用于从内燃机排气流中分离出微粒的微粒分离器尤其是微粒过滤器制造技术

本发明专利技术涉及用于从内燃机排气流中分离出微粒的微粒分离器尤其是微粒过滤器。本发明专利技术所述的微粒分离器（１）至少沿着排气流（３，１２，１３）经由微粒分离器（１）的主流动方向（ｘ）具有在其蓄热性能和／或传热能力和／或从排气流（３，１２，１３）朝向微粒分离器（１）的热传递特性方面上不同的传热区（ａ，ｂ），可以利用这些传热区将限定的热量从排气流（３，１２，１３）传递给相应的微粒分离器区段。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及根据权利要求1的前序部分的用于从内燃机(Brennkraftmaschine)排气流(Abgasstrom)中分离出微粒的微粒分离器 (Partikelabscheider)，尤其是微粒过滤tl(Partikelfilter)。
技术介绍
本专利技术所述的微粒分离器一方面指其流动通道直径显著大于存在的最大排 气微粒直径的微粒分离器。另一方面通常也指称作微粒过滤器的微粒分离器， 其流动通道直径在排气流微粒直径范围之内，和/或其中排气流流经过滤介质。 由于存在这种差异，微粒过滤器面临堵塞风险，这随着分离出来的炭黑量逐渐 增多，提高排气背压，并且降低发动机功率(Motorieistung)。使微粒过滤器再生 的已知可能方法是将在此分离出来的含碳炭黑氧化。为此需将排气纟鹏主动升 高到超过550 。C，从而可以被废气中所含的剩余氧氧化。将大量碳氢化合物加 入到废气之中，通过安装在微粒过滤器前面的催化fl(Katalysator)将其氧化，从 而提高排气温度。反应放热弓胞所需的温度上升，其在过滤器入口处使得分离 出来的炭黑发生氧化反应，反应式如下C + 02->C02这一反应过程也是放热的，因此会进一步加热废气，使得排气温度朝向过 滤器出口不断升高。由于必须主动触发再生，因此被人们称作主动过滤器再生。EP0 341 832 A2公开了另一种微粒过滤器再生可能方法。在安装于微粒过 滤器上游的氧化催化器中利用同样所含的剩余氧将废气中所含的一氧化氮 (NO)氧化成为二氧化氮(N02) 。 二氧化氮又在微粒过滤器中与碳微粒进行反 应生成CO、 C02、 N2和NO。这里所涉及的是所谓的被动式再生。为了进一步提高炭黑燃尽度，实践中给微粒过滤器增加用来氧化一氧化氮 的的催化涂层。所涉及的通常是含有铂的催化剂。这种方法的缺点在于微粒 过滤器上形成的二氧化氮仅可对一氧化氮氧化催化活性层下游分离出来的微粒进4豫化，也就是在过滤介质内部进fim化。而与此不同，当在过滤器表面以及因而在催化活性层上形成由分离出来的微粒所构成的层(称作滤饼)时，使得一氧化氮氧化催化剂处在滤饼下游，从而无法利用施加在微粒过滤器上的一氧化氮氧化催化齐U所产生的二氧化氮来氧化这里分离出来的炭黑微粒。正是出于这些原因，尽管在微粒过滤器上的催化涂层，也无法在微粒过滤器上游免去1顿一氧化氮氧化催化器，因此总体而言结构体积比较大。此外广为人知的还有使用例如铁和/或铈的将燃点(Z加dtemperature)降低到大约350 。C的添加剂来再生微粒过滤器。上述所有方法或系统的共同之处在于如果无法完全氧化微粒过滤器中沉积的碳，碳含量和从而排气背压将持续增加。如果达到某一临界质量，可能会在排气温度很高的情况下造成碳的不受控制地点燃，从而与氧反应发生爆燃。这会导致温度升高到至多1200。C，多数情况下会损坏微粒过滤器。与之前结合主动式再生所描述的情况一样，最高温度通常在过滤器出口处。可以通过使用比较耐热的材料(如碳化硅或钛酸铝)替代通常所使用的堇青石，尽可能避免造成损伤。但这些耐高温材料难以加工、非常昂贵，且重量也大于常用的材料。这些耐高温材料的另一，点是其热容通常高于例如堇青石的热容。这会导致温度峰因为蓄热容量(WSrmespeicherkapazi齒)较高而被削平。这对于主动式过滤器再生而言尤其不利，因为必须提供更多的热量，才能尽管蓄热性能(W^mespeicherEhigkeit)高的过滤器基材的缓冲作用在过滤器入口舰到燃点
