DE102004004002A1 - Particle filter for installation in exhaust of internal combustion engine has filter body in large diameter region with longitudinally- extending partitions - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Partikelfilter für eine Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug.The The present invention relates to a particulate filter for an internal combustion engine, especially in a motor vehicle.
Abgase von Brennkraftmaschinen, und zwar sowohl von Dieselmotoren als auch von Ottomotoren, enthalten leicht lungengängige Partikel, insbesondere Rußpartikel. Zur Entfernung dieser Partikel aus den Abgasen ist es bekannt, in einem Abgasstrang der Brennkraftmaschine ein Partikelfilter, insbesondere ein Rußfilter, anzuordnen, das einen für die Abgase durchlässigen Filterkörper enthält, der jedoch für die auszuscheidenden Partikel undurchlässig ist. Als Filterkörper kommt beispielsweise ein monolithischer oder ein aus Filtersegmenten zusammengesetzter Filter in Frage, an oder in welchem sich die ausgefilterten Partikel während des Filterbetriebes ablagern. Durch die zunehmende Ablagerung setzt sich der Filterkörper allmählich zu, so dass der Durchströmungswiderstand des Partikelfilters mit zunehmender Beladung steigt. Um die Filterwirkung des Partikelfilters langfristig zu erhalten, ist es erforderlich, das Partikelfilter von Zeit zu Zeit zu regenerieren. Die Regeneration des Partikelfilters erfolgt durch eine Verbrennung der darin eingelagerten Partikel.exhaust of internal combustion engines, both of diesel engines as well of gasoline engines, contain easily respirable particles, in particular Soot particles. To remove these particles from the exhaust gases, it is known in an exhaust line of the internal combustion engine, a particulate filter, in particular a soot filter, to arrange one for the Permeable exhaust gases filter body contains but for the excreted particles is impermeable. As filter body comes for example, a monolithic or one composed of filter segments Filter in question, on or in which the filtered-out particles while deposit the filter operation. By the increasing deposit sets the filter body gradually too, so that the flow resistance of the particulate filter increases with increasing load. To the filter effect of It is necessary to obtain the particulate filter in the long term To regenerate particulate filters from time to time. The regeneration the particulate filter is made by burning the stored therein Particle.
Insbesondere kurz vor der Regeneration des Partikelfilters ist eine Druckbelastung im Filterkörper aufgrund der abgelagerten, aber noch nicht abgebrannten Partikel besonders hoch, wodurch auf den Filterkörper hohe Axialkräfte einwirken können. Bei gealterten Partikelfiltern mit aus Filtersegmenten zusammengesetzten, insbesondere zusammengeklebten, Filterkörpern, kann eine zu hohe Axialkraft zu einem Abscheren einzelner Filtersegmente an gemeinsamen Segmentgrenzen führen und dadurch einen Wirkungsgrad des Partikelfilters herabsetzen. Um die beschriebenen hohen Axialkräfte aufnehmen zu können und gleichzeitig ein Abscheren der einzelnen Filtersegmente an ihren Segmentgrenzen zu verhindern, können herkömmliche Partikelfilter, z. B. mit einer reibungserzeugenden Umfangsverspannung mit Keramikfaser-Lagermatten versehen sein, welche jedoch oftmals nicht in der Lage sind, den Filterkörper sicher unter allen Bedingungen zu halten.Especially just before the regeneration of the particulate filter is a pressure load in the filter body due the deposited, but not yet burnt-off particles particularly high, causing the filter body high axial forces can act. In aged particulate filters with filter segments composed of especially glued together, filter bodies, can be too high axial force to shearing off individual filter segments at common segment boundaries to lead and thereby reduce the efficiency of the particulate filter. In order to record the described high axial forces and at the same time a shearing off of the individual filter segments at their Can prevent segment boundaries conventional Particle filter, z. B. with a friction-generating circumferential bracing be provided with ceramic fiber bearing mats, which, however, often unable to keep the filter body safe in all conditions to keep.
Darüber hinaus können die Axialkräfte grundsätzlich auch durch den zusätzlichen Einbau eines Axialkissens aus verpresstem Drahtgestrick mit Anschlagring an einem Randbereich des Filters aufgenommen werden, wobei jedoch sehr hohe Pressungen an den Außenkanten der Filterkörper auftreten, die leicht zu Schäden (Kantenausbrüchen) führen können. Außerdem ergibt sich eine schlechte Pressungsverteilung an der Kissenauflage in Folge von Schiefstellungen zwischen einer Filterkörperauflagefläche und einer Ringlage.Furthermore can the axial forces in principle also through the additional Installation of an axial cushion made of pressed wire mesh with stop ring be taken at an edge region of the filter, however very high pressure at the outer edges the filter body that can easily cause damage (Edge chipping) to lead can. Furthermore results in a poor pressure distribution on the cushion pad as a result of misalignment between a filter body support surface and a ring layer.
