JPH0275716A - コロナ電極と分離電極とを備えた静電気的なデイーゼル粒子フイルタ - Google Patents

コロナ電極と分離電極とを備えた静電気的なデイーゼル粒子フイルタ

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JPH0275716A
JPH0275716A JP63209618A JP20961888A JPH0275716A JP H0275716 A JPH0275716 A JP H0275716A JP 63209618 A JP63209618 A JP 63209618A JP 20961888 A JP20961888 A JP 20961888A JP H0275716 A JPH0275716 A JP H0275716A
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electrode
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electrostatic
filter
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エルンスト−ミヒヤエル・ライヒレ
Wolfgang Bulang
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 禾発明は直流電圧を印加したコロナ電極及び分離電極を
備え九静電気的なディーゼル粒子フィルタに関する。
〔従来の技術〕
この種の静電気的な粒子フィルタは例えば西独国特許第
３７２３５４４号明細書に開示されている。この粒子フ
ィルタは線材状の第１の電極を備え、この電極には円筒
形の分離電極が対置さｎて直流電圧源に接続されている
。
この構成ではコロナ電極に沿って均一な場が生じない。
こｎは濾過作用全損なう。
〔本発明の課題〕
本発明の課題はディーゼル機関の排ガスの有害成分の削
減に関して冒頭に述べた形式の粒子フィルタを改良する
ことにある。
〔課題を解決する定めの手段〕
上記課題を解決した本発明の要旨は、交流電圧に重畳し
た直流電圧全供給する尚電圧源が設けら扛ていることに
ある。
〔本発明の作用・効果〕
交流電圧、有利には中間波の尚電圧の重畳に工ってディ
ーゼル粒子エミッションの著しい削減が可能となった。
本発明は、電極に直流電圧を供給するさいに、コロナ電
極に沿って不規則なコロナ放電が生じ、まつ几く放電の
ない帯域が生じるという認識に立脚している。交流電圧
を重畳することに工ってコロナ放電の不規則性を排除で
きるならば、粒子フィルタ全体に沿って効果的な粒子搬
送が可能となる。
濾過作用はさらにコロナ電極の負の極性によって促進さ
扛る。
ディーゼル機関の排ガスは炭素粒子の他に炭化水素をも
含む。低負荷運転では炭化水素が優勢となり、全負荷運
転では炭素粒子が優勢となる。この種の有害物質のエミ
ッションは所定限度に維持されなけｎばならない。この
限度は内燃機関的な手段によるだけでは維持できない几
め、エミッションを所期の限度以下に削減するためには
排ガスの後処理が必要である。
この有害物質の二重構造に基づき、排ガスの後処理は多
くの場合２段階で、要す本に粒子フィルタと触媒とに工
って行なわれる。ヨーロッパ特許第２０７６６号では、
このことの次めに、排ガス系内に、多孔材料から成る、
深部効果を有する粒子フィルタと、これに後置さｎ７？
、、炭化水素の変換のｋめの触媒コンバータとが配置さ
扛ている。
この公知機構は粒子フィルタ内に留った粒子を酸化する
ためにバーナを備えている。この装置の連続運転のため
に２つの粒子フィルタカ設けらｎており、雨粒子フィル
タは交互にディーゼル機関の排ガスとバーナの熱ガスと
によって負荷される。
粒子フィルタの下流には、デーゼル機関の排ガスだけが
常に触媒を通流し、バーナの熱ガスが第２の粒子フィル
