DE102004000044B4

DE102004000044B4 - Luftfiltersystem

Info

Publication number: DE102004000044B4
Application number: DE102004000044A
Authority: DE
Inventors: Michael Durst; Olaf Weber; Andreas Pelz; Nikolaus Moser
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2004-11-17
Filing date: 2004-11-17
Publication date: 2013-08-29
Anticipated expiration: 2024-11-18
Also published as: US20060130659A1; DE102004000044A1; US8529675B2

Abstract

Luftfiltersystem (2), mit einem Luftfilterelement (4), das eine Anström- und eine Abströmseite aufweist, bestehend aus abwechselnd angeordneten flachen und gefalteten Lagen, die derart ausgebildet sind, dass sie Kanäle (6, 8) bilden, wobei die Kanäle in Anström- bzw. Abströmrichtung wechselseitig verschlossen sind, so dass das zu filternde Medium bei der Durchströmung von der Anström- zu der Abströmseite durch eine der Lagen hindurchtreten muss, dadurch gekennzeichnet, dass dem Luftfilterelement (4) benachbart ein aus einer aktivkohlebeschichteten Wabenstruktur gebildetes Adsorberelement (12) angeordnet ist, wobei das Adsorberelement (12) Kanäle (14) aufweist und wobei die Kanäle (14) beidseitig offen sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Luftfiltersystem nach der Gattung des Patentanspruchs 1. Insbesondere betrifft die Erfindung ein solches Luftfiltersystem für eine Brennkraftmaschine.
Hintergrund der Erfindung, Stand der Technik
Wesentliches Entwicklungsziel bei modernen Brennkraftmaschinen ist eine Reduktion der Schadstoffemission. Bisherige Entwicklungsaktivitäten hatten vor allem eine Optimierung des Abgasreinigungssystems zum Ziel. Moderne Abgasreinigungssysteme erzielen inzwischen Umwandlungsraten für Schadstoffe von über 97%.
Die zunehmende Luftverunreinigung hat nahezu in allen Staaten dazu geführt, dass der Schadstoffausstoß begrenzt wurde und immer starker limitiert wird. Um die Reproduzierbarkeit und Vergleichbarkeit zu garantieren, wurden unterschiedliche Prüfverfahren, Bewertungen und Grenzwerte erarbeitet. So existiert in den USA bezüglich der Grenzwerte beispielsweise die Kategorie ULEV (Ultra Low Emission Vehicle) und die Kategorie mit den derzeit strengsten Werten, SULEV (Super Ultra Low Emission Vehicle)
Zur Reinigung der in den Verbrennungsmotoren für die Verbrennung benötigten Luft sind Luftfiltersysteme, insbesondere mit Filterelementen zur stirnseitigen Anströmung, bekannt. Diese Filter sind z. B. aus Filterlagen gewickelt, die abwechselnd flach und wellenförmig ausgebildet sind. Hierdurch entstehen Kanäle, die durch einen wechselseitigen Verschluss eine Durchströmung des Filtermediums erzwingen. Dadurch tritt das zu filternde Medium durch stirnseitig offene Kanäle auf der Eintrittsseite des Filters ein und wechselt innerhalb des Filterelements in Kanäle, die abströmseitig geöffnet und den Einströmkanälen benachbart sind. Dadurch findet eine Filterung des Fluids statt.
So offenbart beispielsweise die DE 100 63 789 A1 ein Filterelement zur stirnseitigen Anströmung, welches dreieckige Kanäle aufweist, die derart wechselseitig verschlossen sind, dass bei der Durchströmung von einer Anströmseite zu einer Abströmseite das zu filternde Fluid durch das Filtermaterial geleitet werden muss. Die Kanäle werden durch wechselseitiges Aufbringen von flachen Lagen und gefalteten Lagen gebildet, wobei jeweils alle Seiten der anströmseitigen Kanäle in abströmseitige Kanäle münden.
In der WO 00/50149 A1 wird ein Filterelement mit ersten und zweiten einander gegenüberliegenden Strömungsseiten offenbart. Das Filtermedium besteht aus einer gefalteten Konstruktion, wobei die Faltungen in eine obere und eine untere Reihe von Kanälen aufgeteilt sind. Die obere Reihe von Kanälen ist am abströmseitigen Ende verschlossen, während die untere Reihe von Kanälen am einströmseitigen Ende verschlossen sind.
Aus der DE 101 63 922 A1 ist es ferner bekannt, zum Schutz der Umwelt vor aus einer Luftansaugeinrichtung eines Verbrennungsmotors bei abgestelltem Motor ausströmenden schädlichen Emissionen innerhalb des durchströmten Raumes der Luftansaugeinrichtung ein diese Einrichtung durchströmendes Strömungsmedium kontaktierendes, Kohlenwasserstoffe absorbierendes Material vorzusehen.
Aus der DE 696 29 979 T2 ist ferner eine Vorrichtung zur kombinierten Filtration von teilchenförmigem Material und Entfernung von flüchtigen organischen Verbindungen bekannt, die einen vielzelligen Monolithen mit Ein- und Austrittsflächen sowie eine Matrix aus porösen Wänden umfasst, die eine Vielzahl von wechselseitig verschlossenen Zellen definieren.
Im Zuge der oben geschilderten SULEV/ULEV-Problematik ist es jedoch nachteilig, dass beispielsweise die im Ansaugrohr einer Brennkraftmaschine vorhandenen Kohlenwasserstoffe bei Stillstand des Motors beziehungsweise des Fahrzeugs in die Umwelt gelangen können.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die genannten Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und ein Luftfiltersystem zur Verfügung zu stellen, das im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine angeordnet werden kann und die Abgasemission weiter verringert.
Diese und weitere Aufgaben werden durch das Luftfiltersystem nach Anspruch 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
1 eine schematische Zeichnung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Luftfiltersystems, wobei die Fließrichtung der angesaugten Luft durch das Luftfiltersystem gezeigt ist; und
2 eine schematische Zeichnung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Luftfiltersystems, wobei die Fließrichtung der Kohlenwasserstoffdämpfe bei stehendem Motor und/oder Fahrzeug gezeigt ist.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Wie der 1 zu entnehmen ist, besteht das Luftfiltersystem 2 aus einem Filterelement 4 zur stirnseitigen Anströmung, das anström- und abströmseitige Kanäle 6, 8 aufweist, die wechselseitig verschlossen sind. Dieses Verschließen kann bspw. dadurch geschehen, dass ein Kleber, insbesondere ein Heißklebestoff oder ein Heißschmelzkleber vor dem Wickeln des Filters aufgetragen wird, und zwar in der Menge, dass gerade die Kanäle verschlossen werden und gleichzeitig der Wickel verklebt wird. Das zu filternde Fluid strömt von der Anströmseite aus in Richtung des Pfeils 10 in die anströmseitig geöffneten Kanäle 6 des Filterelements 4 und durch die abströmseitig geöffneten Kanäle 8 des Filterelements 4 in gleicher Richtung aus dem Filterelement 4 heraus, wobei eine Filterung des Fluids stattfindet.
Getrennt von dem Filterelement 4 ist diesem benachbart (in der Figur in Anströmrichtung hinter dem Luftfilterelement 4) ein Adsorberelement 12 angeordnet. Dieses Adsorberelement 12 wird durch eine mit Aktivkohle beschichtete, wabenförmige Struktur gebildet. Das Adsorberelement 12 weist ebenfalls Kanäle 14 auf, durch die das zu reinigende Fluidströmt. Die Kanäle 14 sind geöffnet, um einerseits mehr Filterfläche zu erzielen, und um andererseits den Druckverlust zu verringern.
Bevor das Adsorberelement 12 mit der Aktivkohle beschichtet wird, dient es lediglich als Trägerelement für die Aktivkohle. Durch Eintauchendes Trägerelements in einen Klebstoff wird dieses zunächst mit der Klebemasse benetzt, anschließend kann Aktivkohle eingeblasen werden. Es besteht natürlich auch die Möglichkeit, durch Eintauchen des Trägerelements in einen, bereits Aktivkohle enthaltenden Slurry, die Aktivkohle darauf aufzubringen, und so aus dem Trägerelement das eigentliche Adsorberelement 12 zu bilden. Das Trägerelement ist bevorzugt zylindrisch ausgebildet, kann aber auch andere Formen aufweisen. So kann es bspw. ein Faltenpack sein, also ein viereckiges Element, bei dem die einzelnen Lagen lediglich übereinander gelegt werden. Es kann auch aus einer Wabenkunststoffstruktur oder aus einem Kunststoffvlies, also einem stark verfestigten Vlies, das ähnlich wie eine Cellulose verarbeitbar ist, aufgebaut sein. Im folgenden wird von einer zylindrischen Form ausgegangen.
Das Adsorberelement 12 besteht bevorzugt aus Cellulose, was besonders unter Kostengesichtspunkten vorteilhaft ist.
Aufgrund der im vorliegenden Beispiel gewählten zylindrischen Form sowohl des Filterelements 4 als auch des Adsorberelements 12 können beide Elemente in beliebiger Längenkombination zueinander in einem Gehäuse 16 untergebracht und kombiniert werden, was auch die Menge an verwendeter Aktivkohle variabel macht. Wichtig ist dabei, dass die Länge des Adsorberelements ausreicht, die anfallenden Kohlenwasserstoffe aufzunehmen. Wie in den Figuren gezeigt, sind Filterelement 4 und Adsorberelement 12 gegenüber dem Gehäuse durch Dichtelemente 18 abgedichtet.
2 zeigt den Zustand bei stehender Maschine. Die darin enthaltenen, benzinhaltigen Abgasdämpfe diffundieren in Richtung des Pfeiles 20 durch das System, werden aber durch das Adsorberelement 12 auf ihrem Weg nach außen aufgefangen. Auf diese Weise wird verhindert, dass bei stehendem Motor Abgasdämpfe in die Umwelt entweichen können.
Es ist auch möglich, das Adsorberelement 12 in einem separaten Gehäuse (nicht gezeigt) anzuordnen.
Die erfindungsgemäße Anordnung hat den Vorteil, dass während des Stillstands des Motors bzw. des Fahrzeugs im Ansaugtrakt vorhandene Kohlenwasserstoffe nicht in die Umwelt gelangen können, sondern adsorbiert werden. Dadurch kann die Schadstoffemission weiter verringert werden. Ein weiterer Vorteil liegt in der kostengünstigen Herstellung des erfindungsgemäßen Luftfiltersystems.

