JP5563584B2 - 粒子を分離することによって内燃エンジンの排ガス流を浄化するための装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃エンジン、特にディーゼルエンジンの排ガス流を浄化するための装置であって、排ガス流からの粒子が荷電され、凝集され、排ガス流から分離される、装置に関する。本発明はまた、そのような装置を作動するための方法に関する。

内燃エンジンにおいて、増大した放出限界値の結果、一部の場合、排ガスに含まれる粒子が排ガス流から除去され、適切な場合、排気ライン中に保持され、および／または排気ライン中で変換される必要がある。さらに、特にディーゼルエンジンによって大気に放出される粒子量（煤）に関する限界値は、法的規制の結果として増大している。

このため、複数の異なるフィルタシステムが既に開示されており、それらは例えばいわゆる深層フィルタ、壁流フィルタ、部分流フィルタ、サイクロン分離器および同様の概念に基づく。電界、プラズマなどを用いる粒子の処理もまた、法的規制を許容するように既に提案されている。具体的に新規の燃料および／または燃焼プロセスに関して、可能な限り確実に、かつ完全に排ガスから異なって構築および／または構成された粒子を除去するための新規の課題が絶えず存在する。

乗用自動車およびまた、実用者における排ガス浄化システムの設置のために、特にできる限り小型の構造サイズの開発が最も優先されている。特に、現在および将来の自動車製造における装備を許容するコンパクトなシステムが要求されている。

従って、本発明の目的は、従来技術に関して明らかになった問題を少なくとも部分的に解決することであり、特に第１に排ガス流の粒子の数を減少させ、第２に排ガス流の粒子質量を大幅に減少させ得る内燃エンジンの排ガス流の浄化のための装置を特定することである。本明細書において、設計をできる限り小型化することを実現し、かつ、装置に一体化される排ガス熱の回収のための機器を実現することを目的とする。

この目的は、請求項１の特徴による装置、また請求項１１の特徴による方法によって達成される。さらに、本発明の有利な実施形態が従属請求項において特定される。従属請求項において個々に特定される特徴は、任意の所望の技術的に有意な方法で互いに組み合わされてもよく、本発明のさらなる実施形態を規定することは留意されるべきである。さらに、請求項に特定される特徴は、より正確に提示され、提示される本発明のさらなる好ましい実施形態とともに発明を実施するための形態においてより詳細に説明される。

本発明において、目的は、内燃エンジン、特にディーゼルエンジンの排ガス流の浄化のための装置によって達成され、その装置は少なくとも以下の構成要素：
ａ．排ガス流中の粒子を荷電するためのイオン化装置と、
ｂ．荷電した粒子を少なくとも部分的に凝集するための凝集装置と、
ｃ．流体が流れることができる周面と、第１の端側における入口と、第２の端側における出口とを少なくとも備える、ダクトと、
ｄ．内側周面と、外側周面と、流路とを有する放射状のハニカム体であって、流路は、内側周面から外側周面に延在し、放射状のハニカム体は、ダクトの周面の前記内側周面とともに配置される、放射状のハニカム体と、
ｅ．排ガス流からの粒子を少なくとも一時的に保持する粒子分離器と、
を備え、イオン化装置および凝集装置は、入口の上流、またはダクト内に配置され、粒子分離器は、出口の上流、またはダクト内に配置される。

イオン化装置は排ガス流中の粒子を荷電するのに適切であり、その粒子は、イオン化装置の下流に続く凝集装置において大きな粒子を形成するために凝集する。ここで、イオン化装置は、異なる方法で設計されてもよく、特に、排気ラインの制限されていない断面および／またはそこに配置される構造に関連してもよい。このタイプのイオン化装置は、電位差（例えば５０００Ｖ以上またはさらに３００００Ｖ以上）を生じることによって排ガス流に含まれる炭素含有粒子に電荷を送達する。

従って、イオン化装置は、特に、排ガス流内に配置される電極により形成される。ここで、電極は、特に、構造またはハニカム体として形成される。次いで、電位が、イオン化装置と、下流に配置される凝集装置との間に生じ、それによって、粒子は、イオン化装置において荷電され、凝集装置の壁に少なくとも一時的に堆積され、そこで凝集し、または排ガス流中で既に凝集して、大きな粒子を形成する。

