WO2012065831A2 - Partikelabscheider mit mehrteiligem gehäuse - Google Patents

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joining surface
housing
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exhaust gas
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Joachim Sittig
Michael Voit
Ferdi Kurth
Ludwig Wieres
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Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh
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Definitions

  • the present invention relates to a particle separator for the treatment of exhaust gases of an internal combustion engine, wherein the housing of the particle separator is made of several parts.
  • the invention finds particular application in mobile internal combustion engines, as provided for example in motor vehicles.
  • the exhaust gas of an internal combustion engine regularly contains pollutants and solids, which are currently being removed in consideration of the corresponding regulations for the protection of health and the environment.
  • components of the fuel such. B. soot or unburned hydrocarbons, sulfur compounds, etc. from the exhaust to filter out and then (catalytically and / or thermally and / or chemically) to eliminate or convert.
  • filters which have, for example, a porous wall on or in which these solids are retained.
  • exhaust systems which recirculate part of the exhaust gas generated back to the internal combustion engine (EGR / EGR: exhaust gas recirculation), so that in this case There is also the risk that the internal combustion engine is exposed to such particles and thereby takes damage.
  • EGR / EGR exhaust gas recirculation
  • the particle separator according to the invention for treating exhaust gases of an internal combustion engine has at least one metallic layer through which exhaust gas can flow in a housing having an inlet opening, an outlet opening and a center axis, the housing having a first part with a first joining surface and a second part with a second joining surface wherein the first joining surface and the second joining surface correspond to one another and the at least one metallic layer completely spaces the first joining surface and the second joining surface.
  • the particle separator according to the invention for treating exhaust gases of an internal combustion engine has at least one metallic layer through which an exhaust gas can flow in a housing having an inlet opening, an outlet opening, a cross section and a center axis, the at least one metallic layer having at least one corrugation having the cross section of the Spanned housing.
  • the z. B. ceramic and / or metallic
  • chips, splinters, chunks, etc. withholds that have been replaced by a component of the exhaust system, for example due to the vibrations during operation and / or the pulsation of the exhaust stream and / or aging.
  • the metallic layer which can be flowed through for the exhaust gas is designed precisely with regard to the retention of the abovementioned particles. It is preferred here that only one (single) metallic layer is used. Optionally, it may be implemented with multiple layers (eg, a first layer for sifting out the particles and a second layer for fixing the first layer in the housing), which layers are then preferably soldered together, welded, sintered, or the like.
  • the metallic layer thus represents a (single) planar structure that (completely) spans the cross-section of the housing so that no flow past the metallic layer is possible.
  • the metallic layer is designed so robust or dimensionally stable that it can permanently withstand the conditions (in particular the contact with the particles) at the site of the exhaust system.
  • the metallic layer can be embodied, for example, as a perforated plate, as a grid plate or the like.
  • the metallic layer may (preferably) be embodied as a fabric which comprises regularly and / or irregularly arranged wires, filaments and / or chips.
  • scrims and wraps formed with wires, filaments and / or chips can be used. These wires, filaments and / or chips can z. B. by resistance welding, sintering and / or soldering together.
  • the metallic layer is characterized by its permeability to exhaust gases, with a very low pressure loss occurs.
  • metallic in particular an iron-containing and / or aluminum-containing metallic alloy.
  • the housing is usually a metal jacket that is adapted to the shape of the exhaust pipe.
  • the housing can be made of pipe material with various cross-sectional shapes round, oval, square In particular, here a substantially cylindrical housing is used, which, for example, between the other used adjoining parts of the exhaust pipe and can be welded to them.
  • the exhaust gas regularly flows through the inlet opening into the housing and the exhaust gas exits via the outlet opening.
  • the center axis of the housing runs regularly through the geometric centroid of the inlet opening and the outlet opening, while the center axis may possibly also be curved when the housing has a bend. So she forms z.
  • the center axis through the center of the circular cross-section.
  • the cross-section of the housing between the inlet opening and outlet opening is considered perpendicular to the center axis and may have varying area sizes and / or surface shapes. However, it is preferred that the size and shape of the cross section along the center axis is the same, ie inlet opening, cross section and outlet opening are the same in this respect.
  • the position of the at least one metallic layer in the housing it is preferred that it does not extend beyond the inlet opening or the outlet opening.
  • the housing is designed in several parts, namely with at least two parts.
  • the first part of the housing and the second part of the housing have mutually facing (pointing in the direction of the center axis) joining surfaces which correspond to each other in such a way that they stacked together form a housing which is mounted in a suitable location in an exhaust system ,
  • Such joining surfaces are created in particular by a separation process of a one-piece housing, so that the corresponding joining surfaces have once formed the immediate contact surfaces of the housing.
  • the joining surfaces preferably correspond in such a way that (elastic and / or plastic) deformations of the metallic layer due to the positioning of the housing parts to each other is taken into account such that the metallic layer (gas) tight against the joining surfaces.
  • the joining areas in particular special are not formed with flanges or the like, so essentially correspond only to the material thickness of the wall of the housing.
  • the metallic layer is also arranged such to the housing or to the first part and the second part, that the first joining surface and the second joining surface are fully spaced.
  • the first joining surface and the second joining surface are (only) spaced uniformly around the circumference by the thickness of the metallic layer.
  • this also expresses that the gap between the housing parts after assembly of the individual components is completely filled by the metallic layer (and possibly connecting means such as solder, etc.). Consequently, the gap has substantially the dimension of the thickness of the metallic layer. This ensures that no gas-permeable gaps between the metallic layer and the first part or second part of the housing arise.
  • the first joining surface and the second joining surface are not in a flat plane.
  • flat plane is meant above all a plane in the mathematical sense which extends through the particle separator at an angle to the center axis, in contrast to which it is preferred that both joining surfaces are in a (multiply) curved, in particular wave-shaped, plane This results in the housing in the circumferential direction also a wave-shaped course of the joining surfaces.
  • the at least one metallic layer is clamped together by means of the first part and the second part by an outer housing.
  • the metallic layer is in this case positioned or fixed between the first part and the second part by means of their joining surfaces in the direction of the center axis.
  • An outer housing is disposed (partially) around the first part and the second part and (preferably) spaced apart from the metallic layer externally connected to the first part and the second part, respectively. The connection of the housing parts with the outer housing can both by plugging, clamping, screws or cohesively, z.
  • “Bonded” joints are the compounds in which the bonding partners are held together by atomic or molecular forces, in particular, the first part and the second part and the metallic layer are joined together only by frictional engagement with the stress
  • the outer housing is arranged outside in the manner of a sleeve and is connected to the respective part of the inner housing near the inlet opening and the outlet opening (eg by means of a soldered joint or a welded connection) lying parts of Genzo uses and the outer housing a kind of circumferential cavity, can extend into the outer protruding portions of the metallic layer inside.
  • the outer housing in the region of the mutually positioned corresponding first joining surface and second joining surface of the housing at a distance.
  • the metallic layer can be positioned radially by the outer housing, for. B. abuts in the outer protruding portions of the metallic layer (in a change in position during operation) to the outer housing.
  • the leakage of exhaust gas is reliably prevented in this case by the circumferential cavity and the gas-tight connection of the outer housing to the housing parts.
  • the outer housing may also be part of an existing exhaust system, eg. B. an exhaust pipe to be.
  • the at least one metallic layer has a machined edge, which is arranged at least partially outside the housing.
  • the metallic layer is often cut out of a strip material. This creates cut or welded areas in the edge region, which may have a modified permeability to exhaust gas and / or may have partially loose or labile components that could dissolve during operation. Therefore, it is advantageous if at least one such part of a machined edge is arranged outside the housing, in particular in the peripheral cavity formed with the outer housing.
  • the machined edge may additionally be provided with a seam (eg formed with an additional metal foil) and / or reinforcing means (eg additives, welds, etc.) in order, for example, to permanently withstand the clamping forces of the housing parts.
