EP2154358B1 - Luftfiltersystem eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

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EP2154358B1
EP2154358B1 EP09165938A EP09165938A EP2154358B1 EP 2154358 B1 EP2154358 B1 EP 2154358B1 EP 09165938 A EP09165938 A EP 09165938A EP 09165938 A EP09165938 A EP 09165938A EP 2154358 B1 EP2154358 B1 EP 2154358B1
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EP
European Patent Office
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air
air filter
plastic insert
filter system
moisture
Prior art date
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Application number
EP09165938A
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English (en)
French (fr)
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EP2154358A1 (de
Inventor
Timo Dirnberger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mann and Hummel GmbH
Original Assignee
Mann and Hummel GmbH
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Publication date
Application filed by Mann and Hummel GmbH filed Critical Mann and Hummel GmbH
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/02Air cleaners
    • F02M35/024Air cleaners using filters, e.g. moistened
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10373Sensors for intake systems
    • F02M35/10386Sensors for intake systems for flow rate
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/02Air cleaners

Definitions

  • the invention relates to an air filter system of a motor vehicle having the features according to the preamble of claim 1.
  • An essential sensor is the air mass flow sensor, which is designed in particular as a hot-film air mass sensor (HFM).
  • the air mass flow sensor is located in the intake air duct and supplies the engine management with data on the currently aspirated air mass flow (see eg Document EP1193389 ).
  • a preferred location for the air mass flow sensor is the clean air side of the air filter housing, where the sensitive air mass flow sensor is exposed to a purified intake air flow.
  • known HFM sensors are not only sensitive to contamination, but also need a laminar, turbulence-free flow for a precise measurement result, which also has to be precisely defined in its geometric course.
  • a particular clean-side housing part of the air filter housing has an integrally formed integrally formed air duct section, wherein arranged in this air duct section of the air mass flow sensor and passed through the duct wall of the air duct section.
  • Such air mass flow sensors also referred to as plug-in HFM sensors, do not have their own housing. There is no cross-sectional loss through the interface to the air cleaner housing, whereby the pressure loss in the intake air flow is reduced. The cost of the arrangement are reduced.
  • the air filter housing including the one-piece and material integrally formed thereon air duct section is typically made of a plastic such as polyamide or the like.
  • a plastic such as polyamide or the like.
  • moisture-related dimensional changes also occur, since polyamide, as a moisture-sensitive plastic, tends to absorb moisture.
  • the moisture-related dimensional changes of the air mass flow sensor supporting air duct section can not be easily compensated.
  • moisture-related dimensional changes of the air duct section lead to an influence on the geometric flow profile and thus to measurement errors or measurement inaccuracies.
  • a possibly required Strömungsleitgitter which contributes to the reassurance and the laminar course of the intake air flow and thus the measurement accuracy must be manufactured and assembled as a separate component, which is not cost-optimal and also generates additional dimensional tolerances.
  • the present invention has the object, an air filter system of the type mentioned in such a way that an increased measurement accuracy of the air mass flow sensor is achieved.
  • An air filter system of a motor vehicle system which comprises an air filter housing with a housing part made of moisture-sensitive plastic, in particular polyamide, and an air duct section with a circumferential channel wall.
  • the duct wall of the air duct section is integrally formed integrally with the material of the housing part of the air filter housing, wherein an air mass flow sensor is arranged in the air duct section.
  • the channel wall of the air duct section is on the inside by means of a plastic insert made of moisture insensitive Plastic lined.
  • the moisture-insensitive plastic advantageously consists at least predominantly of polybutylene terephthalate (PBT) and is preferably a glass-fiber-reinforced PBT, in particular a PBT-GF30.
  • the housing part of the air filter housing can still be made of a suitable plastic such as polyamide (PA).
  • PA polyamide
  • a dimensional stability of the channel cross-section and thus of the geometric flow profile is achieved by the inner lining of the channel wall of the air duct section by means of the plastic insert of moisture-insensitive plastic, the humidity of the ambient air and the intake air flow is at least approximately independent. Moisture influences on the flow pattern of the intake air flow and thus on the measurement result of the air mass flow sensor are almost impossible.
  • a smooth, aerodynamically shaped and interference-free surface can be produced by the absence of rivets, abutting edges or the like, which favors a laminar flow around the air mass flow sensor and thus contributes to measurement accuracy. Overall, a significantly increased measurement accuracy, which benefits a precise engine control.
  • the preferred material pairing of PA for the housing part of the air filter housing and PBT for the plastic insert is based on the good material compatibility of both plastics, since PA and PBT have a similar coefficient of thermal expansion.
