EP1131550A1 - Luftfilter zur filterung der ansauglauft für brennkraftmaschinen von kraftfahrzeugen - Google Patents

Luftfilter zur filterung der ansauglauft für brennkraftmaschinen von kraftfahrzeugen

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EP1131550A1
EP1131550A1 EP00974293A EP00974293A EP1131550A1 EP 1131550 A1 EP1131550 A1 EP 1131550A1 EP 00974293 A EP00974293 A EP 00974293A EP 00974293 A EP00974293 A EP 00974293A EP 1131550 A1 EP1131550 A1 EP 1131550A1
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EP
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air
water
filter
filter housing
drain
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Thomas Lenzing
Uwe Konzelmann
Waldemar Guenther
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M35/02—Air cleaners
    • F02M35/024—Air cleaners using filters, e.g. moistened
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S261/00—Gas and liquid contact apparatus
    • Y10S261/09—Furnace gas scrubbers

Definitions

  • Air filter for filtering the intake air for internal combustion engines of motor vehicles
  • the invention relates to an air filter for filtering the intake air for internal combustion engines of motor vehicles of the type defined in the preamble of claim 1.
  • Such air filters such as those from Bosch
  • a device for separating the gaseous and liquid phase of a gas / oil mixture in a pipeline which has a housing inserted into the pipeline with an inlet and an outlet m, in which a water separator is arranged.
  • the water separator consisting of a perforated plate is inclined, i.e. at an acute angle to the axes of the inlet and outlet, the housing m aligns and divides a housing section connected to the inlet and a housing section connected to the outlet.
  • a liquid outlet is provided in the latter housing section, so that the liquid which separates out at the water separator can drain out of the housing.
  • the air filter according to the invention has the advantage that, on the one hand, water particles contained in the sucked-in air are precipitated on the water separator and settle on the bottom of the
  • the filter housing Store the filter housing and, on the other hand, the water that collects on the bottom of the filter housing is reliably discharged via the water drain even during operation of the internal combustion engine and does not accumulate in the flow dead spaces of the filter housing.
  • the filter mat in the filter housing becomes less moist and cannot move with it Vacuum moisture fully, so that secondary disturbances on the clean air side due to water passing through the soaked filter mat are avoided.
  • the required water level in the water outlet is realized in that a drain pipe is connected to an outlet opening in the filter housing, the course of which is formed as an annular loop or a meandering loop in the manner of a water seal.
  • the drain pipe is preferably designed as a hose.
  • the means for forming the water level have a drain pipe which continues from a drain opening in the filter housing and is filled with absorbent material.
  • a similar suction effect is also achieved by a large surface roughness of the inner pipe wall of the drain pipe or by providing a constriction in the course of the drain pipe.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of an air filter for the intake tract of an internal combustion engine
  • FIG. 2 shows a partial side view of the lower region of the air filter in FIG. 1 according to a second exemplary embodiment
  • FIG. 3 shows a section of a longitudinal section of the lower region of the air filter in FIG. 1 according to further exemplary embodiments.
  • the air filter shown schematically in longitudinal section in FIG. 1 for filtering the intake air of an internal combustion engine in a motor vehicle has a filter housing 10 with an air inlet 11 and an air outlet 12 and an interchangeable filter mat 13 arranged between air inlet and outlet 11, 12.
  • the air inlet 11 is with an air intake 14 and the air outlet 12 is provided with a connector 15 which is connected to the intake pipe of the internal combustion engine after installation of the filter housing 10 in the motor vehicle.
  • the filter mat 13 is aligned horizontally, for example, and divides the interior of the filter housing 10 into a lower housing space 16, in the upper region of which the air inlet 11 is located, and into an upper housing space 17, in which the air outlet 12 opens.
  • the housing base 101 of the filter housing 10 is funnel-shaped and is provided with a water drain 18 at its lowest point.
  • the upstream is the upstream
  • a water separator 19 is arranged.
  • the water separator 19 is inclined at an acute angle to the axis of the air inlet 11 and separates from the lower housing space 16 a front region 20 in which both the air inlet 11 and the
  • Water drain 18 is.
  • the water separator 19 is designed as a grid, for example made of rust-free knitting metal, the grid mesh or honeycomb having a size of, for example, approximately 0.8 ⁇ 1.6 mm.
  • the filter housing 10 When driving, there is a negative pressure in the filter housing 10, which means that the water which has precipitated from the air stream and collects on the housing base 101 cannot or only poorly runs off via the water outlet 18.
  • This allows the filter mat 13 to soak up water, and, after its storage capacity has been exhausted, water penetrates through the filter mat 13 and reaches the intake tract on the clean air side Internal combustion engine in which faults can occur on the sensors located there due to the water.
  • means are arranged in the water outlet 18 which form a water level in the water outlet 18 of such a height that the negative pressure acting on the water outlet 18 is compensated.
  • These means can be implemented in various ways, in all cases the water drain 18 being provided with a drain pipe 21 which continues on the underside of the filter housing 10 and which surrounds a drain opening 22 in the housing base 101.
  • the means for water level formation are realized by a loop 24 which is formed in the course of the drain pipe 21, which is preferably designed as a hose.
  • this loop 24 there is always a water column 23 (marked by dashed lines in FIG. 2) which, with a corresponding design of the loop 24, affects the negative pressure prevailing in the filter housing 10
  • the drain pipe 21 can also be provided with a meandering loop 25 (FIG. 2) in that the drain pipe 21 is bent twice through 180 °.
  • the height of the loop 25 defines the height of the water column 23 which is always present in the drain pipe 21 in order to compensate for the negative pressure in the filter housing 10.
  • the drain pipe 21 is provided with a constriction 26 of its inside diameter in a pipe section facing away from the drain opening 22.
  • the same effect of the self-building water level due to increasing water entry into the air filter when driving is achieved with the execution of the drain pipe 21 according to FIG. 4.
  • the inner pipe wall of the drain pipe 21 is provided with a considerable surface roughness 27.
  • the mechanism of absorbency is used to generate the required water level during driving.
  • the means are realized here by an absorbent material 28 with which the drain pipe 21 is filled.
  • Such an absorbent material can be a sponge or a textile wick.
  • the drain pipe 21 can be designed as a hose.

