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Dokumentenidentifikation DE602004004728T2 22.11.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001541821
Titel Nicht thermischer Plasmareaktor und Kraftfahrzeugabgasanlage mit einem solchen Reaktor
Anmelder Renault S.a.s., Boulogne Billancourt, FR;
Peugeot Citroën Automobiles S.A., Velizy-Villacoublay, FR
Erfinder Calvo, Sabine, 78340 Les Clayes sous Bois, FR;
Cormier, Jean-Marie, 45310 Baule, FR;
Dionnet, Frederic, 27520 Berville en Roumois, FR;
Eymerie, Stephane, 27120 Pacy sur Eure, FR;
Lendresse, Yvane, 92500 Rueil Malmaison, FR;
Motret, Olivier, 37300 Joue les Tours, FR;
Pouvesle, Jean-Michel, 45750 Saint Pryve-Saint Mesmin, FR;
Robin, Lionel, 76000 Rouen, FR
Vertreter Hammonds Rechtsanwälte Patentanwälte, 80539 München
DE-Aktenzeichen 602004004728
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IS, IT, LI, LT, LU, MC, NL, PL, PT, RO, SE, SI, SK, TR
Sprache des Dokument FR
EP-Anmeldetag 09.12.2004
EP-Aktenzeichen 042929331
EP-Offenlegungsdatum 15.06.2005
EP date of grant 14.02.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.11.2007
IPC-Hauptklasse F01N 3/08(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse F01N 3/01(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   B01D 53/32(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   B01D 53/92(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft einen nicht thermischen Plasmareaktor und eine Kraftfahrzeugabgasanlage mit einem solchen Reaktor.

Ein nicht thermischer Plasmareaktor wird in einer Abgasanlage in Kombination mit einem Katalysator insbesondere in jenen Diesel- und Benzinmotoren eingesetzt, die mager betrieben werden. Der nicht thermische Plasmareaktor erzeugt elektrische Entladungen mit hoher Spannung, welche die Zusammensetzung des Abgasgemischs verändern.

Die Entladungen begünstigen unter anderem die Oxidation von Stickstoffmonoxid zu Stickstoffdioxid und die Bildung teilweise oxidierter Kohlenwasserstoffe ausgehend von nicht verbrannten Kohlenwasserstoffen, die aus der Verbrennungskammer des Motors stammen.

Kombiniert mit einem System zur katalytischen Nachbehandlung zwecks Reduktion der Stickstoffoxide gestatten diese Plasma erzeugenden Entladungen, die sich stromauf des Katalysators lokalisieren, das Erzielen von Reduktionsraten, die höher sind als jene, die allein mit einem Katalysator erreicht werden.

Nach Stand der Technik ist bereits ein nicht thermischer Plasmareaktor zur Behandlung von Kraftfahrzeugabgasen bekannt, der einen Raum für die Zirkulation der Abgase umfasst, in dem mindestens ein Elementarreaktor untergebracht ist, der eine erste und eine zweite Elektrode aufweist, die dazu bestimmt sind, auf unterschiedliche Potentiale gebracht zu werden, und die durch eine dielektrische Barriere getrennt sind, die im Allgemeinen röhrenförmig ist, wobei die erste Elektrode im Allgemeinen die Form eines Stifts besitzt, der sich im Wesentlichen koaxial in der dielektrischen Barriere erstreckt, und die zweite Elektrode im Allgemeinen die Form eines zylindrischen Mantels besitzt, der im Wesentlichen koaxial um die Barriere verläuft.

Auf einen Plasmareaktor dieses Typs wird beispielsweise im Dokument von Hemingway, u.a. (Society of Automotive Engineers SAE 1999-01-3639) hingewiesen, welches verschiedene Nachteile aufzählt, die mit dieser Struktur verbunden sind: Die Tatsache, dass zum Durchqueren des Interelektrodenraums sehr hohe Spannungsniveaus benötigt werden, sowie der ungleichmäßige Charakter des elektrischen Felds und der Mangel an struktureller Steifigkeit einer solchen Vorrichtung entsprechen nicht den Wärme- und Vibrationsbedingungen, die in Kraftfahrzeuganlagen anzutreffen sind.

