DE10349632B4

DE10349632B4 - Vorrichtung zur Filterung eines durch eine Leitung strömenden Gases

Info

Publication number: DE10349632B4
Application number: DE10349632.7A
Authority: DE
Inventors: Klaus Reymann; Uwe Konzelmann; Christoph Gmelin
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-10-24
Filing date: 2003-10-24
Publication date: 2017-05-24
Anticipated expiration: 2023-10-25
Also published as: DE10349632A1; FR2861432B1; US7544225B2; FR2861432A1; US20050086917A1

Abstract

Vorrichtung zur Filterung eines durch eine Leitung strömenden Gases mit einem in ein Leitungsteil (3) einsetzbares hohlzylinderförmiges Filterteil (2), das eine Längsachse (15), eine Außenwandung (21) und eine Innenwandung (22) aufweist und das eine sich in einer Längsrichtung erstreckende Innenausnehmung (13) mantelförmig umgibt, wobei in der Innenausnehmung (13) ein mit wenigstens einem Durchbruch (10) versehenes Drosselteil (1) angeordnet ist, welches die Innenausnehmung in zwei über den wenigstens einen Durchbruch (10) miteinander verbundene Teilbereiche (11, 12) unterteilt, wobei das Drosselteil (1) scheibenartig ausgebildet ist und mit einer Umfangsfläche (14) an der Innenwandung (22) anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungsteil (3) als Filterkasten mit einer seitlichen Zuführungsleitung (31) und einem Auslass (34) in Richtung der Längsachse (15) des Filterteils (2) ausgebildet ist, ein erster Teilbereich (11) dem Auslass (34) zugewandt ist und ein zweiter Teilbereich (12) von dem Auslass (34) abgewandt ist und durch die seitliche Zuführungsleitung (31) zugeführtes Gas sich in dem Filterkasten um die Außenwandung (21) verteilt, das Filterteil (2) durchdringt und in Richtung der Längsachse (15) zu dem Auslass (34) strömt.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Filterung eines durch eine Leitung strömenden Gases, insbesondere zur Filterung des Luftstroms in einer Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs 1.
Zur Filterung der in einer Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges strömenden Luft ist es bekannt, Filterteile zu verwenden, die in einen in der Ansaugleitung angeordneten Luftfilterkasten eingesetzt werden. Die Luftfilterteile sind im wesentlichen hohlzylinderförmig mit einer durchgehenden Innenausnehmung aufgebaut. Der Filterkasten ist derart aufgebaut, dass die Luft seitlich auf den Außenmantel des Filterteils strömt, das für Luft durchlässige Filterteil durchdringt und über die Innenausnehmung zum Auslass des Filterkastens abströmt. An den Auslass des Filterkastens schließt sich ein weiteres Leitungsteil an, in dem beispielsweise ein Luftmengenmesser angeordnet ist.
Durch die seitliche Luftzuführung am Außenmantel des Filterteils wird das Filterteil jedoch je noch Bauausführung sehr ungleichmäßig durchströmt. Es hat sich gezeigt, dass der Hauptteil der mit Staub und anderen Partikeln belasteten Luft durch einen von dem Auslass des Filterkastens abgewandten Abschnitt des Filterteils strömt und diesen Abschnitt daher mit der Zeit verstärkt zusetzt, so dass danach andere Stellen des Filterteils durchströmt werden. Aufgrund der ungleichmäßigen Durchströmung des Filterteils bildet sich in der Innenausnehmung zunächst ein stark unsymmetrisches Strömungsprofil, das sich dann mit der Zeit stark verändert. Dieses sich mit der Zeit verändernde unsymmetrische Strömungsprofil wird in Hauptströmungsrichtung an das sich an den Auslass des Filterkastens anschließende und mit dem Luftmengenmesser versehene Leitungsteil übertragen. Die Veränderung des Strömungsprofils bewirkt dort einen nachteiligen Drift der Sensorkennlinie eines in dem Luftmengenmesser angeordneten Sensorelementes.
Aus den Druckschriften DE 103 13 308 A1 und DE 199 45 457 A1 sind Filtervorrichtungen mit einem Drosselteil mit Durchbrüchen bekannt.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 weist in der Innenausnehmung des Filterteils ein mit wenigstens einem Durchbruch versehenes Drosselteil auf, welches die Innenausnehmung in zwei über den wenigstens einen Durchbruch miteinander verbundene Teilbereiche unterteilt. Luft, die durch den von dem Auslass des Filterkastens abgewandten Abschnitt des Filterteils durch das Filterteil hindurch in die Innenausnehmung gelangt, strömt nun von dem ersten Teilbereich durch den wenigstens einen Durchbruch in den zweiten Teilbereich und von dort zum Auslass des Filterkastens. Der Luftstrom durch den ersten Teilbereich wird daher gedrosselt, wodurch Luft verstärkt über den Außenmantel des Filterteils in den dem Auslass zugewandten Teilbereich der Innenausnehmung gelangt. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, dass die Strömung der Luft in der Innenausnehmung des Filterteils gleichmäßiger wird und das Filterteil mit der Zeit auch gleichmäßiger zugesetzt wird.
Darüber hinaus entstehen durch den wenigstens einen Durchbruch Turbulenzen in der Luftströmung, durch die ein verbesserter Impulsaustausch zwischen Bereichen mit größerer und kleiner Strömungsgeschwindigkeit erreicht wird. Insgesamt wird dadurch sowohl in Richtung der Längserstreckung des hohlzylinderförmigen Filterteils als auch radial zur Hauptmittelachse des Filterteils eine gleichmäßigere Strömung erreicht. Durch das Drosselteil in der Innenausnehmung des Filterteils wird somit einerseits eine gleichmäßigere Verschmutzung des Filterteils erreicht und andererseits ein starker Kennliniendrift der Sensorkennlinie eines Luftmengenmessers, der in Strömungsrichtung hinter dem Filterteil angeordnet ist, vermieden.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele und Weiterentwicklungen der Erfindung werden durch die in den abhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmale ermöglicht.
Das Drosselteil ist als scheibenartiges Teil, beispielsweise aus Metall, ausgebildet und liegt mit einer Umfangsfläche an der Innenwandung des Filterteils an
