DE10200673A1

DE10200673A1 - Kraftfahrzeug-Luftfilter

Info

Publication number: DE10200673A1
Application number: DE2002100673
Authority: DE
Inventors: Stephen Setescak
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2002-01-10
Filing date: 2002-01-10
Publication date: 2003-07-31
Anticipated expiration: 2022-01-11
Also published as: DE10200673B4

Abstract

Es wird ein Kraftfahrzeug-Luftfilter mit einem Luftfiltergehäuse (1) gebildet mit einem Reinluftteil (3) und einem Umgebungsluftteil (2), die durch eine Luftfiltermatte (4) getrennt sind, beschrieben, wobei das Umgebungsluftteil (2) eine Lufteinlassöffnung (5) und das Reinluftteil (3) eine Luftauslassöffnung (6) aufweist und wobei im Boden des Umgebungsluftteils (2) eine Wasserauslassöffnung (9) angeordnet ist. Die Wasserauslassöffnung (9) ist mit einer Wasseraufnahmevorrichtung (8) versehen, an deren unteren Ende ein Wasserauslassventil (10) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug-Luftfilter mit einem Luftfiltergehäuse gebildet mit einem Reinluftteil und einem Umgebungsluftteil, die durch eine Luftfiltermatte getrennt sind, wobei das Umgebungsluftteil eine Lufteinlassöffnung und das Reinluftteil eine Luftauslassöffnung aufweist und wobei im Boden des Umgebungsluftteils eine Wasserauslassöffnung angeordnet ist.
Die Wasserauslassöffnung ist deshalb vorgesehen, weil unter bestimmten Umständen aufgewirbeltes Wasser von der Fahrbahn in das Luftfilter eines Kraftfahrzeuges angesaugt werden kann. Es wird zwar versucht, die Ansaugstelle so auszulegen, dass kein Wasser angesaugt wird, aufgrund der Platzbedingungen im Motorraum eines Kraftfahrzeugs ist dies aber nicht immer möglich. Die Menge des angesaugten Wassers wird außerdem durch die Größe des Luftfilters und die herrschende Luftgeschwindigkeit aufgrund der Luftansaugung durch den Fahrzeugmotor bestimmt. Durch eine Vergrößerung des Querschnitts der Lufteinlassöffnung kann die Luftgeschwindigkeit reduziert werden, um so zu verhindern, dass Wasser aus der Umgebung mit der Strömung mitgerissen wird. Meist ist die Überdimensionierung der Luftfiltereinlassöffnung aus Platzgründen und auch aus Gründen der Geräuschdämmung jedoch nicht möglich.
Das angesaugte Wasser sammelt sich am Boden des Umgebungsluftteils des Luftfiltergehäuses. Wenn sich dort zuviel Wasser ansammelt, kann es durch die Luftfiltermatte gesaugt werden. Dies führt einerseits zu einer Beschädigung der Filtermatte und kann andererseits auch zu einer Beschädigung des Motors führen. Außerdem kann es zu einer Beschädigung und/oder einer Fehlmessung des Luftmassensensors kommen.

Die bekannten Wasserauslassöffnungen lassen das Wasser zwar bei Stillstand des Motors abfließen, ein Abfließen bei laufendem Motor wird jedoch durch den Unterdruck im Filtergehäuse verhindert. Aufgrund des Unterdrucks wird sogar Luft durch dieses Loch angesaugt und durch den Luftstahl das angesammelte Wasser auf die Filtermatte geschleudert, so dass sich dadurch das oben geschilderte Problem noch verstärkt.

Es ist also die Aufgabe der Erfindung, ein gattungsgemäßes Kraftfahrzeug-Luftfilter so weiterzubilden, dass das angesaugte Wasser abfließen kann.