Dennoch weist eine derartige Struktur zahlreiche Vorteile auf, und zwar sowohl mechanische (einfache Ausführung, Dichtheit, elektrische Isolierung) als auch funktionelle. In der Tat erlaubt sie die Behandlung der Gesamtheit der Gase, die den Reaktor durchqueren. Außerdem macht es die Dissymmetrie der Elektroden (Stift und Zylinder) möglich, ein elektrisches Feld zu erzeugen, das in der Nähe der Elektrode mit schwachem Krümmungsradius (Stift) weitaus intensiver ist, und so die Entladungseffizienz zu verbessern, indem energetischere Elektronen geschaffen werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Vorteile bezüglich der Stift-/Zylinderform zu nutzen, während die weiter oben erwähnten Nachteile überwunden werden.

Zu diesem Zweck hat die Erfindung einen nicht thermischen Plasmareaktor zur Behandlung von Kraftfahrzeugabgasen zum Ziel, umfassend einen Raum für die Zirkulation der Abgase, in dem ein Bündel von Elementarreaktoren untergebracht ist, die sich alle im Wesentlichen parallel zu einer Abströmrichtung des Abgases erstrecken, wobei jeder Elementarreaktor eine erste und eine zweite Elektrode aufweist, dazu bestimmt, auf unterschiedliche Potentiale gebracht zu werden, und getrennt durch eine dielektrische Barriere, die im Allgemeinen röhrenförmig ist, wobei die erste Elektrode allgemein die Form eines Stifts besitzt, der sich im Wesentlichen koaxial in der dielektrischen Barriere erstreckt, und die zweite Elektrode allgemein die Form eines zylindrischen Mantels besitzt, der im Wesentlichen koaxial um die Barriere verläuft, wobei die Elementarreaktoren von einem zylindrischen Teil getragen werden, das zumindest eine leitende Platte zur radialen Versteifung der Elementarreaktoren im Wesentlichen senkrecht zur Abströmrichtung der Abgase umfasst, beispielsweise beschrieben in Dokument EP-A2-1 052 220, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte elektrisch mit jeder der zweiten Elementarreaktorelektroden verbunden ist, wobei die zweiten Elektroden der Elementarreaktoren und die Platte zur radialen Versteifung aus dem selben Material integral geformt sind.

So wird durch Aufspalten des nicht thermischen Plasmareaktors in ein Bündel von Elementarreaktoren die Größe der Elementarreaktoren verringert, was erlaubt, die zu ihrer Versorgung verwendete Spannung zu senken bei gleichzeitiger Verbesserung der Steifigkeit des Ganzen.

Außerdem nutzt die Erfindung vorzugsweise den stark heterogenen Charakter der Verteilung des elektrischen Felds, indem sie eine Entladung vom Typ „Couronne à effet dard" herstellt, die gemäß der angelsächsischen Terminologie auch als „Streamer Corona" bezeichnet wird und die sich durch die Ausbreitung einer Raumladungsfront, bei Auslösung der Entladung, kennzeichnet, welche die Möglichkeit eröffnet, das gasförmige Medium von der ersten Elektrode aus, genannt Emitterelektrode, zur zweiten Elektrode hin, genannt Gegenelektrode, zu ionisieren.

Zu diesem Zweck wird ein erfindungsgemäßer nicht thermischer Plasmareaktor gegebenenfalls mit einer Hochspannungsversorgung gespeist, welche elektrische Impulse mit steilem Spannungsanstieg liefert.

