DE202014102282U1 - Abgaspartikelfilter und Abgaspartikel Filtersystem für einen Verbrennungsmotor sowie Fahrzeugantrieb nebst entsprechend ausgestattetem Fahrzeug - Google Patents

Abgaspartikelfilter und Abgaspartikel Filtersystem für einen Verbrennungsmotor sowie Fahrzeugantrieb nebst entsprechend ausgestattetem Fahrzeug Download PDF

Info

Publication number
DE202014102282U1
DE202014102282U1 DE201420102282 DE202014102282U DE202014102282U1 DE 202014102282 U1 DE202014102282 U1 DE 202014102282U1 DE 201420102282 DE201420102282 DE 201420102282 DE 202014102282 U DE202014102282 U DE 202014102282U DE 202014102282 U1 DE202014102282 U1 DE 202014102282U1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
exhaust
exhaust gas
filter
combustion engine
internal combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE201420102282
Other languages
English (en)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ford Global Technologies LLC
Original Assignee
Ford Global Technologies LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102014209064.4A external-priority patent/DE102014209064A1/de
Priority claimed from DE102014209063.6A external-priority patent/DE102014209063A1/de
Application filed by Ford Global Technologies LLC filed Critical Ford Global Technologies LLC
Priority to DE201420102282 priority Critical patent/DE202014102282U1/de
Publication of DE202014102282U1 publication Critical patent/DE202014102282U1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/011Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more purifying devices arranged in parallel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/031Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters having means for by-passing filters, e.g. when clogged or during cold engine start
    • F01N3/032Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters having means for by-passing filters, e.g. when clogged or during cold engine start during filter regeneration only
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/36Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being an exhaust flap
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2260/00Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for
    • F01N2260/14Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for for modifying or adapting flow area or back-pressure
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)

