DE112008001899T5

DE112008001899T5 - Filtervorrichtung zur Reduzierung von Kraftfahrzeug-Auspuffrauchgas

Info

Publication number: DE112008001899T5
Application number: DE112008001899T
Authority: DE
Inventors: Hyun Tae Kim
Original assignee: Alantum Corp
Current assignee: Alantum Corp
Priority date: 2008-07-18
Filing date: 2008-07-18
Publication date: 2012-01-12
Also published as: CN102159802A; JP5474962B2; CN102159802B; US8444738B2; US20100132343A1; EP2315921A4; WO2010008108A1; CA2731202A1; EP2315921A1; JP2011528279A

Abstract

Hier ist eine Filtervorrichtung zur Reduzierung von Kraftfahrzeug-Auspuffrauchgas offenbart. Die Filtervorrichtung umfasst ein Gehäuse, einen vorderen Flansch, der innerhalb des Gehäuses montiert ist, einen rückwärtigen Flansch, der innerhalb des Gehäuses montiert ist, und ein Filterelement, das zwischen dem vorderen und rückwärtigen Flansch montiert ist. Das Gehäuse umfasst einen Einlassdurchlass, ein poröses Rohr und einen Austragsdurchlass. Das Filterelement umfasst einen Metallschaumfilter vom laminierten Typ oder aufgerollten Typ, der zwischen dem vorderen und rückwärtigen Flansch montiert ist, und eine Ummantelung, die um den Metallschaumfilter gewickelt ist. Das Abgas, das in das poröse Rohr strömt, gelangt durch den Metallschaumfilter. Die Ummantelung ist in einer Netzform geformt, um die Formgebung des Metallschaumfilters beizubehalten und eine Haltbarkeit für diesen bereitzustellen. Die Ummantelung ist mit einem rechtwinkligen Entlüftungsloch geformt. Die Ummantelung halt den Metallschaumfilter derart, dass die Formgebung, die Konstruktion wie auch die Position des Metallschaumfilters beibehalten werden können.

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung zur Reduzierung von Kraftfahrzeug-Auspuffrauchgas, bei der eine oder mehrere Abteilungen verwendet werden, um eine Strömungslänge von Abgas zu erweitern, während die Dicke eines Filters nicht verdickt wird, und das Abgas durch einen mehrschichtigen Filter gelangt, um einen Sammlungswirkungsgrad von partikulären Materialien zu steigern, wodurch eine Dünnheit sowie eine hocheffiziente Konfiguration des Filters ermöglicht werden. Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung, bei der ein einzelnes Filterelement in mehrere Filtergebiete mittels der Abteilungen geteilt werden kann, von denen jede mit verschiedenen Katalysatoren behandelt und in dem Filterelement angebracht ist, wodurch ermöglicht wird, verschiedene in dem Abgas enthaltene Gase zu entfernen. Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung zur Reduzierung von Kraftfahrzeug-Auspuffrauchgas, die einen Metallschaumfilter, der einen laminierten Typ oder einen aufgerollten Typ besitzt, sowie einen Abgasströmungskanal aufweist, der einen Einwärtstyp oder einen Auswärtstyp besitzt, wodurch der Sammlungswirkungsgrad verbessert wird. Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung zur Reduzierung von Kraftfahrzeug-Auspuffrauchgas, bei der kleine und große Nuten in der Oberfläche eines rückwärtigen Flansches derart geformt sind, dass die vorstehenden Nuten ermöglichen, die Position eines Rohres bei Befestigung an einem porösen Rohr auf der Seite eines Einlassdurchlasses einfach zu halten, wodurch schadhafte Produkte bei dem Herstellprozess verringert werden. Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung zur Reduzierung von Kraftfahrzeug-Auspuffrauchgas, bei der eine gezahnte Nut, die in dem rückwärtigen Flansch geformt ist, eine Verformung aufgrund von hoher Temperatur während einem Schweißen zwischen dem Einlassdurchlassrohr und dem Flansch reduziert, wodurch die Ebenheit der Flanschoberfläche beibehalten wird. Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung zur Reduzierung von Kraftfahrzeug-Auspuffrauchgas, bei der der vordere Flansch mit dem porösen Rohr an der Seite des Einlassdurchlasses derart verschweißt ist, dass der vordere Flansch und das poröse Rohr an der Seite des Einlassdurchlasses parallel zueinander liegen, wodurch die Schweißwärme in der Längsrichtung des porösen Rohres an der Seite des Einlassdurchlasses ausgebreitet wird und somit die Verformung aufgrund einer Wärmeübertragung in der Richtung vertikal zu der Flanschebene begrenzt wird, um eine thermische Verformung der Flanschebene zu minimieren. Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung zur Reduzierung von Kraftfahrzeug-Auspuffrauchgas, bei der das poröse Rohr an der Seite des Einlassdurchlasses mit einem Entlüftungsloch geformt ist, das eine rechtwinklige oder rautenförmige Form besitzt, um eine Vibration und Verformung aufgrund interner und externer Kräfte zu minimieren, während eine maximale Strömungsfläche erhalten wird. Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung zur Reduzierung von Kraftfahrzeug-Auspuffrauchgas, bei der der Metallschaumfilter, der innerhalb der Filtervorrichtung angeordnet ist, mit einer porösen Ummantelung oder einer Metallmatte umwickelt ist, um die anfängliche Form des Metallschaumfilters beizubehalten, wodurch die Haltbarkeit der Filtervorrichtung verbessert und eine Strömungsfläche sichergestellt werden.
[Hintergrundtechnik]
Allgemein wird Kraftfahrzeug-Abgas durch ein Gas beschrieben, das an die Atmosphäre durch einen Auspuff ausgestoßen wird, nachdem eine Benzin-Luft-Mischung in einem Motor verbrannt wurde. Dieses Abgas umfasst schädliche Materialien, wie hauptsächlich Kohlenmonoxid (CO), Stickoxid (NOx), nicht verbrannten Kohlenwasserstoff (HC) und dergleichen. Emissions- und Abgasregulierungen zur Steuerung von derartigem Abgas werden strenger und strenger. Demgemäß werden Abgassteuervorrichtungen, wie eine Abgasrückührungsvorrichtung, ein tertiärer Katalysator, eine MPI-Vorrichtung und dergleichen, und Dampfgassteuervorrichtungen, wie ein Kanister, ein Spülsteuersolenoidventil [engl.: purge control solenoid value] und dergleichen, auf Kraftfahrzeuge angewendet.
Andererseits umfasst in dem Fall eines mit einem Dieselmotor ausgestatteten Kraftfahrzeugs das Abgas im Gegensatz zu einem Benzinmotor eine beträchtliche Menge an Stickoxiden und partikulären Stoffen, obwohl der Dieselmotor eine bessere Kraftstoffwirtschaftlichkeit und Leistung besitzt. Da bei den Betriebsbedingungen von Dieselmotoren der größte Teil der Luft ausreichend verbrannt wird, stößt das Dieselkraftfahrzeug eine geringere Menge an CO und HC aus, als es bei dem Benzinmotor der Fall ist. Jedoch stößt der Dieselmotor eine größere Menge an NOx und partikulären Stoffen (Rauchgas) aus.
[Offenbarung]
[Technisches Problem]
Demgemäß umfassen hauptsächliche Zielmaterialien bei den Abgas- und Emissionsregulierungen für Dieselmotoren Stickoxid (NOx) sowie partikuläre Stoffe (PM). Techniken zur Behandlung dieser Materialien sind auf eine zeitlich verzögerte Steuerung der Kraftstoffvernebelung, eine Verringerung in den Stickoxidgehalten durch Abgasrückführung und auf eine Verbesserung der Motorleistungsfähigkeit zur Reduzierung der partikulären Stoffe konzentriert worden. Dies bedeutet, dass spezifische Gegenmaßnahmen [engl.: count-measures] bezüglich der Emissions- und Abgasregulierungen für Dieselmotoren in eine Motorverbesserung und Nachbehandlungstechniken kategorisiert sind. Die Motorverbesserungstechniken umfassen Verbesserungen in dem Kraftstoffzylinder, dem Luftansaugsystem (Turbolader + Ladeluftkühler), dem Kraftstoffvernebelungssystem (elektrisch gesteuerte Hochdruck-Kraftstoffvernebelungsvorrichtung), der Abgasrückführungsvorrichtung und dergleichen. Zusätzlich umfassen die Nachbehandlungstechniken einen Oxidationskatalysator zur Entfernung eines Kohlenwasserstoffs mit hohem Siedepunkt von partikulären Stoffen, einen DeNox-Katalysator zur Zersetzung oder Reduzierung von Stickoxid (NOx) unter Sauerstoffüberschussatmosphäre, einen Dieselpartikelfilter (nachfolgend als DPF bezeichnet) zum Filtern von partikulären Stoffen und dergleichen. Unter diesen Nachbehandlungstechniken besitzt ein Filtersystem zur Entfernung von partikulären Stoffen (PM) die Vorteile einer Reduzierung der Menge an partikulären Stoffen durch zuverlässiges Sammeln von Auspuffrauchgas. Jedoch nehmen die in dem DPF gesammelten partikulären Stoffe mit der Zeit zu, und somit steigt der Druck des Abgases, was zu einer Belastung des Motors führt.
Demgemäß ist es ein wichtiger Faktor für die DPF-Leistungsfähigkeit, den Druck des DPF selbst zu reduzieren und gleichzeitig die gesammelten partikulären Stoffe zu verbrennen.
Gegenwärtig zieht in Anbetracht einer thermischen Ausdehnung durch Verbrennung der gesammelten partikulären Stoffe während einer Reproduktion und einer Haltbarkeit Siliziumcarbid (SiC) Aufmerksamkeit als ein DPF-Material auf sich. Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, wird Siliziumcarbid dazu verwendet, eine Zelleneinheit 110 zu bilden. Die Zelleneinheiten 110 sind unter Verwendung eines Klebstoffs verbunden, der ähnliche Bestandteile wie das Siliziumcarbid besitzt, um einen DPF mit gewünschter Größe zu bilden. Gegenwärtig wird dieser DPF 100 auf eine solche Weise in eine gewünschte Form hergestellt, dass Zelleneinheiten 110 mit einer identischen Zellendichte und -porosität gebildet werden. In dem Fall eines derartigen DPF 100 mit derselben Dichte und Porosität wird die Größe des DPF 100 abhängig von der Menge an partikulärem Stoff bestimmt, um die von einem Motor ausgestoßenen partikulären Stoffe zu sammeln. Somit ist, wenn die Fläche eines DPF 100 größer als der Durchmesser eines Gasauspuffs oder gleich dem Durchmesser des Auspuffs ist, ein sehr langer DPF 100 erforderlich, wodurch der Druck des Abgases erhöht wird und somit der Motor nicht mehr betrieben werden kann. Daher wird unvermeidbar ein DPF 100 angebracht, der größer als der Durchmesser eines Auspuffs ist, um partikuläre Materialien zu entfernen, während die Erhöhung des Drucks des Abgases unterdrückt wird. Aus diesem Grund tendiert die Strömung des Abgases zu einer Konzentration in dem zentralen Bereich des DPF 100. Ferner behindern die partikulären Stoffe, die in dem Randbereich desselben gesammelt sind, die Strömung des Abgases in einer Reproduktionsbetriebsart. Folglich wird die Funktion des DPF 100 an einem gewissen Punkt ausfallen, um die Strömungsfläche des Abgases zu reduzieren und somit den Druck des Abgases von dem Motor zu erhöhen, was zu einer Ursache für einen Motorausfall führt.
Wenn ferner eine Reproduktion stattfindet, bei der partikuläre Stoffe übermäßig stark angesammelt sind, kann der DPF 100 aufgrund einer schnellen Zunahme der Temperatur zerstört werden.
Andererseits wird in dem Fall eines herkömmlichen radialen Metallschaumfilters, wenn das Abgas in Richtung des inneren Rohres eingeströmt wird, ein hoher Druck auf den blockierten rückwärtigen Endabschnitt des inneren Rohres ausgeübt, um den Durchfluss an dem rückwärtigen Endabschnitt zu erhöhen, und ein geringer Druck wird auf den vorderen Endabschnitt des inneren Rohres ausgeübt, um den Durchfluss an dem vorderen Endabschnitt zu verringern. Auf diese Weise wird, wenn der Durchfluss durch den Filter anders wird, eine große Menge an partikulären Stoffen an dem rückwärtigen Endabschnitt von hohem Durchfluss angesammelt und eine geringere Menge an partikulären Stoffen in dem vorderen Endabschnitt in derselben Zeitdauer aufgrund des geringeren Durchflusses angesammelt. In diesem Fall kann, wenn eine Reproduktion stattfindet, der Filter aufgrund des Temperaturgradienten beschädigt oder verzerrt werden.
Ferner wird die Oberfläche eines rückwärtigen Flansches herkömmlicherweise nicht mit kleinen und großen Nuten geformt. Somit kann, wenn ein poröses Rohr an der Seite des Einlassdurchlasses verbunden ist, dessen Position nicht einfach gehalten werden. Zusätzlich können, da keine poröse Ummantelung montiert ist, die Form, die Konfiguration wie auch die Position des Filters nicht gegen die zunehmende Kraft des Filters beibehalten werden und auch die Strömungsfläche kann nicht leicht bereitgestellt werden.
[Technische Lösung]
Demgemäß ist die vorliegende Erfindung gemacht worden, um die oben erwähnten Probleme zu lösen, die bei dem herkömmlichen Stand der Technik auftreten, und eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Filtervorrichtung zur Reduzierung von Kraftfahrzeug-Auspuffrauchgas bereitzustellen, bei der eine oder mehrere Abteilungen verwendet werden, um eine Strömungslänge von Abgas zu erweitern, während die Dicke eines Filters nicht verdickt wird und das Abgas durch einen mehrschichtigen Filter gelangt, um einen Sammlungswirkungsgrad von partikulären Materialien zu steigern, wodurch eine Dünnheit sowie eine hocheffiziente Konfiguration eines Filters ermöglicht werden.
Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Filtervorrichtung bereitzustellen, bei der ein einzelnes Filterelement in mehrere Filtergebiete mittels der Abteilungen unterteilt werden kann, von denen jede mit verschiedenen Katalysatoren behandelt ist und in dem Filterelement angebracht ist, wodurch ermöglicht wird, verschiedene in dem Abgas enthaltene Gase zu entfernen.
Eine noch weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Filtervorrichtung zur Reduzierung von Kraftfahrzeug-Auspuffrauchgas bereitzustellen, die einen Metallschaumfilter mit einem laminierten Typ oder einem aufgerollten Typ und einen Abgasströmungskanal mit einem Einwärtstyp oder einem Auswärtstyp aufweist, wodurch der Sammlungswirkungsgrad verbessert wird.
Eine noch weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Filtervorrichtung zur Reduzierung von Kraftfahrzeug-Auspuffrauchgas bereitzustellen, bei der kleine und große Nuten in der Oberfläche eines rückwärtigen Flansches geformt sind, so dass die vorstehenden Nuten in der Lage sind, die Position eines Rohres bei Befestigung an einem porösen Rohr auf der Seite eines Einlassdurchlasses einfach zu halten, wodurch schadhafte Produkte bei dem Herstellprozess verringert werden.
Eine noch weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Filtervorrichtung zur Reduzierung von Kraftfahrzeug-Auspuffrauchgas bereitzustellen, bei der eine gezahnte Nut, die in dem rückwärtigen Flansch geformt ist, eine Verformung aufgrund hoher Temperatur während eines Schweißens zwischen dem Einlassdurchlassrohr und dem Flansch reduziert, wodurch die Ebenheit der Flanschoberfläche beibehalten wird.
Eine noch weitere Aufgabe der Erfindung ist, eine Filtervorrichtung zur Reduzierung von Kraftfahrzeug-Auspuffrauchgas bereitzustellen, bei der der vordere Flansch mit dem porösen Rohr an der Seite des Einlassdurchlasses derart verschweißt ist, dass der vordere Flansch und das poröse Rohr an der Seite des Einlassdurchlasses parallel zueinander liegen, wodurch die Schweißwärme in der Längsrichtung des porösen Rohres an der Seite des Einlassdurchlasses ausgebreitet wird und somit die Verformung aufgrund der Wärmeübertragung zu der Richtung vertikal zu der Flanschebene begrenzt wird, um eine thermische Verformung der Flanschebene zu minimieren.
Eine noch weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Filtervorrichtung zur Reduzierung von Kraftfahrzeug-Auspuffrauchgas bereitzustellen, bei der das poröse Rohr an der Seite des Einlassdurchlasses mit einem Entlüftungsloch geformt ist, das eine rechtwinklige oder rautenförmige Form besitzt, um eine Vibration und Verformung aufgrund interner und externer Kräfte zu minimieren, während eine maximale Strömungsfläche erhalten wird.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, eine Filtervorrichtung zur Reduzierung von Kraftfahrzeug-Auspuffrauchgas bereitzustellen, bei der der innerhalb der Filtervorrichtung angeordnete Metallschaumfilter durch eine poröse Ummantelung oder eine Metallmatte umwickelt ist, um die anfängliche Form des Metallschaumfilters beizubehalten, wodurch die Haltbarkeit der Filtervorrichtung verbessert und eine Strömungsfläche sichergestellt werden.
Um die obige Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu erreichen, ist gemäß einem Aspekt der Erfindung eine Filtervorrichtung zur Reduzierung von Kraftfahrzeug-Auspuffrauchgas vorgesehen. Die Filtervorrichtung umfasst: ein Gehäuse mit einem Einlassdurchlass, einem porösen Rohr und einem Austragsdurchlass, wobei ein verbranntes Abgas in das poröse Rohr, das eine Röhrenform besitzt, von einem Motor strömt, wobei das poröse Rohr mit mehreren Entlüftungslöchern geformt ist, durch die das Abgas nach Durchgang durch einen Metallschaumfilter ausgetragen wird, und zwar auf eine solche Weise, dass eine maximale Strömungsfläche erhalten und gleichzeitig eine Vibration und Verformung durch eine externe Kraft minimiert werden, wobei das Abgas nach Durchgang durch das poröse Rohr und einen Strömungskanal durch einen Austragsdurchlass ausgetragen wird; einen vorderen Flansch, der innerhalb des Gehäuses montiert ist, wobei der vordere Flansch vertikal an dem Metallschaumfilter fixiert ist, der um das poröse Rohr gewickelt ist, um das poröse Rohr zu halten und zu verhindern, dass der Metallschaumfilter in Richtung dem vorderen Ende gedrückt wird, wobei der vordere Flansch mit dem porösen Rohr an der Seite des Einlassdurchlasses derart verschweißt ist, dass der vordere Flansch und das poröse Rohr an der Seite des Einlassdurchlasses parallel zueinander liegen, wodurch die Schweißwärme in der Längsrichtung des porösen Rohrs an der Seite des Einlassdurchlasses ausgebreitet wird, wobei die Verformung auf Grundlage von Wärmeübertragung auf die Richtung vertikal zu der Flanschebene begrenzt ist, wodurch eine thermische Verformung der Flanschebene minimiert wird; einen rückwärtigen Flansch, der innerhalb des Gehäuses montiert ist, wobei der rückwärtige Flansch vertikal an dem rückwärtigen Ende des Metallschaumfilters fixiert ist, der um das poröse Rohr gewickelt ist, wodurch das poröse Rohr gehalten und verhindert wird, dass der Metallschaumfilter in Richtung dem rückwärtigen Ende gedrückt wird, wobei der rückwärtige Flansch mit kleinen und großen Nuten geformt ist, die an der Oberfläche des rückwärtigen Flansches vorstehen, um die Position des porösen Rohres durch die vorstehenden Nuten bei Befestigung an dem porösen Rohr an der Seite des Einlassdurchlasses einfach zu positionieren, wobei der rückwärtige Flansch mit einer gezahnten Nut auf eine solche Weise geformt ist, um eine Verformung aufgrund einer erzeugten Wärme mit hoher Temperatur zu reduzieren, wenn der rückwärtige Flansch mit dem porösen Rohr an der Seite des Einlassdurchlasses verschweißt ist, wodurch die Ebenheit der Oberfläche des rückwärtigen Flansches beibehalten wird; und ein Filterelement mit einem Metallschaumfilter vom laminierten Typ oder aufgerollten Typ, der zwischen dem vorderen und rückwärtigem Flansch montiert ist, und einer Ummantelung, die um den Metallschaumfilter gewickelt ist, wobei das Abgas, das innerhalb des porösen Rohres strömt, durch den Metallschaumfilter gelangt, wobei die Ummantelung, die um den Metallschaumfilter gewickelt ist, in einer Netzform geformt ist, um die Formgebung des Metallschaumfilters beizubehalten und eine Haltbarkeit für diesen bereitzustellen, wobei die Ummantelung mit einem rechtwinkligen Entlüftungsloch geformt ist und den Metallschaumfilter umwickelt und diesen hält, so dass die Formgebung, die Konstruktion wie auch die Position des Metallschaumfilters gegen eine expandierende Kraft des Schaumfilters beibehalten werden können, während eine Strömungsfläche sichergestellt wird.
Bei einer Ausführungsform kann die Ummantelung durch eine Metallmatte ersetzt sein kann, die in einer Netzform geformt ist und um den Metallschaumfilter gewickelt ist, wodurch die anfängliche Form des Metallschaumfilters beibehalten und eine Haltbarkeit für diesen bereitgestellt werden.
Bei einer Ausführungsform umfasst die Filtervorrichtung ferner eine oder mehrere Abteilungen, die innerhalb des Gehäuses geformt sind, wobei die eine oder die mehreren Abteilungen die Strömungslinie des Abgases derart ändern, dass das Abgas, das durch den Einlassdurchlass eingeströmt ist, durch den Metallschaumfilter gelangt und dann durch den Austragsdurchlass ausgetragen wird.
Bei einer Ausführungsform unterdrücken und verhindern der vordere Flansch und der rückwärtige Flansch einen Zwischenraum zwischen dem Metallschaumfilter und dem Gehäuse, dem Gehäuse und dem vorderen Flansch oder dem rückwärtigen Flansch, dem vorderen Flansch oder dem rückwärtigen Flansch und dem porösen Rohr, und eine Schweißebene des vorderen Flansches und des rückwärtigen Flansches ist nahe einem Schweißabschnitt mit dem Gehäuse vertikal zu der vorderen oder rückwärtigen Flanschebene gebogen, so dass der vordere Flansch oder der rückwärtige Flansch leicht mit dem Gehäuse zusammengebaut werden können und eine thermische Verformung aufgrund des Schweißens reduziert [engl.: deduced] werden kann.
Bei einer Ausführungsform ist die Nut in der Innenseite des rückwärtigen Flansches angeordnet und umfasst die Nut eine oder mehrere Nuten, die einen Zwischenraum zwischen dem Metallschaumfilter und dem Gehäuse, dem Gehäuse und dem vorderen oder rückwärtigen Flansch und dem vorderen oder rückwärtigen Flansch und dem porösen Rohr verhindern, der durch thermische Verformung bewirkt werden kann.
Bei einer Ausführungsform wird die Ummantelung in einer Quadratform unter Verwendung einer Stanzpresse perforiert und anschließend um den Filter auf eine solche Weise gewickelt, um diesen zu bedecken, wobei die verbleibende Fläche mit Ausnahme des Loches gebogen wird und ein Härten [engl.: curring] und Falten ausgeführt wird, um diese zu fixieren, oder ein Schweißen ausgeführt wird, um diese zu fixieren, wodurch eine maximale Strömungsfläche erhalten wird.
Bei einer Ausführungsform weist der Strömungskanal einen Auswärtstyp und einen Einwärtstyp auf, wobei bei dem Auswärtstyp das Abgas in das Filterelement strömt und nach Durchgang durch das Filterelement an das Äußere ausgetragen und dann wieder in das Innere desselben umgelenkt wird und bei dem Einwärtstyp das Abgas von dem Äußeren des Filterelements in das Innere des Filterelements über das Filterelement, wieder zu dem Äußeren des Filterelements und dann wieder in das Innere des Filterelements strömt.
Bei einer Ausführungsform ist das Filterelement in mehrere Filtergebiete mittels der Abteilungen unterteilt, von denen jede mit verschiedenen Katalysatoren behandelt und in dem Filterelement angebracht ist, wodurch ermöglicht wird, dass verschiedene in dem Abgas enthaltene Gase entfernt werden.
[Vorteilhafte Wirkungen]
Gemäß der Filtervorrichtung zur Reduzierung von Kraftfahrzeug-Auspuffrauchgas, wie oben beschrieben ist, werden eine oder mehrere Abteilungen dazu verwendet, eine Strömungslänge von Abgas zu erweitern, während die Dicke eines Filters nicht verdickt wird, und das Abgas gelangt durch einen mehrschichtigen Filter, um einen Sammlungswirkungsgrad von partikulären Materialien zu steigern, wodurch eine Dünnheit sowie eine hocheffiziente Konfiguration des Filters ermöglicht werden. Ein einzelnes Filterelement kann in mehrere Filtergebiete mittels der Abteilungen unterteilt werden, von denen jede mit verschiedenen Katalysatoren behandelt und in dem Filterelement angebracht ist, wodurch ermöglicht wird, verschiedene in dem Abgas enthaltene Gase zu entfernen. Die Filtervorrichtung umfasst einen Metallschaumfilter mit einem laminierten Typ oder einem aufgerollten Typ sowie einen Abgasströmungskanal mit einem Einwärtstyp oder einem Auswärtstyp, wodurch ein Sammlungswirkungsgrad verbessert wird. In der Oberfläche eines rückwärtigen Flansches sind kleine und große Nuten derart geformt, dass die vorstehenden Nuten in der Lage sind, die Position eines Rohres bei Befestigung an einem porösen Rohr auf der Seite eines Einlassdurchlasses einfach zu halten, wodurch schadhafte Produkte bei dem Herstellprozess verringert werden. Eine gezahnte Nut, die in dem rückwärtigen Flansch geformt ist, reduziert eine Verformung aufgrund hoher Temperatur während eines Schweißens zwischen dem Einlassdurchlassrohr und dem Flansch, wodurch die Ebenheit der Flanschoberfläche beibehalten wird. Der vordere Flansch ist mit dem porösen Rohr an der Seite des Einlassdurchlasses derart verschweißt, dass der vordere Flansch und das poröse Rohr an der Seite des Einlassdurchlasses parallel zueinander liegen, wodurch die Schweißwärme in der Längsrichtung des porösen Rohres an der Seite des Einlassdurchlasses ausgebreitet wird und somit die Verformung aufgrund von Wärmeübertragung zu der Richtung vertikal zu der Flanschebene begrenzt wird, um eine thermische Verformung der Flanschebene zu minimieren. Das poröse Rohr an der Seite des Einlassdurchlasses ist mit einem Entlüftungsloch geformt, das eine rechtwinklige oder rautenförmige Form besitzt, um eine Vibration und Verformung aufgrund interner und externer Kräfte zu minimieren, während eine maximale Strömungsfläche erhalten wird. Der Metallschaumfilter, der innerhalb der Filtervorrichtung angeordnet ist, ist durch eine poröse Ummantelung oder eine Metallmatte umwickelt, um die anfängliche Form des Metallschaumfilters beizubehalten, wodurch die Haltbarkeit der Filtervorrichtung verbessert und eine Strömungsfläche sichergestellt werden.
[Beschreibung von Zeichnungen]
Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung können aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen besser verständlich werden, in welchen:
1 ein herkömmliches Filtersystem zur Entfernung von partikulären Materialien in einem Dieselmotor zeigt;
2 ein herkömmliches Filtersystem zur Entfernung von partikulären Materialien in einem Dieselmotor zeigt;
3 eine Konfiguration zur Unterdrückung einer Verformung eines Filterelements in einer Filtervorrichtung zur Reduzierung von Kraftfahrzeug-Auspuffrauchgas gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
4 einen Aufbau eines vorderen Flansches, der ein Filterelement in einer Filtervorrichtung zur Reduzierung von Kraftfahrzeug-Auspuffrauchgas bildet, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
5 einen Aufbau eines rückwärtigen Flansches, der ein Filterelement in einer Filtervorrichtung zur Reduzierung von Kraftfahrzeug-Auspuffrauchgas bildet, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
6 Konfigurationen eines porösen Rohres und einer perforierten Metallplatte, die ein Filterelement in einer Filtervorrichtung zur Reduzierung von Kraftfahrzeug-Auspuffrauchgas bilden, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
7 eine Ummantelung und einen Befestigungsaufbau derselben, die ein Filterelement in einer Filtervorrichtung zur Reduzierung von Kraftfahrzeug-Auspuffrauchgas bildet, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
8 eine Metallmatte sowie einen Befestigungsaufbau derselben, die ein Filterelement in einer Filtervorrichtung zur Reduzierung von Kraftfahrzeug-Auspuffrauchgas bildet, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
9 eine Konfiguration eines laminierten Metallschaumfilters, der ein Filterelement in einer Filtervorrichtung zur Reduzierung von Kraftfahrzeug-Auspuffrauchgas bildet, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt;
10 eine Konfiguration eines aufgerollten Metallschaumfilters, der ein Filterelement in einer Filtervorrichtung zur Reduzierung von Kraftfahrzeug-Auspuffrauchgas bildet, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
11 eine Filtervorrichtung zur Reduzierung von Kraftfahrzeug-Auspuffrauchgas darstellt, wobei ein Abgaskanal mit einer einzelnen Abteilung in einer Kombination von Einwärtstyp und Auswärtstyp geformt ist; und
12 eine Filtervorrichtung zur Reduzierung von Kraftfahrzeug-Auspuffrauchgas darstellt, wobei ein Abgaskanal mit einer einzelnen Abteilung in einer Kombination von Einwärtstyp und Auswärtstyp geformt ist.
[Geeignetste Betriebsart]
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen erläutert Bei der Erläuterung der Ausführungsformen können Details, die in der Technik gut bekannt sind und mit der Erfindung nicht direkt in Verbindung stehen, weggelassen sein, um eine unnötige Verschleierung der Erfindung zu vermeiden und den Geist der Erfindung deutlicher zu transportieren. Die hier verwendeten Worte und Phrasen sind dahingehend zu verstehen und zu interpretieren, dass sie eine Bedeutung besitzen, die mit dem Verständnis dieser Worte und Phrasen durch den Fachmann in der relevanten Technik konsistent ist. Es soll keine spezielle Definition eines Begriffs oder einer Phrase, d. h. eine Definition, die von der üblichen und gängigen Bedeutung, wie dem Fachmann verständlich ist, verschieden ist, durch konsistente Verwendung des Begriffs oder der Phrase hier impliziert werden. Somit wird eine derartige spezielle Definition in der Beschreibung ausdrücklich auf eine definitionsgemäße Weise dargelegt, die die spezielle Definition für den Begriff oder die Phrase direkt und eindeutig vorsieht.
3 zeigt eine Konfiguration zur Unterdrückung einer Verformung eines Filterelements in einer Filtervorrichtung zur Reduzierung von Kraftfahrzeug-Auspuffrauchgas gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 4 zeigt einen Aufbau eines vorderen Flansches, der ein Filterelement in einer Filtervorrichtung zur Reduzierung von Kraftfahrzeug-Auspuffrauchgas bildet, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 5 zeigt einen Aufbau eines rückwärtigen Flansches, der ein Filterelement in einer Filtervorrichtung zur Reduzierung von Kraftfahrzeug-Auspuffrauchgas bildet, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 6 zeigt Konfigurationen eines porösen Rohres und einer perforierten Metallplatte, die ein Filterelement in einer Filtervorrichtung zur Reduzierung von Kraftfahrzeug-Auspuffrauchgas bilden, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 7 zeigt eine Ummantelung und einen Befestigungsaufbau derselben, die ein Filterelement in einer Filtervorrichtung zur Reduzierung von Kraftfahrzeug-Auspuffrauchgas bildet, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 8 zeigt eine Metallmatte sowie einen Befestigungsaufbau derselben, die ein Filterelement in einer Filtervorrichtung zur Reduzierung von Kraftfahrzeug-Auspuffrauchgas bildet, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 9 stellt eine Konfiguration eines laminierten Metallschaumfilters, der ein Filterelement in einer Filtervorrichtung zur Reduzierung von Kraftfahrzeug-Auspuffrauchgas bildet, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dar. 10 zeigt eine Konfiguration eines aufgerollten Metallschaumfilters, der ein Filterelement in einer Filtervorrichtung zur Reduzierung von Kraftfahrzeug-Auspuffrauchgas bildet, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 11 stellt eine Filtervorrichtung zur Reduzierung von Kraftfahrzeug-Auspuffrauchgas dar, wobei ein Abgaskanal mit einer einzelnen Abteilung in einer Kombination von Einwärtstyp und Auswärtstyp geformt ist. 12 stellt eine Filtervorrichtung zur Reduzierung von Kraftfahrzeug-Auspuffrauchgas dar, wobei ein Abgaskanal mit einer einzelnen Abteilung in einer Kombination von Einwärtstyp und Auswärtstyp geformt ist.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente.
Eine Filtervorrichtung 80 zur Reduzierung von Kraftfahrzeug-Auspuffrauchgas (nachfolgend als eine Filtervorrichtung bezeichnet) umfasst ein Gehäuse 10, einen Einlassdurchlass 11, ein Entlüftungsloch 12, einen Auslassdurchlass 13, einen Strömungskanal 14, ein poröses Rohr 15, einen vorderen Flansch 20, einen Schweißabschnitt 21, einen rückwärtigen Flansch 30, eine Nut 31, eine Metallmatte 40, ein Filterelement 50, einen Metallschaumfilter 51, ein Durchgangsloch 52, einen Halter 53, eine Ummantelung 54, ein Gehäuse 60, eine Abteilung 70 und dergleichen.
Wie in den 3 bis 12 gezeigt ist, umfasst die Filtervorrichtung 80 ein Gehäuse 60, einen vorderen Flansch 29 und einen rückwärtigen Flansch 30, der in dem Gehäuse 60 montiert ist, sowie ein Filterelement 50. Das Gehäuse 60 ist mit einem Einlassdurchlass 11, einem porösen Rohr 15 und einem Austragsdurchlass 13 geformt. Ein verbranntes Abgas strömt von einem Motor in Richtung des porösen Rohres 15, das eine Röhrenform besitzt. Das poröse Rohr 15 ist mit mehreren Entlüftungslöchern 13 geformt, durch die das Abgas nach einem Durchgang durch einen Metallschaumfilter 51 ausgetragen wird, und zwar auf eine solche Weise, um eine maximale Strömungsfläche sicherzustellen und gleichzeitig eine Vibration und Verformung durch eine externe Kraft zu minimieren. Das Abgas wird durch den Austragsdurchlass 13 nach Durchgang durch das poröse Rohr 15 und den Strömungskanal 14 ausgetragen. Der vordere Flansch 20 ist innerhalb des Gehäuses montiert Der vordere Flansch ist vertikal an einem Metallschaumfilter 51 fixiert, der um das poröse Rohr 15 gewickelt ist, um das poröse Rohr 15 zu halten und zu verhindern, dass der Metallschaumfilter 51 in Richtung dem vorderen Ende gedrückt wird. Der vordere Flansch 20 ist mit dem porösen Rohr 15 an der Seite des Einlassdurchlasses derart verschweißt, dass der vordere Flansch 20 und das poröse Rohr 15 an der Seite des Einlassdurchlasses parallel zueinander liegen, wodurch die Schweißwärme in der Längsrichtung des porösen Rohres an der Seite des Einlassdurchlasses ausgebreitet wird. Somit wird die Verformung aufgrund von Wärmeübertragung auf die Richtung vertikal zu der Flanschebene begrenzt, wodurch eine thermische Verformung der Flanschebene minimiert wird. Der rückwärtige Flansch 30 ist innerhalb des Gehäuses montiert. Der rückwärtige Flansch 30 ist vertikal an dem rückwärtigen Ende des Metallschaumfilters 51 fixiert, der das poröse Rohr 15 umwickelt, wodurch das poröse Rohr 15 gehalten und verhindert wird, dass der Metallschaumfilter 51 in Richtung dem rückwärtigen Ende gedrückt wird. Der rückwärtige Flansch 30 ist mit kleinen und großen Nuten 31 geformt, die an der Oberfläche des rückwärtigen Flansches 30 vorstehen, um die Position des porösen Rohres 15 durch die vorstehenden Nuten 31 bei Befestigung an dem porösen Rohr 15 auf der Seite des Einlassdurchlasses einfach zu positionieren. Der rückwärtige Flansch 30 ist mit einer gezahnten Nut 31 derart geformt, um eine Verformung auf Grundlage einer erzeugten Wärme mit hoher Temperatur zu reduzieren, wenn der rückwärtige Flansch an das poröse Rohr 15 an der Seite des Einlassdurchlasses geschweißt ist, wodurch die Ebenheit der Oberfläche des rückwärtigen Flansches 30 beibehalten wird. Das Filterelement 50 umfasst einen Metallschaumfilter 51 vom laminierten Typ oder aufgerollten Typ, der zwischen dem vorderen und rückwärtigen Flansch 20 und 30 montiert ist, sowie eine Ummantelung 54, die um den Metallschaumfilter 51 gewickelt ist. Das Abgas, das innerhalb des porösen Rohres 15 strömt, gelangt durch den Metallschaumfilter 51. Die Ummantelung 54, die um den Metallschaumfilter gewickelt ist, ist in einer Netzform geformt, um die Formgebung des Metallschaumfilters beizubehalten und eine Haltbarkeit für diesen bereitzustellen. Die Ummantelung 54 ist mit einem rechtwinkligen Entlüftungsloch 12 geformt und umwickelt den Metallschaumfilter 51 und hält diesen, so dass die Formgebung, der Aufbau wie auch die Position des Metallschaumfilters gegen eine expandierende Kraft des Schaumfilters beibehalten werden können, während eine Strömungsfläche sichergestellt wird.
Bezug nehmend auf die 3 bis 12 werden hauptsächliche technische Merkmale der Filtervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung nachfolgend erläutert.
Das Gehäuse 60 ist mit einem Einlassrohr 11, einem porösen Rohr 15 und einem Austragsdurchlass 13 geformt. Verbranntes Abgas strömt in das poröse Rohr 15 mit Röhrenform von einem Motor. Das poröse Rohr 15 ist mit einer Vielzahl von Entlüftungslöchern 13 geformt, durch die das Abgas nach Durchgang durch einen Metallschaumfilter 51 ausgetragen wird, und zwar auf eine solche Weise, dass eine maximale Strömungsfläche sichergestellt wird und gleichzeitig eine Vibration und Verformung durch eine externe Kraft minimiert werden. Das Abgas wird durch den Austragsdurchlass 13 über den Strömungskanal 14 nach Durchgang durch das poröse Rohr 15 ausgetragen. Das poröse Rohr 15 ist aus einem Metallmaterial geformt und mit einer Vielzahl polygonaler Entlüftungslöcher 12 geformt.
Wie in den 3 und 6 gezeigt ist, ist das poröse Rohr 15 in einer rechtwinkligen oder rautenartigen Form unter Verwendung einer Stanzpresse perforiert, wodurch eine größere Strömungsfläche, d. h. eine große Oberflächenporosität, erhalten wird. Die Anzahl perforierter Löcher variiert mit der Vibration und externen Kraft, die auf das poröse Rohr 15 ausgeübt werden, und kann ein Porositätsverhältnis von 60 bis 90% bereitstellen. Somit tritt aufgrund der größeren Strömungsfläche ein geringer Druckabfall auf, und eine Vibration oder Verformung, die durch externe Kräfte bewirkt werden, können verhindert werden, wenn es mit anderen Elementen verbunden ist, wie dem vorderen Flansch 20 und dem rückwärtigen Flansch 30, wodurch ermöglicht wird, dass Produkte mit einer hohen Haltbarkeit erhalten werden.
Der vordere Flansch 20 ist innerhalb des Gehäuses 60 montiert [engl.: mounded]. Der vordere Flansch 20 ist vertikal an dem vorderen Ende des Metallschaumfilters 51 fixiert, der das poröse Rohr 15 umwickelt, wodurch das poröse Rohr 15 gehalten und verhindert wird, dass der Metallschaumfilter 51 in Richtung dem vorderen Ende gedrückt wird.
Wie in den 3 und 4 gezeigt ist, ist der vordere Flansch 20 mit dem porösen Rohr 15 an der Seite des Einlassdurchlasses verschweißt, so dass der vordere Flansch 20 und das poröse Rohr 15 an der Seite des Einlassdurchlasses parallel zueinander liegen, wodurch die Schweißwärme in der Längsrichtung des porösen Rohres 15 an der Seite des Einlassdurchlasses ausgebreitet wird. Somit wird die Verformung auf Grundlage von Wärmeübertragung auf die Richtung vertikal zu der Flanschebene begrenzt, wodurch eine thermische Verformung der Flanschebene minimiert wird. Demgemäß ist eine Verformung auf Grundlage der Wärmeübertragung auf die Richtung vertikal zu der Ebene des vorderen Flansches begrenzt, wodurch eine thermische Verformung der Ebene des vorderen Flansches minimiert wird. Somit kann ein Zwischenraum zwischen dem Metallschaumfilter 51 und dem Gehäuse 60, dem Gehäuse 60 und dem vorderen Flansch 20 und dem vorderen Flansch 20 und dem porösen Rohr 15 unterdrückt und verhindert werden. Zusätzlich kann ein Schweißabschnitt 21, wo das Gehäuse 60 verschweißt ist, vertikal zu dem vorderen Flansch derart gebogen werden, dass der vordere Flansch leicht mit dem Gehäuse zusammengebaut und eine thermische Verformung auf Grundlage von Schweißen minimiert werden kann.
Der rückwärtige Flansch 30 ist innerhalb des Gehäuses montiert. Der rückwärtige Flansch 30 ist vertikal an dem rückwärtigen Ende des Metallschaumfilters 51 fixiert, der um das poröse Rohr 15 gewickelt ist, wodurch das poröse Rohr 15 an der Stelle gehalten und verhindert wird, dass der Metallschaumfilter 51 in Richtung dem rückwärtigen Ende gedruckt wird.
Wie in den 3 und 5 gezeigt ist, ist der rückwärtige Flansch 30 mit kleinen und großen Nuten 31 geformt, die an der Oberfläche des rückwärtigen Flansches 30 vorstehen, so dass das poröse Rohr 15 durch die vorstehenden Nuten 31 einfach positioniert werden kann, wenn dieser an dem porösen Rohr 15 an der Seite des Einlassdurchlasses befestigt wird. Der rückwärtige Flansch 30 ist mit einer gezahnten Nut 31 derart geformt, um eine Verformung auf Grundlage einer erzeugten Wärme mit hoher Temperatur zu reduzieren, wenn der rückwärtige Flansch an das poröse Rohr 15 an der Seite des Einlassdurchlasses geschweißt wird, wodurch die Ebenheit der Oberfläche des rückwärtigen Flansches 30 beibehalten wird. Die Position, die Formgebung oder die Anzahl der Nuten 31 werden durch die Hochtemperatur-Schweißumgebung bestimmt, der die Filtervorrichtung ausgesetzt ist. Die Nuten 31 werden an der inneren Seite des rückwärtigen Flansches angeordnet, und die Anzahl der Nuten kann im Bereich von Eins bis mehreren Zehn liegen. Ferner kann die Reduzierung der thermischen Verformung einen Zwischenraum zwischen dem Metallschaumfilter 51 und dem Gehäuse 60, dem Gehäuse 60 und dem rückwärtigen Flansch 30 und dem rückwärtigen Flansch 30 und dem porösen Rohr 15 unterdrücken und verhindern, der durch thermische Verformung bewirkt werden kann.
Das Filterelement 50 ist zwischen dem vorderen Flansch 20 und dem rückwärtigen Flansch 30 montiert. Das Filterelement 50 umfasst einen Metallschaumfilter 51 vom laminierten Typ oder aufgerollten Typ, der zwischen dem vorderen und rückwärtigen Flansch 20 und 30 montiert ist, sowie eine Ummantelung 54, die um den Metallschaumfilter 51 gewickelt ist Das Abgas, das in das poröse Rohr 15 strömt, gelangt durch den Metallschaumfilter 51. Die Ummantelung 54, die den Metallschaumfilter 51 umwickelt, ist in einer Netzform geformt, wodurch die Formgebung des Metallschaumfilters beibehalten und diesem eine Haltbarkeit verliehen werden. Die Ummantelung 54 ist mit einem rechtwinkligen Entlüftungsloch 12 geformt und umwickelt den Metallschaumfilter 51 und hält diesen, so dass die Formgebung, die Konstruktion wie auch die Position des Metallschaumfilters gegen eine expandierende Kraft des Schaumfilters beibehalten werden können, während eine Strömungsfläche sichergestellt wird. Hier kann das Entlüftungsloch 12 in einer Rautenform geformt sein.
Der Metallschaumfilter 51 umwickelt das poröse Rohr 15 in einem laminierten oder aufgerollten Aufbau. Ein Abgas, das in das poröse Rohr 15 strömt, gelangt durch den Metallschaumfilter 51. Der Metallschaumfilter 51 ist zwischen einer oder mehreren Abteilungen derart montiert, um mehrfach vertikal laminiert zu sein. Somit kann eine effektive Kontaktfläche vergrößert werden und die Strömungslänge des Abgases kann innerhalb eines begrenzten Raumes verlängert werden.
Wie in den 9 und 10 gezeigt ist, ist der innerhalb des Filterelements 50 angeordnete Metallschaumfilter 51 in einem laminierten Aufbau oder einem aufgerollten Aufbau geformt. Der laminierte Aufbau ist auf eine solche Weise geformt, dass ein Durchgangsloch 52 in dem Zentrum eines Nickelschaums geformt ist, und diese Nickelschäume sind gestapelt und unter Druck umhüllt. Der aufgerollte Aufbau wird auf eine solche Weise geformt, dass ein Nickellegierungsschaum um einen Halter 53 gewickelt wird. Die Porositäten in der Oberfläche und der Seitenfläche der Metalllegierung sind gewöhnlich ähnlich, jedoch beträgt die Porengröße in der Seitenfläche etwa 50% derjenigen der Oberfläche derselben, so dass die Pore kleiner ist, jedoch die Porosität gleich ist, wodurch ermöglicht wird, die Effizienz der Sammlung zu steigern. Die Metalllegierung, die den Metallschaumfilter 41 bildet, besitzt eine Oberflächenpore mit einer Größe von 200 bis 2500 μm und die Porosität von 88 ± 8%. Zusätzlich ist der Metallschamfilter 51 aus einer Legierung aus Ni-Cr-Fe geformt.
Die Abteilung 70 ist innerhalb des Gehäuses 60 auf eine solche Weise montiert, dass das Abgas, das in den Einlassdurchlass strömt, nach Durchgang durch den Filter ausgetragen wird. Die Abteilung 70 kann eine einzelne Abteilung oder mehrere Abteilungen abhängig von den Charakteristiken der Strömungsleitung und der Gebrauchsumgebung aufweisen. Somit kann eine anfängliche effektive Kontaktfläche vergrößert werden, und somit kann ein Abgasdruck gesenkt werden. Zusätzlich kann die Länge, entlang der das Abgas durch den Metallschaumfilter gelangt, weiter verlängert werden, wodurch ermöglicht wird, die Effizienz der Sammlung zu verbessern. Ferner kann in dem Fall, wenn mehrere Abteilungen 70 in einem einzelnen Filterelement 50 angebracht sind, das Filterelement in mehrere Filter unterteilt werden, von denen jeder mit verschiedenen Katalysatoren behandelt sein kann, wodurch ermöglicht wird, verschiedene, in dem Abgas enthaltene Gase zu entfernen.
Die Ummantelung 54 ist zwischen dem vorderen Flansch 20 und dem rückwärtigen Flansch 30 montiert. Die Ummantelung 54 ist in einer Netzform geformt und umwickelt den Metallschaumfilter 51, wodurch die Formgebung des Metallschaumfilters 51 beibehalten wird und für diesen eine Haltbarkeit bereitgestellt wird.
Wie in den 3 und 7 gezeigt ist, ist, damit die Ummantelung 54 um den gesamten Metallschaumfilter 51 gewickelt ist, die Ummantelung 54 auf eine solche Weise montiert, dass der gesamte Abschnitt zwischen dem vorderen Flansch 20 und dem rückwärtigen Flansch 30 umwickelt wird. Zusätzlich ist es sehr erwünscht, dass die Ummantelung 54 mit einem rechtwinkligen Entlüftungsloch 12 geformt ist, wobei das Entlüftungsloch 12 jedoch in einer Rautenform geformt sein kann. Ferner umwickelt die Ummantelung 54 den Metallschaumfilter 51 und halt diesen, so dass die Formgebung, die Konstruktion wie auch die Position des Metallschaumfilters gegen eine expandierende Kraft des Schaumfilters beibehalten werden können, während eine Strömungsfläche sichergestellt wird. Um eine maximale Strömungsfläche sicherzustellen, wird die Ummantelung 54 in einer Quadratform unter Verwendung einer Stanzpresse perforiert und anschließend um den Filter auf eine solche Weise gewickelt, um diesen zu bedecken. Die verbleibende Fläche mit Ausnahme des Lochs wird gebogen, und es werden ein Härten [engl.: curring] und Falten ausgeführt, um diese zu fixieren, oder ein Schweißen wird ausgeführt, um diese zu fixeren. Demgemäß findet auf Grundlage einer größeren Strömungsfläche ein geringerer Druckabfall statt. Aufgrund des Härtens [engl.: curring] und Faltens zum Fixieren oder des Schweißens wird die Ummantelung 54 eng mit dem Filter in Kontakt gebracht, und somit können die Formgebung, die Konfiguration wie auch die Position des Filters gegen die expandierende Kraft des Filters in der periodisch heizenden und kühlenden Umgebung beibehalten werden, der der Filter während der Sammlung oder Reproduktion ausgesetzt ist.
Wie in 8 gezeigt ist, kann der Metallschaumfilter 51 eine Metallmatte 40 aufweisen, die in einer Netzform geformt ist und um den Metallschaumfilter 51 gewickelt ist, wodurch die ursprüngliche Formgebung des Metallschaumfilters 51 beibehalten und eine Haltbarkeit für diesen bereitgestellt wird. Die Metallmatte 40 ist in der vorderen und rückwärtigen Seite so montiert, dass sie um beide Seiten des Metallschaumfilters 51 gewickelt ist.
Ferner ist der Strömungskanal 14 innerhalb des Gehäuses 60 geformt. Abgas, das in den Einlassdurchlass 11 strömt, gelangt durch den Metallschaumfilter 51 über den Strömungskanal und wird durch den Austragsdurchlass 13 ausgetragen.
Wie in den 11 und 12 gezeigt ist, umfasst der Strömungskanal 40 einen Auswärtstyp und einen Einwärtstyp. Bei dem Auswärtstyp strömt das Abgas in das Filterelement 50 und wird nach einem Durchgang durch das Filterelement an das Äußere ausgetragen und dann wiederum in das Innere desselben umgelenkt. Bei dem Einwärtstyp strömt das Abgas von dem Äußeren des Filterelements 50 in das Innere des Filterelements, über das Filterelement, wiederum zu dem Äußeren des Filterelements und dann erneut zu dem Inneren des Filterelements. Anschließend wird das Abgas an das Äußere des Gehäuses 60 ausgetragen. Die 11 und 12 zeigen einen Kombinationstyp, der sowohl den Auswärtstyp als auch den Einwärtstyp aufweist. In dem Fall des Auswärtstyps werden das Filterelement 50 und das Gehäuse 60 unter Verwendung von Schweißen, Spannen [engl.: cock' g], Hartlöten, Schraubenbefestigung oder Spielpassung befestigt, um zu verhindern, dass das Abgas ohne Durchgang durch das Filterelement 50 leckt Die Abteilung 70 ist an dem Filterelement 50 oder dem Gehäuse 60 getragen, um eine Strömung des Abgases zu blockieren. Ferner soll der Einwärtstyp in einer Weise zum Schweißen, Spannen [engl.: cock' g], Hartlöten, Schraubbefestigen wie auch Spielpassung konfiguriert sein, um kein Leck von dem Strömungskanal 14, d. h. von jeden Elementen, zu bewirken. Die Abteilung 70, die in der Begrenzung jedes Filtergebietes angeordnet ist, kann so aufgebaut sein, dass sie innerhalb des Filterelements 40 oder dem Gehäuse gestützt ist, wie in 11 gezeigt ist.
[Industrielle Anwendbarkeit]
Gemäß der Filtervorrichtung zur Reduzierung von Kraftfahrzeug-Auspuffrauchgas, wie oben beschrieben ist, werden eine oder mehrere Abteilungen dazu verwendet, eine Strömungslänge von Abgas zu erweitern, während die Dicke eines Filters nicht verdickt wird, und das Abgas gelangt durch einen mehrschichtigen Filter, um einen Sammlungswirkungsgrad von partikulären Materialien zu steigern, wodurch eine Dünnheit wie auch eine hocheffiziente Konfiguration des Filters ermöglicht werden. Ein einzelnes Filterelement kann in mehrere Filtergebiete mittels der Abteilungen unterteilt werden, von denen jede mit verschiedenen Katalysatoren behandelt und in dem Filterelement angebracht ist, wodurch ermöglicht wird, verschiedene, in dem Abgas enthaltene Gase zu entfernen. Die Filtervorrichtung umfasst einen Metallschaumfilter mit einem laminierten Typ oder einem aufgerollten Typ und einen Abgasströmungskanal mit einem Einwärtstyp oder einem Auswärtstyp, wodurch ein Sammlungswirkungsgrad verbessert wird. Kleine und große Nuten sind in der Oberfläche eines rückwärtigen Flansches geformt, so dass die vorstehenden Nuten ermöglichen, die Position eines Rohres bei Befestigung an einem porösen Rohr auf der Seite eines Einlassdurchlasses einfach zu halten, wodurch schadhafte Produkte bei dem Herstellprozess verringert werden. Eine gezahnte Nut, die in dem rückwärtigen Flansch geformt ist, reduziert eine Verformung aufgrund hoher Temperatur während einem Schweißen zwischen dem Einlassdurchlassrohr und dem Flansch, wodurch die Ebenheit der Flanschoberfläche beibehalten wird. Ein vorderer Flansch wird mit dem porösen Rohr an der Seite des Einlassdurchlasses derart verschweißt, dass der vordere Flansch und das poröse Rohr an der Seite des Einlassdurchlasses parallel zueinander liegen, wodurch die Schweißwärme in der Längsrichtung des porösen Rohres an der Seite des Einlassdurchlasses ausgebreitet wird und somit die Verformung aufgrund von Wärmeübertragung zu der Richtung vertikal zu der Flanschebene begrenzt wird, um eine thermische Verformung der Flanschebene zu minimieren. Das poröse Rohr an der Seite des Einlassdurchlasses ist mit einem Entlüftungsloch geformt, das eine rechtwinklige oder rautenförmige Form besitzt, um eine Vibration und Verformung aufgrund interner und externer Kräfte zu minimieren, während eine maximale Strömungsfläche erhalten wird. Der Metallschaumfilter, der innerhalb der Filtervorrichtung angeordnet ist, ist durch eine poröse Ummantelung oder eine Metallmatte umwickelt, um die anfängliche Form des Metallschaumfilters beizubehalten, wodurch die Haltbarkeit der Filtervorrichtung verbessert wie auch eine Strömungsfläche sichergestellt werden.
Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte illustrative Ausführungsformen beschrieben worden ist, sei diese nicht durch die Ausführungsformen sondern nur durch die angefügten Ansprüche beschränkt. Es sei angemerkt, dass der Fachmann die Ausführungsformen ohne Abweichung von dem Schutzumfang und Erfindungsgedanken der vorliegenden Erfindung ändern oder modifizieren kann.

Claims

Filtervorrichtung zur Reduzierung von Kraftfahrzeug-Auspuffrauchgas, wobei die Filtervorrichtung umfasst: ein Gehäuse mit einem Einlassdurchlass, einem porösen Rohr und einem Austragsdurchlass, wobei ein verbranntes Abgas in das poröse Rohr, das eine Röhrenform besitzt, von einem Motor strömt, wobei das poröse Rohr mit mehreren Entlüftungslöchern geformt ist, durch die das Abgas nach Durchgang durch einen Metallschaumfilter ausgetragen wird, und zwar auf eine solche Weise, dass eine maximale Strömungsfläche erhalten und gleichzeitig eine Vibration und Verformung durch eine externe Kraft minimiert werden, wobei das Abgas nach Durchgang durch das poröse Rohr und einen Strömungskanal durch einen Austragsdurchlass ausgetragen wird; einen vorderen Flansch, der innerhalb des Gehäuses montiert ist, wobei der vordere Flansch vertikal an dem Metallschaumfilter fixiert ist, der um das poröse Rohr gewickelt ist, um das poröse Rohr zu halten und zu verhindern, dass der Metallschaumfilter in Richtung dem vorderen Ende gedrückt wird, wobei der vordere Flansch mit dem porösen Rohr an der Seite des Einlassdurchlasses derart verschweißt ist, dass der vordere Flansch und das poröse Rohr an der Seite des Einlassdurchlasses parallel zueinander liegen, wodurch die Schweißwärme in der Längsrichtung des porösen Rohrs an der Seite des Einlassdurchlasses ausgebreitet wird, wobei die Verformung auf Grundlage von Wärmeübertragung auf die Richtung vertikal zu der Flanschebene begrenzt ist, wodurch eine thermische Verformung der Flanschebene minimiert wird; einen rückwärtigen Flansch, der innerhalb des Gehäuses montiert ist, wobei der rückwärtige Flansch vertikal an dem rückwärtigen Ende des Metallschaumfilters fixiert ist, der um das poröse Rohr gewickelt ist, wodurch das poröse Rohr gehalten und verhindert wird, dass der Metallschaumfilter in Richtung dem rückwärtigen Ende gedrückt wird, wobei der rückwärtige Flansch mit kleinen und großen Nuten geformt ist, die an der Oberfläche des rückwärtigen Flansches vorstehen, um die Position des porösen Rohres durch die vorstehenden Nuten bei Befestigung an dem porösen Rohr auf der Seite des Einlassdurchlasses einfach zu positionieren, wobei der rückwärtige Flansch mit einer gezahnten Nut auf eine solche Weise geformt ist, um eine Verformung aufgrund einer erzeugten Wärme mit hoher Temperatur zu reduzieren, wenn der rückwärtige Flansch mit dem porösen Rohr an der Seite des Einlassdurchlasses verschweißt ist, wodurch die Ebenheit der Oberfläche des rückwärtigen Flansches beibehalten wird; und ein Filterelement mit einem Metallschaumfilter vom laminierten Typ oder aufgerollten Typ, der zwischen dem vorderen und rückwärtigen Flansch montiert ist, und einer Ummantelung, die um den Metallschaumfilter gewickelt ist, wobei das Abgas, das innerhalb des porösen Rohres strömt, durch den Metallschaumfilter gelangt, wobei die Ummantelung, die um den Metallschaumfilter gewickelt ist, in einer Netzform geformt ist, um die Formgebung des Metallschaumfilters beizubehalten und eine Haltbarkeit für diesen bereitzustellen, wobei die Ummantelung mit einem rechtwinkligen Entlüftungsloch geformt ist und den Metallschaumfilter umwickelt und diesen hält, so dass die Formgebung, die Konstruktion wie auch die Position des Metallschaumfilters gegen eine expandierende Kraft des Schaumfilters beibehalten werden können, während eine Strömungsfläche sichergestellt wird.
Filtervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ummantelung durch eine Metallmatte ersetzt sein kann, die in einer Netzform geformt ist und um den Metallschaumfilter gewickelt ist, wodurch die anfängliche Form des Metallschaumfilters beibehalten und eine Haltbarkeit für diesen bereitgestellt werden.
Filtervorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einer oder mehreren Abteilungen, die innerhalb des Gehäuses geformt sind, wobei die eine oder die mehreren Abteilungen die Strömungslinie des Abgases derart ändern, dass das Abgas, das durch den Einlassdurchlass eingeströmt ist, durch den Metallschamfilter gelangt und dann durch den Austragsdurchlass ausgetragen wird.
Filtervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der vordere Flansch und der rückwärtige Flansch einen Zwischenraum zwischen dem Metallschaumfilter und dem Gehäuse, dem Gehäuse und dem vorderen Flansch oder dem rückwärtigen Flansch, dem vorderen Flansch oder dem rückwärtigen Flansch und dem porösen Rohr unterdrücken und verhindern, wobei eine Schweißebene des vorderen Flansches und des rückwärtigen Flansches nahe einem Schweißabschnitt mit dem Gehäuse vertikal zu der vorderen oder rückwärtigen Flanschebene gebogen ist, so dass der vordere Flansch oder der rückwärtige Flansch leicht mit dem Gehäuse zusammengebaut werden können und eine thermische Verformung aufgrund des Schweißens reduziert [engl.: deduced] werden kann.
Filtervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Nut in der Innenseite des rückwärtigen Flansches angeordnet ist und die Nut eine oder mehrere Nuten umfasst, die einen Zwischenraum zwischen dem Metallschaumfilter und dem Gehäuse, dem Gehäuse und dem vorderen oder rückwärtigen Flansch und dem vorderen oder rückwärtigen Flansch und dem porösen Rohr verhindern, der durch thermische Verformung bewirkt werden kann.
Filtervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ummantelung in einer Quadratform unter Verwendung einer Stanzpresse perforiert ist und anschließend um den Filter auf eine solche Weise gewickelt ist, um diesen zu bedecken, wobei die verbleibende Fläche mit Ausnahme des Loches gebogen ist, und ein Härten [engl.: curring] und Falten ausgeführt werden, um diese zu fixieren, oder ein Schweißen ausgeführt wird, um diese zu fixieren, wodurch eine maximale Strömungsfläche erhalten wird.
Filtervorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, wobei der Strömungskanal einen Auswärtstyp und einen Einwärtstyp aufweist, wobei bei dem Auswärtstyp das Abgas in das Filterelement strömt und nach Durchgang durch das Filterelement zu dem Äußeren ausgetragen und dann wieder in das Innere desselben umgelenkt wird, und bei dem Einwärtstyp das Abgas von dem Äußeren des Filterelements in das Innere des Filterelements, über das Filterelement, wieder zu dem Äußeren des Filterelements und dann erneut zu dem Inneren des Filterelements strömt.
Filtervorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Filterelement in mehrere Filtergebiete mittels der Abteilungen unterteilt ist, von denen jede mit verschiedenen Katalysatoren behandelt und in dem Filterelement angebracht ist, wodurch ermöglicht wird, dass verschiedene in dem Abgas enthaltene Gase entfernt werden.