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Die
Erfindung betrifft ein Ansaugsystem für eine Brennkraftmaschine
eines Kraftfahrzeugs.
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Bei
Kraftfahrzeug-Neuentwicklungen ist es notwendig, das Verhalten des
Kraftfahrzeugs bei einer Wasserdurchfahrt zu beobachten. Bei solch
einer Wasserdurchfahrt ist eine sehr aufwendige Änderung der
Luftführung nötig, wobei die eigentliche Luftführung
unterbrochen und nach dem Luftfilter mit Schläuchen zu
einem Wasserabscheider umgelenkt wird. Wird ein Wasserschwall über
den Rohlufteinlass angesaugt, gelangt er über einen ersten Schlauch
in den Wasserabscheider. Durch das Auftreffen des Wassers kann der
Fahrer nun akustisch wahrnehmen, dass es zum Wasserschlag gekommen
wäre. Über den aus dem Wasserabscheider zum Motor
herausführenden Schlauch wird dem Motor ununterbrochen
Frischluft zugeführt, so dass er weiterlaufen kann.
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Die
Vorbereitung für eine solche Versuchsdurchführung
ist relativ aufwendig. Hinzu kommt, dass das Fahrzeug nach einem
solchen Versuch nur noch eingeschränkt brauchbar ist, da
für die Verschlauchung normalerweise zwei Löcher
in die Motorhaube geschnitten, der Beifahrersitz für die
Anbringung des Auffangbehälters des Wasserabscheiders herausgenommen,
der Ansaugtrakt wie zuvor beschrieben umgebaut und die Beifahrerscheibe
extra präpariert werden müssen. Ein solcher Umbau muss
von einem Facharbeiter vorgenommen werden, wodurch eine vorausschauende
Planung von Wasserdurchfahrten nötig ist. Weiter ist es
auch mühsam, das umgebaute Kraftfahrzeug von der Werkstatt
bis zum Ort der Wasserdurchfahrt zu verfrachten.
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Aus
der
DE 100 53 148
A1 und der
DE
100 53 149 A1 sind Ansaugsysteme für eine Brennkraftmaschine
eines Kraftfahrzeugs bekannt, welche einen ersten Rohlufteinlass,
welcher an einer zur Ansaugung günstigen Stelle im Kraftfahrzeug
angeordnet ist, und einen zweiten Rohlufteinlass aufweisen, welcher
an einer für Spritz- und Schlagwasser geschützten
Stelle angeordnet ist. Beide Rohlufteinlässe münden
in einer gemeinsamen Leitung, welche kommunizierend mit der Brennkraftmaschine
verbunden ist. In dem ersten Rohlufteinlass ist ein Feuchtigkeitssensor
angeordnet, welcher beim Eintreten von Wasser in den ersten Rohlufteinlass
ein Signal aussendet, welches einen Hubmagneten zum Bewegen einer
Klappe aktiviert. Die Klappe verschließt in einer ersten
Schaltstellung den zweiten Rohlufteinlass, wodurch keine Luft von
dem zweiten Rohlufteinlass in die Leitung gelangt. In einer zweiten
Stellung verschließt die Klappe den ersten Rohlufteinlass,
wodurch ausschließlich Luft durch den zweiten Rohlufteinlass
in die Leitung gelangt.
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Dieses
System ist gegenüber dem mit einem Wasserabscheider schon
so aufgebaut, dass es sehr viel einfacher in ein Kraftfahrzeug eingebaut
werden kann. Nachteilig ist jedoch immer noch, dass der Einbau,
bedingt durch die gezeigte Ausführung, relativ aufwendig
ist.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ansaugsystem für
eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs anzugeben, welches
eine einfache Umrüstung eines Kraftfahrzeugs für
Wasserdurchfahrten ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe durch ein Ansaugsystem für eine Brennkraftmaschine
eines Kraftfahrzeugs gelöst, aufweisend eine Luftführung,
die mit einem ersten Rohlufteinlass verbindbar ist, welcher eine
Lufteinlassöffnung aufweist, die an einer zur Ansaugung
günstigen Stelle im Kraftfahrzeug angeordnet ist, einen
zweiten Rohlufteinlass, der an einem der Brennkraftmaschine zugewandten ersten
Ende mit der Luftführung verbunden ist und an seinem anderen
Ende eine Lufteinlassöffnung aufweist, die an einer für
Spritz- und Schlagwasser geschützten Stelle anbringbar
ist, und ein Verschlusselement, wobei das Verschlusselement an der
Lufteinlassöffnung des zweiten Rohlufteinlasses angeordnet
ist.
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Durch
eine solche Anordnung des Verschlusselements nicht im Hauptluftansaugtrakt,
sondern am Ende des zweiten Rohlufteinlasses, d. h., der alternativen
Luftzufuhr, kann der zweite Rohlufteinlass an einer frei wählbaren
Stelle vom Hauptluftansaugtrakt, d. h., im ersten Rohlufteinlass,
abgezweigt werden, und die Lufteinlassöffnung des zweiten
Rohlufteinlasses mit dem Verschlusselement sehr einfach zu einer
passenden Stelle im Kraftfahrzeug, z. B. unter der Motorhaube, geführt
werden. Hierdurch muss das Verschlusselement nicht konstruktiv im
Hauptluftansaugtrakt integriert werden, was bei vielen Kraftfahrzeugen
aus Platzgründen sehr schwer bzw. gar nicht möglich
ist.
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Die
Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen
und Ausgestaltungen der Erfindung.
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Bevorzugt
ist die Luftführung erfindungsgemäß ein
Ansang-Geräusch-Dämpfer oder ein Reinluftbalg.
Durch diese bevorzugten Ausführungsformen wird ein in einem
Hauptluftansaugtrakt vorhandenes Standard-Luftführungselement
erfindungsgemäß mit dem zweiten Rohlufteinlass
versehen, an dessen Lufteinlassöffnung das Verschlusselement angeordnet
ist. Hierdurch kann das erfindungsgemäße Ansaugsystem
auf einfache Weise innerhalb kürzester Zeit an den Hauptluftansaugtrakt
eines Kraftfahrzeugs angeschlossen werden, wodurch das Kraftfahrzeug
für eine Wasserdurchfahrt gerüstet ist.
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Das
erfindungsgemäße Ansaugsystem weist vorzugsweise
eine Steuereinheit auf, die das Verschlusselement so ansteuert,
dass es geschlossen ist, wenn sie kein Signal empfängt,
das anzeigt, dass in den ersten Rohlufteinlass eine Wassermenge
angesaugt wird, die zu einem Wasserschlag führen würde,
und die das Verschlusselement so ansteuert, dass es geöffnet
wird, wenn sie ein Signal empfängt, das anzeigt, dass in
den ersten Rohlufteinlass eine Wassermenge angesaugt wird, die zu
einem Wasserschlag führen würde. Auf diese Weise
wird erfindungsgemäß in einem Normalbetrieb, in
dem im ersten Rohrlufteinlass kein Wasserschlag besteht, das Verschlusselement
geschlossen gehalten, wodurch durch den zweiten Rohlufteinlass keine
Luft angesaugt wird und der Motor ausschließlich über
den ersten Rohlufteinlass mit Luft versorgt wird. Erfolgt hingegen
im ersten Rohlufteinlass ein Wasserschlag, wird die Lufteinlassöffnung
am zweiten Rohlufteinlass durch das Verschlusselement geöffnet,
wodurch durch die Öffnung dieser Fremdluftzufuhr der im Hauptluftansaugtrakt
herrschende Unterdruck abgebaut wird und der Motor über
den zweiten Rohlufteinlass die für die Verbrennung nötige
Luft beziehen kann.
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Erfindungsgemäß ist
das Verschlusselement bevorzugt eine Drosselklappe. Weiter bevorzugt
fährt die Drosselklappe in einer Notposition, in der sie
nicht mit einer Spannung beaufschlagt wird, in einen leicht geöffneten
Zustand und hält diesen, und bei Beaufschlagung mit einer
Spannung, abhängig von der Polung der Spannung, in einen
vollständig geöffneten oder vollständig
geschlossenen Zustand, der ebenfalls gehalten wird.
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Die
Notposition wird bevorzugt über eine federbeaufschlagte
Rückstellung erhalten.
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Das
erfindungsgemäße Ansaugsystem weist bevorzugt
eine Wasserschlag-Sensorik auf, die in einem Lufteinlassende des
ersten Rohlufteinlasses derart anbringbar ist, dass sie bei dem
Ansaugen einer Wassermenge in den ersten Rohlufteinlass, die zu
einem Wasserschlag führen würde, anspricht. Diese
Wasserschlag-Sensorik besteht weiter bevorzugt aus zwei kapazitiven
Sensoren, die in einem Abstand von 5 cm vom Lufteinlassende des
ersten Rohlufteinlasses entfernt in dem ersten Rohlufteinlass hintereinander
angeordnet anbringbar sind.
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Weitere
Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung.
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Bei
einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen
Ansaugsystems werden für die Erkennung von eindringendem
Wasser zwei kapazitive Sensoren verwendet, die hintereinander, ca.
