DE1946657A1

DE1946657A1 - Luftfilter fuer Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen mit Steuerung der Abstroemung von Brennstoffdampf

Info

Publication number: DE1946657A1
Application number: DE19691946657
Authority: DE
Inventors: Hansen Gunnar W
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1968-10-22
Filing date: 1969-09-15
Publication date: 1970-04-23
Also published as: GB1230063A; US3572013A; FR2021246A1; DE1946657B2

Description

ΙΆΊΚΝΐΛΜ WAiyi

IJIPI..-ING. KARL WESSEL · 8 MÜNCHEN 13 1 946657

HOHENSTAUFKNSTRASSE 2/¹ · TK L« FO H (0811)33 8111 München, den ¹ 5-Sep.1969

Mein Zeichen: PK-2516

Ford-Werke Aktiengesellschaft

5 Köln-Deutz 1 Ottoplatz 2

"Luftfilter für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen mit Steuerung der Abströmung von Brennstoffdampf"

Für diese Anmeldung wird die Priorität der Anmeldung Se.No. 769 58Ί vom 22. Oktober 1968 in den Vereinigten Staaten von Nordamerika in Anspruch genommen.

Kurzbeschreibung

Die Erfindung betrifft einen Luftfilter für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen mit einem Filterelement aus einer ringförmig angeordneten Kohlenschicht zur Aufnahme von Brennstoffdämpfen und einer Leitwand für die Brennstoffdämpfe, durch die eine Sättigung des Filters sichergestellt wird, ehe der Dampf in die freie Atmosphäre ausbrechen kann. Das Filterelement wird während der normalen Luftströmung durch den Filter von den Dämpfen gereinigt.

Hauptbeschreibung

Ganz allgemein bezieht sich die Erfindung auf Brennkraftmaschinen. Insbesondere betrifft sie eine Regelung der Abführung von Brennstoffdampf aus dem Filter einer Brennkraft-

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- 2 -.
maschine.

Für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen sind Luftfilterkonstruktionen bekannt, bei denen zwei konzentrisch angeordnete Filterelemente vorgesehen sind, wobei ein Strom von Brennstoffdämpfen entweder in den Raum zwischen den beiden Filterelementen oder in eines der 'Filterelemente strömt. Es ist auch bekannt für den radial äußeren Filterteil, ein Filterelement aus gefaltetem Papier zu benutzen, sowie eine Schicht Aktivkohle für den inneren Filter. Die Kohle oder Holzkohle-Partikel nehmen die Brennstoffdämpfe auf, die während eines AnsaugeVorganges heißer Luft durch die Maschine in die Partikel gelangt sind. Während des normalen Betriebes der Brennkraftmaschine werden die Dämpfe frei gegeben und verursachen einen Druckabfall zwischen dem Einlaß und dem Auslaß des Luftfilters und hierdurch eine Luftströmung durch die Kohlenschicht zum Vergaser.

Bei den Konstruktionen der oben genannten Art wurde festgestellt, daß während des Aufnahmevorganges, da die Kohlenwasserstoff-Teile schwerer sind, als Luft, und die Lufteinlaßöffnung im wesentlichen in der gleichen horizontalen Höhe liegt, wie der Kohlen-Filterteil, ein Durchbruch von Dampf aus dem Kohlenfilterteil durch den Papierfilterteil in Rückwärtsrichtung durch den Lufteinlaß in die freie Atmosphäre auftreten kann. Das heißt also, daß, weil die Sammlung von Brennstoffdämpfen die von dem Kohlenfilterteil aufgenommen werden, gleich Wasser ihren eigenen Spiegel einzunehmen sucht wegen der Sättigung des unteren Teiles des Kohlenfilterteiles durchbricht, wobei die Brennstoffdämpfe von der reinen zur verschmutzten Seite des äußeren Filterteiles zu strömen suchen und von hier aus in den Einlaß des Luftfilters.