  • the very low water absorption of the PBT means that the influence of moisture on dimensional changes of the channel cross-section and thus on the geometric flow of the intake air flow is at least approximately eliminated.
  • the plastic insert for example in the two-component injection molding process in the air duct section.
  • the plastic insert is inserted into the air duct section and locked in particular with this. manufacturing and assembly costs are minimized. The insertion and the locking bring one hand, a precise positional fixation of the plastic insert with it, while on the other hand there is no intimate composite material between the two components. Moisture-related dimensional changes of the channel wall of the air duct section are not imposed on the plastic insert.
  • a Lucasleitgitter is integrally formed with the plastic insert.
  • the plastic insert is injection molded.
  • the one-piece design of the spoiler with the plastic insert not only produces a reduction in the items and thus a reduction in assembly costs. Rather, the position tolerances of the individual components are improved to each other, so that the measurement accuracy is increased.
  • the production of the plastic insert by injection molding increases in addition to an increased compared to, for example, a metallic component dimensional accuracy and the degrees of freedom in the shaping.
  • an aerodynamically rounded inlet region can be formed, which benefits from a laminar flow formation and thus the measuring accuracy of the air mass flow sensor.
  • the air mass flow sensor is integrated in the plastic insert to form a structural unit.
  • the air mass flow sensor is in the integrated state, so together with the plastic insert calibrated. Mounting and manufacturing tolerances can be eliminated during calibration by measurement. The result is an increased measurement accuracy, which is maintained after installation of the integrated unit in the air filter system.
  • Fig. 1 in a detailed perspective view of an air filter housing with an integrally formed elliptical air duct section, a radially inserted air mass flow sensor, and with a plugged into the air duct section plastic insert made of PBT,
  • FIG. 2 in perspective exploded view of the arrangement FIG. 1 with details of a plastic grille comprising a grille and locking lugs,
  • FIG. 3 in a perspective view, a variant of the arrangement according to the Figures 1 and 2 with air mass flow sensor integrated in the plastic insert,
  • FIG. 4 the arrangement after FIG. 3 in the assembled state.
  • Fig. 1 shows a perspective detail view of part of an air filter system of a motor vehicle drive motor.
  • the air filter system is provided for supplying the drive motor with combustion air and includes an air cleaner housing 1, in which a drawing not shown air filter is arranged for filtering the combustion air flow.
  • the air filter housing 1 On its clean air side, the air filter housing 1 comprises a housing part 2, which is injection molded from moisture-sensitive plastic, here polyamide (PA).
  • PA polyamide
  • the circumferential channel wall 5 and the housing part 2 are therefore made of the same plastic, here PA.
  • a Luftleitgitter 7 and downstream of an air mass flow sensor 4 are arranged, wherein the air mass flow sensor 4 is formed in the embodiment shown as Heissfileinuftmassen- (HFM) sensor.
  • HFM Heissfileinuftmassen-
  • other types of air mass flow sensor 4 may be useful.
  • the flow cross section of the air duct section 3 is elliptical and remains constant relative to the flow direction indicated by an arrow 17 in the area of the air mass flow sensor 4.
  • a cross-sectional profile narrowing in the flow direction may also be expedient, which leads to an acceleration and thus to an improved laminar design of the flow around in the region of the air mass flow sensor 4.
  • the air grille 7 also contributes to a laminar flow formation and thus the accuracy of measurement of the air mass flow sensor 4 arranged downstream thereof.
  • the duct wall 5 of the air duct section 3 is lined on the inside by means of a plastic insert 6 of moisture-insensitive plastic in the region of the air mass flow sensor 4.
  • the moisture-insensitive plastic of the plastic insert 6 preferably consists at least predominantly of polybutylene terephthalate (PBT) and in the exemplary embodiment shown is a glass fiber-reinforced PBT, here PBT-GF30 with 30% glass fiber content.
  • PBT polybutylene terephthalate
  • a circumferential wall 13 of the plastic insert 6 rests flat against the inside of the channel wall 5 and extends with respect to the flow direction indicated by the arrow 17 from a location upstream of the air mass flow sensor 4 to a location downstream of the air mass flow sensor 4.
  • the air mass flow sensor 4 is thus based on the Flow direction in a region of the air duct section 3, the channel wall 5 is completely lined by the peripheral wall 13 of the plastic insert 6.
  • the inside of the peripheral wall 13 is aerodynamically smooth executed without shocks, edges or the like, so that its limited around her intake air flow is free of turbulence or other disturbances.
  • the flow path in the air duct section 3 is therefore predetermined by the enveloping, the flow cross section surrounding peripheral wall 13 of the plastic insert 6.
  • moisture-insensitive plastic undergoes the plastic insert 6 no moisture-related dimensional changes, whereby the geometric flow in the air duct section 3 is substantially free of moisture-related influences.
