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CN106677861B - 用于机动车辆的颗粒过滤器 - Google Patents

用于机动车辆的颗粒过滤器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的颗粒过滤器，该颗粒过滤器具有允许通流的壳体(2)和容纳在该壳体(2)中并允许通流的芯部(4)，其中，该壳体(2)具有纵向轴线(3)，并且其中，在该壳体(2)与该芯部(4)之间在所述壳体(2)中形成了允许该机动车辆的内燃机的排气通流的通流管道(9)。根据本发明，借助于在该通流管道(9)中安排的环(7)，该通流管道(9)具有迷宫式构型。

Description

用于机动车辆的颗粒过滤器
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆的颗粒过滤器。
背景技术
用于机动车辆的颗粒过滤器是已知的。起初，颗粒过滤器被开发用于减少具有柴油发动机的机动车辆的颗粒或碳黑排放。颗粒或碳黑排放取决于内燃发动机或内燃机中的燃烧过程，在此期间还被用来减少汽油发动机的排放。
由于其在内燃发动机的排气道中的定位，颗粒过滤器影响了机动车辆的发动机特有的排气声音。基本上，它们用作低通滤波器，其中较高的频率被过滤掉。也就是说，排气噪声的高频率被衰减，从而改变了机动车辆的原来的声音特征。根据现有技术的颗粒过滤器因此具有窄频谱。在此，频谱应理解为是指一定数量的不同的高频率和低频率。在根据现有技术的作为低通滤波器的颗粒过滤器的情况下，这意味着其具有窄频谱，因为相对较高的和高的频率都被过滤掉而因此不再能听到。
排气声音或排气噪声必须满足噪声排放或音强的相关的法律指令，这是规定。但此外期待的是，消费者仅仅例如仅根据某公司车辆的排气声音或排气噪声就能够将该车与该公司或某一特定车型关联起来。
因此，例如DE 20 2014 102 809 U1披露了一种内燃发动机的排气模块，该排气模块具有排气净化模块以及安排在排气净化模块的下游的声学模块，由此使内燃发动机的排气声音被改变、调节或个性化。
发明内容
本发明的目的是提供具有较宽频谱的用于机动车辆的颗粒过滤器。
根据本发明的用于机动车辆的颗粒过滤器具有允许通流的壳体和被容纳在该壳体中并允许通流的芯部，所述壳体具有纵向轴线。在该壳体与该芯部之间、在壳体中形成了允许机动车辆的内燃机的排气通流的通流管道，其中，借助于在该通流管道中安排的环，该通流管道具有迷宫式构型。根据本发明的颗粒过滤器的优点是，无需使排气气流绕开颗粒过滤器即可将高频噪声分量较轻衰减。因此，得到比现有技术频谱更宽的颗粒过滤器。
传统的颗粒过滤器的芯部是由壳体围绕的，其中，排气经由入口区域流动穿过该芯部。然而，该芯部中形成的流动管道交替地一端关闭，其结果是，只能通过向在该芯部的出口区域开放的流动管道中转移而发生该芯部的完全通流。因此，排气只能通过流动管道的或多或少的、根据周围压力调节调节的连续交替而经过常规颗粒过滤器。这样导致了排气或排气噪声的相对较高频的至高频的噪声分量被过滤掉。
从入口区域至出口区域，在该芯部与该壳体之间流动的排气主要被引导穿过借助于环形成的通流管道，并且由于环的构型而在其穿过颗粒过滤器的整个流动上转向。这样导致了排气的低频噪声分量的减少，其结果是，与现有技术相比，相对较高频率的分量在排气噪声中占更大比例。
另一个优点是，在环的帮助下能够简单调节排气噪声或排气声音。该颗粒过滤器在声学上是可调整或可优化的。根据环的构型、并且因此根据通流管道的构型，排气声音可以根据所需的排气声音而被调整。这意味着无需改变该颗粒过滤器的整体构型，而只需要改变该芯部与该壳体之间形成的环。以此方式，得以实现不仅简化、而且低成本的生产。
所述环具有外环和内环，其中，在外环与内环之间形成了轴向第一间隙。这样导致了排气气流在该环内的进一步转向，并且因此进一步能够调节噪声。
通过在芯部的芯部外壁与环之间形成第一径向间隙、并且在壳体的壳体内壁与环之间形成第二径向间隙，提供了调节噪声或设计声音的另一可行方案。
在根据本发明的颗粒过滤器的另一个实施例中，外环的第一外径大于内环的第二外径，其中，外环的第一内径大于内环的第二内径，并且其中，第一内径小于第二外径。这导致了在外环与内环之间的径向重叠，由此带来了噪声调节的另一可行方案。
在另一个实施例中，环在径向上至少部分能够被通流。这意味着该环本身也被配置成吸收或减少颗粒。由此提供的优点是能够进一步减少排气排放中的颗粒。
优选地，与所述环轴向邻接地设置另外的环，其中，在另外的环与所述环之间形成了轴向第二间隙。因此，存在噪声调节的另一可行方案。理论上，所述另外的环不必与所述环具有相同的设计，而是可以根据所要求的排气噪声来与所述环无关地设计由所述另外的环形成的通流管道截面，从而与所要求的排气噪声相适配。例如，如果由外环和内环组成的环被称作级(Stufe)，则可以通过串联安排一定数量的n个环而使通流管道被设计成n级迷宫的形式。
该颗粒过滤器的音质能够由所述级的数目、壳体内壁与芯部之间的环的范围和布置、外环与内环之间的重叠以及环彼此间的安排来调整或限定。
所述芯部优选地由例如堇青石等陶瓷材料或金属制造。
附图说明
本发明的进一步的优点、特征和细节将从以下对优选的说明性实施例的描述中并且通过参照附图得出。本说明中上述的这些特征和特征组合以及以下附图说明中提及的和/或只在附图中示出的这些特征和特征组合不仅能以对应地指明的组合来使用、而且还能在不超出本发明的范围的情况下以其他组合来使用或者单独使用。相同的参考标记指配了相同的或功能相同的元件。为清晰起见，这些元件可能并不是在所有附图中都配备有其参照标号，然而并不由此失去其关联性。在附图中：
图1以透视图示出了根据本发明的颗粒过滤器，并且
图2以截面示出了根据图1的颗粒过滤器。
具体实施方式
