DE102009058343A1

DE102009058343A1 - Luftansaugsystem für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102009058343A1
Application number: DE200910058343
Authority: DE
Inventors: Randall Alan Canton Stec; Michael R. Livonia Miller; Ha To Chung
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2008-12-17
Filing date: 2009-12-15
Publication date: 2010-08-19
Anticipated expiration: 2029-12-16
Also published as: US8925510B2; CN201747491U; US20100147243A1; DE102009058343B4

Abstract

Ein Luftansaugsystem für einen Motor eines Fahrzeugs, welches umfasst: eine dafür ausgelegte Leitung, Ansaugluft zu dem Motor zu befördern; und ein an einem Einlassende der Leitung angeordnetes Anschlussstück, wobei das Anschlussstück aus einem anderen Material als die Leitung gebildet ist, wobei das Anschlussstück dafür ausgelegt ist, an ein bauliches Tragelement des Fahrzeugs anzuschließen.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Die vorliegende Anmeldung beansprucht Priorität aus der am 17. Dezember 2008 eingereichten vorläufigen U.S.-Anmeldung 61/138,254 mit dem Titel AUTOMOTIVE AIR INDUCTION SYSTEM, deren gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme für alle Zwecke aufgenommen ist.
Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Luftansaugsystem und insbesondere ein Luftansaugsystem für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs.
Hintergrund und Zusammenfassung
Es wird ein Luftansaugsystem vorgesehen, das eine Leitung zum Leiten von Ansaugluft zu einem Verbrennungsmotor sowie ein Anschlussstück umfasst, das als Verbindung zwischen der Leitung und einer Auflage einer Kühleranordnung dient. In mindestens einer Ausführungsform ist das Anschlussstück aus einem biegsameren Material als die Leitung gebildet, um dadurch Geräusch, Vibration und Rauhigkeit (NVH, kurz vom engl. Noise, Vibration, Harshness) zu verringern, die sich ansonsten aus der Energieübertragung zwischen der Auflage und der Leitung ergeben können. In mindestens einer Ausführungsform umfasst das Anschlussstück ein oder mehrere Abdichtrippen, die zwischen dem Einlass zu dem Luftansaugsystem und der Auflage eine Abdichtfunktion verbessern, während sie auch Variabilität ausgleichen, die durch den Herstellungs- oder Einbauprozess eingebracht werden kann. In mindestens einer Ausführungsform umfasst das Anschlussstück eine trompetenförmige vordere Kante, die Luftstromeigenschaften des Luftansaugsystems durch Verringern von Luftstrombeeinträchtigungen an der Schnittstelle zwischen der Auflage und dem Luftansaugsystem verbessert.
Das hierin beschriebene Luftansaugsystem bietet gegenüber vorherigen Vorgehensweisen zum Ansaugen von Luft mehrere Vorteile. Einige dieser Vorteile umfassen (1) verbesserte Abschirmung des Luftansaugsystems gegenüber der Karosseriestruktur des Fahrzeugs durch ein biegsameres Anschlussstück, um Geräusch, Vibration und Rauhigkeit (NVH) zu mindern, (2) eine bessere Abdichtfunktion an dem Einlass des Luftansaugsystems an dem Anschlussstück, um eine Heißluftrückführung zu verringern oder zu verhindern, die die Leistung des Motors und/oder des Antriebsstrang-Kühlsystems verschlechtern kann, (3) Ausgleich größerer Herstellungs- und Montagevariabilität bezüglich der Abdichtfunktion des Anschlussstücks und (4) Verringerung von Luftstrombeeinträchtigungen des Luftansaugsystems mittels eines trompetenförmigen Einlassbereichs.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 veranschaulicht eine beispielhafte Ausführungsform eines Luftansaugsystems eines Motors.
2A–2D veranschaulichen zusätzliche Ansichten des Luftansaugsystems von 1.
3A–5D veranschaulichen detaillierte Ansichten eines Einlasses des Luftansaugsystems von 1.
6A–6C veranschaulichen zusätzliche Ansichten des Luftansaugsystems von 1.