タを通過した後バイパスを介して案内されるように排ガ
ス系が配置されている。この結果、排ガスは炭化水素の
完全な酸化が生じない比較的低温で触媒に達する。
請求項４に記載の工うに静電気的な粒子フィルタの上流
に触媒コンバータが設けらｎると、本発明課題が良好に
解°決さｎる。
粒子フィルタの上流に触媒コンバータを設けることに工
り、かつ粒子フィルタとして静電気的なフィルタ全使用
することにニジ再生過程を導入する必要のない触媒コン
バータが生じ、この触媒コンバータはさらに排ガス流中
の著しい圧力損失若しくは圧力変化なしに、ディーゼル
排ガスの有害物質を著しく削減する。こｎに工り、場合
に応じて触媒コンバータを適宜構成すれば、規定に工っ
て定められた有害拡散物限度全容易に下回ることができ
る。この構成によれば熱的な破壊の危険も生じない。
本発明のさらに別の構成では、触媒コンバータが工／ジ
ンの近傍で排気管内に配置さｎる。
こ扛に工り、すべての運転状態で触媒が高い温度で作用
し、従って炭化水素の変転率が尚まる。
触媒として貴金属触媒が使用さｎると有利であり、その
場合、あらゆる貴金属、有利には主として白金が使用さ
れる。
貴金属に二酸化硫黄をも酸化する。二酸化硫黄は燃料内
の硫黄分の燃焼によって生じ、排ガス中の水と反応して
硫酸となる。そｎゆえ、二酸化硫黄の酸化が著しく回避
できるように触媒コンバータの寸法を選択するのが工い
。こｎに工り、炭化水素に比して三酸化硫黄の変換が除
徐に行なわれるという効果が有利に利用される。
触媒コンバータの寸法若しくは体積速度全最適にするこ
とにより、ＳＯ２の酸化を著しく抑制することができる
。触媒コンバータを二／ジンの近傍に組込むことに工す
、ある程度はＳ０２変換を削減することができる。なぜ
ならばこの変換は５００℃以上の温度では熱力学的理由
で減退なくとも部分的に触媒を包囲して流れるように触
媒コンバータが形成さｎる。この場合、両物質、要する
にＳ０２及び炭化水素の効果的な変換比を得るために触
媒コンバータを非効果的な温度範囲内にも配置すること
ができる。
触媒担体としては耐熱性材料、例えばセラミック及び耐
熱金属の粗大構造が適している。このようにすれば、排
ガス流中のまだ濾過されていない粒子が付着せず、従っ
て、触媒担体に起因するわずかな圧力低下が一定に保た
れ、換君すれば粒子によって圧力低下が悪影響上受けな
い０ 静電気的な粒子フィルタのためには、細い線材又は先端
縁金偏えた太い線材から成るコロナ電極が有利である。
こｎによれば、コロナ電極と分離電極との間に尚電圧を
印加することにより、可能な限り強いコロナ放電が形成
され、こｎにより、ディーゼル粒子の酸化全促進する酸
素イオンが活性化さｎる。
静電気的な粒子フィルタは、粒子が静電気的な場に基づ
き排ガス流力・ら静粛領域内へ案内されるように構成さ
れると有利である。これに工り、静電気的な粒子フィル
タの内部での粒子の滞留時間が増大し、従って粒子は排
ガス流中の残留酸素と粒子フィルタ内に形成される酸素
イオンとＯＨ基とによって酸化される。
そのことのためには、軸線に沿って線材形のコロナ電極
を配した円筒形粒子フィルタが適しておシ、この円形形
粒子フィルタの壁領域内に粗大構造の分離壁が収容され
、この分離壁内に粒子が捕捉されて酸化さ牡る。分離壁
を触媒的に被覆することに１９酸化を促進させることが
できる。
〔実施例〕
州−ゼル燃料によって駆動される内燃機関１１の排気系
１０内に、それも排気管が内燃機関ｎ・ら導出される個
所の近傍に、触媒コンバータ１２が配置されている。流
扛方向１３でみて触媒コンバータ１２の下流に静電気的
な粒子フィルタ１０が排気系内に間挿されている。有害
物質を含む排ガス流１５はほぼその流出温度で機関シリ
ンダから触媒コンバータ１２内へ達しこの触媒コンバー
タ１２内で比較的向い温度によって炭化水素の酸化が促
進さｎる。その場合、貴金属触媒の使用と、排ガス流の
可能な限り低い体積速度とによって促進されて炭化水素
のほぼ完全な酸化が達せられる。炭化水素の削減を無視
