專利名稱：柴油機(jī)顆粒過濾器的用于過濾顆粒物質(zhì)的裝置的制作方法
柴油,iSi^的用TO,立物質(zhì)的鶴 弓閱的相關(guān)申請5 本申請要求2006年9月26日在韓國知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請10-2006-0093700的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，其全部內(nèi)容在此引用作為 參考。技術(shù)領(lǐng)域io 本發(fā)明涉及--種柴油機(jī)顆粒過濾器的用于過濾顆粒物質(zhì)的裝置(system)。更具體地，本發(fā)明涉及一種柴油機(jī)顆粒過濾器的用于過濾 顆粒物質(zhì)的裝置，其通過過濾廢氣中的顆粒物質(zhì)而能夠符合日益嚴(yán)格 的廢氣排放法規(guī)。15 背景技術(shù)根據(jù)歐洲廢氣排放法規(guī)，EURO-5，諸如氮氧化物和碳?xì)浠衔?(HC)的濃度標(biāo)準(zhǔn)己經(jīng)提高，并且針對顆粒物質(zhì)(PM)的法規(guī)也己經(jīng) 加強(qiáng)。針對顆粒物質(zhì)的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)將擴(kuò)大到覆蓋諸如顆粒物質(zhì)的重量， 其產(chǎn)生數(shù)量，及其尺寸。因此，車輛設(shè)計(jì)師對能夠降低廢氣中顆粒物 20 質(zhì)含量的過濾設(shè)備很感興趣。如圖5中所示，大多數(shù)傳統(tǒng)柴油機(jī)顆粒過濾器(DPF)僅能夠用于 過濾直徑大于lO^m的顆粒物質(zhì)。但是，從實(shí)際具有柴油機(jī)的車輛中排放的顆粒物質(zhì)尺寸大部分小 于2.5pm，且具有這種尺寸的顆粒物質(zhì)未經(jīng)過濾即被排入大氣中。 25 特別是，顆粒物質(zhì)的尺寸越小，顆粒物質(zhì)停留在空氣中的時(shí)間越長，因此，由于所述顆粒物質(zhì)沒有被人類的呼吸器官過濾，因而它們 會(huì)對肺造成損傷。為了過濾顆粒物質(zhì)，已經(jīng)提出了使用具有微孔的材料來制造過濾 器的方法。但是，這種方法具有一些缺點(diǎn)，即作用在過濾器上的排氣 30壓力會(huì)升高，且涂覆催化劑有困難。 此外，還有這樣的過濾方法，其中顆粒物質(zhì)由顆粒物質(zhì)沉降電極(agglomerator)凝聚，該顆粒物質(zhì)沉降電極設(shè)在連接發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油機(jī) 顆粒過濾器的前排氣管中。但是，根據(jù)該過濾方法，廢氣中所含有的各種尺寸的物質(zhì)凝聚在 5—起，從而作用在過濾器上的排氣壓力會(huì)升高，且前排氣管會(huì)堵塞。 此外，當(dāng)非球形的凝聚物質(zhì)變得過大時(shí)，會(huì)干擾廢氣的流動(dòng)。而且，當(dāng)使用接觸式沉降電極時(shí)，前排氣管易于氧化，從而其耐 用性變差。上述在該背景技術(shù)部分公開的信息僅用于加深對發(fā)明背景的理 10解，因此它可能含有不構(gòu)成在該國中本領(lǐng)域普通技術(shù)人員己知的現(xiàn)有 技術(shù)的信息。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種柴油機(jī)顆粒過濾器的用于過濾顆粒物 15質(zhì)的裝置，其具有利用少量電能來過濾包含在廢氣中的顆粒物質(zhì)的優(yōu) 點(diǎn)。本發(fā)明具有通過僅凝聚所過濾的顆粒物質(zhì)而防止施加給過濾器的 排氣壓力增大的優(yōu)點(diǎn)。而且，本發(fā)明可以具有通過采用傳統(tǒng)過濾設(shè)備來降低成本的優(yōu)點(diǎn)。 