專利名稱：用于從內(nèi)燃機(jī)的廢氣流中分離微粒的微粒分離器以及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1前敘部分所述的用于從內(nèi)燃機(jī)的廢
氣流中分離微粒的微粒分離器，以及一種根據(jù)權(quán)利要求35前敘部分所 述的用于微粒從內(nèi)燃機(jī)的廢氣流中分離微粒的方法。
背景技術(shù)：
在柴油發(fā)動機(jī)燃燒時，同樣如在四沖程發(fā)動機(jī)直接噴油時，導(dǎo)致微 粒的排放，該微粒此外通過燃料的不完全燃燒產(chǎn)生，并且主要由表面積 大的碳組成。為了燒掉該表面積大的碳GB895990A提出，將碳用二氧 化氮(N02)作為氧化劑代替氧燃燒。
此外，由US4902487已知在一過濾器上分離-友微粒，并且緊接著通 過二氧化氮氧化。為了產(chǎn)生二氧化氮例如根據(jù)DE2832002在內(nèi)燃機(jī)的廢 氣流中含有的一氧化氮(NO)可在一含有鉑的催化器上被氧化成二氧 化氮。與此同時與全部的氮氧化物相比二氧化氮的份額明顯地被提高， 其中該反應(yīng)從大約180。C起進(jìn)行。而微粒通過二氧化氮的燃燒從250°C 的溫度時開始。在氣相中的微粒氧化如此順利就像沒發(fā)生一樣。對此在 一固體上的積聚是必需的，以便獲得足夠的停留時間，這通常通過微粒 過濾器的使用被實(shí)現(xiàn)。
然而這樣的工藝過程的主要缺點(diǎn)在于高的廢氣反壓，該廢氣反壓通 過過濾器引起。這在提高的燃料消耗中尤其引人注目。而且在運(yùn)行期間 不能燃燒的組成部分也沉積在過濾器上，例如潤滑油煙。由此廢氣反壓 始終不斷提高，因此過濾器必須定期地并且經(jīng)常^皮更換，以便避免還要 繼續(xù)提高的燃料消耗以及可能的內(nèi)燃機(jī)的損害。此外在不充分的氧化時 可能導(dǎo)致始終不斷用煙灰覆蓋，這最終可能導(dǎo)致過濾器的堵塞。
為了避免該缺點(diǎn)，由EP1072765B1已知使用 一種無過濾器的微粒分 離器，在該微粒分離器中廢氣流沿著具有一定結(jié)構(gòu)的表面被引導(dǎo)以及不 斷地被轉(zhuǎn)向，以便可以將微粒通過熱運(yùn)動、對流或者擴(kuò)散從廢氣流中分 離。在熱運(yùn)動微粒分離中，微粒分離器的表面^皮冷卻，因此表面明顯地 比廢氣流涼。由此微粒在表面上分離，并且在那里被用在氧化催化器上 產(chǎn)生的二氧化氮催化氧化。在一按照對流原理設(shè)計(jì)的微粒分離器時具有這樣的表面結(jié)構(gòu)，以使微粒被強(qiáng)制不斷地與表面接觸，并且然后在該表 面結(jié)構(gòu)上分離，并且最后在那里同樣可以借助于二氧化氮被催化氧化。 按照擴(kuò)散原理設(shè)計(jì)的微粒分離器布置有所謂的流動死區(qū)，例如在導(dǎo)向板 的靜風(fēng)區(qū)中。在該流動死區(qū)中流動速度接近于零，因此廢氣流在這里具 有一相對長的停留時間，以便纟斂?？梢詮膹U氣流擴(kuò)散到流動死區(qū)中，以 便彌補(bǔ)那里局部存在的濃度差別。然而在這里缺點(diǎn)是，微粒通過擴(kuò)散的 分離隨著提高的微粒直徑變差，因此這里較大的微粒幾乎不能或者只能
非常有限地#皮分離。因?yàn)槲⒘Ｙ|(zhì)量、在球形微粒假設(shè)下、根據(jù)m微粒- 1/6
xd3x TT x p隨著微粒直徑d的三次冪增加，所以用該分離器只能獲得 相對小的微粒質(zhì)量的降低，即基本上只有超細(xì)微粒被分離，這意味著大 量的剩余微粒質(zhì)量仍然殘留在廢氣流中，該剩余微粒質(zhì)量計(jì)有較大的微 粒質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
與此相對應(yīng)本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種用于從內(nèi)燃機(jī)的廢氣流中分 離微粒的微粒分離器以及一種方法，借助于該方法所有數(shù)量級的微粒、
即尤其是超細(xì)微粒和與此相對應(yīng)較大的和/或者4支重的粗顆?？梢院唵?的方式可靠地從廢氣流中^皮分離出去。
涉及該微粒分離器該任務(wù)用權(quán)利要求1所述的特征獲得解決。涉及 該方法該任務(wù)用權(quán)利要求35所述的特征獲得解決。對此有利的結(jié)構(gòu)是 后面有關(guān)的從屬權(quán)利要求的目標(biāo)。
