DE102008061538A1

DE102008061538A1 - Kanalanordnung zum Führen von Prozessluft zu einer Verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE102008061538A1
Application number: DE102008061538A
Authority: DE
Inventors: Christopher Sachs; Tom GÜRTLER; Michael Pfadenhauer; Robert Meier; Gianluca Magistro; Bernd Jachowski; Stephan Machate
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2008-12-03
Filing date: 2008-12-03
Publication date: 2010-06-10
Also published as: GB0915134D0; GB2465862A; GB2465862B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kanalanordnung zum Führen von Prozessluft zu einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens. Die Anordnung weist eine im Frontbereich des Fahrzeugs angeordnete Lufteinlassöffnung eines Luftführungskanals, der mit einem Luftfiltergehäuse verbunden ist, auf. Ferner ist eine Einrichtung zum Abscheiden von Wasseranteilen, die von der Prozessluft bei deren Ansaugung mitgerissen werden, vorgesehen. Erfindungsgemäß ist die Einrichtung zum Abscheiden der Wasseranteile als Wasserabscheidungsrohr ausgebildet, das Bestandteil des Luftführungskanals bildet, wobei das Wasserabscheidungsrohr vertikal nach oben durchströmt wird und oben in mindestens einen horizontalen Abschnitt des Luftführungskanals mündet. Die obere Kante des Wasserabscheidungsrohrs ragt über das untere Niveau des dem Wasserabscheidungsrohr benachbarten Bereichs des horizontalen Abschnitts des Luftführungskanals.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kanalanordnung zum Führen von Prozessluft zu einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, mit einer im Frontbereich des Fahrzeugs angeordneten Lufteinlassöffnung eines Luftkanals, der mit einem Luftfiltergehäuse verbunden ist, sowie mit einer Einrichtung zum Abscheiden von Wasseranteilen, die von der Prozessluft bei deren Ansaugen mitgerissen werden.
Bei Kraftfahrzeugen, bei denen der Prozesslufteinlass, auch Rohlufteinlass genannt, im Frontbereich des Fahrzeugs angeordnet ist, wird die Prozessluft während der Fahrt in das Ansaugsystem hineingedrückt und es kann somit der Brennkraftmaschine mehr Luft zugeführt werden. Da bei dieser frontalen Luftansaugung auch Wassergicht, insbesondere kleine, mit der Prozessluft vermischte Wassertropfen, welche z. B. durch ein vorrausfahrendes Fahrzeug bei nasser Fahrbahn oder starkem Regenfall erzeugt werden, in das Ansaugsystem gelangen, ist ein Wasserabscheider vorgesehen.
Eine Kanalanordnung der eingangs genannten Art mit einer Einrichtung zum Abscheiden von Wasseranteilen ist beispielsweise aus der DE 103 29 739 A1 bekannt. Das Ansaugsystem weist den Prozesslufteinlass, eine mit dem Prozesslufteinlass verbundene Prozessluftleitung und einen sich an die Prozessluftleitung anschließenden Wasserabscheider auf. In der Prozessluftleitung wird ein Drall erzeugt, wodurch die angesaugte Luft in der Prozessluftleitung rotiert. Die Prozessluftleitung ist mit der Verbrennungskraftmaschine verbunden. Der Wasserabscheider weist ein Innenrohr und ein Außenrohr auf, welche koaxial zueinander angeordnet sind. Durch den koaxialen Aufbau des Wasserabscheiders strömt die Ansaugluft ohne Umlenkung in die nachfolgenden Bauteile, wodurch keine nennenswerten Druckverluste verursacht werden. Allerdings ist der Wasserabscheider baulich sehr aufwendig gestaltet.
In der DE 32 32 583 A1 ist ein Luftführungsgehäuse beschrieben, in dem vor dem Luftfilter ein Schutzgitter aus Luftleitlamellen angeordnet ist, so dass eine Reinigung der Ansaugluft erzielt wird. Aus dieser Schrift ist es ferner bekannt, stromaufwärts des Luftfilters eine Lufthutze zum Zweck des Spritzwasserschutzes vorzusehen.
In der DE 100 29 498 A1 ist ein innerhalb einer Rohluftleitung angeordneter Wasserabscheider beschrieben, bei dem ein Drall erzeugbar ist, so dass die in der Ansaugluft enthaltenen Wassertropfen abgeschieden werden können.
Aus der US-A-5,195,484 ist eine Rohluftführungsleitung bekannt, mit einer unten liegenden Lufteinlassöffnung und einer oben liegenden Lufteinlassöffnung. Ist die unten liegende Lufteinlassöffnung durch Wassereintritt verlegt, erfolgt der Lufteintritt durch die oben liegende Lufteinlassöffnung. In einem tief liegenden Abschnitt des Luftkanals, stromabwärts der tief liegenden Lufteinlassöffnung, ist ein Abfluss zur Entsorgung von Wassermengen vorgesehen, die aus der Rohluft abgeschieden werden.
In der US 2005/0076871 A1 ist eine Rohluftansaugleitung beschrieben, bei der die Rohluft seitlich in einem oberen Teil im Bugraum des Fahrzeugs angesaugt wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kanalanordnung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass sie baulich besonders einfach gestaltet ist und dabei eine sichere Abscheidung von Wasser gewährleistet.
Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass die Einrichtung zum Abscheiden der Wasseranteile als Wasserabscheidungsrohr ausgebildet ist, das Bestandteil des Luftführungskanals bildet, wobei das Wasserabscheidungsrohr vertikal nach oben durchströmt wird und oben in mindestens einen horizontalen Abschnitt des Luftführungskanals mündet, wobei die obere Kante des Wasserabscheidungsrohrs über das untere Niveau des dem Wasserabscheidungsrohr benachbarten Bereichs des horizontalen Abschnitts des Luftführungskanals ragt. Erfindungsgemäß ist unterhalb des Wasserabscheidungsrohrs ein Umlenkelement zur Führung der Luftströmung in Richtung des Wasserabscheidungsrohrs positioniert.
Bei der erfindungsgemäßen Kanalanordnung ist wesentlich, dass die Einrichtung zum Abscheiden der Wasseranteile als Wasserabscheidungsrohr ausgebildet ist, das vertikal nach oben durchströmt wird. Diese Anordnung und Durchströmrichtung hat den Vorteil, dass Wasseranteile entgegen der Schwerkraft mitgerissen werden müssen. Ferner bewirkt die Anordnung der oberen Kante des Wasserabscheidungsrohrs oberhalb des unteren Niveaus des horizontalen Abschnitts des Luftführungskanals in dessen dem Wasserabscheidungsrohr benachbarten Bereich, dass die Prozessluft um die obere Kante des Wasserabscheidungsrohrs herumgeleitet wird, mit der Konsequenz, dass Wasseranteile aufgrund des unterschiedlichen spezifischen Gewichts der Prozessluft und des Wassers spätestens im Bereich der oberen Kante des Wasserabscheidungsrohrs separiert werden. Darüber hinaus wird durch die Anordnung des Umlenkelements eine gezielte Führung der Luftströmung in Richtung des Wasserabscheidungsrohrs erzielt.
Eine effektive Abscheidung der Wasseranteile ist somit durch eine einfache Gestaltung eines Bereichs des Luftkanals als Wasserabscheidungsrohr, insbesondere in Kombination mit dem Umlenkelement gewährleistet. Dieses Wasserabscheidungsrohr ist im Querschnitt vorzugsweise mehreckig, insbesondere rechteckig gestaltet.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Wasserabscheidungsrohr in einem zentralen Frontbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Es befindet sich somit nicht in den seitlichen Bereichen des Kraftfahrzeugs, sondern, bezogen auf die Front des Kraftfahrzeugs, in dessen Mittenbereich. Diese Anordnung ermöglicht es auf einfache Art und Weise, zwei horizontale Abschnitte des Luftführungskanals vorzusehen, die diametral bezüglich des Wasserabscheidungsrohrs angeordnet sind. Am oberen Ausgang des Wasserabscheidungsrohrs teilt sich der Prozessluftstrom somit und gelangt über die beiden horizontalen Abschnitte des Luftführungskanals zu einem dem jeweiligen Abschnitt des Luftführungskanals zugeordneten Luftfilter bzw. Luftfiltergehäuse.
Es wird als vorteilhaft angesehen, wenn der Luftführungskanal in den dem oberen Ende des Wasserabscheidungsrohrs benachbarten Bereichen rotationssymmetrisch bezüglich einer horizontalen Achse ausgebildet ist. Insbesondere bei einer zentralen Anordnung des oberen Endes des Wasserabscheidungsrohrs im rotationssymmetrischen Abschnitt des Luftführungskanals kann Prozessluft grundsätzlich entlang des gesamten oberen Kantenbereichs in den horizontalen Abschnitt des Luftführungskanals übertreten.
Es wird als besonders vorteilhaft erachtet, wenn durch die im Frontbereich des Fahrzeugs angeordnete Lufteinlassöffnung einerseits Luft zu einem Kühler des Fahrzeugs, andererseits Prozessluft zum Luftfilter gelangt. Hierzu kann der Frontbereich des Fahrzeugs als Spoiler ausgebildet sein, der die Lufteinlassöffnung aufweist.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung der Kanalanordnung wird somit genügend Prozessluft angesaugt und es werden gleichzeitig mitgerissene Wasseranteile im Wasserabscheidungsrohr zurückgehalten.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung und der Zeichnung selbst.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung erläutert und in der nachfolgenden Beschreibung näher beschrieben.
