DE102019115266A1

DE102019115266A1 - Wabenstrukturkörper und abgasreinigungsfilter

Info

Publication number: DE102019115266A1
Application number: DE102019115266.6A
Authority: DE
Inventors: Hiroaki Kayama
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-06-27
Filing date: 2019-06-06
Publication date: 2020-01-02
Also published as: CN110645070B; US10648380B2; CN110645070A; US20200003094A1

Abstract

Ein Wabenstrukturkörper weist eine Außenhaut, Zellen, die in einer Innenseite der Außenhaut angeordnet sind, und Trennwände mit Poren auf. Die Trennwände sind im Inneren der Außenhaut angeordnet. Jede der Zellen ist von den Trennwänden umgeben. Die Poren weisen kommunizierende Poren auf, die mit einander benachbarten Zellen kommunizieren. Das von einem Motor emittierte Abgas passiert benachbarte Zellen durch die kommunizierenden Poren. Die Anzahl der kommunizierenden Poren liegt bei einer Dichte von mindestens 18000 [Poren/0,25 mm], bevor ein Katalysator in den Poren eingelagert wird. Ein Abgasreinigungsfilter mit dem Wabenstrukturkörper mit dem Katalysator ist in einem Abgasrohr angeordnet, um PM-haltiges Abgas aus einem Motor zu reinigen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Wabenstrukturkörper und Abgasreinigungsfilter, die mit einem Wabenstrukturkörper und einem Katalysator ausgestattet sind.
Hintergrund
Abgase, die von Verbrennungsmotoren wie Dieselmotoren und Benzinmotoren und Wärmemotoren, wie beispielsweise Boiler, emittiert werden, enthalten Feinstaub bzw. Partikel/Partikelmaterie (im Folgenden abgekürzt als „PM“ bezeichnet) als schädliche Feinstoffe. Ein Abgasreinigungsfilter, der mit einem Wabenstrukturkörper und einem Katalysator ausgestattet ist, wird häufig zum Sammeln von PM aus dem Abgas verwendet, um das Abgas zu reinigen.
Im Allgemeinen besteht ein Abgasreinigungsfilter aus einem Wabenstrukturkörper und einem Katalysator. Der Wabenstrukturkörper weist eine Mehrzahl von Zellen auf. Auf einem Querschnitt des Wabenstrukturkörpers, der senkrecht zu einer Längsrichtung des Wabenstrukturkörpers verläuft, ist eine Mehrzahl von Zellen durch Trennwände unterteilt. Jede der Trennwände weist eine poröse Struktur auf, in der eine Mehrzahl von Poren gebildet ist. Der Katalysator wird in den Poren der Trennwände gelagert. Es besteht eine starke Nachfrage nach demjenigen Abgasreinigungsfilter, der eine hohe Partikelabscheiderate (PM-Abscheiderate) für die Sammlung von PM aus dem Abgas und einen geringen Druckverlust aufweist. Die PM-Sammelrate stellt einen Grad der Sammlung von PM aus dem Abgas dar. Ein Druckverlust ist definiert als eine Druckdifferenz zwischen einem Einlasssteil und einem Auslassteil des Abgasreinigungsfilters. Im Allgemeinen passt der Stand der Technik einen Durchmesser von Poren (den Porendurchmesser), die in Trennwänden vor einem Katalysatorträgerverfahren bzw. einem Katalysatoreinlagerverfahren gebildet wurden, an und passt eine Porosität der Trennwände und eine Verteilung der Poren in den Trennwänden vor dem Katalysatoreinlagerverfahren an, um eine Verschlechterung sowohl der PM-Sammelrate als auch des Druckverlustes des Abgasreinigungsfilters zu unterdrücken.
Eine weitere Technik wurde vorgeschlagen, die eine innere Struktur der Trennwände in einer porösen Struktur anpasst, die die Zelle bildet, um die PM-Sammelrate zu erhöhen und zu verbessern. So offenbart beispielsweise das Patentdokument 1, die japanische Offenlegungsschrift mit der Nr. JP 2017 - 163 691 A , einen Stand der Technik, der die Gesamtlänge eines Porennetzes aus verdünnten bzw. gelichteten Leitungen begrenzt, die aus einem dreidimensionalen Netzwerk (3D-Netzwerk) extrahiert wurden, das in einem Keramikteil aus Trennwänden gebildet wurde, die in einer Wabenstruktur angeordnet sind, so dass die Gesamtlänge des 3D-Netzwerks nicht weniger als 2200 mm/m³ beträgt. Diese Struktur des Abgasreinigungsfilters sammelt PM aus dem Abgas mit hohem Wirkungsgrad bzw. mit hoher Effizienz.
Der Stand der Technik unterdrückt oder reduziert jedoch nicht immer die Verschlechterung der PM-Sammelrate und des Druckverlustes. Mit anderen Worten es ist im Stand der Technik schwierig, die Verschlechterung der PM-Sammlungsrate und den Druckverlust nach dem Katalysatoreinlagerverfahren zu unterdrücken, d.h. nachdem der Katalysator in den Poren des Wabenstrukturkörpers gelagert wurde, da der Stand der Technik nur den Porendurchmesser, die Porosität und die Porenverteilung in den Trennwänden vor dem Katalysatoreinlagerverfahren einstellt. Der Grund dafür ist wie folgt.
Auch wenn die Trennwände den gleichen Porendurchmesser, die gleiche Porosität und die gleiche Porenverteilung aufweisen, wenn in den Trennwänden nicht kommunizierende Poren, d.h. geschlossene Poren, vorhanden sind, die verhindern, dass Abgas zwischen nebeneinander angeordneten Zellen strömt, ist es schwierig, katalysatorhaltigen Schlamm bzw. katalysatorhaltiges Slurry während des Katalysatoreinlagerverfahrens in die geschlossenen Poren einzubringen bzw. dort einzulagern.
Dementsprechend ist es für die Trennwände mit solchen geschlossenen Poren schwierig, den Katalysator zu lagern bzw. den Katalysator aufzunehmen. Weiterhin wird während des Katalysatoreinlagerverfahrens eine große Menge des katalysatorhaltigen Schlamms, der nicht in die geschlossenen Poren eingebracht wird, in die kommunizierenden Poren eingebracht. Das heißt, eine überschüssige Menge des Schlamms wird während des Katalysatoreinlagerverfahrens in die kommunizierenden Poren eingebracht, und die kommunizierenden Poren werden mit dem Schlamm mit dem Katalysator verstopft. Dies erhöht die Anzahl der verstopften kommunizierenden Poren und reduziert dadurch die PM-Sammelrate und (erhöht) den Druckverlust des Abgasreinigungsfilters. Dadurch wird es schwierig, die Verschlechterung der PM-Sammelrate und des Druckverlustes des Abgasreinigungsfilters zu unterdrücken.
Der zuvor beschriebene Stand der Technik passt die Innenstruktur der Trennwände an, um die PM-Sammelrate zu erhöhen. Der zuvor beschriebene Stand der Technik wählt eine Gegenmaßnahme aus, um die Gesamtlänge des Porennetzes zu erhöhen, das aus verdünnten Leitungspassagen bzw. -kanälen im 3D-Netz besteht, die aus den Bildern von Keramiken gewonnen werden, die die Trennwände im Wabenstrukturkörper bilden, um die PM-Sammelrate zu erhöhen. Mit anderen Worten erwägt der zuvor beschriebene Stand der Technik nicht, effektive Poren in Trennwänden vor und nach dem Katalysatoreinlagerverfahren aufrechtzuerhalten, und erwägt nicht, die Verschlechterung der PM-Sammelrate und den Druckverlust zu vermeiden, der durch die Verringerung der Anzahl der wirksamen Poren während des Katalysatoreinlagerverfahrens verursacht wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Daher ist es wünschenswert, einen Wabenstrukturkörper und einen Abgasreinigungsfilter mit einer verbesserten Struktur vorzusehen, die eine Verschlechterung einer PM-Sammelrate und einen Druckverlust des Wabenstrukturkörpers in einem Katalysatoreinlagerverfahren unterdrückt.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Wabenstrukturkörper vorgesehen. Der Wabenstrukturkörper weist eine Außenhaut, eine Mehrzahl von Zellen, die in einer Innenseite der Außenhaut angeordnet sind, und eine Mehrzahl von Trennwänden auf. In den Trennwänden sind Poren ausgebildet. Die Trennwände sind in einer bestimmten Anordnung im Inneren der Außenhaut ausgebildet. Jede der Zellen ist von den Trennwänden umgeben. Die Poren beinhalten kommunizierende Poren, die mit benachbarten Zellen kommunizieren. Durch die in den Trennwänden gebildeten kommunizierenden Poren strömt das Abgas zwischen den benachbarten Zellen. Insbesondere die in den Trennwänden gebildeten kommunizierenden Poren weisen eine Dichte von mindestens 18000 [Poren/0,25 mm²] auf.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Abgasreinigungsfilter vorgesehen, bei dem der Wabenstrukturkörper und der Katalysator auf Porenwänden der kommunizierenden Poren (ein-)gelagert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Abgasreinigungsfilter mit einem Wabenstrukturkörper und mit einem Katalysator vorgesehen. Der Wabenstrukturkörper weist eine Außenhaut, eine Mehrzahl von Zellen, die in einer Innenseite der Außenhaut angeordnet sind, und eine Mehrzahl von Trennwänden auf. Die Trennwände weisen Poren auf, die im Inneren der Außenhaut angeordnet sind. Die Mehrzahl der Trennwände bildet die Mehrzahl der Zellen. Die Poren beinhalten kommunizierende Poren. Das von einem Motor emittierte Abgas strömt zwischen den Zellen, die nebeneinander bzw. benachbart durch die kommunizierenden Poren angeordnet sind. Der Katalysator wird auf Porenwänden der kommunizierenden Poren (ein-)gelagert. Die Porenwände lagern den Katalysator von nicht weniger als 30 g/l. Nachdem der Katalysator auf den Porenwänden eingelagert wurde, weisen die kommunizierenden Poren, die nicht mit dem Katalysator verstopft sind, eine Dichte von mindestens 4500 [Poren/0,25 mm²] auf.
Der Wabenstrukturkörper weist die verbesserte Struktur auf, in der die kommunizierenden Poren eine Dichte von mindestens 18000 [Poren/0,25 mm²] als einen spezifischen Wert aufweisen. Die kommunizierenden Poren haben eine Dichte, die der Anzahl der kommunizierenden Poren entspricht.
Da der Wabenstrukturkörper die kommunizierenden Poren aufweist und die Dichte der kommunizierenden Poren, die der Anzahl der kommunizierenden Poren entspricht, nicht kleiner als der spezifische Wert ist (die kommunizierenden Poren haben eine Funktion als Trägerkatalysator), ermöglicht diese Struktur es, eine Verschlechterung der PM-Sammelrate und des Druckverlustes zu unterdrücken, auch wenn der Katalysator im Wabenstrukturkörper so gelagert wird, dass er als Abgasreinigungsfilter verwendet werden kann.
Der Grund, warum diese verbesserten Effekte erzielt werden, ist folgender. Im Allgemeinen tritt die Verschlechterung der PM-Sammelrate und des Druckverlustes durch die Erhöhung der Anzahl der verstopften Poren auf, wenn den Poren eine überschüssige Menge an Katalysator zugeführt wird und die Poren mit dem überschüssigen Katalysator verstopft sind. Um die Verschlechterung der PM-Sammelrate und des Druckverlustes zu vermeiden, ist es vorzuziehen, die Bildung der verstopften kommunizierenden Poren zu verhindern, d.h. die Gesamtzahl der verstopften kommunizierenden Poren zu reduzieren, wenn der Katalysator eingelagert wird.
Während des Katalysatoreinlagerverfahrens wird der Katalysator in die kommunizierenden Poren eingespeist bzw. eingeführt, während andererseits kein Katalysator in nicht kommunizierende Poren, d.h. geschlossene Poren, eingespeist bzw. eingeführt wird. Das heißt, nach dem Katalysatoreinlagerverfahren wird der Katalysator nur in den kommunizierenden Poren gelagert, und in den geschlossenen Poren wird kein Katalysator gelagert.
Dementsprechend, wenn die Liefermenge des Katalysators nicht variiert, d.h. konstant ist, und die Gesamtzahl der kommunizierenden Poren zunimmt, wird eine Menge des Katalysators pro kommunizierende Pore während des Katalysatoreinlagerverfahrens reduziert und die Gesamtzahl der verstopften kommunizierenden Poren reduziert. Da die kommunizierenden Poren, die nicht mit dem Katalysator verstopft sind und den Abgasstrom zwischen den angrenzend angeordneten Zellen zulassen, zunehmen, ist es möglich, die Verschlechterung der PM-Sammelrate und den Druckverlust zu verhindern.
Da der Abgasreinigungsfilter nach der vorliegenden Offenbarung die zuvor beschriebene verbesserte Struktur aufweist, ist es möglich, die Verschlechterung der PM-Sammelrate und des Druckverlustes durch das Katalysatoreinlagern zu unterdrücken.
Figurenliste
Eine bevorzugte, nicht einschränkende Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird exemplarisch mit Bezug auf die beigefügten Figuren beschrieben, in denen das Folgende gezeigt ist:

1 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Wabenstrukturkörper gemäß einer ersten exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
2 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, die einen Querschnitt in axialer Richtung des Wabenstrukturkörpers gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform der in 1 dargestellten vorliegenden Offenbarung zeigt;
3A ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die eine schematische Struktur von Poren zeigt, die in einer Trennwand einer Zelle im Wabenstrukturkörper gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform gebildet sind;
3B ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die eine weitere schematische Struktur der Poren zeigt, die in der Trennwand der Zelle im Wabenstrukturkörper gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform gebildet sind;
4A ist eine Querschnittsansicht, die eine vereinfachte Struktur der in der in 3A dargestellten Trennwand gebildeten Poren zeigt;
4B ist eine Querschnittsansicht, die eine vereinfachte Struktur der in der in 3B dargestellten Trennwand gebildeten Poren zeigt;
5 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Zelle, die von Trennwänden im Wabenstrukturkörper umgeben ist, gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform;
6 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für ein Computertomographie (CT)-Scanbild zeigt, das die Trennwände der in 5 dargestellten Zelle im Wabenstrukturkörper gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform erklärt;
7 ist eine vergrößerte Ansicht des in 6 gezeigten CT-Scanbildes;
8A ist eine Ansicht, die ein CT-Scanbild einer Trennwand im Wabenstrukturkörper gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform zeigt;
8B ist eine Ansicht, die ein Binärbild des in 8A dargestellten CT-Scanbildes zeigt;
9 ist eine schematische Ansicht, die ein verdünntes bzw. gelichtetes Leitungsbild als Leitungsnetzstruktur von Porendurchgängen in der Trennwand im Wabenstrukturkörper gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform zeigt;
10 ist eine schematische Ansicht, die ein weiteres Beispiel für das verdünnte Leitungsbild der Porendurchgänge in der Trennwand im Wabenstrukturkörper gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform zeigt;
11 ist eine schematische Ansicht, die ein weiteres Beispiel für das verdünnte Leitungsbild der Porendurchgänge in der Trennwand im Wabenstrukturkörper gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform zeigt;
12 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für ein Frequenz-Histogramm einer Länge eines Porendurchgangs im Wabenstrukturkörper gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform zeigt;
13A und 13B sind Ansichten, die sechs Messteile in einem Wabenstrukturkörper zeigen, die zur Berechnung der Gesamtzahl der kommunizierenden Poren verwendet werden;
14 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die eine schematische Struktur von Poren zeigt, die in einer Trennwand einer Zelle im Wabenstrukturkörper gebildet sind, der gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform auf einem Abgasreinigungsfilter montiert ist;
15 ist eine Ansicht, die ein Frequenz-Histogramm der Porendurchgangslängen in der Testprobe H2 gemäß einem zweiten Experiment zeigt;
16 ist eine Ansicht, die ein Frequenz-Histogramm der Porendurchgangslängen in der Testprobe H3 gemäß dem zweiten Experiment zeigt;
17 ist eine Ansicht, die ein Frequenz-Histogramm der Porendurchgangslängen in der Testprobe H4 gemäß dem zweiten Experiment zeigt;
18 ist eine Ansicht, die ein Frequenz-Histogramm der Porendurchgangslängen in der Testprobe H5 gemäß dem zweiten Experiment zeigt;
19 ist eine Ansicht, die ein Frequenz-Histogramm der Porendurchgangslängen in der Testprobe H6 gemäß dem zweiten Experiment zeigt;
20 ist eine Ansicht, die ein Frequenz-Histogramm der Porendurchgangslängen in der Testprobe H7 gemäß dem zweiten Experiment zeigt;
21 ist eine Ansicht, die einen Zusammenhang zwischen der Anzahl der kommunizierenden Poren und einer Verschlechterungsrate einer PM-Sammelrate eines Wabenstrukturkörpers vor einem Katalysatoreinlagern im Wabenstrukturkörper gemäß dem zweiten Experiment zeigt;
22 ist eine Ansicht, die einen Zusammenhang zwischen der Anzahl der kommunizierenden Poren und einer Verschlechterungsrate eines Druckverlustes eines Wabenstrukturkörpers vor dem Katalysatoreinlagern im Wabenstrukturkörper gemäß dem zweiten Experiment zeigt;
23 ist eine Ansicht, die einen Zusammenhang zwischen der Anzahl der kommunizierenden Poren vor dem Katalysatoreinlagern und der Anzahl der kommunizierenden Poren nach dem Katalysatoreinlagern in Testproben zeigt;
24 ist eine Ansicht, die ein Verfahren zum Nachweis einer NOx-Reinigungsrate von Testproben gemäß einem vierten Experiment erklärt;
25 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einem Kurvenverhältnis und der NOx-Reinigungsrate vor dem Katalysatoreinlagern in Testproben gemäß dem vierten Experiment zeigt;
26 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer Dicke einer Katalysatorschicht und der NOx-Reinigungsrate von Testproben gemäß dem vierten Experiment zeigt; und
27 ist eine Ansicht, die einen Zusammenhang zwischen dem Kurvenverhältnis und der Dicke einer Katalysatorschicht in Testproben vor dem Katalysatoreinlagern gemäß dem vierten Experiment zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnung / Figuren beschrieben. In der folgenden Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen, bezeichnen gleiche Bezugszeichen oder Ziffern in den einzelnen Figuren gleiche oder gleichwertige Bauteile.
Erste exemplarische Ausführungsform
Es wird eine Beschreibung eines Wabenstrukturkörpers gemäß einer ersten exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf 1 bis 13 vorgestellt.
1 ist eine perspektivische Ansicht, die den Wabenstrukturkörper 1 gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform darstellt. Ein Wabenstrukturkörper 1 wird als Basiselement auf einen Abgasreinigungsfilter 3 aufgebracht. Der Abgasreinigungsfilter besteht aus dem Wabenstrukturkörper 1 gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform mit dem Katalysator.
So besteht beispielsweise der Wabenstrukturkörper 1 aus Cordierit. Der Wabenstrukturkörper 1 weist eine Außenhaut 11, die Trennwände 12 und die Zellen 13 auf. So hat beispielsweise die Außenhaut 11 eine zylindrische Form. Die folgenden verschiedenen exemplarischen Ausführungsformen und Experimente verwenden eine Axialrichtung Y der Außenhaut 11 als Axialrichtung Y des Wabenstrukturkörpers 1.
2 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, die einen Querschnitt in axialer Richtung Y des Wabenstrukturkörpers 1 gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform in 1 zeigt. Die in 2 dargestellten Pfeile stellen einen Abgasstrom dar, der von einem Verbrennungsmotor abgegeben wird (nicht dargestellt), wenn der Wabenstrukturkörper 1 in einem Abgaskanal angeordnet ist, wie beispielsweise einem mit dem Verbrennungsmotor verbundenen Abgasrohr. In einem konkreten Beispiel ist ein Konverter mit einem mit dem Wabenstrukturkörper 1 ausgestatteten Abgasreinigungsfilter 3 in einem Abgasrohr angeordnet, wobei der Gasströmungsdurchgang mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist. Der Wabenstrukturkörper 1 wird später erläutert.
Wie in 1 und 2 dargestellt, wird ein Innenbereich der Außenhaut 11 durch die Trennwände 12 geteilt. Die Trennwände 12 werden auch als Zellwände bezeichnet. Die Trennwände 12 sind in einer Gitteranordnung auf einem Querschnitt des Wabenstrukturkörpers 1 angeordnet, der senkrecht zur axialen Richtung des Wabenstrukturkörpers 1 steht. Der Wabenstrukturkörper 1 weist eine poröse Struktur auf.
Wie in 3A und 3B dargestellt, sind in der Trennwand 12 eine Mehrzahl der Poren 121 ausgebildet. Wenn das Abgas durch die Poren 121 strömt und auf der Oberfläche der Trennwände 12 strömt, werden die im Abgas enthaltenen Partikel (PM) eingefangen bzw. es wird der Feinstaub eingefangen und von den Poren 121 und den Trennwänden 12 gesammelt. Das heißt, der Wabenstrukturkörper 1 sammelt PM als feine schädliche Partikel aus dem Abgas und das Abgas wird dadurch gereinigt.
Es ist vorzuziehen, dass die Trennwände 12 einen durchschnittlichen Porendurchmesser in einem Bereich von nicht weniger als 12 µm und nicht mehr als 30 µm aufweisen und vorzugsweise einen durchschnittlichen Porendurchmesser in einem Bereich von nicht weniger als 13 µm und nicht mehr als 28 µm aufweisen und dass der durchschnittliche Porendurchmesser in einem Bereich von nicht weniger als 15 µm und nicht mehr als 25 µm liegt.
Es ist vorzuziehen, dass die Trennwände 12 eine Porosität aufweisen, die in einem Bereich von nicht weniger als 55 % und nicht mehr als 75 % liegt, und dass die Porosität vorzugsweise in einem Bereich von nicht weniger als 58 % und nicht mehr als 73 % liegt, und dass die Porosität in einem Bereich von nicht weniger als 60 % und nicht mehr als 70 % liegt.
Wenn die Trennwände 12 den durchschnittlichen Porendurchmesser im Bereich von nicht weniger als 12 µm und nicht mehr als 30 µm und die Porosität im Bereich von nicht weniger als 55% und nicht mehr als 75% aufweisen, ermöglicht diese Struktur eine ausreichende Unterstützung des Katalysators durch die in den Trennwänden 12 gebildeten Poren 121. Das heißt, diese Struktur ermöglicht es den Poren 121 in den Trennwänden 12, den Katalysator darin zuverlässig zu lagern.
Weiterhin ist es möglich, dass der Wabenstrukturkörper 1 eine strukturelle Zuverlässigkeit aufweist, wenn die Porosität der Trennwände 12 im Bereich von nicht mehr als 75% liegt. Es ist möglich, den durchschnittlichen Porendurchmesser und die Porosität der Trennwände 12 durch ein Quecksilber-Einpressverfahren zu bestimmen, das in der Beschreibung der späteren Experimente erläutert wird.
Wie in 1 und 2 dargestellt, weist der Wabenstrukturkörper 1 eine Mehrzahl der Zellen 13 auf. Jede der Zellen 13 ist von den Trennwänden 12 umgeben, um Abgas zu bilden, einen von Abgas durchströmten Abgaskanal. Im Allgemeinen entspricht eine Längsrichtung der Zellen 13 der Axialrichtung Y des Wabenstrukturkörpers 1.
Wie in 1 dargestellt, weist jede der Zellen 12 auf einem Querschnitt des Wabenstrukturkörpers 1 in einer Richtung, die senkrecht zur Axialrichtung Y liegt, eine quadratische Form auf. Das Konzept der vorliegenden Offenbarung ist durch diese Form nicht eingeschränkt. So ist es beispielsweise möglich, dass der Wabenstrukturkörper 1 die Zellen 12 eine polygonale Form wie z.B. eine Dreiecksform, eine quadratische Form, eine hexagonale Form usw. aufweist. Weiterhin ist es akzeptabel, dass der Wabenstrukturkörper 1 die Zellen 12 mit unterschiedlichen Formen von nicht weniger als zwei Typen aufweist,
Der Wabenstrukturkörper 1 hat z.B. eine zylindrische Form. Es ist akzeptabel, dass der Wabenstrukturkörper leine Gesamtlänge je nach Anforderung aufweist. Der Wabenstrukturkörper 1 weist eine erste Endfläche 14 und eine zweite Endfläche 15 an beiden Enden auf, und zwar betrachtet in axialer Richtung Y.
Wenn der mit dem Wabenstrukturkörper 1 ausgestattete Abgasreinigungsfilter 3 in einem Abgaskanal, wie beispielsweise einem Abgasrohr (nicht dargestellt), das mit einem Verbrennungsmotor verbunden ist (nicht dargestellt), angeordnet ist, ist die erste Endfläche 14 stromaufwärts des Abgasstroms und die zweite Endfläche 15 stromabwärts des Abgasstroms angeordnet.
Es ist möglich, dass der Wabenstrukturkörper 1 die Zellen 13 aus den ersten Zellen 131 und zweiten Zellen 132 zusammensetzt. Jede der ersten Zellen 131 ist auf der ersten Endfläche 14 offen und ist durch ein Stopfenelement 16 auf der zweiten Endfläche 15 verschlossen. Andererseits ist jede der zweiten Zellen 132 durch ein Stopfenelement 16 auf der ersten Stirnfläche 14 verschlossen und an der zweiten Stirnfläche 15 geöffnet. Das Stopfenelement 16 ist ein Dichtungsteil aus Keramik, wie z.B. Cordierit. Es ist möglich, ein anderes Material für die Stopfenelemente 16 zu verwenden.
Die ersten Zellen 131 und die zweiten Zellen 132 sind ausgebildet, d.h. diese sind abwechselnd und nebeneinander in einer Querrichtung, die senkrecht zur Axialrichtung Y ist, und in einer vertikalen Richtung, die senkrecht zur Axialrichtung Y und der Querrichtung ist, angeordnet. Das heißt, wenn die erste Endfläche 14 oder die zweite Endfläche 15 aus der axialen Richtung Y betrachtet wird, sind die ersten Zellen 131 und die zweiten Zellen 132 in einem gitterförmigen Muster oder einem Schachbrettmuster angeordnet.
Wie in 2 dargestellt, ist die erste Zelle 131 von der zweiten Zelle 132, die benachbart zur ersten Zelle 131 angeordnet ist, durch die Trennwände 12 getrennt.
3A ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die eine schematische Struktur der Poren 121 zeigt, die in einer Trennwand der Zelle 13 im Wabenstrukturkörper 1 gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform gebildet wurden. 3B ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die eine andere schematische Struktur der Poren 121 zeigt, die in der Trennwand 12 der Zelle 13 im Wabenstrukturkörper 1 gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform gebildet wurden.
Wie in 3A und 3B dargestellt, werden in den Trennwänden 12 eine Mehrzahl von Poren 121 gebildet. Im Wabenstrukturkörper 1 ist es akzeptabel, dass die Poren 121 neben den kommunizierenden Poren 122 auch nicht-kommunizierende Poren, d.h. geschlossene Poren 123 aufweisen. Die erste Zelle 131 kommuniziert mit der zweiten Zelle 132 über die kommunizierenden Poren 122. Andererseits kommunizieren die geschlossenen Poren 123 nicht zwischen der ersten Zelle 131 und der zweiten Zelle 132.
4A ist eine Querschnittsansicht, die eine vereinfachte Struktur der in der in 3A dargestellten Trennwand 12 gebildeten Poren 121 zeigt. 4B ist eine Querschnittsansicht, die eine vereinfachte Struktur der in der in 3B dargestellten Trennwand 12 gebildeten Poren 121 zeigt.
Jede der 3A, 3B, 4A und 4B zeigt ein Binärbild der Poren 121. Insbesondere sind die meisten kommunizierenden Poren 122 dreidimensional, d.h. in einer dreidimensionalen Art und Weise (d.h. in 3D-Bereichen) miteinander verbunden.
In der Struktur des Wabenstrukturkörpers 1 gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform beträgt die Gesamtzahl der kommunizierenden Poren 122, durch die die benachbarten Zellen 13 miteinander verbunden sind, nicht weniger als 18000 [Poren /0,25 mm²] vor dem Katalysatoreinlagern.
Eine Dichte der kommunizierenden Poren 122 entspricht der Anzahl der kommunizierenden Poren 122 in einem Einheitsbereich vor dem Katalysatoreinlagern. Wenn die kommunizierenden Poren 122 vor dem Katalysatoreinlagern eine Dichte von weniger als 18000 [Poren /0,25 mm²] aufweisen, werden die PM-Sammelrate und der Druckverlust des Wabenstrukturkörpers 1 nach dem Zusatz von Katalysator in die Trennwände 12 verschlechtert. Der Grund dafür ist, dass eine Menge an Katalysator pro kommunizierende Pore, die in das Innere der kommunizierenden Poren 122 eingespeist werden soll, erhöht wird, und viele der kommunizierenden Poren 122 mit dem zugeführten Katalysator verstopft sind.
