專利名稱：排氣凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種排氣凈化裝置。
背景技術(shù)：
在柴油機(jī)的排氣(柴油的燃燒氣體)中，含有以碳素質(zhì)構(gòu)成的煤、以及高沸點的碳?xì)浠衔锍煞謽?gòu)成的SOF(Soluble OrganicFraction可溶性有機(jī)成分)為主要成分，并添加有微量的硫酸鹽(霧狀的硫酸成分)的組成的微粒(Particulate Matter粒子狀的物質(zhì))。
為了抑制這種微粒向大氣中擴(kuò)散，多在發(fā)動機(jī)的排氣系統(tǒng)中裝入收集微粒用的過濾器。
作為這種微粒過濾器的一例，有通過堇青石等陶瓷形成蜂窩狀芯軸，使發(fā)動機(jī)的排氣在被該蜂窩狀芯軸的多孔質(zhì)薄壁分開的多個通路中流動的形式。
在上述微粒過濾器中，將平行排列的多個通路的一端部分每隔一個封閉起來，以便將發(fā)動機(jī)的排氣向與上述通路鄰接的氣體通路中未封閉的一端部分引導(dǎo)，而且，將發(fā)動機(jī)的排氣流入的氣體通路的另一端部分封閉，將與其鄰接的氣體通路的未封閉的另一端部分連接在消音器上。
即，由多孔質(zhì)薄壁收集發(fā)動機(jī)的排氣中包含的微粒，僅將透過該多孔質(zhì)薄壁的排氣向大氣中排放。
另外，附著在多孔質(zhì)薄壁上的微粒在發(fā)動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)移到排氣溫度增高的區(qū)域中時自燃而被氧化處理。
但是，在主要是在市區(qū)道路上行駛的公交車等中，通常行駛速度較低，持續(xù)能夠獲得適于微粒的氧化處理的排氣溫度的機(jī)會較少，所以微粒的收集量大于氧化處理量，將導(dǎo)致多孔質(zhì)薄壁堵塞。
因此，近年來提出了即使排氣溫度較低也能夠?qū)ξ⒘＿M(jìn)行氧化處理的等離子體輔助型的排氣凈化裝置(氣體反應(yīng)處理器)(例如參照專利文獻(xiàn)1)。
在這種排氣凈化裝置中，將在不銹鋼制的圓筒體上實施了穿設(shè)加工的外側(cè)電極以及內(nèi)側(cè)電極同軸地配置在腔室中，在該兩電極之間的空隙中填充由介電體構(gòu)成的顆粒，以便處理對象的發(fā)動機(jī)的排氣能夠通過，將發(fā)動機(jī)的排氣向腔室和外側(cè)電極之間的空隙引導(dǎo)。
即，從腔室和外部電極之間送入顆粒填充層的發(fā)動機(jī)的排氣中所包含的微粒附著在顆粒上，僅將通過了顆粒填充層的發(fā)動機(jī)的排氣向大氣中排放。
進(jìn)而，在內(nèi)側(cè)電極和外側(cè)電極上外加高電壓，產(chǎn)生放電等離子體，對發(fā)動機(jī)的排氣進(jìn)行激勵，將未燃燒的碳?xì)浠衔?、氧氣、一氧化氮活化成含氧碳?xì)浠衔?、臭氧、二氧化氮?br> 這樣一來，即使在排氣溫度較低的情況下，附著在顆粒上的微粒也能夠自然而被氧化處理。
專利文獻(xiàn)1特表2002-501813號公報但是，在上述的等離子體輔助型的排氣凈化裝置中，由于收集的顆粒的量的分布并非一定是在排氣的流動方向上是均勻的，所以在整個內(nèi)側(cè)電極和外側(cè)電極上產(chǎn)生放電等離子體，從而電力的消耗過大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題而提出的，其目的在于提供一種電力消耗小的排氣凈化裝置。
為了實現(xiàn)上述目的，在本發(fā)明的第1技術(shù)方案中，備有一體電極，其沿著排氣流動方向延伸；多個分離電極，其由可收集微粒的導(dǎo)電性過濾器構(gòu)成，并且沿著排氣流動方向排列；放電控制單元，其向一體電極和任意的分離電極供應(yīng)用于產(chǎn)生放電的電力。還設(shè)置有推定各分離電極所捕獲到的微粒的量的收集量推定機(jī)構(gòu)，基于該收集量推定機(jī)構(gòu)的計算值，向上述一體電極和任意的分離電極提供用于產(chǎn)生放電的電力。
在本發(fā)明的第2技術(shù)方案中，備有一體電極，其沿著排氣流動方向延伸；多個分離電極，其沿著排氣流動方向排列；過濾器，其夾在兩電極之間，并且可收集微粒；放電控制單元，其向一體電極和任意的分離電極供應(yīng)用于產(chǎn)生放電的電力。還設(shè)置有推定上述過濾器的微粒收集量分布的收集量推定機(jī)構(gòu)，基于該收集量推定機(jī)構(gòu)的計算值，向上述一體電極和任意的分離電極提供用于產(chǎn)生放電的電力。
在本發(fā)明的第1技術(shù)方案中，相對于一體電極以及微粒收集量過多的特定的分離電極，從放電控制單元供應(yīng)用于產(chǎn)生放電的電力，對微粒進(jìn)行氧化處理。能夠通過收集量推定機(jī)構(gòu)計算出分離電極所收集的微粒的量。
在本發(fā)明的第2技術(shù)方案中，相對于一體電極以及與過濾器的微粒收集量過多的部分相對應(yīng)的特定的分離電極，從放電控制單元供應(yīng)用于產(chǎn)生放電的電力，對微粒進(jìn)行氧化處理。能夠通過收集量推定機(jī)構(gòu)計算出過濾器的微粒收集量分布。
根據(jù)本發(fā)明的排氣凈化裝置，能夠獲得以下各種優(yōu)良的效果。
(1)在本發(fā)明的第1技術(shù)方案中，由于相對于一體電極以及微粒收集量過多的特定的分離電極，從放電控制單元供應(yīng)用于產(chǎn)生放電的電力，所以能夠?qū)崿F(xiàn)消耗電力的降低。
(2)能夠通過收集量推定機(jī)構(gòu)計算出分離電極所收集的微粒的量。
(3)在本發(fā)明的第2技術(shù)方案中，由于相對于一體電極以及與過濾器的微粒收集量過多的部分相對應(yīng)的特定的分離電極，從放電控制單元供應(yīng)用于產(chǎn)生放電的電力，所以能夠?qū)崿F(xiàn)消耗電力的降低。
(4)能夠通過收集量推定機(jī)構(gòu)計算出過濾器的微粒收集量分布。


圖1為表示本發(fā)明的排氣凈化裝置的第1實施例的示意圖。
圖2為表示本發(fā)明的排氣凈化裝置的第2實施例的示意圖附圖標(biāo)記的說明2收集量推定機(jī)構(gòu)3放電控制單元5內(nèi)側(cè)電極(分離電極)6內(nèi)側(cè)電極(分離電極)7外側(cè)電極(一體電極)22 收集量推定機(jī)構(gòu)23 放電控制單元25 內(nèi)側(cè)電極(分離電極)26 內(nèi)側(cè)電極(分離電極)27 內(nèi)側(cè)電極(分離電極)28 外側(cè)電極(一體電極)30 過濾器
G排氣具體實施方式
以下，參照附圖對本發(fā)明的實施例加以說明。
圖1表示本發(fā)明的排氣凈化裝置的第1實施例，這種排氣凈化裝置備有收集室1，收集量推定機(jī)構(gòu)2，以及放電控制單元3。
收集室1備有殼體4，其組裝在成為凈化的對象的排氣G的流通路徑中；多個中空狀的內(nèi)側(cè)電極(分離電極)5、6，其由可收集微粒的導(dǎo)電性過濾器形成，并且在殼體4的內(nèi)部沿著排氣G的流動方向同軸地排列；筒狀的外側(cè)電極(一體電極)7，其以在圓周方向上包圍該內(nèi)側(cè)電極5、6的方式設(shè)置在殼體4的內(nèi)部；陶瓷等的介電體8，其覆蓋該外側(cè)電極7的內(nèi)表面。
而且，在排氣G的流通路徑上，與收集室1分別地裝有適用堇青石等的微粒過濾器。
作為上述導(dǎo)電性過濾器，有通過將纖維狀的金屬疊層并進(jìn)行燒結(jié)而一體化的形式，通過將金屬粉末的燒結(jié)體、微細(xì)的金屬網(wǎng)疊層并進(jìn)行燒結(jié)而一體化的形式，或者通過燒結(jié)使金屬粉末載放在微細(xì)的金屬網(wǎng)上的形式，上述各形式均可確保氣體的通過性并收集微粒。
內(nèi)側(cè)電極5是排氣G的行進(jìn)方向上靠近上游的端部封閉、而靠近下游的端部開口的形狀，內(nèi)側(cè)電極6是兩端部分別開口的形狀。
內(nèi)側(cè)電極5、6經(jīng)由環(huán)狀的絕緣材料9連接在一起，而且，在內(nèi)側(cè)電極6和外側(cè)電極7的排氣G的行進(jìn)方向上靠近下游的部分上，以與這些電極6、7的端部的整周相接觸的方式設(shè)置有環(huán)狀的絕緣材料10。
絕緣材料9不僅保證內(nèi)側(cè)電極5、6相互之間的電絕緣性，而且還使兩電極5、6充分離開，以便在兩電極5、6之間不產(chǎn)生放電。
即，從發(fā)動機(jī)(未圖示)送出的排氣G流入收集室1的內(nèi)側(cè)電極5、6的外表面和介電體8的內(nèi)表面之間的空隙11，在從外向內(nèi)通過了內(nèi)側(cè)電極5、6后，經(jīng)過這些內(nèi)側(cè)電極5、6的內(nèi)側(cè)空間而向收集室1的下游一側(cè)的消音器(未圖示)流出，微粒被作為導(dǎo)電性過濾器的內(nèi)側(cè)電極5、6收集。
收集量推定機(jī)構(gòu)2向內(nèi)側(cè)電極5、6通入檢查用的電力，計量這些檢體的電氣特性(阻抗值、電流值、電壓值)，基于預(yù)先通過實測獲得的兩電極5、6的微粒的收集量與作為參量的電氣特性的相互關(guān)系，計算出該時刻的內(nèi)側(cè)電極5、6的微粒收集量，并輸出信號。
由于微粒的主要成分是碳素(導(dǎo)電體)，所以內(nèi)側(cè)電極5捕獲到的微粒的量越多，成為收集量的判定要素的阻抗值就越低，而且電流值增加，進(jìn)而電壓值的降低明顯。
即，通過以適當(dāng)?shù)拈g隔計量非放電時的內(nèi)側(cè)電極5、6的電氣特性，能夠推定出內(nèi)側(cè)電極5、6捕獲到的微粒的量。
在放電控制單元3上連接有上述的收集量推定機(jī)構(gòu)2和交流發(fā)電機(jī)等車載電源12。
在由收集量推定機(jī)構(gòu)2獲得的當(dāng)時的內(nèi)側(cè)電極5、6的微粒收集量超過了預(yù)定值的情況下，該放電控制單元3向外側(cè)電極7和微粒收集量過多的內(nèi)側(cè)電極5、6供應(yīng)電力，產(chǎn)生放電等離子體。
因此，在內(nèi)側(cè)電極5、6中與外側(cè)電極7之間僅產(chǎn)生與微粒收集量相符的放電等離子體，可通過臭氧或氧原子團(tuán)等對微粒進(jìn)行氧化處理。
圖2表示本發(fā)明的排氣凈化裝置的第2實施例，這種排氣凈化裝置備有收集室21、收集量推定機(jī)構(gòu)22、以及放電控制單元23。
收集室21備有殼體24，其組裝在成為凈化的對象的排氣G的流通路徑中；多個中空狀的內(nèi)側(cè)電極(分離電極)25～27，其在殼體24的內(nèi)部沿著排氣G的流動方向同軸地排列；筒狀的外側(cè)電極(一體電極)28，其以在圓周方向上包圍該內(nèi)側(cè)電極25～27的方式設(shè)置在殼體24的內(nèi)部；陶瓷等的介電體29，其覆蓋該外側(cè)電極28的內(nèi)表面；用于收集微粒的過濾器30，其夾在上述內(nèi)側(cè)電極25～27的外表面和介電體29之間。
上述內(nèi)部電極25～27由具有剛性的多孔材料形成，以使排氣G從其外表面一側(cè)向內(nèi)表面一側(cè)通過，并且保持過濾器30。
而且，過濾器30采用陶瓷顆粒、堇青石蜂窩體等。
內(nèi)側(cè)電極25是排氣G的行進(jìn)方向上靠近上游的端部封閉、而靠近下游的端部開口的形狀，內(nèi)側(cè)電極26、27是兩端部分別開口的形狀。
內(nèi)側(cè)電極25、26經(jīng)由環(huán)狀的絕緣材料31連接在一起，而且，內(nèi)側(cè)電極26、27經(jīng)由環(huán)狀的絕緣材料32連接在一起。
而且，在內(nèi)側(cè)電極27和外側(cè)電極28的排氣G的行進(jìn)方向上靠近下游的部分上，以與這些電極27、28的端部的整周相接觸的方式設(shè)置有環(huán)狀的絕緣材料33。
各絕緣材料31、32不僅保證內(nèi)側(cè)電極25～27相互之間的電絕緣性，而且還使這些電極25～27充分離開，以便在電極25、26之間以及電極26、27之間不產(chǎn)生放電。
即，從發(fā)動機(jī)送出的排氣G流入收集室21的內(nèi)側(cè)電極25～27的外表面和介電體29的內(nèi)表面之間的過濾器30的內(nèi)部，在從外向內(nèi)通過了內(nèi)側(cè)電極25～27后，經(jīng)過這些內(nèi)側(cè)電極25～27的內(nèi)側(cè)空間而向收集室21的下游一側(cè)的消音器(未圖示)流出，微粒被過濾器30收集。
收集量推定機(jī)構(gòu)22檢測發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速或排氣路徑的內(nèi)壓等負(fù)荷信息，基于預(yù)先通過實測獲得的過濾器30的微粒的收集量與作為參量的負(fù)荷信息的相互關(guān)系，計算出過濾器30的微粒收集量分布，并輸出信號。
在放電控制單元23上連接有上述的收集量推定機(jī)構(gòu)22和交流發(fā)電機(jī)等車載電源34。
這種放電控制單元23基于上述的微粒收集量分布的數(shù)據(jù)，向與外側(cè)電極28和過濾器30的微粒收集量過多的部分相對應(yīng)的內(nèi)側(cè)電極25～27供應(yīng)電力，產(chǎn)生放電等離子體。
因此，僅在內(nèi)側(cè)電極25～27中與外側(cè)電極28之間產(chǎn)生放電等離子體，可通過臭氧或氧原子團(tuán)等對微粒進(jìn)行氧化處理。
另外，本發(fā)明的排氣凈化裝置并不僅限于上述的實施例，作為用于產(chǎn)生放電等離子體的電極，以及作為平板對置型或格子型等的實施方式，采用與圖示的圓筒型不同的形狀，以及適當(dāng)?shù)馗淖兎蛛x電極的長度的比例，除此之外，當(dāng)然也可以在不脫離本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)加以變更。
本發(fā)明的排氣凈化裝置能夠適用于各種各樣的車種。
權(quán)利要求
1.一種排氣凈化裝置，其特征是，備有一體電極，其沿著排氣流動方向延伸；多個分離電極，其由可收集微粒的導(dǎo)電性過濾器構(gòu)成，并且沿著排氣流動方向排列；放電控制單元，其向一體電極和任意的分離電極供應(yīng)用于產(chǎn)生放電的電力。
2.如權(quán)利要求1所述的排氣凈化裝置，其特征是，還備有推定各分離電極所捕獲到的微粒的量的收集量推定機(jī)構(gòu)，基于該收集量推定機(jī)構(gòu)的計算值，向上述一體電極和任意的分離電極提供用于產(chǎn)生放電的電力。
3.一種排氣凈化裝置，其特征是，備有一體電極，其沿著排氣流動方向延伸；多個分離電極，其沿著排氣流動方向排列；過濾器，其夾在兩電極之間，并且可收集微粒；放電控制單元，其向一體電極和任意的分離電極供應(yīng)用于產(chǎn)生放電的電力。
4.如權(quán)利要求3所述的排氣凈化裝置，其特征是，還備有推定上述過濾器的微粒收集量分布的收集量推定機(jī)構(gòu)，基于該收集量推定機(jī)構(gòu)的計算值，向上述一體電極和任意的分離電極提供用于產(chǎn)生放電的電力。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電力消耗小的排氣凈化裝置，備有沿著排氣(G)流動方向延伸的筒狀的外側(cè)電極(7)；由可收集微粒的導(dǎo)電性過濾器構(gòu)成，并且沿著排氣(G)流動方向排列在外側(cè)電極(7)的內(nèi)部的多個內(nèi)側(cè)電極(5、6)；推定內(nèi)側(cè)電極(5、6)的微粒收集量的收集量推定機(jī)構(gòu)(2)；基于收集量推定機(jī)構(gòu)(2)的計算值，向外側(cè)電極(7)和任意的內(nèi)側(cè)電極(5、6)供應(yīng)用于產(chǎn)生放電的電力的放電控制單元(3)。
文檔編號F01N3/01GK1798908SQ200480015530
公開日2006年7月5日 申請日期2004年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月4日
發(fā)明者竹中嘉英, 町田耕一 申請人:日野自動車株式會社