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Die Erfindung betrifft einen Kraftwagen mit einer Ansaugvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine des Kraftwagens. Die Ansaugvorrichtung umfasst wenigstens eine erste Ansaugleitung und eine zweite Ansaugleitung, wobei die zweite Ansaugleitung einen geringeren Durchströmungswiderstand aufweist als die erste Ansaugleitung. Ein Verschließelement dient dem Verschließen oder Freigeben der zweiten Ansaugleitung. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Ansaugvorrichtung.
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Die
DE 10 2006 016 433 B4 beschreibt eine Ansaugvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens, bei welcher eine erste Ansaugleitung vorgesehen ist, deren Eintrittsöffnung tiefer liegt als die Ansaugöffnung einer zweiten Ansaugleitung. Die Ansaugöffnung der ersten Ansaugleitung befindet sich an der Außenseite des Fahrzeugs, sodass über diese Wasser eintreten kann. Die zweite Ansaugleitung weist einen geringeren Durchströmungswiderstand auf als die erste Ansaugleitung, und sie ist in ihrem Eintrittsbereich in ein Luftfiltergehäuse der Ansaugvorrichtung durch ein elektromagnetisch betätigbares Ventil verschließbar. Im Geländebetrieb des Kraftwagens, wenn also die Verbrennungskraftmaschine des Kraftwagens mit einer Geländeübersetzungsgruppe eines Getriebes verbunden ist, wird ein Schalter betätigt und so das Ventil geöffnet. Dann strömt die Ansaugluft nahezu ausschließlich über die zweite Ansaugleitung in das Luftfiltergehäuse ein und von dort weiter zur Verbrennungskraftmaschine des Kraftwagens. Dies dient dem Schutz vor einem Wassereintritt in die Verbrennungskraftmaschine bei einer Fahrt des Kraftwagens im Gelände.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kraftwagen der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Ansaugvorrichtung zu schaffen, welcher bzw. welches ein verbessertes Zuführen von Ansaugluft zu der Verbrennungskraftmaschine des Kraftwagens ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch einen Kraftwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Bei dem erfindungsgemäßen Kraftwagen ist das Verschließelement einem Einlass der zweiten Ansaugleitung näher angeordnet als einem Auslass der zweiten Ansaugleitung. Wenn bei dieser Anordnung des Verschließelements in der zweiten Ansaugleitung dieses die zweite Ansaugleitung verschließt, so ist durch die verschlossene zweite Ansaugleitung ein besonders großes Dämmvolumen oder Resonanzvolumen bereitgestellt. Dadurch erfolgt dann das Ansaugen der Ansaugluft durch die wenigstens eine erste Ansaugleitung besonders geräuscharm. Dies gilt insbesondere, wenn das Verschließelement am Einlass der zweiten Ansaugleitung angeordnet ist, da dann die gesamte zweite Ansaugleitung als Dämmvolumen oder Resonanzvolumen zur Verfügung steht.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist mittels des Verschließelements eine in einer Außenbeplankung des Kraftwagens vorgesehene Öffnung zumindest bereichsweise freigegeben, wenn das Verschließelement in die Offenstellung verbracht ist. Als Verschließelement kann hierbei eine Klappe und/oder ein Schieber und/oder ein Rollo und/oder eine Mehrzahl verschwenkbarer Lamellen oder ein derartiger Mechanismus vorgesehen sein, welcher in einer Schließstellung die Öffnung in der Außenbeplankung verschließt.
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Zusätzlich oder alternativ kann das Verschließelement durch ein Außenbeplankungsteil des Kraftwagens gebildet sein. Diese vorstehend genannten Ausgestaltungen ermöglichen es, durch Verbringen des Verschließelements in die Offenstellung – und somit zumindest partielles Freigeben der zweiten Ansaugleitung – der Verbrennungskraftmaschine des Kraftwagens besonders viel Ansaugluft zuzuführen. So kann die Verbrennungskraftmaschine besonders gut ihre Leistung entfalten. Dies gilt insbesondere, wenn trotz des Freigebens der zweiten Ansaugleitung weiterhin ein zumindest geringer Teilstrom der Ansaugluft über die wenigstens eine erste Ansaugleitung der Verbrennungskraftmaschine des Kraftwagens zugeführt wird.