さらに、イオン化装置は、コロナ放電またはプラズマ放電を生じることによって、電荷を粒子に送達することができる。

この装置はまた、放射状のハニカム体の内側周面によって少なくとも部分的に形成されるダクトを備える。従って、ダクトは、少なくとも部分的に開口するようにその周面で形成され、それによって、排ガス流は、ダクトから放射状のハニカム体のハニカム構造に直接侵入する。ダクトの周面はまた、排ガス流がダクトから出現できる開口が少なくとも部分的に設けられるスリーブによって形成されてもよい。ダクトはまた、第１の端側に入口および第２の端側に出口を有し、入口および出口はまた、特に、異なる領域を有してもよい。特に、ダクトの出口は入口より小さいように設計される。

装置はまた、ダクトの周面を少なくとも部分的に取り囲み、そのダクトを流れる排ガス流の少なくとも大部分が流れる放射状のハニカム体を設ける。ここで、放射状のハニカム体の流路は、ダクト（排気ライン）に対して半径方向において内側周面から外側周面に延び、その流路はまた、周囲方向において湾曲した特徴のある形状を少なくとも部分的に有してもよい。放射状のハニカム体の流路は、さらに、通過する排ガス流中の混合物および／または乱流生成に作用し得る構造ならびに／あるいは固定設備を有してもよい。放射状のハニカム体は、好ましくは、少なくとも部分的に構造化された金属箔から形成され、また、特に線維層を有する。

この装置はまた、排ガス流からの粒子を少なくとも一時的に保持する粒子分離器を有し、その粒子分離器は、（中心の）ダクト（放射状のハニカム体の外側）の外側の下流、または（中心の）ダクト（放射状のハニカム体の外側）内に配置され、それによって、排ガス流の少なくとも大部分は、粒子分離器を流れずに放射状のハニカム体を流れる。粒子分離器がダクト内に配置される場合、ダクトは、特に、放射状のハニカム体より長いように設計され、それによって、粒子分離器は、好ましくは、内側周面と重ならず、放射状のハニカム体の下流に配置されるが、むしろ、流れの点で、長手方向において（例えば袋小路の形態で）放射状のハニカム体の範囲の外側のその下流のみに配置される。しかしながら、特に、粒子分離器を、放射状のハニカム体の内側周面内、すなわち長手方向のその範囲内に存在するダクトのその領域に配置することも可能である。そのような設計の場合、粒子分離器自体には、特に、放射状のハニカム体の内側周面の方向において開口部が設けられ、および／またはダクトに対して小さい外径を有し、それによって、排ガス流は、放射状のハニカム体の内側周面全体にわたって放射状のハニカム体の流路内に侵入できる。

粒子分離器は、特に、放射状のハニカム体より大きな流れ抵抗を有し、それによって、比較的少量の排ガス流のみが粒子分離器に作用するか、または粒子分離器を流れる。特別な場合、前記粒子分離器はまた、粒子除去装置（ヒーター）、および／または多孔質マットもしくは流体が流れることができる（流れることが困難な）構造を用いて、例えばバッフルプレートの形態で排ガスがほとんど貫通不可能なように設計されてもよい。

ダクト内または出口の下流の粒子分離器の装置の結果として、排ガス流は、ダクトから、および放射状のハニカム体内に少なくとも部分的に偏向され、増加した粒子質量のために、排ガス流からの凝集した粒子は、排ガス流の偏向を少なくとも部分的に流れることができないが、粒子分離器内のダクトを通過できる慣性を有する。これに関して、特に、排ガス流は粒子分離器を流れる必要はない。実際に、粒子分離器はまた、壁または構造の形態で、流れが袋小路になるように設計されてもよい。従って、粒子は、排ガス流から、流体が実質的に流れることのできない排気ラインの領域に移動され、それによって、前記粒子は、放射状のハニカム体を介して下流に位置する排気ラインに排出されない。従って、粒子は、粒子分離器内、または流体が実質的に流れず、排ガス流から凝集した粒子を堆積させるために設けられる排気ラインの領域に少なくとも一時的に保持される。