20 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了柴油機(jī)顆粒過濾器的用于過濾顆粒物 質(zhì)的裝置，該裝置包括位于柴油機(jī)顆粒過濾器入口內(nèi)圓周上的迂回 腔道(detour channel);位于迂回腔道前方并通過電壓使顆粒物質(zhì)帶 電的電極；和用于控制電極工作的控制單元。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，迂回腔道的后部可以形成為導(dǎo)電金屬 25板，且后部的端部封閉。迂回腔道的后部可以包括用于燃燒通過控制單元的控制而凝聚的 顆粒物質(zhì)的加熱單元，和用于檢測凝聚顆粒物質(zhì)的狀態(tài)并將與該狀態(tài) 相應(yīng)的信號(hào)發(fā)送給控制單元的顆粒物質(zhì)檢測單元。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，迂回腔道的后部可以幵啟，且用于 30通過控制單元的控制而凝聚顆粒物質(zhì)的顆粒沉降電極可設(shè)在迂回腔道 上。


圖1是一個(gè)示意圖，表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的柴油機(jī)顆粒過濾器 的用于過濾顆粒物質(zhì)的裝置的結(jié)構(gòu)。圖2是一個(gè)剖視圖，表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的柴油機(jī)顆粒過 濾器的用于過濾顆粒物質(zhì)的裝置的結(jié)構(gòu)。圖3是--個(gè)剖視圖，表示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的柴油機(jī)顆粒過 濾器的用于過濾顆粒物質(zhì)的裝置的結(jié)構(gòu)。圖4是--個(gè)示意圖，表示在本發(fā)明第二實(shí)施例屮的顆粒沉降電極。圖5是廢氣中包括的不同尺寸顆粒的濃度分布曲線。 〈附圖中表示主要元件的附圖標(biāo)記說明〉10:發(fā)動(dòng)機(jī) 20:前排氣管30:柴油機(jī)顆粒過濾器 40:控制單元50:后排氣管 100:迂回腔道110:電極 140:加熱單元150:顆粒物質(zhì)檢測器 180:顆粒沉降電極具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。 20 圖1是--個(gè)示意圖，表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的柴油機(jī)顆粒過濾器的用于過濾顆粒物質(zhì)的裝置的結(jié)構(gòu)。如圖1中所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的柴油機(jī)顆粒過濾器的用于過濾顆粒物質(zhì)的裝置包括柴油機(jī)顆粒過濾器30和控制單元40。如圖2和圖3中所示，柴油機(jī)顆粒過濾器30包括位于柴油機(jī)顆粒 25過濾器30前部的擴(kuò)散器160和位于柴油機(jī)顆粒過濾器30中部的過濾 器170。由于其對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的，因此這里省略對柴 油機(jī)顆粒過濾器30結(jié)構(gòu)和操作的詳細(xì)說明。柴油機(jī)顆粒過濾器30位于前排氣管20和后排氣管50之間。因此， 從發(fā)動(dòng)機(jī)10排放的廢氣通過前排氣管20流入柴油機(jī)顆粒過濾器30， 30 且柴油機(jī)顆粒過濾器30對廢氣進(jìn)行過濾。然后，經(jīng)過過濾的廢氣通過 后排氣管50排入大氣。 控制單元40控制根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的柴油機(jī)顆粒過濾器的用于過濾顆粒物質(zhì)的裝置的工作。圖2是一個(gè)剖視圖，表示根據(jù)本發(fā)明第--實(shí)施例的柴油機(jī)顆粒過濾器的用于過濾顆粒物質(zhì)的裝置的結(jié)構(gòu)。 