DE19950703A1

DE19950703A1 - Vorrichtung zur Vermeidung des Wassereintritts in ein Luftfiltergehäuse einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19950703A1
Application number: DE1999150703
Authority: DE
Inventors: Carlos Hegel
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1999-10-21
Filing date: 1999-10-21
Publication date: 2001-04-26

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vermeidung des Wassereintritts in ein Luftfiltergehäuse einer Brennkraftmaschine. Es wird die Aufgabe gelöst, eine solche Vorrichtung zu schaffen, mit der die Lufteintrittsöffnung ohne Verwendung elektronisch betätigter Stell- und Regelelemente verschlossen bzw. geöffnet werden kann. In Abhängigkeit des Feuchtegrades der Ansaugluft soll eine selbsttätige Umschaltung zwischen einer Luftansaugung aus der Frischluftansaugleitung und aus dem Motorraum realisiert werden. DOLLAR A Hierfür wird vorgeschlagen, daß der Frischlufteintrittsöffnung (2) des Luftfiltergehäuses (1) eine Baugruppe (3) zugeordnet wird, die aus einem reversiblen Werkstoff mit einer Vielzahl von Durchtrittsöffnungen besteht, wobei dieser Werkstoff im trockenen Zustand ein geringes Volumen aufweist und luftdurchlässig ist und wobei dieser Werkstoff unter Feuchtigkeitseinfluß zu einem wesentlich größeren Volumen aufquillt und luftundurchlässig ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vermeidung des Wassereintritts in ein Luftfiltergehäuse einer Brennkraftmaschine, wobei die in das Luftfiltergehäuse strömende Luft in Abhängigkeit des Feuchtegrades der Frischluft entweder aus der Frischluftansaugleitung oder aus dem Motorraum zugeführt wird.

In der Luftansaugleitung von Brennkraftmaschinen sind Luftfilter vorgesehen, mit denen die Frischluft, die als Verbrennungsluft verwendet wird, vor Eintritt in den Brennraum gereinigt wird. Für eine optimale Funktionsfähigkeit des Filters sollte die Eintrittsöffnung des Luftfiltergehäuses in einem Bereich angeordnet werden, in dem Beeinträchtigungen durch Staub, Schmutz, Streusalz oder andere Medien weitgehend ausgeschlossen sind. Eine derartige Einbaulage kann jedoch in zahlreichen Anwendungsfällen nicht realisiert werden. Zum Beispiel erfordert der verfügbare Bauraum häufig Kompromisse. Aber auch bei ausreichendem Bauraum können sich Probleme ergeben, zum Beispiel bei Wasserdurchfahrten mit Geländefahrzeugen. Unabhängig von Fahrzeuggröße und Fahrzeugkonzept ist festzustellen, daß insbesondere Gischtwasser und Schnee auch bei sorgfältig ausgewählter Anordnung in die Lufteintrittsöffnung gelangen können. Die Vermeidung funktioneller Mängel des Luftfilters erfordert deshalb zusätzliche bauliche Maßnahmen.

Ein Ventil zum Ableiten von Wasser aus dem Innenraum eines Luftfilters ist aus DE 31 30 782 A1 bekannt. Das Ventil wird im Luftfiltergehäuse angeordnet und besteht aus mehreren innerhalb einer Ventilkammer angeordneten Prallwänden mit zueinander versetzt liegenden Durchtrittsöffnungen. Somit wird ein labyrinthartiger Durchlaß von der Innenseite des Luftfiltergehäuses nach außen geschaffen, durch den das Wasser abfließen kann. Allerdings wird das Wasser nur bei bestimmten Betriebsbedingungen abgeführt, wobei die labyrinthartige Führung ohnehin eine sehr langsame Fließbewegung bewirkt. Demzufolge ist nicht zu vermeiden, daß der Filtereinsatz feucht wird. Bei ungünstigen Betriebsbedingungen kann außerdem Wasser über den Filtereinsatz in die Ansaugleitung und nachfolgend in den Verbrennungsraum gelangen.

