EP1066462A1 - Luftfilter für eine brennkraftmaschine - Google Patents

Luftfilter für eine brennkraftmaschine

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EP1066462A1
EP1066462A1 EP99913178A EP99913178A EP1066462A1 EP 1066462 A1 EP1066462 A1 EP 1066462A1 EP 99913178 A EP99913178 A EP 99913178A EP 99913178 A EP99913178 A EP 99913178A EP 1066462 A1 EP1066462 A1 EP 1066462A1
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EP
European Patent Office
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air
flap
air inlet
snow
air filter
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EP99913178A
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English (en)
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EP1066462B1 (de
Inventor
Heinz Müller
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Mann and Hummel GmbH
Original Assignee
Filterwerk Mann and Hummel GmbH
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Publication date
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/02—Air cleaners
    • F02M35/08—Air cleaners with means for removing dust, particles or liquids from cleaners; with means for indicating clogging; with by-pass means; Regeneration of cleaners

Definitions

  • the invention relates to an air filter for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • the inlet on the raw air side is usually arranged in an area into which cold air can flow in unhindered.
  • the air intake is therefore normally behind the radiator grille of the vehicle or in the area of a fender. It has been shown that in particularly cold countries when driving, which are affected by heavy snow or snow swirls, snow is sucked in with the untreated air and this snow accumulates on the filter insert and may clog the filter insert. This leads to a standstill of the engine.
  • G 93 07 147.7 it is therefore proposed in G 93 07 147.7 to provide an air filter for an internal combustion engine in which the raw air inlet is provided with a sieve. Furthermore, a second raw air inlet is provided, which has a flap, this flap opening depending on the negative pressure prevailing in the filter housing. This means that snow does not penetrate through the sieve and - if the sieve is clogged with snow - the second flap opens and snow-free raw air can be sucked in as a result.
  • the sieve effectively prevents snow from entering. However, this also results in a loss of performance, since a certain proportion of the raw air inlet is reduced in cross section by the sieve structure. An attempt was therefore made to enlarge the mesh size of the sieve. However, this leads to flying snow can penetrate and the disadvantages described above such as clogging of the filter insert occur.
  • the invention is therefore based on the object of providing an air filter for an internal combustion engine which ensures optimum snow separation and, moreover, does not reduce the cross-sectional area of the unfiltered air inlet, or reduces it only insignificantly.
  • the northern part of the invention lies in the fact that the sieve or the closed flap closing the unfiltered air inlet opens or closes depending on the unfiltered air temperature.
  • the movement sequence can be controlled, for example, using a wax thermostat.
  • the full cross-section of the raw air opening is thus available at a temperature above a certain value.
  • the internal combustion engine can develop its maximum output. Below the limit temperature, i.e. H. for example at a temperature of less than + 2 ° C, the sieve or flap closes the raw air inlet and thus prevents snow from entering.
  • the further raw air inlet with a weight or spring-loaded flap.
  • the closing force is dimensioned such that the flap only opens when there is a negative pressure which arises when the sieve is closed with snow or the flap has closed the raw air opening due to the temperature.
  • Another embodiment of the invention provides for the further raw air inlet to be arranged in the region of a snow-free zone of the engine compartment. This can be behind the air cooler, for example. It is also possible to arrange this raw air inlet in the area of the exhaust manifold in order to draw in heated air.
  • Various adjusting elements can be provided to open the dirty air inlet provided with the sieve or the flap. It is possible to sense the negative pressure in the unfiltered air area of the air filter and to generate an actuating signal which activates an actuator depending on the sensed negative pressure.
  • a simple expansion thermostat which, from a certain temperature, swivels the screen or the flap into the corresponding position. Further possibilities for pivoting the screen or the flap are magnetic drive means or electrical drive means.
  • FIG. 1 shows an air filter with an anti-snow system
  • FIG. 2 shows a variant of an air filter
  • FIG. 3 shows a diagram of the volume flow of an internal combustion engine
  • An air filter according to FIG. 1 has an air filter housing 10.
