EP1066462B1 - Luftfilter für eine brennkraftmaschine - Google Patents

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EP1066462B1
EP1066462B1 EP99913178A EP99913178A EP1066462B1 EP 1066462 B1 EP1066462 B1 EP 1066462B1 EP 99913178 A EP99913178 A EP 99913178A EP 99913178 A EP99913178 A EP 99913178A EP 1066462 B1 EP1066462 B1 EP 1066462B1
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EP
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flap
air
air inlet
snow
air filter
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EP99913178A
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Heinz Müller
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Mann and Hummel GmbH
Original Assignee
Filterwerk Mann and Hummel GmbH
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    • 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 Such an air filter is known from DE-A-4 413 765.
  • the inlet on the raw air side is usually in one Area arranged in the cold air can flow freely.
  • the air inlet is located 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 through heavy snow or swirling snow are impaired, with which raw air is sucked in snow and this snow accumulates on the filter insert and may block the filter insert. This leads to a standstill of the engine.
  • the invention is therefore based on the object of an air filter for an internal combustion engine to create, which ensures optimal snow separation and also the Cross-sectional area of the unfiltered air inlet is not or only slightly reduced.
  • the advantage of the invention is that the sieve or the closed flap opens or closes depending on the raw air temperature.
  • the movement sequence can be controlled, for example, using a wax thermostat. This means that the full cross-section is at a temperature above a certain value Raw air opening available.
  • the internal combustion engine can achieve its maximum output unfold. Below the limit temperature, i.e. H. for example at a temperature of less than + 2 ° C the sieve or flap closes and prevents the raw air inlet thus the penetration of snow.
  • the further raw air inlet is provided with a weight or spring loaded flap.
  • the closing force is such dimensioned so that the flap only opens when there is a vacuum, which arises when the sieve is closed with snow or the flap due to the temperature of the raw air opening has closed.
  • a further embodiment of the invention provides the further raw air inlet in the area a snow-free zone of the engine compartment. This can be behind the example Be an air cooler. There is also the possibility of this raw air inlet in the area of Exhaust manifold to arrange to suck in heated air.
  • An air filter according to FIG. 1 has an air filter housing 10.
  • a Air filter insert 11 arranged, for example, from a zigzag folded
  • filter paper which is provided with a circumferential seal 12 and with this in a receptacle of the filter housing 10 is arranged.
  • the filter insert 11 separates one Clean air room 13 from an unfiltered air room 14.
  • the clean air room 13 is with a Provided connecting piece 15.
  • the cleaned air flows in via this connecting piece 15 an internal combustion engine, not shown here.
  • Located within the unfiltered air room 14 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 Sieve basket 17 provided.
  • This screen basket 17 has a screen with a corresponding Try to set a mesh size and serve to make snow or ice crystals effective intercept. If a large amount of snow is applied to this sieve basket, it settles this inevitably too. Air is therefore not sucked in through this suction pipe 16 more is possible. Suction is not possible even if the sieve swivel basket is pulled through a closed flap is executed.
  • a further intake pipe 18 is therefore provided.
  • the inlet of this intake pipe is on 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, with the arrangement behind the radiator housing it should be noted that this inlet surface is perpendicular to the radiator surface or the inlet mouth in Driving direction seen behind the engine.
  • This additional intake pipe is connected to its inner opening facing the unfiltered air space a flap 19 closed.
  • the flap 19 can be both spring-loaded and be weight-loaded. In the illustration shown here, this flap is weight-loaded Flap designed and rotatably mounted on the hinge 21. With a spring-loaded The spring is in the flap in the hinge 21.
  • the temperature of the intake raw air rises above a value at which the Snow is unlikely to penetrate; H. for example 4 ° C
  • Wax thermostat 22 opens Wax thermostat 22, the strainer 17 or the flap.
  • the strainer basket 17 or the flap is attached to the suction pipe 16 with a hinge 23. This stands from this Limit temperature of the full passage cross section for the intake air or the raw air Available so that no loss of performance of the engine is to be feared.
  • the wax thermostat 22 also closes the strainer basket 17 or the flap the suction pipe 16 and thus effectively prevents that Snow ingress.
  • FIG. 2 shows a variant of an air filter with an anti-snow system.
  • the intake tract 24 of an air filter for an internal combustion engine is shown.
  • Intake tract is a screen 25 or flap, which is also from one Wax thermostat 22 can be operated.
  • Below a limit temperature of for example, 2 ° C is the sieve 25 or the flap in the one shown here Position, d. H. if snow enters through the opening 26, it is removed from the screen disk 25 intercepted.
  • an opening 18 ' i. H. the further intake pipe opened so that snow-free air can flow in.
  • FIG 3 shows the different volume flows, which are particularly in one device adjust according to figure 1.
  • the volume flow V1 ' is the raw air volume flow at one Flap, the volume flow V1 in a screen basket 17 via the intake pipe 16.
  • the strainer or the flap closes the suction pipe 16 and thus reduces the maximum volume flow.
  • the internal combustion engine is therefore provided with sufficient intake air in every operating state Available so that both at higher temperatures and at lower temperatures this can reach its maximum performance.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Luftfilter für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiges Luftfilter ist aus der DE-A-4 413 765 bekannt.
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 öffnet 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 führt 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 Vorteil 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 öffnet, 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 Ausführungsform 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 zugeführten 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-förmig 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 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. DerEinlaß 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 fällt 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, öffnet 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 V1' ist der Rohluftvolumenstrom bei einer Klappe, der Volumenstrom V1 bei einem Siebkorb 17 über das Ansaugrohr 16. Oberhalb einer Grenztemperatur von 2°C steht die volle Querschnittsfläche V1' 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 (5)

  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 öffnet 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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