Diese Wirkung ist aus vielen Gründen nachteilig. Einer besteht tiarin, daß der Kohle-Filterteil nicht wirksam ausgenutzt ist, da Iediglr"ich ein Teil der Kohlepartifcel mit den Brennstoff dämp fen vor dem Dampfdurchbruch nach außen reagieren können. Tritt außerdem

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ORJGlNAL INSPECTED

ein Dampfdurchbruch nach außen in der beschriebenen Weise auf, so ergibt sich eine Abgabe von unverbrannten Kohlenwasserstoffen in die freie Luft, was unzweckmäßig ist.

Die Erfindung beseitigt die obigen Nachteile, indem erfindungegeaäß eine ringförmige Leitwand radial außerhalb des Kohlefilterteiles vorgesehen wird, mit einer axialen Breite oder Höhe, die größer ist, als die Stärke des Kohlefilterelementes, derart, daß, sofern ein Durchbruch von Brennstoffdampf auftritt, diese Brennstoffdämpfe der freien Atmosphäre lediglich dann zugeführt werden, nachdem die Kapazität des Kohlen-Filterteiles überschritten ist.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, einen Luftfilter mit einer Dampfsperre neben einem Filterelement aus Aktivkohle zu schaffen, um einen Dampfdurchbruch in die freie Atmosphäre zu verzögern, bis die Aufnahmefähigkeit des Kohlenfilterteiles überschritten 1st.

Daraus ergibt sich die weitere Aufgabe der Erfindung, eine Steuerung der Brennstoffdampf-Abgabe zu schaffen, bestehend aus einer ringförmigen Leitwand in dem Luftfilter einer Brennkraftmaschine neben einer Aktiv-Holzkohleschicht, um eine Sperre zur Verzögerung des Durchbruches von Brennstoffdampf in die freie Atmosphäre zu bilden, bis eine bestimmte Dampfspiegel-Höhe erreicht ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnungen, auf denen zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Hälfte eines Luftfilters gemäß der Erfindung,

Fig. 2, 3, ^ und 5 Querschnitte durch abgeänderte Konstruktionen der gleichen Erfindung.

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Flg. 1, die im wesentlichen maßstäblich let» zeigt das Luftfiltergehäuse 10 eines Kraft fahrzeug-Iift filters. Es besteht aus einem schalenförmigen, als Schüssel 12 ausgebildeten Bodenteil mit einem Seiteneinlaß 14 und einer senkrechten Vfand. Der Einlaß 14 ist normalerweise mit einem gerauschdärapfenden Ansaugstutzen versehen, der nicht dargestellt ist. Der Schüsselteil 12 besitzt eine axiale öffnung 16 der mit einem Lufteinlaß 17 des Einlaßkanales für einen üblichen Fallstromvergaser zusammenwirkt,, um frische, gefilterte Luft in den Vergaser zu leiten. Der obere offene Teil der Schüssel 12 ist durch einen ringförmigen Deckel 18 verschlossen, der von dem Schüsselteil durch eine Ringdichtung 20 getrennt ist. Der Luftfilter als Ganzes wird in bekannter Weise durch einen nicht dargestellten Bügelteil an dem Vergaser gehalten, der durch den Deckel hindurchgeht und an ihm mittels einer Flügelmutter befestigt ist.

Zwei radiale Strömungsfilterteile 24 und 26 von unterschiedlicher aEialer Breite sind konzentrisch in dem Luftfilter angeordnet und zwar auf abgestuften Durchmesserteilen der Schüssel 12. Der äußerste Teil 24 ist von bekannter Ausführung. Er kann z.B. aus einem ringförmigen gefalteten Papierelement bestehen, welches zwischen zwei Siebteilen 28 gehalten 1st, die in zwei ringförmigen Endteilen 30, 32 aus Kunststoff oder anderem geeigneten Material starr gehalten sind. Das gefaltete Papier besitzt eine Porosität, die eine gesteuerte Luftströmung zuläßt, wobei Fremdteile in der Luft in bekannter Weise ausgefiltert werden. Die axiale Stärke des Filterelementes 24 ist so gewählt, daß sie zwischen dem Boden der Schüssel 12 und dem Deckel 18 abgedichtet gehalten wird, so daß sämtliche Luft, die durch den Einlaß 14 hindurchgeht, den Filterteil 24 passleren muß.

