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Die Erfindung betrifft eine Luftzufuhrvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
DE 198 10 861 A1 ist bereits eine Luftzufuhrvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einem Frischlufteinlass, der zur Ansaugung von Luft für eine Belüftungs-, Heizungs- oder Klimaanlage des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, bekannt.
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Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine wirkungsgradoptimierte Luftzufuhrvorrichtung bereitzustellen, durch die eine Ansaugung von Wasser kostengünstig vermieden wird. Diese Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Luftzufuhrvorrichtung entsprechend dem Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Die Erfindung geht aus von einer Luftzufuhrvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit zumindest einer Staudrucköffnung, die dazu vorgesehen ist, bei einer Anströmung mit Umgebungsluft einen in Bezug auf einen Umgebungsdruck erhöhten Ansaugdruck zu erzeugen.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Luftzufuhrvorrichtung zumindest eine Bypass-Staudrucköffnung, die zur Staudrucköffnung räumlich versetzt angeordnet ist, und eine Umschalteinheit, die dazu vorgesehen ist, zwischen einer Luftansaugung über die Staudrucköffnung und einer Luftansaugung über die Bypass-Staudrucköffnung zu schalten, aufweist. Durch die Staudrucköffnung kann die Umgebungsluft mit einem besonders hohen Druck angesaugt werden, wodurch ein entlang eines Ansaugwegs resultierender Druckverlust zumindest teilweise kompensiert und damit ein Wirkungsgrad erhöht werden kann. Durch die zumindest eine zusätzliche Bypass-Staudrucköffnung kann konstruktiv einfach und insbesondere ohne Einsatz einer aufwendigen und komplizierten Luftkanalführung die Umgebungsluft bei trockenen Umgebungsbedingungen über die Staudrucköffnung und bei nassen Umgebungsbedingungen, wie Regen, über die Bypass-Staudrucköffnung angesaugt werden. Dadurch kann auf einen zusätzlichen Wasserabscheider verzichtet werden, wodurch der Druckverlust weiter reduziert und eine Ansaugung von Wasser kostengünstig vermieden werden kann. Es kann eine wirkungsgradoptimierte Luftzufuhrvorrichtung bereitgestellt werden, durch die eine Ansaugung von Wasser kostengünstig vermieden wird. Bei einem Einsatz eines Luftfilters kann dadurch kostengünstig vermieden werden, dass Staub aus dem Luftfilter ausgewaschen wird, wodurch eine Reduzierung eines Abscheidegrads des Luftfilters verhindert werden kann. Unter einer „Staudrucköffnung” soll insbesondere eine in Fahrtrichtung gerichtete Öffnung verstanden werden, an der bei einer Fahrt ein Staudruck anliegt, wodurch vorzugsweise der relativ zum Umgebungsdruck erhöhte Ansaugdruck resultiert. Die Staudrucköffnung und die Bypass-Staudrucköffnung weisen vorzugsweise jeweils eine Öffnungsfläche auf, die eine Normale umfasst, die zumindest im Wesentlichen parallel zur Fahrtrichtung und/oder zu einer Längsachse des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Die Öffnungsfläche der Staudrucköffnung und die Öffnungsfläche der Bypass-Staudrucköffnung sind vorzugsweise zumindest im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Unter „im Wesentlichen parallel” soll insbesondere eine Abweichung von einer parallelen Anordnung verstanden werden, die maximal 20 Grad, vorteilhaft maximal 10 Grad und besonders vorteilhaft maximal 5 Grad beträgt. Unter „räumlich versetzt” soll insbesondere verstanden werden, dass die Staudrucköffnung und die Bypass-Staudrucköffnung in einem Abstand von zumindest 5 cm, vorteilhaft von zumindest 15 cm und besonders vorteilhaft von zumindest 30 cm zueinander angeordnet sind. Unter „vorgesehen” soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt, ausgestattet und/oder angeordnet verstanden werden.
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Um Kosten einzusparen weist die Umschalteinheit zumindest ein Verschlusselement auf, das dazu vorgesehen ist, zur Luftansaugung über die Bypass-Staudrucköffnung die Staudrucköffnung zu verschließen, wodurch die Umschaltung zwischen der Luftansaugung über die Staudrucköffnung und der Luftansaugung über die Bypass-Staudrucköffnung besonders einfach realisiert werden kann.
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Um die Staudrucköffnung und die Bypass-Staudrucköffnung besonders vorteilhaft anzuordnen, wird ferner vorgeschlagen, dass die Luftzufuhrvorrichtung eine Fahrzeugfront umfasst, die die Staudrucköffnung und die Bypass-Staudrucköffnung aufweist, wodurch besonders einfach realisiert werden kann, dass ein besonders hoher Staudruck an der Staudrucköffnung und/oder an der Bypass-Staudrucköffnung anliegt.
