DE10314020A1

DE10314020A1 - Strömungsgleichrichter für Luftfilter

Info

Publication number: DE10314020A1
Application number: DE10314020A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl.-Ing. Howe; Jörg Dipl.-Ing. Miroll; Erhard Dipl.-Ing. Rau; Berndt Dipl.-Ing. Schütz
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2003-03-28
Publication date: 2004-10-21

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Luftansaugkanal einer Brennkraftmaschine mit mehreren Strömungsleitrippen 2.1, 4.1, die im Bereich einer Austrittsöffnung vorgesehen sind. Eine Oberfläche 1.2 der Strömungsleitrippen 2.1, 4.1 und eine Strömungshauptrichtung des Luftstroms 6 sind dabei der Form nach identisch ausgebildet, wobei die Luftströmung bzw. die Teilluftströme 6.1, 6.2 im Bereich der Strömungshauptrippe 2.1 stetig verlustfrei umgelenkt und zusammengeführt werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Luftleitkanal einer Brennkraftmaschine mit mindestens einer Einlassöffnung für einen Luftstrom und mindestens einer Auslassöffnung, wobei zumindest der Auslassöffnung mindestens eine Strömungshauptrippe und mindestens eine weitere Strömungsleitrippe zugeordnet sind.

Es ist bereits ein Strömungsgleichrichter für einen Luftfilter aus der EP 0 859 145 A1 bekannt. Die gefilterte Ansaugluft wird dabei über mehrere radial zu einer Auslassöffnung angeordnete Rippen geführt bzw. in Teilströme gegliedert und tritt dann in ein Leit- bzw. Beruhigungsgitter innerhalb der Auslassöffnung ein, nach dessen Austritt sie dem Luftmassemesser zugeführt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Strömungsgleichrichter derart auszubilden und anzuordnen, dass eine einfache und effiziente Gleichrichtung erfolgt.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass die Strömungshauptrippe den Luftstrom mindestens einmal stetig umlenkt. Dabei werden Luftströme aus mindestens zwei Ansaugöffnungen durch eine Strömungshauptrippe umgelenkt und verlustarm zusammengeführt, wobei kleinere Seitenrippen die Hauptluftströme unterteilen und großflächige Verwirbelungen verhindern. Hierdurch wird erreicht, dass eine nahezu verlustfreie Umlenkung des Luftstroms bzw. der Teilluftströme gewährleistet ist. Diese stetige Umleitung der Strömungsluft verhindert die Bildung von Wirbeln bzw. sogenannter Totwassergebieten. Außerdem werden interagierende Impulskräfte der Luftströmung, sogenannte Rückpulsationen durch die stetige bzw. abgerundete Umleitung abgeleitet und somit nicht auf den Luftmassemesser reflektiert. Neben der stetigen Umleitung erfolgt zu dem eine Zusammenführung bzw. Gleichverteilung des Luftstromes auf den Austrittsquerschnitt bzw. den Messquerschnitt des Luftmassemessers.

Hierzu ist es vorteilhaft, dass eine Oberfläche der Strömungshauptrippe und eine Hauptströmungsrichtung des Luftstroms der Form nach identisch, zumindest ähnlich ausgebildet sind. Durch die Zusammenführung des Luftstromes wird der weiterzuleitende und zu messende Luftstrom beruhigt, da sich bestehende Impulskräfte gegenseitig kompensieren. Durch die Umlenkung des Luftstromes wird zudem den geometrischen Verhältnissen der Brennkraftmaschine bzw. des Luftleitkanals Rechnung getragen.

Eine zusätzliche Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbildung, dass die Strömungshauptrippe mit Bezug zur Strömungsrichtung des Luftstroms nach den weiteren Strömungsleitrippen angeordnet ist und den Luftstrom bogenförmig um einen Winkel von beispielsweise 30° bis 90° stetig ablenkt. Je nach Größe des zu messenden Luftstromes ist die Verwendung von Zusatzrippen denen jeweils weitere Strömungsleitrippen zugeordnet sind, von Vorteil.

Ferner ist es vorteilhaft, dass die Strömungsleitrippen parallel zueinander angeordnet und zumindest teilweise an oder auf der Strömungshauptrippe vorgesehen sind. Die Umlenkung und die Separierung des Luftstromes erfolgt somit gleichzeitig. Die erste Strömungsleitrippe sowie die weiteren Strömungsleitrippen können zu dem in einem Herstellungsprozess an bzw. in dem Luftleitkanal angeformt oder mit diesem zusammen hergestellt werden.

Vorteilhaft ist es hierzu auch, dass neben der Strömungshauptrippe mindestens eine parallel zu dieser angeordnete Zusatzrippe vorgesehen ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist schließlich vorgesehen, dass die Strömungshauptrippe und die Strömungsleitrippen an ihrer mit Bezug zur Luftströmung hinteren Stirnseite flach, die Teilluftströme zusammenführend ausgebildet sind. Die Teilluftströme haben nach dem Ablösen an der Strömungshauptrippe die gleiche Richtung und gleiche Geschwindigkeit, wobei sich asymmetrische Turbulenzen gegenseitig kompensieren. Durch die flache bzw. spitze Anformung der Strömungsleitrippen wird der Strömungsverlust und die Bildung von Strömungswirbeln verhindert.