Vorzugsweise ist das Drosselteil in etwa in der Mitte der Längserstreckung der Innenausnehmung angeordnet und unterteilt die Innenausnehmung in zwei in etwa gleich große Teilbereiche.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Drosselteil eine Vielzahl von Durchbrüchen auf, die beispielsweise in Form von Bohrungen in das scheibenartige Teil eingebracht sein können. Die Bohrungen sind vorzugsweise parallel zur Längsrichtung der Innenausnehmung in das Drosselteil eingebracht. Vorzugsweise ist der Durchmesser der Durchbrüche wenigstens viermal so klein wie der Durchmesser des scheibenartigen Drosselteils.
Dadurch, dass die äußersten Durchbrüche mit dem Außenumfang des Drosselteils derart überlappen, dass der Außenumfang eine zackenförmige Kontur aufweist, kann das Drosselteil in einfacher Weise an der Innenwandung des Filterteils festgelegt werden.
Zeichnungen
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt
1 eine perspektivische Ansicht des Drosselteils,
2 einen Querschnitt durch ein Leitungsteil mit darin eingesetztem Filterteil und dem Drosselteil,
3 schematisch einen Teil der Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine mit der Vorrichtung zur Filterung der Ansaugluft.
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
Obwohl die Erfindung nicht auf in Kraftfahrzeugen eingesetzte Vorrichtungen zur Filterung der Ansaugluft einer Brennkraftmaschine beschränkt ist, wird sie anhand der 1 bis 3 am Beispiel des Ansaugtraktes einer Brennkraftmaschine beschrieben. Die Vorrichtung ist jedoch ganz allgemein zur Filterung von Gasen in Leitungen geeignet.
3 zeigt schematisch einen Ausschnitt aus der Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine. Die angesaugte Luft wird vom Außenraum in Pfeilrichtung a durch die Zuführungsleitung 31 zu einen im wesentlichen zylinderförmig aufgebauten Filterkasten 3 geführt. Die Luft dringt seitlich in den Filterkasten ein. In dem Filterkasten 3 befindet sich ein an sich bekanntes im wesentlichen hohlzylinderförmiges Filterteil 2, das eine Außenwandung 21 und eine Innenwandung 22 aufweist und eine sich in einer Längsrichtung entlang einer Längsachse 15 erstreckende durchgehende Innenausnehmung 13 in etwa zylindermantelförmig umgibt. Das Filterteil 2 kann aber auch konisch sein oder einen ovalen Querschnitt aufweisen oder eckig ausgebildet sein. Die Luft verteilt sich in dem Filterkasten um die Außenwandung 21 des Filterteils 2, durchdringt dieses und gelangt so in die Innenausnehmung 13. Derartige Filtervorrichtungen sind auch als Trommelluftfilter bekannt. Von der Innenausnehmung 13 gelangt die Luft in einer Hauptströmungsrichtung entlang der Längsachse 15 in Richtung des Pfeils b in 3 zu einem weiteren Leitungsteil 32, in dem ein Luftmengenmesser 33, beispielsweise ein Heißfilmluftmassenmesser angeordnet ist. Von dort gelangt die Luft in nicht dargestellter Weise in den Brennraum der Brennkraftmaschine.
Wie nun in 3 dargestellt ist, ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Filterung des strömenden Gases ein Drosselteil 1 vorgesehen, das in die Innenausnehmung 13 des Filterteils 2 eingesetzt wird. Das Drosselteil 1 ist in 1 dargestellt und weist einen scheibenartigen Aufbau auf. Das Drosselteil 1 kann beispielsweise aus Metall oder Kunststoff gefertigt sein. Die Hauptachse 19 des scheibenartigen Drosselteils 1 ist parallel zur Längsachse 15 des Filterteils angeordnet, wie in 2 zu erkennen ist. Das Drosselteil 1 ist mit zahlreichen Durchbrüchen 10 versehen, die als Bohrungen ausgebildet sein können und sich parallel zur Hauptachse 19 durch das scheibenartige Drosselteil 1 erstrecken. Die äußersten Durchbrüche können dabei mit dem Außenumfang 13 des Drosselteils überlappen, so dass eine zackenartige Kontur entsteht. Der Durchmesser der Durchbrüche 10 ist vorzugsweise mehr als viermal kleiner als der Durchmesser des Drosselteils 1. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt der Durchmesser der Durchbrüche beispielsweise etwa 9 mm, die Dicke des Drosselteils beispielsweise etwa 10 mm und der Durchmesser des Drosselteils beispielsweise etwa 52 mm. Durch die Wahl eines geeigneten Durchmessers der Durchbrüche 10 und durch die Wahl der Anzahl der Durchbrüche kann das Drosselverhalten des Drosselteils 1 bestimmt werden. Diese Wahl hat ebenfalls Einfluss auf die Turbulenzen, welche in Strömungsrichtung hinter den Durchbrüchen entstehen.
Wie in 3 dargestellt ist, wird das Drosselteil 1 etwa in der Mitte der Längserstreckung der Innenausnehmung 13 in das Filterteil eingesetzt, so dass die Innenausnehmung in einen ersten Teilbereich 12 und einen zweiten Teilbereich 11 unterteilt wird, die über die Durchbrüche 10 miteinander verbunden sind. Beide Teilbereiche sind vorzugsweise etwa gleich groß. Die in Pfeilrichtung a in den Filterkasten 3 einströmende Luft wird nun nicht mehr vorzugsweise durch den hinteren Teil des Filterteils 2 in den Teilbereich 12 gelangen, da die Luft von dort aus nur über die als Drosselstellen wirkenden Durchbrüche 10 in Richtung des Auslass 34 des Filterkastens 32 strömen kann. Daher wird die Luft vermehrt im vorderen Bereich des Filterkastens durch das Filterteil 2 direkt in den zweiten Teilbereich 11 gelangen. Zusätzlich entstehen an den Durchbrüchen Turbulenzen, die einen Ausgleich von Geschwindigkeitsunterschieden der strömenden Luft bewirken.
Das Drosselteil dient also einerseits zur Drosselung des Luftstromes in dem von dem Auslass abgewandten Teilbereich der Innenausnehmung des Filterteils und andererseits zur Erzeugung von Turbulenzen in der Luftströmung hinter den Durchbrüchen. Insgesamt wird dadurch die Luftströmung in der Innenausnehmung 13 gleichmäßiger, wodurch eine gleichmäßigere Verschmutzung des Filterteils erreicht wird. Dadurch kann ein starker Kennliniendrift der Sensorkennlinie des Luftmengenmessers 33 vermieden werden.

