DE3102225A1

DE3102225A1 - Schwebeteilchenfilter fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3102225A1
Application number: DE19813102225
Authority: DE
Inventors: Otto Alfred Ludecke; Theodore Lee 48063 Rochester Mich. Rosebrock
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1980-02-06
Filing date: 1981-01-22
Publication date: 1982-01-14
Also published as: GB2068773A; FR2475120A1; CA1148867A; JPS649447B2; GB2068773B; FR2475120B1; US4264344A; IT8147652A0; JPS56126602A; IT1170661B

Description

Ein Schwebteilchenfilter gemäss dem Gattungsbegriff dee Patentanspruchs 1 ist beispielsweise durch die US-PS 3 499 269 bekannt.

Der bekannte Filter arbeitet mit Abscheidung der Schwebeteilchen und Nachverbrennung und ist daher dicht hinter dem Brennkraftaaschinenauslass angeordnet. Das vorgesehene Ventil öffnet bei einem vorgegebenen Abgasdruck den «weittn Strömungeweg, um den Filterkörper im ersten Strömungewtg vor Überdruck zu schützen. Eine Filterung der Abgaee im «weiten Strömungsweg erfolgt dabei nicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, won diesem S-fcaaad der Technik ausgehend, bei höheren Abgasdrücken eine «ueätüliche Filterung im zweiten Strömungsweg zu bewirken.

Diese Aufgabe wird durch im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 herausgestellten Merkmale gelöst.

Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den ünteranaprüohen.

Durch die erfindungsgemässe Ausgestaltung ist eine dauernde Filterung der Abgase unter S_chutz des ersten Filterkörper· gegen Überdruck erreicht. Das öffnen des zweiten Strömungswege kann bei normalen Betrieb mit Vollaet, beim Beschleunigen dee Fahrzeugs oder bei Bergauffahrt eintreten, jedoch auoh dann, wenn der erste Filterkörper soviel Sehwebeteilchen aufgenommen hat, dass

130062/0455 "^b"

sein Strömungswiderstand beträchtlich erhöht let. Mit dem Ventil kann daher eine Anzeigeeinrichtung verbunden sein, die sein öffnen anzeigt und dadurch auf die Wartung der Filterkörper hinweist. Das Auswechseln der Filterkörper ist hierbei durch die Ausgestaltung des Gehäuses erleichtert. Das Schwebeteilohenfilter kann ferner mit einem Schalldämpfer zu einer Baueinhalt ««aammengefaest werden. Bei der erfindungagemäsaen Ausgestaltung ergeben sich weitere Vorteile. Da das Schwebeteilehenfilter in der Abgasanlage vorzugsweise am hinteren Rahmenende angeordnet wird, ergeben sich lange Abgäeleitungen von der im vorderen Fahrzeugbereioh liegenden Brennkraftmaschine bis zum Eintritt in den Schwebeteilshenfilter und damit eine weitgehende Abkühlung der Abgas«, so dass im ersten Filterkörper Werkstoffe verwendet werden können, die hohe Temperaturen nicht aushalten würden» Diese Abkühlung wird noch unterstützt, da sich der erste Strömungsweg neben dem Mantel des Gehäuses erstreckt, der ausaen vom Fahrwinc bestrichen wird. Ferner könnte die Abkühlung der Abgase durch Anordnung von Rippen an diesen Bauteilen unterstützi werden. Zum Auswechseln oder Reinigen der Filterkörper ist lediglich der vorgesehene Deckel des Gehäuses su öffnen, und der Umtausch vorzunehmen· Dies ist schnell zu bewerkstelligen .

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der -^pfindung dargestellt. Zn den Zeichnungen zeiger

130062/0455

Pig, 1 eine Perspektive Teilansicht eines Kraftfahrzeugeohassis,

Pig. 2 einen Schnitt durch ein Schwebeteilchen filter nach der -Erfindung nach der Linie 2-2 in Fig. 1 geschnitten,

Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie 3-3 in Fig. 2 und

Fig. 4· einen Querschnitt nach der Linie 4-4 in Fig. 2.

Ein Kraftfahrzeugechassis 10 weist einen

Fahrzeugrahmen 12 auf, der einen Antriebsblock 14 aus βΐηβφ Dieselmaachine 16 und einem Getriebe trägt. Die Dieselmaschine 14 hat zwei Xylinderblöoke, ron denen nur der rechte 18 gezeichnet ist· Ein Querrohr 20 leitet die Abgase von der linken Seit· «u dem Auslaeakaeten der rechten Zylinderblockreihe 18, die über einen Auslaistutzen 22 zu einem Auelaeerohr 24 gelangen. Naoh Durchströmen eines Resonators 26 in der Mitte des Fahrzeugrahmens, iet ein Verlängerungsrohr 2B »itde» Einlass 30 eines Schwebeteilchenriltere 32 verbunden, der quer am linde des Fahrzeugrahmens 12 angeordnet ist«

Wie die Fig. 2 bie 4 zeilen, ist der Schwebeteilchenfilter 32 mit einem Schalldämpfer 34 zu einer Baueinheit zusammen gefaait, der zwischen dem Einlass 30 und einem zentralen Auelaes 36 Prallbleche zur Schalldämpfung enthält.

13006210*55 ~⁷~

Der Schwebeteilchenfilter 32 hat ein zylindrisches Gehäuse 40, dessen eine Stirnseite duroh eine losnehmbare Stirnwand 42 verschlossen ist, die eugleich die Stirnwand des benachbarten Schalldämpfers 34 ist , durch die sieh dessen Auslass 36 erstreokt. Die andere Stirnseite des Gehäuses 40 ist duroh einen Deckel 44 verschlossen, der um ein Gelenk 46 schwenkbar ist und normalerweise in seiner Sehließlage durch eine federklemme 48 gehalten ist·

Das Gehäuse 40 enthält nahe dem Einlassende eine Trennwand 50, die mittels Schrauben 51 an mehreren Winkelstücken 52 befestigt sind, weIahe an der Innenfläche der Stirnwand 42 angeschweißt. Die Wäa&e 50 und 42 begrenzen eine Einlasskammer 54» die sioh von dem Auslass 36 des Schalldämpfers 34 radial nach ausβen erstreokt·

In der Mitte der !trennwand 50 ist ein By-pass Kanal 56 gebildet, der sich duroh diese su einem kurzen Rohr 58 erstreckt. Der Byrpase.Kanal 56 ist normalerweise durch ein federbelastetes Ventil 60 verschlossen, das um ein Gelenk 62 schwenkbar 1st und gegen da« Rohr 58 ge— drückt ist. Bei einem vorgegebenen Abgasdruck öffnet dieses Ventil und legt den By-paeB-Kanal 56 frei· Das Rohr 58 und das V_entil 60 umgebend ist ein teilzylindrischer Filterträger 64 vorgesehen. Dieser weist eine untere lippe 66, nach oben gerichtete sich verjüngende Seitenwände 68 und eine, das Gelenk 62 frei lassende obere Fläche /auf *| Ein am Filterträger 64 befestigter Deckel 60 schirmt den

13O062/O45S

■«· 3 ■"·

Bereich rings um das Ventil 60 gegen Leckagen aus dem Bypass—Kanal 56 ab.

Zwischen dem Deekel 44 und der Trennwand 50 ist innerhalb des Gehäuses auswechselbar ein erstes Filterelement 74 vorgesehen, das ein zweites Filterelement 76 ringförmig umgibt. Das erste Filterelemnt 74 besteht vorzugsweise aus einem Metallbehälter 78 mit perforierten Wänden an zylindrischen Mantelflächen 80 und 82, die durcfh Stirnscheiben 84 miteinander verbunden sind. In dem gebildeten Raum ist ein ringförmiger erster Filterkörper 86 eingesetzt, der aus gefaltetem Filterpapier oder Glaswolle besteht, sodass eine grosse Filterfläche zur Verfügung steht. Dichtungen 85 dichten die Stirnseiten des Filter— elements 74 ab, das an dem Mantel des Gehäuses 40 durch vier in gleichmäesigen Abstand voneinander an diesem abgeschweifte Winkelstücke 88 befestigt ist. Es wird hierdurch ein Ringraum 90 zwischen dem Mantel des Gehäuses 40 und der äusseren Mantelfläche des ersten Filterelements 74 gebildet, durch den zu zugeleiteten Abgase zum Filterkörper strömen.

Das «weite Filterelement 76 besteht aus einem Rohr 92, das am einen Ende von dem Filterträger 64 abgestützt ist. Es ist dort ein Teil 93 fortgeschnitten, um Platz für das Gelenk 62 des Ventils 60 frei zu lassen. Das andere Ende des Rohrs 92 ist über drei Winkelstücke 94, die an ihm angeschweißt sind, konzentrisch an der

1300G2/0455 ~³~

inneren Mantelfläche 82 dee ersten Filterelemente 74 abgestützt. Das Austtrittsende dee Rohrs 92 liegt in Abstand vom Deckel 44. Zwischen den beiden Filterelementen 74 und 76 ist ein Rjngraum 96 gebildet, über den die Abgase abströmen, da dieser über eine Auslasβkammer 98 am Ende des Rohrs 92 innerhalb des Deekel· 44 verbunden ist.

Das zweite Filterelement enthält einen Filterkörper 100 aus zusammengedrückten Metallfasern, die durch Siebe 102 und 104 zusammengehalten werden· Die Siebe 102 und 104 haben rom Einlaseende ausreichenden Abstand, um das Ventil 60 nicht zu behindern. Die Auslasskammer 98 ist durch eine Öffnung 106 im Deckel 44 mit einer Auspuffleitung 108 verbunden, die die gereinigten Abgase ins Freie leitet.

Während des Betriebe der Brennkraftmaschine gelangen deren Abgase durch den Schalldämpfer 34 zur Einlasskammer 34 des SchwebeteilchenfiHrirs 32. Bei normalem Betrieb mit geringem Abgasdruck ist das Ventil 60 geschloE sen und die Abgase weren zu dem Rlngarum 90 geleitet, aus dem sie radial einwärts das erste Filterelement 74 durchströmen. Hierbei erfolgt eine weitgehende Säuberung von Schwebeteilchen. Die gereinigten Abgase gelangen dann über den Ringraum 96 zur Aualasskammer 98 und dann ins Freie.

Steigt der Abgasdruck im Schwebeteilchenfilter, beispielsweise weil der Filter zugesetzt ist, oder

130062/0455

- ίο -

die Brennkraftmaschine mit Vollast arbeitet, so Öffnet
das Ventil 60 und lässt einen Teil der Abgase durch das
zweite Filterelement 76 strömen, die danach zur Auslasskammer 98 gelangen. Der Filterkörper 100 des zweiten Filterelemente 76 hat durch seine Struktur einen geringeren Strömungswiderstand als der Filterkörper 86, bewirkt aber trotzdem eine ausreichende Filterung des durch ihn strömenden Abgasanteile. Da das zweite Filterelement 76 nur
unter besonderen -Betriebsbedingungen wirksam wird, die
im allgemeinen nur kurzzeitig vorliegen, ist ein Verstopfen des zweiten Filterelements 76 nicht zu erwarten, da dies zuerst bei dem dauernd benutzten ersten Filter— körper 74 eher der Fall sein wird.

Claims

■»■·:■ ν» vt . .

^; V -,!HtI ..<S 9

22.Januar 19ö1

General Motors Corporation, Detroit« Michigan, T.St.A,

Schwebeteilchenfilter für Brennkraftmaschinen

Patentansprüche :

Iy Schwebeteilchenfilter für Brennkraftmaschinen mit folgenden Merkmalen:

a) Ein Gehäuse (40) enthält «wischen einem Einlass (42) und einem Auslas« (106) zwei voneinander getrennte Strömungswege ( 54, 90, 86, 96, 98 und 54, 56, 100, 98) für das Abgas}

b) ein erster Filterkörper (86) mit hoher Filterwirkung ist in dem ersten Strömungsweg angeordnet und filtert einen grossen Teil der Schwebeteilehen ab;

c) der zweite Strömungeweg ist normalerweise durch ein Ventil (60) verschlossen, das in der S_ehließlage die Abgase zum ersten Strömungeweg leitet,

gekennzeichnet durch die weiteren Merkmale:

d) Im zweiten Strömungsweg ist ein aweiter Filterkörper

(100) geringen Strömungswiderstand*= angeordnet;

e) das im zweiten Strömungeweg liegende Ventil (60) öffnetj

bei einem vorgegebenen Abgasdruck den zweiten Strö-

130062/(KSS

raungsweg für den Durchtritt der Abgase durch den zweiten Filterkörper zusätzlich zu dem durch den ersten Filterkörper,

2· Schwebeteilchenfilter nach Anspruch 1, insbesondere für Dieselmaschinen, gekennzeichnet durch die weiteren Merkmale:

f) Das Gehäuse (40) hat längliche Gestalt zwischen seinen an einander gegenüber liegenden Stirnseiten befindlichen Einlass (42) und Auslass (106);

g) an der einen Stirnseite 1st ein Deckel (44) vorgesehen, der geöffnet den Zugang in das Gehäuse gestattet;

h) in dem Gehäuse sind «wei zueinander parallele Strömungewege «wischen dem Einlass und dem Auslass gebildet;

i) der erste Strömungsweg (90) erstreckt sich neben dem Mantel des Gehämses (40) und enthält das erste Filterelement (74) mit einem rohrförmigen Filterkörper (86), der bei geöffnete» Deckel (44) auswechselbar ist und von aussen nach innen ron den Abgasen durchströmt wird, die zuvor über den Mantel des Gehäuses abgekühlt sind;

k) der zweite Strömungeweg erstreckt sich innerhalb des rohrförmigen ersten Filterkörpers (86), der bei geöffneter Tür (44) auswechselbar ist,

3. Schwebeteilchenfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Filterkörper (86

130062/0455

werkstoff
aus gefaltetem Filterjl$III mit grosser Pilterfläche und begrenzter Festigkeit gegen Druckdiffereneen besteht, und dass der öffnungsdruck des Ventile (60) ausreichend niedrig ist, um den ersten Filterkörper vor Schäden durch Überdruck zu schützen»

4ο Schwebeteilchtnfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Filterkörper (86) aus gefaltetem Filterpapier besteht.

130062/0455