[发明专利]用于减少内燃机的废气中的煤烟颗粒的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于减少内燃机的废气中的煤烟颗粒的方法和装置。背景技术

以碳氢化合物作为燃料来运行的内燃机释放废气，该废气除其它成分外还包含碳质颗粒。这些碳质颗粒具有不同的尺寸，其分布取决于许多条件。尤其是，也称为细粒的小直径的碳质颗粒被认为对人类和动物的疾病负有责任。在本案中，细粒理解为尤其意指平均直径为100纳米或更小的颗粒。碳质颗粒尤其还包括可能具有积累的碳氢化合物的碳颗粒。

为了尤其是在机动车辆中减少颗粒的排放，经常使用“闭合的颗粒过滤器”，在其中废气流动通过包括交替闭合的通道和位于通道之间的多孔壁的结构。为了保证颗粒过滤器的最小背压，即使当已经负载时，也必须要使用尤其允许细粒以它们大致上仍未被过滤的方式来通过的孔隙度。

还知道的是，设置电场和/或等离子体可以导致小煤烟颗粒聚集以形成更大的煤烟颗粒和/或使煤烟颗粒带电。在过滤系统中，带电的煤烟颗粒和/或更大的煤烟颗粒大致上更容易分离。由于它们更大的惯性，煤烟颗粒聚集物在废气流动载体中以更大的惯性被运输，并且因此在废气流动的偏转点处更容易沉淀。带电的煤烟颗粒通过它们的电荷被牵引向带相反电荷的表面，在那里它们积累并释放它们的电荷。这也在具有不同的过滤器或分离器件的机动车辆的操作中促进了煤烟颗粒从废气流中的移除。

电场的用于所述方案的功效除了其它因素外还取决于电场强度、电场在有效区域中的均匀性，以及其在长时间周期上的再生能力。所施加的电压越高，功效越好，然而绝缘以及避免短路和不期望的电压击穿所遇到的困难也增加了。这对于所有已知的废气净化系统中的电场布置来说或多或少是正确的。另外，在短路或电压击穿（也称作电弧）的情况中，电场可能至少暂时性地消失，因此在这样的期间无法保证系统的功能。

发明内容

因此，本发明的目的是要至少部分地解决上述问题，并且尤其是要公开一种相比现有技术有所改善的装置，用于产生用于机动废气处理系统的电场。还将公开一种用于处理废气的方法。

这些目的通过根据权利要求1中的特征的装置以及根据权利要求9中的特征的方法来达到。在每一条从属权利要求中公开了装置和方法的进一步的有利的实施方案。权利要求中单个地公开的特征也可以任何技术上可行的方式彼此组合，并且可以由来自说明书的解释性的实质性内容来补充，其中呈现了本发明的进一步的变体。

根据本发明的用于减少废气、尤其是内燃机的废气中的煤烟颗粒的装置至少具有第一至少局部导电的结构、第二至少局部导电的结构、位于第一结构和第二结构之间的中间空间，以及用于在第一结构和第二结构之间创建电势的高压源，其中，在中间空间中布置有至少一个至少局部导电的中间结构，在其上可以创建中间电势。

作为其形状和/或其电势的结果，导电的中间结构使得可以影响中间空间中的电场。该中间结构因此可以用来制造尽可能均匀的电场，或用来非均匀地构建位于第一结构和第二结构之间的电场。在最简单的情况中，中间结构可以在中间空间中居中地布置，并且可以获得位于第一结构的电势和第二结构的电势中间的电势。这导致了电场的均匀化，这在一些应用中是有利的。然而，中间结构还可以用来使电场在废气的流动方向上和与其垂直的方向上、也就是说在径向方向上非均匀化。因为壳体中的废气流动绝非均匀的，电场的形状因此可以适应于所要求的流动条件，例如其可以朝向流动的中心集中。

在本发明的一个优选改进中，第一结构、中间结构和第二结构相继地布置在废气的流动方向上，使得废气能够相继地流动通过这些结构。这些结构因此可以适应于相应的当下占主导的流动情形。然而，这些结构还可以适应于使得它们可以单个地影响流动。

废气可以优选地流动通过第一结构、第二结构以及还有中间结构。就此而言，第一结构、第二结构和中间结构尤其优选地在横截面上完全覆盖住废气的流动，使得整个废气流尤其可以完全流过相继的单个结构中的每一个。

在本发明的一个优选的实施方案中，结构中的至少一个具有多个废气可以从中流过的通道，其中尤其可以使用蜂窝体形式的设计。现有技术中已经提议将蜂窝体作为第一结构和第二结构的形式，其中第二结构尤其可以形成为颗粒捕集器。蜂窝体形成为颗粒捕集器的许多实施方案在现有技术中已知，并且如果它们为至少局部导电的话，则也可以用来作为本发明的第二结构。尤其是，在现有技术中所充分了解的由片状金属层所形成的具有废气可从中流过的通道的蜂窝体可以考虑用于第一结构和中间结构。