本發(fā)明涉及一種用于排氣裝置的顆粒過濾器，尤其是用于機動車的排氣裝置的顆粒過濾器，該顆粒過濾器具有包括排氣入口和排氣出口的殼體和布置在殼體中的多孔的過濾體，其中該過濾體配備有封閉的側面并具有大量/多個在流動技術方面平行延伸的流動通道。本發(fā)明還涉及一種用于制造顆粒過濾器的方法。

背景技術：

排氣裝置可以由產生排氣的設備、例如內燃機或類似物所配備。排氣裝置的作用是將排氣從產生排氣的設備向著例如外部環(huán)境輸送。排氣裝置具有至少一個排氣凈化裝置，即顆粒過濾器。其起到從流過排氣裝置的排氣中去除顆粒、例如碳煙顆粒的作用。除了顆粒過濾器外，在排氣裝置中當然還設有至少一個另外的排氣凈化裝置，例如催化(轉化)器和/或另一顆粒過濾器。流過排氣裝置的排氣、尤其是全部的排氣都被輸送給顆粒過濾器。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是，提供一種用于排氣裝置的顆粒過濾器，其相對于已知的顆粒過濾器具有如下優(yōu)勢，尤其是在功效增加的同時更好地利用了結構空間。

該目的根據(jù)本發(fā)明由具有權利要求1的特征的顆粒過濾器實現(xiàn)。在此提出，過濾體以其縱向中心軸線為參照是錐狀的，其中流動通道分別具有與過濾體的縱向中心軸線平行延伸的縱向中心軸線。

顆粒過濾器具有殼體以及過濾體，該過濾體布置在殼體中。殼體優(yōu)選尤其是在以過濾體的縱向中心軸線為參照的周向方向上完全包圍過濾體。殼體具有排氣入口和排氣出口。排氣入口在此例如具有排氣入口連接端，排氣出口具有排氣出口連接端，相應排氣管路優(yōu)選通過這些連接端連接到排氣入口和排氣出口上。

過濾體優(yōu)選由多孔的材料、例如由陶瓷制成。例如使用碳化硅(sic)、堇青石或類似材料。過濾體優(yōu)選由所述材料通過擠出制成。在擠出成型時還可以在過濾體中形成流動技術方面平行延伸的流動通道。通過流動通道的至少一部分，排氣入口與排氣出口流動連接。在過濾體中形成了大量流動通道。

在此優(yōu)選規(guī)定，例如通過關閉流動通道中的至少一個，強迫排氣轉換所流經的流動通道。如果排氣流入到封閉的流動通道中，則排氣必須穿過多孔的過濾體溢流到流動通道中的另一流動通道中，通過該另一流動通道然后能夠向排氣出口流去。

過濾體配備有封閉的側面，該側面是流體密封的，即不允許排氣通過。可以例如在擠出過程中或者通過在擠出后進行的加工步驟形成該側面。例如，通過對多孔的過濾體涂層產生側表面。

過濾體具有縱向中心軸線，其從過濾體的入口側延伸至過濾體的出口側。過濾體以該縱向中心軸線為參照被設計為錐形的，因此該過濾體也就具有回轉式截頭圓錐的形狀。過濾體具有側面，其將兩個端側的面相互連接。這兩個端面可以被稱作是底面和頂面。這兩個面之一位于過濾體的入口側，另一個面位于過濾體的出口側。這兩個面優(yōu)選彼此平行地布置。為實現(xiàn)錐形的形狀，這兩個面具有不同的面積。這兩個面優(yōu)選相對于縱向中心軸線對中心地布置。

盡管過濾體形狀為錐形，仍舊規(guī)定：流動通道分別平行于過濾體的縱向中心軸線延伸。換句話說，流動通道具有各自的與過濾體的縱向中心軸線平行地延伸的縱向中心軸線。而這意味著，由于過濾體的形狀是錐形的，所以并非所有的流動通道都在以過濾體的縱向中心軸線為參照的軸向方向上完全穿過過濾體。