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Die Fahrzeugfront ist vorzugsweise als eine Frontmaske des die Luftzufuhrvorrichtung aufweisenden Kraftfahrzeugs ausgebildet. Unter einer „Frontmaske” soll insbesondere eine Verkleidung im Frontbereich des Kraftfahrzeugs verstanden werden, die vorzugsweise zumindest teilweise als ein Zierelement verwendet wird. Die Fahrzeugfront bildet vorteilhaft einen Träger für Scheinwerfer und/oder Blinker des Kraftfahrzeugs aus.
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Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Luftzufuhrvorrichtung eine Luftansaugeinheit aufweist, die bezüglich ihrer Ansaugrichtung direkt hinter der Staudrucköffnung und versetzt zu der Bypass-Staudrucköffnung angeordnet ist. Bei trockenen Umgebungsbedingungen und damit bei der Luftansaugung über die Staudrucköffnung kann dadurch die Umgebungsluft ohne Umlenkung angesaugt werden, wodurch der Druck der Umgebungsluft und damit der Wirkungsgrad weiter erhöht werden kann. Bei nassen Umgebungsbedingungen und damit bei der Luftansaugung über die Bypass-Staudrucköffnung kann die angesaugte Umgebungsluft aufgrund der versetzten Anordnung der Luftansaugeinheit umgelenkt werden, wodurch das Wasser aus der Umgebungsluft abgeschieden werden kann.
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Zur Bereitstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer vorteilhaften Staudruck-Motorluftansaugung ist es weiter vorteilhaft, wenn die Luftansaugeinheit dazu vorgesehen ist, die angesaugte Umgebungsluft zur Verbrennung einer Brennkraftmaschine zuzuführen, wodurch ein Kraftfahrzeug mit einer hohen Leistung und/oder einem geringen Kraftstoffverbrauch bereitgestellt werden kann, ohne eine Ansaugung von Wasser bei nassen Umgebungsbedingungen und den damit erhöhten Motorverschleiß hinnehmen zu müssen.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Dabei zeigen:
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1 eine Luftzufuhrvorrichtung mit einer geöffneten Staudrucköffnung und
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2 die Luftzufuhrvorrichtung mit einer verschlossenen Staudrucköffnung.
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Die 1 und 2 zeigen eine Luftzufuhrvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, die zur Luftversorgung einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Die Luftzufuhrvorrichtung weist eine frontseitig am Kraftfahrzeug angeordnete Staudrucköffnung 10 auf, die bei einer Anströmung mit Umgebungsluft einen in Bezug auf einen Umgebungsdruck erhöhten Druck erzeugt. Bei der Anströmung der Staudrucköffnung 10 liegt an der Staudrucköffnung 10 ein Staudruck an, aufgrund dessen der erhöhte Druck resultiert. Zur Umgehung der Staudrucköffnung 10 weist die Luftzufuhrvorrichtung vier frontseitig am Kraftfahrzeug angeordnete Bypass-Staudrucköffnungen 11, 12, 13, 14 auf, die zur Staudrucköffnung 10 räumlich versetzt angeordnet sind.
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Zur Ausbildung der Staudrucköffnung 10 und der Bypass-Staudrucköffnungen 11, 12, 13, 14 weist die Luftzufuhrvorrichtung eine stirnseitige Fahrzeugfront 16 auf, die die Staudrucköffnung 10 und die Bypass-Staudrucköffnungen 11, 12, 13, 14 aufweist. Die Staudrucköffnung 10 und die Bypass-Staudrucköffnungen 11, 12, 13, 14 sind in die Fahrzeugfront 16 eingebracht. Dabei ist die Staudrucköffnung 10 mittig und jeweils zwei Bypass-Staudrucköffnungen 11, 12, 13, 14 seitlich angeordnet. Die Staudrucköffnung 10 und die Bypass-Staudrucköffnungen 11, 12, 13, 14 sind stirnseitig am Kraftfahrzeug angeordnet. Sie weisen jeweils eine Öffnungsfläche auf, die parallel versetzt zueinander angeordnet sind. Die Öffnungsflächen weisen dabei jeweils Normalen auf, die parallel zu einer Vorwärtsfahrtrichtung 20 des Kraftfahrzeugs orientiert sind. Die Normalen, die weg von der Fahrzeugfront 16 in eine Umgebung gerichtet sind, zeigen in die Vorwärtsfahrtrichtung 20. Die Fahrzeugfront 16 ist als eine Frontmaske des Kraftfahrzeugs ausgebildet. Die Fahrzeugfront 16 weist mehrere Ziergitter 19 auf, die jeweils die Staudrucköffnung 10 und die Bypass-Staudrucköffnungen 11, 12, 13, 14 abdecken. Die Fahrzeugfront 16 weist weiter nicht näher dargestellte Aufnahmen auf, die nicht näher dargestellte Scheinwerfer und Blinker des Kraftfahrzeugs formschlüssig aufnehmen.