So optimiert die Entladung vom Typ „Streamer Corona", bei welcher der Großteil der eingespeisten Energie zur Herstellung energetischer Elektronen bestimmt ist, den Energieverbrauch. Die induzierte physikalisch-chemische Reaktion erweist sich ebenso effizient wie jene, die durch ein gleichmäßiges Feld induziert wird, und ist gleichzeitig billiger.

Zusätzlich kann ein nicht thermischer Plasmareaktor gemäß der Erfindung eine oder mehrere der folgenden Charakteristiken aufweisen:

  • – ein Kanal für das Abströmen der Abgase ist zwischen den beiden koaxialen Elektroden angelegt, wobei dieser Kanal einen Außendurchmesser von unter 20 mm besitzt;
  • – das zylindrische Teil umfasst zwei Platten zur radialen Versteifung, die im Wesentlichen parallel sind;
  • – das zylindrische Teil weist Versteifungen zur axialen Beabstandung der Platten zur radialen Versteifung auf;
  • – die Platten zur radialen Versteifung des zylindrischen Teils sind aus einem leitenden Material gefertigt, das unter nichtrostendem Aluminium und Stahl ausgewählt wird;
  • – die dielektrische Barriere ist ein Tubus aus Keramik;
  • – die ersten Elektroden sind mit mindestens einer leitenden Scheibe verbunden, die durchbrochen ist, um das Passieren der Abgase zu ermöglichen, und die im Wesentlichen senkrecht zur Abströmrichtung der Abgase angeordnet ist;
  • – der Reaktor umfasst zwei durchbrochene leitende Scheiben, wobei das eine Ende jeder ersten Elektrode mit der einen leitenden Scheibe und das andere Ende mit der anderen leitenden Scheibe verbunden ist;
  • – der Reaktor umfasst eine interne dielektrische Auskleidung, welche die leitende Scheibe umgibt;
  • – die erste Elektrode ist dazu bestimmt, auf ein positives Potential gebracht zu werden, und die zweite Elektrode ist dazu bestimmt, mit der Masse verbunden zu werden.

Außerdem hat die Erfindung eine Kraftfahrzeugabgasanlage zum Ziel, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie Folgendes umfasst:

  • – einen nicht thermischen Plasmareaktor zur Behandlung der Abgase so, wie zuvor beschrieben, und
  • – wenigstens eine Vorrichtung, ausgewählt unter einem Teilchenfilter, einem Katalysator und einem Katalysator auf einem Teilchenfilter.

Ferner kann eine erfindungsgemäße Abgasanlage für Kraftfahrzeuge die folgende Charakteristik aufweisen:

  • – Sie enthält einen Teilchenfilter und einen nicht thermischen Plasmareaktor, wobei sich der Teilchenfilter in der Funktionskette stromauf des nicht thermischen Plasmareaktors befindet.

Die Erfindung erschließt sich besserem Verständnis bei Lektüre der folgenden Beschreibung, die einzig als Beispiel und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erfolgt, bei denen:

1 ein Schaltbild einer Abgasanlage ist, die einen nicht thermischen Plasmareaktor gemäß der Erfindung umfasst;

2 eine schematische Darstellung im Axialschnitt eines nicht thermischen Plasmareaktors gemäß der Erfindung ist;

3 eine schematische Darstellung im Querschnitt eines nicht thermischen Plasmareaktors ist;

4 eine schematische Darstellung im Axialschnitt eines Elementarreaktors ist;

5 eine schematische Darstellung eines nicht thermischen Plasmareaktors ist, der an eine Hochspannungsversorgung angeschlossen ist;

6 ein Schaltbild einer Abgasanlage gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung ist.

Ein thermischer Motor für Kraftfahrzeuge, allgemein bezeichnet mit Bezugsziffer 10 und verbunden mit einer Abgasanlage, ist schematisch in 1 veranschaulicht.

Die Abgasanlage umfasst vorzugsweise einen Teilchenfilter 12, der stromauf eines Katalysators 14 platziert ist; zwischen den beiden ist ein erfindungsgemäßer nicht thermischer Plasmareaktor 16 zur Behandlung von Abgasen angeordnet. Diese Anordnung gestattet es, die Ablagerung von Rußen auf den Innenwänden des nicht thermischen Plasmareaktors 16 zu begrenzen. Die durch die Ablagerung von Rußen verursachten Nachteile werden später erläutert.

Detaillierter ist der nicht thermische Plasmareaktor 16 in 2 dargestellt. Er umfasst einen Mantel 18 aus rostfreiem Stahl und mit im Allgemeinen zylindrischer Form, der im Wesentlichen in Entsprechung zu einer Abströmrichtung der Abgase verläuft. Dieser Mantel 18 bildet einen Raum für die Zirkulation der Abgase. Der dargestellte Raum besitzt eine Länge von 380 mm und einen Durchmesser von 190 mm.

Jedes Ende dieses Mantels 18 umfasst Mittel zur Verbindung mit der Abgasanlage.

Ein Bündel von Elementarreaktoren 20, die alle im Wesentlichen parallel zur Abströmrichtung der Abgase verlaufen, ist in diesem Mantel 18 untergebracht.

Ein Elementarreaktor 20, der in 4 detaillierter gezeigt wird, ist zur Erzeugung elektrischer Entladungen bestimmt, wenn das Abgas im Innern besagten Reaktors 20 zirkuliert.

Jeder Elementarreaktor 20 umfasst eine erste 22 und eine zweite 24 Elektrode, die dazu bestimmt sind, auf unterschiedliche Potentiale gebracht zu werden, und die durch eine dielektrische Barriere 26 getrennt sind, die im Allgemeinen röhrenförmig ist.

Die erste Elektrode 22, genannt Emitterelektrode, besitzt allgemein die Form eines Stifts, der sich im Wesentlichen koaxial in der dielektrischen Barriere 26 erstreckt.

Die erste Elektrode 22 ist länger als die dielektrische Barriere 26 und ragt an jedem Ende über die Barriere 26 hinaus.

Vorteilhafterweise besteht die erste Elektrode 22 aus einem rostfreien austenitischen oder ferritischen (feuerfesten) Material und die einen Tubus bildende dielektrische Barriere 26 aus Keramik. Der Stift der ersten Elektrode 22 besitzt beispielsweise einen Durchmesser von 2 mm, während die dielektrische Barriere 26 einen Innendurchmesser von 10 mm und einen Außendurchmesser von 15 mm aufweist.

Die zweite Elektrode 24, genannt Gegenelektrode, hat im Allgemeinen die Form eines zylindrischen Mantels, der sich im Wesentlichen koaxial um die Barriere 26 erstreckt. Diese zweite Elektrode 24 kann beispielsweise aus einer leitenden Verkleidung bestehen, welche die Außenfläche der dielektrischen Barriere 26 abdeckt.

Die erste Elektrode 22 und die Barriere 26 begrenzen einen Abströmkanal der Abgase. Die Dimension dieses Kanals ergibt sich aus einem Kompromiss zwischen der Notwendigkeit, einen Innendurchmesser zu haben, der zur Behandlung eines erheblichen Gasvolumens ausreicht, und dem Erfordernis, über einen effizienten Interelektrodenabstand zu verfügen. Tatsächlich wird bei einem zu großen Interelektrodenabstand eine Erhöhung der Ladungsspannung nötig, um den Durchschlag zu erzielen. Überdies verringert sich die Anzahl an Mikroentladungen, wenn sich der Interelektrodenabstand vergrößert, was zu einer weniger guten Gasbehandlung führt.

Vorteilhafterweise besitzt dieser Kanal, der zwischen den beiden Elektroden angelegt ist, einen Außendurchmesser D unter 20 mm. Bei der dargestellten Ausführungsform beträgt der Durchmesser D dieses Kanals 10 mm.

