DE102010022539A1 - Particle filter arrangement for arranging in exhaust flow channel of internal-combustion engine-driven motor vehicle, has housing with exhaust inlet and exhaust outlet with filter body - Google Patents

Particle filter arrangement for arranging in exhaust flow channel of internal-combustion engine-driven motor vehicle, has housing with exhaust inlet and exhaust outlet with filter body Download PDF

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Abstract

The particle filter arrangement (100) has a housing (102) with an exhaust inlet (104) and an exhaust outlet (106) with a filter body. The filter body has a cuboid form arranged in the housing. The filter body has an upper surface, a lower surface and two lateral limiting surfaces.

Description

Die Erfindung betrifft eine Partikelfilteranordnung zur Anordnung in einem Abgasströmungsweg eines brennkraftmaschinengetriebenes Kraftfahrzeugs, wobei die Partikelfilteranordnung ein Gehäuse mit einer Abgaseintrittsöffnung und einer Abgasaustrittsöffnung sowie einen Filterkörper aufweist, der aus einer Mehrzahl quaderförmiger Segmente zusammengesetzt ist.The invention relates to a particulate filter arrangement for arrangement in an exhaust gas flow path of an internal combustion engine-driven motor vehicle, wherein the particulate filter assembly comprises a housing having an exhaust gas inlet opening and an exhaust gas outlet opening and a filter body which is composed of a plurality of cuboidal segments.

Derartige Partikelfilter dienen zur Entfernung von Ruß- und sonstigen Partikeln aus dem Abgas von insbesondere dieselbetriebenen Brennkraftmaschinen und umfassen üblicherweise ein Gehäuse mit einem darin abgasdurchströmbar angeordneten Filterkörper, der einen runden oder elliptischen Querschnitt aufweist. Ein Partikelfilter mit einem runden Filterkörper geht beispielsweise aus der EP 1 142 619 A1 hervor, die DE 102 55 216 A1 offenbart einen Partikelfilter mit einem elliptischen Filterkörper.Such particle filters are used to remove soot and other particles from the exhaust of particular diesel-powered internal combustion engines and usually include a housing having a filter body arranged therein through which exhaust gas can flow, which has a round or elliptical cross section. A particulate filter with a round filter body, for example, goes from the EP 1 142 619 A1 forth, the DE 102 55 216 A1 discloses a particulate filter with an elliptical filter body.

Zur Herstellung der bekannten Filterkörper wird eine Mehrzahl quaderförmiger Filtersegmente miteinander verbunden und dann die erforderliche Außenkontur durch in der Regel spanende Bearbeitung hergestellt. Bedingt durch die Quaderform der miteinander zum Filterkörper verbundenen Filtersegmente ergibt sich ein wiederum quaderförmiger Filterkörper, sodass viel Abfall entsteht. Außerdem steht aufgrund der runden oder elliptischen Querschnittsform des Filterkörpers ein reduzierter Filterquerschnitt zur Abgasreinigung zur Verfügung.To produce the known filter body a plurality of cuboid filter segments is connected to each other and then the required outer contour produced by machining usually machining. Due to the cuboid shape of the filter segments connected to each other filter body results in turn a cuboid filter body, so much waste produced. In addition, due to the round or elliptical cross-sectional shape of the filter body, a reduced filter cross-section for exhaust gas purification is available.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine eingangs genannte Partikelfilteranordnung bereit zu stellen, die eine bessere Ausnutzung des Filterköpermaterials ermöglicht und die einen vergrößerten Filterquerschnitt zur Abgasreinigung aufweist.The object of the invention is therefore to provide a particulate filter arrangement mentioned above, which allows better utilization of the filter body material and which has an enlarged filter cross-section for exhaust gas purification.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einer Partikelfilteranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, indem der im Gehäuse angeordnete Filterkörper seinerseits eine zumindest quaderähnliche Form aufweist. Damit muss bei der Fertigstellung des Filterkörpers aus einem quaderförmigen, aus einer Mehrzahl ihrerseits quaderförmiger Filtersegmente bestehenden Filterkörper weniger Filtermaterial abgetragen werden, sodass das Filtermaterial besser ausgenutzt werden kann und weniger Abfall entsteht. Die zur Verfügung stehenden Filtersegmente werden so bestmöglich ausgenutzt. Außerdem ermöglicht ein erfindungsgemäß ausgeformtes Filterelement aufgrund seiner bauraumgünstigen Form eine Verwendung als Gleichteil für viele unterschiedliche Fahrzeugtypen.The object is achieved with a particle filter assembly having the features of claim 1, in that the filter body arranged in the housing in turn has an at least parallelepiped-like shape. Thus, in the completion of the filter body from a cuboid, consisting of a plurality of their parallelepiped filter segments filter body less filter material must be removed, so that the filter material can be better utilized and less waste. The available filter segments are used as best as possible. In addition, due to its space-saving shape allows a inventively shaped filter element use as a common part for many different vehicle types.

Besonders zu bevorzugende Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Particularly preferred embodiments and developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Vorzugsweise weist bei einer Partikelfilteranordnung, bei der der Filterkörper eine obere, eine untere und zwei seitliche Begrenzungsflächen, die dem Gehäuse zugeordnet sind sowie zwei stirnseitige Begrenzungsflächen, die der Abgaseintrittsöffnung respektive der Abgasaustrittsöffnung zugeordnet sind, aufweist, eine der dem Gehäuse zugeordneten Begrenzungsflächen eine konvexe Form auf. Damit wird gewährleistet, dass der Filterkörper auch beim Betrieb der Brennkraftmaschine sicher im Gehäuse gehalten ist. Derselbe Vorteil wird mit dem wenigstens einen verrundeten Übergang zwischen der oberen respektive der unteren zu den seitlichen Begrenzungsflächen erzielt.Preferably, in a particulate filter arrangement in which the filter body has an upper, a lower and two lateral boundary surfaces, which are assigned to the housing and two end boundary surfaces, which are associated with the exhaust gas inlet opening and the exhaust gas outlet, one of the housing associated with the boundary surfaces has a convex shape on. This ensures that the filter body is securely held in the housing during operation of the internal combustion engine. The same advantage is achieved with the at least one rounded transition between the upper and the lower to the lateral boundary surfaces.

Sehr vorteilhaft ist es, wenn sich die Radien einer konvexen Form einer Begrenzungsfläche sowie der Verrundung der Übergänge an einer zum Halten des Filterkörpers im Gehäuse erforderlichen Haltekraft orientiert. Dabei wird davon ausgegangen, dass zwischen Filterkörper und Gehäuse formbedingt ein gewisser Kraft- oder Reibschluss, gegebenenfalls auch Formschluss, gegeben ist, der ein Halten des Filterkörpers im Gehäuse gewährleistet. Radien und Verrundungen werden jeweils minimal, jedoch so groß, dass der Filterkörper im Gehäuse betriebssicher gehalten ist, gewählt. Damit wird einerseits ein Sicherer Halt des Filterkörpers im Gehäuse erreicht und andererseits werden die oben beschriebenen Vorteile beibehalten.It is very advantageous if the radii of a convex shape of a boundary surface and the rounding of the transitions are oriented on a holding force required to hold the filter body in the housing. It is assumed that between the filter body and housing due to the shape of a certain force or frictional engagement, optionally also positive engagement, is given, which ensures holding the filter body in the housing. Radii and fillets are each minimized, but so large that the filter body is kept safe in the housing selected. Thus, on the one hand, a secure hold of the filter body is achieved in the housing and on the other hand, the advantages described above are maintained.

Nachfolgend ist ein besonders zu bevorzugendes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert, dabei zeigen schematisch und beispielhaftBelow is a particularly preferred embodiment of the invention with reference to figures explained in more detail, showing schematically and by way of example

1a eine Partikelfilteranordnung und 1a a particulate filter assembly and

1b einen aus Filtersegmenten gebildeten Filterkörper. 1b a filter body formed from filter segments.

1a zeigt eine Partikelfilteranordnung 100 zur Anordnung in einem hier nicht näher dargestellten Abgasströmungsweg einer dieselbetriebenen Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs zur Entfernung von Ruß- und sonstigen Partikeln aus dem Abgas. 1a shows a particle filter assembly 100 for arrangement in an exhaust gas flow path (not shown here) of a diesel-operated internal combustion engine of a motor vehicle for removing soot particles and other particles from the exhaust gas.

