinationen derselben sowie aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert, ohne jedoch auf diese beschränkt
zu sein.
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Es
zeigen
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1 Eine
in einem Fahrzeugheck angeordnete Verbrennungsluftzuführvorrichtung
in eingefahrenem Zustand;
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2 dieselbe
Verbrennungsluftzuführvorrichtung in ausgefahrenem Zustand;
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3 eine
andere, im Heck des Kraftfahrzeugs angeordnete Verbrennungsluftzuführvorrichtung
in eingefahrenem Zustand und
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4 dieselbe
Verbrennungsluftzuführvorrichtung in ausgefahrenem Zustand.
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1 zeigt
eine Verbrennungsluftzuführvorrichtung 1 im Heck 2 eines
Kraftfahrzeugs 3, nämlich eines Sportwagens 4.
Das Kraftfahrzeug 3 weist eine Brennkraftmaschine 5 auf,
nämlich einen Mittelmotor 6. In dem Heck 2 ist,
benachbart zur Brennkraftmaschine 5, ein Luftfilter 7 angeordnet, über
den Verbrennungsluft 8 der Brennkraftmaschine 5 zugeführt wird.
Hierzu weist die Verbrennungsluftzuführvorrichtung 1 in
einer Fahrzeugkontur 9 eine Verbrennungslufteinlassöffnung 10 auf.
Diese wird im dargestellten, eingefahrenen Zustand von einer ein
Luftleitelement 11 umfassenden Luftleitvorrichtung 12,
nämlich einem Spoiler 13, ganz oder teilweise
verdeckt, abhängig davon, ob das Kraftfahrzeug 3 noch
weitere, hier nicht dargestellte Verbrennungslufteinlassöffnungen 10 der
Brennkraftmaschine 5 aufweist. Die Luftleitvorrichtung 12 liegt
im dargestellten, eingefahrenen Zustand im Wesentlichen in der Fahrzeugkontur 9. Sie überragt
diese nicht oder nur geringfügig.
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In 2 ist
dieselbe Verbrennungsluftzuführvorrichtung dargestellt,
bei der die Luftleitvorrichtung 12 ausgefahren ist, wie
dies beispielsweise bei hoher Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 3 erforderlich
ist, um durch erhöhten Abtrieb an einer Hinterachse 14 die
Straßenlage und Spurtreue des Kraftfahrzeugs zu stabilisieren.
Das Luftleitelement 11 ist hierbei als ein Bauteil 15 der
Luftleitvorrichtung 12 ausgebildet. Es bildet hierbei gleichzeitig
einen Unterströmschutz 16 für die Luftleitvorrichtung 12 aus, dergestalt,
dass es unterhalb entlang einem Spoilerflügel 17 der
Luftleitvorrichtung als Bauteil 15 der Luftleitvorrichtung
ausgebildet ist und hierbei, wie die Luftleitvorrichtung 12 selbst,
quer zur Anströmung durch den Fahrtwind 17 liegt.
Hierdurch wird einerseits im Bereich des Luftleitelements 11 ein
Staudruck P als Verbrennungsluftstaudruck Pv erzeugt und
gleichzeitig eine Unterströmung der Luftleitvorrichtung 12 vermieden,
was deren Wirkungsweise unerwünscht beeinträchtigen
könnte. Durch den Verbrennungsluftstaudruck Pv wird
der Fahrtwind 17 unter Überdruck als Verbrennungsluft 8 dem
Luftfilter 7 und der Brennkraftmaschine 5 zugeführt.
Der Verbrennungsluftstaudruck Pv ist hierbei
abhängig von der Anströmung durch den Fahrtwind 17,
also insbesondere von der Geschwindigkeit, mit der das Kraftfahrzeug 3 bewegt
wird, und von der Stellung des Luftleitelements 11 sowie
dessen Position über der Fahrzeugkontur 9. Je
weiter das Luftleitelement 11 (hier in Verbindung mit der
Luftleitvorrichtung 12) über die Fahrzeugkontur 9 hinaus
ausgefahren ist und je schneller das Kraftfahrzeug 3 bewegt
wird, umso größer ist der Verbrennungsluftstaudruck
Pv. Dies trägt dem erhöhten
Bedarf an Verbrennungsluft 8 der Brennkraftmaschine 6 bei
erhöhter Leistungsanforderung, insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten,
Rechnung.
