排放物控制基板的制作方法

本公开涉及一种排放物控制基板。

背景技术：

本节提供涉及本公开的背景信息，但不是必需的现有技术。

排放物控制基板通常用于发动机排气系统以便在废气释放到大气前对其进行处理。例如，催化转化器基板通常用在汽车排气系统用于催化氧化还原反应，从而将co转换为co2，并且将排出的nox转换为n2和o2。微粒过滤器基板通常用于通过从废气中过滤出微粒物质而处理来自发动机的废气。虽然现有的排放物控制基板适用于它们的预期用途，但可进行改进。本发明提供解决本领域各种需要的排放物控制基板并且提供众多意料不到的和有利的结果。

技术实现要素：

本节提供本公开的大体发明内容，并不是其全部范围或者其所有特征的全面公开。

本发明提供一种排放物控制基板。排放物控制基板包括第一端和第二端，第一端接收来自发动机的废气，废气从第二端离开基板。第二端与第一端相对。多个通道由侧壁限定。多个通道被布置在第一端和第二端之间，以引导来自发动机的废气通过排放物控制基板。侧壁在废气经过侧壁时至少执行过滤废气微粒和处理废气微粒中的一个。多个通道包括至少一个第一通道，由沿着其从第一端至第二端的长度向内弯曲的侧壁限定。

进一步的应用范围将通过此处提供的描述变得更加明显。此发明内容中的描述和具体示例仅仅意为说明目的并且不意指限制本公开的范围。

附图说明

此处所描述的附图仅出于对所选择的实施例的说明性的目的，并不是所有可能的实施方式，并且不意指限制本公开的范围。

图1图示了包括根据本发明的排放物控制基板的排气系统；

图2是现有技术中的排放物控制基板的通道的横截面视图；

图3是根据本发明的排放物控制基板的通道的示范性横截面视图；

图4是根据本发明的另一个排放物控制基板的通道的横截面视图；

图5是根据本发明的另一个排放物控制基板的横截面视图；

图6a图示了图5的区域6a；

图6b图示了图5的区域6b；

图7是根据本发明的又一个排放物控制基板的横截面视图；

图8是根据本发明的又一个排放物控制基板的横截面视图；

图9是根据本发明的附加的排放物控制基板的横截面视图；和

图10是根据本发明的进一步的排放物控制基板的横截面视图。

遍及附图的多个视图，相应的附图标记表示对应部分。

具体实施方式

现将参考附图更加完全地描述例举的实施例。

首先参考图1，包括根据本发明的排放物控制基板20的排气系统大致如参考数字10所示。排气系统10可以是任何合适的车辆排气系统，并且发动机30可以是任何合适的车用发动机。例如，排气系统10能被用于小客车、运动型多用途车、娱乐车、军用车辆、公共交通工具、机车、船只、飞行器等。排气系统10也可以被构造成用于控制来自任何其他合适的发动机的排放物，例如任何其他合适的内燃机、发电机、军事装备、采矿设备、建筑设备等。

排气系统10包括收容在基板室22中的排放物控制基板20。基板20被安置成处理来自引擎30的废气，该废弃通过第一废气导管部分32a被引入基板20。例如，基板20可以被构造为催化转化器或者微粒物质过滤器，譬如柴油机微粒过滤器、汽油机微粒过滤器或者任何其他合适的微粒过滤器。

排放物控制基板20大体包括第一端24和与第一端24相对的第二端26。来自引擎30的废气流经第一废气导管部分32a且在第一端24处进入基板20。废气流经基板20并在第二端26处离开基板20。从第二端26起，废气流经第二排气导管部分32b到达排气系统10的出口34。出口34可以是例如车辆排气管的形式。基板20限定多个通道40，其大致在基板20的第一端24和第二端26之间延伸。基板20的纵轴a从第一端24向第二端26延伸，大致通过基板20的中心，例如通过基板20的轴向中心。

图2图示了现有技术中的排放物控制基板20’的通道40’。通道40’包括至少两个第一通道42’和它们之间的第二通道44’。通道42’和44’从第一端24’向第二端26’、平行于现有技术中的基板20’的纵轴a线性地延伸。通道42’和44’被基板20’的侧壁46’限定。在第二端26’处，第一通道42’被栓塞48’闭合。在第一端24’处，第二通道44’被栓塞50’闭合。当基板20’被构造为微粒物质过滤器时，例如柴油机微粒过滤器，流入第一通道42’的废气将会接触所述栓塞48’，并且导致烟灰、灰烬、粉尘等52’在安置在第二端26’的栓塞48’处累积。这种烟灰等52’的累积导致在第二端26’以及在距离第二端26’距离x’处形成高压。