  • An air filter insert 11 is arranged in this, which consists for example of a zigzag folded filter paper, which is provided with a circumferential seal 12 and is arranged with this in a receptacle of the filter housing 10.
  • the filter insert 11 separates a clean air space 13 from an unfiltered air space 14.
  • the clean air space 13 is provided with a connecting piece 15. Via this connecting piece 15, the cleaned air flows to an internal combustion engine, not shown here.
  • Within the unfiltered air space 14 there is a first intake pipe 16 through which the cold air is fed to the filter device.
  • the intake pipe 16 is at its open end facing the unfiltered air space with a
  • This sieve basket 17 has a sieve with a mesh size correspondingly determined by experiments and serves to effectively intercept snow or ice crystals. If this screen basket is loaded with a large amount of snow, it will inevitably become clogged. A suction of air is therefore no longer possible via this suction pipe 16. Sucking in is also not possible if the sieve swivel basket is designed with a closed flap.
  • a further intake pipe 18 is therefore provided.
  • the inlet of this intake pipe is located at a location within the engine compartment of a vehicle that is free of snow. This can be, for example, in the area of the exhaust manifold or immediately behind the radiator housing, whereby it should be noted in the case of the arrangement behind the radiator housing that this inlet surface is perpendicular to the radiator surface or that the inlet mouth is located behind the engine in the direction of travel.
  • This further intake pipe is closed at its inner opening facing the unfiltered air space with a flap 19.
  • the flap 19 can be both spring-loaded and weight-loaded. In the illustration shown here, this flap is designed as a weight-loaded flap and is rotatably mounted on the hinge 21. In the case of a spring-loaded flap, the spring is located in the hinge 21.
  • the intake effect of the internal combustion engine creates a negative pressure in the intake pipe on the clean air side, which continues on the unfiltered air side or the unfiltered air space 14.
  • This negative pressure causes the flap 19 to open, so that combustion air can now flow in via the further intake pipe 18. If this combustion air is warmed, this heating causes the snow accumulated in the sieve basket to be defrosted and thus the suction pipe 16 to become free, so that fresh air can then be sucked in again via the suction pipe 16.
  • the vacuum in the unfiltered air space thus drops and the flap 19 closes again.
  • the weight of the flap or the spring force in a spring-loaded flap is chosen so that the negative pressure required to open the flap does not rise above a certain permissible value. If the temperature of the sucked-in untreated air rises above a value at which the ingress of snow is unlikely, for example 4 ° C., a wax thermostat 22 opens the strainer basket 17 or the flap. The strainer basket 17 or the flap is fastened to the suction pipe 16 with a hinge 23. From this limit temperature, the full passage cross-section is available for the intake air or the raw air, so that there is no fear of a loss in performance of the internal combustion engine. Only from a temperature below the limit temperature does the wax thermostat 22 close the suction pipe 16 with the strainer basket 17 or the flap and thus effectively prevent snow from penetrating.
  • FIG. 2 shows a variant of an air filter with an anti-snow system.
  • Only the intake tract 24 of an air filter for an internal combustion engine is shown here.
  • this intake tract there is a screen disk 25 or flap, which can also be operated by a wax thermostat 22.
  • Below a limit temperature of, for example, 2 ° C. the screen disk 25 or the flap is in the position shown here, i. H. if snow enters through the opening 26, this is intercepted by the screen disk 25.
  • an opening 18 ' i. H. the further intake pipe is opened so that snow-free air can flow in.
  • the sieve disc moves into the position shown in dashed lines via the wax thermostat 22 and closes the further suction pipe 18 and releases the full passage cross section for the untreated air.
  • FIG. 3 shows the different volume flows that occur in particular in the case of a device according to FIG. 1.
  • the volume flow VI ' is the raw air volume flow for a flap, the volume flow VI for a screen basket 17 via the intake pipe 16. Above a limit temperature of 2 ° C, the full cross-sectional area VI' is available, below this limit temperature the screen basket or the flap closes the intake pipe 16 and thus reduces the maximum volume flow.
  • the flap 19 opens when the negative pressure in the unfiltered air region 14 of the air filter rises, so that an additional volume flow V2 can flow into the unfiltered air region.
  • the internal combustion engine is thus sufficient intake air available in every operating state, so that it can achieve its maximum output both at higher temperatures and at lower temperatures.

