DE102015214313A1

DE102015214313A1 - Kraftfahrzeug mit einer Luftansauganlage zur verbesserten Wasserdurchfahrt

Info

Publication number: DE102015214313A1
Application number: DE102015214313.9A
Authority: DE
Inventors: Barbara Dick; Stefan Körber; Johannes Maier; Tobias Aigner
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2015-07-29
Filing date: 2015-07-29
Publication date: 2017-02-02
Anticipated expiration: 2035-07-30
Also published as: CN107580564A; US10288018B2; CN107580564B; WO2017016750A1; DE102015214313B4; US20180066615A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug (1) mit einer Luftansauganlage aufweisend einen Luftkanal (5), mit einem Lufteinlass (8) zum Ansaugen von Umgebungsluft und einem Luftauslass (9), wobei der Luftkanal einen gekrümmten Bogenabschnitt (10) aufweist, der stromaufwärts näher an einer Fahrzeuglauffläche (3) ist als stromabwärts, wobei bei einem parallel zur Fahrzeuglauffläche (3) ansteigendem Wasserpegel eines in den Luftkanal (5) eintretenden Wassers, der Innenquerschnitt des Bogenabschnitts (10) von dem Wasser verschlossen wird, bevor das Wasser den Bogenabschnitt (10) passieren kann, und einer Vielzahl an Luftöffnungen (14), die stromabwärts des Bogenabschnitts (10) in einer von der Fahrzeuglauffläche (3) wegweisenden Außenfläche (12) des Luftkanals (5) durch eine Wandung (16) des Luftkanals (5) eingebracht sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Luftansauganlage zum Ansaugen von Umgebungsluft.
Bei Kraftfahrzeugen ist erforderlich, Wasser, beispielsweise bei Hochwasser, mit einem bestimmten Wasserpegel durchfahren zu können, ohne dass Wasser über die Luftansauganlage in den Verbrennungsmotor gelangt. Dies könnte ansonsten zu einem Motorschaden, einem sog. Wasserschlag, führen.
Bei Geländefahrzeugen sind sogenannte Schnorchel bekannt, über die wahlweise bei einer Wasserdurchfahrt Luft angesaugt werden kann. Solche Schnorchel erlauben selbst Flussdurchquerungen. Jedoch sind diese Schnorchel separate Luftansaugkanäle, die zusätzlich zu dem üblicherweise verwendeten, im Motorraum vorgesehenen Luftkanal bereitgestellt sind. Für normale Straßen-PKWs sind solche Schnorchel jedoch nicht einsetzbar und auch nicht erforderlich, da hier eher Maßnahmen für Wasseransammlungen aufgrund starker Regenfälle erforderlich sind.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Luftansauganlage zur verbesserten Wasserdurchfahrt bereitzustellen. Diese Aufgabe wird mit einem Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, mit einer Luftansauganlage aufweisend einen Luftkanal, mit einem Lufteinlass zum Ansaugen von Umgebungsluft und einem Luftauslass, wobei der Luftkanal einen gekrümmten Bogenabschnitt aufweist, der stromaufwärts näher an einer Fahrzeuglauffläche ist als stromabwärts, wobei bei einem parallel zur Fahrzeuglauffläche ansteigendem Wasserpegel eines in den Luftkanal eintretenden Wassers, der Innenquerschnitt des Bogenabschnitts von dem Wasser verschlossen wird, bevor das Wasser den Bogenabschnitt passieren kann, und einer Vielzahl an Luftöffnungen, die stromabwärts des Bogenabschnitts in einer von der Fahrzeuglauffläche wegweisenden Außenfläche des Luftkanals durch eine Wandung des Luftkanals eingebracht sind. Die Begriffe „stromaufwärts” und „stromabwärts” beziehen sich auf eine beabsichtigte Strömungsrichtung der Luft in dem Luftkanal, d. h. „stromabwärts” ist die Richtung innerhalb des Luftkanals vom Lufteinlass hin zum Luftauslass und „stromaufwärts” ist die umgekehrte Richtung vom Luftauslass hin zum Lufteinlass. Der Begriff