図面 (/)

技術 排気ガス後処理装置におけるイオン化装置を制御する方法

出願人 エミテックゲゼルシヤフトフユアエミツシオンステクノロギーミツトベシユレンクテルハフツング
発明者 ホジソンヤンフォルスマンクリスティアン
出願日 2012年7月20日 (7年4ヶ月経過) 出願番号 2014-524322
公開日 2014年10月30日 (5年0ヶ月経過) 公開番号 2014-529030
状態 特許登録済
技術分野 排気の固体成分の処理 プラズマの発生及び取扱い 排気の後処理 静電分離
主要キーワード 設定目的 低電圧ライン オプトカプラ ささえ 自己適応 入口表面 電流増加率 ガスパラメータ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2014年10月30日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題・解決手段

本発明は、少なくとも1つの陰極(4)および陽極(5)を有する、内燃エンジン(3)の排気ガス後処理装置(2)におけるイオン化装置(1)を制御する方法に関する。少なくとも1つの陰極(4)は、排気ガス後処理装置(2)において陽極(5)から離れた距離(6)で配置される。この方法は、少なくとも以下の工程:少なくとも1つの陰極(4)と陽極(5)との間に高電圧印加する工程と、高電圧のための第1の値(7)を予め規定する工程と、少なくとも1つの陰極(4)と陽極(5)との間の高電圧により生成される電流を検出する工程と、検出された電流が、予め規定され得る回数、予め規定され得る第1の電流の強さ(9)を超える場合、高電圧のための第2の値(8)を予め規定する工程とを含む。

概要

背景

可動式内燃エンジンを有する自動車において、および特にディーゼルで駆動される自動車において、内燃エンジンの排気ガスは一般に、大気中に放出されるべきではないす粒子を含有する。これは、排気ガスの質量単位当たりまたは排気ガスの体積単位当たり、およびまた一部の場合、自動車全体についてのすす粒子の数および質量についての制限値を特定する対応する排気ガス規制により規定されている。すす粒子は特に、排気ガス中の未燃焼炭素および炭化水素である。

可動式内燃エンジンの排気ガスからすす粒子を除去するための多数の異なる概念が既に考察されている。交互に閉じられた壁流フィルタ、開口分岐流フィルタ重力により引き起こされる分離など以外に、排気ガス中の粒子が帯電され、次いで静電気引力により堆積される、システムもまた既に提案されている。前記システムは、特に「静電フィルタ」または「電気フィルタ」という名前で知られている。

「電気フィルタ」の場合、大きなすす粒子を形成するための小さなすす粒子の凝集および/またはすす粒子の電荷は、電界および/またはプラズマの提供によりもたらされる。帯電したすす粒子および/または比較的大きなすす粒子は、フィルタシステムから非常に分離しやすい。すす粒子塊は、それらの比較的高い慣性質量に起因して、十分に不活性排気ガス流内に運ばれるので、排気ガス流の転換点でより容易に蓄積する。帯電したすす粒子は、それらの電荷に起因して、それらが蓄積し、それらの電荷を消散し得る表面の方へ引かれる。このことはまた、自動車の動作の間の排気ガス流からのすす粒子の除去を促進する。

したがって、このような電気フィルタに関して、例えば、排気ラインに配置される複数の放出電極および集電極が提案されている。ここで、例えば、排気ラインを通してほぼ中心に延びる中心放出電極および集電極としての排気ラインの周囲外側面がコンデンサを形成するために利用される。放出電極および集電極の前記構成により、電界が排気ガスの流れ方向に対して横方向に生成され、放出電極は例えば、約15kVの範囲である高電圧で作動され得る。このように、特にコロナ放電が生成され得、これにより、電界を通して排気ガスと共に流れる粒子は単極電荷に供される。前記帯電に起因して、粒子は、静電クーロン力の結果として、集電極に移動する。

排気ラインが集電極として使用されるシステム以外に、集電極が例えば金網の形態であるシステムも知られており、この場合、金網上の粒子の堆積は、凝集を実施するために、適切な場合、粒子をさらなる粒子と一緒にする目的のために行われる。次いで網を通して流れる排気ガスは、比較的大きな粒子を再び伴い、それらを古典的フィルタシステムに誘導する。流れが通過できる複数のダクトを有する構造の形態である集電極も知られている。したがって、ダクト壁における比較的大きな領域上に堆積される粒子は、排気ガスに含まれる酸素および/または二酸化炭素と反応できるので、特に効果的に変換され得る。

前記システムの全てにおいて、陰極および陽極を有するイオン化装置において、可能な限り高い電圧が陰極と陽極との間に印加されることが望ましい。印加される電圧が高くなると、すす粒子の電荷および/または排気ガスにおけるイオン化すす粒子の比率は高くなる。しかしながら、ガスパラメータに依存する高電圧を超えるとアークを形成することに留意されなければならない。アークはイオン化により陰極と陽極との間に生成される導電性パスであり、それを介して、実質的に全電流が流れ、そこから光が可視範囲スペクトルにおいて放出される。前記アークは、実際に、電極および陽極に堆積したすす粒子が再生および/または分離される効果を有する場合があるが、このようなアークの通常の形成は、電極および陽極に対する機械的損傷を導く場合があるので、望ましくない。

アークが形成する場合、高電流が一般に流れ、制限された電力電源を使用する場合、陰極と陽極との間に印加される高電圧は、電流が増加するにつれて減少、または完全になくなる。電流を生じる電荷担体が、流れる排気ガスと同伴するために、通常、特に、排気ガスが流れる場合に生じる、アークが消失されるという効果を高電圧の減少は有し得る。臨界値以下の電圧の減少はさらに、粒子がもはや荷電しないという効果を有する。特定の期間の後、アーク自体が消失したとしても、アークの形成が始めから抑制されることが望ましい、またはアークが可能な限り迅速に終了することが望ましい。

概要

本発明は、少なくとも1つの陰極(4)および陽極(5)を有する、内燃エンジン(3)の排気ガス後処理装置(2)におけるイオン化装置(1)を制御する方法に関する。少なくとも1つの陰極(4)は、排気ガス後処理装置(2)において陽極(5)から離れた距離(6)で配置される。この方法は、少なくとも以下の工程:少なくとも1つの陰極(4)と陽極(5)との間に高電圧を印加する工程と、高電圧のための第1の値(7)を予め規定する工程と、少なくとも1つの陰極(4)と陽極(5)との間の高電圧により生成される電流を検出する工程と、検出された電流が、予め規定され得る回数、予め規定され得る第1の電流の強さ(9)を超える場合、高電圧のための第2の値(8)を予め規定する工程とを含む。

目的

本発明の目的は、従来技術から明らかになった問題を少なくとも部分的に解決することである

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

少なくとも1つの陰極(4)および1つの陽極(5)を有する、内燃エンジン(3)の排気ガス後処理装置(2)におけるイオン化装置(1)を調節する方法であって、前記少なくとも1つの陰極(4)は、前記陽極(5)から離れた距離(6)で前記排気ガス後処理装置(2)に配置され、前記方法は、少なくとも以下の工程:前記少なくとも1つの陰極(4)と陽極(5)との間に高電圧印加する工程と、高電圧のための第1の値(7)を予め規定する工程と、前記少なくとも1つの陰極(4)と陽極(5)との間の高電圧により生成される電流を検出する工程と、検出された電流が、予め規定され得る回数、予め規定され得る第1の電流の強さ(9)を超える場合、高電圧のための第2の値(8)を予め規定する工程と、を含む、方法。

請求項2

高電圧のための予め規定され得る前記第1の値(7)は、予め規定され得る高電圧の増加率(10)で増加する、請求項1に記載の方法。

請求項3

前記第2の値(8)は、前記第1の値(7)より低い、請求項1または2に記載の方法。

請求項4

以下の工程:検出された電流の電流増加率(11)を決定する工程と、前記電流増加率(11)が予め規定され得る電流増加値を超える場合、高電圧のための前記第2の値(8)を予め規定する工程と、をさらに含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。

請求項5

予め規定され得る電流増加値を超過した事象における電流に割り当てられる高電圧のための予め規定され得る前記第1の値(7)が臨界高電圧(12)であり、高電圧のための前記第2の値(8)が前記臨界高電圧(12)以下である、請求項4に記載の方法。

請求項6

電流が予め規定され得る第1の電流の強さ(9)を超える場合、および/または電流増加率が電流増加値を複数回超える場合、予め規定された高電圧が前記第2の値(8)まで減少する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。

請求項7

予め規定され得る第2の電流の強さ(13)を有する電流が流れるように、前記第2の値(8)が予め規定される、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。

請求項8

前記第1の値(7)および/または前記第2の値(8)が、以下のパラメータ:陰極の劣化、内燃エンジン(3)の動作点排気ガス質量流量排気ガス湿度、排気ガスの温度、内燃エンジン(3)のロード、排気ガス中の粒子のサイズの少なくとも1つの関数として予め規定される、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。

請求項9

前記第1の値(7)が、少なくとも1つの以前の作動サイクルから前記第2の値(8)の関数として予め規定される、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。

請求項10

前記少なくとも1つの陰極(4)と陽極(5)との間の高電圧が高電圧源(19)により生成され、前記高電圧の大きさは前記高電圧源(19)の入力側に印加される低電圧に比例し、低電圧により制御される、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。

請求項11

前記少なくとも1つの陰極(4)と陽極(5)との間の高電圧が高電圧源(19)により生成され、前記高電圧の大きさは前記高電圧源(19)に印加される制御電圧周波数により制御される、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。

請求項12

内燃エンジン(3)と、陰極(4)および陽極(5)を有するイオン化装置(1)を有する排気ガス後処理装置(2)と、請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法を実施するように設定される制御装置(15)と、を備える、自動車(14)。

技術分野

0001

本発明は、内燃エンジン排気ガス後処理装置におけるイオン化装置を調節する方法に関する。このイオン化装置は、排気ガス後処理装置において互いから離れて配置される少なくとも1つの陰極および1つの陽極を有する。少なくとも1つの陰極と陽極との間に、排気ガス中のすす粒子イオン化を可能にする高電圧印加される。

背景技術

0002

可動式内燃エンジンを有する自動車において、および特にディーゼルで駆動される自動車において、内燃エンジンの排気ガスは一般に、大気中に放出されるべきではないすす粒子を含有する。これは、排気ガスの質量単位当たりまたは排気ガスの体積単位当たり、およびまた一部の場合、自動車全体についてのすす粒子の数および質量についての制限値を特定する対応する排気ガス規制により規定されている。すす粒子は特に、排気ガス中の未燃焼炭素および炭化水素である。

0003

可動式内燃エンジンの排気ガスからすす粒子を除去するための多数の異なる概念が既に考察されている。交互に閉じられた壁流フィルタ、開口分岐流フィルタ重力により引き起こされる分離など以外に、排気ガス中の粒子が帯電され、次いで静電気引力により堆積される、システムもまた既に提案されている。前記システムは、特に「静電フィルタ」または「電気フィルタ」という名前で知られている。

0004

「電気フィルタ」の場合、大きなすす粒子を形成するための小さなすす粒子の凝集および/またはすす粒子の電荷は、電界および/またはプラズマの提供によりもたらされる。帯電したすす粒子および/または比較的大きなすす粒子は、フィルタシステムから非常に分離しやすい。すす粒子塊は、それらの比較的高い慣性質量に起因して、十分に不活性排気ガス流内に運ばれるので、排気ガス流の転換点でより容易に蓄積する。帯電したすす粒子は、それらの電荷に起因して、それらが蓄積し、それらの電荷を消散し得る表面の方へ引かれる。このことはまた、自動車の動作の間の排気ガス流からのすす粒子の除去を促進する。

0005

したがって、このような電気フィルタに関して、例えば、排気ラインに配置される複数の放出電極および集電極が提案されている。ここで、例えば、排気ラインを通してほぼ中心に延びる中心放出電極および集電極としての排気ラインの周囲外側面がコンデンサを形成するために利用される。放出電極および集電極の前記構成により、電界が排気ガスの流れ方向に対して横方向に生成され、放出電極は例えば、約15kVの範囲である高電圧で作動され得る。このように、特にコロナ放電が生成され得、これにより、電界を通して排気ガスと共に流れる粒子は単極電荷に供される。前記帯電に起因して、粒子は、静電クーロン力の結果として、集電極に移動する。

0006

排気ラインが集電極として使用されるシステム以外に、集電極が例えば金網の形態であるシステムも知られており、この場合、金網上の粒子の堆積は、凝集を実施するために、適切な場合、粒子をさらなる粒子と一緒にする目的のために行われる。次いで網を通して流れる排気ガスは、比較的大きな粒子を再び伴い、それらを古典的フィルタシステムに誘導する。流れが通過できる複数のダクトを有する構造の形態である集電極も知られている。したがって、ダクト壁における比較的大きな領域上に堆積される粒子は、排気ガスに含まれる酸素および/または二酸化炭素と反応できるので、特に効果的に変換され得る。

0007

前記システムの全てにおいて、陰極および陽極を有するイオン化装置において、可能な限り高い電圧が陰極と陽極との間に印加されることが望ましい。印加される電圧が高くなると、すす粒子の電荷および/または排気ガスにおけるイオン化すす粒子の比率は高くなる。しかしながら、ガスパラメータに依存する高電圧を超えるとアークを形成することに留意されなければならない。アークはイオン化により陰極と陽極との間に生成される導電性パスであり、それを介して、実質的に全電流が流れ、そこから光が可視範囲スペクトルにおいて放出される。前記アークは、実際に、電極および陽極に堆積したすす粒子が再生および/または分離される効果を有する場合があるが、このようなアークの通常の形成は、電極および陽極に対する機械的損傷を導く場合があるので、望ましくない。

0008

アークが形成する場合、高電流が一般に流れ、制限された電力電源を使用する場合、陰極と陽極との間に印加される高電圧は、電流が増加するにつれて減少、または完全になくなる。電流を生じる電荷担体が、流れる排気ガスと同伴するために、通常、特に、排気ガスが流れる場合に生じる、アークが消失されるという効果を高電圧の減少は有し得る。臨界値以下の電圧の減少はさらに、粒子がもはや荷電しないという効果を有する。特定の期間の後、アーク自体が消失したとしても、アークの形成が始めから抑制されることが望ましい、またはアークが可能な限り迅速に終了することが望ましい。

発明が解決しようとする課題

0009

したがって、本発明の目的は、従来技術から明らかになった問題を少なくとも部分的に解決することである。特に、内燃エンジンの排気ガス後処理装置におけるイオン化装置を調節するための方法を特定することを目的とし、そのイオン化装置において、アークの形成が防がれ、および/またはその方法において、アークがその形成後、比較的短時間で既に消失し、可能な限り高い電圧が常にイオン化装置に印加される。

課題を解決するための手段

0010

その目的は、少なくとも1つの陰極および1つの陽極を有する、内燃エンジンの排気ガス後処理装置におけるイオン化装置を調節する方法であって、少なくとも1つの陰極が陽極から離れた距離で排気ガス後処理装置に配置され、少なくとも以下の工程:
少なくとも1つの陰極と陽極との間に高電圧を印加する工程と、
高電圧のための第1の値を予め規定する工程と、
少なくとも1つの陰極と陽極との間の高電圧により生成される電流を検出する工程と、
検出された電流が、予め規定され得る回数、特に1回、予め規定され得る第1の電流の強さを超える場合、高電圧のための第2の値を予め規定する工程と
を含む、方法により達成される。

0011

したがって、イオン化装置は内燃エンジンの排気ラインにおける装置を意味すると理解され、その装置はイオン化できる、すなわち、排気ガス中の粒子の少なくとも一部に電荷を付与できる。この目的のために、イオン化装置は、少なくとも1つの陰極および陰極から離れた距離で陽極を備える。電圧が陰極と陽極との間に印加される場合、電子は陰極から放出され、放出する電子の数は、陰極の設計、特に陰極および陰極材料曲率半径に実質的に依存する。排気ガス後処理装置は好ましくはイオン化装置の下流に配置される分離装置を備え、その分離装置上に荷電粒子が蓄積し、適切な場合、対応する気体、特に二酸化窒素(NO2)との反応および/または温度増加により変換する前に凝集する。分離装置は好ましくは、それを通して流れが通過でき、複数のダクトを有するハニカム体の形態である。

0012

陰極は例えばパイプ内に配置されるワイヤにより形成されてもよく、そのパイプが陽極を形成する。さらに、陰極は排気ライン内の中心に配置される放出電極の形態であってもよく、放出電極の下流に配置される分離装置は陽極を形成する。少なくとも1つの陰極が分離装置の上流に配置されるハニカム保持体の後側に固定されることが特に好ましい。ここで、少なくとも1つの陰極は、電気的に絶縁され、また、伝導性形式でハニカム保持体に接続され得、後者の場合、高電圧がハニカム保持体に印加され、そのハニカム保持体は排気パイプに対して絶縁される。

0013

本発明に係る方法は、全て同じ電源に接続される個々の陰極およびまたは複数の陰極の両方の高電圧を調節するために使用される。好ましくは、本発明に係る方法はまた、各場合の1つの電源に接続される複数の陰極の各場合の1つの陰極を調節するために使用され得る。

0014

少なくとも1つの陰極と陽極との間の高電圧は高電圧源により生成され、高電圧の大きさは高電圧源の入力側に印加される低電圧に比例し、低電圧により制御される。したがって、高電圧の印加は特に入力側に印加される低電圧により実現され、低電圧の結果、高電圧源の出力側において比例する高電圧が生じる。

0015

あるいは、高電圧の大きさは高電圧源に印加される制御電圧周波数により制御される。ここで、高電圧源は第1に入力側において一定の低電圧をその高電圧源に印加され、第2に予め規定され得る周波数で制御電圧を印加される。高電圧は印加される制御電圧の周波数に応じて出力側に広がる。この場合特に、制御電圧は、例えばオプトカプラを介して高電圧源における発振器の周波数に影響を与える。

0016

したがって、「予め規定する」は特に、高電圧の値が、高電圧源の入力側に対する低電圧または制御電圧の印加により生成されることを意味すると理解されるべきであり、対応する高電圧は陽極と陰極との間で予想される。

0017

本発明によれば、電流は各々印加される高電圧について決定される。このことは特に、特定の予め規定される高電圧において、陰極と陽極との間に流れる電流が連続して検出されることを意味する。電流は好ましくは、陽極および/または陰極および電源と直列に接続される電流測定装置によって、入力側において低電圧で直列に接続される電流測定装置によって、ならびに/あるいは対応する位置における誘導電流測定によって検出され得る。電源の低電圧側における電流測定の場合、陰極と陽極との間の電流が直接測定されることは必須ではなく、むしろ、前記電流に比例する値を測定してもよい。

0018

ここで、電流の検出の間に電流が第1の予め規定され得る電流の強さを超えることが確認される場合、陰極と陽極との間に印加される高電圧が第2の値に変化される。予め規定され得る第1の電流の強さは特に、アークの形成の事象において流れることが予想されるような電流の強さより低い。しかしながら、予め規定され得る第1の電流の強さは、排気ガス中の比較的多い割合のすす粒子がイオン化されることが予想され得るような大きさである。第1の電流の強さは好ましくは、アークが形成されることが予想され得るような大きさである。第1の電流の強さは、例えば実験で決定されてもよく、または好ましくは以前の方法の実施から知られている。高電圧についての第2の値は特に、第1の電流の強さの超過の後に予想されるかまたは生じるアークがもはや形成しないように選択される。

0019

予め規定され得る第1の電流の強さを超える事象において、このように陰極と陽極との間のアークの形成の可能性があるまたはアークが形成される臨界状態が確認される。印加される高電圧はそれに応じて変化される。

0020

高電圧についての予め規定され得る第1の値は、予め規定され得る高電圧の増加率で増加することが好ましい。高電圧の増加率は時間間隔当たりの電圧増加の値を意味する。したがって、高電圧は、第1の電流の強さを超える検出される電流によりアークの形成が予測されるような程度まで最初に増加する。この場合、高電圧についての第2の値は、予め規定され得る第1の電流の強さが決定される高電圧よりわずかに低いだけであるように選択されてもよい。したがって、印加される高電圧は、すす粒子のイオン化のための最適な値に可能な限り近接して近似する。第1の電流の強さに到達するまで、数回、高電圧が高電圧の増加率で増加し、その後、一定の高電圧が予め規定されることが特に好ましく、このことは、検出される第1の電流の強さに関連する高電圧に基づいて、アークを形成しないが、すす粒子の高レベルのイオン化を予測する理由の説明を与える。

0021

第2の値は好ましくは第1の値より低い。したがって高電圧のために陰極と陽極との間に流れる電流は連続して検出され、閾値である、予め規定され得る第1の電流の強さが超過する事象において、陰極と陽極との間に印加される高電圧は減少する。他の同一の条件で、これは、陰極と陽極との間に流れる電流が減少し、アークの形成が抑制されるという結果を有する。

0022

予め規定され得る第1の電流の強ささえ超えない記載した目的を達成する本発明の1つの有益な改良によれば、方法はまた、以下の工程:
検出された電流の電流増加率を決定する工程と、
電流増加率が予め規定され得る電流増加値を超える場合、高電圧のための第2の値を予め規定する工程と、
を含む。

0023

電流増加率は、時間間隔当たりに電流が変化する値を意味する。特に、電流増加率は、2つの電流値相違を計算することにより形成される。電流増加値が、多くても0.1ms[ミリ秒]、特に好ましくは多くても1msの時間間隔の間、計算されることが非常に特に好ましい。高電圧源の低電圧回路で測定される電流増加値は好ましくは、少なくとも2000A/s[アンペア/秒]、特に好ましくは少なくとも5000A/sである。

0024

比較的高い電流増加率での電流の増加はアークの形成に特徴的である。電流の増加値は例えば実験で決定され得るので、始めから予め規定されるが、また、作動中のアークの形成時に新たに決定されてもよい。この目的のために、例えば、アークの形成後、検出された電流の上昇するフランク分析され、対応する電流増加値が設定される。ここで、電流増加値の分析は設定した電流増加値を超えて開始する。特に、アークが予測されるかまたは電流の強さの増加により特徴付けられる場合、したがって、アークの生成を確認でき、対応する測定、特に高電圧の減少を開始でき、実際のアークの発生を防止またはアークを排除できる。

0025

予め規定され得る電流増加値を超える事象における電流に割り当てられた高電圧についての予め規定された第1の値が臨界高電圧である場合、高電圧についての第2の値は臨界高電圧以下であることがさらに有益である。このことは、電流増加値を超えた後、高電圧が、電流増加率の計算に使用された電流値に関連する高電圧以下の電圧まで減少することを意味する。したがって、アークの形成が起こる高電圧未満である高電圧が印加されることが確保される。第2の値は好ましくは、臨界高電圧より少なくとも5%〜30%、非常に特に好ましくは5%〜15%少ない。

0026

電流が予め規定され得る第1の電流の強さを超える場合、および/または電流増加率が電流増加値を複数回、好ましくは3回、非常に特に好ましくは4回、超える場合、予め規定された高電圧は第2の値まで減少することが特に好ましい。したがって、このことは、陰極と陽極との間に印加される高電圧、または高電圧の増加が変化する前に、アークが最初に陰極と陽極との間に複数回形成されることを意味する。アークが形成される複数の場合の結果として、陰極および陽極上に堆積されているすすは消失し、それにより特に陰極は浄化される。第2に、分離器として具現化された陰極上に堆積されたすす粒子の変換の結果として、元の貫通断面が復元される。これは特に、陰極、陽極および絶縁体を浄化するために冷えた状態でのエンジン始動時に実施されるべきである。続いて第2の値は、例えば、空気の湿度、電極の摩耗排気ガスパラメータなどの優勢条件に後で適合されるべきである。

0027

予め規定され得る第2の電流の強さを有する電流が流れるように第2の値が予め規定される場合、さらに有益である。特に、このように、予め規定され得る第2の電流の強さを有する電流が流れ、したがって実質的に一定の電流が維持されるように高電圧が予め規定される調節が提案される。この場合、予め規定され得る第2の電流の強さは、アークが形成できないように選択される。したがって、測定された電流の増加の事象において、予め規定され得る高電圧は減少し、検出された電流の減少の事象において、高電圧は増加する。

0028

第1の値、第2の値、第1の電流の強さおよび/または第2の電流の強さは好ましくは、以下のパラメータの少なくとも1つの関数として予め規定される:
陰極の劣化
内燃エンジンの動作点
排気ガス質量流量
排気ガスの湿度、
排気ガスの温度、
内燃エンジンのロード、
排気ガス中の粒子のサイズ、
粒子数

0029

アークの形成は、排気ガスの特徴、およびまた次に陰極の形状に依存する。例えば、比較的大きな曲げ半径を有する陰極の場合、したがって、同じ数の電子を放出するために高電圧が必要とされる。印加される、より高い高電圧について排気ガス質量流量が上昇すると、すなわち、すす粒子のイオン化の特性を維持するために、第1および/または第2の値について、より高い値が予め規定されることが好ましい。同様に、排気ガスの湿度が上昇すると、印加される高電圧が減少することが有益である。高電圧は好ましくは、温度が上昇すると減少する。高電圧はまた、内燃エンジンのロードが増加する場合および/または排気ガス中の粒子数が増加する場合、減少する。ここで、高電圧は好ましくは5%〜30%、特に好ましくは5%〜15%減少する。

0030

このことは、第1の値、第2の値、第1の電流の強さおよび/または第2の電流の強さが、第1のセットのパラメータ値について予め規定されることを意味する。さらに、第1の値、第2の値、第1の電流の強さおよび/または第2の電流の強さは、例えば内燃エンジンのロードの変化により予測される、第2のセットのパラメータ値について予め規定される。ここで、第1のセットのパラメータ値からの値は、上記に特定される従属物による第2のパラメータセットの値と異なる。

0031

特に、導入部分に記載されている目的はまた、もっぱら上記のパラメータの少なくとも1つの関数としてアークの形成を防ぐために高電圧が調節されるという点で達成される。電流の強さの検出は、この場合好ましくは、パラメータに依存する第2の値におおよそ一定の方式で電流を調節する目的のために使用される。この場合、電極および/または陰極を浄化するため、あるいは電流の検出により高電圧についての第1の値および/または第2の値を再調整するために、アークが意図的に発生される場合にのみ引き起こされる場合、特に好ましい。したがって、予想される各々の排気ガスの特徴に関して、各場合、最適なイオン化効率保証し、アークの形成を防ぐ1つの電圧が予め規定されることが可能となる。

0032

本発明の特に好ましい実施形態において、少なくとも1つの以前の作動サイクルから第2の値の関数として第1の値が予め規定される。このことは、特に少なくとも1つのパラメータの関数として以前の作動サイクルで設定された第2の値が、新たな作動サイクルにおいて設定目的のために使用されることを意味する。したがって、特に、以前の作動サイクルの経験値から習得する自己適応方法を提案することを意図する。したがって、予め規定され得る第1の電流の強さおよび予め規定され得る電流増加値のあらゆる超過時に、関連する高電圧だけでなく、上記のパラメータもまた検出される。登録されたデータから、例えば、相関関係を考慮して、アークを引き起こす高電圧に何のパラメータが影響を与えるかを決定することが可能である。したがって、パラメータのセットに関して、第1の値、第2の値、第1の電流の強さおよび/または第2の電流の強さは、アークが形成する毎に記録され、対応する前記パラメータの再発生の事象において、適切な場合、平均化された高電圧が印加される。形成されるアークについての各々の検出されたデータセットは、したがって、イオン化を改良するために利用される。

0033

本発明のさらなる態様によれば、内燃エンジンと、陰極および陽極を有するイオン化装置を有する排気ガス後処理装置を備え、かつ本発明に係る方法を実施するように設定される制御装置を備える自動車が提案される。

0034

本発明および技術分野は図面に基づいて以下により詳細に説明される。図面は特に好ましい例示的な実施形態を示すが、本発明はそれらに限定されない。特に図面および特に例示した比率は単なる概略であることに留意されるべきである。

図面の簡単な説明

0035

図1は、排気ガス後処理装置を有する自動車を示す。
図2は、イオン化装置を有する排気ガス後処理装置を示す。
図3は、排気ガスが流れる場合のイオン化装置において流れる電流の時間に対するプロファイルを示す。
図4は、本発明に係る方法の実行の間の電流および電圧の時間に対するプロファイルを示す。
図5は、本発明に係る方法を実行するための電源を示す。

実施例

0036

図1は、排気ガス後処理装置2が接続される内燃エンジン3を有する自動車14を概略的に示す。排気ガス後処理装置2は、陰極4および陽極5を有するイオン化装置1、ならびに分離器17が配置される排気ライン16を備える。高電圧が電源19により陰極4と陽極5との間に印加され得る。陰極4と陽極5との間に流れる電流に比例する電流が、電源19に通じる低電圧ラインにおいて電流測定装置20により測定され得る。電源19、電流測定装置20および内燃エンジン3はデータライン18を介して制御装置15に接続される。制御装置15が本発明に係る方法を実施するように設定され、備えられる。

0037

作動中、排気ガスは排気ライン16を通して内燃エンジン3から出ていき、イオン化装置1内に入る。陰極4と陽極5との間に印加される高電圧により、電子は陰極4から放出され、陽極5まで加速する。ここで、電子は排気ガス中のすす粒子をイオン化できる。排気ガスは続いて分離器17を通して流れ、粒子およびイオン化すす粒子が堆積し、起こり得る場合、凝集する。適切な場合、堆積したすす粒子は、排気ガス中に含まれるガス、特にNO2との反応により、および/または温度増加により再生される。陰極4と陽極5との間のアークの形成が検出され得、抑制され得るか、または初期段階で終了され得るように制御装置15が設定される。この目的のために、制御装置15は、電源19に対する低電圧ラインにおいて電流測定装置20により測定される電流を評価する。予め規定され得る電流の強さの超過の事象において、陰極4と陽極5との間に印加される高電圧が変化、特に減少する。

0038

図2は排気ガス後処理装置2の一部を概略的に示す。以下に、図1に示した実施形態との特に相違の詳細を与える。この例示的な実施形態において、陰極4は、電極ホルダー21に固定される3つの電極25により形成される。電極ホルダー21は導電性ハニカム体の形態であり、高電圧が電極ホルダー21に印加され得、前記高電圧は電極25に同時に印加される。代わりに、電極25は電極ホルダー21に対して隔離されてもよく、高電圧が電極25に直接印加されてもよい。この例示的な実施形態において、陽極5は分離器17の形態である。電極25は、分離器17の入口表面から一定の距離6離れており、したがって陽極5から離れている。電極ホルダー21は排気ライン16に対して電気的に絶縁されている。

0039

電極ホルダー21は、流れが通過できる複数のダクトを有して形成され、排気ガスがそのダクトを通過できるので均質化される。陰極4と陽極5との間の間隔において、排気ガス中のすす粒子はイオン化され、分離器17に堆積される前記すす粒子の可能性は増加する。陰極4と陽極5との間の電流が決定され、臨界電流の強さを超える場合、印加される電圧は変化することが本発明に従って提供される。この方法は図4に関する記載により、より詳細に説明される。

0040

図3は、すす粒子を含有する排気ガス流が、制限された電力の電源により予め規定された定電圧の場合の陰極4および陽極5を有するイオン化装置1を通過する場合の時間24に対する電流23のプロファイルを示す。排気ガスのパラメータが変化しない限り、実質的に一定の電流が流れる。粒子濃度、排気ガスの温度および/または排気ガスの湿度が増加する事象において、しかしながら、電流は電流の増加率11で増加する。このことは、分子および/またはすす粒子のイオン化の可能性が高くなるので、排気ガス中の分子および/またはすす粒子が電流の影響により増加するという事実に起因し得る。分子および/または粒子のカスケードされたイオン化の場合、アークが形成されるので、電流23は急速に上昇する。しかしながら、電流が上昇すると電圧が減少する制限された電力の電源の場合、アークはなくなり、陽極5と陰極4との間に流れる電流23は再び降下する。本発明は、アークの形成を防ぐことおよび/または初期段階におけるアークを排除することを目的とする。