流体が流れることができる粒子分離器の実施形態の場合において、比較的少量の排ガス流が、粒子分離器に誘導され、排気ラインのさらなる部分を通って誘導される。次いで、粒子が、排ガス流から少なくとも部分的に除去され、粒子分離器内に少なくとも一時的に保持される。

記載されている装置は、特に、ディーゼルエンジンの場合に、イオン化装置および凝集装置において排ガスに含まれる粒子を荷電するのに適切であり、前記粒子を凝集装置に少なくとも一時的に保持する。そこで、粒子は、例えば、凝集装置の設けられ得る構造上で混合され、それによって、前記粒子は凝集し、それによって、それらの平均直径およびそれらの質量を増大させる。パルス状の排ガス流の結果として、または特に、凝集装置の外部励起によって、粒子は、凝集装置から除去され、排ガス流に放出されて戻される。

粒子の凝集の結果として、前記粒子は、ここで、このような大きな質量を有するので、それらの粒子が、ダクト内から放射状のハニカム体の排ガス流の偏向を流れることができない高い慣性を有し、ダクトの範囲の方向にさらに実質的に移動し、粒子分離器内に移動する。特に、電場の配置による排ガス流からの粒子の偏向は、第１に、構造の点で非常に複雑であり、第２に、非常に高いエネルギー必要量を有するので、必要でなくてもよい。

さらに、イオン化装置は、コロナ放電またはプラズマ放電を生じる機器を有することも好ましい。自動車工学において、プラズマは、好ましくは、高電圧によって生じる電場によって生成される。特に、コロナ放電または誘電体バリア放電を用いるプラズマの生成が好ましい。コロナ放電が望まれる場合、電場の非均一の配置も可能である。例えば、非常に強いが、半径方向外側において大幅に減少する電場によって囲まれるワイヤを有する機器が公知であり、ワイヤを囲むハウジングに到達せず、その結果としてアークの生成が防止される。あるいは、アークの生成は、パルス状の電圧を印加することによって回避され得る。誘電体バリア放電の場合、少なくとも１つの電極が誘電材料でコーティングされる。生成されるアークは、誘電材料の面の下で消失する。

この装置の一実施形態によれば、イオン化装置および／または凝集装置は、パイプ、構造およびハニカム体からなる群からの少なくとも１つの要素を備える。これは、イオン化装置および／または凝集装置が排気ライン内に配置され、流体が流れるパイプ、すなわち排気ラインの部分を介して、または排気ラインに設けられ、凝集装置に関連する電位に作用する構造によって、電荷がイオン化装置において粒子、排ガス粒子に移動することを意味する。ここで、構造は、排気ラインの断面の大部分に少なくともわたって延在し、それによって、排ガス流中の位置に関わらず、粒子に電荷が印加される。構造は、特に、星形の設計であってもよいか、または、特に、１０〜２００ｃｐｓｉ（セル／平方インチ）、好ましくは２５〜１００ｃｐｓｉのセル密度でハニカム体の形態で設計される。前記要素は、さらにまた、凝集装置において使用され、ここで、特に、流れ方向において、より長い長さを有する。その装置に設けられるハニカム体は、特に、構造化されていない平滑な壁を有する。すなわち、さらなる流れ抵抗または乱流生成または混合要素はなく、それ自体が、少なくとも部分的に構造化された、特に波形および平滑な金属箔から構築される。ハニカム体として設計される凝集装置は、第１に、排ガス内に含まれる粒子を堆積させ、凝集するために表面領域を増加させ、第２に、排ガス流を「沈静（ｃａｌｍ）」させ、それによって、特に、層流の排ガス流が凝集装置の下流に存在する。そのような排ガス流の層流化は、粒子分離器において排ガスから凝集した粒子の堆積を促進し、および／または排ガスの乱流の結果として粒子が放射状のハニカム体から流れ出るのを防ぐ。パイプ、構造およびハニカム体からなる群からの要素は、特に、排気ラインに対して電気絶縁されるように形成され、それによって、イオン化装置と凝集装置との間の空間的に区切られた電位の生成を可能にする。

イオン化装置と凝集装置との間の電位の結果として、粒子は、パイプ壁または構造の表面または凝集装置のハニカム体の表面に少なくとも部分的に堆積され、それによって、前記粒子は最後にそこで凝集し、また、既に排ガス流で凝集して、より大きな直径およびより大きな質量を有する。

この装置の有利な実施形態によれば、放射状のハニカム体は、ＳＣＲコーティング、３方向コーティングおよびＮＯ_ｘ吸収コーティングからなる群からの少なくとも１つのコーティングを少なくとも部分的に有する。ＳＣＲコーティングは、「選択的触媒反応」方法によって窒素酸化物を変換するのに適切なコーティングと称される。ＳＣＲコーティングは、特に、排ガス中に存在する窒素酸化物が、還元剤（アンモニア、尿素、ＡｄＢｌｕｅ）を提供することによって、および放射状のハニカム体のＳＣＲコーティングによって窒素元素および水に実質的に変換される効果を有する。３方向コーティングは、特に、火花点火エンジンに提供され、一酸化炭素および炭化水素化合物の酸化ならびに窒素酸化物の還元を行う。ＮＯ_ｘ吸収コーティングは、火花点火エンジンおよびディーゼルエンジンの排ガスから窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）を一時的に保存し、それによって、窒素酸化物は、内燃エンジンの希薄燃焼動作の間に保持され、次いで、前記窒素酸化物は還元され得、短時間の濃厚な排ガス混合物を用いる動作でコーティングから最終的に放出される。

この装置のさらなる実施形態において、放射状のハニカム体は、ダクトの中心軸に対して９０°〜１３５°の角で配置される流路を有する。その角は、特に、ダクトの中心軸と、放射状のハニカム体の内側周面に直接隣接する流路の方向との間に形成される。従って、排ガス流の激しい偏向が得られ、それによって、排ガス流中の凝集した粒子は、ダクト内、またはダクトの出口の下流に配置される粒子分離器内に大部分が堆積される。

この装置のさらに好ましい実施形態において、ＥＧＲラインが粒子分離器に隣接する。そのようなＥＧＲライン（ＥＧＲ：「排ガス再循環」）は、一般に、内燃エンジンの比較的少量のみの排ガス流が、排ガス中に含まれる窒素酸化物または未燃焼の炭化水素化合物をさらに還元するために再び供給されるように設計される。これに関して、本発明に従って提案される、少量の排ガス流の分岐は、特に、粒子分離器を介して提供されるべきであり、この場合、粒子分離器は、流体がそれを流れることができるように設計されるべきである。従って、ＥＧＲラインに供給され、続いて内燃エンジンに再び供給される排ガス流、特に、排ガス中に含まれる粒子は実質的に浄化される。

この装置の一実施形態において、粒子分離器は、電熱線、加熱触媒コンバータ、注入およびコーティングからなる群からの少なくとも１つの再生装置を有する。記載した型の再生装置によって、粒子分離器内に存在し、排ガス流から保持される粒子が、一定間隔で、または粒子分離器の負荷機能として与えられる間隔で再生されることが達成され、それによって、排ガス流からの粒子負荷の結果として粒子分離器の閉塞が防がれる。再生は、熱または連続再生（ＣＲＴ）のいずれかで行われてもよい。連続再生の場合、粒子分離器に存在する煤は、排ガス流中の対応する二酸化窒素の供給によって二酸化炭素に変換される。

この装置のさらに好ましい実施形態において、少なくとも１つの熱交換器が、放射状のハニカム体および／または粒子分離器の部分的領域の少なくとも周囲に配置される。この装置への熱交換器の一体化の結果として、例えば、熱エネルギーの電気エネルギーへの変換によって排ガスの熱エネルギーの回収が可能となり、次いで、自動車または電気消費機器の電気貯蔵媒体に供給され得る。この目的のために、熱交換器は、例えば、装置の外側および／または装置内に設けられ得る熱電素子に結合されてもよい。

好ましい実施形態によれば、熱交換器は、１つ以上の熱回路、具体的には、放射状のハニカム体の外側周面の外側に配置される第１の熱回路、放射状のハニカム体内に少なくとも部分的に配置される第２の熱回路、および／または粒子分離器の外側に配置される第３の熱回路を備える。従って、特に、放射状のハニカム体内または放射状のハニカム体の外側周面の外側に配置される熱回路は、放射状のハニカム体を流れる排ガス流によって広い面積にわたって作用し、それによって、熱交換器の非常に高レベルの有効性が達成され得る。ここで、ハニカム体内の熱回路は、ダクトの範囲またはハニカム体の構造を通る放射状のハニカム体の長手方向において実質的に延びてもよいか、またはダクト軸に実質的に垂直で、放射状のハニカム体の流路の間に配置されてもよい。適切な場合、熱電素子を有するディスク形状のセグメントが、放射状のハニカム体の流路の間に配置されてもよく、それによって、排ガスの熱エネルギーの電気エネルギーへの変換が、放射状のハニカム体内で少なくとも部分的に行われる。これはまた、装置のコンパクトな設計を可能にする。

この装置はさらに、少なくとも１つの第１の酸化触媒コンバータが、イオン化装置の上流に設けられるように設計されてもよい。例えば、二酸化窒素に関する排ガスの組成、および／または排ガスの温度は、酸化触媒コンバータによって有利に設定され得る。

また、本発明に関する、本発明による方法は、内燃エンジンの排ガス浄化のための少なくとも１つの以下の工程：
ｉ．排ガス流（２）の中に含まれる粒子（５）を荷電する工程と、
ｉｉ．増加した慣性質量を有する大きな粒子を形成するために、荷電した前記粒子（５）を凝集する工程と、
ｉｉｉ．少なくとも９０°の角によって前記排ガス流（２）の体積の少なくとも８０％を偏向させる工程と、
ｉｖ．前記増加した慣性質量を有する大きな粒子を、前記排ガス流（２）の偏向によって前記排ガス流（２）から分離する工程と、
ｖ．前記大きな粒子を堆積させる工程と、
を有する。

本発明は特に、本発明による装置を作動するのに適切である。

さらに、提案した方法によって、排ガス流の少なくとも８０％容量、好ましくは少なくとも９０％容量および特に好ましくは少なくとも９５％容量が、この目的のために設けられる放射状のハニカム体を流れるように少なくとも９０°の角で偏向される。（流れの）袋小路の形態で設計される粒子分離器の場合、排ガス流の１００％容量の偏向が、本発明による装置のダクト内で起こる。

排ガスの偏向しない容量の流れは、この目的のために設けられる粒子分離器を介して流れ、少なくとも部分的に凝集した粒子は少なくとも部分的に保持される。流れが粒子分離器を通過した後、その比較的少量の流れは、好ましくは、ＥＧＲラインに供給されるか、または装置の下流の偏向された排ガス流と混合される。

この方法の１つの好ましい実施形態において、排ガス流から熱エネルギーを回収することも可能である。この目的のために、排ガス流の熱エネルギーの電気エネルギーへの少なくとも部分的な変換が提供される。このタイプの熱交換器によって、特に、ＥＧＲラインを介して内燃エンジンに再び供給される比較的少量の排ガス流から熱を放出させることも可能である。

最後に、１つの好ましい実施形態において、本発明による装置を有する排気システムを有する自動車が提案される。

本発明および技術分野は、図面に基づいて以下により詳細に説明される。図面は、本発明の特に好ましい変形例を示すが、本発明はそれらに限定されないことは留意されるべきである。また、図面において、同様の参照番号は同一の目的に使用される。

図１は、装置を有する内燃エンジンの排気システムを示す。 図２は、装置の第１の実施形態を示す。 図３は、装置のさらなる実施形態を示す。 図４は、内燃エンジンの排気システムさらなる実施形態を示す。