在该高压区域x’中，增大的压力促使废气从通道42’通过限定第二通道44’的侧壁46’，并且进入第二通道44’。当废气经过侧壁46’时，侧壁46’从通过侧壁46’的废气中过滤(并且因此在其中截留)微粒物质，或者当基板40’被构造为催化转化器基板时催化氧化还原反应。被过滤/处理的微粒物质可以是任何合适的大气污染物，包括碳氢化合物或者例如其他化学品，诸如烟灰、灰烬、粉尘、烟雾、烟尘等。侧壁46’可以包括任何合适的陶瓷材料，例如堇青石。因此从第一通道42’流入第二通道44’的废气不含有这种微粒物质，并且在第二端26’处从第二通道44’离开基板。

高压区域x’被视作现有技术中的基板20’的工作区域，因为大致仅在该区域，来自第一通道42’的废气通过侧壁46’流入第二通道44’并且被侧壁46’过滤/处理。在这种现有技术中的基板20’中，第一端24’和高压工作区域x’之间的侧壁46’的部分无法有效地从废气中过滤微粒，或者催化氧化还原反应，因为第一端24’和高压工作区域x’之间的压力不足高到在高压工作区域的上游(即第一端24’和高压工作区域x’之间)通过侧壁46’。如此处所说明的，本发明有利地增大高压工作区域x’，从而使得其更进一步地朝向第一端24’延伸，如此以到达高压工作区域x。

当基板20被构造为微粒过滤器基板时，由于侧壁46的更大表面积过滤废气，高压工作区域x有利地提供增强的、以及更高效的对来自废气的微粒的过滤。当基板20被构造为催化转化器基板时，高压工作区域x有利地促使更多的废气穿过侧壁46的更大面积，从而增加催化转化器氧化还原反应的效力。

图3示图示了根据本发明的基板20的示范性通道40。通道40包括位于第二通道62a和62b之间的第一通道60。尽管图3仅图示了单个第一通道60，但是基板20可以包括具有多个第一通道60的通道40，每个第一通道60在一个以上的第二通道62a/62b之间或者延伸通过一个以上的第二通道62a/62b。第一通道60和第二通道62a、62b可以具有任意合适的截面形状，例如圆形、方形、多边形等。

在图3的示例中，第一通道60从基板20的第一端24向第二端26延伸。第一通道60可选择地可以在基板20内的任何其他合适的位置。在大部分应用中第一通道60将会平行于纵轴a延伸。第一通道60由侧壁70a和70b限定，其可以是一个连续的侧壁，诸如圆形侧壁或者可以具有多个表面。第一通道60在第一端24处具有截面宽度w1，以及在第二端26处具有截面宽度w2。在第一端24处的宽度w1大于在第二端26处的宽度w2。因此沿着第一通道60的纵轴，例如纵轴a，第一通道60从第一端24向第二端26向内大致逐渐变细。

第二通道62a和62b可以是分开的通道，或者是包围第一通道60的连续通道。例如，第二通道62a和62b可以在与第一端24分开一定间隔的位置开始。具体地，从第一端24的相对于通过第一通道60流向第二端26的废气流的下游的位置，第二通道62a和62b大体地从第一通道60向外扩大或者成扇形展开。当废气从第一端24流经第一通道60时，第一通道60的锥形侧壁70a和70b将在高压工作区域x使废气增压，并且促使一部分废气通过侧壁70a和70b进入第二通道62a和62b。当废气经过侧壁70a和70b时，废气的微粒物质被过滤(当基板20被构造为微粒物质过滤器时)或者氧化还原反应被催化(当基板20被构造为催化转化器基板时)。

根据本发明的高压区域x大于现有技术的高压区域x’，有利地增大图3中通道40的工作区域。虽然第一通道60以及第二通道62a和62b可以如图3所示在第二端26处打开，一些通道40也可以在第二端26处分别利用多个栓塞闭合。结果，图3的所述构造能够更高效地过滤来自废气的微粒物质，或者催化氧化还原反应，并且能够消除如图2中现有技术中的布置出现的情况，即由于第二端26处存在栓塞而可能产生的烟灰等的任何潜在积累。在第二端26闭合通道40的栓塞的垂直于纵轴a的横截面可以为圆形。

图3图示了由大致线性的侧壁70a、70b、70c和70d限定的第二通道62a和62b。然而，侧壁70a、70b、70c和70d可以沿着其长度逐渐变细。例如，如图4所示，内侧壁70a和70b可以沿着第一通道60从第一端24至第二端26的长度逐渐地向内弯曲。相对于第二通道62a和62b，侧壁70a和70b大体向外弯曲。第二通道62a和62b进一步由侧壁70c和70d限定，侧壁70c和70d沿着其从第一端24至第二端26的长度逐渐地向外弯曲。相比图3的构造，第二通道62a和62b从更接近于第一端24的位置开始。图4的布置中的高压工作区域x大于现有技术的高压工作区域x’。因此，根据本发明的图4的构造能够以更高的效率过滤废气微粒，以及催化氧化还原反应。

第二通道62a和62b可以在第一端24处闭合。例如，参考图5，第二通道62a和62b可以延伸至第一端24，在此第二通道62a和62b通过栓塞80a和80b闭合。当第二通道62a和62b是分开的通道时，栓塞80a和80b将是分开的栓塞。然而，当第二通道62a和62b被构造为包围着第一通道60的单个连续通道时，栓塞80a和80b可以被构造为单个连续的栓塞，例如圆形栓塞。