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Abstract

Bei einem Luftfilter zur Filterung der Ansaugluft für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen mit einem einen Luftein- und -auslass (11, 12) sowie mindestens einen am Gehäuseboden (101) angeordneten Wasserablauf (18) aufweisenden Filtergehäuse (10) und mit einer im Filtergehäuse (10) zwischen Luftein- und -auslass (11, 12) angeordneten, austauschbaren Filtermatte (13) ist zwecks Ausfällen von Wasserpartikeln aus der Ansaugluft und optimalem Abführen des ausgeschiedenen Wassers aus dem Filtergehäuse (10) ein Wasserabscheider (19) im Filtergehäuse (10) stromaufwärts der Filtermatte (13) angeordnet und sind in dem mindestens einen Wasserablauf (18) Mittel vorgesehen, die im Wasserablauf (18) einen Wasserfüllstand (23) von einer solchen Höhe ausbilden, dass der im Filtergehäuse (10) auf den Wasserablauf (18) wirkende Unterdruck kompensiert ist.

Description

Luftfilter zur Filterung der Ansaugluft für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Luftfilter zur Filterung der Ansaugluft für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.
Solche Luftfilter, wie sie beispielsweise aus Bosch
"Kraftfahrtechnisches Taschenbuch", 1998, Seite 422 ff. bekannt sind, halten den in der Ansaugluft der Brennkraftmaschine enthaltenen Staub fern und verhindern einen verfrühten Verschleiß der Brennkraftmaschine. Die den Staub zurückhaltende, in Wartungsintervallen auszutauschende Filtermatte ist dabei auf die Brennkraftmaschine abgestimmt, um Leistung, Kraftstoffverbrauch und Dampfung des Ansauggerausch.es zu optimieren. Zum Abfuhren von im Filtergehause sich bildenden Kondenswasser sind im Boden des Filtergehauses mehrere Abiaufbohrungen vorgesehen.
Aus der US 5 507 858 ist eine Vorrichtung zur Trennung der gasformigen und flussigen Phase eines Gas-/01gemιsches m einer Pipeline bekannt, die ein mit einem Zulauf und einem Ablauf m die Pipeline eingesetztes Gehäuse aufweist, m dem ein Wasserabscheider angeordnet ist. Der aus einer Lochplatte bestehende Wasserabscheider ist schräg, d.h. unter einem spitzen Winkel zu den Achsen von Zu- und Ablauf, ausgerichtet und unterteilt das Gehäuse m einen mit dem Zulauf verbundenen Gehauseabschnitt und einen mit dem Ablauf verbundenen Gehauseabschnitt. Im letzteren Gehauseabschnitt ist ein Flussigkeitsauslaß vorgesehen, so daß die am Wasserabscheider sich absondernde Flüssigkeit aus dem Gehäuse ablaufen kann.
Vorteile der Erfindung
Der erfmdungsgemaße Luftfilter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß einerseits m der angesaugten Luft enthaltene Wasserpartikel am Wasserabscheider ausgefallt werden und sich am Boden des
Filtergehauses ablagern und andererseits das sich am Boden des Filtergehauses ansammelnde Wasser auch im Betrieb der Brennkraftmaschine über den Wasserablauf zuverlässig abgeführt wird und sich nicht m Stromungstotraumen des Filtergehauses ansammelt. Dadurch wird die Filtermatte im Filtergehause weniger feucht und kann sich nicht mit Feuchtigkeit voll saugen, so daß Sekundarstorungen auf der Reinluftseite infolge von durch die vollgesaugte Filtermatte hindurchtretendem Wasser vermieden werden.
Durch die m den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Luftfilters möglich.