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Bevorzugt ist das Verschließelement an einer Stelle des Kraftwagens angeordnet, an welcher bei Vorwärtsfahrt des Kraftwagens ein Staudruck herrscht. Eine solche Stelle kann insbesondere eine Stufe im Heckbereich des Kraftwagens sein, und/oder es kann das Verschließelement im Bereich eines Flügels oder Spoilers des Kraftwagens angeordnet sein. Bei einer solchen Anordnung des Verschließelements in einem Staudruckbereich tritt – durch den Fahrtwind unterstützt – bei die zweite Ansaugleitung freigebendem Verschließelement eine besonders große Menge an Ansaugluft strömungstechnisch günstig in die zweite Ansaugleitung ein.
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Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn zum Bewegen des Verschließelements ein Aktor vorgesehen ist, welcher mittels einer Steuerungseinrichtung in Abhängigkeit wenigstens einer mit einem Fahrzustand des Kraftwagens korrelierten Größe ansteuerbar ist. Als eine solche Größe kann insbesondere die Fahrgeschwindigkeit des Kraftwagens herangezogen werden, jedoch kann die Steuerungseinrichtung den Aktor zusätzlich oder alternativ in Abhängigkeit von wenigstens einem Motorparameter ansteuern. Dadurch kann beispielsweise dafür gesorgt werden, dass bei niedriger Fahrgeschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine die Ansaugluft über die wenigstens eine erste Ansaugleitung zugeführt wird, welche einen vergleichsweise großen Durchströmungswiderstand aufweist. Bei geringer Fahrgeschwindigkeit wird so eine akustische Beeinträchtigung durch unerwünscht laute Ansauggeräusche besonders weitgehend vermieden.
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Demgegenüber kann bei höherer Fahrgeschwindigkeit, insbesondere bei einer Fahrgeschwindigkeit wie sie außerhalb von geschlossenen Ortschaften auftritt, durch Verstellen des Verschließelements die zweite Ansaugleitung freigegeben werden. Die akustisch leichter wahrnehmbare Zufuhr der Ansaugluft durch die zweite Ansaugleitung hin zu der Verbrennungskraftmaschine erfolgt dann erst bei dieser höheren Fahrgeschwindigkeit. Dabei geht – aufgrund des geringen Druckverlusts der zweiten Ansaugleitung – die Ansaugung mit der erwünschten guten Leistungsentfaltung der Verbrennungskraftmaschine einher.
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Hierbei hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn mittels des Aktors das Verschließelement beim Überschreiten eines Schwellenwerts der Fahrgeschwindigkeit aus einem Intervall von 50 km/h bis 100 km/h in die Offenstellung verbringbar ist. Bei einer derartigen Fahrgeschwindigkeit, wie sie insbesondere außerhalb von geschlossenen Ortschaften auftritt, ist es nämlich besonders wünschenswert, durch die druckverlustarme Zufuhr der Ansaugluft eine entsprechend hohe Leistung der Verbrennungskraftmaschine zur Verfügung zu stellen. Zudem ist bei dieser Fahrgeschwindigkeit eine akustische Beeinträchtigung von Passanten besonders unwahrscheinlich. Dies gilt insbesondere, wenn das Verschließelement beim Überschreiten des Schwellenwerts von 80 km/h in die Offenstellung verbracht und so die zweite Ansaugleitung freigegeben wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Verschließelement in eine zumindest partielle Offenstellung verbringbar, in welcher wenigstens ein Rand des Verschließelements über einen an das Verschließelement angrenzenden Bereich einer Außenbeplankung des Kraftwagens übersteht. Es kann so die Ansaugluft besonders ungehindert in die zweite Ansaugleitung einströmen. Zudem kann durch ein solches Ausstellen eines als Verschließelement ausgebildeten Außenbeplankungsteils insbesondere ein durch die Fahrgeschwindigkeit des Kraftwagens unterstütztes Einbringen der Ansaugluft in die zweite Ansaugleitung erreicht werden. Das Außenbeplankungsteil wirkt dann nämlich wie ein Luftleitelement, durch welches der Fahrtwind in die zweite Ansaugleitung hineingeleitet wird.
