DE4201111A1 - Abgasfilter, insbesondere russpartikelfilter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgasfilter, insbesondere einen Rußpartikelfilter gemäß den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.

Ein Abgasfilter der gattungsgemäßen Bauart ist aus der DE-OS 33 30 020 A1 bekannt. Dieser ist in einem Beispiel als Quader aus­ gebildet, dessen Filterelement aus mehreren übereinanderge­ schichteten Filterplatten besteht. Die Filterplatten weisen quer zur Strömungsrichtung des Abgases eine gewellte oder ebene Struktur auf, wobei sich schichtweise eine gewellte mit einer ebenen Lage abwechselt. Die zwischen den Filterplatten ausge­ bildeten Filterkanäle sind zur Führung des Abgases durch die Kanalseitenwände wechselseitig verschlossen und bilden dadurch Roh- und Reingaskanäle. Das beschriebene Abgasfilter weist je­ doch den Nachteil auf, daß mit Zunahme der Laufzeit des Kraft­ fahrzeuges durch Ablagerung von Verbrennungsrückständen wie beispielsweise Rußpartikeln, Ölasche und Kraftstoffadditiven auf der Filterwandung das Filtervolumen und die Filtereingangs­ fläche reduziert wird, wodurch der Abgasgegendruck stark an­ steigt. Dies führt zu einer Verminderung der Motorleistung und zu einer Erhöhung des Verbrauchs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen gattungsgemä­ ßen Abgasfilter derart weiterzubilden, daß ein Zusetzen des Filters infolge einer Ablagerung von Verbrennungsrückständen auf den Filterwandungen über die Laufzeit des Kraftfahrzeuges verhindert wird.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen kennzeichnenden Merkmale gelöst.

Dabei sind die Rohgaskanäle mit einem größeren Querschnitt ver­ sehen als die Reingaskanäle. Dies führt aufgrund der Vergröße­ rung der Wandungsfläche der Rohgaskanäle zu einer wesentlich höheren Speicherkapazität des Filters, was ein Zusetzen des Filters zumindest auf einen späten Zeitpunkt verschiebt. Des weiteren liegen die von den Ablagerungen beschichteten Rohgas­ kanäle dichter zusammen, wodurch ein verbesserter Wärmeübergang zwischen den Rohgas führenden Kanälen erreicht wird und somit günstigere thermische Voraussetzungen für den Rußabbrand ge­ schaffen werden. Insgesamt wird durch die erhöhte Speicherka­ pazität des Filters und die verbesserten thermischen Bedingun­ gen zum Abbrennen der Rußpartikel über die Laufzeit ein Zuset­ zen des Filters verhindert. Darüberhinaus wird die Anfälligkeit des Filters gegenüber einem Durchbrennen der Filterwände beim Rußabbrand reduziert, da der über die Laufzeit ausgefilterte Ruß auf einer größeren Filteroberfläche verteilt ist.