Die Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug-Luftfilter gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Gemäß Anspruch 1 ist bei einem gattungsgemäßen Kraftfahrzeug- Luftfilter die Wasserauslassöffnung mit einer Wasseraufnahmevorrichtung versehen, an deren unteren Ende ein Wasserauslassventil angeordnet ist. In der Wasseraufnahmevorrichtung kann sich das in das Umgebungsluftteil angesaugte Wasser sammeln, ohne dass es durch die Luftströmung im Umgebungsluftteil in die Filtermatte geschleudert wird. Das Wasserauslassventil wird durch den Unterdruck im Filtergehäuse geschlossen gehalten, so dass durch die Wasserauslassöffnung keine Luft angesaugt werden kann, die das in der Wasseraufnahmevorrichtung angesammelte Wasser verwirbeln könnte. Erst wenn sich eine bestimmte Menge Wasser angesammelt hat und die dadurch entstandene Wassersäule einen Druck am Ventil aufgebaut hat, der größer als der Unterdruck im Filtergehäuse ist, öffnet das Ventil und das Wasser kann abfließen. Die Wasseraufnahmevorrichtung muss dabei so dimensioniert sein, dass sich ein ausreichender Wassersäulendruck aufbauen kann.

In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung ist die Wasseraufnahmevorrichtung rohrförmig als Stutzen oder Schlauch ausgebildet. Sie kann dabei einstückig mit dem Umgebungsluftteil des Filtergehäuses ausgebildet sein oder auch einstückig mit dem Wasserauslassventil und auf einen kurzen Stutzen am Filtergehäuse aufgesteckt oder sonstwie befestigt sein.

In einer besonders einfachen Variante kann die Wasseraufnahmevorrichtung als Schlauch ausgebildet sein, der mit seinem einen Ende mit dem Filtergehäuse verbunden, beispielsweise auf einen kurzen Stutzen am Umgebungsluftteil aufgesteckt, und an seinem anderen Ende mit einem Wasserauslassventil verbunden ist.

Eine besonders einfache, leicht herstellbare und damit billige Ausführung eines Wasserauslassventils ist mit einem Ventilverschluss gebildet, der beweglich und durch Unterdruck im Innern des Ventils bzw. des Filtergehäuses verschließbar ist und an der Ventilöffnung angeordnet ist.

Der Ventilverschluss ist dabei vorzugsweise aus plastischen Material, insbesondere aus Gummi, gefertigt, so dass er die Ventilöffnung gut und dicht verschließen kann. Er kann als Klappe ausgebildet sein, die an ihrem Rand mit dem Ventilöffnungsrand verbunden ist. Er kann aber auch als Deckel ausgebildet sein, der in seiner Mitte mit der Ventilöffnung bzw. einer daran angeformten Haltevorrichtung verbunden ist und an seinem Rand einen Wasserauslass ermöglicht.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das Ventil als geschlitzte Kappe auszubilden, wobei die beiden durch den Schlitz getrennten Kappenteile wie ein Mund wirken, dessen Lippen durch den Unterdruck im Filtergehäuse bzw. im Ventilinnern geschlossen bleiben und sich bei einem entsprechenden Wassersäulendruck öffnen.

In einer vorteilhaften Ausführung kann das Ventil so ausgeführt sein, dass es bei nicht laufendem Motor und damit bei Umgebungsdruck im Filtergehäuse auch ohne entsprechend hohe Wassersäule geöffnet ist, so dass es nicht verstopfen kann.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist der Boden des Umgebungsluftteils des Filtergehäuses mit Rippen versehen, die einen beruhigten Bereich für das durch die Einlassöffnung strömende Luft-Wasser-Gemisch darstellen. Die Rippen sind mit Durchbrechungen versehen, so dass das Wasser zur Wasseraufnahmevorrichtung fließen kann.

