本發(fā)明涉及一種帶有根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的特征的用于將微粒從在內(nèi)燃機(jī)的流體線路中的流體流中移除的過濾器。

背景技術(shù)：

在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行時(shí)，尤其對(duì)于可稀薄燃燒運(yùn)行的(magerlauff?higen)內(nèi)燃機(jī)而言，能夠在燃燒時(shí)除了廢氣以外還出現(xiàn)碳黑微粒(Ru?partikel，有時(shí)稱為煙灰微粒)。碳黑微粒伴隨流體流到達(dá)內(nèi)燃機(jī)的廢氣設(shè)備中并且能夠若有可能也通過流體線路運(yùn)載到新鮮空氣設(shè)備中更確切地說返回到燃燒室中。為了降低碳黑微粒對(duì)內(nèi)燃機(jī)的影響，普遍地在內(nèi)燃機(jī)的流體線路中使用過濾器。在內(nèi)燃機(jī)的流體線路中的過濾器的設(shè)計(jì)通過存在的壓力和溫度確定。通常期望在寬的壓力區(qū)間中以及在大的溫度區(qū)間上的高的抵抗性。由此制造和安裝相比對(duì)于在帶有更小的溫度波動(dòng)和壓力波動(dòng)的機(jī)器中的流體線路而言是更昂貴的。這此外導(dǎo)致這樣的要求，即持久地并且作用良好地固定過濾器。

從文件WO2012/000852A1中對(duì)于在內(nèi)燃機(jī)的廢氣設(shè)備中的過濾器已知，將在通過面處成拱形的托架元件和保持元件(帶有在托架元件和保持元件中的對(duì)應(yīng)的篩孔)裝入到廢氣再循環(huán)線路中。在托架元件和保持元件之間的金屬非織造織物從流體流中過濾小的微粒。雙重的篩子結(jié)構(gòu)和與流體流相反地成拱形的通過面負(fù)責(zé)在利用流體流加載的情況下的提高的穩(wěn)定性并且避免在過濾器處的不期望的變形。

此外在文件EP2589423A1中公開了用于在內(nèi)燃機(jī)中的廢氣設(shè)備的另外的過濾器。過濾元件力配合地通過托架元件和保持元件的相對(duì)彼此伸延的半徑固定。過濾元件是穩(wěn)定的金屬機(jī)織物，該金屬機(jī)織物在沒有在托架元件和保持元件中的篩子結(jié)構(gòu)的情況下是形狀穩(wěn)定的。

在已知的解決方案中在結(jié)構(gòu)上并且在生產(chǎn)技術(shù)上昂貴地確保，力配合的連接不松開或碳黑微粒不滑動(dòng)經(jīng)過過濾器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種用于在托架元件和保持元件之間的過濾元件的形狀維持的且持久的固定。

根據(jù)本發(fā)明該任務(wù)通過帶有根據(jù)權(quán)利要求1的特征的用于將微粒從內(nèi)燃機(jī)的流體線路中移除的過濾器解決。本發(fā)明的有利的改進(jìn)方案在從屬權(quán)利要求中表明特征。

根據(jù)本發(fā)明用于將微粒從內(nèi)燃機(jī)的流體線路中(尤其從通過流體線路的或在流體線路中的流體流中)移除的過濾器包括托架元件、保持元件以及過濾元件(尤其扁平的或板形的過濾元件)。過濾元件固定或容納在托架元件和保持元件之間，其中托架元件和保持元件分別具有用于利用流體穿流的至少一個(gè)開口(優(yōu)選地分別剛好一個(gè)開口)并且處于中間的過濾元件覆蓋開口。在該過濾器中托架元件和保持元件穿過在過濾元件中的至少一個(gè)材料留空部材料配合地連接。

開口在過濾器使用時(shí)用作用于流體的穿流開口。材料留空部能夠尤其也稱作凹口、開口或穿孔。材料留空部首先不是由于托架元件和保持元件的材料配合的連接出現(xiàn)，而是在連接前存在于過濾元件中。材料留空部能夠具有在不同的實(shí)施方式中不同的造型。例如所述材料留空部能夠是圓形的、橢圓形的、三角形的、矩形的、多角形的或諸如此類。材料留空部在一些實(shí)施方式中也能夠是缺口。

