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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Luftfilter für eine Brennkraftmaschine eines
Fahrzeuges, vorzugsweise eines Kraft- oder Nutzfahrzeuges, mit einem
Gehäuse,
das einen Filterraum umschließt
und einen Einlassstutzen für
Rohluft und einen Auslassstutzen für Reinluft aufweist, und mit
einem im Gehäuse
angeordneten, von der Luft durchströmbaren Filtereinsatz, wobei
das Gehäuse
an seiner tiefsten Stelle eine Öffnung
zum Austrag von Wasser und Staub aufweist.
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Die
beispielsweise in einer Brennkraftmaschine eines Kraft- oder Nutzfahrzeuges – oder auch eines
anderen technischen Aggregates – benötigte, aus
der Atmosphäre
entnommene Luft kann mit Staubanteilen unterschiedlicher Konzentration
belastet sein. Dieser Staubanteil würde den Verschleiß von Kolben
und Zylindern der Brennkraftmaschine erheblich erhöhen. Luftfilter übernehmen
daher die Ansaugluftreinigung. Die Ansaugluft wird dabei von Staub- und Schmutzpartikeln
gereinigt und es wird so erhöhter
Motorverschleiß und
die Beeinträchtigung empfindlicher
elektronischer Bauteile im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine verhindert.
Daneben dienen die Luftfilter auch zur Dämpfung der Ansauggeräusche sowie
der Regulierung der Ansauglufttemperatur. Bei zunehmender Verschmutzung
steigt der Durchflusswiderstand, so dass die Standzeit des Filtereinsatzes
von den Einsatzbedingungen abhängt. Bei
Einhaltung der Wechselintervalle sorgen Luftfilter für ein optimal
dosiertes Kraftstoff-Luftgemisch und gewährleisten damit eine optimale
Verbrennung in der Brennkraftmaschine. So schaffen sie die Voraussetzung
für eine
hohe Leistung und lange Lebensdauer der Brennkraftmaschine durch
geringeren Verschleiß und
Kostenersparnis durch die Vermeidung von teuren Folgereparaturen.
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Durch
die üblicherweise
in der Atmosphäre vorhandenen
Schmutzpartikel und durch die außerdem vorhandene Luftfeuchtigkeit,
z. B. in Form von Wasserdampf, Nebel, Regentropfen oder Spritzwasser,
ist die Rohluft eine unreine und feuchte Luft, so dass sich Wasser
und Schmutz im Luftfilter ansammeln, die abgeführt werden müssen, wenn
eine lange Lebensdauer des Luftfilters und der damit verbundenen
Maschinenteile erreicht werden soll. Der Wasserablauf und der Staubaustrag
können
jedoch bei einer bekannten, einfachen Öffnung im Filtergehäuse durch
unterschiedliche und variierende Druckverhältnisse zwischen dem Inneren
des Filtergehäuses
und der äußeren Umgebung
behindert oder sogar verhindert werden. Im schlechtesten Fall gelangen
das Wasser und der Staub in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine
bzw. des sonstigen zugehörigen
Aggregates und führen
zu deren Verschleiß oder
gar Ausfall. Ebenso müssen
bei manchen Maschinen und Aggregaten sich ansammelndes Öl oder andere chemische
Flüssigkeiten
aus dem Filter abgeführt werden.
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Luftfilter
weisen ein Gehäuse
mit einem durchströmbaren
Filtereinsatz auf, wobei das Gehäuse
meist eine zylindrische, tellerförmige
oder kubische Form hat. Derartige Formen und die Einbaulagen begünstigen
in der Regel die Ansammlung von Flüssigkeiten oder Schmutz, sodass
diese nicht oder nicht vollständig
abgeführt
werden können.
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Für die vorliegende
Erfindung stellt sich deshalb die Aufgabe, einen Luftfilter der
eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass ein zuverlässiger und
wirksamer Wasser- und Staubaustrag aus dem Filtergehäuse erreicht
wird.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe dadurch einen Luftfilter der eingangs genannten Art gelöst, der
dadurch gekennzeichnet ist, dass an die Öffnung ein Abströmrohr anschließt und dass
ein freies Ende des Abströmrohres
so in einen anschließenden,
von Umgebungsluft durchströmten
oder durchströmbaren
Bereich ragt, dass mittels der Luftströmung an einer Austrittsöffnung am
freien Ende des Abströmrohrs
ein Unterdruck relativ zu einem im Gehäuse herrschenden Druck erzeugbar
ist.