  • a seam eg formed with an additional metal foil
  • reinforcing means eg additives, welds, etc.
  • the at least one metallic layer at least partially contacts the outer housing. This can be achieved that the metallic layer radially positioned by the outer housing, and / or that by selective heating, for. As point resistance welding, a solid or at least secure connection between the metallic layer and the outer casing can be made from the outside, without a complicated assembly from the inside is necessary.
  • a metallic layer is for example a nonwoven into consideration, which has sintered wire filaments with each other. This can preferably be described with at least one of the following features:
  • Diameter of wire filaments between 20 and 50 ⁇ m [micrometer]; in particular constructed with two different types
  • wire filaments e.g., 20 to 25 ⁇ m on the one hand and 38 ⁇ m to 42 ⁇ m on the other hand;
  • Basis weight of the nonwoven between 350 g / mm 2 and 550 g / mm 2 [grams per square millimeter];
  • Air permeability of the nonwoven between 2300 and 3500 l / m 2 / s [liters per square meter and second].
  • the at least one metallic layer has openings with a width in a range of at least 0.05 mm [millimeters]. It is very particularly preferred that this only has openings which have at least an extension of 0.05 mm.
  • the metallic layer preferably has a separation effect (only) for particles larger than the openings. Very particular preference is that the openings have a maximum width of 0.25 mm, in particular in the range of 0.1 to 0.2 mm. In particular, those particles which may damage or clog downstream (downstream) components of the exhaust system are to be retained by the particle separator. At the same time, however, the largest possible openings should be provided, which thus offer the lowest possible flow resistance.
  • a (priority) implementation of solids from the combustion of fuel is not in the foreground here.
  • the particle separator has an outer housing, a metallic layer through which exhaust gas can flow, a first part of a housing having a first joining surface and having a first outer circumference, and a second part of a housing having a second joining surface and having a second outer circumference, wherein the first part and the second part correspond to each other, comprising at least the following steps:
  • the method is particularly suitable for the production of the particle separator with outer housing described above.
  • the outer housing may be designed in the manner of a sleeve, sleeve or the like as a separate, individual component which can be pushed over the first outer circumference of the first part and the second outer circumference of the second part.
  • the outer housing may be a portion of the exhaust pipe.
  • the first part with its first joining surface and its first outer circumference will in particular be tubular.
  • the second part with its second joining surface and its second outer circumference is manufactured in particular according to the nature of the first part.
  • the first outer circumference and the second outer circumference correspond in the way that the first part and the second part can be inserted into the outer housing in the assembled state.
  • the first and the second outer circumference are the same, at least in the region of the first joining surface and the second joining surface.
  • the first joining surface and the second joining surface preferably also correspond in such a way that the metallic layer space apart the first part and the second part such that they can be inserted into the outer housing.
  • the joining surfaces can form different, even uneven, surfaces which correspond to one another in such a way that they can be pushed apart (eg also in the sense of positive locking - positive connections are created by the intermeshing of at least two connecting partners, so that the connecting partners also do not release with or without interrupted power transmission.).
  • a thickness of a metallic layer is subtracted from the joining surfaces or from one of the joining surfaces.
  • the arrangement of the metallic layer between the first part and the second part can also be carried out after the sliding and / or joining of the outer housing with one of the parts. By jamming the metallic layer this is firmly locked.
  • the metallic layer is sufficiently secured in order to sufficiently withstand the forces due to the pulsating exhaust gas and possibly entrained particles.
  • the strength of the metallic layer can only be generated by additional holding means. Such holding means may, for. As welds, welds, solder points, solder joints, adhesives or rivets and the like.
  • the jamming of the metallic layer can be made only after pushing and / or joining the outer housing with one of the parts.
  • both the outer housing When sliding the outer housing over the first outer circumference and the second outer circumference, both the outer housing can be pushed over the first and second parts (in any order) and (for example sequentially) the first and second parts (in any order) in the outer casing.
  • the first part and the second part can be inserted both successively and simultaneously in the outer housing.
  • the metallic layer can already be arranged there or can be arranged only during the sequential pushing between the first part and the second.
  • the outer housing For joining the outer housing to the first part and / or the second part, different joining methods can be used.
  • the parts can be clamped conically, be pushed with clearance fit against a stop, shrunk, are materially connected to each other, screwed or clicked.
  • the outer housing is joined to the parts by resistance welding points from the outside. These welds can also be used only as a backup to one of the aforementioned joining methods.
  • the region of the first joining surface and the second joining surface is arranged so that an influence of the joining process by deformation, thermal distortion or contact with other components with the metallic layer is avoided. In particular, the area chosen so far that the metallic layer can be arranged without deformation in the outer housing.
  • the metallic layer is guided by a distance of the outer housing to the first part and the second part in the area in a predetermined position.
  • the metallic layer projects beyond the outer circumference of the first part and the second part and does not have to be exactly positioned when provisionally arranged between the first part and the second part.
  • the guiding to a predetermined position by the distance of the housing from the first part and the second part is to be understood so that the assembler is assisted by a (uniform) cavity between the edge of the metallic layer and the outer housing in the exact positioning becomes.
  • the first part and the second part are manufactured from one piece by cutting.
  • the first part and the second part can first be made in one piece.
  • a separation process one of the following may be considered in particular: sawing; milling; thermal and mechanical separation processes; Laser separation. Such separation methods are preferably used which do not require any further post-processing, in particular laser cutting.
  • a method for producing a particle separator which is one of exhaust gas flow-through metallic layer, a first part of a housing having a first joining surface and a second part of a housing having a second joining surface, which comprises at least the following steps:
  • This process relates in particular to the production of a variant of the particle separator described here according to the invention. Irrespective of this, it is also possible to refer to the other explanations in connection with the particle separator and / or the above method for explaining the method steps.
  • laser cutting is preferred, especially with regard to the complex course of the joining surfaces for forming the corrugation of the metallic layer.
  • the fixing of the metallic layer between the housing parts can in turn be made cohesively (by brazing, welding, etc.).
  • a motor vehicle having an arrangement for treating exhaust gases of an internal combustion engine with at least one exhaust pipe comprising an exhaust gas recirculation system is also described, wherein an inventive particle separator is provided in the exhaust gas recirculation system.
  • an inventive particle separator is provided in the exhaust gas recirculation system.
  • the cylinder and piston of the internal combustion engine and the compressor blades of a turbocompressor rely on the fact that they cause a good seal despite high thermal stress. Sharp-edged ceramic parts can severely damage turbo-compressor blades and piston seals.
  • the particle separator according to the invention behind a ceramic honeycomb body and / or a ceramic-coated honeycomb body, above all in (ie including "directly on") the exhaust gas recirculation line upstream of a turbocompressor
  • the particle separator can be used very flexibly, above all in areas of the exhaust pipe, which until now have remained unused for constructional reasons.
  • FIGS. show particularly preferred embodiments, to which the invention is not limited.
  • the figures are schematic table and designate the same components with the same reference numerals. Show it:
  • Fig. 1 a particle with clamped metallic layer
  • Fig. 2 a particle with inclined arranged metallic
  • Fig. 4 a particle separator before the jamming of the metallic
  • Fig. 5 a metallic layer with two layers
  • Fig. 7 a motor vehicle with a particle separator in the exhaust system.
  • 1 shows a particle separator 1 in the assembled state, in which the metallic layer 3 is arranged between a first part 8 with the first joining face 10 and a second part 9 with the second joining face 11.
  • the first part 8 and the second part 9 thus form the (multi-part) housing 4.
  • the housing 4 is located in the outer housing 13.
  • the inlet opening 5 and the outlet opening 6 define the center axis 7.
  • the particle separator 1 may have any desired shape.
  • the outer casing 13 is arranged at a distance of 12 by the distance 12 such that the machined edge 14 of the metallic layer 3 just touches the outer casing 13. This z. B. in the contact points 23 material connections between the outer housing 13 and the first part 8, second part 9 and / or the metallic see layer 3 on the machined edge 14 may be provided.
  • FIG. 2 shows a round particle separator 1, in which the obliquely arranged metallic layer 3 can be seen through the inlet opening 5.
  • the oblique arrangement of the metallic layer 3 in the housing 4 is predetermined by the first joining surface 10 of the first part 8 and the second joining surface 11 of the second part 9.
  • the metallic layer 3 is shown so that it does not protrude beyond the first outer periphery 15 of the first part 8 and the second outer periphery 16 of the second part 9.
  • the particle separator 1 is shown in a side view, wherein in turn the center axis 7 is defined by the inlet opening 5 and the outlet opening 6 of the housing 4.
  • the metallic layer 3 is bent between the joining surface 10 of the first part 8 and joining surface 11 of the second part 9.
  • Fig. 4 shows the first housing part 8 with the joining surface 10 and the second part 9 with the second joining surface 11 and a metallic layer 3 with machined edge 14 before assembling or arranging. It is shown that the metallic layer 3 may initially be flat and only by the arrangement between the first joining surface 10 and the second Joining surface 11 in the predetermined position 18 and then in the desired shape, as z. B. in Fig. 3, is brought.
  • FIG. 5 shows a multilayered version of a metallic layer 3, wherein a first layer 31 and a second layer 32 are arranged in direct, planar contact with each other (here partly as an exploded view).
  • the first flowed-first layer 31 has a width 29 of the openings 28, which is many times smaller than the width 29 of the openings 28 in the subsequent second layer 32.
  • the first layer takes over the function of particle deposition, while the second layer 32 (alone) for (rear) support or partial support of the first layer 31 is used.
  • the metallic layer 3 (or in this case the first layer 31) has an opening 28 with a width 29 which lies in a range of 0.05 to 0.25 mm.
  • a particle separator 1 is shown in plan view, wherein the metallic layer 3 is shown for simplicity with a structure that does not correspond to the curl optically. It is also possible that the inlet opening and the outlet opening 6 have different shapes to one another and / or different shapes to the other cross-section 30 of the housing 4.
  • FIG. 7 shows a motor vehicle 19 which has an internal combustion engine 2, a particle separator 1, a turbocharger 26 and optionally an exhaust gas purification unit 24.
  • the exhaust system 20 consists of an exhaust pipe 21 and an exhaust gas recirculation line 22.
  • the displacement of the internal combustion engine 2 is supplied from the left side with charged exhaust gas and on the other side exhaust gas flows in the flow direction 27 again.
  • the particle separator 1 in the exhaust gas recirculation line 22 the turbocompressor of the turbocharger 26 is protected from any larger particles in the exhaust system 20. These particles can originate, for example, from a (partially) ceramic exhaust gas purification unit 24, which has previously passed through the exhaust gas.
  • the particle separator 1 protects all subsequent (downstream) downwardly arranged) components in front of larger particles from the internal combustion engine 2, upstream of the particle separator 1 lying portions of the exhaust pipe 21.
  • Such components are in particular the turbocharger 26 and / or other exhaust gas cleaning units and / or the cooler 25 (or heat exchanger), in particular the exhaust gas recirculation line 22.
  • FIG. 7 shows any technically sensible arrangement of the particle separators 1 and does not represent a limitation of the exact arrangement of the particle separator 1.
  • the invention at least partially solves the technical problems described in connection with the prior art.

Abstract

Partikelabscheider (1) zur Behandlung von Abgasen einer Verbrennungskraftmaschine (2), wobei mindestens eine von Abgas durchströmbare metallische Lage (3) in einem Gehäuse (4) mit einer Einlassöffnung (5), einer Auslassöffnung (6) und einer Zentrumsachse (7) angeordnet ist, wobei das Gehäuse (4) einen ersten Teil (8) mit einer ersten Fügefläche (10) und einen zweiten Teil (9) mit einer zweiten Fügefläche (11) aufweist, wobei die erste Fügefläche (10) und die zweite Fügefläche (11) miteinander korrespondieren, so dass der erste Teil (8) und der zweite Teil (9) entlang der Zentrumsachse (7) zueinander positionierbar sind und die mindestens eine metallische Lage (3) die erste Fügefläche (10) und die zweite Fügefläche (11) vollumfänglich beabstandet. Es werden ein Partikelabscheider und ein Verfahren zu dessen Herstellung vorgeschlagen, welcher in einfacher Weise mit wenigen Mitteln kostengünstig gefertigt werden kann und insbesondere für die Nachrüstung in einem bestehenden Abgassystem geeignet ist.

Description

Partikelabscheider mit mehrteiligem Gehäuse Die vorliegende Erfindung betrifft einen Partikelabscheider zur Behandlung von Abgasen einer Verbrennungskraftmaschine, wobei das Gehäuse des Partikelabscheiders mehrteilig ausgeführt ist. Die Erfindung findet insbesondere Anwendung bei mobilen Verbrennungskraftmaschinen, wie sie beispielsweise bei Kraftfahrzeugen vorgesehen sind.
Das Abgas einer Verbrennungskraftmaschine enthält regelmäßig Schadstoffe und Feststoffe, die gerade unter Berücksichtigung der entsprechenden Vorschriften zum Schutz der Gesundheit und der Umwelt zu entfernen sind. Im Hinblick auf die Feststoffe wurde bereits vorgeschla- gen, Bestandteile des Brennstoffes, wie z. B. Ruß oder unverbrannte Kohlenwasserstoffe, Schwefelverbindungen, etc. aus dem Abgas heraus zu filtern und dann (katalytisch und/oder thermisch und/oder chemisch) zu beseitigen bzw. umzuwandeln. Hierzu ist bekannt, Filter einzusetzen, die beispielsweise eine poröse Wand aufweisen, an bzw. in denen diese Fest- Stoffe zurückgehalten werden.
Neben diesen, aus dem verbrannten Brennstoff entstehenden Feststoffen können zusätzliche Partikel im Abgas mitgeführt werden, die einen anderen Ursprung haben und um Größenordnungen größer sind als diese Feststoffe. Verbrennungskraftmaschinen und die dazu gehörigen Abgasanlagen unterliegen im Betrieb oft starken Vibrationen. Hierdurch können sich Partikel, insbesondere in Form von Spänen, Stücken von Beschich- tungen und Ablagerungen, Teile von Abgasbehandlungseinheiten lösen, und - mitgerissen durch den Abgasstrom - nachfolgende Bauteile durch den Impuls des Einschlages beschädigen. Zudem können diese Partikel bei bewegten Bauteilen im Abgassystem, wie insbesondere einen Turbolader bzw. Turboverdichter, durch die erhöhte Reibwirkung in Dichtspalten zu erhöhter Abrasion führen. Zudem sind Abgassysteme bekannt, die einen Teil des erzeugten Abgases wieder der Verbrennungskraftmaschine zurückführen (AGR/EGR: Abgasrückführung), so dass für diesen Fall ebenfalls die Gefahr besteht, dass die Verbrennungskraftmaschine solchen Partikeln ausgesetzt wird und dabei Schaden nimmt.
Es hat sich nunmehr gezeigt, dass die zurückgehaltenen Partikel mit zu- nehmender Betriebsdauer Probleme erzeugen können. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass diese Partikel zum Beispiel keramisch und/oder metallisch sind und im Abgassystem nicht umgesetzt werden. Folglich sammeln sich diese Partikel im Abgassystem z. B. in der Nähe eines Partikelabscheiders an und/oder treffen immer wieder auf diesen auf. Eine solche Ansammlung von Partikeln kann zu einem lokalen bzw. schwankendem Druckverlust im Abgasstrom führen, der unerwünschte (leistungsmin- dernde) Effekte bei der Verbrennungskraftmaschine und/oder dem Abgassystem zur Folge haben kann. Außerdem steigt in diesem Fall auch die Belastung für den Partikelabscheider, so dass die Stabilität des Partikel- abscheiders eine zunehmende Bedeutung erlangt.
Darüber hinaus konnte bei flächigen Partikelabscheidern dieser Art auch festgestellt werden, dass der Verbund aus einer Sieblage und dem Gehäuse teilweise technisch sehr aufwändig und damit auch kostenintensiv realisiert wurde. Außerdem konnte auch beobachtet werden, dass sich dieser Verbund im Dauerbetrieb auch teilweise wieder gelöst hat, wodurch zum Teil neue (metallische) Partikel produziert wurden, die dann wieder nachgelagerte Bauteile des Abgassystems gefährdeten. Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten technischen Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll ein Partikelabscheider zur Behandlung von Abgasen angegeben werden, der trotz hoher Belastungen durch große Partikel stabil bleibt und zugleich leicht zu fertigen ist. Dazu soll ein Verfahren zu dessen Herstellung vorgeschlagen werden.
Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Partikelabscheider und einem Verfahren zu dessen Herstellung gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Anord- nung sind in den abhängig formulierten Patentansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Unteransprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, veranschaulicht die Erfindung und führt weitere Ausführungsbeispiele an.
Der erfindungsgemäße Partikelabscheider zur Behandlung von Abgasen einer Verbrennungskraftmaschine weist mindestens eine von Abgas durchströmbare metallische Lage in einem Gehäuse mit einer Einlassöffnung, einer Auslassöffnung und einer Zentrumsachse auf, wobei das Gehäuse einen ersten Teil mit einer ersten Fügefläche und einen zweiten Teil mit einer zweiten Fügefläche aufweist, wobei die erste Fügefläche und die zweite Fügefläche miteinander korrespondieren und die mindes- tens eine metallische Lage die erste Fügefläche und die zweite Fügefläche vollumfänglich beabstandet.
Der erfindungsgemäße Partikelabscheider zur Behandlung von Abgasen einer Verbrennungskraftmaschine weist mindestens eine für ein Abgas durchströmbare metallische Lage in einem Gehäuse mit einer Einlassöffnung, einer Auslassöffnung, einem Querschnitt und einer Zentrumsachse auf, wobei die mindestens eine metallische Lage wenigstens eine Wellung aufweist, die den Querschnitt des Gehäuses überspannt. Mit einem Partikelabscheider wird hier insbesondere eine Vorrichtung angesprochen, die z. B. (keramische und/oder metallische) Späne, Splitter, Brocken, etc. zurückhält, die von einem Bauteil des Abgassystems abgelöst wurden, beispielsweise infolge der Vibrationen im Betrieb und/oder der Pulsation des Abgasstroms und/oder der Alterung. Insbesondere können solche Partikel zurückgehalten werden, die sich aus einem keramischen oder keramisch beschichteten Wabenkörper gelöst haben. Auch können weniger stabile Partikel infolge des Impulses im Zusammenspiel mit der Steifigkeit oder Trägheit des Partikelabscheiders in kleinere, für weitere stromabwärts angeordnete Bauteile unbedenkliche Partikel zer- teilt werden. Die für das Abgas durchströmbare metallische Lage ist gerade im Hinblick auf die Zurückhaltung der vorstehend genannten Partikel ausgeführt. Bevorzugt ist hierbei, dass nur eine (einzelne) metallische Lage zum Einsatz kommt. Gegebenenfalls kann diese mit mehreren Schichten ausgeführt sein (z. B. einer ersten Schicht zum Heraussieben der Partikel und einer zweiten Schicht zur Fixierung der ersten Schicht in dem Gehäuse), wobei diese Schichten dann bevorzugt miteinander verlötet, verschweißt, versintert oder dergleichen sind. Damit stellt die metallische Lage insbe- sondere ein (einzelnes) Flächengebilde dar, das den Querschnitt des Gehäuses (vollständig) überspannt, so dass keine Strömung vorbei an der metallischen Lage möglich ist. Dabei ist die metallische Lage so robust bzw. formstabil ausgeführt, dass sie dauerhaft den Bedingungen (insbesondere den Kontakt mit den Partikeln) am Einsatzort des Abgassystems standhalten kann.
Die metallische Lage kann beispielsweise als gelochtes Blech, als Gitterblech, oder dergleichen ausgeführt sein. Zudem kann die metallische Lage (bevorzugt) als Gewebe ausgeführt sein, das regelmäßig und/oder unre- gelmäßig zueinander angeordnete Drähte, Filamente und/oder Späne um- fasst. Auch können Gelege und Gewirre verwendet werden, die mit Drähten, Filamenten und/oder Spänen gebildet sind. Diese Drähte, Filamente und/oder Späne können z. B. mittels Widerstandschweißen, Sintern und/oder Löten miteinander verbunden sein. Insbesondere zeichnet sich die metallische Lage durch ihre Durchlässigkeit für Abgase aus, wobei ein sehr geringer Druckverlust eintritt. Mit„metallisch" ist hier insbesondere eine eisenhaltige und/oder aluminiumhaltige metallische Legierung gemeint. Das Gehäuse ist in der Regel ein Blechmantel, der an die Form der Abgas- leitung angepasst ist. Das Gehäuse kann aus Rohrmaterial mit verschiedenen Querschnittsformen rund, oval, eckig oder sonstigen erforderlichen Formen gebildet sein. Insbesondere kommt hier ein im Wesentlichen zylindrisches Gehäuse zum Einsatz, das beispielsweise zwischen die an- grenzenden Teile der Abgasleitung eingesetzt und mit diesen verschweißt werden kann.
Durch die Einlassöffnung strömt regelmäßig das Abgas in das Gehäuse ein und über die Auslassöffnung tritt das Abgas wieder aus. Die Zentrumsachse des Gehäuses verläuft regelmäßig durch den geometrischen Flächenschwerpunkt der Einlassöffnung und der Auslassöffnung, dabei kann die Zentrumsachse ggf. auch gekrümmt sein, wenn das Gehäuse eine Biegung aufweist. So bildet sie z. B. bei einer zylindrischen Ausfüh- rungsform die Zentrumsachse durch den Mittelpunkt des Kreisquerschnittes. Der Querschnitt des Gehäuses zwischen der Einlassöffnung und Auslassöffnung wird senkrecht zur Zentrumsachse betrachtet und kann variierende Flächengrößen und/oder Flächenformen aufweisen. Bevorzugt ist aber, dass die Größe und Form des Querschnitts entlang der Zentrumsachse gleich ausgebildet ist, also Einlassöffnung, Querschnitt und Auslassöffnung diesbezüglich gleich sind. Im Hinblick auf die Lage der mindestens einen metallischen Lage im Gehäuse ist bevorzugt, dass diese sich weder über die Einlassöffnung noch die Auslassöffnung hinaus erstreckt.
Im vorliegenden Fall ist das Gehäuse mehrteilig ausgeführt, nämlich mit mindestens zwei Teilen. Der erste Teil des Gehäuses und der zweite Teil des Gehäuses weisen zueinander zugewandte (in Richtung der Zentrumsachse weisende) Fügeflächen auf, die miteinander in einer Weise korres- pondieren, dass sie aufeinandergesetzt ein Gehäuse bilden, das an einer geeigneten Stelle in einem Abgassystem montierbar ist. Solche Fügeflächen sind insbesondere durch einen Trennvorgang eines einstückigen Gehäuses entstanden, so dass die korrespondierenden Fügeflächen einst die unmittelbaren Kontaktflächen des Gehäuses ausgebildet haben. Wei- terhin korrespondieren die Fügeflächen bevorzugt in der Art, dass (elastische und/oder plastische) Verformungen der metallischen Lage infolge der Positionierung der Gehäuseteile zueinander derartig berücksichtigt wird, dass die metallische Lage (gas-)dicht an den Fügeflächen anliegt. Im Übrigen ist hier noch darauf hinzuweisen, dass die Fügeflächen insbe- sondere nicht mit Flanschen oder dergleichen gebildet sind, also im Wesentlichen nur der Materialdicke der Wand des Gehäuses entsprechen.
Die metallische Lage ist zudem derart zum Gehäuse bzw. zum ersten Teil und zum zweiten Teil angeordnet, dass die erste Fügefläche und die zweite Fügefläche vollumfänglich beabstandet sind. Insbesondere sind die erste Fügefläche und die zweite Fügefläche (nur) um die Dicke der metallischen Lage gleichmäßig über den Umfang beabstandet. Damit wird mit anderen Worten auch zum Ausdruck gebracht, dass der Spalt zwi- sehen den Gehäuseteilen nach der Montage der einzelnen Komponenten vollständig von der metallischen Lage (und ggf. Verbindungsmitteln wie Lot, etc.) ausgefüllt ist. Folglich hat der Spalt im Wesentlichen die Dimension der Dicke der metallischen Lage. Damit wird sichergestellt, dass keine gasdurchlässigen Lücken zwischen der metallischen Lage sowie dem ersten Teil bzw. zweiten Teil des Gehäuses entstehen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Partikelabscheiders liegen die erste Fügefläche und die zweite Fügefläche nicht in einer flachen Ebene. Mit der„flachen Ebene" ist vor allem eine Ebene im mathematischen Sin- ne gemeint, die sich in einem Winkel zur Zentrumsachse durch den Partikelabscheider erstreckt. Im Gegensatz dazu ist bevorzugt, dass beide Fügeflächen in einer (mehrfach) gekrümmten, insbesondere wellenförmigen, Ebene quer (d. h. insbesondere senkrecht) zur Zentrumsachse angeordnet sind. Damit ergibt sich im Gehäuse in Umfangsrichtung ebenfalls ein wel- lenförmiger Verlauf der Fügeflächen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Partikelabscheiders ist die mindestens eine metallische Lage mittels des ersten Teils und des zweiten Teils durch ein Außengehäuse miteinander verspannt. Die metallische Lage ist hierbei zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil mittels deren Fügeflächen in Richtung der Zentrumsachse positioniert bzw. fixiert. Ein Außengehäuse ist (teilweise) um den ersten Teil und den zweiten Teil herum angeordnet und (bevorzugt) beabstandet zur metallischen Lage außen jeweils mit dem ersten Teil und dem zweiten Teil verbunden. Die Verbindung der Gehäuseteile mit dem Außengehäuse kann sowohl durch Stecken, Klemmen, Schrauben oder stoffschlüssig, z. B. Schweißen, Löten ausgeführt sein.„Stoffschlüssige" Verbindungen werden die Verbindungen genannt, bei denen die Verbindungspartner durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten werden. Insbesondere sind der erste Teil und der zweite Teil sowie die metallische Lage untereinander lediglich durch Reibschluss durch die Verspannung mit dem Außengehäuse miteinander verbunden. Das bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass die metallische Lage zwischen den Teilen des (inneren) Gehäuses (nur) gehalten bzw. geklemmt ist (also dort keine stoffschlüssigen Verbindungen notwendig sind), wobei die hierfür erforderliche Haltekraft mittels des Außengehäuses erzeugt wird. Das Außengehäuse ist dabei nach Art einer Hülse außen angeordnet und nahe der Einlassöffnung und der Auslassöffnung mit dem jeweiligen Teil des inneren Gehäuses verbunden (z. B. mittels einer Lötverbindung (Hartlot) oder einer Schweiß- Verbindung). Hierbei bilden die innen liegenden Teile des Gehäuses und das Außengehäuse eine Art umlaufenden Hohlraum aus, in den sich außen überstehende Teilbereiche der metallischen Lage hinein erstrecken können. In einer vorteilhaften Ausführungsform des Partikelabscheiders weist das Außengehäuse im Bereich der zueinander positionierten korrespondierenden ersten Fügefläche und zweiten Fügefläche des Gehäuses einen Abstand auf. Durch diesen Abstand kann die metallische Lage durch das Außengehäuse radial positioniert werden, z. B. in dem außen überstehen- de Teilbereiche der metallischen Lage (bei einer Lageveränderung im Betrieb) an das Außengehäuse anstößt. Außerdem wird für diesen Fall durch den umlaufenden Hohlraum und die gasdichte Verbindung des Außengehäuses hin zu den Gehäuseteilen sicher das Austreten von Abgas verhindert. Das Außengehäuse kann ebenfalls ein Teil eines bestehenden Ab- gassystems, z. B. einer Abgasleitung, sein.
Gemäß einer Weiterbildung des Partikelabscheiders weist die zumindest eine metallische Lage eine bearbeiteten Rand auf, der zumindest teilweise außerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Die metallische Lage wird oftmals aus einem Bandmaterial herausgetrennt. Hierbei entstehen geschnittene oder verschweißte Stellen im Randbereich, die eine veränderte Durchlässigkeit für Abgas aufweisen können und/oder teilweise lose bzw. labile Bestandteile aufweisen können, die sich während des Betriebes lösen könnten. Daher ist es vorteilhaft, wenn zumindest ein solcher Teil eines bearbeiteten Randes außerhalb des Gehäuses, insbesondere in dem mit dem Außengehäuse gebildeten, umlaufenden Hohlraum, angeordnet ist. Der bearbeitete Rand kann zusätzlich einen Saum (z. B. mit einer zusätzlichen Metallfolie gebildet) und/oder Verstärkungsmittel (z. B. Zusatzstoffe, Schweißnähte, etc.) versehen sein, um beispielsweise den Klemmkräf- ten der Gehäuseteile dauerhaft standzuhalten.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Partikelabscheiders kontaktiert die mindestens eine metallische Lage das Außengehäuse zumindest teilweise. Hiermit kann erreicht werden, dass die metallische Lage durch das Außengehäuse radial positioniert, und/oder dass durch punktuelles Erhitzen, z. B. Punktwiderstandschweißen, eine feste oder zumindest sichernde Verbindung zwischen der metallischen Lage und dem Außengehäuse von außen hergestellt werden kann, ohne dass eine aufwendige Montage von der Innenseite her notwendig ist.
Als metallische Lage kommt beispielsweise ein Vlies in Betracht, das miteinander versinterte Drahtfilamente aufweist. Dieses lässt sich bevorzugt mit mindestens einem der nachfolgenden Merkmale beschreiben:
Durchmesser der Drahtfilamente: zwischen 20 und 50 um [Mik- rometer]; insbesondere aufgebaut mit zwei verschiedenartigen
(miteinander gemischten und/oder verbundenen) Drahtfilamenten (z. B. einerseits 20 bis 25 um; andererseits 38 um bis 42 um);
Flächengewicht des Vlies: zwischen 350 g/mm2 und 550 g/mm2 [Gramm pro Quadratmillimeter];
- Luftdurchlässigkeit des Vlies: zwischen 2300 und 3500 l/m2/s [Liter pro Quadratmeter und Sekunde].
Ein solches Vlies kann zum Zurückhalten von Ruß und/oder anderen Feststoffen des Abgases eingesetzt werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Partikelabscheiders weist die mindestens eine metallische Lage Öffnungen mit einer Weite in einem Bereich von mindestens 0,05 mm [Millimeter] auf. Ganz besonders bevorzugt ist, dass diese nur Öffnungen aufweist, die mindestens eine Ausdehnung von 0,05 mm haben. In diesem Fall hat die metallische Lage bevorzugt eine Abscheidewirkung (nur) für Partikel, die größer als die Öffnungen sind. Ganz besonderes bevorzugt ist, dass die Öffnungen maximal eine Weite bis 0,25 mm aufweisen, insbesondere im Bereich von 0,1 bis 0,2 mm. Durch den Partikelabscheider sollen insbesondere solche Par- tikel zurückgehalten werden, die nachfolgende (stromabwärts liegende) Komponenten des Abgassystems beschädigen oder verstopfen können. Gleichzeitig sollen aber auch möglichst große Öffnungen vorgesehen sein, die somit einen möglichst geringen Strömungswiderstand bieten. Eine (vorrangige) Umsetzung von Feststoffen aus der Verbrennung des Brenn- Stoffs (Benzin, Diesel, etc.) steht hierbei nicht im Vordergrund.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Partikelabscheiders vorgeschlagen. Der Partikelabscheider hat dabei ein Außengehäuse, eine von Abgas durchströmbare metallische Lage, einen ersten Teil eines Gehäuses mit einer ersten Fügefläche und mit einem ersten Außenumfang, und einen zweiten Teil eines Gehäuses mit einer zweiten Fügefläche und mit einem zweiten Außenumfang, wobei der erste Teil und der zweite Teil miteinander korrespondieren, umfassend zumindest die folgenden Schritte:
- Anordnen der metallischen Lage zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil, wobei die erste Fügefläche und die zweite Fügefläche zueinander gewandt sind;
Verklemmen der metallischen Lage durch Zusammenführen des ersten Teils und des zweiten Teils;
- Aufschieben des Außengehäuses über den ersten Außenumfang des ersten Teils und den zweiten Außenumfang des zweiten Teils;
Fügen des Außengehäuses mit dem ersten Teil und dem zweiten Teil außerhalb eines Bereiches der ersten Fügefläche und zweiten Fügefläche. Das Verfahren eignet sich insbesondere zur Herstellung des oben beschriebenen Partikelabscheiders mit Außengehäuse. Insofern sind alle dort angeführten Aspekte hier ebenso zu berücksichtigen. Das Außengehäuse kann nach Art einer Muffe, Hülse oder ähnlichem als separates, einzelnes Bauteil ausgeführt sein, das über den ersten Außenumfang des ersten Teils und den zweiten Außenumfang des zweiten Teils aufschiebbar ist. Auch kann das Außengehäuse ein Abschnitt der Abgas- leitung sein. Der erste Teil mit seiner ersten Fügefläche und seinem ers- ten Außenumfang wird insbesondere rohrförmig sein. Der zweite Teil mit seiner zweiten Fügefläche und seinem zweiten Außenumfang ist insbesondere nach der Art des ersten Teils gefertigt. Der erste Außenumfang und der zweite Außenumfang korrespondieren in der Art, dass der erste Teil und zweite Teil im zusammengesetzten Zustand in das Außengehäu- se eingeführt werden können. Insbesondere sind der erste und der zweite Außenumfang zumindest im Bereich der ersten Fügefläche und der zweiten Fügefläche gleich. Die erste Fügefläche und die zweite Fügefläche korrespondieren bevorzugt auch in der Art, dass die metallische Lage den ersten Teil und den zweiten Teil so voneinander beabstanden, dass sie in das Außengehäuse eingeführt werden können. Hierbei können die Fügeflächen verschiedene, auch unebene, Flächen bilden, die so zueinander korrespondieren, dass sie auieinandergesetzt werden können (z. B. auch im Sinne eines Formschlusses - formschlüssige Verbindungen entstehen durch das Ineinandergreifen von mindestens zwei Verbindungspartnern, so dass sich die Verbindungspartner auch ohne oder bei unterbrochener Kraftübertragung nicht lösen.). Hierbei ist aber zu berücksichtigen, dass eine Dicke einer metallischer Lage von den Fügeflächen oder von einer der Fügeflächen subtrahiert wird. Durch das Anordnen der metallischen Lage zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil ist der Partikelabscheider bereits in seine endgültige Form gebracht. Es sei dabei angemerkt, dass das Anordnen der metallischen Lage zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil auch nach dem Aufschieben und/oder Fügen des Außengehäuses mit einem der Tei- le vorgenommen werden kann. Durch das Verklemmen der metallischen Lage ist diese fest arretiert. Insbesondere ist die metallische Lage ausreichend gesichert, um den Kräften durch das pulsierende Abgas und mögliche mitgerissene Partikel ausrei- chend standzuhalten. Es sei aber anzumerken, dass die Festigkeit der metallischen Lage auch erst durch zusätzliche Haltemittel erzeugt werden kann. Solche Haltemittel können z. B. Schweißpunkte, Schweißnähte, Lötpunkte, Lötnähte, Klebemittel oder Nieten und dergleichen sein. Auch hier sei angemerkt, dass das Verklemmen der metallischen Lage auch erst nach dem Aufschieben und/oder Fügen des Außengehäuses mit einem der Teile vorgenommen werden kann.
Beim Aufschieben des Außengehäuses über den ersten Außenumfang und den zweiten Außenumfang kann sowohl das Außengehäuse über den ers- ten und zweiten Teil (in beliebiger Reihenfolge) geschoben werden als auch (z. B. sequentiell) der erste und zweite Teil (in beliebiger Reihenfolge) in das Außengehäuse. Der erste Teil und der zweite Teil können sowohl nacheinander als auch gleichzeitig in das Außengehäuse eingeschoben werden. Hierbei kann die metallische Lage bereits dort angeordnet sein oder erst beim sequentiellen Aufschieben zwischen dem ersten Teil und dem zweiten angeordnet werden.
Zum Fügen des Außengehäuses mit dem ersten Teil und/oder dem zweiten Teil können verschiedene Fügeverfahren eingesetzt werden. Die Teile können konisch verklemmt werden, mit Spielpassung gegen einen Anschlag geschoben werden, aufgeschrumpft werden, stoffschlüssig miteinander verbunden werden, eingeschraubt oder eingeklickt werden. Bevorzugt wird das Außengehäuse mit den Teilen durch Widerstandsschweißpunkte von außen gefügt. Diese Schweißpunkte können auch lediglich als Sicherung zu einem der vorher genannten Fügeverfahren zusätzlich eingesetzt werden. Der Bereich der ersten Fügefläche und der zweiten Fügefläche ist so angeordnet, dass ein Einfluss des Fügeverfahrens durch Verformung, thermischen Verzug oder Berührung durch andere Bauteile mit der metallischen Lage vermieden wird. Insbesondere ist der Bereich so weit gewählt, dass die metallische Lage ohne Verformung im Außengehäuse angeordnet werden kann.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens wird die metallische Lage durch einen Abstand des Außengehäuses zu dem ersten Teil und dem zweiten Teil in dem Bereich in eine vorbestimmte Position geführt. Vorteilhafterweise ragt die metallische Lage über den Außenumfang des ersten Teils und zweiten Teils hinaus und muss beim vorläufigen Anordnen zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil nicht exakt positioniert werden. Durch das Aufschieben des Außengehäuses und den Abstand des Außengehäuses in dem Bereich der ersten Fügefläche und der zweiten Fügefläche wird die metallische Lage radial positioniert bzw. ausgerichtet. Der Abstand kann aber auch so gewählt sein, dass keine Berührung zwischen der metallischen Lage und dem Außengehäuse stattfinden kann. Hierdurch wird ein Einfluss z. B. durch Verformung des Außengehäuses unterbunden. In dem Fall ist das Führen in eine vorbestimmte Position durch den Abstand des Gehäuses zu dem ersten Teil und dem zweiten Teil so zu verstehen, dass der Monteur durch einen (gleichmäßigen) Hohlraum zwischen dem Rand der metallischen Lage und dem Außengehäuse in der exakten Positionierung unterstützt wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden der erste Teil und der zweite Teil aus einem Stück durch Trennen gefertigt. Um in einfacher, schneller und kostengünstiger Weise einen ersten Teil und einen zweiten Teil mit einer ersten Fügefläche und einer exakt korrespondierenden zweiten Fügefläche zu erhalten, können der erste Teil und der zweite Teil zunächst einstückig ausgeführt sein. Als Trennverfahren kommt insbesondere eines der folgenden in Betracht: Sägen; Fräsen; thermische und mechanische Trennverfahren; Lasertren- nen. Bevorzugt werden solche Trennverfahren eingesetzt, die keine weitere Nachbearbeitung erforderlich machen, insbesondere das Laserschneiden.
Einem weiteren Aspekt der Erfindung folgend, wird ein Verfahren zur Herstellung eines Partikelabscheiders vorgeschlagen, der eine von Abgas durchströmbare metallische Lage, einen ersten Teil eines Gehäuses mit einer ersten Fügefläche sowie einen zweiten Teil eines Gehäuses mit einer zweiten Fügefläche hat, welches zumindest folgende Schritte umfasst:
Bereitstellen eines Gehäuses;
- Zerteilen des Gehäuses in eine erstes Teil und ein zweites Teil, so dass eine nicht geradlinig verlaufende erste Fügefläche und eine korrespondierende zweite Fügefläche gebildet werden,
Anordnen der mindestens einen metallische Lage zwischen der ersten Fügefläche und zweiten Fügefläche;
- Fixieren von erster Fügefläche und zweiter Fügefläche zueinander, so dass die metallische Lage dazwischen gehalten wird.
Dieses Verfahren betrifft insbesondere die Herstellung einer Variante der hier erfindungsgemäß beschriebenen Partikelabscheider. Unabhängig da- von kann zur Erläuterung der Verfahrensschritte auch auf die anderen Erläuterungen im Zusammenhang mit dem Partikelabscheider und/oder dem obigen Verfahren zurückgegriffen werden. Zum Teilen des Gehäuses kommt gerade im Hinblick auf den komplexen Verlauf der Fügeflächen zur Ausbildung der Wellung der metallischen Lage bevorzugt das Laser- schneiden zum Einsatz. Das Fixieren der metallischen Lage zwischen den Gehäuseteilen kann wiederum stoffschlüssig (durch Hartlöten, Schweißen, etc.) erfolgen.
Im Rahmen der Erfindung ist auch ein Kraftfahrzeug aufweisend eine An- Ordnung zur Behandlung von Abgasen einer Verbrennungskraftmaschine mit mindestens einer Abgasleitung aufweisend ein Abgasrückführ System beschrieben, wobei ein erfindungsgemäßer Partikelabscheider in dem Ab- gasrückführsystem vorgesehen ist. In einer Verbrennungskraftmaschine und dem Abgas System sind bewegte Teile vorgesehen. Insbesondere der Zylinder und Kolben der Verbrennungskraftmaschine sowie die Verdichterschaufeln eines Turboverdichters sind darauf angewiesen, dass sie trotz hoher thermischer Belastung eine gute Dichtung bewirken. Gerade scharfkantige keramische Teile können Turboverdichterschaufeln und Kolbendichtringe stark beschädi- gen. Hierbei wird nun insbesondere vorgeschlagen, den erfindungsgemäßen Partikelabscheider hinter einem keramischen Wabenkörper und/oder einem keramisch beschichteten Wabenkörper anzuordnen, vor allen Dingen in (d. h. einschließlich„unmittelbar an") der Abgasrückführleitung vor einem Turboverdichter. Durch den Partikelabscheider ist der negative Einfluss der Vergrößerung des Strömungswiderstandes praktisch dauerhaft vernachlässigbar. Zudem kann der Partikelabscheider aufgrund seiner anpassbaren baulichen Ausdehnung und Flexibilität sehr flexibel eingesetzt werden, vor allen Dingen in Bereichen der Abgasleitung, die bis- her aus baulichen Gründen ungenutzt blieben.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele, auf die die Erfindung jedoch nicht begrenzt ist. Die Figuren sind Schema tisch und benennen gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen. Es zeigen:
Fig. 1: einen Partikelabscheider mit verklemmter metallischer Lage und
Außengehäuse;
Fig. 2: einen Partikelabscheider mit geneigt angeordneter metallischer
Lage;
Fig. 3: einen Partikelabscheider mit nicht flachen Fügeflächen;
Fig. 4: einen Partikelabscheider vor dem Verklemmen der metallischen
Lage zwischen der ersten Fügefläche und der zweiten Fügefläche; Fig. 5: eine metallische Lage mit zwei Schichten;
Fig. 6: eine Draufsicht auf einen Partikelabscheider; und
Fig. 7: ein Kraftfahrzeug mit einem Partikelabscheider in dem Abgassystem. Fig. 1 zeigt einen Partikelabscheider 1 im zusammengebauten Zustand, bei dem die metallische Lage 3 zwischen einem ersten Teil 8 mit der ersten Fügefläche 10 und einem zweiten Teil 9 mit der zweiten Fügefläche 11 angeordnet ist. Der erste Teil 8 und der zweite Teil 9 bilden somit das (mehrteilige) Gehäuse 4. Das Gehäuse 4 befindet sich in dem Außengehäuse 13. Die Einlassöffnung 5 und die Auslassöffnung 6 definieren die Zentrumsachse 7. Hierbei kann der Partikelabscheider 1 eine beliebige Form aufweisen. Das Außengehäuse 13 ist im Bereich der ersten Fügeflä- che 10 und der zweiten Fügefläche 11 im Bereich 17 um den Abstand 12 so entfernt angeordnet, dass der bearbeitete Rand 14 der metallischen Lage 3 das Außengehäuse 13 gerade berührt. Hierbei können z. B. in den Kontaktpunkten 23 Stoff schlüssige Verbindungen zwischen dem Außengehäuse 13 und dem ersten Teil 8, zweiten Teil 9 und/oder der metalli- sehen Lage 3 am bearbeiteten Rand 14 vorgesehen sein.
Fig. 2 zeigt einen runden Partikelabscheider 1, in den durch die Einlassöffnung 5 die schräg angeordnete metallische Lage 3 zu sehen ist. Die schräge Anordnung der metallischen Lage 3 im Gehäuse 4 wird durch die erste Fügefläche 10 des ersten Teils 8 und die zweite Fügefläche 11 des zweiten Teils 9 vorgegeben. Hierbei ist die metallische Lage 3 so dargestellt, dass sie nicht über den ersten Außenumfang 15 des ersten Teils 8 und den zweiten Außenumfang 16 des zweiten Teils 9 hinausragt. In Fig. 3 ist der Partikelabscheider 1 in einer Seitenansicht gezeigt, wobei wiederum die Zentrumsachse 7 durch die Einlassöffnung 5 und die Auslassöffnung 6 des Gehäuses 4 definiert wird. In dieser Ausführungsform liegt die metallische Lage 3 gebogen zwischen der Fügefläche 10 des ersten Teils 8 und Fügefläche 11 des zweiten Teils 9.
Fig. 4 zeigt den ersten Gehäuseteil 8 mit der Fügefläche 10 und den zweiten Teil 9 mit der zweiten Fügefläche 11 und eine metallische Lage 3 mit bearbeitetem Rand 14 vor dem Zusammensetzen bzw. Anordnen. Hierbei ist gezeigt, dass die metallische Lage 3 zunächst flach sein kann und erst durch das Anordnen zwischen der ersten Fügefläche 10 und der zweiten Fügefläche 11 in die vorbestimmte Position 18 und anschließend in die gewünschte Form, wie sie z. B. in Fig. 3 zu sehen ist, gebracht wird.
Fig. 5 zeigt eine mehrschichtige Version einer metallischen Lage 3, wobei eine erste Schicht 31 und eine zweite Schicht 32 in direktem, flächigem Kontakt zueinander angeordnet sind (hier teilweise als Explosionsdarstellung). Die zuerst angeströmte erste Schicht 31 hat eine Weite 29 der Öffnungen 28, die um ein Vielfaches kleiner ist, als die Weite 29 der Öffnungen 28 in der nachfolgenden zweiten Schicht 32. Damit übernimmt (nur) die erste Schicht die Funktion der Partikelabscheidung, während die zweite Schicht 32 (allein) zur (rückwärtigen) Stütze bzw. teilweisen Auflage der ersten Schicht 31 dient. Jedenfalls hat die metallischen Lage 3 (bzw. hier die erste Schicht 31) Öffnung 28 mit einer Weite 29, die in einem Bereich von 0,05 bis 0,25 mm liegt.
In Fig. 6 ist ein Partikelabscheider 1 in Draufsicht gezeigt, wobei die metallische Lage 3 der Einfachheit halber mit einer Struktur gezeigt ist, die der Wellung optisch nicht entspricht. Fig. 6 zeigt bloß eine von vielfältigen Möglichkeiten der Ausgestaltung des Querschnittes 30 des Gehäuses 4 bzw. der Einlassöffnung 5. Ebenfalls möglich ist, dass die Einlassöffnung und die Auslassöffnung 6 zueinander verschiedene und/oder zum sonstigen Querschnitt 30 des Gehäuses 4 verschiedene Formen aufweist.
In Fig. 7 ist ein Kraftfahrzeug 19 gezeigt, das eine Verbrennungskraftma- schine 2, einen Partikelabscheider 1, einen Turbolader 26 und optional eine Abgasreinigungseinheit 24 aufweist. Das Abgassystem 20 besteht aus einer Abgasleitung 21 und einer Abgasrückführleitung 22. Der Hubraum der Verbrennungskraftmaschine 2 wird von der links dargestellten Seite mit aufgeladenem Abgas versorgt und auf der anderen Seite strömt Abgas in Strömungsrichtung 27 wieder aus. Durch den Partikelabscheider 1 in der Abgasrückführleitung 22 ist der Turboverdichter des Turboladers 26 vor jeglichen größeren Partikeln im Abgassystem 20 geschützt. Diese Partikel können beispielsweise von einer (teilweise) keramischen Abgasreinigungseinheit 24 stammen, die das Abgas zuvor durchströmt hat. Somit schützt der Partikelabscheider 1 alle nachfolgenden (stromab- wärts angeordneten) Bauteile vor größeren Partikeln aus der Verbren- nungskraftmaschine 2, vor dem Partikelabscheider 1 liegenden Abschnitte der Abgasleitung 21. Solche Bauteile sind insbesondere der Turbolader 26 und/oder andere Abgasreinigungseinheiten und/oder die Kühler 25 (bzw. Wärmetauscher), insbesondere in der Abgasrückführleitung 22. Somit sind auch die Verbrennungskraftmaschine 2 und ihre Hubräume vor der Beschädigung durch größere Partikel geschützt. Die Fig. 7 zeigt eine beliebige technisch sinnvolle Anordnung der Partikelabscheider 1 und stellt keine Begrenzung der exakten Anordnung des Partikelabschei- ders 1 dar.
Damit löst die Erfindung zumindest teilweise die im Zusammenhang mit dem Stand der Technik geschilderten technischen Probleme.
Bezugszeichenliste
1 Partikelabscheider
2 Verbrennungskraftmaschine
3 metallische Lage
4 Gehäuse
5 Einlassöffnung
6 Auslassöffnung
7 Zentrumsachse
8 erster Teil
9 zweiter Teil
10 erste Fügefläche
11 zweite Fügefläche
12 Abstand
13 Außengehäuse
14 bearbeiteter Rand
15 erster Außenumfang
16 zweiter Außenumfang
17 Bereich
18 vorbestimmte Position
19 Kraftfahrzeug
20 Abgassystem
21 Abgasleitung
22 Abgasrückführleitung
23 Kontaktpunkt
24 Abgasreinigungseinheit
25 Kühler
26 Turbolader
27 Strömungsrichtung
28 Öffnung
29 Weite
30 Querschnitt
31 erste Schicht
32 zweite Schicht

Claims

Patentansprüche
Partikelabscheider (1) zur Behandlung von Abgasen einer Verbrennungskraftmaschine (2), wobei mindestens eine von Abgas durchströmbare metallische Lage (3) in einem Gehäuse (4) mit einer Einlassöffnung (5), einer Auslassöffnung (6) und einer Zentrumsachse (7) angeordnet ist, wobei das Gehäuse (4) einen ersten Teil (8) mit einer ersten Fügefläche (10) und einen zweiten Teil (9) mit einer zweiten Füge fläche (11) aufweist, wobei die erste Fügefläche (10) und die zweite Fügefläche (11) miteinander korrespondieren, und die mindestens eine metallische Lage (3) die erste Fügefläche (10) und die zweite Fügefläche (11) vollumfänglich beabstandet.
Partikelabscheider (1) nach Patentanspruch 1, wobei die erste Fügefläche (10) und die zweite Füge fläche (11) nicht in einer flachen Ebene liegen.
Partikelabscheider (1) nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei die mindestens eine metallische Lage (3) mittels des ersten Teils (8) und des zweiten Teils (9) durch ein Außengehäuse (13) miteinander verspannt sind.
Partikelabscheider (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Außengehäuse (13) im Bereich (17) der zueinander positionierten korrespondierenden ersten Fügefläche (10) und zweiten Füge fläche (11) des Gehäuses (4) einen Abstand (12) aufweist.
Partikelabscheider (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die mindestens eine metallische Lage (3) einen bearbeiteten Rand (14) aufweist, der zumindest teilweise außerhalb des Gehäuses (4) angeordnet ist.
6. Partikelabscheider (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die mindestens eine metallische Lage (3) das Außengehäuse (13) zumindest teilweise kontaktiert.
Verfahren zur Herstellung eines Partikelabscheiders (1), aufweisend ein Außengehäuse (13), eine von Abgas durchströmbare metallische Lage (3), einen ersten Teil (8) eines Gehäuses (4) mit einer ersten Fügefläche (10) und mit einem ersten Außenumfang (15), sowie einen zweiten Teil (9) eines Gehäuses (4) mit einer zweiten Fügefläche (11) und mit einem zweiten Außenumfang (16), umfassend zumindest die folgenden Schritte:
- Anordnen der metallischen Lage (3) zwischen dem ersten Teil (8) und dem zweiten Teil (9);
- Verklemmen der metallischen Lage (3) durch Zusammenführen des ersten Teils (8) und des zweiten Teils (9);
- Aufschieben des Außengehäuses (13) über den ersten Außenumfang (15) des ersten Teils (8) und den zweiten Außenumfang (16) des zweiten Teils (9); und
- Fügen des Außengehäuses (13) mit dem ersten Teil (8) und dem zweiten Teil (9) außerhalb eines Bereiches (17) der ersten Fügefläche (10) und zweiten Fügefläche (11).
Verfahren nach Patentanspruch 7, wobei der erste Teil (8) und der zweite Teil (9) aus einem Stück durch Trennen gefertigt werden.
Verfahren zur Herstellung eines Partikelabscheiders (1), aufweisend eine von Abgas durchströmbare metallische Lage (3), einen ersten Teil (8) eines Gehäuses (4) mit einer ersten Fügefläche (10) sowie einen zweiten Teil (9) eines Gehäuses (4) mit einer zweiten Fügefläche (11), welches zumindest folgende Schritte umfasst:
- Bereitstellen eines Gehäuses (4);
- Zerteilen des Gehäuses in eine erstes Teil (8) und ein zweites Teil (9), so dass eine nicht geradlinig verlaufende erste Fügefläche (10) und eine korrespondierende zweite Fügefläche (11) gebildet werden, - Anordnen der mindestens einen metallischen Lage (3) zwischen der ersten Fügefläche (10) und zweiten Fügefläche (11);
- Fixieren von erster Fügefläche (10) und zweiter Fügefläche (11) zueinander, so dass die metallische Lage (3) dazwischen gehalten wird.
Kraftfahrzeug (19) aufweisend ein Abgassystem (20) zur Behandlung von Abgasen einer Verbrennungskraftmaschine (2) mit mindestens einer Abgasleitung (21), aufweisend eine Abgasrückführleitung (22), wobei ein Partikelabscheider (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche in der Abgasrückführleitung (22) vorgesehen ist.
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