DE102009046441A1

DE102009046441A1 - Wabenfilter und Verfahren zum Herstellen des Wabenfilters

Info

Publication number: DE102009046441A1
Application number: DE200910046441
Authority: DE
Inventors: Mitsunori Kariya-city Oota; Satoshi Kariya-city Haseda
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-11-06
Filing date: 2009-11-05
Publication date: 2010-05-12
Also published as: JP4947113B2; JP2010131586A

Abstract

Ein Wabenfilter (1) hat Einfangzellen (CLIN) und Auslasszellen (CLOUT), die in einem Wabenstrukturmuster angeordnet sind. Die nebeneinanderliegenden Einfangzellen (CLIN) und Auslasszellen (CLOUT) werden von Zelltrennwänden (W10) getrennt. Eine Oberfläche der Zelltrennwand (W10) auf der Seite der Einfangzelle (CLIN) hat eine flache Gestalt, während die andere Oberfläche von ihr zur Innenseite der Zelltrennwand (W10) hin eine konkav gekrümmte Gestalt hat. Der Filter (1) erfüllt den Zusammenhang NA > NB, wobei NA (Anzahl/Zoll2) die Anzahl der Einfangzellen (CLIN) pro Einheitsschnittfläche an dem zur Längsrichtung der eine zylinderförmige Gestalt aufweisenden Zellen senkrechten Querschnittsfläche ist und NB (Anzahl/Zoll2) die Anzahl der Auslasszellen (CLOUT) pro Einheitsschnittfläche an dem zur Längsrichtung der Zellen senkrechten Querschnitt ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wabenfilter, der dazu im Stande ist, Stoffe wie zum Beispiel Partikel (PM), die in einem Zielfluid, etwa in einem von einem Verbrennungsmotor wie einem Dieselmotor abgegebenen Abgas enthalten sind, einzufangen, um die Partikel aus dem Abgas zu beseitigen, und auf ein Verfahren zum Herstellen des Wabenfilters.
In letzter Zeit ist es zu einem großen und schwer wiegenden Problem beim Umweltschutz geworden, Partikel (PM) einschließlich Ruß und unverbrannten Kraftstoff zu verringern, die in einem Abgas enthalten sind, das von einem Verbrennungsmotor wie einem Dieselmotor abgegeben wird. Um dieses schwer wiegende Problem zu bewältigen, wird zum Beispiel in einem Abgaskanal eines Dieselmotors eines Fahrzeugs eine Abgasreinigungsvorrichtung platziert. Die Abgasreinigungsvorrichtung ist mit einem Dieselpartikelfilter (DPF) ausgestattet, der dazu im Stande ist, in dem Abgas enthaltene Partikel einzufangen.
Ein solcher DPF setzt sich im Allgemeinen aus einem Wabenstrukturkörper zusammen, der aus einer porösen Keramik mit hervorragender Wärmebeständigkeit besteht, die eine Vielzahl von Poren aufweist. Der Wabenstrukturkörper setzt sich aus einer Vielzahl von Zellen zusammen, die durch eine Vielzahl von porösen Zelltrennwänden getrennt sind, wobei eine einzelne Zelle auf ihrer Einlassflächenseite einen offenen Teil hat und auf ihrer Auslassseite einen geschlossenen Teil hat. Dieser geschlossene Teil wird von einem Stopfenelement verstopft oder abgedichtet. Das heißt, dass es eine Vielzahl von Zellen gibt, die in dem Wabenstrukturkörper in einem Wabenstrukturmuster angeordnet sind. Auf einer Endfläche des Wabenstrukturkörpers ist ungefähr die Hälfte der Zellen offen, um Einlassteile zu schaffen, während die übrigen Zellen darauf von Stopfenelementen verstopft oder abgedichtet werden, um geschlossene Teile zu schaffen. Das Abgas wird bei diesem Aufbau des Wabenstrukturkörpers in die Zellen eingeleitet, die die auf der einen Endfläche des Wabenstrukturkörpers ausgebildeten Öffnungsteile haben. Da die anderen Endteile dieser Zellen von den Stopfenelementen verstopft oder abgedichtet werden, geht das Abgas durch die eine Vielzahl von Poren aufweisenden porösen Zelltrennwände, die zwischen den benachbarten Zellen ausgebildet sind, und dann durch das Innere der benachbarten Zelle. Schließlich wird das Abgas durch die auf der anderen Endfläche des Wabenstrukturkörpers ausgebildeten Öffnungsteile der Zellen zur Außenseite des Wabenstrukturkörpers abgegeben. Während das Abgas durch die Zelltrennwände geht, werden in dem Abgas enthaltene Partikel von den porösen Zelltrennwänden eingefangen, um sie aus dem Abgas zu beseitigen. Das Abgas wird dadurch gereinigt.
Die angesammelten Partikel in den porösen Zelltrennwänden stellen ein Filterhindernis (oder einen Fremdstoff) dar, und dies erhöht den Druckverlust des Wabenstrukturkörpers. Um dies zu vermeiden, wird der Wabenstrukturkörper durch einen Brenner oder eine Heizung erhitzt, oder dem Wabenstrukturkörper wird als DPF ein Verbrennungsabgas hoher Temperatur zugeführt. Dieses Verbrennungsabgas wird durch eine Nacheinspritzung erzeugt, bei der nach der Verbrennung des Motors eine geringe Kraftstoffmenge eingespritzt wird. Der DPF wird dadurch erhitzt, und in dem DPF eingefangene Partikel werden verbrannt, um sie aus dem DPF zu beseitigen. Da er wiederhergestellt wurde, kann der DPF erneut genutzt werden.
Bei einem Wabenfilter, der als DPF verwendet werden soll, sind verschiedene Arten von Zellmustern und Stopfenmustern vorgeschlagen worden.
Es gibt druckschriftlichen Stand der Technik, der zum Beispiel einen zylinderförmigen Wabenstrukturkörper offenbart, der sich aus einer Vielzahl von durchgängigen Löchern und einer Vielzahl von Zelltrennwänden zusammensetzt. Die durchgängigen Löcher werden von den Zelltrennwänden entlang der Längsrichtung des zylinderförmigen Wabenstrukturkörpers ausgebildet. Das heißt, dass die durchgängigen Löcher von den Zelltrennwänden umgeben sind. Die Zelltrennwände bilden außerdem eine Außenumfangsfläche des zylinderförmigen Wabenstrukturkörpers.
Die durchgängigen Löcher sind in eine erste Gruppe durchgängiger Löcher mit einem großen Volumen und eine zweite Gruppe durchgängiger Löcher mit einem kleinen Volumen unterteilt. Ein Endteil jedes durchgängigen Lochs der ersten Gruppe mit dem großen Volumen wird von einem Stopfenelement so abgedichtet, dass die Gesamtsumme der durchgängigen Zellen der ersten Gruppe an einer Querschnittsfläche, die zur Längsrichtung der durchgängigen Zellen senkrecht ist, allmählich größer wird. Der andere Teil jedes durchgängigen Lochs der zweiten Gruppe mit dem kleinen Volumen wird von einem Stopfenelement so abgedichtet, dass die Gesamtsumme der durchgängigen Löcher an der Querschnittsfläche allmählich kleiner wird. Die Außenumfangsfläche des Wabenstrukturkörpers hat eine abgeschrägte Ecke.
Es gibt einen weiteren druckschriftlichen Stand der Technik, der einen Wabenfilter offenbart, der sich aus einer Vielzahl von Zellen zusammensetzt, die von porösen Zelltrennwänden umgeben sind, wobei die Zellen in eine erste Gruppe und eine zweite Gruppe unterteilt sind und ein Endteil jeder Zelle offen ist, während der andere Endteil der Zelle von einem Stopfenelement abgedichtet wird. Die Zellen sind in einem Schachbrettmuster angeordnet. Die Zellen der ersten Gruppe unterscheiden sich insbesondere hinsichtlich der Querschnittsfläche von den Zellen der zweiten Gruppe. Das Verhältnis des Durchmessers der Zellen der ersten Gruppe mit der großen Querschnittsfläche und des Durchmessers der Zellen der zweiten Gruppe mit der kleinen Querschnittsfläche beträgt nicht weniger als 1,2. Darüber hinaus hat der Querschnitt jeder Zelle mit der großen Querschnittsfläche eine rechteckförmige Gestalt, bei der zumindest ein Eckenteil der Zellen eine kreisförmige Gestalt hat. Das Verhältnis der Minimaldicke an einem Kreuzungspunkt der Zelltrennwände und der Dicke der Zelltrennwand ist ein Wert in einem Bereich von nicht weniger als 0,7 bis weniger als 1,3.
Der Wabenkeramikfilter hat im Allgemeinen einen hydraulischen Ersatzdurchmesser Dh = 4A/L, wobei „A” die Querschnittsfläche eines zylinderförmig gestalteten Zellkanals bezeichnet und „L” die Innenumfangslänge des zylinderförmig gestalteten Zellkanals bezeichnet. Das heißt, dass der hydraulische Ersatzdurchmesser Dh des zylinderförmig gestalteten Zellkanals ermittelt wird, indem das Vierfache der Querschnittsfläche A durch die Innenumfangslänge L geteilt wird.
Es ist weithin bekannt, dass der Reibungswiderstand auf der Innenfläche eines zylinderförmig gestalteten Zellkanals, in dem ein Fluid strömt, proportional zu dem hydraulischen Ersatzdurchmesser Dh des zylinderförmig gestalteten Zellkanals ist.
Wenn in einem Verbrennungsabgaskanal ein DPF platziert wird, um aus einem von einem Verbrennungsmotor abgegebenen Abgas Partikel zu beseitigen, beeinträchtigt der Druckverlust beim Durchgang des Abgases durch den DPF die Verbrennung des Verbrennungsmotors. Je mehr sich der Druckverlust in dem DPF erhöht, um so mehr nimmt die Verbrennungstätigkeit des Verbrennungsmotors ab.