Claims

Luftfiltersystem (2), mit einem Luftfilterelement (4), das eine Anström- und eine Abströmseite aufweist, bestehend aus abwechselnd angeordneten flachen und gefalteten Lagen, die derart ausgebildet sind, dass sie Kanäle (6, 8) bilden, wobei die Kanäle in Anström- bzw. Abströmrichtung wechselseitig verschlossen sind, so dass das zu filternde Medium bei der Durchströmung von der Anström- zu der Abströmseite durch eine der Lagen hindurchtreten muss, dadurch gekennzeichnet, dass dem Luftfilterelement (4) benachbart ein aus einer aktivkohlebeschichteten Wabenstruktur gebildetes Adsorberelement (12) angeordnet ist, wobei das Adsorberelement (12) Kanäle (14) aufweist und wobei die Kanäle (14) beidseitig offen sind.
Luftfiltersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Adsorberelement (12) aus Cellulose besteht.
Luftfiltersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftfilterelement (4) und das Adsorberelement (12) in einem gemeinsamen Gehäuse (16) angeordnet sind.
Luftfiltersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftfilterelement (4) und das Adsorberelement (12) in getrennten Gehäusen angeordnet sind.
Luftfiltersystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Adsorberelement (12) in Anströmrichtung hinter dem Luftfilterelement (4) angeordnet ist.