  • the measurement result of the air mass flow sensor 4 is also substantially unaffected by moisture-related dimensional changes.
  • Fig. 2 shows in perspective exploded view of the arrangement Fig. 1 with details of the design of the plastic insert 6 and the assembly of the air mass flow sensor 4.
  • the plastic insert 6 includes the elliptical flow cross-section enclosing peripheral wall 13, on the outside of axially extending ribs 24 are formed.
  • the free flow cross section spanning air grille 7 is integrally formed of the same material and material.
  • a few locking lugs 16 are formed on the outside of the peripheral wall.
  • the circumferential wall 13 is provided centrally in the axial direction with an opening 14, which is arranged in the region of the large semiaxis of the elliptical cross-sectional contour.
  • each a detent opening 15 are provided for each locking lug 16 of the plastic insert, wherein the locking lugs 16 when inserting the plastic insert 6 snap into the detent openings 15 and thus fix the plastic insert 6 in the air duct section 3 axially.
  • An orientation of the plastic insert 6 relative to the air duct section 3 in the direction of rotation is predetermined by the elliptical cross-sectional shape of both components. But it may also be appropriate a different cross-sectional shape.
  • the channel wall 5 of the air duct section 3 is provided with a mounting stub 8 for the air mass flow sensor 4, wherein the attachment stub 8 encloses an opening 9 penetrating the duct wall 5.
  • the air mass flow sensor 4 is inserted radially from the outside through the opening 9 and the opening 14 into the free flow cross section of the air duct section 3, wherein the free end of the Air mass flow sensor 4 as shown by Fig. 1 comes to lie approximately in the middle in the free flow cross section.
  • this has an outer flange 11 which rests on the end face of the attachment piece 8.
  • An attachment is made by two screws 12, which are screwed through the flange 11 into screw receptacles 10 of the attachment piece 8.
  • Fig. 1 In assembled state as shown Fig. 1 is the flange 11 on the outside of the channel wall 5 and there carries a plug contact 18 for receiving a in the 3 and 4 Plug shown 19 for the electrical or metrological connection of the air mass flow sensor 4 to the engine control.
  • Fig. 3 shows in perspective view a variant of the plastic insert 6 after the Fig. 1 and 2 , wherein the plastic insert 6 after Fig. 3 in the assembled state in the perspective view Fig. 4 is shown.
  • the arrangement after the 3 and 4 agrees in their features and reference numbers, unless otherwise described below, with those according to the Fig. 1 and 2 match.
  • the free flow cross-section of the air duct section 3 has a circular cross section, for which reason the duct wall 5 of the air duct section 3 and the peripheral wall 13 of the plastic insert 6 are cylindrical. But it can also be appropriate in the flow direction narrowing, such as conical design. For a correct position in the direction of rotation assembly of the plastic insert.

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Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft ein Luftfiltersystem eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Stand der Technik
  • Brennkraftmaschinen eines Kraftfahrzeuges weisen eine elektronische Steuerung insbesondere für die Bemessung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge auf. Diese Steuerung greift auf verschiedene Sensoren zur Bestimmung der Betriebsparameter zurück. Ein wesentlicher Sensor ist dabei der Luftmassenstromsensor, der insbesondere als Heissfilm-Luftmassensensor (HFM) ausgebildet ist. Der Luftmassenstromsensor ist im Ansaugluftkanal angeordnet und versorgt die Motorsteuerung mit Daten über den aktuell angesaugten Luftmassenstrom (siehe z.B. Document EP1193389 ). Ein bevorzugter Anbringungsort für den Luftmassenstromsensor ist die Reinluftseite des Luftfiltergehäuses, wo der empfindliche Luftmassenstromsensor einem gereinigten Ansaugluftstrom ausgesetzt ist. Bekannt HFM-Sensoren sind jedoch nicht nur gegen Verschmutzung empfindlich, sondern brauchen auch für ein präzises Messergebnis eine laminare, turbulenzfreie Strömung, die zudem auch noch in ihrem geometrischen Verlauf präzise definiert sein muss.
  • Für ein gutes Messergebnis sind Bauformen des HFM-Sensors mit einem eigenen Gehäuse bekannt, welches in das Luftfiltergehäuse eingeführt wird. Diese Bauform ist jedoch mit vergleichsweise hohen Kosten verbunden. Außerdem bringt die Schnittstelle des HFM-Gehäuses zum Luftfiltergehäuse eine Verringerung des freien Strömungsquerschnittes mit sich, wodurch sich ein unerwünscht erhöhter Druckverlust im Ansaugluftstrom einstellt.