Abstract

Es wird ein Luftfilter für eine Brennkraftmaschine beschrieben. Dieses weist ein Gehäuse auf sowie einen in dem Gehäuse (10) angeordneten Filtereinsatz (11). Das Gehäuse ist mit einem Reinluftauslass (15) und wenigstens einem Rohlufteinlass (16) versehen, wobei der Rohlufteinlass (16) ein Sieb (17) oder eine geschlossene Klappe aufweist. Es ist ferner ein weiterer Rohlufteinlass vorhanden, welcher mit einer Klappe (19) verschlossen ist. Das Sieb (17) oder die Klappe des Rohlufteinlasses (16) öffnet sich bei einer Rohlufttemperatur oberhalb eines bestimmten Grenzwertes bzw. schliesst sich bei einer Rohlufttemperatur unterhalb eines bestimmten Grenzwertes.

Description

Luftfilter für eine Brennkraftmaschine
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Luftfilter für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei Brennkraftmaschinen für Fahrzeuge ist der rohluftseitige Einlaß üblicherweise in einem Bereich angeordnet, in den Kaltluft ungehindert einströmen kann. Der Lufteinlaß befindet sich daher im Normalfall hinter dem Kühlergrill des Fahrzeugs oder im Bereich eines Kotflügels. Es hat sich gezeigt, daß in besonders kalten Ländern bei Fahrten, die durch starken Schneefall bzw. Schneeverwirbelungen beeinträchtigt sind, mit der Rohluft Schnee angesaugt wird und dieser Schnee sich am Filtereinsatz anlagert und unter Umständen den Filtereinsatz verstopft. Dies führt zu einem Stillstand des Motors.
Es ist weiterhin von Nachteil, daß beim Abstellen des Motors der an dem Luftfiltereinsatz befindliche Schnee antaut und eine Eisschicht bildet, die die Luftzufuhr zum Motor unterbricht und damit ein Starten des Motors verhindert.
Es wird deshalb in dem G 93 07 147.7 vorgeschlagen, ein Luftfilter für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, bei dem der Rohlufteinlaß mit einem Sieb versehen ist. Ferner ist ein zweiter Rohlufteinlaß vorgesehen, welcher eine Klappe aufweist, wobei sich diese Klappe in Abhängigkeit von dem im Filtergehäuse herrschenden Unterdruck öffnet. Dies bedeutet, daß ein Eindringen von Schnee durch das Sieb verhindert wird und - falls das Sieb mit Schnee verstopft ist - die zweite Klappe sich öffhet und dadurch schneefreie Rohluft angesaugt werden kann. Das Sieb verhindert somit wirksam das Eindringen von Schnee. Allerdings hat dies auch eine Leistungseinbuße zur Folge, da ein gewisser Anteil des Rohlufteinlasses durch die Siebstruktur querschnittsverringert wird. Es wurde deshalb versucht, die Maschenweite des Siebs zu vergrößern. Dies fuhrt jedoch dazu, daß Flugschnee eindringen kann und die oben geschilderten Nachteile wie Zusetzen des Filtereinsatzes auftreten.
Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, den Rohlufteinlaßquerschnitt größer zu gestalten. Auch dies bringt Nachteile mit sich, unter anderem hat dies eine höhere Ansauggeräuschentwicklung zur Folge.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Luftfilter für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, welches eine optimale Schneeabscheidung gewährleistet und außerdem die Querschnittsfläche des Rohlufteinlasses nicht oder nur unwesentlich verringert.
Diese Aufgabe wird ausgehend von dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnenden Merkmale gelöst.