In einer baulich vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 3 sind die Filterplatten quer zur Strömungsrichtung des Abgases sinusförmig gewellt, wobei jeweils zwei einander benachbarte Filterplatten gleiche Phase und gleiche Periode, jedoch eine unterschiedlich große Amplitude aufweisen und eine Plattengruppe bilden, welche im Schichtaufbau zu benachbarten Plattengruppen um 180° phasenverschoben angeordnet sind. Dabei werden in fortlaufender Schicht folge abwechselnd Rohgaskanäle großen Querschnitts oder Reingaskanäle kleineren Querschnitts von einander benachbarten Filterplatten begrenzt. Dadurch wird die Gestaltung eines Abgasfilters mit einer vergrößerten Filterfläche für das Rohgas bei gleichen Außenabmessungen wie bei einem herkömmlichen Abgasfilter ermöglicht.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung nach Anspruch 4 ist die Wellung einer Filterplatte von durch tiefe Wellentäler verbundene Wellenkammgruppen gleicher Amplitude gebildet, wel­ che sich ihrerseits jeweils aus durch flache Wellentäler mitei­ nander verbundenen Wellenkämmen zusammensetzen. Dabei ist die Schichtstruktur des Filters aus einer fortwährenden Spiegelung einer Filterplatte an einer gedachten Ebene, die die Scheitel der tiefsten Wellentäler der jeweiligen Filterplatte berührt, aufgebaut. Dabei werden zwischen den Filterplatten Filterkanäle verschieden großer Querschnitte gebildet, wobei die Filterkanä­ le größten Querschnitts der Führung von Rohgas zugeordnet sind. Neben dem baulichen Vorteil der hinsichtlich herkömmlicher Ab­ gasfilter gleichbleibender Außenabmessung des Filterelementes bei gleichzeitiger Vergrößerung der Filterfläche für Rohgas weist diese Ausgestaltung den fertigungstechnischen Vorteil auf, daß für den Aufbau des Abgasfilters nur eine Filterplat­ tenform benötigt wird.

In der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung werden zwei Aus­ führungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 in einer geschnittenen perspektivischen Darstellung ein Filterelement eines Rußpartikelfilters aus gewellten Filter­ plattengruppen mit Filterplatten unterschiedlicher Amplitude,

Fig. 2 ein Filterelement aus Fig. 1 aus spiegelbildlich aufei­ nander geschichteten Filterplatten,

Fig. 3 die Schichtstruktur des Filters von Fig. 1 in einem ver­ größerten Ausschnitt,

Fig. 4 die Schichtstruktur des Filters von Fig. 2 in einem ver­ größerten Ausschnitt.

In Fig. 1 ist ein quaderförmiges Filterelement 1 eines Rußpar­ tikelfilters dargestellt, welches aus mehreren aufeinanderge­ schichteten Filterplatten 2 aus Sintermetall besteht. Die Fil­ terplatten 2 sind quer zur Strömungsrichtung des Abgases sinus­ förmig gewellt und - wie in Fig. 3 verdeutlicht ist - in Fil­ terplatten 3 mit einer Wellung großer Amplitude und Filterplat­ ten 4 mit einer Wellung kleiner Amplitude aufgeteilt. Die Fil­ terplatten 3 und 4 sind beim Aufbau des Filterelementes 1 ab­ wechselnd aufeinandergeschichtet, wobei ihre Wellungen gleiche Phase und Periode besitzen. Jeweils zwei benachbarte Filter­ platten 3 und 4 bilden eine Filterplattengruppe, welche wie­ derholt aufeinandergeschichtet die Schichtstruktur des Filter­ elementes 1 bildet, wobei einander benachbarte Filterplatten­ gruppen in der Wellung um 180° zueinander phasenverschoben an­ geordnet sind. Die Filterplatten 4 liegen mit ihren Wellentä­ lern einerseits auf den Kammlinien 5 der Wellenkämme benachbar­ ter in der Schichtfolge nach unten sich anschließender Filter­ platten 3 auf. Andererseits bilden die Wellentäler der Filter­ platten 4 eine Auflage für die Kammlinien der Wellentäler der sich nach oben anschließenden benachbarten Filterplatten 3. Zwischen den Auflagen der Filterplatten 3 und 4 werden Abgas­ filterkanäle ausgebildet, wobei die Wellenkämme jeder Filter­ platte 4 mit den Wellentälern der jeweils bezüglich des Schichtaufbaus nach unten sich anschließenden Filterplatte 3 Abgasfilterkanäle 6 großen Querschnitts zur Führung von Rohgas und mit den Wellenkämmen der jeweils nach oben sich anschlie­ ßenden Filterplatte 3 Abgasfilterkanäle 7 kleinen Querschnitts zur Führung von Reingas begrenzen. Zur Durchströmung der Plattenflächen sind die die Rohgaskanäle 6 bildenden Filter­ platten am abströmseitigen und die die Reingaskanäle 7 bilden­ den Filterplatten am anströmseitigen Ende des Rußpartikelfil­ ters miteinander preßverschweißt.

In Fig. 2 besteht das Filterelement 1 aus Filterplatten 8, de­ ren Wellung quer zur Strömungsrichtung verläuft und - im ver­ größerten Ausschnitt durch Fig. 4 besonders hervorgehoben - durch tiefe Wellentäler 9 verbundene Wellenkammgruppen gleicher Amplitude gebildet ist. Die Wellenkammgruppen setzen sich aus jeweils zwei Wellenkämmen 10 zusammen, welche durch ein flaches Wellental 11 verbunden sind. Die Schichtstruktur des Filters ergibt sich aus einer fortwährenden Spiegelung einer Filter­ platte 8 an einer gedachten Ebene 12, die die Scheitel der tiefsten Wellentäler der jeweiligen Filterplatte berührt, wobei die Filterplatten 8 aufeinander in ihren Berührungsgeraden mit der Spiegelebene 12 aufliegen. Die ungespiegelte Form der Fil­ terplatte wird nach einer geradzahligen mehrfachen Spiegelung in sich selbst übergeführt. Zwischen den Berührungsgeraden be­ grenzen einander benachbarte Filterplatten längs der Strömungs­ richtung verlaufende Kanäle 13, 14 unterschiedlich großen Quer­ schnitts. Die Kanäle 13, welche zwischen den in den Scheiteln der Wellentäler 9 liegenden Berührungsgeraden begrenzt sind und zur Führung von Rohgas dienen, weisen im Vergleich zu den Kanä­ len 14, welche zwischen den in den Kammlinien der Wellenkämme 10 liegenden Berührungsgeraden begrenzt sind und zur Führung von Reingas dienen, einen wesentlich größeren Querschnitt auf. Ebenso wie beim Filterelement aus Fig. 1 sind zur Durchströmung der Plattenflächen die die Rohgaskanäle 13 bildenden Filter­ platten am abströmseitigen und die die Reingaskanäle 14 bilden­ den Filterplatten am anströmseitigen Ende des Rußpartikelfil­ ters miteinander preßverschweißt.

Claims (4)

1. Abgasfilter, insbesondere Rußpartikelfilter mit einem Fil­ terelement, das Eintrittskanäle für das Rohgas und Austritts­ kanäle für das Reingas aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohgaskanäle (6, 13) einen größeren Querschnitt besitzen als die Reingaskanäle (7,14).

2. Abgasfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (1) schichtweise aus Filterplatten (2, 8) aufgebaut ist, welche quer zur Strömungsrichtung des Abgases wellenförmig ausgebildet sind und in fortlaufender Schichtfolge abwechselnd Roh- oder Reingaskanäle (6, 13, 7, 14) miteinander ausbilden.

3. Abgasfilter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterplatten (2) sinusförmig gewellt sind, wobei je­ weils zwei einander benachbarte Filterplatten gleiche Phase und gleiche Periode, jedoch eine unterschiedlich große Amplitude aufweisen und eine Plattengruppe bilden, welche im Schichtauf­ bau zu benachbarten Plattengruppen um 180° phasenverschoben angeordnet sind.

4. Abgasfilter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellung einer Filterplatte (8) von durch tiefe Wellen­ täler (9) verbundenen Wellenkammgruppen gleicher Amplitude ge­ bildet ist, welche sich jeweils aus durch flache Wellentäler (11) miteinander verbundenen Wellenkämmen (10) zusammensetzen, und daß die Schichtstruktur des Filterelementes (1) aus einer fortwährenden Spiegelung einer Filterplatte (8) an einer ge­ dachten Ebene (12), die die Scheitel der tiefsten Wellentäler der jeweiligen Filterplatte berührt, aufgebaut ist.