CN107664052A - 用于排气装置的颗粒过滤器以及制造颗粒过滤器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于尤其是机动车的排气装置的颗粒过滤器(1)，所述颗粒过滤器包括具有废气入口和废气出口的壳体(2)和布置在所述壳体(2)中的多孔的过滤体(3)，其中，所述过滤体(3)设有壳面(4)并且具有多个在流动技术上平行延伸的流动通道(5)。在此提出，在所述过滤体(3)中构造有用于容纳传感器元件(15)的传感器容纳部(14)，所述传感器容纳部伸入到所述流动通道(5)中的至少一个中。此外，本发明涉及一种用于制造颗粒过滤器(1)的方法。

Description

用于排气装置的颗粒过滤器以及制造颗粒过滤器的方法
技术领域
本发明涉及一种用于尤其是机动车的排气装置的颗粒过滤器，所述颗粒过滤器包括具有废气入口和废气出口的壳体和布置在壳体中的多孔的过滤体，其中，过滤体设有壳面并且具有多个在流动技术上平行延伸的流动通道。此外，本发明涉及一种用于制造颗粒过滤器的方法。
背景技术
排气装置可配置给产生废气的设备，例如内燃机或类似设备。排气装置用于将废气由产生废气的设备朝外部环境的方向排出或排出到外部环境中。排气装置具有至少一个废气净化装置，即颗粒过滤器。所述颗粒过滤器用于从穿流废气装置的废气中去除颗粒、例如炭黑颗粒。除了颗粒过滤器，排气装置中当然可以存在至少一个另外的废气净化装置，例如催化器和/或另外的颗粒过滤器。穿流排气装置的废气、尤其是全部废气输送至颗粒过滤器。
发明内容
本发明的目的是，提出一种用于排气装置的颗粒过滤器，所述颗粒过滤器相比于已知的颗粒过滤器具有优点，尤其是在效率高的同时实现更好地利用结构空间。
根据本发明，这利用具有权利要求1特征的颗粒过滤器实现。在此提出，在过滤体中构造有用于容纳传感器元件的传感器容纳部，所述传感器容纳部伸入到流动通道中的至少一个中。
颗粒过滤器具有壳体以及布置在壳体中的过滤体。壳体优选完全地尤其是在以过滤体的纵向中轴线为参考的周缘方向上包围过滤体。壳体具有废气入口以及废气出口。废气入口在此例如配置有废气入口连接端，废气出口配置有废气出口连接端，其中，通过所述废气入口连接端和废气出口连接端，优选分别一个废气管路连接在废气入口和废气出口上。
过滤体优选由多孔材料、例如陶瓷构成。例如使用碳化硅(SiC)、堇青石或类似材料。过滤体例如通过由所述材料挤出而制成。在挤出时，还可以在过滤体中形成在流动技术上平行延伸的流动通道。废气入口通过流动通道的至少一部分与废气出口流动连接。在过滤体中构造有大数量的这种流动通道。
在此优选提出，废气被迫从由其首先穿流的流动通道变换到另一个流动通道中或朝另一个流动通道的方向变换，例如通过封闭流动通道至少之一。如果废气流入到封闭的流动通道中，则废气必须穿过多孔的过滤体溢流到另一个流动通道中，废气接着可通过该另一个流动通道流动至废气出口。
过滤体具有壳面，所述壳面至少大部分尤其是连续闭合的。壳面对流体密封，即不允许废气穿透。壳面可以例如在挤出期间被施加上或者通过在挤出之后进行的处理步骤被施加上。例如，通过对多孔的过滤体进行涂覆来制造壳面。壳面可以被传感器容纳部穿过。但特别优选的是，传感器容纳部在壳面闭合的同时位于过滤体内部。例如，为此目的，仅传感器元件的连接管线穿过壳面，而该壳面否则是连续闭合的。
构造在过滤体中的传感器容纳部用于容纳传感器元件。传感器元件能够布置或已经布置在传感器容纳部中。传感器元件优选被设计为传感器或至少具有传感器。传感器可以作为λ传感器或类似物存在。传感器容纳部这样构造在过滤体中，使得传感器元件被穿流颗粒过滤器的废气绕流和/或溢流。为此目的，传感器容纳部伸入到流动通道中的至少一个中。利用这类设计方案能够特别节省位置地将颗粒过滤器与传感器元件集成。
由于传感器元件布置在过滤体中，可以特别优选完全放弃存在于颗粒过滤器上游和/或颗粒过滤器下游的传感器元件。如果传感器元件设计为λ传感器或具有λ传感器，则传感器可以按照前置于催化器的λ传感器或后置于催化器的λ传感器的方式运行。此外，λ传感器或者可以设计为阶跃式λ传感器或者可以设计为宽带型λ传感器。
本发明的改进方案提出，在过滤体的朝向废气入口的入口侧以及在朝向废气出口的出口侧分别有流动通道中的多个至少部分地借助于所置入的封闭塞封闭。所述一个封闭塞或多个封闭塞分别在轴向方向上仅在过滤体的一小部分上延伸。例如，封闭塞在轴向方向上的延伸取值为过滤体在轴向方向上的纵向延伸的最多5％、最多2.5％、最多1％、最多0.5％或者最多0.1％。
封闭塞被这样设计，使得封闭塞在流动技术上完全封闭布置有所述封闭塞的流动通道。封闭塞或者可以在过滤体的入口侧或者可以在过滤体的出口侧布置在流动通道中。相应地或者阻止经由废气入口提供的废气流入到相应的流动通道中，或者阻止从流动通道朝废气出口的方向流出。相应地，存在于流动通道中的废气必须再朝另外的流动通道的方向穿流多孔的过滤体，尤其是朝一直延伸至出口侧并且在该出口侧未被封闭的流动通道的方向穿流。优选无论在入口侧还是在出口侧分别有流动通道中的多个借助于这种封闭塞封闭。
在本发明的另一设计方案的范围内提出，在出口侧未封闭的流动通道在入口侧封闭，和/或流动通道中的在入口侧未封闭的流动通道在出口侧封闭。在出口侧优选封闭如下流动通道：所述流动通道在轴向方向上穿过过滤体，即从入口侧一直延伸至出口侧。现在提出，流动通道中的至少一部分在入口侧被封闭，而这些流动通道在出口侧通出来，即在轴向方向上延伸穿过整个过滤体并且此外在出口侧未封闭，即在出口侧不设有封闭塞。
在相反的表述中因而提出，流动通道中的在入口侧未封闭的流动通道在出口侧封闭。换言之，对于流动通道中的每一个而言，该流动通道或者在入口侧或者在出口侧封闭，即借助于封闭塞封闭，并且分别在另一侧、即在出口侧或入口侧未封闭。优选一部分流动通道在入口侧封闭并且在出口侧未封闭，而另一部分流动通道在出口侧封闭并且在入口侧未封闭。
在本发明的另一种设计方案的范围内可以提出，流动通道在入口侧借助于第一子集的封闭塞封闭，流动通道在出口侧借助于第二子集的封闭塞封闭，其中，第一子集包括第一数目的封闭塞，第二子集包括第二数目的封闭塞，其中，第一数目和第二数目相同或者相差最多1％、最多2.5％、最多5％、最多7.5％或者最多10％。上面提到的封闭塞因此可以划分为第一子集和第二子集，其中，第一子集用于将流动通道在其入口侧封闭，第二子集用于将流动通道在其出口侧封闭。在子集中分别包括确定数目的封闭塞，即在第一子集中包括第一数目，在第二子集中包括第二数目。
优选过滤体在其入口侧具有与在其出口侧相同的横截面。优选在此情况下在流动通道的入口侧也设有与在流动通道的出口侧一样多的封闭塞，从而就此而言第一数目相应于第二数目或者与第二数目至少近似。但是由于横截面有偏差或者由于传感器容纳部伸入到流动通道中的至少一个中，第一数目可能与第二数目有偏差或者反之。但该偏差在此优选被限制到所述值。
流动通道分别具有限定流动通道边界的壁面。该壁面可设有催化涂层，所述催化涂层也可被称作三元涂层。催化涂层用于催化还原废气中含有的有害物质。颗粒过滤器就此而言不仅用于从废气中过滤掉颗粒，而且还附加地用于将有害物质转化为无害产物。特别优选提出，涂层还存在于将流动通道在其入口侧或其出口侧封闭的封闭塞的至少一部分上。
本发明的特别优选的另一设计方案提出，流动通道中的被传感器容纳部伸入的所述至少一个流动通道在出口侧借助于另外的封闭塞封闭。尤其是在多个流动通道通入到传感器容纳部中或者传感器容纳部伸入到多个流动通道中时这样规定。在此情况下会发生的是，通过传感器容纳部，流动通道中的在其入口侧未封闭的流动通道与流动通道中的另一个在其出口侧未封闭的流动通道处于流动连接，从而废气可在不穿透过滤体的情况下从最先提到的流动通道转向到最后提到的流动通道中。
在此情况下，未经过滤的或者至少几乎未经过滤的废气可穿过颗粒过滤器。为避免这点，被传感器容纳部伸入的流动通道应在出口侧借助于另外的封闭塞封闭——至少如果在该流动通道中还未布置有出口侧的封闭塞的话。所述另外的封闭塞可以类似于上述实施方案也设有催化涂层，或者作为备选不设这种涂层且就此而言被设计成无涂层的。
本发明的另一优选实施方案提出，传感器容纳部穿过过滤体的壳面。传感器容纳部就此而言穿过过滤体的壳面伸入到过滤体中并且在那里穿过流动通道中的所述至少一个，但优选穿过流动通道中的多个。传感器容纳部因此在边缘敞开地存在于过滤体中。作为备选，当然可以提出，传感器容纳部构造在过滤体中，但壳面至少部分地跨过、尤其优选完全封闭传感器容纳部或传感器容纳部的至少一个通入孔。在此情况下，如之前已述，可以提出，仅传感器元件的至少一个连接管线穿过壳面从传感器容纳部被引导出来。
本发明的另一设计方案提出，传感器容纳部在以过滤体的纵向中轴线为参考的径向方向上穿过过滤体的至少10％、至少20％、至少25％、至少30％、至少40％或至少50％。传感器容纳部必须至少具有确定的尺寸，以便传感器元件能够布置在所述传感器容纳部中。此外，优选传感器容纳部在径向方向上和/或轴向方向上和/或切线方向上具有比布置于其中的传感器元件大的尺寸，以便所述传感器元件能够顺利被废气绕流和/或溢流。关于过滤体的尺寸，这对于传感器容纳部而言意味着，所述传感器容纳部至少具有与所述值相应的大小。特别优选传感器容纳部在径向方向上大于传感器元件或至少大于传感器元件的布置在传感器容纳部中的那一部分。
附加地或备选地，在本发明的一个优选设计方案的范围内可提出，传感器容纳部在以纵向中轴线为参考的轴向方向和/或切线方向上穿过过滤体的至少5％、至少10％、至少15％、至少20％或者至少25％。对此基本上参照上述实施方案。
此外，本发明还涉及一种用于制造用于排气装置的颗粒过滤器、尤其是根据上述实施方式所述的颗粒过滤器的方法，其中，颗粒过滤器包括具有废气入口和废气出口的壳体和布置在壳体中的多孔的过滤体，其中，过滤体设有壳面并且具有多个在流动技术上平行延伸的流动通道。在此提出，在过滤体中构造有用于容纳传感器元件的传感器容纳部，所述传感器容纳部伸入到流动通道中的至少一个中。
对于颗粒过滤器的这类设计方案的优点或者说在其制造中的这类处理方式的优点已经加以指出。无论是该方法还是该颗粒过滤器都能够根据上述实施方式来改进，因此参考上述实施方式。