Von besonderer Bedeutung ist für die vorliegende Erfindung, dass die Strömungshauptrippe, die Strömungsleitrippen, der Luftleitkanal und/oder die Oberfläche zumindest teilweise elastisch und durch die Luftströmung verformbar ausgebildet sind. Die innerhalb der Luftströmung zu beruhigenden oder abzubauenden Strömungswirbel geben somit ihre Energie nach dem Prinzip eines elastischen Stoßes an die Strömungsleitrippe bzw. den Luftleitkanal und dessen elastische Oberfläche ab. Somit wird die Beruhigung des Luftstromes maßgeblich beschleunigt. Die Elastizität kann auf eine obere Grenzschicht der Oberfläche selbst oder eine Zusatzschicht bzw. Lackschicht der Strömungsleitrippen bzw. des Luftleitkanals begrenzt sein.

Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung ist es von Vorteil, dass der Einlassöffnung eine Beruhigungsgitter für die Luftströmung zugeordnet ist. Je nach Art des einströmenden Luftstromes und je nach tolerierbarem Strömungsverlust trägt die Vorschaltung eines Beruhigungsgitters maßgeblich zur schnelleren Beruhigung des Luftstromes bei.

Zudem ist es vorteilhaft, dass die Auslassöffnung, der Bereich der Strömungshauptrippe und der Strömungsleitrippen wannenförmig und zumindest im Bereich der Einlassöffnung zumindest einseitig verschließbar ausgebildet sind. Die wannenförmige Ausbildung des Luftleitkanals gewährleistet ein einfache und einheitliche Herstellung zusammen mit den Strömungsleitrippen. Das so gebildete hinterschneidungsfreie Formteil wird dann durch einen Abschlussdeckel im Bereich der Einlassöffnungen verschlossen, wobei im Bereich der Strömungsleitrippen der Austritt des Luftstromes gewährleistet bleibt.

Schließlich ist es vorteilhaft, dass die zwei Teilluftströme ausgehend von den zwei Einlassöffnungen mit Bezug zur Strömungsrichtung nach der Strömungshauptrippe ihren Mischungsbereich.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt.
Dabei zeigen:
1 eine 3-D-Darstellung des Luftleitkanals mit Strömungshauptrippe und Strömungsleitrippen von unten;
2 eine Projektionsansicht des Luftleitkanals mit Strömungshauptrippe und Strömungsleitrippen von unten;
Ein Luftleitkanal 1 gemäß 1 ist wannenförmig ausgebildet, wobei die hier offen dargestellte Seite in eingebautem Zustand in Abflussrichtung zum Luftmassemesser hin ausgerichtet ist. Der Luftleitkanal 1 wird dabei durch weitere, nicht dargestellte Kanalelemente derart verschlossen, dass ein Luftstrom 6 in eine Einlassöffnung 1.1, 1.1' und damit in einen Zuführkanal 3, 3' einströmen und im mittleren Bereich austreten kann.
Im mittleren Bereich weist der Luftleitkanal 1 eine Strömungshauptrippe 2.1 auf, durch die, gemäß 1, von vorne rechts bzw. hinten links eingeleitete Teilluftströme 6.1, 6.2 zusammengeführt und nach vorne, oben austreten. Die Teilluftströme 6.1, 6.2 werden dabei und um etwa 90 ° stetig und nahezu verlustfrei umgelenkt und in den Luftstrom 6 zusammengeführt. Die Strömungshauptrippe 2.1 weist dabei eine schmale Stirnseite 2.3 auf, an der die Teilluftströme 6.1, 6.2 aufeinandertreffen.
Auf jeder der beiden Seiten der Strömungshauptrippe 2.1 sind jeweils eine oder mehrere Strömungsleitrippen 4.1 – 4.3, 4.1'-4.3' vorgesehen. Die Strömungsleitrippen 4.1 – 4.3, 4.1' – 4.3' sind dabei der durch den Luftleitkanal 1 gebildeten Strömungshauptrichtung nach ausgerichtet. Mit Bezug zu ihrer Längsrichtung schließen sie hierbei mit einer Längsachse 2.4 der Strömungshauptrippe 2.1 einen Winkel α von etwa 75° ein. Die weiteren Strömungsleitrippen 4.1 – 4.3, 4.1' – 4.3' sind dabei mit ihrer freien Stirnseite ebenfalls entgegengesetzt zur Luftströmung ausgerichtet.
Die gemäß 1 von hinten eintretenden Teilluftströme 6.1, 6.2 werden dabei von der Strömungshauptrippe 2.1 um etwa 90° umgelenkt und durch die weiteren Strömungsleitrippen 4.1 – 4.3, 4.1' – 4.3' in mehrere Strömungsabschnitte untergliedert, so dass ein Queraustausch zwischen den so gebildeten Luftströmungsausschnitten in Querrichtung, d.h. in Richtung der Längsachse 2.4 der Strömungshauptrippe 2.1, verhindert wird. Die Strömungsleitrippen 4.1 – 4.3, 4.1' – 4.3' lenken dabei den Luftstrom 6 nur geringfügig ab. Die Hauptablenkung erfolgt durch die Strömungshauptrippe 2.1. Der Luftstrom 6 gelangt nach Durchlaufen der Strömungsleitrippen 4.1 – 4.3, 4.1' – 4.3' in die Auslassöffnung, wo er in den Zuführkanal der Brennkraftmaschine geleitet wird.
In diesem Bereich ist ein nicht dargestellter Luftmassenmesser angeordnet.
In der Darstellung gemäß 2 sind die Strömungshauptrippe 2.1 sowie die weiteren Strömungsleitrippen 4.1 – 4.3, 4.1' – 4.3' in der Projektionsansicht gezeigt. Die Strömungshauptrippe 2.1 verläuft dabei von ihrer Stirnseite 2.3 ausgehend, gemäß 2, nach rechts zur Einlassöffnung 1.1 hin.
Die weiteren Strömungsleitrippen 4.1 – 4.3, 4.1' – 4.3' sind hierbei auf der Strömungshauptrippe 2.1 angeordnet und verlaufen von der Stirnseite 2.3 ausgehend über das Ende der Strömungshauptrippe 2.1 hinaus in Richtung der Einlassöffnung 1.1.
Die weiteren Strömungsleitrippen 4.1 – 4.3, 4.1' – 4.3' gemäß 1 sind in etwa halb so hoch ausgebildet wie die Strömungshauptrippe 2.1. Sie beginnen demnach nicht unmittelbar im Bereich der Stirnfläche 2.3 (wie in 2 dargestellt) und sind etwa mit ihrer halben Länge auf der Strömungshauptrippe 2.1 und mit dem anderen Teil auf einer Bodenfläche 1.3 des Luftleitkanals 1 angeordnet. In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel sind die weiteren Strömungsleitrippen 4.1 – 4.3, 4.1' – 4.3' in etwa genauso hoch ausgebildet wie die Strömungshauptrippe 2.1.
Der jeweiligen Einlassöffnung 1.1, 1.1' bzw. dem Zuführkanal 3 sind hierbei mehrere Einlasssysteme 5 für Verbrennungsluft zugeordnet.

