[发明专利]设计为部分过滤器的颗粒过滤器

说明书

本发明涉及一种设计为部分过滤器的颗粒过滤器，其尤其设计为用于从内燃机的废气流中去除碳烟颗粒的碳烟颗粒过滤器，所述颗粒过滤器包括保持在过滤器壳体内的、设计为通道过滤器的过滤块单元，所述过滤块单元具有大量平行的、被过滤器壁彼此分隔的通道。

这种类型的颗粒过滤器例如用于清洁由柴油发动机驱动的车辆的废气。借助这种类型的过滤器从废气流中滤除携带在废气流中的碳烟颗粒。除了以烧结金属为基础的颗粒过滤器，还使用过滤块由陶瓷材料制成的颗粒过滤器。这种过滤块设计为通道过滤器的形式并且具有大量沿过滤块的纵向延伸的平行通道，这些通道相互间被过滤器壁分隔。通道的横截面几何形状可以是方形的。同样可以使用其它横截面几何形状。这种通道过滤器的过滤器通道交替地在流入侧或流出侧被封闭。这表示，流入在流出侧被封闭的通道内的废气必须穿过该通道的过滤器壁，以便到达与之相邻布置的在流出侧开放的通道。由此在这种过滤器中，过滤器壁构成过滤器介质。由于平行地布置交替地在流入侧或流出侧开放的通道，它们有时也称为蜂窝状过滤器。

除了使用全部废气在过滤器的每个运行状态下必须穿透过滤器壁的颗粒过滤器(因此也称为完整过滤器)，也使用具有一个或多个旁通通路(Bypass-Wegsamkeit)的颗粒过滤器。在此，一个或多个旁通通路的主要目的是，即便过滤体单元由于特别高的碳烟颗粒填充情况而产生相对较高的废气背压，废气仍可以流过过滤器壳体。若废气背压过大，则会损害内燃机的运行。虽然这种类型的颗粒过滤器以一定的时间间隔通过进行碳烟氧化而被再生。但是碳烟氧化无法在机动车的所有运行状态下进行。在这种也称为碳烟燃烧的再生过程中，需要关注这种燃烧是否尽可能彻底地进行，这又意味着，必须持续足够的时间，在这期间中发动机仍处于运行状态。已知不同的方案，用于为这种颗粒过滤器再生确定尽可能最佳的时间点并且随后通过输入热量而触发再生过程。因此，总是反复出现的情况是，虽然希望实施颗粒过滤器的再生，但是不能被触发。在这种情况下，通过旁通通路确保尽管颗粒过滤器的填充程度较高但仍不会出现过高的废气背压。

参考法律上的极限值，在很多情况下也不需要100％的过滤。调整到所需的分离率有助于降低燃料消耗。

由现有技术已知颗粒过滤器中的不同的旁通或旁路解决方案。由此例如在DE 10 2005 023 518 A1中描述了一种无堵塞的过滤器设备，其中过滤块单元沿流动方向间隔地前后相续地布置，并且对于每个过滤块单元均存在围绕该过滤块单元引导的旁路。以这种方式实现相应过滤块单元的局部环流。

在陶瓷过滤块中也可实现过滤器内部的旁路。陶瓷过滤块通过具有过滤器壁的基体在挤出成型过程中制成。在随后的步骤中，首先贯通的通道交替地在其端部通过安装密封塞被封闭。为了提供旁通通路，由EP 1 408 208 B1已知，流出侧的密封塞设置有贯穿孔。如果前提是这种陶瓷蜂窝状过滤器的通道横截面大约仅能为1.5mm，则之后在密封塞内开设贯穿孔是困难的。此外，对于这种直径必须设置得极小的贯穿孔所存在的风险是，在存在较低的碳烟量或灰尘量时贯穿孔就已经被堵塞并且由此失去其效用。

由US 7,128,961B2已知一种陶瓷蜂窝状过滤器，其中一些壁板交叉点在基体的挤出成型时便没有构造。由此，在过滤器的整个长度上在两个在流入侧开放的和两个在流出侧开放的通道之间存在旁通通路。在由该专利文献已知的颗粒过滤器中，在制造过滤器基体时即在挤出成型时加工出旁通通路。由此这种过滤器体无法通过通常的工具制造。此外在由该专利文献已知的方案中，这种旁通通路的有效流动横截面面积是较难调节的。在除此之外相互邻接的过滤器壁之间空出的间距在该方案中必须保持得很小，以使在过滤器的整个长度上延伸的旁路的总通路不会过大。

从所讨论的现有技术出发，本发明所要解决的技术问题是，如此改进前述的颗粒过滤器，使其能够以简单的方式且因此首先低成本地制造，并且还确保足够的分离度。

根据本发明，所述技术问题通过一种前述类型的陶瓷的颗粒过滤器解决，其中，过滤块单元包含至少两个沿废气的流动方向依次相继连接的过滤块，其中，通过将每个过滤块的第一组通道在流出侧开放并且将另一组通道在流出侧封闭，每个过滤块均被设计为部分过滤器。