WO2007079833A1 - Partikelfilter für eine abgasanlage - Google Patents

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WO2007079833A1
WO2007079833A1 PCT/EP2006/011504 EP2006011504W WO2007079833A1 WO 2007079833 A1 WO2007079833 A1 WO 2007079833A1 EP 2006011504 W EP2006011504 W EP 2006011504W WO 2007079833 A1 WO2007079833 A1 WO 2007079833A1
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particle
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Hans-Christoph Hossfeld
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Emcon Technologies Germany (Augsburg) Gmbh
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a particulate filter for an exhaust system, which can be used in particular as a close-coupled particulate receiving memory.
  • Such a particle receiving memory is from the German
  • Utility Model DE 20 2005 001 257 known. It serves to remove a part of the particles contained in the exhaust gas flow, in particular soot particles of a diesel engine, from the exhaust gas.
  • an NO 2 oxidation effect is used, which consists in oxidizing the soot particles retained in the particulate matter storage with NO 2 in the exhaust gas to produce nitrogen and CO 2 .
  • this reaction requires temperatures from about 25O 0 C.
  • Particle filter acting particulate filter as close as possible to the internal combustion engine to arrange, for example in the field of
  • the object of the invention is to develop a particulate filter for the exhaust system of an internal combustion engine to the effect that the temperature threshold required for the beginning of the regeneration is exceeded as quickly as possible.
  • a particulate filter for an exhaust system having a housing, an inlet, an outlet and a filter substrate which is arranged in the flow path from the inlet to the outlet, wherein the filter substrate is a hollow body, the interior of which is in flow communication with the inlet so that the flow path leads from the entrance through the filter substrate and then to the exit.
  • This design of the particulate filter ensures that the exhaust gas stream, after entering the housing of the particulate filter, first comes into contact with the filter substrate and only then with the housing of the particulate filter. In this way, the exhaust gas flow may first heat the filter substrate before it the housing comes into contact, whereby it is deprived of a comparatively large amount of heat.
  • a second filter substrate is arranged in the interior of the filter substrate, which is also a hollow body, whereby a second flow path from the interior of the first
  • Filter substrate is opened through the second filter substrate into the interior and from there to the output. Also in this embodiment comes the
  • the filter substrate is a metal foam. This makes it possible to produce intrinsically stable hollow bodies with the desired pore size with comparatively little effort.
  • FIG. 1 shows schematically an internal combustion engine with an exhaust system containing a particulate filter according to the invention
  • FIG. 2 shows schematically a section through the particle filter of the exhaust system of FIG. 1, which is designed as a particle receiving store;
  • FIG. 3 shows schematically a section through the filter substrate of the particle filter of FIG. 2;
  • FIG. 4 shows a top view of that used in the particle filter of FIG
  • FIG. 6 schematically shows a section through an alternative embodiment of the particle filter
  • FIG. 1 shows schematically a section through the filter substrates used in the particle filter of FIG. 5;
  • Figure 7 is a plan view of the filter substrate holder used in the particulate filter of Figure 5;
  • FIG. 6 shows a further embodiment of a particulate filter
  • FIG. 1 shows schematically a section through the filter substrates used in the particle filter of FIG. 8;
  • FIG. 10 shows a schematic plan view of the holder for the filter substrates of the particle filter from FIG. 8.
  • FIG. 1 shows a diesel internal combustion engine 1 to which diesel fuel is supplied via an injection nozzle 2.
  • the necessary amount of fuel is measured by a control unit 3, which is supplied with signals from an air mass meter 4, a throttle valve 5 and a pressure difference sensor 5 '.
  • the control unit 3 in turn controls an exhaust gas recirculation valve 6 and a turbocharger 7.
  • a DeNOx catalyst 8 and a particulate filter 9 are provided on the exhaust side.
  • the exhaust system is provided with a particle filter 10, which as
  • the particulate receiving filter filters only a part of the particles from the exhaust gas, which are converted via CRT effect to relieve the (main) particulate filter 9.
  • the particle filter 10 is arranged comparatively close to the internal combustion engine 1, preferably immediately after the exhaust manifold. This ensures that the exhaust gas stream, when entering the particulate filter 10, has a comparatively high temperature.
  • the particulate filter 10 is shown in section. It has an input 12, a housing 14, in which the input 12 opens, and an output 16 from the housing.