Gemäß einer vorteilhaften Ausfuhrungsform der Erfindung wird der erforderliche Wasserfuhlstand im Wasserablauf dadurch realisiert, daß an einer Ablaufoffnung im Filtergehause sich ein Ablaufrohr anschließt, m dessen Verlauf eine ringförmige Schlaufe oder eine maanderformige Schleife nach Art eines Wasserverschlusses ausgebildet ist. Das Ablaufröhr wird dabei vorzugsweise als Schlauch ausgeführt.
Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung weisen die Mittel zur Wasserfullstandsausbildung ein von einer Ablaufoffnung im Filtergehause sich fortsetzendes Ablaufrohr auf, das mit saugfahigem Material ausgefüllt ist. Ein gleichartiger Saugeffekt wird auch durch eine große Oberflachenrauhigkeit der Innenrohrwand des Ablaufrohrs oder durch Vorsehen einer Verengung im Verlauf des Ablaufrohrs erzielt .
Alle diese vorstehend ausgeführten Ausfuhrungs arianten haben den Vorteil, daß unterhalb des Filtergehauses weniger Bauraum für die Unterbringung des Ablaufrohrs erforderlich ist als dies bei der Ausbildung einer Schlaufe oder Schleife in dem Ablaufröhr der Fall ist. Außerdem ist m Ablaufröhr keine standige Wasservorlage vorhanden, die im Winter einfrieren kann, vielmehr wird der Wasserfüllstand erst im Betrieb der Brennkraftmaschine durch den Mechanismus der Saugfähigkeit auf die erforderliche Höhe aufgebaut. Versuche haben ergeben, daß unabhängig davon, sich eine verbesserte Wasserabscheidung ergibt.
Zeichnung
Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung:
Fig. 1 einen Längsschnitt eines Luftfilters für den Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine,
Fig. 2 ausschnittweise eine Seitenansicht des unteren Bereichs des Luftfilters in Fig. 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
Fig. 3 jeweils ausschnittweise einen Längsschnitt des bis 5 unteren Bereichs des Luftfilters in Fig. 1 gemäß weiterer Ausführungsbeispiele.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Der in Fig. 1 schematisch im Längsschnitt dargestellte Luftfilter zur Filterung der Ansaugluft einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug weist ein Filtergehäuse 10 mit einem Lufteinlaß 11 und einem Luftauslaß 12 und eine zwischen Luftein- und -auslaß 11,12 angeordnete, austauschbare Filtermatte 13 auf. Der Lufteinlaß 11 ist mit einem Luftansaugstutzen 14 und der Luftauslaß 12 mit einem Anschlußstutzen 15 versehen, der nach Einbau des Filtergehäuses 10 in das Kraftfahrzeug mit dem Ansaugrohr der Brennkraftmaschine verbunden wird. In Einbaulage ist die Filtermatte 13 beispielsweise horizontal ausgerichtet und unterteilt den Innenraum des Filtergehäuses 10 in einen unteren Gehäuseraum 16, in dessen oberem Bereich der Lufteinlaß 11 liegt, und in einen oberen Gehäuseraum 17, in dem der Luftauslaß 12 mündet. Der Gehäuseboden 101 des Filtergehäuses 10 ist trichterförmig ausgebildet und an seiner tiefsten Stelle mit einem Wasserablauf 18 versehen.
Zur verbesserten Wasserabscheidung aus der über den Lufteinlaß 11 eintretenden, mit Feuchtigkeit oder Wassertropfen beladenen Luft ist stromaufwärts der
Filtermatte 13 ein Wasserabscheider 19 angeordnet. Der Wasserabscheider 19 ist dabei unter einem spitzen Winkel geneigt zur Achse des Lufteinlasses 11 ausgerichtet und trennt von dem unteren Gehäuseraum 16 einen vorderen Bereich 20 ab, in dem sowohl der Lufteinlaß 11 als auch der
Wasserablauf 18 liegt. Der Wasserabscheider 19 wird als Gitter z.B. aus nicht rostendem Strickmetall ausgeführt, wobei die Gittermaschen oder -waben eine Größe von z.B. etwa 0,8 x 1,6 mm aufweisen. Im Fahrbetrieb herrscht im Filtergehäuse 10 ein Unterdruck, der das aus dem Luftström ausgefällte und am Gehäuseboden 101 sich ansammelnde Wasser nicht oder nur schlecht über den Wasserablauf 18 ablaufen läßt. Dadurch kann sich die Filtermatte 13 mit Wasser vollsaugen, und, nachdem ihre Speicherfähigkeit erschöpft ist, dringt Wasser durch die Filtermatte 13 hindurch und gelangt in den reinluftseitigen Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine, in dem durch das Wasser Störungen an dort befindlichen Sensoren auftreten können. Um dieses zu vermeiden, sind im Wasserablauf 18 Mittel angeordnet, die im Wasserablauf 18 einen Wasserfüllstand von einer solchen Höhe ausbilden, daß der auf den Wasserablauf 18 wirkende Unterdruck kompensiert ist. Diese Mittel können in verschiedener Weise realisiert werden, wobei in allen Fällen der Wasserablauf 18 mit einem an der Unterseite des Filtergehauses 10 sich fortsetzenden Ablaufrohr 21 versehen ist, das eine Ablauföffnung 22 im Gehäuseboden 101 umschließt .
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Luftfilter sind die Mittel zur Wasserfullstandsausbildung durch eine Schlaufe 24 realisiert, die im Verlauf des vorzugsweise als Schlauch ausgeführten Ablaufrohrs 21 ausgebildet ist. In dieser Schlaufe 24 ist immer eine Wassersäule 23 (in Fig. 2 durch Strichelung markiert) vorhanden, die bei entsprechender Ausbildung der Schlaufe 24 den im Filtergehäuse 10 herrschenden Unterdruck in seiner Wirkung auf den
Wasserablauf 18 neutralisiert. Anstelle der Schlaufe 24 kann das Ablaufrohr 21 auch mit einer mäanderförmigen Schleife 25 (Fig. 2) versehen werden, indem das Ablaufröhr 21 zweimal um 180° umgebogen wird. Die Höhe der Schleife 25 legt die Höhe der im Ablaufrohr 21 stets vorhandenen Wassersäule 23 fest, um den Unterdruck im Filtergehäuse 10 zu kompensieren.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist das Ablaufröhr 21 in einem von der Ablauföffnung 22 abgekehrten Rohrabschnitt mit einer Verengung 26 seines lichten Durchmessers versehen.
Infolge der Verengung 26 baut sich der für die Kompensation des Unterdrucks im Filtergehäuse 10 erforderliche Wasserfüllstand im Ablaufrohr 21 erst im Laufe des Fahrbetriebs selbsttätig auf. Bei abgestellter Brennkraftmaschine und damit in Wegfall kommendem Unterdruck läuft das Wasser vollständig aus dem Filtergehäuse 10 ab, so daß im Winter ein Einfrieren des Wasserablaufs 18 vermieden wird.
Der gleiche Effekt des sich selbstätig aufbauenden Wasserfüllstands durch zunehmenden Wassereintrag in den Luftfilter im Fahrbetrieb wird mit der Ausführung des Ablaufrohrs 21 gemäß Fig. 4 erreicht. Hier ist die Innenrohrwand des Ablaufrohrs 21 mit einer erheblichen Oberflächenrauhigkeit 27 versehen.
Bei dem in Fig. 5 dargestellten Mitteln zur Wasserfullstandsausbildung nutzt man zur Erzeugung des erforderlichen Wasserfüllstands während des Fahrbetriebs den Mechanismus der Saugfähigkeit. Die Mittel werden hier durch ein saugfähiges Material 28 realisiert, mit dem das Ablaufröhr 21 ausgefüllt ist. Ein solches saugfähiges Material kann ein Schwamm oder ein textiler Docht sein.
In allen Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 2 - 5 kann das Ablaufrohr 21 als Schlauch ausgeführt werden.