図１は、内燃エンジン３の下流に設けられる排ガス流２を浄化するための装置１を備える、排気システム４０を有する自動車４１を概略的に示す。ここで、第１の酸化触媒コンバータ３２は、流れに関して装置１の上流に接続され、その第１の酸化触媒コンバータは、特にその下流端部側に還元剤付与ユニット３３を有し、その還元剤付与ユニット３３は、好ましくは、第１の酸化触媒コンバータ３２の後方側に還元剤流を供給する。装置１自体は、排ガス流２の粒子を荷電するのに適切な機器１９を有するイオン化装置４を有する。この荷電粒子は、下流に配置され、パイプ２０、構造２１またはハニカム体２２によって形成される凝集装置６において少なくとも一時的に堆積される。このように凝集され、ここで大きくなる粒子は、排ガス流２のパルセーションの結果として、および／または凝集装置６の外部励起によって排ガス流２に戻され、それによって、ダクト８の第１の端側１１にて、下流に配置される入口１０に侵入する。排ガス流２の少なくともほとんどは、ダクト８内の放射状のハニカム体１４内で偏向される。ここで、放射状のハニカム体１４は、ダクト８の周面９に配置される。さらに、ダクト８は、ダクト８の第２の端側１３において出口１２を有し、その出口１２を通して、粒子、特に比較的大きな粒子の少なくとも一部が、粒子分離器１８内に移動する。排ガス流２は、放射状のハニカム体１４を通過した後、および／または特に、粒子分離器１８を通過した後、共通の排気ライン３４において排気ライン３４を通って再び混合され、特に還元剤の通過を防ぐためのバリア触媒コンバータとして設けられる、第２の酸化触媒コンバータ３５を通過した後、環境に放出される。

図２は装置１の第１の実施形態を示す。イオン化装置および凝集装置はここでは示さない。それらはダクト８の外側またはダクト８内に配置されてもよい。ダクト８内に配置される場合、ダクト８は排気ガス流２の流れ方向に対向する中心軸２５に沿って延びるので、イオン化装置および凝集装置は、放射状のハニカム体１４の範囲４２の外側に配置され、放射状のハニカム体１４の流路１７は自由に利用可能である。排ガス流２は、ダクト８内のダクト８の第１の端側１１に配置される入口１０を介してダクト８に侵入し、ダクト８内、またはダクト８の下流に配置される粒子分離器１８の比較的高い流れ抵抗の結果として角２４によって大部分が放射状のハニカム１４に少なくとも偏向される。ここで、放射状のハニカム体１４は、ダクト８の周面９のその内側周面１５に配置されるので、排ガス流２は、大部分が、放射状のハニカム体１４の流路１７を通って少なくとも半径方向外側に流れる。

次いで、この排ガス流２の部分は、放射状のハニカム体１４の外側周面１６を介して外側に流れ出、排気ライン３４を通して前方に誘導される。特に、少量の排ガス流２がダクト８を通って流れ、この場合、ダクト８の第２の端側１３においてダクト８の出口１２の上流のダクト８内に配置される、粒子分離器１８に移動する。ここで、粒子分離器１８は、放射状のハニカム体１４の長手方向４３における範囲４２内に少なくとも部分的に配置される。ここで、粒子分離器１８の直径は、ダクト８の直径より小さいように設計されるので、排ガス流２は、放射状のハニカム体１４の全ての流路チャネル１７を通って流れることができる。放射状のハニカム体１４を通る排ガス流２の偏向の結果として、好ましくは、前記排ガス流２の少量のみが、排ガス流２に含まれる大部分の粒子５を有し、イオン化装置および凝集装置を流れる結果として、その粒子は凝集して、大きな粒子７を形成する。前記粒子７は、ここで、粒子分離器１８に堆積される。粒子分離器１８を流れる排ガス流２の部分は、次いで、放射状のハニカム体１４を流れる排ガス流２と混合し、共通の排気ライン３４を通って前方に誘導される。

