CN1578872A - 过滤组件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种过滤组件(1)及其制造方法，其中过滤组件(1)对于流体是可流通的，并包括至少一个至少部分由多孔材料制成的带至少一个边缘区(3)的覆盖层(2)和至少一个由纤维织物组成的纤维层(4)。过滤组件(1)的特征是，至少一个覆盖层(2)构成一包围纤维层(4)的外壳(31)，使得纤维层(4)不可遗失地设置在至少一个覆盖层(2)内部。这种过滤组件(1)使得可以制造一种特别是可以用来净化车辆内燃机废气的过滤体。

Description

过滤组件及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种流体可流通的过滤组件，或一种用按本发明的过滤组件制造的用来净化内燃机废气流的过滤体。此外本发明还说明了一种制造过滤组件的方法。
背景技术
考察德国新机动车牌照情况，那么可以确定，在2000年总共有三分之一的所有新发牌照的汽车具有柴油机。这里这个份量按照传统明显高于例如在法国和奥地利。这种对柴油机汽车的兴趣的增长其起因例如是比较少的燃料消耗，目前比较低的柴油价格，但是还有这种汽车改善的行驶性能。从环境方面的观点来看柴油机汽车也是非常吸引人的，因为它相对于汽油驱动的汽车具有明显降低的CO2排放量。然而也必须肯定，在燃烧时产生的炭黑颗粒的成分也明显高于汽油驱动的汽车。
现在如果考察特别是柴油机的废气的净化，那么废气中的碳氢化合物(HC)以及一氧化碳(CO)可以用已知方法氧化，例如通过使它们和催化活性的表面相接触。然而在富氧条件下使氮氧化物(NOx)还原则比较困难。例如如在汽油发动机中所用的三元催化器没有带来希望的效果。由于这个原因开发了选择性催化还原法(SCR：“selective catalyticreduction”)。此外NOx-吸附器在其在氮氧化物还原方面的应用中得到了验证。
目前关于是颗粒还是长链碳氢化合物对人类健康产生有害作用的讨论已经进行了很长时间，而迄今为止没有得出最终结论。尽管有这样的争论仍然看到这样的愿望，即不应该向环境中排放超过一定允许范围的这种排放。在这方面提出了这样的问题，为了在将来也能符合迄今为止已知的法律上的准则实际上需要怎样的过滤效果。如果考察联邦德国在交通中的汽车目前的废气状况，那么可以断定，大多数在1999年按欧洲III号标准认证的乘用车也能满足欧洲IV号标准的要求，如果它们配备至少具有30-40％效率的过滤器的话。
为了减少颗粒排放，已知一种由一种陶瓷基质构成的颗粒陷阱。所述颗粒陷阱具有通道，以使待净化的废气可以流入颗粒陷阱内。相邻通道交替地关闭，使废气从入口端进入通道，穿透陶瓷壁，并经过相邻通道重新在出口端排出。这种类型的过滤器达到在所出现的颗粒尺寸的整个范围内的约95％的效率。
除采用添加剂和特殊涂层的化学的交互作用外汽车排气系统内的过滤器的可靠再生始终是一个问题。颗粒陷阱需要再生，因为在待流过的通道壁内积聚越来越多的小颗粒导致对发动机效率产生不利影响的不断加大的压力损失。再生主要包括对颗粒陷阱和积聚在它里面的颗粒进行短时间的加热，使炭黑颗粒转化成气体成分。然而颗粒陷阱这种大的热负荷对使用寿命起不利影响。
为了避免这种断续和造成严重热磨损/疲劳的再生，开发了一种用于连续再生的过滤器系统(CRT：“连续再生陷阱”)。在这种系统中颗粒在高于200℃的温度下借助与NO2的氧化就已经燃烧了。这里所需要的NO2常常通过设置在颗粒陷阱的上游的氧化催化器产生。但是这里正是在柴油燃料的汽车中的应用上出现问题，即在废气中存在的可以转变为所希望的二氧化氮(NO2)的一氧化氮(NO)的成分不够。因此迄今不能保证，在排气系统内进行颗粒陷阱的连续再生。
还需要考虑，除不可转化的颗粒以外在颗粒陷阱内还沉积有油或还有添加剂残留物，它们不能毫无问题地被再生。由于这个原因已知必须定期更换和/或清洗过滤器。做成板式的过滤系统试图用这样的方法解决这个问题，即使得可以进行类似振动的激振，它促使这些组成成分从过滤器中排出。然而从而也使得不可再生的颗粒成分部分地未作进一步处理便直接进入环境中。
