DE19735664A1

DE19735664A1 - Filter module

Info

Publication number: DE19735664A1
Application number: DE1997135664
Authority: DE
Inventors: Gerhard Hueftle; Dieter Tank; Uwe Dr Konzelmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-08-16
Filing date: 1997-08-16
Publication date: 1999-02-18
Also published as: FR2767357A1; GB2328514B; FR2767357B1; GB2328514A; GB9817063D0

Description

Die Erfindung geht aus von einem Filtermodul nach der Gattung des Hauptanspruches. Ein derartiges Filtermodul geht z. B. aus der EP 0 313 089 B1 hervor und dient zum Filtern der Ansaugluft einer Brennkraftmaschine. Das bekannte Filtermodul weist einen Einlaßkanal auf, an welchen sich eine einen Filter aufnehmende Filterkammer anschließt. Die Filterkammer ist durch den ringförmigen Filter in einen ringförmigen Einlaßraum oder Rohluftraum und einen innenseitigen Reinraum unterteilt. An den Reinraum der Filterkammer schließt sich ein Reinkanal an, in welchem die gefilterte Ansaugluft weitergefördert wird. In dem Reinkanal befindet sich eine Meßvorrichtung zum Messen der Masse der durch das Filtermodul strömenden Ansaugluft. Der Reinkanal weist dazu einen Meßkanal auf, der parallel zu einem Hauptströmungskanal angeordnet ist und die Meßvorrichtung aufnimmt. Die Meßvorrichtung arbeitet nach dem Prinzip zweier thermisch gekoppelter Widerstandselemente, wobei die Wärmeübertragung zwischen den Widerstandselementen von der Strömung des Mediums in dem Reinkanal abhängt.The invention relates to a filter module according to the preamble of the main claim. Such a filter module goes z. B. from EP 0 313 089 B1 and is used for filtering the intake air of an internal combustion engine. The known filter module has one Inlet channel, to which a filter chamber receiving a filter connects. The filter chamber is through the annular filter in an annular inlet space or Raw air space and an inside clean room divided. To the clean room of the The filter chamber is followed by a clean channel in which the filtered intake air is promoted. A measuring device for measuring is located in the clean channel the mass of the intake air flowing through the filter module. The Reinkanal points to this a measuring channel, which is arranged parallel to a main flow channel and Measuring device records. The measuring device works on the principle of two thermally coupled resistance elements, the heat transfer between the Resistance elements depends on the flow of the medium in the clean channel.

Die DE 29 11 631 C2 offenbart die Anordnung zweier thermisch gekoppelter Widerstände innerhalb eines Rohrkörpers, der über einen Steg mit einem in die Wandung des Reinkanals einsetzbaren Einsatzkörpers verbunden ist. Aus der DE 44 28 216 A1 geht die Anordnung der Meßvorrichtung in einem Gehäuse hervor, das im wesentlichen durch zwei topfförmige Schalenelemente gebildet wird und Einlaß- und Auslaßöffnungen für das strömende Medium aufweist. Aus der DE 44 07 209 C2 ist ein in den Reinkanal der Ansaugleitung einsetzbarer Meßkörper bekannt, der einen Strömungskanal aufweist, der sich im wesentlichen in einen sich in Strömungsrichtung verjüngenden Meßkanal und einen sich daran anschließenden, S-förmigen Umlenkkanal gliedert. Die Meßvorrichtung ist in dem sich verjüngenden Meßkanal angeordnet. DE 29 11 631 C2 discloses the arrangement of two thermally coupled resistors inside a tubular body, which is connected to the wall of the Insertable insert body is connected. DE 44 28 216 A1 describes the Arrangement of the measuring device in a housing, which consists essentially of two cup-shaped shell elements is formed and inlet and outlet openings for the flowing medium. From DE 44 07 209 C2 is a in the clean channel Suction line insertable measuring body is known, which has a flow channel, the essentially into a measuring channel tapering in the direction of flow and one adjoining, S-shaped deflection channel. The measuring device is in arranged the tapered measuring channel.