  • Zur Vermeidung der obigen Nachteile ist als alternative Bauform bekannt, dass ein insbesondere reinseitiges Gehäuseteil des Luftfiltergehäuses einen einteilig und materialeinheitlich angeformten Luftkanalabschnitt aufweist, wobei in diesem Luftkanalabschnitt der Luftmassenstromsensor angeordnet und durch die Kanalwand des Luftkanalabschnittes hindurchgeführt ist. Solche auch als Steck-HFM-Sensoren bezeichneten Luftmassenstromsensoren weisen kein eigenes Gehäuse auf. Es tritt kein Querschnittsverlust durch die Schnittstelle zum Luftfiltergehäuse ein, wodurch der Druckverlust im Ansaugluftstrom verringert ist. Auch die Kosten der Anordnung sind verringert.
  • Allerdings ist hierbei eine Reihe von Schwierigkeiten zu überwinden: Das Luftfiltergehäuse einschließlich des einteilig und materialeinheitlich daran angeformten Luftkanalabschnittes wird typischerweise aus einem Kunststoff wie Polyamid oder dergleichen hergestellt. Hierbei treten neben den unvermeidlichen thermisch bedingten Maßänderungen auch feuchtigkeitsbedingte Maßänderungen auf, da Polyamid als feuchtigkeitsempfindlicher Kunststoff zur Feuchtigkeitsaufnahme neigt. Die feuchtigkeitsbedingten Maßänderungen des den Luftmassenstromsensor tragenden Luftkanalabschnittes können nicht ohne weiteres kompensiert werden. In der Folge führen feuchtigkeitsbedingte Maßänderungen des Luftkanalabschnittes zu einer Beeinflussung des geometrischen Strömungsverlaufes und damit zu Messfehlern bzw. Messungenauigkeiten. Ein ggf. erforderliches Strömungsleitgitter, welches zur Beruhigung bzw. zum laminaren Verlauf der Ansaugluftströmung und damit zur Messgenauigkeit beiträgt, muss als separates Bauteil gefertigt und montiert werden, was nicht kostenoptimal ist und außerdem zusätzliche Maßtoleranzen erzeugt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Luftfiltersystem der eingangs genannten Gattung derart weiterzubilden, dass eine erhöhte Messgenauigkeit des Luftmassenstromsensors erzielt ist.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Luftfiltersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Es wird ein Luftfiltersystem eines Kraftfahrzeugsystems vorgeschlagen, welches ein Luftfiltergehäuse mit einem Gehäuseteil aus feuchtigkeitsempfindlichem Kunststoff, insbesondere aus Polyamid und einen Luftkanalabschnitt mit einer umlaufenden Kanalwand umfasst. Die Kanalwand des Luftkanalabschnittes ist einteilig und materialeinheitlich am Gehäuseteil des Luftfiltergehäuses angeformt, wobei im Luftkanalabschnitt ein Luftmassenstromsensor angeordnet ist. Die Kanalwand des Luftkanalabschnittes ist innenseitig mittels eines Kunststoffeinsatzes aus feuchtigkeitsunempfindlichem Kunststoff ausgekleidet. Der feuchtigkeitsunempfindliche Kunststoff besteht vorteilhaft zumindest überwiegend aus Polybutylentherephthalat (PBT) und ist bevorzugt ein glasfaserverstärktes PBT, insbesondere ein PBT-GF30.
  • Abweichend von der vorbekannten Bauform mit einem Gehäuse-HFM-Sensor folgt aus der einteiligen und materialeinheitlichen Anformung der den Luftkanalabschnitt bildenden umlaufenden Kanalwand am Gehäuseteil des Luftfiltergehäuses, dass keine Querschnittsverluste durch eine ansonsten vorhandene Schnittstelle zum Luftfiltergehäuse entstehen, wodurch der gewünschte geringe Druckverlust im Ansaugluftstrom erreicht wird. Aber auch die Nachteile der vorbekannten Bauform mit einem Steck-HFM-Sensor ohne ein eigenes Gehäuse werden beseitigt: Das Gehäuseteil des Luftfiltergehäuses kann nach wie vor aus einem geeigneten Kunststoff wie Polyamid (PA) gefertigt werden. Die hierbei beobachtete Feuchtigkeitsempfindlichkeit des Kunststoffes in Form einer Wasseraufnahme und einer damit einhergehenden Maßänderung hat keinen nachteiligen Einfluss mehr auf die Messgenauigkeit des im Luftkanalabschnitt angeordneten Luftmassenstromsensors. Vielmehr wird durch die innenseitige Auskleidung der Kanalwand des Luftkanalabschnittes mittels des Kunststoffeinsatzes aus feuchtigkeitsunempfindlichem Kunststoff eine Maßhaltigkeit des Kanalquerschnittes und damit des geometrischen Strömungsverlaufes erreicht, die von der Feuchtigkeit der Umgebungsluft und des Ansaugluftstromes zumindest näherungsweise unabhängig ist. Feuchtigkeitseinflüsse auf den Strömungsverlauf des Ansaugluftstromes und damit auf das Messergebnis des Luftmassenstromsensors sind nahezu ausgeschlossen. Im Vergleich zu einem stanzgenieteten Blechteil als Einsatz kann eine glatte, aerodynamisch geformte und störungsfreie Oberfläche durch das Fehlen von Nieten, Stoßkanten oder dergleichen erzeugt werden, die eine laminare Umströmung des Luftmassenstromsensors begünstigt und damit zur Messgenauigkeit beiträgt. Insgesamt entsteht eine deutlich erhöhte Messgenauigkeit, die einer präzisen Motorsteuerung zugute kommt.