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Zur Ansaugung der Umgebungsluft weist die Luftzuführvorrichtung eine Luftansaugeinheit 17 auf, die bezüglich der Vorwärtsfahrtrichtung 20 hinter der Fahrzeugfront 16 angeordnet ist. Die Luftansaugeinheit 17 ist dabei bezüglich ihrer Ansaugrichtung 18 direkt hinter der Staudrucköffnung 10 und versetzt zu den Bypass-Staudrucköffnungen 11, 12, 13, 14 angeordnet. Dabei ist die Ansaugrichtung 18 parallel zu den Normalen der Öffnungsflächen der Staudrucköffnung 10 und der Bypass-Staudrucköffnungen 11, 12, 13, 14 angeordnet.
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Die Luftansaugeinheit 17 weist eine in den 1 und 2 nicht sichtbare Ansaugöffnung auf, die fluchtend zur Staudrucköffnung 10 und versetzt zu den Bypass-Staudrucköffnungen 11, 12, 13, 14 angeordnet ist. Die Ansaugöffnung ist dabei der Fahrzeugfront 16 zugewandt. Sie ist direkt hinter der Staudrucköffnung 10 angeordnet. Der beim Fahren in die Vorwärtsfahrtrichtung 20 entstehende Staudruck an der Fahrzeugfront 16 und damit an der Staudrucköffnung 10 und an den Bypass-Staudrucköffnungen 11, 12, 13, 14 reduziert dabei einen Gesamtdruckverlust der Luftansaugeinheit 17. Die Luftansaugeinheit 17 wird mit dem erhöhten Druck versorgt.
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Die Luftansaugeinheit 17 ist als eine Motorluftansaugeinheit ausgebildet, die die angesaugte Umgebungsluft zur Verbrennung der Brennkraftmaschine zuführt. Die Luftansaugeinheit 17 ist strömungstechnisch an die Brennkraftmaschine angebunden. Das Kraftfahrzeug weist damit eine Staudruck-Motorluftansaugung auf. Zur Reinigung der angesaugten Umgebungsluft weist die Luftansaugeinheit 17 einen Luftfilter 21 auf, der strömungstechnisch hinter der Ansaugöffnung der Luftansaugeinheit 17 angeordnet ist. Der Luftfilter 21 weist dabei einen Luftausgang 22 auf, durch den eine gereinigte Luft 26 Brennräumen der Brennkraftmaschine zugeführt wird.
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Um zu vermeiden, dass die Luftansaugeinheit 17 beispielsweise bei Regen Wasser ansaugt, weist die Luftzufuhrvorrichtung eine Umschalteinheit 15 auf, die zwischen einer Luftansaugung über die Staudrucköffnung 10 und einer Luftansaugung über die Bypass-Staudrucköffnung 11, 12, 13, 14 schaltet. Dabei weist die Umschalteinheit 15 mehrere Verschlusselemente 23 auf, die zur Umschaltung die Staudrucköffnung 10 verschließt. Die Verschlusselemente 23 sind in einen geschlossenen Zustand, in dem die Staudrucköffnung 10 verschlossen ist, und einen offenen Zustand, in dem die Staudrucköffnung 10 geöffnet ist, aktiv schaltbar.
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In dem offenen Zustand der Verschlusselemente 23 saugt die Luftansaugeinheit 17 die Umgebungsluft hauptsächlich über die Staudrucköffnung 10 an, wodurch die Luftansaugeinheit 17 die Umgebungsluft umlenkungsfrei ansaugt. In dem geöffneten Zustand erlauben die Verschlusselemente 23 die Luftansaugung über die Staudrucköffnung 10. Die umlenkungsfreie Ansaugung der Umgebungsluft bei geöffneter Staudrucköffnung 10 ist in der 1 durch Pfeile 24 dargestellt. In dem geschlossenen Zustand der Verschlusselemente 23 saugt die Luftansaugeinheit 17 die Umgebungsluft hauptsächlich über die Bypass-Staudrucköffnungen 11, 12, 13, 14 an, wodurch die Luftansaugeinheit 17 die Umgebungsluft umlenkungsbehaftet ansaugt. In dem geschlossenen Zustand verhindern die Verschlusselemente 23 die Luftansaugung über die Staudrucköffnung 10. Die umlenkungsbehaftete Ansaugung der Umgebungsluft bei geschlossener Staudrucköffnung 10 ist in der 2 durch Pfeile 25 dargestellt.