In DE 37 36 777 C1 wird eine Vorrichtung zur Vermeidung des Wassereintritts in ein Luftfiltergehäuse beschrieben. Hierbei ist in der Frischluftansaugleitung der Brennkraftmaschine vor dem Luftfilter ein Wassersensor angeordnet. Sobald der Sensor Wasser in der Frischluftansaugleitung erkennt, wird die Steuerelektronik einer Schalteinheit angesteuert. Mit dieser Schalteinheit wird wiederum ein unterdruckbeaufschlagbares Umschaltventil von der Frischluftansaugung auf Motorraumansaugung umgestellt. Mit der technischen Lösung gemäß DE 37 36 777 C1 kann das Vordringen von Gischtwasser oder Schnee an den Filtereinsatz grundsätzlich verhindert werden. Nachteilig ist jedoch der komplizierte Aufbau dieser Vorrichtung mit zahlreichen elektronischen und mechanischen. Baugruppen. Neben den somit erheblichen Kosten ergeben sich auch zahlreiche. Ansatzpunkte für potentielle Funktionsstörungen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Vermeidung des Wassereintritts in Luftfiltergehäuse zu schaffen, mit der die Lufteintrittsöffnung ohne Verwendung elektronisch betätigter Stell- und Regelelemente verschlossen bzw. geöffnet werden kann. Hierbei soll in Abhängigkeit des Feuchtegrades der Ansaugluft eine selbsttätige Umschaltung zwischen einer Luftansaugung aus der Frischluftansaugleitung und aus dem Motorraum realisiert werden.

Diese Aufgabe wird gelöst, indem der Frischlufteintrittsöffnung des Luftfiltergehäuses eine Baugruppe zugeordnet wird, die aus einem reversiblen Werkstoff mit einer Vielzahl von Durchtrittsöffnungen besteht, wobei dieser Werkstoff im trockenen Zustand ein geringes Volumen aufweist und luftdurchlässig ist und wobei dieser Werkstoff unter Feuchtigkeitseinfluß zu einem wesentlich größerem Volumen aufquillt und luftundurchlässig ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 7.

Diese Vorrichtung ermöglicht ein wirksames Schließen bzw. Öffnen der Frischlufteintrittsöffnung in Abhängigkeit des Feuchtegrades der Ansaugluft. Hierfür werden lediglich wenige und einfache Bauteile benötigt, so daß sich erhebliche Vorteile gegenüber konventionellen Lösungen ergeben. Besonders vorteilhaft wird eine selbsttätige Umschaltung der Luftansaugung zwischen Frischluftansaugung und Motorraumansaugung ohne kostenintensive und störanfällige elektronisch betätigte Stell- und Regelelemente erreicht.

Die Vorrichtung ist grundsätzlich für sämtliche Brennkraftmaschinen mit einem Luftfilter in der Ansaugluftleitung geeignet. Das bevorzugte Einsatzgebiet sind jedoch Kraftfahrzeuge, bei denen eine Beaufschlagung der Frischlufteintrittsöffnung mit Gischtwasser oder Schnee konstruktiv kaum verhindert werden kann, wie beispielsweise bei Wasserdurchfahrten mit Geländefahrzeugen oder bei Schneesturm. Durch Anwendung der beschriebenen Vorrichtung wird auch bei derart extremen Einsatzbedingungen erreicht, daß kein Gischtwasser oder Schnee in das Luftfiltergehäuse angesaugt wird. Der Filtereinsatz bleibt weitgehend trocken, so daß eine wichtige Voraussetzung für einen störungsfreien Betrieb der Brennkraftmaschine gewährleistet wird.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Vermeidung des Wassereintritts in ein Luftfiltergehäuse einer Brennkraftmaschine beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführung im Zustand "trocken",

Fig. 2 die Ausführung gemäß Fig. 1 im Zustand feucht",

Fig. 3 eine zweite Ausführung im Zustand "trocken",

Fig. 4 die Ausführung gemäß Fig. 3 im Zustand "feucht",

Fig. 5 eine dritte Ausführung im Zustand "trocken",

Fig. 6 die Ausführung gemäß Fig. 5 im Zustand feucht".

