CN103069117B - 用于排气管路中多个电极的支架和具有该支架的装置 - Google Patents

Abstract

用于排气管路（3）中至少一个电极（2）、尤其是适于产生电晕放电的放电电极的支架（1），其中该支架（1）包括排气可流经的体部（4）以及用于所述至少一个电极（2）的至少一个电接触件（7），其中优选该至少一个电接触件（7）内置在该体部（4）中。特别地，还提供了一种用于将至少一个电极（2）固定在排气管路（3）中的装置（15），该装置具有至少一个这种类型的支架（1），在该装置中沿排气的流动方向（16）在下游布置有颗粒分离器（23）。

Description

用于排气管路中多个电极的支架和具有该支架的装置

技术领域

本发明涉及一种用于排气管路中至少一个电极的支架，尤其用于提供电场，利用该电场能够充电/加载、聚集和/或分离包含碳烟颗粒的排气。

背景技术

已经讨论过很多不同的构想以用于从汽车内燃机的排气中去除碳烟颗粒。除了交替封闭的壁部流动过滤器、敞开的旁通过滤器、重力分离器等以外，还建议了一些系统，其中对排气中的颗粒进行充电且随后借助于静电引力使其沉积。这种系统尤其已知为“静电过滤器”或“电滤尘器”。

因此，通常对这种电滤尘器来说建议设置(多个)放电电极和集电极，它们定位在排气管路中。例如，大致延伸通过排气管路中间的中央放电电极以及作为集电极的排气管路的环绕的侧面被用于形成电容器。利用放电电极和集电极的这种布置，横向于排气的流动方向形成了电场，其中放电电极例如可以被在约15kV范围内的高压驱动。由此尤其可以形成电晕放电，通过电晕放电对随着排气流经电场的颗粒单极充电。由于这种充电，颗粒由于静电库仑力朝着集电极移动。

除了其中排气管路实施为集电极的系统外，还已知例如其中集电极设计为金属丝网格的系统。在此，为了必要时使该颗粒和其它颗粒组合以便由此实现凝聚，进行颗粒在金属丝网格上的沉积。流经网格的排气随后又带走了较大的颗粒附聚物并将其输送至常规的过滤器系统。

即使迄今为止上述系统至少在实验中被证明适合用于处理碳烟颗粒，然而对机动车中连续运行来说，这种构想的转化仍始终表现为高的技术挑战。就排气中强烈波动的、随时间极大的碳烟负荷而言，情况尤其如此。同样地，对于此时存在的排气设备来说，这种系统的期望的可改造性也是个大问题。在机动车的排气系统中尤其经常出现脉冲式增大的排气量，而例如在用于产生电流的内燃机静止时不出现这种情况。此外，例如由于地面不平坦排气系统还承受机械负荷。此外还应该考虑，在去除碳烟颗粒方面，随着这种排气设备的功率或效率的增大，还需要过滤系统的(周期性和/或连续的)再生，其中碳烟转化为气态的组成部分。

用于使过滤系统再生的已知处理不仅包括通过短时加热—也就是碳烟的燃烧(催化激活的、氧化转化)—进行的间歇式再生，而且包括借助于二氧化氮(NO₂)进行的碳烟转化。利用二氧化氮的连续式再生的优点是，在温度显著较低(尤其低于250℃)时就已经开始了碳烟的转化。因此，在许多应用场合都优选连续式再生。然而这也引起了这样的问题，即，必须保证二氧化氮在排气中与沉积的碳烟颗粒充分接触。

在这种情况下，在机动车中在实现这种排气设备的持续运行中出现了技术上的困难，其中内燃机的不同的负荷导致不同的排气流、排气组分和/或温度。

此外还要考虑，在提供这种组件时，对这种碳烟去除系统来说应该尽可能使用简单的组件，尤其是那些在连续制造的框架内可以价廉地制造的组件。此外，在设计电极时就应该考虑，必要时该电极设置为必须定位在排气管路中，尤其如此定位，即排气的不期望高的排气背压或不期望的涡流不出现在电极的区域中。

发明内容

基于此，本发明的目的是至少部分地缓解参考现有技术描述的问题。尤其旨在提供一种用于至少一个电极的支架，该支架实现了电极在排气流中精确的定向(对准)。此外，应该利用技术上简单的手段提供该支架，且该支架始终经得起机动车的排气系统中变化的条件。

这些目的通过如下所述的支架实现。应该指出，在下文中单个描述的特征能以任意的技术上有意义的方式彼此组合并描述本发明的其它设计方案。说明书、尤其结合附图描述了本发明并给出额外的实施例。

根据本发明的支架用于排气管路中的多个电极，尤其用于适合产生电晕放电的多个放电电极，该支架包括排气可流经的体部以及用于所述多个电极的多个电接触件，其中，每个电极分开地具有一个电接触件，所述可流经的体部被分为电的区段并且形成多个区段，所述多个区段借助于电绝缘件至少部分地彼此绝缘，使得能通过分开地且彼此无关地向所述多个电极输入电流而使排气管路中的部分区域具有可变的电场

根据有利的改进方案，所述至少一个电极是适合于产生电晕放电的放电电极，该可流经的体部具有通道并保持该至少一个电极，其中至少一个电接触件内置在体部中。

当下文提到电极时，尤其指的是适合于产生电晕放电的放电电极。

支架优选用于将多个(或者甚至是大量)电极支承或固定在排气管路中。为此设置了可流经的体部，在该体部上布置了至少一个电极。该可流经的体部如此形成，即排气能够在不存在大的压力损失的情况下流经该体部。为此设置了合适的开口、通道等，排气能被引导通过这些开口或通道。尤其优选具有至少150cpsi(每平方英寸的通道数)或者甚至300cpsi的通道密度的通道。在此，术语“通道”应该理解为可被流体经过的开口，该通道的沿流动方向的长度大于其横截面。

电极优选沿排气的流动方向延伸经过可流经的体部，和/或尤其优选越过可流经的体部单侧伸出。电极尤其设计为棒形电极，其端部具有尖端，该尖端具有在存在相应的电压时适合产生电晕放电的曲率半径。此外还优选，可流经的体部基本上可被以层状方式流经，从而尤其得到沿着电极的排气的有针对性的流动。为此，电极从可流经的体部的端面出发可垂直地伸出，该电极优选横向于排气的流动方向布置。此外，除了流动影响或流动通道外，支架还具有电接触至少一个电极的功能。为此，在可流经的体部中或该体部上形成电导体，从而形成从排气管路到至少一个电极的电接触。电接触可以由印制的导体线路、导电的材料、电缆等形成。在这种情况下，电接触优选至少部分地内置在或嵌入支架中。为此，也可以设置电绝缘部，以便保证电流至电极的有针对性的输入。尤其如此设计电接触，即可在电流小(例如低于0.1A)的同时实现高电压(例如高于1000V)。

电接触尤其由该体部的材料形成。这表示，施加于体部上的电势也存在于放电电极上。这可以通过将体部由导电的材料尤其是金属制成并且通过使体部作为整体处于一个电势上来实现。此外，可以通过绝缘体电分隔导电的体部而且体部的确定界限的区域位于一电势上。此外，通道的通道壁优选用作电接触件且进而与体部的其余部分电绝缘，其中在排气管路外部存在用于连接的导电连接件。

此外可以设计为，电接触件是单独的部件，在制造体部时该部件内置在该体部中。因此，例如至少一个电缆可以内置在体部中。

根据支架的优选的改进方案，可流经的体部具有至少一个壳体和至少一个金属的蜂窝结构，其中该至少一个电接触件设计为穿过该至少一个壳体。例如，将该壳体形成为柱形金属管的形式。在该壳体内部可以设置金属的蜂窝结构，例如通过多个至少部分形成结构(纹理)的金属层来实施该蜂窝结构。蜂窝结构基本上形成彼此平行延伸的通道，对排气来说可伴随着小的压力损失流经该通道。对设置了多个电极——必要时该电极分开地具有电接触件——的情况，也可以为每个不同的电接触件提供多个壳体部件。这些壳体部件必要时相对彼此电绝缘。这种可流经的体部的制造尤其已经在汽车区域中完成，从而在此可以利用制造技术上简单的手段这种这种用于固定至少一个电极的蜂窝结构。此外，可以如此实现，即设置基本上层状的流动。一方面与电流供给接触或电压供给接触的电接触件在此被引导(绝缘地)通过排气管路和至少一个壳体。

此外，可流经的体部具有多个电极和至少一个分配器，其中该至少一个分配器与多个电极电接触。在这种情况下，电接触件与导电的分配器连接，该分配器是可流经的体部的一体的/内置的组成部分。分配器在此可以为单独的部件，例如形式为电缆束、印制的导体导线结构等。分配器用于(均匀地)向多个电极分配由电接触件提供的电流。因此，可以通过分配器的适当实施例容易地借助于多个电极调节(设定)预先给定的电场。因此，尤其简化了朝着可流经的体部或多个电极的电流输入。

电接触件或分配器例如可以通过钎焊或熔焊固定在可流经的体部中。

根据支架的改进方案，可流经的体部还可以具有至少一个具有通道横截面的第一通道和至少一个具有电极横截面的第二通道。在该设计方案中，优选该可流经的体部为蜂窝结构的类型，其中提供具有不同的通道横截面的通道。第一通道仅设计用于引导排气经过，而第二通道设计用于接纳该至少一个电极。在这种情况下，第二通道具有基本上对应于电极横截面的通道横截面，从而电极至少部分地可以布置在第二通道内部且基本上封闭其通道横截面。通过这种方式实现了，在电极的圆周上执行电接触以及形成持久的连接，例如借助于钎焊和/或熔焊形成持久的连接。

此外，被视作有利的是，可流经的体部被导电地(在电方面)分段，其中这些区段至少部分地彼此绝缘。尤其对于期望具有可变特性的电场的情况来说，优选这种结构类型，在该电场中例如排气管路中的部分区域应该(临时)具有可变的电场。此处实现了，可以分开地且彼此无关地实现向多个电极的电流输入。因此，必要时可以按照需要改变形成电场的电极的数量。必要时，还可以实现同时向不同电极的、具有不同的参数的电流输入。为了在此避免单个电极的影响，电流管路结构或者电接触件或者分配器被分区段且彼此电绝缘。单个的区段可以具有单独的电流供给和/或控制装置。

此外，提供了用于将至少一个电极固定在排气管路中的装置，所述装置具有至少一个根据本发明类型的支架，其中沿排气的流动方向在下游布置了颗粒分离器。因此，尤其沿流动方向在至少一个电极和下游的颗粒分离器之间建立了电场。因此实现了，借助于电极使包含在排气中的碳烟颗粒具有电荷/电负荷，由此放大了朝着颗粒分离器的分离(沉淀)倾向。此外，颗粒会由于电场而聚集并进而最小的碳烟颗粒在下游的颗粒分离器中沉积且最后被转化。

颗粒捕集器尤其是所谓的敞开的旁通过滤器(分流过滤器)，其中流动通道是不完全封闭的。然而，颗粒捕集器利用金属纤维网和金属波纹层形成，其中设置了开口、引导结构等。在此，引导结构形成了流动通道中的流动隘口(限流部)，从而延长了颗粒捕集器内用于碳烟颗粒的停留时间或撞击可能性。在这种情况下，可参考已知的、为了详细描述颗粒捕集器和/或其再生的特点的能考虑到的专利公开文本，尤其全文参考下述文献的说明书：WO-A-01/80978、WO-A-02/00326、WO-A-2005/099867、WO-A-2005/066469、WO-A-2006/136431、WO-A-2007/140932。

这种颗粒捕集器的再生优选基于CRT方法连续地进行。为此，例如可以在该装置之前(上游)连接氧化催化器，在氧化催化器中一氧化氮氧化为二氧化氮，随后二氧化氮与颗粒捕集器的碳烟反应。此外，在颗粒捕集器本身中还可以实现这种起氧化作用的涂层，涂层或者处于颗粒捕集器的一个区域中或者处于颗粒捕集器的所有区域中。

此外，有意义是还可以设置多个支架。支架优选沿着排气的流动方向前后连续布置。多个支架可以鉴于其对排气的流动特性和/或电场的形成的作用而相互影响。这里必要时也可以使第一支架的电极至少部分地穿过随后的第二支架。

在多种应用情况中，体部完全跨越排气管路的管路横截面。换句话说，排气不能在体部外部从旁边流过，而是流经体部的内部区域。

然而根据改进方案，至少一个支架仅部分地跨越排气管路的管路横截面。因此，例如支架制成为朝着排气管路具有环隙。就在设计了多个前后布置的支架时，整体上又能够跨越排气管路的整个管路横截面。例如，可以是这种情况，即管路部段的中央的圆形部段首先仅被支架占据，而下游的区域被同心的、环状的支架占据。

最后还可以建议，至少一个支架设计为对于排气波动(脉冲)来说是振动敏感的。这尤其意味着，支架如此支承在排气管路中，即，该支架可由于机动车的发动机中的燃烧过程引起的排气波动激发而振动。在此可以如此形成支架，即实现了支架的和/或放电电极的轴向和/或径向的振动。在此，可以设置相应柔性的或“柔软的”支承部。通过这种方式在运行中总是一再引起例如碳烟在支架上和/或放电电极上的沉积，从而在此尤其可以明显减小支架的区域中电短路的危险。

附图说明

下面根据附图进一步描述本发明以及技术领域。要指出的是，附图示出本发明的尤其优选的实施变型，但本发明不局限于此。附图示意性示出：

图1：具有电极支架和下游颗粒分离器的装置的第一实施例；以及

图2：以横截面图示出支架的一个实施例。

具体实施方式

图1以纵剖视图示出用于将多个电极2固定在排气管路3中的装置15。沿排气的流动方向16，首先设置有一支架，该支架具有体部4，排气可流经该体部。可流经的体部4具有多个彼此平行延伸的通道。在可流经的体部4的背面侧上在横截面上分散地布置了多个电极2。该装置15还具有电能供给件22，该电能供给件22通过电接触件7和分配器8提供朝向电极2的电流。从该电极2出发沿排气的流动方向16在可流经的体部4的下游形成了电场21。在可流经的体部4和布置在下游的颗粒分离器23之间形成了电势，颗粒分离器23同样定位在排气管路3中。特别地，颗粒分离器23设计成金属的、敞开的旁通过滤器的形式。

图2同样示意性示出合适的电极支架的横截面。示出了基本上管状的排气管路3，该排气管路3形成了基本上为圆形的管路横截面17。与排气管路3间隔开地，可流经的体部具有壳体5和金属的结构6。在此，可流经的体部形成了三个区段，这些区段同样具有电接触件7，该电接触件7实现了向三个中央示出的电极2的电流输入。单个的区段利用光滑的且形成结构的金属箔形成，从而形成排气可流经的通道。此外，这些区段13借助于电绝缘件彼此间隔开。要指出的是，相对于可流经的体部的电绝缘的分区域，可流经的通道的份额通常比此处示出的那样显著更大。

因此，实现了多个第一通道9，所述第一通道具有预先给定的通道横截面10。此外，此处设置了(3个)第二通道，该第二通道用于接纳三个电极2，其中该第二通道11基本上形成电极横截面12。

此外在图2中示出，壳体5实施为具有蜂窝结构6，该蜂窝结构具有支承部24，从而支架对排气波动来说是振动敏感的。因此，尤其实现了支架相对于排气管路3沿半径20的方向或轴19的方向的相对运动。

因此，本发明至少部分地解决了参考现有技术描述的问题。尤其给出了用于至少一个电极(用于产生电晕放电的放电电极)的支架，该支架实现了排气流中电极的精确的定向。此外，可以借助于技术上简单的手段提供该支架并持续地保持机动车的排气系统中变化的条件。

附图标记列表

1支架

2电极

3排气管路

4可流经的体部

5壳体

6蜂窝结构

7电接触件

8分配器

9第一通道

10通道横截面

11第二通道

12电极横截面

13区段

14绝缘部

15装置

16流动方向

17管路横截面

18支承部

19轴

20半径

21电场

22电流供给件

23颗粒分离器

24支承部。

Claims (9)

1.一种用于排气管路(3)中多个电极(2)的支架(1)，其中该支架(1)包括排气可流经的体部(4)以及用于所述多个电极(2)的多个电接触件(7)，其特征在于，每个电极(2)分开地具有一个电接触件(7)，所述可流经的体部(4)被分为电的区段并且形成多个区段(13)，所述多个区段(13)借助于电绝缘件至少部分地彼此绝缘，使得能通过分开地且彼此无关地向所述多个电极输入电流而使排气管路(3)中的部分区域具有可变的电场。

2.根据权利要求1所述的支架(1)，其特征在于，所述多个电极(2)是适于产生电晕放电的放电电极，所述可流经的体部(4)具有通道且保持所述多个电极(2)，其中所述多个电接触件(7)内置在该体部(4)中。

3.根据权利要求1或2所述的支架(1)，其特征在于，所述可流经的体部(4)具有至少一个壳体(5)和至少一个金属的蜂窝结构(6)，所述多个电接触件(7)设计为穿过所述至少一个壳体(5)。

4.根据权利要求1或2所述的支架(1)，其特征在于，所述可流经的体部(4)具有至少一个分配器(8)，其中所述至少一个分配器(8)与多个电极(2)电接触。

5.根据权利要求1或2所述的支架(1)，其特征在于，所述可流经的体部(4)具有至少一个第一通道(9)和至少一个第二通道(11)，该第一通道具有通道横截面(10)，该第二通道具有电极横截面(12)。

6.一种用于将至少一个电极(2)固定在排气管路(3)中的装置(15)，该装置具有至少一个根据权利要求1至5中任一项所述的支架(1)，其中沿排气的流动方向(16)在下游布置有颗粒分离器(23)。

7.根据权利要求6所述的装置(15)，其特征在于，设置有多个支架(1)。

8.根据权利要求6或7所述的装置(15)，其特征在于，所述至少一个支架(1)仅部分地跨越所述排气管路(3)的管路横截面(17)。

9.根据权利要求6或7所述的装置(15)，其特征在于，所述至少一个支架(1)设计为对于排气波动来说是振动敏感的。