而且根據(jù)本發(fā)明鑒于其流動情況在微粒分離器中這樣構(gòu)成不同的 流動區(qū)域，以使在不同的流動區(qū)域中不同的、確定的數(shù)量級和/或者質(zhì)量 的微?；旧峡梢詮膹U氣流中被分離。特別優(yōu)選的是在這里在微粒分離 器中構(gòu)成不同的、尤其是空間相互分離的流動區(qū)域，以^f更達(dá)到一方面預(yù) 先確定的數(shù)量級的超細(xì)微粒通過尤其是擴(kuò)散、并且另 一方面與此相應(yīng)地 確定的或者預(yù)先確定的較大的和/或者較重的粗顆粒由于它的慣性基本 上分開的分離。與此同時特別優(yōu)選的是鑒于在流動區(qū)域中廢氣流的流動 速度和/或者停留時間可以劃分為不同的流動區(qū)域。
因此根據(jù)本發(fā)明的基本構(gòu)思在于，將確定的微粒的通過擴(kuò)散的微粒 分離與基于慣性的微粒分離結(jié)合起來。為此優(yōu)選的是廢氣流持續(xù)地被轉(zhuǎn) 向，以〗更例如產(chǎn)生流動死區(qū)和/或者渦流，該渦流〗呆i正超細(xì)樣i粒通過擴(kuò)散 分離。而且在另外的優(yōu)選的是、空間分離的區(qū)域中，廢氣流的流動速度被提高，并且該廢氣流緊接著優(yōu)選的是突然被轉(zhuǎn)向，因此較重的微粒由 于它較高的慣性在轉(zhuǎn)向區(qū)域中不可能再跟隨廢氣流，并且基本上方向不 變地繼續(xù)飛行。那么優(yōu)選的是用于收集微粒的裝置、尤其是構(gòu)成死室容 積的袋孔形的存儲容積或者微粒收集裝置和/或者存儲裝置安裝在轉(zhuǎn)向 的下游，下面對它還要詳細(xì)探討。
微粒分離器可以構(gòu)成不同的流動區(qū)域，所述流動區(qū)域具有裝置，借 助于所述裝置廢氣流在微粒分離器中可以一皮加速和/或者被減速和/或者 被轉(zhuǎn)向。對此有不同的可能性。特別簡單和有利的是，不同的流動區(qū)域 通過例如不同大小的自由流動截面構(gòu)成。此外不同的流動區(qū)域沿著廢氣 流的流動方向看、按微粒分離器的具體的結(jié)構(gòu)可以 一個接一個地和/或者 并排地和/或者重疊地布置。在這里特別重要的是，尤其是與這一流動區(qū) 域相聯(lián)系，該流動區(qū)域具有高的廢氣流的流動速度，而且設(shè)有裝置，借 助于該裝置廢氣流在微粒分離器中可重復(fù)地被轉(zhuǎn)向和/或者可以被分成 部分廢氣流，以便以筒單的方式用高的功能可靠性保證，粗顆?？稍谇?面所描述的方式和方法下由于它的慣性從廢氣流中,皮分離。為此特別優(yōu) 選的是，微粒分離器具有多個流動通道，其中至少流動通道的一部分具 有流道口，至少流動通道的一部分通過該流道口流動相連。用一這樣的、 尤其是構(gòu)成蜂房形的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向可以特別簡單的方式形成。
此外不同的流動區(qū)域可以這樣布置，以 -使至少 一具有確定的流動速 度和/或者確定的停留時間流過的廢氣流的第 一 流動區(qū)域的部分廢氣流 流入鑒于廢氣流的流動速度和/或者停留時間相對于第 一 流動區(qū)域不同 的第二流動區(qū)域。與流動區(qū)域相聯(lián)系的"第一"和"第二"的概念這里
明確表示并不僅僅局限在兩個不同種類的流動區(qū)域，即使這是優(yōu)選的結(jié) 構(gòu)形式，而這里僅僅為了清楚起見為了不同流動區(qū)域的更好的區(qū)別被這
樣使用；當(dāng)然也可以設(shè)有多于兩個不同的流動區(qū)域或者相同的流動區(qū)域 的不同的組。隨著這樣溢流不同的流動區(qū)域例如與高速的流動區(qū)域相聯(lián) 系^皮保證，在該高速流動區(qū)域中廢氣流用 一預(yù)先確定的高速度通過轉(zhuǎn)向 或者溢流流入與此相應(yīng)i也具有或者構(gòu)成4交〗氐的流動速度的流動區(qū)域，首 先由于高的速度和然后突然的轉(zhuǎn)向到相鄰的流動區(qū)域中粗顆粒由于它 的慣性^皮從廢氣流中分離，而緊接著在然后與此相應(yīng)地"較慢的"流動 區(qū)域中超細(xì)微?？赏ㄟ^擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)分離。 一這樣的結(jié)構(gòu)是特別優(yōu)選的，如 前面已經(jīng)提及的，當(dāng)構(gòu)成多個、優(yōu)選的是兩組不同的流動區(qū)域時，其中每組的流動區(qū)域基本上構(gòu)成相同地。 一這樣的結(jié)構(gòu)在制造技術(shù)上容易實(shí) 現(xiàn)。
用一具體的結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)特別良好的分離結(jié)果，在該結(jié)構(gòu)中不同的相 鄰的流動區(qū)域沿著流動方向看至少逐段地這樣相互位錯布置，以使第一 流動區(qū)域的流出口構(gòu)成相對于第 一 流動區(qū)域不同的第二流動區(qū)域的流 入口 。用這樣的布置同時可以形成緊湊的和最佳的微粒分離器的結(jié)構(gòu)， 用該微粒分離器廢氣流在前面所描述的方式下可功能可靠地被加速、減
速和轉(zhuǎn)向。
對于每個微粒的有效的和最佳的分離具有特別優(yōu)點(diǎn)的是，微粒收集 裝置和/或者存儲裝置分配給不同的流動區(qū)域的每一個，其中該裝置尤其 是通過袋孔形的死區(qū)容積、尤其是通過一帶有基本上垂直于廢氣流取向 的擋板的袋孔形的流動通道段構(gòu)成。此外微粒收集裝置和/或者存儲裝置 沿著廢氣流的流動方向看可布置在每個流動區(qū)3或的流入口之前和/或者 在每個流動區(qū)域的流出口之后。
分離的含碳的微粒的氧化可以通過廢氣溫度的提高和/或者借助于 在催化器上用于將一氧化氮氧化形成的二氧化氮實(shí)現(xiàn)或者被加速。
在上面所描述的微粒收集裝置和/或者存儲裝置中這是可能的，集聚 大量的微粒、尤其是煙灰。當(dāng)然也許尤其是與袋孔形的微粒收集裝置和 /或者存儲裝置相聯(lián)系可能發(fā)生，對于氧化必需的二氧化氮只可能通過相 對緩慢的擴(kuò)散過程進(jìn)入微粒收集裝置和/或者存儲裝置。那么這可能導(dǎo) 致，微粒在例如作為微粒收集裝置和/或者存儲裝置的袋孔中的氧化由于 二氧化氮的供給太慢引起的局部缺少二氧化氮相對不理想。因此這是合 適的， 一 小部分含有二氧化氮的流體以旁路的形式通過例如作為微粒收 集裝置和/或者存儲裝置的袋孔引入。然而與此同時必須注意，流動速度 不能太大，以便防止收集的微粒被吹出。旁路流動可以通過微粒收集裝 置和/或者存儲裝置隔板區(qū)域的打孔和/或者多孔材料的使用被實(shí)現(xiàn)。尤 其是與例如構(gòu)成袋孔的微粒收集裝置和/或者存儲裝置的打孔相聯(lián)系這
被表明是有利的，每個流動區(qū)域的廢氣流不能超過30 %通過微粒收集和 /或者存儲裝置從流動區(qū)域流出，以便防止在那里已分離的微粒被巻起。
根據(jù)本發(fā)明的另 一特別優(yōu)選的結(jié)構(gòu)規(guī)定，微粒分離器至少在部分區(qū) 域中催化活化尤其是用 一催化活化涂層涂敷。
當(dāng)該微粒分離器作為板式分離器由多個相互以上下重疊放置的層相連接的分離器板構(gòu)成時，那么獲得 一特別費(fèi)用低廉的微粒分離器的結(jié) 構(gòu)，該分離器板構(gòu)成疊片組。其中，不同的流動區(qū)域和/或者轉(zhuǎn)向區(qū)域和 /或者分離區(qū)域和/或者收集區(qū)域和/或者存儲區(qū)域和/或者流道口總體上 看可以通過材料成型和/或者材料變形和/或者材料沖制和/或者材料掏空 在疊片組的分離器板的至少一部分的預(yù)先確定的區(qū)域上以簡單的方式 構(gòu)成。對此有利的是，至少疊片組的分離器板的一部分基本上相同地構(gòu) 成，然而這不是絕對必需的。與此同時特別優(yōu)選的是各個分離器板通過 預(yù)先確定壁厚的箔和/或者墊構(gòu)成。這樣的箔和/或者墊可以非常簡單地
例如這樣重新成型，以使至少箔的一個^:制成波紋形，其中"波紋"的
概念這里在廣義下被理解為，并且尤其是也包括手風(fēng)琴形狀的折疊成型 或者這一類的形狀。用這樣制成波紋形的例如箔作為分離器板在與其它 的例如構(gòu)成箔的分離器板的組合下可以簡單的方式構(gòu)成微粒分離器的 流動通道相應(yīng)要求的數(shù)量和幾何尺寸。通過收縮或者凹槽、相同的或者 不同的波幅(高度延伸)和/或者不同的或者相同的波頻率(波紋數(shù)量) 可以相對簡單地改變自由流動截面，并且因此改變流動速度或者實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn) 向，或者單個的區(qū)域可完全被與流動分離，以便例如獲得要求的死區(qū)。 與此同時特別優(yōu)選的是沿著流動方向看一個接一個的收縮可以一次從 上面并且一次從下面起交替地收縮波紋-鏡截面。另外，收縮相對于不同 的平板面例如也可以這樣相互位錯地布置，以使收縮相對于相鄰的平板 面在收縮之間約 一半的間距上相互位4普布置。
而且這樣通過例如尺寸穩(wěn)定的箔和/或者墊構(gòu)成的分離器板可以簡 單的方式纟皮打孔，由此可形成到相鄰流動通道的通道。
這被證明是特別有利的，例如箔作為波紋形或者彎曲的不同的振幅 和/或者頻率的分離器板交替地布置，以便形成不同的流動截面、即不同 的單元密度的區(qū)域、并且因此形成不同的流動速度。當(dāng)箔例如構(gòu)成平行 的流動通道時，應(yīng)該設(shè)有一平整層作為中間層，以便防止制成波紋形的 箔的交錯滑動。
當(dāng)然這也是可行的，沿著分離器板、例如箔改變波紋或者彎曲的振 幅和/或者頻率。
分離器板例如可以由陶瓷的和/或者金屬的和/或者含硅的和/或者含 碳化硅的和/或者含石英的和/或者纖維類的材料制造。此外，分離器板 至少在部分區(qū)域中可具有一帶有確定的、即預(yù)先確定的粗糙度的表面結(jié)構(gòu)，例如通過下面還要詳細(xì)說明的機(jī)械加工。此外到各個區(qū)域的通道、 尤其是到相鄰的、優(yōu)選的是不同的流動區(qū)域的流道口可以通過作為分離 器板的例如箔和/或者墊的打孔和/或者切縫實(shí)現(xiàn)。
微粒通過擴(kuò)散和慣性力的分離按照根據(jù)本發(fā)明描述的方法并且用 描述的微粒分離器可以簡單的方式達(dá)到預(yù)定目的。如上面已經(jīng)說明的， 分離的含碳的微粒的氧化可通過廢氣溫度的提高和/或者借助于在催化 器上將一氧化氮氧化形成的二氧化氮實(shí)現(xiàn)或者被加速。當(dāng)然在不穩(wěn)定運(yùn) 行的內(nèi)燃機(jī)時由于變化的或者暫時太低的廢氣溫度和變化的氮氧化物 原始排放經(jīng)常不能提供足夠的二氧化氮，以便將分離的煙灰氧化。這意 味著分離器必須將微粒儲存這么久，直到在將來的某一時刻有足夠的二 氧化氮來將分離的煙灰氧化。例如由于微粒在微粒分離器或者分離器板 表面上的附著被改善，所以這是可以被實(shí)現(xiàn)的。為此應(yīng)該采用具有高的 粗糙度的表面。在金屬箔時這意味著，例如它應(yīng)該通過機(jī)械加工被變得 略微粗糙。這件事例如可通過刷制、磨削、刮制、噴丸(例如噴^^、處理)、 電暈輻射、滾花或者針鑿產(chǎn)生。化學(xué)處理如蝕刻、電蝕刻或者陽極氧化 也是可考慮的。此外例如作為分離器板箔的合金可以這樣被調(diào)整，以使
它的表面組織可在熱影響下和/或者通過pH^f直的變^^而改變。對此一例
子是添加大量的鋁。鋁在高溫時遷移到表面上，并且在那里形成鋁的集聚。
結(jié)合一具體的結(jié)構(gòu)形式，特別有利的是至少一微粒分離器與至少一 催化裝置一起布置在一排氣系統(tǒng)的消聲器中。


本發(fā)明下面借助于附圖詳細(xì)說明。
其中
圖1表示了 一帶有這里例如不同的兩組流動區(qū)域的根據(jù)本發(fā)明的微 粒分離器的部分區(qū)域的示意俯視圖，并且
圖2示意表示了一通過根據(jù)本發(fā)明的微粒分離器的橫剖面，該橫剖 面示范性地表示了兩個上下重疊放置的帶有不同的振幅、即波紋高度、 但是相同的頻率的波紋層，其中在兩個波紋層之間設(shè)有一平滑層，
圖3示意表示了一根據(jù)圖2所示、然而關(guān)系到表示另一凹槽的剖面 的圖示，并且
圖4示意表示了 一根據(jù)本發(fā)明的微粒分離器的透視局部放大圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示意表示了一通過一根據(jù)本發(fā)明的微粒分離器1的第一種結(jié)構(gòu) 形式的至少部分區(qū)域的平行剖面和 一 與此同時在 一 定程度上對微粒分
離器1確定的部分區(qū)域的俯視圖，與超細(xì)微粒3和粗顆粒4的分離相聯(lián) 系從原理上表示了廢氣流2從該微粒分離器中的流動。
鑒于廢氣流的流動情況、尤其是鑒于流動速度和停留時間，為了構(gòu) 成不同的分離器區(qū)域微粒分離器1這里具有例如兩組不同的流動區(qū)域， 該流動區(qū)域這里在兩組的每一組中作為高速流動區(qū)域5和^氐速流動區(qū)域 6基本上相同地構(gòu)成。
高速流動區(qū)域5相對于低速流動區(qū)i或6具有一明顯更小的、例如至 少大約小兩倍的自由流動截面，因此各自的部分廢氣流在高速流動區(qū)i或 中具有比在低速流動區(qū)域中更高的流動速度。
不僅高速流動區(qū)域5而且低速流動區(qū)域6這里構(gòu)成沿著流動方向x 看端面封閉的流動室的形式，其中沿著流動方向x看多個這樣的^氐速流 動區(qū)域6和高速流動區(qū)域5直接地一個接一個地布置。流動方向x這里 與通過微粒分離器的全部廢氣流的主流動方向相一致。
如由圖l所示可進(jìn)一步得知，高速流動區(qū)域5和低速流動區(qū)域6與 流動方向交叉(橫向y)看交替地布置，并且沿著流動方向x這樣相互 位4普，以使部分廢氣流7從沿著流動方向x看低速流動區(qū)6的中間到后 面的流動區(qū)域段9通過沿著流動方向x看側(cè)面的流道口 8流入沿著流動 方向x看相鄰的高速流動區(qū)域5的前面到中間的流動區(qū)域l殳10'。相應(yīng) 地反過來，由于高速流動區(qū)域5相對于低速流動區(qū)域6的位錯布置，部 分廢氣流7從高速流動區(qū)域5的中間到后面的流動區(qū)域段9'通過相應(yīng) 的流道口 8流入低速流動區(qū)域6的前面至中間的流動區(qū)域賴10 。與此相 應(yīng)地沿著流動方向x看后面的流道口 8分別構(gòu)成部分廢氣流7的流出口 ， 而沿著流動方向x看每個流動區(qū)域5、 6的前面的流道口 8構(gòu)成流入口 。 與此同時，例如4氐速流動區(qū)域6的前面的流道口在它的形狀和/或者大小 上可與低速流動區(qū)域6的后面的流道口不同，因此在圖1中所示的布置 中與此相應(yīng)地高速流動區(qū)域5的后面和前面的流道口在它的形狀和/或 者尺寸上也不同。^f旦是例如流道口沿著流動方向x在形狀和/或者尺寸上 也可以變化，由此分離特性沿著流動、并且因此在分離器流入口和流出 口之間可以^皮改變。如由圖1所示可進(jìn)一步得知，沿著流動方向X看，在流道口8之前
