DE102008039290B4 - Kraftwagen mit einem in einem Motorraum angeordneten Luftfiltergehäuse - Google Patents

Kraftwagen mit einem in einem Motorraum angeordneten Luftfiltergehäuse Download PDF

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Abstract

Kraftwagen (10) mit einem in einem Motorraum (44) angeordneten Luftfiltersystem mit einer Lufteintrittsöffnung (14), einem Luftkanal (16) und einem Luftfiltergehäuse (20), wobei das Luftfiltersystem einen Rohluftbereich (24), der von dem Luftkanal (16) und einem Rohluftbereich (24) des Luftfiltergehäuses (20) gebildet wird, und einen Reinluftbereich (28) mit einer direkt oder mittelbar mit einem Verbrennungsraum eines Motors (12) verbundenen Reinluftaustrittsöffnung umfasst, wobei der Rohluftbereich (24) und der Reinluftbereich (28) durch einen Luftfilter (26) getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohluftbereich (24) des Luftfiltergehäuses (20) eine Rohluftaustrittsöffnung (46) aufweist, welche zum Motorraum (44) hin geöffnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Kraftwagen mit einem in einem Motorraum angeordneten Luftfiltergehäuse nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ein derartiges Luftfiltergehäuse umfasst einen Rohluftbereich mit einer Rohlufteintrittsöffnung, welcher über einen Luftfilter von einem Reinluftbereich abgetrennt ist. Angesaugte Rohluft, also ungereinigte Umgebungsluft, strömt über den Rohluftbereich des Luftfiltergehäuses durch den Luftfilter in den Reinluftbereich und wird so von Partikeln und Verunreinigungen befreit. Die derart gereinigte Luft wird schließlich, gegebenenfalls über einen Abgasturbolader oder Ladeluftkompressor, dem Motor in seinen Verbrennungsraum zugeführt, wo sie zur Verbrennung des Kraftstoffes dient. Solche Luftfilter und Luftfiltergehäuse sind allgemein bekannt.
  • Aufgrund der hohen Bauteildichte in modernen Motorräumen kommt es insbesondere bei Langsamfahrt und Teillastbetrieb des Motors oftmals zu einem Wärmestau. Ein solcher ist nachteilig für den fehlerfreien Betrieb und die Lebensdauer verschiedenster Komponenten im Motorraum. Es ist bekannt, über zusätzliche Lüftungsschlitze oder dergleichen Kühlluft in den Motorraum einzuleiten, um so Wärmestaus abzubauen. Dies benötigt nachteiligerweise zusätzliche Lüftungsöffnungen in der Karosserie des Kraftwagens, welche aus Designgründen oftmals nicht erwünscht sind. Dies gilt insbesondere, wenn der Motor im Heck des Kraftfahrzeugs angeordnet werden soll. Weiterhin benötigen solche Kühlvorrichtungen gegebenenfalls zusätzliche Luftkanäle, durch welche die Packungsdichte im Motorraum zusätzlich erhöht wird. Da die Eintrittsquerschnitte der für die Motorkühlung genutzten Lufteingangsöffnungen in manchen Fahrsituationen den Durchtritt von mehr Luft erlauben, als vom Motor benötigt wird, werden diese nicht optimal genutzt.
  • Aus der DE 32 32 583 A1 ist eine Vorrichtung zur Reinigung der Ansaugluft einer Brennkraftmaschine bekannt, bei welcher ein mit einer Lufteinströmungsöffnung und mit einer Luftausströmungsöffnung für die Ansaugluft versehenes Luftführungsgehäuse vorgesehen ist. Durch die Luftausströmungsöffnung tritt Luft in einen Luftfilter ein.
  • Aus der EP 0 111 430 A1 ist eine Motorhaube mit einer Lufteintrittsöffnung und mit wenigstens einer Luftaustrittsöffnung in Richtung des Motors bekannt. Die eintretende Luft wird in Richtung eines Filters oder eines Wärmetauschers geleitet.
  • Die JP S60 - 104 759 A befasst sich mit der Reduktion einer Größe eines staubdichten Gehäuses für einen Verbrennungsmotor. Dies wird durch den Einbau eines Filterelements direkt im staubdichten Gehäuse um den Ansaugstutzen eines Motors und um den Kühlluftansaugstutzen des Kühlers herum erreicht, wodurch eine Notwendigkeit eines Gehäuses für einen Luftfilter selbst entfällt.
  • Die US 2007 / 0 012 000 A1 betrifft ein Arbeitsfahrzeug, wie beispielsweise einen landwirtschaftlichen Mähdrescher, der eine Fahrzeugkarosserie und einen Verbrennungsmotor umfasst, der von der Fahrzeugkarosserie getragen wird. Der Verbrennungsmotor enthält einen Wärmetauscher. Eine Luftschaufel hat einen Einlass, der nahe einer Oberseite der Fahrzeugkarosserie positioniert ist und nach oben zeigt, und einen Auslass, der in Verbindung mit dem Wärmetauscher positioniert ist.
  • Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Kraftwagen der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass eine ausreichende Kühlung des Motorraumes ohne übermäßigen Aufwand gewährleistet werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Kraftwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst.
  • Ein solcher Kraftwagen weist ein Luftfiltersystem auf, welches in einem Motorraum des Kraftwagens angeordnet ist. Das Luftfiltersystem weist eine Luftansaugöffnung auf, von welcher ein Luftkanal zu einem Luftfiltergehäuse führt. Im Luftfiltergehäuse ist ein Luftfilter angeordnet. Dieser teilt das Luftfiltersystem in einen Rohluftbereich und einen Reinluftbereich mit einer direkt oder mittelbar mit einem Verbrennungsraum des Motors verbundenen Reinluftaustrittsöffnung. Der Rohluftbereich führt von der Ansaugöffnung über den Luftkanal bis zu einem über eine Rohlufteintrittsöffnung mit diesem verbundenen Rohluftbereich des Luftfiltergehäuses. Erfindungsgemäß weist der Rohluftbereich des Luftfiltersystems eine Rohluftaustrittsöffnung auf, welche zum Motorraum hin geöffnet ist. Kühlluft für den Motorraum des Kraftwagens wird also über die bereits vorhandene Luftansaugöffnung eines Ansaugtraktes des Motors in den Rohluftbereich des Luftfiltersystems geleitet und kann aus diesem in den Motorraum eintreten. Die Rohluftaustrittsöffnung ist dabei erfindungsgemäß im Rohluftbereich des Luftfiltergehäuses angeordnet. Es ist jedoch auch möglich, eine derartige Rohluftaustrittsöffnung im Bereich des Luftkanals des Luftfiltersystems anzuordnen. Dadurch entfällt die Notwendigkeit zusätzlicher Ansaugöffnungen, was vorteilhaft ein ansprechenderes Design des Kraftwagens erlaubt. Dies ist besonders bei Kraftwagen mit Heckmotoren der Fall, da dort weniger Fläche zum Ansaugen von Rohluft zur Verfügung steht als bei Kraftwagen mit Frontmotoren. Besondere Vorteile ergeben sich weiterhin bei turboaufgeladenen Kraftwagen, da bei diesen eine besonders hohe Abwärme des Motors anfällt.
  • Bevorzugt ist am Luftfiltergehäuse ein Gebläse zum Fördern von Luft aus dem Rohluftbereich über die Rohluftaustrittsöffnung in den Motorraum angeordnet. Ein derartiges Gebläse verstärkt zum einen den Luftmassenstrom aus dem Rohluftbereich in den Motorraum, zum anderen verstärkt der durch das Gebläse im Rohluftbereich erzeugte Unterdruck auch den Gesamtluftmassenstrom durch die Rohlufteintrittsöffnung in den Rohluftbereich. Damit kann vorteilhaft sichergestellt werden, dass jederzeit ein kühlender Rohluftstrom in den Motorraum geleitet wird, wobei gleichzeitig vermieden wird, dass der Motor warme Luft aus dem Motorraum ansaugt.
  • Um das Ansaugen von Luft aus dem Motorraum noch zuverlässiger zu vermeiden, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Verschlusseinrichtung zum Verschließen der Rohluftaustrittöffnung vorgesehen. Diese ist bevorzugt in Form einer Jalousie oder in Form von umklappbaren Lamellen ausgeführt. Damit kann das Verhältnis der Luftmassenströme aus dem Rohluftbereich in den Motorraum beziehungsweise in den Reinluftbereich des Luftfiltergehäuses noch präziser eingestellt werden. Bevorzugt ist hierzu eine Steuereinrichtung zum Einstellen eines Verschlusszustandes der Verschlusseinrichtung vorgesehen. Alternativ ist es auch möglich, die Verschlusseinrichtung selbstregelnd zu gestalten, so dass durch Beaufschlagung des Rohluftbereiches mit einem Druck die Verschlusseinrichtung von einem verschlossenen Zustand in einen zumindest teilweise geöffneten Zustand bewegbar ist. Eine Verbindung zwischen Rohluftbereich und Motorraum besteht also nur dann, wenn der Druck im Rohluftbereich den Druck im Motorraum übersteigt. Ein Rückströmen von Luft aus dem Motorraum in den Rohluftbereich wird derart ohne den Einsatz ausfallträchtiger Systeme gewährleistet.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Kühlen eines Motorraums eines Kraftwagens. Bei einem derartigen Verfahren wird zunächst ein Luftstrom über eine Luftansaugöffnung in einen Rohluftbereich eines Luftfiltersystems angesaugt. Im Rohluftbereich wird ein erster Teilluftstrom abgetrennt und über einen Luftfilter und einen Reinluftbereich des Luftfiltergehäuses zu einem Verbrennungsraum eines Motors des Kraftwagens weitergeleitet. Der verbleibende zweite Teilluftstrom wird aus dem Rohluftbereich durch eine Rohluftaustrittsöffnung in den Motorraum des Kraftwagens geleitet. Somit dient die angesaugte Luft sowohl zur Deckung des Luftbedarfs des Motors, als auch zur Kühlung des Motorraumes.
  • Bevorzugter Weise wird nun ein Verhältnis der Luftmassenströme des ersten und zweiten Teilluftstromes in Abhängigkeit von einem Luftbedarf des Motors sowie von einer Motorraumtemperatur eingestellt. Damit wird gewährleistet, dass der Motor zu jedem Zeitpunkt genügend Luft für den Verbrennungsprozess erhält, wobei gleichzeitig eine möglichst gute Kühlleistung für Komponenten des Motorraums, welche von den zweiten Teilluftstrom angeströmt werden, zur Verfügung gestellt wird.
  • Bevorzugt erfolgt das Ansaugen des Luftstromes zumindest teilweise durch einen Abgasturbolader oder einen Ladeluftkompressor. Durch derartige Ladeaggregate wird also im Reinluftbereich des Luftfiltergehäuses ein Unterdruck erzeugt, durch welchen wiederum ein Luftstrom aus einer Lufteintrittsöffnung in Richtung des Rohluftbereiches geleitet wird.
  • Im Folgenden soll die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Hierbei zeigt die einzige Zeichnung eine schematische Ansicht eines Heckbereichs einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftwagens.
  • Im Heckbereich eines im Ganzen mit 10 bezeichneten Kraftwagens ist ein Motor 12 angeordnet. Zu dessen Betrieb benötigte Verbrennungsluft wird über eine Lufteintrittsöffnung 14 und einen Luftkanal 16 in Richtung des Pfeils 18 in ein Luftfiltergehäuse 20 gefördert und tritt dort zunächst über die Rohlufteintrittsöffnung 22 in einen Rohluftbereich 24 des Luftfiltergehäuses 20 ein. Der Rohluftbereich 24 ist durch einen Luftfilter 26 von einem Reinluftbereich 28 des Luftfiltergehäuses 20 abgetrennt. Ein erster Teilluftstrom tritt nun in Richtung des Pfeils 30 aus dem Rohluftbereich 24 durch den Luftfilter 26 in den Reinluftbereich 28 des Luftfiltergehäuses 20 über. Bei der Passage durch den Luftfilter 26 wird der Luftstrom dabei von Partikeln und Verunreinigungen befreit, welche den Betrieb des Motors 12 stören könnten. Entlang des Pfeils 32 strömt die Reinluft weiter dem Motor 12 zu, wobei gegebenenfalls noch Abgasturbolader oder Ladeluftkompressoren zwischengeschaltet werden können. Im Motor 12 wird die Reinluft schließlich in die nicht dargestellten Verbrennungsräume des Motors geleitet, wo sie zur Verbrennung des Kraftstoffes dient. Die dabei entstehenden Abgase werden über eine Abgasleitung 34 gesammelt und weiteren Komponenten 36 des Abgasstranges, wie beispielsweise der Turbine eines Abgasturboladers zugeführt. Von dort werden sie über eine weitere Leitung 38 in eine Abgasanlage 40, welche beispielsweise einen Abgaskatalysator umfasst, eingeleitet und über einen Auspuff 42 an die Umgebung abgegeben.
  • Durch die hohe Komponentendichte, insbesondere bei einem Heckmotor, kommt es im Motorraum 44 des Kraftwagens 10 zu Wärmestauungen. Solche treten bevorzugt in bestimmten Betriebszuständen, wie beispielsweise Stillstand mit laufendem Motor, Langsamfahrt, oder Teillastbetrieb des Motors 12 auf. Um solche Wärmestauungen zu vermeiden, ist im Rohluftbereich 24 des Luftfiltergehäuses eine Rohluftaustrittsöffnung 46 vorgesehen. Ein Rohluftteilstrom, der nicht für die Verbrennung im Motor 12 benötigt wird, kann so entlang des Pfeils 48 in den Motorraum 44 strömen und zur Kühlung der dort angeordneten Komponenten beitragen. Die Kühlluft für den Motorraum 44 wird somit durch die gleiche Lufteintrittsöffnung 14 angesaugt, wie die Verbrennungsluft für den Motor 12. Zusätzliche Lufteintrittsöffnungen oder Luftkanäle zur Kühlung des Motorraums 44 sind nicht nötig. Um das Verhältnis der Massenströme der Teilluftströme, die den Pfeilen 30 beziehungsweise 48 folgen, einstellen zu können, ist an der Rohluftaustrittsöffnung 46 ein Gebläse 50 sowie eine Verschlusseinrichtung in Form von umklappbaren Lamellen 52 vorgesehen. Durch das Gebläse kann sowohl die gesamte durch die Lufteintrittsöffnung 14 und den Luftkanal 16 in den Rohluftbereich 24 geförderte Luftmenge, als auch der aus dem Rohluftbereich 24 austretende Teilluftstrom in den Motorraum 44 gesteuert werden. Über die Lamellen 52 kann diese Steuerung weiter verbessert werden. Auf die Lamellen 52 wirkt bevorzugt eine Rückstellkraft, so dass diese bei Druckgleichheit im Rohluftbereich 24 und im Motorraum 44 geschlossen sind. Erst wenn sich im Rohluftbereich 24 ein Überdruck aufbaut, öffnen sich diese Lamellen 52 und erlauben ein Durchströmen eines Teilluftstromes durch die Rohluftaustrittsöffnung 46 in den Motorraum 44. Der Aufbau eines solchen Überdruckes im Rohluftbereich 24 erfolgt, wenn der Motor 12 weniger Luft ansaugt, als durch die Lufteintrittsöffnung 14 in das Luftfiltergehäuse 20 einströmt. Somit ist eine genaue Einstellung der Luftmassenströme zum Motor und in dem Motorraum möglich. Dabei bleibt jedoch immer gewährleistet, dass dem Motor 12 genau die Luftmenge zur Verfügung steht, die er in seinem momentanen Betriebszustand zur Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffes benötigt. Eine Feinregulierung kann durch eine nicht gezeigte Steuereinheit, welche gegebenenfalls mit einer ebenfalls nicht gezeigten Motorsteuereinheit gekoppelt werden kann, erzielt werden. Diese Steuereinheit kann die exakte Position der Lamellen 52 sowie die Förderleistung des Gebläses 50 festlegen und erlaubt so gegebenenfalls auch eine vorausschauende Einstellung des Massenstromverhältnisses der Teilluftströme zum Motor 12 beziehungsweise in den Motorraum 44. Durch die Stellung der Lamellen 52 können weiterhin Resonanzbedingungen für die Schwingungen von Luftsäulen in den dargestellten Lufträumen und Luftkanälen beeinflusst werden. Dies erlaubt eine steuerbare Beeinflussung des Motorengeräuschs.

