DE19505213C1 - Luftzuführeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftzuführeinrichtung für eine Fahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer bekannten Luftzuführeinrichtung dieser Art (DE 42 34 045 C1) sind der Wasserabscheider, der Luftfilter und ein Aktivkohlefilter in der genannten Reihenfolge unterhalb des mit einem Grobsieb verschlossenen Frischlufteinlasses in horizontaler Ausrichtung angeordnet. Der Querschnitt des Lufteinlasses entspricht in etwa dem des Luftströmungsweges, in dem der Wasserabscheider, der Luftfilter und der Kohleaktivfilter angeordnet sind. Der nicht näher beschriebene Wasserabscheider weist stabförmige Auffangrinnen mit nach oben weisender Rinnenöffnung auf, die parallel nebeneinander und mit Abstand voneinander angeordnet sind. Jeweils zwei nebeneinander parallel verlaufende Auffangrinnen sind von einer gleichartig ausgebildeten stabförmigen Abdeckrinne übergriffen, deren Rinnenöffnung nach unten weist und die beiden nebeneinanderliegenden Endstirnflächen von zwei Auffangrinnen überdeckt. Die den Wasserabscheider durchströmende Frischluft wird zwischen den Abdeck- und Auffangrinnen mehrmals umgelenkt, was zu erhöhtem Strömungswiderstand und merkbarem Strömungsgeräusch führt.

Die am Wasserabscheider sich ablagernde Feuchtigkeit und Nässe fließen als Wasserfilm über die Auffangrinnen seitlich ab. Das Wasser wird von einer am Boden des Luftströmungswegs angeordneten Wasserauffangwanne über einen Wasserabfluß abgeführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Luftzuführeinrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß bei guter Wasserabscheidung die Geräuschbildung weitgehend bis zur fast gänzlichen Unterdrückung reduziert ist.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Luftzuführeinrichtung hat den Vorteil, daß der durch den verbesserten, als Gleichrichter wirkenden Wasserabscheider erzeugte flächige Strömungswiderstand eine deutlich geringere Luftgeschwindigkeit mit nur geringer Geräuschbildung und sehr guter Wasserabscheidung ergibt. Diese geringe Luftgeschwindigkeit verhindert darüber hinaus, daß an der Wand haftende, abgeschiedene Wassertropfen mitgerissen werden. Der neuartige Wasserabscheider und dessen vertikale Anordnung im Luftströmungsweg ermöglichen es, auf engstem Bauraum bei vorgegebener Luftmenge pro Zeiteinheit die Wasserabscheidung auf optimierten Strömungswiderstand und niedrigen Geräuschpegel einzustellen.

Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Luftzuführeinrichtung mit zweckmäßigen Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Patentansprüchen angegeben.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in jedes Perforationsloch ein auf beiden Seiten der Wand vorstehendes Rohr, gegenüber der Wand abgedichtet, eingesetzt. In jedem der die senkrechte Wand durchstoßenden, etwa waagrechten Rohre stellt sich der gleiche Strömungswiderstand ein. Auftretende Unterschiede werden durch den Rohrdurchmesser- und/oder die Rohrlänge ausgeglichen. Das von oben an der Wand abfließende Wasser kann nicht in die Rohre eintreten und fließt direkt nach unten ab. Die mit dem Luftstrom mitgeführten Wassertropfen bekommen in der Länge des Rohres Wandkontakt und fließen durch die Schwerkraft nach unten zu dem Ausströmende des Rohres. Werden dabei gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Rohre innen gedrillt ausgeführt, so werden mit Hilfe der Zentrifugalkraft auch noch die letzten Tropfen aus dem Luftstrom entfernt. Auf der in Strömungsrichtung gesehen hinteren Seite der Wand bilden sich am Austrittsende der Rohre pilzförmige Luftwirbel, die die Schwerkraft unterstützend die am unteren Ausströmende des Rohres ankommenden Wassertropfen zu der senkrechten Wand in eine Zone langsamer Strömung lenken, wo diese als Wasserfilm abfließen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Luftdurchtrittsfläche des Wasserabscheiders mehrfach größer gemacht als der Querschnitt des Lufteinlasses. Dieser gegenüber dem Querschnitt des Grobsiebes oder Abdeckgitters wesentlich größere Querschnitt trägt deutlich zur Verringerung der Luftgeschwindigkeit bei.

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im folgenden näher beschrieben. Dabei zeigen jeweils in schematischer Darstellung:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Luftzuführeinrichtung für eine Kraftfahrzeugkarosserie,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht eines Wasserabscheiders in der Luftzuführeinrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 4 eine gleiche Darstellung wie in Fig. 1 einer modifizierten Luftzuführeinrichtung.

