DE102008050505A1 - Geometrie einer Widerstandsheizvorrichtung und Regenerationsverfahren für einen Dieselpartikelfilter - Google Patents

Geometrie einer Widerstandsheizvorrichtung und Regenerationsverfahren für einen Dieselpartikelfilter Download PDF

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Abstract

Eine Ausführungsform der Erfindung umfasst einen Dieselpartikelfilter mit einer ersten Stirnseite und einer zweiten Stirnseite; eine untere Elektrodenschicht, die über der ersten Stirnseite des Dieselpartikelfilters ausgebildet ist; eine mittlere Widerstandsschicht, die über einem Teil der unteren Elektrodenschicht ausgebildet ist; und eine obere Elektrodenschicht, die über einem Teil der mittleren Widerstandsschicht ausgebildet ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Das Gebiet, das die Offenbarung allgemein betrifft, umfasst die Regeneration von Dieselpartikelfiltern.
  • Hintergrund
  • Dieselbrennkraftmaschinen weisen aufgrund des erhöhten Verdichtungsverhältnisses des Dieselverbrennungsprozesses und der höheren Energiedichte von Dieselkraftstoff einen höheren Wirkungsgrad als Benzinbrennkraftmaschinen auf. Eine Dieselbrennkraftmaschine bietet daher verbesserten Benzinverbrauch gegenüber einer gleich groß bemessenen Benzinbrennkraftmaschine.
  • Der Dieselverbrennungszyklus erzeugt Ruß (Dieselpartikel), der typischerweise aus den Abgasen gefiltert wird. Ein Dieselpartikelfilter (DPF) ist für gewöhnlich entlang des Abgasstroms angeordnet, um den Ruß aus dem Abgas zu filtern. Bei einer Art von DPF ist der Filter ein Wabenfilter. Im Laufe der Zeit baut sich in dem DPF Ruß auf und der DPF muss regelmäßig regeneriert werden, um den zurückgehaltenen Ruß zu entfernen. Ein Regenerationsverfahren ist das Abbrennen des Rußes in dem DPF, um es dem DPF zu ermöglichen, seine Filterfunktion weiter auszuüben.
  • Die Temperatur von Dieselabgas während normalen Betriebs, zum Beispiel 150–250°C, ist beträchtlich niedriger als zum thermischen Regenerieren eines gesättigten DPF erforderlich. Zum Einleiten eines sich selbst ausbreitenden Partikelverbrennungsvorgangs müssen Temperaturen in dem ungefähren Bereich von 550–850°C erreicht werden. Folglich muss während des Regenerationszyklus irgendein Verfahren zum Anheben der DPF-Temperatur über die im Abgas auftretende Temperatur eingesetzt werden.
  • Einige aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren zum Anheben der DPF-Temperatur umfassen das indirekte Anheben der Temperatur des DPF durch Anheben der Temperatur des Abgases, zum Beispiel durch katalytische Oxidation von überschüssigem Kraftstoff oder durch elektrisches Beheizen eines Elements stromaufwärts des DPF. Bei jeder dieser beiden Vorgehensweisen wird jedoch nicht die ganze auf das Abgas übertragene Wärme auf den DPF übertragen. Viel von dem Abgas tritt mit unvollständiger Wärmeübertragung durch den DPF, was eine große Unwirtschaftlichkeit erzeugt. Zudem wird bei dem Kraftstoffbrenner die Unwirtschaftlichkeit durch das Erzeugen zusätzlicher Partikel- und Kohlenwasserstoffemissionen, eine niedrigere Abgassauerstoffkonzentration und eine kürzere Lebensdauer für den DPF aufgrund von Rissbildung durch Wärmegefälle verschlimmert.
  • Ein anderes aus dem Stand der Technik bekanntes Verfahren zum Anheben der Temperatur des DPF auf die Partikelverbrennungstemperatur ist durch Mikrowellenbeheizen eines DPF, der aus einem in geeigneter Weise absorbierenden Keramikmaterial besteht. Um dies zu verwirklichen, muss/müssen entweder der gesamte DPF oder zumindest ausgewählte Bereiche des DPF aus einem Material bestehen, das Mikrowellenenergie bei der Betriebsfrequenz absorbieren kann. Der gesamte DPF kann zum Beispiel aus einem teuren, Mikrowellen absorbierenden Keramikmaterial wie SiC bestehen, oder ein üblicher Cordierit-DPF kann selektiv mit einem absorbierenden Material beschichtet werden. In beiden Fällen senkt eine parasitäre Absorption von Mikrowellenenergie durch die Partikel effektiv den Regenerationswirkungsgrad auf einen unannehmbaren Wert.
  • Zusammenfassung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung
  • Eine Ausführungsform der Erfindung umfasst einen Dieselpartikelfilter mit einer ersten Stirnseite und einer zweiten Stirnseite; eine untere Elektrodenschicht, die über der ersten Stirnseite des Dieselpartikelfilters ausgebildet ist; eine mittlere Widerstandsschicht, die über einem Teil der unteren Elektrodenschicht ausgebildet ist; und eine obere Elektrodenschicht, die über einem Teil der mittleren Widerstandsschicht ausgebildet ist.
  • Andere beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung gehen aus der hierin nachstehend vorgesehenen eingehenden Beschreibung hervor. Es versteht sich, dass die Beschreibung und spezifischen Beispiele, wenngleich sie die beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung zeigen, lediglich dem Zweck der Veranschaulichung dienen und nicht den Schutzumfang der Erfindung beschränken sollen.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der eingehenden Beschreibung und der Begleitzeichnungen besser verständlich.
  • 1 zeigt einen Dieselpartikelfilter nach einer Ausführungsform der Erfindung.
  • 2 zeigt Kanäle eines Dieselpartikelfilters nach einer Ausführungsform der Erfindung.
  • 3 zeigt einen Dieselpartikelfilter samt Gehäuse nach einer Ausführungsform der Erfindung.
  • 4A zeigt drei Schichten, die über der ersten Stirnseite des Dieselpartikelfilters ausgebildet sind, nach einer Ausführungsform der Erfindung.
  • 4B ist eine vergrößerte Schnittansicht durch einen verschlossenen Kanal über der ersten Stirnseite des Dieselpartikelfilters nach einer Ausführungsform der Erfindung.
  • 5A zeigt einen Prozess zum Bilden einer ersten Schicht über der ersten Stirnseite des Dieselpartikelfilters nach einer Ausführungsform der Erfindung.
  • 5B zeigt einen Prozess zum Bilden einer zweiten Schicht über der ersten Stirnseite des Dieselpartikelfilters nach einer Ausführungsform der Erfindung.
  • 5C zeigt einen Prozess zum Bilden einer dritten Schicht über der ersten Stirnseite des Dieselpartikelfilters nach einer Ausführungsform der Erfindung.
  • 5D zeigt ein Erzeugnis mit drei Schichten über der ersten Stirnseite des Dieselpartikelfilters nach einer Ausführungsform der Erfindung.
  • 6 zeigt den Dieselpartikelfilter samt Gehäuse nach einer Ausführungsform der Erfindung.
  • Eingehende Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
  • Die folgende Beschreibung der Ausführungsformen ist lediglich beispielhafter Natur und nicht dazu gedacht, die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder Nutzungsmöglichkeiten zu beschränken.
  • Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der DPF 10 wie in 1 gezeigt ein Wandstromfilter sein. Der DPF 10 kann im Handel erhältlich sein, beispielsweise unter der Handelsbezeichnung Duratrap von Corning. Der Filter kann eine Wabenstruktur mit mehreren Kanälen 12 sein, die über die Länge der Struktur verlaufen. Der Filter kann extrudierte Keramik, beispielsweise, aber nicht ausschließlich Cordierit oder Siliciumcarbid umfassen. Die Kanäle können quadratische oder rechteckige Querschnitte aufweisen. In einer Ausführungsform sind in etwa 4400 Kanäle in dem DPF 10 ausgebildet. In einer Ausführungsform weist die offene Fläche der quadratischen Kanäle die Maße von ~0,080 Zoll (0,2032 cm) × 0,080 Zoll (0,2032 cm) auf, während die Kanalwände ~0,017–0,020 Zoll (0,0432–0,0508 cm) dick sind. Etwa die Hälfte der Kanäle können über einer ersten Stirnseite 14 des DPF 10 verschlossen sein, und die andere Hälfte der Kanäle können über einer zweiten Stirnseite 16 des DPF 10 verschlossen sein, was ein Schachbrettmuster über jeder von erster Stirnseite 14 und zweiter Stirnseite 16 des DPF 10 bildet. Der DPF 10 weist eine Außenfläche 18 auf, die zylindrisch sein kann.
  • Wie in 2 gezeigt umfassen die Kanäle 12 Wände 19 und sind an manchen Enden mittels Stopfen 20 verschlossen. Daher sind an der ersten Stirnseite 14 und der zweiten Stirnseite 16 des DPF 10 abwechselnde ver stopfte Kanäle vorgesehen. Das Vorhandensein der Stopfen 20 zwingt Abgas, durch die Wände der Wabenstruktur zu strömen, wodurch Partikel gefiltert werden.
  • Unter Bezug nun auf 3 ist der DPF in einer Verkleidung oder einem Gehäuse 22 mit einem ersten Ende 24 und einem zweiten Ende 26 vorgesehen. Das erste Ende 24 kann mit einem Brennkraftmaschinenauslass verbunden sein. Zwischen einer Innenfläche 30 des Gehäuses 22 und der Außenfläche 18 des DPF 10 kann ein Mattenmaterial 28 für Wärmeisolierung vorgesehen sein. Das Mattenmaterial 28 kann eine Dicke von etwa 10 mm bis etwa 15 mm aufweisen. Ein erstes Abgasrohr 32 ist mit dem ersten Ende 24 des Gehäuses 22 verbunden. Ein zweites Abgasrohr 34 ist mit dem zweiten Ende 26 des Gehäuses 22 verbunden.
  • Wie in 4A gezeigt umfasst der DPF 10 in einer Ausführungsform der Erfindung mindestens eine Schicht über der ersten Stirnseite 14 des DPF 10. In einer Ausführungsform sind über der ersten Stirnseite 14 des DPF 10 drei Schichten ausgebildet. Die drei Schichten können eine untere Elektrodenschicht 36, eine mittlere Widerstandsschicht 38 und eine obere Elektrodenschicht 40 umfassen. Diese Geometrie nach einer Ausführungsform der Erfindung erzeugt zwei äquipotentielle Flächen in der Wabenstruktur des DPF 10, die als positive Elektrode und negative Elektrode dienen. 4B ist eine vergrößerte Schnittansicht durch das Ende eines verstopften Kanals über der ersten Stirnseite 14 des DPF 10 sowie die untere Elektrodenschicht 36, die mittlere Widerstandsschicht 38 und die obere Elektrodenschicht 40.
  • Die untere Elektrodenschicht 36 kann ein Material mit niedrigem spezifischen Widerstand sein. Ein Beispiel für eine geeignete untere Elektrodenschicht ist ein Metall, beispielsweise kolloides Silber. Die mittlere Wider standsschicht 38 kann ein Widerstandsmaterial sein, das zum Aufheizen auf eine Solltemperatur, beispielsweise zwischen etwa 550°C und etwa 850°C, geeignet ist, wenn ein Schwachstrom, zum Beispiel weniger als 42 V, durch dieses geleitet wird. Die mittlere Widerstandsschicht 38 kann ein Metall oder ein halbleitendes Material sein Ein Beispiel für eine geeignete mittlere Widerstandsschicht 38 ist Indiumzinnoxid. Die obere Elektrodenschicht 40 kann ein Material mit niedrigem spezifischen Widerstand sein. Die obere Elektrodenschicht 40 kann ein Metall, beispielsweise kolloides Silber, sein.