Die erste Elektrode 22 ist an eine Hochspannungsversorgung 28 angeschlossen, welche positive elektrische Impulse mit steilem Spannungsanstieg liefert, während die zweite Elektrode 24 mittels eines zylindrischen Teils 30, dessen Beschreibung später erfolgt, mit der Masse verbunden ist. Im Folgenden wird die erste Elektrode 22 als Anode 22 und die zweite Elektrode 24 als Kathode 24 bezeichnet.

Da die Anode 22 und die Kathode 24 im Wesentlichen koaxial sind, ist der Abstand zwischen den Elektroden 22 und 24 konstant, und demzufolge sind die im Innern der Elementarreaktoren 20 erzeugten Entladungen über die gesamte Länge der Elektroden 22 und 24 im Wesentlichen radial und gleichmäßig.

Um die Randeffekte und die direkten Wechselwirkungen zwischen den beiden Elektroden 22 und 24 zu begrenzen, erstreckt sich die Kathode 24 nicht über die ganze Länge der dielektrischen Barriere 26, die folglich ihre Rolle als Barriere sogar in der Nähe der Enden beibehält. Auf diese Weise ist das zwischen den beiden Elektroden 22 und 24 erzeugte elektrische Feld fast über die ganze Länge des Elementarreaktors 20 gleichmäßig, und das gesamte Gasvolumen, das sich im Elementarreaktor 20 befindet, wird in identischer Weise behandelt.

Die Elementarreaktoren 20 sind im Bündel angeordnet, beispielsweise quer gegeneinander versetzt, wie in 3 zu sehen.

Getragen werden die Elementarreaktoren 20 von einem zylindrischen Teil 30, das zur radialen Versteifung besagter Elementarreaktoren zwei kreisförmige Platten 32 umfasst, die im Wesentlichen senkrecht zur Abströmrichtung der Abgase angeordnet sind. Demzufolge sind diese beiden Platten 32 im Wesentlichen parallel.

Der axiale Abstand zwischen diesen beiden Platten 32 wird beispielsweise mithilfe dreier Versteifungen 34 zur axialen Beabstandung gewährleistet, die im Wesentlichen parallel zur Abströmrichtung der Abgase angeordnet sind.

Jede kreisförmige Platte 32 ist von mehreren durchgängigen Öffnungen durchbrochen, in deren Inneres die Elementarreaktoren 20 eingefügt sind. Diese Gestaltung gestattet es, das Abgas dazu zu zwingen, im Innern der Elementarreaktoren 20, i. e. in den Kanälen mit Durchmesser D, zu zirkulieren, was die Behandlung der Gase in ihrer Gesamtheit ermöglicht.

Jedes Ende der Kathoden 24 der Elementarreaktoren 20 steht in elektrischem Kontakt mit einer der kreisförmigen Platten 32 des zylindrischen Teils 30.

Die beiden kreisförmigen Platten 32 sind aus einem leitenden Material, beispielsweise aus rostfreiem Gusseisen, Aluminium oder Stahl, damit alle Kathoden 24 der Elementarreaktoren 20 auf dem gleichen Potential liegen. Eine der kreisförmigen Platten 32 ist mit der Masse verbunden.

Als Variante können die Kathoden 24 der Elementarreaktoren aus dem selben Material wie die kreisförmigen Platten 32 zur radialen Versteifung sein, so dass ein „massives" zylindrisches Teil 30 geformt wird, das eine einzige Elektrode darstellt, das durchdrungen ist von Leitungen, die von den Kathoden 24 gebildet werden, und das sich im Wesentlichen in Abströmrichtung der Abgase erstreckt. Die Anoden und die dielektrischen Barrieren werden so in diese Leitungen eingeführt, dass die Elementarreaktoren gebildet werden.

Die Anoden 22 und die dielektrischen Barrieren 26 sind länger als das zylindrische Teil 30. Folglich stehen sie an jedem Ende des zylindrischen Teils 30 über.

In der dargestellten Ausführungsform misst das zylindrische Teil eine Länge von 200 mm und einen Durchmesser von 146 mm.

An jedem Ende des zylindrischen Teils 30 sind die Enden der Anoden 22 alle mit einer leitenden Scheibe 36 verbunden, welche durchbrochen ist, um das Passieren der Abgase zu ermöglichen, und welche im Wesentlichen senkrecht zur Abströmrichtung der Abgase angeordnet ist. Diese durchbrochenen Scheiben 36 gestatten den Anschluss aller Anoden 22 an das gleiche Potential.

Eine dieser durchbrochenen Scheiben 36 ist mit der Hochspannungsversorgung 28 verbunden, deren Beschreibung später erfolgt.

Um die Enden der Anoden 22 und die durchbrochenen Scheiben 36 des Mantels 18 aus rostfreiem Stahl zu isolieren, umfasst der Raum des Plasmareaktors eine interne dielektrische Auskleidung 38, welche diese Enden der Anoden 22 und diese durchbrochenen Scheiben 36 umgibt.

Die Hochspannungsversorgung 28 ist in 5 genauer veranschaulicht. Sie umfasst einen Generator 40 kontinuierlicher Hochspannung, ein Thyratron T, zwei Kondensatoren Cs und Ct und einen Ladungswiderstand Rc.

In einer ersten Phase ist das Thyratron T offen und der Generator 40 kontinuierlicher Hochspannung lädt unter einer Spannung in der Größenordnung von beispielsweise 10 kV den Transferkondensator Ct. Der Ladungswiderstand Rc erlaubt dann, dass der Kondensator Cs mit der gleichen Spannung geladen wird. Die beiden Elektroden 22 und 24 des Plasmareaktors 16 sind alle beide mit der Masse verbunden, was keine Entladung innerhalb des Reaktors 16 hervorruft.

In einer zweiten Phase steuert ein (nicht dargestellter) Rechner des Fahrzeugs via ein (nicht veranschaulichtes) Steuergerät, das mit dem Thyratron verbunden ist, die Schließung besagten Thyratrons. Die Spannung an den Klemmen des Transferkondensators Ct kehrt sich um, was die Spannung an den Klemmen des Plasmareaktors verdoppelt, dessen Elektroden eine Entladung hervorrufen, welche die im Kondensator Cs gespeicherte Energie dissipiert.

Die Entladungen werden mit Frequenzen erzeugt, die variieren können von einem einzelnen Impuls bis hin zu mehreren hundert Hertz bei einer starken Spannung (von bis zu mehreren Dutzend Kilovolt), die zwischen den Anoden und den Kathoden angelegt ist. Diese Entladungen bestehen aus Stromimpulsen von hoher Intensität (bis zu mehreren hundert Ampere) und kurzer Lebensdauer.

Die elektrischen Entladungen werden so erzeugt, dass sie sich in den Abgasen in einer Aktivitätszone ausbreiten, die von den dielektrischen Barrieren aus Keramik 26 begrenzt wird, welche im Mantel 18 zwecks Behandlung der Abgase parallel verlaufen. Diese Entladungen ermöglichen die Bildung chemischer Stoffe, aktiviert und oxidierend, welche die Oxidation der unverbrannten Stickstoffoxide und Kohlenwasserstoffe begünstigen.

Wenn die Entladung, bei Gestaltung als heterogenes Feld (zylindrischer Stift) und unter positiver Impulsanregung, ausgelöst wird, präsentiert sich die Ausbreitung der Raumladungsfront, die es ermöglichen wird, das gasförmige Medium von der Emitterelektrode aus zur Gegenelektrode hin zu ionisieren, in Form von Ionisationsfilamenten, welche die Verbindung zwischen den beiden Elektroden gewährleisten. Die Ionisationsfilamente breiten sich sehr schnell vom Stift (Anode) zum Zylinder (Kathode) aus. Diese sehr zahlreichen Ionisationsfilamente stellen eine diskrete Ionisation des gasförmigen Mediums sicher, und dies wird als eine Entladung vom Typ „Streamer Corona" bezeichnet.