  • Die bevorzugte Materialpaarung von PA für das Gehäuseteil des Luftfiltergehäuses und PBT für den Kunststoffeinsatz beruht auf der guten Materialverträglichkeit beider Kunststoffe, da PA und PBT einen ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Die sehr geringe Wasseraufnahme des PBT führt jedoch dazu, dass der Feuchtigkeitseinfluss auf Maßänderungen des Kanalquerschnittes und damit auf den geometrischen Strömungsverlauf des Ansaugluftstromes zumindest näherungsweise eliminiert ist.
  • Es kann zweckmäßig sein, den Kunststoffeinsatz beispielsweise im Zweikomponenten-Spritzgussverfahren in den Luftkanalabschnitt einzubringen. In bevorzugter Weiterbildung ist der Kunststoffeinsatz in den Luftkanalabschnitt eingesteckt und insbesondere mit diesem verrastet. Fertigungs- und Montageaufwand sind minimiert. Das Einstecken und auch die Verrastung bringen einerseits eine genaue Lagefixierung des Kunststoffeinsatzes mit sich, während andererseits kein inniger Materialverbund zwischen beiden Bauteilen besteht. Feuchtigkeitsbedingte Maßänderungen der Kanalwand des Luftkanalabschnittes werden dem Kunststoffeinsatz nicht aufgezwungen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Luftleitgitter einteilig mit dem Kunststoffeinsatz ausgebildet. Insbesondere ist der Kunststoffeinsatz spritzgegossen. Die einteilige Ausbildung des Luftleitgitters mit dem Kunststoffeinsatz erzeugt nicht nur eine Verringerung der Einzelteile und damit eine Verringerung des Montageaufwandes. Vielmehr werden auch die Lagetoleranzen der einzelnen Bauteile zueinander verbessert, so dass die Messgenauigkeit gesteigert ist. Die Herstellung des Kunststoffeinsatzes im Spritzgussverfahren erhöht neben einer im Vergleich beispielsweise zu einem metallischen Bauteil erhöhten Maßgenauigkeit auch die Freiheitsgrade in der Formgebung. So kann beispielsweise ein aerodynamisch gerundeter Einlaufbereich angeformt werden, der auf einer laminaren Strömungsausbildung und damit der Messgenauigkeit des Luftmassenstromsensors zugute kommt.
  • In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung ist der Luftmassenstromsensor in den Kunststoffeinsatz zu einer Baueinheit integriert. Der Luftmassenstromsensor wird im integrierten Zustand, also gemeinsam mit dem Kunststoffeinsatz kalibriert. Montage- und Fertigungstoleranzen können bei der Kalibrierung messtechnisch eliminiert werden. Es entsteht eine erhöhte Messgenauigkeit, die nach der Montage der integrierten Baueinheit im Luftfilter-Gesamtsystem erhalten bleibt.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
  • Fig. 1 in einer perspektivischen Detaildarstellung ein Luftfiltergehäuse mit einem angeformten elliptischen Luftkanalabschnitt, einem radial eingesteckten Luftmassenstromsensor, und mit einem in den Luftkanalabschnitt eingesteckten Kunststoffeinsatz aus PBT,
  • Fig. 2 in perspektivischer Explosionsdarstellung die Anordnung nach Figur 1 mit Einzelheiten des ein Luftleitgitter und Rastnasen umfassenden Kunststoffeinsatzes,
  • Fig. 3 in perspektivischer Ansicht eine Variante der Anordnung nach den Figuren 1 und 2 mit in den Kunststoffeinsatz integriertem Luftmassenstromsensor,
  • Fig. 4 die Anordnung nach Figur 3 im montierten Zustand.