Alternativ oder zusätzlich kann auch eine perforierte Zwischenwand oder ein Gitter in das Umgebungsluftteil eingesetzt werden, um einen beruhigten Bereich zu schaffen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe von Figuren näher beschrieben. Dabei zeigen
Fig. 1 Eine Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Luftfilters,
Fig. 2 Eine Detailansicht der Darstellung von Fig. 1,
Fig. 3 Ein erstes Ausführungsbeispiel einer Wasseraufnahmevorrichtung,
Fig. 4 Ein zweites Ausführungsbeispiel einer Wasseraufnahmevorrichtung,
Fig. 5 Ein drittes Ausführungsbeispiel einer Wasseraufnahmevorrichtung,
Fig. 6 Ein viertes Ausführungsbeispiel einer Wasseraufnahmevorrichtung,
Fig. 7 Ein erstes Ausführungsbeispiel eines Wasserauslassventils,
Fig. 8 Ein zweites Ausführungsbeispiel eines Wasserauslassventils,
Fig. 9 Ein drittes Ausführungsbeispiel eines Wasserauslassventils,
Fig. 10 Eine Längsschittdarstellung des Wasserauslassventils nach Fig. 9.
Das Kraftfahrzeug-Luftfilter gemäß Fig. 1 zeigt ein Filtergehäuse 1, das aus einem Umgebungsluftteil 2 und einem Reinluftteil 3 gebildet ist. Die beiden Teile sind als Schalen ausgebildet und über geeignet geformte Ränder miteinander verbunden. Zwischen den beiden Gehäuseteilen 2, 3 ist eine Filtermatte 4 eingelegt, die verhindert, dass Schmutzpartikel in den Reinluftteil und damit zum Motor gelangen.
Das Umgebungsluftteil 2 weist eine Lufteinlassöffnung 5 auf, durch die Luft aus der Umgebung angesaugt wird. Das Reinluftteil weist eine Luftauslassöffnung 6 auf, durch die die gereinigte Luft zum Motor geführt wird.
Wie in der Fig. 1 angedeutet ist, werden mit dem Luftstrom durch die Einlassöffnung 5 auch Wasserteilchen 7 angesaugt, die einerseits aufgrund von Verwirbelungen im Umgebungsluftteil 2 auf die Filtermatte 4 geschleudert werden und diese durchnässen und damit zerstören können. Andererseits werden die Wasserteilchen 7 an der Filtergehäusewand abgeschieden und sammeln sich am Boden des Umgebungsluftteils 2 des Filtergehäuses 1 an.
Damit sie von dort nicht wieder aufgewirbelt werden können ist in erfindungsgemäßer Weise eine Wasseraufnahmevorrichtung 8 am Filtergehäuseboden angeordnet. Hierzu ist am Filtergehäuseboden eine Wasserauslassöffnung 9 vorgesehen an der die Wasseraufnahmevorrichtung 8 befestigt oder angeformt ist.
Die Wasseraufnahmevorrichtung 8 ist mit einem vorzugsweise rohrförmigen Stutzen oder Schlauch gebildet, an dessen unteren Ende ein Wasserauslassventil 10 angeordnet ist. Das Wasserauslassventil 10 ist derart ausgelegt, dass es bei laufendem Motor, der durch die Ansaugung von Luft einen Unterdruck im Filtergehäuse 1 erzeugt geschlossen ist, so dass durch die Wasserauslassöffnung 9 keine Luft angesaugt werden kann, die das angesammelte Wasser zusätzlich aufwirbeln würde. Erst wenn sich genügend Wasser in der Wasseraufnahmevorrichtung 8 angesammelt hat, das einen Wassersäulendruck erzeugt, der größer als der Unterdruck im Filtergehäuse ist, öffnet sich das Wasserauslassventil 10 und das Wasser kann abfließen.
Am Boden des Umgebungsluftteils 2 des Filtergehäuses 1 sind in vorteilhafter Ausbildung des Kraftfahrzeug-Luftfilters Rippen 11 angeordnet, vorzugsweise angeformt, die einen verwirbelungsberuhigten Bereich 12 schaffen, so dass sich die angesaugten Wasserteilchen 7 dort leicht abscheiden und zur Wasserauslassöffnung 9 fließen können.
Wie in Fig. 2, die einen Querschnitt durch den Boden des Umgebungsluftteils 2 des Filtergehäuses 1 zeigt, zu erkennen ist, weisen die Rippen 11 Unterbrechungen 12 auf, durch die das Wasser zur Wasserauslassöffnung 9 fließen kann.
Fig. 1 zeigt außerdem eine Zwischenwand 27, die alternativ oder zusätzlich in das Umgebungsluftteil 2 eingesetzt werden kann, um einen beruhigten Bereich zu schaffen. Eine solche Zwischenwand 27 fungiert auch als Wasserabscheider.