Wenn durch ein bekanntes Filtermodul stark verschmutzte Luft oder in hohem Maße wasserhaltige Luft angesaugt wird, kann es zu einer Verschmutzung der Meßvorrichtung kommen, was sich in einem Kennliniendrift der Meßvorrichtung äußert. Insbesondere wenn die Ansaugung direkt durch den Kühlergrill oder im seitlichen Gischtbereich der Vorderräder des Kraftfahrzeuges erfolgt, befindet sich in der Ansaugluft ein relativ hoher Wassergehalt und ein relativ hoher Gehalt an Schmutzpartikeln. Durch den Wassergehalt der Ansaugluft besteht die Gefahr, daß Schmutz aus dem Filter gelöst wird und sich auf der Meßvorrichtung niederschlägt. Bei Meßvorrichtungen, die mit Hilfe temperaturabhängiger Widerstände eine Messung durchführen, insbesondere bei Meßvorrichtungen, die ein mikromechanisches Sensorteil mit einer dielektrischen Membran aufweisen, wie dies beispielsweise aus der DE 43 38 891 A1 bekannt ist, kann eine Verschmutzung der temperaturabhängigen Widerstände bzw. der Membran zu einer unerwünschten Veränderung der Kennlinie der Meßvorrichtung führen. In der DE 29 11 631 C2 wird daher zur Reinigung des als Hitzdrahts dienenden temperaturabhängigen Widerstandes vorgeschlagen, diesen von Zeit zu Zeit, vorzugsweise beim Abschalten der Brennkraftmaschine, mit einer erhöhten Temperatur zu beaufschlagen, um diesen von Ablagerungen auf der Oberfläche zu befreien. Diese Vorgehensweise ist jedoch relativ aufwendig.If through a known filter module heavily polluted air or to a high degree water-containing air is sucked in, it can contaminate the measuring device come what is expressed in a characteristic drift of the measuring device. In particular if the suction directly through the grille or in the side spray area of the Front wheels of the motor vehicle takes place, there is a relatively high intake air Water content and a relatively high content of dirt particles. Due to the water content the intake air there is a risk that dirt is released from the filter and on of the measuring device. For measuring devices that help carry out a measurement of temperature-dependent resistors, especially at Measuring devices that have a micromechanical sensor part with a dielectric Can have membrane, as is known for example from DE 43 38 891 A1 a contamination of the temperature-dependent resistors or the membrane to one lead to undesired changes in the characteristic of the measuring device. In the DE 29 11 631 C2 is therefore used to clean the hot wire temperature-dependent resistance suggested this from time to time, preferably when switching off the internal combustion engine, with an increased temperature to remove deposits from the surface. This However, the procedure is relatively complex.

Advantages of the invention

Das erfindungsgemäße Filtermodul mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß eine Verschmutzung der Meßvorrichtung weitestgehend vermieden, zumindest aber deutlich reduziert wird. Ein möglicher Kennliniendrift der Meßvorrichtung tritt daher nicht oder nur in einem unerheblichen Umfang auf. Insbesondere wird durch die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung eine Benetzung der Meßvorrichtung mit dem Wassergehalt der Ansaugluft weitestgehend vermieden.The filter module according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that contamination of the measuring device is largely avoided, at least significantly reduced. A possible characteristic drift of the measuring device therefore does not occur or only to an insignificant extent. In particular, the protection device according to the invention a wetting of the measuring device with the Water content of the intake air largely avoided.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Filtermoduls möglich.The measures listed in the subclaims are advantageous Further developments and improvements of the filter module specified in the main claim possible.