用于机动车辆(未具体示出)的根据本发明的颗粒过滤器1是根据图1进行设计的。颗粒过滤器1被安排在机动车辆的允许通流的排气管线(未具体示出)中，其中，该排气管线连接至机动车辆内燃机(未具体示出)，使得该内燃机的排气可以流过该排气管线。
颗粒过滤器1被设计成减少该内燃发动机的尤其是颗粒或碳黑的排放。该颗粒过滤器具有壳体2和芯部4，该壳体具有纵向轴线3，该芯部被容纳在壳体2中并允许通流。
允许通流的芯部4被设计成“整体/整块”的形式，该芯部由陶瓷材料制造。这个整体4具有多个流动管道(未具体示出)，这些流动管道被设计成在纵向轴线3的方向上从芯部4的入口区域5向芯部4的出口区域6延伸。这些流动管道在一端交替关闭。这意味着，如果该流动管道在入口区域5处打开，在出口区域6则关闭，反之亦然。
从入口区域5进入出口区域6的排气的流动是经由芯部4的在这些流动管道之间形成的芯壁(未具体示出)而发生的。这些芯壁是有孔的、并且因此允许通流，其中，一定颗粒尺寸的颗粒积聚在芯壁上，并且因此不会经由出口区域6流动。由于流动管道的打开和关闭的交替，因此对排气进行强制导引，其中，排气必须从一个流动管道经由芯壁流入相邻的流动管道。
另外，颗粒过滤器1具有围绕着芯部4的环7。环7被安排在颗粒过滤器1的在壳体2与芯部4之间的自由流动截面8中，并且因此在自由流动横截面8中构成流动阻力。在环7的帮助下，在壳体2中形成了迷宫式通流管道9，其中，通流管道9具有面向入口区域5形成的入口截面10以及面向出口区域6形成的出口截面11。通流管道9整个在纵向轴线3的方向上允许通流。
如图1所示，根据第一实施例设计的颗粒过滤器1具有一个由两部分组成的环7。环7包括从入口区域5到出口区域6在流动方向上串联安排的外环12和内环13。外环12和内环13被安排在壳体2的壳体内壁14与芯部4的芯部外壁15之间。
外环12具有第一环内壁16，该第一环内壁被安排在芯部外壁15对面，从而形成了第一径向间隙R1。内环13具有同样被安排在芯部外壁15对面的第二环内壁17，其中，在这个第一实施例中，在第二环内壁17与芯部外壁15之间没有形成径向间隙。然而，同样也有可能在这两个壁之间形成径向间隙。
外环12的第一环外壁18被安排在壳体内壁14的对面并与该壳体内壁邻接。换言之，在第一实施例中，在壳体内壁14与第一环外壁18之间没有形成径向间隙。内环13具有第二环外壁19，该第二环外壁被安排在壳体内壁14的对面以形成第二径向间隙R2。
外环12和内环13被安排成相对于彼此维持轴向第一间隙A1。
通流管道9因此以迷宫的形式从其入口截面10向其出口截面11、经由第一段在芯部4与外环12之间轴向延伸，然后经由第二段在外环12与内环13之间径向延伸，并且最后经由第三段再次在壳体内壁14与内环13之间轴向延伸。
在第二实施例(未具体示出)中，通流管道9是以迷宫的方式以一件式环7的形式形成的。根据对于排气噪声的要求，环7可以被安排在壳体2中，围绕芯部4而同时维持芯部4和/或壳体内壁14之间的径向间隙。
在所示的第一实施例中，外环12和内环13被设计成是部分重叠的。外环12的第一外径DA1大于内环13的第二外径DA2，其中，外环12的第一内径DI1大于内环13的第二内径DI2，并且其中，第一内径DI1小于第二外径DA2。
外环12和内环13被设计成允许通流，排气中的颗粒积聚或汇集在环12、13上。与芯部4相同，外环和内环具有一端交替关闭的流动管道(未具体示出)。
在面向入口区域5形成的第一环入口区域20中，排气进入在第一环入口区域20中开放的外环12的流动管道。外环12被根据芯部4设计。也就是说，排气可以经由在外环12中形成的环壁从一个流动管道流入到在远离第一环入口区域20设计的环出口区域21中开放的流动管道。因此，在外环12的环入口区域20中进入外环12的排气经由其第一环出口区域21能够在减少颗粒的情况下流出。
除了环7以外，图1所示的颗粒过滤器1还具有另外的环70，该另外的环包括外环12和内环13。该另外的环70被安排成与环7轴向邻接、相对于环7具有第二轴向间隙A2、并且围绕芯部4。不言而喻，颗粒过滤器1可以具有多个环7或70。根据环7、70的构型和数量，排气噪声可以适配于特定要求。在所示的实施例中，环7和另外的环70具有完全相同的设计。然而，它们同样也可以具有不同的设计。
利用根据本发明的颗粒过滤器1形成了如下一种颗粒过滤器：除了改善声音设计和提高颗粒吸收之外，由于使用同样吸收颗粒的环7，该颗粒过滤器由于能够相应设计颗粒过滤器1中的通流管道9的自由流动截面积而能够降低通过颗粒过滤器1的压降。
流经通流管道9的排气可以经由环内壁16、17和环外壁18、19、并且经由环入口区域20、22和环出口区域21、23而流过吸收颗粒的芯部4及吸收颗粒的环12、13，由此改善了颗粒吸收，并且因此减少了尾气排放。同时，可以扩大自由流动截面积来减少压降而无需降低减排。因此，例如，由于在外环12与内环13之间形成重叠R，在芯部4与外环12之间流动的排气被引导到内环13上，并且能够流经所述内环。借助于在外环12与内环13之间形成的重叠R，在壳体内壁14与内环13之间流动的排气同样被引导到另外的环70的外环13上。因此，排气中的颗粒可以被颗粒过滤器1的通流过程中的至少一个颗粒吸收部件4、7、70吸收。
附图标记列表
1 颗粒过滤器
2 壳体
3 纵向轴线
4 芯部
5 入口区域
6 出口区域
7 环
8 自由流动截面
9 通流管道
10 入口截面
11 出口截面
12 外环
13 内环
14 壳体内壁
15 芯部外壁
16 第一环内壁
17 第二环内壁
18 第一环外壁
19 第二环外壁
20 第一环入口区域
21 第一环出口区域
22 第二环入口区域
23 第二环出口区域
70 另外的环
A1 轴向第一间隙
A2 轴向第二间隙
DA1 第一外径
DA2 第二外径
DI1 第一内径
DI2 第二内径
R1 径向第一间隙
R2 径向第二间隙
R 重叠

Claims (5)

1.一种用于机动车辆的颗粒过滤器，该颗粒过滤器具有：
壳体(2)，所述壳体具有纵向轴线(3)和内壁(14)，以允许通流流过所述壳体；
芯部(4)，所述芯部容纳在该壳体(2)中并且相对于壳体的内壁向内间隔开，所述芯部允许通流；
通流管道(9)，所述通流管道(9)在该壳体(2)的内壁与该芯部(4)之间形成在所述壳体(2)中以允许该机动车辆的内燃机的排气通流；和
布置在所述通流管道中的外环(12)和内环(13)，所述外环(12)和内环(13)允许至少部分通流流过，在外环(12)与内环(13)之间形成了轴向第一间隙(A1)，在芯部与外环(12)之间形成第一径向间隙(R1)，在壳体(2)的内壁(14)与内环(13)之间形成第二径向间隙(R2)，从而使得该通流管道(9)具有迷宫式构型。
2.如权利要求1所述的颗粒过滤器，
其特征在于，
所述颗粒过滤器还包括另外的环，所述另外的环轴向邻接所述外环(12)和内环(13)中的一者，在另外的环和邻接的外环(12)和内环(13)中的一者之间形成轴向第二间隙。
3.如权利要求1所述的颗粒过滤器，
其特征在于，
所述芯部(4)由陶瓷材料或金属制造。
4.一种颗粒过滤器，该颗粒过滤器具有：
壳体(2)，所述壳体具有纵向轴线(3)和内壁(14)，以允许通流流过所述壳体；
芯部(4)，所述芯部容纳在该壳体(2)中并且相对于壳体的内壁向内间隔开，所述芯部允许通流；
通流管道(9)，所述通流管道(9)在该壳体(2)的内壁与该芯部(4)之间形成在所述壳体(2)中以允许机动车辆的内燃机的排气通流；和
布置在所述通流管道中的外环(12)和内环(13)，在外环(12)与内环(13)之间形成了轴向第一间隙(A1)，外环(12)的第一外径(DA1)大于内环(13)的第二外径(DA2)，外环(12)的第一内径(DI1)大于内环(13)的第二内径(DI2)，并且，该第一内径(DI1)小于该第二外径(DA2)，从而使得该通流管道(9)具有迷宫式构型。
5.如权利要求4所述的颗粒过滤器，
其特征在于，
所述外环(12)和内环(13)允许至少部分通流。
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