為了材料配合的連接過濾元件和保持元件能夠例如安放到托架元件上或放入到托架元件中。通過根據(jù)本發(fā)明的材料留空部過濾元件的材料以有利的方式不通過連接過程或連接本身?yè)p害或變形。過濾元件能夠基本上無應(yīng)力地和/或流體密封地容納或安裝。

為了材料配合的連接在一種特別地優(yōu)選的實(shí)施方式中保持元件具有至少一個(gè)凸的連接區(qū)段，該凸的連接區(qū)段至少部分地伸入到在過濾元件中的至少一個(gè)材料留空部中并且接觸托架元件。對(duì)此備選地為了材料配合的連接在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中托架元件具有至少一個(gè)凸的連接區(qū)段，該凸的連接區(qū)段至少部分地伸入到在過濾元件中的至少一個(gè)材料留空部中并且接觸保持元件。凸的連接區(qū)段能夠例如是保持元件或托架元件的材料涂層(Materialauftragung)或材料的隆起。有利的是，凸的連接區(qū)段為了材料配合的連接已經(jīng)與托架元件或保持元件處于接觸中。在該情況下托架元件和保持元件能夠通過連接區(qū)段無應(yīng)力地連接。

在一種具體的設(shè)計(jì)方案中所述至少一個(gè)凸的連接區(qū)段是保持元件或托架元件的隆起，該隆起伸入到在過濾元件中的至少一個(gè)材料留空部中。隆起具有優(yōu)點(diǎn)：隆起可特別地簡(jiǎn)單地通過保持元件的應(yīng)變(例如通過深沖或擠壓)制造。

凸的連接區(qū)段能夠具有在不同的實(shí)施方式中不同的造型。尤其凸的連接區(qū)段能夠是在托架元件處和/或在保持元件處的高臺(tái)部(Plateau)和/或凸筋(Sicke)。所述凸的連接區(qū)段能夠是圓形的、橢圓形的、三角形的、矩形的、多角形的或諸如此類。特別地有利的是，凸的連接區(qū)段的幾何形狀與材料留空部的幾何形狀相匹配，尤其是形狀類似或形狀相同。

在一種有利的實(shí)施方式中保持元件和托架元件伸出超過過濾元件的邊界的至少一部分并且直接地或正好在至少一個(gè)接觸面或部位處接觸。在特別地優(yōu)選的實(shí)施方案中保持元件和托架元件伸出超過過濾元件的基本上整個(gè)邊界。優(yōu)選地在邊界的整個(gè)一圈上產(chǎn)生在保持元件和托架元件之間的流體密封的接觸，例如由于形狀配合或力配合。通過該接觸在過濾元件的外部的邊界處流體流的通過量有利地減少。流體密封的接觸能夠此外基本上是不存在力的。

在特別地優(yōu)選的實(shí)施方案中在保持元件和托架元件之間的至少一個(gè)材料配合的連接中的一個(gè)能夠是焊接連接，尤其點(diǎn)焊接連接。焊接連接的基本的優(yōu)點(diǎn)是其相對(duì)于在內(nèi)燃機(jī)的流體連接中由流體的流動(dòng)引起的力的抗拉強(qiáng)度。對(duì)此備選地或此外材料配合的連接能夠是釬焊連接或粘接連接。

在一種有利的實(shí)施方式中過濾元件基本上無應(yīng)力地容納在保持元件和托架元件之間。通過無應(yīng)力地容納過濾元件在安裝時(shí)以及在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行中降低了過濾元件的損害可能性。

一種這樣的實(shí)施方式也是有利的，即在該實(shí)施方式中保持元件和托架元件具有帶有基本上相同的熱膨脹系數(shù)的材料。由此限制在托架元件和保持元件之間的材料配合的連接上的力發(fā)展，該力發(fā)展否則能夠?qū)е聦?duì)連接的損害。為了該目的熱膨脹系數(shù)必須在內(nèi)燃機(jī)的整個(gè)運(yùn)行溫度區(qū)域上基本上是相同的。典型的運(yùn)行溫度區(qū)域能夠從-40°C擴(kuò)展直到800°C。