Der Norteil der Erfindung liegt darin, daß das den Rohlufteinlaß verschließende Sieb oder die geschlossene Klappe sich in Abhängigkeit von der Rohlufttemperatur öffnet bzw. schließt. Der Bewegungsablauf kann beispielsweise über einen Wachsthermostaten gesteuert werden. Damit steht bei einer Temperatur oberhalb eines bestimmten Wertes der volle Querschnitt der Rohluftöffnung zur Verfügung. Die Brennkraftmaschine kann ihre maximale Leistung entfalten. Unterhalb der Grenztemperatur, d. h. beispielsweise bei einer Temperatur von weniger als + 2°C verschließt das Sieb oder die Klappe den Rohlufteinlaß und verhindert damit das Eindringen von Schnee.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, den weiteren Rohlufteinlaß mit einer gewichts- oder federbelasteten Klappe zu versehen. Die Schließkraft ist dabei derart bemessen, daß die Klappe erst bei einem Unterdruck öffhet, der dann entsteht, wenn das Sieb mit Schnee verschlossen ist oder die Klappe aufgrund der Temperatur die Rohluftöffnung verschlossen hat.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, den weiteren Rohlufteinlaß im Bereich einer schneefreien Zone des Motorraum anzuordnen. Dies kann beispielsweise hinter dem Luftkühler sein. Es besteht auch die Möglichkeit, diesen Rohlufteinlaß im Bereich des Auspuffkrümmers anzuordnen, um damit erwärmte Luft anzusaugen. Zum Öffnen des mit dem Sieb oder der Klappe versehenen Rohlufteinlasses können verschiedene Stellelemente vorgesehen sein. Es besteht die Möglichkeit, den Unterdruck im Rohluftbereich des Luftfilters zu sensieren und ein Stellsignal zu erzeugen, welches in Abhängigkeit von dem sensierten Unterdruck ein Stellglied aktiviert. Es besteht auch die Möglichkeit, einen einfachen Dehnstoffthermostaten vorzusehen, der ab einer bestimmten Temperatur das Sieb oder die Klappe in die entsprechende Position schwenkt. Weitere Möglichkeiten zum Schwenken des Siebes oder der Klappe sind magnetische Antriebsmittel oder elektrische Antriebsmittel.
Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei der Ausfuhrungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:
Figur 1 ein Luftfilter mit einem Antischneesystem,
Figur 2 eine Variante eines Luftfilters,
Figur 3 ein Diagramm des einer Brennkraftmaschine zugefiihrten Volumenstroms der
Ansaugluft.
Ein Luftfilter gemäß Figur 1 weist ein Luftfiltergehäuse 10 auf. In diesem ist ein Luftfiltereinsatz 11 angeordnet, welcher beispielsweise aus einem zick-zack-formig gefalteten Filterpapier besteht, das mit einer umlaufenden Dichtung 12 versehen ist und mit dieser in einer Aufnahme des Filtergehäuses 10 angeordnet ist. Der Filtereinsatz 11 trennt einen Reinluftraum 13 von einem Rohluftraum 14. Der Reinluftraum 13 ist mit einem Anschlußstutzen 15 versehen. Über diesen Anschlußstutzen 15 strömt die gereinigte Luft zu einer hier nicht dargestellten Brennkraftmaschine. Innerhalb des Rohluftraumes 14 befindet sich ein erstes Ansaugrohr 16, durch welches die Kaltluft der Filtereinrichtung zugeführt wird. Das Ansaugrohr 16 ist an seinem dem Rohluftraum zugewandten offenen Ende mit einem
3 Siebkorb 17 versehen. Dieser Siebkorb 17 weist ein Sieb mit einer entsprechend durch Versuche festgelegten Maschenweite auf und dient dazu, Schnee bzw. Eiskristalle wirksam abzufangen. Wird dieser Siebkorb mit einer großen Menge Schnee beaufschlagt, so setzt sich dieser unweigerlich zu. Ein Ansaugen von Luft ist daher über dieses Ansaugrohr 16 nicht mehr möglich. Ein Ansaugen ist auch dann nicht möglich, wenn der Siebschwenkkorb durch eine geschlossene Klappe ausgeführt ist.
Es ist deshalb ein weiteres Ansaugrohr 18 vorgesehen. Der Einlaß dieses Ansaugrohres ist an einer Stelle innerhalb des Motorraums eines Fahrzeugs angeordnet, die schneefrei ist. Dies kann beispielsweise im Bereich des Auslaßkrümmers sein oder unmittelbar hinter dem Kühlergehäuse, wobei bei der Anordnung hinter dem Kühlergehäuse zu beachten ist, daß diese Einlaßfläche rechtwinklig zu der Kühlerfläche verläuft oder die Einlaßmündung in Fahrtrichtung gesehen hinter dem Motor liegt.