Abstract

Abgaspartikelfilter für einen Verbrennungsmotor (6), umfassend einen Filterkörper (12), welcher unter Ausbildung von Kanälen (13, 14) zueinander beabstandete Filterwände (15, 16) besitzt, wobei die Kanäle (13, 14) derart wechselseitig verschlossen sind, dass Abgas durch entgegen seiner Strömungsrichtung (x) offene Eingangskanäle (13) in den Filterkörper (12) einströmen und aus diesem durch die Eingangskanäle (13) begrenzende Filterwände (15, 16) hindurch über benachbarte, in Strömungsrichtung (x) offene Ausgangskanäle (14) ausströmen kann, gekennzeichnet durch stromabwärts der Eingangskanäle (13) angeordnete Verschlussmittel (20), welche dazu ausgebildet sind, die Eingangskanäle (13) reversibel zu öffnen und zu verschließen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Abgaspartikelfilter für einen Verbrennungsmotor, beispielweise für einen Dieselmotor nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Der Betrieb von Brennkraftmaschinen in Fahrzeugen unterliegt sich anhaltend verschärfenden Abgasnormen. Primäres Ziel ist die weitere Reduzierung des Ausstoßes an Schadstoffen, wie z. B. Kohlenwasserstoffen, Kohlenmonoxid, Stickoxiden sowie CO2 und Feinstaub. Die Einhaltung der jeweiligen Grenzwerte obliegt den einzelnen Fahrzeugherstellern. Zur Umsetzung bieten sich neben einem reduzierten Fahrzeuggewicht unter anderem Optimierungen hinsichtlich der Verbrennungsabläufe und der Abgasreinigung an. Insbesondere die im Abgas enthaltenen Partikel bei mit Dieselkraftstoff betriebenen Dieselmotoren erfordern dabei spezielle Nachbehandlungssysteme.
  • Nachbehandlungssysteme sehen den Einsatz von Filtern vor, um die allgemein als Ruß und Feinstaub bezeichneten Partikel aus dem Abgasstrom zu entfernen. Hierzu haben sich sogenannte Wandstromfilter etabliert, bei denen das strömende Abgas durch eine poröse Filterwand gezwungen wird. Dabei werden die aufgrund ihrer Größe nicht durch die einzelnen Porenöffnungen passenden Partikel auf der Oberfläche der Filterwand abgelagert. Aber auch kleinere Partikel werden durch Agglomeration und Adhäsion an der Filterwand abgeschieden. Die sich auf der Filterwand ansammelnden Ablagerungen sind allgemein als Filterkuchen bekannt.
  • Derartige Filterwände können auf verschiedene Arten angelegt sein. Bevorzugt weisen Wandstromfilter eine durch die Filterwände gebildete monolithische Kanalstruktur auf. Deren parallel zueinander verlaufenden Kanäle sind dabei wechselseitig verschlossen. Mit anderen Worten sind die jeweils benachbarten Kanäle abwechselnd entweder an ihrem ersten oder zweiten Ende über geeignete Stopfen verschlossen. Hierdurch wird erreicht, dass das Abgas zunächst über die ein in Strömungsrichtung offenes Ende aufweisenden Kanäle einströmt. Aufgrund deren endseitigen Verschluss wird das Abgas anschließend durch die jeden einzelnen Kanal begrenzenden Filterwände hindurch in die umliegenden Kanäle gezwängt. Von dort aus gelangt das auf diese Weise gefilterte Abgas über die in Strömungsrichtung offenen Enden wieder heraus.
  • Da sich die Durchlässigkeit der Filterwand mit zunehmender Ablagerungsmenge verringert, steigt der vorhandene Gegendruck eines Wandstromfilters während seiner Betriebszeit weiter an. Als Folge erhöht sich der Kraftstoffverbrauch bei gleichzeitiger Leistungsverminderung der Brennkraftmaschine bis zur vollständigen Verstopfung des Wandstromfilters stetig. Ein bedarfsweiser Austausch der hierfür relevanten Teile wäre überaus kostenintensiv, zumal in Abhängigkeit vom Fahrbetrieb ein zu hoher Gegendruck schon nach nur geringen Fahrleistungen vorliegen kann. Insofern benötigen Wandstromfilter die Möglichkeit zu deren Regenerierung. Dies meint, dass die auf der Filterwand abgelagerten Festkörper wieder entfernt werden müssen. Da dies auch im laufenden Betrieb erfolgen muss und Wandstromfilter bereits aufgrund ihrer geschlossenen Bauweise keine mechanische Entfernung ermöglichen, werden die Ablagerungen auf geeignete Weise verbrannt. Insofern erfolgt die Entfernung der angelagerten Partikel durch deren nachträgliche Umwandlung in CO2.
  • Hierzu sind Temperaturen von mindestens 500° C notwendig, welche nicht in allen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine durch die Abgastemperatur selbst zur Verfügung steht. Um dennoch eine grundsätzlich mögliche Verbrennung der Ablagerungen zu gewährleisten, wird die erforderliche Hitze beispielsweise durch eine Nacheinspritzung von Kraftstoff oder aber durch die zusätzliche Anordnung von Heizelementen bereitgestellt. Hierzu sind im Stand der Technik bereits unterschiedliche Ausführungsformen bekannt.
  • So gehen beispielsweise aus der US 4,649,703 A und der DE 34 24 196 A1 Einrichtungen hervor, welche dem Entfernen von Festkörperteilen aus Abgasen von Brennkraftmaschinen dienen. Die jeweilige Einrichtung umfasst ein Gehäuse mit einem Einlass und einem Auslass. Der Auslass ist mit einem kegelförmigen Zyklonabscheider fluidleitend gekoppelt. Innerhalb des Gehäuses ist ein mit einer Hochspannungsquelle verbundener isolierter Träger angeordnet, welcher eine Vielzahl hintereinander gereihter Sprühscheiben besitzt. Diese Einheit bildet einen elektrostatischen Filter. Über den Einlass wird Abgas eingeleitet, welches beim Durchströmen des Gehäuses den Träger mit seinen Sprühscheiben umspült.
  • Aufgrund der Hochspannung setzen sich kontinuierlich die im Abgas enthaltenen Partikel ab, welche sodann durch das strömende Abgas beständig mitgerissen werden. Anschließend gelangt das Abgas mitsamt der Partikel über den Auslass des Gehäuses in den Zyklonabscheider. Aufgrund des tangentialen Einströmens entsteht so ein spiralförmiger Wirbel innerhalb des Zyklonabscheiders. Das strömende Abgas verlässt den Zyklonabscheider über ein stumpfseitig in diesem angeordnetes Tauchrohr. Aufgrund der Fliehkräfte wandern die Partikel dabei zu dem sich verjüngenden Ende des Zyklonabscheiders, welches mit einem Feststoffauslass verbunden ist. Zum Entfernen der Feststoffe wird vorgeschlagen, den so ausgeschiedenen Ruß zunächst in einem geeigneten Behältnis wie etwa einem Beutel aufzufangen. Der Inhalt des Behältnisses oder aber der Behälter mitsamt seinem Inhalt kann so in geeigneten Intervallen verbrannt werden, beispielsweise in einer stationären Verbrennungseinrichtung. Auf diese Weise soll ein übermäßiger Verschleiß der Brennkraftmaschine verhindert werden, welcher bei der bekannten, direkt zur Saugseite der Brennkraftmaschine hin erfolgenden Rückführung des Rußes erkannt wurde.
  • Die US 2002/0035920 A1 und die US 6,675,572 B2 offenbaren eine weitere Methode sowie eine Ventilanordnung zur Rußpartikelfilterung von Abgas. Hierzu werden zwei Filter parallel zueinander innerhalb des Abgasstroms einer Brennkraftmaschine angeordnet. Über eine nachgeschaltete Ventilanordnung wird eine umschaltbare Weiterleitung des die beiden Filter durchströmenden Abgases vorgenommen. So kann das einen der Filter durchströmende Abgas weitergeleitet werden, während das den jeweils anderen Filter zeitgleich durchströmende Abgas über ein weiteres Ventil zu der Brennkraftmaschine rückgeführt wird. In einer mittleren Schaltstellung der Ventilanordnung kann das die beiden Filter durchströmende Abgas teilweise weitergeleitet und gleichzeitig teilweise zurückgeführt werden. Die Phase, in der einer der beiden Filter nicht mit Abgas beaufschlagt wird, dient dessen Regeneration durch Abführen der angelagerten Rußpartikel. Die eigentliche Regeneration der Filter erfolgt über eine Entzündung des angelagerten Rußes durch eine elektrische Heizquelle innerhalb der Filter. Der während der Regeneration ausfallende Ruß wird der Brennkraftmaschine über die Rückführung zugeführt und im Rahmen des üblichen Verbrennungsprozess verbrannt.
  • Die bekannten Ausgestaltungen ermöglichen hohe Laufleistungen derartiger Systeme durch deren Regeneration. Allerdings erfordert die nachgelagerte Verbrennung der abgelagerten Partikel zusätzlichen Energieaufwand. Insbesondere die mobile Verbrennung durch Nacheinspritzung oder eine Heizeinrichtung führen letztlich zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch. Aber auch herstellerseitig entstehen aufgrund der erforderlichen Zusatzvorrichtungen und des zusätzlichen Abstimmungsaufwands ebenfalls höhere Kosten. Mit Bezug auf die Betriebssicherheit solcher Systeme können insbesondere die zur Verbrennung der Ablagerungen erforderlichen hohen Temperaturen zu einer unerwünschten Deaktivierung des regelmäßig vorhandenen Katalysators führen. Letztlich ist damit auch die strukturelle Integrität des Filters gefährdet, zumal dem System hierdurch weitere Robustheitsrisiken zugeführt werden.
  • Angesichts der bekannten Ausgestaltungen bieten derartiger Filteranordnungen daher durchaus noch Raum für Verbesserungen.
  • Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Abgaspartikelfilter für einen Verbrennungsmotor sowie ein Verfahren zu dessen Betrieb und ein Abgaspartikel-Filtersystem mit zwei Abgaspartikelfiltern dahingehend zu verbessern, dass die thermische Belastung des Abgaspartikelfilters aufgrund dessen Regeneration reduziert ist und die Regeneration insgesamt wirtschaftlicher durchgeführt werden kann.
  • Erfindungsgemäß gelingt die Lösung dieser Aufgabe durch einen Abgaspartikelfilter mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die jeweiligen Unteransprüche.
  • Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale und Maßnahmen in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und damit weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen.
  • Der nachfolgend beschriebene Abgaspartikelfilter wird bevorzugt im Zusammenhang mit einer mit Dieselkraftstoff betriebenen Brennkraftmaschine (Dieselmotor) eingesetzt. Hiernach umfasst der erfindungsgemäße Abgaspartikelfilter wenigstens einen Filterkörper. Der Filterkörper besitzt einzelne Filterwände, wobei die Filterwände derart zueinander beabstandet sind, dass diese zwischen sich einzelne Kanäle bilden. Damit sind die jeweils unmittelbar benachbarten Kanäle durch wenigstens eine der Filterwände voneinander getrennt. Die einzelnen Kanäle sind wiederum durch die sie umgebenden Filterwände in ihrem Querschnitt begrenzt.
  • Bevorzugt sind die einzelnen Kanäle derart wechselseitig verschlossen, dass einige der Kanäle in Form von Eingangskanälen zu einem stromaufwärts gelegenen Ende des Filterkörpers hin geöffnet sind, während deren gegenüberliegendes, stromabwärts gelegenes Ende entsprechend verschlossen ist. Demgegenüber weisen zu diesen Eingangskanälen benachbarte Kanäle bevorzugt eine umgekehrte Ausgestaltung auf. Hiernach sind diese Kanäle in Form von Ausgangskanälen zum stromaufwärts gelegenen Ende des Filterkörpers hin geschlossen, während sie an ihrem gegenüberliegenden, stromabwärts gelegenen Ende entsprechend offen sind.
  • Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht, dass Abgas des in Betrieb befindlichen Dieselmotors zunächst durch entgegen seiner Strömungsrichtung offene Eingangskanäle und damit über das stromaufwärts gelegene Ende des Filterkörpers in diesen einströmen kann. Aufgrund des Abgasdrucks kann das Abgas anschließend von diesen Eingangskanälen in benachbarte Ausgangskanäle gelangen, indem das Abgas durch die Eingangskanäle begrenzende Filterwände hindurch in die unmittelbar benachbarten Ausgangskanäle einströmt. Während des Durchdringens der Filterwände wird eine Filterung des Abgases bezüglich der in ihm enthaltenen Partikel vorgenommen. Da diese Ausgangskanäle nunmehr zum stromabwärts gelegenen Ende des Filterkörpers hin und damit in Strömungsrichtung des Abgases offen sind, kann das nunmehr in den Ausgangskanälen strömende Abgas diese über ihre in Strömungsrichtung offene Ausgestaltung verlassen und somit stromabwärts aus diesen und damit aus dem stromabwärts gelegenen Ende des Filterkörper ausströmen.
  • Bei dem zuvor beschriebenen Weg des Abgases durch den Filterkörper handelt es sich um einen kontinuierlichen Prozess, welcher während einer Filterphase des Abgaspartikelfilters vorherrscht.
  • Erfindungsgemäß weist der Abgaspartikelfilter stromabwärts der Eingangskanäle angeordnete Verschlussmittel auf. Die Verschlussmittel sind dazu ausgebildet, um die Eingangskanäle reversibel zu öffnen und zu verschließen. Mit anderen Worten handelt es sich bei den die Eingangskanäle zum stromabwärts gelegenen Ende des Filterkörpers hin verschließenden Verschlussmitteln nicht um diese dauerhaft verschließende Einrichtungen. Vielmehr kann der Verschluss der Eingangskanäle bei Bedarf geöffnet werden.
  • Der sich hieraus ergebende Vorteil liegt darin begründet, dass die Eingangskanäle bei geöffneten Verschlussmitteln quasi durchgehend geöffnet sind. Während dieser Zeit agieren die Eingangskanäle als Durchgangskanäle. Hierdurch kann das Abgas durch diese hindurch strömen, ohne die Notwendigkeit einer Durchdringung der Filterwände. Auf diese Weise können die an den Filterwänden abgelagerten Partikel durch das strömende Abgas mitgerissen und aus den Eingangskanälen heraus transportiert werden. Hiernach ist nunmehr keinerlei Erfordernis mehr gegeben, die abgelagerten Partikel innerhalb des Abgaspartikelfilters zu verbrennen, da diese mit der ohnehin vorhandenen Strömungsenergie des Abgases entfernt und beispielsweise zu einer geeigneten Stelle hin transportiert werden können. Bevorzugt kann der so mit Partikeln beladene Abgasstrom zumindest temporär beispielsweise dem Verbrennungs-motor zugeführt werden, so dass die Partikel in bekannter Weise über den Verbrennungsmotor verbrannt werden. Durch die Verbrennung der Partikel beispielsweise innerhalb des Verbrennungsmotors lässt sich weitere Energie zusätzlich zu dem zu verbrennenden Dieselkraftstoff gewinnen. Diese thermische Energie geht bei konventionellen Regenerationen durch eine Verbrennung innerhalb des Abgaspartikelfilters verloren, indem sie ungenutzt an die Umgebung abgegeben wird.
  • Die nunmehr mögliche Art der Regeneration des erfindungsgemäßen Abgaspartikelfilters ermöglicht eine deutliche Reduzierung der Belastungen des Abgaspartikelfilters hinsichtlich der ansonsten üblichen hohen thermischen Vorgänge während seiner Regeneration. Da die angelagerten Partikel nun nicht mehr innerhalb des Abgaspartikelfilters verbrannt werden müssen, findet somit eine vollständige Abkehr von den ansonsten vorherrschenden Maßnahmen zu dessen Regeneration statt. Zudem bedarf es keinerlei weiterer kostenintensiver und zusätzlichen Platzbedarf sowie Gewicht mit sich bringender Vorrichtungen wie etwa eines Zyklonabscheiders, um die Partikel aus dem Abgasstrom zu filtern. Dank des Verzichts auf die Verbrennung im Bereich des Abgaspartikelfilters mittels zusätzlicher Energiequellen kann dessen erforderliche Regeneration nunmehr insgesamt wirtschaftlicher durchgeführt werden.
  • Nach einer bevorzugten Weiterbildung des grundsätzlichen Erfindungsgedankens können wenigstens einige der Verschlussmittel als Stopfen ausgebildet sein. Stopfen im Sinne der Erfindung meint, dass die so ausgestalteten Verschlussmittel zumindest abschnittsweise in die Eingangskanäle einführbar sind, um diese zu verschließen. Demgegenüber sind die als Stopfen ausgebildeten Verschlussmittel dann wieder aus den Eingangskanäle herausziehbar, um diese bei Bedarf zu öffnen.
  • Der Vorteil einer stopfenartigen Ausgestaltung der Verschlussmittel liegt in einer möglichst kleinen Bauform, insbesondere des Filterkörpers. So können dessen Filterwände entsprechend dünn ausgebildet sein, da lediglich der Querschnitt am stromabwärts der Eingangskanäle gelegenen Endabschnitt maßgeblich für die Größe der Verschlussmittel ist. Darüber hinaus können die als Stopfen ausgebildeten Verschlussmittel entsprechend lang ausgestaltet sein, damit diese eine definierte Tiefe innerhalb der Eingangskanäle während deren Verschlusses erreichen. Durch die große Kontaktfläche zwischen jeweils einem der stopfenartigen Verschlussmittel und der Innenfläche der zugehörigen Filterwände der Eingangskanäle kann eine hohe Dichtwirkung erzielt werden.
  • Zudem können die stopfenartigen Verschlussmittel beispielsweise zumindest teilweise elastisch ausgebildet sein, so dass sich deren Oberflächen unter einem entsprechenden Widerstand möglichst formschlüssig an die Innenflächen der zugehörigen Eingangskanäle anlegen. Neben einer verbesserten Dichtigkeit kann so auch die notwendige Haltekraft zum Fixieren der stopfenartigen Verschlussmittel innerhalb der Eingangskanäle reduziert werden. Dies ist auf die Haftreibung zwischen der Oberfläche der Verschlussmittel und den Innenflächen der zugehörigen Eingangskanäle zurückzuführen. Zu deren Überwindung ist beim Einführen und Herausziehen der Verschlussmittel ein erhöhter Kraftaufwand gegen den Verformungs- und/oder Reibungswiderstand erforderlich. Demgegenüber lässt eben dieser Verformungs- und/oder Reibungswiderstand es zu, die Haltekraft quasi aufgrund des Feststeckens der Verschlussmittel während des Verschlusses der Eingangskanäle zu reduzieren.
  • Alternativ oder in Ergänzung hierzu können die Verschlussmittel auch als Klappen ausgebildet sein. Klappen im Sinne der Erfindung meint, dass die Eingangskanäle zu deren Verschluss durch die klappenartig ausgestalteten Verschlussmittel abdeckbar sind. In Bezug auf das bedarfsweise Öffnen der Eingangskanäle können die klappenartigen Verschlussmittel beispielsweise verlagerbar sein. So können die Verschlussmittel beispielsweise durch eine in Strömungsrichtung erfolgende Bewegung oder durch eine quer zur Strömungsrichtung erfolgende Seitwärtsbewegungen von den Eingangskanälen abgehoben oder weggeschoben werden. Alternativ oder in Ergänzung können die so ausgebildeten Verschlussmittel beispielsweise auch verschwenkbar sein. Hierbei wäre beispielsweise eine einseitige Schwenklagerung der Verschlussmittel denkbar, so dass die klappenartigen Verschlussmittel um die jeweiligen Schwenklager herum verschwenkt werden können.
  • Besagte klappenartige Ausgestaltung der Verschlussmittel bringt den Vorteil einer zunächst nahezu widerstandsfreien Beweglichkeit der Verschlussmittel mit sich. Hierbei kann das stromabwärts gelegene Ende des Filterkörpers entsprechende Dichtflächen im Bereich der Stirnseiten der Filterwände bereitstellen, gegen welche die so ausgestalteten Verschlussmittel dann dichten. Je nach Ausgestaltung kann dieser Verschluss unter Eingliederung einer geeigneten Dichtung erfolgen. Bezüglich des auf die klappenartigen Verschlussmittel wirkenden Abgasdruckes müssen die Verschlussmittel zumindest gegen diesen Druck geschlossen werden können. Demgegenüber erfolgt das Öffnen der Eingangskanäle wenigstens unterstützt durch den Abgasdruck. So ist beispielsweise eine einfache Verriegelung für die derartig ausgestalteten Verschlussmittel denkbar, welche zum Öffnen der Eingangskanäle lediglich entriegelt wird. Zum Schließen können die Verschlussmittel dann gegen den Abgasdruck so lange bewegt werden, beispielsweise direkt oder indirekt über einen geeigneten Aktuator, bis die Verriegelung die Verschlussmittel in ihrer geschlossenen Position hält.
  • Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung können wenigstens einige der Verschlussmittel zu einer Verschlusseinheit zusammengefasst sein. Dies meint, dass nunmehr mehrere Verschlussmittel derart miteinander interagieren, dass diese beispielsweise gemeinsam verlagert werden können. Auf diese Weise sind die zugehörigen Eingangskanäle durch eine Manipulation der so gebildeten Verschlusseinheit öffenbar und verschließbar. Der Vorteil besteht hierbei in einer einfachen Bedienung der Verschlussmittel, welche als Verschlusseinheit nicht einzeln angesteuert werden müssen. Hierdurch reduziert sich der Aufwand zur Bedienung der Verschlussmittel um ein Vielfaches. So können einzelne Verschlussmittel beispielsweise an einem gemeinsamen Rahmen angeordnet sein, so dass über eine Manipulation des Rahmens die daran angeordneten Verschlussmittel gleichzeitig beispielsweise verlagerbar oder verschiebbar sind.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung sieht die Erfindung vor, dass auf zumindest einigen der Filterwände des Filterkörpers zumindest bereichsweise eine funktionale Beschichtung angeordnet sein kann. Dies meint, dass die Beschichtung weitergehende Aufgaben erfüllen kann wie beispielsweise eine nach einem chemisch-physikalischen Prinzip funktionierende Katalyse. So kann die Beschichtung beispielsweise die Funktion eines Katalysators zur Reduzierung des NOX-Ausstoßes übernehmen. Insgesamt bietet die erfindungsgemäße Ausgestaltung die Möglichkeit, dass nunmehr funktionale Beschichtungen im Zusammenhang mit Abgaspartikelfiltern eingesetzt werden können, die keine hohe Temperaturbeständigkeit aufweisen. Durch den erfindungsgemäßen Verzicht auf eine thermische Regeneration innerhalb des Abgaspartikelfilters wird dieser maximal auf die jeweilige Temperatur des Abgases erhitzt. So kann besagte Beschichtung beispielsweise die Abgaskontrolle anderer Abgaskomponenten übernehmen, welche hierdurch dann entfallen können. Neben einem verringerten Bedarf an Bauraum entfallen so auch das Gewicht und die Kosten für derartige Abgaskomponenten, so dass sich insgesamt ein wirtschaftlicher Vorteil ergibt.
  • Der zuvor aufgezeigte erfindungsgemäße Abgaspartikelfilter ermöglicht die überaus vorteilhafte Möglichkeit zu dessen Regeneration. Aufgrund des Verzichts der hierzu notwendigen thermischen Verbrennung der abgelagerten Partikel im Inneren des Abgaspartikelfilters ist dessen thermische Belastung deutlich reduziert. Da die ansonsten permanent in Strömungsrichtung verschlossenen Eingangskanäle des Filterkörpers gemäß der Erfindung öffenbar sind, können diese zumindest temporär als Durchgangskanäle genutzt werden. Im Ergebnis kann der ohnehin im Betrieb des Verbrennungsmotors anstehende Abgasdruck genutzt werden, um die an den Innenflächen der die Eingangskanäle begrenzenden Filterwände abgelagerten Partikel zu entfernen. Hierbei nimmt das bei geöffneten Eingangskanälen an deren Innenflächen vorströmende Abgas die Partikel mit und kann diese in vorteilhafter Weise zum Verbrennungsmotor hin befördern. Dessen thermische Energie kann nun genutzt werden, um die Partikel zu verbrennen. Da hierfür keinerlei zusätzliche Energiequelle für eine thermische Verbrennung innerhalb des Abgaspartikelfilters notwendig ist, kann dessen notwendige Regeneration überaus wirtschaftlicher durchgeführt werden.
  • Weiterhin ist die Erfindung auf ein Abgaspartikel-Filtersystem gerichtet, welches bevorzugt für die Filterung der Abgase eines Verbrennungsmotors eingesetzt wird. Das Abgaspartikel-Filtersystem umfasst hierzu wenigstens zwei parallel zueinander angeordnete Abgaspartikelfilter, so wie sie zuvor beschrieben und näher erläutert wurden. Darüber hinaus ist eine stromabwärts der Abgaspartikelfilter gelegene Ventilanordnung vorgesehen, welche mit den Abgaspartikelfiltern fluidleitend verbunden ist. Besagte Ventilanordnung ist ferner dazu vorgesehen, um über eine Rückführleitung mit dem Verbrennungsmotor verbunden zu werden. Auf diese Weise kann im Rahmen einer Regeneration mit Partikeln angereichertes Abgas zurück zum Verbrennungsmotor strömen, um in diesem oder mit Hilfe des Verbrennungsmotors verbrannt zu werden Die Ventilanordnung weist wenigstens zwei Ventileinheiten auf. Die Anzahl der Ventileinheiten richtet sich bevorzugt nach der Anzahl der Abgaspartikelfilter. Die Ventileinheiten sind derart mit jeweils einem der Abgaspartikelfilter fluidleitend verbunden, dass in Abhängigkeit ihrer jeweiligen möglichen Schaltstellung sowohl beide Abgaspartikelfilter gleichzeitig als auch nur einer der Abgaspartikelfilter mit Abgas durchströmbar sind/ist.
  • Hierdurch ist es beispielsweise möglich, dass zu filternde Abgas entweder nur durch einen der Abgaspartikelfilter oder aber durch wenigstens zwei Abgaspartikelfilter gleichzeitig strömen zu lassen. Die Entscheidung hierüber kann beispielsweise von der Strömungsgeschwindigkeit des Abgases und/oder den jeweiligen Fahrzuständen abhängen. So können beispielsweise bei hoher Motorlast die Ventileinheiten der Ventilanordnung so eingestellt sein, dass wenigstens zwei Abgaspartikelfilter gleichzeitig mit Abgas zu dessen Filterung durchströmt werden. Aufgrund der sich hierbei in der Regel verdoppelten Querschnittsfläche für das strömende Abgas wird der bestehende Gegendruck des Abgaspartikel-Filtersystems deutlich minimiert. Hierzu kann eine geeignete Steuerung vorgesehen sein, welche beispielsweise in Abhängigkeit von der Drehzahl und/oder der Last des Verbrennungsmotors, also des beispielhaften Dieselmotors eine entsprechende Ansteuerung der Ventilanordnung vornimmt.
  • Darüber hinaus bietet die Ventilanordnung die Möglichkeit, dass durch wenigstens einen der Abgaspartikelfilter strömende Abgas zurück zum Verbrennungsmotor zu leiten. Dies ist insbesondere dann sinnvoll und vorgesehen, wenn sich der zugehörige Abgaspartikelfilter in seiner Regenerationsphase befindet. Hierbei sind die Verschlüsse der Eingangskanäle des Filterkörpers so gestellt, dass die Eingangskanäle offen sind und somit als Durchgangskanäle für das sie durchströmende Abgas agieren. Aufgrund der Strömungsgeschwindigkeit des Abgases werden die angelagerten Partikel mitgerissen und aufgrund der Stellung der zugehörigen Ventileinheit mitsamt dem Abgas zurück zum Verbrennungsmotor geleitet. Dort können sie in oder mit Hilfe des Verbrennungsmotors verbrannt werden. Während der Regeneration eines der Abgaspartikelfilter kann der jeweils andere seinen normalen Filterbetrieb in seiner entsprechenden Filterphase beibehalten, indem die zugehörige Ventileinheit die entsprechende Stellung einnimmt. Selbstverständlich lässt die erfindungsgemäße Ventilanordnung bei Bedarf auch zu, dass wenigstens zwei Abgaspartikelfilter gleichzeitig in einer Regenerationsphase sind und das sie durchströmende Abgas mitsamt der darin enthaltenen Partikel zurück zum Verbrennungsmotor geleitet wird.
  • Bevorzugt kann es sich bei den Ventileinheiten um Proportionalventile handeln. Diese ermöglichen in vorteilhafter Weise eine stetige Regelung des strömenden Abgases. Aufgrund der so möglichen Veränderung der jeweiligen Öffnungsweite für die Strömung des Abgases kann dessen Volumenstrom an die jeweiligen Gegebenheiten und Erfordernisse angepasst werden. Hierdurch kann insbesondere das zum Verbrennungsmotor rückgeführte Abgasvolumen eingestellt werden, um diesen beispielsweise vor einer zu hohen Partikelbelastung während der Regeneration und damit vor einem erhöhten Verschleiß zu schützen.
  • Weitere sich ergebende Vorteile des Abgaspartikel-Filtersystems wurden bereits im Zusammenhang mit den vorherigen Erläuterungen zu dem erfindungsgemäßen Abgaspartikelfilter aufgezeigt, so dass an dieser Stelle auf die vorherigen Ausführungen hierzu verwiesen wird. Die in diesem Zusammenhang bereits dargestellten vorteilhaften Ausgestaltungen und Ausführungen des Abgaspartikelfilters gelten für das nunmehr vorgestellte Abgaspartikel-Filtersystem entsprechend. Insofern ist auch eine Kombination der zuvor im Zusammenhang mit dem Abgaspartikelfilter erläuterten Merkmale und dem erfindungsgemäßen Abgaspartikel-Filtersystems angedacht und wird entsprechend beansprucht. Dies gilt im Übrigen auch für die nachfolgend noch zu erläuternde vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Abgaspartikel-Filtersystems.
  • So kann das Abgaspartikel-Filtersystem eine vorteilhafte Ausgestaltung aufweisen, in der wenigstens zwei der Abgaspartikelfilter in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Hierdurch ergibt sich eine überaus kompakte Bauform. Zudem kann das Gehäuse einen zentralen Eingang und/oder einen zentralen Ausgang aufweisen. Im Rahmen der Erfindung ist angedacht, dass das Gehäuse derart ausgestaltet sein kann, dass in das Gehäuse leitbares Abgas in vorteilhafter Weise auf die in dem Gehäuse angeordneten Abgaspartikelfilter aufteilbar ist.
  • Zudem ist die Erfindung auf einen Fahrzeugantrieb gerichtet, welcher einen Verbrennungsmotor, z.B. in der Ausgestaltung als Dieselmotor und ein Abgaspartikel-Filtersystem mit zwei parallel zueinander angeordneten Abgaspartikelfiltern umfasst. Bei den Abgaspartikelfiltern und/oder dem Abgaspartikel-Filtersystem kann es sich bevorzugt um die im Rahmen der Erfindung bereits zuvor erläuterten Ausführungsformen handeln.
  • Das Abgaspartikel-Filtersystem des Fahrzeugantriebs ist über eine Abgasleitung und eine Rückführleitung mit dem Verbrennungsmotor fluidleitend verbunden. Diese Verbindungen sind derart aufgebaut, dass wenigstens einen der Abgaspartikelfilter durchströmendes Abgas des in Betrieb befindlichen Verbrennungsmotors entweder über die Rückführleitung zurück zum Verbrennungsmotor oder zu einem in Strömungsrichtung des Abgases gelegenen Endes der Abgasleitung hin leitbar ist. So kann das Abgas in Bezug auf das genannte Ende entweder zu einem Endrohr oder aber zuvor durch eine weitere Abgasbehandlungskomponente geleitet werden.
  • Erfindungsgemäß ist eine von einem Verbrennungsraum des Verbrennungsmotors baulich getrennte Kammer vorgesehen. Besagte Kammer kann dabei bevorzugt in dem Verbrennungsmotor oder im Bereich des Verbrennungsmotors angeordnet sein. Deren Funktionsweise sieht vor, dass die Kammer mit der Rückführleitung fluidleitend verbunden ist, so dass die Kammer dazu genutzt werden kann, um die in dem rückgeführten Abgas vorhandenen Partikel durch die Wärmeenergie des Verbrennungsmotors zu verbrennen. Hierzu kann die Kammer derart mit dem Verbrennungsraum des Verbrennungsmotors oder aber mit anderen ausreichend heißen Bereichen des Verbrennungsmotors in leitendem Kontakt stehen. Auf diese Weise kann die aus dem regulären Verbrennungsprozess des Verbrennungsmotors (Kraftstoffverbrennung) resultierende thermische Energie genutzt werden, um die Partikel zu verbrennen. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise der möglicherweise erhöhte Verschleiß des Verbrennungsmotors durch die ansonsten direkt in dessen Verbrennungsprozess eingeleiteten Partikel aus der Regenerationsphase vermindert oder gar verhindert werden.
  • Auch ist die Erfindung auf ein entsprechend ausgestattetes Fahrzeug gerichtet. Hierzu umfasst das Fahrzeug einen Verbrennungsmotor, z.B. einen Dieselmotor, welcher ein Abgaspartikel-Filtersystem wie zuvor beschriebenes mit zwei parallel zueinander angeordneten Abgaspartikelfiltern aufweist. Sowohl das hier verwendete Abgaspartikel-Filtersystem als auch die Abgaspartikelfilter wurden bereits im Vorfeld ausführlich beschrieben, so dass an dieser Stelle auf die vorherigen Ausführungen verwiesen wird. Bevorzugt kann das besagte Fahrzeug einen ebenfalls wie zuvor beschriebenen Fahrzeugantrieb besitzen.
  • Der Abgaspartikelfilter wird bei Bedarf von einer Filterphase in eine Regenerationsphase umgeschaltet, welche dem Entfernen von in dem Abgaspartikelfilter angelagerten Partikeln dient. Der Abgaspartikelfilter selbst umfasst wenigstens einen Filterkörper, welcher unter Ausbildung von wechselseitig verschlossenen Kanälen zueinander beabstandete Filterwände besitzt. In der Filterphase wird zunächst strömendes Abgas des in Betrieb befindlichen Verbrennungsmotors durch entgegen der Strömungsrichtung des Abgases offene Eingangskanäle in den Filterkörper eingeleitet. Anschließend gelangt das Abgas aus dem Filterkörper heraus, indem es durch die Eingangskanäle begrenzende Filterwände hindurch über benachbarte, in Strömungsrichtung entsprechende offene Ausgangskanäle wieder ausgeleitet wird.
  • Stromabwärts der Eingangskanäle sind Verschlussmittel vorgesehen, durch welche die Eingangskanäle des Filterkörpers in der Filterphase verschlossen werden. In der Regenerationsphase des Abgaspartikelfilters werden die Eingangskanäle durch eine entsprechende Manipulation der Verschlussmittel geöffnet.
  • Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Wirkungen der Erfindung sind im Folgenden anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 den Aufbau eines erfindungsgemäßen Abgaspartikel-Filtersystems,
  • 2 einen erfindungsgemäßen Abgaspartikelfilter als Teil des Abgaspartikel-Filtersystems aus 1 gemäß einer ersten Variante in einer Filterphase in einer Seitenansicht,
  • 3 die erste Variante des erfindungsgemäßen Abgaspartikelfilters aus 2 in einer Regenerationsphase in selber Darstellungsweise,
  • 4 einen erfindungsgemäßen Abgaspartikelfilter als Teil des Abgaspartikel-Filtersystems aus 1 nach einer zweiten Variante zu dem in 2 aufgezeigten Abgaspartikelfilter in einer Filterphase in selber Darstellungsweise,
  • 5 die zweite Variante des erfindungsgemäßen Abgaspartikelfilters aus 4 in einer Regenerationsphase in selber Darstellungsweise, und
  • 6 einen erfindungsgemäßen Abgaspartikelfilter als Teil des Abgaspartikel-Filtersystems aus 1 in einer Frontalansicht.
  • 1 zeigt den schematischen Aufbau eines erfindungsgemäßen Abgaspartikel-Filtersystems 1, welches zwei parallel zueinander angeordnete Abgaspartikelfilter 2, 3 und eine Ventilanordnung 4 aufweist. Die Ventilanordnung 4 ist stromabwärts der beiden Abgaspartikelfilter 2, 3 gelegen und über Abgasleitungen 5a, 5b mit diesen fluidleitend verbunden. Das Abgaspartikel-Filtersystem 1 ist zum Betrieb mit einem Verbrennungsmotor 6 in der beispielhaften Ausgestaltung als Dieselmotor 6 vorgesehen. Der stromaufwärts der beiden Abgaspartikelfilter 2, 3 gelegene Verbrennungsmotor 6 ist vorliegend über eine weitere Abgasleitung 5c, 5d und eine Rückführleitung 7 mit diesen fluidleitend verbunden.
  • Die primäre Aufgabe des Abgaspartikel-Filtersystems 1 besteht darin, im Betrieb des Verbrennungsmotors 6 entstehendes Abgas in Bezug auf darin enthaltene Partikel zu filtern. Die in Pfeilform dargestellten Leitungen 5a5d, 7 zeigen dabei eine jeweilige Strömungsrichtung x des Abgases innerhalb des Abgaspartikel-Filtersystems 1 an.
  • Wie zu erkennen, weist die Ventilanordnung 4 zwei Ventileinheiten 8, 9 auf, welche über jeweils eine der Abgasleitungen 5a, 5b mit jeweils einem der beiden Abgaspartikelfilter 2, 3 fluidleitend verbunden sind. Die beiden Ventileinheiten 8, 9 verfügen über je drei Anschüsse a, b, c, von denen jeweils ein erster Anschluss a über jeweils eine der Abgasleitungen 5a, 5b mit den Abgaspartikelfiltern 2, 3 verbunden ist. Die jeweiligen zweiten Anschlüsse b der Ventileinheiten 8, 9 sind mit der Rückführleitung 7 fluidleitend verbunden. Weiterhin sind die dritten Anschlüsse c der Ventileinheiten 8, 9 mit einer stromabwärts der Abgasleitungen 5a5d gelegenen Ende mit einer ersten Zusatzkomponente 10 fluidleitend verbunden. Bei der ersten Zusatzkomponente 10 kann es sich beispielsweise um ein typisches Endstück einer Abgasanlage wie etwa einen Endschalldämpfer oder weitere Abgaskomponenten handeln. Aus der ersten Zusatzkomponente 10 tritt letztlich das Abgas in nicht näher dargestellter Weise aus dem Abgaspartikel-Filtersystem 1 in die Umgebung aus.
  • In Bezug auf die fluidleitende Verbindung des Verbrennungsmotors 6 mit den Abgaspartikelfiltern 2, 3 trennt sich die Abgasleitung 5d hierzu ersichtlich Y-förmig auf, so dass sie mit jeweils einem der beiden Abgaspartikelfilter 2, 3 verbunden ist. Jene, den Verbrennungsmotor 6 mit den beiden Abgaspartikelfiltern 2, 3 fluidleitend verbindende Abgasleitung 5c, 5d ist – wie ebenfalls ersichtlich – in zwei Teile getrennt, wobei zwischen dem Verbrennungsmotor 6 und den Abgaspartikelfiltern 2, 3 eine zweite Zusatzkomponente 11 fluidleitend in die Abgasleitung 5c, 5d mit eingebunden ist. Bei der zweiten Zusatzkomponente 11 kann es sich beispielsweise um einen Zwischenschalldämpfer oder eine weitere Abgasreinigungskomponente handeln.
  • Aufgrund der Anordnung und Einbindung der Ventilanordnung 4 können in Abhängigkeit der jeweiligen Schaltstellung der Anschüsse a, b, c der Ventileinheiten 8, 9 sowohl beide Abgaspartikelfilter 2, 3 gleichzeitig als auch nur einer der beiden Abgaspartikelfilter 2, 3 mit Abgas durchströmt werden. Weiterhin kann über eine entsprechende Schaltstellung der Ventilanordnung 4 wenigstens einen der beiden Abgaspartikelfilter 2, 3 durchströmendes Abgas entweder über die Rückführleitung 7 zurück zum Verbrennungsmotor 6 (Anschlüsse b) oder aber zu dem in Strömungsrichtung x des Abgases gelegenen Ende der Abgasleitung 5a5d hin geleitet werden (Anschlüsse c).
  • 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Abgaspartikelfilter 2, 3 in schematischer Darstellung im Detail. Der Abgaspartikelfilter 2, 3 umfasst einen Filterkörper 12, welcher unter Ausbildung von Kanälen 13, 14 zueinander beabstandete Filterwände 15, 16 besitzt. An einem stromaufwärts gelegenen ersten Ende 17 des Filterkörpers 12 ist in dem hier vorliegenden Schnitt jeder zweite der Kanäle 14 durch einen Stopfen 18 fest verschlossen. An einem dem ersten Ende 17 des Filterkörpers 12 gegenüberliegenden, stromabwärts gelegenen zweiten Ende 19 des Filterkörpers 12 sind besagte Kanäle 14 offen. Demgegenüber sind die zu diesen Kanälen 14 benachbarten Kanäle 13 am zweiten Ende 19 des Filterkörpers 12 über Verschlussmittel 20 verschlossen.
  • Der zuvor beschriebene Zustand der Kanäle 13, 14 gilt in einer hier gezeigten Filterphase A des Abgaspartikelfilters 2, 3. Auf diese Weise sind die einzelnen Kanäle 13, 14 derart wechselseitig verschlossen, dass Abgas durch entgegen seiner Strömungsrichtung x offene Eingangskanäle 13 in den Filterkörper 12 an seinem ersten Ende 17 einströmen kann. Anschließend verlässt das Abgas den Filterkörper 12, indem es durch jene, die Eingangskanäle 13 begrenzenden Filterwände 15, 16 hindurch über die jeweils benachbarten, in Strömungsrichtung x offenen Ausgangskanäle 14 am zweiten Ende 19 wieder ausströmt. Durch das Passieren der Filterwände 15, 16 wird das Abgas gefiltert, wobei sich etwaige Partikel in nicht näher gezeigter Weise an der Oberfläche der Filterwände 15, 16 ablagern.
  • Sofern die Ablagerungen eine gewisse Größenanordnung bzw. ein entsprechendes Volumen angenommen haben, muss der Abgaspartikelfilter 2, 3 regeneriert werden. Rückschlüsse auf die Menge der jeweiligen Ablagerungen an Partikeln kann beispielsweise der ansteigende Staudruck innerhalb des Filterkörpers 12 geben. Für die Entfernung der Ablagerungen dient eine Regenerationsphase B des Abgaspartikelfilters 2, 3, so wie sie aus 3 hervorgeht.
  • 3 zeigt den Abgaspartikelfilter 2, 3 mit geöffneten Ausgangskanälen 14. Wie zu erkennen, sind die stromabwärts der Eingangskanäle 13 am zweiten Ende 19 angeordneten Verschlussmittel 20 dazu ausgebildet, um die Eingangskanäle 13 reversibel zu öffnen und zu verschließen. In der hier gezeigten Regenerationsphase B sind die Eingangskanäle 13 geöffnet, indem die Verschlussmittel 20 temporär entfernt wurden. Vorliegend sind die Verschlussmittel 20 zu einer Verschlusseinheit 21 zusammengefasst. Auf diese Weise können sämtliche Verschlussmittel 20 gleichzeitig durch eine Manipulation der Verschlusseinheit 21 aus den Eingangskanälen 13 gezogen und wieder in diese hinein gesteckt werden, so dass diese öffenbar sowie verschließbar sind. Zudem können die Filterwände 15, 16 zumindest bereichsweise mit einer funktionale Beschichtung 22 versehen sein.
  • Die 4 und 5 zeigen eine alternative Ausgestaltungsform des Abgaspartikelfilters 2, 3 aus den vorherigen 2 und 3. Im Unterschied zu der vorherigen Variante sind hierbei die Verschlussmittel 20 anders ausgestaltet. Im Gegensatz zu der zuvor aufgezeigten stopfenartigen Ausgestaltung sind die hier gezeigten Verschlussmittel 20 als Klappen ausgebildet. Insofern unterscheidet sich die klappenartige Funktionsweise der Verschlussmittel 20 von der stopfenartigen dahingehend, dass die Eingangskanäle 13 am zweiten Ende 19 des Filterkörpers 12 zu deren Verschluss nunmehr abdeckbar sind. Um die Eingangskanäle 13 zu öffnen, können die so ausgestalteten Verschlussmittel 20 ebenfalls verlagert oder – oder in nicht gezeigter Weise – verschwenkt werden. Die klappenartigen Verschlussmittel 20 sind vorliegend ebenfalls zu einer Verschlusseinheit 21 zusammengefasst.
  • Unabhängig von den gezeigten Varianten der Verschlussmittel 20 wird vorliegend zwischen der Filterphase A und Regenerationsphase B umgeschaltet, indem die jeweilige Verschlusseinheit 21 in einer parallel zur Strömungsrichtung x verlaufenden Bewegungsrichtung um eine Distanz y verlagert wird. Alternativ ist eine Verschiebung senkrecht zur Strömungsrichtung x also in Richtung z um einen halben Zellabstand d denkbar. Der Zellabstand d ist beispielhaft in 6 erkennbar. 6 zeigt eine Aufsicht auf das zweite Ende 19 des Filterkörpers 12, wobei auch die Eingangskanäle 13 sowie die Ausgangskanäle 14 erkennbar sind.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Abgaspartikel-Filtersystem
    2
    Abgaspartikelfilter von 1
    3
    Abgaspartikelfilter von 1
    4
    Ventilanordnung von 1
    5a
    Abgasleitung zwischen 2 und 9
    5b
    Abgasleitung zwischen 3 und 8
    5c
    Abgasleitung zwischen 6 und 11
    5d
    Abgasleitung zwischen 11 und 2, 3
    6
    Verbrennungsmotor
    7
    Rückführleitung von 1
    8
    Ventileinheit von 4
    9
    Ventileinheit von 4
    10
    erste Zusatzkomponente von 1; oder Zusatzsystem
    11
    zweite Zusatzkomponente von 1; oder Zusatzsystem
    12
    Filterkörper
    13
    Kanal von 12, Eingangskanal
    14
    Kanal von 12, Ausgangskanal
    15
    Filterwand von 12
    16
    Filterwand von 12
    17
    erstes Ende von 12
    18
    Stopfen in 14
    19
    zweites Ende von 12
    20
    Verschlussmittel in 13
    21
    Verschlusseinheit aus 20
    22
    funktionale Beschichtung auf 15, 16
    A
    Filterphase von 2, 3
    a
    erster Anschluss von 8, 9
    B
    Regenerationsphase von 2, 3
    b
    zweiter Anschluss von 8, 9
    c
    dritter Anschluss von 8, 9
    x
    Strömungsrichtung in 1
    y
    Distanz für Wechsel zwischen A und B
    d
    Zellabstand
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 4649703 A [0007]
    • DE 3424196 A1 [0007]
    • US 2002/0035920 A1 [0009]
    • US 6675572 B2 [0009]

Claims (9)

  1. Abgaspartikelfilter für einen Verbrennungsmotor (6), umfassend einen Filterkörper (12), welcher unter Ausbildung von Kanälen (13, 14) zueinander beabstandete Filterwände (15, 16) besitzt, wobei die Kanäle (13, 14) derart wechselseitig verschlossen sind, dass Abgas durch entgegen seiner Strömungsrichtung (x) offene Eingangskanäle (13) in den Filterkörper (12) einströmen und aus diesem durch die Eingangskanäle (13) begrenzende Filterwände (15, 16) hindurch über benachbarte, in Strömungsrichtung (x) offene Ausgangskanäle (14) ausströmen kann, gekennzeichnet durch stromabwärts der Eingangskanäle (13) angeordnete Verschlussmittel (20), welche dazu ausgebildet sind, die Eingangskanäle (13) reversibel zu öffnen und zu verschließen.
  2. Abgaspartikelfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussmittel (20) als Stopfen ausgebildet sind, wobei die Verschlussmittel (20) zum Verschließen der Eingangskanäle (13) zumindest abschnittsweise in diese einführbar und zur Öffnung der Eingangskanäle (13) aus diesen herausziehbar sind.
  3. Abgaspartikelfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussmittel (20) als Klappen ausgebildet sind, durch welche die Eingangskanäle (13) zu deren Verschluss abdeckbar sind, wobei die Verschlussmittel (20) zum Öffnen der Eingangskanäle (13) verlagerbar und/oder verschwenkbar sind.
  4. Abgaspartikelfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einige der Verschlussmittel (20) zu einer Verschlusseinheit (21) zusammengefasst sind, wobei die zugehörigen Eingangskanäle (13) durch eine Manipulation der Verschlusseinheit (21) öffenbar und verschließbar sind.
  5. Abgaspartikelfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Filterwänden (15, 16) des Filterkörpers (12) zumindest bereichsweise eine funktionale Beschichtung (22) angeordnet ist.
  6. Abgaspartikel-Filtersystem für einen Verbrennungsmotor (6), umfassend zwei parallel zueinander angeordnete Abgaspartikelfilter (2, 3) insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche sowie eine stromabwärts der Abgaspartikelfilter (2, 3) gelegene und mit den Abgaspartikelfiltern (2, 3) fluidleitend verbundene Ventilanordnung (4), welche über eine Rückführleitung (7) mit dem Verbrennungsmotor (6) verbindbar ist, wobei die Ventilanordnung (4) zwei Ventileinheiten (8, 9) aufweist, welche derart mit jeweils einem der Abgaspartikelfilter (2, 3) fluidleitend verbunden sind, dass in Abhängigkeit einer Schaltstellung (a, b, c) der Ventilanordnung (4) sowohl beide Abgaspartikelfilter (2, 3) gleichzeitig als auch nur einer der Abgaspartikelfilter (2, 3) mit Abgas durchströmbar sind/ist.
  7. Abgaspartikel-Filtersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgaspartikelfilter (2, 3) in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, wobei das Gehäuse derart ausgestaltet ist, dass in das Gehäuse leitbares Abgas auf die in dem Gehäuse angeordneten Abgaspartikelfilter (2, 3) aufteilbar ist.
  8. Fahrzeugantrieb, umfassend einen Verbrennungsmotor (6) und ein Abgaspartikel-Filtersystem (1) mit zwei parallel zueinander angeordneten Abgaspartikelfiltern (2, 3), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Abgaspartikel-Filtersystem (1) über eine Abgasleitung (5a5d) und eine Rückführleitung (7) derart mit dem Verbrennungsmotor (6) fluidleitend verbunden ist, dass wenigstens einen der Abgaspartikelfilter (2, 3) durchströmendes Abgas des in Betrieb befindlichen Verbrennungsmotors (6) entweder über die Rückführleitung (7) zurück zum Verbrennungsmotor (6) oder zu einem in Strömungsrichtung (x) des Abgases gelegenen Endes der Abgasleitung (5a5d) hin leitbar ist, gekennzeichnet durch eine von einem Verbrennungsraum des Verbrennungsmotors (6) baulich getrennte Kammer, welche in dem Verbrennungsmotor (6) oder im Bereich des Verbrennungsmotors (6) angeordnet und mit der Rückführleitung (7) fluidleitend verbunden ist, wobei die Kammer dazu ausgebildet ist, um in dem rückgeführten Abgas vorhandene Partikel durch die Wärmeenergie des Verbrennungsmotors (6) zu verbrennen.
  9. Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor (6), aufweisend ein Abgaspartikel-Filtersystem (1) mit zwei parallel zueinander angeordneten Abgaspartikelfiltern (2, 3) insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere mit einem Fahrzeugantrieb nach Anspruch 8.
DE201420102282 2014-05-14 2014-05-15 Abgaspartikelfilter und Abgaspartikel Filtersystem für einen Verbrennungsmotor sowie Fahrzeugantrieb nebst entsprechend ausgestattetem Fahrzeug Expired - Lifetime DE202014102282U1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201420102282 DE202014102282U1 (de) 2014-05-14 2014-05-15 Abgaspartikelfilter und Abgaspartikel Filtersystem für einen Verbrennungsmotor sowie Fahrzeugantrieb nebst entsprechend ausgestattetem Fahrzeug