Fahrzeuglauffläche” bezieht sich auf eine Ebene, die die Auflageflächen der Reifen des Kraftfahrzeugs auf einem Untergrund enthält. Steht das Kraftfahrzeug auf einem ebenen Untergrund dann entspricht die Fahrzeuglauffläche der Fläche, auf dem das Kraftfahrzeug steht. Mit diesem Ausführungsbeispiel wird eine Lösung bereitgestellt, bei der ein Luftkanal alternative Luftöffnungen aufweist, über welche Luft zur Versorgung des Verbrennungsmotors angesaugt werden kann, wenn aufgrund einer Wasserdurchfahrt der normalerweise verwendete Lufteinlass des Luftkanals vom Wasser verschlossen wird. Außerdem ist der Luftkanal so geformt, dass ein ansteigender Wasserpegel bei einer Wasserdurchfahrt den Innenquerschnitt des Luftkanals verschließt, bevor das Wasser den Luftkanal passiert. Dadurch entsteht ein Unterdruck stromabwärts der verschlossenen Stelle, der wiederum das Ansaugen von Luft über die Luftöffnungen verstärkt.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Kraftfahrzeug so weitergebildet, dass der Luftkanal einen höchsten Punkt aufweist, welcher ein Punkt auf der Außenfläche des Luftkanals ist, der am weitesten von einer Fahrzeuglauffläche entfernt ist; der Luftkanal einen Notansaugbereich aufweist, der von einer Wandung des Luftkanals gebildet wird, welche sich auf der Fahrzeuglauffläche abgewandten Seite einer imaginären Ebene befindet, welche parallel zur Fahrzeuglauffläche und 1 cm unterhalb des höchsten Punktes verläuft, und zumindest einige der Luftöffnungen in dem Notansaugbereich angeordnet sind. Durch Anbringung der Luftöffnungen im Bereich des höchsten Punkts des Luftkanals, kann Wassereintritt über die Luftöffnungen besser verhindert werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind alle der Luftöffnungen in dem Notansaugbereich angeordnet.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Bogenabschnitt eine Querschnittsverengung auf. Durch diese Verengung hat der Luftkanal eine steiler ansteigende Form im vorderen Bereich, wodurch bei steigendem Wasserpegel ein Wassereintritt länger verhindert werden kann.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Querschnittsverengung so angeordnet, dass die Innenquerschnittsfläche an der Querschnittsverengung weiter von der Fahrzeuglauffläche entfernt ist als alle anderen Innenquerschnittsflächen des Bogenabschnitts.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Kraftfahrzeug ferner eine Luftfiltereinrichtung auf, die stromabwärts des Luftkanals angeordnet ist.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Außenfläche des Luftkanals, in einem Bereich, der den Notansaugbereich enthält, nach Außen gewölbt.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zwischen dem nach Außen gewölbten und den Notansaugbereich enthaltenden Bereich und dem Bogenabschnitt, die Außenfläche der Luftkanals, welche von der Fahrzeuglauffläche abgewandt ist, mit entgegengesetzter Krümmungsrichtung wie der Bogenabschnitt gekrümmt.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Luftkanal der einzige Luftkanal des Kraftfahrzeugs zur Luftversorgung eines Verbrennungsmotors.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der gesamte Luftkanal unter einer Motorhaube des Kraftfahrzeugs angeordnet.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen Zeichnungen ist Folgendes dargestellt:
1 ist eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugs mit einer Luftansauganlage gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 zeigt den Luftkanal des Kraftfahrzeugs aus 1 detaillierter, und
3 zeigt eine Draufsicht des Luftkanals.