Die in Fig. 1 im Schnitt schematisch skizzierte Luftzuführeinrichtung für ein Kraftfahrzeug ist im Vorbau 10 der Fahrzeugkarosserie angeordnet und weist einen Luftströmungsweg 11 auf, der einen Lufteinlaß 12 mit einem Luftauslaß 13 verbindet. Der Lufteinlaß 12 ist dabei in einer oberen Wand 14 der Fahrzeugkarosserie, mitunter auch in der Motorhaube, angeordnet und mit einem Grobsieb oder Abdeckgitter 15 abgedeckt. Der Luftauslaß 13 ist an eine hier nicht dargestellte Heiz- oder Klimaanlage des Fahrzeugs angeschlossen. Mit 16 ist die Frontscheibe des Fahrzeugs angedeutet.

Im Luftströmungsweg 11 sind in Luftströmungsrichtung gesehen hintereinander ein Wasserabscheider 17 und ein Luftfilter 18 angeordnet. Beide überspannen vollständig den Strömungsquerschnitt des Luftströmungswegs 11. Der Wasserabscheider 17 wird von einer im wesentlichen vertikal verlaufenden perforierten Wand 19 gebildet, deren Perforationslöcher 20 die Wand 19 jeweils vollständig durchstoßen, wobei ihre mit 21 angedeuteten Lochachsen parallel zueinander ausgerichtet sind. In Fig. 1 sind von den Perforationslöchern 20 nur die beiden mittleren, oberen dargestellt, während die übrigen, in der Schnittebene liegenden Perforationslöcher 20 durch ihre Lochachsen 21 angedeutet sind. Die Wand 19 ist im mittleren Bereich leicht gekrümmt, so daß ihr unteres Ende unter einem spitzen Winkel zum oberen Ende verläuft. Der Luftfilter 18 ist mit geringem Abstand von dem Wasserabscheider 17 angeordnet und im wesentlichen parallel zu diesem ausgerichtet. Die Parallelität beschränkt sich dabei auf den oberen bis mittleren Bereich des Wasserabscheiders 17, während der Abstand der Wand 19 vom Luftfilter 18 in deren unteren Bereich durch deren spitzwinkligen Verlauf kontinuierlich zunimmt.

Der Luftströmungsweg 11 ist an der Unterseite von Wasserabscheider 17 und Luftfilter 18 durch eine Auffangwanne 22 mit einem Wasserablauf 23 begrenzt. Von dem vorderen Ende der Auffangwanne 22 erstreckt sich eine vordere Begrenzungswand 24 des Luftströmungswegs 11 bis zu dem vorderen Rand des Lufteinlasses 12. Diese Begrenzungswand 24 verläuft ausgehend von der Auffangwanne 22 zunächst vertikal, ist nahe dem oberen Bereich der Wand 19 gekrümmt und verläuft dann geradlinig zu dem vorderen, unteren Rand des Lufteinlasses 12. Vom oberen Rand der Wand 19 erstreckt sich eine obere Begrenzungswand 25 des Luftströmungswegs 11 bis hin zu dem hinteren, oberen Rand des Lufteinlasses 12. Die seitlichen Begrenzungswände für den Luftströmungsweg 11, die jeweils seitlich an der vorderen Begrenzungswand 24, der oberen Begrenzungswand 25 und der Auffangwanne 22 anschließen, sind hier nicht dargestellt. Durch die Begrenzungswände 24, 25 erhält der Luftströmungsweg 11 einen ausgehend vom Lufteinlaß 12 zunehmenden Strömungsquerschnitt, der im Bereich von Wasserabscheider 17 und Luftfilter 18 maximal wird und ein Vielfaches des Querschnittes des Lufteinlasses 12 beträgt. Durch diese Ausbildung des Luftströmungswegs 11 strömt die über den Lufteinlaß 12 einströmende Frischluft den Wasserabscheider 17 bzw. die Wand 19 in dessen bzw. deren oberen Wandbereich an und strömt von hier aus daran entlang bis hin zur Auffangwanne 22. Wie schon erwähnt, verläuft die Wand 19 in ihrem unteren Endbereich etwa spitzwinklig, so daß sich ihr Abstand von der dort vertikal verlaufenden vorderen Begrenzungswand 24 nach unten verjüngt und die Strömungsluft unter einem spitzen Winkel auf den unteren Bereich der Wand 19 auftrifft und durch die Perforationslöcher 20 hindurchströmt.

Wie in Fig. 1 im Bereich des mit II gekennzeichneten Ausschnitts angedeutet und in der vergrößerten Darstellung dieses Ausschnitts in Fig. 2 besser zu sehen ist, ist in jedes Perforationsloch 20 in der Wand 19 ein Rohr 26 im wesentlichen spaltlos eingesetzt, das auf beiden Seiten über die Wand 19 vorsteht. Um die Wasserabscheidewirkung zu verbessern, können die Rohre 26 noch innen gedrillt sein. Eine Vorderansicht des Wasserabscheiders 17 ist in Fig. 3 dargestellt. Der Abstand des Luftfilters 18 vom Wasserabscheider 17 wird durch das Verhältnis von der Summe aller Rohrquerschnitte im Wasserabscheider 17 zu der Filterfläche des Luftfilters 18 bestimmt.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Luftzuführeinrichtung ist wie folgt:

Die über den Lufteinlaß 12 einströmende feuchte Frischluft muß, bevor sie in den Luftfilter 18 mit seinem sehr großen Querschnitt eintritt, durch den vorgeschalteten Wasserabscheider 17 mit ebenfalls sehr großer Querschnittsfläche hindurchströmen. Der durch die Wand mit den vielen Rohren 26 erzeugte flächige Strömungswiderstand ergibt aufgrund des mehrfach größeren Querschnittes gegenüber dem Querschnitt des Lufteinlasses 12 eine deutlich geringere Luftgeschwindigkeit. Dies hat eine geringe Geräuschbildung und eine sehr gute Wasserabscheidung spätestens in den Rohren 26 zur Folge. Die geringe Luftgeschwindigkeit verhindert, daß die an der Wand 19 haftenden Wassertropfen mitgerissen werden können. Die im Luftstrom noch mitgeführten Wassertropfen bekommen in der Länge des Rohres 26 Wandkontakt und fließen durch die Schwerkraft nach unten zu dem Ausströmende des Rohrs 26. Sind die Rohre 26 noch gedrillt, so wird durch den dadurch angeregten Drall der Luftsäule im Rohr 26 mit Hilfe der Zentrifugalkraft auch die letzten Wassertropfen aus dem Luftstrom entfernt. Am Ausströmende eines jeden Rohres 26 bilden sich typische pilzförmige Luftwirbel, wie sie bei Austritt einer schnellen Strömung in einen großen Raum auftreten und in Fig. 2 mit 27 angedeutet sind. Dieser Luftwirbel 27 lenken, die Schwerkraft unterstützend, den am unteren Ausströmende des Rohres 26 ankommenden Wassertropfen zu der senkrechten Wand 19 in eine Zone langsamer Strömung, wo die Wassertropfen einen Wasserfilm bilden und nach unten zur Auffangwanne 22 hin abfließen.

In Fig. 4 ist eine modifizierte Luftzuführeinrichtung für ein Kraftfahrzeug dargestellt, die insoweit variiert ist, als der Luftfilter 18 nicht parallel zu dem Wasserabscheider 17, sondern in einem spitzen Winkel zu diesem angeordnet ist, so daß er in Luftströmungsrichtung gesehen schräg nach oben verläuft und dabei in Richtung stromaufwärts geneigt ist. Im übrigen stimmt der Aufbau und die Wirkungsweise dieser modifizierten Luftzuführeinrichtung mit der vorstehend beschriebenen überein, so daß gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.

Claims (9)

1. Luftzuführeinrichtung für eine Fahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs mit einem Lufteinlaß, der von einem Grobsieb oder Gitter abgedeckt ist, mit einem den Lufteinlaß mit einem Luftauslaß verbindenden Luftströmungsweg, mit einem, in dem Luftströmungsweg, dessen Strömungsquerschnitt überspannend, angeordneten Luftfilter und mit einem dem Luftfilter im Luftströmungsweg vorgeordneten Wasserabscheider, der den Strömungsquerschnitt des Luftströmungswegs überspannt und eine Vielzahl von Öffnungen für den Luftdurchtritt aufweist, dadurch gekennzeichnete daß der Wasserabscheider (17) von einer im wesentlichen vertikal verlaufenden perforierten Wand (19) gebildet ist, deren Perforationslöcher (20) die Wand (19) mit zueinander im wesentlichen parallelen Lochachsen (21) durchdringen, und daß die Anordnung des Luftfilters (18) mit geringem Abstand von dem Wasserabscheider (17) und zu diesem parallel oder unter einem spitzen Winkel geneigt vorgenommen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jedes Perforationsloch (20) ein auf beiden Seiten der Wand (19) vorstehendes Rohr (26) im wesentlichen spaltlos eingesetzt ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Luftdurchtrittsfläche des Wasserabscheiders (17) mehrfach größer ist als der Querschnitt des Lufteinlasses (12).

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet , daß der Luftströmungsweg (11) so begrenzt ist, daß die über den Lufteinlaß (12) einströmende Luft die den Wasserabscheider (17) bildende Wand (19) in deren oberen Wandbereich anströmt und von hier aus etwa parallel zur Wand (19) zum unteren Wandbereich strömt.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftströmungsweg (11) eine Begrenzungswand (24) aufweist, die im Abstand vor dem Wasserabscheider (17) etwa parallel zu diesem verläuft und sich aus dem oberen Bereich des Wasserabscheiders (17) bis hin zum Lufteinlaß (12) erstreckt.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand von Begrenzungswand (24) und Wasserabscheider (17) sich zum unteren Bereich des Wasserabscheiders (17) hin verjüngt.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Wasserabscheiders (17) der Luftströmungsweg (11) von einer Auffangwanne (22) begrenzt ist, die einen Wasserabfluß (23) aufweist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (26) innen gedrillt sind.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2-8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand von Luftfilter (18) und Wasserabscheider (17) voneinander durch das Verhältnis der Summe der Rohrquerschnitte im Wasserabscheider (17) zu der Filterfläche des Luftfilters (18) bestimmt ist.