除最低反应温度和一定的停留时间以外，为了用NO2使颗粒连续再生必须提供足够的一氧化氮。一氧化氮(NO)和颗粒的动态排放试验清楚地表明，当在废气内没有或只有很少一氧化氮或一氧化氮太多时，正是排放颗粒的时候。由此得出结论，真正连续再生的过滤器基本上必须起补偿器或存储器的作用，以保证，两种反应物在规定时刻以必要的数量在过滤器内停留。此外过滤器应尽可能靠近内燃机设置，以便直接在冷起动后就能获得尽可能高的温度。为了提供要求的二氧化氮，在过滤器前连接一氧化催化器，它使一氧化氮(CO)和碳氢化合物(HC)转化，特别是使一氧化氮(NO)转化成二氧化氮(NO2)。这种由氧化催化器和过滤器组成的系统设置在发动机附近涡轮增压器之前的位置特别合适，涡轮增压器在柴油机汽车中常常用来提高燃烧室中的进气压力。
如果考察这种基本设想，那么对于在汽车制造中的实际应用便会出现这样的问题，即如何设计一个这种类型的过滤器，该过滤器在这样一个位置并且在存在极高的热负荷和动态负荷情况下具有令人满意的过滤效果。这里特别是应该考虑决定过滤器的新设计的空间状况。在设置在汽车底板内的通用过滤器中存在尽可能大的容积是十分重要的，以保证还未转化的颗粒在过滤器内有长的停留时间，从而达到高的效率，而对于靠近发动机设置的情况，不具备足够的位置或空间。
为此开发了一种新的设计概念，它基本上以“开放式过滤系统”的概念广为人知。这种开放式过滤系统的特征为，可以放弃过滤通道结构上的的交替封闭。这里设想，通道壁至少部分由多孔或高度多孔的材料制成，并且开放式过滤器的流道具有转向和导向结构。这种内置构件促使，气流和包含它里面的颗粒转向由多孔或高度多孔材料组成的区域。这时出人意料地显示，颗粒通过拦截和/或冲击附着在多孔的通道壁上和/或内。对于这种效果的同时出现的流动的废气流截面内的压差具有重要意义。通过转向可能附加地形成局部的低压状态或超压状态，它们造成穿过多孔壁的过滤效应，因为必须平衡上述压差。
与已知封闭的筛网或过滤系统不同这里颗粒陷阱是开放的，因为不存在流动死巷。因此这种性能也可能用来表示这类颗粒过滤器的特征，使得例如参数“流动自由度”适合于用来描述这种系统。“流动自由度”为20％意味着，在横截面内观察约20％的面积是可看透的。在通道密度为约为600cpsi(每平方英寸单元数)液压直径为0.8mm的颗粒过滤器中这个“流动自由度”相当于0.1mm2以上的面积。
发明内容
现在为了实现这种开放式过滤系统本发明的目的是，提供一种过滤材料，它正好特别适合于用于连续再生领域和由此产生的要求。就此而言过滤系统必须耐汽车排气系统内的高热负荷和动态负荷，这种高负荷的根源在于高温废气的脉冲形排出。此外，应该提供相应的过滤体，它适合于效果显著地还原排气系统内的颗粒。此外应该提供制造过滤材料的方法。
这个目的通过一具有权利要求1特征的过滤组件，一具有权利要求12特征的用于净化内燃机废气流的过滤体以及一按权利要求14特征的制造过滤组件的方法来实现。其它有利的结构在各从属权利要求中说明，其中各个特征可以单独或以任何适当的组合出现。
按本发明的过滤组件对于流体是可流通的，并包括至少一个至少部分由多孔或高度多孔的材料制成的覆盖层和至少一个由纤维织物制成的纤维层。此外覆盖层具有至少一个边缘区。过滤组件的特征为，所述至少一个覆盖层构成包围纤维层的外壳，使纤维层不可遗失地设置在所述至少一个覆盖层的内部。在这种情况下外壳理解为所述至少一个覆盖层的布置结构，在该结构中至少一个覆盖层至少部分地超过纤维层的边界延伸，特别是完全包围纤维层。就此而言外壳至少部分地在纤维层的整个周向形成。因此覆盖层这样地包围纤维层边界导致，在至少一个方向形锁合地防止纤维层相对于所述至少一个覆盖层的相对运动。
这种过滤组件的设计综合了多个优点，这特别是考虑到这种过滤组件设置在发动机附近，这些优点具有重要意义。所述至少一个覆盖层是一种防护外壳，它保护位于内部的纤维层免受所出现的压力冲击和温度峰值的影响。纤维层与覆盖层相比是一种松得多的由纤维制成的复合材料。这里应该注意，“纤维织物”这个概念包括所有可以想像的复合体、针织品等纤维结构。这里在材料方面也有很多选择的可能性，例如陶瓷纤维、金属纤维、烧结材料等等。这里纤维层可以具有很高的多孔性，因为由于存在保护它的覆盖层不必优先在强度上进行纤维层的设计。就此而言在纤维层内可以实现特别大的空腔、孔隙等等。这特别是由此得到支持，即所述至少一个覆盖层制成类似于带状或薄膜的，也就是说提供比较大的贴合面。因此这里可以采用装得比例如已知的迄今为止用来保持过滤层的形状稳定性的金属丝网松得多的纤维材料。
目前为止这样来设计这种夹层结构，即在过滤材料两侧分别设置一保护结构(特别是金属丝纺织物)，接着将这种夹层结构弯曲或变形成希望的形状。这里这种夹层结构这样地设置在废气流内，使得过滤材料的边界(或端面)无防护地经受脉冲形废气流。这正是在这个端部区域内造成松脱现象。为了确保纤维材料在一长的时间段内固定在金属丝织物之间，必须在高压下压合这种夹层结构，由于由此造成的很小的用于积聚颗粒的孔隙或空腔，这对过滤材料的效果造成明显的损害。在按本发明的过滤组件中以简单的方式避免这种情况，因为至少一个覆盖层包围纤维层边界直接造成纤维层不可遗失地布置在内部。
按照另一种结构方案，由覆盖层构成保护纤维层的外壳，其中覆盖层具有至少一个边缘区和一个相对的变形区域，并且覆盖层在至少一个边缘区内与本身接合/焊接连接。因此覆盖层其有这样的尺寸，所述尺寸允许覆盖层可以围绕纤维层设置，其中覆盖层在纤维层的边界附近变形(弯曲、折叠等)，并在相对的一侧在一边缘区内与本身例如钎焊或焊接。这里这种过滤组件在内燃机废气流中的布置优选地设计成使流向过滤组件的废气或者出现在带有焊接连接的边缘区上，或者出现在变形区域上。因此沿废气流动方向看纤维层相对于覆盖层的偏移或相对运动是不可能的，因为这里形成有一形锁合的阻挡结构。在与此垂直的方向上不必对过滤组件进行围绕包裹，因为这里受比较小的力。而这更可以保证例如补偿覆盖层和纤维层不同热膨胀性能。
作为另一种选择还建议，用至少两个覆盖层形成外壳，其中覆盖层在至少一个边缘区相互接合连接，并且纤维层不可遗失地设置在所述相互连接的覆盖层之间。因此这里说明一种夹层结构，其中纤维层设置在至少两个覆盖层之间。现在通过这样的方法形成外壳，即设在外面的覆盖层分别具有与纤维层重叠的边缘区，它们相互焊接连接(钎焊、焊接、烧结、粘接)。这里所述边缘区分别位于覆盖层两个相对的棱边附近。即使带接合连接的边缘区优选地基本上设置在具有纤维层的区域之外，两个覆盖层之一加长以包围纤维层的一个边界并在纤维层区域内与另一个覆盖层连接，在一些情况下也可能是合适的。保护外壳的以这种方式形成的结构同样有利于使纤维层不可遗失地设置在内部。
按照另一种结构，所述至少一个覆盖层在所述至少一个边缘区具有相对于其余区域降低的多孔度，特别是所述覆盖层在这里不具有多孔度。这意味着，覆盖层具有至少两个不同的废气渗透性。覆盖层恰好是在与纤维层的接触区内由于孔、空穴、开口、通道等具有较高的渗透性或多孔性，而在边缘区覆盖层尤其是由对于流体基本上不可穿透的材料组成。对于用来形成接合连接的辅助材料特别适合这样，特别是钎料和焊接材料。因此即使在就象在排气系统中存在的高腐蚀性环境内也能保证需相互连接的覆盖层持久的结合。
按照另一种结构，所述至少一个覆盖层是厚度小于0.04mm特别是小地0.03mm或者甚至小于0.02mm的金属薄膜。由金属薄膜制成的覆盖层结构具有特别的优点。例如热量可以从与废气接触的覆盖层表面迅速传送到纤维料中，由此在这里也可以使捕获和/或积存的颗粒迅速地再生(例如在内燃机起动以后)。其次由所推荐的厚度保证，金属薄膜只有很小的表面积比热容量，因此这里也有助于改善起动性能和迅速达到对于炭黑颗粒的再生所要求的最低温度。此外在用于这种金属薄膜特殊的材料的选择上可以利用在开发设置在发动机附近的作为催化器基体的金属蜂窝体中已经获得的知识。
按照一种有利的结构，过滤组件具有大于70％，特别是甚至大于90％的平均多孔度。这里平均多孔度主要是涉及实际上多孔的区域，也就是说不包括多孔度减小的边缘区。在其特性上，纤维层常常具有明显超过70％或90％的多孔度，而由于包围纤维层的覆盖层造成一定程度的降低。覆盖层的多孔度例如由通道、开口等的大小和/或数量确定。例如可以设想，覆盖层设有比较大的开口(例如直径在2至6mm的范围内)，这时单位面积内设置的数量比较小。如果例如过滤组件上的压差只起次要的作用，那么也可以以单位面积内较多的数目设置小得多的这种开口(显著小于1mm)。导致所希望的多孔度的相应的结构造型取决于许多参数，其中在这里举例地指出废气的化学组成(颗粒大小、压力波动等等)、所用的纤维材料和/或覆盖层的强度性能。
按照另一种结构，所述至少一个边缘区从覆盖层的一个棱边在一个3mm至15mm之间的边缘宽度上延伸，其中边缘区最好至少设置在两个相对的棱边上。这个边缘宽度保证相邻覆盖层持久的结合。规定的区域特别适于采用已知的钎焊方法或例如滚点焊(Rollnahtschweiβen)。这里还应该注意，可以完全覆盖或包裹纤维材料，其中沿覆盖层棱边进行完整环绕的钎焊连接或缝焊连接(Schweiβnaht)。
上面已经提到，借助于焊料进行接合连接是特别有利的。焊料在由金属薄膜制造催化器基体时已经得到验证可以用于形成特别耐腐蚀和耐高温的连接。然而在一些情况下可以采用其它已知的焊接方法、烧结或粘接技术。
根据一种改进结构，纤维层具有一第一长度和第一宽度，至少一个覆盖层具有一第二长度和第二宽度，其中纤维层的第一长度和/或第一宽度小于至少一个覆盖层的第二长度和/或第二宽度。这意味着，在覆盖层和纤维层同心布置时覆盖层至少部分地超出纤维层的边界伸出。由此形成优选地用来形成接合连接(边缘区)的重叠段。
关于纤维层建议，纤维层具有0.01mm至1mm的尺寸。这里优先采用具有85％以上多孔度的纤维层。对具有0.008mm至0.015mm之间的直径的纤维进行的试验表明，在过滤效果方面具有令人非常满意的结果。
特别是结合这种带有所谓的开放式过滤器的过滤组件，为了支持流动转向建议，至少一个覆盖层具有至少一个导流面。应该这样地理解，覆盖层不完全是平的，而是其表面形成结构或微观结构，这种结构提供用来使流动转向的表面。例如垂直于废气流动方向的结构是有利的，其中这里在一些情况下几毫米(小于2mm，特别是小于1mm)的结构高度就足够了。这些导流面有助于按要求控制流动方向，由此在整体上改善过滤效率。
根据本发明另一个方面推荐一种可以用来净化内燃机废气流的过滤体。这种过滤体具有至少一个上述的过滤组件，它至少部分这样地设置在一个壳体内，以形成特别是按蜂窝结构的通道，其中通道最好至少局部地变窄。这意味着，所推荐的过滤组件既适合于用在带有交替地封闭的通道的过滤系统中，也可以用来制造具有大于20％，特别是大于40％的可透视性(Blickdichtheit)的开放式过滤体。
对于开放式过滤体，所述过滤体例如可以由波纹薄板和基本上光滑的过滤组件构成，它们首先交替地相互堆叠，接下来一起卷曲和/或卷绕。其中波纹板具有转向结构，所述转向结构使流过过滤体的废气至少部分地向多孔过滤组件转向。因此过滤组件至少部分地被废气流过，这时特别是将颗粒尺寸在20至200nm之间的颗粒滤出。根据借助于这种转向装置流过这种由过滤组件材料组成的壁的分气流的频繁程度的不同，在轴向流过过滤体时获得一逐渐增大的过滤效果。
按照过滤体的另一种结构，所述至少一个覆盖层至少局部具有基本上围成通道的表面结构。换言之这意味着，表面结构基本上确定通道的流横截面。最好覆盖层和纤维层一起设置这种表面结构，其中在这里特别推荐使用波纹。
这里按本发明的另一个方面用来制造以上所述的按本发明的过滤组件的方法包含以下步骤：
-在至少一个覆盖层中形成多孔性，其中留出至少一个边缘区，
-将纤维层安放在覆盖层上，
-以至少一个覆盖层形成一外壳，
-在至少一个边缘区内形成接合连接，使纤维层不可遗失地固定在至少一个覆盖层之间。
覆盖层中形成的多孔性可以例如在制造覆盖层材料时便已经形成。然而也可以通过这样的方法产生多孔性，即一对于流体不可流通的材料事后设置孔、开口、通道等等。这里特别是可以采用机加工方法(切割、冲压、钻孔等等)，蚀刻法或热处理，特别是用激光。为了形成纤维层可以采用所有已知的技术，使得由纤维类材料形成针织物、织物或类似的组织。
按照本方法的一种改进方案，通过覆盖层的变形，特别是借助于覆盖层在变形区内的弯曲、弯折或折叠形成外壳。这些步骤特别适合于用来制造按本发明的只有一个覆盖层的过滤组件。其中鉴于覆盖层在使用中高的热负荷和动态负荷，如果一个覆盖层相互相邻设置的区段在变形区内附加地相互接合连接是有利的。在这方面确保，即使覆盖层万一在弯曲区内开裂，纤维层则仍然不可遗失地固定。
此外建议，借助于两个覆盖层形成外壳，其中至少一个纤维层这样地设置在覆盖层之间，以使得覆盖层的边缘区至少部分地直接相互重叠。这意味着，在覆盖层相邻设置的边缘区之间不设置纤维层，在这个边缘区内的接合连接不会造成纤维层的损坏。此外确保，在这个边缘区内的接合连接可以在非常长的时间段内经受得起内燃机排气系统内的高腐蚀性条件。
按照本方法的一种改进方案在纤维层放在覆盖层上之前在所述覆盖层中的至少一个上加工出一种表面结构。如果过滤组件具有两个用来构成外壳的覆盖层，那么有利地建议，在时间上前后顺序地在两个覆盖层上加工出结构，并且各自形成不同的结构。这使得可以例如在过滤体横截面上形成不同的通道密度，从而保证按要求匹配相应的通道横截面形状或通道密度与废气流的流截面。
在覆盖层的相互接合连接的方案上建议从以下两者中选一，即通过一焊接过程或通过一钎焊过程进行接合连接。这是本方法特别优选的方案，这里接合连接在一些情况下也可以通过烧结或粘接过程进行。
按照本方法又一种方案，所述至少一个覆盖层在至少一个边缘区之外设一焊料截止结构。作为焊料截止结构可以设置公知的油、油漆、蜡、陶瓷层等等，它们防止焊料渗入外壳的内部区域，在这些区域内设有纤维层。从而一方面确保，焊料不会造成纤维层多孔性的减少，另一方面也确保确实向待接合部位提供计算出的用于钎焊连接的焊料量。
附图的简要说明
现在借助于附图较详细地说明本发明，这些附图表示过滤组件或过滤体特别有利和特别优选的结构。其次附图还用来表示所述的按本发明的方法。但是这里应该明确指出，本发明并不局限于附图中所示的实施例。
附图表示：
图1过滤组件的第一实施形式的示意透视图，
图2过滤组件另一种实施形式的剖视图，
图3本发明过滤体一种实施形式的局部视图，
图4图3中的局部视图，
图5排气装置的示意图，
图6过滤体另一种实施形式的局部示意透视图，
图7过滤体另一种结构的示意透视图，
图8本发明的过滤体的另一种实施形式的示意透视图。
本发明具体的实施方式
图1用透视图示意表示按本发明的带两个覆盖层2的过滤组件1的一种实施形式。覆盖层2至少部分由多孔材料制成(见虚线区域)，并在相对两侧分别具有两个边缘区3。其次过滤组件1包括一由纤维织物组成的纤维层4。两个覆盖层2构成包围一个纤维层4的外壳31，从而纤维层4不可遗失地设置在两个覆盖层2内部。两个覆盖层2在一棱边6附近的边缘区3内相互接合连接(连接22)，特别是相互钎焊或焊接。
纤维层4具有一第一长度9和第一宽度10。覆盖层2分别具有一第二长度11和第二宽度12，其中它们在所示实施形式中分别具有相同的值(相同的长度和相同的宽度)。原则上用来形成过滤组件或外壳31的覆盖层2的第二长度11和第二宽度12可以设计成不同的数值。此外还示出，覆盖层2具有一数值比纤维层4的第一长度9大的第二长度11。由此覆盖层2在长度上覆盖纤维层4，使得边缘区3相互叠置。这有利于形成持久的连接22。
图2以剖视图示意地表示过滤组件1的另一个实施形式，这里它仅仅具有一个构成外壳31的覆盖层2。覆盖层2具有至少一个边缘区3和一个相对的变形区32，其中覆盖层2在边缘区3内自身相互接合连接。这里借助于焊料8确保接合连接，其中在边缘区3之外设一防止在热处理期间焊料8到达纤维层4附近的焊料截止结构23。在所示实施形式中在变形区32内部设有焊料8，其中在某些情况下在这里也可以设置焊料截止结构23。边缘区3从覆盖层2的棱边6起在一最好在3至15mm的边缘宽度7上延伸。
关于材料厚度可以借助于图2加以说明，覆盖层2例如是一金属薄膜，并具有一小于0.04mm的厚度5。此外可以看到，纤维层4具有一(厚度)尺寸13。它优选在0.01mm至1mm的范围内。
由图2同样可以看到一设有导流面15的覆盖层2。所述导流面特别是做成微观结构。在所示实施形式中用这种微观结构实现两个功能。一方面使从旁边流过(从边缘区3向变形区32或相反)的废气转向或产生涡流，以使部分气流转向相邻的多孔壁-特别是按本发明的过滤组件-或者穿过此壁。此外还可以看到，用这种微观结构还产生对位于内部的纤维层4的夹紧作用。这改善过滤组件1的稳定性。此外这使得可以提高覆盖层2的多孔性，因为额外引入的夹紧力已经足以防止纤维层4可能的松脱现象。
图3示意表示按本发明的过滤体一种实施形式的局部视图。过滤体16由隔板14构成，所述隔板之间设有至少一个过滤组件1。这里过滤组件1和隔板14一样用剖视图表示，其中两个覆盖层2同样构成一围绕纤维层4的外壳31(未画出)。在所示实施形式中过滤组件1具有一表面结构21，它主要满足这样的功能，即，使光滑的隔板14相互保持一定距离，并形成通道19。通道19具有基本上由过滤组件1的该表面结构21确定的横截面。
图4表示图3中的“IV”表示的局部的大大简化的局部视图。这里纤维层4被一覆盖层2包围，覆盖层2具有大量具有开口直径25的开口24。开口直径25随应用场合的不同有很大变化，并优选地在2至6mm的范围内。但是在一些情况下也可以设想，将这种开口设计成具有小于1mm或者甚至0.1mm的开口直径。如同样大大简化表示的那样，纤维层4包括大量纤维33，它们设置成一针织物、织物等。作为另一种选择所述纤维也可以是金属纤维、烧结材料或金属丝织物。在所示实施形式中在纤维层4中内置了附加的元件或组成部分，特别是催化剂34，它们在低温(例如200至300℃之间)下便已经支持沉积的炭黑颗粒等的再生。
图5示意表示用于内燃机17的排气系统27的结构。这种内燃机17优选地设计成柴油机。排气系统27沿废气流动方向35包括以下部件：
-一设置在上游的氧化催化器40
-一按本发明的过滤体16
-一涡轮增压器39，和
-另一催化转化器29
单个部件可以设置在单独的壳体内或部分地相互共同地设置在一个壳体内，并通过一排气管28相互连接。如在序言中已经说明的那样，过滤体16设置得尽可能靠近发动机17是特别有利的。对此离发动机17的距离26小于0.7m，特别是甚至小于30cm是特别合适的。在单个部件这样布局时首先借助于氧化催化器40提供数量足够确保在直接连接在后面的过滤体16内沉积的炭黑颗粒的(连续)再生的二氧化氮。连接在后面的催化转化器29可以例如设计成混合转化器，这里它具有具有不同热容量的部分区域。这里催化转化器设计成具有沿流动方向不断加大的热容量。
图6的透视图示意表示按本发明的过滤体16的另一种实施形式。这里过滤体16同样包括隔板14，在隔板之间分别设有一按本发明的过滤组件1。在所示实施形式中过滤组件1由两个覆盖层2和一个设置在它们之间的纤维层4构成，这里由于是剖视图看不到在边缘区内的接合连接。这里隔板14设有表面结构，而过滤组件1具有基本上光滑的表面。借助于隔板14的表面结构形成通道19，废气可以沿流动方面35流过这些通道。这里隔板14具有不同的结构高度30，以使所形成的通道19与流入的废气流的特性相匹配。
这里所示的实施形式基本上示出了一开放式过滤器。其性能通过这样的方式来说明，即具有至少20％的流动自由度。在这里流动自由度意思是指，在任何一个横截面上面积的至少20％是可看透的，亦即没有象转向面37等等这样的内置构件，换言之也就是说，如果内置构件全部处于大致相同的位置，亦即前后顺序对齐布置，在向这种颗粒过滤器的端侧观察时至少部分通道是可以看透的。这在由至少部分形成表面结构的板层组成的蜂窝体中通常是这样的。但是对于相互不对齐的内置构件而言，流动自由度并不一定意味着实际上可以部分看透这种蜂窝体。隔板14设有通道36和转向面37，它们保证废气流转向过滤组件1。这时产生压差，这造成部分废气流穿过过滤组件1，从而使炭黑颗粒等附着或沉积在纤维层4内。
图7表示按本发明的过滤体的略有不同的结构。这里通道19基本上也由隔板14相应的表面结构产生。其次隔板14具有转向面37，在所示情况下它们封闭通道19的整个横截面。这造成在其流动方向35上这样控制废气，以引导包含颗粒的废气穿过过滤组件1。这种结构主要适用于压力损失不是特别重要的应用场合。在车辆排气系统中按照当前的认识水平具有仅仅是变窄而不是封闭的通道19的开放式过滤器是优选的。根据废气所要经过的转向面37的数量和通过过滤组件1的流量的不同最终在如图6中所示的开放式过滤体16的情况下也基本上过滤和净化了整个废气流。
图8以透视图示意表示一带一过滤组件1和一隔板14的过滤体16的结构，所述过滤组件和隔板螺线形地卷绕成一蜂窝体并安装在一壳体18内。这里隔板14具有表面结构21，以形成废气可沿流动方向35流通的通道19。废气通过一个端面20进入过滤体16，并由于流动转向在开放式过滤器中内部经过一尤其是比通道19在轴线38方向上的长度长的流动路径。
这里所述的过滤组件或由它制成的过滤体特别适合于在发动机的附近装在车辆排气系统内。所推荐的过滤组件能够持久地经受在那里由于接近于燃烧室而出现的高的压力冲击和高达700℃，有时甚至达1000℃的高温，因为纤维层至少局部形锁合地包围在一用至少一个覆盖层构成的保护外壳内。由此防止纤维层在短时间后便已经呈现松脱现象。所推荐的方法非常简单，可以在没有大的技术困难的情况下即使在像汽车制造中常见的那样的大批量生产上过程可靠的实施。
                       附图标记表
1.    过滤组件            2.    覆盖层
3.    边缘区              4.    纤维层
5.    厚度                6.    棱边
7.    边缘区              8.    焊料
9.    第一长度            10.   第一宽度
11.   第二长度            12.   第二宽度
13.   厚度尺寸            14.   隔板
15.   导流面              15.   过滤体
17.   内燃机              18.   壳体
19.   通道                20.   端面
21.   表面结构            22.   连接
23.   焊料截止结构        24.   开口
25.   开口直径            26.   距离
27.   排气系统            28.   排气管
29.   催化转化器          30.   高度
31.   外壳                32.   变形区
33.   纤维                34.   催化剂
35.   流动方向            36.   通道
37.   转向面              38.   轴线
39.   涡轮增压器          40.   氧化催化器

Claims (21)

1.一种对于流体可流通的过滤组件(1)，包括至少一个由至少部分地由多孔材料制成的带至少一个边缘区(3)的覆盖层(2)和至少一个由纤维织物组成的纤维层(4)，其特征为：所述至少一个覆盖层(2)构成一包围纤维层(4)的外壳(31)，从而使纤维层(4)不可遗失地设置在所述至少一个覆盖层(2)的内部。
2.按权利要求1所述的过滤组件(1)，其中外壳(31)由一个覆盖层(2)构成，其特征为：覆盖层(2)具有至少一个边缘区(3)和一相对的变形区(32)，其中覆盖层(2)在所述至少一个边缘区(3)内本身相互焊接或接合连接。
3.按权利要求1所述的过滤组件(1)，其中至少两个覆盖层(2)构成所述外壳(31)，其特征为：所述覆盖层(2)在至少一个边缘区(3)内相互接合连接，纤维层(4)不可遗失地设置在所述相互连接的覆盖层(2)之间。
4.按权利要求1至3之任一项所述的过滤组件(1)，其特征为：所述至少一个覆盖层(2)在至少一个边缘区(3)内具有比其余区域降低的多孔度，特别是在那里不具有多孔度。
5.按上述权利要求之任一项所述的过滤组件(1)，其特征为：所述至少一个覆盖层(2)是一厚度(5)小于0.04mm，特别是小于0.03mm或者甚至0.02mm的金属薄膜。
6.按上述权利要求之任一项所述的过滤组件(1)，其特征为：它具有大于70％，特别是大于90％的平均多孔度。
7.按权利要求2至6之任一顶所述的过滤组件(1)，其特征为：至少一个边缘区(3)从覆盖层(2)的一条棱边(6)出发在一3mm至15mm之间的边缘宽度(7)上延伸，其中边缘区(3)最好至少设置在两个相对的棱边(6)处。
8.按上述权利要求之任一项所述的过滤组件(1)，其特征为：接合连接借助于一种焊料(8)进行。
9.按上述权利要求之任一项所述的过滤组件(1)，其特征为：所述纤维层(4)具有一第一长度(9)和第一宽度(10)，所述至少一个覆盖层(2)具有一第二长度(11)和第二宽度(12)，其中第一长度(9)和/或第一宽度(10)小于第二长度(11)和/或第二宽度(12)。
10.上述权利要求之任一项所述的过滤组件(1)，其特征为：纤维层(4)具有0.01mm至1mm的厚度尺寸(13)。
11.按上述权利要求之任一项所述的过滤组件(1)，其特征为：至少一个覆盖层(2)具有至少一个导流面(15)。
12.用来净化内燃机(17)的废气流的过滤体(16)，其特征为：至少一个按权利要求1至11之任一项所述的过滤组件(1)至少部分地这样安装在一个壳体(18)内，以形成特别是按蜂窝体结构的通道(19)，其中所述通道(19)最好至少局部变窄。
13.按权利要求12所述的过滤体(16)，其特征为：至少一个覆盖层(2)至少局部具有一基本上限定所述通道(19)的表面结构(21)。
14.用于制造按权利要求1至11之任一项所述的过滤组件(1)的方法，具有以下步骤：
-在至少一个覆盖层(2)内形成多孔性，其中留出至少一个边缘区(3)，
-将一个纤维层(4)安放在一个覆盖层(2)上，
-由所述至少一个覆盖层(2)形成一外壳(31)，和
-在所述至少一个边缘区(3)内形成接合连接，以使纤维层(4)不可遗失地固定在所述至少一个覆盖层(2)之间。
15.按权利要求14所述的方法，其中通过一个覆盖层(2)的变形特别是借助于覆盖层(2)在变形区(32)内的弯曲、弯折或折叠来形成一外壳(31)。
16.按权利要求14所述的方法，其中借助于两个覆盖层(2)来形成一外壳(31)，其中至少一个纤维层(4)这样地设置在覆盖层(2)之间，使得覆盖层(2)的边缘区至少局部地直接重叠。
17.按权利要求14至16之任一项所述的方法，其中在纤维层(4)安放在覆盖层(2)上之前在至少一个覆盖层(2)上形成一表面结构(21)。
18.按权利要求17所述的方法，其中采用两个覆盖层(2)以形成一外壳(31)，在时间上前后顺序地在两个覆盖层(2)上形成表面结构(21)，并且分别产生不同的表面结构(21)。
19.按权利要求14至18之任一项所述的方法，其中通过一焊接过程进行接合连接。
20.按权利要求14至18之任一项所述的方法，其中通过一钎焊过程进行接合连接。
21.按权利要求20所述的方法，其中所述至少一个覆盖层(2)在所述至少一个边缘区(3)之外设有焊料截止结构(23)。
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