Der am Umfang des Filterkörpers angeordnete Anschlagring erhöht besonders in diesen Bereichen einen Durchströmungswiderstand des Filterkörpers, was zu einer unterschiedlichen Temperaturverteilung zwischen gut durchströmten und weniger gut durchströmten Bereichen und somit zu kritischen Thermo spannungen führen kann. Eine Folge derartiger kritischer Thermospannungen innerhalb des Filterkörpers können beispielsweise sogenannte Ring-Off-Cracks sein.Of the on the circumference of the filter body arranged stop ring increases especially in these areas a flow resistance of the filter body, what to a different temperature distribution between well-flown and flowed through less well Areas and thus can lead to critical thermal voltages. A consequence of such critical thermal stresses within the filter body can for example, so-called ring-off cracks.
Hier setzt die Erfindung an. Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Partikelfilter der eingangs genannten Art eine vorteilhafte Ausführungsform anzugeben, welche insbesondere eine verbesserte Halterung des Filterkörpers im Partikelfilter ermöglicht und zudem ein gleichmäßigeres Beladen und Regenerieren des Filterkörpers gewährleistet.Here implements the invention. The present invention is concerned with the problem, for a particulate filter of the type mentioned an advantageous embodiment indicate, in particular, an improved support of the filter body in Particle filter allows and more even Loading and regenerating the filter body guaranteed.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This Problem is inventively the subject of the independent Claim solved. Advantageous embodiments are the subject of the dependent Claims.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem Partikelfilter für eine Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, welches zumindest einen Filterkörper und einen den Filterkörper umgebendes Mantelrohr umfasst, den Filterkörper an seiner Ausgangsseite beabstandet von seinem äußeren Umfangsrand axial abzustützen. Das Mantelrohr mündet dabei anströmseitig in einem Eingangskanal und abströmseitig in einen Ausgangskanal, wobei sich das Mantelrohr zumindest zum Ausgangskanal hin mit einem Trichter, welcher insbesondere konzentrisch ausgebildet ist, verjüngt. Die erfindungsgemäße axiale Abstützung des Filterkörpers an seiner Ausgangsseite kann dabei am Mantelrohr und/oder am Trichter und/oder am Ausgangskanal erfolgen.The The invention is based on the general idea of a particle filter for one Internal combustion engine, in particular in a motor vehicle, which at least one filter body and one the filter body surrounding casing tube, the filter body on its output side spaced from its outer peripheral edge axially support. The jacket pipe opens while upstream in an inlet channel and downstream in an output channel, wherein the jacket tube at least for Outlet channel out with a funnel, which in particular concentric is trained, rejuvenated. The inventive axial support of the filter body on its output side can thereby on the jacket tube and / or on the funnel and / or done on the output channel.
Die erfindungsgemäße Lösung bietet den Vorteil, dass der Filterkörper im Vergleich zu einer lediglich randseitigen Umfangsverspannung gleichmäßiger bzw. im Bereich der größeren Axialbelastung gelagert und abgestützt ist. Außerdem kann dadurch eine Beladung des Filterkörpers sowie eine Regenerierung desselben gleichmäßiger erfolgt. Des Weiteren gewährleistet die vom äußeren Umfangsrand beabstandete Abstützung, dass die Durchströmung im Randbereich nicht behindert wird und somit eine Isolierwirkung der nicht durchströmten äußeren Kanäle zu einem Kern des Filterkörpers verbunden mit kritischen Thermospannungen vermieden werden. Die Vermeidung kritischer Temperaturspannungen zwischen einem Kern und einem Randbereich des Filterkörpers verringert zusätzlich das Risiko eines sogenannten Ring-Off-Cracks.The solution according to the invention has the advantage that the filter body is mounted and supported more uniformly or in the region of the greater axial load in comparison to a peripheral edge tension only on the edge. In addition, a loading of the filter body as well as a regeneration of the same takes place more uniformly. Furthermore, the spaced apart from the outer peripheral edge support ensures that the flow is not hindered in the edge region and thus an insulating effect of the non-flowed outer channels are avoided to a core of the filter body connected to critical thermal stresses. The Avoiding critical temperature stresses between a core and an edge region of the filter body additionally reduces the risk of a so-called ring-off crack.