Die Wasseraufnahmevorrichtung 8 kann in unterschiedlicher Weise ausgeführt werden. So zeigt die Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein rohrförmiger Stutzen 13 an den Boden des Umgebungsluftteils 2 des Filtergehäuses 1 angeformt ist. Das Umgebungsluftteils 2 und der Stutzen 13 bestehen üblicherweise aus einem relativ harten Kunststoff. Am offen Ende des Stutzens 13 ist das Ventil 10 angeordnet, beispielsweise aufgesteckt.
Die Länge des Stutzens 13 ist so zu bemessen, dass bei einem maximal zu erwartenden Unterdruck im Filtergehäuse die im Stutzen 13 sich bildende Wassersäule einen entsprechend großer Druck aufbringt, um das Ventil 10 öffnen zu können. Dabei gilt, dass 1 mbar Unterdruck eine Wassersäulenhöhe von etwa 1 cm erfordert. Bei einem maximalen Unterdruck von 10 mbar ist also eine Stutzenlänge von 10 cm erforderlich.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Wasseraufnahmevorrichtung 8. Hier ist lediglich ein kurzer Stutzen 14 am Boden des Umgebungsluftteils 2 angeformt, auf den ein Schlauch 15, der einstückig mit dem Wasserauslassventil 10 ausgebildet ist, aufgesteckt ist. Es können übliche Befestigungsmaßnahmen für den Schlauch angewandt werden, um ein Abrutschen vom Stutzen 14 zu verhindern.
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform für die Wasseraufnahmevorrichtung 8, bei der diese direkt mit dem Boden des Umgebungsluftteils 2 ohne Zwischenschaltung eines Stutzens verbunden ist. Die im dargestellten Beispiel ebenfalls schlauchförmige, einstückig mit dem Wasserauslassventil 10 verbundene Wasseraufnahmevorrichtung 8 weist an ihrem dem Ventil 10 abgewandten Ende eine äußere Nut 16 auf, in die der Innenrand der Wasserablassöffnung 9 eingreift.
Wie Fig. 6 zeigt, kann die Wasseraufnahmevorrichtung 8 auch mit einem Schlauch 16 gebildet sein, der auf einen kurzen Stutzen 14 aufgesteckt ist und auf den ein Wasserauslassventil 10 aufgesteckt ist. Wie bereits ausgeführt wurde bedeutet aufgesteckt immer, dass im Bedarfsfall geeignete, dem Fachmann bekannte Befestigungsarten angewandt werden.
Die Fig. 7, 8 und 9 zeigen nun verschiedene Ausführungsbeispiele für ein Wasserauslassventil 10.
Das Wasserauslassventil 10 der Fig. 7 ist als kegelförmige Kappe aus plastischem Material, beispielsweise aus Gummi, gebildet, wobei die Spitze des Kegels geschlitzt ist, so dass die beiden Kegelspitzhälften zwei Lippen 17, 18 bilden, die bei einem Unterdruck im Kappeninneren geschlossen sind und sich unter dem Druck einer Wassersäule öffnen können, so dass das Wasser abfließen kann. Das kappenförmige Wasserauslassventil 10 der Fig. 7 kann einfach auf eine Wasseraufnahmevorrichtung, die als Stutzen oder als Schlauch ausgebildet ist, aufgesteckt werden. Dies kann durch einen einfachen Presssitz erfolgen oder auch durch entsprechende Hilfsmittel, wie beispielsweise eine Rohrschelle oder entsprechende konstruktive Ausgestaltungen des Kappenrandes mit einer Wölbung und einer entsprechenden Nut im Schlauch oder Stutzen.
Die Fig. 8 zeigt eine Wasserauslassventil 10, das mit einem Rohr 19 gebildet ist, das an seinem unteren Ende eine seitliche Öffnung 21 hat, die mit einer Klappe 20 aus plastischem Material gebildet ist. Die Klappe 20 ist mit ihrem oberen Ende mit dem Rand der Öffnung 21 verbunden und kann sich um diesen Verbindungspunkt aufgrund ihrer plastischen Eigenschaften bewegen, so dass sich die Klappe unter dem Druck einer Wassersäule im Inneren des Rohres 19 öffnet.
Fig. 9 zeigt eine weitere Ausbildung eines Wasserauslassventils 10, das ebenfalls mit einem rohrförmigen Körper 22 gebildet ist, der an seinem unteren Ende offen ist. Vom unteren Rand des rohrförmigen Körpers 22 erstreckt sich eine Anformung 23 bis in die Rohrquerschnittsmitte und weist dort einen Zapfen 24 auf, an dem ein Deckel 25 mit einem zentralen Loch 26 befestigt werden kann. Der Deckel 25 ist aus plastischem Material und somit beweglich, wie in Fig. 10 durch Pfeile angedeutet ist. Die Deckelränder werden durch einen Unterdruck im Rohr 22 an den Rand des Rohres 22 gepresst, so dass das Ventil 10 dicht ist. Wenn kein Unterdruck im Rohr 22 herrscht öffnet sich das Ventil 10 bereits aufgrund der Schwere des Deckels 25 oder unter dem Druck einer Wassersäule im Rohr 22.

