Устройство для очистки отработавшего газа с двумя сотовыми телами для создания электрического потенциала



Устройство для очистки отработавшего газа с двумя сотовыми телами для создания электрического потенциала
Устройство для очистки отработавшего газа с двумя сотовыми телами для создания электрического потенциала
Устройство для очистки отработавшего газа с двумя сотовыми телами для создания электрического потенциала
Устройство для очистки отработавшего газа с двумя сотовыми телами для создания электрического потенциала
Устройство для очистки отработавшего газа с двумя сотовыми телами для создания электрического потенциала
Устройство для очистки отработавшего газа с двумя сотовыми телами для создания электрического потенциала

 


Владельцы патента RU 2496012:

ЭМИТЕК ГЕЗЕЛЬШАФТ ФЮР ЭМИССИОНСТЕХНОЛОГИ МБХ (DE)

Изобретение относится к устройству для очистки отработавшего газа для создания электрического потенциала. Сущность изобретения: устройство (11) для очистки отработавших газов, имеющее, по меньшей мере: первое, по меньшей мере частично, электропроводящее сотовое тело (12) с первой передней стороной (3) и первой задней стороной (26), второе, по меньшей мере частично, электропроводящее сотовое тело (13) со второй передней стороной (25) и второй задней стороной (27), промежуточное пространство (15) между первым сотовым телом (12) и вторым сотовым телом (13), источник (18) электропитания для образования электрического потенциала между первым сотовым телом (12) и вторым сотовым телом (13), а также несколько электродов (6), которые закреплены на первом сотовом теле (12), через первую заднюю сторону (26) на первую длину (8) простираются в промежуточное пространство (15) и расположены на первом расстоянии (16) до второй передней стороны (25) второго сотового тела (13). Также описан способ очистки имеющих частицы сажи отработавших газов автомобилей. Техническим результатом изобретения является обеспечение компактности, возможность точно регулировать электрическое поле, чтобы осуществить эффективную очистку отработавших газов. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к устройству для очистки отработавшего газа для создания электрического потенциала или же электрического поля и/или плазмы. С помощью этой плазмы частицы сажи в потоке отработавшего газа должны, по меньшей мере, агломерироваться или электрически заряжаться, так чтобы это благоприятствовало отложению частиц в пылевом фильтре. Такое устройство для очистки отработавшего газа может быть применено, например, в автомобиле.

Как правило, в автомобилях с мобильными двигателями внутреннего сгорания и, прежде всего, в автомобилях с дизельным приводом в отработавших газах двигателя внутреннего сгорания содержатся количества частиц сажи, которые не должны выбрасываться в окружающую среду. Это задано соответствующими предписаниями по отработавшим газам, которые задают предельные величины для количества и массы частиц сажи на вес отработавшего газа или объем отработавшего газа, а также, частично и для всего автомобиля. Частицы сажи - это, прежде всего, несгоревшие углероды и углеводороды в отработавших газах.

Известно, что за счет создания электрического поля и/или плазмы осуществляется агломерация мелких частиц сажи в более крупные частицы сажи и/или электрический заряд частиц сажи. Электрически заряженные частицы сажи и/или более крупные частицы сажи, как правило, могут быть довольно просто сепарированы в фильтрационной системе. Агломераты частиц сажи благодаря своей большей инерции транспортируются в потоке отработавшего газа более инерционно и поэтому проще отлагаются в местах отклонения потока отработавшего газа. Электрически заряженные частицы сажи благодаря своему заряду притягиваются к поверхностям, на которых они осаждаются и отдают свой заряд. И это тоже облегчает удаление частиц сажи из потока отработавшего газа при эксплуатации автомобилей.

Уже предложенные системы создания или же (временного) поддержания электрического поля и/или плазмы, как правило, технически очень сложны и/или недостаточны с точки зрения кпд. Были также определены проблемы при образовании равномерного и/или целенаправленно настроенного на поток отработавшего газа электрического поля. Во всяком случае, до сих пор еще ни одна система не представляется созревшей для серийного производства в автомобилестроении.

Таким образом, в основе настоящего изобретения лежат задачи, по меньшей мере частично, решить описанные проблемы уровня техники и описать, прежде всего, усовершенствованное по сравнению с уровнем техники устройство для создания электрического поля для мобильной системы очистки отработавшего газа. Кроме того, должен быть разработан способ очистки отработавшего газа.

Эти задачи решены с помощью устройства согласно признакам пункта 1 формулы изобретения, а также способом согласно признакам пункта 8 формулы изобретения. Другие благоприятные варианты устройства и способа указаны в соответственно сформулированных как зависимые пунктах формулы. Указанные в формуле изобретения по отдельности признаки являются комбинируемыми между собой любым, технологически рациональным образом и могут быть дополнены поясняющими обстоятельствами из описания, при этом образуются другие варианты осуществления изобретения.

Устройством согласно изобретению является устройство для очистки отработавшего газа, имеющее, по меньшей мере:

- первое, по меньшей мере частично, электропроводящее сотовое тело с первой передней стороной и первой задней стороной,

- второе, по меньшей мере частично, электропроводящее сотовое тело со второй передней стороной и второй задней стороной,

- промежуточное пространство между первым сотовым телом и вторым сотовым телом,

- источник питания для создания электрического потенциала между первым сотовым телом и вторым сотовым телом, а также

- несколько электродов, которые закреплены на первом сотовом теле, которые через первую заднюю сторону протираются на первую длину в промежуточное пространство и расположены на первом расстоянии до второй передней стороны второго сотового тела.

В таком устройстве для очистки отработавшего газа с помощью источника питания может быть создано электрическое поле между электродами (первый полюс) на первом сотовом теле и вторым сотовым телом (второй полюс). При этом электроды действуют по существу как точечные электроды по сравнению с плоскостным электродом, который образован второй передней стороной второго сотового тела. Такая система особо подходит для создания электрического поля и/или для создания плазмы, так как на действующих точечно электродах благодаря сильной концентрации электрического поля в этой области обычно выходят электрические заряды. Несколько электродов существенно улучшает формирование целенаправленно заданного поля в промежуточном пространстве.

Первое сотовое тело и/или второе сотовое тело имеют, предпочтительно, металлические компоненты, которые являются электропроводящими. Наряду с экструдированными сотовыми телами, которые, по меньшей мере частично, состоят из таких материалов, прежде всего, находят применение сотовые тела, которые состоят по меньшей мере из одной, по меньшей мере частично, структурированной металлической фольги (при определенных условиях, также из стопок поочередно гладкой и волнистой металлической фольги). Предпочтительно, первое сотовое тело и/или второе сотовое тело имеет простирающиеся от передней стороны к задней стороне (прямо и/или параллельно проходящие) каналы, которые при определенных условиях образованы прорезными стенками каналов. Предпочтительно, первое сотовое тело и/или второе сотовое тело имеют плотность каналов от 50 ккд до 1000 ккд, предпочтительно около 600 ккд (каналов на квадратный дюйм). При этом по поперечному сечению получается достаточно точек привязки для электродов, так что может быть очень точно установлено плоскостное или же пространственное проявление электрического поля. По меньшей мере часть электродов, предпочтительно все электроды, выполнены по типу (прямолинейных) металлических штифтов диаметром от 0,5 до 3 мм, предпочтительно от 1 мм до 2 мм (миллиметров).

Поэтому значительной конструктивной деталью этого устройства для очистки отработавшего газа является первое сотовое тело, которое является определяющим для создания всей структуры для образования электрического поля. В соответствии с этим, независимо от общей структуры, оно может быть описано следующим образом: по меньшей мере частично, электропроводящее сотовое тело с первой передней стороной и первой задней стороной, при этом несколько электродов, которые закреплены на первом сотовом теле, через первую заднюю сторону простираются на первую длину.

Предпочтительно, электроды электропроводящим образом соединены с сотовым телом, например спаяны или сварены. Предпочтительно, количество электродов составляет по меньшей мере 10 или даже по меньшей мере 30.

В расчете на создание электродов является предпочтительным, если первая длина, на которую электроды выступают за первую заднюю сторону первого сотового тела, составляет по меньшей мере 2 мм (миллиметра), предпочтительно по меньшей мере 3 мм. К тому же, первая длина должна составлять максимально 20 мм, предпочтительно максимально 15 мм, а особо предпочтительно максимально 10 мм. Является предпочтительным, чтобы электроды выполняли вышеуказанные требования, при этом, при определенных условиях, по меньшей мере, для части электродов, тем не менее, могут быть предусмотрены отличные первые длины.

За счет такого выполнения первой длины (или же выступа) электродов, с одной стороны, обеспечивается то, что электрическое поле образуется только между электродами и вторым сотовым телом, а не между вторым сотовым телом и первым сотовым телом. В то же время обеспечивается достаточная компактность и механическая стабильность устройства для очистки отработавшего газа. Устройство для очистки отработавших газов согласно изобретению имеет то преимущество, что положение электродов может быть установлено особо точно, и таким образом может быть создано особо точно определенное электрическое поле или же плазма в промежуточном пространстве. При этом первая длина (или же выступ) электродов может быть целенаправленно адаптирована в зависимости от подачи питания, подлежащего очистке потока отработавших газов и/или пространственных условий.

Альтернативно или кумулятивно к креплению множества электродов и первому сотовому телу предлагается, что несколько электродов, которые закреплены на втором сотовом теле, через вторую переднюю сторону простираются в промежуточное пространство на вторую длину и расположены на расстоянии до первой задней стороны первого сотового тела. Величина этой второй длины и/или величина второго расстояния могут отличаться от величины первой длины или же от величины первого расстояния или быть такими же.

Кроме того, устройство для очистки отработавших газов благоприятным образом усовершенствуется, если первая длина по меньшей мере одного электрода выполнена отличной от первой длины остальных электродов. Таким образом, в области по меньшей мере одного более длинного или же более короткого электрода может быть создано концентрированное или же расширенное электрическое поле ко второй передней стороне второго сотового тела. Это может быть рациональным, например, в центральной области сотового тела, где возникает усиленный поток отработавших газов, и поэтому должно отлагаться и больше частиц.

Кроме первой длины, электроды могут отличаться друг от друга (альтернативно или кумулятивно) в отношении, по меньшей мере, одного из перечисленных ниже свойств:

- материал,

- ориентация (относительно направления потока, относительно передней стороны и/или задней стороны и т.д.),

- расстояние до соседнего электрода,

- соединение с первым сотовым телом (контактная поверхность, контактная длина, соединительное средство и. т.д.),

- подвод тока (источники напряжения, электрические соединительные провода и т.д.),

- форма (стержень, зубчатая форма, пластина и т.д.).

Устройство для очистки отработавшего газа также является преимущественным, если, по меньшей мере, первая задняя сторона первого сотового тела или, по меньшей мере, вторая передняя сторона второго сотового тела имеет неплоскую форму. За счет такой структуры может быть оказано влияние на распределение потока через сотовые тела по поперечному сечению. Например, каналы сотовых тел за счет неплоской формы полого тела могут быть выполнены по длине различными. Таким образом, структура полого тела или же господствующий поток отработавшего газа могут быть адаптированы к создаваемому электрическому полю.

Кроме того, является возможным то, что первая задняя сторона первого сотового тела и/или вторая передняя сторона второго сотового тела имеют отличающуюся от плоской (другими словами ровной или же лежащей в одной плоскости) поверхности форму, при этом эти отличия по форме (или же выполненное с разной длиной по поперечному сечению промежуточное пространство) компенсируются изменением первой длины электродов. Тем не менее, в итоге первое расстояние между электродами и вторым сотовым телом может быть в каждом месте установлено одинаковым, хотя первая задняя сторона первого сотового тела расположена на отличном расстоянии от второй передней стороны второго сотового тела.

Кроме того, является предпочтительным то, что по меньшей мере один электрод имеет конусообразно сужающееся острие. Кроме того, является предпочтительным то, что все электроды имеют такое острие. За счет конусообразно сужающегося острия может быть достигнута большая концентрация электрического поля в области этого острия, что еще больше благоприятствует образованию электрического поля или же плазмы между электродами и вторым сотовым телом. В то же время штифты, из которых состоят электроды, могут иметь определенную толщину, которая больше, чем поперечное сечение острия, за счет чего достигается высокая механическая стабильность электродов и хорошее крепление электродов на первом сотовом теле.

Кроме того, является благоприятным, если по меньшей мере один электрод в направлении промежуточного пространства имеет уступ. Это означает, прежде всего, то, что диаметр электрода по меньшей мере один раз резко изменяется, прежде всего, уменьшается в направлении промежуточного пространства. Таким образом, и при износе электрода обеспечивается надежное крепление на первом сотовом теле.

Именно в расчете на применение в автомобиле оказалось благоприятным то, что первое расстояние составляет от 5 мм до 100 мм. Особо предпочтительным является диапазон от 25 мм до 40 мм. Было обнаружено, что такие первые расстояния являются особо благоприятными для создания электрического поля или же плазмы.

Кроме того, также предлагается предусмотреть окружающую промежуточное пространство изоляцию. Первое сотовое тело должно быть, как правило, электрически изолировано от остальной части системы выпуска отработавшего газа и, прежде всего, также от окружающего выпускного трубопровода для того, чтобы напряжение могло быть создано (только) между электродами и вторым сотовым телом. Электрическая изоляция, которая окружает промежуточное пространство, также является полезной для того, чтобы электрическое поле образовывалось только между электродами и вторым сотовым телом, а не между электродами и стенкой выпускного трубопровода. Также возможным является предотвращение электрического поля между стенкой и электродами за счет того, что расстояние от электродов до стенки соответственно больше, чем расстояние от электродов до второго сотового тела. Особо благоприятным в качестве электрической изоляции между обоими сотовыми телами является кольцо из полиметилметакрилата или подобного материала.

В соответствии с одним усовершенствованием устройства для очистки отработавшего газа второе сотовое тело выполнено кольцеобразным. Прежде всего, второе сотовое тело расположено кольцеобразно вокруг изначально центрального направления потока отработавшего газа, так что отработавшие газы для прохождения через второе сотовое тело, по меньшей мере частично, отклоняются. Таким образом, второе сотовое тело может быть применено, прежде всего, как кольцеобразное тело-носитель катализатора.

Также является возможным выполнение электрической изоляции по меньшей мере одного сотового тела из слюды. Прежде всего, слюда представляет собой прозрачный материал (алюмосиликат) с высоким электрическим сопротивлением. Она является стойкой по отношению к рабочей температуре по меньшей мере 550°C и имеет точку плавления около 1250°C. Кроме того, слюда является стойкой почти ко всем средам, таким как, например, щелочам, химикатам, газам, маслам и кислотам. Слюдяная изоляция может быть выполнена, например, в виде опорного мата, так, что она одновременно компенсирует отличия по расширению из-за разностей температур между первым сотовым телом и/или вторым сотовым телом, с одной стороны, и выпускным трубопроводом, с другой стороны. Электрическая изоляция должна иметь пробивную прочность по отношению к электрическим напряжениям по меньшей мере 20 кВ (20000 вольт), предпочтительно по меньшей мере 30 кВ (30000 вольт).

В соответствии с одним усовершенствованием устройства для очистки отработавшего газа предусмотрен источник напряжения для создания электрического напряжения максимально от 5 кВ (5000 вольт) до 30 кВ (30000 вольт) между первым сотовым телом и вторым сотовым телом. Питание электродов напряжением происходит, как правило, (по отдельности, совместно и/или сгруппировано) через электропроводящее первое сотовое тело. Тем самым в данном случае предлагается, прежде всего, подача высокого напряжения. При расстоянии от 5 мм до 50 мм и напряжении 5 кВ (киловольт) могут быть достигнуты средние силы поля в промежуточном пространстве величиной выше 1 млн. В/м (вольт на метр). В области электродов в связи с точечной формой электродов происходит еще концентрация электрического поля, которая явно превышает эту величину. Такие электрические фильтры особо подходят для образования плазмы. Высокая концентрация поля в области электродов благоприятствует выходу электронов из электродов.

Кроме того, предлагается, что соединение источника питания, по меньшей мере, с первым сотовым телом или вторым сотовым телом, по меньшей мере участками, происходило через коаксиальный кабель. При этом экранирование коаксиального кабеля может служить в качестве положительного проводника для соединения источника питания с первым сотовым телом или вторым сотовым телом, а внутренний проводник коаксиального кабеля в качестве отрицательного проводника для соединения источника питания со вторым сотовым телом или первым сотовым телом. Вид защиты соединения должен быть достаточным и независимо от коаксиального кабеля класса защиты IP68, и тем самым оно должно быть пыленепроницаемым и защищенным от постоянного погружения.

Кроме того, считается благоприятным, если первое сотовое тело имеет по меньшей мере одну, по меньшей мере частично, структурированную металлическую фольгу, а второе сотовое тело имеет по меньшей мере один фильтрационный материал. Частично структурированная металлическая фольга может быть также предусмотрена и во втором сотовом теле. По меньшей мере, частично структурированная металлическая фольга, как правило, является электропроводящей и поэтому может обеспечивать электропитание электродов. По меньшей мере частично, структурированная металлическая фольга может быть на сотовом теле намотана, навита и/или уложена в стопку. Фильтрационный материал второго сотового тела делает возможным эффективное отложение агломерированных или же электрически заряженных частиц сажи во втором сотовом теле. Предпочтительно, в качестве фильтрационного материала в данном случае рассматривается металлическая ткань и/или нетканый материал, который образован из множества (сваренных или же спаянных друг с другом) проволочных нитей. Тогда второе сотовое тело может быть выполнено, прежде всего, по типу открытого сепаратора частиц, в котором каналы ограничены частично металлической фольгой с отклонениями и отверстиями, с одной стороны, и фильтрационным материалом, с другой стороны, при этом каналы от второй передней стороны до второй задней стороны не имеют затвора, но зато несколько отклонений или же отверстий, с помощью которых отработавшие газы с частицами направляются к фильтрационному материалу (или в соседний канал).

Кроме того, также предлагается способ очистки частиц сажи в отработавших газах с помощью устройства для очистки отработавшего газа согласно изобретению, в котором, по меньшей мере периодически, между первым сотовым телом и вторым сотовым телом прилагается электрическое поле, так что по меньшей мере часть проходящих через устройство для очистки отработавшего газа частиц сажи, по меньшей мере, ионизируется или агломерируется и отлагается на втором сотовом теле.

При этом является предпочтительным, что отработавший газ сначала проходят первое сотовое тело и при этом, при необходимости, приводится в контакт с первым катализатором, затем проходит через промежуточное пространство, в котором создано электрическое поле, так чтобы там происходит ионизация или же агломерация частиц сажи, и наконец попадает на второе сотовое тело, где, предпочтительно, частицы сажи отделяются. Затем очищенные отработавшие газы покидают устройство для очистки отработавшего газа после выхода из второй задней стороны.

Кроме того, является предпочтительным, если источник питания эксплуатируется так, что ток между первым сотовым телом и вторым сотовым телом регулируется на величину от 0,005 мА (миллиампер) до 0,5 мА, предпочтительно от 0,01 мА до 0,1 мА. Ток при эксплуатации устройства для очистки отработавшего газа возникает в результате переноса зарядов на частицы сажи. Регулировка тока на предложенный диапазон величин делает возможным достаточный заряд частиц сажи, но при этом предотвращает образование искрового разряда.

Кроме того, способ согласно изобретению является преимущественным, если электрическое поле активируется и деактивируется с частотой повторения от 2 до 30000 Гц (1/секунда), предпочтительно от 2 до 2000 Гц и особо предпочтительно от 50 до 2000 Гц. Такая частота повторения делает возможным особо эффективное создание электрического поля, так что частицы сажи, по меньшей мере, ионизируются или агломерируются.

Также способ является преимущественным, если частота повторения регулируется в зависимости от температуры отработавшего газа. Если двигатель внутреннего сгорания уже выдает отработавшие газы с температурой, которая, например, подходит для каталитического преобразования, частота повторения и/или величина разности потенциалов может быть уменьшена.

Также является предпочтительным, если электрическое поле активируется с линейным нарастанием. Это означает, например, что, прежде всего, при эксплуатации источника питания с частотой повторения напряжение или же ток повышается до рабочего уровня за время, самое большее, половины обратной величины частоты повторения. Оказалось, что таким образом может быть достигнуто более высокое конечное напряжение без того, чтобы происходил искровой разряд.

Кроме того, также предлагается вариант осуществления способа, при котором первая часть электродов эксплуатируется отличным от второй части электродов образом. Так, например, электроды могут эксплуатироваться отдельными цепями тока, то есть активироваться или же деактивироваться с другими напряжениями и/или временами работы. Таким образом, электрическое поле регулируется в зависимости от фактического потока отработавшего газа на основе заданных, рассчитанных и/или замеренных параметров.

Для предотвращения отложения частиц сажи в устройстве для очистки отработавшего газа согласно изобретению может быть также предвключено дополнительное сотовое тело, которое делает протекающий поток отработавшего газа более равномерным и/или даже ламинарным для того, чтобы при протекании через последующее устройство для очистки отработавшего газа согласно изобретению не возникали завихрения потока с мертвыми зонами, которые благоприятствуют отложению частиц сажи.

Также соответствует изобретению автомобиль, имеющий двигатель внутреннего сгорания, а также устройство для очистки отработавшего газа для очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания.

Описанные для устройства для очистки отработавшего газа согласно изобретению преимущества и особые конструктивные варианты, а также поясненные для способа согласно изобретению особые образы действия и преимущества являются аналогичным и технологически рациональным образом в рамках изобретения переносимыми друг на друга.

Далее изобретение и технический контекст поясняется более детально на фигурах. На фигурах показаны особо предпочтительные примеры осуществления, которыми изобретение, однако, не ограничено. Прежде всего, следует указать на то, что фигуры и, прежде всего, представленные соотношения размеров являются лишь схематическими. Показано на:

фиг.1: первый вариант устройства для очистки отработавшего газа согласно изобретению,

фиг.2: второй вариант устройства для очистки отработавшего газа согласно изобретению,

фиг.3 еще один вариант первого сотового тела,

фиг.4 дополнительный вариант первого сотового тела,

Фиг.5: вид сверху на первое сотовое тело, и

фиг.6 автомобиль, имеющий устройство для очистки отработавшего газа согласно изобретению.

На фиг.1 и 2 соответственно показаны устройства 11 для очистки отработавшего газа согласно изобретению. Устройства 11 для очистки отработавшего газа имеют первое сотовое тело 12, а также второе сотовое тело 13.

Первое сотовое тело 12 имеет простирающиеся от первой передней стороны 3 к первой задней стороне 26 каналы 5. Точно так же, второе сотовое тело 13 имеет простирающиеся от второй передней стороны 25 ко второй задней стороне 27 каналы 5. На первом сотовом теле 12 предусмотрены выполненные в форме штифтов электроды 6. Электроды 6 вставлены в каналы 5 первого сотового тела 12 на вторую длину 21, при этом они, предпочтительно (но не обязательно), имеют такие размеры, что (концы 7 электродов) электроды не выступают из первой передней стороны 3. Вторая длина 21, по меньшей мере для части электродов 6, может быть выполнена разной, так что, например, являются реализованными различные (электрические) контакты. Предпочтительно, первое сотовое тело 12 изготовлено из гладкой и структурированной металлической фольги 2. Электроды 6 могут быть закреплены на металлической фольге 2 за счет пайки и/или сварки. Предпочтительно, электроды 6 не полностью закрывают те каналы 5, в которые они вставлены. Металлическая фольга 2 здесь служит, по меньшей мере частично, в качестве электрических проводников, с помощью которых ток (отдельно или совместно) направляется к электродам.

Второе сотовое тело 13 в конструктивных примерах согласно фиг.1 и 2 также частично состоит из структурированной металлической фольги 2, при этом здесь она имеет отклоняющие структуры 30. Предпочтительным является вариант, в котором несколько отклоняющих структур 30 расположено в каждом канале 5. Кроме того, второе сотовое тело 13 имеет фильтрационные материалы 29, предпочтительно металлические нетканые материалы (с каталитическим покрытием). Содержащиеся в потоке отработавшего газа частицы сажи могут осаждаться в фильтрационных материалах 29. Прежде всего, осаждение происходит потому (в том числе и без попеременного закрывания каналов), что проходящий через второе сотовое тело 13 поток отработавшего газа отклоняющими структурами 30 повторно отклоняется в направлении фильтрационного материала 29. Отклоняющие структуры 30 закрывают каналы 5 второго сотового тела 13 лишь частично.

Между первым сотовым телом 12 и вторым сотовым телом 13 предусмотрено в каждом случае промежуточное пространство 15, в котором при эксплуатации может быть создано электрическое поле или же плазма. Первое сотовое тело 12 и второе сотовое тело 13 первой задней стороной 26 и второй передней стороной 25 разнесены между собой (противолежащим образом) на второе расстояние 22. Электроды 6 на первую длину 8 выступают из первого сотового тела 12, так что между электродами 6 и второй передней стороной 25 второго сотового тела имеется первое расстояние 16. Кроме того, электроды 6 имеют острия 10, которые, предпочтительно, являются конусообразными для того, чтобы при эксплуатации достигнуть на остриях 10 усиленной концентрации электрического поля.

Первое сотовое тело 12 и второе сотовое тело 13 изолированы друг от друга электрической изоляцией 14. Кроме того, имеется источник электропитания 18, с помощью которого может быть создано электрическое напряжение между первым сотовым телом 12 (или же многими электродами) и вторым сотовым телом 13 (или же его второй передней поверхностью).

Существуют различные конструктивные возможности того, как первое сотовое тело 12 и второе сотовое тело 13 могут быть изолированы друг от друга. Первое сотовое тело 12 и второе сотовое тело 13 могут - как показано на фиг.1 - быть снабжены изоляцией 14, которая электрически отделяет все устройство 11 для очистки отработавшего газа. Тогда, при необходимости, аналогичные изоляции также выполнены еще и перед первым сотовым телом или же после второго сотового тела для того, чтобы электрически отсоединить остальную систему выпуска отработавшего газа, когда, например, первое сотовое тело снабжается электрической энергией через корпус.

Однако согласно варианту по фиг.2 первое сотовое тело 12 также может быть отделено от системы выпуска отработавшего газа изоляцией 14, так что электропитание происходит через корпус или же выпускной трубопровод 20 за счет электрически изолированного контакта. Для ограничения электрического поля или же промежуточного пространства 15 также может быть предусмотрена изоляция 14, например, по типу кольца по периметру, как это обозначено на фиг.2. За счет такой кольцеобразной изоляции 14 может быть предотвращено создание электрического поля между выпускным трубопроводом 20 и электродами 6.

Согласно варианту по фиг.1 для изоляции 14 может быть также предусмотрено перекрытие 17, с помощью которого обтекание изоляции 14 отработавшими газами или же частицами сажи может быть, по меньшей мере частично, предотвращено. Таким образом может быть предотвращено отложение частиц сажи в области изоляции 14 и образование цепи короткого замыкания.

Электрическая изоляция 14 при эксплуатации устройства 11 для очистки отработавшего газа может регулярно освобождаться от отложений за счет того, что на электрическую изоляцию 14 подается короткий и сильный импульс тока, который приводит к нагреву и, наконец, сгоранию частиц сажи. Также может быть произведено несколько таких импульсов тока. Например, является возможным производить такую серию импульсов тока регулярно перед началом или для начала эксплуатации устройства для очистки отработавшего газа согласно изобретению.

Такой импульс тока может быть вызван коротким пиком напряжения, который прилагается через изоляцию 14 или же между первым сотовым телом 12 и вторым сотовым телом 13. Такой пик напряжения может явно превышать нормальное рабочее напряжение, то есть, например, быть явно выше 30 кВ (30000 вольт) и, прежде всего, явно выше 50 кВ (50000 вольт). При таких высоких напряжениях создается электропроводность отложившейся сажи на электрической изоляции, так что возникает импульс тока. Важно, чтобы пик напряжения или же импульс тока были очень короткими по времени, так чтобы сгорали только отложения частиц сажи, а изоляция 14 не повреждалась.

На фиг.3 и фиг.4 показаны другие варианты или же детали первых сотовых тел 12 устройства для очистки отработавшего газа. И эти сотовые тела 12 также имеют металлическую фольгу 2, которая задает каналы 5, которые простираются от первой передней стороны 3 к первой задней стороне 26. Сотовые тела 12 также имеют в каждом случае периметрическую поверхность 4, которая окружает первые сотовые тела 12 между первой передней стороной 3 и первой задней стороной 26. Несколько электродов 6 соответственно вставлены в каналы 5 первого сотового тела 12 и выступают на первую длину из первой задней стороны 26.

Согласно варианту по фиг.3 первая длина 8 у части электродов 6 может быть разной (здесь для наглядности изображены только 3 электрода, которые все отличаются друг от друга (ориентация, форма, длина и т.д.), но это не является необходимым). При варианте по фиг.4 первая длина 8 электродов 6 одинакова. Однако, согласно фиг.4 первая задняя сторона 26 имеет вогнутую форму. Также и расположенные внутри концы 7 электродов 6 образуют здесь вогнутую форму. Например, является возможным, что напротив первого сотового тела 12 согласно фиг.4 расположено второе сотовое тело, которое имеет соответственно выпуклую форму, так что промежуточное пространство между первым сотовым телом 12 и вторым сотовым телом изогнуто. Также является возможным, что первое сотовое тело 12 является выпуклым, а второе сотовое тело соответственно выполнено вогнутым. Также возможно, что второе расстояние между первым сотовым телом 12 и вторым сотовым телом в области промежуточного пространства изменяется и/или первое расстояние между электродами 6 и вторым сотовым телом изменяется. Таким образом может быть достигнуто желаемое образование электрического поля или же плазмы в определенных областях промежуточного пространства и одновременно целенаправленное оказание влияния на распределение потока отработавшего газа через сотовые тела.

Электроды могут быть выполнены по-разному. На фиг.3 представлены три разных варианта концов 7 электродов 6. Самый верхний электрод 6 имеет изгиб или же надлом. Средний электрод 6 имеет конусообразно сужающееся острие 10. В качестве альтернативы является возможным, что электрод 6 имеет имеющее форму отвертки острие, которое заканчивается в форме сглаженной линии. Самый нижний электрод 6 выполнен с прямым, плоским или же тупым концом 7. В других, здесь не представленных конструктивных формах электроды 6 также могут иметь выполненные зубчатыми концы 7 с несколькими остриями или закругленными концами 7. Электроды 6 имеют соответственно диаметр 9, при этом он у электродов может быть выполнен различным.

На фиг.5 показан вид сверху на первую заднюю сторону 26 первого сотового тела 12. В этом первом сотовом теле 12 в отдельные каналы 5 соответственно введены электроды 6. Первое сотовое тело 12 состоит из нескольких пачек, содержащих гладкую и структурированную металлическую фольгу 2, которая свита таким образом, что вся металлическая фольга своими противолежащими кромками прилегает к корпусу сотового тела и там спаяна или же сварена. Является возможным, что первое сотовое тело 12 имеет первую радиальную зону 23 и вторую радиальную зону 24, и плотность электродов 6 в первой радиальной зоне 23 отличается от плотности электродов во второй радиальной зоне 24. Также является возможным, что, например, первая длина и/или форма концов или же остриев электродов 6 в первой радиальной зоне 23 и во второй радиальной зоне 24 выполнены различными. Прежде всего, могут отличаться друг от друга расстояния 28 электродов 6 между собой в первой радиальной зоне 23 и во второй радиальной зоне 24. Также для зон могут быть предусмотрены разные источники электропитания, так что может быть осуществлена независимая эксплуатация электродов в зонах. За счет этих мер является возможным изменение электрического поля по поперечному сечению сотовых тел.

На фиг.6 схематически показан автомобиль 1, имеющий двигатель 19 внутреннего сгорания и выпускной трубопровод 20, при этом на выпускном трубопроводе 20 предусмотрено устройство 11 для очистки отработавшего газа согласно изобретению.

Изобретение обеспечивает устройство для очистки отработавшего газа, которое является очень компактным и поэтому подходит для применения в автомобилестроении. Кроме того, оно делает возможным точную регулировку электрического поля, чтобы осуществлять эффективную очистку отработавшего газа. Прежде всего, с его помощью преодолеваются указанные вначале проблемы.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
1 Автомобиль
2 Металлическая фольга
3 Первая передняя сторона
4 Периметрическая поверхность
5 Канал
6 Электрод
7 Конец
8 Первая длина
9 Диаметр
10 Острие
11 Устройство для очистки отработавшего газа
12 Первое сотовое тело
13 Второе сотовое тело
14 Изоляция
15 Промежуточное пространство
16 Первое расстояние
17 Перекрытие
18 Источник электропитания
19 Двигатель внутреннего сгорания
20 Выпускной трубопровод
21 Вторая длина
22 Второе расстояние
23 Первая радиальная зона
24 Вторая радиальная зона
25 Вторая передняя сторона
26 Первая задняя сторона
27 Вторая задняя сторона
28 Расстояние
29 Фильтрационный материал
30 Отклоняющая структура

1. Устройство (11) для очистки отработавшего газа, имеющее, по меньшей мере:
- первое, по меньшей мере частично, электропроводящее сотовое тело (12) с первой передней стороной (3) и первой задней стороной (26),
- второе, по меньшей мере частично, электропроводящее сотовое тело (13) со второй передней стороной (25) и второй задней стороной (27),
- промежуточное пространство (15) между первым сотовым телом (12) и вторым сотовым телом (13),
- источник (18) электропитания для образования электрического потенциала между первым сотовым телом (12) и вторым сотовым телом (13), а также
- несколько электродов (6), которые закреплены на первом сотовом теле (12), простираются через первую заднюю сторону (26) на первую длину (8) в промежуточное пространство (15), и расположены на первом расстоянии (16) до второй передней стороны (25) второго сотового тела (13).

2. Устройство (11) для очистки отработавшего газа по п.1, в котором первая длина (8) по меньшей мере одного электрода (6) выполнена отличной от первой длины (8) остальных электродов (6).

3. Устройство (11) для очистки отработавшего газа по п.1, в котором, по меньшей мере, первая задняя сторона (26) первого сотового тела (12) или, по меньшей мере, вторая передняя сторона (25) второго сотового тела (13) имеют неплоскую форму.

4. Устройство (11) для очистки отработавшего газа по п.1, в котором первое расстояние (16) составляет от 5 мм до 50 мм.

5. Устройство (11) для очистки отработавшего газа по п.1, в котором предусмотрена окружающая промежуточное пространство (15) изоляция (14).

6. Устройство (11) для очистки отработавшего газа по п.1, в котором источник (18) электропитания предназначен для создания электрического напряжения величиной более 5 кВ между первым сотовым телом (12) и вторым сотовым телом (13).

7. Устройство (11) для очистки отработавшего газа по п.1, в котором первое сотовое тело (12) имеет по меньшей мере одну, по меньшей мере частично, структурированную металлическую фольгу (2), а второе сотовое тело (13) имеет по меньшей мере один фильтрационный материал (29).

8. Способ очистки имеющего частицы сажи отработавшего газа с помощью устройства (11) для очистки отработавшего газа по одному из предшествующих пунктов, в котором, по меньшей мере периодически, между первым сотовым телом (12) и вторым сотовым телом (13) прилагают электрическое поле, так что по меньшей мере часть проходящих через устройство (11) для очистки отработавшего газа частиц сажи, по меньшей мере, ионизируется или агломерируется и осаждается на втором сотовом теле (13).

9. Способ по п.8, в котором первую часть электродов эксплуатируют отличным от второй части электродов (6) образом.

10. Автомобиль (1), имеющий двигатель (19) внутреннего сгорания, а также устройство (11) для очистки отработавшего газа по одному из пп.1-7 для очистки отработавших газов двигателя (19) внутреннего сгорания.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к регенерации компонентов системы выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к способу и устройству для регенерации расположенного в выпускном тракте двигателя внутреннего сгорания фильтра твердых частиц. .

Изобретение относится к катализаторной системе и ее применению для нейтрализации или снижения токсичности отработавших газов (ОГ). .

Изобретение относится к способу и устройству для холодного пуска двигателя внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к очистке выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания, а также дизельных и бензиновых двигателей автотранспортной техники. .

Изобретение относится к каталитически активированному фильтру для отфильтровывания твердых частиц из отработавших газов (ОГ) дизельного двигателя. .

Изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания с турбонаддувом, осуществляемым посредством турбокомпрессора, работающего на выхлопных газах, в частности, к дизельному двигателю автомобиля.

Изобретение относится к способу эксплуатации автомобиля, имеющего привод и систему выпуска отработавших газов с по меньшей мере одним регулируемым и вводимым в контакт с ОГ нагревателем.

Изобретение относится к устройству и способу для регенерации фильтра твердых частиц, расположенного в линии отработанного газа двигателя внутреннего сгорания, с по меньшей мере одним расположенным выше по потоку, чем фильтр твердых частиц, катализатором окисления NO для окисления NO, в частности до NO2.

Изобретение относится к использованию керамических воспламенителей для регенерации фильтров очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания, в особенности дизельных двигателей для автотранспортных средств.

Изобретение относится к области двигателестроения , а именно к каталитическим системам нейтрализации токсичных составляющих отработавших газов дизельных двигателей .