或者之后、即在分別構(gòu)成空腔形的流動區(qū)域5、 6的端面區(qū)域中構(gòu)成所
謂的作為微粒收集和存儲裝置的袋孔ii或者ir ,該裝置提供一種死
區(qū)容積。根據(jù)本發(fā)明的微粒分離器1的作用方式現(xiàn)在同樣借助于圖l詳 細(xì)說明。由于在j氐速流動區(qū)域6中相對大的自由流動截面，部分廢氣流 7這樣被減速，以使廢氣流在低速流動區(qū)域6中具有一非常低的流動速 度。此外低速流動區(qū)域6的布置這樣進(jìn)行，以使廢氣流的流動速度這樣 低，以便一定的預(yù)先確定的數(shù)量級和/或者質(zhì)量的超細(xì)微粒3離開廢氣流 能夠擴(kuò)散到低速流動區(qū)域6的袋孔11中，在那里它被中間儲存。該超 細(xì)微粒擴(kuò)散在圖1中用附圖標(biāo)記12表示。與此相反，相對于超細(xì)微粒3 更大和/或者更重的#:粒，在這里^L稱為4且顆粒4，隨著廢氣流或者這里 例如隨著部分廢氣流7通過相應(yīng)的流道口 8到達(dá)高速流動區(qū)域5，在那 里廢氣流由于減少的自由流動截面重又凈皮力口速。在該高速流動區(qū)域5中 的自由流動截面這樣一皮布置，以使廢氣流在該高速流動區(qū)域5中以這樣 的流動速度被加速，以使通過部分廢氣流7從高速流動區(qū)域5的側(cè)面流 道口 8中的流出引起的廢氣流到鄰接的低速流動區(qū)域6中的突然的、急 速的轉(zhuǎn)向?qū)е?，粗顆粒4由于它的慣性不再停留在部分廢氣流7中，并 且如這里用附圖標(biāo)記14表示的，在一定程度上方向不變地繼續(xù)飛行， 并且被高速流動區(qū)域的袋孔IT收集，其中粗顆粒4被中間儲存。
這如在圖1的左半圖上所示示意地用高速流動區(qū)域5的最外邊的左 側(cè)的袋孔IT或者低速流動區(qū)域6的袋孔11表示的，形成袋孔11或者 IT的底部的擋板15或者15'可以被透氣地構(gòu)成，其中透氣率優(yōu)選的 是這樣借助于該穿孔16或者16' #:調(diào)整，以使在每個流動區(qū)域中最高 廢氣流的30。/?？纱┻^擋;f反15、 15' /人每個流動區(qū)域中流出。對此可選 擇的方案是，擋板15、 15'或者每個流動區(qū)域5、 6的其它的區(qū)域也可 以由透氣性的材料構(gòu)成，而且至少在部分區(qū)域中。
這尤其是如圖2所示可以得知，微粒分離器l優(yōu)選作為板式分離器 由多個由疊片組構(gòu)成的上下重疊放置的分離器板構(gòu)成，該分離器板以上 下重疊放置的層被相互連接。作為圖示選擇了一通過疊片組的橫截面， 其中流動方向x指向圖示平面。平?jīng)_反面可以構(gòu)成平面的，^f旦是也可以構(gòu) 成曲面的，尤其是當(dāng)板被巻成一疊片組時。
分離器板的第一部分在這里通過薄的金屬箔17構(gòu)成，該金屬箔順著流動方向看具有一波紋4黃截面18，并且因此構(gòu)成一波紋層。
這如由圖2可進(jìn)一步得知，除了作為分離器板的金屬箔17之外， 該分離器板具有 一波紋橫截面18 ，作為另外的分離器板也可以設(shè)有所謂 的平整層，該平整層這里通過一平整的金屬箔20構(gòu)成，并且該平整層 相對于具有波紋橫截面18的金屬箔17交替布置。借助于該平整的金屬 箔20保證，兩個關(guān)于波紋橫截面18不同的波紋層21和22不能交錯滑 動。在通過平整的金屬箔20形成的平整層中也可以構(gòu)成流道口 23。這 如由圖2可進(jìn)一步非常清楚地看得見的，波紋層21、 22這里雖然具有 一相同的波頻率，然而具有不同的波幅、即波紋高度。
為了改善微粒在表面上的附著，所有的金屬箔17、 20可備有高的 表面粗糙度和/或者用 一催化活化涂層涂敷。
此外，具有波紋橫截面18的金屬箔17沿著流動方向x看作為凹槽 可配備有 一這里例如相互具有相同間距的收縮，借助于所述凹槽可以特 別簡單的方式構(gòu)成前面所描述的死區(qū)容積并且因此構(gòu)成流動中斷。在圖 3中這借助于另一剖切平面表示，該剖切平面與圖2相比位于更下游； 在這里上通道的一部分通過凹槽19凈皮封閉。在凹槽19的上游，流體必 須通過與圖2相聯(lián)系描述的流道口 23偏轉(zhuǎn)到相鄰的通道中。