Die Partikelfilteranordnung 100 weist ein topfförmiges Gehäuse 102 auf, in dem ein Filterkörper 116 aufgenommen ist. Das Gehäuse 102 ist vorzugsweise als Blechbauteil, insbesondere aus einem auch unter wechselnder Wärmebelastung korrosionsfesten Edelstahl, ausgeführt. Das Gehäuse 102 bildet ein abgasdurchströmbares Volumen und ist stirnseitig jeweils einlass- bzw. auslasstrichterförmig ausgebildet, wobei eine Abgaseintrittsöffnung 104 und eine Abgasaustrittsöffnung 106 vorgesehen sind. Zur Einbindung in den Abgasströmungsweg der Brennkraftmaschine sind Abgaseintritt und Abgasaustritt rohrstutzenartig ausgeführt. Austrittsseitig ist ein Kopplungselement 114 zur Dämpfung mechanischer Schwingungen vorgesehen. Eine Befestigungseinrichtung 112 dient zur Befestigung der Partikelfilteranordnung 100 beispielsweise an einem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine. Im Bereich der der einlassseitigen Stirnseite des Gehäuses 102 sind ein Temperatursensor 108 und eine Lambda-Sonde 110 aufgenommen.The particle filter arrangement 100 has a cup-shaped housing 102 in which a filter body 116 is included. The housing 102 is preferably designed as a sheet-metal component, in particular from a corrosion-resistant stainless steel, even under alternating heat load. The housing 102 forms a volume which can be flowed through by exhaust gas and is formed on the front side in each case in the inlet or outlet funnel shape, wherein an exhaust gas inlet opening 104 and an exhaust outlet 106 are provided. For integration into the exhaust gas flow path of the internal combustion engine exhaust gas inlet and exhaust outlet are designed like a pipe socket. The outlet side is a coupling element 114 intended for damping mechanical vibrations. A fastening device 112 serves to attach the particulate filter assembly 100 For example, on a crankcase of the internal combustion engine. In the area of the inlet-side end face of the housing 102 are a temperature sensor 108 and a lambda probe 110 added.

Der in 1b dargestellte Filterkörper 116 ist aus mehreren quaderförmigen Filtersegmenten 118 gebildet, indem die Filtersegmente 118 zunächst zu einem wiederum quaderförmigen Filterkörper verbunden werden. Vorzugsweise werden die Filtersegmente 118 mit einander verklebt oder durch Zementieren miteinander verbunden. In einem nachfolgenden Schritt wird dieser Filterkörper, der einen Zwischenstand bei der Herstellung darstellt, spanend bearbeitet, wobei seine endgültige, in 1b gezeigte, Form hergestellt wird.The in 1b illustrated filter body 116 is made up of several cuboid filter segments 118 formed by the filter segments 118 are first connected to a turn cuboid filter body. Preferably, the filter segments become 118 glued together or bonded together by cementing. In a subsequent step, this filter body, which represents an intermediate stage in the production, machined, with its final, in 1b shown, shape is produced.

Der Filterkörper 116 weist eine zumindest quaderähnliche Form mit einer oberen 120, einer unteren 122 und zwei seitliche Begrenzungsflächen 124, 126 sowie einer vorderen und einer hinteren Stirnseite auf. Das heißt, dass seine Form ausgehend von dem quaderförmigen Zwischenstand nur soweit verändert wird, wie es erforderlich ist, um eine zum Halten des Filterkörpers 116 im Gehäuse 102 erforderlichen Haltekraft zu gewährleisten. Die Haltekraft ergibt sich dabei aufgrund geometrischer Unterschiede zwischen Innenwand des Gehäuses 102 und Außenkontur des Filterkörpers 116 im Kraft- oder Reibschluss, gegebenenfalls auch im Formschluss. Vorliegend sind die Begrenzungsflächen 120, 122, 124, 126 jeweils konvexe ausgeführt und die Übergänge 128 zwischen der oberen 120 respektive der unteren 122 zu den seitlichen Begrenzungsflächen 124, 126 sind verrundet.The filter body 116 has an at least cuboid shape with an upper 120 , a lower one 122 and two lateral boundary surfaces 124 . 126 and a front and a rear end face. This means that its shape, starting from the cuboid intermediate level, is changed only to the extent required to hold the filter body 116 in the case 102 to ensure required holding force. The holding force results due to geometric differences between the inner wall of the housing 102 and outer contour of the filter body 116 in force or frictional engagement, possibly also in positive engagement. In the present case are the boundary surfaces 120 . 122 . 124 . 126 each convex executed and the transitions 128 between the top 120 respectively the lower one 122 to the lateral boundary surfaces 124 . 126 are rounded.

Beispielsweise ist der Filterkörper 116 aus 16 Filtersegmenten 118 mit zumindest annähernd quadratischem Querschnitt so zusammen gesetzt, dass auch der Filterkörper 116 seinerseits einen zumindest annähernd quadratischen Querschnitt aufweist. Gegebenenfalls kann der Filterkörper aber auch aus einer abweichenden Anzahl Filtersegmente zusammengesetzt sein, die gegebenenfalls auch eine andere Form aufweisen können, wobei jedoch ein quadratischer Querschnitt der Filtersegmente und eine quadratische Anzahl an Filtersegmenten bevorzugt ist.For example, the filter body 116 out 16 filter segments 118 with at least approximately square cross-section set together so that the filter body 116 in turn has an at least approximately square cross-section. Optionally, the filter body can also be composed of a different number of filter segments, which may optionally have a different shape, but a square cross-section of the filter segments and a square number of filter segments is preferred.

Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn der Querschnitt des Filterkörpers im Zwischenstand eine Kantenlänge von ca. 135 mm bis ca. 160 mm, insbesondere von ca. 140 mm bis ca. 145 mm, aufweist, sodass sich eine Querschnittsfläche von ca. 182 mm2 bis ca. 256 mm2, insbesondere von ca. 196 mm2 bis ca. 210 mm2, ergibt. In der endgültigen Form reduziert sich die Querschnittsfläche des Filterkörpers um die bei der Herstellung seiner endgültigen Form entfernten Bereiche. Vorzugsweise beträgt die Querschnittsfläche des fertigen Filterkörpers ca. 175 mm2 bis ca. 190 mm2, insbesondere ca. 180 mm2 bis ca. 185 mm2.It has proven to be expedient if the cross section of the filter body in the intermediate state has an edge length of about 135 mm to about 160 mm, in particular from about 140 mm to about 145 mm, so that a cross-sectional area of about 182 mm 2 to about 256 mm 2 , in particular from about 196 mm 2 to about 210 mm 2 results. In the final form, the cross-sectional area of the filter body is reduced by the areas removed in the production of its final shape. Preferably, the cross-sectional area of the finished filter body is about 175 mm 2 to about 190 mm 2 , in particular about 180 mm 2 to about 185 mm 2 .

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1142619 A1 [0002] EP 1142619 A1 [0002]
  • DE 10255216 A1 [0002] DE 10255216 A1 [0002]

Claims (4)

Partikelfilteranordnung (100) zur Anordnung in einem Abgasströmungsweg eines brennkraftmaschinengetriebenes Kraftfahrzeugs, wobei die Partikelfilteranordnung (100) ein Gehäuse (102) mit einer Abgaseintrittsöffnung (104) und einer Abgasaustrittsöffnung (106) sowie einen Filterkörper (116) aufweist, der aus einer Mehrzahl quaderförmiger Segmente (118) zusammengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der im Gehäuse (102) angeordnete Filterkörper (116) seinerseits eine zumindest quaderähnliche Form aufweist.Particle filter arrangement ( 100 ) for arrangement in an exhaust gas flow path of an internal combustion engine-driven motor vehicle, the particulate filter arrangement ( 100 ) a housing ( 102 ) with an exhaust gas inlet opening ( 104 ) and an exhaust gas outlet ( 106 ) and a filter body ( 116 ), which consists of a plurality of cuboidal segments ( 118 ), characterized in that the housing ( 102 ) arranged filter body ( 116 ) in turn has an at least parallelepiped-like shape. Partikelfilteranordnung (100) nach Anspruch 1, wobei der Filterkörper (116) eine obere (120), eine untere (122) und zwei seitliche Begrenzungsflächen (124, 126), die dem Gehäuse (102) zugeordnet sind sowie zwei stirnseitige Begrenzungsflächen, die der Abgaseintrittsöffnung (104) respektive der Abgasaustrittsöffnung (106) zugeordnet sind, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der dem Gehäuse (102) zugeordneten Begrenzungsflächen (120, 122, 124, 126) eine konvexe Form aufweist.Particle filter arrangement ( 100 ) according to claim 1, wherein the filter body ( 116 ) an upper ( 120 ), a lower ( 122 ) and two lateral boundary surfaces ( 124 . 126 ), the housing ( 102 ) and two frontal boundary surfaces, the exhaust gas inlet opening ( 104 ) respectively the exhaust gas outlet ( 106 ), characterized in that at least one of the housing ( 102 ) associated boundary surfaces ( 120 . 122 . 124 . 126 ) has a convex shape. Partikelfilteranordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Übergang (128) zwischen der oberen (120) respektive der unteren (122) zu den seitlichen Begrenzungsflächen (124, 126) verrundet ist.Particle filter arrangement ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one transition ( 128 ) between the upper ( 120 ) respectively the lower ( 122 ) to the lateral boundary surfaces ( 124 . 126 ) is rounded. Partikelfilteranordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Radien einer konvexen Form einer Begrenzungsfläche (120, 122, 124, 126) sowie der Verrundung der Übergänge (128) an einer zum Halten des Filterkörpers (116) im Gehäuse (102) erforderlichen Haltekraft orientiert.Particle filter arrangement ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the radii of a convex shape of a boundary surface ( 120 . 122 . 124 . 126 ) as well as the rounding of the transitions ( 128 ) at a for holding the filter body ( 116 ) in the housing ( 102 ) oriented holding force.
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