Eingehende Beschreibung
1 veranschaulicht eine beispielhafte Ausführungsform eines Luftansaugsystems 100 eines Motors 10. Das Luftansaugsystem 100 kann einen Ansaugkörper 110 mit einem Einlass 140 umfassen, der mit einer so genannten Airbox 150 in Verbindung steht. Der Ansaugkörper 110 kann ein Anschlussstück 120 und eine Leitung 130 umfassen. Die Airbox 150 kann mit einem Ansaugkrümmer eines (nicht gezeigten) Verbrennungsmotors in Verbindung stehen. In manchen Ausführungsformen kann auf die Airbox 150 optional verzichtet werden, wodurch die Leitung 130 direkt mit einem Ansaugkrümmer des Motors in Verbindung steht.
2A–2D zeigen weitere Ansichten eines Luftansaugsystems 100 im Kontext einer Kühleranordnung 210 eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs. Die Körperstruktur oder Auflage 240 der Kühleranordnung 210 ist an das Anschlussstück 120 des Ansaugkörpers 110 anschließend gezeigt. 2A zeigt eine Vorderansicht der Kühleranordnung, wobei der Einlass 140 mit dem Anschlussstück 120 versehen ist. 2B zeigt eine vertikale Schnittansicht von 2A durch den Ansaugkörper 110. 2C zeigt eine Rückansicht der Kühleranordnung und des Ansaugkörpers 110 einschließlich des Anschlussstücks 120 und der Leitung 130. 2D zeigt eine vertikale Schnittansicht von 2C durch den Ansaugkörper 110.
Unter Bezug auf 3A–3C ist der Ansaugkörper 110 näher gezeigt. Wie in 3A gezeigt, kann das Anschlussstück 120 eine vordere Kante oder einen geflanschten Abschnitt 310 umfassen, der in mindestens einigen Ausführungsformen eine Trompetenform aufweisen kann. Diese Trompetenform kann die Fluiddynamik des Luftansaugsystems durch Verringern der Strömungsbeeinträchtigungen an der Grenzfläche zwischen Anschlussstück 120 und Körperstruktur 240 verbessern. Die vorliegenden Erfinder haben erkannt, dass dem Luftansaugsystem zugeordnete erhöhte Strömungsbeeinträchtigungen die Leistungsabgabe oder Leistung des Motors verringern können. Somit kann eine Verringerung der Strömungsbeeinträchtigungen des Luftansaugsystems dazu dienen, die Leistungsabgabe (z. B. gemessen in Pferdestärken) des Motors zu steigern, dem das Luftansaugsystem Ansaugluft liefert.
Das Anschlussstück 120 kann auch ein oder mehrere Rippen oder Abdichtfahnen 320 umfassen, die von einer Außenfläche des Anschlussstücks 120 radial nach außen ragen. Wie in 3A, 3B und 3C gezeigt kann das Anschlussstück 120 drei Abdichtfahnen umfassen, die bei unterschiedlichen Abständen von der vorderen Kante angeordnet sind. In anderen Ausführungsformen kann das Anschlussstück 120 mehr oder weniger Abdichtfahnen umfassen. Zum Beispiel kann das Anschlussstück 120 1, 2, 4, 5, 6 oder mehr Abdichtfahnen umfassen. Weiterhin können die Abdichtfahnen 320 von dem gesamten Außenrand oder -umfang des Anschlussstücks 120 ragen oder nur von einem Teil des Außenrands oder -umfangs des Anschlussstücks 120 ragen. Zum Beispiel veranschaulicht eine in 2B und 3A gezeigte Schnittansicht, wie im Gegensatz zu der unteren Außenfläche des Anschlussstücks, das an die Körperstruktur oder die Auflage 240 anschließt, die Abdichtfahnen nicht um eine obere Außenfläche des Anschlussstücks 120 verlaufen können. Diese obere Fläche kann wie in 6A–6C abgebildet an die Haubendichtung angrenzen.
3B und 3C veranschaulichen weiterhin, wie die Leitung 130 eine oder mehrere integrierte Montagelaschen 340 umfassen kann, die sich von einer Außenfläche der Leitung nach außen erstrecken. Die Montagelaschen 340 können Montagelöcher 350 zum Aufnehmen eines Befestigungsmittels umfassen, das wiederum an der Körperstruktur 240 der Kühleranordnung 210 befestigt sein kann. 3C zeigt eine Schnittansicht von 3B durch die Montagelaschen 340 des Ansaugkörpers 110.
