[发明专利]用于减少内燃机排气中的颗粒量的方法和装置

说明书

技术领域

本发明的主题是用于减少内燃机排气中的颗粒量的方法和装置。

背景技术

用碳氢化合物作为燃料来工作的内燃机排放出排气，该排气除其它物 质外还具有含碳颗粒。这些含碳颗粒大小不等，该颗粒大小的分布可变。 特别是直径小的含碳颗粒(也被称为微尘)会引起人类和动物的疾病。这 里，微尘特别是指平均直径为100纳米或更小的颗粒。含碳颗粒特别是也 包括可能吸附有的碳氢化合物的炭颗粒。

为减少特别是机动车辆中的颗粒排放，通常使用所谓的闭式颗粒过滤 器，其中排气穿流具有交替封闭的通道和位于通道之间的多孔壁的结构。 为了甚至在已被加载的状态下也保证颗粒过滤器的背压尽可能小，必须使 用刚好使微尘能够在基本不被过滤的情况下通过的多孔结构，因此这种闭 式颗粒过滤器恰恰是使根据现有代表观点会对人体健康具有特别大的危险 的颗粒能够通过。

发明内容

因此，本发明的目的是，提出一种用于处理内燃机排气的方法和装置， 其中至少减轻由现有技术已知的缺点。

所述目的通过具有独立权利要求特征的装置和方法来实现。各从属权 利要求涉及有利的改进方案。

根据本发明装置用于减少内燃机排气中的颗粒量，该装置包括至少两 个可供排气穿流的结构，其中在工作时排气首先穿流第一结构，然后穿流 第二结构。根据本发明，在所述结构之间可产生电势差。

结构是指包含至少一个可供排气穿流的空腔的部件。这种结构的例子 有蜂窝体、线网结构、金属泡沫结构等。电势差可特别是这样产生，即， 使所述结构中的一个——优选第二结构——导电地接地，而在第一结构上 施加一电压，优选相对于地为负的电压。特别优选的是，在所述结构中的 至少一个与排气系统的其它部件之间，特别是在所述结构中的一个与至少 一个其它结构之间形成电绝缘。在此优选可产生不会导致形成等离子体的 电势差。

根据本发明的装置在工作时允许颗粒附聚(Agglomeration)，因此颗 粒的平均直径增大，同时排气中的颗粒量减少。这基于静电附聚，在静电 附聚时电荷被传递到颗粒上。该电荷传递可例如通过氮离子来实现，于是 颗粒带有负电荷。这同时促使颗粒沉积到起正充电电极作用的、被适当地 充电的结构上，多个颗粒在该处附聚。由此颗粒的平均直径增大。即使在 颗粒沉积到第二结构上之后，随后增大的颗粒脱离了该结构，该增大的颗 粒通常也不会裂开。这致使：在工作时通过根据本发明的装置减少了排气 中的颗粒量，以及颗粒大小的分布函数朝向较大的颗粒偏移，因此根据本 发明的装置能够显著减少特别是微尘的排放。

根据本发明的装置的一种有利的实施形式，至少一个结构包括多个流 体可穿流的空腔。

在此涉及规则的空腔(例如通道)和/或不规则的空腔，该不规则的空 腔例如由金属泡沫或线网结构形成。

根据本发明的装置的另一有利的实施形式，至少一个结构包括蜂窝结 构。

在此优选涉及至少部分是金属质的蜂窝结构。特别地，至少一个结构 可以以有利的方式通过卷绕或缠绕至少一个金属层来形成。流体能够以有 利的方式至少部分地穿流至少一个层的至少一个部分区域。此外，根据本 发明也可以形成嵌入有电极的陶瓷蜂窝结构。

根据本发明的装置的另一有利的实施形式，所述结构中的至少一个至 少部分地具有催化活性涂层。

这里可形成常规的三元催化器的涂层。原则上优选催化颗粒的转化(即 特别是至少部分地氧化颗粒)的涂层，从而能够以有利的方式降低再生温 度，特别是第二结构的再生温度。

根据本发明的装置的另一有利的实施形式，所述装置具有穿流方向， 在穿流方向上第一结构具有第一长度而第二结构具有第二长度，其中第一 长度与第二长度的比例小于1。

为了实现尽可能好的沉积率，使第二结构比第一结构长已被证明是有 利的。特别地，第二结构的长度这样选择，使得颗粒的可预先确定的部分 被第二结构在工作时产生的静电力偏转到结构的壁上。作为第一长度与第 二长度的比例小于1的替代方案，该比例也可选择成大于1，其中以有利 的方式为排气管的连接到第二结构上的一段施加与第二结构相同的电势， 因此所述的一段排气管同样可用于沉积颗粒，特别是在排气流量大的情况 下。