在圖4中以透視圖表示了一根據(jù)本發(fā)明的、由帶有位于中間的平整 層20的兩個波紋層21、 22組成的分離器的示意局部放大圖。通過安插 在平整層20中的流道口 23,載滿微粒的氣流交替地在帶有低的振幅、 即高的流動速度的波紋層21和帶有高的振幅、即低的流動速度的波紋 層22之間被輸送。這通過通道的交替封閉、例如通過剛才描述的金屬 箔的凹槽達(dá)到預(yù)定目的，該金屬箔形成波紋層21、 22。
權(quán)利要求
1.用于從內(nèi)燃機(jī)的廢氣流中分離微粒的微粒分離器，其中微粒分離器(1)至少可逐區(qū)域地被廢氣流(2，7)流過，其特征在于，鑒于其流動情況在微粒分離器(1)中不同的流動區(qū)域(5，6)這樣被構(gòu)成，以使在不同的流動區(qū)域(5，6)中不同的、確定的數(shù)量級和/或者不同的、確定的質(zhì)量的微粒(3，4)基本上可以從廢氣流(2，7)中被分離。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微粒分離器，其特征在于，用于確定的 超細(xì)微粒(3)基本上通過擴(kuò)散、并且與此相應(yīng)地確定的4支大的和/或者 較重的粗顆粒(4)由于它的慣性基本上分開的分離，在微粒分離器(1 ) 中構(gòu)成不同的、優(yōu)選是空間相互分離的流動區(qū)域(5, 6)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的微粒分離器，其特征在于，鑒于 在流動區(qū)域(5, 6)中廢氣流(2, 7)的流動速度和/或者停留時間劃分 為不同的流動區(qū)i或(5, 6)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所迷的微粒分離器，其特征在于， 為了不同的流動區(qū)域(5, 6)的構(gòu)成微粒分離器(1 )具有裝置，借助 于所述裝置廢氣流(2, 7)在微粒分離器中,皮加速和/或者,皮減速。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的微粒分離器，其特征在于， 不同的流動區(qū)域(5, 6)通過不同大小的自由流動截面構(gòu)成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的微粒分離器，其特征在于， 不同的流動區(qū)域(5, 6)沿著廢氣流(2)的流動方向看一個接一個;也 和/或者并排地和/或者重疊地布置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的微粒分離器，其特征在于， 微粒分離器(1)具有裝置，借助于所述該裝置廢氣流(2， 7)在微粒 分離器(1)中重復(fù)地被轉(zhuǎn)向和/或者被分成部分廢氣流(7)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或者7所述的微粒分離器，其特征在于，微粒 分離器(1)具有多個流動通道，其中流動通道的至少一部分具有流道 口 (8),所述流道口 (8)尤其是其開口一黃截面相對于流動方向交叉取 向和/或者在側(cè)面的流動通道隔板區(qū)域中構(gòu)成，流動通道的至少一部分通 過所述流道口流動相連。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的微粒分離器，其特征在于， 不同的流動區(qū)域(5, 6)這樣布置，以〗吏一具有以確定的流動速度和/ 或者確定的停留時間流過的廢氣流的第一流動區(qū)域(5)的至少部分廢氣流(7)流入廢氣流的流動速度和/或者停留時間相對于第一流動區(qū)域不同的第二流動區(qū)域(6)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的微粒分離器，其特征在于，構(gòu)成多個、 優(yōu)選的是兩組不同的流動區(qū)域(5, 6),其中每組的流動區(qū);或(5, 6) 基本上相同地構(gòu)成。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9或者10所述的微粒分離器，其特征在于，相 鄰的、優(yōu)選的是不同的流動區(qū)域(5, 6)沿著流動方向看至少逐段地這 樣相互位錯布置，以使第一流動區(qū)域(5)的流出口構(gòu)成優(yōu)選的是相對 于第一流動區(qū)域(5)不同的第二流動區(qū)域(6)的流入口。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的微粒分離器，其特征在 于，給不同的流動區(qū)域(5, 6)的每一個分配一微粒收集裝置和/或者存 儲裝置(11, IT )。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的微粒分離器，其特征在于，微粒收集 裝置和/或者存儲裝置(11, IT )通過一存儲容積或者袋孔形的死區(qū)容 積構(gòu)成。