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Die Erfindung betrifft einen Bausatz mit einer Luftfilterpatrone für einen Kraftwagen sowie einem Restriktorelement.
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Die Verwendung derartiger Luftfilterpatronen zum Filtern von Ansaugluft für eine Brennkraftmaschine eines Kraftwagens ist aus dem Fahrzeugbau allgemein bekannt. Die Luftfilterpatrone enthält ein Filtervlies oder ein ähnliches Filtermedium. Umgebungsluft wird üblicherweise in einen Luftsammelbehälter geleitet und durch das Filtervlies aus diesem zum Motor gesaugt. Um die dem Motor zugeführte Luftmenge zu überwachen, ist in einem Anschlussstutzen, über welchen Reinluft von der Luftfilterpatrone zum Motor geleitet wird, üblicherweise eine Luftmassenmesseinrichtung vorgesehen. Die Messwerte dieser Messeinrichtung werden an eine Motorsteuerungseinrichtung übermittelt, um andere Betriebsparameter der Brennkraftmaschine, wie Einspritzmenge und Einspritzdruck, an die aktuell angesaugte Luftmenge anzupassen.
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Es ist weiterhin bekannt, in Luftfilterpatronen so genannte Restriktorelemente einzusetzen. Diese dienen der Begrenzung des maximalen Luftstroms durch die Luftfilterpatrone, wodurch üblicherweise Betriebsgeräusche der Brennkraftmaschine vermindert werden sollen. Restriktoren können auch zur Leistungsdrosselung eingesetzt werden. Ein derartiger Restriktor ist beispielsweise aus der
US 6 726 738 B1 bekannt, welche zur Formulierung der Oberbegriffe der unabhängigen Ansprüche herangezogen wurde. Es handelt sich dabei um ein kegelstumpfförmiges Rohr, welches in die Luftfilterpatrone eingesetzt ist und sich entgegen einer Strömungsrichtung der Luft durch die Luftfilterpatrone verjüngt. Durch die Verjüngung wird ein Staudruck erzeugt, so dass bei einem gegebenen Ansaugdruck des Motors ein bestimmter Luftmassenstrom durch die Luftfilterpatrone nicht überschritten werden kann.
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Das Restriktorelement ist üblicherweise fest mit einem Gehäuse der Luftfilterpatrone oder mit einem Anschlussstutzen der Luftfilterpatrone verbunden. Soll ein und derselbe Kraftwagen unter verschiedenen Rahmenbedingungen eingesetzt werden, die sich in der jeweils maximal zulässigen Leistung der Brennkraftmaschine oder in der jeweils maximal zulässigen Lärmemission der Brennkraftmaschine voneinander unterscheiden, so muss die komplette Luftfilterpatrone gewechselt werden, um die Begrenzung des Luftmassenstroms zur Brennkraftmaschine zu verändern.
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Aus der
DE 102 30 430 A1 ist eine Ansaugluftführung einer Brennkraftmaschine mit einem Luftfilter, einem Luftführungsrohr und einer Luftmassenmesseinheit, bestehend aus einem Luftmassenmesser in einer Messstrecke mit einem davor angeordneten Vorschaltgitter bekannt, wobei die Luftmassenmesseinheit im Luftführungsrohr von wenigstens einem Teilstrom der Ansaugluft durchströmbar ist und der Luftmassenmesseinheit ein Abschirmelement zugeordnet ist, das stromauf der Luftmassenmesseinheit in einer Reinluftkammer des Luftfilters angeordnet ist. Das Abschirmelement kann als Einlaufrohr ausgebildet sein.
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Aus der
DE 196 40 395 A1 ist ein Luftdurchflussmesser für einen Verbrennungsmotor bekannt, der ein Gehäuse unterhalb eines Luftfilterelements für die Reinigung von Einlassluft für den Verbrennungsmotor, ein Rohr, das strömungstechnisch mit und unterhalb des Gehäuses verbunden ist, und einen Luftdurchflussmesser in dem besagten Rohr zum Messen des Luftdurchflusses in dem Verbrennungsmotor umfasst. Der Querschnitt eines Verbindungsabschnitts zwischen Gehäuse und Rohr senkrecht zur Richtung des Luftstroms ist der kleinste Querschnitt in dem Rohr.
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Aus der nachveröffentlichten
DE 20 2008 010 058 U1 ist ein Luftfiltersystem eines Kraftfahrzeugs umfassend ein Luftfiltergehäuse mit einem Gehäuseteil aus feuchtigkeitsempfindlichem Kunststoff und einen Luftkanalabschnitt mit einer umlaufenden Kanalwand bekannt, wobei die Kanalwand des Luftkanalabschnitts einteilig und materialeinheitlich am Gehäuseteil des Luftfiltergehäuses angeformt ist, und wobei im Luftkanalabschnitt ein Luftmassenstromsensor angeordnet ist. Die Kanalwand des Luftkanalabschnitts ist innenseitig mittels eines Kunststoffeinsatzes aus feuchtigkeitsunempfindlichem Kunststoff ausgekleidet.
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Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Bausatz der eingangs genannten Art bereitzustellen, der ein schnelles und problemloses Wechseln von Restriktorelementen an einer Luftfilterpatrone erlaubt.
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Diese Aufgabe wird durch einen Bausatz mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Ein solcher Bausatz umfasst eine Luftfilterpatrone sowie ein Restriktorelement. Ein Anschlussstutzen zum Abführen von Reinluft aus dem Luftfilter weist in einer Wandung eine Durchtrittsöffnung für eine Luftmassenmesseinrichtung auf. Die Luftmassenmesseinrichtung ist in diese Durchtrittsöffnung einsteckbar. Das Restriktorelement weist ebenfalls eine Aufnahme auf, welche komplementär zu der Durchtrittsöffnung ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist das Restriktorelement als von der Luftfilterpatrone getrenntes Einzelbauteil ausgeführt, welches mittels der Luftmassenmesseinrichtung kraft- und/oder formschlüssig gehalten werden kann.
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Durch das Entfernen der Luftmassenmesseinrichtung wird das Restriktorelement vom Anschlussstutzen gelöst und kann aus diesem entnommen werden. Damit ist ein einfaches Wechseln des Restriktorelements möglich, um so den Kraftwagen an unterschiedliche Betriebsbedingungen anzupassen. Dies kann beispielsweise dazu dienen, einen Kraftwagen in Serienausstattung zur Verwendung im Motorsport vorzubereiten. In vielen Motorsportklassen existiert eine Beschränkung der maximalen zulässigen Leistung einer Brennkraftmaschine der teilnehmenden Kraftwagen. Überschreitet ein Kraftwagen in seiner Serienausstattung diese Leistungsbegrenzung, so kann auf einfachste Weise ein Restriktorelement eingesetzt werden, um so den Luftmassenstrom, der der Luftfilterpatrone entnommen werden kann, zu begrenzen. Damit wird die maximale Leistung der Brennkraftmaschine des Kraftwagens ebenfalls begrenzt, so dass der Kraftwagen an Motorsportveranstaltungen der entsprechenden Leistungsklasse teilnehmen kann. Am Ende der Veranstaltung kann das Restriktorelement genauso einfach wieder entfernt werden.
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Bevorzugt ist die Aufnahme des Restriktorelements als zur Durchtrittsöffnung der Wandung des Anschlussstutzens komplementäre Durchtrittsöffnung ausgebildet, in welche die Luftmassenmesseinrichtung einsteckbar ist. Zum Montieren des Restriktorelements wird dieses also in den Anschlussstutzen eingeführt, so dass sich die Durchtrittsöffnungen der Wandung des Anschlussstutzens und des Restriktorelements überdecken. Anschließend wird die Luftmassenmesseinrichtung durch beide Durchtrittsöffnungen durchgeführt und gegebenenfalls verklemmt oder verschraubt. Hierdurch wird das Restriktorelement sicher an der Wandung des Anschlussstutzens gehalten.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Restriktorelement einen hohlzylindrischen Grundbereich auf, dessen Querschnitt an einen Querschnitt des Anschlussstutzens angepasst ist. Hierdurch wird die gesamte Querschnittsfläche des Anschlussstutzens vom Restriktorelement eingenommen, so dass die gesamte den Anschlussstutzen durchströmende Luft durch das Restriktorelement strömen muss. Hierdurch wird eine besonders gute Begrenzung des Luftmassenstroms durch den Anschlussstutzen gewährleistet.
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Das Restriktorelement umfasst bevorzugt einen Restriktionsbereich, welcher sich kegelstumpfförmig von dem Grundbereich weg verjüngt. Ein derartig ausgebildetes Restriktorelement entspricht in seiner Funktion also einer Düse, die einen Staudruck im Anschlussstutzen erzeugt und dadurch die bei einem gegebenen Ansaugdruck der Brennkraftmaschine maximal ansaugbare Luftmenge begrenzt.
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Alternativ hierzu kann innerhalb des hohlzylindrischen Grundbereichs ein Blendenelement vorgesehen sein, welches einen Strömungsquerschnitt des Grundbereiches gegenüber einem Strömungsquerschnitt des Anschlussstutzens begrenzt. Auch hierdurch wird ein Staudruck im Anschlussstutzen erzeugt, wodurch wiederum der maximal mögliche Luftmassenstrom durch den Anschlussstutzen bei vorgegebenem Ansaugdruck der Brennkraftmaschine begrenzt wird.
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Die Erfindung betrifft weiterhin einen Kraftwagen mit einer Luftfilterpatrone sowie mit einem in einen Anschlussstutzen der Luftfilterpatrone eingesetztem Restriktorelement zum Begrenzen eines Luftmassenstromes durch den Anschlussstutzen. Das Restriktorelement ist durch eine Luftmassenmesseinrichtung im Anschlussstutzen gehalten, welche in eine Durchtrittsöffnung einer Wandung des Anschlussstutzens und eine komplementäre Aufnahme des Restriktorelements eingesteckt ist. Durch Lösen der Luftmassenmesseinrichtung vom Anschlussstutzen wird also auch das Restriktorelement gelöst, so dass dieses auf einfache Weise entfernt werden kann, um so die maximale Leistung einer Brennkraftmaschine des Kraftwagens zu erhöhen.
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Im Folgenden soll die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnung näher beschrieben werden. Hierbei zeigen:
- 1 eine Explosionsdarstellung von Bestandteilen eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäß bereitstellbaren Bausatzes,
- 2 eine Schnittdarstellung durch die Luftfilterpatrone des Bausatzes gemäß 1 mit eingesetztem Restriktorelement und
- 3 eine Schnittdarstellung durch die Luftfilterpatrone mit eingesetztem Restriktorelement einer alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bausatzes.
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Eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Luftfilterpatrone für einen Kraftwagen umfasst einen Filterbereich 12 sowie einen Anschlussstutzen 14. Die Filterpatrone 10 kann in ein in den Figuren nicht dargestelltes Luftfiltergehäuse eingesteckt werden und über einen Flansch 16 an diesem befestigt werden. Über den Anschlussstutzen 14 kann aus der Filterpatrone 10 gefilterte Luft abgeführt und einer Brennkraftmaschine des Kraftwagens zugeführt werden.
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Zur Bestimmung der den Anschlussstutzen 14 durchströmenden Luftmasse ist ein Luftmassenstromsensor 18 vorgesehen, der in eine Durchtrittsöffnung 20 einer Wandung 22 des Anschlussstutzens 14 einsteckbar ist. Über Schrauben 24 kann der Luftmassenstromsensor 18 an komplementären Buchsen 26 der Wandung 22 des Anschlussstutzens 14 befestigt werden. Der maximale Luftmassenstrom durch den Anschlussstutzen 14 ist durch den Strömungsquerschnitt des Anschlussstutzens 14 sowie durch den motorabhängigen Ansaugdruck festgelegt.
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Unter bestimmten Bedingungen kann es sinnvoll sein, den Strömungsquerschnitt des Anschlussstutzens 14 zu reduzieren, um so die Leistung oder Geräuschemissionen eines Kraftwagens zu drosseln. Dies ist insbesondere bei bestimmten Motorsportveranstaltungen von Bedeutung, bei denen die Brennkraftmaschinen teilnehmender Kraftwagen eine vorgegebene Maximalleistung nicht überschreiten dürfen.
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Um eine schnelle und reversible Änderung des Strömungsquerschnitts des Anschlussstutzens 14 zu ermöglichen, ist ein Restriktorelement 28 vorgesehen, welches in den Anschlussstutzen 14 eingesteckt werden kann. Dieses umfasst einen hohlzylindrischen Grundbereich 30, an den sich ein sich kegelstumpfförmig verjüngender Restriktorbereich 32 anschließt. Im eingesteckten Zustand (2) liegt die Außenwandung 34 des Grundbereichs 30 an einer Innenwandung 36 des Anschlussstutzens 14 an. In der Außenwandung 34 des Restriktorelements 28 ist eine Durchtrittsöffnung 38 vorgesehen, welche komplementär zur Durchtrittsöffnung 20 der Wandung 22 des Anschlussstutzens 14 ist.
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Zum Montieren des Restriktorelements 28 wird zunächst der Luftmassenstromsensor 18 entfernt und anschließend das Restriktorelement 28 in den Anschlussstutzen 14 eingesteckt, so dass die Durchtrittsöffnungen 20 und 38 in Überdeckung kommen. Um die Positionierung zu erleichtern, weist der Grundbereich 30 einen Anschlagsteg 40 auf, der im voll eingesteckten Zustand an einer Vorderkante 42 der Wandung 22 des Anschlussstutzens 14 in Anlage kommt. Anschließend wird das Restriktorelement 28 durch Einstecken des Luftmassenstromsensors 18 fixiert.
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Aufgrund des gegenüber dem Anschlussstutzen 14 verringerten Strömungsquerschnitts des Restriktorbereichs 32 ist der maximal mögliche Luftmassenstrom durch den Anschlussstutzen 14 nun reduziert, so dass auch die Leistung der Brennkraftmaschine im gewünschtem Maße gedrosselt wird. Die Entfernung des Restriktorelements 28 geschieht ebenso einfach durch Lösen der Schraubverbindung des Luftmassenstromsensors 18, Entfernung des Luftmassenstromsensors 18 unter Freigabe der Durchtrittsöffnungen 20 und 38 und Entnehmen des Restriktorelements 28 aus dem Anschlussstutzen 14.
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In 3 ist eine alternative Ausführung des Restriktorelements 44 dargestellt. Auch das Restriktorelement 44 umfasst einen hohlzylindrischen Grundbereich 30, der in den Anschlussstutzen 14 der Luftfilterpatrone 10 einsteckbar ist, wobei eine Durchtrittsöffnung 38 des Restriktorelements 44 in Überdeckung mit einer Durchtrittsöffnung der Wandung 22 des Anschlussstutzens 14 der Luftfilterpatrone kommt. Auch dieses Ausführungsbeispiel des Restriktorelements 44 wird durch den Luftmassenstromsensor 18 an der Wandung 22 des Anschlussstutzens 14 fixiert. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel 28 entfällt hier jedoch der sich kegelstumpfförmig verjüngende Bereich 32. Zur Reduzierung eines Strömungsquerschnitts des Anschlussstutzens 14 ist vielmehr ein Blendenelement 46 vorgesehen, welches im Grundbereich 30 des Restriktorelements 44 angeordnet ist. Durch das Blendenelement 46 wird ebenfalls der maximal mögliche Luftmassenstrom durch den Anschlussstutzen 14 begrenzt, so dass die Leistung des Motors des Kraftwagens entsprechend eingeschränkt werden kann. Montage und Demontage des Restriktorelements 44 erfolgen genauso wie die des Restriktorelements 28.