在一个优选设计方案的范围内可以提出，在过滤体的朝向废气入口的入口侧以及在朝向废气出口的出口侧分别有流动通道中的多个至少部分地借助于所置入的封闭塞封闭，并且流动通道中的所述至少一个被传感器容纳部伸入的流动通道在出口侧借助于另外的封闭塞封闭——如果该流动通道在出口侧未借助于封闭塞密封的话。对这类处理方式也已经在上面加以指出。
附图说明
下面借助于附图中所示实施例详述本发明，但不对本发明构成限制。附图示出：
图1用于排气装置的颗粒过滤器的示意性纵向剖面视图，以及
图2穿过颗粒过滤器的示意性横向剖面视图。
具体实施方式
图1示出了用于排气装置的颗粒过滤器1的纵向剖面视图。该颗粒过滤器1具有在此仅示意性示出的壳体2。壳体2中布置有过滤体3，所述过滤体由多孔材料构成，该多孔材料优选设有催化涂层。过滤体3设有壳面4，所述壳面例如被实现为涂层形式和/或通过相应处理过滤体3实现。过滤体3优选这样布置在壳体2中，使得所述过滤体的壳面4与壳体2间隔开布置。但作为备选还可以实现颗粒过滤器1的如下设计方案，在该设计方案中，颗粒过滤器3的壳面4贴靠在壳体2的内周缘面上，尤其是在周缘方向上连续贴靠在内周缘面上。
在过滤体3中构造有多个在流动技术上平行延伸的流动通道5，在此仅示例性标示出所述流动通道中的几个。可以看出，过滤体3关于其纵向中轴线6是柱形的，尤其是圆柱形的。但也可实现过滤体3的其它设计方案，例如锥形造型。过滤体3在端侧具有两个面7和8，所述面通过壳面4相互连接。在设计为柱形或圆柱形的过滤体3时，面7和8具有相同面积或至少具有相近面积。面7位于过滤体3的入口侧9，面8位于过滤体3的出口侧10。
颗粒过滤器1或过滤体3沿箭头11方向被废气穿流或绕流。无论在入口侧9还是在出口侧10，流动通道5中的多个分别借助于所置入的封闭塞12在流动技术上密封地封闭。这对于入口侧9意味着，废气不能够流入到相应的流动通道5中。而如果流动通道5在出口侧10被封闭，则废气不能够通过该流动通道从过滤体3流出。优选流动通道5中的每一个、尤其是在轴向方向上完全穿过过滤体3的流动通道5中的每一个或者在其入口侧9或者在出口侧10借助于这种封闭塞12封闭。
相应地例如出现按照箭头13对过滤体3的穿流。箭头13示例性表明，虽然废气在入口侧9流入未封闭的流动通道5之一，但在出口侧10却不能再从该流动通道流出，因为该流动通道在那里被封闭。相应地，废气必须穿过多孔的过滤体3转向到在出口侧10打开的流动通道5中。通过这种转向或者说穿过过滤体3，废气得到净化，尤其是至少部分地被去除掉颗粒。
本发明提出，在过滤体3中构造有传感器容纳部14，所述传感器容纳部用于容纳例如呈λ传感器的形式存在的传感器元件15。传感器容纳部14在此例如按照孔的方式来构造，即具有圆柱形区域，该圆柱形区域在末端侧由穹顶形区域、尤其是球冠形区域终止。传感器容纳部14优选穿过过滤体3的壳面4。此外，传感器容纳部14至少部分地伸入到流动通道5中的至少一个中。
这意味着，首先虽然设有封闭塞12，但在入口侧9未封闭的流动通道5通过传感器容纳部14与在出口侧10未封闭的流动通道5流动连接。相应地，废气可以无需事先穿过过滤体3就沿纵向方向穿流过滤体3。为避免这点，附加于封闭塞12还设置有另外的封闭塞16。所述另外的封闭塞优选在出口侧布置在被传感器容纳部14伸入并且此外在出口侧未封闭、即不具有封闭塞12的流动通道5中。
图2示出了颗粒过滤器1在出口侧10的示意性横向剖面视图。在此示出了传感器容纳部14的轮廓。再次可以看出，在出口侧10，被传感器容纳部14至少部分地伸入的流动通道5借助于所述另外的封闭塞16封闭。
利用颗粒过滤器1的上述设计方案能够在满足诊断要求的同时实施非常低的排放限值，这是因为借助于附加的封闭塞16阻止废气未经过滤就穿过颗粒过滤器1。此外，过滤体3或流动通道5可以设有催化涂层，从而催化器集成到了颗粒过滤器1中。由此明显减低成本。

Claims (5)

1.一种颗粒过滤器(1)，用于尤其是机动车的排气装置，所述颗粒过滤器包括具有废气入口和废气出口的壳体(2)和布置在所述壳体(2)中的多孔的过滤体(3)，其中，所述过滤体(3)设有壳面(4)并且具有多个在流动技术上平行延伸的流动通道(5)，其中，在所述过滤体(3)的朝向所述废气入口的入口侧(9)以及在朝向所述废气出口的出口侧(10)分别有所述流动通道(5)中的多个借助于所置入的封闭塞(12)封闭，其中，在所述入口侧(9)，所述流动通道(5)中的在所述出口侧(10)未封闭的流动通道封闭，并且在出口侧(10)，所述流动通道(5)中的在所述入口侧(9)未封闭的流动通道封闭，并且其中，在所述过滤体(3)中构造有穿过所述壳面(4)的用于容纳传感器元件(15)的传感器容纳部(14)，所述传感器容纳部伸入到所述流动通道(5)中的多个中，其特征在于，被所述传感器容纳部(14)伸入的流动通道(5)在所述出口侧(10)借助于另外的封闭塞(16)封闭。
2.根据权利要求1所述的颗粒过滤器，其特征在于，所述流动通道(5)在所述入口侧(9)借助于第一子集的封闭塞(12)封闭，所述流动通道(5)在所述出口侧(10)借助于第二子集的封闭塞(12)封闭，其中，所述第一子集包括第一数目的封闭塞(12)，所述第二子集包括第二数目的封闭塞(12)，其中，所述第一数目和所述第二数目相同或相差最多1％、最多2.5％、最多5％、最多7.5％或者最多10％。
3.根据上述权利要求之一所述的颗粒过滤器，其特征在于，所述传感器容纳部(14)在以所述过滤体(3)的纵向中轴线(6)为参考的径向方向上穿过所述过滤体(3)的至少10％、至少20％、至少25％、至少30％、至少40％或至少50％。
4.根据上述权利要求之一所述的颗粒过滤器，其特征在于，所述传感器容纳部(14)在以所述纵向中轴线(6)为参考的轴向方向和/或切线方向上穿过所述过滤体(3)的至少5％、至少10％、至少15％、至少20％或者至少25％。
5.一种用于制造根据上述权利要求中一项或多项所述的用于排气装置的颗粒过滤器(1)的方法，其中，所述颗粒过滤器(1)包括具有废气入口和废气出口的壳体(2)和布置在所述壳体(2)中的多孔的过滤体(3)，其中，所述过滤体(3)设有壳面(4)并且具有多个在流动技术上平行延伸的流动通道(5)，其中，在所述过滤体(3)的朝向所述废气入口的入口侧(9)以及在朝向所述废气出口的出口侧(10)分别有所述流动通道(5)中的多个借助于所置入的封闭塞(12)封闭，其中，在所述入口侧(9)，所述流动通道(5)中的在所述出口侧(10)未封闭的流动通道封闭，并且在出口侧(10)，所述流动通道(5)中的在所述入口侧(9)未封闭的流动通道封闭，并且其中，在所述过滤体(3)中构造有穿过所述壳面(4)的用于容纳传感器元件(15)的传感器容纳部(14)，所述传感器容纳部伸入到所述流动通道(5)中的多个中，其特征在于，被所述传感器容纳部(14)伸入的流动通道(5)在所述出口侧(10)借助于另外的封闭塞(16)封闭。
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