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Als weiter vorteilhaft hat es gezeigt, wenn das Verschließelement als ausstellbarer Teilbereich einer Heckklappe des Kraftwagens ausgebildet ist. So lässt sich einerseits besonders großflächig die zweite Ansaugleitung freigeben, und es kann der den Kraftwagen überströmende Fahrtwind besonders gut zum Einbringen von Ansaugluft in die zweite Ansaugleitung genutzt werden.
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Es kann hierbei vorgesehen sein, dass das Außenbeplankungsteil in seiner Geschlossenstellung mit einer Heckscheibe des Kraftwagens bündig abschließt. Dann ist nämlich in der Geschlossenstellung des Außenbeplankungsteils eine aerodynamisch besonders günstige Anordnung desselben gegeben.
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Die zweite Ansaugleitung kann insbesondere einen größeren durchströmbaren Querschnitt und/oder eine geringere Länge als die wenigstens eine erste Ansaugleitung aufweisen, um einen besonders geringen Druckverlust beim Durchströmen der zweiten Ansaugleitung zu erreichen. Im Gegenzug kann entsprechend durch eine vergleichsweise lange und im Durchmesser kleine wenigstens eine erste Ansaugleitung die Ansaugluft akustisch besonders gut gedämmt dem Verbrennungsmotor zugeführt werden, während die zweite Ansaugleitung der Realisierung einer hohen Motorleistung zuträglich ist.
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Zur weiteren Verringerung von Strömungsgeräuschen beim Ansaugen durch die wenigstens eine erste Ansaugleitung kann diese innenseitig und/oder außenseitig mit einem Dämmmaterial versehen sein, oder die wenigstens eine erste Ansaugleitung kann zumindest bereichsweise aus einem Dämmmaterial gebildet sein.
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Wenn die wenigstens eine erste Ansaugleitung und die zweite Ansaugleitung in ein Luftfiltergehäuse der Ansaugvorrichtung einmünden, ist eine von Verunreinigungen befreite Zufuhr von Ansaugluft zur Verbrennungskraftmaschine des Kraftwagens sichergestellt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Ansaugvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens wird der Verbrennungskraftmaschine Ansaugluft über wenigstens eine erste Ansaugleitung und/oder über eine zweite Ansaugleitung zugeführt, wobei die zweite Ansaugleitung einen geringeren Durchströmungswiderstand aufweist als die erste Ansaugleitung. Hierbei wird ein Verschließelement in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit des Kraftwagens oder von wenigstens einer mit der Fahrgeschwindigkeit des Kraftwagens korrelierenden Größe in eine die zweite Ansaugleitung zumindest bereichsweise freigebende Offenstellung bewegt. So kann in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine des Kraftwagens die Ansaugluft geräuschoptimiert zugeführt werden.
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Vorteilhaft wird durch Verbringen des Verschließelements der zweiten Ansaugleitung in die Offenstellung eine in einer Außenbeplankung des Kraftwagens vorgesehene Öffnung zumindest bereichsweise freigegeben, da so die Ansaugluft besonders leicht in die zweite Ansaugleitung eintreten kann. Zusätzlich oder alternativ kann hierfür als Verschließelement der zweiten Ansaugleitung ein Außenbeplankungsteil des Kraftwagens in die Offenstellung bewegt werden.
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Die für den erfindungsgemäßen Kraftwagen beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für das erfindungsgemäße Verfahren.
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Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 schematisch einen Heckbereich eines Kraftwagens, bei welchem in ein Luftfiltergehäuse eine erste, vergleichsweise lange und dünne Ansaugleitung sowie eine zweite, vergleichsweise kurze und einen großen durchströmbaren Querschnitt aufweisende Ansaugleitung einmünden, wobei durch einer Klappe eine im Bereich einer Heckklappe des Kraftwagens angeordnete Öffnung freigegeben werden kann, um ein Einströmen von Ansaugluft in die zweite Ansaugleitung zu bewirken;
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2 schematisch den Kraftwagen gemäß 1 in einer Draufsicht von oben.