Darüber hinaus verhindert die erfindungsgemäße gleichmäßigere axiale Abstützung des Filterkörpers hohe lokale Pressungen am Umfang des Filterkörpers, wodurch schädigende Kantenausbrüche und einhergehend damit eine Verschlechterung des Wirkungsgrades des Partikelfilters vermieden werden können. Eine bisher auftretende Veränderung einer Größe der Auflagerfläche und damit einer örtlichen Pressung durch eine nicht exakt konzentrische Lage von Filterkörper und Gehäuse bzw. Mantelrohr sowie durch Toleranzen des Filterkörperquerschnittes können ebenso durch die erfindungsgemäße Abstützung vermieden werden, wie eine schlechte Pressungsverteilung an der Kissenauflage in Folge von Schiefstellungen zwi schen Filterkörperauflagefläche (Winkligkeit am Filterkörper) und Ringlage.Furthermore prevents the more uniform axial according to the invention support of the filter body high local pressures on the circumference of the filter body, thereby damaging Edge breakouts and accompanied by a deterioration in the efficiency of the Particulate filter can be avoided. A hitherto occurring change a size of the bearing surface and so that a local Pressing by a not exactly concentric position of the filter body and casing or casing pipe and tolerances of the filter body cross-section can also avoided by the support according to the invention be like a bad pressure distribution on the cushion pad as a result of misalignment between filter body support surface (angularity on the filter body) and ring location.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist bzw. sind bei einem aus mehreren Filtersegmenten gebildeten Filterkörper wenigstens ein Drahtgestrickkissen und/oder ein Halterahmen so ausgebildet und angeordnet, dass das wenigstens eine Drahtgestrickkissen nahezu alle Filtersegmente einzeln abstützt und/oder dass das wenigstens eine Drahtgestrickkissen zumindest zwei Filtersegmente im Bereich einer gemeinsamen Filtersegmentgrenze abstützt. Hierdurch kann in besonders einfacher und effizienter Weise erreicht werden, dass auch an gealterten Filterkörpern, beispielsweise mit teilweise loser Verklebung zwischen einzelnen Filtersegmenten, das Herausrutschen einzelner Segmente vermieden wird. Zusätzlich wird durch die Abstützung im Bereich der Filtersegmentgrenzen eine geringere Behinderung einer Filterdurchströmung erreicht, da in diesem Bereich ohnehin keine Durchströmung erfolgt. Dies hat zur Folge, dass ein Durchströmungsquerschnitt des Filterkörpers im wesentlichen nicht reduziert wird und dadurch ein Staudruck bei beladenem Filter nicht zusätzlich durch den Filterkörperquerschnitt einschränkende Drahtgestrickkissen erhöht wird.According to one advantageous development is or are at one of several Filter segments formed filter body at least one Drahtgestrickkissen and / or a holding frame designed and arranged such that the at least one wire mesh pillow almost all filter segments individually supports and / or that the at least one wire mesh cushion at least two filter segments supported in the region of a common filter segment boundary. hereby can be achieved in a particularly simple and efficient way, that even on aged filter bodies, for example, with partial loose bonding between individual Filter segments, the slipping out of individual segments avoided becomes. additionally is by the support in the area of the filter segment boundaries a smaller hindrance of a Filter flow achieved, since there is no flow in this area anyway. This has the consequence that a flow cross-section of the filter body in essential is not reduced and thereby a back pressure at loaded filter not additional through the filter body cross-section restrictive Wire knitted cushion increased becomes.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist das Drahtgestrickkissen von einem Halterahmen gehaltert, der sich am Ausgangskanal abstützt und an einem freien Ende des bis zum Filterkörper verlängerten Ausgangskanals angeordnet ist. Hierdurch wird in besonders einfacher Weise die Abstützung des Halterahmens und damit die Abstützung des Drahtgestrickkissens bzw. des Filterkörpers an dem nach innen verlängerten Ausgangskanal bewirkt. Insbesondere im Hinblick auf die Fertigung lässt sich diese Abstützung besonders einfach herstellen, indem der Ausgangskanal nicht bündig mit dem Trichter, sondern um eine definierte Strecke axial überlappend mit demselben angeordnet wird. Eine zusätzliche Abstützung, beispielsweise über zusätzliche Segmente ist hierdurch nicht erforderlich, so dass sich die Materialkosten und der Fertigungsaufwand reduzieren lassen.According to one preferred development is the wire mesh pillow of a Holding frame supported, which is supported on the output channel and arranged at a free end of the extended to the filter body output channel is. As a result, in a particularly simple manner, the support of the Holding frame and thus the support of the wire knit cushion or the filter body at the inwardly extended Output channel causes. Especially with regard to production this can be support make it particularly easy by making the output channel not flush with the funnel, but axially overlapping by a defined distance is arranged with the same. An additional support, for example via additional segments This is not required, so that the material costs and reduce the manufacturing costs.