する場合には、触媒コンバータが省かれる。
炭化水素は排除さｎ九がまだ炭素粒子を含む排ガス流１
６は次いで静電気的な粒子フィルタ１４内に達する。こ
の粒子フィルタ１４内では粒子が分離されて酸化され、
従って粒子フィルタ１４から流出する排ガス流１７ばほ
とんど有害物質を含まない。
第２図は静電気的な粒子フィルタ１４１が縦断面して示
されている。はぼ円筒形のフィルタケ−７／グ４０内に
ケーンング軸線に沿ってコロナ電極４１が張設されてい
る。このコロナ電極４１には交流電圧４３全重畳した直
流電圧４２が印加されている。そのさい、コロナ電極は
負の極性を有する。静電気的なフィルタのために直流電
圧だけを印加した場合、曲線４４で示す工うに放電はコ
ロナ電極に沿って著しく不規則となり、領域４５では放
電がまったく行なわｎないか又はわずかじか行なわれず
、これが濾過効果を悪化させる。直流電圧に交流電圧全
重畳させることに工って、コロナ電極４１に沿って著し
く均一な放電が行なわｎる。
この場合、交流電圧は中間波又は尚周波の尚電圧である
。
フィルタケ−７ング４０は、線材織物又は類似構造を有
する金属壁４６によって、流れ室４７と、これから遮蔽
された静粛室（流れの静かな室）４８とに仕切られてい
る。排ガス流１６は流れ室４７内に進入し、この流ｎ室
４７内で排ガス流中に含まれる粒子５１が強いコロナ放
電によって荷電され、電場の作用によって金属壁４６へ
向ｆＪ）って偏向さｎｌそのさい粒子の一部がこの金属
壁全貫通してフィルタケーシング、４０の静粛室４８内
に達する。この静粛室４８内への粒子の進入を促進する
ために、金属壁４６とフィルタケーシング４０との間に
吸引電圧が印加さ扛ても工い。
粒子５１は静粛室４８内で長時間滞在し、若しくはフィ
ルタケ−７ング４０の外壁５２上で短時間で分離される
。静粛室４８が画室５３（第２図の上半分に示す）に分
割されていることに工って、静粛室４８内の流れが一層
静粛となる。
可燃粒子５１は静粛室４８若しくは画室５３内並びにコ
ロナ電極４１のところで、排ガス流１６の残留酸素と、
励起さ２′１．に酸素分子と、電極の交互作用に工り流
れ室４７内の酸素及び水蒸気により生じる○Ｈ基とに工
って酸化される。
尚温状態で酸化過程を加速するために、フィルタの外側
に断熱材金偏えることができる。フィルタ４０内への空
気供給の可能性は機関の全負荷範囲での化学反応の改善
會も交らず。フィルタの効率改善のためのその他の手段
として、パルス緩衝器、例えば音響緩衝器全フィルタの
上流に設けることができ、これによって、粒子５１の酸
化過程全圧力衝撃によって損なわない工うにすることが
できる。
第５図に触媒コンバータ１２１が縦断面して示されてい
る。拡張された排気管部分２０内に蜂の巣構造の触媒担
体２１が配置されており、この触媒担体は環状に形成さ
れて、その中央領域に通路２２全備えている。通路２２
内にフラップ２３が設げられておシ、このフラップは必
要に応じて、進入し九排ガス１５の温度に依存して操作
装置２４に工って操作される。そのことの九めに温度セ
ンサ２５及び制御装置が設けられている。
触媒担体はセラミック又は薄板岱ら成る蜂の巣構造を有
することができるが、しかし波板構造若しくは粗目の線
材編物等から成っていてもよく、この場合には排気系内
の圧力低下かわずβムとなる。
第４図に別の実施例の触媒コンバータ１２２が図示され
ており、この場合、触媒担体３０はケーシング３１の中
央に、それも排ガス流１５が触媒担体３０の周りを流れ
る工うに配置されている。この実施例では制御フラップ
３２が触媒コンバータ１２２の下流の比較的冷えた外側
領域内に配置されている。炭化水素の酸化の丸めにこの
触媒コンバータの触媒は貴金属触媒として形成されてお
り、その触媒層は主に白金を含んでお９、白金に他の金
属例えばロジウム、パラジウムが混在していても工い０
貴金属は、燃料内の硫黄分の燃焼に工って生じた二酸化
硫黄（８０２）　ｋ酸化して三酸化硫黄（８０３）を成
生させる。三酸化硫黄は排気ガス中の水と結合して硫酸
となる。ＳＯ２の酸化は極めて温度に依存的である。こ
の酸化は２５０℃以下では動力学的に妨げら扛、５００
°Ｃ以上では熱力学的理由で抑制さｎる。この理由でも
触媒コンバータ１２は可能な限り機関１１の近傍に配置
さｎるのが有利である。他面においてＳ０２の変換は炭
化水素はど迅速に進行しない。このことを考慮して、触
媒コンバータの寸法及び排ガス流れ速度全最良にするこ
とに工って、Ｓ０２の酸化に影響勿与えて、これケ著し
く抑制することができる。しかし、こ扛によって炭化水
素の削減が悪化すお七扛があるが、触媒担体２１．３０
の周りに排ガスを流す可能性並びに排ガス温度に依存し
て触媒の周りの排ガスの流ｎｔ副制御る可能性によって
、ＳＯ□変換の減少と炭化水素変換の増大との間の最良
点を見出すことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明■実施例の触媒コンバータを備えた排気
装置の略示図、第２図は本発明の１実施例の静電気的な
粒子フィルタの略示図、第３図は本発明の１実施例の触
媒コンバータの略示図、第４図は本発明の別の実施例の
触媒コンバータの略示図である。 １０・・・排気系、１１・・・内燃機関、１２・・・触
媒コンバータ、１３・・・流れ方向、１４・・・フィル
タ、１５．１６，１７・・・排ガス流、２１・・・触媒
担体、２２・・・通路、２３・・・フラップ、２４・・
・操作装置、２５・・・温度センサ、３０・・・触媒担
体、３１′・・・ケーゾング、３２・・・制御フラップ
、４０・・・フィルタケ−７／グ、４１・・・コロナ電
極、４２・・・直流電圧、４３・・・交流電圧、４４・
・・曲線、４５・・・領域、４６・・・金属壁、４７・
・・流れ室、４８・・・静粛室、５１・・・粒子、５２
・・・外壁、５３・・・画室、１２１・・・触媒コンバ
ータ、１２２・・・触媒コンバータ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、直流電圧を印加したコロナ電極と分離電極とを備え
    た静電気的なデイーゼル粒子フィルタにおいて、交流電
    圧によつて重畳された直流電圧を供給する高電圧源（４
    ２、４３）が設けられていることを特徴とするコロナ電
    極と分離電極とを備えた静電気的なデイーゼル粒子フィ
    ルタ。 ２、交流電圧が中間波交流電圧である特許請求の範囲第
    １項記載のデイーゼル粒子フィルタ。 ３、粒子（５１）が静電気的な場によつて排ガス流（１
    ６）から静粛な領域（４８）内へ案内されるように粒子
    フィルタ（１４）が形成されている特許請求の範囲第１
    項または第２項記載のデイーゼル粒子フィルタ。 ４、静電気的な粒子フィルタ（１４）の上流に触媒コン
    バータ（１２）が設けられている特許請求の範囲第３項
    記載のデイーゼル粒子フィルタ。 ５、排ガス流中に含まれる二酸化硫黄の酸化が極力回避
    されるように触媒コンバータ（１２）の寸法が選ばれて
    いる特許請求の範囲第４項記載のデイーゼル粒子フィル
    タ。 ６、排ガス流（１５）の高い体積速度に基づき、排ガス
    流中に含まれる二酸化硫黄の酸化が抑制されるように触
    媒コンバータが構成されている特許請求の範囲第５項記
    載のデイーゼル粒子フィルタ。 ７、触媒コンバータ（２１、３０）を排ガス流（１５）
    が少なくとも部分的に取囲んで流れるようにした特許請
    求の範囲第３項から第６項までのいずれか１項記載のデ
    イーゼル粒子フィルタ。
JP63209618A 1988-02-20 1988-08-25 コロナ電極と分離電極とを備えた静電気的なデイーゼル粒子フイルタ Pending JPH0275716A (ja)

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