Claims

Vorrichtung zur Filterung eines durch eine Leitung strömenden Gases mit einem in ein Leitungsteil (3) einsetzbares hohlzylinderförmiges Filterteil (2), das eine Längsachse (15), eine Außenwandung (21) und eine Innenwandung (22) aufweist und das eine sich in einer Längsrichtung erstreckende Innenausnehmung (13) mantelförmig umgibt, wobei in der Innenausnehmung (13) ein mit wenigstens einem Durchbruch (10) versehenes Drosselteil (1) angeordnet ist, welches die Innenausnehmung in zwei über den wenigstens einen Durchbruch (10) miteinander verbundene Teilbereiche (11, 12) unterteilt, wobei das Drosselteil (1) scheibenartig ausgebildet ist und mit einer Umfangsfläche (14) an der Innenwandung (22) anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungsteil (3) als Filterkasten mit einer seitlichen Zuführungsleitung (31) und einem Auslass (34) in Richtung der Längsachse (15) des Filterteils (2) ausgebildet ist, ein erster Teilbereich (11) dem Auslass (34) zugewandt ist und ein zweiter Teilbereich (12) von dem Auslass (34) abgewandt ist und durch die seitliche Zuführungsleitung (31) zugeführtes Gas sich in dem Filterkasten um die Außenwandung (21) verteilt, das Filterteil (2) durchdringt und in Richtung der Längsachse (15) zu dem Auslass (34) strömt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselteil (1) in etwa in der Mitte der Längserstreckung der Innenausnehmung (13) angeordnet ist und die Innenausnehmung (13) in zwei in etwa gleich große Teilbereiche (11, 12) unterteilt.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselteil (1) mit einer Vielzahl von Durchbrüchen (10), insbesondere Bohrungen, versehen ist, die vorzugsweise parallel zur Längsrichtung (15) der Innenausnehmung (13) in das Drosselteil (1) eingebracht sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Durchbrüche (10) wenigstens viermal kleiner als der Durchmesser des scheibenartigen Drosselteils (1) ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselteil (1) rotationssymmetrisch zu einer Hauptachse (19) aufgebaut ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die äußersten Durchbrüche (10) mit dem Außenumfang (14) des Drosselteils derart überlappen, dass der Außenumfang eine zackenförmige Kontur aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Filterung des Luftstroms in einer Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist.