CN111094708B - 用于运行颗粒过滤器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行车辆的颗粒过滤器(1)的方法，在该方法中通过燃烧至少一个灰烬形成物(8)将灰烬引入到颗粒过滤器(1)的过滤体(3)中。通过使灰烬形成物(8)的设置在沿排气通过颗粒过滤器(1)的流动方向(6)看在过滤体(3)的入口侧端侧(7)的载体材料(9)燃烧而形成要引入到颗粒过滤器(1)的过滤体(3)中的灰烬。在所述载体材料(9)上设置有灰烬形成物(8)的至少一种不可燃的成分(10)。

Description

用于运行颗粒过滤器的方法
技术领域
本发明涉及一种用于运行车辆的颗粒过滤器的方法，在该方法中将灰烬引入到颗粒过滤器的过滤体中。为此，使至少一个灰烬形成物燃烧。
背景技术
用于从内燃机中排出排气并且将其净化的排气设备可具有颗粒过滤器。颗粒过滤器尤其是过滤排气中的灰烬颗粒和炭黑颗粒，然后灰烬颗粒和炭黑颗粒沉积在过滤材料中。在用于汽油机的一些颗粒过滤器中，在此可能出现以下描述的效果。大的颗粒相对好地被过滤，因为这些颗粒由于其尺寸以大概率撞击到过滤材料上并且保持附着在过滤材料上。对于非常小的颗粒可在一些颗粒过滤器中观察，从新出厂的颗粒过滤器出发在使用颗粒过滤器的初始阶段中可观察过滤效率的增加。这归因于非常小的颗粒更可能附着在已经沉积在过滤材料中的颗粒上，而不是附着在新出厂的颗粒过滤器的洁净的过滤材料上。此外，由现有技术已知如下颗粒过滤器，在该颗粒过滤器中尤其是在过滤器的单元结构中的过滤至少基于下述效果中的一个或多个：扩散、拦截、惯性沉积、筛选。
由DE102016103735A1已知一种用于人工灰化颗粒过滤器的方法。在此，在颗粒过滤器上有针对性地施加灰烬层作为在新状态中的滤饼。描述了第一方法过程，在该方法过程中使用特殊的燃料作为车辆的首次填充，描述了第二方法过程，在该第二方法过程中将特殊的形成灰烬的油输送给车辆。在第三方法过程中，使用用灰烬形成物直接涂覆颗粒过滤器的通道表面，所述灰烬形成物在下游的过程中被烧尽。
发明内容
本发明的任务是提供一种改进的或至少替代的方法，以提高尤其是在颗粒过滤器的初始寿命周期中的过滤效率。
本发明的任务是，这样改进开头所述类型的方法，使得将灰烬以特别简单的方式引入到颗粒过滤器的过滤体中。
为此，本发明提出一种用于运行车辆的颗粒过滤器的方法，在该方法中通过使至少一个灰烬形成物燃烧将灰烬引入到颗粒过滤器的过滤体中，其特征在于，通过使灰烬形成物的设置在过滤体的沿排气通过该颗粒过滤器的流动方向看在入口侧的端侧处的载体材料燃烧而形成要引入到该颗粒过滤器的过滤体中的灰烬，在所述载体材料上设置有所述灰烬形成物的至少一种不可燃的成分。
在按照本发明的用于运行车辆的颗粒过滤器的方法中，将灰烬引入到该颗粒过滤器的过滤体中。为此，使至少一个灰烬形成物燃烧。通过使灰烬形成物的设置在过滤体的入口侧端侧上的载体材料燃烧而形成要引入到该颗粒过滤器的过滤体中的灰烬。所述端侧是沿排气流动通过该颗粒过滤器的方向看在入口侧的端侧。在载体材料上设置有灰烬形成物的至少一种不可燃的成分。因此，通过载体材料燃烧产生灰烬形成物的燃烧残余物，即灰烬。因此，所述灰烬通过排气被引入到该颗粒过滤器的过滤体中并且提高该颗粒过滤器的过滤效率。然而，这以特别简单的方式实现，因为仅需要将具有不可燃成分的载体材料设置在过滤体的入口侧的端侧上并且随后使载体材料燃烧。由此，能以特别低的成本以及特别低耗费地将灰烬引入到该颗粒过滤器中。
此外，在制造车辆期间在车辆测试时可将配备有该颗粒过滤器的车辆的内燃机投入运行，以便引起载体材料的燃烧。这也使得该方法特别低耗费且成本有利。
此外，例如含金属的废料可作为灰烬形成物被施加到所述端侧上，使得灰烬形成物能够非常成本有利地被提供。为了也提供灰烬形成物的不可燃成分，尤其是可使用优选来自铸造车间或优选来自污水净化或特别优选来自垃圾焚烧等的残余物或废料。
通过将灰烬引入到该颗粒过滤器的过滤体中能够实现：直接在该颗粒过滤器的使用寿命开始时已实现该颗粒过滤器的高的过滤效率。与此对应地，尤其是在该颗粒过滤器运行开始时配备有该颗粒过滤器的车辆的内燃机不需要运行或以较小的程度运行，使得尽可能大程度地减少炭黑颗粒的形成。这也简化了该方法。此外，可在构件或装置方面实现节省潜力，所述构件或装置尤其是对于减少颗粒形成和将灰烬引入到颗粒过滤器的过滤体中是必需的，以及在人员费用方面尤其对于开发实现节省潜力。
可使用至少一种纸和/或至少一种塑料作为载体材料。例如设有金属层的纸即能够特别简单地且成本有利地被提供并且设置在过滤体的入口侧的端侧处。然而，也可将含有金属和/或金属氧化物的泥浆设置在以纸和/或塑料为形式的载体材料上，以便在载体材料燃烧之后提供灰烬。此外，尤其是具有金属和/或金属氧化物的悬浮液或者说泥浆可含有有机材料作为载体材料，并且可将悬浮液或者说泥浆施加到过滤体的所述端侧上。进一步优选地能够实现，将所述悬浮液或所述泥浆或者说设置用于灰化该颗粒过滤器的物质、优选至少所述灰烬形成物容纳在(优选为可燃的)容器中、优选在袋中，该容器进一步优选具有塑料作为成分或者由塑料制成，并且将其设置在排气设备中。尤其是在排气的热作用下，所述容器释放其中所含的物质并且实现该颗粒过滤器的灰化。
优选地，使用施加到载体材料上的金属层和/或施加到载体材料上的金属悬浮液作为所述至少一种不可燃的成分。以这种方式能够特别准确地预先给定要被引入到该颗粒过滤器的过滤体中的灰烬的量。
所述至少一个灰烬形成物能以至少一个卷绕球的形式设置在该过滤体的所述端侧上。例如，由金属纸、即设有金属层的纸制成的卷绕球可设置在该过滤体的所述端侧上，并且然后使载体材料燃烧。这样由卷绕球形成灰烬，该灰烬与排气一起被引入到过滤体中。由金属纸制成的纸卷绕球或设有金属泥浆或金属悬浮液的纸卷绕球可非常简单地设置在过滤体的所述端侧上。此外，可非常好地确保，尽管将灰烬形成物安置在入口侧的端侧上，但过滤体仍然可在很大程度上不受阻碍地被排气穿流。
作为另一种附加的可行性建议，(相对于排气的按照计划的流动方向)在该颗粒过滤器的上游、优选在催化器的入口漏斗中或优选在催化器的出口漏斗中或特别优选在催化器的入口漏斗和出口漏斗中设置有所述灰烬形成物。这种催化器参考排气的按照计划的流动而言设置在该颗粒过滤器的上游。
这能够附加地或替代地实现，当根据另一种有利的设计方案所述至少一个灰烬形成物以多个单独部件的形式设置在过滤体的所述端侧上。例如其上具有不可燃成分的载体材料的条带或碎片可设置在过滤体的所述端侧上。因此也确保了，排气能够好地流入过滤体或者说穿流通过过滤体。
附加地或替代地可规定，在所述至少一个灰烬形成物中构造用于排气的多个穿通部。例如设置在过滤体的所述端侧上的灰烬形成物可被穿孔，以确保排气能够很好地流经所述过滤体。
已被证明进一步有利的是，将至少一种附着剂施加到所述至少一个灰烬形成物上，通过该附着剂将所述至少一个灰烬形成物保持在过滤体的所述端侧上。因此，可特别好地确保，过滤体的壁非常均匀地利用通过载体材料烧尽形成的灰烬被加载。
已被证明进一步有利的是，尤其是在灰烬形成物的和/或载体材料的有机成分燃烧的情况下形成的燃烧产物有助于提高该颗粒过滤器的过滤效果。
优选地，在配备有该颗粒过滤器的车辆的制造范围内这样运行该车辆的内燃机，使得在所述至少一个灰烬形成物的区域中调设适合于使载体材料燃烧的条件。例如在生产车辆时实施的带端测试中，内燃机可适当地运行，使得在所述至少一个灰烬形成物的区域中存在足够高的用于使载体材料燃烧的温度和足够的氧气。因此，如果在带端测试之后将车辆转交给使用者，那么该颗粒过滤器已经具有由于将灰烬引入到过滤体中而提高的过滤效率。这在车辆的实际运行中实现特别少的颗粒排放量。
优选地，将配备有该颗粒过滤器的车辆的内燃机的流经该颗粒过滤器的排气的温度和/或质量流量调节为使得将所述灰烬至少主要地沉积在过滤体的至少一个壁上。因为这样可在所述壁的长度上利用过滤体的通过灰烬引起的改进的过滤效率。例如，通过该颗粒过滤器的排气的低质量流量确保：排气基本上沉积在过滤体的壁上并且以较小的程度沉积在由壁限定的、构造在该颗粒过滤器中的通道的封闭端部上。
最后已被证明有利的是，该颗粒过滤器被用于从配备有该颗粒过滤器的车辆的作为汽油机运行的内燃机的排气中过滤颗粒。这是因为在与柴油机相比在运行中释放较少质量的炭黑颗粒的汽油机中，通过将灰烬引入到过滤体中实现有针对性地提高过滤效率而确保了：在车辆的行驶运行中在首公里上已经实现低的颗粒排放。
本发明的其它特征由权利要求、附图以及附图说明得出。在上文中在说明中提到的特征和特征组合以及在下文中在附图说明中提到的和/或仅在附图中仅示出的特征和特征组合不仅能以分别给出的组合、而且也能以其它的组合或者独自地应用。
此外，设置有颗粒过滤器，该颗粒过滤器适合与所提出的方法一起使用。
在本发明的一种优选的实施形式中，所述颗粒过滤器在其端侧上具有所述灰烬形成物的不均匀分布，所谓的灰烬负载关于入口横截面的变化。优选地，在该颗粒过滤器的所述端侧的边缘区域中加载有比在该端侧的其它区域中更少的灰烬。在本发明的意义中，边缘区域可理解成覆盖该端侧的20％或更少的区域。优选地，灰烬负载在径向方向上从外向内在该颗粒过滤器的所述端侧上增加。此外优选地，灰烬负载在径向方向上从内向外在该颗粒过滤器的所述端侧上增加。优选地，可通过实验、借助于模拟或借助于对比计算来确定灰烬负载的分布。尤其是，灰烬负载关于入口横截面的变化、即在该颗粒过滤器的所述端侧上的变化这样选择，使得在将灰烬形成物引入到该颗粒过滤器中之后与灰烬形成物均匀分布的情况相比产生更高的过滤效果。
附图说明
现在借助一种优选的实施例以及参考附图详细阐释本发明。附图中：
图1以示意性的剖面图示出车辆的颗粒过滤器，该颗粒过滤器具有过滤体，其中，在过滤体的入口侧的端侧上设置有灰烬形成物，以及
图2示意性地示出具有内燃机的机动车，其中，在内燃机的排气管路中设置有根据图1的颗粒过滤器；
图3示意性地示出内燃机，其中，在内燃机的排气管路中设置有根据图1的颗粒过滤器和催化器。
具体实施方式
图1以示意性的剖面图示出颗粒过滤器1。该颗粒过滤器1包括壳体2，在该壳体中设置有过滤体3。过滤体3具有多个通道4，这些通道在运行中被排气穿流并且在当前情况中由示意性示出的塞子5在端侧封闭。排气流动通过颗粒过滤器1的方向在图1中通过箭头6示出。在当前情况下，在过滤体3的沿所述流动方向看入口侧的端侧7上设置有仅示意性示出的灰烬形成物8。通过烧尽该灰烬形成物8产生灰烬。所述灰烬因此与排气一起被引入到过滤体3中。
灰烬形成物8例如可由卷绕球或由金属纸制成的多个卷绕球构成。与此对应地，灰烬形成物8包括载体材料9，在该载体材料上设置有灰烬形成物8的至少一种不可燃的成分10。所述载体材料9在金属纸的情况中是一种纸。因此，所述不可燃成分10由设置在所述纸上的金属层来提供。如果载体材料9燃烧，则形成灰烬，并且所述灰烬被引入到颗粒过滤器1的过滤体3中。
灰烬形成物8能够非常简单地被设置在壳体2的入口区域11中，在该入口区域中壳体2朝向过滤体3呈漏斗形地扩宽。例如以金属纸为形式的灰烬形成物可通过颗粒过滤器1的前侧的进入开口被引入到入口区域11中、尤其是被塞进入口区域11中。即使当多个这样的卷绕球设置在入口区域11中、即在过滤体3的入口侧的端侧7处时，过滤体3仍然能够好地由排气穿流。
在灰烬形成物8上可施加至少一种附着剂17，该附着剂确保灰烬形成物8粘附到过滤体3的端侧7上。这尤其是当灰烬形成物8与在图1中示意性地示出的不同地、基本上面状地构成并且基本上面状地贴靠在端侧7上时适用。
作为载体材料9也可使用含有金属和/或氧化物、尤其是金属氧化物的泥浆的可燃烧成分。这种金属泥浆也能够非常低耗费地被施加到过滤体3的端侧7上。也可将金属悬浮液施加到由纸和/或塑料制成的载体或者载体材料9上并且然后将以这种方式提供的灰烬形成物8设置在入口区域11中。在不可燃的成分10上，灰烬形成物8可以尤其是包含锌和/或镁和/或铝和/或这些金属的氧化物。
在此，确保通过灰烬形成物8的燃烧产生的或形成的灰烬主要沉积在壁12上，所述壁在周向侧上限定通道4。这可通过以下方式实现，即通过设置在颗粒过滤器1上游的内燃机14的相应运行(参见图2)在颗粒过滤器1中调节排气的合适的温度和合适的质量流量。当穿过壁12时，包含在排气中的颗粒被拦住。在图1中通过相应的箭头13表示排气穿过壁12。
由灰烬形成物8形成或产生灰烬在当前情况中优选在内燃机14的首次运行中实施。内燃机14设置在车辆15中，该车辆配备有该颗粒过滤器1，并且该车辆在图2中也强烈示意性地示出。也在图2中示出排气管路16，由内燃机14产生的排气通过该排气管路被输送给颗粒过滤器1。
通过内燃机14的相应运行，优选在车辆15的制造过程中确保在入口区域11中存在适合于使载体材料9燃烧的条件。例如，在生产车辆15的范围内在带端测试时内燃机14可相应地被运行。因此，通过内燃机14或者说发动机的这种首次运行来保证预灰化，在所述预灰化时灰烬形成物8的设置在端侧7上的载体材料9燃烧并且灰烬被引入到过滤体3中。
所述灰烬形成物8也可按照基本上覆盖端侧7的层的方式被施加到过滤体3的端侧7上。这种层尤其是可具有穿孔(Perforation)，从而提供用于排气的穿通部。
在图3中示出内燃机14，该内燃机设置在车辆(未示出)中，该车辆配备有如在图1和2中示出的颗粒过滤器1。同样在图3中示出排气管路16，由内燃机14产生的排气通过该排气管路被输送给颗粒过滤器1。
通过内燃机14的相应运行，优选在车辆(未示出)制造过程中确保存在适合于使载体材料燃烧的条件并且如前所述形成或释放灰烬。
在此，在颗粒过滤器1的上游在另外的引入位置21、22处、即在催化器18的入口漏斗19和出口漏斗20中设置具有灰烬形成物的载体材料。因此，通过内燃机14或者说发动机的首次运行来保证预灰化，在所述预灰化时灰烬被引入到颗粒过滤器1中。
附图标记列表
1 颗粒过滤器
2 壳体
3 过滤体
4 通道
5 塞子
6 箭头
7 端侧
8 灰烬形成物
9 载体材料
10 成分
11 入口区域
12 壁
13 箭头
14 内燃机
15 车辆
16 排气管路
17 附着剂
18 催化器
19 入口漏斗
20 出口漏斗
21、22 另外的引入位置

Claims (12)

1.用于运行车辆(15)的颗粒过滤器(1)的方法，在该方法中通过使至少一个灰烬形成物(8)燃烧将灰烬引入到颗粒过滤器(1)的过滤体(3)中，
其特征在于，通过使灰烬形成物(8)的设置在过滤体(3)的沿排气通过该颗粒过滤器(1)的流动方向(6)看在入口侧的端侧(7)处的载体材料(9)燃烧而形成要引入到该颗粒过滤器(1)的过滤体(3)中的灰烬，在所述载体材料上设置有所述灰烬形成物(8)的至少一种不可燃的成分(10)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，设置有另外的引入位置(21、22)，所述另外的引入位置(21、22)设置在该颗粒过滤器(1)的上游。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述另外的引入位置(21、22)至少设置在催化器(18)的入口漏斗(19)中或在催化器(18)的出口漏斗(20)中或在它们二者中。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，要引入到该颗粒过滤器(1)的过滤体(3)中的灰烬附加地通过由使该灰烬形成物的载体材料(9)燃烧引起的炭黑而形成，所述载体材料(9)是有机载体材料并且所述炭黑由此有助于提高该颗粒过滤器(1)的过滤效果。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，使用至少一种纸和/或至少一种塑料和/或至少一种有机材料悬浮液作为载体材料(9)。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，使用施加到载体材料(9)上的金属层和/或施加到载体材料(9)上的金属悬浮液作为所述至少一种不可燃的成分(10)。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个灰烬形成物(8)以至少一个卷绕球和/或多个单独部件的形式设置在过滤体(3)的所述端侧(7)上和/或在所述至少一个灰烬形成物(8)中构造有用于排气的多个穿通部。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在所述至少一个灰烬形成物(8)上施加至少一种附着剂(17)，通过该附着剂将所述至少一个灰烬形成物(8)保持在过滤体(3)的所述端侧(7)上。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在配备有该颗粒过滤器(1)的车辆(15)的制造范围内这样运行该车辆(15)的内燃机(14)，使得在所述至少一个灰烬形成物(8)的区域中调设适合于使所述载体材料(9)燃烧的条件。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，将配备有该颗粒过滤器(1)的车辆(15)的内燃机(14)的流经该颗粒过滤器(1)的排气的温度和/或质量流量调设为使得将灰烬至少主要地沉积在所述过滤体(3)的至少一个壁(12)上。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，将该颗粒过滤器(1)用于过滤配备有该颗粒过滤器(1)的车辆(15)的作为汽油机运行的内燃机(14)的排气中的颗粒。
12.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述灰烬形成物(8)不均匀地分布在该颗粒过滤器(1)的所述端侧(7)上。
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