Claims

Luftleitkanal (1) einer Brennkraftmaschine mit mindestens einer Einlassöffnung (1.1) für einen Luftstrom (6) und mindestens einer Auslassöffnung, wobei zumindest der Auslassöffnung mindestens eine strömungslenkende Strömungshauptrippe (2.1) und mindestens eine weitere Strömungsleitrippe (4.1) zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungshauptrippe (2.1) den Luftstrom (6) mindestens einmal stetig umlenkt.
Luftleitkanal (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche (1.2) der Strömungshauptrippe (2.1) und eine Hauptströmungsrichtung des Luftstroms (6) der Form nach identisch, zumindest ähnlich ausgebildet sind.
Luftleitkanal (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungshauptrippe (2.1) mit Bezug zur Strömungsrichtung des Luftstroms (6) nach den weiteren Strömungsleitrippen (4.1 – 4.3) angeordnet ist und den Luftstrom (6) bogenförmig stetig ablenkt.
Luftleitkanal (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleitrippen (4.1 – 4.3) parallel zueinander angeordnet und zumindest teilweise an oder auf der Strömungshauptrippe (2.1) vorgesehen sind.
Luftleitkanal (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, neben der Strömungshauptrippe (2.1) mindestens eine parallel zu dieser angeordnete Zusatzrippe vorgesehen ist.
Luftleitkanal (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungshauptrippe (2.1) und die Strömungsleitrippen (4.1 – 4.3) an ihrer mit Bezug zur Luftströmung hinteren Stirnseite (2.3) flach, die Teilluftströme (6.1, 6.2) zusammenführend ausgebildet sind.
Luftleitkanal (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungshauptrippe (2.1), die Strömungsleitrippen (4.1 – 4.3), der Luftleitkanal (1) und/oder die Oberfläche (1.2) zumindest teilweise elastisch und durch die Luftströmung verformbar ausgebildet sind.
Luftleitkanal (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslassöffnung ein Beruhigungsgitter für die Luftströmung zugeordnet ist.
Luftleitkanal (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöffnung, der Bereich der Strömungshauptrippe (2.1) und der Strömungsleitrippen (4.1-4.3) wannenförmig und zumindest im Bereich der Einlassöffnung (1.1) zumindest einseitig verschließbar ausgebildet sind.
Luftleitkanal (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Teilluftströme (6.1, 6.2) ausgehend von den zwei Einlassöffnungen (1.1) mit Bezug zur Strömungsrichtung nach der Strömungshauptrippe (2.1) ihren Mischungsbereich aufweisen.