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Von einem Kraftwagen 10 mit einem Verbrennungsmotor 12, welcher vorliegend als Mittelmotor ausgebildet ist, ist in 1 ein rückwärtiger Ausschnitt schematisch gezeigt. Dem Verbrennungsmotor 12 ist ein Luftfiltergehäuse 14 vorgeschaltet, in welchem ein Luftfilter 16 für das Entfernen von Verunreinigungen aus der angesaugten Rohluft sorgt.
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An jeder Seite des Kraftwagens 10 ist jeweils eine erste Ansaugleitung 18, 20 angeordnet (vgl. 2), welche in das Luftfiltergehäuse 14 einmündet. Über diese langen, dünnen ersten Ansaugleitungen 18, 20 wird die Rohrluft mit einem verhältnismäßig großen Druckverlust angesaugt, wodurch jedoch eine vergleichsweise geräuscharme Ansaugung bewirkt wird. Um diese zu unterstützen, können die Ansaugleitungen 18, 20 mit einem Dämmmaterial versehen oder zumindest bereichsweise aus einem Dämmmaterial gebildet sein.
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Um eine große Leistungsentfaltung des Verbrennungsmotors 12 zu ermöglichen, kann diesem die Ansaugluft auch über eine zweite Ansaugleitung 22 zugeführt werden, welche einen besonders großen durchströmbaren Querschnitt aufweist und vergleichsweise kurz ist. Über diese zweite Ansaugleitung 22 wird dem Verbrennungsmotor 12 vorliegend dann die Ansaugluft zugeführt, wenn die Fahrgeschwindigkeit des Kraftwagens 10 größer ist als ein vorbestimmter Schwellenwert, beispielsweise ein Schwellenwert von 80 km/h.
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Zwischen einer Heckscheibe 24 des Kraftwagens 10 und einem rückwärtig an die Heckscheibe 24 anschließenden Teilbereich 26 einer Heckklappe des Kraftwagens 10 ist vorliegend eine Stufe 50 ausgebildet, an welcher bei Vorwärtsfahrt (vgl. Pfeil 48) des Kraftwagens 10 ein Staudruck herrscht. An dieser Stufe 50 ist eine mittels einer Klappe 38 oder dergleichen Verschließelement verschließbare oder freigebbare Öffnung in der Außenbeplankung des Kraftwagens 10 vorgesehen. Wenn die Klappe 38 in eine Offenstellung bewegt wird und so die Öffnung – insbesondere vollständig – freigibt, kann die Ansaugluft besonders gut in die zweite Ansaugleitung 22 eintreten. Dies ist in 1 durch einen Strömungspfeil 28 veranschaulicht.
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Ein Strömungsweg der angesaugten Luft von einer unterhalb des Teilbereichs 26 der Heckklappe angeordneten Zwischenkammer 30 der Ansaugleitung 22 hin zu zwei mit dem Luftfiltergehäuse 14 verbundenen Ansaugstutzen 32 der Ansaugleitung 22 (vgl. 2) ist in 1 ebenfalls durch einen Strömungspfeil 34 veranschaulicht.
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Zum Bewegen der Klappe 38 ist vorliegend ein Aktor 36 vorgesehen. Ein Steuergerät 40, welches eine Information über die Fahrgeschwindigkeit des Kraftwagens 10 erhält, steuert den Aktor 36 an, wie dies aus der schematischen Darstellung in 1 ersichtlich ist. So wird bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten die Klappe 38 geschlossen. Dann stellt das gesamte, vergleichsweise große Volumen der die Zwischenkammer 30 und die beiden Ansaugstutzen 32 umfassenden zweiten Ansaugleitung 22 ein beträchtliches Dämmvolumen und Resonanzvolumen bereit. Bei niedriger Fahrgeschwindigkeit erfolgt daher die Ansaugung der Rohluft durch die beiden dünnen, seitlichen Ansaugleitungen 18, 20 besonders geräuscharm.