Andererseits, wenn die Dichte der kommunizierenden Poren 122 vor dem Katalysatoreinlagern weniger als 18000 [Poren /0,25 mm²] beträgt, wird die Verschlechterungsrate jeder der PM-Sammelraten und der Druckverlust hoch.
Der Grund dafür ist wie folgt. Wenn die kommunizierenden Poren 122 mit dem Katalysator in dem Bereich verstopft sind, in dem die Dichte der kommunizierenden Poren weniger als 18000 [Poren / 0,25 mm²] vor dem Katalysatoreinlagern beträgt, führt dies zu Schwierigkeiten für den Abgasstrom in den Trennwänden 12. Im letzteren Fall tritt die Verschlechterung der PM-Sammelrate und des Druckverlustes durch die Struktur des Wabenstrukturkörpers 1 auf, und die Wirkung bei Vorhandensein der kommunizierenden Poren 122 in den Trennwänden 12 wird reduziert.
Im Hinblick auf die Verbesserung der PM-Sammelrate und des Druckverlustes ist es vorzuziehen, dass die Trennwände 12 im Wabenstrukturkörper 1 die kommunizierenden Poren 122 mit einer Dichte von nicht weniger als 19000 [Poren /0,25 mm²] und vorzugsweise die kommunizierenden Poren 122 mit einer Dichte von nicht weniger als 20000 [Poren /0,25 mm²] aufweisen und weiterhin vorzugsweise die kommunizierenden Poren 122 mit einer Dichte von nicht weniger als 20600 [Poren /0,25 mm²] aufweisen.
Weiterhin ist es bevorzugter, dass die Trennwände 12 die kommunizierenden Poren 122 mit einer Dichte von nicht weniger als 21000 (Poren /0,25 mm²) und noch bevorzugter die kommunizierenden Poren 122 mit einer Dichte von nicht weniger als 21500 (Poren /0,25 mm²) aufweisen.
Weiterhin ist es weiterhin vorzuziehen, dass die Trennwände 12 die kommunizierenden Poren 122 mit einer Dichte von nicht weniger als 22000 (Poren /0,25 mm²) aufweisen, und insbesondere die kommunizierenden Poren 122 mit einer Dichte von nicht weniger als 22600 (Poren /0,25 mm²).
Am besten ist es, wenn die Trennwände 12 die kommunizierenden Poren 122 bei einer Dichte von nicht weniger als 23000 [Poren /0,25 mm²] aufweisen.
Aus Sicht der Festigkeit des mit dem Wabenstrukturkörper 1 ausgestatteten Abgasreinigungsfilters 3 ist es möglich, dass die Trennwände 12 im Wabenstrukturkörper 1 die kommunizierenden Poren 122 bei einer Dichte von mindestens 30000 [Poren /0,25 mm²] aufweisen.
Bei der Erfassung der Anzahl der kommunizierenden Poren 122 ist es notwendig, die Porendurchgangslänge jeder der kommunizierenden Poren 122 in jeder der Poren 121 zu berechnen. Wenn sich die Poren in der Trennwand überschneiden, ist es wichtig, einen kurzen Porendurchgang zu wählen, um einen Druckverlust zu reduzieren und eine Frequenzverteilung der Porendurchgangslängen zu berechnen. So ist es beispielsweise für ein Quecksilberporosimeter schwierig, die Länge des Porendurchgangs und einen Porendurchgang zu messen, wenn sich die Poren schneiden. Dementsprechend ist es schwierig, die Häufigkeitsverteilung der Porendurchgangslängen korrekt zu berechnen und zu analysieren und eine kürzere Durchgangslänge der kommunizierenden Poren zu wählen, wenn sich die Poren 121 auf der Grundlage der Detektionsergebnisse des Quecksilberporosimeters schneiden.
Zur Lösung des zuvor beschriebenen Problems führt die erste exemplarische Ausführungsform einen Leitungsverdünnungsverfahren jeder in den Trennwänden 12 gebildeten Pore 121 auf der Grundlage von Bilddaten durch, die durch dreidimensionale Analyse mittels Computertomographie (CT)-Scan verarbeitet wurden. Weiterhin wählt die Bildverarbeitungssoftware die Poren 121 aus, die sich in den Trennwänden 12 schneiden und eine kürzere Porendurchgangslänge aufweisen, und berechnet die Porendurchgangslänge.
Es wird nun eine Beschreibung des Verfahrens zum Erfassen der Anzahl der kommunizierenden Poren 122 vorgestellt.
5 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Zelle, die von Trennwänden im Wabenstrukturkörper umgeben ist, gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform. Wie in 5 dargestellt, wird eine Trennwand 12 in einer aus dem Wabenstrukturkörper 1 gewonnenen Messprobe von einem Xradia520 Versa (Hersteller ZEISS GmbH) gescannt, um ein CT-Scanbild der Trennwand 12 zu erhalten. Die Detektionsbedingungen sind eine Röhrenspannung von 80 kV und ein Röhrenstrom von 87 mA. Die Auflösung des CT-Scanbildes beträgt 1,6 µm/Pixel. 5 zeigt einen Teil der Messprobe.
Die Abtastrichtung S des Computertomographie-Scans (CT-Scan) entspricht einer Dickenrichtung der Trennwand 12. Das heißt, die Abtastrichtung S stellt eine Richtung von einer Oberfläche 12a der Trennwand 12 (die Vorderfläche 12a der Trennwand 12) auf der ersten Zellen 131-Seite dar, die an der ersten Endfläche 14 als stromaufwärts gerichtete Endfläche des Abgasstroms zu einer Oberfläche 12b der Trennwand 12 (die Rückfläche 12b der Trennwand 12) auf der zweiten Zellen 132-Seite, die an der zweiten Endfläche 15 als stromabwärts gerichtete Seitenendoberfläche des Abgasstroms offen ist.
6 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für ein CT-Bild (Computertomographie-Scan) zeigt, das die Trennwände 12 der in 5 dargestellten Zelle 13 im Wabenstrukturkörper 1 gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform erklärt. 7 ist eine vergrößerte Ansicht des in 6 gezeigten CT-Scanbildes.
Wie in 6 und 7 dargestellt, gibt das Bezugszeichen Y die axiale Richtung des Wabenstrukturkörpers 1 an, das Bezugszeichen X stellt die X-Richtung dar, die senkrecht zur axialen Richtung Y verläuft, entlang einer der vier Trennwände 12, die die zweite Zelle 132 bilden. Das Bezugszeichen Z gibt die Z-Richtung an, die senkrecht zur X-Richtung und zur Y-Richtung steht. Das Bezugszeichen M stellt das Stopfenelement 16 der zweiten Zelle 132 dar, das auf der ersten Endfläche 14 ausgebildet ist.
Die in 6 und 7 dargestellte Scanrichtung S ist die negative Z-Richtung. 6 und 7 zeigen das CT-Scanbild s als Beispiel in negativer Z-Richtung. Die CT-Scanbilder werden entlang der X-Y-Ebene aufgenommen. Das CT-Scanbild in Y-Richtung (entlang der X-Z-Ebene) ist unten links in 6 und 7 dargestellt. Das CT-Scanbild in negativer X-Richtung (entlang der Y-Z-Ebene) ist in 6 und 7 unten rechts dargestellt.
Die Analyse einer Gruppe von CT-Scanbildern erfolgt in der Scanrichtung S. Die Anzahl der CT-Scanbilder in der Gruppe entspricht einem Wert, der durch Division einer Dicke der Trennwand 12 durch 1,6 µm als Pixelgröße erhalten wird (Anzahl der CT-Scanbilder = Dicke der Trennwand 12 /Pixelgröße von 1,6 µm).
Anschließend wird das Binarisierungsverfahren der CT-Scanbilder in Scanrichtung S unter Verwendung des ImageJ als Java-basiertes Bildverarbeitungsprogramm durchgeführt (das an den National Institutes of Health und dem Laboratory for Optical and Computational Instrumentation entwickelt wurde)
Das Binarisierungsverfahren extrahiert Porenteile aus festen Teilen, die aus den CT-Scanbildern der Trennwände 12 extrahiert wurden. Da die Poren und die festen Teile eine unterschiedliche Helligkeit aufweisen, eliminiert das Binarisierungsverfahren Rauschen aus den CT-Scanbildern, bestimmt optionale Schwellenwerte und führt die Binarisierung der CT-Scanbilder basierend auf den optionalen Schwellenwerten durch. Da CT-Scan-Bilder verschiedener Messproben einen unterschiedlichen Schwellenwert aufweisen, wird der optimale Schwellenwert bestimmt, um die Poren und die festen Teile korrekt aus den CT-Scanbildern zu extrahieren und gleichzeitig die durch das CT-Scanverfahren erhaltenen CT-Gesamtbilder visuell zu erfassen.
8A ist eine Ansicht, die das CT-Scanbild der Trennwände im Wabenstrukturkörper 1 gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform zeigt. 8B ist eine Ansicht, die das Binärbild des in 8A dargestellten CT-Scanbildes zeigt.
In 8B stellt eine schwarze Farbe die Poren 121 und eine graue Farbe die festen Teile der Trennwände 12 dar.
Nach dem Binarisierungsverfahren wird eine Porendurchgangslänge der Poren 121 in den binarisierten CT-Scanbildern mit dem von HULINKS Inc. hergestellten IGORL gemessen, anschließend wird das Leitungsverdünnungsverfahren der Poren 121 in den binarisierten CT-Scanbildern durchgeführt.
9 ist eine schematische Darstellung des verdünnten Leitungsbildes als Leitungsnetzstruktur der Porendurchgänge 121. Wie in 9 dargestellt, verbindet das Leitungsverdünnungsverfahren zentrale Punkte von Pixeln (bezeichnet durch ganze Zahlen) jeder Pore 121. Die verdünnte bzw. gelichtete Leitungsdurchgang 120 verbindet die zentralen Punkte der Pixel jeder Pore 121.
In der ersten Zelle 131 und der zweiten Zelle 132, die nebeneinander angeordnet und durch die Trennwand 12 im in 9 gezeigten verdünnten Leitungsbild voneinander getrennt angeordnet sind, wird die Anzahl der Pixel als Länge des Porendurchgangs berechnet. Die berechneten Pixel gehören zu einem kürzeren Durchgang, gemessen von einem Einlass der Pore 121, der an der Vorderseite 12a der der ersten Zelle 131 zugewandten Seite der Trennwandfläche 12 offen ist, zu einem Auslass der Pore 121, der an der Rückseite 12b der der zweiten Zelle 132 zugewandten Seite der Trennwand 12 offen ist.
Wenn sich die ausgedünnten Leitungen, z.B. wie die von den in 9 dargestellten durchgezogenen gestrichelten Linien umgebenen Bereiche überschneiden, wird die ausgedünnte Leitung mit einer kürzeren Länge ausgewählt.
Die Länge jedes der gesamten Porendurchgänge, gemessen von der Vorderfläche 12a der Trennwand 12 bis zur Rückfläche 12b der Trennwand 12, wird von einem dreidimensionalen (2D) Analysator berechnet.
In dem in 9 gezeigten binarisierten CT-Scanbild ist es notwendig, die Länge jeden der drei Porendurchgänge zu berechnen. Die Länge, d.h. die Anzahl der Pixel, die jeden der Porendurchgänge bilden, beträgt 52, 51 bzw. 47. Es ist möglich, die tatsächliche Porendurchgangslänge als 1,6-fache Pixelanzahl pro Porendurchgang zu berechnen, da die CT-Scan-Bildauflösung 1,6 µm/Pixel beträgt. 9 zeigt ein Beispiel für das Bild der verdünnten Leitung, das sich von einer tatsächlichen Dicke der Trennwand 12 unterscheidet.
10 ist eine schematische Ansicht, die ein weiteres Beispiel für das verdünnte Leitungsbild der Porendurchgänge in der Trennwand 12 im Wabenstrukturkörper gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform zeigt. 11 ist eine schematische Ansicht, die ein weiteres Beispiel für das verdünnte Leitungsbild der Porendurchgänge in der Trennwand 12 im Wabenstrukturkörper gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform zeigt. 10 und 11 zeigen die verdünnten Leitungsbilder, die stärker vereinfacht sind als das in 9 dargestellte binarisierte CT-Scanbild.
In dem in 10 gezeigten verdünnten Leitungsbild weist der Einlass 120a des verdünnten Leitungsdurchgangs 120 zwei Auslässe 120f und 120g davon auf. Die Rückfläche 12b der Trennwand 12 hat nur den Auslass 120f und 120g. Das heißt, in dem in 10 gezeigten verdünnten Leitungsbild ist die Gesamtzahl der zu berechnenden effektiven Porendurchgänge zwei.
Da der in 10 dargestellte Einlass 120b des verdünnten Leitungsdurchgangs 120 die beiden Auslässe 120f und 120g davon aufweist, wird die Anzahl der Porendurchgänge nicht berechnet. Das heißt, dieser verdünnte Leitungsdurchgang 120 wird nicht zur Gesamtzahl der effektiven Porendurchgänge addiert.
Da der in 10 dargestellte Einlass 120c des verdünnten Leitungsdurchgangs 120 keinen Auslass hat und zu den geschlossenen Poren gehört, wird dieser verdünnte Leitungsdurchgang 120 nicht auch in die Gesamtzahl der effektiven Porendurchgänge aufgenommen.
Da jeder der in 10 dargestellten Einlässe 120d und 120e des verdünnten Leitungsdurchgangs 120e keinen Auslass auf der Rückseite 12b der Trennwand 12b hat, wird dieser verdünnte Leitungsdurchgang 120 nicht auch in die Gesamtzahl der effektiven Porendurchgänge aufgenommen.
Das heißt, diese verdünnten Leitungsdurchgänge werden bei der Berechnung der Gesamtzahl der effektiven Porendurchgänge nicht berücksichtigt.
In dem in 11 gezeigten verdünnten Leitungsbild weist die Rückfläche 12b der Trennwand 12 die fünf Auslässe 120i, 120k, 120i, 120m und 120n auf. Der Einlass 120h des verdünnten Leitungsdurchgangs 120 hat die beiden Auslässe 120j und 120k davon. Der Einlass 120i des verdünnten Leitungsdurchgangs 120 hat die beiden Auslässe 120m und 120n davon.
Der Auslass 1201 gehört zu einem nicht kommunizierenden Durchgang, der die Trennwand 12 nicht durchdringt, wobei die Anzahl der Porendurchgänge nicht berechnet wird. Dementsprechend ist die Gesamtzahl der zu berechnenden Porendurchgänge vier.
Das zuvor beschriebene Berechnungsverfahren ermöglicht es, die Verteilung der Porendurchgangslängen zu berechnen, d.h. ein Frequenz-Histogramm der Porendurchgangslängen auf Basis der berechneten Längen der Porendurchgänge in den Trennwänden 12 zu erhalten. Es ist möglich, die Verteilung der Porendurchgangslängen auf der Grundlage des Histogramms der berechneten Porendurchgangslängen zu erhalten. Das Frequenz-Histogramm kann durch die Verwendung eines Balkendiagramms dargestellt werden, das sich aus rechteckigen Balken mit Längenangaben (kategorisierte Daten) pro 10 µm zusammensetzt. Die Höhen oder Längen der rechteckigen Balken sind proportional zu den jeweils berechneten Porendurchgangslängen. Die Summe der Häufigkeit in der Verteilung der Porendurchgangslängen entspricht der Anzahl der kommunizierenden Poren.
Der Grund, warum die rechteckigen Balken der Längendaten (kategorisierte Daten) gemäß 10µm erstellt werden, ist, dass es für jeden rechteckigen Balken vorzuziehen ist, einem durchschnittlichen Porendurchmesser von ca. 10µm als minimaler Porendurchgangslänge zu entsprechen. So weisen beispielsweise die Trennwände 12 im Wabenstrukturkörper 1 die Poren 121 mit unterschiedlicher Größe im Bereich von 1 bis 100 µm auf. Viele Poren haben den Porendurchmesser in einem Bereich von 10 bis 20 µm, da der Porendurchmesser aufgrund der Partikelgröße von Siliziumdioxid (bzw. Kieselsäure) als porenbildendes Rohmaterial bestimmt wird. Dementsprechend kann die Verwendung der Längendaten gemäß 10µm die Porendurchgangslänge mit hoher Genauigkeit berechnen.
12 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für das Frequenz-Histogramm der Porendurchgangslängen im Wabenstrukturkörper 1 gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform zeigt. Wie in 12 dargestellt, wenn die Dicke der Trennwand 12 240 µm beträgt, beträgt die Mindestlänge des Porendurchgangs 240 µm und erhöht sich von 240 µm alle 10 µm. Anschließend wird die Gesamtzahl der Porendurchgangslängen in einem Bereich von mindestens 240 µm und weniger als 250 µm gezählt. Ähnlich wird die Gesamtzahl der Porendurchgangslängen alle 10 µm bis 450 µm kontinuierlich gezählt, wie in 12 dargestellt.
13A und 13B sind Ansichten, die sechs Mess(an-)teile im Wabenstrukturkörper 1 zeigen, um die Anzahl der kommunizierenden Poren zu berechnen. Die Gesamtzahl der kommunizierenden Poren im Wabenstrukturkörper 1 wird auf der Grundlage einer durchschnittlichen Anzahl der kommunizierenden Poren bestimmt, die in den sechs Messteilen, die aus dem Wabenstrukturkörper 1 ausgewählt sind.