  • Unter Bezug nun auf 4B kann die mittlere Widerstandsschicht 38 so ausgebildet sein, dass die mittlere Widerstandsschicht 38 über einem Teil der unteren Elektrodenschicht 36 liegt. Die obere Elektrodenschicht 40 kann so ausgebildet sein, dass die obere Elektrodenschicht 40 über einem Teil der mittleren Widerstandsschicht 38 liegt. In verschiedenen Ausführungsformen kann die obere Elektrodenschicht 40 eine Dicke aufweisen, die von 50 μm bis 500 μm reicht, die mittlere Widerstandsschicht 38 kann eine Dicke aufweisen, die von 100 μm bis 500 μm reicht, und die untere Elektrodenschicht 36 kann eine Dicke aufweisen, die von 50 μm bis 500 μm reicht. Während diese Maße bevorzugt sind, versteht sich, dass Schichtdicken außerhalb dieser Maße in keiner Weise die Absicht oder den Zweck der Erfindung andern.
  • Elektrischer Strom fließt von einer Elektrodenschicht durch die mittlere Widerstandsschicht zu der anderen Elektrodenschicht. In einer Ausführungsform kann die untere Elektrodenschicht 36 die positive Elektrode sein, und die obere Elektrodenschicht 40 kann die negative Elektrode sein. In einer anderen Ausführungsform kann die untere Elektrodenschicht 36 die negative Elektrode sein, und die obere Elektrodenschicht 40 kann die positive Elektrode sein. Durch die mittlere Widerstands schicht 38 tretender elektrischer Strom kann Joulsches Erwärmen erzeugen, das proportional zu dem Produkt von (elektrischem Strom)2 und Widerstand ist.
  • Unter Bezug nun auf 5A umfasst eine Ausführungsform der Erfindung ein Verfahren zum Bilden mindestens einer Schicht über der ersten Stirnseite 14 des DPF 10. Die erste Stirnseite 14 des DPF 10 kann auf eine vorbestimmte erste Tiefe in eine erste Lösung 42 getaucht werden, wobei die erste Lösung 42 das untere Elektrodenschichtmaterial umfasst. Die erste Lösung 42 kann eine metallische Farbe oder Aufschlämmung umfassen. Das flüssige Bindemittel und die Viskosität der ersten Lösung 42 können so gewählt werden, dass ein Blockieren der Kanäle 12 durch die erste Lösung 42 verhindert wird. Die Viskosität der ersten Lösung kann zum Beispiel bei etwa 1 bis 25 Centipoise (cP) liegen. In einer Ausführungsform kann ein blockierter Kanal 12 durch einen den Kanal 12 hinunter gezwungenen Luftstrom frei gemacht werden. Bei Trocknen und Verfestigen kann das Eintauchen in die erste Lösung 42 zu einer gleichmäßigen unteren Elektrodenschicht 36 über der ersten Stirnseite 14 de DPF 10 und in den offenen Kanälen über der ersten Stirnseite 14 des DPF 10 führen. In einer Ausführungsform kann sich die untere Elektrodenschicht 36 über eine erste Strecke 46 von der ersten Stirnseite 14 des DPF 10 entlang der Außenfläche 18 des DPF 10 erstrecken. Die erste Strecke 46 kann zum Beispiel etwa 3 cm bis 4 cm lang sein, ist aber nicht darauf beschränkt. Die Dicke der unteren Elektrodenschicht 36 kann ausreichend sein, so dass ein gleichmäßiges Potential über der gesamten Fläche erreicht wird, wenn eine Punktkontaktspannung an einer beliebigen Stelle entlang der Oberfläche angelegt wird.
  • Wie in 5B gezeigt ist, kann die erste Stirnseite 14 des DPF 10 auf eine vorbestimmte zweite Tiefe in eine zweite Lösung 44 getaucht werden, wo bei die zweite Lösung 44 das mittlere Widerstandsschichtmaterial umfasst. In einer Ausführungsform kann die zweite Lösung 44 ein halbleitendes Material, beispielsweise Indiumzinnoxid, umfassen, ist aber nicht hierauf beschränkt. Das flüssige Bindemittel und die Viskosität der zweiten Lösung 44 können so gewählt werden, dass ein Blockieren der Kanäle 12 durch die zweite Lösung 44 verhindert wird. Die Viskosität der zweiten Lösung kann zum Beispiel bei etwa 1 bis 25 cP liegen. In einer Ausführungsform ist die zweite Lösung 44 so beschaffen, dass bei Trocknen und Verfestigen eine gleichmäßige mittlere Widerstandsschicht 38 über der ersten Stirnseite 14 des DPF 10 und in den Kanälen 12 über der ersten Stirnseite 14 des DPF 10 gebildet wird.
  • Unter Bezug nun auf 5C kann sich in einer Ausführungsform die mittlere Widerstandsschicht 38 über eine zweite Strecke 50 von der ersten Stirnseite 14 des DPF 10 entlang der Außenfläche 18 des DPF 10 erstrecken. Die zweite Strecke 50 kann zum Beispiel etwa 2 cm bis 3 cm lang sein, ist aber nicht darauf beschränkt. In einer Ausführungsform ist die zweite Strecke 50 kleiner als die erste Strecke 46. Die mittlere Widerstandsschicht 38 ist dadurch über mindestens einem Teil der unteren Elektrodenschicht 36 ausgebildet. Die mittlere Widerstandsschicht 38 sollte insoweit frei von porösen Defekten sein, dass ein angelegter elektrischer Strom nicht bevorzugt durch die Poren statt durch die Dicke der mittleren Widerstandsschicht 38 fließen würde, um Kurzschlüsse während des Betriebs zu vermeiden. Zum Erreichen der entsprechenden Qualität und Dicke der mittleren Widerstandsschicht 38, kann es erforderlich sein, das Eintauchen der ersten Stirnseite 14 des DPF 10 in die zweite Lösung 44 mehr als einmal zu wiederholen. In einer Ausführungsform ist die mittlere Widerstandsschicht 38 nicht über der gesamten unteren Elektrodenschicht 36 ausgebildet. In einer Ausführungsform ist die zweite Strecke 50 so, dass ein Teil der unteren Elektrodenschicht 36 freiliegt, um das Herstellen eines isolierten elektrischen Kontakts nur zur unteren Elektrodenschicht 36 zu ermöglichen.
  • Wie in 5C gezeigt ist, kann die erste Stirnseite 14 des DPF 10 auf eine vorbestimmte dritte Tiefe in eine dritte Lösung 48 getaucht werden, wobei die dritte Lösung 48 eine metallische Farbe oder Aufschlämmung umfasst. Das flüssige Bindemittel und die Viskosität der dritten Lösung 48 können so gewählt werden, dass ein Blockieren der Kanäle 12 durch die dritte Lösung 48 verhindert wird. Die Viskosität der dritten Lösung 48 kann zum Beispiel bei etwa 1 bis 25 cP liegen. Die dritte Lösung 48 sollte so beschaffen sein, dass bei Trocknen und Verfestigen eine gleichmäßige obere Elektrodenschicht 40 über der ersten Stirnseite 14 des DPF 10 und in den Kanälen 12 über der ersten Stirnseite 14 des DPF 10 gebildet wird.
  • Unter Bezug nun auf 5D kann sich in einer Ausführungsform die obere Elektrodenschicht 40 über eine dritte Strecke 52 von der ersten Stirnseite 14 des DPF 10 entlang der Außenfläche 18 des DPF 10 erstrecken. Die dritte Strecke 52 kann zum Beispiel etwa 1 cm bis 2 cm lang sein, ist aber nicht darauf beschränkt. Die obere Elektrodenschicht 40 kann über mindestens einem Teil der mittleren Widerstandsschicht 38 ausgebildet sein. In einer Ausführungsform ist die dritte Strecke 52 kleiner als die zweite Strecke 50. In einer anderen Ausführungsform werden die untere Elektrodenschicht 36, die mittlere Widerstandsschicht 38 und die obere Elektrodenschicht 40 durch ein geeignetes Verfahren gebildet, das eine Alternative zum Eintauchen ist.
  • In einer in 6 gezeigten anderen Ausführungsform kann der DPF 10 mit drei Schichten über der ersten Stirnseite 14 des DPF 10 in der Verkleidung bzw. dem Gehäuse 22 mit einem ersten Ende 24 und einem zweiten Ende 26 vorgesehen sein. Da die untere Elektrodenschicht 36, die mittlere Widerstandsschicht 38 und die obere Elektrodenschicht 40 über der ersten Stirnseite 14 des DPF 10 gleichmäßig ausgebildet werden können, können während der Regeneration kalte Stellen über dem DPF eliminiert werden und der Regenerationsprozess kann maximiert werden. Eine elektrisch leitende Dichtung 54 kann in einem Band um jede von oberer Elektrodenschicht 36 und unterer Elektrodenschicht 40 vorgesehen werden, um elektrischen Kontakt zu fördern. Die elektrisch leitende Dichtung 54 kann eine elektrisch leitende Hochtemperaturdichtung sein, beispielsweise eine Grafoil-Dichtung, die von American Seal and Packing erhältlich ist. Das Mattenmaterial 28 kann für Wärmeisolierung zwischen der Innenfläche 30 des Gehäuses 22 und der Außenfläche 18 des DPF vorgesehen werden. Das Mattenmaterial 28 kann eine Dicke von etwa 2 mm bis etwa 5 mm aufweisen. An jeder von oberer Elektrodenschicht 36 und unterer Elektrodenschicht 40 können elektrische Anschlüsse 56 angebracht sein. Die elektrischen Anschlüsse 56 können die Regeneration des DPF 10 mit Strom versorgen und auslösen.
  • In einer Ausführungsform wird ein Verfahren zum Regenerieren des DPF 10 zum Abbrennen des Rußes vorgesehen, der sich in dem DPF 10 gesammelt hat. Die erste Stirnseite 14 des DPF 10 kann auf die Rußverbrennungstemperatur elektrisch erwärmt werden. Die mittlere Widerstandsschicht 38 wird beheizt, wenn elektrischer Strom von einer Elektrodenschicht zu der anderen Elektrodenschicht fließt. Das Abgas von der Dieselbrennkraftmaschine kann durch das erste Abgasrohr 32 und durch die offenen Kanäle 12 über der ersten Stirnseite 14 des DPF 10 in den DPF 10 eindringen. Wärme aus der exothermen Verbrennung des Rußes nahe der ersten Stirnseite 14 des DPF 10 weitet den Rußverbrennungsvorgang jeden Kanal 12 des DPF hinunter aus. Das Abgas und das Gas aus der Partikelverbrennung tritt durch die Wände 19 der Kanäle 14, während der in dem Abgas enthaltene Ruß nicht durch die Wände 19 tre ten kann. Der Ruß wird von den Wanden 19 zurückgehalten. Das gereinigte Abgas strömt durch die offenen Kanäle 14 über der zweiten Stirnseite 16 des DPF 10 und tritt durch das zweite Abgasrohr 34 aus dem DPF 10 aus.
  • In verschiedenen Ausführungsformen kann die Widerstandsschicht Indiumzinnoxid (ITO) sein und die Probenelektroden können kolloides Silber sein. In anderen Ausführungsformen kann die Widerstandsschicht jedes Material sein, das während Durchlassen elektrischen Stroms ein signifikantes Joulsches Erwärmen aufweist. In einer Ausführungsform wird das DPF-Regenerationssystem bei einem Fahrzeug verwendet. Bei Kraftfahrzeuganwendungen kann die Leistung durch einen standardmäßigen elektrischen Generator vorgesehen werden, der zwischen 12 V und 42 V arbeitet. Wenn bei dieser Spannungsbedingung die beschichtete Fläche des DPF in der Größenordnung von 1.500–2.000 cm2 liegt und die mittlere Widerstandsschicht 38 etwa 100 μm dick ist, kann der erforderliche spezifische Widerstand für das Material der Widerstandsschicht bei etwa 1–100 Ω-cm2 liegen. Es können viele Materialien oder Kombinationen von Materialien formuliert werden, um diese und andere erforderliche Eigenschaften für die Widerstandsschicht vorzusehen.
  • Die Beschreibung der Erfindung ist lediglich beispielhafter Natur und somit sind Abänderungen derselben nicht als Abweichen von dem Wesen und Schutzumfang der Erfindung zu sehen.

Claims (20)

  1. Erzeugnis umfassend: einen Dieselpartikelfilter mit einer ersten Stirnseite und einer zweiten Stirnseite; eine über der ersten Stirnseite des Dieselpartikelfilters ausgebildete untere Elektrodenschicht; eine über einem Teil der unteren Elektrodenschicht ausgebildete mittlere Widerstandsschicht; und eine über einem Teil der mittleren Widerstandsschicht ausgebildete obere Elektrodenschicht.
  2. Erzeugnis nach Anspruch 1, wobei die erste Stirnseite des Dieselpartikelfilters abwechselnde verschlossene Kanäle umfasst.
  3. Erzeugnis nach Anspruch 1, wobei die zweite Stirnseite des Dieselpartikelfilters abwechselnde verschlossene Kanäle umfasst.
  4. Erzeugnis nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: ein Gehäuse für den Dieselpartikelfilter mit einem mit einem Brennkraftmaschinenauslass verbundenen ersten Ende und einem zweiten Ende.
  5. Erzeugnis nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: ein zwischen dem Dieselpartikelfilter und dem Gehäuse vorgesehenes Mattenmaterial.
  6. Erzeugnis nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: eine um die obere Elektrodenschicht und die untere Elektrodenschicht vorgesehene elektrisch leitende Dichtung.
  7. Erzeugnis nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: elektrische Anschlüsse.
  8. Erzeugnis nach Anspruch 1, wobei die untere Elektrodenschicht eine positive Elektrode ist und die obere Elektrodenschicht eine negative Elektrode ist.
  9. Erzeugnis nach Anspruch 1, wobei die obere Elektrodenschicht eine positive Elektrode ist und die untere Elektrodenschicht eine negative Elektrode ist.
  10. Erzeugnis nach Anspruch 1, wobei sich die untere Elektrodenschicht über eine erste Strecke entlang der Außenfläche des Dieselpartikelfilters erstreckt, wobei die erste Strecke etwa 3 bis 4 cm beträgt.
  11. Erzeugnis nach Anspruch 1, wobei sich die mittlere Widerstandschicht über eine zweite Strecke entlang der Außenfläche des Dieselpartikelfilters erstreckt, wobei die zweite Strecke etwa 2 bis 3 cm beträgt.
  12. Erzeugnis nach Anspruch 1, wobei sich die obere Elektrodenschicht über eine dritte Strecke entlang der Außenfläche des Dieselpartikelfilters erstreckt, wobei die dritte Strecke etwa 1 bis 2 cm beträgt.
  13. Prozess umfassend: Tauchen einer ersten Stirnseite eines Dieselpartikelfilters auf eine vorbestimmte erste Tiefe in eine erste Lösung, wobei die erste Lösung ein erstes elektrisch leitendes Material umfasst; Trocknen der ersten Stirnseite des Dieselpartikelfilters, um eine untere Elektrodenschicht zu bilden; Tauchen der ersten Stirnseite des Dieselpartikelfilters auf eine vorbestimmte zweite Tiefe in eine zweite Lösung, wobei die zweite Lösung ein Material mit elektrischem Widerstand umfasst; Trocknen der ersten Stirnseite des Dieselpartikelfilters, um eine mittlere Widerstandsschicht zu bilden; Tauchen der ersten Stirnseite des Dieselpartikelfilters auf eine vorbestimmte dritte Tiefe in eine dritte Lösung, wobei die dritte Lösung ein zweites elektrisch leitendes Material umfasst; und Trocknen der ersten Stirnseite des Dieselpartikelfilters, um eine obere Elektrodenschicht zu bilden.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die erste Lösung eine metallische Farbe oder Aufschlämmung umfasst.
  15. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die zweite Lösung Indiumzinnoxid umfasst.
  16. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die dritte Lösung eine metallische Farbe oder Aufschlämmung umfasst.
  17. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die vorbestimmte zweite Tiefe kleiner als die vorbestimmte erste Tiefe ist.
  18. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die vorbestimmte dritte Tiefe kleiner als die vorbestimmte zweite Tiefe ist.
  19. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die mittlere Widerstandsschicht ein halbleitendes Material umfasst.
  20. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die mittlere Widerstandsschicht so aufgebaut und angeordnet ist, dass der Filter auf eine Temperatur von mindestens 550°C erwärmt wird.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009107951A2 (ko) * 2008-02-25 2009-09-03 제주대학교 산학협력단 디젤 엔진의 입자상 물질 저감장치
US9291079B2 (en) 2008-04-05 2016-03-22 Mi Yan Engine aftertreatment system with exhaust lambda control
WO2012133056A1 (ja) * 2011-03-25 2012-10-04 日本碍子株式会社 ハニカム構造体
US9718013B2 (en) 2012-02-27 2017-08-01 Kx Technologies Llc Formation and immobilization of small particles by using polyelectrolyte multilayers
USD785678S1 (en) 2014-12-24 2017-05-02 Ngk Insulators, Ltd. Catalyst carrier for exhaust gas purification
USD780808S1 (en) 2014-12-24 2017-03-07 Ngk Insulators, Ltd. Catalyst carrier for exhaust gas purification
JP1538058S (de) * 2015-06-17 2015-11-16
JP7264111B2 (ja) * 2020-05-19 2023-04-25 トヨタ自動車株式会社 排気浄化装置
CN113634286B (zh) * 2021-09-02 2023-07-25 济南大学 一种在dpf上涂覆三明治型催化剂涂层的方法及所得产品和应用

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3995143A (en) * 1974-10-08 1976-11-30 Universal Oil Products Company Monolithic honeycomb form electric heating device
DE3608801A1 (de) * 1986-03-15 1987-09-17 Fev Forsch Energietech Verbr Verfahren und vorrichtung zur regeneration von partikelfiltersystemen
US5317132A (en) * 1986-03-24 1994-05-31 Ensci, Inc. Heating elements containing electrically conductive tin oxide containing coatings
US4883300A (en) * 1988-10-13 1989-11-28 Intelmatec Corporation End effector for IC chip handling
US5480622A (en) * 1994-07-05 1996-01-02 Ford Motor Company Electrically heatable catalyst device using electrically conductive non-metallic materials
US5851591A (en) * 1997-03-05 1998-12-22 Electro Forming Systems Co., Inc. Conductive-resistive surface coating compositions and methods
DE20023990U1 (de) * 1999-09-29 2008-09-18 IBIDEN CO., LTD., Ogaki-shi Keramische Filteranordnung
DE10209080B4 (de) * 2002-03-01 2014-01-09 Cvt Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Herstellung eines Widerstandsheizelementes sowie ein Widerstandsheizelement
US6918941B2 (en) * 2002-08-05 2005-07-19 Battelle Energy Alliance, Llc Cermet materials, self-cleaning cermet filters, apparatus and systems employing same
US7067454B2 (en) * 2003-04-09 2006-06-27 Honeywell International Inc. Low cost quick response catalyst system
US6873790B1 (en) * 2003-10-20 2005-03-29 Richard Cooper Laminar air flow, low temperature air heaters using thick or thin film resistors
US7469532B2 (en) * 2005-09-22 2008-12-30 Gm Global Technology Operations, Inc. Diesel particulate filter (DPF) regeneration by electrical heating of resistive coatings
US7686857B2 (en) * 2006-03-24 2010-03-30 Gm Global Technology Operations, Inc. Zone heated diesel particulate filter electrical connection

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