4 veranschaulicht eine andere detaillierte Ansichten des Ansaugkörpers 110. In manchen Ausführungsformen kann das Anschlussstück 120 aus einem anderen Material als die Leitung 130 gebildet sein. Zum Beispiel kann das Anschlussstück 120 aus einem biegsameren und weniger steifen Material als die Leitung 130 gebildet sein, die aus einem weniger biegsamen und steiferen Material gebildet sein kann. Als nicht einschränkendes Beispiel kann das Anschlussstück 120 aus einem Gummi oder einem gummiartigen Material wie Santopren gebildet sein, während die Leitung 130 aus einem Hartkunststoff oder Polymer wie Polypropylen gebildet sein kann. Das biegsamere Material des Anschlussstücks 120 kann NVH-Verringerung und Abschirmung zwischen der Leitung und der Körperstruktur vorsehen. Das weniger biegsame Material der Leitung 130 kann seine Form beibehalten, wenn es einem Unterdruck ausgesetzt wird, während es auch der Airbox strukturellen Halt bietet.
In manchen Ausführungsformen kann das Anschlussstück 120 eine Gummi-Überformung umfassen, die über die Leitung 130 ausgebildet ist. Der trompetenförmige geflanschte Abschnitt, die Abdichtfahnen und die NVH-abschirmenden Merkmale des Anschlussstücks können um das Leitungsmaterial übergeformt werden (z. B. in Gummi oder einem anderen geeigneten Material). Somit kann der Ansaugkörper durch zwei Formschritte, die unterschiedliche Materialien nutzen, ein einziges Element umfassen. Diese Vorgehensweise kann zum Verringern von Variabilität von Teilen verwendet werden. Somit kann der Einlass 110 in zumindest manchen Ausführungsformen aus einer einzigen einstückigen Kombination aus Anschlussstück 120 und Leitung 130 gebildet sein. Es versteht sich, dass in anderen Ausführungsformen das Anschlussstück 120 und die Leitung 130 in manchen Ausführungsformen aus dem gleichen oder ähnlichen Material gebildet sein können, während in manchen Ausführungsformen das Anschlussstück und die Leitung mittels beliebiger geeigneter Befestigungsmittel oder durch Verpressen aneinander befestigt sein können.
5A–5D veranschaulichen andere detaillierte Ansicht des Ansaugkörpers 110. In manchen Ausführungsformen können Abdichtfahnen 320 Ecken oder Ohren an ihren Außenkanten umfassen. Wie zum Beispiel in 5A und 5B gezeigt umfassen die Abdichtfahnen 320 Ohren 510 an der oberen rechten und linken Kante, während die untere rechte und linke Kante der Abdichtfahnen einen größeren Krümmungsradius umfassen, wie bei 512 angezeigt ist. In manchen Ausführungsformen können diese Abdichtfahnen und ihre zugeordneten Ecken konturiert sein, um der entsprechenden Form des Radius der Auflage (in 6A–6C gezeigt) zu entsprechen. Es versteht sich, dass bei den Abdichtfahnen in manchen Ausführungsformen diese Ecken weggelassen sein können, während in anderen Ausführungsformen die untere rechte und linke Kante der Abdichtfahnen, die bei 512 enthalten sind, diese Ecken umfassen können.
Weiterhin können in manchen Ausführungsformen die Abdichtfahnen im Verhältnis zur Außenfläche des Anschlussstücks 120 geschwungen oder gebogen sein. Wie zum Beispiel in der Schnittansicht gezeigt ist, die von 5D dargestellt vorgesehen wird, können die Abdichtfahnen 320 weg von dem Einlass des Ansaugkörpers geschwungen verlaufen. Diese gebogene oder geschwungene Konfiguration ermöglicht es den Abdichtrippen, sich während des Einbaus zu biegen oder zu verformen, um dadurch die Montage zu erleichtern und nach dem Einbau den Ansaugkörper besser zwischen der Auflage und der Haubendichtung festzuhalten. Es versteht sich, dass in manchen Ausführungsformen eine oder mehrere der Fahnen hin zum Einlass des Ansaugkörpers geschwungen sein können oder bei einem Winkel abstehen können, der senkrecht zur Außenfläche des Anschlussstücks 120 ist.