Изобретение касается сепаратора частиц для отделения частиц из потока отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Сущность изобретения: сепаратор (1) частиц вдоль главного направления (х) потока (3, 12, 13) отработавших газов, проходящего через сепаратор (1) частиц, содержит различные в отношении теплоаккумулирующей способности, и/или теплопроводности, и/или свойств теплопередачи от потока (3, 12, 13) отработавших газов на сепаратор (1) частиц зоны (a, b) теплопередачи, с помощью которых соответствующее определенное количество тепла может передаваться от потока (3, 12, 13) отработавших газов на соответствующий каждой зоне участок сепаратора частиц. Сепаратор частиц (1) имеет множество проточных каналов (6), и в части проточных каналов (6) расположен проходящий через заданный частичный участок главного направления (х) потока и имеющий заданную форму встроенный элемент (14, 17, 18), который образует зону (b) теплопередачи со свойствами теплопередачи, отличающимися от свойств теплопередачи одной граничащей в главном направлении (х) потока зоны (а), причем встроенный элемент (14, 17, 18) имеет форму промежуточной стенки, или ребра охлаждения, или сферическую форму, или форму штифта, или форму лопатки. Техническим результатом изобретения является обеспечение высокой термической стабильности сепаратора частиц. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к способу очистки выхлопных газов дизельного двигателя в системе, которая включает в себя устройство для селективного каталитического восстановления и дизельный сажевый фильтр, предпочтительно, по меньшей мере, частично покрытый каталитическим слоем, установленный ниже по ходу потока устройства селективного каталитического восстановления. Устройство для каталитического окисления установлено выше по ходу потока устройства для селективного каталитического восстановления и/или между устройством селективного каталитического восстановления и дизельным сажевым фильтром. Устройство для инжекции контролируемого количества восстановителя устанавливается на входе в устройство для селективного каталитического восстановления, и устройство для инжекции контролируемого количества углеводорода устанавливается перед каталитическим окислением. Техническим результатом изобретения является обеспечение эффективного удаления частиц и регенерации фильтра. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 пр.

Изобретение относится к фильтру, предназначенному для очистки выхлопов от твердых частиц и оксидов азота, и способу улавливания твердых частиц с помощью фильтра. Фильтр содержит пористую подложку, имеющую впускные и выпускные поверхности, и поры подложки первого среднего размера, при этом пористая подложка покрыта увеличивающим площадь поверхности покрытием, включающим молекулярное сито, промотированное переходным металлом, в котором увеличивающее площадь поверхности покрытие представляет собой непропитывающее пористое покрытие на впускной и/или выпускной поверхности, и один из слоев имеет поры второго среднего размера, который меньше первого среднего размера пор. Изобретение обеспечивает равновесие обратного давления, эффективную фильтрацию и каталитическую активность. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 7 ил., 3 пр.

Изобретение относится к фильтру для использования при обработке вещества в виде частиц в выхлопных газах, получаемых от любого процесса горения. Фильтр содержит пористую подложку, имеющую впускные поверхности и выпускные поверхности, при этом впускные поверхности отделены от выпускных поверхностей пористой структурой, содержащей поры первого среднего размера, причем пористая структура покрыта покрытием, содержащим множество твердых частиц, причем пористая структура пористой подложки с покрытием содержит поры второго среднего размера и поры второго среднего размера меньше пор первого среднего размера, при этом покрытие представляет собой каталитическое покрытие, выбранное из группы, состоящей из углеводородной ловушки, трехкомпонентного катализатора, поглотителя NOx, окислительного катализатора, катализатора избирательного каталитического восстановления и катализатора для обедненной NOx, причем трехкомпонентный катализатор содержит платину и родий, палладий и родий или платину, палладий и родий на подложке из оксида с высокой поверхностной площадью и компонент для хранения кислорода. Изобретение обеспечивает эффективную фильтрацию. 4 н. и 31 з.п. ф-лы, 6 ил., 7 табл., 7 пр.

Изобретение относится к системе и способу снижения токсичности отработавших газов (ОГ) двигателя внутреннего сгорания. Система (1) снижения токсичности отработавших газов (ОГ) (2), образующихся при работе двигателя (3) внутреннего сгорания, имеющая выпускной трубопровод (4), в котором расположен элемент (5) для снижения токсичности ОГ, который имеет первую торцевую сторону (6) и вторую торцевую сторону (7) и является проточным для потока ОГ (2) от своей первой торцевой стороны (6) до своей второй торцевой стороны (7) и при прохождении потока ОГ, через который достигается выравнивание потока ОГ по поперечному сечению выпускного трубопровода (4), продолжающееся на коротком участке по ходу потока за элементом (5) для снижения токсичности ОГ в виде участка (12) с ламинарным течением ОГ. По ходу потока за элементом (5) для снижения токсичности ОГ предусмотрен подающий блок (8), предназначенный для подачи реагента (9) в поток ОГ (2) и расположенный в пределах этого участка (12) с ламинарным течением ОГ на удалении (10) максимум 30 мм, прежде всего максимум 20 мм, от второй торцевой стороны (7) элемента (5) для снижения токсичности ОГ, на вторую торцевую сторону (7) которого тем самым попадает 90% подаваемого реагента (9). Техническим результатом изобретения является обеспечение более равномерного распределения реактива в потоке ОГ, за счет чего улучшается испарение реактива. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к очистке отработавших газов. Узел (1) очистки отработанного газа (ОГ), по меньшей мере, имеет расположенные гидродинамически друг за другом область (2) входного потока, область (3) поворота, область (4) обратного потока, и область (5) выходного потока. Область (4) обратного потока и область (5) выходного потока расположены на внешней поверхности (6) области (2) входного потока, а также устройство (7) подачи для реагента (8). Устройство (7) подачи расположено в области (5) выходного потока. Также описан автомобиль, в котором выпускной трубопровод (19) имеет по меньшей мере один узел (1) очистки ОГ. Техническим результатом изобретения является подача жидкого реагента с щадящим компонентом узла очистки ОГ испарителем и компактная конструкция. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх