专利名称：柴油机颗粒过滤器的用于过滤颗粒物质的装置的制作方法
柴油,iSi^的用TO,立物质的鶴 弓阅的相关申请5 本申请要求2006年9月26日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请10-2006-0093700的优先权和权益，其全部内容在此引用作为 参考。技术领域io 本发明涉及--种柴油机颗粒过滤器的用于过滤颗粒物质的装置(system)。更具体地，本发明涉及一种柴油机颗粒过滤器的用于过滤 颗粒物质的装置，其通过过滤废气中的颗粒物质而能够符合日益严格 的废气排放法规。15 背景技术根据欧洲废气排放法规，EURO-5，诸如氮氧化物和碳氢化合物 (HC)的浓度标准己经提高，并且针对颗粒物质(PM)的法规也己经 加强。针对颗粒物质的法规标准将扩大到覆盖诸如颗粒物质的重量， 其产生数量，及其尺寸。因此，车辆设计师对能够降低废气中颗粒物 20 质含量的过滤设备很感兴趣。如图5中所示，大多数传统柴油机颗粒过滤器(DPF)仅能够用于 过滤直径大于lO^m的颗粒物质。但是，从实际具有柴油机的车辆中排放的颗粒物质尺寸大部分小 于2.5pm，且具有这种尺寸的颗粒物质未经过滤即被排入大气中。 25 特别是，颗粒物质的尺寸越小，颗粒物质停留在空气中的时间越长，因此，由于所述颗粒物质没有被人类的呼吸器官过滤，因而它们 会对肺造成损伤。为了过滤颗粒物质，已经提出了使用具有微孔的材料来制造过滤 器的方法。但是，这种方法具有一些缺点，即作用在过滤器上的排气 30压力会升高，且涂覆催化剂有困难。 此外，还有这样的过滤方法，其中颗粒物质由颗粒物质沉降电极(agglomerator)凝聚，该颗粒物质沉降电极设在连接发动机和柴油机 颗粒过滤器的前排气管中。但是，根据该过滤方法，废气中所含有的各种尺寸的物质凝聚在 5—起，从而作用在过滤器上的排气压力会升高，且前排气管会堵塞。 此外，当非球形的凝聚物质变得过大时，会干扰废气的流动。而且，当使用接触式沉降电极时，前排气管易于氧化，从而其耐 用性变差。上述在该背景技术部分公开的信息仅用于加深对发明背景的理 10解，因此它可能含有不构成在该国中本领域普通技术人员己知的现有 技术的信息。发明内容本发明的目的在于提供一种柴油机颗粒过滤器的用于过滤颗粒物 15质的装置，其具有利用少量电能来过滤包含在废气中的颗粒物质的优 点。本发明具有通过仅凝聚所过滤的颗粒物质而防止施加给过滤器的 排气压力增大的优点。而且，本发明可以具有通过采用传统过滤设备来降低成本的优点。 20 本发明的一个实施例提供了柴油机颗粒过滤器的用于过滤颗粒物 质的装置，该装置包括位于柴油机颗粒过滤器入口内圆周上的迂回 腔道(detour channel);位于迂回腔道前方并通过电压使颗粒物质带 电的电极；和用于控制电极工作的控制单元。根据本发明的一个实施例，迂回腔道的后部可以形成为导电金属 25板，且后部的端部封闭。迂回腔道的后部可以包括用于燃烧通过控制单元的控制而凝聚的 颗粒物质的加热单元，和用于检测凝聚颗粒物质的状态并将与该状态 相应的信号发送给控制单元的颗粒物质检测单元。根据本发明的另一个实施例，迂回腔道的后部可以幵启，且用于 30通过控制单元的控制而凝聚颗粒物质的颗粒沉降电极可设在迂回腔道 上。