Wenn ein Zielfluid, etwa ein Abgas, durch die Zelle geht, ist es daher für jede Zelle vorzuziehen, dass sie einen großen hydraulischen Ersatzdurchmesser hat, um den Druckverlust zu verringern und um den Reibungswiderstand der Zellen zu verringern, der auf das durch die Zellen gehende Fluid aufgebracht wird.
Es gibt zwar einen herkömmlichen DPF, der sich aus Zellen zusammensetzt, die von etwas dickeren Zellwänden getrennt werden, da der Teil an dem Kreuzungspunkt der Zellwände eine rundliche Gestalt („r”-Form) oder eine abgeschrägte Gestalt hat. Doch setzt sich ein herkömmlicher DPF, der üblicher Weise verwendet wird, aus Zellen zusammen, die von Zellwänden mit einer flachen Gestalt getrennt werden, die eine konstante Dicke haben. Um den Druckverlust des herkömmlichen DPF mit dem obigen Aufbau zu verringern, muss zum Erhöhen des hydraulischen Ersatzdurchmessers der Zelle die Anzahl an Zellen pro Einheitsquerschnittsfläche, also die Zelldichte, oder die Dicke der Zellwand verringert werden.
Allerdings führt eine Verringerung der Zelldichte zu einer Verringerung der Partikeleinfangtätigkeit, während die Verringerung der Dicke der Zellwand andererseits zu einer Verringerung des konkreten Gewichts des Wabenstrukturkörpers als dem DPF führt, was die Wärmekapazität des Wabenstrukturkörpers verringert. Die Verringerung der Wärmekapazität des Wabenstrukturkörpers führt während der Widerherstellung des DPF durch die Partikelverbrennung zu einem übermäßigen Temperaturanstieg. Der Wabenstrukturkörper wird thermisch geschädigt und bricht dadurch leicht. Darüber hinaus verringert dies aufgrund der Verringerung der Dicke der Zellwände die isostatische Festigkeit.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wabenfilter zur Verfügung zu stellen, der sich aus von Zelltrennwänden umgebenen Zellen zusammensetzt und eine hervorragende Wärmebeständigkeit, eine hervorragende Haltbarkeit und eine hervorragende Fähigkeit zum Einfangen einer großen Menge Partikel (PM) hat, die in einem Zielfluid, etwa in einem von einem Verbrennungsmotor wie einem Dieselmotor abgegebenen Abgas, enthalten sind. So soll insbesondere jede Zelle einen gewünschten hydraulischen Ersatzdurchmesser beibehalten, während sie einen Druckverlust des Wabenfilters unterdrückt. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen des Wabenfilters zur Verfügung zu stellen.
Um die obigen Ziele zu erreichen, sieht die Erfindung als eine erste Ausgestaltung der Erfindung einen Wabenfilter vor, der dazu im Stande ist, Partikel (PM) einzufangen, die in einem zu reinigenden Zielfluid, etwa einem von einem Verbrennungsmotor abgegebenen Abgas, enthalten sind. Der Wabenfilter hat eine Vielzahl von Zellen. Jede Zelle ist von Zelltrennwänden umgeben, die aus poröser Keramik bestehen. Jede Zelle hat annähernd eine zylinderförmige Gestalt, die entlang einer Längsrichtung des Wabenfilters ausgebildet ist und durch die das Zielfluid strömt. Die Zellen setzen sich aus Einfangzellen und Auslasszellen zusammen. Ein Endteil jeder Einfangzelle hat auf einer Endfläche des Wabenfilters, durch die das Zielfluid ins Innere der Einfangzellen eingeleitet wird, einen Öffnungsteil. Der andere Endteil der Einfangzellen wird von einem Stopfenelement geschlossen oder abgedichtet. Darüber hinaus wird ein Endteil jeder Auslasszelle auf einer Endfläche des Wabenfilters von einem Stopfenelement geschlossen oder abgedichtet, während der andere Endteil der Auslasszellen einen Öffnungsteil hat, durch den das Zielfluid zur Außenseite des Wabenfilters abgegeben wird.
In dem Wabenfilter sind die Einfangzellen und die Auslasszellen in einem vorbestimmten Muster, etwa einem Wabenstrukturmuster, angeordnet. Das Zielfluid wird zunächst in die Einfangzellen eingeleitet und geht dann durch die Zelltrennwände zwischen den Einfangzellen und den Auslasszellen, während in dem Zielfluid enthaltene Partikel von den Zelltrennwänden eingefangen werden. Eine Oberfläche der Zelltrennwand, die entweder der Einfangzelle oder der Auslasszelle zugewandt ist, ist eine flache Oberfläche. Ihre andere Oberfläche ist eine gekrümmte Oberfläche konkaver Gestalt, so dass sie einen Dickenteil aufweist und der Zusammenhang N_A > N_B erfüllt ist, wobei N_A (Anzahl/Zoll²) die Anzahl der Einfangzellen pro Einheits schnittfläche an dem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung der die zylinderförmige Gestalt aufweisenden Zellen ist und N_B (Anzahl/Zoll²) die Anzahl der Auslasszellen pro Einheitsschnittfläche an dem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung der die zylinderförmige Gestalt aufweisenden Zellen ist.
Gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung können die dickeren Teile der Zelltrennwände die Wärmekapazität des Wabenfilters erhöhen, und außerdem können sie die isostatische Festigkeit des Wabenfilters als dem Wabenstrukturkörper erhöhen. Des Weiteren kann das Vorhandensein des dickeren Teils der gekrümmten Oberfläche in der die Auslasszellen bildenden Zelltrennwand den Fluidwiderstand des Abgases erhöhen, das durch die zwischen den Einfangzellen ausgebildeten Zelltrennwänden geht und durch die Auslasszellen zur Außenseite des Wabenfilters abgegeben wird. Dieser Aufbau unterdrückt die Partikelmenge auf den Zelltrennwänden und verringert die pro Zelltrennwand zu verbrennende Partikelmenge. Dadurch wird die Entstehung eines Hitzeschadens in dem Wabenfilter unterdrückt. Dadurch kann die Erfindung für einen Wabenfilter mit hervorragender Wärmebeständigkeit und hervorragender Haltbarkeit sorgen.
Durch die Erfüllung des Zusammenhangs N_A > N_B kann außerdem ein Aufbau zur Verfügung gestellt werden, bei dem die Einfangzellen nebeneinander liegen. Dadurch ist es möglich, an beiden Oberflächen der Zelltrennwände Partikel einzufangen und zu sammeln. Dieser Aufbau kann bewirken, dass sich der durch die angesammelten Partikel verursachte Druckverlust verringert, indem die Filterfläche in dem Wabenfilter wirksam beibehalten wird.
Außerdem kann dieser Aufbau des Wabenfilters den Druckverlust der Auslasszellen gegenüber dem der Einfangzellen verringern, wodurch es möglich ist, die Druckverlustdifferenz zwischen den Einfangzellen und den Auslasszellen zu erhöhen. Dementsprechend ist es möglich, die Strömungsgeschwindigkeit (Durchgangsgeschwindigkeit) des Abgases zu erhöhen, das durch die Zelltrennwände zwischen den Einfangzellen und den Auslasszellen geht, und den Druckverlust des Wabenfilters zu verringern, der in einem mit einem Verbrennungsmotor wie einem Dieselmotor in Verbindung stehenden Abgaskanal als Dieselpartikelfilter (DPF) verwendet wird. Dies unterdrückt den Einfluss auf die Verbrennung des Verbrennungsmotors zusätzlich.
Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung hat bei dem Wabenfilter eine Oberfläche der Zelltrennwand, die zwischen der Einfangzelle und Auslasszelle, die nebeneinander liegen, ausgebildet ist, auf einem zu der Längsrichtung der Zellen senkrechten Querschnitt eine mehreckige Gestalt, während ihre andere Oberfläche eine kreisförmige Gestalt hat.
Gemäß der zweiten Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, den dickeren Teil an einem Teil der zwischen der Einfangzelle und der Auslasszelle ausgebildeten Zelltrennwand auszubilden, während der hydraulische Ersatzdurchmesser jeder Einfangzelle und Auslasszelle beibehalten wird. Dies ermöglicht eine Erhöhung der Wärmekapazität der Zelltrennwände und eine Erhöhung ihrer isostatischen Festigkeit, wo die Einfangzellen und die Auslasszellen von den Zelltrennwänden umgeben sind.
Die zweite Ausgestaltung der Erfindung kann einen Wabenfilter mit hervorragender Wärmebeständigkeit und Haltbarkeit zur Verfügung stellen.
Darüber hinaus würde die Dicke des dickeren Teils übermäßig zunehmen, wenn sowohl die Einfangzellen als auch die Auslasszellen eine kreisförmige Gestalt hätten, und dieser Aufbau würde den Diffusionswiderstand des Abgases als dem Zielfluid erhöhen, wenn es durch die zwischen den Einfangzellen und den Auslasszellen ausgebildeten Zelltrennwände ginge. Dadurch würde dieser Aufbau zu dem Nachteil führen, dass sich der Druckverlust des Wabenfilters erhöht.
Da der erfindungsgemäße Wabenfilter jedoch den Aufbau hat, bei dem sich die Einfangzelle hinsichtlich ihrer Gestalt von der Auslasszelle unterscheidet, ermöglicht es dieser Aufbau dem Wabenfilter, seinen Druckverlust zu verringern und seine Wärmekapazität weiter zu erhöhen.
Gemäß einer dritten Ausgestaltung der Erfindung werden bei dem Wabenfilter von den Zelltrennwänden zwischen den Einfangzellen und den Auslasszellen Katalysatoren getragen, und der Wabenfilter erfüllt den Zusammenhang t_C ≤ t_D ≤ t_E, wobei t_C (mg/mm²) eine Minimalmenge der pro Einheitsoberfläche getragenen Katalysatoren auf der Seite der obigen flachen Oberfläche bezeichnet, t_D (mg/mm²) eine durchschnittliche Menge der pro Einheitsoberfläche getragenen Katalysatoren auf der Seite der gekrümmten Oberfläche bezeichnet und t_E (mg/mm²) eine Maximalmenge der pro Einheitsoberfläche getragenen Katalysatoren auf der Seite der flachen Oberfläche angibt.
Gemäß der dritten Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, die Katalysatorenmenge zu halten, die ausreicht, um die Ansammlung von Partikeln zu unterdrücken, die aus einem Abgas als dem zu behandelnden Zielfluid beseitigt und von den Zelltrennwänden eingefangen werden, ohne den hydraulischen Durchmesser jeder Einfangzelle und Auslasszelle zu verringern, selbst wenn der Wabenfilter beruhend auf der von den Zelltrennwänden getragenen Katalysatormenge beabsichtigt, seinen Druckverlust durch Unterdrücken der Partikelsammelmenge zu verringern. Es ist daher möglich, für einen Wabenfilter mit geringerem Druckverlust zu sorgen.
In einem konkreten Beispiel ist es möglich, einen Aufbau zu erzielen, bei dem die beiden hydraulischen Ersatzdurchmesser Dh₁ der Einfangzellen und Dh₂ der Auslasszellen den Wert Dh₀ – 2t haben, wobei Dh₀ ein gedachter hydraulischer Durchmesser eines gedachten Einheitsgitters mehreckiger Gestalt ist, das die Einfangzellen und die Auslasszellen enthält, und „t” ein Minimaldickenwert des zwischen der Einfangzelle und der Auslasszelle ausgebildeten dickeren Teils ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen des zuvor beschriebenen Wabenfilters vorgesehen. Das Verfahren umfasst einen Extrusions- und Formschritt, bei dem unter Verwendung einer Metallform Keramikton extrudiert und geformt wird, um einen wie oben beschriebenen Wabenstrukturkörper herzustellen. Bei diesem Verfahren hat die Metallform eine Vielzahl von Schlitznuten, die von einer Vielzahl von mehreckigen Blöcken und kreisförmig gestalteten Blöcken gebildet werden, die in einem Wabenstrukturmuster angeordnet sind, das einem Querschnitt des Wabenfilters entspricht. Jeder mehreckige Block wird durch gradlinig gestaltete Seiten ausgebildet. Andererseits wird jeder kreisförmig gestaltete Block durch eine gekrümmte Oberfläche ausgebildet.
Das Verfahren gemäß der vierten Ausgestaltung der Erfindung stellt einen Wabenfilter mit verbesserter Funktionsweise beim Einfangen von Partikeln (PM) her, die in einem Zielfluid, etwa einem Abgas, enthalten sind. Und zwar stellt das Verfahren einen Wabenfilter her, der zwischen den Zellen ausgebildete Zellwände hat. Die Zelltrennwände sind zum Beispiel so zwischen den Einfangzellen und den Auslasszellen ausgebildet, dass eine Oberfläche der Zelltrennwand eine flache Oberfläche ist und ihre andere Oberfläche konkav ist oder eine gekrümmte Gestalt hat, wobei ein Teil der gekrümmten Oberfläche der Zelltrennwand einen dickeren Teil aufweist. Dieser Aufbau der Zelltrennwände kann die Wärmekapazität der Zelltrennwände und die mechanische Festigkeit der Zelltrennwände erhöhen, ohne den hydraulischen Ersatzdurchmesser und die Zelldichte der Einfangzellen und der Auslasszellen zu verringern.
Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen werden nun exemplarisch bevorzugte, nicht beschränkende Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Es zeigen:
1A ein perspektivisches Schaubild, das einen Wabenfilter gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
1B ein Schnittbild, das einen Querschnitt des in 1A gezeigten Wabenfilters entlang der Längsrichtung des Wabenfilters zeigt, durch den ein Abgas geht;
2A ein Schaubild, das einen Teil eines Querschnitts des Wabenfilters gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, wobei der Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung des Wabenfilters entlang der Abgasströmung ist;
2B ein Schaubild, das bei dem in 2A gezeigten Wabenfilter einen Teil einer Zellwand zeigt, die zwischen einer Einfangzelle CL_IN und einer Auslasszelle CL_OUT, die nebeneinander liegen, ausgebildet ist;
3A ein Schaubild, das einen Teil eines Querschnitts des Wabenfilters gemäß einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt, wobei der Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung des Wabenfilters entlang der Abgasströmung ist;
3B ein Schaubild, das bei dem in 3A gezeigten Wabenfilter einen Teil einer Zellwand zeigt, die zwischen einer Einfangzelle CL_IN und einer Auslasszelle CL_OUT, die nebeneinander liegen, ausgebildet ist;
4A ein Schaubild, das einen Teil eines Querschnitts des Wabenfilters gemäß einer weiteren Abwandlung des Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt, wobei der Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung des Wabenfilters entlang der Abgasströmung ist;
4B ein Schaubild, das einen Teil eines Querschnitts des Wabenfilters gemäß einer weiteren Abwandlung des Ausführungsbeispiels zeigt, wobei der Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung des Wabenfilters entlang der Abgasströmung ist;
5A eine Draufsicht, die schematisch eine Extrusionsmetallform zeigt, die bei einem Schritt zum Extrudieren und Formen des Wabenfilters gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung einzusetzen ist;
5B ein Schaubild, das einen Querschnitt der in 5A gezeigten Extrusionsmetallform zeigt; und
6 ein Schaubild, das ein Abgasreinigungssystem zeigt, das als DPF mit dem Wabenfilter gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgestattet ist.
In der folgenden Beschreibung der verschiedenen Ausführungsbeispiele bezeichnen gleiche Bezugszeichen oder -zahlen in den verschiedenen Schaubildern gleiche oder sich entsprechende Bauteile.
Unter Bezugnahme auf 1 und 2 folgt nun eine Beschreibung eines Wabenfilters gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Der Wabenfilter 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung setzt sich aus annähernd zylinderförmig gestalteten Zellen zusammen, die von einer Vielzahl von Zelltrennwänden umgeben sind. Die Zelltrennwände bestehen aus poröser Keramik. Diese zylinderförmig gestalteten Zellen sind in einem Wabenstrukturmuster angeordnet. Diese Zellen setzen sich aus Einfangzellen CL_IN und Auslasszellen CL_OUT zusammen.
Ein Endteil jeder Einfangzelle CL_IN an einer Endfläche (auf der in 1B gezeigten Einlassseite) des Wabenfilters 1 hat einen Öffnungsteil, durch den als zu behandelndes Zielfluid ein Abgas in das Innere des Wabenfilters 1 eingeleitet wird. Der andere Endteil jeder Einfangzelle CL_IN wird von einem Stopfenelement STP_OUT geschlossen, das sich an der anderen Endfläche (auf der in 1B gezeigten Auslassseite) des Wabenfilters 1 befindet. Darüber hinaus wird ein Endteil jeder Auslasszelle CL_OUT an einer Endfläche (auf der in 1B gezeigten Einlassseite) des Wabenfilters 1 von einem Stopfenelement STP_IN geschlossen.
Der andere Endteil jeder Auslasszelle CL_OUT hat einen Öffnungsteil, der sich an der anderen Endfläche (der in 1B gezeigten Auslassseite) des Wabenfilters 1 befindet, durch die das Abgas zur Außenseite des Wabenfilters 1 abgegeben wird. Bei diesem Aufbau des Waben filters 1 sind die Einfangzellen CL_IN und die Auslasszellen CL_OUT auf einem Querschnitt des Wabenfilters 1, der vertikal zur Längsrichtung des Wabenfilters 1 ist, in einem vorbestimmten Anordnungsmuster angeordnet. Der Wabenfilter 1 ist dazu im Stande, Partikel (PM) einzufangen, die in einem von einem Verbrennungsmotor wie einem Dieselmotor abgegebenen Abgas als einem zu behandelnden Zielfluid enthalten sind. Solche Partikel (PM) sind einzufangende Zielstoffe. Das Abgas ist ein zu behandelndes Zielfluid. Das Abgas geht durch die Zelltrennwände, die in dem Wabenfilter 1 die Zellen bilden.
Der Wabenfilter 1 fängt also in dem Abgas enthaltene Partikel ein, um die Partikel aus dem Abgas zu beseitigen. Der Wabenfilter 1 reinigt das Abgas.
Der erfindungsgemäße Wabenfilter 1 umfasst eine Vielzahl von Zellen. Diese Zellen sind von den Zelltrennwänden umgeben, so dass die Zellen in einem Wabenstrukturmuster angeordnet sind. Die Zellwände bestehen aus poröser Keramik. Eine Oberfläche der zwischen der Einfangzelle CL_IN und der Auslasszelle CL_OUT ausgebildeten Zellwand W₁₀ hat insbesondere eine flache Gestalt, während die andere Oberfläche dieser Zellwand W₁₀ eine gekrümmte Oberfläche hat, so dass die Zellwand W₁₀ einen dickeren Teil W_TK aufweist. Mit anderen Worten ist die Dicke des dickeren Teils W_TK in der Zellwand W₁₀ teilweise erhöht. Dieser Aufbau des erfindungsgemäßen Wabenfilters 1 hat eine erhöhte Wärmekapazität und eine bessere Haltbarkeit, während die Einfangmenge beim Einfangen von in einem Abgas enthaltenen Partikeln verglichen mit herkömmlichen Wabenfiltern erhalten bleibt.
In dem Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht der Wabenfilter 1 aus Cordierit, das weithin als poröses Keramik material verwendet wird. Allerdings ist das Konzept der Erfindung nicht durch des Ausführungsbeispiel beschränkt. Zum Beispiel kann anstelle der Cordieritkeramik 2MgO·3Al₂O₃·5SiO₂ ein Oxidmaterial, ein Carbidmaterial, ein Silizidmaterial und so weiter verwendet werden.
Es ist auch möglich, für das obige Carbidmaterial Materialien wie Siliziumcarbid SiC, Borcarbid B₄C und Titancarbid zu verwenden. Es ist auch möglich, für das obige Silizidmaterial Titannitrid zu verwenden. Darüber hinaus ist es möglich, einen Aufbau zu verwenden, bei dem von der Oberfläche einer porösen Keramik Platin Pt, Ruthenium Rh, Titan Ti oder Wolfram W getragen wird, um eingefangene Partikel zu verbrennen.
1A ist ein perspektivisches Schaubild, das den Wabenfilter 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. 1B ist ein Schnittbild, das einen Querschnitt des in 1A gezeigten Wabenfilters 1 entlang der Längsrichtung des Wabenfilters 1 zeigt, durch den ein Abgas geht.
Wie in 1A und 1B gezeigt ist, umfasst der Wabenfilter 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von Einfangzellen CL_IN und eine Vielzahl von Auslasszellen CL_OUT. Jede Einfangzelle CL_IN ist so ausgebildet, dass sie sich zylinderförmig entlang der Längsrichtung des Wabenfilters 1 erstreckt. Jede Einfangzelle CL_IN weist in sich einen sechseckig gestalteten Kanal auf, wobei ein Querschnitt jeder Einfangzelle CL_IN eine sechseckige Gestalt hat. Andererseits ist jede Auslasszelle CL_OUT so ausgebildet, dass sie sich wie die Einfangzellen CL_IN entlang der Längsrichtung des Wabenfilters 1 erstreckt, während jedoch jede Auslasszelle CL_OUT in sich einen kreisförmig gestalteten Kanal aufweist, wobei mit anderen Worten ein Querschnitt jeder Auslasszelle CL_OUT eine kreisförmige Gestalt hat. Die Einfangzellen CL_IN und die Auslasszellen CL_OUT sind in dem Wabenfilter 1 in einer Wabenstrukturanordnung angeordnet.
Des Weiteren hat der Endteil jeder Einfangzelle CL_IN gemäß diesem Ausführungsbeispiel auf der Oberfläche der Einlassseite des Wabenfilters 1 einen Öffnungsteil, während der Endteil jeder Auslasszelle CL_OUT von einem Stopfenelement STP_IN verstopft wird. Auf der Oberfläche an der Auslassseite des Wabenfilters 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird der andere Endteil jeder Einfangzelle CL_IN von einem Stopfenelement STP_OUT verstopft, während der andere Endteil jeder Auslasszelle CL_OUT einen Öffnungsteil hat.
Das von dem Dieselmotor abgegebene Abgas wird von der Einlassflächenseite aus in das Innere des Wabenfilters 1, mit anderen Worten in das Innere jeder Einfangzelle CL_IN eingeleitet. Das Abgas geht dann durch die zwischen den Einfangzellen CL_IN und den Auslasszellen CL_OUT ausgebildeten Zelltrennwände W₁₀ und durch die Auslasszellen CL_OUT hindurch und wird schließlich zur Außenseite des Wabenfilters 1 abgegeben. Dabei werden in dem Abgas enthaltene Partikel (PM) durch eine Vielzahl von Poren eingefangen, die in den Zellwänden W₁₀ ausgebildet sind, und das Abgas wird ohne Partikel in das Innere der Auslasszellen CL_OUT abgegeben.
2A ist ein Schaubild, das einen Teil eines Querschnitts des Wabenfilters 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Dieser Querschnitt verläuft senkrecht zur Längsrichtung des Wabenfilters 1 entlang der Abgasströmung. 2B ist ein Schaubild, das in dem in 2A gezeigten Wabenfilter 1 einen Teil einer Zellwand W₁₀ zeigt, die zwischen einer Einfangzelle CL_IN und einer Auslasszelle CL_OUT ausgebildet ist, die nebeneinander liegen.
Unter Bezugnahme auf 2A und 2B folgt nun eine Beschreibung eines verbesserten Aufbaus und von Merkmalen einer Kombination der Einfangzellen CL_IN und der Auslasszellen CL_OUT in dem Wabenfilter 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Wie in 2A gezeigt ist, sind die Auslasszellen CL_OUT so ausgebildet, dass ein hydraulischer Ersatzdurchmesser ΦDh₂ der Auslasszellen CL_OUT gleich einem gedachten Hydraulikdurchmesser ΦDh₀ eines gedachten Einheitsgitters LTC_VR sechseckiger Gestalt ist. Wenn die Minimaldicke der zwischen der Einfangzelle CL_IN und der Auslasszelle CL_OUT ausgebildeten Zelltrennwand W₁₀ ein Wert „t” ist, ist sie so ausgebildet, dass der hydraulische Ersatzdurchmesser Dh₁ der Einfangzellen CL_IN dem Wert (Dh – 2t) entspricht, der durch Subtrahieren der zweifachen Minimaldicke „t” von dem gedachten hydraulischen Durchmesser Dh₀ ermittelt wird.
Darüber hinaus ist vorzuziehen, dass die Anzahl der Einfangzellen CL_IN pro zur Längsrichtung des Wabenfilters 1 vertikalen Einheitsquerschnitt N_A (Anzahl/Zoll²) beträgt, wobei jede Einfangzelle CL_IN entlang der Längsrichtung des Wabenfilters 1 annähernd eine zylinderförmige Gestalt hat. Es ist auch vorzuziehen, dass die Anzahl der Auslasszellen CL_OUT pro zur Längsrichtung des Wabenfilters 1 vertikalen Einheitsquerschnitt N_B (Anzahl/Zoll²) beträgt, wobei jede Auslasszelle CL_OUT entlang der Längsrichtung des Wabenfilters 1 eine annähernd zylinderförmige Gestalt hat.
In dem in 2A gezeigten konkreten Beispiel sind die Zellen in dem Wabenfilter 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung so angeordnet, dass um eine Auslasszelle CL_OUT herum sechs Einfangzellen CL_IN angeordnet sind. Darüber hinaus sind um eine Einfangzelle CL_IN herum drei Auslasszellen CL_OUT angeordnet, wobei zwei Einfangzellen CL_IN nebeneinander liegen.
Wie in 2B gezeigt ist, sorgt der obige Aufbau des Wabenfilters 1 dafür, dass die auf der Seite der Einfangzellen CL_IN liegende Oberfläche SRF_IN der zwischen den Einfangzellen CL_IN und den Auslasszellen CL_OUT ausgebildeten Zelltrennwand W₁₀ eine flache Gestalt hat. Andererseits hat die andere, auf der Seite der Auslasszellen CL_OUT liegende Oberfläche SRF_OUT der Zelltrennwand W₁₀, die zu der Oberfläche SRF_IN der Zelltrennwand W₁₀ entgegengesetzt ist, eine gekrümmte Gestalt. Das Vorhandensein des dickeren Teils W_TK in der Zelltrennwand W₁₀ in dem Wabenfilter 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann die Wärmekapazität der Zelltrennwand W₁₀ und weiter die isostatische Festigkeit des gesamten Wabenfilters 1 erhöhen.
Da der zur Längsrichtung der Einfangzelle CL_IN vertikale Querschnitt der Einfangzelle CL_IN eine mehreckige Gestalt hat, hat die Oberfläche SRF_IN der Zelltrennwand W₁₀ auf der Seite der Einfangzellen CL_IN eine größere Fläche. Dieser Aufbau der Oberfläche SRF_IN kann eine große Menge Partikel (PM) einfangen, die in dem Abgas als dem Zielfluid enthalten sind. Da andererseits der zur Längsrichtung der Einfangzelle CL_IN vertikale Querschnitt der Auslasszelle CL_OUT eine kreisförmige Gestalt hat, kann dieser Aufbau der Oberfläche SRF_OUT einen Anstieg des Druckverlusts des gesamten Wabenfilters 1 unterdrücken.
Des Weiteren ist dafür gesorgt, dass die Dicke der Zelltrennwand W₁₁ zwischen den benachbarten Einfangzellen CL_IN der zweifachen Minimaldicke ”t” entspricht (siehe 1B). Dieser Aufbau der Zelltrennwand W₁₁ kann ihre Wärmekapazität erhöhen. Mit anderen Worten sorgt dieser Aufbau für eine große Wärmekapazität des Wabenfilters 1 und unterdrückt dadurch ein Hitzeschaden des Wabenfilters 1, wenn die Partikel (PM), die auf beiden Seiten der Zelltrennwand W₁₁ eingefangen und angesammelt werden, verbrannt werden.
Außerdem erfüllt der Wabenfilter 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel den Zusammenhang S_IN < S_OUT wobei S_IN eine Querschnittsfläche des Öffnungsteils der Einfangzellen CL_IN ist und S_OUT eine Querschnittsfläche des Öffnungsteils der Auslasszellen CL_OUT ist. Darüber hinaus erfüllt der Wabenfilter 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel den Zusammenhang ΣS_IN > ΣS_OUT, wobei ΣS_IN die Gesamtsumme der Querschnittsfläche S_IN der Öffnungsteile in sämtlichen Einfangzellen CL_IN in dem Wabenfilter 1 ist und ΣS_OUT die Gesamtsumme der Querschnittsfläche S_OUT der Öffnungsteile sämtlicher Auslasszellen CL_OUT ist.
Der Aufbau des die obigen Zusammenhänge aufweisenden Wabenfilters 1 kann den Druckverlust der Auslasszellen CL_OUT gegenüber dem Druckverlust der Einfangzellen CL_IN verringern, weshalb es möglich ist, eine Druckverlustdifferenz zwischen den Einfangzellen CL_IN und den Auslasszellen CL_OUT zu erhöhen.
Dementsprechend ist es dem Wabenfilter 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel möglich, eine Durchgangsgeschwindigkeit (oder eine Eindringgeschwindigkeit) des Abgases durch die zwischen den Einfangzellen CL_IN und den Auslasszellen CL_OUT ausgebildeten Zelltrennwände W₁₀ zu erhöhen, den Druckverlust zu verringern, während der Wabenfilter 1 als DPF verwendet wird, und dadurch den Einfluss auf den Verbrennungszustand des Verbrennungsmotors wie dem Dieselmotor zu unterdrücken.
Außerdem kann der dickere Teil W_TK der gekrümmten Fläche der Zelltrennwand W₁₀ auf der Seite der Auslasszellen CL_OUT den Fluidwiderstand des Abgases erhöhen, das durch die Zelltrennwand W₁₀ hindurch von der Seite der Einfangzellen CL_IN zur Seite der Auslasszellen CL_OUT geht und schließlich zur Außenseite des Wabenfilters 1 abgegeben wird. Dies kann die Ansammlungsmenge an Partikeln (PM) unterdrücken, die in den Zelltrennwänden eingefangen werden. Daher kann dieser Aufbau der Zelltrennwände in dem Wabenfilter 1 die Menge eingefangener Partikel pro Zelltrennwand verringern, die während der wiederherstellenden Verbrennung des DPF verbrannt werden sollen, und er kann die Erzeugung des Hitzeschadens in dem Wabenfilter 1 unterdrücken.
Bei dem Aufbau des Wabenfilters 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Katalysatoren von den Einfangzellen CL_IN und den Auslasszellen CL_OUT getragen werden, ist die Wandfläche SRF_IN auf der Seite der Einfangzelle CL_IN eine flache Ebene, während die Wandfläche SRF_OUT auf der Seite der Auslasszelle CL_OUT eine gekrümmte Oberfläche ist.
Wenn eine Minimalmenge an pro Einheitsoberfläche getragenen Katalysatoren auf der Seite der obigen flachen Oberfläche SRF_IN t_C (mg/mm²) ist, eine durchschnittliche Menge an pro Einheitsoberfläche getragenen Katalysatoren auf der Seite der obigen gekrümmten Oberfläche SRF_OUT t_D (mg/mm²) ist und eine Maximalmenge an pro Einheitsoberfläche getragenen Katalysatoren auf der Seite der obigen flachen Oberfläche SRF_IN t_E (mg/mm²) ist, erfüllt der Aufbau des Wabenfilters 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel den Zusammenhang t_C ≤ t_D ≤ t_E.
Wenn dieser Zusammenhang t_C ≤ t_D ≤ t_E in dem Wabenfilter 1 des Ausführungsbeispiels erfüllt ist, kann der Druckverlust weiter verringert werden, da von den Einfangzellen CL_IN und den Auslasszellen CL_OUT eine notwendige Katalysatormenge getragen werden kann, die die Partikelansammlung unterdrückt, ohne den hydraulischen Durchmesser Dh der Einfangzellen CL_IN zu verringern.
Unter Bezugnahme auf 3A und 3B folgt nun die Beschreibung einer Abwandlung des Wabenfilters 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
3A ist ein Schaubild, das als eine Abwandlung des in 2A und 2B gezeigten Wabenfilters 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel einen Teil eines Querschnitts eines Wabenfilters 1a zeigt. Dieser Querschnitt ist senkrecht zur Längsrichtung des Wabenfilters 1a entlang der Zellen, durch die das Abgas strömt. 3B ist ein Schaubild, das in dem in 3A gezeigten Wabenfilter 1a einen Teil einer Zellwand zeigt, die eine Einfangzelle CL_IN und eine Auslasszelle CL_OUT trennt, die nebeneinander liegen.
Bei der in 3A und 3B gezeigten Abwandlung hat der Querschnitt jeder Einfangzelle CL_IN eine kreisförmige Gestalt mit einem hydraulischen Ersatzdurchmesser ΦDh₁, der gleich dem Wert Φ(Dh₀ – 2t) ist. Dieser Wert Φ(Dh₀ – 2t) wird durch Subtrahieren des zweifachen Minimaldickenwerts ”t” vom hydraulischen Ersatzdurchmesser Dh₀ des gedachten Einheitsgitters LTC_VR ermittelt, das eine sechseckige Gestalt hat. Andererseits hat der Querschnitt jeder Auslasszelle CL_OUT eine sechseckige Gestalt mit einem hydraulischen Ersatzdurchmesser Dh₂, der gleich dem hydraulischen Ersatzdurchmesser Dh₀ des gedachten Einheitsgitters LTC_VR ist.
Wie der Wabenfilter 1 des in 2A und 2B gezeigten Ausführungsbeispiels erfüllt der Aufbau des in 3A und 3B gezeigten Wabenfilters 1a als Abwandlung den Zusammenhang N_A > N_B, wobei N_A die Anzahl an Einfangzellen CL_IN pro Einheitsquerschnittsfläche (Anzahl/Zoll²) ist, und N_B die Anzahl an Auslasszellen CL_OUT pro Einheitsquerschnittsfläche (Anzahl/Zoll²) ist.
Dieser Aufbau des in 3A und 3B gezeigten Wabenfilters 1a gemäß der Abwandlung des Ausführungsbeispiels ermöglicht es dem Wabenfilter, eine zwischen der Einfangzelle CL_IN und der Auslasszelle CL_OUT ausgebildete Zelltrennwand W₁₀ zu haben, bei der die Oberfläche SFR_IN der Zelltrennwand W₁₀ auf der Seite der Einfangzelle CL_IN eine konkave Gestalt oder eine gekrümmte Gestalt hat, während die Oberfläche SFR_OUT der Zelltrennwand W₁₀ auf der Seite der Auslasszelle CL_OUT eine flache Gestalt hat, so dass ein Teil der Zelltrennwand W₁₀ auf der Seite der Einfangzelle CL_IN einen dickeren Teil W_TK aufweist (siehe 3B).
Das Vorhandensein des dickeren Teils W_TK auf der Seite der Einfangzelle CL_IN ermöglicht es dem Wabenfilter 1a, eine erhöhte und verbesserte isostatische Festigkeit zu haben.
Bei dem Aufbau des in 2A und 2B gezeigten Wabenfilters 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel hat der Querschnitt der Einfangzelle CL_IN eine sechseckige Gestalt, während der Querschnitt der Auslasszelle CL_OUT eine kreisförmige Gestalt hat. Der in 3A und 3B gezeigte Wabenfilter 1a der Abwandlung hat dagegen einen anderen Aufbau als der in 2A und 2B gezeigte Wabenfilter 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel. Bei dem Aufbau der Abwandlung hat der Querschnitt der Einfangzelle CL_IN eine kreisförmige Gestalt, während der Querschnitt der Auslasszelle CL_OUT eine sechseckige Gestalt hat.
Da beide jedoch den gleichen hydraulischen Ersatzdurchmesser haben, gibt es zwischen dem in 2A und 2B gezeigten Ausführungsbeispiel und der in 3A und 3B gezeigten Abwandlung keinen Unterschied beim Druckverlust. Dementsprechend hat der in 3A und 3B gezeigte Wabenfilter 1a als Abwandlung die gleichen Wirkungen wie der in 2A und 2B gezeigte Wabenfilter 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel.
Insbesondere sorgt der Aufbau der in 3A und 3B gezeigten Abwandlung gegenüber dem Aufbau des in 2A und 2B gezeigten Ausführungsbeispiels für eine verhältnismäßig hohe Wärmebeständigkeit, da er dazu im Stande ist, die Wärmekapazität pro Einheit angesammelter Partikel zu erhöhen, während ein Anstieg des Druckverlusts unterdrückt wird.
Wenn bei dem Aufbau der in 3A und 3B gezeigten Abwandlung außerdem von den Einfangzellen CL_IN und den Auslasszellen CL_OUT Katalysatoren getragen werden, hat die Oberfläche SFR_IN der Einfangzelle CL_IN in der Zelltrennwand W₁₀ eine kurvenförmige Gestalt, während die Oberfläche SFR_OUT der Auslasszelle SRF_OUT in der Zelltrennwand W₁₀ eine flache Gestalt hat.
Der in 3A und 3B gezeigte Wabenfilter 1a gemäß der Abwandlung erfüllt den Zusammenhang t_C ≤ t_D ≤ t_E, wobei t_C eine Minimalmenge (mg/mm²) an pro Einheitsoberfläche getragenen Katalysatoren auf der Seite der obigen flachen Oberfläche SRF_OUT ist, t_D eine durchschnittliche Menge (mg/mm²) an pro Einheitsoberfläche getragenen Katalysatoren auf der Seite der obigen gekrümmten Oberfläche SRF_IN ist und t_E eine Maximalmenge t_E (mg/mm²) an pro Einheits oberfläche getragenen Katalysatoren auf der Seite der obigen flachen Oberfläche SRF_OUT ist.
Da die Gesamtmenge der von den Zellen getragenen Katalysatoren innerhalb des den Zusammenhang t_C ≤ t_D ≤ t_E erfüllenden Bereichs eingestellt ist, ist es möglich, eine passende Katalysatormenge zu erhalten, um die Ansammlung von Partikeln (PM) zu unterdrücken, und den Druckverlust des Wabenfilters 1a gemäß der Abwandlung zu verringern, ohne den hydraulischen Durchmesser der Auslasszellen CL_OUT zu verringern.
Unter Bezugnahme auf 4A und 4B folgt nun eine Beschreibung von Wabenfiltern 1b und 1c gemäß weiteren Abwandlungen.
4A ist ein Schaubild, das einen Teil eines Querschnitts eines Wabenfilters 1b gemäß einer weiteren Abwandlung des Ausführungsbeispiels zeigt, wobei der Querschnitt der Zelle senkrecht zur Längsrichtung der Zellen in dem Wabenfilter 1b ist, durch den das Abgas strömt. 4B ist ein Schaubild, das einen Teil eines Querschnitts eines Wabenfilters 1c gemäß einer weiteren Abwandlung des Ausführungsbeispiels zeigt, wobei der Querschnitt der Zelle senkrecht zur Längsrichtung der Zellen in dem Wabenfilter 1c ist, durch den das Abgas strömt.
Wie in 4A gezeigt ist, hat der Wabenfilter 1b gemäß der weiteren Abwandlung einen Aufbau, bei dem der Querschnitt der Einfangzelle CL_IN eine sechseckige Gestalt und einen hydraulischen Ersatzdurchmesser ΦDh₁ hat, der den Wert (Dh₀ – t) erfüllt, während der Querschnitt der Auslasszelle CL_OUT eine kreisförmige Gestalt hat und einen hydraulischen Ersatzdurchmesser ΦDh₂ hat, der den Wert (Dh₀ – t) erfüllt, wobei Dh₀ der hydraulische Ersatzdurchmesser eines gedachten Einheitsgitters LTC_VR sechseckiger Gestalt ist und ”t” ein Minimaldickenwert der Zelltrennwand ist.
Der obige Aufbau des Wabenfilters 1b kann einen Anstieg seines Druckverlusts unterdrücken und wegen der Ausbildung des dickeren Teils W_TK an einem Teil der zwischen der Einfangzelle CL_IN und der Auslasszelle CL_OUT ausgebildeten Zelltrennwand W₁₀ sowohl die Wärmekapazität als auch die isostatische Festigkeit erhöhen.
Der Aufbau des in 4A gezeigten Wabenfilters 1b gemäß der weiteren Abwandlung kann die gleichen Wirkungen wie der in 2A und 2B gezeigte Wabenfilter 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel haben, wenn von den Zellwänden in dem Wabenfilter 1b Katalysatoren getragen werden.
Wie in 4B gezeigt ist, hat der Wabenfilter 1c außerdem einen Aufbau, bei dem der Querschnitt der Einfangzelle CL_IN eine kreisförmige Gestalt und einen hydraulischen Ersatzdurchmesser ΦDh₁ hat, der den Wert (Dh₀ – t) erfüllt, während der Querschnitt der Auslasszelle CL_OUT eine sechseckige Gestalt und einen hydraulischen Ersatzdurchmesser ΦDh₂ hat, der den Wert (Dh₀ – t) erfüllt, wobei Dh₀ der hydraulische Ersatzdurchmesser eines gedachten Einheitsgitters LTC_VR sechseckiger Gestalt ist und ”t” ein Minimaldickenwert der Zelltrennwand ist.
Der obige Aufbau des Wabenfilters 1c kann einen Anstieg seines Druckverlusts unterdrücken und wegen der Ausbildung des dickeren Teils W_TK an einem Teil der zwischen der Einfangzelle CL_IN und der Auslasszelle CL_OUT ausgebildeten Zelltrennwand W₁₀ sowohl die Wärmekapazität als auch die isostatische Festigkeit erhöhen.
Der Aufbau der in 4A und 4B gezeigten Wabenfilter 1b und 1c gemäß den Abwandlungen hat die gleichen Wirkungen wie der in 2A und 2B gezeigte Wabenfilter 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel, wenn von den Zellwänden in dem Wabenfilter Katalysatoren getragen werden.
Unter Bezugnahme auf 5A und 5B folgt nun eine Beschreibung des Verfahrens zum Herstellen der Wabenfilter 1, 1a, 1b und 1c gemäß dem Ausführungsbeispiel und den Abwandlungen.
5A ist eine Draufsicht, die schematisch eine Extrusionsmetallform zeigt, die in einem Schritt zum Extrudieren und Formen des Wabenfilters gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung zu verwenden ist. 5B ist ein Schaubild, das einen Querschnitt der in 5A gezeigten Extrusionsmetallform zeigt.
Zunächst werden in dem Verfahren Keramikausgangsmaterialien wie Talk (3MgO·4SiO₂·H₂O), Magnesiumoxid (MgO), Siliziumoxid (SiO₂), Kaolin (Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O), Aluminiumoxid (Al₂O₃), Böhmit (AlOOH), Aluminiumhydroxid (Al(OH)₃) angesetzt, und es werden optional einige von ihnen gewählt, um nach ihrem Brennen eine vorbestimmte Zusammensetzung (2MgO·3Al₂O₃·5SiO₂) aus Cordierit zu erzielen.
Dann werden die gewählten Keramikausgangsmaterialien zerkleinert, gemischt und zerkleinert. In dem Verfahren wird das Ausgangsmaterialgemisch dann gemahlen, um ein Ausgangsmaterialgemisch mit vorbestimmter Korngröße zu erzielen. Es ist auch möglich, das Ausgangsmaterialgemisch mit Katalysatoren, etwa Übergangsmetallen wie Yttriumoxid (Y₂O₃), Titanoxid (TiO₂), Wolfram (W) und Platin (Pt), zu mischen.
Als nächstes werden in dem Verfahren verschiedene Arten an Hilfsmitteln wie ein Haftvermittler, ein Weichmacher, ein Dispersionsmittel, ein Schmiermittel, ein Bindemittel, ein Netzmittel und ein Porenbildungsmittel angesetzt, die optional aus Methylcellulose (MC), Carboxymethylcellulose (CMC), Polyvinylalkohol (PVA), Stärkedextrin, Polyalkylderivaten, Glycerin, Gelatine, Wachsemulsion, Kohlenstoff und Sägestaub ausgewählt werden. Diese ausgewählten Hilfsmittel werden zu dem oben erzielten Ausgangsmaterialgemisch zugegeben, um einen Keramikton herzustellen. In dem Verfahren werden der Wassergehalt und die Viskosität des Keramiktons eingestellt, um vorbestimmte Fluideigenschaften zu erzielen. Zum Beispiel verwendet das Ausführungsbeispiel der Erfindung Keramikton mit einer Zusammensetzung von 19 Gew.-% Siliziumoxid, 36 Gew.-% Talk und 45 Gew.-% Aluminiumoxid. Außerdem werden zu 100 Gew.-% des Keramiktons 21,6 Gew.-% Porenbildungsmittel, 13,5 Gew.-% Bindemittel und 34 Gew.-% Wasser zugegeben, um seinen Wassergehalt und seine Viskosität einzustellen.
Der Keramikton wird unter Verwendung einer ein Schlitznutgitter aufweisenden Metallform extrudiert und geformt, die an einer Extrusions- und Formvorrichtung der Kolben- oder Schraubenbauart montiert ist. Auf der einlassseitigen Fläche und der auslassseitigen Fläche des Wabenstrukturkörpers werden in einem vorbestimmten Muster Stopfenelemente ausgebildet, um eine Vielzahl von Einfangzellen CL_IN und eine Vielzahl von Auslasszellen CL_OUT auszubilden. Jede Einfangzelle CL_IN hat auf der Seite ihrer Einlassfläche einen Öffnungsteil und auf der Seite ihrer Auslassfläche einen verstopften Teil. Andererseits hat jede Auslasszelle CL_OUT auf der Seite ihrer Auslassfläche einen verstopften Teil und auf der Seite ihrer Einlasszelle einen Öffnungsteil.
Das Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet die in 5A und 5B gezeigte Metallform 50, die sechseckig gestaltete Blöcke BRK₁, kreisförmig gestaltete Blöcke BRK₂ und Schlitznuten SL hat. Jeder sechseckig gestaltete Block BRK₁ hat sechs Seiten, wobei jede der sechs Seiten eine geradlinige Gestalt hat. Jeder kreisförmig gestaltete Block BRK₂ hat eine kreisförmige Gestalt. Die Schlitznuten SL werden durch die sechseckig gestalteten Blöcke BRK₁ und die kreisförmig gestalteten Blöcke BRK₂ gebildet.
In der Metallform 50 ist auf der Bodenseite jeder Schlitznut SL ein Bodenloch UH ausgebildet, durch das der Keramikton zugeführt wird. Indem die Anzahl der Bodenlöcher UH eingestellt wird oder indem der Innendurchmesser des Bodenlochs UH erhöht wird, ist es möglich, eine gleichmäßige Extrusionsgeschwindigkeit des Keramiktons aus der Metallform 50 zu erreichen.
Um den Öffnungsteil jeder Zelle mit einem Stopfenelement zu verstopfen, steht das folgende bekannte Verfahren zur Verfügung. In dem Verfahren wird zunächst eine Endfläche des Wabenstrukturkörpers mit einem Harzfilm bedeckt. Der Harzfilm, der den Stellen der Zellen entspricht, in die ein Dichtungselement gestopft wird, wird durch Erhitzen entfernt, um auf der Oberfläche eine Maske eines vorbestimmten Stopfenbildungsmusters herzustellen. Eine solche Maske wird auch an der anderen Endfläche des Wabenstrukturkörpers ausgebildet.
Als nächstes wird eine Endfläche des Wabenstrukturkörpers mit der Maske in ein Füllmaterial getaucht, so dass der Endteil jeder dem Maskenmuster entsprechenden Zelle mit dem Füllstoff gefüllt wird. Der Wabenstrukturkörper wird dann getrocknet. Es werden beide Endflächen des Wabenstrukturkörpers mit dem Dichtungselement gefüllt, um die Stopfenelemente STP_IN und STP_OUT in dem vorbestimmten Muster zu erzeugen. Der Wabenstrukturkörper wird dann getrocknet. In diesem Prozess werden beide Harzfilme und der Wabenstrukturkörper gebrannt.
Um eine Cordieritkeramik herzustellen, wird der Wabenstrukturkörper zum Beispiel bei 1400°C gebrannt.
Durch die obigen Vorgänge ergibt sich der Wabenfilter 1 mit den Einfangzellen CL_IN und den Auslasszellen CL_OUT, bei dem der Querschnitt jeder Einfangzelle CL_IN eine mehreckige Gestalt, etwa eine sechseckige Gestalt, hat, während der Querschnitt jeder Auslasszelle CL_OUT eine kreisförmige Gestalt hat.
Es ist vorzuziehen, eine Füllstoffschlämme, die sich aus dem gleichen Ausgangsmaterial wie der Wabenstrukturkörper zusammensetzt, und ein Dispersionsmittel wie Wasser zu verwenden. Es ist vorzuziehen, dass die Stopfenelemente STP_IN und STP_OUT verglichen mit den Zellwänden eine dichte, feine Struktur haben. Es ist nicht notwendig, in das Dichtungselement irgendein Porenbildungsmittel zu geben.
Unter Bezugnahme auf 6 folgt nun eine Beschreibung eines Abgasreinigungssystems, das mit dem Wabenfilter 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung als DPF ausgestattet ist.
6 ist ein Schaubild, das das mit dem erfindungsgemäßen Wabenfilter ausgestattete Abgasreinigungssystem zeigt.
Der erfindungsgemäße Wabenfilter 1, 1a, 1b und 1c wird als ein DPF verwendet, der in einem Verbrennungsabgaskanal platziert ist, um Partikel (PM) einzufangen, die in einem Abgas enthalten sind, das zum Beispiel von einem als Verbrennungsmotor 20 dienenden Dieselmotor abgegeben wird.
Der Verbrennungsmotor 20 enthält einen Common-Rail R und ein Vielzahl von Kraftstoffeinspritzventilen INJ. Der Common-Rail R ist wie üblich mit allen Zylindern 200 verbunden. Der Common-Rail R sammelt Hochdruckkraftstoff, dessen Druck durch eine Hochdruckpumpe P hoch getrieben wird. Jedes Kraftstoffeinspritzventil INJ ist mit dem Common-Rail R verbunden und spritzt den Hochdruckkraftstoff in eine Brennkammer des entsprechenden Zylinders 200 ein. Ein Ansaugkrümmer 210 des Verbrennungsmotors 20 ist mit einem Ansaugrohr 218 verbunden. Die Ansaugluftmenge wird von einer Ansaugdrossel 214 eingestellt, die an einem Verbindungspunkt zwischen dem Ansaugkrümmer 210 und dem Ansaugrohr 218 platziert ist.
Der Abgaskrümmer 220 steht mit dem Abgasrohr 224 in Verbindung, und der erfindungsgemäße Wabenfilter 1 ist in dem Kanal des Abgasrohrs 224 platziert.
Das Abgas wird von der Seite des Öffnungsteils der Einfangzellen CL_IN aus in das Innere des als Dieselpartikelfilter 1 (DPF 1) dienenden Wabenfilters eingeleitet. Die in dem Abgas enthaltenen Partikel (PM) werden von den Zelltrennwänden W₁₀ porösen Aufbaus eingefangen, wenn das Abgas durch die zwischen den Einfangzellen CL_IN und den Auslasszellen CL_OUT ausgebildeten Zelltrennwände W₁₀ geht.
Um die Oxidation der in dem Abgas enthaltenen Partikel zu fördern, ist es möglich, auf den Oberflächen der Zelltrenn wände W₁₀ in dem DPF 1, die das Abgas berühren, Katalysatoren aufzubringen.
Es ist auch möglich, auf der stromaufwärtigen Seite des DPF 1 den Oxidationskatalysator 110 zu platzieren. Des Weiteren ist es möglich, auf der stromabwärtigen Seite des DPF 1 eine (nicht gezeigte) mit selektiver katalytischer Redaktion (SCR) arbeitende Harnstoff-Vorrichtung zu platzieren, um NOx zu beseitigen, das in dem Abgas enthalten ist, aus dem von dem DPF 1 die Partikel entfernt worden sind.
An der stromaufwärtigen Seite des DPF 1 ist in dem Abgasrohr 224 ein Zentrifugalauflader 221 mit einer Turbine platziert und über eine Turbinenwelle 222 mit einem in dem Ansaugrohr 218 platzierten Verdichter 216 verbunden.
Bei diesem Aufbau werden die Turbine 221 mit Hilfe von Wärmeenergie des Abgases und der Verdichter 216 durch die Turbinenwelle 222 angetrieben, um die Ansaugluft zu verdichten, die von dem Ansaugrohr 218 über einen Ansaugfilter 217 eingeleitet wird.
An der stromaufwärtigen Seite der Ansaugdrossel 214 ist ein Zwischenkühler 215 platziert, um die in dem Verdichter 216 erhitzte Ansaugluft zu kühlen.
Der Abgaskrümmer 220 steht mit dem Ansaugkrümmer 210 über einen Abgasrückführungskanal (AGR-Kanal) 212 in Verbindung. Ein Teil des Abgases wird über den AGR-Kanal 212 zum Ansauggas zurückgeführt. Am Auslassteil des Ansaugkrümmers 210 ist ein AGR-Ventil 211 platziert. Das Öffnungsverhältnis des AGR-Ventils 211 wird eingestellt, um die in dem AGR-Kanal 212 als Ansauggas zurückzuführende Abgasmenge einzustellen. Auf dem Weg des AGR-Kanals 212 ist ein AGR- Kühler 213 platziert, um das zurückzuführende AGR-Gas zu kühlen.
In jedem der Abgaskanäle 223 und 224 ist ein Druckdifferenzsensor 100 platziert, der eine Druckdifferenz zwischen einem Punkt vor dem DPF 1 und einem Punkt nach dem DPF 1 erfasst, um die Menge der von dem DPF 1 eingefangenen Partikel zu ermitteln.
Über ein Druckeinleitungsrohr ist jeweils das eine Ende des Druckdifferenzsensors 100 mit dem Abgasrohr 223 auf der stromaufwärtigen Seite des DPF 1 und das andere Ende des Druckdifferenzsensors 100 mit dem Abgasrohr 224 auf der stromabwärtigen Seite des DPF 1 verbunden. Der Druckdifferenzsensor 100 gibt ein Signal aus, das der Druckdifferenz zwischen der vorderen Seite und der hinteren Seite des DPF 1 entspricht.
An der Auslassseite des DPF 1 sind ein Abgastemperatursensor T_SEN, der die Temperatur T_EX des DPF 1 erfassen kann, und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor (A/F-Verhältnis-Sensor) λ_SEN platziert. Der A/F-Verhältnis-Sensor λ_SEN arbeitet als eine Sauerstoffkonzentrations-Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Sauerstoffkonzentration λ auf der stromabwärtigen Seite des DPF 1. Eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) 30 empfängt die von diesen Sensoren übertragenen Signale.
Die ECU 30 empfängt außerdem verschiedene Arten von Signalen, die einen Öffnungsgrad OP_IN der Ansaugdrossel 214, einen Öffnungsgrad OP_EGR des AGR-Ventils 211, die Drehzahl NE des Verbrennungsmotors 20, eine Fahrzeuggeschwindigkeit SP, einen Öffnungsgrad AC eines Beschleunigungselements, eine Kühltemperatur TW, eine Kurbelposition CA, einen Kraftstoffdruck P_CYL und dergleichen angeben, die von verschiedenen Arten von Sensoren übertragen werden. Die ECU 30 erfasst beruhend auf den empfangenen Signalen den Betriebszustand des Verbrennungsmotors 20.
Die ECU 30 berechnet entsprechend dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 20 ein optimales Kraftstoffeinspritzvolumen und einen optimalen AGR-Wert, um eine Regelung der Kraftstoffeinspritzventile INJ und des AGR-Ventils 211 durchzuführen.
Die ECU 30 berechnet die Menge eingefangener Partikel beruhend auf der Differenz eines Abgasströmungsvolumens (Durchflussvolumens), das anhand der Erfassungsergebnisse eines Ansaugluftvolumensensors AR_SEN und des Abgastemperatursensors T_SEN berechnet wird. Der Ansaugluftvolumensensor AR_SEN erfasst das in das Ansaugrohr 218 eingeleitete Ansaugluftvolumen.
Die ECU 30 berechnet die Menge eingefangener Partikel beruhend auf dem Abgasströmungsvolumen (Durchflussvolumen) und einer Druckdifferenz zwischen einer Position vor dem DPF 1 und einer Position nach dem DPF 1, die durch den Druckdifferenzsensor 100 erfasst wird, und sie steuert beruhend auf dem obigen Berechnungsergebnis den Widerherstellungstakt des DPF 1.
Im Allgemeinen besteht ein Zusammenhang zwischen der Druckdifferenz zwischen der Position vor und nach dem DPF 1 und dem Volumen eingefangener Partikel, wobei sich diese Druckdifferenz unter einem gegebenen Abgasvolumen gemäß der Menge eingefangener Partikel ändert.
Für die ECU 30 ist es möglich, die Menge eingefangener Partikel beruhend auf dem obigen Zusammenhang zu berechnen.
Wenn die Menge eingefangener Partikel einen vorbestimmten Wert überschreitet, weist die ECU 30 den DPF 1 an, seine Temperatur zu erhöhen, um dem DPF 1 wiederherzustellen oder um mit anderen Worten die angesammelten Partikel aus dem DPF 1 zu beseitigen.
Konkret gesagt gibt es als Mittel zur Wiederherstellung des DPF 1 einige Vorgänge wie eine Nacheinspritzung oder eine Verzögerung des Einspritzzeitpunkts des Kraftstoffs, wenn die Kraftstoffeinspritzventile INJ den Kraftstoff in die Brennkammer jedes Zylinders einspritzen.
Als Mittel zur Wiederherstellung des DPF 1 gibt es zum Beispiel auch einen anderen Vorgang, bei dem die Temperatur des Abgases erhöht wird, indem die Ansaugdrossel 214 verglichen mit dem üblichen Betrieb leicht geschlossen wird. Zum Beispiel kann in den DPF 1 anstatt von Abgas mit gewöhnlicher Temperatur in einem Temperaturbereich von 150 bis 400°C ein Abgas hoher Temperatur in einem Temperaturbereich von 300 von 700°C eingeleitet werden, indem ein Teil der Wärmeenergie der Verbrennung nicht in ein Abtriebsdrehmoment des Verbrennungsmotors umgewandelt wird, sondern durch die Verzögerung des Zündzeitpunkts bei der Nacheinspritzung und einem Verzögerungswinkelvorgang dem Abgas zugeführt wird. Durch Schließen der Ansaugdrossel 214 kann der gleiche Effekt erzielt werden, mit anderen Worten wird die Temperatur des Abgases durch Verringern des Ansaugluftvolumens erhöht, wobei auch die Wärmekapazität des in die Brennkammern des Verbrennungsmotors 20 eingeleiteten Gases abnimmt.
Ein solches Abgas hoher Temperatur brennt die in dem DPF 1 eingefangenen und angesammelten Partikel, und die Verbrennung der angesammelten Partikel stellt die Einfangfunktion des DPF 1 wieder her. Es ist möglich, gemäß dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 20 ein oder mehrere der oben beschriebenen Wiederherstellungsverfahren des DPF 1 auszuwählen. Es ist außerdem möglich, als Wiederherstellungseinrichtung eine Heizvorrichtung wie einen Brenner oder eine Heizung zu verwenden.
Es wurden zwar ausführlich bestimmte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben, doch wird der Fachmann erkennen, dass im Lichte der Gesamtlehre der Offenbarung verschiedene Abwandlungen und Alternativen zu diesen Einzelheiten entwickelt werden könnten. Dementsprechend sind die hier offenbarten besonderen Anordnungen nur rein darstellend gemeint und sollen den Schutzumfang der Erfindung nicht beschränken, der durch die volle Breite der folgenden Ansprüche und ihrer Äquivalente vorgegeben ist.

Claims

Wabenfilter (1, 1a, 1b, 1c), der dazu im Stande ist Partikel (PM) einzufangen, die in einem zu behandelnden Zielfluid enthalten sind, mit: einer Vielzahl von Zellen, von denen jede von Zelltrennwänden (B₁₀) aus poröser Keramik umgeben ist und entlang einer Längsrichtung des Wabenfilters (1, 1a, 1b, 1c), durch den das Zielfluid strömt, eine annähernd zylinderförmige Gestalt hat, wobei die Zellen folgendes umfassen: Einfangzellen (CL_IN), bei denen ein Endteil von jeder einen Öffnungsteil hat, durch den das Zielfluid ins Innere des Wabenfilters (1, 1a, 1b, 1c) eingeleitet wird, und der andere Endteil von einem Stopfenelement (STP_OUT) geschlossen ist; und Auslasszellen (CL_OUT), bei denen ein Endteil von jeder von einem Stopfenelement (STP_IN) geschlossen wird und der andere Endteil einen Öffnungsteil hat, durch den das Zielfluid zur Außenseite des Wabenfilters (1, 1a, 1b, 1c) abgegeben wird, wobei die Einfangzellen (CL_IN) und die Auslasszellen (CL_OUT) in einem vorbestimmten Muster angeordnet sind und das Zielfluid zunächst in die Einfangzellen (CL_IN) eingeleitet wird und durch die Zelltrennwände (W₁₀) zwischen den Einfangzellen (CL_IN) und den Auslasszellen (CL_OUT) geht, während in dem Zielfluid enthaltene Partikel von den Zelltrennwänden (W₁₀) eingefangen werden, wobei eine Oberfläche der Zelltrennwand (W₁₀), die entweder der Einfangzelle (CL_IN) oder der Auslasszelle (CL_OUT) zugewandt ist, eine flache Oberfläche ist, während ihre andere Oberfläche eine gekrümmte Oberfläche konkaver Gestalt ist, so dass sie einen Dickenteil aufweist, und der Zusammenhang N_A > N_B erfüllt ist, wobei N_A (Anzahl/Zoll²) die Anzahl der Einfangzellen (CL_IN) pro Einheitsschnittfläche an dem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung der die zylinderförmige Gestalt aufweisenden Zellen ist und N_B (Anzahl/Zoll²) die Anzahl der Auslasszellen (CL_OUT) pro Einheitsschnittfläche des Querschnitts senkrecht zur Längsrichtung der die zylinderförmige Gestalt aufweisenden Zellen ist.
Wabenfilter (1, 1a, 1b, 1c) nach Anspruch 1, wobei eine Oberfläche der Zelltrennwand (W₁₀), die zwischen der Einfangzelle (CL_IN) und der Auslasszelle (CL_OUT), die nebeneinander liegen, ausgebildet ist, auf einem zur Längsrichtung der Zellen (CL_IN) und (CL_OUT) senkrechten Querschnitt eine mehreckige Gestalt hat, während ihre andere Oberfläche eine kreisförmige Gestalt hat.
Wabenfilter (1, 1a, 1b, 1c) nach Anspruch 1 oder 2, wobei von den Zelltrennwänden (W₁₀) zwischen den Einfangzellen (CL_IN) und den Auslasszellen (CL_OUT) Katalysatoren getragen werden und der Wabenfilter den Zusammenhang t_C ≤ t_D ≤ t_E erfüllt, wobei t_C (mg/mm²) eine Minimalmenge der pro Einheitsoberfläche getragenen Katalysatoren auf der Seite der flachen Oberfläche bezeichnet, t_D (mg/mm²) eine durchschnittliche Menge der pro Einheitsoberfläche getragenen Katalysatoren auf der Seite der gekrümmten Oberfläche bezeichnet und t_E (mg/mm²) eine Maximalmenge der pro Einheitsoberfläche getragenen Katalysatoren auf der Seite der flachen Oberfläche angibt.
Wabenfilter (1, 1b) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Querschnitt der Auslasszelle (CL_OUT) eine kreisförmige Gestalt hat, während der Querschnitt der Einfangzelle (CL_IN) eine sechseckige Gestalt hat, wobei die Auslasszelle (CL_OUT) von sechs Einfangzellen (CL_IN) umgeben ist, die Einfangzelle (CL_IN) von drei Auslasszellen (CL_OUT) umgeben ist und zwei Einfangzellen (CL_IN) nebeneinander liegen.
Wabenfilter (1a, 1c) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Querschnitt der Auslasszelle (CL_OUT) eine sechseckige Gestalt hat, während der Querschnitt der Einfangzelle (CL_IN) eine kreisförmige Gestalt hat, wobei die Auslasszelle (CL_OUT) von sechs Einfangzellen (CL_IN) umgeben ist, die Einfangzelle (CL_IN) von drei Auslasszellen (CL_OUT) umgeben ist und zwei Einfangzellen (CL_IN) nebeneinander liegen.
Verfahren zum Herstellen eines Wabenfilters (1, 1a, 1b, 1c) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, mit dem Schritt: Extrudieren und Formen von Keramikton unter Verwendung einer Metallform (50), um einen Wabenstrukturkörper mit einer Vielzahl von sich aus Einfangzellen (CL_IN) und Auslasszellen (CL_OUT) zusammensetzenden Zellen herzustellen, wobei die Metallform (50) eine Vielzahl von Schlitznuten (SL) hat, die von einer Vielzahl von mehreckigen Blöcken (BRK₁) und kreisförmig gestalteten Blöcken (BRK₂) gebildet werden, die in einem Wabenstrukturmuster angeordnet sind, das einem Querschnitt des Wabenfilters (1, 1a, 1b, 1c) entspricht, und jeder mehreckige Block (BRK₁) durch gradlinig gestaltete Seiten ausgebildet wird, während jeder kreisförmig gestaltete Block (BRK₂) durch eine gekrümmte Oberfläche ausgebildet wird.
Verfahren zum Herstellen eines Wabenfilters (1, 1a, 1b, 1c) nach Anspruch 6, wobei vor dem Extrudier- und Formschritt ein Keramikausgangsmaterial angesetzt wird und mit Wasser und notwendigen Hilfsstoffen gemischt wird, um den Keramikton herzustellen; und nach Abschluss des Extrudier- und Formschritts außerdem folgende Schritte durchgeführt werden: Schneiden des Wabenstrukturkörpers in eine Vielzahl von Wabenfiltern (1, 1a, 1b, 1c); Erzeugen eines Stopfenelements (STP_IN) an einem Öffnungsteil, das an einem Endteil jeder Auslasszelle (CL_OUT) auf einer Endfläche (EINLASSSEITE) des Wabenfilters (1, 1a, 1b, 1c) ausgebildet ist, und Erzeugen eines Stopfenelements (STP_OUT) auf einem Öffnungsteil, das an einem Endteil jeder Einfangzelle (CL_IN) auf der anderen Endfläche (AUSLASSSEITE) des Wabenfilters ausgebildet ist; Trocknen des Wabenfilter (1, 1a, 1b, 1c) bei einer vorbestimmten Temperatur für eine vorbestimmte Zeitdauer; und Brennen des Wabenfilters (1, 1a, 1b, 1c) bei einer vorbestimmten Temperatur für eine vorbestimmte Zeitdauer, um den Wabenfilter (1, 1a, 1b, 1c) herzustellen.