amz_2012_01-02

technik filter-spezial
Nicht rund, nicht flach
– sondern hufeisenförmig
_ Luftfilter müssen mittlerweile mehr weit können, als „nur“
die Ansaugluft des Motors reinigen. Moderne Luftfilter sollen
im Falle eines Unfalls auch den Fußgänger schützen. Die Filtertechnikspezialisten
von Mahle zeigen, was dahinter steckt.
D er
Platz im Motorraum
moderner Automobile wird
immer knapper. Das trifft nicht
nur für die Klein- und Kompaktwagenklasse
zu, sondern zieht
sich wie ein roter Faden durch sämtliche
Fahrzeugsegmente. Für die Entwickler
der Zulieferer bedeutet dies, dass sie mit
dem zur Verfügung stehenden Bauraum
haushalten und sich immer wieder neue
Lösungen einfallen lassen müssen, um
ihre Produkte wie vom Fahrzeughersteller
gefordert unterzubringen.
Mit dieser Bauraumknappheit haben
zusehends auch die Filtertechnikspezialisten
zu kämpfen, die in dem zum Teil
recht zerklüfteten „Restraum“ den Luftfilterkasten
samt Ansaug- und Luftführungssystem
unterbringen müssen. Für die
Ingenieure beim Stuttgarter Filtertechnikspezialisten
Mahle war es nach eigenem
Bekunden aufgrund des umfangreichen
Lastenhefts „eine besondere Herausforderung“,
den neu entwickelten Vierzylinder-
Dieselmotor OM 651 von Mercedes-Benz
mit einem Luftfilterelement auszustatten.
Denn einerseits sollte es perfekt in
den Motorraum passen, und andererseits
20 amz - auto | motor | zubehör Nr. 1-2-2012
den gestiegenen Anforderungen des Fußgängerschutzes
gerecht werden. Dieses
in der stärksten Version mit zwei Turboladern
ausgestattete Aggregat ist mit
unterschiedlichen Hubraumgrößen und
Leistungsvarianten in verschiedenen Modellen
der C- und E-Klasse sowie im GLK zu
finden.
Luftfilter und Fußgängerschutz
Dass sich der Raum unter der Motorhaube
immer weiter reduziert, ist jedoch nicht
nur aerodynamischen Gesichtspunkten
geschuldet, sondern zunehmend auch den
Anforderungen des Fußgängerschutzes.
Bei den Fußgängerschutz-Anforderungen
handelt es sich den Fachleuten von Mahle
zufolge um Vorschriften der herstellerunabhängigen
Crashtest-Instituts Euro-
NCAP (European New Car Assessment Programme).
Diese Vereinigung europäischer
Verkehrsministerien, Automobilclubs und
Versicherungsverbände hat den so genannten
NCAP-Crashtest entwickelt, den
Neufahrzeuge in Europa seit 2005 absolvieren
müssen. Der Test umfasst drei Kriterien:
den Schutz erwachsener Insassen,
Gelungene Lösung: Der Luftfilter für die
Vierzylinder-Dieselmotoren des Typs OM 605
von Mercedes-Benz ist weder rund noch flach,
sondern hufeisenförmig. „Schuld daran“ sind
neben den knappen Platzverhältnissen vor
allem die hohen Anforderungen an den Fußgängerschutz.
Fotos: Mahle
den Schutz der Kinder auf der Rückbank
– und eben den Fußgängerschutz. Dieser
lässt sich seitens der Fahrzeughersteller
durch eine Vielzahl unterschiedlicher Maßnahmen
erreichen – etwa durch eine weichere
Auslegung der Fahrzeugfront.
Doch welche Rolle spielt der Luftfilter
beim Fußgängerschutz? Um diesen
beim neu entwickelten Motortyp OM
651 gewährleisten zu können, forderte
das Lastenheft von Mercedes-Benz einen
Mindestabstand zwischen Motorhaube
und dem höchsten Punkt des Luftfiltergehäuses.
Erschwerend kam hinzu, dass
das Motorsteuergerät unbedingt auf dem
Luftfiltergehäuse platziert werden sollte
– was den Entwicklern von Mahle zufolge
eine besondere Herausforderung darstellte.
Das Filtergehäuse musste deshalb nicht
nur sehr flach konstruiert werden, sondern
auch so ausgelegt sein, dass es das Gewicht
des Motorsteuergeräts tragen konnte.
Ein weiterer wichtiger Punkt war außerdem
das Akustikverhalten des Luftfilters.
Neue Wege beim Design
Doch mit den bislang üblichen Filterformen
– Rund- oder Plattenfilter – ließ sich
den Stuttgarter Filterfachleuten zufolge
das Lastenheft nicht erfüllen. Eine neue
Lösung musste also her: die Hufeisen-
Form. Damit ließen sich den Experten zufolge
alle geforderten Eigenschaften konstruktiv
umsetzen. Durch eine geschickte
Luftführungsgeometrie, welche den verfügbaren
Bauraum optimal ausnutzt, und
aufgrund der Rippen am Gehäuse fiel die
Eigenstabilität und Belastbarkeit trotz der
niedrigen Bauhöhe hoch aus. Zudem ließ
sich mit der hufeisenförmigen Faltenbalggeometrie
bei minimalen Außenmaßen
eine große Filterfläche erreichen.
Langlebig und leise
Um eine lange Lebensdauer zu erzielen,
legten die Konstrukteure ihr Augenmerk
auf die gleichmäßige Belastung des Filterelements
im Gebrauch. Erreicht wurde
diese Homogenität durch die speziell
ausgelegte Luftführung im Filtergehäuse.
Eine zentral im Luftfilter platzierte Querverstrebung
– ein so genannter Zuganker
– reduziert zudem die Schallabstrahlung.
Um die Auslegung des Filters bereits in
einem frühen Entwicklungsstadium verifizieren
zu können, erarbeiteten Filterexperten
hierfür spezielle theoretische
Berechnungsmodelle. Doch neuartige Designkonzepte
erfordern oftmals auch in-