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Unter
dem Begriff Staub sollen im Sinne der Erfindung feste Schmutzpartikel
aller Art verstanden werden, auch solche, die als Schwebstoffe im
Wasser vorhanden sind. Dem Begriff Wasser sind im Sinne der Erfindung
auch Öl
und andere Flüssigleiten gleichzusetzen.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Luftfilter
wird vorteilhaft erreicht, dass das Wasser und der Staub durch die
Schwerkraft im Filter der Öffnung
an der tiefsten Stelle des Filtergehäuses und dem anschließenden Abströmrohr zugeführt werden.
Dabei werden das Wasser und der Staub durch den bei Vorliegen einer
Luftströmung
erzeugten Unterdruck am freien Ende des Abströmrohrs durch das Abströmrohr befördert und
in die Umgebung abgeführt
bzw. ausgetragen, da durch den Unterdruck eine Pump- bzw. Saugwirkung
erzeugt wird. Der Wasserablauf und der Staubaustrag aus dem Filter
erfolgen durch die kombinierte Schwerkraft und Strömungswirkung mit
hoher Wirksamkeit und, solange die Luftströmung vorliegt, kontinuierlich.
Der strömungsdurchzogene oder
-überstrichene
Bereich kann z. B. Teil einer Fahrzeugkarosserie sein. Hierbei sollte
der betreffende Bereich zur Umgebung hin frei liegen oder, wenn es
sich um einen inneren Raum des Fahrzeuges handelt, mindestens eine Öffnung aufweisen,
aus der das Wasser ungehindert auslaufen und der Staub ausgetragen
werden kann. Ein geeigneter Bereich einer Fahrzeugkarosserie ist
z. B. ein unter einem Spoiler oder Diffusor liegender Bereich, in
dem durch eine Bewegung des Fahrzeuges relativ zur umgebenden Luft
infolge von Strömungswirkung
schon ein Unterdruck entsteht, der für die Wasser- und Staubförderung
durch das Abströmrohr
genutzt werden kann. Dabei benötigt
das freie Ende des Abströmrohres
keinerlei besondere Gestaltung. Für das Abfördern von Wasser und Staub
braucht das Abströmrohr nur
einen relativ kleinen Querschnitt, der im Verhältnis zum Strömungsquerschnitt
des Lufteinlasses und -auslasses des Luftfilters klein ist und in
keinem Fall dazu führen
kann, dass dem Luftfilter zuviel Luft entzogen wird. Das Abströmrohr kann
ein separat angebautes Bauteil sein oder auch als Kanal in das Luftfiltergehäuse integriert
sein. Die Strömungswirkung kann
in Abhängigkeit
von den jeweiligen Betriebs- und Umgebungsbedingungen variieren,
z. B. in Abhängigkeit
von einer Fahrgeschwindigkeit eines mit dem Luftfilter ausgestatteten
Kraftfahrzeuges, was aber in den meisten Fällen in der Praxis keinen merklichen
Nachteil darstellt, weil in der Regel bei Stillstand eines Kraftfahrzeuges
auch dessen Brennkraftmaschine stillsteht und dann kein Staub und
kein Wasser im Luftfilter anfallen.
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Vorteilhaft
ist ein Boden des Gehäuses
nach Art eines Trichters ausgebildet. Diese Form des Filtergehäuses gewährleistet,
dass eine tiefste Stelle im Gehäuse
erzeugt werden kann, an der sich Wasser und Staub ansammeln.
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Eine
bevorzugte weitere Ausgestaltung des Filters sieht vor, dass am
Abströmrohr
ein Dämpfungselement
und gegebenenfalls ein Befestigungselement zur Fixierung an einem
Tragteil angeordnet sind. Das Abströmrohr dient dabei mit seiner
Außenfläche der
Aufnahme eines Dämpfungselementes und
eines Befestigungselementes, die sich vorzugsweise an der tiefsten
Stelle des Gehäuses
befinden. Das Dämpfungselement
besteht zweckmäßigerweise
aus einem flexiblen und porigen Material und dient der Schwingungsdämpfung und
der Geräuschdämmung. Das
Befestigungselement ist zur Fixierung an einem Tragteil vorgesehen,
beispielsweise einem Karosserieteil eines Kraftfahrzeuges.
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Nach
einer weiteren Ausgestaltung des Filters sind das Dämpfungselement
und gegebenenfalls das Befestigungselement am gehäusebodennahen
Bereich des Abströmrohres
angeordnet.
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Bevorzugt
ist weiter vorgesehen, dass das Dämpfungselement und gegebenenfalls
das Befestigungselement zur Schwingungsdämpfung und zur Befestigung
des Gehäuses
an dem Tragteil ausgebildet sind. Hiermit werden mehrere Funktionen
vorteilhaft zusammengefasst, was eine günstige Herstellung und Montage
und eine kompakte Bauweise erlaubt.