Claims (9)

  1. Kraftwagen (10) mit einem in einem Motorraum (44) angeordneten Luftfiltersystem mit einer Lufteintrittsöffnung (14), einem Luftkanal (16) und einem Luftfiltergehäuse (20), wobei das Luftfiltersystem einen Rohluftbereich (24), der von dem Luftkanal (16) und einem Rohluftbereich (24) des Luftfiltergehäuses (20) gebildet wird, und einen Reinluftbereich (28) mit einer direkt oder mittelbar mit einem Verbrennungsraum eines Motors (12) verbundenen Reinluftaustrittsöffnung umfasst, wobei der Rohluftbereich (24) und der Reinluftbereich (28) durch einen Luftfilter (26) getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohluftbereich (24) des Luftfiltergehäuses (20) eine Rohluftaustrittsöffnung (46) aufweist, welche zum Motorraum (44) hin geöffnet ist.
  2. Kraftwagen (10) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Gebläse (50) zum Fördern von Luft aus dem Rohluftbereich (24) über die Rohluftaustrittsöffnung (46) in den Motorraum (44).
  3. Kraftwagen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftfiltergehäuse (20) eine Verschlusseinrichtung (52) zum Verschließen der Rohluftaustrittsöffnung (46) umfasst.
  4. Kraftwagen (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlusseinrichtung (52) als Jalousie oder in Form von umklappbaren Lamellen ausgeführt ist.
  5. Kraftwagen (10) nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung zum Einstellen eines Verschlusszustandes der Verschlusseinrichtung (52).
  6. Kraftwagen (10) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlusseinrichtung (52) durch Beaufschlagung des Rohluftbereiches (24) mit einem Druck von einem verschlossenen Zustand in einen zumindest teilweise geöffneten Zustand bewegbar ist.
  7. Verfahren zum Kühlen eines Motorraums (44) eines Kraftwagens (10) mit den Schritten: - Ansaugen eines Luftstromes über eine Luftansaugöffnung (14) in einen Rohluftbereich (24) eines Luftfiltersystems (20), - Fördern des Luftstromes über einen Luftkanal (16) durch eine Rohlufteintrittsöffnung (22) in einen Rohluftbereich (24) innerhalb eines Luftfiltergehäuses (20), gekennzeichnet durch die folgende Schritte: - Abtrennen eines ersten Teilluftstromes aus dem Rohluftbereich (24) des Luftfiltergehäuses (20) und Weiterleiten des ersten Teilluftstromes über einen Luftfilter (26) zu einem Verbrennungsraum eines Motors (12) des Kraftwagens (10), - Abtrennen eines zweiten Teilluftstromes aus dem Rohluftbereich (24) des Luftfiltergehäuses (20) und Weiterleiten des zweiten Teilluftstromes in den Motorraum (44) des Kraftwagens (10).
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Luftmassenströme des ersten und zweiten Teilluftstromes in Abhängigkeit von einem Luftbedarf des Motors (12) sowie von einer Motorraumtemperatur eingestellt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansaugen des Luftstroms zumindest teilweise durch einen Abgasturbolader oder einen Ladeluftkompressor erfolgt.
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