图1是一个示意图，表示根据本发明实施例的柴油机颗粒过滤器 的用于过滤颗粒物质的装置的结构。图2是一个剖视图，表示根据本发明第一实施例的柴油机颗粒过 滤器的用于过滤颗粒物质的装置的结构。图3是--个剖视图，表示根据本发明第二实施例的柴油机颗粒过 滤器的用于过滤颗粒物质的装置的结构。图4是--个示意图，表示在本发明第二实施例屮的颗粒沉降电极。图5是废气中包括的不同尺寸颗粒的浓度分布曲线。 〈附图中表示主要元件的附图标记说明〉10:发动机 20:前排气管30:柴油机颗粒过滤器 40:控制单元50:后排气管 100:迂回腔道110:电极 140:加热单元150:颗粒物质检测器 180:颗粒沉降电极具体实施方式
下面将结合附图详细说明本发明的实施例。 20 图1是--个示意图，表示根据本发明实施例的柴油机颗粒过滤器的用于过滤颗粒物质的装置的结构。如图1中所示，根据本发明实施例的柴油机颗粒过滤器的用于过滤颗粒物质的装置包括柴油机颗粒过滤器30和控制单元40。如图2和图3中所示，柴油机颗粒过滤器30包括位于柴油机颗粒 25过滤器30前部的扩散器160和位于柴油机颗粒过滤器30中部的过滤 器170。由于其对于本领域技术人员是显而易见的，因此这里省略对柴 油机颗粒过滤器30结构和操作的详细说明。柴油机颗粒过滤器30位于前排气管20和后排气管50之间。因此， 从发动机10排放的废气通过前排气管20流入柴油机颗粒过滤器30， 30 且柴油机颗粒过滤器30对废气进行过滤。然后，经过过滤的废气通过 后排气管50排入大气。 控制单元40控制根据本发明实施例的柴油机颗粒过滤器的用于过滤颗粒物质的装置的工作。图2是一个剖视图，表示根据本发明第--实施例的柴油机颗粒过滤器的用于过滤颗粒物质的装置的结构。 5 如图2中所示，在根据本发明第一实施例的柴油机颗粒过滤器的用于过滤颗粒物质的装置中，柴油机颗粒过滤器30在柴汕机颗粒过滤器30入口的内圆周上设有迂回腔道100。迂回腔道100的后部形成为导电金属板，且后部的端部封闭。 电极110位于迂回腔道100前方，而迂回腔道100设有加热单元 10140，且在其后部具有颗粒物质检测器150。电极110施加有来自于控制单元40的电压并使颗粒材料带电。 加热单元140通过控制单元40的控制燃烧凝聚的颗粒物质。 加热单元140可以形成为具有高电阻的线圈并围绕迂回腔道100。作为替代，加热单元140可以是通过施加的高电压而产生火花的电极。 15 颗粒物质检测器150检测积聚在迂回腔道100后部的凝聚颗粒物质的状态(例如，尺寸和质量)，并将与该状态相应的信号传递给控制单元40。控制单元40与电极10、加热单元140、扩散器160、和颗粒物质 检测器150电连接。 20 控制单元40向电极IIO施加电压以使颗粒物质带电。控制单元40从颗粒物质检测器50接收颗粒物质的状态信号，确 定用于燃烧颗粒物质的正确时刻，并控制加热单元140的工作。下面，将详细说明本发明第-一实施例的操作。从发动机10排放的废气通过前排气管20流入柴油机颗粒过滤器 25 30。这时，位于迂回腔道100前方的电极no使废气中的颗粒带电。带电的颗粒受到电吸引力和由于粘性的阻力，从而它们垂直于颗 粒的流动方向运动。颗粒垂直于颗粒流动方向的运动距离(A)可以 由下面电吸引力和由于粘性的阻力之间的公式表示。[公式1]<formula>formula see original document page 6</formula> 这里，"〃表示每个颗粒的电荷数，e表示正常电子电荷，C表示滑 动(slippage)修正的坎宁安(Cunningham)系数，u表示粘度，而A' 表示颗粒直径。参考公式1，可以知道，颗粒垂直于颗粒流动方向的运动距离(z〃) 5 与颗粒直径(dO成反比。换句话说，颗粒直径(D")越小，颗粒运 动离开柴油机颗粒过滤器30的中心越远。