Der zweite Filterteil 26 bildet einen Ringfilter aus aufnehmendes Material, wie z.B. einer Schicht Aktivkohleteilchen von einer Größe die so gewählt 1st, daß eine gesteuerte Luftströmung durch den Filterteil 26 stattfindet. Die Kohlepartikel sind hierbei zwischen zwei Sieben 36 enthalten, deren Kanten in ringförmigen Endteilen 38 und 40 eingebettet sind. Der innere Endteil 40 1st rinnenartig

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im Querschnitt geformt, so daß er eine ringförmige Sammelleitung 44 bildet. Letztere ist durch eine Anzahl am Umfang verteilter öffnungen 46 mit der Schicht der Aktivkohle-Teilchen verbunden. Der gegenüberliegende Teil der Sammelleitung 44 ist mit einem Rohr 48 verbunden, welches Brennstoffdämpfe enthält, die aus dem Schwimmergehäuse des Vergasers austreten. Der innere Teil 40 ist gegenüber der Filterschale 12 abgedichtet.

Die Stärke des inneren Filterelementes 26 ist geringer, als diejenige des äußeren Filterteiles 24 oder der senkrechten Höhe des Filtergehäuses, so daß ein gesteuerter Nebenraum oder Kanal 50 für Luft zwischen dem äußeren Teil des Filterelementes 26 und dem Gehäuse verbleibt.. Dieser ringförmige Spielraum 50 bildet einen Durchgang, der parallel zu dem Durchgang liegt, welcher durch die gedrosselte Strömung durch das innere Filterelement 26 geschaffen ist. Der Luft-Nebendurchgang steuert automatisch den Abgang von Brennstoffdämpfen aus dem Filterteil 26, ohne die Benutzung eines Ventiles und zwar als Funktion der Luftströmung durch den Luftfilter.

Die Konstruktion wird dadurch vervollständigt, daß der Luftfilter eine ringförmige Leitwand 52 enthält, die konzentrisch in der inneren Endkappe 40 des Filterelementes 26 sitzt und radial zwischen den inneren und äußeren Filterteilen angeordnet ist. Die Leitwand 52 verläuft außerdem vertikal (axial), wie dargestellt, und zwar ist sie etwas größer, als die Höhe des Filterteiles 26 zu einem noch zu beschreibenden Zweck.

Weitere Einzelheiten der Konstruktion und des Betriebes des Luftfilters werden hier nicht beschrieben, da sie bekannt sind und nicht zum Verständnis der Erfindung beitragen.

Beim Betrieb, wenn die Brennkraftmaschine entweder in einer hohen Umgebungstemperatur oder warm gelaufen ist, nimmt der Brennstoff in dem Schwimmergehäuse des Vergasers die Betriebswärme der Maschine während des Zeitraumes^ bejLm Jlnaaueeii von heißer Luft auf.

ORIGINAL INSPECTED

Dadurch verdampft der Brennstoff in diesen Bereichen und außerdem gelangt der Bereich über dem Flüssigkeitsspiegel unter Druck, so daß Brennstoffdämpfe in die Dampfleitung 48 getrieben werden* Strömt keine Luft durch den Luftfilter, so gelangen die Brennstoffdämpfe in die Sammelleitung 44 und um diese herum durch die Auslässe 46 in'das Filterelement 26. Hier werden sie durch die Kohlepartikel aufgenommen.

Setzt sich die Unterdrucksetzung des Brennstoffdampfes fort, so sättigen die Brennstoffdämpfe zunächst die am nächsten liegenden Kohlepartikel und hierauf die weiter außen liegenden übrigen Partikel.. Dagegen ergibt sich ein Widerstand der Strömung der Brennstoffdämpfe radial aus dem Filterelement heraus zu dem Einlaß oder in den Vergaser. Ein Ausbrechen des Dampfes in den Einlaß des Luftfilters wird durch die ringförmige Leitwand 52 verhindert. Selbst wenn aber ein Dampfdurchbruch auftritt, so muß der Brennstoffdampf-Spiegel bis an eine Stelle steigen, an der nicht allein das Filterelement 26 gesättigt ist, sondern an der der Dampfspiegel über den Freiraum 50 hinwegreicht und höher liegt, als der Lufteinlaß für den Luftfilter, was durch die gestrichelte Linie 54 in der Fig. 1 angezeigt ist, ehe ein Dampfdurchbruch in die freie Atmosphäre auftreten kann. Tritt also ein Dampfdurchbruch auf, so gelangen keine Brennstoffdämpfe in die Atmosphäre, ehe nicht das Aktivkohle-Filterteil mit Brennstoffdämpfen gesättigt ist. Hierdurch wird eine wirksame Steuerung der Abgabe von Brennst off dämpf en erreicht und ein wirksamer Betrieb des Kohlenschichtfilterteiles.

Sobald die Maschine gestartet wird, erzeugt der Unterdruck in. dem Einlaßteil 17 des Vergasers einen Druckunterschied zwischen der Luft am Einlaß l4 in den Luftfilter und am Einlaß des Vergasers, wodurch die Luft in den Vergaser strömt. Hierdurch wird ein Unterdruck zwischen dem Druck des Brennstoffdampfes und der Luftströmung durch die Luftfilterkanäle geschaffen, so daß der Brennstoffdampf weiterhin durch das Filterelement 26 ausströmt. Die

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Brennstoffdampfe werden daher aus dem Filterelement 26 durch die Luftströmung durch den Einlaß 14 des Luftfilters gelöst und strömen ralial durch die Filterelemente 24 und 26 in den Vergaser. Der Nebenschluß-Kanal 50 steuert den Abgang der Brennstoffdämpfe als Funktion der Strömungsgeschwindigkeit der Luft und der Abmessung des Durchganges 50 und des Durchganges durch das Filterelement 26.

Die Flg. 2, 3, 4 und 5 zeigen abgeänderte Konstruktionen der ringförmigen Leitwand, wobei aber der Betrieb der Aufnahme und Abgabe der Brennstoffdämpfe der gleicheist, wie oben beschrieben. In der Fig. 2 besteht die konzentrische Leitwand 52* mit dem Boden der Filterschale 12* aus einem Stück. Außerdem besteht das innere Filterteil 26* aus einer Schicht Aktivkohle, die von zwei ringförmigen Sieben 58 begrenzt ist, die von einem ringförmigen Blechmetallteil 60 umschlossen sind. Der Brennstoffdampfeinlass 48* sitzt stromabwärts zu dem Filterelement 26, obgleich er in den Boden des Filterelementes durch den unteren Siebteil 58 einmünden könnte.

DJs Ausführung nach Fig. 3 unterscheidet sich von den vorausgegangenen Ausführungen dadurch, daß die innere ringförmige Leitwand 52 " ähnlich wie in Fig. 1 abgewinkelt ist, indessen als Ansatz eines Blechmetallteiles, der am Boden der Schale 12·* befestigt ist* Dabei ist der Boden 62 der Leitwand mit einer Anzahl am Umfang verteilter welliger Teile versehen, die den eingeschränkten Nebenkanal 50·' am Boden und nicht am oberen Teil des Filters bilden, wie in der Fig. 1.

Fig. 4 zeigt eine weitere Abänderung, bei der eine ringförmige Leitwand 52 ··· an dem Schalenteil 12"· des Filters befestigt 1st und zwar neben dem Einlaß 14'" und radial außerhalb des gefalteten Papierfilterelementes 24^t(t. Dies hat den Vorteil, daß der Luftfilter eine höhere Dampfkapazität bietet und weniger Dampf Verluste in die Atmosphäre, weil die Brennstoff dämpfe einer gewun-

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deneren Bewegungsbahn folgen müssen, ehe sie in die freie Atmosphäre ausgetrieben werden.

