DE4201111C2 - Abgasfilter, insbesondere Rußpartikelfilter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Abgasfilter, insbesondere ein Rußpartikelfilter gemäß des Oberbegriffs des Patentanspruches 1.

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 Kanäle sind zur Führung des Abgases durch die Kanalseitenwände wechselseitig verschlossen und bilden dadurch Eintrittskanäle für Rohgas und Austrittskanäle für Reingas. Das beschriebene Abgasfilter weist jedoch den Nachteil auf, daß mit Zunahme der Laufzeit des Kraftfahrzeuges durch Ablagerung von Verbrennungsrückständen wie beispielsweise Rußpartikeln, Ölasche und Kraftstoffadditiven auf der Filterwandung das Filtervolumen und die Filtereingangsfläche reduziert wird, wodurch der Abgasgegendruck stark ansteigt. Dies führt zu einer Verminderung der Motorleistung und zu einer Erhöhung des Verbrauchs.

Aus der Entgegenhaltung DE-OS 30 43 996 ist lediglich ein Abgasfilter in Form eines Keramikmonolithen ersichtlich, der Eintrittskanäle zur Führung von Rohgas und Austrittskanäle zur Führung von Reingas aufweist, wobei die Eintrittskanäle im Querschnitt größer gestaltet sind als die Austrittskanäle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gattungsgemäßes Abgasfilter derart weiterzubilden, daß das Abgasfilter über die Laufzeit des Kraftfahrzeuges funktionsfähig bleibt.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß jeweils durch die in den Patentansprüchen 1 und 2 angegebenen kennzeichnenden Merkmale gelöst.

Dank der Erfindung nach Anspruch 1 und 2 wird mit quer zur Strömungsrichtung des Abgases gewellten aufeinandergeschichteten Filterplatten in fortlaufender Schichtfolge abwechselnd Eintrittskanäle großen Querschnitts oder Austrittskanäle kleineren Querschnitts von einander benachbarten Filterplatten begrenzt. Dies führt aufgrund der Vergrößerung der Wandungsfläche der Eintrittskanäle 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 Eintrittskanäle dichter zusammen, wodurch ein verbesserter Wärmeübergang zwischen den Rohgas führenden Kanälen erreicht wird und somit günstigere thermische Voraussetzungen für den Rußabbrand geschaffen werden. Insgesamt wird durch die erhöhte Speicherkapazität des Filters und die verbesserten thermischen Bedingungen zum Abbrennen der Rußpartikel über die Laufzeit des Fahrzeuges ein Zusetzen des Filters verhindert, so daß dieses permanent funktionsfähig bleibt.

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.

Durch die Gestaltung des Abgasfilters nach Anspruch 1 und 2 wird zudem jeweils ein Abgasfilter mit einer vergrößerten Filterfläche für das Rohgas bei gleichen Außenabmessungen wie bei einem herkömmlichen Abgasfilter ermöglicht.

Neben dem baulichen Vorteil der hinsichtlich herkömmlicher Ab­ gasfilter gleichbleibender Außenabmessung des Filterelementes bei gleichzeitiger Vergrößerung der Filterfläche für Rohgas weist die erfindungsgemäße Lösung nach Anspruch 2 den fertigungstechnischen Vorteil auf, daß für den Aufbau des Abgasfilters nur eine Filterplattenform 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 sinusförmig 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 Kanäle 6, 7 ausgebildet, wobei die Wellenkämme jeder Filter­ platte 4 mit den Wellentälern der jeweils bezüglich des Schichtaufbaus nach unten sich anschließenden Filterplatte 3 Eintrittskanäle 6 großen Querschnitts zur Führung von Rohgas und mit den Wellenkämmen der jeweils nach oben sich anschlie­ ßenden Filterplatte 3 Austrittskanäle 7 kleinen Querschnitts zur Führung von Reingas begrenzen. Zur Durchströmung der Plattenflächen sind die die Eintrittskanäle 6 bildenden Filter­ platten am abströmseitigen und die die Austrittskanäle 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 Filterelementes 1 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 8 wird nach einer geradzahligen mehrfachen Spiegelung in sich selbst übergeführt. Zwischen den Berührungsgeraden be­ grenzen einander benachbarte Filterplatten 8 längs der Strömungs­ richtung verlaufende Eintritts- bzw. Austrittskanäle 13, 14 unterschiedlich großen Quer­ schnitts. Die Eintrittskanäle 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 Austrittskanä­ 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 Austrittskanäle 14 bilden­ den Filterplatten am anströmseitigen Ende des Rußpartikelfil­ ters miteinander preßverschweißt.

Claims (2)

1. Abgasfilter, insbesondere Rußpartikelfilter mit einem Fil­ terelement, das schichtweise aus Filterplatten aufgebaut ist, welche quer zur Strömungsrichtung des Abgases wellenförmig ausgebildet sind und in fortlaufender Schichtfolge abwechselnd Eintrittskanäle für das Rohgas und Austrittskanäle für das Reingas miteinander ausbilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittskanäle (6) einen größeren Querschnitt besitzen als die Austrittskanäle (7), wobei die Kanäle (6, 7) unterschiedlich großen Querschnittes dadurch gebildet sind, daß die Filterplatten (3, 4) sinusförmig gewellt sind, wobei jeweils zwei einander benachbarte Filterplatten (3, 4) 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.

2. Abgasfilter insbesondere Rußpartikelfilter mit einem Filterelement, das schichtweise aus Filterplatten aufgebaut ist, welche quer zur Strömungsrichtung des Abgases wellenförmig ausgebildet sind und in fortlaufender Schichtfolge abwechselnd Eintrittskanäle für Rohgas und Austrittskanäle für Reingas miteinander ausbilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittskanäle (13) einen größeren Querschnitt besitzen als die Austrittskanäle (14), wobei die Kanäle (13, 14) unterschiedlich großen Querschnittes dadurch gebildet sind, 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 (9) der jeweiligen Filterplatte (8) berührt, aufgebaut ist.