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Die Verschlusselemente 23 sind bezüglich der Vorwärtsfahrtrichtung 20 hinter der Fahrzeugfront 16 angeordnet. Sie sind an der Fahrzeugfront 16 befestigt. Die Verschlusselemente 23 sind bezüglich der Vorwärtsfahrtrichtung 20 zwischen der Ansaugöffnung der Luftansaugeinheit 17 und der Staudrucköffnung 10 angeordnet. In dem geschlossenen Zustand verdecken die Verschlusselemente 23 die Staudrucköffnung 10. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Verschlusselemente 23 jeweils als eine Lamelle ausgebildet. Grundsätzlich kann die Umschalteinheit 15 lediglich ein Verschlusselement 23 aufweisen. Weiter ist es grundsätzlich denkbar, dass das Verschlusselement 23 als eine Klappe oder als ein Schieber ausgebildet ist.
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Zum automatischen Umschalten zwischen der Luftansaugung über die Staudrucköffnung 10 und der Luftansaugung über die Bypass-Staudrucköffnungen 11, 12, 13, 14 weist die Umschalteinheit 15 eine nicht näher dargestellte Steuereinheit auf, die in Abhängigkeit einer Luftfeuchtigkeit die Staudrucköffnung 10 verschließt oder öffnet. Dazu weist die Umschalteinheit 15 einen nicht näher dargestellten Regensensor auf, der kommunizierend mit der Steuereinheit verbunden ist. Die Steuereinheit schaltet die Verschlusselemente 23 in Abhängigkeit des Regensensors. Zum automatischen Schalten der Verschlusselemente 23 weist die Umschalteinheit 15 einen nicht dargestellten Aktor auf, der steuerungstechnisch mit der Steuereinheit verbunden ist. Der Aktor bewegt die Verschlusselemente 23 durch entsprechende Bestromung mittels der Steuereinheit in den geschlossenen Zustand oder in den geöffneten Zustand. Der Aktor ist dabei als ein Schrittmotor ausgebildet. Grundsätzlich können die Verschlusselemente 23 auch manuell, beispielsweise durch ein Betätigen eines in einem Fahrzeuginnenraum angeordneten Betätigungsknopfes, geschaltet werden.
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Erkennt die Steuereinheit mittels des Regensensors, dass es regnet, schaltet die Steuereinheit mittels des Aktors die Verschlusselemente 23 in den geschlossenen Zustands und verschließt dadurch die Staudrucköffnung 10, wodurch die Luftansaugeinheit 17 die Umgebungsluft zur Luftversorgung der Brennkraftmaschine über die Bypass-Staudrucköffnungen 11, 12, 13, 14 ansaugt. Dadurch wird die Umgebungsluft zuerst umgelenkt und durchströmt erst dann den Luftfilter 21, wodurch das Wasser vor dem Luftfilter 21 abgeschieden wird. Bei trockenen Bedingungen, also wenn die Steuereinheit keinen Regen erkennt, schaltet die Steuereinheit mittels des Aktors die Verschlusselemente 23 in den offenen Zustand und öffnet dadurch die Staudrucköffnung 10, wodurch die Luftansaugeinheit 17 die Umgebungsluft zur Luftversorgung der Brennkraftmaschine über die Staudrucköffnung 10 ansaugt. Dadurch wird auf die Umlenkung der Umgebungsluft verzichtet, wodurch die Umgebungsluft direkt, d. h. ohne Umlenkung angesaugt wird. Dadurch saugt die Luftansaugeinheit 17 die Umgebungsluft mit einem hohen Druck an, wodurch die Druckverluste kompensiert werden.
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In diesem Ausführungsbeispiel sind die Bypass-Staudrucköffnungen 11, 12, 13, 14 ständig geöffnet. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, dass die Umschalteinheit 15 zusätzlich zumindest ein Verschlusselement aufweist, das dazu vorgesehen ist, wenigstens eines der, vorteilhaft aber sämtliche Bypass-Staudrucköffnungen 11, 12, 13, 14 zu verschließen. Dabei verschließt das zumindest eine Verschlusselement die Bypass-Staudrucköffnungen 11, 12, 13, 14 wenn die Staudrucköffnung 10 geöffnet ist und öffnet die Bypass-Staudrucköffnungen 11, 12, 13, 14 wenn die Staudrucköffnung 10 geschlossenen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Staudrucköffnung
- 11
- Bypass-Staudrucköffnung
- 12
- Bypass-Staudrucköffnung
- 13
- Bypass-Staudrucköffnung
- 14
- Bypass-Staudrucköffnung
- 15
- Umschalteinheit
- 16
- Fahrzeugfront
- 17
- Luftansaugeinheit
- 18
- Ansaugrichtung
- 19
- Ziergitter
- 20
- Vorwärtsfahrtrichtung
- 21
- Luftfilter
- 22
- Luftausgang
- 23
- Verschlusselement
- 24
- Pfeil
- 25
- Pfeil
- 26
- Luft
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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