技术实现思路
鉴于以上所述的现有技术，本专利技术的目的在于提供具有高的热稳定性的微粒分离器，尤其是微粒过滤器，特别是藉此能够可靠避免过度加热排气流，从而避免伴随着的在排气流流动方向中在微粒分离器后端区域内分离出来的炭黑失控点燃。利用权利要求1所述的特征即可实现这一目的。从属权利要求所述内容均为有益改进实施方式。本专利技术所述的微粒分离器至少沿着排气流经由微粒分离器的主流动方向(Hauptstr6mungsrichtung)具有从排气流朝向微粒分离tl(vom Abgasstrom auf denPartikelabscheider)的传热特性(W&metlbertragungseigenschaft)不同的传热区，可以利用这些传热区将各个精确限定的热量从排气流传递给各个相应的微粒分离器区段。按照一种优选实施方式所述，传热区(W^meUbertragungszone)如此设计使得传热系数和/或蓄热性能沿着流动方向增大，从而从排气流传递给微粒分离器的热量沿主流动方向(HSuptstr6mungsrichtung)提高。尤其对于微粒分离器(尤其是微粒过滤器)的主动再生而言，这样SiI升高微粒分离器流入区内的温度，而在废气继续通过微粒分离器时，从废气中抽取的热量逐渐增多，并且将热量传递给微粒分离器的基材。这样可防止沿着主流动方向过强地加热排气流，从而防止微粒分离器后部(沿着排气流的流动方向观察)分离出来的炭黑失控点燃。微粒分离器优选具有多个流动通道(Str6mungskanal)。在微粒分离器作为开头所述的微粒过滤器的优选实施方式中，则微粒过滤器优选构造为表面微粒过滤型或者深度过滤器。不同传热区至少局部在微粒过滤器内部的导热率(Warmeleitung)和/或微粒过滤器的蓄热性能和/或微粒过滤器与气流之间的热传递(热传导，对流，热辐射)方面上有所不同。例如可以Mil沿着主流动方向改变分离器基材的孔隙率，从而改变蓄热性能和导热率。同样也可以考虑使用主流动方向上具有不同热容的不同材料。例如流入区可以用堇青石陶瓷过滤器基材制成，流出区则用钛酸铝或者碳化硅制成，这样就可使得热容与蓄热性能朝向过滤器出口方向增大。本示例仅仅是多种可能方法中的其中一种可能方法，仅仅旨在更好地示例性解释。也可以在一定范围内提高微粒过滤器基材的质量来增大蓄热性能，以便形成具有不同蓄热性能以及视需要不同传热特性的所需传热区。例如沿着主流动方向增大分离器基材的壁厚，即可特另陏利地增大质量。另一种提高蓄热性能的可能方法是采用蜂窝状构造的过滤器基材，即在流入侧和/或流出侧安置一些隔板。这样即可增大孔與Zdligl^t)、质量以及蓄热性能。尽管孔率较高，但这种结构的背压升高程度小，因为在流过过滤器材料以及流过在其中或其上分离出来的炭黑或灰分微粒时，不会在流入侧或流出侧出现这种系统的主背压。可以对堇青石、钛酸铝或者碳化硅进行挤压加工，以非常简单的方式制成这种微粒过滤器，例如可在流入侧及流出侧使用例如塞子交替封闭通道，以迫使气流通过过滤器壁。就这些优选实施方式的陶瓷过滤器基材而言，可在一道工艺步骤中制成过滤器基材和隔板，因为可选择孔率交替为高和低的适当喷嘴(Mundstiick)，以极其简单的方式制成具有不同通道截面的平行通道。但是应注意的是如此形成的隔板并非在整个通道截面范围延伸，而是仅仅在微粒过滤器基材的后部区域范围内延伸，和/或隔板的厚度朝向微粒过滤器出口方向增大。