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DE102004024994A1 - Filter device, in particular for an exhaust system of an internal combustion engine, and method for its production - Google Patents

Filter device, in particular for an exhaust system of an internal combustion engine, and method for its production Download PDF

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DE102004024994A1
DE102004024994A1 DE200410024994 DE102004024994A DE102004024994A1 DE 102004024994 A1 DE102004024994 A1 DE 102004024994A1 DE 200410024994 DE200410024994 DE 200410024994 DE 102004024994 A DE102004024994 A DE 102004024994A DE 102004024994 A1 DE102004024994 A1 DE 102004024994A1
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DE
Germany
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filter
filter device
filter structure
bodies
division
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE200410024994
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German (de)
Inventor
Bernd Reinsch
Lars Thuener
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Priority to PCT/EP2005/050996 priority patent/WO2005113952A1/en
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

Eine Filtereinrichtung (22) dient dazu, Partikel aus dem Abgas einer Brennkraftmaschine herauszufiltern. Sie umfasst eine offenporige Filterstruktur (28). Es wird vorgeschlagen, dass noch vor Inbetriebnahme der Filtereinrichtung (22) in mindestens einem Teil jener Poren (32, 34), deren Durchmesser größer ist als ein Grenzwert, mindestens ein Teilungskörper (36) vorhanden ist, der den Porenraum (35) dieser Poren (32, 34) in eine Mehrzahl von Teilräumen (35a, 35b, 35c, 35d) unterteilt.A filter device (22) serves to filter out particles from the exhaust gas of an internal combustion engine. It comprises an open-pored filter structure (28). It is proposed that, before the filter device (22) is put into operation, at least one parting body (36) is present in at least part of those pores (32, 34) whose diameter is greater than a limiting value, which defines the pore space (35) of these pores (32, 34) divided into a plurality of subspaces (35a, 35b, 35c, 35d).

Description

Die Erfindung betrifft zunächst eine Filtereinrichtung, insbesondere für ein Abgassystem einer Brennkraftmaschine, mit einer offenporigen Filterstruktur, an deren stromaufwärts gelegener Oberfläche herausgefilterte Partikel abgeschieden werden.The Invention relates first a filter device, in particular for an exhaust system of an internal combustion engine, with an open-pored filter structure at the upstream surface filtered out particles are deposited.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Filtereinrichtung.object The present invention further provides a method of preparation such a filter device.

Aus der DE 102 42 303 A1 ist eine Abgasreinigungsanlage einer Diesel-Brennkraftmaschine bekannt, welche im Abgassystem einen Partikelfilter aufweist, mit dem Rußteilchen aus dem Abgasstrom herausgefiltert werden können. Der dort vorgeschlagene Partikelfilter kann als Oberflächenfilter ausgebildet sein. Bei diesem werden die Rußpartikel an der stromaufwärts gelegenen Oberfläche einer offenporigen Filterstruktur abgeschieden.From the DE 102 42 303 A1 is known an exhaust gas purification system of a diesel internal combustion engine, which has a particulate filter in the exhaust system, with the soot particles can be filtered out of the exhaust stream. The particle filter proposed there may be designed as a surface filter. In this case, the soot particles are deposited on the upstream surface of an open-pored filter structure.

Der genaue Aufbau eines solchen Oberflächenfilters geht beispielsweise aus der DE 101 28 936 A1 hervor. In dieser wird ein Partikelfilter beschrieben, welcher eine Mehrzahl länglicher Filtertaschen mit dreieckigem Querschnitt aufweist. Die Filtertaschen weisen Filterwände auf, welche aus Sintermetall hergestellt sind und eine offenporige Filterstruktur darstellen. Bekannt ist ferner, die Filtertasche dadurch herzustellen, dass zunächst ein Metallgewebe oder Streckmetall die Grundstruktur bildet, deren Maschen beispielsweise durch Metallpulver, Sintern, Stanzen, Umformen oder Schweißen aufgefüllt werden.The exact structure of such a surface filter is for example from the DE 101 28 936 A1 out. In this a particle filter is described, which has a plurality of elongate filter bags with triangular cross-section. The filter bags have filter walls which are made of sintered metal and constitute an open-pored filter structure. It is also known to produce the filter bag in that first a metal mesh or expanded metal forms the basic structure, the meshes are filled, for example, by metal powder, sintering, stamping, forming or welding.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, das sogenannte "Abgasgegendruckverhalten" der eingangs genannten Filtereinrichtung zu verbessern. Unter dem Abgasgegendruck wird der Druckabfall beziehungsweise der Strömungswiderstand des strömenden Abgases über die Filtereinrichtung hinweg verstanden. Ziel ist es, dass der Abgasgegendruck möglichst niedrig ist. Ein niedriger Abgasgegendruck ermöglicht eine höhere Leistung der Brennkraftmaschine bei gleichem Kraftstoffverbrauch oder einen geringeren Kraftstoffverbrauch bei gleicher Leistung.The The present invention has the object, the so-called "exhaust backpressure" of the aforementioned Filter device to improve. Under the exhaust back pressure is the pressure drop or the flow resistance of the flowing exhaust gas over the Understood filter device. The aim is that the exhaust back pressure as possible is low. Low exhaust back pressure allows for higher performance the internal combustion engine with the same fuel consumption or a lower Fuel consumption at the same power.

Diese Aufgabe wird bei einer Filtereinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass vor Inbetriebnahme in mindestens einem Teil jener Poren, deren Durchmesser größer ist als ein Grenzwert, mindestens ein Teilungskörper vorhanden ist, der den Porenraum dieser Poren in eine Mehrzahl von Teilräumen unterteilt.These Task is in a filter device of the aforementioned Kind solved by that before putting into operation in at least part of those pores whose diameter is larger as a limit, at least one divisional body is present, which is the Pore space of these pores divided into a plurality of subspaces.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Bei der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung kann der effektive Durchmesser besonders großer Poren deutlich reduziert werden. Hierdurch wird verhindert, dass im Betrieb der Filtereinrichtung, insbesondere zu Beginn der Inbetriebnahme, Rußpartikel in diese großen Poren eindringen und diese verstopfen. Letztlich wird durch die erfindungsgemäße Maßnahme also sichergestellt, dass Rußpartikel weitestgehend nur auf der Oberfläche der Filterstruktur, nicht aber innerhalb der Filterstruktur abgeschieden werden. Dies sorgt wiederum dafür, dass der Abgasgegendruck im Betrieb der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung weniger stark ansteigt als bei einer herkömmlichen Filtereinrichtung. Somit ermöglicht die erfindungsgemäße Filtereinrichtung eine höhere Leistung einer mit ihr ausgestatteten Brennkraftmaschine bei gleichem Kraftstoffverbrauch oder einen niedrigeren Kraftstoffverbrauch bei gleicher Leistung.at the filter device according to the invention can the effective diameter of particularly large pores is significantly reduced become. This prevents that during operation of the filter device, especially at the beginning of commissioning, soot particles in these large pores penetrate and clog these. Ultimately, therefore, by the measure according to the invention ensured that soot particles largely only on the surface the filter structure, but not be deposited within the filter structure. This in turn ensures that the exhaust back pressure during operation of the filter device according to the invention increases less than with a conventional filter device. Thus allows the filter device according to the invention a higher performance a equipped with her internal combustion engine with the same fuel consumption or lower fuel consumption for the same power.

Dabei ist bei der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung eine sehr einfache Anpassung der effektiven Porengrößenverteilung an unterschiedliche Anwendungen möglich. So kann die Porengrößenverteilung beispielsweise bei Filtereinrichtungen mit einer unbeschichteten Filterstruktur anders eingestellt werden als bei solchen mit einer beschichteten Filterstruktur. Die Beschichtung der Filterstruktur kann beispielsweise ein katalytisches Material umfassen, welches für die Regenerierung der Filtereinrichtung verwendet wird.there is in the filter device according to the invention a very simple adaptation of the effective pore size distribution possible for different applications. So can the pore size distribution for example, in filter devices with an uncoated Filter structure can be set differently than those with a coated filter structure. The coating of the filter structure For example, it may comprise a catalytic material which for the Regeneration of the filter device is used.

Besonders prägnant sind die erfindungsgemäßen Vorteile unmittelbar nach Inbetriebnahme der Filtereinrichtung oder unmittelbar nach einer Regenerierung der Filtereinrichtung: Bei der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung ist nämlich der sogenannte "Tiefenfiltrationseffekt" deutlich reduziert, unter dem ein initialer Gegendruckanstieg bei geringster Rußbeladung durch die Einlagerung von Rußpartikeln innerhalb der Filterstruktur beziehungsweise der Filterwand verstanden wird.Especially concise are the advantages of the invention immediately after commissioning of the filter device or immediately after a regeneration of the filter device: In the filter device according to the invention is that the so-called "depth filtration effect" is significantly reduced, below an initial back pressure increase with lowest soot loading by the incorporation of soot particles understood within the filter structure or the filter wall becomes.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.advantageous Further developments of the invention are specified in subclaims.

In einer ersten Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die Teilungskörper kugelartige, rotationsellipsoidartige, eckige, nadelartige, plättchenartige und/oder verästelte Gestalt aufweisen. Derartige Geometrien für die Teilungskörper können mit üblichen Herstellmethoden einfach und preiswert hergestellt werden. Mit den angegebenen Geometrien können übliche Porenformen abgedeckt werden. Die vorgeschlagenen Teilungskörper verkanten sich zuverlässig innerhalb der Poren und führen so zu einer geringeren effektiven Porengröße, ohne die Pore selbst zu verstopfen, indem sie dort beispielsweise "zusammenbacken".In In a first development, it is proposed that the parting bodies are spherical, rotationally ellipsoidal, angular, needle-like, platelike and / or ramified Have shape. Such geometries for the parting body can with conventional Manufacturing methods are easily and inexpensively manufactured. With the specified geometries can conventional pore shapes be covered. The proposed division body tilt reliably within the pores and lead so to a lower effective pore size, without the pore itself too clogged by, for example, "cake" there.

In die gleiche Richtung zielt jene Weiterbildung, bei welcher die Teilungskörper agglomerierte und/oder poröse Struktur aufweisen.In the same direction is aimed at that development in which the parting bodies agglomerated and / or porous Structure have.

Eine weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass in der Filterstruktur eine Mischung von Teilungskörpern mit unterschiedlicher Gestalt und/oder Struktur vorhanden ist. Dies gestattet die zuverlässige Befüllung einer Filterstruktur, deren Poren, deren effektiver Durchmesser verringert werden soll, unterschiedlich geformt sind.A further particularly advantageous embodiment of the filter device according to the invention is characterized characterized in that in the filter structure with a mixture of division bodies with different shape and / or structure is present. This allows the reliable one filling a filter structure, whose pores, their effective diameter should be reduced, are shaped differently.

Ähnlich wirkt jene Filtereinrichtung, bei welcher die Größenverteilung der Teilungskörper in der Filterstruktur mono- oder polymodal ist. Eine monomodale Größenverteilung bedeutet, dass die Größenverteilungskurve ein einziges Maximum aufweist, wohingegen bei einer polymodalen Größenverteilung bei der entsprechenden Kurve mehrere Maxima vorhanden sind. Mit einer solchen Größenverteilung kann ganz gezielt bei Poren einer bestimmten Größe ein gewünschter effektiver Durchmesser erzielt werden, was die Einstellung einer bestimmten Häufigkeitsverteilung der effektiven Porendurchmesser ermöglicht. Hierdurch kann die Filtereinrichtung optimal an die individuelle Einsatzsituation angepasst werden.Similar effect that filter device in which the size distribution of the partition body in the filter structure is mono- or polymodal. A monomodal size distribution means that the size distribution curve has a single maximum, whereas with a polymodal size distribution the corresponding curve several maxima are present. With a such size distribution can specifically for pores of a certain size a desired effective diameter be achieved, which is the setting of a certain frequency distribution the effective pore diameter allows. This allows the Filter device optimally adapted to the individual application situation become.

Das Material der Teilungskörper kann metallisch, metalloxidisch oder keramisch sein. Bei metallischen Teilungskörpern kommt beispielsweise die Verwendung von Edelstahl in Frage. Metalloxidische Teilungskörper können aus Al2O3, SiO2, TiO2, Fe2O3, FeO oder Fe3O4 bestehen. Keramische Teilungskörper können aus SiC, Cordierit oder aus Mullit sein. Diese Werkstoffe sind im Allgemeinen hochtemperaturfest, was vor allem für die Möglichkeit wichtig ist, die Filtereinrichtung zu regenerieren (dies geschieht im Allgemeinen durch das Abbrennen des angelagerten Rußes). Ferner können mit den aufgelisteten Materialien die für den individuellen Einsatzzweck erforderlichen geometrischen Ausgestaltungen und Strukturen der Teilungskörper gut realisiert werden.The material of the partition body may be metallic, metal oxide or ceramic. In the case of metallic parting bodies, for example, the use of stainless steel comes into question. Metal oxide partition bodies may consist of Al 2 O 3 , SiO 2 , TiO 2 , Fe 2 O 3 , FeO or Fe 3 O 4 . Ceramic dividing bodies may be made of SiC, cordierite or mullite. These materials are generally high temperature resistant, which is particularly important for the ability to regenerate the filter device (this is generally done by burning off the deposited soot). Furthermore, with the listed materials, the geometrical configurations and structures of the partitioning bodies required for the individual application can be well realized.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen einer Filtereinrichtung der obigen Art. Um die Herstellkosten der Filtereinrichtung möglichst niedrig zu halten, wird vorgeschlagen, dass die Teilungskörper in die Filterstruktur aufgestreut, eingeblasen, als Suspension aufgebracht, oder eingestrichen werden.The The invention also relates to a method for producing a filter device the above Art. To the manufacturing cost of the filter device as low as possible It is proposed that the division bodies in sprinkled the filter structure, blown, applied as a suspension, or be painted.

In Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass die Teilungskörper in beziehungsweise auf einen Grünling der Filterstruktur ein- beziehungsweise aufgebracht werden und dass danach der Grünling zusammen mit den Teilungskörpern gesintert wird. Dies ist besonders preiswert, da nur ein einziger Sintervorgang erforderlich ist. Grundsätzlich gilt jedoch, dass die vorliegende Erfindung nicht nur bei Sintermetallfiltern, sondern auch bei keramischen Filtern anwendbar ist.In Further training is proposed that the division body in or on a green body the filter structure on or be applied and that then the green body together with the division bodies is sintered. This is particularly inexpensive as only one Sintering process is required. Basically, however, that the present invention not only in sintered metal filters, but Also applicable to ceramic filters.

Alternativ hierzu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Teilungskörper in beziehungsweise auf die gesinterte Filterstruktur ein- beziehungsweise aufgebracht werden und dass danach die gesinterte Filterstruktur zusammen mit den Teilungskörpern nochmals gesintert wird. Zwar sind bei diesem Herstellverfahren zwei Sintervorgänge erforderlich, die Filterstruktur weist beim Ein- beziehungsweise Aufbringen der Teilungskörper jedoch bereits eine gewisse Festigkeit auf, so dass Veränderungen der Filterstruktur durch das Ein- beziehungsweise Aufbringen der Teilungskörper vermieden werden. Eine auf diese Weise hergestellte Filtereinrichtung hat daher sehr exakte Form und Abmessungen.alternative For this purpose, the invention proposes that the division bodies in or on the sintered filter structure on or be applied and that then the sintered filter structure together with the division bodies is sintered again. Although are in this manufacturing process two sintering processes required, the filter structure points at the on or Apply the division body However, already a certain firmness, so that changes in the Filter structure avoided by the input or application of the dividing body become. A filter device manufactured in this way has therefore very exact shape and dimensions.

Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung besteht darin, das die Teilungskörper in beziehungsweise auf die gesinterte Filterstruktur mittels eines Bindermaterials einbeziehungsweise aufgebracht werden und danach die Filterstruktur zusammen mit den Teilungskörpern getrocknet und kalziniert wird. Bei diesem Verfahren kann also auf einen zweiten Sintervorgang verzichtet werden, was die Kosten senkt. Dennoch ist die Filterstruktur sehr maßhaltig.A another possibility for producing the filter device according to the invention in it, that the division bodies in or on the sintered filter structure by means of a Binder material einbeziehungsweise be applied and after dried and calcined the filter structure together with the division bodies becomes. In this method can therefore be dispensed with a second sintering process which reduces the costs. Nevertheless, the filter structure is very dimensionally stable.

Zeichnungendrawings

Nachfolgend werden besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:following become particularly preferred embodiments the present invention with reference to the accompanying Drawing closer explained. In the drawing show:

1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einem Abgassystem mit einer Filtereinrichtung; 1 a schematic representation of an internal combustion engine with an exhaust system with a filter device;

2 einen schematischen Schnitt durch eine Wand einer Filterstruktur eines ersten Ausführungsbeispiels der Filtereinrichtung von 1; 2 a schematic section through a wall of a filter structure of a first embodiment of the filter device of 1 ;

3 eine Darstellung ähnlich 2 eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Filtereinrichtung; 3 a representation similar 2 a second embodiment of a filter device;

4 verschiedene Arten von Füllkörpern, die in der Filtereinrichtung von 1 zum Einsatz kommen können; 4 various types of packing used in the filter device of 1 can be used;

5 ein Diagramm, in dem die Häufigkeitsverteilung der effektiven Größe von Poren der Filterstruktur der 2 und 3 dargestellt ist; 5 a diagram in which the frequency distribution of the effective size of pores of the filter structure of 2 and 3 is shown;

6 eine Darstellung ähnlich der 2 und 3 zur Erläuterung der Funktionsweise der Filterstruktur; und 6 a representation similar to the 2 and 3 to explain the operation of the Filter structure; and

7 eine Darstellung ähnlich 6 einer Filterstruktur aus dem Stand der Technik. 7 a representation similar 6 a filter structure of the prior art.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

Eine Brennkraftmaschine trägt in 1 insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie umfasst einen Motorblock 12, in dem durch eine Verbrennung von Kraftstoff und Luft in mehreren Brennräumen eine nicht gezeigte Kurbelwelle in Drehung versetzt wird. Bei der in 1 gezeigten Brennkraftmaschine 10 wird Dieselkraftstoff verbrannt. Die Verbrennungsabgase werden aus dem Motorblock 12 über eine Abgasleitung 14 zu einer Abgas-Nachbehandlungseinrichtung 16 geleitet. Diese umfasst in Strömungsrichtung gesehen zunächst einen Oxidationskatalysator 18, anschließend einen NOx-Speicher 20 und an diesen wiederum anschließend eine Filtereinrichtung 22, mit der Partikel aus dem Abgas herausgefiltert werden sollen und auf die weiter unten stärker im Detail eingegangen wird. An die Filtereinrichtung 22 schließt sich, in Strömungsrichtung gesehen, noch ein NOx-Speicherkatalysator 24 an.An internal combustion engine carries in 1 Overall, the reference number 10 , It includes an engine block 12 in which a crankshaft (not shown) is set in rotation by combustion of fuel and air in a plurality of combustion chambers. At the in 1 shown internal combustion engine 10 diesel fuel is burned. The combustion exhaust gases are removed from the engine block 12 via an exhaust pipe 14 to an exhaust aftertreatment device 16 directed. In the flow direction, this first comprises an oxidation catalytic converter 18 , then a NO x memory 20 and to these in turn then a filter device 22 with which particles from the exhaust gas are to be filtered out and which will be discussed in more detail below. To the filter device 22 closes, seen in the flow direction, nor a NO x storage catalyst 24 at.

Die Filtereinrichtung 22 ist insgesamt rotationssymmetrisch, sie kann in einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel aber auch oval oder eckig sein. Über den Umfang verteilt umfasst sie mehrere insgesamt dreieckige längliche Filtertaschen, die durch Füllen der Maschen eines Trägermaterials, beispielsweise Metallgewebe oder Streckmetall, mit Metallpulver, Sintern, Stanzen, Umformen und/oder Schweißen hergestellt werden. Hierdurch wird eine Filterstruktur geschaffen, deren Wände offenporig und daher für das Abgas durchlässig sind. Ein Beispiel für eine solche offenporige Filterstruktur ist in 2 dargestellt, wobei die Strömungsrichtung des Abgases durch Pfeile 26 angedeutet ist. Die Filterstruktur trägt in 2 insgesamt das Bezugszeichen 28.The filter device 22 is a total of rotationally symmetrical, but it may be in an embodiment not shown but also oval or angular. Distributed over the circumference, it comprises a plurality of generally triangular elongated filter bags, which are produced by filling the meshes of a carrier material, for example metal mesh or expanded metal, with metal powder, sintering, stamping, forming and / or welding. As a result, a filter structure is created whose walls are porous and therefore permeable to the exhaust gas. An example of such an open-pored filter structure is in 2 illustrated, wherein the flow direction of the exhaust gas by arrows 26 is indicated. The filter structure contributes in 2 Overall, the reference number 28 ,

Man erkennt aus 2, dass die Filterstruktur 28 eine Vielzahl von Poren unterschiedlichen Durchmessers umfasst.One recognizes 2 that the filter structure 28 a plurality of pores of different diameters.

Zahlreiche Poren sind relativ klein und haben gleichen Durchmesser. Diese sind in 3 mit 30 bezeichnet, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit nur eine dieser Poren mit einem Bezugszeichen versehen ist. Die Filterstruktur 28 weist aber auch noch einzelne Poren 32 und 34 auf, deren Durchmesser im Vergleich zu den Poren 30 deutlich größer ist. In den Figuren sind die Poren 30, 32, und 34 der Einfachheit halber kugelig dargestellt. Es versteht sich jedoch, dass in der Realität die Poren eine sehr unregelmäßige und von der Kugelform deutlich abweichende Geometrie, beispielsweise Zylinderform, etc., aufweisen können.Numerous pores are relatively small and have the same diameter. These are in 3 With 30 denotes, for reasons of clarity, only one of these pores is provided with a reference numeral. The filter structure 28 but also has individual pores 32 and 34 on, whose diameter compared to the pores 30 is significantly larger. In the figures are the pores 30 . 32 , and 34 represented for simplicity sake spherical. It is understood, however, that in reality the pores may have a very irregular geometry that deviates significantly from the spherical shape, for example cylindrical shape, etc.

In den mittleren und großen Poren 32 und 34, die im stromaufwärts gelegenen Bereich der Filterstruktur 28 in der Nähe von deren Oberfläche 38 liegen, sind Teilungskörper 36 vorhanden. Diese weisen in dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel eine verästelte Gestalt auf. Sie sind aus einem Metalloxid, beispielsweise Al2O3 hergestellt. Die in 2 gezeigte Filterstruktur 28 wurde erzeugt, indem zunächst die eigentliche Filterstruktur 28 als Grünling hergestellt und gesintert wurde. Anschließend wurden die Teilungskörper 36 auf die stromaufwärts gelegene Oberfläche 38 der Filtereinrichtung 22 auf geblasen, wodurch die Teilungskörper 36 in die zur Oberfläche 38 nächstgelegenen mittleren Poren 32 und großen Poren 34 eingedrungen sind und sich in diesen verhakt haben. Danach wurde die Filterstruktur 28 nochmals gesintert.In the middle and big pores 32 and 34 located in the upstream area of the filter structure 28 near their surface 38 lie, are divisional bodies 36 available. These show in the in 2 shown embodiment on a ramified shape. They are made of a metal oxide, for example Al 2 O 3 . In the 2 shown filter structure 28 was created by first looking at the actual filter structure 28 was produced as a green body and sintered. Subsequently, the division bodies 36 on the upstream surface 38 the filter device 22 blown on, causing the divisional body 36 in the to the surface 38 nearest middle pores 32 and big pores 34 have invaded and got stuck in these. After that, the filter structure became 28 sintered again.

Bei der in 2 gezeigten ersten Ausführungsform einer Filterstruktur 28 weisen alle Teilungskörper 36 in etwa die gleiche Struktur und Größe auf. Alternativ ist es jedoch auch möglich, wie in 3 gezeigt ist, Teilungskörper 36 unterschiedlicher Gestalt und Struktur zur verwenden. Bei der in 3 dargestellten Filterstruktur 28 werden zusätzlich zu den verästelten Teilungskörpern 36a noch Teilungskörper 36b mit plättchenartiger Gestalt verwendet. Möglich sind auch kugelartige Teilungskörper 36c und nadelartige Teilungskörper 36d (4). Der kugelartige Teilungskörper 36c in 4 ist aus einem stark porösen Material hergestellt. Damit können für unterschiedliche Porengeometrien jeweils die optimal geformten Teilungskörper verwendet werden.At the in 2 shown first embodiment of a filter structure 28 have all divisional bodies 36 roughly the same structure and size. Alternatively, however, it is also possible, as in 3 is shown, division body 36 different shape and structure to use. At the in 3 illustrated filter structure 28 be in addition to the ramified dividing bodies 36a still divisional body 36b used with platelike shape. Also possible are spherical parting bodies 36c and needle-like parting bodies 36d ( 4 ). The spherical parting body 36c in 4 is made of a highly porous material. In this way, the optimally shaped dividing bodies can be used for different pore geometries.

Durch die Teilungskörper 36 wird der Porenraum einer Pore 34, der in 2 mit 35 bezeichnet ist, in eine Mehrzahl von miteinander verbundenen Teilräumen 35a, 35b, 35c und 35d unterteilt (analog wird eine Pore 32 in 3 in Teilräume 35a und 35b unterteilt). Wie aus 5 hervorgeht, kann durch die Verwendung der Teilungskörper 36 die effektive Porengrößenverteilung der Filterstruktur 28 gezielt beeinflusst werden. Durch eine gestrichelte Kurve 40 ist eine Häufigkeit H der Durchmesser d der Poren 30, 32 und 34 in der Filterstruktur 28 ohne die Verwendung der Teilungskörper 36 dargestellt. Eine mit einer durchgezogenen Linie gezeichnete Kurve 42 stellt die gleiche Situation, jedoch mit dem Einsatz der Teilungskörper 36 dar. Man erkennt, dass durch die Teilungskörper 36 eine schmalere Verteilung der effektiven Porengröße erreicht werden kann.Through the division bodies 36 becomes the pore space of a pore 34 who in 2 With 35 is designated, in a plurality of interconnected subspaces 35a . 35b . 35c and 35d divided (analogously, a pore 32 in 3 in subspaces 35a and 35b divided). How out 5 can be shown by the use of the division body 36 the effective pore size distribution of the filter structure 28 be specifically influenced. Through a dashed curve 40 is a frequency H of the diameter d of the pores 30 . 32 and 34 in the filter structure 28 without the use of the dividing body 36 shown. A curve drawn with a solid line 42 represents the same situation, but with the use of the division body 36 It can be seen that through the division body 36 a narrower distribution of the effective pore size can be achieved.

Dabei wird der Anteil der feinen Poren durch die Teilungskörper 36 erhöht, der Anteil der nachteiligen großen Poren dagegen verringert. Dies schlägt sich auch im Wert der mittleren Porengröße d50 nieder, der durch das Einbringen der Teilungskörper 36 etwas geringer wird. Durch die auf die Oberfläche der Filterstruktur 28 begrenzte Einbringung der Teilungskörper 36 und deren insgesamt geringen Volumenanteil wird die Gesamtporosität der Filterstruktur 28 wenig beeinflusst, was sich günstig auf deren Durchlässigkeit (Permeabilität) für das Abgas auswirkt.In this case, the proportion of fine pores through the partition body 36 increased, the proportion of disadvantageous large pores, however, reduced. This is also reflected in the value of the average pore size d 50 , the by introducing the division body 36 gets a little lower. Through the on the surface of the filter structure 28 limited introduction of the division body 36 and their total low volume part of the total porosity of the filter structure 28 has little effect, which has a favorable effect on their permeability (permeability) for the exhaust gas.

Die Funktionsweise der Filterstruktur 28 beziehungsweise der Filtereinrichtung 22 ergibt sich aus 6: Im Betrieb lagern sich Rußpartikel 42 an der stromaufwärts gelegenen Oberfläche 38 der Filterstruktur 28 ab. Da die mittleren Poren 32 und die großen Poren 34 mit Teilungskörpern 36 gefüllt sind und daher deren effektiver Porendurchmesser reduziert ist, können die Rußpartikel 42 nicht in die Filterstruktur 28 eindringen, sondern werden fast ausschließlich an der Oberfläche 38 abgeschieden (bei der gezeigten Filtereinrichtung 22 handelt es sich insoweit um einen Oberflächenfilter). Da ein Eindringen der Rußpartikel 42 in die Filterstruktur 28 durch die Teilungskörper 36 verhindert wird, ist der Druckabfall des Abgases über die Filterstruktur 28 hinweg über die Zeit relativ gleichbleibend und vergleichsweise gering.The functioning of the filter structure 28 or the filter device 22 turns out 6 : Soot particles are stored during operation 42 at the upstream surface 38 the filter structure 28 from. Because the middle pores 32 and the big pores 34 with dividing bodies 36 are filled and therefore their effective pore diameter is reduced, the soot particles 42 not in the filter structure 28 penetrate, but are almost exclusively on the surface 38 deposited (in the filter device shown 22 it is in this respect a surface filter). As an intrusion of the soot particles 42 into the filter structure 28 through the division bodies 36 is prevented, the pressure drop of the exhaust gas through the filter structure 28 over time relatively consistent and comparatively low.

In 7 ist der Zustand einer Filterstruktur 28 im Betrieb der Brennkraftmaschine beim Stand der Technik gezeigt. Dabei tragen solche Elemente und Bereiche, die äquivalente Funktionen zu Elementen und Bereichen der obigen Figuren aufweisen, die gleichen Bezugszeichen. Die in 7 gezeigte und aus dem Stand der Technik bekannte Filterstruktur 28 weist keine Teilungskörper auf. Dies führt dazu, dass Rußpartikel 42 in die mittleren Poren 32 und die großen Poren 34 eindringen und diese verstopfen können. Hierdurch wird der Gasstrom des Abgases durch die Filterstruktur 28 behindert, was zu einem erhöhten Druckabfall über die Filterstruktur 28 hinweg führt.In 7 is the state of a filter structure 28 shown in the operation of the internal combustion engine in the prior art. In this case, bear such elements and areas that have equivalent functions to elements and areas of the above figures, the same reference numerals. In the 7 shown and known from the prior art filter structure 28 has no dividing bodies. This causes soot particles 42 in the middle pores 32 and the big pores 34 penetrate and clog them. As a result, the gas flow of the exhaust gas through the filter structure 28 impeded, causing an increased pressure drop across the filter structure 28 leads away.

Claims (10)

Filtereinrichtung (22), insbesondere für ein Abgassystem (14) einer Brennkraftmaschine (10), mit einer offenporigen Filterstruktur (28), an deren stromaufwärts gelegener Oberfläche (38) herausgefilterte Partikel (42) abgeschieden werden, dadurch gekennzeichnet, dass vor Inbetriebnahme in mindestens einem Teil jener Poren (32, 34), deren Durchmesser größer ist als ein Grenzwert, mindestens ein Teilungskörper (36) vorhanden ist, der den Porenraum (35) dieser Poren (32, 34) in eine Mehrzahl von Teilräumen (35a, 35b, 35c, 35d) unterteilt.Filter device ( 22 ), in particular for an exhaust system ( 14 ) an internal combustion engine ( 10 ), with an open-pored filter structure ( 28 ), at the upstream surface ( 38 ) filtered-out particles ( 42 ) are deposited, characterized in that before commissioning in at least a part of those pores ( 32 . 34 ) whose diameter is greater than a limit value, at least one division body ( 36 ) is present, the pore space ( 35 ) of these pores ( 32 . 34 ) into a plurality of subspaces ( 35a . 35b . 35c . 35d ). Filtereinrichtung (22) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilungskörper (36) kugelartige, rotationsellipsoidartige, eckige, nadelartige, plättchenartige, und/oder verästelte Gestalt aufweisen.Filter device ( 22 ) according to claim 1, characterized in that the dividing bodies ( 36 ) have a spherical, rotational ellipsoidal, angular, needle-like, platelike, and / or branched shape. Filtereinrichtung (22) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilungskörper (36) agglomerierte und/oder poröse Struktur aufweisen.Filter device ( 22 ) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the dividing bodies ( 36 ) have agglomerated and / or porous structure. Filtereinrichtung (22) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Filterstruktur (28) eine Mischung von Teilungskörpern (36) mit unterschiedlicher Gestalt und/oder Struktur vorhanden ist.Filter device ( 22 ) according to one of claims 2 or 3, characterized in that in the filter structure ( 28 ) a mixture of dividing bodies ( 36 ) is present with different shape and / or structure. Filtereinrichtung (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Größenverteilung der Teilungskörper (36) in der Filterstruktur (28) mono- oder polymodal ist.Filter device ( 22 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the size distribution of the dividing bodies ( 36 ) in the filter structure ( 28 ) is mono- or polymodal. Filtereinrichtung (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilungskörper (36) metallisch, metalloxidisch, oder keramisch sind.Filter device ( 22 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the dividing bodies ( 36 ) are metallic, metal oxide, or ceramic. Verfahren zum Herstellen einer Filtereinrichtung (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilungskörper (36) in die Filterstruktur (28) aufgestreut, eingeblasen, als Suspension aufgebracht, oder eingestrichen werden.Method for producing a filter device ( 22 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the dividing bodies ( 36 ) into the filter structure ( 28 ) are sprinkled, blown in, applied as a suspension, or brushed. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilungskörper (36) in bzw. auf einen Grünling der Filterstruktur (28) ein- bzw. aufgebracht werden und dass danach der Grünling zusammen mit den Teilungskörpern (36) gesintert wird.Method according to claim 7, characterized in that the dividing bodies ( 36 ) in or on a green body of the filter structure ( 28 ) and then that the green compact together with the division bodies ( 36 ) is sintered. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilungskörper in bzw. auf die gesinterte Filterstruktur ein- bzw. aufgebracht werden und dass danach die gesinterte Filterstruktur zusammen mit den Teilungskörpern nochmals gesintert wird.Method according to claim 7, characterized in that that the division bodies in or on the sintered filter structure on or applied and that thereafter the sintered filter structure together with the division bodies is sintered again. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilungskörper in bzw. auf die gesinterte Filterstruktur mittels eines Bindermaterials ein- bzw. aufgebracht werden und danach die Filterstruktur zusammen mit den Teilungskörpern getrocknet und kalziniert wird.Method according to claim 7, characterized in that that the division bodies into or onto the sintered filter structure by means of a binder material or be applied and then the filter structure together with the division bodies dried and calcined.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5071457A (en) * 1985-11-25 1991-12-10 Industrial Filter & Pump Mfg. Co. Composite for filtering hot gas and method of its manufacture
DE3908581A1 (en) * 1989-03-16 1990-09-20 Schwaebische Huettenwerke Gmbh METHOD FOR PRODUCING A FILTER OR CATALYST BODY
DE4022937A1 (en) * 1990-07-19 1992-01-23 Schwaebische Huettenwerke Gmbh FILTER OR CATALYST BODY
JPH04100505A (en) * 1990-08-20 1992-04-02 Toto Ltd Preparation of ceramic filter
US5114581A (en) * 1991-01-10 1992-05-19 Ceramem Corporation Back-flushable filtration device and method of forming and using same

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