5 如圖2中所示，在根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的柴油機(jī)顆粒過濾器的用于過濾顆粒物質(zhì)的裝置中，柴油機(jī)顆粒過濾器30在柴汕機(jī)顆粒過濾器30入口的內(nèi)圓周上設(shè)有迂回腔道100。迂回腔道100的后部形成為導(dǎo)電金屬板，且后部的端部封閉。 電極110位于迂回腔道100前方，而迂回腔道100設(shè)有加熱單元 10140，且在其后部具有顆粒物質(zhì)檢測器150。電極110施加有來自于控制單元40的電壓并使顆粒材料帶電。 加熱單元140通過控制單元40的控制燃燒凝聚的顆粒物質(zhì)。 加熱單元140可以形成為具有高電阻的線圈并圍繞迂回腔道100。作為替代，加熱單元140可以是通過施加的高電壓而產(chǎn)生火花的電極。 15 顆粒物質(zhì)檢測器150檢測積聚在迂回腔道100后部的凝聚顆粒物質(zhì)的狀態(tài)(例如，尺寸和質(zhì)量)，并將與該狀態(tài)相應(yīng)的信號(hào)傳遞給控制單元40。控制單元40與電極10、加熱單元140、擴(kuò)散器160、和顆粒物質(zhì) 檢測器150電連接。 20 控制單元40向電極IIO施加電壓以使顆粒物質(zhì)帶電。控制單元40從顆粒物質(zhì)檢測器50接收顆粒物質(zhì)的狀態(tài)信號(hào)，確 定用于燃燒顆粒物質(zhì)的正確時(shí)刻，并控制加熱單元140的工作。下面，將詳細(xì)說明本發(fā)明第-一實(shí)施例的操作。從發(fā)動(dòng)機(jī)10排放的廢氣通過前排氣管20流入柴油機(jī)顆粒過濾器 25 30。這時(shí)，位于迂回腔道100前方的電極no使廢氣中的顆粒帶電。帶電的顆粒受到電吸引力和由于粘性的阻力，從而它們垂直于顆 粒的流動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)。顆粒垂直于顆粒流動(dòng)方向的運(yùn)動(dòng)距離(A)可以 由下面電吸引力和由于粘性的阻力之間的公式表示。[公式1]<formula>formula see original document page 6</formula> 這里，"〃表示每個(gè)顆粒的電荷數(shù)，e表示正常電子電荷，C表示滑 動(dòng)(slippage)修正的坎寧安(Cunningham)系數(shù)，u表示粘度，而A' 表示顆粒直徑。參考公式1，可以知道，顆粒垂直于顆粒流動(dòng)方向的運(yùn)動(dòng)距離(z〃) 5 與顆粒直徑(dO成反比。換句話說，顆粒直徑(D")越小，顆粒運(yùn) 動(dòng)離開柴油機(jī)顆粒過濾器30的中心越遠(yuǎn)。因此，小直徑(A')顆粒物 質(zhì)向位于柴油機(jī)顆粒過濾器30入口內(nèi)圓周上的迂回腔道100運(yùn)動(dòng)。廢氣中顆粒上的慣性力與P/2"成比例。這里，A，表示廢氣的密 度，而V表示廢氣的速度。10 因此，顆粒的直徑(化')越小，顆粒受到的慣性力越小，因而它們運(yùn)動(dòng)至迂回腔道100。隨后，顆粒物質(zhì)向迂回腔道100的后部運(yùn)動(dòng)。由于迂回腔道100 的后部形成為導(dǎo)電金屬板，顆粒相互碰撞并在迀回腔道IOO后部凝聚。 位于迂回腔道100后部的顆粒物質(zhì)檢測器150檢測凝聚顆粒物質(zhì) 15的狀態(tài)，并向控制單元40發(fā)送狀態(tài)信號(hào)?？刂茊卧?0通過考慮凝聚 顆粒物質(zhì)的狀態(tài)，確定用于燃燒顆粒材料的恰當(dāng)時(shí)間，并在該恰當(dāng)時(shí) 間啟動(dòng)加熱單元。下面將參考圖3，對比本發(fā)明第一實(shí)施例，說明本發(fā)明第二實(shí)施例 的結(jié)構(gòu)和操作。20 圖3為剖視圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的柴油機(jī)顆粒過濾器的用于過濾顆粒物質(zhì)的裝置的結(jié)構(gòu)。