Wie in 13A und 13B dargestellt, sind die sechs Messteile 1a, 1b, 1c, 1d, 1e und 1f im Wabenstrukturkörper 1 ausgewählt. Das Messteil 1a befindet sich am Mittelteil in axialer Richtung Y durchtretend durch den Mittelpunkt in dem Durchmesser des Wabenstrukturkörpers 1. Das Messteil 1b befindet sich an einem Innenteil in der Nähe des Stopfenelements 16 auf der ersten Endfläche 14 Seite (siehe linke obere Seite in 13B). Das Messteil 1c befindet sich an einem Innenteil in der Nähe des Stopfenelements 16 auf der zweiten Endfläche 15 Seite (siehe untere linke Seite in 13B).
Das Messteil 1d befindet sich am Mittelteil in axialer Richtung Y durchtretend durch den Mittelpunkt im Radius des Wabenstrukturkörpers 1. Das Messteil 1e befindet sich an einem Innenteil in der Nähe des Stopfenelements 16 auf der Seite der ersten Endfläche 14 (siehe rechte obere Seite in 13B). Das Messteil 1f befindet sich an einem Innenteil in der Nähe des Stopfenelements 16 auf der Seite der zweiten Endfläche 15 (siehe untere rechte Seite in 13B). Jeder der sechs Messteile 1a bis 1f weist eine Würfelform von 5 mm X 5mm X 5mm, in axialer Richtung, in einer vertikalen Richtung, die senkrecht zur axialen Richtung Y ist, und in einer laterale Richtung, die senkrecht zur axialen Richtung Y ist, auf.
Im Wabenstrukturkörper 1 ist es möglich, die Dicke der Trennwände 12 so einzustellen, dass sie in einem Bereich von nicht weniger als 100 µm und nicht mehr als 400 µm liegt. Wie in 13A und 13B dargestellt, ist die Dicke der Trennwände 12 ein Mittelwert der erfassten Werte an den drei Messteilen 1a, 1b und 1c. Das heißt, das Messteil 1a befindet sich am Mittelteil in axialer Richtung Y durch den Mittelpunkt im Durchmesser des Wabenstrukturkörpers 1. Das Messteil 1b befindet sich an einem Innenteil in der Nähe des Stopfenelements 16 auf der ersten Endfläche 14 Seite (siehe linke obere Seite in 13B). Das Messteil 1c befindet sich an einem Innenteil in der Nähe des Stopfenelements 16 auf der zweiten Endfläche 15 Seite (siehe untere linke Seite in 13B).
Insbesondere hat der Wabenstrukturkörper 1 nach der ersten exemplarischen Ausführungsform die verbesserte Struktur, bei der eine Dichte der kommunizierenden Poren, die der Anzahl der kommunizierenden Poren entspricht, nicht weniger als 18000 [Poren/0,25 mm²] als spezifischer Wert beträgt.
Da der Wabenstrukturkörper 1 die kommunizierenden Poren aufweist, deren Dichte nicht weniger als 18000 [Poren/0,25 mm²] als spezifischer Wert beträgt, ermöglicht diese Struktur eine effektive Unterstützung des Katalysators und eine Verschlechterung der PM-Sammelrate und des Druckverlustes, auch wenn der Katalysator in den Poren des Wabenstrukturkörpers unterstützt wurde. Der Wabenstrukturkörper 1, in dem der Katalysator gelagert wurde, dient als Abgasreinigungsfilter.
Da die im Wabenstrukturkörper 1 ohne das Katalysatoreinlagern gebildeten Trennwände auch im Abgas enthaltenes PM aufnehmen können, ist es auch möglich, den Wabenstrukturkörper 1 ohne Katalysator als Abgasreinigungsfilter einzusetzen. Die Sammelfähigkeit des Abgasreinigungsfilters mit dem Wabenstrukturkörper 1 und dem Katalysator ist jedoch höher als die des Wabenstrukturkörpers 1 ohne Katalysatoreinlagern.
Anschließend wird der Abgasreinigungsfilter 3 mit Bezug auf 14 beschrieben.
14 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die eine schematische Struktur der Poren 121 zeigt, die in der Trennwand 12 der Zelle 13 im Wabenstrukturkörper 1 gebildet sind, der gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform auf dem Abgasreinigungsfilter montiert ist. Wie in 14 dargestellt, weist der Abgasreinigungsfilter 3 den Wabenstrukturkörper 1 und den Katalysator 2 auf. Im Abgasreinigungsfilter 3 ist der Katalysator 2 auf den porösen Wänden 122a der kommunizierenden Poren 122 im Wabenstrukturkörper 1 eingelagert.
Es ist ausreichend, dass der Katalysator 2 auf der Oberfläche mindestens der porösen Wände 122a der kommunizierenden Poren 122 (ein-) gelagert wird. Zusätzlich zu dieser Struktur ist es möglich, dass der Katalysator 2 weiterhin auf der Oberfläche der Trennwände 12 (d.h. der den Zellen 1 zugewandten Oberfläche der Trennwände 12) gelagert wird. Um den Katalysator 2 auf den porösen Wänden 122a der kommunizierenden Poren 122 zu lagern, gibt es ein bekanntes In-Wand-Beschichtungsverfahren, bei dem ein katalysatorhaltiger Schlamm durch Absaugen in die Innenseite der Poren 122 eingebracht wird. Es ist möglich, den Typ des Katalysators 2 nach Bedarf auszuwählen. So ist es beispielsweise akzeptabel, Edelmetall wie Pt, Rh, Pd als Katalysator und Co-Katalysator gleichzeitig auf der Oberfläche der porösen Wände 122a der kommunizierenden Poren 122 zu lagern.
Im Abgasreinigungsfilter 3 werden benachbarte Zellen 13, die nebeneinander angeordnet sind, durch die kommunizierenden Poren 122 in den Trennwänden, die die benachbarten Zellen 13 bilden, miteinander verbunden. Das heißt, der Abgasreinigungsfilter 3 weist nach dem Katalysatoreinlagerverfahren die kommunizierenden Poren 122 auf, d.h. auch wenn der Katalysator 2 auf der Oberfläche der porösen Wände 122a und der Oberfläche der Trennwände 12 gelagert wird. Die gesamten kommunizierenden Poren 122a werden nicht durch den Katalysator 2 verstopft, indem das Katalysatoreinlagerverfahren durchgeführt wird. Das heißt, in dem Wabenstrukturkörper 1 mit der verbesserten Struktur werden viele kommunizierende Poren 122 nicht durch den Ton mit dem Katalysator 2 verstopft und blieben nach dem Katalysatoreinlagerverfahren im Abgasreinigungsfilter 3 zurück.
Da der Abgasreinigungsfilter 3 mit dem Wabenstrukturkörper 1 und dem Katalysator 2 ausgestattet ist, ermöglicht diese Struktur eine Verschlechterung der PM-Sammelrate und des Druckverlustes durch das Katalysatoreinlagern zu unterdrücken. Der Abgasreinigungsfilter 3 kann bei Benzinmotoren eingesetzt werden, um die von den Motoren emittierten Abgase mit hoher Effizienz zu reinigen.
Es ist möglich, dass der Abgasreinigungsfilter 3 den Katalysator 2 von nicht weniger als 30 g/l aufweist. Im Allgemeinen variiert beim Katalysatoreinlagerverfahren, bei dem der Katalysator 2 auf der Oberfläche der porösen Wände 122a der kommunizierenden Poren 122a gelagert wird, eine Form jeder Pore 121. Wie bereits ausführlich beschrieben, kann jedoch auch bei einem Träger des Katalysators 2 von nicht weniger als 30 g/l die verbesserte Struktur des Wabenstrukturkörpers 1 gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform die Verschlechterung der PM-Sammelrate und den Druckverlust nach dem Katalysatorstützverfahren unterdrücken.
Unter dem Gesichtspunkt der Aufrechterhaltung der erforderlichen Reinigungsleistung der Reinigung von PM-haltigem Abgas wie HC, CO und NO und der erforderlichen Sauerstoffverschlussmenge des Katalysators ist es vorzuziehen, dass der Abgasreinigungsfilter 3 den Katalysator 2 von nicht weniger als 30 g/l aufweist und den Katalysator 2 von nicht weniger als 50 g/l verwendet und den Katalysator 2 von nicht weniger als 60 g/l am bevorzugsten verwendet.
Aus der Sicht der Unterdrückung eines Verstopfungsphänomens der kommunizierenden Poren 122 während des Katalysatoreinlagerverfahrens nach dem In-Wand-Beschichtungsverfahren und der Unterdrückung von Schäden am Wabenstrukturkörper 1 durch thermische Belastung durch katalytische Reaktionswärmeenergie ist es für den Abgasreinigungsfilter 3 vorzuziehen, den Katalysator 2 mit einer Menge von nicht mehr als 200 g/l, vorzugsweise den Katalysator 2 mit einer Menge von nicht mehr als 150 g/l und den Katalysator 2 mit einer Menge von nicht mehr als 100 g/l zu haben.
Es ist vorzuziehen, dass der Abgasreinigungsfilter 3 die kommunizierenden Poren 122 mit einer Dichte von mindestens 4500 [Poren/0,25 mm²] aufweist, wobei die in den Trennwänden 12 gebildeten kommunizierenden Poren 122 den Durchgang bzw. das Durchtreten von Abgas zwischen den benachbarten Zellen 13 ermöglichen. Diese Struktur ermöglicht es, eine Verschlechterung der PM-Sammelrate und des Druckverlustes zu unterdrücken, auch wenn der Katalysator 2 im Wabenstrukturkörper 1 zur Bildung des Abgasreinigungsfilters 3 gelagert wird.
Da die Gesamtzahl der Poren, die die Festigkeit des Abgasreinigungsfilters 3 reduzieren, reduziert wird, ermöglicht diese Struktur es, Schäden am Abgasreinigungsfilter 3 zu unterdrücken, wenn der Abgasreinigungsfilter 3 an dem mit dem Verbrennungsmotor verbundenen Abgasrohr montiert wird (nicht dargestellt).
Es ist vorzuziehen, dass der Abgasreinigungsfilter 3 kommunizierende Poren 122 mit einer Dichte von mindestens 4800 [Poren/0,25 mm²] aufweist, die in der Lage sind, das Abgas durch die benachbarten Zellen 13 strömen zu lassen, wenn der Katalysator 2 durch die Trennwände 12 gelagert wurde. Weiterhin ist es für den Abgasreinigungsfilter 3 vorzuziehen, kommunizierende Poren 122 mit einer Dichte von nicht weniger als 5000 [Poren/0,25 mm²] zu haben, bevorzugter, kommunizierende Poren 122 mit einer Dichte von nicht weniger als 5200 [Poren/0,25 mm²] zu haben, bevorzugter, kommunizierende Poren 122 mit einer Dichte von nicht weniger als 5300 [Poren/0,25 mm²] zu haben, noch bevorzugter, kommunizierende Poren 122 mit einer Dichte von nicht weniger als 5400 [Poren/0,25 mm²] zu haben, und am besten, kommunizierende Poren 122 mit einer Dichte von nicht weniger als 5800 [Poren/0,25 mm²] zu haben.
Unter dem Gesichtspunkt der Aufrechterhaltung der Festigkeit des Abgasreinigungsfilters 3 ist es akzeptabel, kommunizierende Poren 122 mit einer Dichte von nicht mehr als 8500 [Poren/mm2] zu haben, die es dem Abgas ermöglichen, nach dem Katalysatoreinlagern durch die benachbarten Zellen 13 zu gelangen, d.h. der Katalysator 2 wurde von den kommunizierenden Poren 122 in den Trennwänden 12 gelagert.
Es ist möglich, dass das zuvor beschriebene Verfahren die Anzahl der kommunizierenden Poren 122 erfasst und berechnet, die es ermöglichen, dass Abgas durch die benachbarten Zellen 13 strömt, wenn der Katalysator 2 durch die bzw. mittels der Trennwände 12 im Wabenstrukturkörper 1 eingelagert wurde.
Es ist vorzuziehen, den durchschnittlichen Porendurchmesser der den Katalysator 2 lagernden Trennwände 12 so einzustellen, dass er in einem Bereich von nicht weniger als 10 µm und nicht mehr als 28 µm liegt, vorzugsweise in einem Bereich von nicht weniger als 11 µm und nicht mehr als 26 µm, vorzugsweise in einem Bereich von nicht weniger als 13 µm und nicht mehr als 23 µm.
Darüber hinaus ist es vorzuziehen, die Porosität der Trennwände 12, die den Katalysator 2 lagern, so einzustellen, dass sie in einem Bereich von nicht weniger als 46% und nicht mehr als 66%, bevorzugter in einem Bereich von nicht weniger als 49% und nicht mehr als 64% und am besten in einem Bereich von nicht weniger als 51% und nicht mehr als 61% liegt.
Es ist vorzuziehen, dass die Poren 121 den Katalysator 2 zuverlässig lagern, wenn die den Katalysator 2 lagernden Trennwände 12 den durchschnittlichen Porendurchmesser im Bereich von nicht weniger als 10 µm und nicht mehr als 28 µm aufweisen und die Porosität im Bereich von nicht weniger als 46% und nicht mehr als 66% liegt. Darüber hinaus ist es so möglich, eine Verschlechterung der PM-Sammelrate und des Druckverlustes zuverlässig zu unterdrücken, wenn der Katalysator 2 durch die Poren 121 gelagert wird.
Es ist möglich, das Quecksilber-Einpressverfahren anzuwenden, das in der Beschreibung der späteren Experimente erläutert wird.
Zweite exemplarische Ausführungsform
Es wird eine Beschreibung des Wabenstrukturkörpers 1 und des Abgasreinigungsfilters 3 gemäß einer zweiten exemplarischen Ausführungsform mit Bezug auf 1 bis 14 vorgestellt. Die gleichen Komponenten zwischen der ersten exemplarischen Ausführungsform und der zweiten exemplarischen Ausführungsform werden auf die gleichen Bezugszeichen und Zeichen bezogen. Die Erklärung der gleichen Komponenten zwischen der ersten exemplarischen Ausführungsform und der zweiten exemplarischen Ausführungsform entfällt hier aus Gründen der Kürze.
Der Wabenstrukturkörper 1 nach der zweiten exemplarischen Ausführungsform weist ein Größen- bzw. Kurvenverhältnis L/T bei einem Wert von nicht weniger als 1,2 auf, wobei L/T ein Verhältnis einer Dicke T (µm) der Trennwände zu einer durchschnittlichen Durchgangslänge L (µm) der in den Trennwänden 12 gebildeten kommunizierenden Poren 122 anzeigt bzw. angibt.
Es ist möglich, die durchschnittliche Durchgangslänge L (µm) der kommunizierenden Poren 122 nach dem folgenden Verfahren zu berechnen. Ähnlich wie beim Verfahren nach der ersten exemplarischen Ausführungsform wird ein aus dem CT-Scanbild gewonnenes Binärbild erstellt. Ein dreidimensionales (3D) virtuelles Modell des Binärbildes des CT-Scanbildes wird mit der Analysesoftware GeoDict® der SCSK Corporation erstellt. Die Analysesoftware GeoDict® liest das Binärbild des CT-Scanbildes und erzeugt ein virtuelles 3D-Modell der Poren und der festen Teile im Binärbild des CT-Scanbildes.
Anschließend wird auf Basis des virtuellen 3D-Modells eine Porendurchgangslänge (µm) der gesamten kommunizierenden Poren 122 berechnet.
PM strömt entlang der Strömung bzw. des Flusses des Abgases im Wabenstrukturkörper. Im Allgemeinen, da das Abgas in einem minimalen Längsdurchgang strömt, der durch die kommunizierenden Poren 122 gebildet wird, ist die Porendurchgangslänge (µm) eine minimale Länge des durch die kommunizierenden Poren 122 gebildeten Durchgangs. Mit anderen Worten entspricht die durch die kommunizierenden Poren 122 gebildete Porendurchgangslänge nicht immer der Leitung, die durch das Verbinden der Mittelpunktpunkte im Durchmesser der kommunizierenden Poren 122 erhalten wird. Der Mittelwert der Porendurchgangslängen der kommunizierenden Poren 122 entspricht der durchschnittlichen Durchgangslänge L (µm) der kommunizierenden Poren 122. Die Dicke (µm) des virtuellen 3D-Modells entspricht der Dicke T (µm) der Trennwand 12, aus der das Kurvenverhältnis L/T berechnet wird.
Wie bereits beschrieben, wird das Kurvenverhältnis L/T der Messprobe berechnet, indem die mittlere Durchgangslänge L (µm) der kommunizierenden Poren 122 durch die Dicke T (µm) der Trennwand 12 dividiert wird. Das Kurvenverhältnis L/T des Wabenstrukturkörpers 1 wird auf der Grundlage des Mittelwertes der Kurvenverhältnisse der sechs aus dem Wabenstrukturkörper 1 ausgewählten und extrahierten Messproben berechnet. Die sechs Messproben werden aus den Messproben an den gleichen Positionen extrahiert, an denen die Anzahl der kommunizierenden Poren in der ersten zuvor beschriebenen exemplarischen Ausführungsform berechnet wurde.
Der Wabenstrukturkörper 1 gemäß der zweiten exemplarischen Ausführungsform weist das Kurvenverhältnis L/T innerhalb des zuvor beschriebenen spezifischen Bereichs auf. Wenn das Kurvenverhältnis L/T außerhalb des spezifischen Bereichs, d.h. nicht weniger als 1,2 liegt, wird der durch die kommunizierenden Poren 122 gebildete Gasströmungskanal bzw. - durchgang kompliziert, was einen Leitungs- bzw. Rohrwiderstand durch den Abrieb des Abgasrohres als ein Widerstand der kommunizierenden Poren 122 erhöht. Aus diesem Grund wird die Zuführgeschwindigkeit des Schlamms durch den Rohrwiderstand reduziert, was es den porösen Wänden 122a der kommunizierenden Poren 122 ermöglicht, eine notwendige Menge des Schlamms mit dem Katalysator 2 leicht einzulagern, wenn der Katalysator 2 durch den Wabenstrukturkörper 1 gelagert wird.
Im Hinblick auf die Verbesserung des Katalysatoreinlagervermögens der kommunizierenden Poren 122 ist es vorzuziehen, dass der Wabenstrukturkörper 1 das Kurvenverhältnis bei einem Wert von nicht weniger als 1,25, bevorzugter das Kurvenverhältnis bei einem Wert von nicht weniger als 1,30 und am besten das Kurvenverhältnis bei einem Wert von nicht weniger als 1,35 aufweist.
Wenn der Wabenstrukturkörper 1 ein übermäßiges Kurvenverhältnis aufweist, das mehr als der vorgenannte Bereich ist, erhöht sich die Anzahl der durch den Katalysator 2 verstopften Poren 121 während des Katalysatoreinlagerverfahrens bei der Herstellung des Wabenstrukturkörpers 1. Dementsprechend ist es vorzuziehen, dass der Wabenstrukturkörper 1 das Kurvenverhältnis bei einem Wert von nicht mehr als 1,8, bevorzugter das Kurvenverhältnis bei einem Wert von nicht mehr als 1,7 und am bevorzugtesten das Kurvenverhältnis bei einem Wert von nicht mehr als 1,6 aufweist.
Der Abgasreinigungsfilter 3 nach der zweiten exemplarischen Ausführungsform ist mit dem Wabenstrukturkörper 1 mit der zuvor beschriebenen verbesserten Struktur ausgestattet, die sich von der Struktur des Wabenstrukturkörpers 1 nach der ersten exemplarischen Ausführungsform unterscheidet. Der Wabenstrukturkörper 1 gemäß der zweiten exemplarischen Ausführungsform lagert den Katalysator 2 aufgrund der zuvor beschriebenen verbesserten Struktur zuverlässig in einer erforderlichen Menge.
Im Abgasreinigungsfilter 3 mit der zuvor beschriebenen verbesserten Struktur ist das Kurvenverhältnis nicht kleiner als 1,4, wenn die kommunizierenden Poren 122 den Katalysator 2 gelagert haben. Es ist möglich, das Kurvenverhältnis zu berechnen, wenn die kommunizierenden Poren 122 den Katalysator 2 gelagert haben, indem man den Wabenstrukturkörper 1 verwendet, in dem die kommunizierenden Poren 122 den Katalysator 2 gelagert haben.
Der Abgasreinigungsfilter 3 gemäß der zweiten exemplarischen Ausführungsform hat das zuvor beschriebene Kurvenverhältnis nach dem Katalysatoreinlagern. Dementsprechend ist es möglich, dass die porösen Wände 122a der kommunizierenden Poren 122 den Katalysator 2 zuverlässig lagern, wenn das Kurvenverhältnis innerhalb des zuvor beschriebenen spezifischen Bereichs liegen soll.
Aus der Sicht der Verbesserung der PM-Sammelrate und der Unterdrückung des Druckverlustes des Abgasreinigungsfilters 3, wenn die kommunizierenden Poren 122 den Katalysator 2 gelagert haben, ist es möglich, ein Kurvenverhältnis bei einem Wert von nicht weniger als 1,45 und vorzugsweise das Kurvenverhältnis bei einem Wert von nicht weniger als 1,50 zu verwenden. Weiterhin ist es besser, das Kurvenverhältnis bei einem Wert von nicht weniger als 1,55 zu verwenden, und am besten das Kurvenverhältnis bei einem Wert von nicht weniger als 1,6. Es besteht die Tendenz, dass der Druckverlust zunimmt, wenn das Kurvenverhältnis zu hoch wird. Dementsprechend ist es vorzuziehen, dass der Abgasreinigungsfilter 3 das Kurvenverhältnis bei einem Wert von nicht mehr als 2,2, bevorzugter das Kurvenverhältnis bei einem Wert von nicht mehr als 2,1 und noch bevorzugter das Kurvenverhältnis bei einem Wert von nicht mehr als 2,0 aufweist.
Darüber hinaus hat der Abgasreinigungsfilter 3 nach der zweiten exemplarischen Ausführungsform das gleiche Verhalten und die gleiche Wirkung wie der Abgasreinigungsfilter 3 nach der ersten exemplarischen Ausführungsform.
Dritte exemplarische Ausführungsform
Der Abgasreinigungsfilter 3 wird gemäß einer dritten exemplarischen Ausführungsform mit Bezug auf 1 bis 14 beschrieben. Der Abgasreinigungsfilter 3 gemäß der dritten exemplarischen Ausführungsform weist den Wabenstrukturkörper 1 und den Katalysator 2 auf. Der Wabenstrukturkörper 1 weist die Außenhaut 11, die Trennwände 12 und die Zellen 13 auf. Die Außenhaut 11 ist z.B. so geformt, dass sie eine zylindrische Form aufweist. Der Innenbereich der Außenhaut 11 wird durch die Trennwände 12 geteilt. In den Trennwänden 12 ist eine Mehrzahl von Poren 121 ausgebildet. Jede der Zellen 13 ist von den Trennwänden 12 umgeben. Insbesondere sind in jeder der Trennwände 12 die kommunizierenden Poren 122 so ausgebildet, dass sie die benachbarten Zellen 3, die nebeneinander angeordnet sind, miteinander verbinden.
Die porösen Wände 122a der kommunizierenden Poren 122 lagern den Katalysator 2. Der Abgasreinigungsfilter 3 hat den Katalysator 2 mit einer Menge von nicht weniger als 30 g/l gelagert. Im Abgasreinigungsfilter 3 weist die Anzahl der kommunizierenden Poren 122 eine Dichte von nicht weniger als 4500 [Poren/0,25 mm²] nach dem Katalysatoreinlagern auf, wobei die kommunizierenden Poren 122 mit dem in den Trennwänden 12 gebildeten Katalysator 2 den Durchtritt von Abgas zwischen den benachbarten Zellen 13 ermöglichen.
Der Abgasreinigungsfilter 3 gemäß der dritten exemplarischen Ausführungsform verwendet den Wabenstrukturkörper 1, der die kommunizierenden Poren 122 mit einer Dichte von mindestens 18000 [Poren/0,25 mm²] vor dem Katalysatoreinlagern gemäß der ersten und zweiten zuvor beschriebenen exemplarischen Ausführungsform beinhaltet. Die dritte exemplarische Ausführungsform erzeugt den Abgasreinigungsfilter 3 unter Verwendung des bekannten In-Wand-Beschichtungsverfahrens, das ein den Katalysator 2 mit einer Menge von nicht weniger als 30 [g/l] enthaltender Schlamm durch Saugen in das Innere der Poren 121 im Wabenstrukturkörper 1 einspeist.
Die Struktur des Abgasreinigungsfilters 3 nach der dritten exemplarischen Ausführungsform ermöglicht es, eine Verschlechterung der PM-Sammelrate und des Druckverlusts durch das Katalysatoreinlagern zu unterdrücken. Der Abgasreinigungsfilter 3 nach der dritten exemplarischen Ausführungsform hat das gleiche Verhalten und die gleiche Wirkung wie der Abgasreinigungsfilter 3 nach der ersten und zweiten exemplarischen Ausführungsform.
Erstes Experiment
Es wird eine Beschreibung eines ersten Experiments mit Bezug auf die in Tabelle 1, Tabelle 2 und Tabelle 3 dargestellten experimentellen Ergebnissen bzw. Versuchsergebnisse vorgestellt.
Es ist möglich, Cordierit als Hauptrohstoff für die Herstellung eines Wabenstrukturkörpers zu verwenden. Das heißt, ein Cordierit bildender Rohstoff, der eine Si-Quelle, eine Al-Quelle und eine Mg-Quelle enthält, wird verwendet, um den Wabenstrukturkörper mit einer notwendigen Cordieritzusammensetzung herzustellen. Das heißt, der cordieritbildende Rohstoff erzeugt beim Brennen eine notwendige Cordieritzusammensetzung.
Es ist möglich, als Cordierit bildender Rohstoff ein Mischpulver aus Siliziumdioxid, Talkum, Aluminiumhydroxid, Aluminiumoxid, Kaolin usw. zu verwenden. Es ist vorzuziehen, poröses Siliziumdioxid als Siliziumdioxid zu verwenden. Im Hinblick auf die Erhöhung der Porosität der Trennwände in einem Wabenstrukturkörper ist es vorzuziehen, Aluminiumhydroxid als Al-Quelle zu verwenden.
Bei der Herstellung des Wabenstrukturkörpers wird dem Cordierit bildenden Rohstoff eine notwendige Menge an Wasser, Bindemittel, Gleitmittel, porenbildenden Material usw. zugegeben und zu einem Ton vermischt.
Das zweite Experiment erklärt einen Mischungszustand des Cordierit bildenden Rohmaterials während der Herstellung des Tons. Der Ton wird extrudiert und geformt, um einen Grünkörper zu erzeugen. Der Grünkörper wird befeuert. Nach dem Brennvorgang werden im gebrannten Körper Stopfenelemente gebildet, um den Wabenstrukturkörper herzustellen.
Um die in den Trennwänden im Wabenstrukturkörper gebildeten kommunizierenden Poren zu bilden, deren Anzahl innerhalb des spezifischen Wertes von 18000 [Poren/0,25 mm²] liegt, der zuvor in der ersten, zweiten und dritten exemplarischen Ausführungsform erläutert wurde, ist es effektiv, die kommunizierenden Poren mit einer gleichmäßigen Verteilung der Porendurchgangslängen in den Trennwänden zu bilden.
Nun wird der Zustand der Rohstoffe beschrieben, um die kommunizierenden Poren mit einer gleichmäßigen Verteilung der Porendurchgangslängen zu bilden.
Da Siliziumdioxid und Talkum bei hoher Temperatur geschmolzen werden und Quarzglas und Talkum Poren bilden, sind Siliziumdioxid und Talkum porenbildende Materialien. Je höher das Partikelanzahlverhältnis der Partikel der Porenbildner (d.h. Siliziumdioxid und Talkum) zu den Partikeln der gesamten Rohstoffe ist, desto leichter stehen die Partikel des Porenbildners miteinander in Kontakt. Dadurch werden die Porendurchgangslängen der kommunizierenden Poren gleichmäßiger. Um die kommunizierenden Poren der Porendurchgangslängen in einer gleichmäßigen Verteilung zu erzeugen, ist es daher möglich, das Partikelanzahlverhältnis von Siliziumdioxid und Talkum im Ton einschließlich des Cordierit bildenden Rohstoffs im Extrusionsformverfahren einzustellen.
Im Allgemeinen ist es jedoch schwierig, das Partikelanzahlverhältnis von Siliziumdioxid und Talkum mit hoher Genauigkeit zu berechnen, und die Berechnungsergebnisse des Partikelanzahlverhältnisses variieren oft aufgrund der Formbedingungen im Extrusions- und Formverfahren. Dementsprechend ist es vorzuziehen, das Rohpulver der Siliziumdioxid-, Talkum- und Aluminiumquelle so einzustellen, dass die Verteilung der Porendurchgangslängen der kommunizierenden Poren gesteuert wird. Das erste Experiment hat die Druckschüttdichte des Rohpulvers als Index angepasst, um die Verteilung der Porendurchgangslängen der kommunizierenden Poren zu steuern.
Insbesondere wurden im ersten Experiment die Testprobe 1 bis zur Testprobe 5, die Testprobe 1C und die Testprobe 2C verwendet. Wie in Tabelle 1 dargestellt, hatte jeder von Testprobe 1 bis Testprobe 5, Testprobe 1C und Testprobe 2C eine andere Zusammensetzung aus porösem Siliziumdioxid oder Quarzglas, Talkum und Aluminiumhydroxid, um das Cordierit bildende Rohmaterial zu bilden. Die Beschreibung verwendet die durchschnittliche Partikelgröße, die einen Partikeldurchmesser bei 50% eines Volumenintegralwertes in der Partikelverteilung darstellt, die durch das Laserdifferentialstreuungsverfahren erhalten wird. Im Allgemeinen wurde dem Cordierit bildenden Rohstoff ein Porenbildner aus Graphit, Wasser, Schmiermittel, und einem Bindemittel aus Methylzellulose zugesetzt. Im ersten Experiment entstand der Ton aus der Mischung der zuvor beschriebenen Rohstoffe.
Um den für die Bildung jeder Testprobe verwendeten Ton zu bewerten, wurde die Druckschüttdichte ermittelt. Das erste Experiment verwendete als Druckmessgerät ein AutoGraph AGX-V (hergestellt von Shimadzu Corporation). Ein Mischpulver als Cordieritrohstoff wurde in ein Gefäß der Druckmessvorrichtung gegeben. Der Behälter hat einen Durchmesser von 25 mm und eine Höhe von 20 m. Ein notwendiger Druck wurde kontinuierlich auf das Mischpulver ausgeübt. Der Zusatzdruck wurde mit einer Druckgeschwindigkeit von 1 mm/min erhöht. Der Druck wurde auf das Pulvergemisch ausgeübt, bis der Zusatzdruck die Last von 7 kN entsprechend 15 MPa erreichte. Dabei entstand ein zylindrisches Pellet aus dem Mischpulver. Das erste Experiment maß ein Gewicht und eine Höhe des produzierten Pellets.
Es ist möglich, die Höhe des produzierten Granulats mit einem Messschieber, einer Messschraube und/oder einem dreidimensionalen (3D) Messgerät zu messen. Das erste Experiment verwendete ein Mikrometer, um die Höhe des produzierten Pellets zu messen. Da das produzierte Pellet einen Durchmesser von 25 mm hatte, wurde ein Volumen des produzierten Pellets aus dem Durchmesser und der gemessenen Höhe berechnet.
Eine Dichte des produzierten Pellets wurde auf der Grundlage des Volumens und des Gewichts berechnet. Die berechnete Dichte wurde durch das Volumen dividiert, um die Druckschüttdichte zu erhalten.
Eine Methylzellulose 65MP-4000 (hergestellt von der Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd.) wurde als Bindemittel der Mischungsstärke als Cordierit bildender Rohstoff zugesetzt. Die Verwendung des Bindemittels ermöglicht eine einfache Handhabung des aus dem Mischpulver hergestellten Pellets. Insbesondere hat das erste Experiment dem Cordierit bildenden Rohstoff von 1,5 g das Bindemittel von 0,5 g zugesetzt, um das Mischpulver von 2 g zu erhalten. Es ist akzeptabel, eine andere Art von Bindemittel zu verwenden.
Im Allgemeinen besteht ein Zusammenhang zwischen der Partikelgröße und der Schüttdichte. Je kleiner die Partikelgröße ist, desto kleiner wird die Schüttdichte, da ein Spalt zwischen den Partikeln entsteht. Dadurch wird das Schüttgewicht reduziert. Die Anzahl der Partikel in einem Volumen nimmt zu, wenn die Partikelgröße reduziert wird. Je kleiner die Schüttdichte ist, desto größer ist die Anzahl der Partikel. Das heißt, die Schüttdichte und die Anzahl der Partikel sind umgekehrt proportional.
Es ist möglich, die Partikelzahl R des Porenbildners im Mischpulver unter Verwendung der folgenden Formel (x) zu berechnen. $R = N_{ST} / N_{M}$
wobei N_ST die Anzahl der Partikel von Siliziumdioxid und Talkum und N_M die Gesamtzahl der Partikel des gesamten Rohstoffmischpulvers ist.
Wenn das Verhältnis zwischen der Schüttdichte und der Anzahl der zuvor beschriebenen Partikel auf die Formel (x) angewendet wird, wird das Partikelanzahlverhältnis R des porenbildenden Materials durch die folgende Formel (xi) ausgedrückt. $R = ρ_{M} / ρ_{ST}$
wobei ρ_M eine Druckschüttdichte des gesamten Rohmaterialmischpulvers und ρ_ST eine Druckschüttdichte des Mischpulvers aus Siliziumdioxid und Talkum angibt.
Da das erste Experiment das Rohmaterialmischpulver aus Siliziumdioxid, Talkum und Aluminiumhydroxid verwendete, gibt die Druckschüttdichte ρ_M eine Druckschüttdichte des Mischpulvers aus Siliziumdioxid, Talkum und Aluminiumhydroxid an. Dementsprechend ist es möglich, die Partikelzahl R des Porenbildners durch Erhöhung der Druckschüttdichte von Aluminiumhydroxid und durch Verringerung der Druckschüttdichte des aus Siliziumdioxid und Talkum bestehenden Mischpulvers zu erhöhen.
Das erste Experiment berechnete das Verhältnis ρ_A/ρ_ST als Index des Partikelanzahlverhältnisses R des porenbildenden Materials aus Siliziumdioxid und Talkum, wobei ρ_A die Druckschüttdichte von Aluminiumhydroxid darstellt. Tabelle 2 zeigt das Verhältnis ρ_A/ρ_ST und die Druckschüttdichte ρ_ST und ρ_A von Testprobe 1 bis Testprobe 5.
Tabelle 3 zeigt eine Beziehung zwischen der Art des porösen Siliziumdioxids und des geschmolzenen Siliziumdioxids bzw. Silikatglases (siehe Tabelle 1) und der Schüttdichte der einzelnen Testproben 1 bis 5, 1C und 2C, die von einem Klopfdichtemessgerät (hergestellt von SEISHIN ENTERPRISE Co., Ltd.) erfasst werden. Das heißt, das erste Experiment verwendete den Fließfähigkeitsadhäsionstester basierend auf dem Klopfdichtemessverfahren, um die Schüttdichte der Testproben 1 bis 5, 1C und 2C zu erfassen, d.h. zu messen.

Als nächstes das erste Experiment gepresstes Siliziumdioxid-Pulver unter Verwendung des Klopfdichtemessgerät und Berechnen der Schüttdichte der Testprobe 1 bis 5, 1C und 2C basierend auf einem Volumen des komprimierten Siliziumdioxids und dem Volumen des Zylinders. Tabelle 3 zeigt die Berechnungsergebnisse der Schüttdichte der Testproben 1 bis 5, 1C und 2C. [Tabelle 2]

Testprobe Nr.	Testprobe 1	Testprobe 2	Testprobe 3	Testprobe 4	Testprobe 5
Druckschüttdichte ρ_ST (g/cm³) des gemischten Pulvers aus porösem Siliziumdioxid und Talkum	0,91	0,76	0,79	0,79	0,91
Druckschüttdichte ρ_A (g/cm³) von Aluminiumhydroxid	1,42	1,56	1,56	1,56	1,42
Partikelverhältnis ρ_A/ρ_ST (g/cm³) des porenbildenden Materials, hergestellt aus porösem Siliziumdioxid und Talkum	1,56	2,05	1,97	1,97	1,56

[Tabelle 3]

Testprobe Nr.	Testprobe 1	Testprobe 2	Testprobe 3	Testprobe 4	Testprobe 5	Testprobe 1C	Testprobe 2C
Art des Siliziumdioxids	Poröses Siliziumdioxid A	Poröses Siliziumdioxid B	Poröses Siliziumdioxid C	Poröses Siliziumdioxid B	Poröses Siliziumdioxid A	Poröses Siliziumdioxid A	Poröses Siliziumdioxid B
Schüttdichte (g/cm³), detektiert durch ein Klopfdichtemessgerätd	0,51	0,22	0,26	0,22	0,51	1,35	1,38

Wie aus den in Tabelle 3 dargestellten Ergebnissen ersichtlich ist, wurden in der Testprobe 2, der Testprobe 3 und der Testprobe 4 jeweils poröses Siliziumdioxid B, poröses Siliziumdioxid C und poröses Siliziumdioxid B mit einer niedrigen Schüttdichte verwendet, die vom Klopfdichtemessgerät erfasst wird. Wie aus den in Tabelle 2 dargestellten Ergebnissen ersichtlich ist, werden Testprobe 2, Testprobe 3 und Testprobe 4 mit dem Mischpulver aus porösem Siliziumdioxid und Talkum einer Niederdruck-Schüttdichte ρ_ST verwendet.
Es ist möglich, die Schüttdichte des Aluminiumhydroxids aufgrund einer erhöhten Füllbarkeit zu erhöhen, wenn Aluminiumhydroxid aus einem Pulver mit großem Durchmesser und einer relativ großen Partikelgröße und einem Pulver mit kleinem Durchmesser und einer kleinen Partikelgröße besteht. Das heißt, im Allgemeinen ist es möglich, die Füllbarkeit von Aluminiumhydroxid, bestehend aus dem Pulver mit großem Durchmesser und dem Pulver mit kleinem Durchmesser, zu erhöhen, wenn das Pulver mit kleinem Durchmesser in einem Bereich von 5 bis 35 Masse-% liegen soll.
Eine optimale Zusammensetzung des Pulvers mit großem Durchmesser und des Pulvers mit kleinem Durchmesser variiert jedoch aufgrund einer Kombination von Partikelgrößen, Partikelform, Partikelverteilung, etc.
Wie in Tabelle 1 dargestellt, verwendeten die Testprobe 1 und die Testprobe 5 ein Pulver aus Aluminiumhydroxid mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 5 µm. Die Testprobe 2 und die Testprobe 3 verwendeten ein Mischpulver aus Aluminiumhydroxid mit einem Mischungsverhältnis von 3:7, wobei Aluminiumhydroxid mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 3 µm das Pulver mit kleinem Durchmesser ist und Aluminiumhydroxid mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 8 µm das Pulver mit großem Durchmesser ist.
Testprobe 4 verwendete ein Mischpulver aus Aluminiumhydroxid mit einem Mischungsverhältnis von 5:5, wobei Aluminiumhydroxid mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 3 µm das Pulver mit kleinem Durchmesser und Aluminiumhydroxid mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 8 µm das Pulver mit großem Durchmesser aufwies.
Wie in Tabelle 2 dargestellt, kann verstanden werden, dass das Mischpulver aus Aluminiumhydroxid mit einem Mischungsverhältnis, in dem das Pulver mit kleinem Durchmesser im Bereich von 30 bis 50 Masse% etwa die gleiche Druckschüttdichte aufweist.
Wie aus den in Tabelle 2 dargestellten Ergebnissen ersichtlich ist, hatten Testprobe 2, Testprobe 3 und Testprobe 4 im Vergleich zu Testprobe 1 und Testprobe 5, die Aluminiumhydroxid mit gleicher durchschnittlicher Partikelgröße verwendeten, eine große Druckschüttdichte, d.h. ohne Aluminiumhydroxid mit unterschiedlicher durchschnittlicher Partikelgröße zu mischen.
Wie in Tabelle 2 dargestellt, weisen die Testproben 1 bis 5 folgendes Verhältnis des Verhältnisses der Anzahl der Partikel von porösem Siliziumdioxid zu Talkum auf: Testprobe 1 und Testprobe 5 < Testprobe 3 und Testprobe 4 < Testprobe 2.
Das heißt, es ist möglich, das Partikelanzahlverhältnis der Poren bildenden Materialien im Rohmaterialmischpulver zu erhöhen, wenn die Druckschüttdichte von Aluminiumhydroxid erhöht und die Druckschüttdichte des aus porösem Siliziumdioxid und Talkum bestehenden Mischpulvers reduziert wird.
Das heißt, es ist möglich, einen Grad des Kontakts zwischen den Partikeln zu verbessern und eine gleichmäßige Verteilung der Porendurchgangslängen zu erreichen, wenn die Druckschüttdichte der Aluminiumquelle (Al-Quelle) und die Druckschüttdichte des porenbildenden Materials eingestellt werden und das Partikelanzahlverhältnis des porenbildenden Materials erhöht wird.
Wie bereits beschrieben, berechnete das erste Experiment das Partikelanzahlverhältnis der porenbildenden Materialien, d.h. des porösen Siliziumdioxid und des Talkums, auf der Grundlage des Verhältnisses einer, wobei ρ_A die Druckschüttdichte von Aluminiumhydroxid darstellt und ρ_ST eine Druckschüttdichte des Mischpulvers aus Siliziumdioxid und Talkum anzeigt. Der Begriff der vorliegenden Erfindung ist dadurch jedoch nicht eingeschränkt. So ist es beispielsweise möglich, eine Druckschüttdichte der Cordierit bildenden Rohstoffe anstelle der Druckschüttdichte ρ_A von Aluminiumhydroxid zu verwenden.
Das heißt, es ist akzeptabel, das Partikelanzahlverhältnis der Porenbildner aus porösem Siliziumdioxid und auf der Grundlage des Verhältnisses ρ_M/ρ_ST zu berechnen, wobei ρ_M die Druckschüttdichte des gesamten Rohmaterialmischpulvers und ρ_ST eine Druckschüttdichte des Mischpulvers aus Siliziumdioxid und Talkum angibt.
Insbesondere, wenn die Cordierit bildenden Rohstoffe Kaolin und Aluminiumoxid enthalten, ist es möglich, eine Druckschüttdichte eines Mischpulvers zu verwenden, das sich aus den Cordierit bildenden Rohstoffen Kaolin und Aluminiumoxid zusammensetzt.
Wenn die Cordierit bildenden Rohstoffe ein porenbildendes Material enthalten, ist es möglich, eine Druckschüttdichte eines Mischpulvers zu verwenden, das aus den Cordierit bildenden Rohstoffen besteht, die das porenbildende Material enthalten.
Wenn es akzeptabel ist, die Porosität der Trennwände zu reduzieren, ist es ferner möglich, Aluminiumoxid mit einer Partikelgröße, die sich von einer Partikelgröße von Aluminiumhydroxid unterscheidet, in das aluminiumhydroxidhaltige Mischpulver einzubringen.
In dem Mischpulver aus Aluminiumhydroxid und Aluminiumoxid ist es akzeptabel, Aluminiumhydroxid mit nur einer durchschnittlichen Partikelgröße zu verwenden oder nicht weniger als zwei Arten von Aluminiumhydroxid mit einer unterschiedlichen Partikelgröße zu verwenden. Ebenso ist es möglich, nur Aluminiumoxid mit einer durchschnittlichen Partikelgröße zu verwenden oder nicht weniger als zwei Arten von Aluminiumhydroxid mit einer unterschiedlichen Partikelgröße zu verwenden. Darüber hinaus ist es akzeptabel, als Aluminiumquelle Aluminiumoxid anstelle von Aluminiumhydroxid zu verwenden. Es ist möglich, die Kombination der Komponenten, aus denen sich das Mischpulver zusammensetzt, basierend auf einem Formfaktor, einem Schrumpfungsfaktor, Produktionskosten usw. zu ändern.
Zweites Experiment
Eine Beschreibung des zweiten Experiments wird mit Bezug auf die in Tabelle 4, Tabelle 5, Tabelle 6, 1, 18, 20, 21 und 22 dargestellten Versuchsergebnisse vorgestellt.
Das zweite Experiment ergab Testproben H1 bis H12 als zwölf Arten von Wabenstrukturkörpern mit unterschiedlich vielen kommunizierenden Poren. Nun wird eine Beschreibung des Verfahrens zur Herstellung der einzelnen Testproben H1 bis H12 vorgestellt. Wie in Tabelle 4 und Tabelle 5 dargestellt, hatte jede der Testproben H1 bis H12 eine unterschiedliche Zusammensetzung der Cordierit bildenden Rohstoffe, von denen jeweils eine Menge angepasst wurde.
Wie in Tabelle 4 und Tabelle 5 dargestellt, produzierte das zweite Experiment jede Testprobe durch Einstellen einer Zusammensetzung aus Siliziumdioxid, Talkum und Aluminiumhydroxid, um den Cordieritrohstoff zu bilden.
Wie in Tabelle 4 und Tabelle 5 dargestellt, wurde dem cordieritbildenden Rohmaterial jeder Testprobe eine erforderliche Menge eines Porenbildners aus Graphit, Wasser, Schmiermittel, und einem Bindemittel aus Methylzellulose zugesetzt. Ein Ton wurde unter Verwendung der Mischung Rohpulver hergestellt, das sich aus dem cordieritbildenden Rohstoff und den oben genannten Zusatzstoffen zusammensetzt. Insbesondere zur Verbesserung des durch die Partikelkontakte verursachten Kommunikationsgrades und zur Verbesserung des Kurvenverhältnisses wurde der jeweils aus den Testproben H1, H4 und H7 gebildete Ton über einen längeren Zeitraum gemischt, der länger als eine übliche Ton- bzw. Sandmischzeit in einem Bereich von 30 Minuten bis zwei Stunden ist.
Allerdings wird die Tonmischzeit zu einer übermäßig langen Zeit, und Wasser wird verdampft. Dies reduziert einen notwendigen Tonformfaktor. Dementsprechend benutzte das zweite Experiment die Tonmischzeit von Testprobe H1, Testprobe H4 und Testprobe H7, die innerhalb des 1,3- bis 1,6-fachen der üblichen Tonmischzeit lag. Der Ton wurde extrudiert und geformt, um einen Grünkörper herzustellen. Der Grünkörper wurde bei einer Temperatur von 1410 °C gebrannt. Danach wurden die Stopfenelemente so geformt, dass die Wabenstrukturkörper des der Testprobe H1 bis zur Testprobe H12 erzeugt wurden. Jeder der Wabenstrukturkörper der Testprobe H1 bis zur Testprobe H12 hatte eine zylindrische Form von 132 mm Durchmesser und 101 mm Länge in axialer Richtung. Tabelle 6 zeigt eine Dicke der Trennwände in jeder der Testproben H1 bis H12. Die Zellen, die sich in jeder der Testproben H1 bis H12 bilden, hatten eine quadratische Form, die in 1 dargestellt ist.
[Porosität und durchschnittlicher Porendurchmesser]
Eine Porosität und ein durchschnittlicher Porendurchmesser der Trennwand im Wabenstrukturkörper als jede der Testproben H1 bis zur Testprobe H12 wurden mit einer Auto-Pore als Quecksilberporosimeter (hergestellt von der Shimadzu Corporation) nach dem Quecksilber-Einpressverfahren gemessen. Die Messbedingungen sind wie folgt.
Jede Testprobe wurde geschnitten und vom Wabenstrukturkörper getrennt, und dies für jede der Testproben H1 bis H12. Jede Testprobe weist ein rechteckiges Prisma mit einer Höhe und Breite von 15 mm × 15 mm (die senkrecht zu seiner Axialrichtung stehen) und einer Länge von 20 mm (in seiner Axialrichtung) auf.
Anschließend wurde die Testprobe in eine Messkammer des Quecksilberporosimeters eingeführt und ein Druck der Messkammer reduziert. Nach der Druckreduzierung in der Messkammer wurde ein Quecksilber in die Messkammer eingebracht und ein Druck in der Messkammer erhöht. Der Porendurchmesser und das Porenvolumen jeder Testprobe wurden auf der Grundlage des erhöhten Drucks und eines Volumens des in die Messkammer eingeleiteten Quecksilbers ermittelt.
Die Bestimmung des Porendurchmessers und des Porenvolumens jeder Testprobe erfolgte unter einem Druck im Bereich von 0,5 psia bis 20000 psia. So entspricht beispielsweise 0,5 psia 0,35 × 10^-3 kg/mm² und 20000 psia 14 kg/mm². Der Druckbereich von 0,5 psia bis 20000 psia entspricht einem Porendurchmesserbereich von 0,01 bis 420 µm. Bei der Berechnung des Porendurchmessers aus dem Druck wurden eine Kontaktwinkelkonstante von 140° und eine Oberflächenspannungskonstante von 480 dyn/cm verwendet. Der durchschnittliche Porendurchmesser stellt einen Porendurchmesser bei 50% integriertem Wert des Porenvolumens dar. Die Porosität wurde mit Hilfe der folgenden Formel berechnet. $\begin{array}{l} Porosität (%) = Gesamtporenvolumen / \\ (Gesamtporenvolumen + 1 / wahres spezifisches Gewicht von Cordierit) \times 100. \end{array}$
[Anzahl der kommunizierenden Poren und Kurvenverhältnis L/T (vor dem Katalysatoreinlagern)]
Vor dem Katalysatoreinlagern, d.h. bevor der Katalysator 2 in jeder Testprobe als Wabenstrukturkörper gelagert wurde, wurden die Anzahl der in den Trennwänden gebildeten kommunizierenden Poren und das Kurvenverhältnis L/T durch das Binarisierungsverfahren von CT-Scanbildern gemessen, wie bei der ersten exemplarischen Ausführungsform erläutert.
Das Binarisierungsverfahren von CT-Scanbildern in Scanrichtung S wurde mit dem ImageJ ver. 1.46 als Java-basiertes Bildverarbeitungsprogramm durchgeführt (entwickelt am NIH, National Institutes of Health und dem Laboratory for Optical and Computational Instrumentation.)
Nach dem Binarisierungsverfahren wurde die Länge des Porendurchgangs der Poren mit Hilfe des IGORL ver. 6.0.3.1 der Firma HULINKS Inc. gemessen.
Das Leitungsverdünnungsverfahren der Poren 121, der aus den binärisierten CT-Scanbildern erhalten wird, wird durchgeführt.
Zur Berechnung des Kurvenverhältnisses L/T wurde die Porendurchgangslänge mit der Analysesoftware GeoDict® ver. 2017 der SCSK Corporation berechnet.
15 bis 20 sind Ansichten, die das Frequenz-Histogramm der Porendurchgangslängen in den jeweiligen Testproben H2 bis H7 zeigen.
[Verschlechterungsrate der PM-Sammelrate und Verschlechterungsrate des Druckverlustes]
Nachdem die Innenseite der Trennwände mit dem schlammhaltigen Katalysator gefüllt wurde, wurde der katalysatorhaltige Schlamm von einer Endfläche oder beiden Endflächen der Wabenstrukturkörper als Testproben H1 bis H12 angesaugt, um den Katalysator in den Poren der Trennwände in den Wabenstrukturkörpern als Testproben H1 bis H12 nach dem bekannten In-Wand-Beschichtungsverfahren zu lagern. Die Einlagermenge des Katalysators betrug 60 g/l.
Das zweite Experiment maß die PM-Sammelrate und den Druckverlust vor und nach dem Katalysatoreinlagern in jeder der Testproben H1 bis H12.
Konkret misst das zweite Experiment die PM-Sammelrate und den Druckverlust nach dem folgenden Verfahren.
Jeder der Wabenstrukturkörper als Testproben H1 bis H12 vor und nach dem Katalysatoreinlagern wurde auf einem Abgasrohr eines Benzin-Direkteinspritzmotors montiert. Das zweite Experiment führt PM-haltiges Abgas in jeden der Wabenstrukturkörper zu, während es die Menge an PM im Abgas misst, die aus jedem der Wabenstrukturkörper als Testproben H1 bis H12 abgegeben wurde. Das zweite Experiment berechnete die PM-Sammelrate jeder Testprobe auf der Grundlage der Menge an PM. Die Messbedingungen waren 450°C Temperatur und 2,8 m³/min Durchflussmenge des Abgases. Gleichzeitig erkannte das zweite Experiment einen Druck der Vorderseite und einen Druck der Rückseite jeder Testprobe und berechnete den Druckverlust jeder Testprobe auf der Grundlage einer Druckdifferenz zwischen der Vorderseite und der Rückseite jeder Testprobe. Die Messbedingungen waren 720°C in der Temperatur und 11,0 m³/min in der Strömungsmenge des Abgases. Das zweite Experiment führte diese Messungen im Anfangszustand der Testproben H1 bis H12 durch, wobei der Anfangszustand eine Bedingung darstellt, in der kein PM in jeder der Testproben H1 bis H12 akkumuliert wird.
Die im Abgas enthaltene PM-Menge wurde mit einem PM-Partikelzähler der Firma AVL Corp. berechnet.
Das zweite Experiment berechnete einen Absolutwert von (100 × (PM-Sammelrate[%] nach dem Katalysatoreinlagern - PM-Sammelrate[%] vor dem Katalysatoreinlagern) / (PM-Sammelrate[%] vor dem Katalysatoreinlagern). Das zweite Experiment bestimmte den berechneten Absolutwert als die Verschlechterung der PM-Sammelrate jeder Testprobe.
Weiterhin berechnete das zweite Experiment einen Absolutwert von (100 × (Druckverlust[kPa] nach dem Katalysatoreinlagern - Druckverlust[kPa] vor dem Katalysatoreinlagern) / (Druckverlust[kPa] vor dem Katalysatoreinlagern). Das zweite Experiment bestimmte den berechneten Absolutwert als die Verschlechterungsrate des Druckverlustes jeder Testprobe.
Tabelle 6 zeigt die Berechnungsergebnisse der Verschlechterungsrate der PM-Sammelrate und der Verschlechterungsrate des Druckverlustes der Testproben H1 bis H12.

21 ist eine Ansicht, die einen Zusammenhang zwischen der Anzahl der kommunizierenden Poren und der Verschlechterungsrate der PM-Sammelrate von Testproben vor dem Katalysatoreinlagern zeigt. 22 ist eine Ansicht, die einen Zusammenhang zwischen der Anzahl der kommunizierenden Poren und der Verschlechterungsrate des Druckverlustes von Testproben vor dem Katalysatoreinlagern zeigt. [Tabelle 6]

	Dicke (µm) der Trennwand	Vor Katalysatoreinlagerungprozess				Verschlechterungsrate der PM Sammelrate (%)	Verschlechterungsrate des Druckverlustes (%)
	Dicke (µm) der Trennwand	Porosität (%)	Durchschnittlicher Porendurchmesser (µm)	Anzahl der kommunizierenden Poren (Poren/0,25mm²)	Kurvenverhältnis L/T (-)	Verschlechterungsrate der PM Sammelrate (%)	Verschlechterungsrate des Druckverlustes (%)
Testprobe H1	280	59	25	26221	1,35	8,8	3,6
Testprobe H2	190	63	30	17455	1,81	14,8	23,2
Testprobe H3	280	66	19	12556	1,13	15,1	23,3
Testprobe H4	240	65	14	28519	1,21	8,9	3,7
Testprobe H5	280	65	17	22577	1,26	11,1	16,1
Testprobe H6	240	65	16	24165	1,25	9,1	3,9
Testprobe H7	210	61	19	20663	1,34	12,5	18,5
Testprobe H8	280	58,5	16	29628	1,28	8,9	3,7
Testprobe H9	280	62	17	18515	1,44	13,5	21,8
Testprobe H10	280	64	16	19034	1,03	12,3	17,3
Testprobe H11	280	64	18	16800	1,1	9,5	3,7
Testprobe H12	280	64	17	28050	1,04	9,0	1,5

Die folgenden Sachverhalte lassen sich aus den Ergebnissen des zweiten Experiments in Tabelle 6 ablesen.
Vor dem Katalysatoreinlagern haben die Testprobe H2 und die Testprobe H3 die Anzahl der kommunizierenden Poren von weniger als 18000 [Poren/0,25 mm²]. Nach dem Katalysatoreinlagern hatte jede der Testproben H2 und H3 eine hohe Verschlechterungsrate sowohl der PM-Sammelrate als auch des Druckverlustes. Andererseits hatte jede der Testproben H1 und H4 bis H12 im Vergleich zu denen der Testproben H2 und H3 eine geringe Verschlechterungsrate sowohl der PM-Sammelrate als auch des Druckverlustes nach dem Katalysatoreinlagern. Das heißt, im Vergleich zur Struktur der Testproben H2 und H3 ermöglicht die Struktur jeder der Testproben H1 und H4 bis H12 eine Verschlechterung der PM-Sammelrate und des Druckverlustes nach dem Katalysatoreinlagern zu unterdrücken.
Da die Gesamtzahl der kommunizierenden Poren in den Testproben H1 und H4 bis H12 nach dem Katalysatoreinlagern eine Dichte von nicht weniger als 18000 [Poren/0,25 mm²] hatte, wurde eine von jeder kommunizierenden Pore gelagerte Katalysatormenge reduziert und die Anzahl der kommunizierenden Poren, die mit dem Katalysator verstopft waren, reduziert. Diese Struktur ermöglicht es, eine Verschlechterung der PM-Sammelrate und des Druckverlustes nach dem Katalysatoreinlagern zu unterdrücken.
Weiterhin kann, wie in 21 und 22 dargestellt, verstanden werden, dass Testproben mit den kommunizierenden Poren von weniger als 18000 [Poren/0,25 mm²] vor dem Katalysatoreinlagern eine hohe Verschlechterungsrate sowohl der PM-Sammelrate als auch des Druckverlustes hatten. Das bedeutet, dass die kommunizierenden Poren mit dem Katalysator in einem Wabenstrukturkörper verstopft sind, in dem die Anzahl der kommunizierenden Poren vor dem Katalysatoreinlagern innerhalb eines Bereichs von weniger als 18000 [Poren/25 mm²] lag, und die verstopften kommunizierenden Poren verhindern, dass das Abgas leicht in diesen strömt. Dadurch wird die Verschlechterungsrate der PM-Sammelrate und des Druckverlustes hoch. Mit anderen Worten reduziert das Katalysatoreinlagerverfahren die Gesamtzahl der kommunizierenden Poren, die in der Lage sind, das Abgas leicht fließen zu lassen, und stellt eine geringere Anzahl der kommunizierenden Poren zur Verfügung, damit das Abgas leicht darin fließen kann.
Weiterhin, wie in 21 und 22 dargestellt, wenn Testproben mit den kommunizierenden Poren bei einer Dichte von nicht weniger als 18000 [Poren/0,25 mm²] vor dem Katalysatoreinlagern eine geringe Verschlechterungsrate der PM-Sammlung arte und den Druckverlust aufweisen. Das bedeutet, dass Testproben mit einer großen Anzahl der kommunizierenden Poren bei einer Dichte von nicht weniger als 18000 [Poren/0,25 mm²] die kommunizierenden Poren ohne Katalysator vor dem Katalysatoreinlagern aufweisen, ein Absolutwert jeder der PM-Sammelrate und deren Druckverlust zunimmt und die PM-Sammelrate und der Druckverlust durch das Vorhandensein der kommunizierenden Poren ohne Katalysator erhöht werden. Das heißt, das Vorhandensein der kommunizierenden Poren ohne Katalysator reduziert die Verschlechterungsrate der PM-Sammelrate und den Druckverlust. Da die Verschlechterung der PM-Sammelrate und des Druckverlustes durch den Abgasstrom verursacht wird, wird die Sättigung der Verschlechterungsrate sowohl der PM-Sammelrate als auch des Druckverlustes durch einen Grad des der Strömung des Abgases bestimmt.
Drittes Experiment
Es wird eine Beschreibung eines dritten Experiments mit Bezug auf die in Tabelle 7 und 23 dargestellten experimentellen Ergebnisse vorgestellt.
Im dritten Experiment wurden die Testproben F1 bis F12 als Abgasreinigungsfilter verwendet, die den jeweiligen Testproben H1 bis H12 mit Katalysator von 60 g/L entsprechen.
Ähnlich wie beim zweiten Experiment, das zuvor mit dem in der ersten exemplarischen Ausführungsform dargestellten Verfahren beschrieben wurde, wurden die Parameter wie die Porosität, der durchschnittliche Partikeldurchmesser, die Anzahl der kommunizierenden Poren und das Kurvenverhältnis L/T jeder der Testproben F1 bis F12 gemessen und berechnet. Tabelle 7 zeigt die Ergebnisse dieser Parameter der Testproben F1 bis F12. Die Verschlechterungsrate sowohl der PM-Sammelrate als auch des im zweiten Experiment erhaltenen Druckverlustes sind in Tabelle 7 nochmals dargestellt. Weiterhin zeigt Tabelle 7 auch eine Reinigungsrate der Stickoxide (NOx) der Testproben F1 bis F12, was im vierten Experiment erläutert wird.

Auf der Grundlage der Ergebnisse des zweiten Experiments und der Ergebnisse des dritten Experiments zeigt 23 einen Zusammenhang zwischen der Anzahl der kommunizierenden Poren vor dem Katalysatoreinlagern und der Anzahl der kommunizierenden Poren nach dem Katalysatoreinlagern in den Testproben F1 bis F12. [Tabelle 7]

	Nach Katalysatoreinlagerungsprozess				Verschlechterungsrate der PM Sammelrate (%)	Verschlechterungsrate des Druckverlustes (%)	NOx-Reinigungsrate (%)
	Porosität (%)	Durchschnittlicher Porendurchmesser (µm)	Anzahl der kommunizierenden Poren (Poren/ 0,25mm²)	Kurvenverhältnis L/T (-)	Verschlechterungsrate der PM Sammelrate (%)	Verschlechterungsrate des Druckverlustes (%)	NOx-Reinigungsrate (%)
Testprobe F1	50	23	6062	1,57	8,8	3,6	99,7
Testprobe F2	54	28	4349	2,10	14,8	23,2	85,0
Testprobe F3	57	17	3399	1,31	15,1	23,3	83,5
Testprobe F4	56	12	6811	1,40	8,9	3,7	98,4
Testprobe F5	56	15	5232	1,47	11,1	16,1	97,5
Testprobe F6	56	14	5871	1,45	9,1	3,9	98,6
Testprobe F7	52	17	5135	1,55	12,5	18,5	98,9
Testprobe F8	49,5	14	7136	1,48	8,9	3,7	99,2
Testprobe F9	53	15	4822	1,67	13,5	21,8	98,6
Testprobe F10	52	14	4583	1,19	12,3	17,3	82,1
Testprobe F11	58	16	6796	1,28	9,5	3,7	86,2
Testprobe F12	55	15	7013	1,21	9,0	1,5	87,4

Beim Vergleich der in Tabelle 7 gezeigten Ergebnisse mit den in Tabelle 6 gezeigten Ergebnissen, da die Testproben H1 bis H17 den Katalysator gelagert haben und dessen Menge 60 g/L betrug, wurde die Gesamtzahl der nicht mit dem Katalysator verstopften kommunizierenden Poren nach dem Katalysatoreinlagern reduziert. Infolgedessen steigt das Kurvenverhältnis L/T durch Korrelation mit einem kurzen Längendurchgang, der durch die nicht verstopften kommunizierenden Poren gebildet wird. Je mehr die Katalysatormenge zunimmt, desto stärker steigt das Kurvenverhältnis L/T. Andererseits wird das Kurvenverhältnis L/T umso stärker reduziert, je mehr die Katalysatormenge reduziert wird.
Wie in 23 dargestellt, kann verstanden werden, dass die Anzahl der kommunizierenden Poren vor dem Katalysatoreinlagern und die Anzahl der kommunizierenden Poren die positive Korrelation aufweisen. Aus den in Tabelle 7 dargestellten Ergebnissen ist es möglich, dass der Abgasreinigungsfilter die kommunizierenden Poren bei einer Dichte von mindestens 4500 [Poren/0,25 mm²] aufweist, die nach dem Katalysatoreinlagern nicht verstopft sind, wenn die kommunizierenden Poren bei einer Dichte von weniger als 18000 [Poren/0,25 mm²] vor dem Katalysatoreinlagern liegen.
Viertes Experiment
Es wird ein viertes Experiment mit Bezug auf die in den bis dargestellten experimentellen Ergebnissen beschrieben.
Das vierte Experiment verwendete die Testproben H1 bis H12, die im dritten Experiment als Abgasreinigungsfilter dargestellt sind, und detektierte das Kurvenverhältnis L/T vor dem Katalysatoreinlagern, die Dicke der Katalysatorschicht nach dem Katalysatoreinlagern und die NOx-Reinigungsfähigkeit jeder Testprobe. Das vierte Experiment erkannte die Beziehung zwischen dem erfassten Kurvenverhältnis L/T, der Dicke der Katalysatorschicht und der NOx-Reinigungsfähigkeit.
24 ist eine Ansicht, die ein Verfahren zum Erfassen der NOx-Reinigungsrate von Testproben als Abgasreinigungsfilter gemäß dem vierten Experiment erklärt.
Wie in 24 dargestellt, verwendete das vierte Experiment einen Auswertekonverter, der aus Abgasrohren 91, einem Gehäuse 92, in dem jede Testprobe untergebracht war, und Verbindungsteilen 93, die das Gehäuse 92 mit den Abgasrohren 91 verbanden, aufgebaut war.
Die Abgasrohre 91 bestehen aus dem stromaufwärtsseitigen Rohr und dem stromabwärtsseitigen Rohr. Das stromaufwärts gelegene Rohr wurde mit einem Motor E verbunden, der Abgas abgab. Der Motor E ist ein natürlicher Ansaugmotor mit vier Zylindern und einem Hubraum von 2,0 Liter.
Wie in 24 dargestellt, wurden ein Luft/Kraftstoff (A/F)-Sensor 94 und ein Gaskonzentrationssensor 95 am stromaufwärts gerichteten Rohr in den Abgasrohren 91 montiert. Weiterhin wurde ein Gaskonzentrationssensor 96 am stromabwärtsseitigen Rohr in den Abgasrohren 91 montiert. Der Gaskonzentrationssensor 95 und der Gaskonzentrationssensor 96 sind vom Typ MEXA-7500, hergestellt von HORIBA Ltd.
Die NOx-Reinigungsrate wurde unter der Bedingung ermittelt, dass der A/F-Wert 14,4, die Einlassluftmenge 50 g/s und eine Drehzahl des Motors E 3500 U/min (Umdrehungen pro Minute) betrug.
Das vierte Experiment berechnete die Reinigungsrate von Stickoxiden (NOx), d.h. die NOx-Reinigungsrate jeder Testprobe, auf der Grundlage der folgenden Formel.
NOx-Reinigungsrate = 100 x (NOx-Konzentration [ppm] vom Gaskonzentrationssensor 95 erfasst - NOx-Konzentration[ppm] vom Gaskonzentrationssensor 96 erfasst) / (NOx-Konzentration [ppm] vom Gaskonzentrationssensor 95 erfasst).
Weiterhin berechnete das vierte Experiment die Dicke der Katalysatorschicht jeder Testprobe unter Verwendung der folgenden Formel auf der Grundlage des durchschnittlichen Porendurchmessers, der durch das Quecksilber-Einpressverfahren erhalten wurde, das in der ersten exemplarischen Ausführungsform und dem zweiten Experiment erläutert wird.
Dicke der Katalysatorschicht = 0,5 x (durchschnittlicher Porendurchmesser vor dem Katalysatoreinlagern - durchschnittlicher Porendurchmesser nach dem Katalysatoreinlagern).
Die Erhöhung der Anzahl der kommunizierenden Poren verbessert die Fläche, die in der Lage ist, den Katalysator zu lagern. Die Anzahl der effektiven kommunizierenden Poren ist auf das Kurvenverhältnis L/T vor dem Katalysatoreinlagern zurückzuführen, wobei die effektiven kommunizierenden Poren in der Lage sind, eine notwendige Menge an Katalysator darin zu lagern und eine notwendige Dicke der Katalysatorschicht bereitzustellen, die PM wie NOx und Abgas ausreichend sammelt.
25 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einem Kurvenverhältnis und der NOx-Reinigungsrate vor dem Katalysatoreinlagern in Testproben gemäß dem vierten Experiment zeigt. Wie in 25 dargestellt, weist die Testprobe bei einem niedrigen Kurvenverhältnis L/T vor dem Katalysatoreinlagern eine Tendenz auf, die NOx-Reinigungsleistung als Abgasreinigungsfilter zu reduzieren.
26 ist eine Ansicht, die einen Zusammenhang zwischen der Dicke der Katalysatorschicht und der NOx-Reinigungsrate von Testproben gemäß dem vierten Experiment zeigt. Wie in 26 dargestellt, neigt die Testprobe bei geringer Dicke der Katalysatorschicht dazu, seine NOx-Reinigungsleistung als Abgasreinigungsfilter zu reduzieren, da NOx-haltiges Abgas nicht in die Katalysatorschicht diffundiert wird.
27 ist eine Ansicht, die einen Zusammenhang zwischen dem Kurvenverhältnis und der Dicke einer Katalysatorschicht in Testproben vor dem Katalysatoreinlagern gemäß dem vierten Experiment zeigt. Wie in 27 dargestellt, wenn das Kurvenverhältnis L/T vor dem Katalysatoreinlagern reduziert wird und ein Durchgangswiderstand der kommunizierenden Poren reduziert wird, wird das Katalysatoreinlagervermögen während des Verfahrens des Katalysatoreinlagerns reduziert, und die Testprobeweist eine Tendenz auf, eine dünne Katalysatorschicht zu haben.
Dementsprechend ist es vorzuziehen, dass der Abgasreinigungsfilter das Kurvenverhältnis L/T bei einem Wert von nicht weniger als 1,2 aufweist, um die verbesserte NOx-Reinigungsfähigkeit auf der Grundlage der in 25, 26 und 27 dargestellten Ergebnisse zu gewährleisten.
Darüber hinaus ist der Grund, warum das bevorzugte Kurvenverhältnis L/T ein Wert von nicht weniger als 1,2 ist, dass eine notwendige Reaktionszeit zwischen Katalysator und NOx als im Abgas enthaltener PM ein konstanter physikalischer Wert ist. Dementsprechend ist es möglich, dass die Katalysatorschicht mit einer erforderlichen Dicke den kommunizierenden Porendurchgang mit einer erforderlichen Porendurchgangslänge in den Trennwänden bereitstellt. Die kommunizierenden Porendurchgänge mit den notwendigen Porendurchgängen ermöglichen eine vollständige Reaktion des Katalysators und der im Abgas enthaltenen NOx. Dementsprechend kann der Abgasreinigungsfilter mit der zuvor beschriebenen Struktur das Abgas ausreichend reinigen.
Während spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ausführlich beschrieben wurden, wird es von den Fachleuten geschätzt, dass verschiedene Modifikationen und Alternativen zu diesen Details im Lichte der allgemeinen Lehren der Offenbarung entwickelt werden könnten. Dementsprechend sind die besonderen Vereinbarungen, die offenbart werden, nur zur Veranschaulichung gedacht und nicht auf den Umfang der vorliegenden Offenbarung beschränkt, der die volle Breite der folgenden Ansprüche und aller ihrer Äquivalente zu gewähren ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2017163691 A [0004]

Claims

Wabenstrukturkörper (1), umfassend: eine Außenhaut (11); eine Mehrzahl von Zellen (13), die in einer Innenseite der Außenhaut angeordnet sind; und eine Mehrzahl von Trennwänden (12) mit Poren, wobei die Trennwände im Inneren der Außenhaut angeordnet sind und die Mehrzahl von Zellen bilden, wobei die Poren kommunizierende Poren umfassen, die mit benachbarten Zellen kommunizieren und durch die Abgas zwischen den benachbarten Zellen strömt, und wobei die kommunizierenden Poren eine Dichte von nicht weniger als 18000 [Poren/0,25 mm²] aufweisen.
Wabenstrukturkörper (1) nach Anspruch 1, wobei die in den Trennwänden gebildeten Poren einen durchschnittlichen Porendurchmesser in einem Bereich von nicht weniger als 12 µm und nicht mehr als 30 µm aufweisen und die Trennwände eine Porosität in einem Bereich von nicht weniger als 55% und nicht mehr als 75% aufweisen.
Wabenstrukturkörper (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Trennwände ein Kurvenverhältnis L/T bei einem Wert von nicht weniger als 1,2 aufweisen, wobei L/T ein Verhältnis einer Dicke T (µm) der Trennwände zu einer durchschnittlichen Durchgangslänge L (µm) der in den Trennwänden gebildeten kommunizierenden Poren angibt.
Abgasreinigungsfilter (3), umfassend: den Wabenstrukturkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3; und einen Katalysator (2), der auf Porenwänden (122a) der kommunizierenden Poren eingelagert ist.
Abgasreinigungsfilter (3) nach Anspruch 4, wobei die Porenwände (122a) den Katalysator mit nicht weniger als 30 g/l einlagern.
Abgasreinigungsfilter (3) nach Anspruch 4 oder 5, wobei, nachdem der Katalysator auf den Porenwänden (122a) eingelagert wurde, die kommunizierenden Poren, die nicht mit dem Katalysator verstopft sind, eine Dichte von nicht weniger als 4500 [Poren/0,25 mm²] aufweisen.
Abgasreinigungsfilter (3) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei, nachdem der Katalysator auf den Porenwänden (122a) eingelagert wurde, die Trennwände einen durchschnittlichen Porendurchmesser in einem Bereich von nicht weniger als 10 µm und nicht mehr als 28 µm aufweisen und die Porosität in einem Bereich von nicht weniger als 46 % und nicht mehr als 66 % aufweisen.
Abgasreinigungsfilter (3) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei, nachdem der Katalysator auf den Porenwänden gelagert wurde, die Trennwände ein Kurvenverhältnis L/T bei einem Wert von nicht weniger als 1,4 aufweisen, wobei das Kurvenverhältnis L/T durch ein Verhältnis einer Dicke T (µm) der Trennwände zu einer durchschnittlichen Durchgangslänge L (µm) der kommunizierenden Poren definiert ist.
Abgasreinigungsfilter (3), umfassend einen Wabenstrukturkörper (1) und einen Katalysator (2), wobei der Wabenstrukturkörper das Folgende umfasst: eine Außenhaut (11); eine Mehrzahl von Zellen (13), die in einer Innenseite der Außenhaut angeordnet sind; und eine Mehrzahl von Trennwänden (12) mit Poren, die im Inneren der Außenhaut angeordnet sind und die Mehrzahl von Zellen bilden, wobei die Poren kommunizierende Poren umfassen, die benachbart angeordnete Zellen miteinander verbinden und durch die Abgas zwischen den benachbarten Zellen strömt, und wobei der Katalysator (2) auf Porenwänden (122a) der kommunizierenden Poren gelagert wird, die Porenwände (122a) den Katalysator bei nicht weniger als 30 g/l einlagern, und nachdem der Katalysator auf den Porenwänden (122a) eingelagert wurde, die kommunizierenden Poren, die nicht mit dem Katalysator verstopft sind, eine Dichte von nicht weniger als 4500 [Poren/0,25 mm²] aufweisen.
Abgasreinigungsfilter nach Anspruch 9, wobei, nachdem der Katalysator auf den Porenwänden (122a) eingelagert wurde, die Trennwände einen durchschnittlichen Porendurchmesser in einem Bereich von nicht weniger als 10 µm und nicht mehr als 28 µm aufweisen und die Porosität in einem Bereich von nicht weniger als 46 % und nicht mehr als 66 % aufweisen.
Abgasreinigungsfilter nach Anspruch 9 oder 10, wobei nachdem der Katalysator auf den Porenwänden eingelagert wurde, die Trennwände ein Kurvenverhältnis L/T von nicht weniger als 1,4 aufweisen, wobei das Kurvenverhältnis L/T durch ein Verhältnis einer Dicke T (µm) der Trennwände zu einer durchschnittlichen Durchgangslänge L (µm) der kommunizierenden Poren definiert ist.