amz_2012_01-02

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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-
novative Ideen in der Fertigung. So ist beispielsweise der Papiereinsatz plastifiziert, das heißt, die Kunststoff-Trägerplatte wird bis zum „teigigen“ Aggregatzustand erwärmt, um den Papiereinsatz in die Kunststoffplatte eindrücken zu können. Den Experten zufolge ergibt diese Methode nach dem Erstarren des Kunststoffes eine mechanisch feste und luftdichte Verbindung. Doch auch das Kunststoffmaterial selbst muss diesem Druck standhalten und darf sich nicht weiter verformen. Um den Papiereinsatz prozesssicher in die obere und untere Deckscheibe des Polypropylen- Filtereinsatzes einzudrücken, müssen die spritzgegossenen Teile zudem sehr eben sein. Auch zum Verkleben des Papiereinsatzes mit der Aufnahmeplatte für den Luftmassenmesser bedurfte es neuer Produktionsprozesse. Diese sind Unternehmensangaben zufolge zwischenzeitlich zum Patent angemeldet und werden exklusiv von Mahle genutzt. Da selbst kleinste Staubpartikel, die bei der Ferti- Immer auf dem Laufenden* www.amz.de Stromlinien: Die Simulation des Strömungsverlaufs zeigt, auf welchen Wegen die Ansaugluft durch den Filter strömt. Um möglichst viel Kapazität zu erreichen, mussten die Filterexperten von Mahle darauf achten, dass die Luft gleichmäßig über die gesamte Außenfläche verteilt in das Filtermedium eintritt. gung in das Filtermodul gelangen und beim Betrieb angesaugt werden und Motorfehlfunktionen verursachen können, werden die Filter unter Reinraumbedingungen hergestellt und in einem eigens entwickelten Absaugprozess gereinigt. Wartungsfreundlich und montagesicher Um die Verbindung zwischen Luftmassenmesser und Aufnahmebohrung le- Gönnen Sie sich mal wichtige Nachrichten ... Mit dem stets aktuellen amz-Newsletter! Nachrichten für: W Werkstätten W Teilehandel W Teileindustrie W für Pkw, Transporter, Nutzfahrzeug Jetzt abonnieren unter: www.amz.de/service Verschlungene Wege: Die CAE-(Computer Aided Engineering-)Simulation der Druckverteilung zeigt das Druckgefälle vom Einlass (rot) bis zum Auslass der gereinigten Luft (blau). Um die Kapazität des Filtermediums optimal zu nutzen, ist eine gleichmäßige Druckerzeugung an der Außenseite wichtig. bensdauerlang dicht zu halten, wird diese mit sehr engen Toleranzen gefertigt. Dennoch gestaltet sich der Wechsel des Luftfilterelements im Service simpel: das verbrauchte Filterelement wird lediglich vom Luftmassenmesser abgezogen und das neue wieder aufgesteckt. Um ein komfortables Handling zu gewährleisten, versieht Mahle den O-Ring zudem mit einer speziellen Gleitschicht. kk www.mahle.com *aber Sie vermissen etwas Wichtiges?
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