如圖3中所示，在根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的柴油機(jī)顆粒過濾器的 用于過濾顆粒物質(zhì)的裝置中，迂回腔道IOO設(shè)有顆粒沉降電極180。顆 粒沉降電極180通過控制單元40的控制來凝聚流入迂回腔道100的顆25 粒物質(zhì)。如圖4中所示，顆粒沉降電極180包括通過放電火花使顆粒物質(zhì) 帶電的第--電極190，和通過電吸引力來吸引帶電顆粒物質(zhì)并凝聚所述 顆粒物質(zhì)的第二電極200。由于其對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的， 因此這里省略顆粒沉降電極180的詳細(xì)說明。 30 迂回腔道100的后部是敞開的。因此，由顆粒沉降電極180凝聚的顆粒通過迂回腔道100流入柴油機(jī)顆粒過濾器。顆粒材料由過濾器 170所過濾，其它廢氣材料也一樣，然后它們被排入大氣中。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，包括在廢氣中的顆粒物質(zhì)可以通過使 用少量電能而被過濾，從而可以降低空氣污染。此外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，只有包括在廢氣中的較小的顆粒物 質(zhì)相應(yīng)地凝聚并由柴油機(jī)顆粒過濾器過濾，從而施加到過濾器的排氣 壓力可以維持在一定的水平之下。而且，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例可以通過使用傳統(tǒng)柴油機(jī)顆粒過濾器 而簡單地設(shè)置，從而其成本可以降低且其結(jié)構(gòu)可以簡化。盡管已經(jīng)結(jié)合--個(gè)實(shí)際實(shí)施例對本發(fā)明作了說明，但可以理解本 發(fā)明并不局限于所公開的實(shí)施例。相反，本發(fā)明旨在涵蓋各種包括在 所附的權(quán)利要求的精神與范圍中的改進(jìn)和等價(jià)的布置。
權(quán)利要求
1.一種柴油機(jī)顆粒過濾器的用于過濾顆粒物質(zhì)的裝置，包括位于柴油機(jī)顆粒過濾器入口內(nèi)圓周上的迂回腔道；位于迂回腔道前方并通過電壓使顆粒物質(zhì)帶電的電極；和用于控制電極工作的控制單元。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中迂回腔道的后部形成為導(dǎo)電 金屬板，且后部的端部封閉。10
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中迂回腔道的后部包括用于燃 燒通過控制單元的控制而凝聚的顆粒物質(zhì)的加熱單元，和用于檢測凝 聚顆粒物質(zhì)的狀態(tài)并將與該狀態(tài)相應(yīng)的信號(hào)發(fā)送給控制單元的顆粒物 質(zhì)檢測單元。15
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中迂回腔道的后部敞開的，且 用于通過控制單元的控制而凝聚顆粒物質(zhì)的顆粒沉降電極設(shè)在遼回腔 道上。20
全文摘要
本發(fā)明涉及一種柴油機(jī)顆粒過濾器的用于過濾顆粒物質(zhì)的裝置，其能夠通過過濾廢氣中的顆粒物質(zhì)而符合加強(qiáng)的廢氣排放法規(guī)。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了柴油機(jī)顆粒過濾器的用于過濾顆粒物質(zhì)的裝置，該裝置包括位于柴油機(jī)顆粒過濾器入口內(nèi)圓周上的迂回腔道；位于迂回腔道前方并通過電壓使顆粒物質(zhì)帶電的電極；和用于控制電極工作的控制單元。
文檔編號(hào)F01N3/01GK101153553SQ200610169940
公開日2008年4月2日 申請日期2006年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月26日
發(fā)明者李康洙 申請人:現(xiàn)代自動(dòng)車株式會(huì)社