Fig. 5 zeigt noch eine weitere Abänderung, bei der eine zusätzliche ringförmige konzentrische Leitwand 70 stromabwärts gegenüber dem Kohlen-Filterteil angeordnet ist, so daß ein Durchbruch von Brennstoffdampf ebenso zum Vergaser hin als auch zum Luftfiltereinlaßteil hin so gering wie möglich gehalten wird. Die zusätzliche Leitwand ist ein Teil der Schale 12"" des Filters, obgleich sie auch zusätzlich an der Schale in geeigneter Weise befestigt sein könnte. Wiederum steht die den Brennstoffdampf enthaltende Leitung 48·'" mit dem Bodenteil des Kohle-Filterelementes in Verbindung. Bei dieser Ausführung erfolgt die Luftströmung gegen den Vergaser und der Durchbruch von Brennstoffdampf in die Atmosphäre oder in den Vergaser tritt nicht eher auf, als bis der Brennstoffdampf - Spiegel die Aufnahmekapazität des Filterelementes 26"" überschreitet.

Die Erfindung schafft also eine Konstruktion, dfe sicherstellt, daß das gesamte Kohle-Filterelement den Brennstoffdämpfen ausgesetzt ist, ehe der Dampf entweder in die freie Atmosphäre oder in den Vergaser-einlass ausbrechen kann.

Die Erfindung wurde anhand von bevorzugten Ausführungsformen beschrieben, indessen sind Änderungen möglich, ohne aus dem Rahmen des Erfindungsgedankens herauszutreten.

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Claims

- 9 Ansprüche

ί l.Iiuftfilter für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen mit Steuerung der Abströmung von Brennstoffdampf, bestehend aus einem ringförmigen Gehäuse mit seitlichem Lufteinlass und axialem Auslass, sowie mit zwei konzentrischen , ringförmigen Filterelementen, durch die die angesaugte Luft hintereinander hindurchtritt, wobei das innere Filterelement eine Schicht aus Aktivkohle besitzt, die mit einer Quelle von Brennstoffdampf zur Aufnahme dieses bei Luftströmung durch die Kohleschicht verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß radial außerhalb des inneren Filterelementes (26) eine an dem Filtergehäuse (12) dicht befestigte ringförmige Leitwand (52) vorgesehen ist, die senkrecht steht und die nach außen gerichtete Strömung von Brennstoffdampf aus dem inneren Filterelement (26) in Richtung zum Filtereinlass (I¹I) steuert.
2. Luftfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitwand (52) in axialer Richtung breiter ist, als das innere Filterelement (26).
3. Luftfilter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Filterelement (26) dünner ist, als das äußere (24), sowie dass seine Stärke geringer ist, als die Tiefe des Filtergehäuses (12), wodurch ein Luftuberstromkanal (50) zwischen dem Gehäuse des Luftfilters und dem inneren Filterelement (26) vorhanden ist.
4. Luftfilter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitwand (52) in senkrechter Richtung über die Dicke des inneren FilterJ-ementes (26) hinausreicht, um eine Sättigung der Kphleschicht mit Brennstoffdampf sicherzustellen, ehe Dampf über die Leitwand (52) zum Filtereinlaß (14) strömt.
5. Luftfilter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitwand (52)") am Filtergehäuse neben dem Einlaß (l4^tfl)

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dicht befestigt ist.
6. Luftfilter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitwand (52) zwischen den Pilterelementen (24 und 26) dicht am Gehäuse befestigt 1st«
7. Luftfilter nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine ringförmige Leitwand (70) am Gehäuse des Filters radial innerhalb des inneren Filterelementes (26"") vorgesehen ist, um den Dampfstrom zum Filterauslaß (17"'') zu verzögern.
8. Luftfilter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Leitwand (70) senkrecht über die Dicke des inneren Filterelementes (26"") aus Kohle hervorsteht.

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