然后按照以上所述，在气体入口或者气体出口封闭通道，以使得气体通过过滤器基材。微粒分离器特别优选具有多个基本上相互平行流动通道。这些流动通道本身可以在其本身中禾n/或彼此地具有始终相同或者至少部分区域不同的流动通道本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于从内燃机排气流中分离出微粒的微粒分离器，尤其是微粒过滤器，其特征在于，微粒分离器（１）至少沿着排气流（３，１２，１３）经由微粒分离器（１）的主流动方向（ｘ）在其蓄热性能和／或导热性能和／或从排气流（３，１２，１３）朝向微粒分离器（１）的传热能力方面上具有不同的传热区（ａ，ｂ），利用这些传热区可将各个限定的热量从排气流（３，１２，１３）传递给各个相应的微粒分离器区段。

【技术特征摘要】
DE 2008-8-12 102008038736.31.用于从内燃机排气流中分离出微粒的微粒分离器，尤其是微粒过滤器，其特征在于，微粒分离器(1)至少沿着排气流(3，12，13)经由微粒分离器(1)的主流动方向(x)在其蓄热性能和/或导热性能和/或从排气流(3，12，13)朝向微粒分离器(1)的传热能力方面上具有不同的传热区(a，b)，利用这些传热区可将各个限定的热量从排气流(3，12，13)传递给各个相应的微粒分离器区段。2. 根据权利要求1所述的微粒分离器，其特征在于，传热区(a， b)如此设计: 使得可从排气流(3， 12， 13)传递给微粒分离器(1)的热量在主流动方向(x) 朝向出口方向增大。3. 根据权利要求1所述的微粒分离器，其特征在于，传热区(a， b)如此设计: 使得在主流动方向(x)上从排气流(3， 12， 13)传递给微粒分离器(1)的传 热区的热量的最大值位于在微粒分离器长度的50% 90%范围内，然后朝向出 口方向重新下降。4. 根据权利要求1 3中任一项所述的微粒分离器，其特征在于，不同传热区 (a， b)的基材和/或材料的孔隙率和/或基材物料尤其是基材厚度至少局部有所差异。5. 根据权利要求1 4中任一项所述的微粒分离器，其特征在于，微粒分离器 (1)具有若干优选基本上相互平行的流动通道(6),其中优选的是，流动通道 (6)的第一部分构成容纳未处理排气流(3)的未处理排气侧，而流动通道(6) 的第二部分贝购成排出净化气流(13)的净化气体侧，该流动通道(6)的第二 部分Mil可透过气体并截留规定大小微粒的流动通道壁区域(11)与未处理排 气侧的流动通道隔开。6. 根据权利要求5所述的微粒分离器，其特征在于，为了形成未处理排气侧和 净化排气侧的口袋或盲 L或腔室(8， 9)，在流入侧(2)和流出侧(5)以规 定的样式交替使用单独的或者整体形成的封闭元件(7)尤其是塞子或端壁等封 闭流动通道(6)。7. 根据权利要求5或6所述的微粒分离器，其特征在于，在至少一部分流动 通道(6)中布置有至少一个在主流动方向(x)的规定部分区段内延伸、并且具有规定形状的内装元件(14; 17， 18)，该内装元件构成具有与至少一个在主流动方向(x)相邻的传热区(a)不同的传热特性的传热区(b)。8. 根据权利要求7所述的微粒分离器，其特征在于，至少一个内装元件(14; 17， 18)具有隔板状和/或散热片状和/或球形和/g瘩状和/或针状和/或桨叶形状。9. 根据权利要求5 8中任一项所述的微粒分离器，其特征在于，流动通道(6) 本身或彼此具有始终相同或者至少部...

【专利技术属性】
技术研发人员：A多林，
申请(专利权)人：德国曼商用车辆股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]