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3 zeigt
wiederrum ein Kraftfahrzeug 3, nämlich einen Sportwagen 4,
mit einer als Mittelmotor 6 ausgebildeten Brennkraftmaschine 5,
der über eine Verbrennungsluftzuführvorrichtung 1 im
Heck 2 des Kraftfahrzeugs 3 Verbrennungsluft 8 über
einen Luftfilter 7 zugeführt wird. Die Verbrennungsluftzuführvorrichtung 1 weist
ein verstellbares Luftleitelement 11 auf, das im Wesentlichen
in der Fahrzeugkontur 9 beispielsweise oberflächenbündig
angeordnet ist. In diesem dargestellten, eingefahrenen Zustand des
Luftleitelements 11 wird nur ein geringer Lufteintrittsquerschnitt 18 der
Verbrennungslufteinlassöffnung 10 freigegeben,
da diese von dem Luftleitelement 11, das in der Fahrzeugkontur 9 liegt,
teilweise oder überwiegend verdeckt wird. Hierdurch ergibt
sich eine strömungsgünstige und gefällige
Erscheinung der Fahrzeugkontur 9. Der Lufteintrittsquerschnitt 18 ist
hierbei der Querschnitt, der von der Verbrennungslufteinlassöffnung 10 in
eine Fahrzeugaußenhaut 19 im Bereich der Fahrzeugkontur 9 eingebracht
wird. Er ist im weitesten Sinne also diejenige Öffnung,
die die Fahrzeugaußenhaut 19 zum Durchtritt von
Verbrennungsluft 8 im Bereich der Verbrennungslufteinlassöffnung 10 aufweist.
Dieser Lufteintrittsquerschnitt 18 wird hier durch die
Lage und Anordnung des Luftleitelements 11 bestimmt, das
die Verbrennungslufteinlassöffnung 10 in eingefahrenem
Zustand teilweise überdeckt und hier durch den Lufteintrittsquerschnitt 18 verringert.
Der Lufteintrittsquerschnitt 18 weist hierbei in eingefahrenem Zustand
des Luftleitelements 11 bevorzugt eine solche Größe
auf, dass die Brennkraftmaschine 5 mit der für
ihren jeweiligen Leistungsbedarf bei eingefahrenem Luftleitelement 11 erforderlichen
Volumen an Verbrennungsluft 8 problemlos versorgt werden kann,
gleichzeitig aber unerwünschte Auswirkungen der Verbrennungslufteinlassöffnung 10 auf
die Aerodynamik und das Erscheinungsbild des Kraftfahrzeugs 3 vermieden
werden.
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4 zeigt
dasselbe Kraftfahrzeug 3 mit ausgefahrenem Luftleitelement 11.
Das Luftleitelement 11 wird, wie bereits vorstehend beschrieben, insbesondere
bei erhöhter Leistungsanforderung der Brennkraftmaschine 5 ausgefahren,
um den das Kraftfahrzeug 3 umströmenden Fahrtwind 17 vor dem
Luftleitelement 11 zu stauen und den Verbrennungsluftstaudruck
Pv zu erzeugen. Das Luftleitelement 11 wird
hierbei über die Fahrzeugkontur 9 hinaus angehoben,
also durch Positionsverlagerung in eine die Fahrzeugkontur 9 nach
außen überragende Position gebracht. Der Fahrtwind 17 staut
sich hierbei an dem Luftleitelement 11, das vorliegend
als in Fahrtrichtung überkragendes Luftfangelement 20 ausgebildet
ist. Mit Überdruck wird der Fahrtwind 17 dann
als Verbrennungsluft 8 über den Luftfilter 7 der Brennkraftmaschine 5 zugeführt.
Gleichzeitig wird der Lufteintrittsquerschnitt 18 erhöht,
da das Luftleitelement 11 die Verbrennungslufteinlassöffnung 10 in ausgefahrenem
Zustand nicht mehr überdeckt, sondern im Ganzen oder ganz überwiegenden
Querschnitt freigibt. Auf diese Weise lässt sich besonders vorteilhaft
eine weitgehend verlustfreie Luftführung zur Brennkraftmaschine 5 bewirken.
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- 1
- Verbrennungsluftzuführvorrichtung
- 2
- Heck
- 3
- Kraftfahrzeug
- 4
- Sportwagen
- 5
- Brennkraftmaschine
- 6
- Mittelmotor
- 7
- Luftfilter
- 8
- Verbrennungsluft
- 9
- Fahrzeugkontur
- 10
- Verbrennungslufteinlassöffnung
- 11
- Luftleitelement
- 12
- Luftleitvorrichtung
- 13
- Spoiler
- 14
- Hinterachse
- 15
- Bauteil
- 16
- Unterströmschutz
- 17
- Fahrtwind
- 18
- Lufteintrittsquerschnitt
- 19
- Fahrzeugaußenhaut
- 20
- Luftfangelement
- Pv
- Verbrennungsluftstaudruck
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2003/018343
A1 [0002]