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Die Erfindung betrifft ein Luftfiltergehäuse für eine Brennkraftmaschine gemäß der Merkmale im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Sie geht von der europäischen Patentschrift
EP 0 494 870 B1 aus. In dieser wird ein Luftfiltergehäuse für Brennkraftmaschinen vorgeschlagen, das über zwei Lufteinlassöffnungen sowie eine Luftauslassöffnung verfügt. Im Hohlraum des Luftfiltergehäuses befindet sich ein Filtereinsatz, der die von der Brennkraftmaschine angesaugte Luft von Verunreinigungen reinigt und die gereinigte Luft durch die Luftauslassöffnung in Richtung Ansaugsystem der Brennkraftmaschine weiterleitet. Eine Lufteinlassöffnung ist permanent mit einem Luftansaugsystem verbunden, während die zweite Lufteinlassöffnung durch ein Ventil, ein Schiebeventil, geschlossen ist. Bei niedrigen Temperaturen und starken Schneeverwehungen kann es passieren, dass durch das Luftansaugsystem und die immer geöffnete Lufteinlassöffnung Schnee angesaugt wird, der sich auf dem Filter abschlägt und diesen verstopfen kann. Um die Brennkraftmaschine dennoch weiter betreiben zu können, kann die zweite Lufteinlassöffnung durch Betätigen des Schiebeventils, beispielsweise über einen Bowdenzug, geöffnet werden und die Brennkraftmaschine saugt über die zweite Lufteinlassöffnung beispielsweise aus dem Motorraum warme Luft ab. Die angesaugte warme Luft taut den Schnee auf, bis der Filter wieder luftdurchlässig ist. Mit der vorgeschlagenen zweiten Lufteinlassöffnung, die von einem Ventil verschlossen ist, kann somit wirksam einem Stehenbleiben der Brennkraftmaschine entgegengewirkt werden.
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Nachteilig bei der dargestellten Ausführung ist die manuelle Ventilbetätigung, da der Fahrer erkennen muss, dass die Brennkraftmaschine kurz vor einem Stillstand ist.
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Die
DE 2 209 718 A betrifft einen stirnseitig mit Abdeckringscheiben versehenen Filtereinsatz, dessen Filterelement aus einer sternförmig gefalteten Filterstoffbahn aus imprägniertem Papier oder dergleichen besteht.
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Aus der
DE 197 37 545 A1 ist eine Ansaugeinrichtung, insbesondere für Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen, bekannt, mit einem Saugkanal, der an seinem einen Ende mit einer Unterdruckquelle und an seinem anderen Ende mit einer Rohluftquelle verbunden ist, und einer in dem Saugkanal angeordneten Luftfiltereinrichtung, wobei der Luftfiltereinrichtung ein verschließbarer Bypass zugeordnet ist, der in Abhängigkeit eines Ansteigens eines Unterdrucks vor der Luftfiltereinrichtung öffnet.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung mit einem Ventil aufzuzeigen, die immer rechtzeitig öffnet, bevor eine vollständige Verstopfung des Luftfilters eintritt.
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Diese Aufgabe wird von den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
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In der erfindungsgemäßen Ausgestaltung werden jedem Lufteinlass ein eigener Filterabschnitt zugeordnet. Durch diese Maßnahme ist in vorteilhafter Weise gewährleistet, dass nur der von der ersten Lufteinlassöffnung beaufschlagte Filterbereich vereisen kann. Sobald der Filter in dem von der ersten Lufteinlassöffnung beaufschlagten Bereich so stark vereist ist, dass er weitgehend luftundurchlässig wird, öffnet das als Unterdruckventil ausgelegte Ventil aufgrund des im Luftfiltergehäuse herrschenden Unterdrucks und die Brennkraftmaschine saugt über die zweite Lufteinlassöffnung Frischluft an. Ein Stillstand der Brennkraftmaschine ist somit sicher vermieden.
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Eine ideale Trennung des ersten Filterabschnitts von dem zweiten Filterabschnitt ist gemäß Patentanspruch 2 realisiert. Durch die vorgeschlagene Maßnahme wird durch die Wand, die vorzugsweise völlig schnee- und wasserundurchlässig ist, verhindert, dass der zweite Filterabschnitt mit Schnee und/oder gefrierender Feuchtigkeit beaufschlagt wird.
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Durch die Verwendung eines passiven Unterdruckventils gemäß Patentanspruch 3 kann auf jegliche Art von Stellelementen verzichtet werden. Ein fehlerfreier und sicherer Betrieb ist somit möglich.
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Für den Fall, dass ein aktiver Betrieb des Unterdruckventils gewünscht wird, kann das Ventil gemäß Patentanspruch 4 von einem Stellelement angesteuert werden. Eine beliebige Betätigung, d. h. vom Vereisungszustand des Filters unabhängige Betätigung, ist somit möglich.
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Gemäß der Patentansprüche 5 und 6 befindet sich die zweite Lufteinlassöffnung im Bereich eines warmen Motorbauteiles, vorzugsweise dem Abgasstrang der Brennkraftmaschine. Durch diese Maßnahme ist gewährleistet, dass warme Luft durch die zweite Lufteinlassöffnung angesaugt wird und ein schnelles Abtauen und Trocken des Filters möglich ist. Darüber hinaus ist eine Vereisungsgefahr des Ventils sehr unwahrscheinlich.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in einer einzigen Figur näher erläutert.
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1 zeigt einen Schnitt durch ein in etwa halbes Luftfiltergehäuse.
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Innerhalb eines abschnittsweise dargestellten Luftfiltergehäuses 1 ist ein rohrförmiges, entlang seiner Längsachse geteiltes Filterelement 7, das in der Figur senkrecht zu der Längsachse geschnitten dargestellt ist, eingelegt. Im Hohlraum des Filterelementes 7 befindet sich ein nicht näher dargestellter Reinluftauslass 6. Das Filterelement 7 ist auf vier Wänden 8, 8' abgestützt. Die Wände 8, 8' sind aufgrund der Eigenmasse des Filterelementes 7 leicht in das radial außen liegende weiche Oberflächenmaterial des Filterelements 7 eingedrückt. Die Wände 8, 8' sind auf der dem Filterelement 7 abgewandten Seite untereinander stoffeinheitlich miteinander verbunden und bilden ein Stützelement 11, das auf einer Innenseite des Luftfiltergehäuses 1 abgestützt ist. Die Wände 8, 8' unterteilen das Filterelement 7 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in zwei erste Filterabschnitte 7a, 7a' und zwei zweite Filterabschnitte 7b, 7b'. Von den Wänden 8, dem Filterelement 7 und dem Luftfiltergehäuse 1, sowie von den Wänden 8' und dem Filterelement 7 und dem Luftfiltergehäuse 1 wird ein erster gasführend miteinander verbundener Hohlraum 9 eingeschlossen, der mit einer nicht näher dargestellten ersten Rohlufteinlassöffnung 2 gasführend verbunden ist. Die zweiten Filterabschnitte 7b, 7b' werden über den ersten Hohlraum 9 mit ungefilterter Verbrennungsluft beaufschlagt.
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Das Stützelement 11 weist auf der den Wänden 8, 8' gegenüberliegenden Seite zwei Dorne 12, 12' auf. Die Dorne 12, 12' ragen in zwei zweite Lufteinlassöffnungen 4, 4', die über einen zweiten Hohlraum 10 gasführend miteinander verbunden sind. Die zweiten Lufteinlassöffnungen 4, 4' sind jeweils von einem Ventil 3, 3', gegenüber der Umgebung verschlossen. Die Ventile 3, 3' sind jeweils zentrisch von einem Dorn 12, 12' gehalten und von einer konischen Feder 13, 13', hier eine Spiralfeder, mit ihrem Umfang auf eine Dichtfläche auf der Innenseite des Luftfiltergehäuses 1 gedrückt. Die ersten Filterabschnitte 7a, 7a' werden über den zweiten Hohlraum 10 mit ungefilterter Verbrennungsluft beaufschlagt, wenn die Ventile 3, 3' gegen den Federdruck der Federn 13, 13' im Vereisungsfall geöffnet sind.
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Beim normalen, nicht vereisten Betrieb der nicht dargestellten Brennkraftmaschine saugt diese ungefilterte Verbrennungsluft durch die erste Lufteinlassöffnung 2 in den ersten Hohlraum 9 und durch die zweiten Filterabschnitte 7b, 7b' weiter durch den Reinluftauslass 6 in einen nicht dargestellten Brennraum ein. Die zweiten Filterabschnitte 7b, 7b' reinigen hierbei die angesaugte Verbrennungsluft von Schmutzpartikeln bevor sie in den Brennraum eingesaugt wird. Bei tiefen Temperaturen und starkem Schneefall kann es passieren, dass die zweiten Filterabschnitte 7b, 7b' entweder direkt mit Schnee beaufschlagt werden oder Feuchtigkeit auf der Außenseite gefriert. Somit können die zweiten Filterabschnitte 7b, 7b' verstopfen bzw. luftundurchlässig werden und der Betrieb der Brennkraftmaschine ist nicht mehr möglich. Da die Brennkraftmaschine jedoch bis zu ihrem Stillstand Luft ansaugt, werden durch den erzeugten Unterdruck im Luftfiltergehäuse 1 die Ventile 3, 3', hier Unterdruckventile, geöffnet und die Brennkraftmaschine saugt über die zweiten Lufteinlassöffnungen 4, 4' Frischluft an. Da die Ventile 3, 3' im Bereich einer schematisch dargestellten warmen Oberfläche 5, vorzugsweise einem Abgasstrang der Brennkraftmaschine angeordnet sind, neigen diese nicht zur Vereisung und die Verbrennungsluft wird an den Ventilen 3, 3' vorbei, durch den zweiten Hohlraum 10 und die ersten Filterabschnitte 7a, 7a' in den Brennraum angesaugt. Da in diesem Fall warme Luft aus dem Bereich eines warmen Motorbauteils angesaugt wird, ist nicht nur die Vereisungsgefahr der Ventile 3, 3' minimiert, sondern werden darüber hinaus auch die zweiten Filterabschnitte 7b, 7b' erwärmt, wodurch der abgelagerte Schnee, bzw. die Vereisung aufgeschmolzen wird, bis die Brennkraftmaschine wieder über die zweiten Filterabschnitte 7b, 7b' Verbrennungsluft ansaugt und normaler Brennkraftmaschinenbetrieb möglich ist.