Claims

1. Kraftfahrzeug-Luftfilter mit einem Luftfiltergehäuse (1) gebildet mit einem Reinluftteil (3) und einem Umgebungsluftteil (2), die durch eine Luftfiltermatte (4) getrennt sind, wobei das Umgebungsluftteil (2) eine Lufteinlassöffnung (5) und das Reinluftteil (3) eine Luftauslassöffnung (6) aufweist und wobei im Boden des Umgebungsluftteils (2) eine Wasserauslassöffnung (9) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserauslassöffnung (9) mit einer Wasseraufnahmevorrichtung (8) versehen ist, an deren unteren Ende ein Wasserauslassventil (10) angeordnet ist.

2. Kraftfahrzeug-Luftfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasseraufnahmevorrichtung (8) rohrförmig ausgebildet ist.

3. Kraftfahrzeug-Luftfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasseraufnahmevorrichtung(8) einstückig mit dem Umgebungsluftteil (2) ausgebildet ist.

4. Kraftfahrzeug-Luftfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasseraufnahmevorrichtung (8) einstückig mit dem Wasserauslassventil (10) ausgebildet ist.

5. Kraftfahrzeug-Luftfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserauslassventil (10) eine mit einem beweglichen, durch Unterdruck im Innern des Ventils (10) verschließbaren Ventilverschluss (17, 18; 20; 25) versehene Ventilöffnung (21) aufweist.

6. Kraftfahrzeug-Luftfilter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilverschluss als mit an ihrem Rand mit der Ventilöffnung (21) verbundene Klappe (20) ausgebildet ist.

7. Kraftfahrzeug-Luftfilter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilverschluss als in seiner Mitte mit der Ventilöffnung verbundener Deckel (25) ausgebildet ist.

8. Kraftfahrzeug-Luftfilter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilverschluss als geschlitzte Kappe (17, 18) ausgebildet ist.

9. Kraftfahrzeug-Luftfilter nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilverschluss (17, 18; 20; 25) aus plastischem Material, insbesondere aus Gummi, ist.

10. Kraftfahrzeug-Luftfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Umgebungsluftteil (2) an seiner Bodeninnenseite mit durchbrochenen Rippen (11) versehen ist.

11. Kraftfahrzeug-Luftfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Umgebungsluftteil (2) mit einer perforierten Zwischenwand (27) ausgebildet ist.