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的微粒分離器，其特征在于，微粒收集裝置和/或者存儲裝置(ii, ir )通過一帶有基本上垂直于廢氣流取向的擋板(15, 15')的袋孔形的流動通道段構(gòu)成。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12至14中任一項(xiàng)所述的微粒分離器，其特征在 于，微粒收集裝置和/或者存儲裝置(11， IT )沿著廢氣流的流動方向 看布置在每個流動區(qū)域的流入口之前和/或者在每個流動區(qū)域(5, 6)的 流出口之后。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12至15中任一項(xiàng)所述的微粒分離器，其特征在 于，微粒收集裝置和/或者存儲裝置(11, IT )在預(yù)先確定的區(qū)域中透氣地構(gòu)成，尤其是微粒收集裝置和/或者存儲裝置(ii, ir )的預(yù)先確 定的隔板區(qū)域被打孔和/或者由多孔的材料制造。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的微粒分離器，其特征在于，透氣性這 樣被調(diào)節(jié)，以使一每個流動區(qū)域(5, 6)的廢氣流預(yù)先確定的量、優(yōu)選的是最多30%通過微粒收集和/或者存儲裝置(ii, ir )從流動區(qū)域 流出。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述的微粒分離器，其特征在 于，微粒分離器(1)至少在部分區(qū)域中是催化活化的，尤其是用一催化涂層涂敷。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1至18中任一項(xiàng)所述的微粒分離器，其特征在 于，微粒分離器(1)由多個相互以上下重疊放置的層相連接的分離器 板(17, 20)構(gòu)成，該分離器板構(gòu)成疊片組。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的微粒分離器，其特征在于，各個分離 器板(17, 20)通過預(yù)先確定壁厚的箔和/或者墊構(gòu)成。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19或者20所述的微粒分離器，其特征在于，分 離器板(17, 20)由金屬的和/或者陶瓷的和/或者含硅的和/或者含碳化 硅的和/或者含石英的和/或者纖維類的材料制造。
22. 根據(jù)權(quán)利要求19至21中任一項(xiàng)所述的微粒分離器，其特征在 于，分離器板(17， 20)至少在部分區(qū)域中具有一帶有預(yù)先確定的數(shù)量 級的粗糙度的表面結(jié)構(gòu)。
23. 根據(jù)權(quán)利要求1至22中任一項(xiàng)所述的微粒分離器，其特征在 于，微粒分離器(1)在橫截面上看具有一蜂房狀的結(jié)構(gòu)，其中每一個 蜂房分別表示一 沿著流動方向看確定的流動通道部分的流動截面。
24. 根據(jù)權(quán)利要求19至23中任一項(xiàng)所述的微粒分離器，其特征在 于，不同的流動區(qū)域(5, 6)和/或者轉(zhuǎn)向區(qū)域和/或者分離區(qū)域和/或者 收集區(qū)域和/或者存儲區(qū)域和/或者流道口可以通過材料成型和/或者材料 變形和/或者材料沖制和/或者材料掏空在疊片組的分離器板(17, 20) 的至少 一部分的預(yù)先確定的區(qū)域上被構(gòu)成。
25. 根據(jù)權(quán)利要求19至24中任一項(xiàng)所述的微粒分離器，其特征在 于，疊片組的分離器板(17， 20)的至少一部分基本上相同地構(gòu)成。
26. 根據(jù)權(quán)利要求19至25中任一項(xiàng)所述的微粒分離器，其特征在 于，疊片組至少部分地由基本上與流動方向交叉和/或者順著流動方向具 有一波紋形的橫截面(18)的、并構(gòu)成一波紋層的分離器板(17)構(gòu)成。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的微粒分離器，其特征在于，構(gòu)成一波 紋層的分離器板(17)沿著流動方向具有相互間隔的、優(yōu)選的是相互具 有相同間距的、并且基本上與流動方向交叉走向的收縮(19),所述收 縮(19)中斷波紋橫截面(18),并且因此中斷通過波紋坤黃截面(18) 構(gòu)成的流動通道的的纟從向走向。