為了固定如此構(gòu)造一種有利的實(shí)施方式，即使得托架元件在背離過濾元件的側(cè)邊處具有環(huán)繞所述至少一個(gè)開口的環(huán)圈(Kragen)，該環(huán)圈可利用凸緣密封地容納在流體線路的兩個(gè)區(qū)段之間，尤其以可松開地連接的方式。環(huán)圈使在流體線路的兩個(gè)區(qū)段之間的節(jié)省結(jié)構(gòu)空間的容納和簡(jiǎn)單的、快速的以及可松開的安裝成為可能。

在優(yōu)選的實(shí)施方式的組合中過濾元件是金屬格柵(Metallgrid，有時(shí)稱為金屬網(wǎng)篩)，尤其金屬機(jī)織物，例如線材格柵。對(duì)此備選地金屬格柵也能夠是金屬非織造織物，尤其帶有支撐機(jī)織物或支撐針織物。過濾元件尤其金屬格柵也能夠在進(jìn)一步改進(jìn)中以催化地起作用的方式例如以對(duì)于碳?xì)浠衔镅趸呋姆绞奖皇└病Ｓ欣亟饘俑駯旁趦?nèi)燃機(jī)的流體線路中的壓力條件下是形狀穩(wěn)定的。

在本發(fā)明的上下文中也存在內(nèi)燃機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)具有帶有至少一個(gè)流體線路的廢氣設(shè)備，在該流體線路中容納了帶有根據(jù)該描述的特征或特征組合的過濾器。該布置具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即微粒由過濾器捕獲并且不能到達(dá)過濾器下游。內(nèi)燃機(jī)能夠是外源點(diǎn)火的或(優(yōu)選地)自行點(diǎn)火(selbstzündend，有時(shí)候稱為自燃)的內(nèi)燃機(jī)。自行點(diǎn)火的內(nèi)燃機(jī)能夠是柴油內(nèi)燃機(jī)和/或可稀薄燃燒運(yùn)行的內(nèi)燃機(jī)。內(nèi)燃機(jī)能夠是車輛的尤其無軌的路上車輛的牽引機(jī)。內(nèi)燃機(jī)能夠是可增壓的，尤其內(nèi)燃機(jī)能夠具有增壓組，例如帶有至少一個(gè)優(yōu)選地剛好一個(gè)廢氣渦輪增壓器。帶有根據(jù)本發(fā)明的過濾器的流體線路優(yōu)選地是廢氣再循環(huán)線路。

附圖說明

本發(fā)明的另外的優(yōu)點(diǎn)和有利的實(shí)施方式以及改進(jìn)方案根據(jù)隨后的描述參考圖示出。其中詳細(xì)地：

圖1示出了帶有根據(jù)本發(fā)明的過濾器的在車輛中的內(nèi)燃機(jī)的實(shí)施方式的布局(Topologie)，

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的過濾器的優(yōu)選的實(shí)施方式的示意圖，

圖3示出了圖2的優(yōu)選的實(shí)施方式的截面圖，并且

圖4以根據(jù)本發(fā)明的過濾器的優(yōu)選的實(shí)施方式的部分圖A、B和C示出了細(xì)節(jié)圖。

參考符號(hào)列表

10 車輛

12 內(nèi)燃機(jī)

14 發(fā)動(dòng)機(jī)組

16 新鮮氣體設(shè)備

18 廢氣渦輪增壓器

20 壓縮機(jī)

22 廢氣設(shè)備

24 廢氣渦輪機(jī)

26 靠近發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣后處理裝置

27 下底部廢氣后處理裝置(Unterboden-Abgasnachbehandlung)