Eine Einlaßöffnung der rohrförmigen Schutzvorrichtung kann sich entweder an der stromaufwärtigen Stirnseite der rohrförmigen Schutzvorrichtung befinden, wodurch eine besonders einfache Ausbildung gegeben ist. Es können jedoch auch mehrere Einlaßöffnungen vorgesehen sein, die in einer Mantelfläche der rohrförmigen Schutzvorrichtung radial und/oder axial zueinander versetzt angeordnet sind. Dabei ergibt sich eine gleichmäßige Ansaugung des zu filternden Mediums aus dem Reinraum der Filterkammer. Zudem können die Einlaßöffnungen in ihrem Durchmesser so gering bemessen sein, daß sich eine Siebwirkung bezüglich der Schmutzpartikel oder der Wassertröpfchen ergibt. Die Meßvorrichtung ist vorzugsweise in der Nähe der Auslaßöffnung angeordnet, so daß die Schutzvorrichtung sich im wesentlichen stromaufwärts der Meßvorrichtung erstreckt und Schmutz- und Wasserpartikel besonders wirkungsvoll abschirmt.An inlet opening of the tubular protective device can either on the are located upstream end of the tubular protective device, thereby creating a particularly simple training is given. However, several can be used Inlet openings can be provided in a lateral surface of the tubular Protective device are arranged radially and / or axially offset from one another. Here results there is even suction of the medium to be filtered from the clean room Filter chamber. In addition, the diameter of the inlet openings can be so small be sized so that there is a sieving effect with regard to the dirt particles or Water droplets results. The measuring device is preferably in the vicinity of the Outlet opening arranged so that the protection device is substantially extends upstream of the measuring device and especially dirt and water particles shields effectively.

Die Schutzvorrichtung kann in besonders vorteilhafter Weise in den Reinkanal des Filtermoduls eingeführt und von dort mittels einer Haltevorrichtung befestigt werden, die außerdem der Befestigung der Meßvorrichtung in dem Reinkanal dient.The protective device can in a particularly advantageous manner in the clean channel of the Filter module inserted and fastened from there by means of a holding device that also serves to attach the measuring device in the clean channel.

drawing

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are shown in simplified form in the drawing and in the following description explained. Show it:

Fig. 1 eine teilweise Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungs gemäßen Filtermoduls und Fig. 1 is a partial sectional view of a first embodiment of an inventive filter module and

Fig. 2 eine teilweise Schnittdarstellung des stromaufwärtigen Bereichs, der bei dem erfindungsgemäßen Filtermodul zum Einsatz kommenden Schutzvorrichtung entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel. Fig. 2 is a partial sectional view of the upstream area of the protective device used in the filter module according to the invention according to a second embodiment.

Description of the embodiments

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Filtermoduls 1 in einer teilweisen Schnittdarstellung, die sich auf die im Rahmen der Erfindung wesentlichen Elemente beschränkt. Das erfindungsgemäße Filtermodul 1 ist lediglich schematisch dargestellt, um die grundlegende Anordnung der erfindungsgemäßen Elemente zu veranschaulichen. Fig. 1 shows an embodiment of a filter module 1 according to the invention in a partial sectional view, which is limited to the essential elements within the scope of the invention. The filter module 1 according to the invention is only shown schematically in order to illustrate the basic arrangement of the elements according to the invention.

Das Filtermodul 1 weist einen Einlaßschnorchel 2 auf, in welchem ein Einlaßkanal 3 ausgebildet ist. Der Einlaßkanal 3 mündet in einen Filterraum 4 aus. In dem Filterraum 4 ist ein Filter in Form einer Filtermatte 5 angeordnet. Die Filtermatte 5 untergliedert den Filterraum 4 in einen Einlaßraum 4a, der auch als Rohluftraum bezeichnet werden kann, und einen Reinraum 4b. The filter module 1 has an inlet snorkel 2 , in which an inlet channel 3 is formed. The inlet duct 3 opens into a filter space 4 . A filter in the form of a filter mat 5 is arranged in the filter space 4 . The filter mat 5 divides the filter space 4 into an inlet space 4 a, which can also be referred to as unfiltered air space, and a clean room 4 b.

Das erfindungsgemäße Filtermodul 1 dient zum Filtern eines durch das Filtermodul 1 strömenden Mediums, insbesondere zum Filtern der Ansaugluft einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs.The filter module 1 according to the invention serves for filtering a medium flowing through the filter module 1 , in particular for filtering the intake air of an internal combustion engine of a motor vehicle.