Entsprechend einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Ausgangskanal am verlängerten Abschnitt radial abgasdurchlässig, insbesondere perforiert oder gelocht. Hierdurch ist gewährleistet, dass das Abgas vom äußeren Ringraum außerhalb des Drahtgestrickkissens ungehindert abströmen kann und dadurch eine gleichmäßige Durchströmung des Partikelfilters sowie eine damit verbundene gleichmäßige Beladung desselben mit Rußpartikeln gewährleistet werden kann.Corresponding A preferred embodiment of the invention is the output channel at the extended Section radially permeable to exhaust gas, especially perforated or perforated. This ensures that that the exhaust gas from the outer annulus outside of the wire knit cushion can flow freely and thereby uniform flow through the Particulate filter and an associated uniform loading the same with soot particles guaranteed can be.
Gemäß einer bervorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der verlängerte Abschnitt des Ausgangskanals Strömungsschikanen, insbesondere Dellen und/oder Eindrückungen auf, derart, dass ein Strömungswiderstand innerhalb des verlängerten Abschnitts ungefähr so groß ist wie außerhalb. Hierdurch wird bewirkt, dass ein Abströmwiderstand im Zentrum des Filterkörpers, also in einem Bereich innerhalb eines Ausgangskanalsquerschnitts ähnlich groß ist wie in dem Bereich außerhalb des Querschnitts des Ausgangskanals und dadurch eine ungleichmäßige Durchströmung des Filters über den Querschnitt sowie eine damit verbundene ungleichmäßige Rußbeladung vermieden werden kann. Da eine Regenerationsfähigkeit des Partikelfilters eng an eine gleichmäßige Beladung des Filterkörpers mit Rußpartikeln gebunden ist, kann durch die gleichmäßige Beladung des Partikelfilters bzw. durch die gleichmäßige Durchströmung desselben ein Wirkungsgrad des Partikelfilters auf hohem Niveau gehalten werden.According to one Preferred embodiment of the Invention has the extended Section of the outlet channel flow baffles, in particular dents and / or indentations, such that a flow resistance within the extended section approximately so big like outside. This causes a discharge resistance in the center of the Filter body, So in a range within an output channel cross-section is similar in size in the area outside the cross section of the outlet channel and thereby an uneven flow through the Filters over the cross section and an associated uneven soot loading can be avoided. As a regeneration capability of the particulate filter close to a uniform load of the filter body with soot particles is bound by the uniform loading of the particulate filter or by the same flow through the same an efficiency of the particulate filter are kept at a high level.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention will become apparent from the Dependent claims, from the drawings and from the associated description of the figures the drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It it is understood that the above and the following yet to be explained features not only in the specified combination, but also in other combinations or alone, without to leave the scope of the present invention.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktional gleiche oder ähnliche Bauteile beziehen.One preferred embodiment The invention is illustrated in the drawings and is in the following description explains the same reference numerals to the same or functionally identical or similar Refer to components.
Es zeigen, jeweils schematisch,It show, in each case schematically,
Entsprechend
Beim
Betrieb des Partikelfilters
Entsprechend
den
Benachbarte
Filtersegmente
Das
Absetzen der herausgefilterten Partikel führt mit zunehmender Zeit zu
einer Erhöhung
des Staudrucks innerhalb des Partikelfilters
Die
erfindungsgemäße Lösung schlägt deshalb
wie oben erwähnt,
eine axiale Abstützung
des Filterkörpers
Gemäß den
Denkbar
ist darüber
hinaus, dass das Drahtgestrickkissen
Bei
aus Filtersegmenten
Ein
weiteres Kriterium für
die Anordnung der Drahtgestrickkissen
Bei
sehr großen
Partikelfiltern
Insbesondere
bei kleineren Partikelfiltern
Entsprechend
den
Entsprechend
Des
Weiteren ist denkbar, dass die Halterung
Darüber hinaus
ist auch denkbar, dass gemäß
Bei
allen Ausführungsformen
weist das wenigstens eine Drahtgestrickkissen
Gemäß
Zusammenfassend
lassen sich die wesentlichen Merkmale der erfindungsgemäßen Lösung wie folgt
charakterisieren:
Die Erfindung sieht vor, bei einem Partikelfilter
The invention provides, in a particle filter
Von
besonderem Vorteil ist, dass die erfindungsgemäße Lösung im Vergleich zu einer
herkömmlichen
Abstützung über einen
Abstützring
am Umfangsrand
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DE102004004002A1 true DE102004004002A1 (en) | 2005-09-08 |
DE102004004002B4 DE102004004002B4 (en) | 2007-07-12 |
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DE (1) | DE102004004002B4 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19821872A1 (en) * | 1998-05-15 | 1999-11-18 | Wolfgang Mertner Inh Ing Kurt | Catalytic converter for cleaning exhaust gases of road vehicle |
EP1348839A2 (en) * | 2002-03-29 | 2003-10-01 | S & S Engineering Co., Ltd. | Diesel engine particulate filter |
-
2004
- 2004-01-26 DE DE102004004002A patent/DE102004004002B4/en not_active Expired - Fee Related
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