Die Abdichtfahnen 320 können beabstandet sein, um in einer oder mehreren der drei Koordinatenrichtung einen geeigneten Betrag an Montagevariabilität auszugleichen, während immer noch eine gute Abdichtung an der Grenzfläche des Ansaugkörpers zu der Auflage und der Haubendichtung vorgesehen wird. In manchen Ausführungsformen können die Abdichtfahnen bei gleichen Abständen voneinander beabstandet sein, während die Abdichtfahnen in anderen Ausführungsformen bei unterschiedlichen Abständen voneinander beabstandet sein können.
6A–6C veranschaulichen zusätzliche Ansichten des Luftansaugsystems 100 mit eingebauter Haubendichtung 610. Wie in 6 gezeigt, dient eine obere Kante des Anschlussstücks 120, die den geflanschten Abschnitt 310 umfasst, als obere Kante der Auflage, die an die Haubendichtung 610 anschließt und den Radius der Auflage füllt, wie durch die Schnittansicht von 6C näher gezeigt ist. Somit zeigt 6 den Ansaugkörper 110 in einer eingebauten Konfiguration, bei der das Anschlussstück 120 zwischen den Flächen der Auflage 640 und der Haubendichtung 610 eingebettet ist.
Bei manchen Bedingungen kann ein Phänomen, das als ROA-Temperatur (kurz für das engl. Rise over Ambient, Anstieg über Umgebung) bezeichnet wird, an dem Drosselklappengehäuse (z. B. stromabwärts der Leitung 130) Verlust an Motordrehmoment und somit eine Verschlechterung der Fahrzeugleistung bewirken. Um dieses Problem und andere Probleme zu lösen, kann das Luftansaugsystem 100 vorgesehen werden, um dem Motor kühlere Luft zu liefern. Wie vorstehend beschrieben kann dieses Luftansaugsystem dafür ausgelegt sein, Luft von außerhalb des Motorraums des Fahrzeugs aufzunehmen, wodurch die Menge erwärmter Luft verringert wird, die aus dem Motorraum angesaugt wird.
Das Luftansaugsystem 100 wird im Kontext einer Kraftfahrzeuganwendung beschrieben, wobei das Luftansaugsystem dafür ausgelegt ist, Luft von vor oder parallel zu dem Kühler durch den vorderen Grill des Fahrzeugs aufzunehmen. Wie zum Beispiel in 1–6 gezeigt ist, ist der Einlass des Luftansaugsystems dafür ausgelegt, durch die bauliche vordere Auflage zu treten, was dem Kühler Halt bietet. Es versteht sich aber, dass das hierin beschrieben Luftansaugsystem vorgesehen werden kann, um Luft von anderen geeigneten Stellen aufzunehmen.

Claims

Luftansaugsystem für einen Motor eines Fahrzeugs, welches umfasst: eine dafür ausgelegte Leitung, Ansaugluft zu dem Motor zu befördern; und ein an einem Einlassende der Leitung angeordnetes Anschlussstück, wobei das Anschlussstück aus einem anderen Material als die Leitung gebildet ist, wobei das Anschlussstück dafür ausgelegt ist, an ein bauliches Tragelement des Fahrzeugs anzuschließen.
Luftansaugsystem nach Anspruch 1, wobei das Anschlussstück auf die Leitung übergeformt ist, um einen einheitlichen Ansaugkörper für den Motor zu bilden.
Luftansaugsystem nach Anspruch 1, wobei das Anschlussstück aus einem biegsameren Material gebildet ist und wobei die Leitung aus einem weniger biegsamen Material gebildet ist.
Luftansaugsystem nach Anspruch 1, wobei das Anschlussstück eine einen Einlass festlegende vordere Kante umfasst und wobei die vordere Kante eine Kegel- oder Trompetenform umfasst.
Luftansaugsystem nach Anspruch 1, wobei das Anschlussstück ein oder mehrere Abdichtfahnen umfasst, die von einer Außenfläche des Anschlussstücks ragen.
Luftansaugsystem nach Anspruch 5, wobei das Anschlussstück mindestens drei Abdichtfahnen umfasst, die voneinander beabstandet sind und von der Außenfläche des Anschlussstücks entlang mindestens zwei oder mehr Seiten des Anschlussstücks ragen.