In der Zeichnung wird der grundsätzliche Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. An einem Luftfiltergehäuse 1 ist eine Eintrittsöffnung 2 für die Frischluft vorgesehen. Der als Kanal ausgestalteten Frischlufteintrittsöffnung 2 ist eine Baugruppe 3 zugeordnet. Diese Baugruppe 3 besteht aus einem reversiblen Werkstoff mit einer Vielzahl von Durchtrittsöffnungen, die in der Zeichnung allerdings nicht näher dargestellt sind. Je nach Ausgestaltung können diese Öffnungen Kapillaren oder Poren sein. Der Querschnitt der Frischlufteintrittsöffnung 2 ist gegebenenfalls etwas größer als bei konventionellen Luftfiltergehäusen 1, damit der von der Baugruppe 3 im trockenen Zustand benötigte Bauraum keine Strömungsreduzierung bewirkt. Am Luftfiltergehäuse 1 ist weiterhin eine Eintrittsöffnung 4 für Luft aus dem Motorraum vorgesehen. Die Eintrittsöffnung 4 liegt in Strömungsrichtung vor dem (in der Zeichnung nicht näher dargestellten) Luftfiltereinsatz und ist mittels einer Membran verschließbar.

Die Baugruppe 3 aus reversiblem Werkstoff kann als ein, im trockenen Zustand flächiges Gebilde ausgestaltet werden. Eine derartige Form zeigen die Fig. 1 und 3. Hierbei wird die Baugruppe 3 vorzugsweise rechtwinklig zum Strömungsquerschnitt der Frischlufteintrittsöffnung 2 angeordnet. Die Baugruppe 3 kann unmittelbar auf der stirnseitigen Öffnung der Frischlufteintrittsöffnung 2 angeordnet werden. Somit wird diese Öffnung vollständig von der Baugruppe 3 abgedeckt, siehe Fig. 1. Ebenso ist eine Anordnung gemäß Fig. 3 möglich, bei der das flächige Gebilde aus reversiblem Werkstoff mit geringfügigem Abstand und parallel zur stirnseitigen Öffnung der Frischlufteintrittsöffnung 2 angeordnet ist.

Die Baugruppe 3 aus reversiblem Werkstoff muß jedoch nicht die Form eines flächigen Gebildes aufweisen. So kann diese Baugruppe 3 auch als ein, im trockenen Zustand flaches räumliches Gebilde ausgestaltet werden. Hierbei wird die Baugruppe 3 vorzugsweise an der Innenseite der kanalförmig ausgestalteten Frischlufteintrittsöffnung 2 angeordnet. Vorteile ergeben sich bei dieser Ausgestaltung, sofern die Baugruppe 3 aus zwei Bauteilen 3 ₁ und 3 ₂ besteht, die an jeweils gegenüberliegenden Abschnitten der Frischlufteintrittsöffnung 2 angeordnet sind. Die Fig. 5 und 6 zeigen eine derartige Lösung, mit der ein ähnliches Wirkprinzip wie mit einem "Ventil" erzielt wird.

Unabhängig von der geometrischen Kontur weist der Werkstoff der Baugruppe 3 im trockenen Zustand stets ein lediglich geringes Volumen auf. Außerdem sind die Durchtrittsöffnungen offen. Die Baugruppe 3 ist demzufolge im trockenen Zustand luftdurchlässig. Unter Einfluß von Feuchtigkeit quillt der Werkstoff der Baugruppe 3 jedoch stark auf, so daß sich ein wesentlich größeres Volumen ergibt. Durch das Aufquellen schließen sich ebenfalls die Durchtrittsöffnungen. Demzufolge wird die Baugruppe 3 im feuchten Zustand luftundurchlässig.

Beim Betrieb der Brennkraftmaschine wird über die Eintrittsöffnung 2 Frischluft in das Luftfiltergehäuse 1 angesaugt. Diese Frischluft wird beim Durchströmen des Filtereinsatzes gereinigt und über die Luftansaugleitung in den Brennraum geführt. In den Fig. 1, 3 und 5 ist der Strömungsweg der trockenen Frischluft mit Pfeilen stilisiert. Die Frischluft strömt durch die Baugruppe 3 (Fig. 1) oder durch die Baugruppe 3 und den Ringspalt zwischen Baugruppe 3 und Eintrittsöffnung 2 (Fig. 3) oder zwischen den gegenüberliegenden Segmenten 3 ₁; 3 ₂ der Baugruppe 3 (Fig. 5) in das Filtergehäuse 1.

