AT396967B

AT396967B - Abgasfilter für dieselmotoren

Info

Publication number: AT396967B
Application number: AT0327885A
Authority: AT
Original assignee: Daimler Benz Ag
Priority date: 1984-12-06
Filing date: 1985-11-11
Publication date: 1994-01-25
Also published as: US4667469A; CH668618A5; JPH0319886B2; JPS61138812A; DE3444472C1; ATA327885A

Description

AT 396 967 B

Die Erfindung betrifft ein Abgasfilter für Dieselmotoren.

Abgasfilter für Dieselmotoren dienen dazu, den Ruß aus dem Dieselmotorabgas auszufiltern. Der Rußausstoß der Dieselmotoren gilt nämlich als bedenklich, weil die Rußpartikel an ihrer Oberfläche geringe Menge von Stoffen adsorbiert enthalten, von denen einige in höheren Konzentrationen als gesundheitsschädlich gelten.

Die Rußfilter für die Dieseläbgase bestehen üblicherweise aus einem Monolithen aus poröser Keramik, der aus zueinander parallelen dünnwandigen Kanälen aufgebaut ist, welchei in Strömungsrichtung der Abgase gesehen, über dessen gesamte Länge durchlaufen. Diese Kanäle sind abwechselnd jeweils am stromaufwärtigen oder stromabwärtigen Ende verschlossen. Die Kanäle sind dabei häufig nach Art eines Schachbrettmusters verschlossen bzw. offen, so daß jeder Kanal ein offenes und ein verschlossenes Ende besitzt. Ein derartiges Filter ist z. B. aus DE-OS 32 32 729 bekannt Je nach Herstellung des Filters kann das Filter aber auch nach Art der Wellpappeerzeugung spiralig zu einem gasdurchlässigen Paket aufgewickelt sein. In diesem Fall ist die Abdeckung der einzelnen Kanäle nicht mehr schachbrettartig ausgeführt, sondern ebenfalls spiralig. Eine solche Anordnung wird z. B. in DE-OS 29 51 316 gezeigt

In der DE-OS 14 76 627 wird ein Verfahren und eine Einrichtung zur Reinigung von Gasen und Schalldämpfung, insbesondere für Abgase von Brennkraftmaschinen, angegeben. Dabei werden die zwischen den Sieb- oder Lochwänden in den Filtern gebildeten Kanäle durch Einsätze aufgeteilt, die Blechstreifen sein können oder Hohlkörper oder leere Leitkörper darstellen.

Bei Durchleiten der Dieselabgase durch derartige Filter wird das Auspuffgas, welches durch die einlaßseitig offenen Kanäle eintritt, gezwungen, durch die porösen Kanalwände hindurch in die benachbarten, auslaßseitig offenen Kanäle zu strömen. Dabei sammeln sich die Rußpartikelchen, die die Kanalwände nicht mehr passieren können, in den stromaufwärts offenen Kanälen an. Bei Erreichen einer bestimmten Entzündungstemperatur sowie bei einer ausreichenden Sauerstoffkonzentration im Abgas brennt der angesammelte Ruß ab, und das Filter ist wieder regeneriert. Zwischen zwei derartigen Regenerationsvorgängen kommt es mit zunehmender Beladung des Filters zu einem nicht unerheblichen Anstieg des Abgasgegendrucks. Bei besonders hoher Beladung wird der Rußabbrand sehr heftig. Da sich ein Großteil des Rußes und Fremdstoffe vor den auslaßseitigen Verschlüssen des Keramikkörpers ansammelt, kommt es dort zu sehr hohen Temperaturen, die mitunter so hoch werden können, daß der.Schmelzpunkt des Keramikmaterials überschritten und damit das Filter zerstört wird.

Auf diesen Sachverhalt der thermischen Gefährdung eines Filterblocks bei einem sehr heftigen Rußabbrand wird dabei nicht eingegangen und dem Stande der Technik sind entsprechend auch keine Hinweise dahingehend zu entnehmen, wie eine derartige thermische Gefährdung bei einem Filterblock verhindert werden soll.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Abgasfilter für Dieselmotoren aus poröser Keramik zu finden, bei dem die Gefahr der Zerstörung durch den Rußabbrand weitgehend vermieden wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Abgasfilter für Dieselmotoren, bestehend aus einem monolithischen Filterblock aus poröser Keramik mit mehreren in Strömungsrichtung der Abgase verlaufenden Kanälen für das Abgas, die abwechselnd jeweils am stromaufwärtigen oder stromabwärtigen Ende verschlossen sind, dadurch gelöst, daß die Verschlüsse am stromabwärtigen Ende, in Strömungsrichtung gesehen, in Richtung zum stromaufwärtigen Ende des Filterblocks gegeneinander versetzt sind.