Luftansaugsystem nach Anspruch 1, wobei das bauliche Tragelement des Fahrzeugs eine Auflage umfasst.
Luftansaugsystem für einen Motor, welches umfasst: eine Auflage, die eine Kühleranordnung umfasst; eine entlang einer oberen Fläche der Auflage angeordnete Haubendichtung; ein Anschlussstück, das einen zwischen einem Teil der Auflage und der Haubendichtung angeordneten Lufteinlass umfasst; und eine mit dem Anschlussstück verbundene Leitung, wobei die Leitung dafür ausgelegt ist, mittels des Lufteinlasses des Anschlussstücks aufgenommene Ansaugluft zu dem Motor zu befördern.
Luftansaugsystem nach Anspruch 8, wobei das Anschlussstück auf die Leitung übergeformt ist, um einen einheitlichen Ansaugkörper für den Motor zu bilden.
Luftansaugsystem nach Anspruch 8, wobei das Anschlussstück aus einem biegsameren Material gebildet ist und wobei die Leitung aus einem steiferen Material gebildet ist.
Luftansaugsystem nach Anspruch 8, wobei das Anschlussstück eine einen Einlass festlegende vordere Kante umfasst und wobei die vordere Kante eine Kegel- oder Trompetenform umfasst.
Luftansaugsystem nach Anspruch 8, wobei das Anschlussstück ein oder mehrere Abdichtfahnen umfasst, die von einer Außenfläche des Anschlussstücks ragen.
Luftansaugsystem nach Anspruch 12, wobei das Anschlussstück mindestens drei Abdichtfahnen umfasst, die voneinander beabstandet sind und von der Außenfläche des Anschlussstücks entlang mindestens zwei oder mehr Seiten des Anschlussstücks ragen, die an die Auflage anschließen; und wobei die mindestens drei Abdichtfahnen nicht von der Außenfläche des Anschlussstücks entlang einer Seite des Abschlussstücks ragen, die an die Haubendichtung anschließt.
System für ein Fahrzeug, welches umfasst: einen Motor mit einer Luftansaugung, wobei das Luftansaugsystem umfasst: eine einen Kühleranordnung umfassende Auflage, eine entlang einer oberen Fläche der Auflage angeordnete Haubendichtung, ein Anschlussstück, das einen zwischen einem Teil der Auflage und der Haubendichtung angeordneten Lufteinlass umfasst, wobei das Anschlussstück dafür ausgelegt ist, an ein baulichen Tragelement des Fahrzeugs anzuschließen; und eine mit dem Anschlussstück verbundene Leitung, wobei die Leitung dafür ausgelegt ist, mittels des Lufteinlasses des Anschlussstücks aufgenommene Ansaugluft zu dem Motor zu befördern, wobei das Anschlussstück ein anderes Material als die Leitung umfasst.
Luftansaugsystem nach Anspruch 14, wobei das Anschlussstück auf die Leitung übergeformt ist, um einen einheitlichen Ansaugkörper für den Motor zu bilden.
Luftansaugsystem nach Anspruch 14, wobei das Anschlussstück verglichen mit der Leitung aus einem biegsameren Material gebildet ist und wobei die Leitung verglichen mit dem Anschlussstück aus einem steiferen Material gebildet ist.
Luftansaugsystem nach Anspruch 14, wobei das Anschlussstück eine einen Einlass festlegende vordere Kante umfasst und wobei die vordere Kante eine Kegel- oder Trompetenform umfasst.
Luftansaugsystem nach Anspruch 14, wobei das Anschlussstück ein oder mehrere Abdichtfahnen umfasst, die von einer Außenfläche des Anschlussstücks ragen.
Luftansaugsystem nach Anspruch 18, wobei das Anschlussstück mindestens drei Abdichtfahnen umfasst, die voneinander beabstandet sind und von der Außenfläche des Anschlussstücks entlang mindestens zwei oder mehr Seiten des Anschlussstücks ragen, die an die Auflage anschließen; und wobei die mindestens drei Abdichtfahnen nicht von der Außenfläche des Anschlussstücks entlang einer Seite des Abschlussstücks ragen, die an die Haubendichtung anschließt.