28 流體線路

30 過濾器

32 托架元件

34 保持元件

36 過濾元件

38 凸的連接區(qū)段

40 材料留空部

42 接觸面

44 環(huán)圈

46 角度。

具體實(shí)施方式

圖1示出了帶有根據(jù)本發(fā)明的過濾器30的在車輛10中的內(nèi)燃機(jī)12的實(shí)施方式的布局。內(nèi)燃機(jī)12優(yōu)選地是自行點(diǎn)火的內(nèi)燃機(jī)。內(nèi)燃機(jī)12可借助于廢氣渦輪增壓器18增壓并且借助于流體線路28具有廢氣再循環(huán)(具體地低壓廢氣再循環(huán))?？諝?若有可能與再循環(huán)的廢氣混合地)通過新鮮氣體設(shè)備16輸送給發(fā)動(dòng)機(jī)組14(優(yōu)選地帶有三個(gè)、四個(gè)或六個(gè)燃燒室或氣缸的往復(fù)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī))?？諝饫脧U氣渦輪增壓器18的壓縮機(jī)20被壓縮。從燃燒室中引出的廢氣到達(dá)廢氣設(shè)備22中，在該廢氣設(shè)備22中該廢氣首先驅(qū)動(dòng)廢氣渦輪增壓器18的渦輪機(jī)24。卸壓的廢氣然后流動(dòng)穿過靠近發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣后處理裝置26。

在此在本發(fā)明的框架中概念“靠近發(fā)動(dòng)機(jī)的”理解成在發(fā)動(dòng)機(jī)組14的氣缸出口和靠近發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣后處理裝置26的端面之間的最高120cm、尤其最高100cm、優(yōu)選地最高80cm的間距。在具體的實(shí)施方案中所述間距為大約75cm?？拷l(fā)動(dòng)機(jī)的布置尤其意味著，存儲(chǔ)式催化器布置在發(fā)動(dòng)機(jī)空間中和/或以容納的方式布置在內(nèi)燃機(jī)處(“緊耦合”)。以該方式能夠使用內(nèi)燃機(jī)的廢熱，以為了達(dá)到靠近發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣后處理裝置26的工作溫度。優(yōu)選地靠近發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣后處理裝置26包括氧化催化器、用于氮氧化物還原劑的配量設(shè)備、混合器以及以還原催化的方式被施覆的微粒過濾器。

在靠近發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣后處理裝置26的下游廢氣設(shè)備22分支成帶有下底部廢氣后處理裝置27的端部線路和流體線路28，該流體線路28在該實(shí)施方式中是廢氣再循環(huán)線路并且在壓縮機(jī)20上游通入到新鮮氣體設(shè)備16中。

根據(jù)本發(fā)明流體線路28具有根據(jù)本發(fā)明的過濾器30，利用該過濾器30阻止了：來自廢氣設(shè)備22的未由靠近發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣清潔裝置26轉(zhuǎn)化的碳黑微粒到達(dá)新鮮空氣設(shè)備16中。

帶有根據(jù)本發(fā)明的過濾器30的內(nèi)燃機(jī)12能夠具有另外的組合件和構(gòu)件，該組合件和構(gòu)件在此在圖1中僅僅由于簡(jiǎn)化的示圖的原因未被示出并且因此沒有結(jié)合圖1被描述。例如流體流能夠借助于在新鮮空氣設(shè)備和/或廢氣設(shè)備中的閥或節(jié)流件被控制或被調(diào)節(jié)。在其他的實(shí)施方式中還能夠存在另外的廢氣再循環(huán)線路或增壓設(shè)備。內(nèi)燃機(jī)12尤其能夠是例如帶有一個(gè)或多個(gè)電動(dòng)機(jī)的混合驅(qū)動(dòng)機(jī)組的一部分。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的過濾器30的優(yōu)選的實(shí)施方式的示意圖。過濾器30具有托架元件32、在該視圖中不可見的處于內(nèi)部的保持元件34(參看圖3)以及過濾元件36。托架元件32在該實(shí)施方案中基本上空心圓柱形地形成并且在兩個(gè)端側(cè)處分別具有用于利用流體穿流的基本上圓形的開口。在托架元件32的背離過濾元件36的端側(cè)處存在環(huán)繞開口的環(huán)圈44。環(huán)圈44用于流體密封地以凸緣的方式安置在流體線路28的兩個(gè)區(qū)段之間。托架元件32能夠在該實(shí)施方式中稱作管接頭(Rohrstutzen)。