因此，小直径(A')颗粒物 质向位于柴油机颗粒过滤器30入口内圆周上的迂回腔道100运动。废气中颗粒上的惯性力与P/2"成比例。这里，A，表示废气的密 度，而V表示废气的速度。10 因此，颗粒的直径(化')越小，颗粒受到的惯性力越小，因而它们运动至迂回腔道100。随后，颗粒物质向迂回腔道100的后部运动。由于迂回腔道100 的后部形成为导电金属板，颗粒相互碰撞并在迀回腔道IOO后部凝聚。 位于迂回腔道100后部的颗粒物质检测器150检测凝聚颗粒物质 15的状态，并向控制单元40发送状态信号。控制单元40通过考虑凝聚 颗粒物质的状态，确定用于燃烧颗粒材料的恰当时间，并在该恰当时 间启动加热单元。下面将参考图3，对比本发明第一实施例，说明本发明第二实施例 的结构和操作。20 图3为剖视图，其示出了根据本发明第二实施例的柴油机颗粒过滤器的用于过滤颗粒物质的装置的结构。如图3中所示，在根据本发明第二实施例的柴油机颗粒过滤器的 用于过滤颗粒物质的装置中，迂回腔道IOO设有颗粒沉降电极180。颗 粒沉降电极180通过控制单元40的控制来凝聚流入迂回腔道100的颗25 粒物质。如图4中所示，颗粒沉降电极180包括通过放电火花使颗粒物质 带电的第--电极190，和通过电吸引力来吸引带电颗粒物质并凝聚所述 颗粒物质的第二电极200。由于其对于本领域技术人员是显而易见的， 因此这里省略颗粒沉降电极180的详细说明。 30 迂回腔道100的后部是敞开的。因此，由颗粒沉降电极180凝聚的颗粒通过迂回腔道100流入柴油机颗粒过滤器。颗粒材料由过滤器 170所过滤，其它废气材料也一样，然后它们被排入大气中。根据本发明的一个实施例，包括在废气中的颗粒物质可以通过使 用少量电能而被过滤，从而可以降低空气污染。此外，根据本发明的实施例，只有包括在废气中的较小的颗粒物 质相应地凝聚并由柴油机颗粒过滤器过滤，从而施加到过滤器的排气 压力可以维持在一定的水平之下。而且，本发明的一个实施例可以通过使用传统柴油机颗粒过滤器 而简单地设置，从而其成本可以降低且其结构可以简化。尽管已经结合--个实际实施例对本发明作了说明，但可以理解本 发明并不局限于所公开的实施例。相反，本发明旨在涵盖各种包括在 所附的权利要求的精神与范围中的改进和等价的布置。
权利要求
1.一种柴油机颗粒过滤器的用于过滤颗粒物质的装置，包括位于柴油机颗粒过滤器入口内圆周上的迂回腔道；位于迂回腔道前方并通过电压使颗粒物质带电的电极；和用于控制电极工作的控制单元。
2. 根据权利要求1所述的装置，其中迂回腔道的后部形成为导电 金属板，且后部的端部封闭。10
3. 根据权利要求2所述的装置，其中迂回腔道的后部包括用于燃 烧通过控制单元的控制而凝聚的颗粒物质的加热单元，和用于检测凝 聚颗粒物质的状态并将与该状态相应的信号发送给控制单元的颗粒物 质检测单元。15
4. 根据权利要求1所述的装置，其中迂回腔道的后部敞开的，且 用于通过控制单元的控制而凝聚颗粒物质的颗粒沉降电极设在辽回腔 道上。20
全文摘要
本发明涉及一种柴油机颗粒过滤器的用于过滤颗粒物质的装置，其能够通过过滤废气中的颗粒物质而符合加强的废气排放法规。本发明的一个实施例提供了柴油机颗粒过滤器的用于过滤颗粒物质的装置，该装置包括位于柴油机颗粒过滤器入口内圆周上的迂回腔道；位于迂回腔道前方并通过电压使颗粒物质带电的电极；和用于控制电极工作的控制单元。
文档编号F01N3/01GK101153553SQ200610169940
公开日2008年4月2日 申请日期2006年12月25日 优先权日2006年9月26日
发明者李康洙 申请人:现代自动车株式会社