5 cm von der Schnorchelöffnung, d. h., der Lufteinlassöffnung,
des ersten Rohlufteinlasses entfernt angebracht werden. Bei einer
solchen Anordnung kommt es nicht zur Fehlauslösung, sondern
die Sensorik spricht dann an, wenn eine Wassermenge angesaugt wird,
die zu einem Wasserschlag führen würde. Seitlich
aus dem Ansaug-Geräusch-Dämpfer oder dem Reinluftbalg
des Hauptluftansaugtrakts wird wasserdicht ein Schlauch, z. B. mit
ca. 5 cm Durchmesser, d. h., der zweite Rohlufteinlass, zu einer
trockenen Stelle unter der Motorhaube weggeführt. Am Ende des
Schlauches ist eine Klappe, z. B. eine serienübliche Drosselklappe,
also das erfindungsgemäße Verschlusselement, angebracht.
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Die
Klappe wird von einer Elektronik, d. h., der erfindungsgemäßen
Steuereinheit, so angesteuert, dass sie im Normalfall geschlossen
ist und sich schlagartig öffnet, sobald beide kapazitive
Sensoren, z. B. während einer Wasserdurchfahrt eindringendes Wasser
detektieren. Durch die Öffnung dieser Fremdluftzufuhr wird
der in der Luftführung herrschende Unterdruck abgebaut
und der Motor kann über den Schlauch die für die
Verbrennung nötige Luft beziehen.
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Im
stromlosen Zustand fährt die Drosselklappe über
eine federbeaufschlagte Rückstellung aus allen Positionen
in eine leicht geöffnete Notposition. Wird hingegen eine
positive Spannung angelegt, so wird der Gleichstrommotor der Drosselklappe
bestromt und die Klappe verschließt sich. Polt man die Spannungsversorgung
um, so fährt die Klappe vollständig auf. Über
in der Klappe integrierte Positionssensoren können die
Endlagen der Drosselklappe ermittelt und angezeigt werden.
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Um
Fehlauslösungen zu vermeiden, wird die Klappe nur zur Öffnung
angesteuert, wenn beide Sensoren Wasser detektiert haben, was bevorzugt anhand
einer logischen Verknüpfung der Eingangssignale sichergestellt
wird. Zusätzlich kann die Klappe bevorzugt auch mittels
einer Handauslösung geöffnet werden. Bei einer
zu Testzwecken durchgeführten Wasserdurchfahrt bleibt die
Klappe nach einer Auslösung bevorzugt solange geöffnet,
bis ein Reset-Taster manuell betätigt wird. Hier ist das
erfindungsgemäße Ansaugsystem auch bevorzugt so ausgestaltet,
dass angezeigt wird, welcher Sensor gerade Wasser detektiert, ob
das System ausgelöst hat und ob die Klappe geschlossen
oder offen ist, z. B. mittels Leuchtdioden. Bevorzugt wird dem Fahrer in
dieser Variante der ausgelöste Zustand zusätzlich über
ein akustisches Signal mitgeteilt.
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Damit
die Klappe schnell geöffnet werden kann, wird die Drosselklappe
zum Öffnen bevorzugt ohne einen strombegrenzenden Leistungswiderstand
mittels eines FETs angesteuert.
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Mit
Hilfe des erfindungsgemäßen Ansaugsystems können
Wasserdurchfahrten schnell und flexibel durchgeführt werden.
Es sind keine langen Vorbereitungszeiten mehr nötig. Es
muss im Vorfeld nur ein Standard-Element des Hauptluftansaugtrakts,
z. B. der Ansaug-Geräusch-Dämpfer oder der Reinluftbalg,
entsprechend präpariert werden. Vor der Versuchsdurchführung
kann dann das System vor Ort schnell und bequem eingebaut werden.
Der Einbau des Systems ist auch für Fachfremde einfach
zu handhaben. Nach dem Rückbau des ursprünglichen Elements
des Hauptluftansaugtrakts ist das Kraftfahrzeug wieder voll funktionstüchtig
und unbeschadet, da keine tiefgreifenden baulichen Veränderungen
vorgenommen werden mussten.
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Da
für das erfindungsgemäße Ansaugsystem
nur ein präpariertes Standardelement des Hauptluftansaugtrakts,
ein Schlauch, kapazitive Sensoren, eine Drosselklappe und entsprechende
Elektronik benötigt werden, ist das erfindungsgemäße Ansaugsystem
günstig, wiederholt einsetzbar und zudem sehr mobil. Es
ist einfach zu transportieren und kann vor Ort von einem Laien eingebaut
und bedient werden. Somit kann es z. B. auch für spontane Testfahrten
oder für Testfahrten im Ausland verwendet werden, ohne
ein umgebautes Auto dorthin verschiffen zu müssen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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A1 [0004]
- - DE 10053149 A1 [0004]