  • Ausführungsform(en) der Erfindung
  • Fig. 1 zeigt in perspektivischer Ausschnittsdarstellung einen Teil eines Luftfiltersystems eines Kraftfahrzeug-Antriebsmotors. Das Luftfiltersystem ist für die Versorgung des Antriebsmotors mit Verbrennungsluft vorgesehen und umfasst ein Luftfiltergehäuse 1, in dem ein zeichnerisch nicht dargestellter Luftfilter zur Filtrierung des Verbrennungsluftstromes angeordnet ist. Auf seiner Reinluftseite umfasst das Luftfiltergehäuse 1 ein Gehäuseteil 2, welches aus feuchtigkeitsempfindlichem Kunststoff, hier Polyamid (PA) spritzgegossen ist. Aus dem Luftfiltergehäuse 1 führt auf dessen Reinseite ein Luftkanalabschnitt 3 des Ansaugluftkanals heraus, wobei eine umlaufende, die Strömungsführung erzeugende Kanalwand 5 des Luftkanalabschnittes 3 einteilig und materialeinheitlich am Gehäuseteil 2 des Luftfiltergehäuses 1 angeformt ist. Die umlaufende Kanalwand 5 und das Gehäuseteil 2 bestehen demnach aus dem gleichen Kunststoff, hier PA.
  • Im Inneren des Luftkanalabschnittes 3 sind ein Luftleitgitter 7 und stromab davon ein Luftmassenstromsensor 4 angeordnet, wobei der Luftmassenstromsensor 4 im gezeigten Ausführungsbeispiel als Heissfilmluftmassen-(HFM-)Sensor ausgebildet ist. Es können aber auch andere Bauformen des Luftmassenstromsensors 4 zweckmäßig sein. Der Strömungsquerschnitt des Luftkanalabschnittes 3 ist elliptisch ausgeführt und bleibt bezogen auf die durch einen Pfeil 17 angegebene Strömungsrichtung im Bereich des Luftmassenstromsensors 4 konstant. Es kann aber auch ein in Strömungsrichtung sich verengender Querschnittsverlauf zweckmäßig sein, was im Bereich des Luftmassenstromsensors 4 zu einer Beschleunigung und damit zu einer verbesserten laminaren Ausbildung der Umströmung führt. Auch das Luftleitgitter 7 trägt zu einer laminaren Strömungsausbildung und damit zur Messgenauigkeit des stromab davon angeordneten Luftmassenstromsensors 4 bei.
  • Die Kanalwand 5 des Luftkanalabschnittes 3 ist im Bereich des Luftmassenstromsensors 4 innenseitig mittels eines Kunststoffeinsatzes 6 aus feuchtigkeitsunempfindlichem Kunststoff ausgekleidet. Der feuchtigkeitsunempfindliche Kunststoff des Kunststoffeinsatzes 6 besteht bevorzugt zumindest überwiegend aus Polybutylentherephthalat (PBT) und ist im gezeigten Ausführungsbeispiel ein glaserfaserverstärktes PBT, hier PBT-GF30 mit 30% Glasfaseranteil. Eine Umfangswand 13 des Kunststoffeinsatzes 6 liegt flächig innenseitig an der Kanalwand 5 an und erstreckt sich bezogen auf die durch den Pfeil 17 angegebene Strömungsrichtung von einem Ort stromauf des Luftmassenstromsensors 4 bis zu einem Ort stromab des Luftmassenstromsensors 4. Der Luftmassenstromsensor 4 liegt damit bezogen auf die Durchströmungsrichtung in einem Bereich des Luftkanalabschnittes 3, dessen Kanalwand 5 vollständig durch die Umfangswand 13 des Kunststoffeinsatzes 6 ausgekleidet ist. In diesen Bereich ist die Innenseite der Umfangswand 13 aerodynamisch glatt ohne Stöße, Kanten oder dergleichen ausgeführt, so dass der von ihr ringsum begrenzte Ansaugluftstrom frei von Verwirbelungen oder anderen Störungen ist. Der Strömungsverlauf im Luftkanalabschnitt 3 ist demnach durch die einhüllende, den Strömungsquerschnitt umschließende Umfangswand 13 des Kunststoffeinsatzes 6 vorbestimmt. Infolge der praktisch vernachlässigbaren Wasseraufnahme des für den Kunststoffeinsatz 6 gewählten feuchtigkeitsunempfindlichen Kunststoffes erfährt der Kunststoffeinsatz 6 keine feuchtigkeitsbedingten Maßänderungen, womit auch der geometrische Strömungsverlauf im Luftkanalabschnitt 3 im Wesentlichen frei von feuchtigkeitsbedingten Einflüssen ist. In der Folge ist auch das Messergebnis des Luftmassenstromsensors 4 von feuchtigkeitsbedingten Maßänderungen im Wesentlichen unbeeinflusst.
  • Fig. 2 zeigt in perspektivischer Explosionsdarstellung die Anordnung nach Fig. 1 mit Einzelheiten zur Ausgestaltung des Kunststoffeinsatzes 6 und der Montage des Luftmassenstromsensors 4. Der Kunststoffeinsatz 6 umfasst die den elliptischen Strömungsquerschnitt umschließende Umfangswand 13, an deren Außenseite axial verlaufende Rippen 24 angeformt sind. Am eingangsseitigen Ende der Umfangswand 13 ist das den freien Strömungsquerschnitt überspannende Luftleitgitter 7 einteilig und materialeinheitlich angeformt. Am gegenüberliegenden axialen Ende sind auf der Außenseite der Umfangswand 13 einige Rastnasen 16 angeformt. Im Übrigen ist die Umfangswand 13 in axialer Richtung mittig mit einem Durchbruch 14 versehen, der im Bereich der großen Halbachse der elliptischen Querschnittskontur angeordnet ist. Die gesamte Baueinheit des Kunststoffeinsatzes 6 mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen ist einteilig und materialeinheitlich spritzgegossen.
  • Zur Montage wird der Kunststoffeinsatz 6 axial in Richtung eines Pfeiles 25 in den Luftkanalabschnitt 3 eingeschoben bzw. eingesteckt, wobei die Rippen 24 den Vorgang des Einsteckens erleichtern und eine spielfreie Anordnung des Kunststoffeinsatzes 6 im Luftkanalabschnitt 3 gewährleisten. Am zugeordneten freien Ende der Kanalwand 5 sind für jede Rastnase 16 des Kunststoffeinsatzes 6 je eine Rastöffnung 15 vorgesehen, wobei die Rastnasen 16 beim Einstecken des Kunststoffeinsatzes 6 in die Rastöffnungen 15 einschnappen und damit den Kunststoffeinsatz 6 im Luftkanalabschnitt 3 axial fixieren. Eine Ausrichtung des Kunststoffeinsatzes 6 gegenüber dem Luftkanalabschnitt 3 in Drehrichtung ist durch die elliptische Querschnittsform beider Bauteile vorgegeben. Es kann aber auch eine abweichende Querschnittsform zweckmäßig sein.
  • Radial außenseitig im Bereich der großen Halbachse der elliptischen Querschnittsform ist die Kanalwand 5 des Luftkanalabschnittes 3 mit einem Befestigungsstutzen 8 für den Luftmassenstromsensor 4 versehen, wobei der Befestigungsstutzen 8 eine die Kanalwand 5 durchdringende Öffnung 9 umschließt. Im eingesteckten Zustand des Kunststoffeinsatzes 6 liegt dessen Durchbruch 14 in Überdeckung mit der Öffnung 9. In diesem Zustand wird der Luftmassenstromsensor 4 radial von außen durch die Öffnung 9 und den Durchbruch 14 hindurch in den freien Strömungsquerschnitt des Luftkanalabschnittes 3 eingesteckt, wobei das freie Ende des Luftmassenstromsensors 4 entsprechend der Darstellung nach Fig. 1 etwa mittig im freien Strömungsquerschnitt zu liegen kommt. Zur Fixierung des Luftmassenstromsensors 4 weist dieser einen äußeren Flansch 11 auf, der auf der Stirnfläche des Befestigungsstutzens 8 aufliegt. Eine Befestigung erfolgt durch zwei Schrauben 12, die durch den Flansch 11 hindurch in Schraubaufnahmen 10 des Befestigungsstutzens 8 eingedreht werden. Im montierten Zustand entsprechend der Darstellung nach Fig. 1 liegt dabei der Flansch 11 auf der Außenseite der Kanalwand 5 und trägt dort einen Steckkontakt 18 zur Aufnahme eines in den Fig. 3 und 4 dargestellten Steckers 19 für die elektrische bzw. messtechnische Anbindung des Luftmassenstromsensors 4 an die Motorsteuerung.
  • Fig. 3 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Variante des Kunststoffeinsatzes 6 nach den Fig. 1 und 2, wobei der Kunststoffeinsatz 6 nach Fig. 3 im montierten Zustand in der perspektivischen Darstellung nach Fig. 4 gezeigt ist. Die Anordnung nach den Fig. 3 und 4 stimmt in ihren Merkmalen und Bezugszeichen, sofern nachfolgend nicht abweichend beschrieben, mit derjenigen nach den Fig. 1 und 2 überein. In den Fig. 3 und 4 ist zu erkennen, dass der freie Strömungsquerschnitt des Luftkanalabschnittes 3 einen kreisrunden Querschnitt aufweist, weshalb die Kanalwand 5 des Luftkanalabschnittes 3 und die Umfangswand 13 des Kunststoffeinsatzes 6 zylindrisch ausgeführt sind. Es kann aber auch eine in Strömungsrichtung sich verengende, beispielsweise konische Bauform zweckmäßig sein. Für eine in Drehrichtung lagerichtige Montage des Kunststoffeinsatzes 6 trägt dieser auf der Außenseite seiner Umfangwand 13 zusätzlich zu den Rastnasen 16 eine Nase 22, der eine Nut 23 in der Kanalwand 5 (Fig. 4) zugeordnet ist. Im montierten Zustand nach Fig. 4 liegt die Nase 22 in der Nut 23, wodurch eine Drehwinkelausrichtung des Durchbruches 14 (Fig. 3) mit der in Fig. 4 nicht dargestellten Öffnung 9 erfolgt (vergleichbar mit der Ausführung nach Fig. 2).
  • Aus der Zusammenschau der Fig. 3 und 4 ergibt sich, dass der Luftmassenstromsensor 4 abweichend von der Bauform nach den Fig. 1 und 2 nicht radial von außen durch die Kanalwand 5 durchgesteckt, sondern vollständig im Kunststoffeinsatz 6 zu einer Baueinheit integriert ist. Der Durchbruch 14 in der Umfangswand 13 gibt den Zugang zum Steckkontakt 18 des Luftmassenstromsensors 4 frei, ohne dass der Steckkontakt 18 radial über die Umfangswand 13 hervorsteht. Hierdurch kann die gesamte, vorab eigenständig kalibrierte Baueinheit des Kunststoffeinsatzes 6 mit dem Luftmassenstromsensor 4 axial in den Luftkanalabschnitt 3 eingesteckt werden. Ein Stecker 19 mit einem Kabel 21 zur elektrischen bzw. messtechnischen Anbindung des Luftmassenstromsensors 4 an die Motorsteuerung wird radial von außen durch die Öffnung 9 (Fig. 2) hindurchgeführt und auf den Steckkontakt 18 aufgesteckt. Eine Abdichtung des Steckers 19 gegenüber der Kanalwand 5 bzw. der Umfangswand 13 erfolgt mittels eines umlaufenden Dichtringes 20, der hier als O-Ring ausgeführt ist.

Claims (9)

  1. Luftfiltersystem eines Kraftfahrzeuges, umfassend ein Luftfiltergehäuse (1) mit einem Gehäuseteil (2) aus feuchtigkeitsempfindlichen Kunststoff in Form einer Wasseraufnahme und einer damit einhergehenden Maßänderung und einen Luftkanalabschnitt (3) mit einer umlaufenden Kanalwand (5), wobei die Kanalwand (5) des Luftkanalabschnittes (3) einteilig und materialeinheitlich am Gehäuseteil (2) des Luftfiltergehäuses (1) angeformt ist, und wobei im Luftkanalabschnitt (3) ein Luftmassenstromsensor (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalwand (5) des Luftkanalabschnittes (3) innenseitig mittels eines Kunststoffeinsatzes (6) aus feuchtigkeitsunempfindlichem Kunststoff ausgekleidet ist, so dass eine Maßhaltigkeit des Kanalquerschnittes und damit des geometrischen Strömungsverlaufes erreicht wird, die von der Feuchtigkeit der Umgebungsluft und des Ansaugluftstromes zumindest näherungsweise unabhängig ist.
  2. Luftfiltersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der feuchtigkeitsunempfindliche Kunststoff des Kunststoffeinsatzes (6) zumindest überwiegend aus Polybutylenterephthalat besteht.
  3. Luftfiltersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der feuchtigkeitsunempfindliche Kunststoff des Kunststoffeinsatzes (6) ein glasfaserverstärktes Polybutylenterephthalat, insbesondere ein PBT GF30 ist.
  4. Luftfiltersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der feuchtigkeitsempfindliche Kunststoff des Gehäuseteils (2) zumindest überwiegend aus Polyamid besteht.
  5. Luftfiltersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffeinsatz (6) in den Luftkanalabschnitt (3) eingesteckt ist.
  6. Luftfiltersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffeinsatz (6) mit dem Luftkanalabschnitt (3) verrastet ist.
  7. Luftfiltersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Luftleitgitter (7) einteilig mit dem Kunststoffeinsatz (6) ausgebildet ist.
  8. Luftfiltersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffeinsatz (6) spritzgegossen ist.
  9. Luftfiltersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftmassenstromsensor (4) in den Kunststoffeinsatz (6) integriert ist.
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