Claims

Ansprüche
1. Luftfilter zur Filterung der Ansaugluft für
Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen, mit einem Filtergeh use (10), das einen mit einem Ansaugstutzen (14) verbundenen Lufteinlaß (11) und einen mit einem Ansaugrohr der Brennkraftmaschine verbindbaren Luftauslaß (12) sowie mindestens einen am Gehäuseboden (101) angeordneten Wasserablauf (18) aufweist, und mit einer im Filtergehäuse (10) zwischen Luftein- und
-auslaß (11,12) angeordneten, austauschbaren Filtermatte (13) , dadurch gekennzeichnet, daß im Filtergehause (10) stromaufwärts der Filtermatte (13) ein Wasserabscheider (19) angeordnet ist und in dem mindestens einen Wasserablauf (18) Mittel vorgesehen sind, die im
Wasserablauf (18) einen Wasserfüllstand (23) von einer solchen Höhe ausbilden, daß der im Filtergehäuse (10) auf den Wasserablauf (18) wirkende Unterdruck kompensiert ist.
2. Luftfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Wasserfullstandsausbildung ein von einer Ablauföffnung (22) im Filtergehäuse (10) sich fortsetzendes Ablaufrohr (21) aufweisen, in dessen Verlauf eine Schlaufe (24) oder eine maanderformige Schleife (25) ausgebildet ist.
3. Luftfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Wasserfullstandsausbildung ein von einer Ablauföffnung (22) im Filtergehäuse (10) sich fortsetzendes Ablaufrohr (21) aufweisen, das in einem von der Ablaufoffnung (22) abgekehrten Rohrabschnitt mit einer Verengung (26) seines lichten Durchmessers versehen ist.
4. Luftfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Wasserfullstandsausbildung ein von einer Ablauföffnung (22) im Filtergehäuse (10) sich fortsetzendes Ablaufrohr (21) aufweisen, das auf der Innenseite eine große Oberflächenrauhigkeit (27) aufweist.
5. Luftfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Wasserfullstandsausbildung ein von einer Ablauföffnung (22) im Filtergehäuse (10) sich fortsetzendes Ablaufrohr (21) aufweisen, das in seinem hohlen Innern mit einem saugfähigen Material (28) ausgefüllt ist.
6. Luftfilter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als saugfähiges Material ein Schwamm oder ein textiler
Docht eingesetzt ist.
7. Luftfilter nach einem der Ansprüche 2 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablaufrohr (21) als Schlauch ausgebildet ist.
8. Luftfilter nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserabscheider (19) unter einem spitzen Winkel geneigt zur Achse des Lufteinlasses (11) des Filtergehäuses (10) angeordnet ist und von dem unterhalb der Filtermatte (13) liegenden Innenraum (16) des Filtergehäuses (10) einen vorderen Bereich (20) abtrennt, in dem der Lufteinlaß (11) und der Wasserablauf (18) angeordnet sind.
9. Luftfilter nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserabscheider (19) als Gitter, vorzugsweise aus nicht rostendem Strickmetall, ausgebildet ist.
10. Filter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gittermaschen oder -waben eine Größe von etwa
0,8 x 1,6 mm aufweisen.
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