DE112015003402T5

DE112015003402T5 - Abgasreinigungsfilter

Info

Publication number: DE112015003402T5
Application number: DE112015003402.1T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Matsubara; Syusaku Yamamura; Mikio Ishihara; Akira Miyashita
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-07-24
Filing date: 2015-07-01
Publication date: 2017-04-27
Anticipated expiration: 2035-07-02
Also published as: JP6485162B2; JP2016029272A; WO2016013361A1; DE112015003402B4

Abstract

Ein Abgasreinigungsfilter 1 hat Verschlusselemente 3 und einen Wabenstrukturkörper 2. Endoberflächen 28, 29 des Körpers 2 sind teilweise durch die Verschlusselemente 3 verschlossen. Der Körper 2 hat Zellwände 21, Zellen 22, Zelldichtebereiche 23, von welcher jeder eine unterschiedliche Zelldichte hat, welche nacheinanderfolgend in einer radialen Richtung Y von einer zentralen Sektion 20 zu einer Außenumfangssektion 200 gebildet sind, und Grenztrennwände 24, welche zwischen den Zelldichtebereichen 23 benachbart angeordnet gebildet sind. Die Zellen 22 haben Grenzzellen 221, welche in Kontakt mit den Grenztrennwänden 24 sind, und innere Zellen 222, welche nicht in Kontakt mit den Grenztrennwänden 24 sind. Jede innere Zelle 222 ist durch die Zellwände 21 umgeben. Wenigstens eine der Endoberflächen 28, 29 jeder inneren Zelle 222, welche zu einigen der inneren Zellen 222 gehört, ist durch das Verschlusselement 3 verschlossen. Wenigstens ein Teil der Grenzzellen 221 sind Grenzöffnungszellen 225 in welchen beide der Endoberflächen 28, 29 in der axialen Richtung X offen sind.

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Abgasreinigungsfilter, welche beispielsweise zum Entfernen von Partikeln beziehungsweise Feinstaub aus Abgas zu verwenden sind.
[Stand der Technik]
Es ist bekannt, dass Abgas von Dieselmaschinen Partikel beziehungsweise Feinstaub(PM = Particulate Matter = Partikel beziehungsweise Feinstaub)-Emissionen wie beispielsweise Kohlenstofffeinstaub aufweist. Da PM, welche in dem Dieselmaschinenabgas enthalten sind, Luftverschmutzung verursachen, sehen viele Länder eine Luftverschmutzungsregulierung vor, welche die Emissionsmenge beschränkt. Gemäß der Luftverschmutzungsregulierung ist ein Dieselmaschinenfahrzeug mit einem Abgasreinigungsfilter ausgestattet. Insbesondere hat ein Abgasreinigungsfilter einen Wabenstrukturkörper und Verschlusselemente. Der Wabenstrukturkörper hat mehrere Zellen. Jede Zelle ist durch Trennwände umgeben. Eine Endoberfläche jeder Zelle ist durch das Verschlusselement verschlossen. PM werden eingefangen durch und gesammelt in dem Abgasreinigungsfilter. Der Abgasreinigungsfilter wird ausgebrannt (combusted), um die eingefangenen PM aus dem Abgasreinigungsfilter zu entfernen. Dies macht es möglich, den Abgasreinigungsfilter zu regenerieren.
Andererseits wird der Wabenstrukturkörper in Benzinmaschinenfahrzeugen verwendet. Beispielsweise wurde ein Wabenstrukturkörper vorgeschlagen (siehe Patentdokument 1), welcher mehrere Zelldichtebereiche hat. Die mehreren Zelldichtebereiche haben eine unterschiedliche Zelldichte, welche schrittweise in einer radialen Richtung von einer zentralen Sektion zu einer Außenumfangssektion des Wabenstrukturkörpers geändert wird.
In dieser Struktur des Wabenstrukturkörpers ist eine Grenztrennwand zwischen den Zelldichtebereichen gebildet, welche benachbart zueinander sind, um einen von dem anderen zu trennen. Der Wabenstrukturkörper, welcher die Struktur hat, die vorangehend beschrieben ist, erlaubt es Abgas, einheitlich bei einer gleichen Strömungsgeschwindigkeit durch das Innere des Wabenstrukturkörpers zu passieren.
In jüngster Zeit sind, da Luftverschmutzungs-Regulierungsstandard-Gesetze und Regulierungen betreffend eine PM-Emissionsmenge Jahr für Jahr strikter wurden, PM-Emissionen von Benzinmaschinenfahrzeugen zusätzlich zu PM-Emissionen von Dieselmaschinenfahrzeugen problematisch geworden. Es wird in Betracht gezogen, den Abgasreinigungsfilter auf Benzinmaschinenfahrzeugen anzubringen.
[Liste der Zitate]
[Patentliteratur]

[Patentdokument 1] Japanische Offenlegungsschrift Nr. JP 2013-173134

[Kurzfassung der Erfindung]
[Technisches Problem]
Beispielsweise wird es in Betracht gezogen werden, einen Abgasreinigungsfilter an einem Benzinmaschinenfahrzeug anzubringen. Der Abgasreinigungsfilter hat einen Wabenstrukturkörper und Verschlusselemente. Der Wabenstrukturkörper hat mehrere Zelldichtebereiche. Eine Endoberfläche jeder Zelle in dem Wabenstrukturkörper ist durch ein Verschlusselement verschlossen. Der Abgasreinigungsfilter hat jedoch einen Nachteil darin, dass eine thermische Belastung mehr an einer Grenztrennwand, welche zwischen benachbart gebildeten Zelldichtebereichen gebildet ist, während der Regeneration des Abgasreinigungsfilters zum Entfernen eingefangener PM aus dem Abgasreinigungsfilter konzentriert ist. Das heißt, dass thermische Energie, welche während der Verbrennung von PM, welche auf den Zellen um die Grenztrennwand herum eingefangen sind, erzeugt wird, mehr an der Grenztrennwand konzentriert ist. Als ein Ergebnis verursacht dies oftmals eine Erzeugung von Rissen in dem Abgasreinigungsfilter.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der herkömmlichen Nachteile, welche voranstehend beschrieben sind, getätigt und sieht einen Abgasreinigungsfilter vor, welcher in der Lage ist, eine Konzentration von thermischer Belastung zu verringern, welche auf Grenztrennwände ausgeübt wird, welche an Grenzsektionen zwischen benachbart gebildeten Zelldichtebereichen gebildet sind, und in der Lage ist, eine Erzeugung von Rissen in dem Abgasreinigungsfilter zu vermeiden.
[Lösung des Problems]
In Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Abgasreinigungsfilter vorgesehen, welcher in der Lage ist, Partikel beziehungsweise Feinstaub, welche in einem Abgas enthalten sind, einzufangen. Der Abgasreinigungsfilter hat einen Wabenstrukturkörper und Verschlusselemente. Der Wabenstrukturkörper hat eine Mehrzahl von Zellwänden und Grenztrennwände. Die Zellwände sind in einer Gitteranordnung gebildet, um Zellen zu bilden. Jede der Zelle ist durch die Zellwände umgeben. Jede der Zelle erstreckt sich entlang einer axialen Richtung des Wabenstrukturkörpers. Eine Endoberfläche jeder Zelle, welche zu einigen der Zellen gehört, ist durch das Verschlusselement verschlossen. Der Wabenstrukturkörper hat mehrere Zelldichtebereiche, welche eine unterschiedliche Zelldichte haben, und von welchen jeder eine unterschiedliche Zelldichte voneinander hat. Die Zelldichte der Zelldichtebereiche variiert von einer zentralen Sektion zu einer Außenumfangssektion in einer radialen Richtung an einem Querschnitt, welcher rechtwinklig zu der axialen Richtung des Wabenstrukturkörpers ist. Jede Grenztrennwand ist zwischen den Zelldichtebereichen gebildet, welche benachbart zueinander gebildet sind. Die Zellen sind aus Grenzzellen und inneren Zellen gebildet. Die Grenzzellen sind in Kontakt mit den Grenztrennwänden. Die inneren Zellen sind nicht in Kontakt mit den Grenztrennwänden. Jede innere Zelle ist durch die Zellwände umgeben. Eine Endoberfläche jeder der Zellen in der axialen Richtung des Wabenstrukturkörpers, wobei diese Zellen zu wenigstens einigen der inneren Zellen gehören, ist durch das Verschlusselement verschlossen. Grenzöffnungszellen sind gebildet, um zu wenigstens einem anderen Teil der inneren Zellen zu gehören, wobei beide Endoberflächen jeder Grenzöffnungszelle in der axialen Richtung des Wabenstrukturkörpers offen sind.
[Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung]
In dem Abgasreinigungsfilter, welcher die voranstehend beschriebene Struktur hat, sind wenigstens einige der Grenzzellen aus den Grenzöffnungszellen gebildet. Das heißt, dass beide Endoberflächen jeder Grenzöffnungszelle, welche zu wenigstens einigen der Grenzzellen gehören, an beiden Endoberflächen des Wabenstrukturkörpers offen sind. Da keine PM eingefangen werden durch und angesammelt werden in den Grenzzellen, welche aus den Grenzöffnungszellen gebildet sind, wird keine thermische Energie einer PM-Verbrennung in den Grenzöffnungszellen während der Regeneration des Abgasreinigungsfilters erzeugt. Dies verringert die thermische Belastung, welche für die Grenztrennwände in dem Wabenstrukturkörper während der PM-Verbrennung vorgesehen ist. Als ein Ergebnis ist es möglich, eine Erzeugung von Rissen in dem Abgasreinigungsfilter zu verhindern.
Ferner hat der Wabenstrukturkörper die mehreren Zelldichtebereiche, welche eine unterschiedliche Zelldichte voneinander in einer radialen Richtung an einem Querschnitt haben, welcher rechtwinklig zu der axialen Richtung des Wabenstrukturkörpers ist. Die Zelldichte der Zelldichtebereiche variiert von der zentralen Sektion zu der Außenumfangssektion des Wabenstrukturkörpers. Dies macht es möglich, die Zelldichte der Zelldichtebereiche an der Außenumfangsseite zu verringern, welche eine niedrige Strömungsmenge von Abgas hat, verglichen mit einer Strömungsmenge des Abgases in dem Zelldichtebereich an der zentralen Seite des Wabenstrukturkörpers. Diese Struktur macht es für Abgas, welches in das Innere des Wabenstrukturkörpers eingeführt wird, möglich, in einer einheitlichen Strömungsgeschwindigkeitsverteilung durch den Wabenstrukturkörper zu strömen. Demzufolge macht es diese Struktur für den Abgasreinigungsfilter möglich, einheitlich PM-Emission, welche in Abgas enthalten ist, in den Gesamtquerschnitt des Wabenstrukturkörpers einzufangen, und die PM-Einfangsfehigkeit zu erhöhen.
[Kurze Beschreibung der Zeichnungen]
[1] ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Abgasreinigungsfilter gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
[2] ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, welche einen Teil um eine Grenztrennwand herum in dem Abgasreinigungsfilter gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
[3] ist eine Querschnittsansicht entlang der III-III-Linie in 2, welche den Abgasreinigungsfilter gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
[4] ist eine Querschnittsansicht entlang der IV-IV-Linie in 2, welche den Abgasreinigungsfilter gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
[5] ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, welche einen Teil um eine Grenztrennwand herum in einem Abgasreinigungsfilter gemäß einer vierten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
[6] ist eine Querschnittsansicht entlang der VI-VI-Linie in 5, welche den Abgasreinigungsfilter gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
[7] ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, welche einen Teil um eine Grenztrennwand herum in einem Abgasreinigungsfilter gemäß einem Vergleichsbeispiel 1 zeigt.
[8] ist eine Querschnittsansicht entlang der VIII-VIII-Linie in 7, welche den Abgasreinigungsfilter gemäß dem Vergleichsbeispiel 1 zeigt.
[9] ist eine Ansicht, welche eine Beziehung zwischen einem Flächenverhältnis von Grenzöffnungszellen und einer Temperatur (relativen Temperatur) von Grenzzellen während einer PM-Verbrennung in einem Abgasreinigungsfilter gemäß einem experimentellen Beispiel 1 erklärt.
[10] ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, welche einen Teil um eine Grenztrennwand herum in einem Abgasreinigungsfilter gemäß einer fünften beispielhaften Ausführungsform zeigt.
[11] ist eine Querschnittsansicht entlang der XI-XI-Linie in 10, welche den Abgasreinigungsfilter gemäß der fünften beispielhaften Ausführungsform zeigt.
[12] ist eine Querschnittsansicht entlang der XII-XII-Linie in 10, welche den Abgasreinigungsfilter gemäß der fünften beispielhaften Ausführungsform zeigt.
[13] ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, welche einen Teil um eine Grenztrennwand herum in einem Abgasreinigungsfilter gemäß einer achten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
[14] ist eine Querschnittsansicht entlang der XI-XI-Linie in 13, welche den Abgasreinigungsfilter gemäß der achten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
[15] ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, welche einen Teil um eine Grenztrennwand herum in einem Abgasreinigungsfilter gemäß einem zweiten Vergleichsbeispiel zeigt.
[16] ist eine Querschnittsansicht entlang der XVI-XVI-Linie in 15, welche den Abgasreinigungsfilter gemäß dem zweiten Vergleichsbeispiel zeigt.
[17] ist eine Ansicht, welche eine Beziehung zwischen einem Flächenverhältnis von Grenzöffnungszellen und einer Temperatur (relativen Temperatur) von Grenzzellen während einer PM-Verbrennung in einem Abgasreinigungsfilter gemäß einem zweiten experimentellen Beispiel erklärt.
[Beschreibung von Ausführungsformen]
Eine Beschreibung des Abgasreinigungsfilters gemäß bevorzugten Ausführungsformen wird gegeben werden. Der Wabenstrukturkörper hat eine Mehrzahl von Zelldichtebereichen. Eine Zelldichte ist in jedem der Zelldichtebereiche konstant. Die Zelldichtebereiche, welche benachbart zueinander sind, haben jeweils eine unterschiedliche Zelldichte. Beispielsweise ist es möglich, seine Zelldichte stufenweise entlang einer radialen Richtung in dem Wabenstrukturkörper beispielsweise zu variieren.
Es gibt ein Verfahren zum Bilden der Zelldichtebereiche, um seine Zelldichte stufenweise in einer radialen Richtung durch ein Ändern eines Zellabstands oder ein Ändern einer Form der Zellen zu variieren. Es ist möglich, dass die Zellen in dem Abgasreinigungsfilter eine kreisförmige Form haben, eine polygonale Form, etc., wenn sie in einem radialen Querschnitt des Wabenstrukturkörpers beobachtet werden. Beispielsweise gibt es verschiedene Formen von Zellen, eine quadratische Zelle, eine hexagonale Zelle etc. als die polygonale Form. Es ist für die Zellen zu bevorzugen, eine rechtwinklige Form in Hinsicht ihrer mechanischen Stärke zu haben.
Es ist für den Wabenstrukturkörper zu bevorzugen, eine Struktur zu haben, in welcher eine Wärmekapazität des Zelldichtebereichs an der zentralen Seite größer ist als eine Wärmekapazität des Zelldichtebereichs an der Außenumfangsseite. Detaillierter ist es für den Wabenstrukturkörper zu bevorzugen, eine Struktur zu haben, in welcher eine Dicke der Zellwände in dem Zelldichtebereich an der zentralen Seite dicker ist als eine Dicke der Zellwände in dem Zelldichtebereich an der Außenumfangsseite. Diese Struktur macht es möglich, zu unterdrücken, dass Wärmeenergie in dem Zelldichtebereich an der zentralen Seite, in welchem Partikel (PM = Particulate Matter = Partikel beziehungsweise Feinstaub) leicht und mehr eingefangen werden, während einer PM-Verbrennung in dem Abgasreinigungsfilter, um den Abgasreinigungsfilter zu regenerieren, erzeugt wird. Die Wärmeerzeugung während der Regeneration des Abgasreinigungsfilters zeigt Wärmeenergie an, welche während einer PM-Verbrennung in dem Abgasreinigungsfilter bei einer vorbestimmten Temperatur für eine vorbestimmte Zeitdauer erzeugt wird, um eingefangene und angesammelte PM von dem Inneren des Wabenstrukturkörpers zu entfernen, um den Abgasreinigungsfilter zu regenerieren.
Zusätzlich ist es für den Wabenstrukturkörper zu bevorzugen, eine Struktur zu haben, in welcher ein Druckverlust in dem Zelldichtebereich an der zentralen Seite größer ist als ein Druckverlust in dem Zelldichtebereich an der Außenumfangsseite. Detaillierter ist es für den Wabenstrukturkörper zu bevorzugen, eine Struktur zu haben, in welcher die Zelldichte des Zelldichtebereichs an der zentralen Seite größer ist als die Zelldichte des Zelldichtebereichs an der Außenumfangsseite. Diese Struktur macht es möglich, eine Menge von Abgas, welche in den Zelldichtebereich an der Außenumfangsseite einzuführen ist, zu erhöhen, und zu unterdrücken, dass eingefangene PM in dem Zelldichtebereich an der zentralen Seite konzentriert werden. Es ist demnach möglich, zu unterdrücken, dass Wärmeenergie an dem Zelldichtebereich, welcher an der zentralen Seite gebildet ist, während der Regeneration des Abgasreinigungsfilters erzeugt und konzentriert wird.
Beispielsweise ist es möglich, den Abgasreinigungsfilter durch ein Verwenden von keramischen Materialien wie beispielsweise Cordierit, SiC, Aluminiumtitanat, etc. herzustellen. Insbesondere ist es möglich, die Zellwände, die Grenztrennwände, die Verschlusselemente etc. in dem Abgasreinigungsfilter durch ein Verwenden dieser keramischen Materialien herzustellen.
[Beispielhafte Ausführungsformen]
(Erste beispielhafte Ausführungsform)
Es wird eine Beschreibung des Abgasreinigungsfilters gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen gegeben werden. Wie in 1 gezeigt ist, hat der Abgasreinigungsfilter 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform den Wabenstrukturkörper 2, welcher eine zylindrische Form hat, und die Verschlusselemente 3. Der Wabenstrukturkörper 2 hat die Zellwände 21 und die mehreren Zellen 22.
Die Zellwände 21 haben eine poröse Struktur und sind in einer Gitteranordnung angeordnet. Jede Zelle 22 ist durch die Zellwände 21 umgeben, um eine vierseitige Form zu bilden. Die Zellen 22 sind sich entlang einer axialen Richtung X des Wabenstrukturkörpers 2 erstreckend gebildet. Ein Teil an jeder der Endoberflächen 28, 29 des Wabenstrukturkörpers 2 ist durch die Verschlusselemente 3 verschlossen. Der Wabenstrukturkörper 2 und das Verschlusselement 3 sind aus Cordierit gefertigt. Der Wabenstrukturkörper 2 hat ein Volumen von 1,3 Litern.
Wie in 1 bis 3 gezeigt ist, hat der Wabenstrukturkörper 2 zwei Zelldichtebereiche 23 (welcher aus einem ersten Zelldichtebereich 231 und einem zweiten Zelldichtebereich 232 gebildet ist), welche in der zentralen Sektion 20 zu der Außenumfangssektion 200 an einem Querschnitt gebildet sind, welcher rechtwinklig zu der axialen Richtung des Wabenstrukturkörpers 2 ist. Der erste Zelldichtebereich 231 und der zweite Zelldichtebereich 232 haben eine unterschiedliche Zelldichte. In jedem der Zelldichtebereiche 231 und 232 ist seine Zelldichte konstant. In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform hat der erste Zelldichtebereich eine Zelldichte von 62 Zellen/cm², und der zweite Zelldichtebereich 232 hat eine Zelldichte von 47 Zellen/cm². Das heißt, dass die Zelldichte des zweiten Zelldichtebereichs 232 kleiner ist als die Zelldichte des ersten Zelldichtebereichs 231. Die Zellwand 21 in dem ersten Zelldichtebereich 231 hat eine Dicke von 0,25 mm. Die Zellwand 21 in dem zweiten Zelldichtebereich 232 hat eine Dicke von 0,2 mm. Es ist möglich, die Dicke der Zellwand 21 innerhalb eines Bereiches von 0,1 mm bis 0,3 mm zu ändern. Es ist ferner möglich, eine Porosität des Wabenstrukturkörpers 2 innerhalb eines Bereiches von 40% bis 70% zu ändern.
Der erste Zelldichtebereich 231 ist in der zentralen Sektion 20 in dem Wabenstrukturkörper 2 einer zylindrischen Form gebildet. Das heißt, dass der erste Zelldichtebereich 231 an der innersten Seite in einer radialen Richtung Y des Wabenstrukturkörpers 2 gebildet ist. Andererseits ist der zweite Zelldichtebereich 232 in der äußersten Seite gebildet, welche die Außenumfangssektion 200 in dem Wabenstrukturkörper 2 aufweist.
Wie in 1 bis 3 gezeigt ist, ist die Grenztrennwand 24, welche eine zylindrische Form hat, zwischen dem ersten Zelldichtebereich 231 und dem zweiten Zelldichtebereich 232 gebildet, um den ersten Zelldichtebereich 231 von dem zweiten Zelldichtebereich 232 zu trennen. Das heißt, dass der erste Zelldichtebereich 231 und der zweite Zelldichtebereich 232, welche benachbart voneinander angeordnet sind, durch die Grenztrennwand 24 getrennt sind. Die Zellen in dem Wabenstrukturkörper 2 sind aus Grenzzellen 221 und inneren Zellen 222 gebildet. Die Grenzzellen 221 sind in Kontakt mit den Grenztrennwänden 24. Die inneren Zellen 222 sind nicht in Kontakt mit den Grenztrennwänden 24. Die Grenzzellen 221 sind durch die Grenztrennwände 24 und die Zellwände 21, welche in der Gitteranordnung angeordnet sind, umgeben. Die inneren Zellen 222 sind aus Zellen gebildet, von welchen jede durch die Zellwände 21 umgeben ist, welche in der Gitteranordnung angeordnet sind, und Zellen, von welchen jede durch die Zellwände 21 und die Außenumfangssektion 200 umgeben sind.
Jede der Zellen 222, welche nur durch die Zellwände 21 umgeben ist, hat eine vierseitige Form (beispielsweise eine Rechteckform). Andererseits hat jede der Grenzzellen 221 keine fixierte beziehungsweise feststehende Form, das heißt sie hat eine amorphe Form.
Wie in 2 bis 4 gezeigt ist, ist in wenigstens einigen der inneren Zellen 221 eine der Endoberflächen 28, 29 davon, betrachtet entlang der axialen Richtung X des Wabenstrukturkörpers 2 durch das Verschlusselement 3 verschlossen.
In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform sind die inneren Zellen 222 aus zwei Typen der inneren Zellen gebildet. Ein Typ enthält die inneren Zellen, wovon von jeder derselben die Endoberfläche 28 an der stromaufwärtigen Seite, betrachtet in der axialen Richtung X des Wabenstrukturkörpers 2, durch das Verschlusselement 3 verschlossen ist. Der andere Typ enthält die inneren Zellen, wovon von jeder derselben die Endoberflächen 29 an der stromabwärtigen Seite, betrachtet entlang der axialen Richtung X des Wabenstrukturkörpers 2 durch das Verschlusselement 3 verschlossen ist. Das heißt, dass in jeder der inneren Zellen 222 als dem einen Typ in dem Wabenstrukturkörper 2 die Endoberfläche 28 an der stromaufwärtigen Seite durch das Verschlusselement 3 verschlossen ist, von welchem Abgas abgeführt wird. In jeder der inneren Zellen 222 als dem anderen Typ in dem Wabenstrukturkörper 2 ist die Endoberfläche 29 an der stromabwärtigen Seite durch das Verschlusselement 3 verschlossen, in welchen das Abgas in den Wabenstrukturkörper 2 eingeführt wird.
Die Verschlusselemente 3 sind in einer Gitteranordnung an jeder der Endoberflächen 28 und 29 des Wabenstrukturkörpers 2 angeordnet, sodass die inneren Zellen 222 alternierend durch die Verschlusselemente 3 an jeder der Endoberflächen 28 und 29 des Wabenstrukturkörpers verschlossen sind. Die Endoberfläche 28 an der stromaufwärtigen Seite jeder der inneren Zellen 222, welche zu dem Teil der inneren Zellen 222 gehören, ist offen, um Abgas in das Innere des Wabenstrukturkörpers 2 einzuführen, und die Endoberfläche 29 an der stromabwärtigen Seite jeder der inneren Zellen 222, welche zu dem anderen Teil der inneren Zellen 222 gehören, ist offen, um das Abgas von dem Wabenstrukturkörper 2 abzuführen.
Andererseits sind, wie in 2 bis 4 gezeigt ist, die Grenzzellen 221 Grenzöffnungszellen 225 in welchen beide der Endoberflächen davon offen sind. Das heißt, dass kein Verschlusselement 3 an jeder der beiden Endoberflächen 28, 29 jeder der Grenzöffnungszellen 225 gebildet ist. Die Grenzzellen 221, welche in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform verwendet werden, enthalten die zwei Typen von Zellen. Ein Typ enthält die Zellen (als die Grenzöffnungszellen 225), von welchen jeweils beide Endoberflächen 28, 29 und der andere Typ enthält Zellen, welche offen sind. Der andere Typ enthält die Zellen, von welchen eine der Endoberflächen 28, 29 durch das Verschlusselement 3 verschlossen ist. Die Grenzöffnungszelle 225 hat eine Öffnungsfläche, welche eine Summe der Fläche der beiden der Endoberflächen 28 und 29 ist und relativ größer ist als diejenige der Grenzzelle 221. Das heißt, dass eine der Endoberflächen 28, 29 der Grenzzelle 221 durch das Verschlusselement 3 verschlossen ist, ähnlich zu den inneren Zellen 222, welche vorangehend beschrieben sind.
Insbesondere sind in den Grenzzellen 221 und den inneren Zellen 222, welche in jedem der Zelldichtebereiche 231, 232 gebildet sind, die Grenzzellen 221, welche ein Flächenverhältnis ((S₂/S₁) × 100) von nicht weniger als 75% haben, die Grenzöffnungszellen 221, wobei S₁ eine Fläche von beiden der Endoberflächen 28, 29 der inneren Zellen 222 anzeigt und S₂ eine Fläche von beiden der Endoberflächen 28, 29 der Grenzzellen 221 anzeigt (siehe 2 bis 4).
Andererseits ist eine von beiden Endoberflächen 28, 29 der Grenzzelle 221, welche das Flächenverhältnis ((S₂/S₁) × 100) von weniger als 75% hat, durch das Verschlusselement 3 verschlossen, wie die inneren Zellen 222. 2 zeigt den ersten Zelldichtebereich 231, in welchem die innere Zelle 222 die Fläche S₁ hat, und die Grenzzelle 221 die Fläche S₂ hat. Der zweite Zelldichtebereich 232 hat dieselbe Beziehung des ersten Zelldichtebereichs 231. Die Fläche S₁, welche die Fläche von beiden der Endoberflächen 28, 29 der inneren Zelle 222 anzeigt, und die Fläche S₂, welche die Fläche von beiden Endoberflächen 28, 29 der Grenzzelle 221 anzeigt, enthalten nicht die Fläche der Zellwände 21 und der Grenztrennwände 24. Das heißt, dass jede der Fläche S₁ und der Fläche S₂ eine Gesamtfläche der Öffnungssektionen der Zelle ohne jegliches Verschlusselement 3 anzeigt, das heißt wenn die Zelle nicht durch das Verschlusselement 3 verschlossen ist.
Der Abgasreinigungsfilter 1 gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform wird wie folgt hergestellt.
Zuerst wird Cordierit-Ausgangsmaterial beziehungsweise Cordierit-Rohmaterial bereitgestellt. Das Cordierit-Ausgangsmaterial enthält Siliziumoxid, Talk, Kaolin, Aluminiumoxid, Aluminiumoxidhydroxid etc. Das Cordierit-Rohmaterial ist angepasst, um die folgende letztendliche chemische Zusammensetzung nach dem Kalzinieren zu haben: SiO₂: 47 bis 53 Massen%, Al₂O₃: 32 bis 38 Massen% und MgO: 12 bis 16 Massen%.
Das Cordierit-Rohmaterial wird in Lehm beziehungsweise Lehm und Ton beziehungsweise Tonerde durch ein Mischen eines Lösungsmittels wie beispielsweise Wasser, einem Verdickungsmittel, einem Dispergiermittel etc. hergestellt. Das Cordierit-Rohmaterial in Lehm beziehungsweise Lehm und Ton beziehungsweise Tonerde wird extrudiert und geformt durch Verwenden einer Metallpressform und dann getrocknet, um einen Waben-geformten Körper herzustellen, welcher eine Wabenstruktur hat.
Als Nächstes wird ein ein Verschlusselement-bildendes Rohmaterial bereitgestellt, welches Siliziumoxid, Talkum, Kaolin, Aluminiumoxid, Aluminiumoxidhydroxid etc. enthält. Das das Verschlusselement bildende Rohmaterial wird angepasst, um die folgende letztendliche chemische Zusammensetzung nach dem Kalzinieren zu haben: SiO₂: 47 bis 53 Massen%, Al₂O₃: 32 bis 38 Massen% und MgO: 12 bis 16 Massen%.
Das das Verschlusselement bildende Rohmaterial wird in einem Aufschlämmzustand durch ein Mischen eines Lösungsmittels wie beispielsweise Wasser oder Öl, eines Verdickers, eines Dispergiermittels etc. hergestellt. Das das Verschlusselement bildende Rohmaterial in dem Aufschlämmzustand wird durch einen Mischer erlangt.
Als Nächstes wird ein Abdeckband auf beide der Endoberflächen des Waben-geformten Körpers aufgelegt. Danach wird ein Teil des Abdeckbandes von den Endoberflächen entfernt, um eine Öffnungssektion an den Endoberflächen der Zelle, welche durch das Verschlusselement zu verschließen ist, zu erzeugen. Das Entfernen des Abdeckbandes wird beispielsweise durch ein Einstrahlen eines Laserstrahls durchgeführt.
Als Nächstes werden beide Endoberflächen des Waben-geformten Körpers in die Aufschlämmung des das Verschlusselement bildenden Rohmaterials eingetaucht. Dies macht es möglich, dass eine optimale Menge des das Verschlusselement bildenden Rohmaterials in das Innere der Zellen durch ihre Öffnungssektionen eindringt.
Als Nächstes wird nach dem Trocknen der Waben-geformte Körper kalziniert, um den Waben-geformten Körper und das das Verschlusselement bildende Rohmaterial zu sintern. Wie in 1 bis 4 gezeigt ist, erzeugt das Herstellungsverfahren, welches vorangehend beschrieben ist, den Abgasreinigungsfilter 1, welcher aus dem Wabenstrukturkörper 2 und den Verschlusselementen 3 gebildet ist. In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform werden sowohl der Waben-geformte Körper als auch das das Verschlusselement bildende Rohmaterial kalziniert und einmal gesintert. Es ist jedoch auch akzeptabel, den Waben-geformten Körper vorangehend zu kalzinieren, um den Wabenstrukturkörper 2 zu bilden. Danach wird der Wabenstrukturkörper 2 mit dem das Verschlusselement bildenden Rohmaterial wiederum kalziniert und gesintert, um die Verschlusselemente 3 herzustellen. In dem letzteren Fall ist es nach dem Aufbringen des Abdeckbandes auf den Wabenstrukturkörper 2 möglich, den Abgasreinigungsfilter 1 durch dasselbe Verfahren, welches vorangehend beschrieben ist, herzustellen.
Beispielsweise wird der Abgasreinigungsfilter 1 gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform zum Einfangen von PM verwndet, welche in Abgas enthalten sind, welches von einer internen Verbrennungsmaschine wie beispielsweise Dieselmaschinen, Benzinmaschinen etc. emittiert wird. Wie in 1 bis 4 gezeigt ist, gehören die Grenzöffnungszellen 225 zu wenigstens einigen der Grenzzellen 221 und beide der Endoberflächen 28, 29 jeder der Grenzöffnungszellen 225 sind offen. Das heißt, dass beide der Endoberflächen von jeder der Grenzöffnungszellen 225, welche zu dem Teil der Gesamtgrenzöffnungszellen 225 gehören, an beiden der Endoberflächen 28, 29 des Wabenstrukturkörpers 2 offen sind. Keine PM werden eingefangen durch und angesammelt in den Grenzzellen 221, welche aus den Grenzöffnungszellen 225 gebildet sind. Keine Verbrennungsenergie wird in den Grenzzellen 221 während der Regeneration des Abgasreinigungsfilters 1 durch ein Verbrennen erzeugt. Dies verringert thermische Belastung, welche auf die Grenztrennwände 24 während der PM-Verbrennung zum Entfernen von PM aus dem Wabenstrukturkörper 2 ausgeübt wird. Als ein Ergebnis macht es dies möglich, eine Erzeugung von Rissen in dem Abgasreinigungsfilter 1 zu verhindern.
Der Wabenstrukturkörper 2 hat die Mehrzahl von Zelldichtebereichen 23, welche eine unterschiedliche Zelldichte haben, welche entlang einer radialen Richtung von der zentralen Sektion 20 zu der Außenumfangssektion 200 gebildet sind, an einem Querschnitt, welcher rechtwinklig zu seiner axialen Richtung X des Wabenstrukturkörpers 2 ist. In der Struktur des Abgasreinigungsfilters 1 ist es möglich, dass die Außenumfangssektion 200 eine verringerte Zelldichte hat, in welcher Abgas bei einer geringen Geschwindigkeit strömt. In der Tat hat in dem Wabenstrukturkörper 2 gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform der zweiten Zelldichtebereich 232, welcher in der Außenumfangssektions 200-Seite gebildet ist, eine Zelldichte, welche niedriger ist als eine Zelldichte des ersten Zelldichtebereichs 231, welcher in der Zentralsektions 20-Seite gebildet ist. Diese Struktur macht es möglich, dass das Abgas ruhig in den Zellen 22 in dem zweiten Zelldichtebereich 232 strömt ähnlich wie durch die Zellen in dem ersten Zelldichtebereich 231, und eine einheitliche Verteilung der Strömungsgeschwindigkeit des Abgases in der Gesamtfläche beziehungsweise dem Gesamtbereich des Abgasreinigungsfilters 1 hat. Der Abgasreinigungsfilter 1, welcher diese Struktur hat, kann einheitlich PM, welche in dem Abgas enthalten sind, welches durch den Abgasreinigungsfilter 1 hindurchtritt, einfangen. Es ist demzufolge für den Abgasreinigungsfilter 1 möglich, eine verbesserte PM-Einfangfähigkeit zu haben.
Es ist für den Abgasreinigungsfilter 1 gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform zu bevorzugen, zum Einfangen von PM verwendet zu werden, welche in Abgas enthalten sind, welches von einer Benzinmaschine emittiert wird. In diesem Fall ist es, da ein Druckverlust des Abgasreinigungsfilters 1 sich verringert, möglich, die Ausgabe der Benzinmaschine zu erhöhen. Das heißt, dass, wie voranstehend beschrieben ist, da der Abgasreinigungsfilter 1 die Grenzöffnungszellen 225 hat, dies es möglich macht, den Druckverlust des Abgasreinigungsfilters 1 zu verringern verglichen mit einem herkömmlichen Abgasreinigungsfilter, in welchem das Verschlusselement in jeder Grenzzelle 221 gebildet ist.
Wie voranstehend beschrieben ist, macht es der Abgasreinigungsfilter 1 gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform möglich, thermische Belastung, welche auf die Grenztrennwände 24 ausgeübt wird, zu verringern und die Erzeugung von Rissen zu verhindern.
(Zweite beispielhafte Ausführungsform bis vierte beispielhafte Ausführungsform)
Jede der zweiten bis vierten beispielhaften Ausführungsformen zeigt eine unterschiedliche Bildungsstruktur der Grenzöffnungszellen in den Grenzzellen, welche in dem Abgasreinigungsfilter gebildet sind, verglichen mit der Bildungsstruktur der Grenzöffnungszellen in dem Abgasreinigungsfilter 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform.
In der Struktur des Wabenstrukturkörpers in dem Abgasreinigungsfilter 1 gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform sind die Grenzzellen, welche das Flächenverhältnis ((S₂/S₁) × 100) von nicht weniger als 50% haben, die Grenzöffnungszellen, wobei S1 die Fläche der Endoberflächen der inneren Zellen anzeigt und S₂ die Fläche der Endoberflächen der Grenzzellen anzeigt. Andererseits ist wenigstens eine Endoberfläche jeder Grenzzelle, welche das Flächenverhältnis ((S₂/S₁) × 100) von weniger als 50% hat, durch das Verschlusselement verschlossen. Andere Bestandteile des Abgasreinigungsfilters gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform haben dieselbe Struktur von denjenigen in dem Abgasreinigungsfilter 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform.
In der Struktur des Wabenstrukturkörpers in dem Abgasreinigungsfilter 1 gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform sind die Grenzzellen, welche das Flächenverhältnis ((S₂/S₁) × 100) von nicht weniger als 25% haben die Grenzöffnungszellen. Andererseits ist wenigstens eine Endoberfläche von jeder der Grenzzellen, welche das Flächenverhältnis ((S₂/S₁) × 100) von weniger als 25% haben, durch das Verschlusselement verschlossen. Andere Bestandteile des Abgasreinigungsfilters gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform haben dieselbe Struktur von denjenigen in dem Abgasreinigungsfilter 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform. Der Abgasreinigungsfilter gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform und der dritten beispielhaften Ausführungsform ist aus den Zeichnungen ausgelassen.
Wie in 5 und 6 gezeigt ist, sind in der Struktur des Wabenstrukturkörpers in dem Abgasreinigungsfilter gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform die Gesamtgrenzzellen 221 die Grenzöffnungszellen 225. Das heißt, dass die Zellen (Grenzzellen 221), welche in Kontakt mit den Grenztrennwänden 24 sind, an beiden der Endoberflächen 28, 29 des Wabenstrukturkörpers offen sind. In anderen Worten gesagt sind die Grenzzellen 221, welche das Flächenverhältnis ((S₂/S₁) × 100) von mehr als 0% haben, die Grenzöffnungszellen 225. Andere Bestandteile des Abgasreinigungsfilters gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform haben dieselbe Struktur von denjenigen in dem Abgasreinigungsfilter 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform. In dem Abgasreinigungsfilter (gezeigt in 5 und 6) gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform sind dieselben Komponenten, welche in der ersten beispielhaften Ausführungsform verwendet werden, die Komponenten, welche dieselbe Struktur haben, und die Erklärung dieser gleichen Komponenten ist hier zur Kürze ausgelassen.
(Erstes Vergleichsbeispiel)
Ein Abgasreinigungsfilter gemäß dem ersten Vergleichsbeispiel hat keine Grenzöffnungszellen. Wie in 7 und 8 gezeigt ist, ist in dem Abgasreinigungsfilter 9 gemäß dem vorliegenden Vergleichsbeispiel eine der Endoberflächen 28, 29 der Gesamtzellen 22, welche die inneren Zellen 222 und die Grenzzellen aufweisen, alternierend durch das Verschlusselement 3 verschlossen. Das heißt, dass ähnlich zu den inneren Zellen 222 eine Endoberfläche 28, 29 jeder der Grenzzellen 221 durch das Verschlusselement verschlossen ist. Andere Komponenten des Abgasreinigungsfilters gemäß dem ersten Vergleichsbeispiel haben dieselbe Struktur von denjenigen in dem Abgasreinigungsfilter 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform. In dem Abgasreinigungsfilter 9 (gezeigt in 7 und 8) gemäß dem ersten Vergleichsbeispiel sind dieselben Komponenten, welche in der ersten beispielhaften Ausführungsform verwendet werden, die Komponenten, welche dieselbe Struktur haben, und die Erklärung von diesen gleichen Komponenten ist hier zur Kürze ausgelassen.
(Erstes Experiment)
Das vorliegende Experiment erfasste eine Temperatur der Grenzzellen während der PM-Verbrennung in jedem der Abgasreinigungsfilter gemäß der ersten bis vierten beispielhaften Ausführungsformen und dem ersten Vergleichsbeispiel, welches vorangehend beschrieben ist. Insbesondere wurde jeder Abgasreinigungsfilter in dem Inneren einer Abgasleitung einer Benzinmaschine angeordnet. PM von 3 g/L, welche in Abgas enthalten sind, wurden in jedem Abgasreinigungsfilter eingefangen. Eine Temperatur jedes Abgasreinigungsfilters wurde auf 700°C unter einem Luft-/Kraftstoffverhältnis von 1 erhöht. Danach wurde eine Zufuhrmenge von Verbrennungsgas auf eine Zufuhrmenge verringert, welche während des Maschinenleerlaufes zu verwenden ist, um die eingefangenen PM zu verbrennen. In dieser Situation wurde eine Konzentration von Sauerstoff, welcher in dem Abgas enthalten ist, 16 Vol.%. Eine Temperatur des Inneren der Grenzzellen an der Endoberfläche an der stromabwärtigen Seite des Abgasreinigungsfilters während der PM-Verbrennung wurde erfasst. 9 zeigt die Temperaturerfassungsergebnisse, das heißt die relativen Temperaturwerte an der Basis der Temperatur der Grenzzellen in dem ersten Vergleichsbeispiel. Das heißt, dass 9 eine Beziehung zwischen dem Flächenverhältnis der Grenzöffnungszellen in jedem Abgasreinigungsfilter und der Temperatur (relative Temperatur) des Inneren der Grenzzellen während der PM-Verbrennung zeigt.
Wie aus 9 gesehen werden kann, wurde die Temperatur der Grenzzellen in dem Abgasreinigungsfilter gemäß der ersten bis vierten beispielhaften Ausführungsformen adäquat während der PM-Verbrennung verringert verglichen mit dem ersten Vergleichsbeispiel, welches keine Grenzöffnungszelle hat. Das heißt, dass, wie in der ersten bis vierten beispielhaften Ausführungsform gezeigt ist, wenn die Grenzzellen, welche das Flächenverhältnis ((S₂/S₁) × 100) von nicht weniger als 75% haben, die Grenzöffnungszellen sind, es möglich ist, eine Temperatur der Temperaturzellen während der PM-Verbrennung adäquat zu verringern, verglichen mit derjenigen in dem ersten Vergleichsbeispiel.
Die Bedingung, in welcher eine Mehrzahl der Grenzzellen, die das Flächenverhältnis ((S₂/S₁) × 100) von nicht weniger als 75% haben, die Grenzöffnungszellen sind, schließt die folgenden Fälle ein:
Einen Fall (das heißt die erste beispielhafte Ausführungsform), in welchem die Grenzzellen, welche das Flächenverhältnis ((S₂/S₁) × 100) von nicht weniger als 75% haben, die Grenzöffnungszellen sind;
einen Fall (das heißt die zweite beispielhafte Ausführungsform), in welchem die Grenzzellen, welche das Flächenverhältnis ((S₂/S₁) × 100) von nicht weniger als 50% haben, die Grenzöffnungszellen sind;
einen Fall (das heißt die dritte beispielhafte Ausführungsform), in welchem die Grenzzellen, welche das Flächenverhältnis ((S₂/S₁) × 100) von nicht weniger als 25% haben, die Grenzöffnungszellen sind; und
einen Fall (das heißt die vierte beispielhafte Ausführungsform), in welchem die Gesamtgrenzzellen die Grenzöffnungszellen sind.
Das heißt, dass in diesen Fällen die Grenzzellen, welche das Flächenverhältnis ((S₂/S₁) × 100) von nicht weniger als 75% haben, wenigstens die Grenzöffnungszellen sind.
Demzufolge macht es die Struktur des Abgasreinigungsfilters gemäß diesen Fällen, welche voranstehend beschrieben sind, möglich, thermische Belastung, welche auf die Grenztrennwände während der PM-Verbrennung ausgeübt wird, zu verringern, und eine Erzeugung von Rissen in dem Abgasreinigungsfilter zu verhindern.
Ferner ist es, wie in 9 gezeigt ist, wenn der Abgasreinigungsfilter die Struktur (wie die zweite bis vierte beispielhafte Ausführungsform) hat, in welcher die Grenzzellen, welche das Flächenverhältnis ((S₂/S₁) × 100) von nicht weniger als 50% haben, die Grenzöffnungszellen sind, möglich, die Temperatur der Grenzzellen während der PM-Verbrennung weiter zu verringern. Noch weiterhin ist es, wie aus derselben Zeichnung gesehen werden kann, wenn der Abgasreinigungsfilter die Struktur (wie die vierte beispielhafte Ausführungsform) hat, in welcher die Gesamtgrenzzellen die Grenzöffnungszellen sind, möglich, die Temperatur der Grenzzellen während der PM-Verbrennung weiter zu verringern.
(Fünfte beispielhafte Ausführungsform)
Wie in 10 bis 12 gezeigt ist, zeigt die vorliegende beispielhafte Ausführungsform eine Modifikation des Abgasreinigungsfilters gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform. Das heißt, dass in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform die inneren Zellen 222 aus den inneren Zellen, wovon von jeder die Endoberfläche 28 an der stromaufwärtigen Seite in der axialen Richtung X durch das Verschlusselement 3 verschlossen ist, und den inneren Öffnungszellen 226 gebildet sind wovon von jeder beide der Endoberflächen 28, 29 in der axialen Richtung X offen sind. In der Struktur des Abgasreinigungsfilters gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform sind die inneren Zellen 222, wovon von jeder die Endoberfläche 28 durch das Verschlusselement 3 verschlossen ist, und die inneren Öffnungszellen 226 alternierend angeordnet.
In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform sind die Grenzzellen 221, welche zu wenigstens einigen der Mehrzahl von Grenzzellen 221 gehören die Grenzöffnungszellen 225. Die Grenzzellen 221 in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform weisen die zwei Typen der Zellen auf, die Zellen (die Grenzöffnungszellen 225), in welchen beide der Endoberflächen 28, 29 von jeder derselben offen sind, und die Zellen, in welchen die Endoberfläche 28 von jeder derselben an der Eingangsseite des Abgases in der axialen Richtung X durch das Verschlusselement 3 verschlossen ist. Die Grenzzelle 221, welche eine relativ große Fläche (das heißt Öffnungsfläche) an beiden der Endoberflächen 28, 29 hat, sind die Grenzöffnungszellen 225. Die Endoberfläche 28 von jeder der Grenzzellen 221, welche eine relativ kleine Öffnungsfläche haben, ist durch das Verschlusselement 3 verschlossen wie die inneren Zellen 222.
Insbesondere sind in den Grenzzellen 221, welche in jedem der Zelldichtebereiche 231, 232 gebildet sind, die Grenzzellen 221, welche das Flächenverhältnis ((S₂/S₁) × 100) von nicht weniger als 75% haben, die Grenzöffnungszellen (siehe 10 bis 12), wobei S1 die Fläche von beiden der Endoberflächen 28, 29 der inneren Zellen 222 anzeigt und die S₂ die Fläche der beiden Endoberflächen 28, 29 der Grenzzellen 221 anzeigt.
Andererseits ist die Endoberfläche 28 jeder der Grenzzellen 221, welche das Flächenverhältnis ((S₂/S₁) × 100) von weniger als 75% haben, durch das Verschlusselement 3 verschlossen, wie die inneren Zellen 222.
Bei der Herstellung des Abgasreinigungsfilters 1 gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform wird ein Maskenband an eine Endoberfläche des Waben-geformten Körpers aufgebracht. Die Endoberfläche und das Maskierband des Waben-geformten Körpers werden in die Aufschlämmung des das Verschlusselement bildenden Rohmaterials eingetaucht. Dies macht es möglich, dass eine optimale Menge des das Verschlusselement bildenden Rohmaterials in das Innere der Zellen durch ihre Öffnungssektionen eindringt.
Andere Bestandteile des Abgasreinigungsfilters gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform haben dieselbe Struktur wie diejenigen in dem Abgasreinigungsfilter gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform. In dem Abgasreinigungsfilter gemäß der fünften beispielhaften Ausführungsform und der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigen dieselben Bezugszeichen dieselben Bestandteile an. Die Erklärung derselben Bestandteile ist hier ausgelassen.
Da die Endoberfläche 28, betrachtet aus der axialen Richtung X, jeder der inneren Zellen 222 durch das Verschlusselement 3 verschlossen ist, macht es dies möglich, den Abgasreinigungsfilter 2 leicht herzustellen. Anderes Verhalten und Effekte der fünften beispielhaften Ausführungsform sind dieselben wie diejenigen der ersten beispielhaften Ausführungsform.
(Sechste bis achte beispielhafte Ausführungsformen)
Die sechste bis achte beispielhafte Ausführungsform zeigt einen Abgasreinigungsfilter, welcher eine Struktur hat, welche in einem Bildungsmuster der Grenzöffnungszellen unterschiedlich von demjenigen der fünften beispielhaften Ausführungsform ist.
In der Struktur des Abgasreinigungsfilters gemäß der sechsten beispielhaften Ausführungsform sind die Grenzzellen, welche das Flächenverhältnis ((S₂/S₁) × 100) von nicht weniger als 50% haben, die Grenzöffnungszellen, wobei S1 die Fläche von beiden der Endoberflächen der inneren Zellen anzeigt und S₂ die Fläche der Endoberflächen der Grenzzellen anzeigt.
Andererseits ist die Endoberfläche an der Einführseite von Abgas jeder der Grenzzellen, welche das Flächenverhältnis ((S₂/S₁) × 100) von weniger als 50% haben, durch das Verschlusselement verschlossen. Andere Bestandteile des Abgasreinigungsfilters gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform haben dieselbe Struktur wie diejenige, welche in der fünften beispielhaften Ausführungsform verwendet ist.
In dem Abgasreinigungsfilter gemäß der fünften beispielhaften Ausführungsform und der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigen dieselben Bezugszeichen dieselben Bestandteile an. Die Erklärung derselben Bestandteile ist hier ausgelassen.
In der Struktur des Abgasreinigungsfilters gemäß der siebten beispielhaften Ausführungsform sind die Grenzzellen, welche das Flächenverhältnis ((S₂/S₁) × 100) von nicht weniger als 25% haben, die Grenzöffnungszellen. Andererseits ist die Endoberfläche, an der Einführseite von Abgas, von jeder der Grenzzellen, welche das Flächenverhältnis ((S₂/S₁) × 100) von weniger als 25% haben, durch das Verschlusselement verschlossen. Andere Bestandteile des Abgasreinigungsfilters gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform haben dieselbe Struktur wie diejenigen, welche in der fünften beispielhaften Ausführungsform verwendet werden. Der Abgasreinigungsfilter gemäß der sechsten und siebten beispielhaften Ausführungsformen ist nicht gezeigt.
Wie in 13 und 14 gezeigt ist, sind in der Struktur des Wabenstrukturkörpers in dem Abgasreinigungsfilter gemäß der achten beispielhaften Ausführungsform die Gesamtgrenzzellen 221 die Grenzöffnungszellen 225. Das heißt, dass die Zellen (Grenzzellen 221), welche in Kontakt mit den Grenztrennwänden 24 sind, an beiden der Endoberflächen 28, 29 des Wabenstrukturkörpers offen sind. In anderen Worten gesagt, sind die Grenzzellen 221, welche das Flächenverhältnis ((S₂/S₁) × 100) von mehr als 0% haben, die Grenzöffnungszellen 225. Andere Bestandteile des Abgasreinigungsfilters gemäß der achten beispielhaften Ausführungsform haben dieselbe Struktur wie diejenigen in dem Abgasreinigungsfilter gemäß der fünften beispielhaften Ausführungsform. In dem Abgasreinigungsfilter (gezeigt in 13 und in 14) gemäß der achten beispielhaften Ausführungsform sind dieselben Bestandteile, welche in der fünften beispielhaften Ausführungsform verwendet werden, die Bestandteile, welche dieselbe Struktur haben, und die Erklärung von diesen selben Bestandteilen ist hier zur Kürze ausgelassen.
(Zweites Vergleichsbeispiel)
Wie in 15 und 16 gezeigt ist, ist in dem Abgasreinigungsfilter gemäß dem vorliegenden Vergleichsbeispiel die Endoberfläche 28 von alternierenden Zellen 22, welche die inneren Zellen 222 und die Grenzzellen 221 enthalten, durch das Verschlusselement 3 verschlossen, sodass die Zellen 22, von welchen von jeder die Endoberfläche 28 durch das Verschlusselement 3 verschlossen ist, die inneren Öffnungszellen 226 oder die Grenzöffnungszellen 225 alternierend benachbart zueinander angeordnet sind. Das heißt, dass ähnlich zu den inneren Zellen 222 in den Grenzzellen 221 die Zellen 22, von welchen von jeder die Endoberfläche 28 durch das Verschlusselement 3 verschlossen ist, und die Grenzöffnungszellen 225 alternierend benachbart zueinander angeordnet sind. Andere Bestandteile des Abgasreinigungsfilters gemäß dem zweiten Vergleichsbeispiel haben dieselbe Struktur wie diejenigen in dem Abgasreinigungsfilter gemäß der fünften beispielhaften Ausführungsform. In dem Abgasreinigungsfilter (gezeigt in 7 und 8) gemäß dem zweiten Vergleichsbeispiel sind dieselben Bestandteile, welche in der fünften beispielhaften Ausführungsform verwendet werden, die Bestandteile, welche dieselbe Struktur haben und die Erklärung dieser selbigen Bestandteile ist hier zur Kürze ausgelassen.
(Zweites Experiment)
Das vorliegende Experiment erfasste eine Temperatur der Grenzzellen während der PM-Verbrennung in jedem der Abgasreinigungsfilter gemäß der fünften bis achten beispielhaften Ausführungsformen und dem zweiten Vergleichsbeispiel, welches voranstehend beschrieben ist. Das vorliegende Experiment verwendete dasselbe experimentelle Verfahren der ersten Ausführungsform, welche voranstehend beschrieben ist. 17 zeigt die Temperaturerfassungsergebnisse, das heißt die relativen Temperaturwerte auf der Basis der Temperatur der Grenzzellen in dem zweiten Vergleichsbeispiel. Das heißt, dass 17 eine Beziehung zwischen dem Flächenverhältnis der Grenzöffnungszellen in jedem Abgasreinigungsfilter und der Temperatur (relative Temperatur) des Inneren der Grenzzellen während der PM-Verbrennung zeigt.
Wie aus 17 gesehen werden kann, war die Temperatur der Grenzzellen in dem Abgasreinigungsfilter gemäß der fünften bis achten beispielhaften Ausführungsformen während der PM-Verbrennung adäquat verringert, verglichen mit dem zweiten Vergleichsbeispiel. Das heißt, dass, wie in der fünften bis achten beispielhaften Ausführungsform gezeigt ist, wenn die Grenzzellen, welche das Flächenverhältnis ((S₂/S₁) × 100) von wenigstens nicht weniger als 75% haben, die Grenzöffnungszellen sind, es möglich ist, eine Temperatur der Grenzzellen während der PM-Verbrennung adäquat zu verringern, verglichen mit derjenigen in dem zweiten Vergleichsbeispiel. Aus diesem Grund macht es die Struktur des Abgasreinigungsfilters gemäß dem Fall, welcher voranstehend beschrieben ist, möglich, thermische Belastung, welche auf die Grenztrennwände während der PM-Verbrennung ausgeübt wird, zu verringern, und eine Erzeugung von Rissen in dem Abgasreinigungsfilter zu verhindern.
Ferner ist es, wie in 17 gezeigt ist, wenn der Abgasreinigungsfilter die Struktur (wie die sechste bis achte beispielhaften Ausführungsform) hat, in welcher die Grenzzellen, welche das Flächenverhältnis ((S₂/S₁) × 100) von nicht weniger als 50% haben, die Grenzöffnungszellen sind, möglich, die Temperatur der Grenzzellen während der PM-Verbrennung weiter zu verringern.
Bezugszeichenliste

1: Abgasreinigungsfilter
2: Wabenstrukturkörper
3: Verschlusselemente
21: Zellwände
22: Zellen
23: Zelldichtebereiche
24: Grenztrennwände
28, 29: Endoberflächen
200: Außenumfangssektion
221: Grenzzellen
222: innere Zellen
225: Grenzöffnungszellen
231: erster Zelldichtebereich, und
232: zweiter Zelldichtebereich

Claims

Abgasreinigungsfilter (1), welcher in der Lage ist, Partikel, welche in Abgas enthalten sind, einzufangen, welcher einen Wabenstrukturkörper (2) und Verschlusselemente (3) aufweist, wobei einige von beiden Endoberflächen (28, 29) in einer axialen Richtung (X) des Wabenstrukturkörpers (2) durch die Verschlusselemente (3) verschlossen sind, wobei der Wabenstrukturkörper (2) Folgendes aufweist: eine Mehrzahl von Zellwänden (21), welche in einer Gitteranordnung gebildet sind; eine Mehrzahl von Zellen (22), von welchen jede durch die Zellwände (21) umgeben ist, wobei die Mehrzahl von Zellen (22) Zelldichtebereiche (23) bildet, wobei jeder der Zelldichtebereiche (23) eine unterschiedliche Zelldichte voneinander hat, wobei die Zelldichtebereiche (23) nacheinanderfolgend von einer zentralen Sektion (20) zu einer Außenumfangssektion (200) in einer radialen Richtung (Y) des Wabenstrukturkörpers (2) gebildet sind, wobei die radiale Richtung (Y) rechtwinklig zu der axialen Richtung (X) des Wabenstrukturkörpers (2) ist; und Grenztrennwände (24), von welchen jede die Zelldichtebereiche (23), welche benachbart angeordnet sind, voneinander trennt, wobei die Mehrzahl von Zellen (22) Grenzzellen (221) und innere Zellen (222) aufweist, wobei die Grenzzellen (221) in Kontakt mit den Grenztrennwänden (24) sind, wobei die inneren Zellen (222) nicht in Kontakt mit den Grenztrennwänden (24) sind, wobei jede der inneren Zellen (222) durch die Zellwände (21) umgeben ist, eine Endoberfläche jeder der inneren Zellen (222) in der axialen Richtung (X) des Wabenstrukturkörpers (2), welche zu einigen der inneren Zellen (222) gehören, durch das Verschlusselement (3) verschlossen ist, und wenigstens ein anderer Teil der inneren Zellen (222) aus Grenzöffnungszellen (225) gebildet ist, und beide Enden (28, 29) jeder der Grenzöffnungszellen (225) in der axialen Richtung des Wabenstrukturkörpers (2) offen sind.
Abgasreinigungsfilter (1) nach Anspruch 1, wobei die inneren Zellen (222) Zellen, wovon von jeder die Endoberfläche (28) an der stromaufwärtigen Seite in der axialen Richtung (X) durch das Verschlusselement (3) verschlossen ist, und innere Öffnungszellen (226) aufweisen, wovon von jeder beide Endoberflächen (28, 29) offen sind.
Abgasreinigungsfilter (1) nach Anspruch 1, wobei die inneren Zellen (222) aus Zellen, wovon von jeder die Endoberfläche (28) an der stromaufwärtigen Seite in der axialen Richtung (X) durch das Verschlusselement (3) verschlossen ist, und Zellen bestehen, wovon von jeder die Endoberfläche (29) an der stromabwärtigen Seite in der axialen Richtung (X) durch das Verschlusselement (3) verschlossen ist.
Abgasreinigungsfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Zelldichtebereiche (23) die Grenzzellen (221) und die inneren Zellen (222) aufweisen, wobei einige Grenzzellen (221) Grenzöffnungszellen (225) sind, wobei die Grenzöffnungszellen (225) die Zellen sind, welche ein Verhältnis ((S₂/S₁) × 100) von nicht weniger als 50% haben, wobei S₁ eine Fläche von beiden der Endoberflächen (28, 29) der inneren Zellen (222) anzeigt, und S₂ eine Fläche von beiden der Endoberflächen (28, 29) der Grenzzellen (221) anzeigt.
Abgasreinigungsfilter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Grenzzellen (221) Grenzöffnungszellen (225) sind.
Abgasreinigungsfilter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Abgasreinigungsfilter (1) an Benzinmaschinen anzubringen ist, um Partikel einzufangen, welche in Abgas enthalten sind, welches von der Benzinmaschine emittiert wird.