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In dem Ausführungsbeispiel sind die Ventile 3, 3' federvorgespannte Unterdruckventile, bei denen die Rückstellung in die Ruhelage mittels einer Schraubenfeder erfolgt. Darüber hinaus sind auch andere Federvarianten, beispielsweise Bandfedern, möglich. Auch der Einsatz von mittels Schwerkraft betätigten Ventilen 3, 3' ist möglich, wobei jedoch eine Dämpfung notwendig ist, um eine unnötige Lärmbelastung beim Schließvorgang zu vermeiden. In weiteren Ausführungsbeispielen können als Ventile 3, 3' auch einfache elastische Elemente eingesetzt werden, die bei einer Druckdifferenz öffnen. Auch eine Magnetrückstellung der Ventile 3, 3' oder eine Rückstellung mittels eines Servomotors ist denkbar. Weiter ist es möglich, die Ventile 3, 3' als duck-bill Ventile auszuführen (Entenschnabel). Bei dieser Ausführung der Ventile 3, 3' muss jedoch darauf geachtet werden, dass diese derart versteift werden, dass Leckagen beim Betrieb der Brennkraftmaschine so gering wie möglich gehalten werden, damit keine akustischen Einbußen entstehen und die Ventile 3, 3' erst bei einem Grenzunterdruck vollständig öffnen bzw. bis zum Erreichen dieses Druckes geschlossen bleiben.
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Die Ventilbetätigung kann im einfachsten Fall durch den anliegenden Ansaugunterdruck, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel, oder durch die Schwerkraft geschehen. In weiteren Varianten ist auch der Einsatz einer mechanischen Unterdruckdose eines Magnets oder eines Servomotors möglich.
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Als Filterelement 7 werden Standardfilterelemente verwendet, wie sie für Brennkraftmaschinen heute üblich sind. Das Luftfiltergehäuse 1 ist üblicherweise aus Kunststoff gefertigt, kann jedoch auch aus Blech gefertigt sein. Das Stützelement 11 mit den Wänden 8, 8' ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Kunststoff-Spritzgussteil, kann jedoch auch als Blechbauteil ausgeführt sein.
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Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ergeben sich insgesamt folgende Vorteile:
- • ein nachträglicher kostengünstiger Einbau ist möglich,
- • die Herstellwerkzeuge zur Produktion von gattungsgemäßen Luftfiltergehäusen 7 müssen nur wenig geändert werden,
- • durch das Ansaugen von warmer Luft oberhalb beispielsweise der Abgasanlage durch die zweiten Lufteinlassöffnungen 4, 4' wird ein schnelles und sicheres Abtauen des Filterelementes 7 sowie die Gefahr einer Vereisung der Ventile 3, 3' gering gehalten,
- • die Ausführung als hängendes Ventil ist schmutzunempfindlich,
- • je nach Ausführung der Brennkraftmaschine können beliebig viele Ventile 3, 3' in ein gattungsgemäßes Luftfiltergehäuse 1 eingebaut werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Luftfiltergehäuse
- 2
- Erste Lufteinlassöffnung
- 3, 3'
- Ventil
- 4, 4'
- Zweite Lufteinlassöffnung
- 5
- Warmes Bauteil
- 6
- Reinluftauslassöffnung
- 7
- Filterelement
- 7a, 7a'
- Erster Filterabschnitt
- 7b, 7b'
- Zweiter Filterabschnitt
- 8, 8'
- Wand
- 9
- Erster Hohlraum
- 10
- Zweiter Hohlraum
- 11
- Stützelement
- 12, 12'
- Dorn
- 13, 13'
- Feder
