[发明专利]用于处理含有炭黑颗粒的排气的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种尤其是具有所谓的静电过滤器或电过滤器的、用于处理含有炭黑颗粒的排气的装置，以及一种用于转化排气中的炭黑颗粒的合适的方法。本发明尤其适合用于在机动车领域中处理移动式内燃发动机的排气，尤其适用于处理源自柴油燃料的排气。

背景技术

已经讨论过许多不同的用于消除来自移动式内燃发动机的排气中的炭黑颗粒的方案。除了交替封闭的壁流过滤器、敞开式支流过滤器、重力分离器等以外，还已经提出了使排气中的颗粒荷电(带有电荷)然后借助于静电引力沉淀的系统。这些系统尤其以名称“静电过滤器”或“电过滤器”所公知。

对于这种电过滤器，通常建议在排气管中安置(多个)放电极和集电极。在此，例如利用一基本居中地穿过排气管延伸的中央放电极以及一包围的排气管外壳面作为集电极来构成电容器。通过放电极和集电极的这种布置，垂直于排气流动方向形成电场，其中放电极例如可以在约15kV范围的高压运行。由此尤其可以形成电晕放电，该放电使得随排气流过电场的颗粒被以单极性方式充电(荷电)。由于该充电，颗粒通过静电的库仑力移动到集电极。

除了排气管作为集电极的系统以外，还已知例如由丝网(格栅)构成集电极的系统。颗粒积聚在丝网上，目的是使颗粒在适当的情况下与其他颗粒相结合，由此形成团块。然后流过丝网的排气又携带较大的颗粒并且将它们输送到常规的过滤器系统。

尽管上述系统目前至少在试验中已经显示出适用于处理炭黑颗粒，但是将这种方案转化成在机动车中大量应用是一个大的挑战。尤其在剧烈变化的、有时非常大的排气中的炭黑负荷方面以及所期望的这种系统用于目前现有排气系统的再装备性方面更是如此。特别是，在机动车的排气系统中经常发生排气量的间歇式增加，而例如在用于发电的静止式内燃发动机中不会出现这种情况。此外，排气系统例如在冲击等的作用下、例如由于地面不平而处于机械负荷下。此外要考虑，随着这种排气设备的功率增加在消除炭黑颗粒方面也需要过滤器系统的(周期性的或连续的)再生，在再生时炭黑被转化成气态成分。

关于过滤器系统的再生，除了通过短时间加热进行的间歇式再生、即烧掉炭黑(催化激发的氧化转化)以外，还已知利用二氧化氮(NO₂)转化炭黑。通过二氧化氮连续再生的优点是，在这种情况下可以在明显更低的温度(尤其低于250℃)进行炭黑的转化。因此在许多应用场合优选连续的再生。但是这导致的问题是，必需保证在排气流中的二氧化氮与沉积的炭黑颗粒以足够的程度相接触。

与此相关，在使这种排气设备在机动车中连续运行方面也存在技术上的困难，其中内燃发动机的不同负载导致不同的排气流、排气组分和温度。

发明内容

基于此，本发明的目的是，至少部分地解决关于现有技术描述的问题。尤其给出一种用于处理含有炭黑颗粒的排气的装置，该装置同样对于炭黑颗粒提供高的分离效果并且能够良好地再生。还给出一种相应的用于转化排气中的炭黑颗粒的方法。该装置和方法容易集成到现有的移动式排气系统中，同时能够成本有利地制成。

这些目的通过如权利要求1的特征所述的装置以及如权利要求11的步骤所述的用于转化排气炭黑颗粒的方法得以实现。本发明的其他有利的扩展构型分别在从属权利要求中给出。要指出，在各权利要求中单独描述的特征可以以任意技术上可行的方式相互组合并且展示本发明的其他扩展构型。说明书尤其结合附图阐明了本发明并且给出了附加的实施例。

本发明涉及一种用于处理含有炭黑颗粒的排气的装置，它至少包括：

-至少一个用于电离炭黑颗粒的电离元件，

-至少一个分离装置，该分离装置具有至少一个表面分离器，用于沉积被电离的炭黑颗粒，

其中，所述至少一个分离装置具有至少两个至少部分地导电的中和区域，所述中和区域相互绝缘，用于中和被电离的炭黑颗粒。

在此提出的装置尤其可以是具有柴油发动机的机动车的排气系统的一部分。然而，该装置也可以被设置为用于排气系统的模块化结构组件。