DE102011004343A1 - Abgasreinigungsfilter - Google Patents

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Hiroyuki Aichi-pref. Matsubara
Hiromasa Aichi-pref. Aoki
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Abstract

Ein Abgasreinigungsfilter (1) weist ein Basissubstrat (2) auf, das sich aus Einlass- und Auslasszellen (41, 42), Trennwänden (3) und Stopfenelementen (5) zusammensetzt. Das Basissubstrat (2) erfüllt den Zusammenhang S1 > S2, wobei S1 eine Gesamtquerschnittsfläche der Einlasszellen (41) und S2 eine Gesamtquerschnittsfläche der Auslasszellen (42) in einem Querschnitt senkrecht zur Axialrichtung des Basissubstrats (2) angibt. Die Trennwände (3) umfassen erste Trennwände (31), die die Einlasszellen (41) von den Auslasszellen (42) trennen, und zweite Trennwände (32), die die Einlasszellen (41) voneinander trennen. Das Basissubstrat (2) erfüllt außerdem den Zusammenhang 1,1 ≤ W2/W2 ≤ 1,4, wobei W1 eine Dicke der ersten Trennwand (31) angibt und W2 eine Dicke der zweiten Trennwand (32) bezeichnet. Eine Einlasszelle (41) liegt über die Trennwände (3), die diese Einlasszelle (41) bilden, neben anderen Einlasszellen (41) und den Auslasszellen (42).

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung bezieht sich auf Abgasreinigungsfilter, die dazu im Stande sind, Partikel (PM), die in einem Abgas enthalten sind, das von Brennkraftmaschinen, etwa Dieselmotoren, ausgestoßen wird, einzufangen und zu reinigen.
  • 2. Beschreibung des Stands der Technik
  • Es sind Abgasreinigungsfilter bekannt, die dazu im Stande sind, Partikel (PM), die in einem Abgas enthalten sind, das von Dieselmotoren und Benzinmotoren ausgestoßen wird, einzufangen und zu reinigen.
  • Der Abgasreinigungsfilter setzt sich aus einem Basissubstrat zusammen. Das Basissubstrat setzt sich aus einer Vielzahl von Zellen und Trennwänden zusammen. Die Trennwände bestehen aus porösem Material. Zum Beispiel bilden die Trennwände jede Zelle. Die Zellen sind in Einlasszellen und Auslasszellen unterteilt. Die Zellen sind auf jeder Endfläche des Basissubstrats in einem Gitteraufbau angeordnet. Ein Querschnitt des Basissubstrats ist senkrecht zur Längsrichtung des Basissubstrats. Die Zellen sind in Einlasszellen und Auslasszellen unterteilt. Durch die Einlasszellen wird das Abgas in den Abgasreinigungsfilter eingelassen. Durch die Auslasszellen wird das gereinigte Abgas zur Außenseite des Abgasreinigungsfilters abgegeben.
  • Die Einlasszellen und die Auslasszellen sind in dem Basissubstrat wechselweise angeordnet. Die Einlasszellen und die Auslasszellen sind am Ende zugestopfte Zellen. Das heißt, dass die Auslasszelle auf einer Endfläche von ihm mit einem Stopfenelement zugestopft ist. Andererseits ist die Einlasszelle auf der anderen Endfläche von ihm zugestopft.
  • Das Abgas wird durch das folgende Verfahren gereinigt. Das von der Brennkraftmaschine ausgestoßene Abgas wird durch die Einlasszellen in den Abgasreinigungsfilter eingeleitet. Das Abgas geht dann durch die Trennwände, die die nebeneinander liegenden Einlass- und Auslasszellen bilden. Dabei fangen die Poren in den Trennwänden PM ein, die in dem von der Brennkraftmaschine ausgestoßenen Abgas enthalten sind. Dies ermöglicht es, das Abgas zu reinigen. Das gereinigte Abgas geht dann durch die Auslasszellen hindurch und wird schließlich zur Außenseite des Abgasreinigungsfilters abgegeben.
  • Die PM, die von den Trennwänden eingefangen und in ihnen gesammelt werden, werden regelmäßig abgebrannt, um den Abgasreinigungsfilter durch Beseitigen der angesammelten PM aus dem Abgasreinigungsfilter wiederherzustellen.
  • Im Übrigen hat in einem herkömmlichen Abgasreinigungsfilter jede Einlass- und Auslasszelle die gleiche Form und die gleiche Querschnittsfläche. Allerdings führt ein solcher Aufbau des herkömmlichen Abgasreinigungsfilters zu einer Erhöhung seines Druckverlusts, da sich eingefangene PM auf den Oberflächen der Einlasszellen sammeln. Diese Ansammlung verschlechtert das Leistungsvermögen des Abgasreinigungsfilters.
  • Darüber hinaus werden die angesammelten PM nicht vollständig abgebrannt bzw. beseitigt und bleiben in Folge dessen als Asche auf den Trennwänden zurück. Solche zurück gebliebene Asche sammelt sich allmählich auf den Einlasszellen an. Dies könnte dazu führen, dass sich der Druckverlust erhöht.
  • Da es schwierig ist, die Asche zu verbrennen, könnte die in den Einlasszellen des Abgasreinigungsfilters verbliebene Asche im Hinblick auf den Langzeiteinsatz zu verschiedenen Problemen führen.
  • Um die obigen Probleme zu lösen, haben herkömmliche Techniken verschiedene Verfahren vorgesehen, wobei einige von ihnen zum Beispiel in der internationalen Patentanmeldungsveröffentlichung WO 2007/134897 , in dem U.S.-Patent US 6696132 , in der internationalen Patentanmeldungsveröffentlichung WO 2004/024294 und in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung JP 2001-334114 offenbart sind.
  • Die obigen herkömmlichen Techniken zeigen einen Abgasreinigungsfilter, in dem die Anzahl der Einlasszellen größer als die Anzahl der Auslasszellen ist. Dieser herkömmliche Aufbau ermöglicht es, die notwendige Querschnittsströmungsfläche der Einlasszellen und die nötige Durchgangsfläche der Trennwände zu bewahren, damit das Abgas selbst dann problemlos strömen kann, wenn sich PM und Asche in den Einlasszellen angesammelt haben. Dieser herkömmliche Aufbau des Abgasreinigungsfilters ermöglicht es, einen Anstieg des Druckverlustes zu unterdrücken. Die obige nötige Querschnittsströmungsfläche der Einlasszellen ist eine Querschnittsfläche der Einlasszellen, durch die das Abgas strömen kann, und die nötige Durchgangsfläche der Trennwände ist eine Oberfläche der Trennwände, durch die das Abgas hindurchgehen kann.
  • Allerdings hat der herkömmliche Abgasreinigungsfilter, der in der internationalen Patentanmeldungsveröffentlichung WO 2007/134897 offenbart ist, einen Aufbau mit einer Vielzahl von Einlasszellengruppen, bei denen einige Einlasszellen auf einem Querschnitt des Abgasreinigungsfilters nebeneinander liegen. Dies steht für einen Aufbau, bei dem viele Trennwände die nebeneinander liegenden Einlasszellen umgeben. Da sich PM in den Einlasszellen sammeln, sammeln sich solche PM auch auf den Oberflächen der Trennwände, die die Einlasszellen trennen. Dementsprechend erzeugt das Abbrennen von auf den Einlasszellen und den Trennwänden angesammelten PM viel Wärmeenergie zwischen den Trennwänden, die die nebeneinander liegenden Einlasszellen trennen. Dadurch steigt die Temperatur des Abgases rasch an. Daher wirkt auf die Einlasszellen ein starker Temperaturschock, und ein solcher Temperaturschock erzeugt in dem Abgasreinigungsfilter leicht Risse.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Abgasreinigungsfilter mit geringem Druckverlust und hervorragender Wärmebeständigkeit zur Verfügung zu stellen.
  • Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Abgasreinigungsfilter 1 mit einem Basissubstrat 2 vorgesehen. Das Basissubstrat 2 setzt sich aus einer Vielzahl von Zellen 4, Wänden 3 und Stopfenelementen 5 zusammen. Die Zellen 4 setzen sich aus Einlasszellen 41 und Auslasszellen 42 zusammen. Die Trennwände 3 bestehen aus porösem Material und sind in einer Gitteranordnung angeordnet, um die Zellen 4 auszubilden. In dem Abgasreinigungsfilter 1 sind die Zellen 4 entlang einer Axialrichtung des Abgasreinigungsfilters 1 ausgebildet. Jede Einlasszelle 41 hat einen vorderen Endteil und einen hinteren Endteil. Der vordere Endteil jeder Einlasszelle 41 ist an einer stromaufwärtigen Seite eines Abgasstroms positioniert. Das Abgas wird von einer Brennkraftmaschine, etwa einem Dieselmotor und einem Benzinmotor, ausgestoßen. Das Abgas wird von dem Abgasreinigungsfilter 1 gereinigt. Der hintere Endteil jeder Einlasszelle 41 ist an einer stromabwärtigen Seite des Abgasstroms positioniert. Der vordere Endteil jeder Einlasszelle 41 ist offen, und durch diesen wird das Abgas in das Innere des Abgasreinigungsfilters 1 eingelassen. Der hintere Endteil (an der stromabwärtigen Seite) jeder Einlasszelle 41 ist mit dem Stopfenelement 5 zugestopft.
  • Wie im Fall der Einlasszellen 41 hat jede Auslasszelle 42 einen vorderen Endteil und einen hinteren Endteil, der vordere Endteil jeder Auslasszelle 42 ist an der stromaufwärtigen Seite des Abgasstroms positioniert, und der hintere Endteil jeder Auslasszelle 42 ist an der stromabwärtigen Seite des Abgasstroms positioniert. Der vordere Endteil jeder Auslasszelle 42 ist mit dem Stopfenelement 5 zugestopft. Der hintere Endteil jeder Auslasszelle 42 ist offen, und durch diesen wird das Abgas zur Außenseite des Abgasreinigungsfilters 1 abgegeben. Die Trennwände 3 setzen sich aus ersten Trennwänden 31 und zweiten Trennwänden 32 zusammen, wobei jede erste Trennwand 31 die Einlasszelle 41 und die Auslasszelle 42 trennt, die nebeneinander liegen. Jede zweite Trennwand 32 trennt die nebeneinander liegenden Einlasszellen 41.
  • Das Basissubstrat 2 in dem Abgasreinigungsfilter 1 gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung erfüllt insbesondere den Zusammenhang S1 > S2, wobei S1 eine Gesamtsumme einer Querschnittsfläche jeder Einlasszelle 41 in einem Querschnitt angibt, der senkrecht zur Axialrichtung des Basissubstrats 2 ist, und S2 eine Gesamtsumme einer Querschnittsfläche jeder Auslasszelle 42 in einem Querschnitt angibt, der senkrecht zur Axialrichtung des Basissubstrats 2 ist.
  • Das Basissubstrat 2 erfüllt außerdem den Zusammenhang 1,1 ≤ W2/W1 ≤ 1,4, wobei W1 eine Dicke der ersten Trennwand 31 angibt und W2 eine Dicke der zweiten Trennwand 32 bezeichnet.
  • Das Basissubstrat 2 in dem Abgasreinigungsfilter 1 gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung erfüllt den Zusammenhang S1 > S2. Das heißt, dass die Gesamtsumme S1 der Querschnittsfläche jeder Einlasszelle 41 größer als die Gesamtsumme S2 der Querschnittsfläche jeder Auslasszelle 42 in einem Querschnitt senkrecht zur Axialrichtung des Basissubstrats 2 ist. Wenn die angesammelten PM abgebrannt werden, wenn der Abgasreinigungsfilter 1 durch Abbrennen wiederhergestellt wird, wird Asche erzeugt. Im Allgemeinen sammeln sich PM und Asche mehr in den Einlasszellen 41 als in den Auslasszellen 42.
  • Der Aufbau des Basissubstrats 2 in dem Abgasreinigungsfilter 1 gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht es, die Einlasszellen 41 mit einer nötigen Querschnittsfläche, durch die das Abgas in das Innere des Abgasreinigungsfilters 1 eingeleitet wird, und einer nötigen Durchgangsfläche zu versehen, durch die Abgas selbst dann hindurchgeht, wenn sich vorübergehend PM auf den Einlasszellen 41 sammeln und sich dauerhaft Asche auf den Einlasszellen 41 sammelt. Der Aufbau des erfindungsgemäßen Abgasreinigungsfilters 1 ermöglicht es, einen geringen Druckverlust zu erreichen und einen Anstieg des Druckverlusts des Abgasreinigungsfilters 1 zu unterdrücken.
  • Des Weiteren hat der Abgasreinigungsfilter 1 gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung eine hervorragende Zellenanordnung, in der eine Einlasszelle 41 über die Trennwände, die diese Einlasszelle umgeben und erzeugen, neben anderen Einlasszellen 41 und den Auslasszellen 42 liegt.
  • Das Basissubstrat 2 in dem Abgasreinigungsfilter 1 gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung erfüllt außerdem den Zusammenhang 1,1 ≤ W2/W1 ≤ 1,4, wobei die erste Trennwand 31 die Dicke W1 und die zweite Trennwand 32 die Dicke W2 hat. Die ersten Trennwände 31 trennen die Einlasszellen 41 und die Auslasszellen 42. Die zweiten Trennwände 32 trennen lediglich die Einlasszellen 41 voneinander.
  • Da sich PM auf beiden Oberflächen jeder zweiten Trennwand 32 sammeln, die die Einlasszellen 41 voneinander trennen, werden im Allgemeinen große Wärmeenergiemengen erzeugt, wenn der Abgasreinigungsfilter 1 zum Beseitigen der angesammelten PM abgebrannt wird, wenn der Abgasreinigungsfilter wiederhergestellt wird.
  • Das heißt, dass der erfindungsgemäße Abgasreinigungsfilter 1 einen Aufbau hat, bei dem die zweiten Trennwände 32 während der Wiederherstellung des Abgasreinigungsfilters 1 mehr Wärmeenergie erzeugen als die ersten Trennwände 31, wobei die Dicke W2 der zweiten Trennwand 32 innerhalb des vorbestimmten Bereichs des Zusammenhangs 1,1 ≤ W2/W1 ≤ 1,4 größer als die Dicke W1 der ersten Trennwand 31 ist. Dieser Aufbau des Abgasreinigungsfilters 1 ermöglicht es, die Wärmekapazität der zweiten Trennwände 32 zu erhöhen, ohne den Gesamtdruckverlust des Abgasreinigungsfilters 1 zu beeinträchtigen (das heißt zu erhöhen). Selbst wenn viel Wärmeenergie in den zweiten Trennwänden 32 erzeugt wird, wenn die angesammelten PM abgebrannt werden, um den Abgasreinigungsfilter 1 wiederherzustellen, ist es möglich, einen raschen Anstieg der Temperatur des Abgasreinigungsfilters 1 zu unterdrücken und die Erzeugung von Rissen in den Zellen des Abgasreinigungsfilters 1 durch Wärmespannungen oder Temperaturschock zu verhindern. Der Aufbau des Abgasreinigungsfilters 1 gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht es, für hervorragende Wärmebeständigkeit zu sorgen, während ein geringer Druckverlust bewahrt wird.
  • Es ist der ersten Ausgestaltung der Erfindung dadurch möglich, für den Abgasreinigungsfilter 1 mit dem geringen Druckverlust und der hervorragenden Wärmebeständigkeit zu sorgen.
  • Wie zuvor beschrieben wurde, erfüllt der Abgasreinigungsfilter gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung den Zusammenhang S1 > S2, wobei S1 die Gesamtsumme einer Querschnittsfläche jeder Einlasszelle 41 in einem Querschnitt senkrecht zur Axialrichtung des Basissubstrats 2 angibt und S2 die Gesamtsumme einer Querschnittsfläche jeder Auslasszelle 42 in einem Querschnitt senkrecht zur Axialrichtung des Basissubstrats 2 angibt.
  • Wenn der Abgasreinigungsfilter den Zusammenhang S1 ≤ S2 erfüllt, besteht die Möglichkeit, dass sich der Druckverlust des Abgasreinigungsfilters 1 erhöht, wenn sich PM und Asche auf den Oberflächen der Einlasszellen 41 ansammeln.
  • Des Weiteren ist es vorzuziehen, dass der Wert S1 innerhalb eines Bereichs von 1,1 bis 2,2 mal dem Wert S2 liegt. Dieser Aufbau zeigt stärker die Wirkung der Erfindung, einen Anstieg des Druckverlusts des Abgasreinigungsfilters 1 zu unterdrücken, wenn sich PM und Asche auf den Oberflächen der Einlasszellen 41 sammeln.
  • Bei dem Aufbau des Abgasreinigungsfilters gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung liegt eine Einlasszelle über die Trennwände neben anderen Einlasszellen und den Auslasszellen. Diese Trennwände umgeben diese Einlasszelle. Das heißt, dass die Einlasszellen und die Auslasszellen in der Dickenrichtung der Trennwände getrennt sind.
  • Darüber hinaus erfüllt der Abgasreinigungsfilter gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung, wie zuvor beschrieben wurde, den Zusammenhang 1,1 ≤ W2/W1 ≤ 1,4, wobei W1 die Dicke der ersten Trennwand 31 angibt und W2 die Dicke der zweiten Trennwand 32 bezeichnet.