An den Reinraum 4b des Filterraums 4 schließt sich ein Reinkanal 6 an, der im Ausführungsbeispiel in einer Rohrleitung 7 ausgebildet ist. Der Einlaßschnorchel 2, der
Filterraum 4 und der Reinkanal 6 können einstückig als Kunststoffspritzteil ausgebildet sein. Dabei kann ein nicht näher dargestellter Deckel vorgesehen sein, über welchen die Filtermatte 5 zugänglich und austauschbar ist.The clean room 4 b of the filter room 4 is followed by a clean channel 6 , which in the exemplary embodiment is formed in a pipeline 7 . The inlet snorkel 2 , the
Filter chamber 4 and the clean channel 6 can be formed in one piece as a plastic injection-molded part. A cover, not shown, can be provided, through which the filter mat 5 is accessible and replaceable.

In dem Reinkanal 6 befindet sich in an sich bekannter Weise eine Meßvorrichtung 8, die zum Messen der Masse des durch das Filtermodul 1 strömenden Mediums, insbesondere der Ansaugluft der Brennkraftmaschine, dient. Die Masse des durch das Filtermodul einströmenden Mediums kann durch eine nicht dargestellte, stromabwärts der Meßvorrichtung 8 angeordnete Drosselklappe verstellbar sein. Die von der Meßvorrichtung 8 erfaßte Masse des in dem Filtermodul 1 strömenden Mediums dient für den Fall der Verwendung bei einer Brennkraftmaschine unter anderem der Ansteuerung der Brennstoffeinspritzventile der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von der das Filtermodul 1 durchströmenden Ansaugluft. Die Meßvorrichtung 8 kann in an sich bekannter Weise z. B. in Form von thermisch gekoppelten, temperaturabhängigen Widerständen ausgebildet sein. Insbesondere ist es möglich, wie beispielsweise in der DE 43 38 891 A1 vorgeschlagen wird, die Meßvorrichtung 8 als mikromechanisches Bauteil auszubilden, welches eine dielektrische Membran aufweist, auf welcher die Widerstands elemente ausgebildet sind.In the pure channel 6 there is a measuring device 8 in a manner known per se which is used to measure the mass of the medium flowing through the filter module 1 , in particular the intake air of the internal combustion engine. The mass of the medium flowing in through the filter module can be adjustable by means of a throttle valve (not shown) arranged downstream of the measuring device 8 . The mass of the medium flowing in the filter module 1, which is detected by the measuring device 8, is used in the case of use in an internal combustion engine, inter alia, to control the fuel injection valves of the internal combustion engine as a function of the intake air flowing through the filter module 1 . The measuring device 8 can, for. B. in the form of thermally coupled, temperature-dependent resistors. In particular, it is possible, as is proposed, for example, in DE 43 38 891 A1, to design the measuring device 8 as a micromechanical component which has a dielectric membrane on which the resistance elements are formed.

Erfindungsgemäß ist die Meßvorrichtung 8 innerhalb einer rohrförmigen Schutzvorrichtung 9 angeordnet, die sich stromaufwärts der Meßvorrichtung 8 bis in den Reinraum 4b der Filterkammer 4 erstreckt. Die Schutzvorrichtung 9 kann in besonders einfacher Weise als zylinderförmiger Hohlkörper ausgebildet und als Kunststoffspritzteil hergestellt sein. Die rohrförmige Schutzvorrichtung 9 schützt die Meßvorrichtung 8 vor Schmutzpartikeln, die von der Filtermatte 5 nicht erfaßt werden. Ferner schützt die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung 9 die Meßvorrichtung 8 vor Wassertröpfchen, die in der Ansaugluft enthalten sein können. Insbesondere wenn sich ein relativ hoher Wasseranteil in der von dem Filtermodul 1 angesaugten Rohluft befindet, ergibt sich die Gefahr, daß Schmutzpartikel aus der Filtermatte gelöst und zu der Meßvorrichtung 8 transportiert werden können, wenn die Meßvorrichtung nicht besonders geschützt wird.According to the invention, the measuring device 8 is arranged inside a tubular protective device 9 , which extends upstream of the measuring device 8 into the clean room 4 b of the filter chamber 4 . The protective device 9 can be designed in a particularly simple manner as a cylindrical hollow body and manufactured as a plastic injection-molded part. The tubular protective device 9 protects the measuring device 8 from dirt particles that are not captured by the filter mat 5 . Furthermore, the protective device 9 according to the invention protects the measuring device 8 from water droplets which may be contained in the intake air. Particularly when there is a relatively high proportion of water in the raw air drawn in by the filter module 1 , there is the danger that dirt particles can be loosened from the filter mat and transported to the measuring device 8 if the measuring device is not particularly protected.