図３は、装置１のさらなる実施形態を示し、ここで、図２にも同様に対応して、イオン化装置および凝集装置はここでは示さない。排ガス流２は、ダクト８の第１の端側１１に配置される入口１０を介してダクト８内に侵入し、大部分が、放射状のハニカム体１４を介して少なくとも偏向される。ここで、特に、放射状のハニカム体１４の外側周面１６の外側に配置される第１の熱回路３７を有する、少なくとも１つの熱交換器３６が設けられる。さらに、適切な場合、第１の熱回路３７に接続され、特にそれと独立して設計される、第２の熱回路３８が設けられる。その第２の熱回路３８はまた、第１の熱回路３７と独立するように設けられてもよい。その第２の熱回路は放射状のハニカム体１４内に延在し、特に、放射状のハニカム体１４の流路１７と垂直に配置される。

特に、少量の排ガス流２はダクト８全体を流れ、ダクト８の出口１２を介して、ダクト８の第２の端側１３においてダクト８の出口１２の下流に配置される粒子分離器１８内に移動する。

特に、粒子分離器１８内の連続再生の結果として、または熱再生の結果として、特に生じる粒子分離器１８からの熱を分散できる第３の熱回路３９が設けられる。

ここで、熱回路３７、３８、３９は、排ガスの熱エネルギーの電気エネルギーへの変換を可能にするように熱電素子を有してもよい。熱電素子は、装置１内、または装置１の外側に設けられてもよい。

図４は、装置１のさらなる実施形態を示し、ここで、自動車４１の内燃エンジン３が設けられ、排ガス流２の一部がＥＧＲライン２６を介してその内燃エンジンに供給される。ここで、内燃エンジン３の排ガス流２は、特に、排ガス流２に存在する炭化水素化合物および一酸化炭素を変換するのに適切であるように設けられる第１の酸化触媒コンバータ３２を流れる。その第１の酸化触媒コンバータの後方側の下流に、特に、還元剤を排ガス流２に付与するための還元剤付与ユニット３３が配置され、好ましくは、還元剤が、第１の酸化触媒コンバータ３２の下流の端側に注入される。イオン化装置４および凝集装置６に後で供給される排ガス流２内の還元剤の十分な蒸発および確実な分配がこのように達成される。次いで、排ガス流２はダクト８に移動し、放射状のハニカム体１４を介して、または粒子分離器１８を介して、そこから前方に誘導され、粒子は、粒子分離器１８によって、大部分が排ガス流２から除去される。ここで、粒子分離器１８を介して排出される排ガス流２は、ＥＧＲライン２６を介して内燃エンジン３に再び供給される。放射状のハニカム体１４を介して流れ出る排ガス流２は、適切な場合、バリア触媒コンバータとして設計される第２の酸化触媒コンバータ３５を有する排気ライン３４に供給され、それによって、還元剤は環境中に放出されない。

従って、本発明は、特に、自動車の内燃エンジンの排ガス流の浄化のための装置に関し、その装置は、少なくともイオン化装置と、凝集装置と、排気ラインのダクト周囲の（触媒的に活性な）放射状のハニカム体とを有し、ここで、排ガスはダクトから放射状のハニカム体に偏向され、凝集された粒子はダクトの粒子分離器内でトラップされる。

１ 装置
２ 排ガス流
３ 内燃エンジン
４ イオン化装置
５ 粒子
６ 凝集装置
７ 大きな粒子
８ ダクト
９ 周面
１０ 入口
１１ 第１の端側
１２ 出口
１３ 第２の端側
１４ 放射状のハニカム体
１５ 内側周面
１６ 外側周面
１７ 流路
１８ 粒子分離器
１９ 機器
２０ パイプ
２１ 構造
２２ ハニカム体
２３ コーティング
２４ 角
２５ 中心軸
２６ ＥＧＲライン
２７ 再生装置
２８ 加熱ワイヤ
２９ 加熱触媒コンバータ
３０ 注入
３１ コーティング
３２ 第１の酸化触媒コンバータ
３３ 還元剤付与ユニット
３４ 排気ライン
３５ 第２の酸化触媒コンバータ
３６ 熱交換器
３７ 第１の熱回路
３８ 第２の熱回路
３９ 第３の熱回路
４０ 排気システム
４１ 自動車
４２ 範囲
４３ 長手方向

Claims (12)

