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Die
Erfindung betrifft eine Verwirbelungs-Einrichtung, um die Ansaugluft
eines Verbrennungsmotors zu verwirbeln.
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Dabei
geht die Erfindung von der Überlegung aus,
dass durch die Verwirbelung und Homogenisierung der Luft vorteilhafte
Auswirkungen auf die Leistung und den Kraftstoffverbrauch des Motors,
sowie auf die Reinheit seiner Abgase erzielbar sind.
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Aus
der
DE 33 32 103 A1 ist
eine Luftreinigungsvorrichtung bekannt, die im Luftstrom angeordnete
Flügel
vorsieht, wobei die Flügel
fest montiert sind und die an diesen fest montierten Flügeln vorbeiströmende Luft
verwirbelt wird. Ein Rohrstutzen, mit welchem diese Luftreinigungsvorrichtung
auf weiteren luftführenden
Elementen einer Verbrennungskraftmaschine befestigt werden kann,
weist achsparallele Schlitze auf, die es ermöglichen, den Rohrstutzen aufzuweien
und so auf die rohrförmigen,
anderen luftführenden
Elemente aufzusetzen. Bei diesem Gegenstand ist nachteilig, dass
die Energie der einströmenden
Luft durch die starr angeordneten Flügel reduziert wird, da die
Strömungsumlenkung
der Luft mit einem Energieverlust verbunden ist. Weiterhin ist die Dichtigkeit
im Anschlussbereich des Stutzens durch die längsverlaufenden Schlitze beeinträchtigt,
wenn der Stutzen nicht entsprechend weit auf ein anderes rohrförmiges Bauteil
aufgeschoben werden kann. Wenn der Stutzen allerdings so weit aufgeschoben werden
kann, bis die Schlitze keine Undichtigkeiten des Luftströmungskanals
mehr verursachen können, kann
letztlich auch keine Durchmesseranpassung durch eine Aufweitbarkeit
des Rohrstutzens erfolgen, so dass letztlich der Rohrstutzen der
bekannten Luftreinigungsvorrichtung an einen genau definierten Rohrdurchmesser
eines anschließenden
Elements des Luftreinigungskanals exakt angepasst sein muß.
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Aus
der
DE 71 23 774 U1 ist
eine Manschette aus Elastomeren bekannt, die zum elastischen Verbinden
von schwingenden Leitungen dient, wobei die Manschette aus einem
inneren Kern und einem äußeren Mantel
besteht. Diese Druckschrift betrifft allerdings keine Verwirbelungseinrichtung
für einen Luftstrom
eines Verbrennungsmotors.
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Aus
der
DE 44 04 943 C2 ist
eine Vorrichtung zur Verbrennungsluftreinigung bekannt, wobei hier, ähnlich wie
bei der eingangs genannten
DE
33 32 103 A1 , das Gehäuse
der Vorrichtung einen Stutzen zum Anschluß an weitere luftführende Bauelemente ausbildet.
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Aus
der
DE 37 30 417 C2 ist
eine Steuervorrichtung für
eine Abgasventileinrichtung eines Laders für eine Brennkraftmaschine bekannt,
wobei die Ansaugluft mittels einer Turbine verwirbelt wird, die
vom Abgas der Maschine angetrieben wird. Dabei ist nachteilig, dass
eine derartige Vorrichtung einen erheblichen Konstruktionsaufwand
und einen Eingriff in das Abgassystem des Verbrennungsmotors erfordert,
so dass derartige Einrichtungen entweder werksseitig vorgesehen
werden oder nur mit einem erheblichen konstruktiven und finanziellen
Aufwand nachgerüstet
werden können.
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Aus
der
DE 101 28 790
A1 ist eine Ansaugvorrichtung für die Verbrennungsluft eines
Verbrennungsmotors in einem handgeführten Arbeitsgerät bekannt.
Dabei erfolgt eine Verwirbelung der Luft mittels eines Fliehkraftabscheiders,
wobei hierzu ein unmittelbar von dem Motor des Arbeitsgerätes selbst angetriebenes
Gebläserad
vorgesehen ist. Aufgrund des unmittelbaren Antriebs durch den Verbrennungsmotor
selbst ist eine nachträgliche
Ausgestaltung eines Ansaugtraktes eines Verbrennungsmotors mit einem
derartigen Gebläserad
kaum möglich,
da hierzu mechanische Antriebselemente durch vorhandene Gehäuse abgedichtet
hindurchgeführt
werden müssten.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verwirbelungs-Einrichtung für die Ansaugluft
eines Verbrennungsmotors zu schaffen, die bei bestehenden Motoren
mit möglichst
geringem finanziellen und Arbeitsaufwand nachrüstbar ist.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Die
Erfindung schlägt
mit anderen Worten mehrere Maßnahmen
vor:
- 1. Zunächst
ist vorgesehen, als Teil des Motor-Ansaugtraktes einen Rohrabschnitt
vorzusehen, der das Verwirbelungselement enthält.
Hierdurch ist auf
besonders einfache Weise eine Nachrüstung möglich, da das Verwirbelungselement
nicht nachträglich
in ein Gehäuse
des bestehenden Luftansaugtraktes eingebaut werden muss, sondern
vielmehr der Rohrabschnitt als Element des Luftansaugtraktes verwendet
wird und dabei das Gehäuse
für das
Verwirbelungselement bildet.
- 2. Zweitens ist vorgesehen, diesen Rohrabschnitt mit Hilfe einer
elastischen Manschette an vorhandene Luftführungselemente des Ansaugtraktes anzuschließen.
Hierdurch
ist ebenfalls eine einfache Nachrüstbarkeit unterstützt, indem
der Rohrabschnitt gegen einen vorhandenen Luft-Ansaugstutzen eines Luftansaugtraktes
ausgetauscht werden kann. Alternativ kann der Rohrabschnitt auf
diesen Luft-Ansaugstutzen mit Hilfe der Manschette als vordere Verlängerung
des bestehenden Luftansaugtraktes aufgesetzt werden, so dass der
bestehende Ansaugtrakt des Motors in diesem Fall nicht durchtrennt
werden muss.
Der Rohrabschnitt ist demzufolge derart ausgestaltet
und insbesondere durch die elastische Manschette derart an vorhandene
Elemente des Luftansaugtraktes anpassbar, dass ohne größere Umbauarbeiten,
lediglich durch Verwendung der elastischen Manschette, die Verwirbelungs-Einrichtung an die
vorhandenen Elemente des Luftansaugtraktes anschließbar ist.
Dabei kann ggf. der Luftansaugtrakt unverändert bleiben und lediglich
durch den zusätzlich
montierten Rohrabschnitt ergänzt
werden, oder es kann die Verwirbelungs-Einrichtung als Austauschelement
verwendet werden und gegen bestehende Teile des Luftansaugtraktes
ausgewechselt werden.
- 3. Drittens ist vorgesehen, das Verwirbelungselement als elektrisch
antreibbarer Propeller auszugestalten.
So kann nicht nur eine
Verwirbelung, sondern auch eine zusätzliche Druckbeaufschlagung
der Ansaugluft und eine damit verbundene höhere Luftmenge erzielt werden,
die dem Motor zugeführt
wird.
Zudem ergibt sich eine Vereinfachung gegenüber anderen
denkbaren, beispielsweise mechanischen Antriebsarten, so dass die
Nachrüstung
der Verwirbelungs-Einrichtung problemlos möglich ist und nicht etwaige
mechanische Übertragungsmittel,
wie beispielsweise Keilriemen oder dergleichen, vom Motor oder von
durch den Motor angetriebenen Nebenaggregaten zu der Verwirbelungs-Einrichtung
geführt
werden müssen.
Da
das als Propeller ausgestaltete Verwirbelungselement mitsamt dem
als Gehäuse
dienenden Rohrabschnitt und dem elektrischen Antriebsmotor eine
mittels der elastischen Manschette einbaufertige Einheit darstellt,
ist die Nachrüstung der
Verwirbelungs-Einrichtung problemlos und in kurzer Zeit durchführbar, so
dass entweder der Benutzer selbst den Einbau vornehmen kann oder bei
einem professionellen Einbau nur geringe Kosten entstehen.
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Es
kann vorteilhaft vorgesehen sein, den elektrisch angetriebenen Propeller
schaltungstechnisch zusammen mit dem Zündstrom des Motors zu schalten,
sodass keine separate Betätigung
der Verwirbelungs-Einrichtung erforderlich ist, die ggf. vergessen
werden könnte
und die nach Abstellen des Motors, beispielsweise durch direkten
Anschluss an die Starterbatterie des Motors, diese Starterbatterie ungewollt
entleert. Durch die gleichzeitige Schaltung mit dem Zündstrom
kann zudem das Startverhalten des Motors verbessert werden, indem
bereits bei Start des Motors eine besonders gute Füllung des bzw.
der Zylinder bewirkt wird.
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Es
kann vorgesehen sein, beispielsweise bei höheren Drehzahlen des Motors
und einer dementsprechend hohen Strömungsgeschwindigkeit der Luft,
dass der elektrisch angetriebene Motor abgeschaltet wird.
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Es
kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Verwirbelungs-Einrichtung in Strömungsrichtung der
Luft vor dem Luftfilter des Motors, also vor einem serienmäßig am Motor
vorgesehenen und bereits im Luftansaugtrakt vorhandenen Luftfilter
angeordnet wird und insbesondere auch vor einem gegebenenfalls vorhandenen
Luftmengenmesser, der häufig
bei Kraftstoff-Einspritzanlagen
vorgesehen ist, sodass diese Bestandteile des Luftansaugtraktes
unverändert
wirksam sind und lediglich der Motor besser „beatmet" wird. Der Luftmengenmesser oder eine
daran angeschlossene elektronische Steuerung muß daher nicht umprogrammiert
werden, da der Luftmengenmesser auf einfache Weise bei Verwendung
der Verwirbelungs-Einrichtung einfach die nun geänderten Luftverhältnisse
bewertet und dementsprechend in an sich bekannter Weise die Kraftstoffdosierung
des Motors beeinflusst.
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Es
kann jedoch auch vorgesehen sein, den Rohrabschnitt bereits mit
einem Luftfilter zu versehen, wobei in diesem Fall das Verwirbelungselement in
Strömungsrichtung
der Luft hinter diesem neuen Luftfilter angeordnet ist: so ist auch
bei beengten Einbauverhältnissen
der Einbau der Verwirbelungs-Einrichtung dadurch problemlos möglich, dass
kein zusätzlicher
Bauraum innerhalb dieser ggf. beengten Umgebung, beispielsweise
innerhalb des Motorraums eines Kraftfahrzeugs, beansprucht werden muss.
Vielmehr können
auf diese Weise bestehende Komponenten des Luftansaugtraktes gegen
die Verwirbelungs-Einrichtung ausgetauscht werden, indem beispielsweise
ein vorhandener Luftfilter gegen die Verwirbelungs-Einrichtung ausgetauscht
werden kann, wobei der Rohrabschnitt mit seinem eigenen Luftfilter
anstelle des serienmäßig vorhandenen
Luftfilters in den Ansaugtrakt eingesetzt wird.
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Bei
einer derartigen Anordnung befindet sich typischerweise das Verwirbelungselement
hinter dem Luftfilter, während
ansonsten, wenn die Verwirbelungs-Einrichtung zusätzlich zu
dem kompletten, serienmäßig vorhandenen
Ansaugtrakt eingesetzt wird, vorteilhaft die Verwirbelungs-Einrichtung
vor dem serienmäßig vorhandenen
und beibehaltenen Luftfilter angebracht wird, um einen möglichst
einfachen Einbau der Einrichtung zu gewährleisten.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden anhand der Zeichnungen nachfolgend näher erläutert. Dabei
zeigt
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1 Ausführungsbeispiele
von Verwirbelungs-Einrichtungen, und
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2 eine
schematische Darstellung eines Luftansaugtraktes einer Verbrennungskraftmaschine.
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In 1 ist
mit 1 jeweils eine Verwirbelungs-Einrichtung für die Ansaugluft
eines Verbrennungsmotors dargestellt, wobei die beiden dargestellten
Verwirbelungs-Einrichtungen 1 jeweils einen Rohrabschnitt 2 aufweisen
und eine elastische Manschette 3, und wobei innerhalb der
Rohrabschnitte 2 jeweils ein elektrisch antreibbarer Propeller 4 angeordnet
ist.
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In 2 ist
mit 5 ein Ansaugstutzen dargestellt, der den in Strömungsrichtung
vordersten Teil eines Luftansaugtraktes bildet. Die Luft strömt, wie durch
die Pfeile angedeutet, von links nach rechts durch den Ansaugtrakt
und gelangt vom Ansaugstutzen 5 in einen Luftfilter 6,
von dort in einen Luftmengenmesser 7, und aus diesem durch
einen Auslassstutzen 8 zum Verbrennungsmotor. Aufgrund
der vielfältigen
und sehr unterschiedlichen Ausgestaltungen von Luftansaugtrakten
ist die Darstellung von 2 bewusst rein schematisch und
vereinfacht gehalten. Insbesondere kann, wenn keine Einspritzanlage
vorgesehen ist, der Luftmengenmesser 7 entfallen, sodass
an den Luftfilter 6 direkt der Auslassstutzen 8 des
Luftansaugtraktes anschließt,
oder es können
zusätzliche,
in 2 nicht angedeutete Elemente in einem Luftansaugtrakt
vorgesehen sein.
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Die
in 1 rechts dargestellte Verwirbelungseinheit 1 kann
mit Hilfe der elastischen Manschette 3 vorn auf den Ansaugstutzen 5 eines
Luftansaugtraktes aufgesteckt werden, sodass durch diese Verwirbelungs-Einrichtung 1 der
in 2 dargestellte Luftansaugtrakt nach links verlängert würde. Diese
in 1 rechts dargestellte Verwirbelungseinheit 1 weist
eine vergleichsweise kurze Baulänge
auf, so dass ihr Einbau, der einen vorhandenen Luftansaugtrakt verlängert, trotz
des zusätzlichen
Platzbedarfs in möglichst
vielen Fällen
einfach durchführbar
ist.
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Alternativ
kann vorgesehen sein, eine Verwirbelungs-Einrichtung nicht als Anbauteil,
sondern als Austauschteil eines Luftansaugtraktes vorzusehen. Hierzu
ist beispielsweise die Verwirbelungs-Einrichtung 1 verwendbar, die
in 1 links dargestellt ist. Diese kann nach Demontage
des Luftfilters 6 an den Luftmengenmesser 7 oder
an ein zwischen dem ursprünglichen
Luftfilter 6 und dem Luftmengenmesser 7 vorgesehenes
Verbindungsrohr 9 angeschlossen werden, sodass der ursprünglich für den Ansaugstutzen 5 und
den Luftfilter 6 vorgesehene Raum zur Montage der Verwirbelungs-Einrichtung 1 genutzt
werden kann. Die Verwirbelungs-Einrichtung 1 weist, da
der originale Luftfilter 6 entfällt, einen eigenen Luftfilter
auf, der einen Feinfilter aufweist, welcher hinter einem als Grobfilter
dienenden, kugelsegmentartig ausgestalteten und lediglich angedeuteten Sieb 10 angeordnet
ist.
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Es
hat sich überraschend
herausgestellt, dass sich die vorteilhaften Auswirkungen der Luftverwirbelung
bei elektrisch angetriebenen Propellern bereits bei einer vergleichsweise
geringen Leistungsaufnahme derartiger Propeller einstellen, wobei
derartige Leistungsaufnahmen im Bereich von wenigen Watt liegen
können,
beispielsweise drei bis fünf
Watt.