Durch die erfindungsgemäße rohrförmige Schutzvorrichtung 9 wird dies jedoch weitgehend verhindert. Wenn die Filtermatte 5 mit Wasser weitgehend gesättigt ist, können sich Wassertröpfchen, in welchen Schmutzpartikel gelöst sind, von der Filtermatte 5 lösen. Diese Wassertröpfchen werden aufgrund der Strömungsverhältnisse weitgehend unmittelbar in den Reinkanal 6 eingesaugt. Insbesondere wenn die Einlaßöffnung 10 der rohrförmigen Schutzvorrichtung 9 sich nahezu an dem der Mündung des Reinkanals 6 gegenüberliegenden Ende 11 des Reinraums 4b der Filterkammer 4 befindet, werden die Wassertröpfchen in die rohrförmige Schutzvorrichtung 9 nur in einem sehr geringen und weitgehend vernachlässigendem Maße eingesaugt. Die Beaufschlagung mit Wassertröpfchen und Schmutzpartikeln der Meßvorrichtung 8 wird durch diese einfache, jedoch sehr wirkungsvolle Maßnahme daher in erheblichem Maße reduziert.However, this is largely prevented by the tubular protective device 9 according to the invention. If the filter mat 5 is largely saturated with water, water droplets in which dirt particles are dissolved can detach from the filter mat 5 . Due to the flow conditions, these water droplets are largely sucked directly into the pure channel 6 . Specifically, when the inlet port 10 9 almost at which the mouth of the net channel 6 is located opposite end 11 of the clean room 4 b of the filter chamber 4 of the tubular protective device, the water droplets are very small in the tubular protective device 9 only in one and sucked largely negligible extent. The exposure to water droplets and dirt particles of the measuring device 8 is therefore considerably reduced by this simple but very effective measure.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die rohrförmige Schutzvorrichtung 9 eine einzige Einlaßöffnung 10 an ihrer stromaufwärtigen Stirnseite 12 auf. Die Meßvorrichtung 8 befindet sich in der Nähe der Auslaßöffnung 13, die an der stromabwärtigen Stirnseite 14 der Schutzvorrichtung 9 ausgebildet ist. Die Meßvorrichtung 8 kann mittels einer Haltevorrichtung 15 montiert sein, die gleichzeitig der Befestigung der Schutzvorrichtung 9 dient. In einer Mantelfläche 16 der rohrförmigen Schutzvorrichtung 9 kann eine Bohrung 17 vorgesehen sein, in welche die Haltevorrichtung 15 einsetzbar ist. Die Haltevorrichtung 15 kann sowohl mit der Rohrleitung 7 des Reinkanals 6 als auch mit der rohrförmigen Schutzvorrichtung 9 verschraubt, verpreßt oder verrastet oder einfach eingesteckt sein. Dabei sind Abstandshalter vorzugsweise so vorzusehen, daß die Schutzvorrichtung 9 konzentrisch in dem Reinkanal 6 angeordnet ist.In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, the tubular protective device 9 has a single inlet opening 10 on its upstream end face 12 . The measuring device 8 is located in the vicinity of the outlet opening 13 , which is formed on the downstream end face 14 of the protective device 9 . The measuring device 8 can be mounted by means of a holding device 15 , which at the same time serves to fasten the protective device 9 . A bore 17 can be provided in a lateral surface 16 of the tubular protective device 9 , into which the holding device 15 can be inserted. The holding device 15 can be screwed to the pipe 7 of the clean channel 6 as well as to the tubular protective device 9 , pressed or locked, or simply inserted. Spacers are preferably to be provided so that the protective device 9 is arranged concentrically in the clean channel 6 .

Fig. 2 zeigt das stromaufwärtige Ende der rohrförmigen Schutzvorrichtung 9 entsprechend einem alternativen Ausführungsbeispiel. Die Stirnseite 12 ist bei diesem Ausführungsbeispiel mittels einer Stirnplatte 20, die einstückig mit der Mantelfläche 16 der rohrförmigen Schutzvorrichtung 9 ausgebildet sein kann, verschlossen. Statt einer stirnseitigen Einlaßöffnung sind an der Mantelfläche 16 mehrere radial und axial verteilte Einlaßöffnungen 21 bis 34 angeordnet. Die Einlaßöffnungen 21 bis 34 können sich über einen vorgegebenen axialen Bereich der rohrförmigen Schutzvorrichtung 9 erstrecken, um eine möglichst gleichmäßige Ansaugung des Mediums aus dem Reinraum 4b der Filterkammer 4 zu ermöglichen. Die Einlaßöffnungen 21 bis 34 können dabei in ihrem Durchmesser so gering bemessen sein, daß der Durchtritt von größeren Schmutzpartikeln und Wassertröpfchen vermieden wird. Fig. 2 shows the upstream end of the tubular protection device 9 according to an alternative embodiment. In this exemplary embodiment, the end face 12 is closed by means of an end plate 20 , which can be formed in one piece with the lateral surface 16 of the tubular protective device 9 . Instead of an end-side inlet opening, a plurality of radially and axially distributed inlet openings 21 to 34 are arranged on the lateral surface 16 . The inlet openings 21 to 34 can extend over a predetermined axial area of the tubular protective device 9 in order to enable the medium to be drawn in as uniformly as possible from the clean room 4 b of the filter chamber 4 . The inlet openings 21 to 34 can be dimensioned so small in diameter that the passage of larger dirt particles and water droplets is avoided.

Claims

1. A filter module (1) for filtering a fluid flowing through the filter module (1) medium, in particular the intake air of an internal combustion engine, with an inlet channel (3), a downstream subsequent to the inlet channel (3), a filter (5) having filter chamber ( 4 ), a downstream of the filter chamber ( 4 ) connecting clean channel ( 6 ) and a measuring device ( 8 ) arranged in the clean channel ( 6 ) for measuring the mass of the medium flowing through the filter module ( 1 ), characterized in that the measuring device ( 8 ) is arranged within a tubular protective device ( 9 ) which extends upstream of the measuring device ( 8 ) into the filter chamber ( 4 ).

2. Filter module according to claim 1, characterized in that the filter ( 5 ) divides the filter space ( 4 ) into an inlet space ( 4 a) connected to the inlet duct ( 3 ) and a clean space ( 4 b) connected to the clean duct ( 6 ) and the tubular protective device ( 9 ) has at least one inlet opening ( 10 ; 21-34 ) opening into the clean room ( 4 b).

3. Filter module according to claim 2, characterized in that the inlet opening ( 10 ) on an upstream end face ( 12 ) of the tubular protective device ( 9 ) is arranged and in the vicinity of the mouth of the clean channel ( 6 ) opposite end ( 11 ) of the Filter chamber ( 4 ) is located.

4. Filter module according to claim 2, characterized in that a plurality of inlet openings ( 21-34 ) on a lateral surface ( 16 ) of the tubular protective device ( 9 ) are arranged radially and / or axially offset from one another.

5. Filter module according to one of claims 1 to 4, characterized in that the tubular protective device ( 9 ) has an outlet opening ( 13 ) opening into the clean channel ( 6 ).

6. Filter module according to claim 5, characterized in that the measuring device ( 8 ) is arranged in the vicinity of the outlet opening ( 13 ).

7. Filter module according to claims 1 to 6, characterized in that the protective device ( 9 ) is inserted into the clean channel ( 6 ) and fastened there by means of a holding device ( 15 ).

8. Filter module according to claim 7, characterized in that the holding device ( 15 ) also serves to fasten the measuring device ( 8 ).