CH668618A5

CH668618A5 - Abgasfilter fuer dieselmotoren.

Info

Publication number: CH668618A5
Application number: CH4948/85A
Authority: CH
Inventors: Joerg Dr-Ing Abthoff; Hans-Dieter Schuster; Gunter Loose; Bernhard Jokl
Original assignee: Daimler Benz Ag
Priority date: 1984-12-06
Filing date: 1985-11-20
Publication date: 1989-01-13
Also published as: JPS61138812A; DE3444472C1; AT396967B; ATA327885A; JPH0319886B2; US4667469A

Description

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Abgasfilter für Dieselmotoren bestehend aus einem monolithischen Filterblock aus poröser Keramik mit einer Vielzahl von in Strömungsrichtung der Abgase verlaufenden Kanälen, die abwechselnd jeweils am stromaufwärtigen oder stromabwärtigen Ende verschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlüsse am stromabwärtigen Ende in Strömungsrichtung gesehen gegeneinander versetzt sind.

2. Abgasfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlüsse am stromabwärtigen Ende in Strömungsrichtung um 5 bis 150 mm gegeneinander versetzt sind.

BESCHREIBUNG

Abgasfilter für Dieselmotoren dienen dazu, den Russ aus dem Dieselmotorabgas auszufiltern. Der Russausstoss der Dieselmotoren gilt nämlich als bedenklich, weil die Russpartikel an ihrer Oberfläche geringe Menge von Stoffen adsorbiert enthalten, von denen einige in höheren Konzentrationen als gesundheitsschädlich gelten.

Die Russfilter für die Dieselabgase bestehen üblicherweise aus einem Monolithen aus poröser Keramik, der aus zueinander parallelen dünnwandigen Kanälen aufgebaut ist, welche in Strömungsrichtung der Abgase gesehen über dessen gesamte Länge durchlaufen. Diese Kanäle sind abwechselnd jeweils am stromaufwärtigen oder stomabwärtigen Ende verschlossen. Die Kanäle sind dabei häufig nach Art eines Schachbrettmusters verschlossen bzw. offen, so dass jeder Kanal ein offenes und ein verschlossenes Ende besitzt. Ein derartiges Filter ist z.B. aus DE-OS 32 32 729 bekannt. Je nach Herstellung des Filters kann das Filter aber auch nach Art der Wellpappeerzeugung spiralig zu einem gasdurchlässigen Paket aufgewickelt sein. In diesem Fall ist die Abdeckung der einzelnen Kanäle nicht mehr schachbrettartig ausgeführt sondern ebenfalls spiralig. Eine solche Anordnung wird z.B. in DE-OS 29 51 316 gezeigt.

Bei Durchleiten der Dieselabgase durch ein derartiges Filter wird das Auspuffgas, welches durch die einlassseitig offenen Kanäle eintritt, gezwungen, durch die porösen Kanalwände hindurch in die benachbarten, auslassseitig offenen Kanäle zu strömen. Dabei sammeln sich die Russparti-kelchen, die die Kanalwände nicht mehr passieren können, in den stromaufwärts offenen Kanälen an. Bei Erreichen einer bestimmten Entzündungstemperatur sowie bei einer ausreichenden Sauerstoffkonzentration im Abgas brennt der angesammelte Russ ab und das Filter ist wieder regeneriert. Zwischen zwei derartigen Regenerationsvorgängen kommt es mit zunehmender Beladung des Filters zu einem nicht unerheblichen Anstieg des Abgasgegendrucks. Bei besonders hoher Beladung wird der Russabbrand sehr heftig. Da sich ein Grossteil des Russes und Fremdstoffe vor den auslasssei-tigen Verschlüssen des Keramikkörpers ansammelt, kommt es dort zu sehr hohen Temperaturen, die mitunter so hoch werden können, dass der Schmelzpunkt des Keramikmaterials überschritten und damit das Filter zerstört wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Abgasfilter für Dieselmotoren aus poröser Keramik zu finden, bei dem die Gefahr der Zerstörung durch den Russabbrand weitgehend vermieden wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Abgasfilter für Dieselmotoren, das aus einem monolithischen Filterblock aus poröser Keramik mit einer Vielzahl von in Strömungsrichtung der

Abgase verlaufenden Kanälen, die jeweils abwechselnd am stromaufwärtigen oder stromabwärtigen Ende verschlossen sind, besteht, dadurch gelöst, dass die Verschlüsse am stromabwärtigen Ende in Strömungsrichtung gesehen gegeneinander versetzt sind.

Es hat sich gezeigt, dass durch diese Staffelung der Verschlüsse der Strömungskanäle am stromabwärtigen Ende eine bessere Verteilung der beim Russabbrand entstehenden Wärme möglich ist, so dass eine Schädigung des Filtermaterials weitgehend vermieden wird.

Als Filter kommen die üblichen keramischen Monolithen zur Anwendung, deren Herstellung allgemein bekannt ist und die in den verschiedenen Ausführungsformen von der Industrie zur Verfügung gestellt werden. Betrachtet man die Stirnseite eines derartigen Filterblockes, so liegt die Zahl der in Strömungsrichtung der Abgase verlaufenden Kanäle zwischen etwa 0,5 und 100 Kanälen pro cm2 Stirnfläche. Die Wandstärke zwischen den Kanälen liegt etwa zwischen 0,3 und 0,7 mm, und die Porosität der Keramikmaterials liegt üblicherweise zwischen 35 und 55%, bei einem mittleren Porendurchmesser von etwa 10 bis 35 |0.m. Der Verschluss der Kanäle kann z.B. aus Stopfen aus einer keramischen Masse bestehen, wobei sich insbesondere eine Masse aus Talk und Wasserglas bewährt hat, die in pastösem Zustand sehr gut in die Kanäle einbringbar ist.

Es hat sich ferner als besonders günstig erwiesen, wenn die Verschlüsse am stromabwärtigen Ende in Strömungsrichtung um 5 bis 150 mm gegen einander versetzt sind, was in etwa der Länge eines Stopfens entspricht. Wird der Versatz in Strömungsrichtung gesehen grösser, so wird die Ausnutzung des Volumens des Filterblockes schlechter, während bei einer zu geringen Staffelung die Gefahr der Beschädigung des Keramikmaterials durch die beim Abbrand entstehende Wärme zunimmt. Die Staffelung der Verschlüsse am stromabwärtigen Ende gegeneinander kann aber auch dadurch erreicht werden, dass man unterschiedlich lange Stopfen in die Strömungskanäle einbringt bzw. unterschiedliche Mengen der pastösen Verschlussmasse in die zu verschlies-senden Kanäle einbringt.

In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel für ein er-findungsgemässes Abgasfilter schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsteilschnitt durch ein Filter mit gestaffelten Verschlussstopfen am Abgasaustritt und

Fig. 2 ganz schematisch eine Aufsicht auf die gasaus-trittsseitige Stirnfläche, bei der die Anordnung der Verschlussstopfen in einem Quadranten teilweise dargestellt ist.

Fig. 1 zeigt einen Teillängsschnitt durch ein Abgasfilter, bei dem gaseintrittsseitig jeder zweite Kanal 7 durch einen Stopfen 9 verschlossen ist. Die Kanäle 8 sind am Gasaustrittsende mit den Stopfen 1 bis 6 verschlossen, wobei die Stopfnummer, wie aus der Abbildung ersichtlich, gleichfalls die Lage des Stopfens im Raum andeutet. Die Stopfen 1 bis 6 sind dabei gegeneinander jeweils um ihre Länge, in Strömungsrichtung gesehen, versetzt. Selbstverständlich kann auch eine andere Anordnung der versetzten Stopfen, als sie hier gezeigt ist, Verwendung finden. In Fig. 2 wird rein schematisch ein Blick auf die austrittsseitige Stirnseite des Filters gezeigt. In einem Quadranten sind teilweise die austrittsseitig verschlossenen Kanäle dargestellt. Die mit den Ziffern 1 bis 6 versehenen Felder bedeuten dabei jeweils einen verschlossenen Kanal, bei dem sich der Stopfen in der Tiefe befindet, wie sie unter der entsprechenden Ziffer aus der Fig. 1 entnehmbar ist.

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1 Blatt Zeichnungen