Dieses weitere Ansaugrohr ist an seiner inneren, dem Rohluftraum zugewandten Öffnung mit einer Klappe 19 verschlossen. Die Klappe 19 kann sowohl federbelastet als auch gewichtsbelastet sein. In der hier gezeigten Darstellung ist diese Klappe als gewichtsbelastete Klappe ausgestaltet und über das Scharnier 21 drehbar gelagert. Bei einer federbelasteten Klappe befindet sich die Feder in dem Scharnier 21.
Sobald der Siebkorb 17 durch Schnee oder Schneekristalle verstopft oder die Klappe aufgrund der Außentemperatur geschlossen ist, entsteht durch die Ansaugwirkung des Verbrennungsmotors ein Unterdruck im reinluftseitigen Ansaugrohr, der sich auf die Rohluftseite bzw. den Rohluftraum 14 fortsetzt. Dieser Unterdruck bewirkt ein Öffnen der Klappe 19, so daß nunmehr über das weitere Ansaugrohr 18 Verbrennungsluft einströmen kann. Sofern diese Verbrennungsluft angewärmt ist, bewirkt diese Anwärmung ein Abtauen des im Siebkorb angesammelten Schnees und damit ein Freiwerden des Ansaugrohres 16, so daß anschließend wieder Frischluft über das Ansaugrohr 16 angesaugt werden kann. Damit fallt der Unterdruck im Rohluftraum ab, und die Klappe 19 schließt sich wieder. Das Gewicht der Klappe bzw. die Federkraft bei einer Federbelasteten Klappe ist dabei so gewählt, daß der Unterdruck, der zum Öffnen der Klappe erforderlich ist, nicht über einen bestimmten zulässigen Wert hinaus ansteigt. Sofern die Temperatur der angesaugten Rohluft über einen Wert ansteigt, bei dem das Eindringen von Schnee unwahrscheinlich ist, d. h. beispielsweise 4° C, öffhet ein Wachsthermostat 22 den Siebkorb 17 oder die Klappe. Der Siebkorb 17 oder die Klappe ist mit einem Scharnier 23 an dem Ansaugrohr 16 befestigt. Damit steht ab dieser Grenztemperatur der volle Durchtrittsquerschnitt für die Ansaugluft bzw. die Rohluft zur Verfügung, so daß keine Leistungseinbußen der Brennkraftmaschine zu befürchten sind. Erst ab einer Temperatur unterhalb der Grenztemperatur verschließt der Wachsthermostat 22 mit dem Siebkorb 17 oder der Klappe das Ansaugrohr 16 und verhindert damit wirksam das Eindringen von Schnee.
Figur 2 zeigt eine Variante eines Luftfilters mit einem Antischneesystem. Hier ist lediglich der Ansaugtrakt 24 eines Luftfilters für eine Brennkraftmaschine gezeigt. In diesem Ansaugtrakt befindet sich eine Siebscheibe 25 oder Klappe, welche ebenfalls von einem Wachsthermostat 22 betätigt werden kann. Unterhalb einer Grenztemperatur von beispielsweise 2°C befindet sich die Siebscheibe 25 oder die Klappe in der hier gezeigten Stellung, d. h. sofern Schnee durch die Öffnung 26 eintritt, wird dieser von der Siebscheibe 25 abgefangen. Gleichzeitig ist eine Öffnung 18', d. h. das weitere Ansaugrohr geöffnet, so daß schneefreie Luft einströmen kann.
Übersteigt die Ansaugtemperatur den Grenzbereich, dann bewegt sich über den Wachsthermostat 22 die Siebscheibe in die gestrichelt dargestellte Stellung und verschließt das weitere Ansaugrohr 18 und gibt den vollen Durchtrittsquerschnitt für die Rohluft frei.
Figur 3 zeigt die verschiedenen Volumenströme, die sich insbesondere bei einer Vorrichtung gemäß Figur 1 einstellen. Der Volumenstrom VI' ist der Rohluftvolumenstrom bei einer Klappe, der Volumenstrom VI bei einem Siebkorb 17 über das Ansaugrohr 16. Oberhalb einer Grenztemperatur von 2°C steht die volle Querschnittsfläche VI ' zur Verfügung, unterhalb dieser Grenztemperatur verschließt der Siebkorb oder die Klappe das Ansaugrohr 16 und verringert damit den maximalen Volumenstrom. Gleichzeitig öffnet jedoch bei einem Ansteigen des Unterdrucks im Rohluftbereich 14 des Luftfilters die Klappe 19, so daß hierüber ein zusätzlicher Volumenstrom V2 in den Rohluftbereich einströmen kann. Der Brennkraftmaschine steht damit in jedem Betriebszustand ausreichend Ansaugluft zur Verfügung, so daß sowohl bei höheren Temperaturen als auch bei geringeren Temperaturen diese ihre maximale Leistung erreichen kann.

Claims

Patentansprüche
1. Luftfilter für eine Brennkraftmaschine mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse angeordneten Filtereinsatz, einem Reinluftauslaß und wenigstens einem Rohlufteinlaß, wobei der Rohlufteinlaß mit einem Sieb oder einer Klappe versehen ist und ein weiterer Rohlufteinlaß vorgesehen ist, welcher eine Klappe aufweist, die einen Rohlufteinlaß verschließt, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb (17) in Abhängigkeit von der Rohlufttemperatur öffhet bzw. schließt.
2. Luftfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Rohlufteinlaß (18) mit einer gewichts- oder federbelasteten Klappe (19) versehen ist.
3. Luftfilter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Rohlufteinlaß (18) zum Bereich einer schneefreien Zone des Motorraums führt.
4. Luftfilter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Öffnen des mit dem Sieb (17) oder einer Klappe versehenen Rohlufteinlasses (16) ein Dehnstoffthermostat (22) vorgesehen ist.
5. Luftfilter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Öffnen des mit einem Sieb (17) oder einer Klappe versehenen Rohlufteinlasses (16) ein elektrisch oder magnetisch betätigtes Stellelement vorgesehen ist.
EP99913178A 1998-03-21 1999-02-20 Luftfilter für eine brennkraftmaschine Expired - Lifetime EP1066462B1 (de)

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DE19812566A DE19812566A1 (de) 1998-03-21 1998-03-21 Luftfilter für eine Brennkraftmaschine
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PCT/EP1999/001116 WO1999049205A1 (de) 1998-03-21 1999-02-20 Luftfilter für eine brennkraftmaschine

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EP (1) EP1066462B1 (de)
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