  • a filter substrate 18 is arranged, which is designed as a hollow cylinder. It consists of a metal foam, which is inherently stable.
  • the filter substrate 18 is a composite component which consists of an outer single substrate 20 and an inner single substrate 22, which are both firmly joined together, for example by sintering.
  • the typical pore size of the outer substrate 20 is 800 ⁇ m
  • the typical pore size of the inner filter substrate 22 is 1200 ⁇ m.
  • the filter substrate 18 is also provided with a provided catalytically active coating. This is well known in the art (see, for example, European Patent Application 1 515 012).
  • the particle filter 10 is thus a combination of a sub-filter and a DOC.
  • the filter substrate 18 is disposed inside the housing 14 so that the
  • the upstream end of the hollow cylindrical filter substrate 18 is arranged on a collar 24, which may be formed, for example, as an extension of an inlet tube.
  • the downstream end of the hollow cylindrical filter substrate 18 is disposed on a support collar 26, which is part of a holder 28.
  • the holder 28 is (apart from the support collar 26) generally disc-shaped and is supported with its outer periphery on the inside of the housing 14. In the middle, it is provided with a plate 30 (see FIG. 4) which closes the downstream end of the hollow-cylindrical filter substrate 18. Outside the radius, which is defined by the support collar 26, the holder 28 is provided with a plurality of passage openings 32.
  • the exhaust gas flow A enters through the inlet 12 into the particle filter 10, more precisely into the interior of the hollow cylindrical filter substrate 18. Since its downstream end is closed by the plate 30, the exhaust gas flow A must flow through the filter substrate 18 from the inside to the outside. In this case, part of the particles contained in the exhaust gas A is retained in the filter substrate 18.
  • the cleaned exhaust gas then collects in the annular space surrounding the filter substrate 18 between the housing 14 and the filter substrate 18 and flows from there through the passage openings 32 to the outlet 16. Substantially on the flow path for the exhaust gas A, it first flows through the filter substrate 18 before it comes into contact with the housing 14 of the particulate filter.
  • the filter substrate can heat up very quickly due to its comparatively low thermal mass, while the housing 14 warms up comparatively slowly on the one hand because of its thermal mass and on the other hand because of the unavoidable cooling by the ambient air.
  • the exhaust gas generated heat the filter substrate 18 comparatively quickly, because it comes into contact with almost uncooled.
  • the necessary for the regeneration of the filter substrate temperature of about 25O 0 C is achieved very quickly with the particulate filter according to the invention.
  • a filter substrate can be used which has a diameter of almost 60 mm with a length of almost 180 mm.
  • the inner diameter of the housing 14 is, for example
  • the thickness of the wall of the filter substrate 18 may be on the order of 10 mm.
  • FIGS. 5 to 7 show a second embodiment of a particle filter.
  • the same reference numerals are used, and reference is made to the above explanations in this respect.
  • a second filter substrate 40 is disposed inside the filter substrate 18 in the second embodiment.
  • This is also a hollow cylinder of metal foam, which has a double-layered construction.
  • the layer with the larger pores is arranged on the outside here.
  • the second filter substrate 40 is arranged concentrically within the first filter substrate 18.
  • a second collar 42 is provided on the input side, which supports the upstream end of the second filter substrate 40 and also centrally closes the access to the interior of the hollow cylinder.
  • a second support collar 44 is provided on the holder 28, on which the second filter substrate 40 is mounted.
  • a passage opening 46 is provided.
  • the exhaust gas flowing into the particulate filter 10 flows into the annular space which is formed within the first filter substrate 18 but outside the second filter substrate 40. From this annular space, the exhaust gas either to the outside, so through the first filter substrate 18, or inwardly, then through the second filter substrate 40, and then flow to the output 16. Also in this embodiment, the exhaust stream comes only with the relatively cold housing 14 in contact after it has passed through the filter substrate 18. The proportion of the exhaust gas flow flowing through the second filter substrate 40 does not come into contact with the housing 14 at all.
  • Particulate filter 10 The same value also has the sum of the areas of
  • FIGS. 8 to 10 show a third embodiment.
  • the same reference numerals are used, and to that extent reference is made to the above explanations.
  • the two filter substrates 18, 40 are not designed as cylinders of constant radius, but as hollow cone portions which are set in opposite directions.
  • the conical section formed by the second filter substrate 40 is inserted into the conical section formed by the first filter substrate 18 such that its base surface approximately coincides with the top surface of the conical section formed by the first filter substrate 18.
  • only one support collar 26 on the holder 28 is required at the downstream end. This support collar serves on the inside as a support for the downstream, larger end of the cone section formed by the second filter substrate 40 and on the outside to support the smaller end of the cone section formed by the first filter substrate 18.
  • the exhaust gas flow into the space between the two filter substrates 18, 40 a.
  • the exhaust gas flow can leave the chamber either inwards, ie through the second filter substrate 40, or outwards, ie through the first filter substrate 18.
  • the advantage of the second and the third embodiment is that at approximately the same package size, a larger cross-sectional area on Filter substrate for the flow is available. In this way, the flow rate of the exhaust gas through the filter substrate can be reduced, resulting in a higher efficiency as a filter, a higher efficiency of the catalytic effective coating and a reduced pressure loss.
  • a ceramic foam can also be used for the filter substrates 18, 40.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Partikelfilter (10) für eine Abgasanlage, mit einem Gehäuse (14), einem Eingang (12), einem Ausgang (16) und einem Filtersubstrat (18), das im Strömungsweg vom Eingang zum Ausgang angeordnet ist, wobei das Filtersubstrat ein Hohlkörper ist, dessen Innenraum mit dem Eingang (12) in Strömungsverbindung steht, so daß der Strömungsweg vom Eingang (12) durch das Filtersubstrat (18) und dann zum Ausgang (16) führt.

Description

Partikelfilter für eine Abgasanlage
Die Erfindung betrifft einen Partikelfilter für eine Abgasanlage, der insbesondere als motornaher Partikelaufnahmespeicher verwendet werden kann.
Ein solcher Partikelaufnahmespeicher ist aus dem deutschen
Gebrauchsmuster DE 20 2005 001 257 bekannt. Er dient dazu, einen Teil der im Abgasstrom enthaltenen Partikel, insbesondere Rußpartikel eines Dieselmotors, aus dem Abgas zu entfernen. Um den Partikelaufnahmespeicher zu regenerieren, wird ein NO2-Oxidationseffekt verwendet, der darin besteht, die im Partikelaufnahmespeicher zurückgehaltenen Rußpartikel, die aus Kohlenstoff bestehen, mit NO2 im Abgas oxidieren zu lassen, so daß Stickstoff und CO2 entsteht. Diese Reaktion benötigt allerdings Temperaturen ab etwa 25O0C.
Aus dem genannten Gebrauchsmuster ist bekannt, den als
Partikelaufnahmespeicher wirkenden Partikelfilter möglichst nahe am Verbrennungsmotor anzuordnen, beispielsweise im Bereich des
Abgaskrümmers, so daß im Partikelfilter möglichst schnell die Temperaturen erreicht werden, die zum Beginn des Regenerationsprozesses notwendig sind.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Partikelfilter für die Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine dahingehend weiterzuentwickeln, daß die für den Beginn der Regeneration erforderliche Temperaturschwelle möglichst schnell überschritten wird.
Erfindungsgemäß ist zu diesem Zweck ein Partikelfilter für eine Abgasanlage vorgesehen, mit einem Gehäuse, einem Eingang, einem Ausgang und einem Filtersubstrat, das im Strömungsweg vom Eingang zum Ausgang angeordnet ist, wobei das Filtersubstrat ein Hohlkörper ist, dessen Innenraum mit dem Eingang in Strömungsverbindung steht, so daß der Strömungsweg vom Eingang durch das Filtersubstrat und dann zum Ausgang führt. Diese Gestaltung des Partikelfilters gewährleistet, daß der Abgasstrom, nachdem er in das Gehäuse des Partikelfilters eingetreten ist, zuerst mit dem Filtersubstrat in Berührung kommt und erst anschließend mit dem Gehäuse des Partikelfilters. Auf diese Weise kann der Abgasstrom zuerst das Filtersubstrat aufheizen, bevor er mit dem Gehäuse in Berührung kommt, wodurch ihm eine vergleichsweise große Wärmemenge entzogen wird.
Um die zur Filterung zur Verfügung stehende Oberfläche zu vergrößern, kann gemäß einer Weiterbildung vorgesehen sein, daß im Inneren des Filtersubstrates ein zweites Filtersubstrat angeordnet ist, das ebenfalls ein Hohlkörper ist, wodurch ein zweiter Strömungsweg aus dem Innenraum des ersten
Filtersubstrates durch das zweite Filtersubstrat in dessen Innenraum hinein und von dort zum Ausgang eröffnet ist. Auch bei dieser Ausgestaltung kommt der
Abgasstrom nicht unmittelbar mit dem Gehäuse des Partikelfilters in Kontakt, so daß eine unerwünschte Wärmeabfuhr verhindert ist.
Vorzugsweise ist vorgesehen, daß das Filtersubstrat ein Metallschaum ist. Dies ermöglicht, mit vergleichsweise geringem Aufwand eigenstabile Hohlkörper mit der gewünschten Porengröße zu erzeugen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener Ausführungsformen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigen:
- Figur 1 schematisch eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Abgasanlage, die einen erfindungsgemäßen Partikelfilter enthält;
- Figur 2schematisch einen Schnitt durch den als Partikelaufnahmespeicher ausgebildeten Partikelfilter der Abgasanlage von Figur 1 ;
- Figur 3schematisch einen Schnitt durch das Filtersubstrat des Partikelfilters von Figur 2;
- Figur 4eine Draufsicht auf den beim Partikelfilter von Figur 2 verwendeten
Halter für das Filtersubstrat;
- Figur δschematisch einen Schnitt durch eine alternative Ausgestaltung des Partikelfilters;
- Figur θschematisch einen Schnitt durch die beim Partikelfilter von Figur 5 verwendeten Filtersubstrate; - Figur 7eine Draufsicht auf den beim Partikelfilter von Figur 5 verwendeten Halter für die Filtersubstrate;
- Figur βschematisch eine weitere Ausgestaltung eines Partikelfilters;
- Figur θschematisch einen Schnitt durch die beim Partikelfilter von Figur 8 verwendeten Filtersubstrate;
- Figur 10eine schematische Draufsicht auf den Halter für die Filtersubstrate des Partikelfilters von Figur 8.
In Figur 1 ist eine Diesel-Verbrennungskraftmaschine 1 gezeigt, der über eine Einspritzdüse 2 Dieselkraftstoff zugeführt wird. Die nötige Kraftstoffmenge wird bemessen von einer Steuereinheit 3, die mit Signalen von einem Luftmassenmesser 4, einem Drosselventil 5 und einem Druckdifferenzsensor 5' versorgt wird. Die Steuereinheit 3 wiederum steuert ein Abgasrückführventil 6 und einen Turbolader 7. Abgasseitig sind ein DeNOx-Katalysator 8 und ein Partikelfilter 9 vorgesehen.
Zusätzlich ist die Abgasanlage mit einem Partikelfilter 10 versehen, der als
Partikelaufnahmespeicher wirkt. Der Partikelaufnahmespeicher filtert nur einen Teil der Partikel aus dem Abgas, die via CRT-Effekt umgesetzt werden, um den (Haupt-)Partikelfilter 9 zu entlasten. Der Partikelfilter 10 ist vergleichsweise nah an der Verbrennungskraftmaschine 1 angeordnet, vorzugsweise unmittelbar anschließend an den Abgaskrümmer. Dies gewährleistet, daß der Abgasstrom, wenn er in den Partikelfilter 10 eintritt, eine vergleichsweise hohe Temperatur hat.
In Figur 2 ist der Partikelfilter 10 im Schnitt gezeigt. Er weist einen Eingang 12 auf, ein Gehäuse 14, in welches der Eingang 12 mündet, sowie einen Ausgang 16 vom Gehäuse. Im Inneren des Gehäuses 14 ist ein Filtersubstrat 18 angeordnet, welches als Hohlzylinder ausgeführt ist. Es besteht aus einem Metallschaum, der eigenstabil ist. Wie in Figur 3 zu sehen ist, ist das Filtersubstrat 18 ein Verbundbauteil, welches aus einem äußeren Einzelsubstrat 20 und einem inneren Einzelsubstrat 22 besteht, die beide fest miteinander verbunden sind, beispielsweise durch Sintern. Die typische Porengröße des äußeren Substrats 20 beträgt 800 μm, und die typische Porengröße des inneren Filtersubstrats 22 beträgt 1200 μm. Das Filtersubstrat 18 ist außerdem mit einer katalytisch wirksamen Beschichtung versehen. Dies ist aus dem Stand der Technik allgemein bekannt (siehe beispielsweise die europäische Patentanmeldung 1 515 012). Der Partikelfilter 10 ist somit eine Kombination aus einem Teilfilter und einem DOC.
Das Filtersubstrat 18 ist im Inneren des Gehäuses 14 so angeordnet, daß der
Innenraum des hohlzylindrischen Filtersubstrates unmittelbar mit dem Eingang 12 in Strömungsverbindung steht, während der Außenraum um das Filtersubstrat 18 herum unmittelbar mit dem Ausgang 16 des Partikelfilters 10 in Strömungsverbindung steht. Zu diesem Zweck ist das stromaufwärtige Ende des hohlzylindrischen Filtersubstrats 18 auf einem Bund 24 angeordnet, der beispielsweise als Verlängerung eines Eingangsrohres ausgebildet sein kann. Das stromabwärtige Ende des hohlzylindrischen Filtersubstrates 18 ist auf einem Auflagebund 26 angeordnet, der Teil eines Halters 28 ist. Der Halter 28 ist (abgesehen vom Auflagebund 26) allgemein scheibenförmig und stützt sich mit seinem Außenumfang auf der Innenseite des Gehäuses 14 ab. Mittig ist er mit einer Platte 30 versehen (siehe Figur 4), welche das stromabwärtige Ende des hohlzylindrischen Filtersubstrates 18 verschließt. Außerhalb des Radius, der vom Auflagebund 26 definiert ist, ist der Halter 28 mit mehreren Durchtrittsöffnungen 32 versehen.
Der Abgasstrom A tritt durch den Eingang 12 in den Partikelfilter 10 ein, genauer gesagt in das Innere des hohlzylindrischen Filtersubstrates 18. Da dessen stromabwärtiges Ende von der Platte 30 verschlossen ist, muß der Abgasstrom A das Filtersubstrat 18 von innen nach außen durchströmen. Dabei wird ein Teil der im Abgas A enthaltenen Partikel im Filtersubstrat 18 zurückgehalten. Das gereinigte Abgas sammelt sich dann in dem das Filtersubstrat 18 umgebenden Ringraum zwischen dem Gehäuse 14 und dem Filtersubstrat 18 und strömt von dort durch die Durchtrittsöffnungen 32 zum Ausgang 16. Wesentlich an dem Strömungsweg für das Abgas A ist, daß es zuerst das Filtersubstrat 18 durchströmt, bevor es mit dem Gehäuse 14 des Partikelfilters in Berührung kommt. Das Filtersubstrat kann sich aufgrund seiner vergleichsweise geringen thermischen Masse sehr schnell aufheizen, während das Gehäuse 14 zum einen aufgrund seiner thermischen Masse und zum anderen aufgrund der unvermeidbaren Kühlung durch die Umgebungsluft sich vergleichsweise langsam aufwärmt. Somit kann, insbesondere nach einem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine 1 , das erzeugte Abgas das Filtersubstrat 18 vergleichsweise schnell erwärmen, da es nahezu ungekühlt mit diesem in Berührung kommt. Dadurch wird die für die Regeneration des Filtersubstrates notwendige Temperatur von etwa 25O0C mit dem erfindungsgemäßen Partikelfilter sehr schnell erreicht.
Für den gezeigten Partikelfilter kann ein Filtersubstrat verwendet werden, welches einen Durchmesser von knapp 60 mm bei einer Länge von knapp 180 mm aufweist. Der Innendurchmesser des Gehäuses 14 beträgt beispielsweise
110 mm. Die Dicke der Wand des Filtersubstrates 18 kann in der Größenordnung von 10 mm betragen.
In den Figuren 5 bis 7 ist eine zweite Ausführungsform eines Partikelfilters gezeigt. Für die von der ersten Ausführungsform bekannten Bauteile werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird insoweit auf die obigen Erläuterungen verwiesen.
Der Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Ausführungsform besteht darin, daß bei der zweiten Ausführungsform im Inneren des Filtersubstrates 18 ein zweites Filtersubstrat 40 angeordnet ist. Dieses ist ebenfalls ein Hohlzylinder aus Metallschaum, der einen doppelschichtigen Aufbau hat. Im Unterschied zum Filtersubstrat 18 ist hier jedoch die Schicht mit den größeren Poren auf der Außenseite angeordnet. Das zweite Filtersubstrat 40 ist konzentrisch innerhalb des ersten Filtersubstrates 18 angeordnet. Zu diesem Zweck ist eingangsseitig ein zweiter Bund 42 vorgesehen, der das stromaufwärtige Ende des zweiten Filtersubstrates 40 stützt und außerdem mittig den Zugang zum Innenraum des Hohlzylinders verschließt. Am stromabwärtigen Ende ist ein zweiter Auflagebund 44 am Halter 28 vorgesehen, auf dem das zweite Filtersubstrat 40 gelagert ist. Mittig ist eine Durchtrittsöffnung 46 vorgesehen.
Das in den Partikelfilter 10 einströmende Abgas strömt in den Ringraum ein, der innerhalb des ersten Filtersubstrates 18, jedoch außerhalb des zweiten Filtersubstrates 40 gebildet ist. Aus diesem Ringraum kann das Abgas entweder nach außen, also durch das erste Filtersubstrat 18, oder nach innen, dann durch das zweite Filtersubstrat 40, strömen und anschließend weiter zum Ausgang 16. Auch bei dieser Ausgestaltung kommt der Abgasstrom erst dann mit dem vergleichsweise kalten Gehäuse 14 in Berührung, nachdem es das Filtersubstrat 18 durchströmt hat. Der durch das zweite Filtersubstrat 40 strömende Anteil des Abgasstromes kommt überhaupt nicht mit dem Gehäuse 14 in Berührung.
Aus strömungstechnischen Gründen ist der Querschnitt, durch den der Abgasstrom in den Ringraum zwischen den beiden Filtersubstraten 18, 40 einströmt, gleich dem Gesamtquerschnitt der Abgasanlage stromaufwärts des
Partikelfilters 10. Denselben Wert hat auch die Summe aus den Flächen der
Durchtrittsöffnungen 32 und der Durchtrittsöffnung 46.
In den Figuren 8 bis 10 ist eine dritte Ausführungsform gezeigt. Für die bereits von vorhergehenden Ausführungsformen bekannten Bauteile werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird insofern auf die obigen Erläuterungen verwiesen.
Der Unterschied zwischen der dritten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform besteht darin, daß bei der dritten Ausführungsform die beiden Filtersubstrate 18, 40 nicht als Zylinder mit konstantem Radius ausgeführt sind, sondern als hohle Kegelabschnitte, die in entgegengesetzten Richtungen ineinandergesetzt sind. Wie in Figur 8 zu sehen ist, ist der vom zweiten Filtersubstrat 40 gebildete Kegelabschnitt so in den vom ersten Filtersubstrat 18 gebildeten Kegelabschnitt eingesetzt, daß dessen Basisfläche etwa mit der Deckfläche des vom ersten Filtersubstrat 18 gebildeten Kegelabschnittes zusammenfällt. Dementsprechend ist am stromabwärtigen Ende auch nur ein Auflagebund 26 am Halter 28 erforderlich. Dieser Auflagebund dient innenseitig als Abstützung für das stromabwärtige, größere Ende des vom zweiten Filtersubstrat 40 gebildeten Kegelabschnitt und außenseitig zur Abstützung des kleineren Endes des vom ersten Filtersubstrats 18 gebildeten Kegelabschnittes.
Auch bei der dritten Ausführungsform strömt der Abgasstrom in den Raum zwischen den beiden Filtersubstraten 18, 40 ein. In gleicher Weise wie bei der zweiten Ausführungsform kann der Abgasstrom den Raum entweder nach innen verlassen, also durch das zweite Filtersubstrat 40 hindurch, oder nach außen, also durch das erste Filtersubstrat 18 hindurch.
Allgemein besteht der Vorteil der zweiten und der dritten Ausführungsform darin, daß bei etwa gleicher Packungsgröße eine größere Querschnittsfläche am Filtersubstrat für die Durchströmung zur Verfügung steht. Auf diese Weise kann die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases durch das Filtersubstrat verringert werden, was zu einer höheren Wirksamkeit als Filter, zu einer höheren Wirksamkeit der katalytischen wirksamen Beschichtung und zu einem verringerten Druckverlust führt.
Als Alternative zum Metallschaum kann für die Filtersubstrate 18, 40 auch ein Keramikschaum verwendet werden.
Es ist nicht notwenig, einen DeNOx-Katalysator zu verwenden. Die Möglichkeiten, die sich durch den Partikelfilter 10 ergeben, sind die folgenden: Durch Wegfall des CRT-Effektes für den Hauptfilter besteht die Möglichkeit, die Strecke zwischen dem Partikelfilter 10 und dem (Haupt-)Partikelfilter 9 zu nutzen, um einen DeNOx-Katalysator anzuordnen. Alternativ gibt es die Möglichkeit, den CRT-Effekt zweimal zu nutzen, nämlich einmal im Partikelfilter 10 und dann noch einmal, wenn auch seltener (Temperatur ist niedriger) im (Haupt-)Partikelfilter 9, da der beschichtete Partikelfilter 10 das NO2 quasi recycelt. Weiterhin besteht die Möglichkeit, den (Haupt-)Partikelfilter 9 entweder kleiner zu bauen, da er weniger Ruß filtern muß, oder ein günstigeres Substrat zu verwenden (z.B. Coderite) oder den (Haupt-) Partikelfilter 9 seltener heiß (also mit Sauerstoff plus Wärme) zu regenerieren.
Bezuαszeichenliste
1 Diesel-Verbrennungskraftmaschine
2 Einspritzdüse
3 Steuereinheit
4 Luftmassenmesser
5 Drosselventil
5' Druckdifferenzsensor
6 Abgasrückführventil
7 Turbolader
8 DeNOx-Katalysator
9 Partikelfilter
10 Partikelfilter/Partikelaufnahmespeicher
12 Eingang
14 Gehäuse
16 Ausgang
18 Filtersubstrat
20 äußeres Substrat
22 inneres Substrat
24 Bund
26 Auflagebund
28 Halter
30 Platte
32 Durchtrittsöffnung
40 zweites Filtersubstrat
42 zweiter Bund
44 Auflagebund
46 Durchtrittsöffnung

Claims

Patentansprüche
1. Partikelfilter (10) für eine Abgasanlage, mit einem Gehäuse (14), einem Eingang (12), einem Ausgang (16) und einem Filtersubstrat (18), das im Strömungsweg vom Eingang zum Ausgang angeordnet ist, wobei das Filtersubstrat ein Hohlkörper ist, dessen Innenraum mit dem Eingang (12) in Strömungsverbindung steht, so daß der Strömungsweg vom Eingang (12) durch das Filtersubstrat (18) und dann zum Ausgang (16) führt.
2. Partikelfilter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Filtersubstrates (18) ein zweites Filtersubstrat (40) angeordnet ist, das ebenfalls ein Hohlkörper ist, wodurch ein zweiter Strömungsweg aus dem Innenraum des ersten Filtersubstrates (18) durch das zweite Filtersubstrat (40) in dessen Innenraum hinein und von dort zum Ausgang (16) eröffnet ist.
3. Partikelfilter nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtersubstrat (18, 40) ein Hohlzylinder ist.
4. Partikelfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtersubstrat (18, 40) ein Hohlkegel ist.
5. Partikelfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halter (28) für das stromabwärtige Ende des Filtersubstrates (18, 40) vorgesehen ist, der aus einer Scheibe, die im Gehäuse (14) angebracht ist, und einem Auflagebund (26) für das Filtersubstrat besteht.
6. Partikelfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtersubstrat (18, 40) ein Metallschaum ist.
7. Partikelfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallschaum mit einer katalytisch wirksamen Beschichtung versehen ist.
8. Partikelfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtersubstrat (18, 40) ein Verbundbauteil bestehend aus zwei oder mehr Einzelsubstraten mit unterschiedlicher Porengröße ist.
9. Abgasanlage mit einem Partikelfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Partikelfilter (10) als motornaher Vorfilter angeordnet ist und daß stromabwärts ein Hauptpartikelfilter (9) angeordnet ist.
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