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Demgegenüber wird bei in die Offenstellung bewegter Klappe 38 die an der Stufe 50 vorgesehene Öffnung in der Außenbeplankung des Kraftwagens freigegeben. Dann wird die Ansaugluft dem Verbrennungsmotor 12 über die zweite Ansaugleitung 22 und daher mit besonders geringem Druckverlust zugeführt, so dass eine hohe Motorleistung realisiert wird. Zusätzlich kann etwas Rohluft jedoch auch über die beiden ersten Ansaugleitungen 18, 20 in das Luftfiltergehäuse 14 gelangen. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Öffnung an der Stufe 50 durch Blätter, Schnee oder dergleichen Hindernisse zumindest bereichsweise verdeckt ist. Eine Bewegung der Klappe 38 in die Offenstellung bzw. in die Geschlossenstellung ist in 1 durch einen Doppelpfeil veranschaulicht.
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Eine Bewegung der gesamten Heckklappe um ihre Drehachse D, also beim Öffnen derselben, ist in 1 durch einen weiteren Bewegungspfeil 42 veranschaulicht.
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In einer alternativen Ausführungsform ist der heckseitig an die Heckscheibe 24 des Kraftwagens 10 anschließende Teilbereich 26 der Heckklappe des Kraftwagens 10 ausstellbar ausgebildet, wobei im ausgestellten Zustand des Teilbereichs 26 die Ansaugluft besonders gut in die zweite Ansaugleitung 22 eintreten kann.
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Das Steuergerät 40, welches die Information über die Fahrgeschwindigkeit des Kraftwagens 10 erhält, kann hierfür einen Hebel ansteuern, um den Teilbereich 26 der Heckklappe auszustellen. In alternativen Ausführungsformen sind alternative Mechanismen zum Bewegen des Teilbereichs 26 der Heckklappe oder eines derartigen Außenbeplankungsteils des Kraftwagens 10 vorstellbar.
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Bei Vorsehen des Hebels kann dieser um einen an der Basis der Heckscheibe 24 angeordneten Punkt P verschwenkbar und beispielsweise über ein Verbindungsglied mit dem Teilbereich 26 der Heckklappe gekoppelt sein. Dann kann bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten der Teilbereich 26 der Heckklappe in eine bündig mit der Heckscheibe 24 abschließende Geschlossenstellung verbracht werden. Alternativ kann durch Ausstellen oder Aufstellen des Teilbereichs 26 der Heckklappe die Höhe einer auch in der Geschlossenstellung des Teilbereichs 26 vorhandenen Stufe 50 im Heckbereich des Kraftwagens 10 vergrößert werden.
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Wenn bei hoher Fahrgeschwindigkeit, etwa bei einer Fahrgeschwindigkeit von mehr als 80 km/h, der untere Teilbereich 26 der Heckklappe aufgeschenkt wird, so steht ein vorderer Rand 44 des Teilbereichs 26 der Heckklappe nach oben über die Heckscheibe 24 über. Der Teilbereich 26 der Heckklappe ist hierbei nach Art einer schwenkbaren Klappe am rückwärtigen, dem vorderen Rand 44 gegenüberliegenden Rand der Heckklappe an die Karosserie des Kraftwagens angelenkt. Der Fahrtwind sorgt bei dieser ausgestellten Ausrichtung des Teilbereichs 26 für das Einbringen von besonders viel Rohluft in die Zwischenkammer 30.
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Bei geöffneter Klappe 38 und/oder ausgestelltem Teilbereich 26 der Heckklappe kann die Rohluft, wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist, über die beiden großen Ansaugstutzen 32 besonders ungehindert auf der Rohluftseite in das Luftfiltergehäuse 14 eintreten. Von dem Luftfiltergehäuse 14 führen dann zwei Verbindungsleitungen 46 zum Verbrennungsmotor 12.
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Aus 2 ist des Weiteren ersichtlich, dass die beiden langen, dünnen ersten Ansaugleitungen 18, 20 in Bezug auf die Fahrzeugmitte symmetrisch an dem Luftfiltergehäuse 14 angeordnet sind. In 1 und 2 ist jeweils die Fahrtrichtung des Kraftwagens 10 bei Vorwärtsfahrt durch einen Pfeil 48 angegeben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006016433 B4 [0002]