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Um
den Wasserablauf und den Staubaustritt aus dem Filter zu erleichtern
und diese Funktionen strömungstechnisch
einfach und doch funktional zu gestalten, ist nach einer Weiterbildung
der Erfindung die Austrittsöffnung
am freien Ende des Abströmrohres
abgeschrägt.
Dabei liegt zweckmäßig die
Schräge
an der von der Luftanströmung
abgewandten Seite des Abströmrohres.
Die abgeschrägte
Austrittsöffnung
unterstützt
die Pump- und Saugwirkung infolge der in der Umgebung der Austrittsöffnung herrschenden
Luftströmung,
wobei auf einfache Weise an der Austrittsöffnung am freien Ende des Abströmrohres ein
Unterdruck gegenüber
dem Gehäuse
des Filters erzeugbar ist.
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Die
Austrittsöffnung
des Abströmrohres
hat zweckmäßig eine
besonders für
den Ablauf von Wasser und den Austrag von Staub geeignete Form. Demgemäß kann die
Austrittsöffnung
des Abströmrohres
mit einem Luftleitelement versehen sein, das die Erzeugung des gewünschten
Unterdrucks fördert.
Das Luftleitelement kann beispielsweise die Form eines Flugzeugflügels haben,
bei dem bekanntermaßen
unter Strömungsbedingungen,
z. B. durch entstehenden Fahrtwind bei der Bewegung eines Kraftfahrzeuges,
unterschiedliche Druckverhältnisse, nämlich Überduck
auf der flachen Seite und Unterdruck auf der gewölbten Seite, aufgebaut werden, was
bei entsprechender Anordnung der Austrittsöffnung des Abströmrohres
das Ableiten von Wasser bzw. das Austragen von Staub begünstigt.
Wegen der geringen benötigen
Förderleistung
genügt
schon ein verhältnismäßig kleiner
Flügel,
der problemlos in oder an einem Fahrzeug untergebracht werden kann. Mit
einem einen Unterdruck erzeugenden Luftleitelement wird der Luftfilter
hinsichtlich des Staub- und Wasseraustrages unabhängig vom
Vorhandensein eines fahrzeugeigenen Bereiches, in dem bei Fahrt ein
Unterdruck entsteht.
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Bevorzugt
ist das Luftleitelement als Venturidüse ausgebildet. Die Venturidüse erzeugt
mit Hilfe der Strömung
der Umgebungsluft einen wirksamen Unterdruck am freien Ende des
Abströmrohres.
Dabei wird in der Venturidüse
durch eine Querschnittsverengung eine Strömungsbeschleunigung erzielt, die
zu einer Druckminderung führt,
die das Ableiten von Wasser bzw. das Austragen von Staub unterstützt.
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Schließlich ist
erfindungsgemäß noch vorgesehen,
dass die Austrittsöffnung
am freien Ende des Abströmrohres
mit einem Ventil, vorzugsweise einem Schnabel- oder Blattventil,
ausgestattet ist. Damit wird eine unerwünschte Rückströmung durch das Abströmrohr vermieden.
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Die
Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand von Ausführungsbeispielen,
die in einer Zeichnung dargestellt sind, näher beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Luftfilters in einer ersten
Ausführungsform,
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2 eine
Querschnittsansicht eines Luftfilters in einer zweiten Ausführungsform,
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3 eine
Teilquerschnittsansicht eines Filters in einer dritten Ausführungsform,
und
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4 eine
Querschnittsansicht eines Luftleitelementes für das Abströmrohr eines Filters gemäß den 1 bis 3.
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Der
Luftfilter 1 gemäß den 1 bis 3 weist
ein im Querschnitt polygonförmiges
und dünnwandiges
Gehäuse 2 auf,
in dessen Innerem ein Filterraum 3 gebildet ist. Im mittleren
Bereich des Gehäuses 2 ist
ein Lufteinlassstutzen 4 an einer Seitenwand 5 angeordnet, über den
Rohluft zugeführt
wird. Im oberen Bereich des Gehäuses über dem
Lufteinlassstutzen 4 befindet sich ebenfalls in der Seitenwand 5 ein
Luftauslassstutzen 6, über
den Reinluft abgeführt
wird, z. B. zu einem nicht gezeigten Ansaugrohr einer Brennkraftmaschine
eines Kraftfahrzeuges.