1 ist eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugs mit einer Luftansauganlage gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Das Kraftfahrzeug 1 weist Reifen 2 auf, wobei die Auflageflächen der Reifen des Kraftfahrzeugs auf einem Untergrund eine Fahrzeuglauffläche 3 bilden. Steht das Kraftfahrzeug auf einem ebenen Untergrund dann entspricht die Fahrzeuglauffläche 3 der Fläche, auf dem das Kraftfahrzeug steht. Ein eingezeichnetes rechtwinkliges Koordinatensystem kennzeichnet eine Fahrzeuglängsrichtung als x-Achse, eine Fahrzeugquerrichtung als y-Achse und eine Fahrzeughochachse als z-Achse. Eine x-y-Ebene dieses Koordinatensystems ist somit parallel zur Fahrzeuglauffläche 3. Unter einer Motorhaube 4 des Kraftfahrzeugs 1 ist die Luftansauganlage untergebracht, welche einen Luftkanal 5 und eine Luftfiltereinrichtung 6, wie beispielsweise einen Luftfilter, umfasst. Außerdem ist unter dem Luftkanal 5 ein Kühlergrill 7 angeordnet. Der Luftkanal 5 ist unterhalb der Motorhaube 4 und im oberen Bereich des Motorraums angeordnet. Auf seiner Oberseite ist der Luftkanal 5 mit Luftöffnungen 14 (siehe 3) versehen, die später näher erläutert werden. Erfindungsgemäß wird eine Lösung bereitgestellt, bei der über die Luftöffnungen Luft zur Versorgung des Verbrennungsmotors angesaugt werden kann, wenn aufgrund einer Wasserdurchfahrt ein normalerweise verwendeter Lufteinlass 8 (siehe 2) des Luftkanals vom Wasser verschlossen wird. Außerdem ist der Luftkanal 5 so geformt, dass ein ansteigender Wasserpegel bei einer Wasserdurchfahrt den Innenquerschnitt des Luftkanals verschließt, bevor das Wasser den Luftkanal passiert. Dadurch entsteht ein Unterdruck stromabwärts der verschlossenen Stelle, der wiederum das Ansaugen von Luft über die Luftöffnungen 14 verstärkt.
2 zeigt den Luftkanal des Kraftfahrzeugs aus 1 detaillierter. Der Luftkanal 5 hat zumindest einen Lufteinlass 8 und einen Luftauslass 9. Später wird Bezug nehmend auf 3 erläutert, dass auch zwei Lufteinlässe 8 vorgesehen sein können. Bezogen auf eine Luftströmung im Betrieb, wird mit „stromabwärts” die Richtung innerhalb des Luftkanals 5 vom Lufteinlass 8 hin zum Luftauslass 9 und mit „stromaufwärts” die umgekehrte Richtung vom Luftauslass 9 hin zum Lufteinlass 8 bezeichnet. Der Luftkanal 5 ist vorzugsweise aus Kunststoff, kann aber auch aus jedem anderen geeigneten Material hergestellt sein. Der Luftkanal 5 hat einen Bogenabschnitt 10, der innerhalb einer x-z-Ebene hin zur Fahrzeuglauffläche 3 gekrümmt ist. Im abgebildeten Ausführungsbeispiel wird das stromaufwärtige Ende des Bogenabschnitts 10 vom Lufteinlass 8 gebildet, dies muss aber nicht zwangsläufig so sein. Insbesondere ist dabei der Bogenabschnitt 10 derart gekrümmt, dass der Lufteinlass 8 zur Fahrzeuglauffläche 3 hin geöffnet ist. In stromabwärtiger Richtung steigt der Luftkanal 5 ausgehend vom Lufteinlass 8 gegen die Fahrzeuglängsrichtung (d. h. nach hinten) und in z-Richtung (d. h. nach oben) an und verjüngt sich dabei bis zu einer Querschnittsverengung 11 des Innenquerschnitts. Nach der Querschnittsverengung 11 endet der Bogenabschnitt 10 und der Innenquerschnitt wird wieder aufgeweitet. Stromabwärts und anschließend an den Bogenabschnitt 10 ist eine Außenfläche 12 des Luftkanals auf der der Fahrzeuglauffläche 3 aufgewandten Seite des Luftkanals 5 mit entgegengesetzter Krümmungsrichtung gekrümmt, als die Krümmung des Bogenabschnitts 10. Direkt im Anschluss ist dann die Außenfläche 12 des Luftkanals 5 wieder nach außen gewölbt, d. h. mit gleicher Krümmungsrichtung als der Bogenabschnitt 10. Dieser letztgenannte Bereich bildet das stromabwärtige Ende des Luftkanals 5 und schließt mit dem Luftauslass 9 ab.
In einem Notansaugbereich 13 sind Luftöffnungen 14 vorgesehen (siehe 3). Der Notansaugbereich 13 ist um den höchsten Punkt 15 (d. h. der Punkt, der auf der Außenfläche 12 des Luftkanals 5 am weitesten von der Fahrzeuglauffläche 3 entfernt ist) herum vorgesehen. Genauer wird der Notansaugbereich 13 von einer Wandung 16 des Luftkanals 5 gebildet, welche sich auf der Fahrzeuglauffläche 3 abgewandten Seite einer imaginären Ebene 17 befindet, welche parallel zur Fahrzeuglauffläche 3 und mit einem Abstand d unterhalb des höchsten Punktes 15 verläuft. Der Abstand d ist vorzugsweise 1 cm, noch mehr bevorzugt 0,5 cm, kann aber auch 0,25 cm sein. Zumindest einige der Vielzahl an Luftöffnungen 14 sind innerhalb dieses Notansaugbereichs angeordnet. Bei den Luftöffnungen 14 handelt es sich Öffnungen durch die Wandung 16 des Luftkanals 5 hindurch, vorzugsweise um Durchgangsbohrungen. Der Durchmesser der Luftöffnungen ist insbesondere 1 bis 6 mm. Vorzugsweise weisen alle Luftöffnungen 14 den gleichen Durchmesser auf.
Der Bogenabschnitt 10 ist derart ausgebildet, dass an einem Ende 18 des Bogenabschnitts 10 ein Querschnitt im Wesentlichen senkrecht zum Querschnitt am Lufteinlass 8 steht. Dabei bezieht sich der „Querschnitt” des Luftkanals auf den Querschnitt senkrecht zu einer Mittellinie des Innenraums des Luftkanals.
Es ist denkbar, dass die Luftöffnungen 14 mit einer Vorrichtung verschlossen sind, welche die Luftöffnungen nur bei einer Wasserdurchfahrt und/oder bei Eintritt von Wasser in den Lufteinlass öffnet. Dadurch wird Luft nur dann über die Luftöffnungen angesaugt, warm dies erforderlich ist. Dabei kann die Vorrichtung die Luftöffnung automatisch bei einem bestimmten Druckunterschied öffnet. Dies könnte beispielsweise eine auf der Innenseite aufgebrachte Membran sein. Es ist auch denkbar, dass die Vorrichtung die Luftöffnung ansprechend auf einen Wassersensor öffnet.
3 zeigt eine Draufsicht des Luftkanals 5. Wie zu erkennen ist sind in diesem Ausführungsbeispiel die Luftöffnungen 14 in drei parallelen Reihen angeordnet, wobei jede Reihe eine Vielzahl an Luftöffnungen 14 aufweist. Selbstverständlich ist dies nur ein Beispiel und es sind andere Anordnungen der Luftöffnungen 14 möglich. Ferner ist zu erkennen, dass sich der Luftkanal 5 zwischen dem Notansaugbereich 13 und dem Bogenabschnitt 10 verzweigt, so dass er zwei Lufteinlässe 8 hat. Jeder der Zweige ist dabei so ausgebildet wie oben beschrieben, d. h. aufweisend den Bogenabschnitt 10. Grund für diese Verzweigung und den damit verbundenen zwei Lufteinlässen 8 sind akustischer Natur. In der Praxis wird damit bei Vierzylindermotoren über beide Lufteinlässe 8 Luft angesaugt. Bei Dreizylindermotoren wir einer der Lufteinlässe 8 verschlossen, sodass hier nur einer der Lufteinlässe 8 verwendet wird.
Während die Erfindung detailliert in den Zeichnungen und der vorangehenden Beschreibung veranschaulicht und beschrieben wurde, ist diese Veranschaulichung und Beschreibung als veranschaulichend oder beispielhaft und nicht als beschränkend zu verstehen und es ist nicht beabsichtigt die Erfindung auf die offenbarten Ausführungsbeispiele zu beschränken. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Merkmale in verschiedenen abhängigen Ansprüchen genannt sind, soll nicht andeuten, dass eine Kombination dieser Merkmale nicht auch vorteilhaft genutzt werden könnte.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
2: Reifen
3: Fahrzeuglauffläche
4: Motorhaube
5: Luftkanal
6: Luftfiltereinrichtung
7: Kühlergrill
8: Lufteinlass
9: Luftauslass
10: Bogenabschnitt
11: Querschnittsverengung
12: Außenfläche
13: Notansaugbereich
14: Luftöffnungen
15: Nächster Punkt des Luftkanals
16: Wandung
17: Imaginäre Ebene
18: Ende des Bogenabschnitts

Claims

Kraftfahrzeug (1) mit einer Luftansauganlage aufweisend einen Luftkanal (5), mit einem Lufteinlass (8) zum Ansaugen von Umgebungsluft und einem Luftauslass (9), wobei der Luftkanal einen gekrümmten Bogenabschnitt (10) aufweist, der stromaufwärts näher an einer Fahrzeuglauffläche (3) ist als stromabwärts, wobei bei einem parallel zur Fahrzeuglauffläche (3) ansteigendem Wasserpegel eines in den Luftkanal (5) eintretenden Wassers, der Innenquerschnitt des Bogenabschnitts (10) von dem Wasser verschlossen wird, bevor das Wasser den Bogenabschnitt (10) passieren kann, und einer Vielzahl an Luftöffnungen (14), die stromabwärts des Bogenabschnitts (10) in einer von der Fahrzeuglauffläche (3) wegweisenden Außenfläche (12) des Luftkanals (5) durch eine Wandung (16) des Luftkanals (5) eingebracht sind.
Kraftfahrzeug (1) gemäß Anspruch 1, wobei der Luftkanal (5) einen höchsten Punkt (15) aufweist, welcher ein Punkt auf der Außenfläche (12) des Luftkanals (5) ist, der am weitesten von einer Fahrzeuglauffläche (3) entfernt ist; der Luftkanal (5) einen Notansaugbereich (13) aufweist, der von einer Wandung (16) des Luftkanals (5) gebildet wird, welche sich auf der Fahrzeuglauffläche (3) abgewandten Seite einer imaginären Ebene (17) befindet, welche parallel zur Fahrzeuglauffläche (3) und 1 cm unterhalb des höchsten Punktes (15) verläuft, und zumindest einige der Luftöffnungen (14) in dem Notansaugbereich (13) angeordnet sind.
Kraftfahrzeug (1) gemäß Anspruch 2, wobei alle der Luftöffnungen (14) in dem Notansaugbereich (13) angeordnet sind.
Kraftfahrzeug (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Bogenabschnitt (10) eine Querschnittsverengung (11) aufweist.
Kraftfahrzeug (1) gemäß Anspruch 4, wobei die Querschnittsverengung (11) so angeordnet ist, dass die Innenquerschnittsfläche an der Querschnittsverengung (11) weiter von der Fahrzeuglauffläche (3) entfernt ist als alle anderen Innenquerschnittsflächen des Bogenabschnitts (10).
Kraftfahrzeug (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend eine Luftfiltereinrichtung (6), die stromabwärts des Luftkanals (5) angeordnet ist.
Kraftfahrzeug (1) gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die Außenfläche (12) des Luftkanals (5), in einem Bereich, der den Notansaugbereich (13) enthält, nach Außen gewölbt ist.
Kraftfahrzeug (1) gemäß Anspruch 7, wobei zwischen dem nach Außen gewölbten, den Notansaugbereich (13) enthaltenden Bereich und dem Bogenabschnitt (10), die Außenfläche (12) des Luftkanals (5), welche von der Fahrzeuglauffläche (3) abgewandt ist, mit entgegengesetzter Krümmungsrichtung wie der Bogenabschnitt (10) gekrümmt ist.
Kraftfahrzeug (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Luftkanal (5) der einzige Luftkanal des Kraftfahrzeugs (1) zur Luftversorgung eines Verbrennungsmotors ist.
Kraftfahrzeug (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der gesamte Luftkanal (5) unter einer Motorhaube (4) des Kraftfahrzeugs (1) angeordnet ist.