在圖2的該視圖中前面的端側(cè)處托架元件32與處于內(nèi)部的保持元件34材料配合地(具體地在許多單個(gè)的連接區(qū)段處)連接。特別地優(yōu)選地能夠在此涉及焊接連接，尤其涉及一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)焊接連接。在托架元件32和保持元件34之間布置有過濾元件36并且該過濾元件36覆蓋托架元件32的開口。保持元件34能夠在該實(shí)施方式中還稱作支架或保持環(huán)。

在圖3中示出了在垂直于穿過過濾器30的流體的流動(dòng)方向的平面中的圖2的優(yōu)選的實(shí)施方式的截面圖。過濾元件36在該實(shí)施方式中設(shè)計(jì)成扁平的或板形。換句話說長(zhǎng)度和寬度比過濾元件36的厚度大非常多。這樣設(shè)計(jì)扁平的過濾元件36的尺寸，即使得該扁平的過濾元件36跨過托架元件32的開口并且還沿托架元件32的內(nèi)部的周面延伸超過內(nèi)部的邊界。此外過濾元件36如在該圖3中示出的那樣優(yōu)選地在這樣的區(qū)域中實(shí)施成平坦地，即在該區(qū)域中該過濾元件36跨過托架元件32的開口。保持元件34從內(nèi)部安放在過濾元件36上。保持元件34實(shí)施成環(huán)形并且具有用于利用流體穿流的與托架元件32的開口相匹配的開口。保持元件34此外沿著托架元件32的內(nèi)部的周面通過內(nèi)部的邊界延伸超過過濾元件36。

在圖4中以根據(jù)圖2的根據(jù)本發(fā)明的過濾器的優(yōu)選的實(shí)施方式的部分圖A、B和C的形式示出了細(xì)節(jié)圖。

圖4的部分圖A示出了托架元件32的端側(cè)的邊界的放大的截段，在該端側(cè)處借助于保持元件34容納過濾元件36。根據(jù)本發(fā)明在過濾元件36中存在許多材料留空部38(例如三個(gè)或五個(gè)凹口或穿孔)。具體地材料留空部38位于從內(nèi)部貼靠在托架元件32的周面處的區(qū)域中。凸的連接區(qū)段40(在此由凸筋限制的高臺(tái)部)延伸進(jìn)入到在部分圖A中示出的材料留空部38中。

在這樣的區(qū)域中(即在該區(qū)域中保持元件34伸出超過過濾元件36)保持元件34在托架元件32的方向上向外延伸并且在托架元件32和保持元件34之間的接觸面42中終止。該結(jié)束部有助于連接部的流體密封性。此外托架元件32和保持元件34能夠在接觸面處同樣材料配合地連接，例如借助于許多焊接點(diǎn)。

在圖4的部分圖B中在進(jìn)一步的擴(kuò)大中可看見在過濾元件36中的材料留空部38以及保持元件34的凸的連接區(qū)段40(在此由凸筋限制的高臺(tái)部)。凸的連接區(qū)段40如此伸出穿過材料留空部38，即使得該凸的連接區(qū)段40從內(nèi)部貼靠在托架元件32處。托架元件32和保持元件34的凸的連接區(qū)段40的以該方式直接彼此鄰接的面根據(jù)本發(fā)明材料配合地(在此借助于焊接，尤其點(diǎn)焊接)彼此連接。

圖4的部分圖C示出了垂直于穿過根據(jù)圖2的過濾器30的流體的流動(dòng)方向的截面圖，從而過濾元件36在此可被看作圓形的面。在該實(shí)施方式中過濾器30具有在過濾元件36中的多個(gè)、在此示例性地三個(gè)材料留空部38，從而保持元件34的多個(gè)、在此示例性地三個(gè)凸的連接區(qū)段40穿過材料留空部38伸出通過過濾元件30并且從內(nèi)部在此處示例性地三個(gè)部位處接觸托架元件32。以根據(jù)本發(fā)明的方式在該三個(gè)部位處托架元件32和保持元件34彼此連接。多個(gè)軸向的連接區(qū)段40在方位角的方向上彼此具有角度間距。在兩個(gè)角度鄰近的軸向的連接區(qū)段40之間的角度46為大約120度；軸向的連接區(qū)段40基本上均勻地在方位角的方向上彼此間隔開。