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Zwischen
dem Lufteinlassstutzen 4 und dem Luftauslassstutzen 6 befindet
sich im vom Gehäuse 2 umschlossenen
Filterraum 3 ein als Patrone ausgebildeter Filtereinsatz 7,
der sich an einem Ende an der inneren Seite des Luftauslassstutzens 6 abstützt und
an seinem anderen Ende durch ein Gitterblech 8 gehalten
wird.
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Bei
den Ausführungsformen
des Luftfilters 1 gemäß den 1 und 2 ist
der Boden 9 des Gehäuses 2 von
dessen Seitenwänden 5 aus
abwärts geneigt
und bildet so einen Trichter. An der tiefsten Stelle des Bodens 9 ist
eine Öffnung 10 vorgesehen, wobei
der Boden 9 gemäß 2 an
dieser Stelle einen Ansatzstutzen 11 aufweist. Auf den
Ansatzstutzen 11 ist gemäß den 1 und 3 ein
kurzes gerades Abströmrohr 12 und
gemäß 2 ein
zweifach gegenläufig
gebogenes Abströmrohr 12 aufgesetzt, die
jeweils etwa vertikal ausgerichtet sind. Im unteren freien Ende
des Abströmrohres 12 ist
ein Rohrzapfen 13 befestigt, der endseitig eine Austrittsöffnung 14 aufweist
und mit einem flügelartigen
Luftleitelement 15 versehen ist. Das Abströmrohr 12 dient
dem Abführen
von Wasser und dem Austrag von Staub aus dem Filterraum 3.
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Bei
der Ausführungsform
des Filters 1 gemäß 3 ist
das Abströmrohr 12 selbst
als ein Dämpfungselement 16 ausgebildet.
Gegebenenfalls kann das Dämpfungselement 16 stattdessen
am Abströmrohr 12 angeordnet
sein. Das als Dämpfungselement 16 ausgebildete
Abströmrohr 12 geht
in ein hülsenförmiges Befestigungselement 17 über, das mit
einem Tragteil 18 verbunden ist. Das Tragteil 18 ist
beispielsweise ein Blechteil einer nicht näher dargestellten Karosserie
eines Kraftfahrzeuges.
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Das
freie Ende des Abströmrohres 12 ragt
in einen von Umgebungsluft durch- oder überströmten Bereich 19 der
Karosserie des Kraftfahrzeuges. Dabei kann bei einem Kraftfahrzeug
in Bewegung ein Unterdruck im Bereich 19 erzeugt werden,
durch dessen Pump- bzw. Saugwirkung die Wasserableitung und der
Staubaustrag aus dem Filterraum 3 über das Abströmrohr 12 bewirkt
und begünstigt
werden.
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In 4 ist
ein Luftleitelement 15 dargestellt, das als Venturidüse 20 ausgebildet
ist. Die Venturidüse 20 besitzt
an ihrer Oberseite einen Stutzen 21 zum Anschluss an das
freie Ende des Abströmrohres 12 oder
zum direkten Anschluss an den Boden 9 des Gehäuses 2 des
Luftfilters 1. Um eine Strömungsbeschleunigung zur Ableitung
von Wasser und Staub zu erreichen, verjüngt sich der Querschnitt von
den beiden Außenseiten
zur Mitte der Venturidüse 21.
An der Stelle des kleinsten Strömungsquerschnitts herrscht
der stärkste
Unterdruck und dort mündet
das Abströmrohr 12 in
die Venturidüse 21.
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Es
sei angemerkt, dass die Austrittsöffnung 14 und das
Luftleitelement 15 am Abströmrohr 12 am vorteilhaftesten
in einem strömungsdurchzogenen oder
-überstrichenen
Bereich 18 liegen, der durch die Bewegung des Kraftfahrzeuges
durchströmt
wird. Alternativ kann für
Fälle,
bei denen auch bei fehlender Bewegung des Fahrzeugs eine Förderwirkung
gewünscht
wird, ein ohnehin vorhandenes oder ein zusätzliches Gebläse genutzt
werden, das in dem Bereich 18 eine Strömungswirkung erzeugt.
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- 1
- Luftfilter
- 2
- Gehäuse
- 3
- Filterraum
- 4
- Einlassstutzen
- 5
- Seitenwand
- 6
- Auslassstutzen
- 7
- Filtereinsatz
- 8
- Gitter
- 9
- Boden
- 10
- Öffnung
- 11
- Ansatzstutzen
- 12
- Abströmrohr
- 13
- Rohrzapfen
- 14
- Austrittsöffnung
- 15
- Luftleitelement
- 16
- Dämpfungselement
- 17
- Befestigungselement
- 18
- Tragteil
- 19
- luftdurchströmter Bereich
- 20
- Venturidüse
- 21
- Stutzen