0041

これに関して、図4は調節ストラテジーを概略的に示す。上側の図は陰極4と陽極5との間の予め規定された電圧22の時間24に対するプロファイルを示す。下側の図は、電圧22から生じる電流23の時間24に対するプロファイルを示す。第1の値7を有する電圧22が最初に印加され、電圧22は高電圧の増加率10で増加する。少なくとも一定の排気ガス状態の場合、生じる電流23はアークを形成せずに電圧範囲において直線的に上昇する。第1の予め規定され得る電流の強さ9に到達すると、電圧22は第2の値8まで下がり、この場合、電圧22の第1の値7より実質的に下がる。第2の値8を有する高電圧が印加される場合、電流23はまた、減少する。

0042

図4に示したように、上記の調節ストラテジーに続く、代替またはさらなる調節ストラテジーにおいて、高電圧は第2の値8から開始して再び最初に増加する。排気ガスパラメータの変化のために、電流の強さの増加がここで、予め規定され得る電流の増加値を超える電流の増加率11で起こり、高電圧が減少する。

0043

電流の増加率11は、例えば、時間的に間隔を空けられている2つの電流の強さの相違を算出することにより生成され得る。この場合、高電圧は、対応する電流の強さが電流の増加率11を決定するために利用される大きさまで減少する。前記電圧の値は、この場合、臨界高電圧12に設計される。高電圧は好ましくは臨界高電圧12より低い値まで減少する。

0044

先行する調節ストラテジーに続いて、図4に示すようなアークを防ぐためのさらなる調節ストラテジーは、電流23がおおよそ第2の予め規定され得る電流の強さ13を維持することを提供する。このように印加される高電圧が調節されるので、電流23は第2の予め規定され得る電流の強さ13で流れる。したがって、電圧は電流の上昇と共に減少し、電流の減少と共に増加する。第2の予め規定され得る電流の強さ13は排気ガスパラメータの関数であることが好ましく、排気ガスパラメータの各セットは第2の予め規定され得る電流の強さ13に割り当てられ、陰極4と陽極5の間に電圧22が印加され、可能な最大数のすす粒子がイオン化されるが、アークの形成は起こらない。

0045

アークが形成される高電圧は排気ガス流のパラメータに特に依存する。したがって、予め規定され得る電流の増加率11の予め規定され得る第1の電流の強さ9における動作の間に決定される高電圧もまた、排気ガスパラメータの関数として登録され、自己適応システムが公知の方法で作製され得、特定の状況において、すす粒子の最適イオン化もまた、行われ得るが、アークが効果的に防止されるように高電圧が選択される。

0046

図5は本発明に係る方法を実施するために使用され得る電源19を概略的に示す。電源19は、発振器27、変圧器28および高電圧カスケード29を有する。電源19は制御装置15および電圧源26に入力側において接続される。出力側において、電源19はイオン化装置1に接続される。

0047

出力側に広がる高電圧を調節するための2つの可能性が存在する。最初に、高電圧は入力側に印加される低電圧(0−10V)に比例し得る。あるいは、出力電圧制御信号の、制御装置15により予め規定される周波数に依存し得る。

0048

本発明は、排気ガス中の粒子のイオン化を用いる排気ガス浄化装置の安定かつ効果的な動作に特に適している。

0049

1イオン化装置
2排気ガス後処理装置
3内燃エンジン
4陰極
5陽極
6 距離
7 第1の値
8 第2の値
9 第1の予め規定され得る電流の強さ
10高電圧の増加率
11 電流の増加率
12 臨界高電圧
13 第2の予め規定され得る高電圧
14自動車
15制御装置
16排気ライン
17分離器
18データライン
19電源
20電流測定装置
21電気ホルダー
22電圧
23 電流
24 時間
25電極
26電圧源
27発振器
28変圧器
29 高電圧カスケード

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • ユミコア日本触媒株式会社の「 排気ガス浄化用触媒、および排気ガスの浄化方法」が 公開されました。( 2019/09/26)

    【課題・解決手段】長期間高温で排気ガスに曝された後においても、高い触媒活性を維持することができる排気ガス浄化用触媒を提供する。排気ガス浄化用触媒は、PraPdbOcで表したとき、a=1〜3、b=1〜1... 詳細

  • 日本碍子株式会社の「 ハニカム構造体」が 公開されました。( 2019/09/12)

    【課題】排気ガス浄化用の触媒を担持した際に、隔壁の細孔内への触媒の充填率を高くすることが可能なハニカム構造体を提供する。【解決手段】多孔質の隔壁1を有する柱状のハニカム構造部4を備え、隔壁1の気孔率が... 詳細

  • マツダ株式会社の「 エンジンの制御装置」が 公開されました。( 2019/09/12)

    【課題】エンジン冷間時におけるエミッション性能の悪化を抑制する。【解決手段】電動過給機53と、排気浄化触媒61と、排気浄化触媒61の活性状態を検出又は推定する手段と、エンジン本体10の有効圧縮比を変化... 詳細

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

関連する公募課題一覧

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