Der Plasmareaktor 16 kann in zwei Modi funktionieren.

In einem ersten Funktionsmodus wird der nicht thermische Plasmareaktor 16 schon vom Start des Motors an aktiviert. Die elektrischen Parameter des Steuergeräts des Thyratrons werden dann vom Rechner des Fahrzeugs bestimmt, um eine optimale Wandlungseffizienz zu gewährleisten.

In einem zweiten Funktionsmodus umfasst die Abgasanlage einen Temperatursensor, der am Eingang des Katalysators 14 platziert ist. Dieser Sensor ist mit dem Rechner des Kraftfahrzeugs verbunden und liefert Informationen über die Anspringtemperatur des Katalysators 14.

Sobald das Temperatursignal die Schwellentemperatur erreicht, die dem Anspringen des Katalysators 14 entspricht, aktiviert der Rechner die Versorgung des Plasmareaktors 16.

Dieser zweite Funktionsmodus eröffnet die Möglichkeit, den Elektrizitätsverbrauch an Bord des Fahrzeugs und damit auch den Brennstoffverbrauch in stärker optimierter Weise zu verwalten.

Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf die zuvor beschriebene Ausführungsform.

Tatsächlich kann gemäß einer ersten (nicht dargestellten) Variante der Teilchenfilter 12 stromab des nicht thermischen Plasmareaktors 16 und des Katalysators 14 positioniert werden.

Nach einer (nicht veranschaulichten) zweiten Variante kann die Abgasanlage keinen Teilchenfilter 12 aufweisen, wie beispielsweise im Fall von Benzinmotoren mit direkter Einspritzung.

Nach einer dritten Variante, die in 6 gezeigt wird, kann die Abgasanlage einen nicht thermischen Plasmareaktor 16 umfassen, der stromauf eines Katalysators 42 auf einem Teilchenfilter platziert ist. In diesem Fall sind die Mittel, welche den Katalysator bilden, direkt auf den Wänden des Teilchenfilters deponiert.

Selbstverständlich ist die Verwendung eines Teilchenfilters stromauf des nicht thermischen Plasmafilters vorzuziehen. Die Anhäufung von Rußteilchen auf der Gegenelektrode des Reaktors verändert in der Tat die Dielektrizität des Interelektrodenraums und diesbezüglich den Entladungsbetrieb, indem sie bestimmte bevorzugte Wege begünstigt. Der Reaktor verliert dann an Effizienz.