  • Wenn der Abgasreinigungsfilter gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung nicht den obigen Zusammenhang 1,1 ≤ W2/W1 ≤ 1,4 aufweist und einen Zusammenhang W2/W1 < 1,1 aufweist, besteht die Möglichkeit, dass der Abgasreinigungsfilter einen raschen Anstieg der Temperatur des Abgasreinigungsfilters nicht hinreichend unterdrücken kann, wenn PM abgebrannt werden, um den Abgasreinigungsfilter wiederherzustellen.
  • Wenn der Abgasreinigungsfilter gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung andererseits nicht den obigen Zusammenhang 1,1 ≤ W2/W1 ≤ 1,4 aufweist und einen Zusammenhang W2/W1 > 1,4 aufweist, besteht die Möglichkeit, dass der Druckverlust des Abgasreinigungsfilters ansteigt.
  • Die Dicke W1 der ersten Trennwand gibt den Minimalabstand (den dünnsten Teil) zwischen der Einlasszelle 41 (41-1) und der Auslasszelle 42 (42-1 und 42-2) an. Die Dicke W2 der zweiten Trennwand gibt den Minimalabstand (den dünnsten Teil) zwischen den nebeneinander liegenden Einlasszellen 41 (41-1) an.
  • Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung setzt sich das Basissubstrat 2 aus einer Vielzahl von Zellen 4, Trennwänden 3 und Stopfenelementen 5 zusammen. Wie im Fall des Abgasreinigungsfilters gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung setzen sich die Zellen 4 aus Einlasszellen 41 und Auslasszellen 42 zusammen. Die Trennwände 3 bestehen aus porösem Material und sind in einer Gitteranordnung angeordnet, um die Zellen 4 auszubilden. In dem Abgasreinigungsfilter 1 sind die Zellen 4 entlang einer Axialrichtung des Abgasreinigungsfilters 1 ausgebildet. Jede Einlasszelle 41 hat einen vorderen Endteil und einen hinteren Endteil. Der vordere Endteil jeder Einlasszelle 41 ist an einer stromaufwärtigen Seite eines Abgasstroms positioniert. Das Abgas wird von einer Brennkraftmaschine, etwa einem Dieselmotor und einem Benzinmotor, ausgestoßen. Das Abgas wird von dem Abgasreinigungsfilter gereinigt. Der hintere Endteil jeder Einlasszelle 41 ist an einer stromabwärtigen Seite des Abgasstroms positioniert. Der vordere Endteil jeder Einlasszelle 41 ist offen, und durch diesen wird das Abgas in das Innere des Abgasreinigungsfilters 1 eingeleitet. Der hintere Endteil jeder Einlasszelle 41 ist mit dem Stopfenelement 5 zugestopft. Jede Auslasszelle 42 hat einen vorderen Endteil und einen hinteren Endteil. Der vordere Endteil jeder Auslasszelle 42 ist an der stromaufwärtigen Seite des Abgasstroms positioniert. Der hintere Endteil jeder Auslasszelle 42 ist an der stromabwärtigen Seite des Abgasstroms positioniert. Der vordere Endteil jeder Auslasszelle 42 ist mit dem Stopfenelement 5 zugestopft. Der hintere Endteil jeder Auslasszelle 3 ist offen, und durch diesen wird das Abgas zur Außenseite des Abgasreinigungsfilters 1 abgegeben. Die Trennwände umfassen erste Trennwände 31 und zweite Trennwände 32, wobei jede erste Trennwand 31 die Einlasszelle 41 und die Auslasszelle 42 trennt, die nebeneinander liegen. Jede zweite Trennwand 32 trennt die nebeneinander liegenden Einlasszellen 41.
  • Das Basissubstrat 2 in dem Abgasreinigungsfilter 1 gemäß der zweiten Ausgestaltung der Erfindung erfüllt insbesondere, dass in einem vorbestimmten stromabwärtigen Teil 11 ein Verhältnis einer zweiten Wärmekapazität C2 zu einer ersten Wärmekapazität C1 innerhalb eines Bereichs von 15 bis 35% liegt, wobei der vorbestimmte stromabwärtige Teil 11 gemessen von dem Endteil des Abgasreinigungsfilters 1 an der stromabwärtigen Seite 11 zur stromaufwärtigen Seite des Abgasreinigungsfilters 1 hin 20 mm Länge hat. Die erste Wärmekapazität C1 ist eine Gesamtkapazität des ganzen vorbestimmten stromabwärtigen Teils 11 in dem Abgasreinigungsfilter 1, und die zweite Wärmekapazität C2 ist eine Gesamtsumme der zweiten Trennwände 32 des vorbestimmten stromabwärtigen Teils 11 in dem Abgasreinigungsfilter 1.
  • In dem Abgasreinigungsfilter 1 gemäß der zweiten Ausgestaltung der Erfindung, der den vorbestimmten stromabwärtigen Teil 11 aufweist, erfüllt das Basissubstrat 2 den Zusammenhang S1 > S2. Das heißt, dass in einem Querschnitt, der senkrecht zur Axialrichtung des Basissubstrats 2 ist, die Gesamtsumme S1 der Querschnittsfläche jeder Einlasszelle 41 größer als die Gesamtsumme S2 einer Querschnittsfläche jeder Auslasszelle 42 ist. Wenn die angesammelten PM abgebrannt werden, wenn der Abgasreinigungsfilter 1 durch Abbrennen wiederhergestellt wird, wird Asche erzeugt. Im Allgemeinen sammeln sich PM (Partikel) und solche Asche mehr in den Einlasszellen 41 als in den Auslasszellen 42.
  • Wie in dem Fall des Abgasreinigungsfilters gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht der Aufbau des Basissubstrats 2 in dem Abgasreinigungsfilter 1 gemäß der zweiten Ausgestaltung der Erfindung, für eine nötige Querschnittfläche der Einlasszellen 41, durch die das Abgas strömt, und eine nötige Durchgangsfläche zu sorgen, durch die das Abgas selbst dann hindurchgeht, wenn sich vorübergehend PM in den Einlasszellen 41 sammeln und sich dauerhaft Asche in den Einlasszellen 41 sammelt. Der Aufbau des erfindungsgemäßen Abgasreinigungsfilters 1 ermöglicht es, einen geringen Druckverlust zu zeigen und einen Anstieg des Druckverlusts des Abgasreinigungsfilters 1 zu unterdrücken.
  • Der Abgasreinigungsfilter 1 gemäß der zweiten Ausgestaltung der Erfindung erfüllt insbesondere, dass das Verhältnis der zweiten Wärmekapazität zur ersten Wärmekapazität in dem vorbestimmten stromabwärtigen Teil 11 innerhalb des Bereichs von 15 bis 35% liegt. Der vorbestimmte stromabwärtige Teil 11 hat gemessen von dem Endteil des Abgasreinigungsfilters 1 an der stromabwärtigen Seite zur stromaufwärtigen Seite des Abgasreinigungsfilters 1 hin 20 mm Länge. Die erste Wärmekapazität C1 ist die Gesamtkapazität des ganzen vorbestimmten stromabwärtigen Teils 11 in dem Abgasreinigungsfilter 1. Die zweite Wärmekapazität C2 ist die Gesamtsumme der zweiten Trennwände 32 des vorbestimmten stromabwärtigen Teils 11 in dem Abgasreinigungsfilter 1.
  • Im Allgemeinen sammeln sich in dem Abgas enthaltene PM im Abgasreinigungsfilter 1 leicht in dem vorbestimmten stromabwärtigen Teil 11. Da sich PM auf beiden Seiten der zweiten Trennwände 32 ansammeln, die die Einlasszellen 41 voneinander trennen, erzeugen die zweiten Trennwände 32 zudem verglichen mit den ersten Trennwänden 41, in denen sich PM nur auf einer ihrer Oberflächen ansammeln, viel Wärmeenergie.
  • Das heißt, dass in dem Abgasreinigungsfilter 1 gemäß der zweiten Ausgestaltung der Erfindung die zweite Wärmekapazität C2 als die Gesamtwärmekapazität der zweiten Trennwände 32 in dem vorbestimmten stromabwärtigen Teil 11 innerhalb des oben angegebenen Bereichs eingestellt wird. Dadurch ist es möglich, dass die zweiten Trennwände 32 im vorbestimmten stromabwärtigen Teil 11 eine hinreichende Wärmekapazität haben.
  • Selbst wenn in den zweiten Trennwänden 32 viel Wärmeenergie erzeugt wird, wenn die angesammelten PM abgebrannt werden, um den Abgasreinigungsfilter 1 wiederherzustellen, ermöglicht dieser Aufbau es, einen raschen Anstieg der Temperatur des Abgasreinigungsfilters 1 zu unterdrücken und die Erzeugung von Rissen in dem Abgasreinigungsfilter 1 zu verhindern. Dies ermöglicht es, für einen Abgasreinigungsfilter 1 mit hervorragender Wärmebeständigkeit zu sorgen, während der geringe Druckverlust bewahrt wird.
  • Wie oben beschrieben wurde, ermöglicht die zweite Ausgestaltung der Erfindung, für den Abgasreinigungsfilter mit geringem Druckverlust und hervorragender Wärmebeständigkeit zu sorgen.
  • Wie im Fall der ersten Ausgestaltung der Erfindung erfüllt der Abgasreinigungsfilter 1 gemäß der zweiten Ausgestaltung der Erfindung auch den Zusammenhang S1 > S2. Wenn der Abgasreinigungsfilter 1 den Zusammenhang S1 ≤ S2 aufweist, besteht die Möglichkeit, dass sich der Druckverlust des Abgasreinigungsfilters erhöht, wenn sich PM und Asche auf den Oberflächen der Einlasszellen 41 sammeln.
  • Des Weiteren ist es vorzuziehen, dass der Wert S1 innerhalb des Bereichs von 1,1 bis 2,2 mal dem Wert S2 liegt. Dieser Aufbau zeigt stärker die Wirkung der Erfindung, den Anstieg des Druckverlusts des Abgasreinigungsfilters 1 zu unterdrücken, wenn sich PM und Asche auf den Oberflächen der Einlasszellen 41 sammeln.
  • Bei dem Aufbau des Abgasreinigungsfilters gemäß dem zweiten Ausgestaltung der Erfindung liegt eine Einlasszelle über die Trennwände neben anderen Einlasszellen und den Auslasszellen. Diese Trennwände umgeben diese Einlasszelle. Das heißt, dass die Einlasszellen und die Auslasszellen in der Dickenrichtung der Trennwände getrennt sind.
  • Der Aufbau des Abgasreinigungsfilters gemäß der zweiten Ausgestaltung der Erfindung erfüllt, dass das Verhältnis der zweiten Wärmekapazität C2 zur ersten Wärmekapazität C1 in dem vorbestimmten stromabwärtigen Teil 11 innerhalb des Bereichs von 15 bis 35% liegt. Insbesondere erfüllt der vorbestimmte stromabwärtige Teil 11 in dem Abgasreinigungsfilter diese Bedingung bezüglich des Wärmekapazitätsverhältnisses. Die erste Wärmekapazität C1 ist die Gesamtkapazität des ganzen vorbestimmten stromabwärtigen Teils 11 in dem Abgasreinigungsfilter 1. Die zweite Wärmekapazität ist die Gesamtsumme der zweiten Trennwände 32 des vorbestimmten stromabwärtigen Teils 11 in dem Abgasreinigungsfilter 1.
  • Wenn das Verhältnis der zweiten Wärmekapazität C2 zur ersten Wärmekapazität C1 in dem vorbestimmten stromabwärtigen Teil 11 weniger als 15% beträgt, besteht die Möglichkeit, dass es schwierig ist, den raschen Anstieg der Temperatur des Abgasreinigungsfilters 1 zu unterdrücken, wenn die angesammelten PM abgebrannt werden, um den Abgasreinigungsfilter wiederherzustellen. Wenn das Verhältnis der zweiten Wärmekapazität C2 zur ersten Wärmekapazität C1 in dem vorbestimmten stromabwärtigen Teil 11 mehr als 35% beträgt, besteht des Weiteren die Möglichkeit, dass der Abgasreinigungsfilter 1 einen hohen Druckverlust hat.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen wird beispielhaft ein bevorzugtes nicht beschränkendes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
  • Dabei sind:
  • 1 eine Perspektivansicht eines Abgasreinigungsfilters gemäß einem ersten und vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 2 eine Ansicht, die eine Anordnung von Einlasszellen und Auslasszellen auf einem Querschnitt des in 1 gezeigten Abgasreinigungsfilters zeigt;
  • 3 eine Ansicht, die einen Querschnitt des Abgasreinigungsfilters entlang der in 2 gezeigten Linie A-A zeigt;
  • 4 eine Ansicht, die einen anderen Zellenaufbau und eine andere Anordnung von Einlasszellen und Auslasszellen auf einem Querschnitt eines Abgasreinigungsfilters gemäß einem zweiten und sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
  • 5 eine Ansicht, die einen anderen Zellenaufbau und eine andere Anordnung von Einlasszellen und Auslasszellen auf einem Querschnitt eines Abgasreinigungsfilters als eine Abwandlung des in 4 gezeigten Abgasreinigungsfilters zeigt;
  • 6 eine Ansicht, die einen Querschnitt des Abgasreinigungsfilters entlang der in 4 gezeigten Linie B-B und entlang der in 5 gezeigten Linie C-C zeigt;
  • 7 eine Ansicht, die eine Anordnung von Einlasszellen und Auslasszellen auf einem Querschnitt eines herkömmlichen Abgasreinigungsfilters zeigt; und
  • 8 eine Ansicht, die eine Anordnung von Einlasszellen und Auslasszellen auf einem Querschnitt des in 7 gezeigten herkömmlichen Abgasreinigungsfilters zeigt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. In der folgenden Beschreibung der verschiedenen Ausführungsbeispiele bezeichnen gleiche Bezugszeichen oder -ziffern über die verschiedenen Schaubilder hinweg gleiche oder sich entsprechende Bauteile.
  • Erstes Ausführungsbeispiel
  • Es folgt nun eine unter Bezugnahme auf 1, 2 und 3 eine Beschreibung des Abgasreinigungsfilters gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • 1 ist eine Perspektivansicht eines Abgasreinigungsfilters gemäß einem ersten und vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das vierte Ausführungsbeispiel wird später beschrieben. 2 ist eine Ansicht, die eine Anordnung von Einlasszellen 41 und Auslasszellen 42 auf einem Querschnitt des in 1 gezeigten Abgasreinigungsfilters 1 zeigt. 3 ist eine Ansicht, die einen Querschnitt des Abgasreinigungsfilters 1 entlang der in 2 gezeigten Linie A-A zeigt. Mit anderen Worten zeigt 3 den Querschnitt des Abgasreinigungsfilters 1 entlang seiner Längsrichtung.
  • Wie in 1, 2 und 3 gezeigt ist, setzt sich der Abgasreinigungsfilter 1 grundsätzlich aus einem Basissubstrat 2 zusammen. Das Basissubstrat 2 setzt sich aus Trennwänden 3 und Zellen 4 zusammen. Jede Zelle 4 ist von den Trennwänden 3 umgeben. Die Trennwände 3 bestehen aus porösem Material. Die Trennwände 3 sind in einem Gitteraufbau angeordnet. Die Zellen sind in Einlasszellen 41 und Auslasszellen 42 unterteilt.
  • Wie in 3 gezeigt ist, wird ein Abgas, das von einer Brennkraftmaschine ausgestoßen wird, über einen Endteil (vorderer Endteil) jeder Einlasszelle 41 an der stromaufwärtigen Seite des Abgasreinigungsfilters 1 in das Innere des Abgasreinigungsfilters 1 eingeleitet. Der andere Endteil (hinterer Endteil) jeder Einlasszelle 41 an der anderen Endfläche des Abgasreinigungsfilters 1 (an der stromabwärtigen Seite des Abgasreinigungsfilters 1) ist mit einem Stopfenelement 5 zugestopft. Jede Einlasszelle 41 ist eine am Ende zugestopfte Zelle.
  • Andererseits wird das Abgas über den anderen Endteil (hinterer Endteil) jeder Auslasszelle 42 an der stromabwärtigen Seite des Abgasreinigungsfilters 1 zur Außenseite des Abgasreinigungsfilters 1 abgegeben. Ein Endteil (vorderer Endteil) jeder Auslasszelle 41 an einer Endfläche des Abgasreinigungsfilters 1 an der stromaufwärtigen Seite des Abgasreinigungsfilters 1 ist mit einem Stopfenelement 5 zugestopft. Jede Auslasszelle 42 ist eine am Ende zugestopfte Zelle.
  • In dem Abgasreinigungsfilter 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist der Zusammenhang S1 > S2 erfüllt, wobei S1 eine Gesamtsumme von Querschnittsflächen der Einlasszellen 41 ist und S2 eine Gesamtsumme von Querschnittsflächen der Auslasszellen 42 ist.
  • Wie in 1 und 2 gezeigt ist, sind die Einlasszellen 41 an einer Endfläche des Abgasreinigungsfilters 1 so angeordnet, dass die Einlasszellen 41 von den Auslasszellen 42 umgeben sind. Die Einlasszelle 41 liegt über die Trennwände 3 auch neben den Einlasszellen 41 und den Auslasszellen 42.
  • Die Trennwände 3 sind insbesondere in erste Trennwände 31 und zweite Trennwände 32 unterteilt. Die ersten Trennwände 31 trennen die Einlasszellen 41 und die Auslasszellen 42. Andererseits trennen die zweiten Trennwände 32 die nebeneinander liegenden Einlasszellen 41.
  • Der Abgasreinigungsfilter 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erfüllt insbesondere den Zusammenhang 1,1 ≤ W2/W1 ≤ 1,4, wobei W1 die Dicke der ersten Trennwand 31 angibt und W2 die Dicke der zweiten Trennwand 32 bezeichnet.
  • Es folgt nun eine ausführliche Beschreibung dieses Zusammenhangs 1,1 ≤ W2/W1 ≤ 1,4.
  • Wie in 1 und 2 gezeigt ist, weist der Abgasreinigungsfilter 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel das Basissubstrat 2 auf. Das Basissubstrat 2 setzt sich aus den Trennwänden 3, einer Vielzahl der Zellen 4 und den Stopfenelementen 5 zusammen. Die Trennwände 3 bestehen aus porösem Material. Die Trennwände 3 sind in einem Gitteraufbau (oder einem Wabenaufbau) angeordnet, um die Zellen 4 auszubilden. Das heißt, dass jede Zelle 4 von einer Vielzahl der Trennwände 3 umgeben ist.
  • Das Basissubstrat 2 hat eine Zylinderform und besteht aus cordierithaltiger Keramik.
  • Wie in 3 gezeigt ist, setzen sich die Zellen 4 aus den Einlasszellen 41 und den Auslasszellen 42 zusammen. Die Einlasszellen 41 leiten das von einer (nicht gezeigten) Brennkraftmaschine ausgestoßene Abgas G in das Innere des Abgasreinigungsfilters 1 ein. Das gereinigte Abgas G wird über die Auslasszellen 42 zur Außenseite des Abgasreinigungsfilters 1 abgegeben. Die Endteile 412 der Einlasszellen 41 auf der stromabwärtigen Seite des Abgasreinigungsfilters 1 sind mit den Stopfenelementen 5 zugestopft. Die Endteile 421 der Auslasszellen 42 an der stromaufwärtigen Seite des Abgasreinigungsfilters 1 sind mit den Stopfenelementen 5 zugestopft. Das heißt, dass ein Endteil jeder Einlasszellen 41 und jeder Auslasszelle 42 mit dem Stopfenelement 5 zugestopft ist. Das Abgas G wird über den sich öffnenden Endteil (vorderer Endteil) jeder Einlasszelle 41 in das Innere des Abgasreinigungsfilters 1 eingeleitet. Das Abgas G wird über den sich öffnenden Endteil (hinterer Endteil) jeder Auslasszelle 42 zur Außenseite des Abgasreinigungsfilters 1 abgegeben. Die Trennwände 3 haben Poren, die dazu im Stande sind, in dem Abgas G enthaltene Partikel (PM) einzufangen, wenn das Abgas G durch die Trennwände 3 hindurchgeht. Dies ermöglicht es, das Abgas G zu reinigen.
  • Wie in 2 gezeigt ist, ist jede Einlasszelle 41, wenn die Betrachtung von der stromaufwärtigen Seite entlang der Axialrichtung oder Längsrichtung des Abgasreinigungsfilters 1 zu seinem Querschnitt erfolgt, so angeordnet, dass die Einlasszelle 41 über die Trennwände 3 neben anderen Einlasszellen 41 und den Auslasszellen 42 liegt.
  • Bei dem Aufbau des Abgasreinigungsfilters 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel hat jede Einlasszelle 41 einen Querschnitt achteckiger Form, und um die Einlasszelle 41 herum sind die anderen vier Einlasszellen 41 und die vier Auslasszellen 42 angeordnet. Wie in 2 gezeigt ist, sind um die Einlasszelle 41 herum die anderen vier Einlasszellen 41 und die vier Auslasszellen 42 insbesondere wechselweise angeordnet.
  • Wie in 2 gezeigt ist, liegt bei dem Aufbau des Abgasreinigungsfilters 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zudem jede Auslasszelle 42 über die Trennwände 3 neben lediglich den vier Einlasszellen 41. Jede Auslasszelle 42 hat einen Querschnitt rechteckiger Form. Mit anderen Worten umgeben jede Auslasszelle 42 über die Trennwände 3 die vier Einlasszellen 41. Diese Trennwände 3 bilden auch die Seiten der Auslasszelle 42.
  • Wie in 2 gezeigt ist, sind die Einlasszellen 41 und die Auslasszellen 42 darüber hinaus regelmäßig angeordnet, ohne irgendeinen Zwischenraum zu haben. Bei dem Aufbau des Abgasreinigungsfilters 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Einlasszellen 41 und die Auslasszellen 42 in einem Querschnitt, der senkrecht zu einer Achsenrichtung (oder einer Längsrichtung) des Basissubstrats 2 (nämlich des Abgasreinigungsfilters 1) ist, regelmäßig in 90° Rotationssymmetrie um die Mitte der Einlasszelle 41 (oder der Auslasszelle 42) herum angeordnet.
  • Der Aufbau des Abgasreinigungsfilters 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erfüllt darüber hinaus den Zusammenhang S1 > S2, wobei S1 die Gesamtsumme an Querschnittsfläche der Einlasszellen 41 und S2 die Gesamtsumme an Querschnittsfläche der Auslasszellen 42 in einem Querschnitt des Basissubstrats 2 angibt, der senkrecht zur Axialrichtung des Abgasreinigungsfilters 1 ist.
  • Wie in 2 gezeigt ist, setzen sich die Trennwände 3 darüber hinaus aus den ersten Trennwänden 31 und den zweiten Trennwänden 32 zusammen. Die ersten Trennwände 31 trennen die Einlasszellen 41 und die Auslasszellen 42. Die zweiten Trennwände 32 trennen die Einlasszellen 41.
  • Der Aufbau des Abgasreinigungsfilters 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erfüllt den Zusammenhang 1,1 ≤ W2/W1 ≤ 1,4, wobei W1 die Dicke der ersten Trennwand 31 angibt und W2 die Dicke der zweiten Trennwand 32 angibt.
  • In dem Abgasreinigungsfilter 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel haben die ersten Trennwände 31 0,3 mm Dicke und die zweiten Trennwände 32 0,38 mm Dicke.
  • Der Abgasreinigungsfilter 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel kann unter Verwendung eines herkömmlichen Verfahrens hergestellt werden.
  • Und zwar wird in dem Verfahren ein Cordieritmaterial vorbereitet, und das Material wird unter Verwendung einer Extrusionsform extrudiert. Diese Extrusionsform hat einen Schlitzaufbau, der der Anordnung der Trennwände 3 entspricht. Dieser Extrusionsschritt stellt einen Formkörper mit Wabenaufbau her. In dem Verfahren wird der Formkörper dann auf eine vorbestimmte Länge geschnitten, um eine Vielzahl der Basissubstrate 2 herzustellen. In dem Verfahren werden diese Basissubstrate 2 dann getrocknet und gebrannt. Schließlich werden in dem Verfahren die Stopfenelemente an den Endteilen der Einlasszellen 41 und der Auslasszellen 42 platziert. Die Stopfenelemente bestehen aus Cordieritmaterial. Die Basiskörper werden dann getrocknet und gebrannt, um die Abgasreinigungsfilter 1 herzustellen.
  • Es folgt nun eine Beschreibung der Wirkungen und Arbeitsweisen des Abgasreinigungsfilters 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Das Basissubstrat 2 in dem Abgasreinigungsfilter 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel hat den Aufbau, der den Zusammenhang S1 > S2 erfüllt, wobei S1 die Gesamtsumme an Querschnittsfläche der Einlasszellen 41 und S2 die Gesamtsumme an Querschnittsfläche der Auslasszellen 42 in einem Querschnitt des Basissubstrats 2 angibt, der senkrecht zur Axialrichtung des Abgasreinigungsfilters 1 ist.
  • Im Allgemeinen sammeln sich PM und Asche eher auf den Oberflächen der Einlasszellen 41 als auf den Auslasszellen 42. Das von einer (nicht gezeigten) Brennkraftmaschine ausgestoßene Abgas W enthält PM. PM sammeln sich auf den Oberflächen der Trennwände 3. Durch Abbrennen der angesammelten PM wird Asche erzeugt, wenn der Abgasreinigungsfilter 1 wiederhergestellt wird.
  • Da die Einlasszellen 41 eine größere Querschnittsfläche als die Auslasszellen 42 haben, ist es möglich, dass die Einlasszellen 41 eine hinreichende Querschnittsfläche und eine hinreichende Filterfläche der Trennwände 3 haben, damit das Abgas G selbst dann hindurchgeht, wenn sich vorübergehend PM auf den Oberflächen der Einlasszellen 41 und der Trennwände 3 ansammeln und wenn sich dauerhaft Asche auf den Oberflächen der Einlasszellen 41 in der Trennwände 3 ansammelt. Im Allgemeinen ist es schwierig, die angesammelte Asche durch Abbrennen aus dem Abgasreinigungsfilter 1 zu entfernen. Daher ermöglicht dieser Aufbau des Abgasreinigungsfilters 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel es, den Gesamtdruckverlust des Abgasreinigungsfilters 1 so weit wie möglich zu verringern.
  • Des Weiteren ist die Einlasszelle 41 so angeordnet, dass die Einlasszelle 41 über die Trennwände 3 um die Einlasszelle 41 herum neben anderen Einlasszellen 41 und den Auslasszellen 42 liegt. Der Abgasreinigungsfilter 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erfüllt den Zusammenhang 1,1 ≤ W2/W1 ≤ 1,4, wobei W1 die Dicke der ersten Trennwand 31 und W2 die Dicke der zweiten Trennwand 32 angibt. Die erste Trennwand 31 trennt die Einlasszelle 41 von der Auslasszelle 42. Die zweite Trennwand 32 trennt die Einlasszelle 41 von ihrer benachbarten Einlasszelle 41.
  • Da sich PM auf beiden Oberflächen der zweiten Trennwände 32 sammeln, die die Einlasszellen 41 trennen, und sich PM auf nur einer Oberfläche der ersten Trennwand 31 sammelt, wird in den zweiten Trennwänden 32 viel Wärmeenergie erzeugt, wenn die angesammelten PM abgebrannt werden.
  • Und zwar ist die Dicke W2 jeder zweiten Trennwand 32 bei dem Aufbau des Abgasreinigungsfilters 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel innerhalb eines vorbestimmten Bereichs größer als die Dicke W1 jeder ersten Trennwand, da die zweiten Trennwände 32 mehr Wärmeenergie als die erste Trennwand 31 erzeugen. Dieser Aufbau ermöglicht es, die Gesamtwärmekapazität der zweiten Trennwände 32 zu erhöhen, ohne den Druckverlust zu beeinflussen. Darüber hinaus ist es möglich, selbst dann wirksam einen raschen Anstieg der Temperatur des Abgasreinigungsfilters 1 zu unterdrücken, wenn in den zweiten Trennwänden 32 viel Wärmeenergie erzeugt wird, wenn die PM abgebrannt werden, um den Abgasreinigungsfilter 1 wiederherzustellen. Dies kann die Erzeugung von Rissen in dem Abgasreinigungsfilter 1 durch Wärmespannungen, die durch den raschen Temperaturanstieg verursacht werden, verhindern. Dies ermöglicht es, dass der Abgasreinigungsfilter 1 einen geringen Druckverlust bewahrt und für eine hervorragende Wärmebeständigkeit sorgt.
  • Darüber hinaus hat jede Einlasszelle 41 in dem Abgasreinigungsfilter gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel einen Querschnitt achteckiger Form, und jede Auslasszelle 42 hat einen Querschnitt rechteckiger Form.
  • Um die Einlasszelle 41 herum sind über die Trennwände 3, die die Seiten dieser Einlasszelle 41 bilden, wechselweise die anderen vier Einlasszellen 41 und die vier Auslasszellen 42 angeordnet.
  • Um die Auslasszelle 42 herum sind über die Trennwände 3, die die Seiten dieser Auslasszelle 42 bilden, die vier Einlasszellen 41 angeordnet. Dieser Aufbau des Abgasreinigungsfilters 1 ermöglicht es, bezogen auf die Gesamtsumme der Querschnittsfläche der Einasszellen 41 und der Auslasszellen 42 einfach für den Zusammenhang S1 > S2 zu sorgen. Darüber hinaus sorgt der obige Aufbau des Abgasreinigungsfilters 1 bezogen auf die Dicke der ersten Trennwände 31 und der zweiten Trennwände 32 einfach für den anderen Zusammenhang 1,1 ≤ W2/W1 ≤ 1,4. Dieser Aufbau des Abgasreinigungsfilters 1 ermöglicht es, für die hervorragende Wirkung der Erfindung zu sorgen, das heißt für den geringen Druckverlust und die hervorragende Wärmebeständigkeit.
  • Bei dem Aufbau des Abgasreinigungsfilters 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Einlasszellen 41 und die Auslasszellen 42 in einem Querschnitt, der senkrecht zu einer Axialrichtung (oder einer Längsrichtung) des Basissubstrats 2 ist, regelmäßig mit 90° Rotationssymmetrie um die Mitte der Einlasszelle 41 (oder der Auslasszelle 42) herum angeordnet. Diese regelmäßige Anordnung der Einlasszellen 41 und der Auslasszellen 42 ermöglicht es, die isostatische Festigkeit des ganzen Abgasreinigungsfilters 1 zu erhöhen.
  • Des Weiteren liegt bei dem Aufbau des Abgasreinigungsfilters 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiels jede Auslasszelle 42 über die Trennwände 3 neben lediglich den vier Einlasszellen 41. Da die Auslasszelle 42 lediglich von den Einlasszellen 41 umgeben ist, heißt das, dass es keine Trennwand 3 gibt, die die nebeneinander liegenden Auslasszellen 42 trennt. Da die Trennwände zwischen den nebeneinander liegenden Auslasszellen 42 keine PM einfangen können, die in dem von einer (nicht gezeigten) Brennkraftmaschine ausgestoßenen Abgas enthalten sind, bewahrt dieser Aufbau des Abgasreinigungsfilters 1, der keine Trennwände hat, die nebeneinander liegende Auslasszellen trennen, wirksam sein hohes PM-Einfangvermögen.
  • Darüber hinaus besteht der Abgasreinigungsfilter 1 aus Keramik, die sich aus Cordieritmaterial zusammensetzt. Da das Cordierit einem geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, kann der Abgasreinigungsfilter 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel das Wärmebeständigkeitsvermögen erhöhen und für eine hervorragende Wärmebeständigkeit sorgen. Da das Cordierit ein preiswertes Material ist, kann die Verwendung eines solchen Cordieritmaterials darüber hinaus die Herstellungskosten des Abgasreinigungsfilters 1 senken.
  • Wie oben beschrieben wurde, kann das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung für den Abgasreinigungsfilter 1 mit dem geringen Druckverlust und der hervorragenden Wärmebeständigkeit sorgen.
  • Abgesehen davon hat in dem Abgasreinigungsfilter 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel jede der Zellen 4 (die sich aus den Einlasszellen 41 und den Auslasszellen 42 zusammensetzen) den Querschnitt einer Polygonform. Das Konzept der Erfindung ist nicht auf diesen Aufbau beschränkt. Es ist möglich, dass der Abgasreinigungsfilter 1 Zellen eines anderen Aufbaus hat, bei dem eine Ecke jeder Zelle abgerundet ist, das heißt eine runde Form (R-Form) hat. Dieser Aufbau der Zellen kann die isostatische Festigkeit des ganzen Abgasreinigungsfilters 1 weiter erhöhen.
  • Zweites Ausführungsbeispiel
  • Unter Bezugnahme auf 4, 5 und 6 folgt eine Beschreibung des Abgasreinigungsfilters 1-1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Abgasreinigungsfilter gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel hat einen anderen Zellenaufbau und eine andere Anordnung, wenn er mit dem Zellenaufbau und der Anordnung des Abgasreinigungsfilters 1 gemäß dem zuvor beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel verglichen wird.
  • 4 ist eine Ansicht, die einen anderen Zellenaufbau und eine andere Anordnung von Einlasszellen 41-1 und Auslasszellen 42-1 auf einem Querschnitt des Abgasreinigungsfilters 1-1 gemäß dem zweiten und sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Das sechste Ausführungsbeispiel wird später erläutert. 5 ist eine Ansicht, die eine Anordnung der Einlasszellen 41-1 und der Auslasszellen 42-1 auf einem Querschnitt eines Abgasreinigungsfilters 1-2 als eine Abwandlung des in 4 gezeigten Abgasreinigungsfilters 1-1 zeigt. 6 ist eine Ansicht, die einen Querschnitt des Abgasreinigungsfilters 1-1, 1-2 entlang der in 4 gezeigten Linie B-B und entlang der in 5 gezeigten Linie C-C zeigt.
  • Bei dem Aufbau des Abgasreinigungsfilters 1-1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel hat jede Einlasszelle 41-1 einen Querschnitt sechseckiger Form. Um die Einlasszelle 41-1 herum sind über die Trennwände 3, die jeweils die Seiten dieser Einlasszelle 41-1 bilden, wechselweise die anderen drei Einlasszellen 41-1 und die Auslasszellen 42-1 angeordnet.
  • Jede Auslasszelle 42-1 hat einen Querschnitt kreisförmiger Form. Um eine Auslasszelle 42-1 herum sind über die ersten Trennwände 31, die jeweils die Seiten dieser Auslasszelle 42-1 umgeben, die sechs Einlasszellen 41-1 angeordnet.
  • Wie in dem Fall des Aufbaus des in 4 gezeigten Abgasreinigungsfilters 1-1 hat der in 5 gezeigte Abgasreinigungsfilter 1-2 als eine Abwandlung des in 4 gezeigten Abgasreinigungsfilters 1-1 den Aufbau, bei dem jede Einlasszelle 41-1 einen Querschnitt sechseckiger Form hat und um eine Einlasszelle 41-1 herum über die Trennwände 3, die sich aus den ersten Trennwänden 31 und den zweiten Trennwänden 32 zusammensetzen, wechselweise die anderen drei Einlasszellen 41-1 und die drei Auslasszellen 42-2 angeordnet sind.
  • Jede Auslasszelle 42-2 hat einen Querschnitt sechseckiger Form. Um eine Auslasszelle 42-2 herum sind über die ersten Trennwände 31, die jeweils die Seiten dieser Auslasszelle 42-2 bilden, die sechs Einlasszellen 41-1 angeordnet.
  • Bei dem Aufbau der Abgasreinigungsfilter 1-1 und 1-2 sind die in 4 und 5 gezeigten Einlasszellen 41-1 und Auslasszellen 42-1, 42-2 jeweils in einem Querschnitt, der senkrecht zu einer Axialrichtung (oder einer Längsrichtung) des Basissubstrats 2 ist, regelmäßig mit 60° Rotationssymmetrie um die Mitte der Einlasszelle 41-1 (oder der Auslasszelle 42-1, 42-2) herum angeordnet.
  • Des Weiteren haben die Abgasreinigungsfilter 1-1 und 1-2, wie in 6 gezeigt ist, entlang ihrer Längsrichtung oder Axialrichtung den gleichen Querschnitt.
  • Die anderen Bestandteile der Abgasreinigungsfilter 1-1 und 1-2 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel und seiner Abwandlung sind die gleichen wie bei dem Abgasreinigungsfilter 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
  • Der Aufbau der Abgasreinigungsfilter 1-1 und 1-2 ermöglicht es, einfach den Zusammenhang S1 > S2 zu erfüllen, der die Gesamtsumme der Querschnittsfläche der Einlasszellen und der Auslasszellen betrifft. Des Weiteren erfüllt der Aufbau der Abgasreinigungsfilter 1-1 und 1-2 auch den Zusammenhang 1,1 ≤ W2/W1 ≤ 1,4, der die Dicke der ersten Trennwand 31 und der zweiten Trennwand 32 betrifft. Es ist daher möglich, dass der Abgasreinigungsfilter gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel hinreichend den geringen Druckverlust und die hohe Wärmebeständigkeit aufweist.
  • Da sich jeder der Abgasreinigungsfilter 1-1 und 1-2 aus den Einlasszellen und den Auslasszellen zusammensetzt, die regelmäßig angeordnet sind, ist es möglich, die isostatische Festigkeit des ganzen Abgasreinigungsfilters zu erhöhen.
  • Die Abgasreinigungsfilter 1-1 und 1-2 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel haben die gleichen Wirkungen und die gleiche Arbeitsweise wie der Abgasreinigungsfilter 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
  • Drittes Ausführungsbeispiel
  • Es folgt nun eine Beschreibung des dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Im dritten Ausführungsbeispiel wurden verschiedene Arten von Mustern des Abgasreinigungsfilters angefertigt, und es wurden seine Eigenschaften, etwa Druckverlust, SML (Rußmassengrenze) und isostatische Festigkeit, beurteilt.
  • Im dritten Ausführungsbeispiel wurden die folgenden Muster angefertigt:
    Muster E011 und E012 (der Abgasreinigungsfilter 1 mit dem Aufbau „a” gemäß dem in 2 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel);
    Muster E021, E022, E023 und E024 (der Abgasreinigungsfilter 1-1 mit dem Aufbau „b” gemäß dem in 4 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel); und
    Muster E031 (der Abgasreinigungsfilter 1-2 mit dem Aufbau „c” gemäß der in 5 gezeigten Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels).
  • Im dritten Ausführungsbeispiel wurden außerdem die folgenden Vergleichsbeispiele angefertigt:
    Vergleichsbeispiele C011 und C012 (der Abgasreinigungsfilter mit dem Aufbau „a”, aber ohne den Zusammenhang 1,1 ≤ W2/W1 ≤ 1,4);
    Vergleichsbeispiele C021 bis C025 (der Abgasreinigungsfilter mit dem Aufbau „b”, aber ohne den Zusammenhang 1,1 ≤ W2/W1 ≤ 1,4);
    Vergleichsbeispiele C031 und C032 (der Abgasreinigungsfilter mit dem Aufbau „c”, aber ohne den Zusammenhang 1,1 ≤ W2/W1 ≤ 1,4).
  • 7 ist eine Ansicht, die eine Anordnung von Einlasszellen und Auslasszellen auf einem Querschnitt eines herkömmlichen Abgasreinigungsfilters 91 (als das Standardmuster) zeigt, der sich aus einem Basissubstrat 92 zusammensetzt. 8 ist eine Ansicht, die eine Anordnung von Einlasszellen und Auslasszellen auf einem Querschnitt des in 7 gezeigten herkömmlichen Abgasreinigungsfilters 91 zeigt.
  • Im dritten Ausführungsbeispiel wurden außerdem die folgenden Vergleichsbeispiele als der herkömmliche Abgasreinigungsfilter 91 angefertigt. Das Basissubstrat 92 setzt sich aus den Zellen 94, den Trennwänden 93 (931) und den Stopfenelementen 95 zusammen. Die Zellen 4 setzen sich aus den Einlasszellen 941 und den Auslasszellen 942 zusammen.
  • Bei dem Aufbau des herkömmlichen Abgasreinigungsfilters 91, der sich aus dem in 7 und 8 gezeigten Basissubstrat 92 zusammensetzt, haben die Einlasszelle 941 und die Auslasszelle 942 die gleiche Form und die gleiche Querschnittsfläche.
  • Genauer gesagt hat jede Einlasszelle 941 und Auslasszelle 942 einen Querschnitt viereckiger Form. Die Einlasszellen 941 und die Auslasszellen 942 sind in Längen- und Breitenrichtung wechselweise angeordnet. Das heißt, der Aufbau des in 7 und 8 gezeigten herkömmlichen Abgasreinigungsfilters 91 weist die Trennwand 93 (931) auf (die der ersten Trennwand 31 des ersten Ausführungsbeispiels entspricht).
  • Die Trennwand 93 (931) trennt die Einlasszelle 941 von der Auslasszelle 942, hat aber keine (der zweiten Trennwand 32 des ersten Ausführungsbeispiels entsprechende) Trennwand, die die Einlasszelle 941 von anderen Einlasszellen 941 trennt.
  • Die Tabelle 1 zeigt die Eigenschaften der Muster und Vergleichsmuster, etwa die Dicke W1 (mm) der ersten Trennwand, die Dicke W2 der zweiten Trennwand, den Wert W2/W1, die Zellendichte (cpsi), das Vorhandensein von abgerundeten Eckteilen jeder Zelle und den Festanteil (%).
  • Allerdings erfüllen sämtliche Muster und Vergleichsmuster den Zusammenhang S1 > S2.
  • Die Zellendichte (cpsi) gibt die Anzahl an Zeilen pro Quadratzoll in einem Querschnitt entlang der Axialrichtung (Längsrichtung) des Basissubstrats des Abgasreinigungsfilters an.
  • Die abgerundete Eckenform (oder abgerundete Form) gibt eine abgerundete Oberfläche mit einer vorbestimmten Krümmung an, die an jedem Innenwinkeleckenteil einer rechteckigen Zelle ausgebildet ist.
  • Der Festanteil (%) gibt das Verhältnis des Volumens des festen Teils zum Gesamtvolumen des Abgasreinigungsfilters an.
  • Figure 00270001
  • Als nächstes folgt jeweils eine Beschreibung der Beurteilungsergebnisse der Eigenschaften der Muster und der Vergleichsbeispiele.
  • Der Druckverlust jedes Musters wurde mit Hilfe der folgenden Methode erfasst.
  • Jedes Muster wurde als Abgasreinigungsfilter in einem Abgasrohr eines Dieselmotors platziert. Durch das Abgasrohr wurde ein Abgas mit 2000 Liter pro Minute Durchflussrate strömen gelassen, und der Druckunterschied zwischen zwei Positionen vor und nach dem Muster wurde erfasst.
  • Der SML-Wert (Rußmassengrenze) jedes Musters wurde ermittelt, indem auf Basis des DTI-Tests (DTI: Drop To Idle) die PM-Mengen festgestellt wurden, als die maximale Temperatur im Inneren des Musters 1000°C erreichte. Der DTI-Test wird später ausführlich erläutert.
  • Die isostatische Festigkeit jedes Muster wurde mittels des Erfassungsverfahrens auf der Basis des JASO-Standards (Standard der Japanese Automotive Standards Organization): M505-87 erfasst, indem auf jedes Muster (als Abgasreinigungsfilter) ein hydrostatischer Druck aufgebracht wurde und die Festigkeit des hydrostatischen Drucks festgestellt wurde, als das Muster beschädigt wurde.
  • In dem DTI-Test zum Ermitteln des SML-Werts jedes Musters wurde jedes Muster als Abgasreinigungsfilter in einem Abgasrohr eines Dieselmotors platziert. Durch das Abgasrohr wurde ein Abgas mit 2000 Liter pro Minute Durchflussrate strömen gelassen, um vorbestimmte Mengen an PM anzusammeln.
  • Als nächstes wurde die Temperatur des Abgases um die Endfläche des Musters als Abgasreinigungsfilter an der stromaufwärtigen Seite herum auf 650°C erhöht, und die Drehzahl des Dieselmotors wurde auf eine Drehzahl während eines Leerlaufzustands des Dieselmotors abgesenkt.
  • Als nächstes wurde unter Verwendung einer Vielzahl von Thermoelementen, die im Inneren des Musters platziert waren, die Temperatur im Inneren des Musters als Abgasreinigungsfilter erfasst. Dieser Schritt wurde mehrmals wiederholt, um PM in dem Muster anzusammeln, bis die maximale Temperatur des Musters 1000°C erreichte. Als die maximale Temperatur des Musters 1000°C erreichte, wurden die in dem Muster angesammelten PM-Mengen festgestellt.
  • Je höher der SML-Wert (die PM-Mengen) war, umso mehr nimmt die Temperaturanstiegsrate des Musters ab, selbst wenn die angesammelten PM-Mengen zunehmen. Es ist möglich, das Wärmebeständigkeitsvermögen des Abgasreinigungsfilters weiter zu erhöhen, wenn der SML-Wert weiter erhöht wird.
  • Bei der Beurteilung des Druckverlusts wurde im dritten Ausführungsbeispiel das Standardmuster mit dem Druckverlust von 14,8 kPa verwendet. Dieses Standardmuster ist in Tabelle 1 als „Standard” bezeichnet. Im dritten Ausführungsbeispiel wurden Muster mit einem Druckverlust von nicht weniger als 5% unter dem Druckverlust des Standardmusters als akzeptabel festgelegt.
  • Bei der Beurteilung des SML-Werts wurden im dritten Ausführungsbeispiel Muster verwendet, die eine Abwandlung des Aufbaus des Standardmusters aufwiesen. Und zwar wurden im dritten Ausführungsbeispiel die folgenden anderen Bezugsmuster C011, C021 und C031 verwendet:
    das Vergleichsmuster C011 wurde als das Bezugsmuster verwendet, um die Muster mit dem Aufbau „a” zu beurteilen;
    das Vergleichsmuster C021 wurde als das Bezugsmuster verwendet, um die Muster mit dem Aufbau „b” zu beurteilen; und
    das Vergleichsmuster C031 wurde als das Bezugsmuster verwendet, um die Muster mit dem Aufbau „c” zu beurteilen.
  • Im dritten Ausführungsbeispiel wurden die Muster, die einen größeren SML-Wert als das Standardmuster hatten, als akzeptabel festgelegt.
  • Die Tabelle 1 zeigt die obigen Beurteilungsergebnisse. Wie aus den in Tabelle 1 angegebenen Beurteilungsergebnissen deutlich hervor geht, sind die Muster E011, E012, E021, E022, E023, E024 und E031 die akzeptablen Muster, da der Druckverlust jedes Musters E011, E012, E021, E022, E023, E024 und E031 mehr als 5% unter dem Druckverlust des Standardmusters liegt. Das heißt, dass die Erfindung für die Muster E011, E012, E021, E022, E023, E024 und E031 sorgen kann, die einen geringeren Druckverlust haben.
  • Andererseits haben die Vergleichsmuster C012, C022, C023, C024 und C025 einen Druckverlust, der den W2/W1-Wert von 1,4 überschreitet.
  • Die erfindungsgemäßen Muster E011 und E012 des Aufbaus „a” sind akzeptable Muster mit einem größeren SML-Wert als das Bezugsmuster C011.
  • Des Weiteren sind die erfindungsgemäßen Muster E021, E022, E023, E024 mit dem Aufbau „b” akzeptable Muster mit einem größeren SML-Wert als das Bezugsmuster C021.
  • Darüber hinaus ist das erfindungsgemäße Muster E031 mit dem Aufbau „c” ein akzeptables Muster mit einem größeren SML-Wert als das Bezugsmuster C031.
  • Das heißt, dass die erfindungsgemäßen Muster E011, E012, E021, E022, E023, E024 und E031 selbst dann, wenn die angesammelten PM-Mengen erhöht werden, eine geringere Temperaturanstiegsrate und eine höhere Wärmebeständigkeit haben, wenn PM abgebrannt werden.
  • Darüber hinaus haben die erfindungsgemäßen Muster E011, E012, E021, E022, E023, E024 und E031 verglichen mit den Vergleichsmustern C011, C021 und C031 eine höhere isostatische Festigkeit. Die Vergleichsmuster (Bezugsmuster) C011, C021 und C031 haben jeweils einen Aufbau, der durch eine einfache Abwandlung des Aufbaus des Bezugsmusters erzielt wurde.
  • Verglichen mit dem Muster E023 (oder dem Vergleichsmuster C024) ohne abgerundete Eckenform hat das Muster E024 (oder das Vergleichsmuster C025) das die Innenecken abgerundeter Form hat, eine hohe isostatische Festigkeit. Das heißt, dass es möglich ist, die isostatische Festigkeit des Abgasreinigungsfilters zu erhöhen, wenn jede Polygonzelle eine abgerundete Eckenform hat.
  • Wie oben ausführlich beschrieben wurde, hat der erfindungsgemäße Abgasreinigungsfilter den geringen Druckverlust und die hervorragende Wärmebeständigkeit.
  • Es folgt nun eine Beschreibung der Wirkungen und der Merkmale des Abgasreinigungsfilters gemäß dem ersten, zweiten und dritten Ausführungsbeispiel als die erste Ausgestaltung der Erfindung.
  • In dem Abgasreinigungsfilter gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung liegt jede Auslasszelle 42 über die ersten Trennwände 31 neben lediglich den Einlasszellen 41.
  • Da dieser Aufbau es den Einlasszellen 41 erlaubt, lediglich die Auslasszelle 42 zu umschließen, gibt es keine Trennwand, die die Auslasszelle 42 von anderen Auslasszellen 42 trennt. In Anbetracht dessen, ein hervorragendes und höheres PM-Einfangvermögen zu bewahren, ist es für den Abgasreinigungsfilter effektiv, nicht die Trennwand zu haben, die die Auslasszelle von anderen Auslasszellen trennt, da die Trennwand zwischen den Auslasszellen nicht PM einfängt, die in dem Abgas enthalten sind.
  • In dem Abgasreinigungsfilter gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung hat jede Einlasszelle 41 einen Querschnitt achteckiger Form, und jede Auslasszelle 42 hat einen Querschnitt rechteckiger Form. Um eine Einlasszelle 41 herum sind über die Trennwand 3 (31, 32), die diese Einlasszelle 41 bildet, wechselweise die vier Einlasszellen 41 und die vier Auslasszellen 42 angeordnet. Über die ersten Trennwände 31 sind lediglich die vier Einlasszellen 41 um diese Einlasszelle 41 herum angeordnet.
  • Dieser Aufbau erfüllt bezogen auf die Gesamtsumme der Querschnittsflächen der Einlasszellen und der Auslasszellen einfach den Zusammenhang S1 > S2. Des Weiteren ist es möglich, dass der Abgasreinigungsfilter gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung die Wirkungen des geringen Druckverlusts und der hohen Wärmebeständigkeit erreicht, indem er bezogen auf die Dicke der ersten Trennwand und der zweiten Trennwand den anderen Zusammenhang 1,1 ≤ W2/W1 ≤ 1,4 erfüllt.
  • In dem Abgasreinigungsfilter gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorzuziehen, dass die Einlasszellen 41 und die Auslasszellen 42 in einem Querschnitt, der senkrecht zur Axialrichtung des Basissubstrats 2 ist, regelmäßig mit 90° Rotationssymmetrie um die Mitte der Einlasszelle 41 (oder der Auslasszelle 42) herum angeordnet sind.
  • Indem die Einlasszellen 41 und die Auslasszellen 42 regelmäßig angeordnet werden, ist es möglich, die isostatische Gesamtfestigkeit des Abgasreinigungsfilters zu erhöhen.
  • In dem Abgasreinigungsfilter gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung hat jede Einlasszelle 41-1 den Querschnitt sechseckiger Form, jede Auslasszelle 42-1 hat den Querschnitt kreisförmiger Form, um eine Einlasszelle 41-1 herum sind über die Trennwände 3 (31, 32), die diese Einlasszelle 41-1 bilden, wechselweise die drei Einlasszellen 41-1 und die drei Auslasszellen 42-1 angeordnet, und über die ersten Trennwände 31 sind lediglich die sechs Einlasszellen 41-1 um die Auslasszelle 42-1 herum angeordnet.
  • Dieser Aufbau ermöglicht es, bezogen auf die Gesamtsumme des Querschnitts der Einlasszellen und der Auslasszellen einfach den Zusammenhang S1 > S2 zu erzielen. Des Weiteren ist es möglich, dass der Abgasreinigungsfilter gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung die Wirkungen des geringen Druckverlusts und der hohen Wärmebeständigkeit erreicht, indem er bezogen auf die Dicke der ersten Trennwand und der zweiten Trennwand den anderen Zusammenhang 1,1 ≤ W2/W1 ≤ 1,4 erfüllt.
  • In dem Abgasreinigungsfilter gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung hat jede Einlasszelle 41-1 einen Querschnitt sechseckiger Form, jede Auslasszelle 42-2 hat einen Querschnitt sechseckiger Form, um eine Einlasszelle 41-1 herum sind über die Trennwände 3 (31, 32), die diese Einlasszelle 41-1 bilden, wechselweise die drei Einlasszellen 41-1 und die drei Auslasszellen 42-2 angeordnet, und über die ersten Trennwände 31 sind lediglich die sechs Einlasszellen 41-1 um die Auslasszelle 42-2 herum angeordnet.
  • Dieser Aufbau ermöglicht es, bezogen auf die Gesamtsumme des Querschnitts der Einlasszellen und der Auslasszellen einfach den Zusammenhang S1 > S2 zu erzielen. Des Weiteren ist es möglich, dass der erfindungsgemäße Abgasreinigungsfilter die Wirkungen des geringen Druckverlusts und der hohen Wärmebeständigkeit erreicht, indem er bezogen auf die Dicke der ersten Trennwand und der zweiten Trennwand den anderen Zusammenhang 1,1 ≤ W2/W1 ≤ 1,4 erfüllt.
  • In dem Abgasreinigungsfilter gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung sind die Einlasszellen 41-1 und die Auslasszellen 42-1, 42-2 in einem Querschnitt, der senkrecht zur Axialrichtung des Basissubstrats 2 ist, regelmäßig mit 60° Rotationssymmetrie um die Mitte der Einlasszelle 41-1 oder der Auslasszelle 42-1, 42-2 herum angeordnet. Indem die Einlasszellen 41 und die Auslasszellen 42 regelmäßig angeordnet werden, ist es möglich, die isostatische Gesamtfestigkeit des Abgasreinigungsfilters zu erhöhen.
  • In dem erfindungsgemäßen Abgasreinigungsfilter hat jeder innere Eckenteil jeder Zelle mit dem Querschnitt rechteckiger Form eine abgerundete Oberfläche. Dieser Aufbau ermöglicht es, die isostatische Gesamtfestigkeit des Abgasreinigungsfilters zu erhöhen.
  • Es ist vorzuziehen, dass der Abgasreinigungsfilter aus Keramik besteht, die sich aus Cordieritmaterial zusammensetzt. Dies ermöglicht es, die Wärmebeständigkeit zu erhöhen, da das Cordieritmaterial einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat. Da ein solches Cordieritmaterial ein preisgünstiges Material ist, kann die Verwendung der sich aus dem Cordieritmaterial zusammensetzenden Keramik zudem die Gesamtherstellungskosten des Abgasreinigungsfilters senken.
  • Es ist auch möglich, dass der Abgasreinigungsfilter (das Basissubstrat 2) eine übliche Form, etwa eine Zylinderform, eine rechteckige Säulenform usw., hat.
  • Viertes Ausführungsbeispiel
  • Unter Bezugnahme auf 1, 2 und 3 folgt nun eine Beschreibung des Abgasreinigungsfilters gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Wie in 1, 2 und 3 gezeigt ist, setzt sich der Abgasreinigungsfilter 1 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel wie in dem zuvor beschriebenen Fall des ersten Ausführungsbeispiels grundsätzlich aus dem Basissubstrat 2 zusammen. Das Basissubstrat 2 setzt sich aus den Zellen 4, den Trennwänden 3 und den Stopfenelementen 5 zusammen. Jede Zelle 4 ist von den Trennwänden 3 umgeben. Die Trennwände 3 bestehen aus porösem Material. Die Trennwände 3 sind in einem Gitteraufbau angeordnet. Die Zellen sind in die Einlasszellen 41 und die Auslasszellen 42 unterteilt.
  • Wie in 3 gezeigt ist, wird das von einer Brennkraftmaschine ausgestoßene Abgas über einen Endteil (vorderer Endteil) jeder Einlasszelle 41 an der stromaufwärtigen Seite des Abgasreinigungsfilters 1 in das Innere des Abgasreinigungsfilters 1 eingeleitet. Der andere Endteil (hintere Endteil) jeder Einlasszelle 41 an der anderen Endfläche des Abgasreinigungsfilters 1 (an der stromabwärtigen Seite des Abgasreinigungsfilters 1) ist mit einem Stopfenelement 5 zugestopft. Die Einlasszellen 41 sind am Ende zugestopfte Zellen. Andererseits wird das Abgas aus dem Inneren des Abgasreinigungsfilters 1 über den anderen Endteil (hinterer Endteil) jeder Auslasszelle 42 an der stromabwärtigen Seite des Abgasreinigungsfilters 1 zur Außenseite des Abgasreinigungsfilters 1 abgegeben. Ein Endteil (vorderer Endteil) jeder Auslasszelle 41 an einer Endfläche des Abgasreinigungsfilters 1 (oder an der stromaufwärtigen Seite des Abgasreinigungsfilters 1) ist mit einem Stopfenelement 5 zugestopft. Die Auslasszellen 42 sind am Ende zugestopfte Zellen.
  • Wie im Fall des ersten Ausführungsbeispiels ist in dem Abgasreinigungsfilter 1 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Zusammenhang S1 > S2 erfüllt, wobei S1 eine Gesamtsumme von Querschnittsflächen der Einlasszellen 41 ist und S2 die Gesamtsumme von Querschnittsflächen der Auslasszellen 42 ist.
  • Wie in 1 gezeigt ist, sind die Einlasszellen 41 an einer Endfläche des Abgasreinigungsfilters 1 so angeordnet, dass die Einlasszelle 41 von den Auslasszellen 42 umgeben ist, und die Einlasszelle 41 liegt über die Trennwände 3 neben den Einlasszellen 41 und den Auslasszellen 42.
  • Die Trennwände 3 sind in die ersten Trennwände 31 und die zweiten Trennwände 32 unterteilt. Die ersten Trennwände 31 trennen die Einlasszellen 41 und die Auslasszellen 42. Die zweiten Trennwände 42 trennen die nebeneinander liegenden Einlasszellen 41.
  • Das Basissubstrat 2 in dem Abgasreinigungsfilter 1 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel erfüllt insbesondere, dass in dem vorbestimmten stromabwärtigen Teil 11 (siehe 1 und 3) ein Verhältnis einer zweiten Wärmekapazität C2 zu einer ersten Wärmekapazität C1 innerhalb eines Bereichs von 15 bis 35 liegt. Dieser vorbestimmte stromabwärtige Teil 11 hat gemessen von dem Endteil des Abgasreinigungsfilters an der stromabwärtigen Seite 11 zur stromaufwärtigen Seite des Abgasreinigungsfilters 1 hin 20 mm Länge, und die erste Wärmekapazität C1 ist die Gesamtkapazität des ganzen vorbestimmten stromabwärtigen Teils 11 in dem Abgasreinigungsfilter 1, und die zweite Wärmekapazität C2 ist die Gesamtsumme der zweiten Trennwände 32 des vorbestimmten stromabwärtigen Teils 11 in dem Abgasreinigungsfilter 1.
  • Wie in 1 und 2 gezeigt ist, weist der Abgasreinigungsfilter 1 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel das Basissubstrat 2 auf. Das Basissubstrat 2 setzt sich aus den Trennwänden 3, einer Vielzahl der Zellen 4 und den Stopfenelementen 5 zusammen. Die Trennwände 3 bestehen aus porösem Material. Die Trennwände 3 sind in einem Gitteraufbau (oder einem Wabenaufbau) angeordnet, um die Zellen 4 auszubilden. Das heißt, dass jede Zelle 4 von einer Vielzahl der Trennwände 3 umgeben ist.
  • Das Basissubstrat 2 hat eine Zylinderform und besteht aus cordierithaltiger Keramik.
  • Wie in 3 gezeigt ist, setzen sich die Zellen 4 in dem Basissubstrat 2 aus den Einlasszellen 41 und den Auslasszellen 42 zusammen. Die Einlasszellen 41 leiten das Abgas G, das von einer (nicht gezeigten) Brennkraftmaschine ausgestoßen wird, in das Innere des Abgasreinigungsfilters 1. Das gereinigte Abgas G wird von den Auslasszellen 42 zur Außenseite des Abgasreinigungsfilters 1 abgegeben. Der Endteil (hintere Endteil) 412 jeder Einlasszelle 42 ist mit dem Stopfenelement 5 an der stromabwärtigen Seite des Abgasreinigungsfilters 1 zugestopft. Der Endteil (vordere Endteil) 421 jeder Auslasszelle 42 ist mit dem Stopfenelement 5 an der stromaufwärtigen Seite des Abgasreinigungsfilters 1 zugestopft. Das heißt, dass ein Endteil jeder Einlasszelle 41 und Auslasszelle 42 mit dem Stopfenelement 5 zugestopft ist. Das Abgas G wird über den sich öffnenden Endteil (vorderer Endteil) jeder Einlasszelle 41 in das Innere des Abgasreinigungsfilters 1 eingeleitet. Das Abgas G wird über den sich öffnenden Endteil (hinterer Endteil) jeder Auslasszelle 42 zur Außenseite des Abgasreinigungsfilters 1 abgegeben. Die Trennwände 3 haben Poren, um in dem Abgas G enthaltene PM einzufangen, wenn das Abgas G durch die Trennwände 3 hindurchgeht. Dies ermöglicht es, das Abgas G zu reinigen.
  • Wie in 2 gezeigt ist, ist jede Einlasszelle 41, wenn die Betrachtung von der stromaufwärtigen Seite entlang der Axialrichtung oder Längsrichtung des Abgasreinigungsfilters 1 zu seinem Querschnitt erfolgt, so angeordnet, dass die Einlasszelle 41 über die Trennwände 3 neben anderen Einlasszellen 41 und den Auslasszellen 42 liegt.
  • Bei dem Aufbau des Abgasreinigungsfilters 1 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel hat jede Einlasszelle 41 einen Querschnitt achteckiger Form, und um die Einlasszelle 41 herum sind die anderen vier Einlasszellen 41 und die vier Auslasszellen angeordnet. Wie in 2 gezeigt ist, sind um die Einlasszelle 41 herum die anderen vier Einlasszellen 41 und die vier Auslasszellen 42 insbesondere wechselweise angeordnet.
  • Wie in 2 gezeigt ist, liegt bei dem Aufbau des Abgasreinigungsfilters 1 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel jede Auslasszelle 42 zudem über die Trennwände 3 neben lediglich den vier Einlasszellen 41. Jede Auslasszelle 42 hat einen Querschnitt rechteckiger Form. Mit anderen Worten umgeben jede Auslasszelle 42 über die Trennwände 3 die vier Einlasszellen 41. Diese Trennwände 3 bilden auch die Seiten der Auslasszelle 42.
  • Wie in 2 gezeigt ist, sind die Einlasszellen 41 und die Auslasszellen 42 darüber hinaus regelmäßig angeordnet, ohne irgendeinen Zwischenraum zu haben. Wie im Fall des ersten Ausführungsbeispiels hat der Abgasreinigungsfilters 1 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel den Aufbau, bei dem die Einlasszellen 41 und die Auslasszellen 42 in einem Querschnitt, der senkrecht zu einer Axialrichtung (oder einer Längsrichtung) des Basissubstrats 2 (nämlich des Abgasreinigungsfilters 1) ist, regelmäßig mit 90° Rotationssymmetrie um die Mitte der Einlasszelle 41 (oder der Auslasszelle 42) herum angeordnet sind.
  • Darüber hinaus erfüllt der Aufbau des Abgasreinigungsfilters 1 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel den Zusammenhang S1 > S2, wobei S1 die Gesamtsumme an Querschnittsfläche der Einlasszellen 41 und S2 die Gesamtsumme an Querschnittsfläche der Auslasszellen 42 in einem Querschnitt des Basissubstrats 2 angibt, der senkrecht zur Axialrichtung des Abgasreinigungsfilters 1 ist.
  • Wie in 2 gezeigt ist, setzen sich die Trennwände 3 darüber hinaus aus den ersten Trennwänden 31 und den zweiten Trennwänden 32 zusammen. Die ersten Trennwände 31 trennen die Einlasszellen 41 und die Auslasszellen 42. Die zweiten Trennwände 32 trennen die Einlasszellen 41 voneinander.
  • Die erste Trennwand 31 hat die Dicke W1 von 0,3 mm, und die zweite Trennwand 32 hat die Dicke W2 von 0,51 mm. Diese Dicke W1 der ersten Trennwand 31 ist die Dicke ihres dünnsten Teils. Die Dicke W2 der zweiten Trennwand 32 ist die Dicke ihres dünnsten Teils.
  • Wie in 3 gezeigt ist, hat der Abgasreinigungsfilter 1 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel den vorbestimmten stromabwärtigen Teil 11, wobei das Basissubstrat 2 erfüllt, dass das Verhältnis der zweiten Wärmekapazität C2 zur ersten Wärmekapazität C1 in dem vorbestimmten stromabwärtigen Teil 11 (siehe 1 und 3) innerhalb eines Bereichs von 15 bis 35% liegt. Dieser vorbestimmte stromabwärtige Teil 11 hat 20 mm Länge, die von dem Endteil des Abgasreinigungsfilters 1 an der stromabwärtigen Seite 11 zur stromaufwärtigen Seite des Abgasreinigungsfilters 1 hin gemessen wird.
  • Wie im Fall des ersten Ausführungsbeispiels kann der Abgasreinigungsfilter 1 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel hergestellt werden, indem das gleiche herkömmliche Verfahren verwendet wird. Das heißt, in dem Verfahren wird ein Cordieritmaterial angefertigt, und das Material wird unter Verwendung einer Extrusionsform extrudiert. Diese Extrusionsform hat einen Schlitzaufbau, der der Anordnung der Trennwände 3 entspricht. In diesem Extrusionsschritt wird ein Formkörper eines Wabenaufbaus hergestellt. In dem Verfahren wird der Formkörper dann auf eine vorbestimmte Länge geschnitten, um eine Vielzahl der Basissubstrate herzustellen. In dem Verfahren werden diese Basissubstrate 2 dann getrocknet und gebrannt. Schließlich werden in dem Verfahren an den Endteilen der Einlasszellen 41 und der Auslasszellen 42 die Stopfenelemente platziert. Die Stopfenelemente bestehen aus Cordieritmaterial. Die Basiskörper werden dann getrocknet und gebrannt, um die Abgasreinigungsfilter 1 herzustellen.
  • Es folgt nun eine Beschreibung der Wirkungen und Arbeitsweisen des Abgasreinigungsfilters 1 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Wie in dem Fall des ersten Ausführungsbeispiels hat das Basissubstrat 2 in dem Abgasreinigungsfilter 1 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel den Aufbau, der den Zusammenhang S1 > S2 erfüllt, wobei S1 die Gesamtsumme an Querschnittsfläche der Einlasszellen 41 und S2 die Gesamtsumme an Querschnittsfläche der Auslasszellen 42 in einem Querschnitt des Basissubstrats 2 angibt, der senkrecht zur Axialrichtung des Abgasreinigungsfilters 1 ist.
  • Im Allgemeinen sammeln sich PM und Asche eher auf den Oberflächen der Einlasszellen 41 als auf den Auslasszellen 42. Das von einer (nicht gezeigten) Brennkraftmaschine ausgestoßene Abgas G enthält PM. PM sammelt sich auf den Oberflächen der Trennwände 3. Durch das Abbrennen der angesammelten PM wird Asche erzeugt, wenn der Abgasreinigungsfilter 1 wiederhergestellt wird.
  • Da die Einlasszellen 41 eine größere Querschnittsfläche als die Auslasszellen 42 haben, ist es möglich, dass die Einlasszellen 41 eine hinreichende Querschnittsfläche und eine hinreichende Filterfläche der Trennwände 3 haben, damit das Abgas G selbst dann hindurchgehen kann, wenn sich PM vorübergehend auf den Oberflächen der Einlasszellen 41 und der Trennwände 3 ansammeln und wenn sich dauerhaft Asche auf den Oberflächen der Einlasszellen 41 und der Trennwände 3 ansammelt. Im Allgemeinen ist es schwierig, die angesammelte Asche durch Abbrennen aus dem Abgasreinigungsfilter 1 zu entfernen. Daher ermöglicht es dieser Aufbau des Abgasreinigungsfilters 1 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel, den Gesamtdruckverlust des Abgasreinigungsfilters 1 so weit wie möglich zu verringern.
