專利名稱：蜂窩狀顆粒過濾器的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及用于廢氣流過濾的裝置，特別是用于捕獲顆粒物質(zhì)。特別地，本發(fā)明是一個(gè)多單元結(jié)構(gòu)，具體是沿著流向軸具有不同壁厚或不同熱質(zhì)量的蜂窩，尤其適用于柴油機(jī)顆粒過濾器。
標(biāo)準(zhǔn)的市售過濾器是用堇青石(2MgO-2Al203-5SiO2)制成的。堇青石有低的熱膨脹系數(shù)(～5-8x10-7/℃)，良好的熱沖擊和適中的高熔點(diǎn)(～1460℃)。伴隨這些特性的還有在于制成堇青石原料(如粘土、滑石、氧化鋁和硅石)的低成本，它們使堇青石成為適合于柴油機(jī)顆粒過濾器的原料。然而，在一些應(yīng)用中，如柴油機(jī)顆粒過濾器(DPPFs)，即需要截留炭黑的再生反應(yīng)的應(yīng)用中，燃燒過程產(chǎn)生的溫度峰值可能超過堇青石熔點(diǎn)和產(chǎn)生熱沖擊，并且引起開裂或甚至使過濾器熔化。因此，伴隨著傳統(tǒng)的堇青石柴油機(jī)顆粒過濾器的嚴(yán)重問題是在所需的過濾器再生循環(huán)中易被損壞。
人們花了大量的努力試圖發(fā)現(xiàn)一種材料具有與堇青石相當(dāng)?shù)哪蜔釠_擊性能并具有更高使用溫度。然而，至今還沒有發(fā)現(xiàn)具有與堇青石相同的易于量產(chǎn)、低成本和相同特性，特別是熱膨脹系數(shù)的材料。
近來，碳化硅被建議用在柴油機(jī)顆粒過濾器中。碳化硅相比堇青石具有相當(dāng)高的熔點(diǎn)(2750℃)。然而，碳化硅的缺點(diǎn)包括了過度的模具磨損和燒結(jié)困難，這些都導(dǎo)致了制造柴油機(jī)顆粒過濾器的高成本，從而限制了在商業(yè)上的應(yīng)用。碳化硅柴油機(jī)顆粒過濾器是由一段約一平方英寸的柴油機(jī)顆粒過濾器式蜂窩段和含有無機(jī)纖維的無機(jī)粘合劑而粘合而成的。
另一種高溫材料，如NZP被建議使用，但是過度的模具磨損、燒結(jié)困難和磷的損失等都導(dǎo)致了非常有限的商業(yè)應(yīng)用。
在本技術(shù)領(lǐng)域中，已知部件本體中熱質(zhì)量增加對(duì)于由適中溫度下熔化的材料，如堇青石制成的柴油機(jī)顆粒過濾器是較佳的，同時(shí)還能提供足夠的低背壓和合適的炭黑吸附容量。然而，如果這個(gè)部件太厚實(shí)，再生反應(yīng)就很難啟動(dòng)，需要消耗更多的能量輸入，通常是燃料，來完成再生反應(yīng)的啟動(dòng)。
大多數(shù)的過濾器設(shè)計(jì)，再生反應(yīng)的啟動(dòng)發(fā)生在柴油機(jī)顆粒過濾器的前面，最高溫發(fā)生在部件的背面。因此，這將是一個(gè)有利因素，即通過過濾器的設(shè)計(jì)使啟動(dòng)再生反應(yīng)的能耗最小，同時(shí)不會(huì)在過濾器下游端的再生反應(yīng)過程中產(chǎn)生過高的溫度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一實(shí)施例是一沿著流向軸具有不同壁厚的如蜂窩狀的多單元結(jié)構(gòu)，具體適用于柴油機(jī)顆粒過濾器，不過它也可適用于流通蜂窩結(jié)構(gòu)。這種蜂窩結(jié)構(gòu)可以是一整料，也可以是分段柴油機(jī)顆粒過濾器。一較佳實(shí)施例是具體用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)或汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的蜂窩結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)中蜂窩一端的壁厚于另一端的壁。就一柴油機(jī)顆粒過濾器而言，前表面的薄壁允許柴油機(jī)顆粒過濾器在低能量消耗下啟動(dòng)再生反應(yīng)。就一汽車蜂窩結(jié)構(gòu)而言，一壁薄(質(zhì)輕)的前部允許較快地啟動(dòng)。蜂窩結(jié)構(gòu)可用任一種合適的陶瓷制成，如堇青石或碳化硅。
沿著入口端到出口端的軸線，蜂窩結(jié)構(gòu)具有在8.5×10-3卡/立方厘米-開到0.25卡/立方厘米-開范圍內(nèi)的熱容量。
本發(fā)明還采用固體自由成型制造工藝，具體是運(yùn)用粘膠噴墨印刷的方法來制造本發(fā)明結(jié)構(gòu)。


圖1所示為沿著氣流方向網(wǎng)(壁)厚持續(xù)變厚的蜂窩。
圖2所示具有低熱質(zhì)量薄網(wǎng)(壁)前部的蜂窩。
圖3所示為是低熱質(zhì)量薄壁蜂窩，非柴油機(jī)顆粒過濾器型，厚壁柴油機(jī)顆粒過濾器的前部。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是一多單元結(jié)構(gòu)，具體是一蜂窩結(jié)構(gòu)，它有入口端、出口端和大量從入口端延伸到出口端且發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣流過其中的單元，蜂窩結(jié)構(gòu)的壁厚由蜂窩的入口端至出口端而被控制為不同。一例子是將壁厚由過濾器入口端的薄壁連續(xù)地逐級(jí)變?yōu)槠涑隹诙颂幍暮癖?。另一例子是在蜂窩上游側(cè)用薄壁和/或可能是單元密度更低的蜂窩制作一個(gè)雙層蜂窩。這樣可以在蜂窩前部形成低熱質(zhì)量，而在蜂窩后部保持厚壁和高熱量。
制造本發(fā)明結(jié)構(gòu)的合適方法是運(yùn)用固體自由成型制造工藝，具體是運(yùn)用粘膠噴墨印刷的方法來制造出本發(fā)明結(jié)構(gòu)，如美國(guó)專利號(hào)5,204,055中所公開的，此處參考了它的全部?jī)?nèi)容。大致的，一層薄的粉末層被鋪在一可移動(dòng)的支撐臺(tái)上。一個(gè)或一排噴墨狀頭在粉末支撐臺(tái)上通過，計(jì)算機(jī)控制是用來使液態(tài)粘膠在粉末支撐臺(tái)上被選擇的地方沉積下來。支撐臺(tái)往下移動(dòng)，再在支撐臺(tái)上施加一層新的粉末層。重復(fù)這個(gè)過程，就由粘膠和粉末形成一結(jié)構(gòu)。當(dāng)獲得了需要的結(jié)構(gòu)，去除其中松散的粉末。結(jié)構(gòu)可有選擇地被燒結(jié)成打開或閉合孔隙。
另一合適的方法是使用掩膜和噴嘴，如美國(guó)專利號(hào)5,940,674中所公開的，此處參考了它的全部?jī)?nèi)容。
還有別的合適的方法是使用無機(jī)粘合劑把低單元密度的和/或薄壁的蜂窩“粘合”或一同燒結(jié)到在柴油機(jī)顆粒過濾器的上游側(cè)。各種各樣的陶瓷粘合劑被用來將小片的蜂窩制造成較大的結(jié)構(gòu)，通常在垂直于蜂窩通道軸線的方向可得到較大尺寸。制成薄壁的蜂窩可以被簡(jiǎn)單地粘接到另一個(gè)制成厚壁的蜂窩前部，通道同時(shí)需注意不要使通道堵塞。一般希望粘合劑與被粘接的蜂窩具有相似的熱膨脹和使用溫度。當(dāng)把兩個(gè)燒結(jié)過的蜂窩件粘接在一起時(shí)，粘合劑需在低于蜂窩熔點(diǎn)的溫度下凝固或“固化”。
這個(gè)方法的變型在世界專利94/22556中有描述，已干燥而非燒結(jié)的蜂窩經(jīng)過再水合和重塑構(gòu)成過濾器的插頭，這樣可以將薄壁蜂窩粘接到厚壁蜂窩上去。至少兩個(gè)不同厚度的蜂窩被分別擠壓和干燥。兩個(gè)蜂窩中的至少一端被再水合(不用水作為溶劑來軟化)且再水合端被壓在一起形成緊密的連接。復(fù)合的蜂窩干燥后再燒結(jié)，壁厚有厚薄的蜂窩制成了。當(dāng)然重復(fù)這個(gè)過程可以制作出壁厚有薄至厚持續(xù)增厚的蜂窩。
對(duì)于僅有兩種不同壁厚或熱質(zhì)量區(qū)域的柴油機(jī)顆粒過濾器而言，這種粘接、再水合和壓制方法是較佳的。
還有別的合適的方法是在蜂窩表面使用一些類似腐蝕或磨損的方法。就象軟質(zhì)沙“噴射”在燒結(jié)或“綠色”的結(jié)構(gòu)上，使前表面上的壁變薄。比通道尺寸小許多的細(xì)沙被用于燒結(jié)的蜂窩中。氧化鋁和碳化硅磨粒比硅石更能加速這個(gè)過程。磨粒夾雜在流體中，具體是在于壓縮空氣中并且以足夠高的速率將蜂窩表面打薄，但不是過度地腐蝕它。這個(gè)工藝還可以應(yīng)用于擠壓后被干燥但尚未燒結(jié)的蜂窩上。在這種情況下，流體的流量和壓力不需要那么高，且磨粒也可以不需要那么多或粗糙。
圖1所示為特別適用于柴油機(jī)顆粒過濾器的蜂窩結(jié)構(gòu)10。蜂窩結(jié)構(gòu)10有一個(gè)入口端12和出口端14，還有大量從入口端12延伸至出口端14的單元或通道16，這些單元具有帶孔的壁18，所有單元中的一部分在入口端12處沿著其長(zhǎng)度方向被堵住20，其余單元的入口端是打開22但在其出口端沿著其長(zhǎng)度方向被堵住，所以，從入口端至出口端流過蜂窩單元的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣流流入開口單元，經(jīng)過單元壁，再經(jīng)過出口端處開口的單元流出蜂窩結(jié)構(gòu)。。
為了降低再生反應(yīng)中的能量輸入，單元壁18沿著氣流方向(如圖中箭頭所示)，從入口端12至出口端14持續(xù)增厚。
圖2所示為特別適用于柴油機(jī)顆粒過濾器中有兩層不同壁厚的蜂窩結(jié)構(gòu)10。入口端12處的壁17比出口端14處的壁19厚。這種構(gòu)造可以使得蜂窩上游側(cè)入口端有較低的單元密度。
對(duì)以上兩種實(shí)施例，插頭20比插頭24薄。這種堵法支持在前部或入口端具有低熱質(zhì)量薄壁和后部或出口端具有高熱容量壁的過濾器設(shè)計(jì)。
薄插頭20較合適的厚度需比現(xiàn)有2至5毫米更薄或插入深度約在0.3至0.5毫米較為合適。當(dāng)運(yùn)用固體自由成型制造工藝時(shí)，通過錐度的形成可以做出薄壁錐形端插頭，錐度可從一面壁跨到其對(duì)面壁，在從兩個(gè)相對(duì)的壁之間；從三面壁到一垂直面或從四個(gè)壁到中心形成。
具有低熱容量前部的過濾器設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)方便的、低燃料消耗和再生啟動(dòng)，還可使得部件后部有足夠熱容量來防止熔化。在某種程度上，炭黑的沉積作用也不十分均勻。由于較低的壓力下降，起初，具有薄壁的蜂窩入口端或前部至少可以收集到更多的炭黑。隨著炭黑層的堆積，本身產(chǎn)生了背壓。結(jié)果，貫穿整個(gè)柴油機(jī)顆粒過濾器的沉積速率變得更均勻。這導(dǎo)致部件前部的炭黑層有些偏厚。這在再生反應(yīng)點(diǎn)燃后將會(huì)有影響作用，即使部件入口端或前部的能量沉積增加、溫度升高，而使(相對(duì)來說)過濾器出口端或后部能量沉積降低并且降低最高溫度，。
圖3所示為特別適用于柴油機(jī)顆粒過濾器的蜂窩結(jié)構(gòu)30。蜂窩結(jié)構(gòu)30分為兩段32和34。第一段32是一個(gè)未被堵住的薄的或低單元密度蜂窩，即低熱容量、薄壁、未被堵住蜂窩結(jié)構(gòu)。第二段34是一個(gè)被堵住的蜂窩結(jié)構(gòu)。第一段32的壁36比第二段34的壁38薄，再次形成一種前部或入口端31低熱質(zhì)量，后部或出口端33高熱容量的設(shè)計(jì)。即使不是滲過蜂窩壁的氣流中的一部分，有些炭黑也會(huì)沉積在蜂窩上。此處如上所描述，第二段34含有的插頭35比插頭37薄。
雖然所示圖片都涉及的是柴油機(jī)顆粒過濾器，需理解的是，本發(fā)明也適用于其它類型的過濾裝置，如汽車觸媒基層和流通整料。
蜂窩壁的厚薄變化相當(dāng)大。通常唯一的應(yīng)用限制在于制造這種結(jié)構(gòu)的能力。對(duì)汽車觸媒反應(yīng)片來說，蜂窩壁的厚度可在2微英寸或是50微米的范圍。1微英寸或25微米的厚度似乎可以達(dá)到，因?yàn)樵谶@個(gè)尺寸范圍內(nèi)，對(duì)壁厚沒有基礎(chǔ)科學(xué)限制。較適宜的是，薄壁的厚度超過20微米。更為適宜的是壁厚超過45微米。對(duì)于柴油機(jī)顆粒過濾器，厚壁的壁厚需超過300微米。較適宜的是壁厚超過400微米，更為適宜的是，壁厚超過500微米。
取代逐級(jí)變化壁厚的另一個(gè)實(shí)施例是部分厚薄多重交替制成的蜂窩。從某種程度上說，更多的炭黑集聚在薄的區(qū)域，少量在厚的區(qū)域。這樣可允許有高的炭黑負(fù)載，但是當(dāng)炭黑再生反應(yīng)時(shí)，蜂窩壁厚部分將在控制下保持最高溫度。從某種程度上說，這使得炭黑加載到整個(gè)過濾器上的均勻性勝于壁厚從薄至厚連續(xù)變化的那種。
過濾器元件通常由低熱膨脹系數(shù)、高熱沖擊和較高熔點(diǎn)的陶瓷材料制成，如堇青石。對(duì)于柴油機(jī)顆粒過濾器，整料過濾器元件有個(gè)含有大量平行通通道的蜂窩結(jié)構(gòu)。這些通道被分成交替的入口通道和出口通道。入口通道在過濾元件入口端處被打開，在出口端被堵住。相反地，出口通道在入口端被堵住，在出口端被打開。因此，每個(gè)單元僅在一端被堵住。較好的排列方式是每隔一個(gè)單元的特定表面堵住猶如棋盤圖形一樣。入口通道和出口通道被薄的帶孔的縱向管壁隔開，這種結(jié)構(gòu)的壁允許廢氣沿著通道壁的長(zhǎng)度方向經(jīng)入口通道流入出口通道。這種結(jié)構(gòu)可使廢氣與基層的帶孔壁之間有更充分的接觸。廢氣流入基層經(jīng)過入口端打開的單元、帶孔的單元壁、再經(jīng)過出口端打開的單元流出蜂窩結(jié)構(gòu)。。此處所述的過濾器被稱作“壁流”過濾器，因?yàn)檫@種由于交替的通道堵塞所形成的流動(dòng)路徑需要被處理的廢氣在流出過濾器之前先流過陶瓷多孔壁。通常，蜂窩單元密度在93個(gè)/平方厘米(600個(gè)/平方英寸)到4個(gè)/平方厘米(25個(gè)/平方英寸)范圍之間。
在一較佳的柴油機(jī)顆粒過濾器實(shí)施例中，入口和出口通道有大致矩形橫截面形狀。較佳的，矩形入口和出口通道尺寸是近似8至12英寸長(zhǎng)，0.083英寸寬。然而，入口和出口通道的寬度尺寸從0.05英寸變化到0.15英寸，其長(zhǎng)度尺寸范圍可在2至24英寸之間。蜂窩整料元件在每單元容量中提供了非常大的過濾表面面積，極大地減小了顆粒過濾器的尺寸。
在一較佳汽車觸媒基層實(shí)施例中，入口和出口通道具有大致矩形截面形狀。較佳的，矩形入口和出口通道尺寸約是4至12英寸長(zhǎng)，0.033英寸寬。然而，入口和出口通道的寬度尺寸從0.0058英寸變化到0.15英寸，長(zhǎng)度尺寸范圍可在2至24英寸之間。蜂窩整料元件隨著非常低的背壓在每單元容量中提供非常大的幾何表面區(qū)域。
較佳的，蜂窩的前部或入口端的或熱質(zhì)量或熱容量在8.5×10-3卡/立方厘米-開以上。后部或出口端合適的的熱容量或熱質(zhì)量在0.25卡/立方厘米-開以下。更為合適的是蜂窩的熱容量在廢氣流從入口端到出口端的方向的上游從8.5×10-3卡/立方厘米-開變化至0.25卡/立方厘米-開。
另一實(shí)施例中，前部的低單元密度可通過密謀仔細(xì)地從從蜂窩表面去除部分蜂窩壁而制成。這可以在蜂窩燒結(jié)前或后完成。將蜂窩一面上每第四個(gè)相交的蜂窩壁去除，只要不傷及外圍的蜂窩壁，連同四面相鄰的蜂窩壁去除得越多越好。這是借助于精密的鉆孔機(jī)/碾磨機(jī)來完成的，且這些工具可組成一群以便一次加工可去除多組相交的蜂窩壁。被去除的相交蜂窩壁深度約在1毫米至1厘米左右。振動(dòng)/超聲波探針也可以代替鉆孔機(jī)/碾磨機(jī)來完成蜂窩壁的去除，它們還具備一次加工去除多組相交蜂窩壁的優(yōu)勢(shì)。對(duì)汽車觸媒基層來說，這種使用鉆孔機(jī)/碾磨機(jī)或振動(dòng)探針機(jī)的加工方法是適宜的。
雖然圖中所示的本發(fā)明被應(yīng)用于具有正方形格柵的正方形蜂窩，但可以理解，本發(fā)明還可被應(yīng)用于其他蜂窩形狀。
為了更詳細(xì)地闡明本發(fā)明，以下提供了非限制實(shí)施例。
實(shí)施例一以下是根據(jù)本發(fā)明利用激光驅(qū)動(dòng)聚合使用固體自由成型加工工藝制造碳化硅柴油機(jī)顆粒過濾器的實(shí)施例說明。一盆固體容積少于60％的碳化硅液漿被置于緩慢的循環(huán)盆中，在液漿表面約200微米下處有一個(gè)的底臺(tái)或支撐。在計(jì)算機(jī)控制下，激光聚合液漿中的精細(xì)線條，“變硬”的聚合物+碳化硅粉末被置留到支撐上。支撐下降200微米，同時(shí)液漿高度保持不變，并重復(fù)此過程。過濾器后部的壁厚約有20微英寸或500微米，前部的壁厚約可達(dá)8微英寸或200微米厚。這些單元具有正方形的橫截面，其中心距為1.8毫米。前部單元帶有四棱錐狀的錐形插頭。壁厚朝著后部方向逐級(jí)持續(xù)增厚，變化大小由激光在發(fā)生聚合時(shí)所能產(chǎn)生的最小間距來決定。過濾器后部有長(zhǎng)度超過5毫米的厚插頭。這個(gè)結(jié)構(gòu)被分成段狀以減少受到熱沖擊的破壞。當(dāng)變硬的粉末+聚合物過濾器結(jié)構(gòu)形成了，將液漿從這個(gè)裝置中倒掉。經(jīng)過再次的干燥和固化，把它從液漿盆中取出，放入爐子，在200～600℃的低溫下，粘膠在氧氣中被燃盡，然后放到1500～2300℃的高溫和惰性氣體中燒結(jié)。這樣制成的過濾器可期望得到40％到60％的孔隙率。
實(shí)施例二以下是根據(jù)本發(fā)明制作堇青石汽車觸媒基層的實(shí)施例說明。
每平方英寸(cpsi)900個(gè)單元，2.7微英寸壁厚正方形單元蜂窩是通過反應(yīng)燒結(jié)，以甲基纖維為粘合劑，和水、還可能是油和蠟的配料制成的堇青石擠壓成型的。每平方英寸900個(gè)單元，1微英寸厚正方形單元過濾器也可以此制得。擠壓出來的工件被切割和干燥。燒結(jié)前，2.7微英寸壁厚的蜂窩與1微英寸壁厚的蜂窩一起被再水合而軟化。兩個(gè)再水合的面被壓在一起，使用足夠的壓力使他們形成良好的結(jié)合，但此壓力不能過大而使蜂窩倒塌。如果能調(diào)整蜂窩壁的排列，將有益于降低背壓。蜂窩干燥后再燒結(jié)，如通常一樣，將質(zhì)量減輕的、壁薄的面向上。這樣可望得到前部質(zhì)輕的蜂窩。質(zhì)輕的前部可降低熱質(zhì)量，比基本型蜂窩將降低20％以上的熱容量。
實(shí)施例三以下是根據(jù)本發(fā)明制作碳化硅柴油機(jī)顆粒過濾器的實(shí)施例說明。兩碳化硅柴油機(jī)顆粒過濾器通過擠壓成型法制成。一個(gè)是每平方英寸200個(gè)單元，18微英寸，450微米壁厚的蜂窩，另一個(gè)是每平方英寸200個(gè)單元，8微英寸壁厚的蜂窩。干燥后，18微英寸壁厚的蜂窩被粘度類似于擠壓配料但略低一些的碳化硅配方按棋盤圖形方式堵住。柴油機(jī)顆粒過濾器入口邊的地方可有意識(shí)地堵住得少些。當(dāng)插頭干燥后，未燒結(jié)柴油機(jī)顆粒過濾器的入口面就被再水合，同時(shí)，8微英寸壁厚蜂窩的硅土面也被再水合。
兩個(gè)再水合的面被壓在一起，用足夠的壓力使他們形成良好的結(jié)合，但此壓力不能過而使蜂窩倒塌。如果能調(diào)整蜂窩壁的排列是最好的了。蜂窩干燥后再燒結(jié)，如通常一樣，將質(zhì)量減輕的、壁薄的面向上。放入熔爐，在200～600℃的低溫下，粘膠在氧氣中被燃盡。然后在1500～2300℃高溫和惰性氣體中燒結(jié)。
這樣制成的18微英寸壁厚過濾器可望得到40％到60％的孔隙率。這可以制成前部質(zhì)量比柴油機(jī)顆粒過濾器熱質(zhì)量部分輕的蜂窩。對(duì)于受控再生反應(yīng)，能使加熱至炭黑再生啟動(dòng)溫度的速度快于具有高熱質(zhì)量的柴油機(jī)顆粒過濾器，從而降低燃料消耗。
實(shí)施例四以下是根據(jù)本發(fā)明制作汽車觸媒基層的實(shí)施例說明。
用于制作汽車觸媒基層的每平方英寸600個(gè)單元，4微英寸壁厚的方形單元蜂窩是用通過反應(yīng)燒結(jié)，以甲基纖維為粘合劑，和水、還可能是油和蠟的配料制成的堇青石擠壓成型的。擠壓出來的工件被切割和干燥。燒結(jié)前，將蜂窩一面上每第四個(gè)相交的蜂窩壁去除，只要不傷及外圍的蜂窩壁，連同四面相鄰的蜂窩壁去除得越多越好。這是借助于精密的鉆孔機(jī)/碾磨機(jī)來完成的，這些工具組成一群一次加工可以去除多個(gè)相交的蜂窩壁。被去除的相交蜂窩壁的深度約在1毫米1厘米左右。振動(dòng)/超聲波探針也可以代替鉆孔機(jī)/碾磨機(jī)來完成蜂窩壁的去除，且還具備一次加工去除多個(gè)相交蜂窩壁的優(yōu)勢(shì)。蜂窩如通常一樣將質(zhì)輕壁薄的面向上燒結(jié)。這可以制成前部質(zhì)量比基本型熱團(tuán)蜂窩低1/2的蜂窩。
除了上述實(shí)施例以外，對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，只要不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍還可做出多樣的變化和變型。
權(quán)利要求
1.一適用于汽車和柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的蜂窩結(jié)構(gòu)，所述蜂窩結(jié)構(gòu)包括一入口端，一出口端，和多個(gè)沿著入口端到出口端軸線延伸的單元，其特征在于，沿著所述入口端到所述出口端的軸線，壁具有不同的厚度。
2.如權(quán)利要求1所述的蜂窩結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述入口端的壁比所述出口端的壁薄。
3.如權(quán)利要求1所述的蜂窩結(jié)構(gòu)，其特征在于，壁厚沿著入口端到出口端的軸線連續(xù)增厚。
4.如權(quán)利要求1所述的蜂窩結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述入口端具有質(zhì)輕、壁薄的前部。
5.如權(quán)利要求1所述的蜂窩結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述入口端具有質(zhì)輕、壁薄、未被堵住的前部。
6.如權(quán)利要求1所述的蜂窩結(jié)構(gòu)，其特征在于，沿著入口端到出口端的軸線，具有多個(gè)厚薄交替的壁部。
7.如權(quán)利要求1所述的蜂窩結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述壁的較薄部分的厚度大于20微米。
8.如權(quán)利要求7所述的蜂窩結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述壁的較薄部分的厚度大于45微米。
9.如權(quán)利要求1所述的蜂窩結(jié)構(gòu)，其特征在于，部分在入口端的單元和部分在出口端的單元被堵住，入口端被堵住的單元與出口端被堵住的單元不同，至使廢氣從入口端的開口流入蜂窩，流過孔壁，從出口端的開口流出蜂窩結(jié)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求9所述的蜂窩結(jié)構(gòu)，其特征在于，入口端具有較薄的壁，出口端具有較厚的壁。
11.如權(quán)利要求9所述的蜂窩結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述壁沿著入口端到出口端的軸線連續(xù)增厚。
12.如權(quán)利要求9所述的蜂窩結(jié)構(gòu)，其特征在于，入口端具有質(zhì)輕、壁薄的前部。
13.如權(quán)利要求9所述的蜂窩結(jié)構(gòu)，其特征在于，入口端具有質(zhì)輕、壁薄、未被堵住的前部。
14.如權(quán)利要求9所述的蜂窩結(jié)構(gòu)，其特征在于，沿著入口端到出口端的軸線，有多個(gè)厚薄交替的蜂窩壁部。
15.如權(quán)利要求9所述的蜂窩結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述壁的較薄部分厚度大于20微米。
16.如權(quán)利要求18所述的蜂窩結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述壁的較薄部分厚度大于45微米。
17.如權(quán)利要求9所述的蜂窩結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述壁的較厚部分厚度大于300微米。
18.如權(quán)利要求17所述的蜂窩結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述壁的較厚部分厚度大于400微米。
19.如權(quán)利要求1所述的蜂窩結(jié)構(gòu)，其特征在于，廢氣流沿著入口端到出口端的軸線流經(jīng)單元。
20.如權(quán)利要求19所述的蜂窩結(jié)構(gòu)，其特征在于，入口端具有較薄的壁，出口端具有較厚的壁。
21.如權(quán)利要求19所述的蜂窩結(jié)構(gòu)，其特征在于，壁的厚度沿著入口端到出口端的軸線持續(xù)增厚。
22.如權(quán)利要求19所述的蜂窩結(jié)構(gòu)，其特征在于，入口端具有質(zhì)輕、壁薄的前部。
23.如權(quán)利要求19所述的蜂窩結(jié)構(gòu)，其特征在于，入口端具有質(zhì)輕、壁薄、未被堵住的前部。
24.如權(quán)利要求19所述的蜂窩結(jié)構(gòu)，其特征在于，沿著入口端到出口端的軸線，有多個(gè)厚薄交替的蜂窩壁部。
25.如權(quán)利要求19所述的蜂窩結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述壁的較薄部分厚度大于20微米。
26.如權(quán)利要求19所述的蜂窩結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述壁的較薄部分厚度大于45微米。
27.一適用于汽車和柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的蜂窩結(jié)構(gòu)具有大量沿著入口端到出口端的軸線被管壁分開的通道，其特征在于，沿著入口端到出口端的軸線，蜂窩結(jié)構(gòu)具有在8.5×10-3卡/立方厘米-開到0.25卡/立方厘米-開范圍內(nèi)的熱容量。
28.如權(quán)利要求27所述的蜂窩結(jié)構(gòu)，其特征在于，部分在入口端的通道和部分在出口端的通道被堵住，入口端被堵住的通道與出口端被堵住的通道不同，至使廢氣從入口端的通道開口流入蜂窩，流過管壁，從出口端的通道開口流出蜂窩結(jié)構(gòu)。
29.如權(quán)利要求28所述的蜂窩結(jié)構(gòu)，其特征在于，廢氣流沿著入口端到出口端的軸線通過通道。
全文摘要
一種適用于汽車和柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的蜂窩結(jié)構(gòu)，其壁厚以一控制方式從蜂窩前表面向后部變化。一種是是柴油機(jī)顆粒過濾器前部的壁厚向后部的壁厚逐漸增大。另一種是采用薄壁制成兩層蜂窩和/或在蜂窩上游側(cè)的單元密度較低。這可提供較低的熱質(zhì)量前部，同時(shí)在蜂窩的后部保持較厚的壁和較高的熱質(zhì)量。蜂窩結(jié)構(gòu)的熱質(zhì)量或熱容量沿著從入口端到出口端的軸線在8.5×10
文檔編號(hào)F01N3/02GK1468132SQ01816995
公開日2004年1月14日 申請(qǐng)日期2001年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月13日
發(fā)明者D·L·?？寺? D L ?？寺? T·D·凱查姆, 凱查姆, D·F·湯普森, 湯普森 申請(qǐng)人:康寧股份有限公司