1. 内燃エンジン（３）の排ガス流（２）の浄化のための装置（１）であって、少なくとも以下の構成要素：
   ａ．前記排ガス流（２）中の粒子（５）を荷電するためのイオン化装置（４）と、
   ｂ．荷電した粒子（５）を少なくとも部分的に凝集するための凝集装置（６）と、
   ｃ．流体が流れることができる周面（９）と、第１の端側（１１）における入口（１０）と、第２の端側（１３）における出口（１２）とを少なくとも備える、ダクト（８）と、
   ｄ．内側周面（１５）と、外側周面（１６）と、流路（１７）とを有する放射状のハニカム体（１４）であって、前記流路（１７）は、前記内側周面（１５）から前記外側周面（１６）に延在し、前記放射状のハニカム体（１４）は、前記ダクト（８）の前記周面（９）上に前記内側周面（１５）を用いて配置される、放射状のハニカム体（１４）と、
   ｅ．前記放射状のハニカム体（１４）よりも大きな流れ抵抗を有し、前記排ガス流（２）からの前記粒子（５）を少なくとも一時的に保持する粒子分離器（１８）と、を備え、
   前記イオン化装置（４）および前記凝集装置（６）は、前記入口（１０）の上流、または前記ダクト（８）内に配置され、
   前記粒子分離器（１８）は、前記ダクト（８）の中心軸上であって、前記出口（１２）の下流、または前記ダクト（８）内に配置される、装置（１）。
2. 前記イオン化装置（４）は、コロナ放電またはプラズマ放電を生じるための機器（１９）を有する、請求項１に記載の装置（１）。
3. 前記凝集装置（６）は、パイプ（２０）、排気ラインの断面の大部分に少なくともわたって延在する構造（２１）およびハニカム体（２２）からなる群からの少なくとも１つの要素を備える、請求項１または２に記載の装置（１）。
4. 前記放射状のハニカム体（１４）は、ＳＣＲコーティング、三元触媒コーティング、およびＮＯ_Ｘ吸収コーティングからなる群からの少なくとも１つのコーティング（２３）を少なくとも部分的に有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置（１）。
5. 前記放射状のハニカム体（１４）は、前記ダクト（８）の中心軸（２５）に対して９０°〜１３５°の角（２４）で配置される流路（１７）を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置（１）。
6. ＥＧＲライン（２６）が前記粒子分離器（１８）に隣接する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置（１）。
7. 前記粒子分離器（１８）は、電熱線（２８）、加熱触媒コンバータ（２９）のうち少なくとも１つの再生装置（２７）を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置（１）。
8. 少なくとも１つの熱交換器（３６）が、前記放射状のハニカム体（１４）および／または前記粒子分離器（１８）の部分的領域の少なくとも周囲に配置される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置（１）。
9. 前記熱交換器（３６）は、複数の熱回路、具体的には、前記放射状のハニカム体（１４）の前記外側周面（１６）の外側に配置される第１の熱回路（３７）、前記放射状のハニカム体（１４）内に少なくとも部分的に配置される第２の熱回路（３８）、および前記粒子分離器（１８）の外側に配置される第３の熱回路（３９）を有する、請求項８に記載の装置（１）。
10. 少なくとも１つの第１の酸化触媒コンバータ（３２）が、１つの前記イオン化装置（４）の上流に設けられる、請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置（１）。
11. 内燃エンジン（３）の排ガス浄化のための方法であって、少なくとも以下の工程：
    ｉ．排ガス流（２）の中に含まれる粒子（５）を荷電する工程と、
    ｉｉ．増加した慣性質量を有する大きな粒子を形成するために、荷電した前記粒子（５）を凝集する工程と、
    ｉｉｉ．少なくとも９０°の角によって前記排ガス流（２）の少なくとも８０％容量を偏向させる工程と、
    ｉｖ．前記増加した慣性質量を有する大きな粒子を、前記排ガス流（２）の偏向によって前記排ガス流（２）から分離する工程と、
    ｖ．前記大きな粒子をダクト（８）の中心軸上に設けられた粒子分離器（１８）に堆積させる工程と、
    を有する、方法。
12. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置（１）を有する排気システム（４０）を備える自動車（４１）。

Images