28. 根據(jù)權(quán)利要求26或者27所述的微粒分離器，其特征在于，構(gòu) 成一波紋層的分離器板(17)在側(cè)面的區(qū)域中在每個收縮(19)之前或者之后至少具有一廢氣流的流道口 (8)。
29. 根據(jù)權(quán)利要求27或者28所述的微粒分離器，其特征在于，沿 著流動方向看一個4妻一個的收縮(19)交4齊i也一次/人上面一次/人下面收 縮波紋橫截面(18)。
30. 根據(jù)權(quán)利要求26至29中任一項(xiàng)所述的微粒分離器，其特征在 于，不同的流動區(qū)域(5, 6)通過波紋橫截面(18)的不同的振幅和/ 或者頻率構(gòu)成至少一個構(gòu)成波紋層的分離器板(17)。
31. 根據(jù)權(quán)利要求26至30中任一項(xiàng)所述的微粒分離器，其特征在 于，不同的流動區(qū)域(5， 6)通過波紋橫截面(18)的不同的振幅和/ 或者頻率構(gòu)成不同的、構(gòu)成波紋層的分離器板(17)。
32. 根據(jù)權(quán)利要求26至31中任一項(xiàng)所述的微粒分離器，其特征在 于，疊片組具有一平的、構(gòu)成平整層的分離器板(20),該分離器板優(yōu) 選與一具有波紋橫截面(18)并且構(gòu)成波紋層的分離器板(17)交替地 布置。
33. 根據(jù)權(quán)利要求8至32中任一項(xiàng)所述的微粒分離器，其特征在 于，流道口 (8)、尤其是沿著流動方向(x)至少部分地鑒于它的形狀 和/或者大小 一皮不同地構(gòu)成。
34. 根據(jù)權(quán)利要求1至33中任一項(xiàng)所述的微粒分離器，其特征在 于，至少 一微粒分離器與至少 一催化裝置一起布置在一排氣系統(tǒng)的消聲 器中。
35. 用于從內(nèi)燃機(jī)的廢氣流中分離微粒的方法，在該方法中廢氣流 至少逐區(qū)域地流過一微粒分離器、尤其是一根據(jù)權(quán)利要求1至34中任 一項(xiàng)所述的微粒分離器，其特征在于，鑒于其流動情況在微粒分離器(1 ) 中不同的流動區(qū)域(5， 6)這樣-波構(gòu)成，以4吏在不同的流動區(qū)域(5, 6) 中不同的、確定的數(shù)量級和/或者不同的、確定的質(zhì)量的微粒(3， 4)基本上可以#:分離。
36. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，廢氣流或者部分 廢氣流在不同的流動區(qū)域中的流動速度和/或者停留時間這樣被預(yù)先確 定，以使在流動區(qū)域(6)的第一組中基本上確定的數(shù)量級的超細(xì)微粒(3)、尤其是通過擴(kuò)散被分離，并且在至少流動區(qū)域(5)的另一組中 基本上相對于超細(xì)微粒(3)較大的和/或者較重的粗顆粒(4)被分離。
37. 根據(jù)權(quán)利要求35或者36所述的方法，其特征在于， 一在高速流動區(qū)域(5)中具有一預(yù)先確定的高的流動速度的廢氣流這樣:帔轉(zhuǎn)向， 以使確定的大小和/或者重量的粗顆粒(4)由于它的慣性不能再繼續(xù)跟 隨廢氣流并且被分離，尤其是在一微粒收集和/或者存儲裝置(11 )中被 收集，并且廢氣流在一與此相對具有較低的流動速度的低速流動區(qū)域(6)中這樣被減速，以使相對于粗顆粒(4)較小和/或者較輕的超細(xì)微 粒(3)通過擴(kuò)散從廢氣流中#1分離。
38. 根據(jù)權(quán)利要求35至37中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在 微粒分離器(1)中分離的含碳的微粒借助于在催化器上將一氧化氮氧 化形成的二氧化氮被氧化。
39. 根據(jù)權(quán)利要求35至38中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在 微粒分離器(1)中分離的含碳的微粒通過廢氣溫度的提高被氧化。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于從內(nèi)燃機(jī)的廢氣流中分離微粒的微粒分離器以及方法，其中微粒分離器(1)至少可逐區(qū)域地被廢氣流(2，7)流過。根據(jù)本發(fā)明鑒于其流動情況在微粒分離器(1)中不同的流動區(qū)域(5，6)這樣被構(gòu)成，以使在不同的流動區(qū)域(5，6)中不同的、確定的數(shù)量級和/或者不同的、確定的質(zhì)量的微粒(3，4)基本上可以從廢氣流(2，7)中分離。
文檔編號F01N3/022GK101608564SQ200910150808
公開日2009年12月23日 申請日期2009年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月21日
發(fā)明者A·多林 申請人:德國曼商用車輛股份公司