DE102004004002B4

DE102004004002B4 - Partikelfilter

Info

Publication number: DE102004004002B4
Application number: DE102004004002A
Authority: DE
Inventors: Georg Wirth; Marco Wenz
Original assignee: J Eberspaecher GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Exhaust Technology GmbH and Co KG
Priority date: 2004-01-26
Filing date: 2004-01-26
Publication date: 2007-07-12
Anticipated expiration: 2024-01-27
Also published as: DE102004004002A1

Abstract

Partikelfilter (1) für eine Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, umfassend zumindest einen Filterkörper (2) und ein den Filterkörper (2) umgebendes Mantelrohr (3),
– wobei das Mantelrohr (3) anströmseitig in einen Eingangskanal (4) und abströmseitig in einen Ausgangskanal (5) mündet,
– wobei sich das Mantelrohr (3) zumindest zum Ausgangskanal (5) hin mit einem Trichter (6), insbesondere konzentrisch, verjüngt,
– wobei der Filterkörper (2) axial am Mantelrohr (3) und/oder am Trichter (6) und/oder am Ausgangskanal (5) abgestützt ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die axiale Abstützung des Filterkörpers (2) an dessen Ausgangsseite (7) beabstandet von dessen äußeren Umfangsrand (8) erfolgt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Partikelfilter für eine Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Ein derartiges Partikelfilter ist zum Beispiel aus der EP 1 348 839 A2 bekannt, das ein Mantelrohr aufweist, das anströmseitig über einen Eingangstrichter in einen Eingangskanal und abströmseitig über einen Ausgangstrichter in einen Ausgangskanal mündet. Im Mantelrohr ist ein Filterkörper angeordnet, der radial innen von einem inneren Rückhaltezylinder und radial außen von einem äußeren Rückhaltezylinder umhüllt ist. Die Rückhaltezylinder sind gasdurchlässig und ermöglichen somit eine radiale Durchströmung des Filterkörpers. Die Rückhaltezylinder sind an ihren axialen Enden am Mantelrohr befestigt. Zwischen dem äußeren Rückhaltezylinder und dem Mantelrohr ist ein Ringraum ausgebildet, der zum Ausgangstrichter führt. Beim bekannten Partikelfilter ist der Filterkörper an der Abströmseite des Mantelrohrs entlang seiner axialen Stirnfläche axial abgestützt.

Aus der DE 198 21 872 A1 ist ein Katalysator bekannt, der in einem Gehäuse zwischen einem Einlass und einem Auslass einen Träger aufweist, der mit einer katalytisch aktiven Beschichtung versehen und von Abgas durchströmbar ist. Dabei besteht der Träger aus einer aus kristallinem Aluminiumoxid in Faserform hergestellten Füllung.

Abgase von Brennkraftmaschinen, und zwar sowohl von Dieselmotoren als auch von Ottomotoren, enthalten leicht lungengängige Partikel, insbesondere Rußpartikel. Zur Entfernung dieser Partikel aus den Abgasen ist es bekannt, in einem Abgasstrang der Brennkraftmaschine ein Partikelfilter, insbesondere ein Rußfilter, anzuordnen, das einen für die Abgase durchlässigen Filterkörper enthält, der jedoch für die auszuscheidenden Partikel undurchlässig ist. Als Filterkörper kommt beispielsweise ein monolithischer oder ein aus Filtersegmenten zusammengesetzter Filter in Frage, an oder in welchem sich die ausgefilterten Partikel während des Filterbetriebes ablagern. Durch die zunehmende Ablagerung setzt sich der Filterkörper allmählich zu, so dass der Durchströmungswiderstand des Partikelfilters mit zunehmender Beladung steigt. Um die Filterwirkung des Partikelfilters langfristig zu erhalten, ist es erforderlich, das Partikelfilter von Zeit zu Zeit zu regenerieren. Die Regeneration des Partikelfilters erfolgt durch eine Verbrennung der darin eingelagerten Partikel.

Insbesondere kurz vor der Regeneration des Partikelfilters ist eine Druckbelastung im Filterkörper aufgrund der abgelagerten, aber noch nicht abgebrannten Partikel besonders hoch, wodurch auf den Filterkörper hohe Axialkräfte einwirken können. Bei gealterten Partikelfiltern mit aus Filtersegmenten zusammengesetzten, insbesondere zusammengeklebten, Filterkörpern, kann eine zu hohe Axialkraft zu einem Abscheren einzelner Filtersegmente an gemeinsamen Segmentgrenzen führen und dadurch einen Wirkungsgrad des Partikelfilters herabsetzen. Um die beschriebenen hohen Axialkräfte aufnehmen zu können und gleichzeitig ein Abscheren der einzelnen Filtersegmente an ihren Segmentgrenzen zu verhindern, können herkömmliche Partikelfilter, z. B. mit einer reibungserzeugenden Umfangsverspannung mit Keramikfaser-Lagermatten versehen sein, welche jedoch oftmals nicht in der Lage sind, den Filterkörper sicher unter allen Bedingungen zu halten.

Darüber hinaus können die Axialkräfte grundsätzlich auch durch den zusätzlichen Einbau eines Axialkissens aus verpresstem Drahtgestrick mit Anschlagring an einem Randbereich des Filters aufgenommen werden, wobei jedoch sehr hohe Pressungen an den Außenkanten der Filterkörper auftreten, die leicht zu Schäden (Kantenausbrüchen) führen können. Außerdem ergibt sich eine schlechte Pressungsverteilung an der Kissenauflage in Folge von Schiefstellungen zwischen einer Filterkörperauflagefläche und einer Ringlage.

Der am Umfang des Filterkörpers angeordnete Anschlagring erhöht besonders in diesen Bereichen einen Durchströmungswiderstand des Filterkörpers, was zu einer unterschiedlichen Temperaturverteilung zwischen gut durchströmten und weniger gut durchströmten Bereichen und somit zu kritischen Thermo spannungen führen kann. Eine Folge derartiger kritischer Thermospannungen innerhalb des Filterkörpers können beispielsweise sogenannte Ring-Off-Cracks sein.

Hier setzt die Erfindung an. Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Partikelfilter der eingangs genannten Art eine vorteilhafte Ausführungsform anzugeben, welche insbesondere eine verbesserte Halterung des Filterkörpers im Partikelfilter ermöglicht und zudem ein gleichmäßigeres Beladen und Regenerieren des Filterkörpers gewährleistet.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem Partikelfilter für eine Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, welches zumindest einen Filterkörper und einen den Filterkörper umgebendes Mantelrohr umfasst, den Filterkörper an seiner Ausgangsseite beabstandet von seinem äußeren Umfangsrand axial abzustützen. Das Mantelrohr mündet dabei anströmseitig in einem Eingangskanal und abströmseitig in einen Ausgangskanal, wobei sich das Mantelrohr zumindest zum Ausgangskanal hin mit einem Trichter, welcher insbesondere konzentrisch ausgebildet ist, verjüngt. Die erfindungsgemäße axiale Abstützung des Filterkörpers an seiner Ausgangsseite kann dabei am Mantelrohr und/oder am Trichter und/oder am Ausgangskanal erfolgen.

Die erfindungsgemäße Lösung bietet den Vorteil, dass der Filterkörper im Vergleich zu einer lediglich randseitigen Umfangsverspannung gleichmäßiger bzw. im Bereich der größeren Axialbelastung gelagert und abgestützt ist. Außerdem kann dadurch eine Beladung des Filterkörpers sowie eine Regenerierung desselben gleichmäßiger erfolgen. Des Weiteren gewährleistet die vom äußeren Umfangsrand beabstandete Abstützung, dass die Durchströmung im Randbereich nicht behindert wird und somit eine Isolierwirkung der nicht durchströmten äußeren Kanäle zu einem Kern des Filterkörpers verbunden mit kritischen Thermospannungen vermieden werden. Die Vermeidung kritischer Temperaturspannungen zwischen einem Kern und einem Randbereich des Filterkörpers verringert zusätzlich das Risiko eines sogenannten Ring-Off-Cracks.

Darüber hinaus verhindert die erfindungsgemäße gleichmäßigere axiale Abstützung des Filterkörpers hohe lokale Pressungen am Umfang des Filterkörpers, wodurch schädigende Kantenausbrüche und einhergehend damit eine Verschlechterung des Wirkungsgrades des Partikelfilters vermieden werden können. Eine bisher auftretende Veränderung einer Größe der Auflagerfläche und damit einer örtlichen Pressung durch eine nicht exakt konzentrische Lage von Filterkörper und Gehäuse bzw. Mantelrohr sowie durch Toleranzen des Filterkörperquerschnittes können ebenso durch die erfindungsgemäße Abstützung vermieden werden, wie eine schlechte Pressungsverteilung an der Kissenauflage in Folge von Schiefstellungen zwi schen Filterkörperauflagefläche (Winkligkeit am Filterkörper) und Ringlage.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist bzw. sind bei einem aus mehreren Filtersegmenten gebildeten Filterkörper wenigstens ein Drahtgestrickkissen und/oder ein Halterahmen so ausgebildet und angeordnet, dass das wenigstens eine Drahtgestrickkissen nahezu alle Filtersegmente einzeln abstützt und/oder dass das wenigstens eine Drahtgestrickkissen zumindest zwei Filtersegmente im Bereich einer gemeinsamen Filtersegmentgrenze abstützt. Hierdurch kann in besonders einfacher und effizienter Weise erreicht werden, dass auch an gealterten Filterkörpern, beispielsweise mit teilweise loser Verklebung zwischen einzelnen Filtersegmenten, das Herausrutschen einzelner Segmente vermieden wird. Zusätzlich wird durch die Abstützung im Bereich der Filtersegmentgrenzen eine geringere Behinderung einer Filterdurchströmung erreicht, da in diesem Bereich ohnehin keine Durchströmung erfolgt. Dies hat zur Folge, dass ein Durchströmungsquerschnitt des Filterkörpers im wesentlichen nicht reduziert wird und dadurch ein Staudruck bei beladenem Filter nicht zusätzlich durch den Filterkörperquerschnitt einschränkende Drahtgestrickkissen erhöht wird.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist das Drahtgestrickkissen von einem Halterahmen gehaltert, der sich am Ausgangskanal abstützt und an einem freien Ende des bis zum Filterkörper verlängerten Ausgangskanals angeordnet ist. Hierdurch wird in besonders einfacher Weise die Abstützung des Halterahmens und damit die Abstützung des Drahtgestrickkissens bzw. des Filterkörpers an dem nach innen verlängerten Ausgangskanal bewirkt. Insbesondere im Hinblick auf die Fertigung lässt sich diese Abstützung besonders einfach herstellen, indem der Ausgangskanal nicht bündig mit dem Trichter, sondern um eine definierte Strecke axial überlappend mit demselben angeordnet wird. Eine zusätzliche Abstützung, beispielsweise über zusätzliche Segmente ist hierdurch nicht erforderlich, so dass sich die Materialkosten und der Fertigungsaufwand reduzieren lassen.

Entsprechend einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Ausgangskanal am verlängerten Abschnitt radial abgasdurchlässig, insbesondere perforiert oder gelocht. Hierdurch ist gewährleistet, dass das Abgas vom äußeren Ringraum außerhalb des Drahtgestrickkissens ungehindert abströmen kann und dadurch eine gleichmäßige Durchströmung des Partikelfilters sowie eine damit verbundene gleichmäßige Beladung desselben mit Rußpartikeln gewährleistet werden kann.

Gemäß einer bervorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der verlängerte Abschnitt des Ausgangskanals Strömungsschikanen, insbesondere Dellen und/oder Eindrückungen auf, derart, dass ein Strömungswiderstand innerhalb des verlängerten Abschnitts ungefähr so groß ist wie außerhalb. Hierdurch wird bewirkt, dass ein Abströmwiderstand im Zentrum des Filterkörpers, also in einem Bereich innerhalb eines Ausgangskanalsquerschnitts ähnlich groß ist wie in dem Bereich außerhalb des Querschnitts des Ausgangskanals und dadurch eine ungleichmäßige Durchströmung des Filters über den Querschnitt sowie eine damit verbundene ungleichmäßige Rußbeladung vermieden werden kann. Da eine Regenerationsfähigkeit des Partikelfilters eng an eine gleichmäßige Beladung des Filterkörpers mit Rußpartikeln gebunden ist, kann durch die gleichmäßige Beladung des Partikelfilters bzw. durch die gleichmäßige Durchströmung desselben ein Wirkungsgrad des Partikelfilters auf hohem Niveau gehalten werden.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktional gleiche oder ähnliche Bauteile beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch,
1a ein erfindungsgemäßes Partikelfilter mit einer Abstützung eines Filterkörpers an einem verlängerten Ausgangskanal,
1b eine Darstellung wie in 1a, jedoch mit einer Abstützung an einem Trichter,
1c eine Darstellung wie in 1a, jedoch mit einer Abstützung an einem Mantelrohr,
2a bis 2f jeweils einen Querschnitt durch das Partikelfilter und den Filterkörper mit unterschiedlichen Aus führungsformen von axialen Halterungen.
3 eine Ausgangsseite des Partikelfilters mit einem Drahtgestrickkissen und einem Halterahmen im Detail.
Entsprechend 1 besitzt ein erfindungsgemäßes Partikelfilter 1 ein Gehäuse 18, in dem ein Filterkörper 2 angeordnet ist. Das Gehäuse 18 ist zum Einbau eines nicht gezeigten Abgasstrangs einer ebenfalls nicht gezeigten Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors, adaptiert. Im Betrieb der Brennkraftmaschine, die vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug angeordnet sein kann, ergibt sich dann eine Durchströmung des Partikelfilters 1 bzw. des Filterkörpers 2, die in 1 durch Pfeile 19 symbolisiert ist. In Abhängigkeit der Strömungsrichtung 19 ergibt sich somit für das Partikelfilter 1 eine Anströmseite mit einem Eingangskanal 4 und eine Abströmseite mit einem Ausgangskanal 5. Gemäß 1 ist der Filterkörper 2 von einem Mantelrohr 3 umgeben, welches sich zumindest zum Ausgangskanal 5, hier auch zum Eingangskanal 4 hin, mit einem Trichter 6, insbesondere konzentrisch, verjüngt.
Beim Betrieb des Partikelfilters 1 treten Partikel, insbesondere Rußpartikel, in den Filterkörper 2 ein und lagern sich dort ab. Im Laufe der Zeit führt diese Ablagerung der Partikel zu einer Abnahme des Durchströmungsquerschnittes des Filterkörpers 2, welcher daraufhin von Zeit zu Zeit durch ein Verbrennen der Rußpartikel regeneriert werden muss. Insbesondere kurz vor einem anstehenden Regenerationsprozess, also bei stark mit Partikeln beladenem Filterkörper 2, entsteht durch den verengten Durchströmungsquerschnitt ein erhöhter Staudruck, welcher es erforderlich macht, dass der Filterkörper 2 entgegen der Strömungsrichtung 19 abgestützt wird. Erfindungsgemäß ist der Filterkörper 2 dazu an seiner Ausgangsseite 7 beabstandet von seinem äußeren Umfangsrand 8 axial am Ausgangskanal 5 (vergleiche 1a) und/oder am Trichter 6 (vergleiche 1b) und/oder am Mantelrohr 3 (vergleiche 1c) abgestützt.
Entsprechend den 1a bis 1c enthält der Filterkörper 2 mehrere parallel durchströmbare, vorzugsweise monolithische Filtersegmente 9, welche beispielsweise einen rechteckigen oder sechseckigen Querschnitt besitzen. Der Filterkörper 2 ist beispielsweise aus einer Keramik, insbesondere aus Siliciumcarbit oder aus Cordierit, hergestellt. Üblicher Weise wird der Filterkörper 2 entweder als Ganzes monolithisch hergestellt oder aber wie oben beschrieben aus einzelnen monolithischen Filtersegmenten 9, welche beispielsweise an gemeinsamen Filtersegmentgrenzen 12 miteinander verklebt sind, zusammengesetzt.
Benachbarte Filtersegmente 9 und 9' besitzen somit eine gemeinsame Filtersegmentgrenze 12, wobei diese gleichzeitig eine nicht näher bezeichnete Wand zwischen beiden Filtersegmenten 9, 9' bildet, welche für Abgase durchlässig ist und welche für die aus den Abgasen heraus zu filternden Partikel undurchlässig ausgebildet ist. Erreicht wird dies beispielsweise durch eine entsprechende Auswahl des Werkstoffes für den Filterkörper 2, so dass dieser beispielsweise entsprechend porös ist. Bei der Durchströmung setzen sich die im Abgasstrom mitgeführten Partikel im Bereich der Wände der einzelnen Filtersegmente 9 ab.
Das Absetzen der herausgefilterten Partikel führt mit zunehmender Zeit zu einer Erhöhung des Staudrucks innerhalb des Partikelfilters 1 und somit zu einer axialen Belastung des Filterkörpers 2 in der Durchströmungsrichtung 19. Um den Filterkörper innerhalb des Mantelrohrs 3 zu fixieren, kann grundsätzlich eine reibungserzeugende Umfangsverspannung mit Keramikfaser-Lagermatten realisiert werden. Diese ist jedoch regelmäßig nicht in der Lage, den Filterkörper 2 sicher unter allen Betriebsbedingungen zu halten. Ebenfalls können Axialkissen aus verpresstem Drahtgestrick mit einem Anschlagring am Umfangsrand 8 des Filterkörpers 2 angesetzt werden, die allerdings auch nicht sicher gewährleisten, dass der Filterkörper 2 unter allen Betriebsbedingungen sicher im Mantelrohr 3 fixiert bleibt.
Die erfindungsgemäße Lösung schlägt deshalb wie oben erwähnt, eine axiale Abstützung des Filterkörpers 2 an dessen Ausgangsseite 7 mit Drahtgestrickkissen 10 vor, wobei die Abstützung beabstandet vom äußeren Umfangsrand 8 des Filterkörpers 2 axial am Mantelrohr 3 und/oder am Trichter 6 und/oder am Ausgangskanal 5 erfolgt. Eine derartige axiale Abstützung, beabstandet vom Umfangsrand 8 verhindert bisher auftretende hohe Pressungen im Bereich des Umfangsrandes 8 und hilft dadurch Schäden, insbesondere Kantenausbrüche, zu reduzieren. Des Weiteren bietet die Erfindung den Vorteil, dass eine nicht konzentrische Lage des Filterkörpers 2 im Gehäuse 18 sowie die Toleranzen des Filterkörperquerschnittes eine Größe der Auflagefläche sowie eine örtliche Pressung im Vergleich zu einer Abstützung mit einem am Umfangsrand 8 angeordneten Anschlagring nicht oder nicht wesentlich verändert. Dadurch ist es leichter, hohe Axialpressungen aufzubringen, ohne große Schwankungen in der örtlichen Pressung zu erhalten. Zusätzlich kann eine schlechte Pressungsverteilung an einer Kissenauflage in Folge einer Schiefstellung zwischen Filterkörperauflagefläche und der Lage des bisher verwendeten Anschlagringes vermieden werden.
Gemäß den 1a bis 1c sowie den 2a bis 2f erfolgt die axiale Abstützung des Filterkörpers 2 mit Hilfe wenigstens eines Drahtgestrickkissens 10, das an der Ausgangsseite 7 des Filterkörpers 2 anliegt. Vorzugsweise ist das Drahtgestrickkissen 10 dabei im wesentlichen mittig am Filterkörper 2 angeordnet.
Denkbar ist darüber hinaus, dass das Drahtgestrickkissen 10 von einem Halterahmen 11 gehaltert ist, der sich am Mantelrohr 3 und/oder am Trichter 6 und/oder am Ausgangskanal 5 abstützt.
Bei aus Filtersegmenten 9 zusammengesetzten Partikelfiltern 1 sind die Drahtgestrickkissen 10 an der Ausgangsseite 7 des Filterkörpers 2 zweckmäßig so angeordnet, dass sie möglichst alle Filtersegmente 9, 9' etc. einzeln abstützen. Dadurch wird an gealterten Filterkörpern 2 mit teilweise loser Verbindung bzw. Verklebung zwischen den einzelnen Filtersegmenten 9, 9' etc., das Herausrutschen einzelner Filtersegmente 9 vermieden. Generell sind das Drahtgestrickkissen 10 sowie die Halterahmen 11 gasdurchlässig ausgeführt, um eine Versperrung der Filterdurchströmung durch die Drahtgestrickkissen 10 bzw. durch die Halterahmen 11 zu vermeiden. Beispielsweise ist der Halterahmen 11 aus Lochblech hergestellt.
Ein weiteres Kriterium für die Anordnung der Drahtgestrickkissen 10 ist eine möglichst geringe Behinderung der Filterdurchströmung. Bevorzugt werden die Drahtgestrickkissen 10 deshalb im Bereich einer gemeinsamen Filtersegmentgrenze 12 zweier Filtersegmente 9 und 9' angeordnet, da dort ohnehin keine Durchströmung erfolgt.
Bei sehr großen Partikelfiltern 1, z. B. bei Nutzfahrzeugen, wird man die Drahtgestrickkissen 10 bevorzugt in vorgenannten Halterahmen 11 haltern, welche entweder am Mantelrohr 3 oder am Trichter 6 abgestützt sind.
Insbesondere bei kleineren Partikelfiltern 1 mit beispielsweise konzentrischen Trichtern 6 bietet es sich an, die Drahtgestrickkissen 10 bzw. den Halterahmen 11 am freien Ende 15 des bis zum Filterkörper 2 verlängerten Ausgangskanals 5 anzuordnen (vgl. 1a). Bei der Montage werden hierbei die Drahtgestrickkissen 10 gegen den Filterkörper 2 verpresst. Um zu gewährleisten, dass das gereinigte Abgas ungehindert vom äußeren Ringraum 20 in den Ausgangskanal 5 abströmen kann, ist der Ausgangskanal 5 an seinem verlängerten Abschnitt 16 radial abgasdurchlässig, insbesondere perforiert oder gelocht, ausgebildet. Ggf. weist der verlängerte Abschnitt 16 zur Verringerung einer Durchströmungsgeschwindigkeit Strömungsschikanen 17, insbesondere Dellen und/oder Eindrückungen (vergleiche 2f), auf, wodurch ein Strömungswiderstand innerhalb des verlängerten Abschnittes 16 und damit die Strömungsgeschwindigkeit ungefähr so groß ist wie im äußeren Ringraum 20. Hierdurch kann eine ungleichmäßige Durchströmung des Partikelfilters 1 über den Querschnitt des Filterkörpers 2 und damit eine ungleichmäßige Rußbeladung und verbunden damit eine Verschlechterung des Wirkungsgrades des Partikelfilters 1 vermieden werden.
Entsprechend den 2a bis 2f sind unterschiedliche Ausführungsbeispiele zur axialen Abstützung des Filterkörpers 2 auf der Ausgangsseite 7 gezeigt. Dabei können das wenigstens eine Drahtgestrickkissen 10 und/oder der Halterahmen 11 so ausgebildet sein, dass sich an der Ausgangsseite 7 eine kreisringförmige (vergleiche 2f) oder rechteckförmige (vergleiche 2a, c und e) Abstützzone 13 ausbildet. Generell ist auch denkbar, dass der Halterahmen 11 mehrere separate Stützsegmente 14 aufweist, die am Mantelrohr 3 und/oder am Trichter 6 und/oder am Ausgangskanal 5 abgestützt sind.
Entsprechend 2b können die Stützsegmente 14 einen schaufelförmigen Querschnitt aufweisen, so dass sich bei der Durchströmung des Partikelfilters 1 eine definierte Abgasströmung, insbesondere eine günstige Drallströmung, ergibt.
Des Weiteren ist denkbar, dass die Halterung 11 gemäß den 2a, d und e als Gitterrost ausgebildet ist und mehrere Drahtgestrickkissen 10 zur Abstützung des Partikelfilters 1 haltert.
Darüber hinaus ist auch denkbar, dass gemäß 2c eine rechteckrahmenförmige Abstützzone 13 mit punktuell auf die Ausgangsseite 7 des Filterkörpers 2 wirkenden Stützsegmenten 14 kombiniert wird und dadurch eine besonders günstige Abstützung des Filterkörpers 2 erreicht werden kann. Die punktuellen Stützsegmente 14 sind dabei vorzugsweise an Kreuzungspunkten der Segmentgrenzen 12 angeordnet und gewähr leisten dadurch. eine gleichmäßige Abstützung aller angrenzenden Filtersegmente 9, 9' etc.
Bei allen Ausführungsformen weist das wenigstens eine Drahtgestrickkissen 10 bevorzugt im wesentlichen eine rechteckige Ausgestaltung auf und ist ebenso wie der Halterahmen 11 gasdurchlässig.
Gemäß 3 zeigt eine Detaildarstellung die Abstützung des Filterkörpers 2 bzw. der einzelnen Filtersegmente 9, 9' durch den Halterahmen 11 über das Drahgestrickkissen 10. Dabei ist ersichtlich, dass der Halterahmen 11 nicht direkt an der Ausgangsseite 7 des Filterkörpers 2 anliegt, sondern sich über das Drahtgestrickkissen 10 an dieser abstützt. Das Drahtgestrickkissen 10 ist dabei vorzugsweise an der Filtersegmentgrenze 12 angeordnet und stützt somit mehrere, hier beide, angrenzenden Filtersegmente 9 und 9' gleichmäßig ab. Da sowohl das Drahtgestrickkissen 10 als auch der Halterahmen 11 für Abgase durchlässig sind, wird eine Durchströmung des Partikelfilters 1 nicht oder nur marginal beeinträchtigt.
Zusammenfassend lassen sich die wesentlichen Merkmale der erfindungsgemäßen Lösung wie folgt charakterisieren:
Die Erfindung sieht vor, bei einem Partikelfilter 1 für eine Brennkraftmaschine, welches zumindest einen Filterkörper 2 und einen den Filterkörper 2 umgebendes Mantelrohr 3 umfasst, den Filterkörper 2 an seiner Ausgangsseite 7 beab standet von seinem äußeren Umfangsrand 8 axial am Mantelrohr 3 und/oder am Trichter 6 und/oder am Ausgangskanal 5 abzustützen. Bei einem aus mehreren Filtersegmenten 9, 9' gebildeten Filterkörper 2 erfolgt die Abstützung der Filtersegmente 9, 9' einzeln und/oder im Bereich einer gemeinsamen Filtersegmentgrenze 12, wodurch ein Herausrutschen einzelner Filtersegmente 9, 9' aus dem Filterkörper 12 vermieden werden kann und zudem ein Durchströmungsquerschnitt des Filterkörpers 2 nicht beeinträchtigt wird, da im Bereich der Filtersegmentgrenzen 12 ohnehin keine Durchströmung erfolgt.
Von besonderem Vorteil ist, dass die erfindungsgemäße Lösung im Vergleich zu einer herkömmlichen Abstützung über einen Abstützring am Umfangsrand 8 des Filterkörpers 2 kritische Temperaturspannungen in Folge ungleichmäßiger Durchströmung vermeidet und dadurch die Bildung von sogenannten Ring-Off-Cracks unterbindet. Darüber hinaus wird eine gleichmäßigere Beladung mit Rußpartikeln sowie eine gleichmäßige Regenerierung des Partikelfilters 1 erreicht.

Claims

Partikelfilter (1) für eine Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, umfassend zumindest einen Filterkörper (2) und ein den Filterkörper (2) umgebendes Mantelrohr (3), – wobei das Mantelrohr (3) anströmseitig in einen Eingangskanal (4) und abströmseitig in einen Ausgangskanal (5) mündet, – wobei sich das Mantelrohr (3) zumindest zum Ausgangskanal (5) hin mit einem Trichter (6), insbesondere konzentrisch, verjüngt, – wobei der Filterkörper (2) axial am Mantelrohr (3) und/oder am Trichter (6) und/oder am Ausgangskanal (5) abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Abstützung des Filterkörpers (2) an dessen Ausgangsseite (7) beabstandet von dessen äußeren Umfangsrand (8) erfolgt.
Partikelfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterkörper (2) aus mehreren parallel durchströmbaren monolithischen Filtersegmenten (9) besteht.
Partikelfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterkörper (2) aus Keramik, insbesondere aus Siliciumcarbit oder Cordierit, besteht.
Partikelfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Abstützung mit Hilfe wenigstens eines Drahtgestrickkissens (10) erfolgt, das an der Ausgangsseite (7) des Filterkörpers (2) anliegt.
Partikelfilter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Drahtgestrickkissen (10) im wesentlichen mittig am Filterkörper (2) angeordnet ist.
Partikelfilter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Drahtgestrickkissen (10) so ausgebildet ist, dass sich an der Ausgangsseite (7) eine kreisringförmige oder rechteckrahmenförmige Abstützzone (13) ausbildet.
Partikelfilter nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Drahtgestrickkissen (10) eine im wesentlichen rechteckige Ausgestaltung aufweist.
Partikelfilter nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Drahtgestrickkissen (10) gasdurchlässig ist.
Partikelfilter nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem aus mehreren Filtersegmenten (9) gebildeten Filterkörper (2) das wenigstens eine Drahtgestrickkissen (10) so ausgebildet und angeordnet ist, – dass das wenigstens eine Drahtgestrickkissen (10) nahezu alle Filtersegmente (9) einzeln abstützt, und/oder – dass das wenigstens eine Drahtgestrickkissen (10) zumindest zwei Filtersegmente (9) im Bereich einer gemeinsamen Filtersegmentgrenze (12) abstützt.
Partikelfilter nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Drahtgestrickkissen (10) von einem Halterahmen (11) gehaltert ist, der sich am Mantelrohr (3) und/oder am Trichter (6) und/oder am Ausgangskanal (5) abstützt.
Partikelfilter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem aus mehreren Filtersegmenten (9) gebildeten Filterkörper (2) das wenigstens eine Drahtgestrickkissen (10) und der Halterahmen (11) so ausgebildet und angeordnet ist, – dass das wenigstens eine Drahtgestrickkissen (10) nahezu alle Filtersegmente (9) einzeln abstützt, und/oder – dass das wenigstens eine Drahtgestrickkissen (10) zumindest zwei Filtersegmente (9) im Bereich einer gemeinsamen Filtersegmentgrenze (12) abstützt.
Partikelfilter nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Halterahmen (11) so ausgebildet ist, dass sich an der Ausgangsseite (7) eine kreisringförmige oder rechteckrahmenförmige Abstützzone (13) ausbildet.
Partikelfilter nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Halterahmen (11) gasdurchlässig ist.
Partikelfilter nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Halterahmen (11) mehrere separate Stützsegmente (14) aufweist, die am Mantelrohr (3) und/oder am Trichter (6) und/oder am Ausgangskanal (5) abgestützt sind.
Partikelfilter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützsegmente (14) einen schaufelförmigen Querschnitt aufweisen, derart, dass sich bei der Durchströmung des Partikelfilters (1) eine definierte Abgasströmung, insbesondere eine Drallströmung, ergibt.
Partikelfilter nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Halterahmen (11) am freien Ende (15) des bis zum Filterkörper (2) verlängerten Ausgangskanals (5) angeordnet ist.
Partikelfilter nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangskanal (5) am verlängerten Abschnitt (16) radial abgasdurchlässig, insbesondere perforiert oder gelocht, ist.
Partikelfilter nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der verlängerte Abschnitt (16) des Ausgangskanals (5) Strömungsschikanen (17), insbesondere Dellen und/oder Eindrückungen, aufweist, wodurch ein Strömungswiderstand innerhalb des verlängerten Abschnitts (16) ungefähr so groß ist wie außerhalb.
Partikelfilter nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Halterahmen (11) als Gitterrost ausgebildet ist und mehrere Drahtgestrickkissen (10) zur Abstützung des Partikelfilters (1) haltert.
Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine, insbesondere Dieselmotor, mit wenigstens einem Partikelfilter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 19.