Es zeigt:
1 eine Frontansicht eines Vorderrahmens eines Personenkraftwagens, mit der erfindungsgemäßen Kanalanordnung zum Führen von Prozessluft zur Verbrennungskraftmaschine des Fahrzeugs,
2 eine räumliche Ansicht der Kanalanordnung mit Luftfilter und Rahmenteil, geschnitten in der Längsmittelachse des Fahrzeugs,
3 die Anordnung gemäß 3, zusätzlich veranschaulicht mit weiteren frontseitigen Anbauteilen des Fahrzeugs.
1 zeigt betreffend den Vorderbau eines Personenkraftwagens ein Rahmenteil 1, in dem ein Luftführungsgehäuse 2 gelagert ist, das mit einer symmetrisch zur Längsmittelsachse des Fahrzeugs angeordneten Lufteinlassöffnung 3 mit rechteckigem Querschnitt versehen ist. Diese Lufteintrittsöffnung 3 wird oben und unten durch geformte Plattenbereiche 4 und 5 begrenzt. Luft tritt gemäß der Pfeile A durch die Lufteintrittsöffnung 3 hindurch und es teilt sich dieser Luftstrom in einen Luftstrom gemäß den Pfeilen B zum nicht gezeigten Kühler des Fahrzeugs und einen Luftstrom gemäß Pfeil C, der die Prozessluft für die Verbrennungskraftmaschine darstellt. In seinem oberen Bereich ist das Luftführungsgehäuse 3 mit einer Öffnung 6 versehen, durch die die Prozessluft im Sinne des Pfeils C von unten in ein vertikal angeordnetes Wasserabscheidungsrohr 7 einströmt, das Bestandteil der Kanalanordnung zum Führen der Prozessluft zur Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs bildet. In der 2 ist dieses Wasserabscheidungsrohr 7 bezüglich dessen vertikaler Symmetrieachse geschnitten. Es ist veranschaulicht, dass der Querschnitt des Wasserabscheidungsrohrs 7 rechteckig ist.
Das Wasserabscheidungsrohr 7 ist geringfügig gekrümmt ausgebildet, wobei unterhalb des Wasserabscheidungsrohrs 7 ein Umlenkelement 17 zur Führung der Luftströmung in Richtung des Wasserabscheidungsrohrs 7 positioniert ist. Das Umlenkelement 17 dient als Strömungskörper, der als ein dünnwandiger Formkörper, vorzugsweise aus einem Blechmaterial, ausgebildet ist. Die Gestaltung des Umlenkelements 17 bewirkt, dass die Prozessluft für die Verbrennungskraftmaschine gezielt entlang des Umlenkelements 17 in die Öffnung 6 des Wasserabscheidungsrohrs 7 umgelenkt wird. Folglich ist gewährleistet, dass bei allen Fahrtzuständen genügend Prozessluft in das Wasserabscheidungsrohr 7 hineinströmt. Außerdem wird durch die Anordnung des Umlenkelements 17 die Prozessluft im Bugraum des Fahrzeugs aus der Kühlluftmasse abgezweigt. Vorzugsweise ist das Umlenkelement 17 hinter einem Schutzrahmen bzw. Halterahmen 18 derart positioniert, dass die Frischluft bzw. Prozessluft hinter dem Schutzrahmen 18 angesaugt wird. Dabei ist das Umlenkelement 17 im Windschatten des Schutzrahmen 18 angeordnet, so dass störende Einflüsse durch die Anordnung des Umlenkelements 17 auf die aerodynamischen Eigenschaften des Fahrzeugs nicht auftreten. Oberhalb des Umlenkelements 17 ist der Luftfilterführungskanal 9 bzw. das Wasserabscheidungsroh 7 angeordnet, durch den die Prozessluft weiter zum Luftfiltergehäuse 12 geführt wird. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist das Umlenkelement 17 mit dem Wasserabscheidungsrohr 7 verbunden. Alternativ kann das Umlenkelement 17 ohne mittelbare Verbindung mit dem Wasserabscheidungsroh 7 derart unterhalb des Wasserabscheidungsrohrs 7 angeordnet sein, dass die durch die Positionierung des Umlenkelements 17 erzielte Wirkung auch zustande kommt.
Das vertikal nach oben durchströmte Wasserabscheidungsrohr 7 mündet oben in zwei horizontale Abschnitte 8 des mit der Bezugsziffer 9 insgesamt bezeichneten Luftführungskanals. Der Luftführungskanal 9 ist in seinem dem oberen Ende des Wasserabscheidungsrohrs 7 benachbarten Bereich rotationssymmetrisch bezüglich einer horizontalen Achse ausgebildet; das rotationssymmetrische Bauteil ist mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Stromabwärts schließt sich an dieses rotationssymmetrische Bauteil 10 ein relativ flaches Anschlussstück 11 des Luftführungskanals 9 an, das mit einem Luftfiltergehäuse 12 verbunden ist.
Wie der Darstellung der 2 zu entnehmen ist, ragt die obere Kante 13 des Wasserabscheidungsrohrs 7 über das untere Niveau, dargestellt durch die Bezugsziffer 14, des dem Wasserabscheidungsrohr 7 benachbarten Bereichs des horizontalen Abschnitts des Luftführungskanals 9, somit des Bauteils 10. Die aus dem Wasserabscheidungsrohr 7 oben austretende Prozessluft wird somit geringfügig nach unten in das Bauteil 10 umgeleitet, wie es durch den Pfeil D veranschaulicht ist.
Die für die eine Seite des Fahrzeugs in 2 gezeigte Ausbildung der Kanalanordnung gilt entsprechend für die andere Seite des Fahrzeugs aufgrund der sich aus der 1 ergebenden symmetrischen Gestaltung der Kanalanordnung zum Führen von Prozessluft zur Verbrennungskraftmaschine.
Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Kanalanordnung werden Wasseranteile in der Prozessluft wirksam durch das Wasserabscheidungsrohr 7 abgeschieden, so dass dem Luftfilter und damit der Verbrennungskraftmaschine relativ trockene Prozessluft zugeführt wird.
3 zeigt die Anordnung der zur 2 beschriebenen erfindungsgemäßen Kanalanordnung im Zusammenhang mit der Frontpartie des Fahrzeugs. Mitveranschaulicht ist der Stossfänger 15 und die Frontverkleidung 16 des Fahrzeugs. Der Frontbereich des Fahrzeugs ist als Spoiler ausgebildet, der die Lufteinlassöffnung 3 aufweist.

1: Rahmenteil
2: Luftführungsgehäuse
3: Lufteintrittsöffnung
4: Plattenbereich
5: Plattenbereich
6: Öffnung
7: Wasserabscheidungsrohr
8: Abschnitt
9: Luftführungskanal
10: Bauteil
11: Anschlussstück
12: Luftfiltergehäuse
13: obere Kante
14: unteres Niveau
15: Stossfänger
16: Frontverkleidung
17: Umlenkelement
18: Schutzrahmen
A: Pfeil
B: Pfeil
C: Pfeil
D: Pfeil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10329739 A1 [0003]
- DE 3232583 A1 [0004]
- DE 10029498 A1 [0005]
- US 5195484 A [0006]
- US 2005/0076871 A1 [0007]

Claims

Kanalanordnung zum Führen von Prozessluft zu einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, mit einer im Frontbereich des Fahrzeugs angeordneten Lufteinlassöffnung (3) eines Luftführungskanals (9), der mit einem Luftfiltergehäuse (12) verbunden ist, sowie mit einer Einrichtung (7) zum Abscheiden von Wasseranteilen, die von der Prozessluft bei deren Ansaugung mitgerissen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (7) zum Abscheiden der Wasseranteile als Wasserabscheidungsrohr ausgebildet ist, das Bestandteil des Luftführungskanals (9) bildet, wobei das Wasserabscheidungsrohr (7) vertikal nach oben durchströmt wird und oben in mindestens einen horizontalen Abschnitt (8, 8) des Luftführungskanals (9) mündet, wobei die obere Kante (13) des Wasserabscheidungsrohrs (7) über das untere Niveau (14) des dem Wasserabscheidungsrohr (7) benachbarten Bereichs des horizontalen Abschnitts (8) des Luftführungskanals (9) ragt, wobei unterhalb des Wasserabscheidungsrohrs (7) ein Umlenkelement (17) zur Führung der Luftströmung in Richtung des Wasserabscheidungsrohrs (7) positioniert ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserabscheidungsrohr (7) in einem zentralen Frontbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei horizontale Abschnitte (8, 8) des Luftführungskanals (9) vorgesehen sind, die diametral bezüglich des Wasserabscheidungsrohrs (7) angeordnet sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftführungskanal (9) in den dem oberen Ende des Wasserabscheidungsrohrs (7) benachbarten Bereichen (10) rotationssymmetrisch bezüglich einer horizontalen Achse ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Wasserabscheidungsrohrs (7) mehreckig, insbesondere rechteckig ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch die im Frontbereich des Fahrzeugs angeordnete Lufteinlassöffnung (3) Luft zu einem Kühler des Fahrzeugs und Prozessluft zum Luftfilter gelangt.
Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Frontbereich des Fahrzeugs als Spoiler ausgebildet ist, der die Lufteinlassöffnung (3) aufweist.