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014209063.6 2014-05-14
DE102014209064.4A DE102014209064A1 (de) 2014-05-14 2014-05-14 Abgaspartikelfilter und Abgaspartikel-Filtersystem für einen Verbrennungsmotor sowie Fahrzeugantrieb nebst entsprechend ausgestattetem Fahrzeug
DE102014209063.6A DE102014209063A1 (de) 2014-05-14 2014-05-14 Abgaspartikelfilter und Abgaspartikel-Filtersystem für einen Verbrennungsmotor sowie Fahrzeugantrieb nebst entsprechend ausgestattetem Fahrzeug
DE102014209064.4 2014-05-14
DE201420102282 DE202014102282U1 (de) 2014-05-14 2014-05-15 Abgaspartikelfilter und Abgaspartikel Filtersystem für einen Verbrennungsmotor sowie Fahrzeugantrieb nebst entsprechend ausgestattetem Fahrzeug

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE202014102282U1 true DE202014102282U1 (de) 2014-06-06

Family

ID=51015460

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201420102282 Expired - Lifetime DE202014102282U1 (de) 2014-05-14 2014-05-15 Abgaspartikelfilter und Abgaspartikel Filtersystem für einen Verbrennungsmotor sowie Fahrzeugantrieb nebst entsprechend ausgestattetem Fahrzeug

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE202014102282U1 (de)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3424196A1 (de) 1984-02-11 1985-08-22 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Einrichtung zur entfernung von festkoerperteilen aus abgasen von brennkraftmaschinen
US20020035920A1 (en) 2000-09-14 2002-03-28 Gary Everingham Valve including a recirculation chamber

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3424196A1 (de) 1984-02-11 1985-08-22 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Einrichtung zur entfernung von festkoerperteilen aus abgasen von brennkraftmaschinen
US4649703A (en) 1984-02-11 1987-03-17 Robert Bosch Gmbh Apparatus for removing solid particles from internal combustion engine exhaust gases
US20020035920A1 (en) 2000-09-14 2002-03-28 Gary Everingham Valve including a recirculation chamber
US6675572B2 (en) 2000-09-14 2004-01-13 Siemens Automotive Inc. Valve including a recirculation chamber

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1728984B1 (de) Abgasanlage
DE102012216885B4 (de) Abgasnachbehandlungssystem
EP1179125B1 (de) Vorrichtung zum reduzieren von schädlichen bestandteilen im abgas einer brennkraftmaschine, insbesondere einer diesel-brennkraftmaschine
DE102014207530A1 (de) Katalysatorbaugruppe, die Baugruppe enthaltende Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen eines Verbrennungsmotors, Baukastensystem für die Baugruppe, und Verfahren zur Herstellung der Baugruppe
DE102015219028A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung einer Brennkraftmaschine
DE4207005C2 (de) Abgasreiniger
DE102014209063A1 (de) Abgaspartikelfilter und Abgaspartikel-Filtersystem für einen Verbrennungsmotor sowie Fahrzeugantrieb nebst entsprechend ausgestattetem Fahrzeug
EP2960450A2 (de) Abgasanlage für Brennkraftmaschinen
DE202014102282U1 (de) Abgaspartikelfilter und Abgaspartikel Filtersystem für einen Verbrennungsmotor sowie Fahrzeugantrieb nebst entsprechend ausgestattetem Fahrzeug
DE102014209064A1 (de) Abgaspartikelfilter und Abgaspartikel-Filtersystem für einen Verbrennungsmotor sowie Fahrzeugantrieb nebst entsprechend ausgestattetem Fahrzeug
AT15066U2 (de) Auslasssystem für eine Brennkraftmaschine
WO2015074698A1 (de) Als wandstromfilter ausgelegter partikelfilter
DE202014102219U1 (de) Abgaspartikel Filtersystem für einen Verbrennungsmotor in der beispielhaften Ausgestaltung als Dieselmotor sowie Fahrzeugantrieb nebst entsprechend ausgestattetem Fahrzeug
EP3530339B1 (de) Partikelfilter für einen verbrennungsmotor sowie verfahren zur herstellung eines solchen partikelfilters
DE202005011603U1 (de) Dieselrußpartikelfilter
DE102015205480A1 (de) Abgaspartikel-Filtersystem für einen Verbrennungsmotor in der beispielhaften Ausgestaltung als Dieselmotor
DE102016122070A1 (de) Katalysierter partikelfilter
DE102007063100A1 (de) Abgasnachbehandlungseinrichtung mit mindestens zwei Partikelfiltern
DE102017103555B4 (de) Partikelfilter für eine Verbrennungskraftmaschine mit einer katalytisch wirksamen Beschichtung
DE102019203153A1 (de) Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung
DE102009029259B4 (de) Filteranordnung einer Abgasnachbehandlungseinrichtung
DE10210950A1 (de) Rußfilter mit Umkehr der Abgasströmungsrichtung
DE102014208940A1 (de) Abgaspartikel-Filtersystem für einen Verbrennungsmotor in der beispielhaften Ausgestaltung als Dieselmotor sowie Fahrzeugantrieb nebst entsprechend ausgestattetem Fahrzeug
DE102017218663B3 (de) Partikelfilter
DE3627734C2 (de)

Legal Events

Date Code Title Description
R207 Utility model specification

Effective date: 20140717

R150 Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years
R151 Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years
R152 Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years
R082 Change of representative

Representative=s name: MARKOWITZ, MARKUS, DR.-ING., DE