  • Darüber hinaus erfüllt der Abgasreinigungsfilter 1 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel, dass in dem vorbestimmten stromabwärtigen Teil 11 (siehe 1 und 3) das Verhältnis der zweiten Wärmekapazität C2 zur ersten Wärmekapazität C1 innerhalb eines Bereichs von 15 bis 35% liegt. In dem Abgas G enthaltene PM sammeln sich insbesondere leicht auf der Oberfläche der Einlasszellen 41 in dem vorbestimmten stromabwärtigen Teil 11 des Abgasreinigungsfilters 1.
  • Da sich PM auf beiden Oberflächen der zweiten Trennwände 32 ansammeln, die die Einlasszellen 41 trennen, und da sich PM andererseits nur auf einer Oberfläche der ersten Trennwand 31 ansammeln, wird in den zweiten Trennwänden 32 viel Wärmeenergie erzeugt, wenn die angesammelten PM abgebrannt werden, um den Abgasreinigungsfilter 1 wiederherzustellen.
  • Und zwar haben die zweiten Trennwände 32 in dem vorbestimmten stromabwärtigen Teil 11 in dem Abgasreinigungsfilter 1 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel die Wärmekapazität, die innerhalb des zuvor beschriebenen, vorbestimmten Verhältnisbereiches liegt. Solche zweiten Trennwände 32 in dem vorbestimmten stromabwärtigen Teil 11 erzeugen viel Wärmeenergie, wenn der Abgasreinigungsfilter 1 abgebrannt wird, um ihn wiederherzustellen. Dementsprechend ist es möglich, die nötige Wärmekapazität der zweiten Trennwände 3 in dem vorbestimmten stromabwärtigen Teil 11 zu erzielen, ohne den Druckverlust des Abgasreinigungsfilters 1 zu erhöhen.
  • Darüber hinaus ermöglicht es der Aufbau des Abgasreinigungsfilters 1 selbst dann, einen raschen Anstieg der Temperatur des Abgasreinigungsfilters 1 zu unterdrücken und die Erzeugung von Rissen in dem Reinigungsabgasfilter 1 zu verhindern, wenn während der Wiederherstellung des Abgasreinigungsfilters 1 in den zweiten Trennwänden 32 viel Wärmeenergie erzeugt wird. Dementsprechend ist es möglich, dass das vierte Ausführungsbeispiel für den Abgasreinigungsfilter 1 mit hervorragender Wärmebeständigkeit sorgt, während sein geringer Druckverlust beibehalten wird.
  • Darüber hinaus hat jede Einlasszelle 41 in dem Abgasreinigungsfilter gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel einen Querschnitt achteckiger Form, und jede Auslasszelle 42 hat einen Querschnitt rechteckiger Form. Um die Einlasszelle 41 herum sind über die Trennwände 3, die die Seiten dieser Einlasszelle 41 bilden, wechselweise die anderen vier Einlasszellen 41 und die vier Auslasszellen 42 angeordnet.
  • Wie im Fall des ersten Ausführungsbeispiels sind in dem Abgasreinigungsfilter 1 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel über die vier Trennwände 3, die die Seiten der Auslasszelle 42 bilden, um diese Auslasszelle 42 herum die vier Einlasszellen 41 angeordnet. Dieser Aufbau des Abgasreinigungsfilters 1 ermöglicht es, bezogen auf die Gesamtsumme der Querschnittsfläche der Einlasszellen 41 und der Auslasszellen 42 einfach für den Zusammenhang S1 > S2 zu sorgen.
  • Darüber hinaus erfüllt der Aufbau des Abgasreinigungsfilters 1 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel die Bedingung, dass in dem vorbestimmten stromabwärtigen Teil 11 (siehe 1 und 3) das Verhältnis der zweiten Wärmekapazität C2 zur ersten Wärmekapazität C1 innerhalb eines Bereichs von 15 bis 35% liegt.
  • Dieser Aufbau des Abgasreinigungsfilters 1 ermöglicht es, für die hervorragende Wirkung der Erfindung zu sorgen, das heißt für den geringen Druckverlust und die hervorragende Wärmebeständigkeit.
  • Des Weiteren sind bei dem Aufbau des Abgasreinigungsfilters 1 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel die Einlasszellen 41 und die Auslasszellen 42 in einem Querschnitt, der senkrecht zu einer Axialrichtung (oder einer Längsrichtung) des Basissubstrats 2 ist, regelmäßig mit 90° Rotationssymmetrie um die Mitte der Einlasszelle 41 (oder der Auslasszelle 42) herum angeordnet. Diese regelmäßige Anordnung der Einlasszellen 41 und der Auslasszellen 42 ermöglicht es, die isostatische Festigkeit des ganzen Abgasreinigungsfilters zu erhöhen.
  • Darüber hinaus liegt bei dem Aufbau des Abgasreinigungsfilters 1 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel jede Auslasszelle 42 über die Trennwände 3 neben lediglich den vier Einlasszellen 41. Das heißt, dass es keine Trennwand 3 gibt, die die nebeneinander hegenden Auslasszellen 42 trennt, da die Auslasszellen 42 lediglich von den Einlasszellen 41 umgeben sind. Da die Trennwände zwischen den nebeneinander liegenden Auslasszellen 42 keine PM einfangen können, die in einem von einer (nicht gezeigten) Brennkraftmaschine ausgestoßenen Abgas enthalten sind, bewahrt dieser Aufbau des Abgasreinigungsfilters 1, der keine Trennwände hat, die nebeneinander liegende Auslasszellen voneinander trennt, effektiv sein hohes PM-Einfangvermögen.
  • Wie oben beschrieben wurde, kann das vierte Ausführungsbeispiel der Erfindung für den Abgasreinigungsfilter 1 mit geringem Druckverlust und hervorragender Wärmebeständigkeit sorgen.
  • Fünftes Ausführungsbeispiel
  • Es folgt nun eine Beschreibung des fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung. Im fünften Ausführungsbeispiel wurden verschiedene Arten von Mustern des Abgasreinigungsfilters angefertigt, und die Eigenschaften, etwa Druckverlust und SML (Rußmassengrenze), der Muster wurden beurteilt.
  • Wie in Tabelle 2 und Tabelle 3 angegeben ist, wurden im fünften Ausführungsbeispiel zwei Standardmuster 1 und 2 mit einem herkömmlichen Zellenaufbau angefertigt. Wie in 8 und 9 gezeigt ist, weist der herkömmliche Abgasreinigungsfilter 91 (der den Standardmustern 1 und 2 entspricht) das Basissubstrat 92 auf. Das Basissubstrat 92 setzt sich aus den Zellen 94, den Trennwänden 93 (931) und den Stopfenelementen 95 zusammen. Die Zellen 4 setzen sich aus den Einlasszellen 941 und den Auslasszellen 942 zusammen.
  • Bei dem Aufbau des herkömmlichen Abgasreinigungsfilters 91 (der den Standardmustern 1 und 2 entspricht), der sich aus dem in 7 und 8 gezeigten Basissubstrat 92 zusammensetzt, haben die Einlasszelle 941 und die Auslasszelle 942 die gleiche Form und die gleiche Querschnittsfläche. Jede Einlasszelle 941 und Auslasszelle 942 hat einen Querschnitt viereckiger Form. Die Einlasszellen 941 und die Auslasszellen 942 sind in Längen- und Breitenrichtung wechselweise angeordnet.
  • Und zwar weist der Aufbau des in 7 und 8 gezeigten herkömmlichen Abgasreinigungsfilters 91 die Trennwand 93 (931) auf, die der ersten Trennwand 31 des ersten Ausführungsbeispiels entspricht. Die Trennwand 93 (931) trennt die Einlasszelle 941 von der Auslasszelle 942 ab, doch gibt es keine (der zweiten Trennwand 32 des ersten Ausführungsbeispiels entsprechende) Trennwand, die die Einlasszelle 941 von anderen Einlasszellen 941 trennt.
  • Wie in Tabelle 2 gezeigt ist, wurden im fünften Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von Mustern und Vergleichsmustern als Abgasreinigungsfilter mit unterschiedlichem Aufbau angefertigt, die sich von dem Aufbau des Bezugsmusters 1 unterscheiden, aber die gleiche Form haben, wie sie in 2 gezeigt ist.
  • Diese Muster haben die gleiche Dicke W1 (= 0,30 mm) der ersten Trennwand und die gleiche Zellendichte (= 300 cpsi). Allerdings haben diese Muster bezogen auf die Dicke W2 (mm) der zweiten Trennwand, des Verhältnisses S1/S2 der Querschnittsfläche, der Länge (mm) des Stopfenelements und des Wärmekapazitätsverhältnisses (%) verschiedene Parameter.
  • Wie in Tabelle 2 angegeben ist, wurde im fünften Ausführungsbeispiel eine erste Mustergruppe angefertigt, die sich aus Mustern E11 und E12 und Vergleichsmustern C11 bis C14 zusammensetzt. Die Muster E11 und E12 entsprechen dem erfindungsgemäßen Aufbau, wobei das Querschnittsverhältnis S1/S2 im Bereich von 1,32 bis 1,36 und das Wärmekapazitätsverhältnis im Bereich von 15 bis 35% liegt. Das Querschnittsverhältnis S1/S2 ist ein Verhältnis zwischen der Gesamtquerschnittsfläche S1 der Einlasszellen 41 und der Gesamtquerschnittsfläche S2 der Auslasszellen 42.
  • Andererseits entsprechen die Vergleichsmuster C11 bis C14 einem Aufbau, bei dem das Querschnittsverhältnis S1/S2 innerhalb des gleichen Bereichs von 1,32 bis 1,36 liegt und das Wärmekapazitätsverhältnis außerhalb des Bereichs von 15 bis 35% liegt.
  • Wie in Tabelle 2 angegeben ist, wurde im fünften Ausführungsbeispiel zudem eine zweite Mustergruppe angefertigt, die sich aus Mustern E21 und E22 und Vergleichsmustern C21 bis C24 zusammensetzt. Die Muster E21 und E22 entsprechen dem erfindungsgemäßen Aufbau, wobei das Querschnittsverhältnis S1/S2 innerhalb des Bereichs von 1,69 bis 1,78 liegt und das Wärmekapazitätsverhältnis innerhalb des Bereichs von 15 bis 35% liegt.
  • Andererseits entsprechen die Vergleichsmuster C21 bis C24 einem Aufbau, bei dem das Querschnittsverhältnis S1/S2 innerhalb des gleichen Bereichs von 1,69 bis 1,78 liegt und das Wärmekapazitätsverhältnis außerhalb des Bereichs von 15 bis 35% liegt.
  • Wie in Tabelle 3 angegeben ist, wurde darüber hinaus im fünften Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von Mustern und Vergleichsmustern als Abgasreinigungsfilter mit unterschiedlichem Aufbau angefertigt, die hinsichtlich des Aufbaus des Bezugmusters 2 unterschiedlich sind, aber die gleiche Form haben, wie sie in 2 gezeigt ist.
  • Diese Muster und Vergleichsmuster haben die gleiche Dicke W1 (= 0,30 mm) der ersten Trennwand und die gleiche Zellendichte (= 200 cpsi). Allerdings haben diese Muster unterschiedliche Parameter, etwa die Dicke W2 (mm) der zweiten Trennwand, das Verhältnis S1/S2 der Querschnittsfläche, die Länge (mm) des Stopfenelements und das Wärmekapazitätsverhältnis (%).
  • Wie in Tabelle 3 angegeben ist, wurde im fünften Ausführungsbeispiel eine dritte Gruppe angefertigt, die sich aus Mustern E31 und E32 und Vergleichsmustern C31 bis C34 zusammensetzt. Die Muster E31 und E32 haben den erfindungsgemäßen Aufbau, bei dem das Querschnittsverhältnis S1/S2 innerhalb des Bereichs von 1,28 bis 1,30 liegt und das Wärmekapazitätsverhältnis innerhalb des Bereichs von 15 bis 35% liegt.
  • Andererseits entsprechen die Vergleichsmuster C31 bis C34 einem Aufbau, bei dem das Querschnittsverhältnis S1/S2 innerhalb des gleichen Bereichs von 1,28 bis 1,30 liegt und das Wärmekapazitätsverhältnis außerhalb des Bereichs von 15 bis 35% liegt.
  • Wie in Tabelle 3 angegeben ist, wurde im fünften Ausführungsbeispiel zudem eine zweite Vergleichsgruppe angefertigt, die sich aus Mustern E41 und E42 und Vergleichsmustern C41, C42, C43 und C44 zusammensetzt. Die Muster E41 und E42 haben den erfindungsgemäßen Aufbau, bei dem das Querschnittsverhältnis S1/S2 innerhalb des Bereichs von 1,67 bis 1,74 liegt und das Wärmekapazitätsverhältnis innerhalb des Bereichs von 15 bis 35% liegt.
  • Andererseits haben die Vergleichsmuster C41, C42, C43 und C44 einen Aufbau mit einem Querschnittsverhältnis S1/S2, das innerhalb des gleichen Bereichs von 1,67 bis 1,74 liegt, und einem Wärmekapazitätsverhältnis, das außerhalb des Bereichs von 15 bis 35% liegt.
  • Darüber hinaus geben Tabelle 2 und Tabelle 3 verschiedene Parameter der obigen Muster und Vergleichsmuster für die Dicke W1 (mm) der ersten Trennwand, die Dicke W2 (mm) der zweiten Trennwand, die Zellendichte (cpsi), die Porosität (%) des Basissubstrats, die Porosität der Stopfenelemente, das Verhältnis S1/S2 zwischen der Gesamtsumme S1 der Querschnittsfläche der Einlasszellen und der Gesamtsumme S2 der Querschnittsfläche der Auslasszellen, die Länge (mm) des Stopfenelements und das Wärmekapazitätsverhältnis (%) an.
  • Die oben genannte Zellendichte gibt die Anzahl an Zellen pro Einheitsquadratzoll in dem Querschnitt an, der senkrecht zur Achsenrichtung des Basissubstrats ist.
  • Das Wärmekapazitätsverhältnis gibt ein Verhältnis der Wärmekapazität C1 zur Wärmekapazität C2 an, wobei C1 die Gesamtwärmekapazität des vorbestimmten stromabwärtigen Teils 11 eines Abgasreinigungsfilters bezeichnet und C2 die Gesamtwärmekapazität der zweiten Trennwände in dem vorbestimmten stromabwärtigen Teil 11 des Abgasreinigungsfilters bezeichnet.
  • Figure 00460001
  • Figure 00470001
  • Als nächstes folgt eine Beschreibung der Beurteilungsergebnisse der Eigenschaften jedes Musters und Vergleichsmusters.
  • In dem fünften Ausführungsbeispiel wurde mittels der folgenden Methode der Druckverlust jedes Musters beurteilt.
  • Jedes Muster wurde als Abgasreinigungsfilter in einem Abgasrohr eines Dieselmotors platziert. Durch das Abgasrohr wurde ein Abgas mit 2000 Liter pro Minute Durchflussraterate strömen gelassen, und die Druckdifferenz zwischen zwei Positionen vor und nach dem Muster wurde erfasst.
  • Der SML-Wert (Rußmassengrenze) jedes Musters wurde ermittelt, indem auf Basis des DTI-Tests (DTI: Drop To Idle) die PM-Mengen festgestellt wurden, als die maximale Temperatur im Inneren des Musters 1000°C erreichte. Der DTI-Test wird später ausführlich erläutert.
  • In dem DTI-Test zum Ermitteln des SML-Werts jedes Musters wurde jedes Muster als der Abgasreinigungsfilter in einem Abgasrohr eines Dieselmotors platziert. Durch das Abgasrohr wurde ein Abgas mit 2000 Liter pro Minute Durchflussraterate strömen gelassen, um vorbestimmte Mengen an PM anzusammeln.
  • Als nächstes wurde die Temperatur des Abgases um die Endfläche des Musters als Abgasreinigungsfilter an der stromaufwärtigen Seite herum auf 650°C erhöht, und die Drehzahl des Dieselmotors wurde auf eine Drehzahl während eines Leerlaufzustands des Dieselmotors abgesenkt.
  • Unter Verwendung einer Vielzahl von Thermoelementen, die im Inneren des Musters platziert waren, wurde die Temperatur im Inneren des Musters als Abgasreinigungsfilter erfasst. Dieser Schritt wurde mehrmals wiederholt, um PM in dem Muster anzusammeln, bis die maximale Temperatur des Musters 1000°C erreichte. Als die maximale Temperatur des Musters 1000°C erreichte, wurden die in dem Muster angesammelten PM-Mengen festgestellt.
  • Je mehr der SML-Wert (die PM-Mengen) erhöht wird, umso mehr nimmt die Temperaturanstiegsrate des Musters ab, selbst wenn die angesammelten PM-Mengen zunehmen. Es ist möglich, das Wärmebeständigkeitsvermögen des Abgasreinigungsfilters weiter zu erhöhen, wenn der SML-Wert weiter erhöht wird.
  • Bei der Beurteilung des Druckverlusts wurde das Muster mit dem Druckverlust von 14,8 kPa als das Standardmuster 1 verwendet, das in Tabelle 4 mit ”Standard 1” bezeichnet ist.
  • Im fünften Ausführungsbeispiel wurden die Muster, die einen Druckverlust von nicht weniger als 5% unter dem Druckverlust (14,8 kPa) des Standardmusters 1 hatten, als akzeptabel festgelegt. Und zwar sind diese akzeptablen Muster durch das Bezugszeichen ”0” gekennzeichnet, und die nicht akzeptablen Muster sind durch das Bezugszeichen ”x” gekennzeichnet.
  • Bei der Beurteilung des Druckverlusts wurde das Muster mit dem Druckverlust von 17,0 kPa als das Standardmuster 2 verwendet, das in Tabelle 5 mit ”Standard 2” bezeichnet ist.
  • Im fünften Ausführungsbeispiel wurden die Muster, die einen Druckverlust von nicht weniger als 5% unter dem Druckverlust (17,0 kPa) des Standardmusters 2 haben, als akzeptabel festgelegt. Diese akzeptablen Muster sind durch das Bezugszeichen ”0” gekennzeichnet, und die nicht akzeptablen Muster sind durch das Bezugszeichen ”x” gekennzeichnet.
  • Bei der Beurteilung des SML-Werts wurde im fünften Ausführungsbeispiel ein Standard verwendet, der eine Abwandlung des Aufbaus des Bezugsmusters aufwies. Und zwar wurden im fünften Ausführungsbeispiel die folgenden Bezugsmuster verwendet:
    das Vergleichsmuster C11 wurde als das Bezugsmuster verwendet, als die Muster E11 und E12 beurteilt wurden;
    das Vergleichsmuster C21 wurde als das Bezugsmuster verwendet, als die Muster E21 und E22 beurteilt wurden;
    das Vergleichsmuster C31 wurde als das Bezugsmuster verwendet, als die Muster E31 und E32 beurteilt wurden; und
    das Vergleichsmuster C41 wurde als das Bezugsmuster verwendet, als die Muster E41 und E42 beurteilt wurden.
  • In dem fünften Ausführungsbeispiel wurden die Muster, die einen SML-Wert von nicht weniger als 25% über dem SML-Wert des Bezugsmusters hatten, als akzeptabel festgelegt. Diese akzeptablen Muster sind durch das Bezugszeichen ”0” gekennzeichnet, und die nicht akzeptablen Bezugsmuster sind durch das Bezugszeichen ”x” gekennzeichnet.
  • Tabelle 4 und Tabelle 5 geben zudem die endgültigen Beurteilungsergebnisse der Muster an, wobei die letztlich akzeptierten Muster sowohl den akzeptablen Druckverlust als auch den akzeptablen SML-Wert erfüllen. Und zwar sind die letztlich akzeptierten Muster in Tabelle 4 und Tabelle 5 mit dem Bezugszeichen ”0” gekennzeichnet, und die letztlich nicht akzeptierten Muster sind mit dem Bezugszeichen ”x” gekennzeichnet. Im Übrigen wurden die Standardmuster 1 und 2, die Vergleichsmuster C11, C21, C31 und C41 nicht beurteilt, da der Druckverlust und der SML-Wert dieser Muster als Standardwert benutzt wurde. Tabelle 4
    Muster Nr. Druckverlust (kPa) Beurteilung Druckverlust SML-Wert (g/l) Beurteilung SML-Wert Gesamtbeurteilung
    Standard 1 14,8 - 10,0 - -
    E11 13,6 O 10,5 O O
    E12 13,7 O 10,7 O O
    C11 13,0 O 8,2 - -
    C12 13,1 O 8,4 x x
    C13 13,3 O 9,3 x x
    C14 13,5 O 9,6 x x
    E21 12,1 O 10,3 O O
    E22 12,3 O 10,7 O O
    C21 12,0 O 8,0 - -
    C22 12,1 O 8,3 x x
    C23 14,3 x 11,1 O x
    C24 14,5 x 11,5 O x
    Tabelle 5
    Muster Nr. Druckverlust (kPa) Beurteilung Druckverlust SML-Wert (g/L) Beurteilung SML-Wert Gesamtbeurteilung
    Standard 2 17,0 - 8,1 - -
    E31 16,0 O 8,8 O O
    E32 16,1 O 8,9 O O
    C31 14,8 O 6,4 - -
    C32 15,0 O 6,5 x x
    C33 15,2 O 7,7 x x
    C44 15,4 O 7,9 x x
    E41 15,6 O 8,2 O O
    E42 15,7 O 8,3 O O
    C41 15,3 O 6,5 - -
    C42 15,4 O 6,6 x x
    C43 16,5 x 8,9 x x
    C44 16,7 x 9,0 x x
  • Tabelle 4 und Tabelle 5 zeigen die Beurteilungsergebnisse (Druckverlust und SML-Wert) der Eigenschaften der Muster und ihre endgültigen Beurteilungsergebnisse.
  • Wie in Tabelle 4 und Tabelle 5 angegeben ist, sind die erfindungsgemäßen Muster E11, E12, E21, E22, E31, E32, E41 und E42 mit dem Bezugszeichen ”0” gekennzeichnet, das den akzeptablen Druckverlust und den akzeptablen SML-Wert erfüllt. Daher haben diese Muster E11, E12, E21, E22, E31, E32, E41 und E42 die letztlich akzeptierten Eigenschaften.
  • Andererseits erfüllen die Vergleichsmuster C12, C13, C14, C22, C23, C24, C32, C33, C34, C42, C43 und C44 den akzeptablen Druckverlust oder den akzeptablen SML-Wert nicht. Dementsprechend erfüllen diese Vergleichsmuster C12, C13, C14, C22, C23, C24, C32, C33, C34, C42, C43 und C44 nicht die letztlich akzeptierten Eigenschaften und sind mit dem Bezugszeichen ”x” bezeichnet.
  • Wie oben ausführlich beschrieben wurde, kann der erfindungsgemäße Abgasreinigungsfilter insgesamt den geringen Druckverlust aufweisen. Selbst wenn die Menge an in dem Abgasreinigungsfilter angesammelten PM erhöht wird, ermöglicht es der Aufbau des erfindungsgemäßen Abgasreinigungsfilters, einen Anstieg der Temperatur des Abgasreinigungsfilters zu unterdrücken und eine hervorragende Wärmebeständigkeit zu haben.
  • Sechstes Ausführungsbeispiel
  • Unter Bezugnahme auf 4, 5 und 6 folgt eine Beschreibung des Abgasreinigungsfilters 1-1 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Wie im Fall des zweiten Ausführungsbeispiels hat der Abgasreinigungsfilter gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel einen anderen Zellenaufbau und eine andere Anordnung, wenn er mit dem Zellenaufbau und der Anordnung des Abgasreinigungsfilters 1 gemäß dem zuvor beschriebenen vierten Ausführungsbeispiel verglichen wird.
  • 4 ist eine Ansicht, die einen anderen Zellenaufbau und eine andere Anordnung von Einlasszellen 41-1 und Auslasszellen 42-1 auf einem Querschnitt des Abgasreinigungsfilters 1-1 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. 5 ist eine Ansicht, die eine Anordnung der Einlasszellen 41-1 und der Auslasszellen 42-1 auf einem Querschnitt eines Abgasreinigungsfilters 1-2 als eine Abwandlung des in 4 gezeigten Abgasreinigungsfilters 1-1 zeigt. 6 ist eine Ansicht, die einen Querschnitt des Abgasreinigungsfilters 1-1, 1-2 entlang der in 4 gezeigten Linie B-B und entlang der in 5 gezeigten Linie C-C zeigt.
  • Wie im Fall des zweiten Ausführungsbeispiels hat bei dem Aufbau des Abgasreinigungsfilters 1-1 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel jede Einlasszelle 41-1 den Querschnitt sechseckiger Form. Um jede Einlasszelle 41-1 herum sind über die Trennwände 3, die jeweils die Seiten dieser Einlasszelle 41-1 bilden, wechselweise die anderen drei Einlasszellen 41-1 und die Auslasszellen 42-1 angeordnet. Jede Auslasszelle 42-1 hat den Querschnitt kreisförmiger Form. Über die ersten Trennwände 31, die jeweils die Seiten einer Auslasswelle 42-1 bilden, sind die sechs Einlasszellen 41-1 um diese Auslasszelle 42-1 herum angeordnet.
  • Wie im Fall des Aufbaus des in 4 gezeigten Abgasreinigungsfilters 1-1 hat der in 5 gezeigte Abgasreinigungsfilter 1-2 als Abwandlung des in 4 gezeigten Abgasreinigungsfilters 1-1 den Aufbau, bei dem jede Einlasszelle 41-1 einen Querschnitt sechseckiger Form hat und um eine Einlasszelle 41-1 herum über die Trennwände 3, die sich aus den ersten Trennwänden 31 und den zweiten Trennwänden 32 zusammensetzen, wechselweise die drei Einlasszellen 41-1 und die drei Auslasszellen 42-2 angeordnet sind.
  • Jede Auslasszelle 42-2 hat den Querschnitt sechseckiger Form. Über die ersten Trennwände 31, die jeweils die Seiten einer Auslasszelle 42-2 bilden, sind die sechs Einlasszellen 41-1 um diese Auslasszelle 42-2 herum angeordnet.
  • Bei dem Aufbau der Abgasreinigungsfilter 1-1 und 1-2 sind die in 4 und 5 gezeigten Einlasszellen 41-1 und Auslasszellen 42-1, 42-2 jeweils in einem Querschnitt, der senkrecht zu einer Axialrichtung (oder Längsrichtung) des Basissubstrats 2 ist, regelmäßig mit 60° Rotationssymmetrie um die Mitte der Einlasszelle 41-1 (oder der Auslasszelle 42-1, 42-2) herum angeordnet.
  • Wie in 6 gezeigt ist, haben die Abgasreinigungsfilter 1-1 und 1-2 zudem den gleichen Querschnitt entlang ihrer Längsrichtung oder Axialrichtung.
  • Die anderen Bestandteile der Abgasreinigungsfilter 1-1 und 1-2 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel und seiner Abwandlung sind die gleichen wie bei dem Abgasreinigungsfilter 1 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel.
  • Der Aufbau der Abgasreinigungsfilter 1-1 und 1-2 ermöglicht es, einfach den Zusammenhang S1 > S2 zu erreichen, der die Gesamtsumme der Querschnittsfläche der Einlasszellen und der Auslasszellen betrifft.
  • Des Weiteren erfüllt der Aufbau des Abgasreinigungsfilters 1 die Bedingung, dass das Verhältnis der zweiten Wärmekapazität C2 zur ersten Wärmekapazität C1 im ganzen vorbestimmten stromabwärtigen Teil 11 (siehe 1 und 3) innerhalb eines Bereichs von 10 bis 40% liegt. Dieser Aufbau des Abgasreinigungsfilters 1 ermöglicht es, für die hervorragende Wirkung der Erfindung zu sorgen, das heißt für den geringen Druckverlust und die hervorragende Wärmebeständigkeit.
  • Wie im Fall des zweiten Ausführungsbeispiels ist es möglich, dass die Abgasreinigungsfilter gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel hinreichend den geringen Druckverlust und die hohe Wärmebeständigkeit aufweisen.
  • Da sich die Abgasreinigungsfilter 1-1 und 1-2 jeweils aus den Einlasszellen und den Auslasszellen zusammensetzen, die regelmäßig angeordnet sind, ist es möglich, die isostatische Festigkeit des ganzen Abgasreinigungsfilters zu erhöhen.
  • Die Abgasreinigungsfilter 1-1 und 1-2 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel haben die gleichen Wirkungen und die gleiche Arbeitsweise wie der Abgasreinigungsfilter 1 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel.
  • Darüber hinaus wurden im sechsten Ausführungsbeispiel der Druckverlust und der SML-Wert der Muster mit dem Aufbau der in 4 und 5 gezeigten Abgasreinigungsfilter 1-1 und 1-2 festgestellt. In dem sechsten Ausführungsbeispiel wurden zudem die Eigenschaften der Muster wie der Druckverlust und der SML-Wert beurteilt. In dem sechsten Ausführungsbeispiel wurde das gleiche Verfahren wie im fünften Ausführungsbeispiel verwendet, um den Druckverlust und den SML-Wert dieser Muster zu erfassen.
  • Des Weiteren hatte das Muster, das dem Aufbau des in 4 gezeigten Abgasreinigungsfilters 1-1 entspricht, eine erste Trennwand mit 0,3 mm Dicke, eine zweite Trennwand mit 0,38 mm Dicke, eine Zellendichte von 300 cpsi, ein Basismaterial (Trennwände) mit 50% Porosität, ein Stopfenelement mit 55% Porosität, ein Querschnittsflächenverhältnis S1/S2 von 1,39, ein Stopfenelement mit 4 mm Länge und ein Wärmekapazitätsverhältnis von 28,5%.
  • Darüber hinaus hatte das Muster, das dem Aufbau des in 5 gezeigten Abgasreinigungsfilters 1-2 entspricht, eine erste Trennwand mit 0,3 mm Dicke, eine zweite Trennwand mit 0,38 mm Dicke, eine Zellendichte von 300 cpsi, ein Basismaterial (Trennwände) mit 50% Porosität, ein Stopfenelement mit 55% Porosität, ein Querschnittsflächenverhältnis S1/S2 von 1,46, ein Stopfenelement mit 4 mm Länge und ein Wärmekapazitätsverhältnis von 26,5%.
  • Des Weiteren weist das Muster, das dem Aufbau des in 4 gezeigten Abgasreinigungsfilters 1-1 entspricht, einen Druckverlust von 7,8 kPa und einen SML-Wert von 6,8 g/l auf. Das Muster, das dem Aufbau des in 5 gezeigten Abgasreinigungsfilters 1-2 entspricht, weist einen Druckverlust von 7,8 kPa und einen SML-Wert von 6,8 g/l auf.
  • Aus den Beurteilungsergebnissen für die in 4 und 5 gezeigten Abgasreinigungsfilter 1-1 und 1-2 ergibt sich schließlich, dass sie Eigenschaften wie einen geringen Druckverlust und eine hervorragende Wärmebeständigkeit haben.
  • Es folgt nun eine Beschreibung der Wirkungen und Merkmale des Abgasreinigungsfilters gemäß dem vierten, fünften und sechsten Ausführungsbeispiel als die zweite Ausgestaltung der Erfindung.
  • Bei der zweiten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorzuziehen, dass der Abgasreinigungsfilter 1 in dem vorbestimmten stromabwärtigen Teil 11 ein Verhältnis der zweiten Wärmekapazität C2 zur ersten Wärmekapazität C1 innerhalb eines Bereichs von 15 bis 25% hat. Dieser Aufbau ermöglicht es, einen raschen Anstieg der Temperatur des Abgasreinigungsfilters 1 zu unterdrücken, wenn die angesammelten PM abgebrannt werden, um den Abgasreinigungsfilter 1 wiederherzustellen.
  • In dem Abgasreinigungsfilter gemäß der zweiten Ausgestaltung der Erfindung liegt jede Auslasszelle 42 über die ersten Trennwände 31 neben lediglich den Einlasszellen 41.
  • Da dieser Aufbau es den Einlasszellen 42 erlaubt, nur die Auslasszelle 42 zu umschließen, gibt es keine Trennwand, die die Auslasszelle 42 von anderen Auslasszellen 42 trennt. Und zwar ist es für den Abgasreinigungsfilter angesichts dessen, das hervorragende und höhere PM-Einfangvermögen zu bewahren, effektiver, nicht die Trennwand zu haben, die die Auslasszelle von anderen Auslasszellen trennt, da die Trennwand zwischen den Auslasszellen keine in dem Abgas enthaltene PM einfängt.
  • In dem Abgasreinigungsfilter gemäß der zweiten Ausgestaltung der Erfindung hat jede Einlasszelle 41 einen Querschnitt achteckiger Form, und jede Auslasszelle 42 hat einen Querschnitt rechteckiger Form. Um eine Einlasszelle 41 herum sind über die Trennwände 3 (31, 32), die diese Einlasszelle 41 bilden, wechselweise die vier Einlasszellen 41 und die vier Auslasszellen 42 angeordnet. Über die ersten Trennwände 31 sind lediglich die vier Einlasszellen 41 um diese Einlasszelle 41 herum angeordnet. Dieser Aufbau erfüllt bezogen auf die Gesamtsumme der Querschnittsflächen der Einlasszellen und Auslasszellen einfach den Zusammenhang S1 > S2.
  • Des Weiteren hat der Abgasreinigungsfilter 1 in dem vorbestimmten stromabwärtigen Teil 11 das in einem Bereich von 15 bis 25% liegende Verhältnis des zweiten Wärmekapazität C2 zur ersten Wärmekapazität C1. Dieser Aufbau ermöglicht es, hinreichend die hervorragenden Merkmale wie einen geringen Druckverlust und eine hohe Wärmebeständigkeit zu erzielen.
  • In dem Abgasreinigungsfilter gemäß der zweiten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorzuziehen, dass die Einlasszellen 41 und die Auslasszellen 42 in einem Querschnitt, der senkrecht zur Axialrichtung des Basissubstrats 2 ist, regelmäßig mit 90° Rotationssymmetrie um die Mitte der Einlasszelle 41 (oder der Auslasszelle 42) herum angeordnet sind.
  • Indem die Einlasszellen 41 und die Auslasszellen 42 regelmäßig angeordnet werden, ist es möglich, die isostatische Gesamtfestigkeit des Abgasreinigungsfilters zu erhöhen.
  • In dem Abgasreinigungsfilter gemäß der zweiten Ausgestaltung der Erfindung hat jede Einlasszelle 41-1 den Querschnitt sechseckiger Form, jede Auslasszelle 42-1 hat den Querschnitt kreisförmiger Form, um eine Einlasszelle 41-1 herum sind über die Trennwände 3 (31, 32), die diese Einlasszelle 41-1 bilden, wechselweise die drei Einlasszellen 41-1 und die drei Auslasszellen 42-1 angeordnet, und über die ersten Trennwände 31 sind lediglich die sechs Einlasszellen 41-1 um die Auslasszelle 42-1 herum angeordnet.
  • Dieser Aufbau ermöglicht es, bezogen auf die Gesamtsumme des Querschnitts der Einlasszellen und der Auslasszellen einfach den Zusammenhang S1 > S2 zu erzielen.
  • Des Weiteren hat der Abgasreinigungsfilter 1 in dem vorbestimmten stromabwärtigen Teil 11 das in einem Bereich von 15 bis 25% liegende Verhältnis der zweiten Wärmekapazität C2 zur ersten Wärmekapazität C1. Dieser Aufbau ermöglicht es, hinreichend die hervorragenden Merkmale wie ein geringer Druckverlust und eine hohe Wärmebeständigkeit zu erzielen.
  • In dem Abgasreinigungsfilter gemäß der zweiten Ausgestaltung der Erfindung hat jede Einlasszelle 41-1 einen Querschnitt sechseckiger Form, jede Auslasszelle 41-2 hat einen Querschnitt sechseckiger Form, um eine Einlasszelle 41-1 herum sind über die Trennwände 3 (31, 32), die diese Einlasszelle 41-1 bilden, wechselweise die drei Einlasszellen 41-1 und die drei Auslasszellen 42-2 angeordnet, und über die ersten Trennwände 31 sind lediglich die sechs Einlasszellen 41-1 um die Auslasszelle 42-2 herum angeordnet.
  • Dieser Aufbau ermöglicht es, bezogen auf die Gesamtsumme des Querschnitts der Einlasszellen und der Auslasszellen einfach den Zusammenhang S1 > S2 zu erzielen. Des Weiteren erfüllt der Abgasreinigungsfilters 1, dass in dem vorbestimmten stromabwärtigen Teil 11 das Verhältnis der zweiten Wärmekapazität C2 zur ersten Wärmekapazität C1 innerhalb eines Bereichs von 15 bis 25% liegt. Dieser Aufbau ermöglicht es, hinreichend die hervorragenden Merkmale wie einen geringen Druckverlust und eine hohe Wärmebeständigkeit zu erzielen.
  • In dem Abgasreinigungsfilter gemäß der zweiten Ausgestaltung der Erfindung sind die Einlasszellen 41-1 und die Auslasszellen 42-1, 42-2 in einem Querschnitt, der senkrecht zur Axialrichtung des Basissubstrats 2 ist, regelmäßig mit 60° Rotationssymmetrie um die Mitte der Einlasszelle 41-1 oder der Auslasszelle 42-1, 42-2 angeordnet. Indem die Einlasszellen 41 um die Auslasszellen 42 regelmäßig angeordnet werden, ist es möglich, die isostatische Gesamtfestigkeit des Abgasreinigungsfilters zu erhöhen.
  • In dem Abgasreinigungsfilter als zweite Ausgestaltung der Erfindung hat jeder innere Eckenteil jeder Zelle mit dem Querschnitt rechteckiger Form eine abgerundete Oberfläche.
  • Dieser Aufbau ermöglicht es, die isostatische Gesamtfestigkeit des Abgasreinigungsfilters zu erhöhen.
  • Es ist vorzuziehen, dass der Abgasreinigungsfilter aus Keramik besteht, die sich aus Cordieritmaterial zusammensetzt.
  • Dies ermöglicht es, die Wärmebeständigkeit zu erhöhen, da das Cordieritmaterial einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat. Da ein solches Cordieritmaterial ein preisgünstiges Material ist, kann die Verwendung der sich aus dem Cordieritmaterial zusammensetzenden Keramik zudem die Gesamtherstellungskosten des Abgasreinigungsfilters senken.
  • Es ist auch möglich, dass der Abgasreinigungsfilter (das Basissubstrat 2) eine gewöhnliche Form, etwa eine Zylinderform, eine rechteckige Säulenform usw., hat.
  • Es wurden zwar ausführlich bestimmte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben, doch erkennt der Fachmann, dass im Lichte der Gesamtlehre der Offenbarung verschiedene Abwandlungen und Alternativen zu diesen Einzelheiten entwickelt werden können. Entsprechend sind die hier offenbarten bestimmten Anordnungen lediglich zur Erläuterung gedacht und sollen nicht den Schutzumfang der Erfindung einschränken, der durch die volle Breite der folgenden Ansprüche und all ihrer Äquivalente gegeben ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2007/134897 [0010, 0012]
    • US 6696132 [0010]
    • WO 2004/024294 [0010]
    • JP 2001-334114 [0010]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • JASO-Standards (Standard der Japanese Automotive Standards Organization): M505-87 [0125]

Claims (17)

  1. Abgasreinigungsfilter (1) mit einem Basissubstrat (2), das Folgendes umfasst: eine Vielzahl von Zellen (4), die sich aus Einlasszellen (41) und Auslasszellen (42) zusammensetzen; eine Vielzahl von Trennwänden (3), die aus porösem Material bestehen und in einer Gitteranordnung angeordnet sind, um die Zellen (4) auszubilden; und eine Vielzahl von Stopfenelementen (5), wobei die Zellen (4) entlang einer Axialrichtung des Abgasreinigungsfilters (1) ausgebildet sind, jede Einlasszelle (41) einen vorderen Endteil und einen hinteren Endteil hat, der vordere Endteil jeder Einlasszelle (41) an einer stromaufwärtigen Seite eines von dem Abgasreinigungsfilter (1) zu reinigenden Abgasstroms positioniert ist, der hintere Endteil jeder Einlasszelle (41) an einer stromabwärtigen Seite des Abgasstroms positioniert ist, der vordere Endteil jeder Einlasszelle (41) offen ist und durch diesen das Abgas in das Innere des Abgasreinigungsfilters (1) eingelassen wird und der hintere Endteil jeder Einlasszelle (41) mit dem Stopfenelement (5) zugestopft ist, jede Auslasszelle (42) einen vorderen Endteil und einen hinteren Endteil hat, der vordere Endteil jeder Auslasszelle (42) an der stromaufwärtigen Seite des Abgasstroms positioniert ist und der hintere Endteil jeder Auslasszelle (42) an der stromabwärtigen Seite des Abgasstroms positioniert ist, der vordere Endteil jeder Auslasszelle (42) mit dem Stopfenelement (5) zugestopft ist und der hintere Endteil jeder Auslasszelle (42) offen ist und durch diesen das Abgas zur Außenseite des Abgasreinigungsfilters (1) abgegeben wird und die Trennwände erste Trennwände (31) und zweite Trennwände (32) umfassen, jede erste Trennwand (31) die Einlasszelle (41) und die Auslasszelle (42) trennt, die nebeneinander liegen, und jede zweite Trennwand (32) lediglich die nebeneinander liegenden Einlasszellen (41) trennt, wobei das Basissubstrat (2) den Zusammenhang S1 > S2 erfüllt, wobei S1 eine Gesamtsumme einer Querschnittsfläche jeder Einlasszelle (41) in einem Querschnitt angibt, der senkrecht zur Axialrichtung des Basissubstrats (2) ist, und S2 eine Gesamtsumme einer Querschnittsfläche jeder Auslasszelle (42) in einem Querschnitt angibt, der senkrecht zur Axialrichtung des Basissubstrats (2) ist, und das Basissubstrat (2) den Zusammenhang 1,1 ≤ W2/W1 ≤ 1,4 erfüllt, wobei W1 eine Dicke der ersten Trennwand (31) angibt und W2 eine Dicke der zweiten Trennwand (32) bezeichnet.
  2. Abgasreinigungsfilter (1) nach Anspruch 1, wobei jede Auslasszelle (42) über die ersten Trennwände (31) neben lediglich den Einlasszellen (41) liegt.
  3. Abgasreinigungsfilter (1) nach Anspruch 2, wobei jede Einlasszelle (41) einen Querschnitt achteckiger Form hat, jede Auslasszelle (42) einen Querschnitt rechteckiger Form hat, um eine Einlasszelle (41) herum über die Trennwände (3, 31, 32), die diese Einlasszelle (41) bilden, wechselweise die vier Einlasszellen (41) und die vier Auslasszellen (42) angeordnet sind und über die ersten Trennwände (31) lediglich die vier Einlasszellen (41) um diese Einlasszelle (41) herum angeordnet sind.
  4. Abgasreinigungsfilter (1) nach Anspruch 3, wobei die Einlasszellen (41) und die Auslasszellen (42) in einem Querschnitt, der senkrecht zur Axialrichtung des Basissubstrats (2) ist, regelmäßig mit 90° Rotationssymmetrie um die Mitte der Einlasszelle (41) oder der Auslasszelle (42) herum angeordnet sind.
  5. Abgasreinigungsfilter (1) nach Anspruch 2, wobei jede Einlasszelle (41-1) einen Querschnitt sechseckiger Form hat, jede Auslasszelle 42-1 einen Querschnitt kreisförmiger Form hat, um eine Einlasszelle (41-1) herum über die Trennwände (3, 31, 32), die diese Einlasszelle (41-1) bilden, wechselweise die drei Einlasszellen (41-1) und die drei Auslasszellen (42-1) angeordnet sind und über die ersten Trennwände (31) lediglich die sechs Einlasszellen (41-1) um die Auslasszelle (42-1) herum angeordnet sind.
  6. Abgasreinigungsfilter (1-2) nach Anspruch 2, wobei jede Einlasszelle (41-1) einen Querschnitt sechseckiger Form hat, jede Auslasszelle (42-2) einen Querschnitt sechseckiger Form hat, um eine Einlasszelle (41-1) herum über die Trennwände (3, 31, 32), die diese Einlasszelle (41-1) bilden, wechselweise die drei Einlasszellen (41-1) und die drei Auslasszellen (42-2) angeordnet sind und über die ersten Trennwände (31) lediglich die sechs Einlasszellen (41-1) um die Auslasszelle (42-2) herum angeordnet sind.
  7. Abgasreinigungsfilter (1) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Einlasszellen (41-1) und die Auslasszellen (42-1, 42-2) in einem Querschnitt, der senkrecht zur Axialrichtung des Basissubstrats (2) ist, regelmäßig mit 60° Rotationssymmetrie um die Mitte der Einlasszelle (41-1) oder der Auslasszelle (42-1, 42-2) herum angeordnet sind.
  8. Abgasreinigungsfilter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei jeder innere Eckenteil jeder Zelle mit dem Querschnitt rechteckiger Form eine abgerundete Oberfläche hat.
  9. Abgasreinigungsfilter (1) mit einem Basissubstrat (2), das Folgendes umfasst: eine Vielzahl von Zellen (4), die sich aus Einlasszellen (41) und Auslasszellen (42) zusammensetzen; eine Vielzahl von Trennwänden (3), die aus porösem Material bestehen und in einer Gitteranordnung angeordnet sind, um die Zellen (4) auszubilden; und eine Vielzahl von Stopfenelementen (5), wobei die Zellen (4) entlang einer Axialrichtung des Abgasreinigungsfilters (1) ausgebildet sind, jede Einlasszelle (41) einen vorderen Endteil und einen hinteren Endteil hat, der vordere Endteil jeder Einlasszelle (41) an einer stromaufwärtigen Seite eines von dem Abgasreinigungsfilter (1) zu reinigenden Abgasstroms positioniert ist, der hintere Endteil jeder Einlasszelle (41) an einer stromabwärtigen Seite des Abgasstroms positioniert ist, der vordere Endteil jeder Einlasszelle (41) offen ist und durch diesen das Abgas in das Innere des Abgasreinigungsfilters (1) eingelassen wird und der hintere Endteil jeder Einlasszelle (41) mit dem Stopfenelement (5) zugestopft ist, jede Auslasszelle (42) einen vorderen Endteil und einen hinteren Endteil hat, der vordere Endteil jeder Auslasszelle (42) an der stromaufwärtigen Seite des Abgasstroms positioniert ist und der hintere Endteil jeder Auslasszelle (42) an der stromabwärtigen Seite des Abgasstroms positioniert ist, der vordere Endteil jeder Auslasszelle (42) mit dem Stopfenelement (5) zugestopft ist und der hintere Endteil jeder Auslasszelle (42) offen ist und durch diesen das Abgas zur Außenseite des Abgasreinigungsfilters (1) abgegeben wird und die Trennwände erste Trennwände (31) und zweite Trennwände (32) umfassen, jede erste Trennwand (31) die Einlasszelle (41) und die Auslasszelle (42) trennt, die nebeneinander liegen, und jede zweite Trennwand (32) lediglich die nebeneinander liegenden Einlasszellen (41) trennt, wobei das Basissubstrat (2) den Zusammenhang S1 > S2 erfüllt, wobei S1 eine Gesamtsumme einer Querschnittsfläche jeder Einlasszelle (41) in einem Querschnitt angibt, der senkrecht zur Axialrichtung des Basissubstrats (2) ist, und S2 eine Gesamtsumme einer Querschnittsfläche jeder Auslasszelle (42) in einem Querschnitt angibt, der senkrecht zur Axialrichtung des Basissubstrats (2) ist, und der Abgasreinigungsfilter (1) erfüllt, dass in einem vorbestimmten stromabwärtigen Teil (11) ein Verhältnis einer zweiten Wärmekapazität (C2) zu einer ersten Wärmekapazität (C1) innerhalb eines Bereichs von 15 bis 35% liegt, wobei der vorbestimmte stromabwärtige Teil (11) gemessen von dem Endteil des Abgasreinigungsfilters (1) an der stromabwärtigen Seite zur stromaufwärtigen Seite des Abgasreinigungsfilters (1) 20 mm Länge hat und die erste Wärmekapazität (C1) eine Gesamtkapazität des ganzen vorbestimmten stromabwärtigen Teils (11) in dem Abgasreinigungsfilter (1) ist und die zweite Wärmekapazität (C2) eine Gesamtsumme der zweiten Trennwände (32) des vorbestimmten stromabwärtigen Teils (11) in dem Abgasreinigungsfilter (1) ist.
  10. Abgasreinigungsfilter (1) nach Anspruch 9, wobei der Abgasreinigungsfilter (1) erfüllt, dass das Verhältnis der zweiten Wärmekapazität (C2) zur ersten Wärmekapazität (C1) in dem vorbestimmten stromabwärtigen Teil (11) innerhalb eines Bereichs von 15 bis 25% liegt.
  11. Abgasreinigungsfilter (1) nach Anspruch 9 oder 10, wobei jede Auslasszelle (42) über die ersten Trennwände (31) neben lediglich den Einlasszellen (41) liegt.
  12. Abgasreinigungsfilter (1) nach Anspruch 11, wobei jede Einlasszelle (41) einen Querschnitt achteckiger Form hat, jede Auslasszelle (42) einen Querschnitt rechteckiger Form hat, um eine Einlasszelle (41) herum über die Trennwände (3, 31, 32), die diese Einlasszelle (41) bilden, wechselweise die vier Einlasszellen (41) und die vier Auslasszellen (42) angeordnet sind und über die ersten Trennwände (31) lediglich die vier Einlasszellen (41) um diese Einlasszelle (41) herum angeordnet sind.
  13. Abgasreinigungsfilter (1) nach Anspruch 12, wobei die Einlasszellen (41) und die Auslasszellen (42) in einem Querschnitt, der senkrecht zur Axialrichtung des Basissubstrats (2) ist, regelmäßig mit 90° Rotationssymmetrie um die Mitte der Einlasszelle (41) oder der Auslasszelle (42) herum angeordnet sind.
  14. Abgasreinigungsfilter (1) nach Anspruch 11, wobei jede Einlasszelle (41-1) einen Querschnitt sechseckiger Form hat, jede Auslasszelle (42-1) einen Querschnitt kreisförmiger Form hat, um eine Einlasszelle (41-1) herum über die Trennwände (3, 31, 32), die diese Einlasszelle (41-1) bilden, wechselweise die drei Einlasszellen (41-1) und die drei Auslasszellen (42-1) angeordnet sind und über die ersten Trennwände (31) lediglich die sechs Einlasszellen (41-1) um die Auslasszelle (42-1) herum angeordnet sind.
  15. Abgasreinigungsfilter (1-2) nach Anspruch 11, wobei jede Einlasszelle (41-1) einen Querschnitt sechseckiger Form hat, jede Auslasszelle (42-2) einen Querschnitt sechseckiger Form hat, um eine Einlasszelle (41-1) herum über die Trennwände (3, 31, 32), die diese Einlasszelle (41-1) bilden, wechselweise die drei Einlasszellen (41-1) und die drei Auslasszellen (42-2) angeordnet sind und über die ersten Trennwände (31) lediglich die sechs Einlasszellen (41-1) um die Auslasszelle (42-2) herum angeordnet sind.
  16. Abgasreinigungsfilter (1) nach Anspruch 14 oder 15, wobei die Einlasszellen (41-1) und die Auslasszellen (42-1, 42-2) in einem Querschnitt, der senkrecht zur Axialrichtung des Basissubstrats (2) ist, regelmäßig mit 60° Rotationssymmetrie um die Mitte der Einlasszelle (41-1) oder der Auslasszelle (42-1, 42-2) herum angeordnet sind.
  17. Abgasreinigungsfilter (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 16, wobei jeder innere Eckenteil jeder Zelle mit dem Querschnitt rechteckiger Form eine abgerundete Oberfläche hat.
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