Sofern die angesaugte Frischluft feucht ist, wird ein Aufquellen des reversiblen Werkstoffes der Baugruppe 3 bewirkt, die demzufolge ein wesentlich größeres Volumen beansprucht. Gleichzeitig werden die Durchtrittsöffnungen verschlossen. Die Fig. 2, 4 und 6 zeigen die räumliche Ausdehnung der Baugruppe 3 im feuchten Zustand, die nunmehr luftundurchlässig ist. Demzufolge kann über die Eintrittsöffnung 2 keine Frischluft in das Luftfiltergehäuse 1 angesaugt werden. In diesem Betriebszustand wird durch den weiterhin anliegenden Ansaugdruck die Membran an der Eintrittsöffnung 4 betätigt, so daß nunmehr gemäß der Pfeildarstellung in den Fig. 2, 4 und 6 trockene Luft aus dem Motorraum in das Luftfiltergehäuse 1 strömt.

Für die Baugruppe 3 sollte ein schnell trocknender Werkstoff ausgewählt werden, damit bei veränderten Betriebsbedingungen eine unverzügliche Umschaltung der Luftansaugung erfolgt. Sobald der Feuchtegrad der Luft geringer wird, geht dieser Werkstoff der Baugruppe 3 aufgrund seiner reversiblen Eigenschaften wieder in den ursprünglichen Ausgangszustand zurück. Dabei reduziert sich das Volumen erheblich und die als Poren oder Kapillaren ausgestalteten Durchtrittsöffnungen werden wieder geöffnet. Somit kann in das Luftfiltergehäuse 1 über die Eintrittsöffnung 2 erneut Frischluft strömen, während die andere Eintrittsöffnung 4 mittels der zugeordneten Membran verschlossen wird.

Claims

1. Vorrichtung zur Vermeidung des Wassereintritts in ein Luftfiltergehäuse einer Brennkraftmaschine, wobei die in das Luftfiltergehäuse strömende Luft in Abhängigkeit des Feuchtegrades der Frischluft entweder aus der Frischluftansaugleitung oder aus dem Motorraum zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Frischlufteintrittsöffnung (2) des Luftfiltergehäuses (1) eine Baugruppe (3) zugeordnet wird, die aus einem reversiblen Werkstoff mit einer Vielzahl von Durchtrittsöffnungen besteht, wobei dieser Werkstoff im trockenen Zustand ein geringes Volumen aufweist und luftdurchlässig ist und wobei dieser Werkstoff unter Feuchtigkeitseinfluß zu einem wesentlich größerem Volumen aufquillt und luftundurchlässig ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Baugruppe (3) aus reversiblem Werkstoff als ein, im trockenen Zustand flächiges Gebilde ausgestaltet und weitgehend rechtwinklig zum Strömungsquerschnitt der Frischlufteintrittsöffnung (2) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Baugruppe (3) aus reversiblem Werkstoff unmittelbar auf der stirnseitigen Öffnung der Frischlufteintrittsöffnung (2), diese vollständig abdeckend, angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Baugruppe (3) aus reversiblem Werkstoff mit einem geringfügigen Abstand und parallel zur stirnseitigen Öffnung der Frischlufteintrittsöffnung (2) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Baugruppe (3) aus reversiblem Werkstoff als ein, im trockenen Zustand flaches räumliches Gebilde ausgestaltet und an der Innenseite der kanalförmigen Frischlufteintrittsöffnung (2) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Baugruppe (3) aus reversiblem Werkstoff aus zwei Bauteilen (31 und 32) besteht, die an jeweils gegenüberliegenden Abschnitten der kanalförmig ausgestalteten Frischlufteintrittsöffnung (2) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Luftfiltergehäuse (1) eine Öffnung (4) ausgestaltet ist, die in Strömungsrichtung vor dem Luftfiltereinsatz angeordnet, mittels einer Membran verschließbar und mit dem Motorraum verbindbar ist.