因此會發(fā)生如下情況：流動通道中的至少一個或一些流動通道至少部分或者甚至完全地被側面阻擋，因此其中流動的排氣不能完全流過過濾體。而排氣由于側面對流動通道的限制而被迫朝流動通道中的另一流動通道的方向穿過多孔的過濾體。由此實現(xiàn)了顆粒過濾器的優(yōu)秀的凈化效果。過濾體的錐形的形狀還使得能夠以特別節(jié)省空間且能夠靈活布置的方式設計顆粒過濾器。

本發(fā)明的改進方案提出，在過濾體的朝向排氣入口的入口側上以及朝向排氣出口的出口側上至少局部利用所置入的封閉塞/堵頭分別封閉流動通道中的多個。所述封閉塞或各封閉塞在軸向方向上分別僅在過濾體的一部分上延伸。例如，封閉塞在軸向方向上的延伸尺度與過濾體在軸向方向上的縱向延伸尺度的比例最多為5％，最多為2.5％，最多為1％，最多為0.5％或者最多為0.1％。

封閉塞被設計成流動技術方面完全封閉封閉塞所在的相應的流動通道。封閉塞可以或者在過濾體的入口側、或者在過濾體的出口側布置在流動通道中。相應地或者阻止了在排氣入口上所提供的排氣流入相應流動通道中，或者阻止排氣向排氣出口的方向從流動通道中流出。在流動通道中存在的排氣相應則必須再朝著另一流動通道的方向、尤其是朝著一直延伸到出口側并在該出口側上未封閉的流動通道的方向流過多孔的過濾體。優(yōu)選的，無論在入口側還是在出口側上都分別借助于一個這種封閉塞封閉流動通道中的多個。

本發(fā)明的另一優(yōu)選的實施方案規(guī)定，過濾體在入口側具有比在出口側更大的橫截面，從而流動通道中的僅一部分一直延伸至出口側。前面已經指出，由于過濾體形狀為錐形，所以不是所有的流動通道都能夠完全穿過過濾體?，F(xiàn)在提出，過濾體在入口側具有截頭圓錐的底面，在出口側具有截頭圓錐的頂面，其中底面大于頂面，尤其是具有更大的表面積。

也就是說，流動通道的一部分以過濾體的入口側為起點，但并不一直延伸至出口側，而是此前就被側面限制或封閉。相應地，只有流動通道的另一部分一直延伸至出口側，尤其是從入口側出發(fā)延伸至出口側。這些流動通道優(yōu)選在軸向方向上各自具有保持不變的橫截面。

在本發(fā)明的另一實施方案的范圍內提出，在入口側封閉那些在出口側出來且未被封閉的流動通道。在出口側優(yōu)選封閉那些在軸向方向上完全穿過過濾體、也就是從入口側出發(fā)一直延伸至出口側的流動通道，即使在此局部也有流動通道中的一部分的通流橫截面由于側面的原因而在出口側的方向上減小。在此提出，流動通道中的至少一部分在入口側被封閉，這些流動通道在出口側出來，也就是在軸向方向上延伸穿過整個過濾體并且此外在出口側未被封閉，也就是在出口側未配備有封閉塞。

當然，可以在入口側封閉這些流動通道的僅一部分。但這特別優(yōu)選適用于所有合乎上面所述情況的流動通道。從入口側出發(fā)穿過整個過濾體一直延伸至出口側的所有流動通道因而分別或者在入口側、或者在出口側被封閉，尤其是借助于根據(jù)上述實施方式的封閉塞封閉。

在本發(fā)明的另一實施方式的范圍內可以提出，過濾體通過緊貼在側面上的保持元件支承在殼體的錐形的內壁上。在所述顆粒過濾器范圍內，無論是過濾體還是殼體的內壁都是錐形的。由此得出，整個殼體、尤其是殼體的外側都能夠是錐形的。在以過濾體的縱向中心軸線為參照的縱向剖面上看，側面優(yōu)選平行于內壁。也就是說，在過濾體直直地布置在殼體中的情況下，過濾體在其整個軸向延伸中在相同的周部位置上始終具有至殼體內壁的相同的距離。

在過濾體或其側面與殼體的內壁之間設置有保持元件。該保持元件優(yōu)選在周向方向上連續(xù)地包圍過濾體。保持元件優(yōu)選是流體密封的并且不僅密封地貼靠在側面上而且也密封地貼靠在內壁上，使得排氣不能夠在側面和內壁之間從排氣入口流至排氣出口，也就是不能夠從過濾體旁邊流過。

本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方案提出，保持元件是彈性的。保持元件因而允許過濾體在殼體中向至少一個方向移位。例如，保持元件允許過濾體在殼體中在以過濾體的縱向中心軸線為參照的軸向方向和/或徑向方向上移位。在過濾體在殼體中移位時，保持元件彈性變形。相應地，這使得向過濾體上施加旨在使過濾體移位到其初始位置的復原力。

本發(fā)明的一種改進方案提出，過濾體在軸向方向上以游隙布置在殼體中。過濾體優(yōu)選在軸向方向上僅利用保持元件安置在殼體中。但由于保持元件是彈性的，所以在保持元件變形的情況下，過濾體能夠在軸向方向上被移位。過濾體為此在至少一個位置上尤其是在軸向方向上僅通過保持元件安置在殼體上。

在本發(fā)明的另一種實施方式的范圍中可以提出，過濾體在殼體中的游隙由至少一個末端擋塊限定。為了阻止過濾體的過度移位、尤其是在軸向方向上的過度移位，設有末端擋塊。末端擋塊優(yōu)選位于過濾體的包括入口側的那側上。由于無論是過濾體還是殼體的內壁都是錐形的，所以過濾體原本就只能在有限程度內向其出口側或向排氣出口方向移位，這是因為通過這種移位使得保持元件出現(xiàn)壓縮，這種壓縮不能夠是無限制的。但替代或附加于此，所述末端擋塊或者說另一末端擋塊當然可以位于過濾體的包括出口側的那側上。

最后，在本發(fā)明的一種特別優(yōu)選的實施方式的范圍中提出，流動通道中的第一流動通道具有與流動通道中的第二流動通道的橫截面不同的橫截面。就此而言，流動通道中的一些流動通道設置為第一流動通道，而流動通道中的另一些流動通道設置為第二流動通道。下面為了簡便將流動通道中的第一流動通道稱作第一流動通道，將流動通道中的第二流動通道稱作第二流動通道。

第一流動通道和第二流動通道要具有彼此不同的橫截面。因而第一流動通道優(yōu)選全都具有相同的橫截面、即第一橫截面，而第二流動通道同樣具有相同的橫截面、即第二橫截面。第一橫截面與第二橫截面不同。橫截面優(yōu)選理解為流動通道在過濾體的入口側的橫截面，這是因為由于側面或過濾體形狀是錐形的原因，所以對于流動通道中的一些而言在向著出口側的方向上會產生橫截面的減小。因而對流動通道中的每個分別考慮在軸向方向上存在的最大橫截面。

可以提出，第一流動通道具有比第二流動通道更小的橫截面。例如，第一流動通道的橫截面與第二流動通道的橫截面的比例為最多90％，最多80％，最多75％，最多70％，最多60％，或最多50％。

最后提出，第一流動通道延伸至出口側，第二流動通道在入口側和出口側之間終止。例如將所有在軸向方向上完全穿過過濾體的流動通道，也就是所有從入口側出發(fā)延伸至出口側的流動通道用作是第一流動通道。那些在軸向方向上由側面界定的、從而從入口側出發(fā)向出口側方向僅部分穿過過濾體的流動通道被用作是第二流動通道。

在顆粒過濾器的這類實施方案中，在排氣質量流較小時，排氣優(yōu)選流過第一流動通道，經由過濾體產生的壓力損失對于第一流動通道而言比對于第二流動通道小。因而能夠在排氣質量流較小的情況下，在過濾效果非常好的同時實現(xiàn)顆粒過濾器的非常小的壓力損失。相反，在排氣質量流較大時，排氣也流入第二排氣通道中。由于第二排氣通道在軸向方向上不是貫通的，所以流入其中的排氣被迫流過多孔的過濾體。

在此會發(fā)生的情況是，來自排氣通道的排氣溢流到其它在軸向方向上同樣未完全穿過過濾體或者在出口側被封閉塞封閉的流動通道中。相應地，排氣必須再次流過過濾體，由此在高排氣質量流的情況下提高了過濾效果?？偠灾?，所述顆粒過濾器也就在較小的空氣質量流情況下實現(xiàn)了小的壓力損失，在較大的排氣質量流的情況下自動提高了過濾效果。

本發(fā)明還涉及一種用于制造排氣裝置的顆粒過濾器、尤其是根據(jù)上述實施形式的顆粒過濾器的方法，其中，顆粒過濾器具有含有排氣入口或排氣出口的殼體和布置在殼體中的多孔的過濾體，其中過濾體具有封閉的側面和大量流動技術上平行延伸的流動通道。在此提出，過濾體以縱向中心軸線為參照被設計為錐形，其中流動通道分別具有平行于過濾體的縱向中心軸線延伸的縱向中心軸線。

對于顆粒過濾器的這類實施方案的優(yōu)點以及在其制造過程中的這類方法過程已經加以了說明。無論是所述方法還是所述顆粒過濾器都能夠根據(jù)上述實施方式加以改進，對此參考上述實施方式。

附圖說明

下面借助附圖中所示實施例詳述本發(fā)明，但這并不對本發(fā)明進行限制。附圖示出：

圖1示出排氣裝置的顆粒過濾器的縱向剖面示圖，以及

圖2示出顆粒過濾器的橫截面。

具體實施方式

圖1示出排氣裝置的顆粒過濾器1的縱向剖面示圖。顆粒過濾器1具有殼體2，其在此僅被局部示出。在殼體2中布置有過濾體3，其由多孔的材料構成。過濾體3具有封閉的側面4，其例如被實現(xiàn)為涂層形式和/或通過相應地加工過濾體3而實現(xiàn)。在過濾體3中形成了大量流動技術上平行延伸的流動通道5，對此僅示例性示出其中若干。可以看出，過濾體3以其縱向中心軸線6為參照是錐狀的，其中過濾體在端側具有兩個面7和8，這兩個面通過側面4相互連接。還能夠看出，面7在以縱向中心軸線6為參照的徑向上具有比面8更大的尺寸，因而面7的表面積也就大于面8的表面積。

面7位于過濾體3的入口側9，面8位于過濾體3的出口側10。顆粒過濾器1或過濾體3在箭頭11方向上被排氣流過或涌入。無論是在入口側9還是在出口側10都分別借助于置入的封閉塞12在流動技術上密封封閉流動通道5中的多個。這對入口側9而言意味著，排氣不能流入到相應的流動通道5中。相反如果在出口側10封閉流動通道5，則排氣不能夠經此從過濾體3中流出。優(yōu)選排氣通道5中的每個、尤其是在軸向方向上完全穿過過濾體3的流動通道5中的每個都或者在其入口側9、或者在出口側10被這種封閉塞封閉。

相應地出現(xiàn)例如根據(jù)箭頭13的對過濾體3的通流。箭頭13示例性地表示，排氣雖然在入口側9流入到未被封閉的流動通道5之一中，但在出口側9卻不再能夠從該流動通道流出，因為該流動通道在此處被封閉了。相應地，排氣必須穿過多孔的過濾體3溢流到在出口側10處打開的流動通道5中。通過穿過過濾體3的這種溢流或穿流凈化了排氣，尤其是至少部分清除了顆粒。

上面已經說明，過濾體3在入口側9比在出口側10更大。相應地存在如下流動通道5，其在過濾體3的入口側9處開始，但卻在軸向方向上并不完全穿過過濾體3，因為它此前被側面4封閉了。這些流動通道5優(yōu)選在入口側9始終不被封閉。在此流入這些流動通道5中的排氣必須至少一次、部分甚至多次地穿流過多孔的過濾體3，以便到達位于在出口側10未被封閉的流動通道5中。以此方式實現(xiàn)了特別高的過濾效果。排氣的就此情況的流動路徑由箭頭14表示。

流動通道5基本上直直地延伸穿過過濾體3。這些通道在此至少局部具有各自的縱向中心軸線15，對此僅為流動通道5的一部分加以示出。對于流動通道15的至少一些而言，縱向中心軸線15在流動通道5的相應軸向延伸的至少一部分的范圍上都分別平行于過濾體3的縱向中心軸線6延伸。縱向中心軸線15因而垂直于入口側9和/或出口側10。

過濾體3借助于保持元件16安置在殼體2中。在此，保持元件16一方面貼靠在側面4上，另一方面貼靠在殼體2的錐形的內壁17上。相應地，過濾體3通過保持元件16支承在殼體2的內壁17上。保持元件16被設計為彈性的，例如設置為纖維墊的形式。保持元件16優(yōu)選是流體密封的并且無論在側表面4上還是在內壁17上都是流體密封地貼靠，使得排氣不能夠穿過側表面4和內壁17之間而從過濾體3旁邊流過。

過濾體3以軸向游隙布置在殼體中2。該游隙在此在過濾體3的至少一側、尤其是在入口側9利用末端擋塊18限制，該末端擋塊在此例如以支承環(huán)或支承柵的形式設置。顆粒過濾器1的這種實施方案具有的優(yōu)點是，隨著排氣質量流的增加，排氣向過濾體3施加的力變大，該力向著排氣流動方向、即在排氣流動方向上擠壓過濾體。該力將過濾體3從末端擋塊18處擠走并壓向保持元件16。質量流越大，排氣向過濾體3上施加的力就越大，從而質量流越大，過濾體3也就從末端擋塊18處越遠地移位。

但是，排氣造成的力越大，保持元件16向過濾體3上施加的旨在使過濾體3移位到其初始位置的復原力就越大。但與之相關的還有保持元件16與側面4以及內壁17之間的密封效果。因而密封效果隨著排氣質量流增加而升高。由于過濾體3為錐形，斜向的側面4產生平緩引導排氣的效果，從而顆粒過濾器1與已知的顆粒過濾器1相比明顯減少了壓力損失。

圖2示出了顆粒過濾器1的示意性的橫截面圖?？煽吹竭^濾體3的入口側9和出口側10。明確的是，相應的面7和8分別是圓形的。入口側9在此具有直徑d1，出口側10具有直徑d2。在排氣質量流較小時，排氣在入口側9向那些在軸向方向上完全穿過過濾體3的流動通道5集中，因為這些流動通道具有最小的流動阻力。但流動質量流越大，則有越多的排氣進入那些在軸向方向上僅部分穿過過濾體3的流動通道5。對此已在前面加以說明。

現(xiàn)在提出，流通通道5被劃分為第一流動通道和第二流動通道，其中第一流動通道彼此間具有相同的橫截面，第二流動通道彼此間具有相同的橫截面。但同時第一流動通道的橫截面區(qū)別于、尤其是小于第二流動通道的橫截面。優(yōu)選將那些在軸向方向上完全穿過過濾體3的流動通道5用作是第一流動通道。而第二流動通道則是那些在軸向方向上僅部分穿過過濾體3的流動通道。