Anspruch[de]
Nicht thermischer Plasmareaktor (16) zur Behandlung von Kraftfahrzeugabgasen, umfassend einen Raum zur Zirkulation der Abgase, in dem ein Bündel von Elementarreaktoren (20) untergebracht ist, die sich alle im Wesentlichen parallel zu einer Abströmrichtung des Abgases erstrecken, wobei jeder Elementarreaktor (20) eine erste (22) und eine zweite Elektrode (24) aufweist, dazu bestimmt, auf verschiedene Potenziale gebracht zu werden, und getrennt durch eine dielektrische Barriere (26), die im Allgemeinen röhrenförmig ist, wobei die erste Elektrode (22) allgemein die Form eines Stifts besitzt, der sich im Wesentlichen koaxial in der dielektrischen Barriere (26) erstreckt, und die zweite Elektrode (24) allgemein die Form eines zylindrischen Mantels besitzt, der im Wesentlichen koaxial um die Barriere (26) verläuft, wobei die Elementarreaktoren (20) von einem zylindrischen Teil (30) getragen werden, das zumindest eine leitende Platte (32) zur radialen Versteifung der Elementarreaktoren (20) im Wesentlichen senkrecht zur Abströmrichtung der Abgase umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (32) elektrisch mit jeder der zweiten Elementarreaktor (20)-Elektroden (24) verbunden ist, wobei die zweiten Elektroden (24) der Elementarreaktoren und die Platte (32) zur radialen Versteifung aus dem selben Material integral geformt sind. Nicht thermischer Plasmareaktor (16) zur Behandlung von Kraftfahrzeugabgasen nach Anspruch 1, bei dem ein Abströmkanal für die Abgase zwischen den beiden koaxialen Elektroden (22, 24) angelegt ist, wobei dieser Kanal einen Außendurchmesser unter 20 mm aufweist. Nicht thermischer Plasmareaktor (16) zur Behandlung von Kraftfahrzeugabgasen nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das zylindrische Teil (30) zwei Platten (32) zur radialen Versteifung aufweist, die im Wesentlichen parallel sind. Nicht thermischer Plasmareaktor (16) zur Behandlung von Kraftfahrzeugabgasen nach Anspruch 3, bei dem das zylindrische Teil (30) Teile (34) zur axialen Beabstandung der Platten (32) zur radialen Versteifung aufweist. Nicht thermischer Plasmareaktor (16) zur Behandlung von Kraftfahrzeugabgasen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Platten (32) zur radialen Versteifung des zylindrischen Teils (30) aus einem leitenden Material gefertigt sind, das aus rostfreiem Gusseisen, Aluminium oder Stahl gewählt wird. Nicht thermischer Plasmareaktor (16) zur Behandlung von Kraftfahrzeugabgasen nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die dielektrische Barriere (26) ein Tubus aus Keramik ist. Nicht thermischer Plasmareaktor (16) zur Behandlung von Kraftfahrzeugabgasen nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die ersten Elektroden (22) mit mindestens einer leitenden Scheibe (36) verbunden sind, die durchbrochen ist, um das Passieren der Abgase zu gestatten, und die im Wesentlichen senkrecht zur Abströmrichtung der Abgase angeordnet ist. Nicht thermischer Plasmareaktor (16) zur Behandlung von Kraftfahrzeugabgasen nach Anspruch 7, umfassend zwei durchbrochene leitende Scheiben (36), wobei bei jeder der ersten Elektroden das eine Ende mit einer leitenden Scheibe verbunden ist und das andere Ende mit einer anderen leitenden Scheibe verbunden ist. Nicht thermischer Plasmareaktor (16) zur Behandlung von Kraftfahrzeugabgasen nach Anspruch 7 oder 8, bei dem der Raum eine interne dielektrische Auskleidung aufweist, welche die leitende Scheibe umgibt. Nicht thermischer Plasmareaktor (16) zur Behandlung von Kraftfahrzeugabgasen nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die erste Elektrode (22) dazu bestimmt ist, auf ein positives Potential gebracht zu werden, und die zweite Elektrode (24) dazu bestimmt ist, mit der Masse verbunden zu werden. Nicht thermischer Plasmareaktor (16) zur Behandlung von Kraftfahrzeugabgasen nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die erste Elektrode (22) dazu bestimmt ist, an eine Hochspannungsversorgung (28) angeschlossen zu werden, welche elektrische Impulse mit steilem Spannungsanstieg liefert. Kraftfahrzeugabgasanlage, dadurch gekennzeichnet, dass diese Folgendes umfasst:

– einen nicht thermischen Plasmareaktor (16) zur Behandlung von Abgasen nach einem der Ansprüche 1 bis 11, und

– wenigstens eine Vorrichtung, die aus einem Teilchenfilter (12), einem Katalysator (14) und einem Katalysator auf einem Teilchenfilter (42) gewählt wird.
Kraftfahrzeugabgasanlage nach Anspruch 12, umfassend einen Teilchenfilter (12) und einen nicht thermischen Plasmareaktor (16), wobei der Teilchenfilter (12) in der Funktionskette stromauf vom nicht thermischen Plasmareaktor (16) liegt.






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