Es hat sich gezeigt, daß durch diese Staffelung der Verschlüsse der Strömungskanäle am stromabwärtigen Ende eine bessere Verteilung der beim Rußabbrand entstehenden Wärme möglich ist, so daß eine Schädigung des Filtermaterials weitgehend vermieden wird.

Als Filter kommen die üblichen keramischen Monolithen zur Anwendung, deren Herstellung allgemein bekannt ist und die in den verschiedenen Ausführungsformen von der Industrie zur Verfügung gestellt werden. Betrachtet man die Stirnseite eines derartigen Filterblockes, so liegt die Zahl der in Strömungsrichtung der Abgase verlaufenden Kanäle zwischen etwa 0,5 und 100 Kanälen pro cm^ Stirnfläche. Die Wandstärke zwischen den Kanälen liegt etwa zwischen 0,3 und 0,7 mm, und die Porosität des Keramikmaterials liegt üblicherweise zwischen 35 und 55 %, bei einem mittleren Porendurchmesser von etwa 10 bis 35 μτη. Der Verschluß der Kanäle kann z. B. aus Stopfen aus einer keramischen Masse bestehen, wobei sich insbesondere eine Masse aus Talk und Wasserglas bewährt hat, die in pastösem Zustand sehr gut in die Kanäle einbringbar ist.

Es hat sich ferner als besonders günstig erwiesen, wenn die Verschlüsse am stromabwärtigen Ende in Strömungsrichtung um etwa 5 bis 150 mm gegeneinander versetzt sind, was in etwa der Länge eines Stopfens entspricht. Wird der Versatz, in Strömungsrichtung gesehen, größer, so wird die Ausnutzung des Volumens des Filterblockes schlechter, während bei einer zu geringen Staffelung die Gefahr der Beschädigung des Keramikmaterials durch die beim Abbrand entstehende Wärme zunimmt. Die Staffelung der Verschlüsse am stromabwärtigen Ende gegeneinander kann aber auch dadurch erreicht werden, daß man unterschiedlich lange Stopfen in die Strömungskanäle einbringt bzw. unterschiedliche Mengen der pastösen Verschlußmasse in die zu verschließenden Kanäle einbringt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Abgasfilter schematisch dargestellt Es zeigen Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch ein Filter mit gestaffelten Verschlußstopfen am -2-

Claims

AT396967B Abgasaustritt und Fig. 2 ganz schematisch eine Aufsicht auf die gasaustrittsseitige Stirnfläche, bei der die Anordnung der Verschlußstopfen in einem Quadranten teilweise dargestellt ist Fig. 1 zeigt einen Teillängsschnitt durch ein Abgasfilter, bei dem gaseintrittsseitig jeder zweite Kanal (7) durch einen Stopfen (9) verschlossen ist. Die Kanäle (8) sind am Gasaustrittsende mit den Stopfen (1) bis (6) 5 verschlossen, wobei die Stopfennummer, wie aus der Zeichnung ersichtlich, gleichfalls die Lage des Stopfens im Raum andeutet. Die Stopfen (1) bis (6) sind dabei gegeneinander jeweils um ihre Länge, in Strömungsrichtung gesehen, versetzt. Selbstverständlich kann auch eine andere Anordnung der versetzten Stopfen, als sie hier gezeigt ist, Verwendung finden. In Fig. 2 wird rein schematisch ein Blick auf die austrittsseitige Stirnseite des Filters gezeigt In einem Quadranten sind teilweise die austrittsseitig verschlossenen Kanäle dargestellt. Die 10 mit den Ziffern (1) bis (6) versehenen Felder bedeuten dabei jeweils einen verschlossenen Kanal, bei dem sich der Stopfen in der Tiefe befindet wie sie unter der entsprechenden Ziffer aus der Fig. 1 entnehmbar ist. 15 PATENTANSPRÜCHE 20 1. Abgasfilter für Dieselmotoren, bestehend aus einem monolithischen Filterblock aus poröser Keramik mit mehreren in Strömungsrichtung der Abgase verlaufenden Kanälen für das Abgas, die abwechselnd jeweils am stromaufwärtigen oder stromabwärtigen Ende verschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlüsse (1 bis 6) am stromabwärtigen Ende, in Strömungsrichtung gesehen, in Richtung zum stromauf- 25 wärtigen Ende des Filterblocks gegeneinander versetzt sind.
2. Abgasfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlüsse (1 bis 6) am stromabwärtigen Ende in Strömungsrichtung um etwa 5 bis 150 mm gegeneinander versetzt sind. 30 Hiezu 1 Blatt Zeichnung 35 -3-