参考图6a和6b，限定通道40的侧壁，例如侧壁70a(如图6a和6b所示)和70b，各自限定多个延伸通过其中的气孔90a和90b。气孔90a和90b在第一通道60和第二通道62a和62b之间提供流体连通。因此流经第一通道60的废气通过气孔90a和90b进入第二通道62a和62b。

侧壁70a和70b可以限定任何合适数量的气孔90a和90b，气孔90a和90b可以具有任何合适的直径，并且可以间隔任何合适的距离。例如，接近第一端24的第一气孔90a可以比接近第二端26的第二气孔90b更紧密地排列在一起并且具有更大直径。进一步，相比布置在接近第二端26的第二气孔90b的数量，更多数量的第一气孔90a可以布置在接近第一端24处。相比接近第二端26的第二气孔90b，第一气孔90a允许废气在接近第一端24的位置从第一通道60更自由地流向第二通道62a和62b。侧壁70a和70b在接近第一端24的位置(图6a)可以被制成比在接近第二端26的位置(图6b)更薄，从而第一厚度t1小于第二厚度t2。

如上所述的第一气孔90a的布置和接近第一端24的更薄的侧壁70a/70b有利地促进废气从第一通道60向第二通道62a和62b流动，这可以有利地补偿在第一端24处、在第一通道60和第二通道62a/62b之间的更小的压力差。如上所述布置第二气孔90b接近第二端26，有利地增加在接近第二端26的位置的更小的废气微粒的过滤，在第二端60处、在第一通道60和第二通道62a和62b之间的压力差比在第一端24处的更高。任何在此所述的通道40可以包含气孔，所述气孔被构造为接近第一端24的第一气孔90a和接近第二端26的第二气孔90b，并且通道40还具有侧壁70a/70b，侧壁70a/70b在接近第一端24的位置比在接近第二端26的位置更薄。

当基板20被构造为具有催化剂的基板时，通过使侧壁70a/70b在第一端24处比在第二端26处更薄而减少第一端24处的侧壁70a/70b的体积密度，可以减小催化剂引燃时间。使侧壁70a/70b在第二端26处比在第一端24处具有增加的厚度，将会有利地增加基板20在第二端26处的强度。减少在第一端24处的侧壁70a/70b的厚度可以增加引燃时间，因为由第一气孔90a提供的较薄的壁和增加的孔隙率允许热能被更容易地从废气传递至基板的贵金属，这促进贵金属催化上述反应的能力。侧壁70a/70b的孔隙率可以以这样的方式增加：将接近第一端24的第一气孔密度设定为大于接近第二端26的第二气孔密度。

在图7的示例中，通道40包括在第一端24处具有开口的第一通道110，以及在第二端26处具有开口的第二通道112。更具体地，第一通道110在第一端24处打开并在第二端26处闭合，第二通道112在第一端24处闭合并在第二端26处打开。第一通道110从第一端24向第二端26向内逐渐变细。第二通道112从第二端26向第一端24向内逐渐变细。在第一端24进入第一通道110的废气在废气通过侧壁114进入第二通道112时被处理。经处理的废气在第二端26处离开基板20。在图7的示例中，第一通道110被形成为在第二端26处闭合。在第二端26处，第一通道110可以具有任何合适的形状，例如圆形的形状或者更尖锐的锥形。将第一通道110形成为在第二端26具有闭合端，有利地消除对单独的栓塞的需求，这可以增加制造速度以及减少制造成本。在第二端26设置圆形通道端同样有利地减少坚硬的拐角或坚硬点，这可以减少破裂的潜在性并且因此增加通道耐用性。同时，在第二端26处的圆形通道端提供更多的用于灰烬积聚的表面积从而减少压降。

继续参考图7，通道40可以具有不同的开口直径以便适应不同的废气压力。例如，多个通道40中，相比其他距基板20的高压区域远的通道110/112，接近高压区域的一些通道110/112在第一端24处可以具有更小的面积和更小的开口。具体地，通道40可以在基板20中经受高压的部分比在所述基板20中经受低压的部分具有更小的开口。例如，参考图7，基板20大体在其例如接近纵轴a的中心经受最大的压力，并且在距纵轴a远的位置受到相对小的压力。因此在接近纵轴a的位置，第一通道110以及第二通道112可以分别在第一端24和第二端26限定宽度为w1的开口，宽度w1比周围经受较低压力的通道的开口宽度w2小。第一通道110以及112在相对较低压力的区域设置宽度为w2的更大的开口，有利地将在第一端24处的废气吸引至具有宽度为w2的更大开口的第一通道110中，因此将废气吸引以远离基板20的高压区域，其中在该高压区域第一通道110具有宽度为w1的更小的开口，以便使负载横跨第一端24且贯穿基板20均匀施加在基板20上，从而使基板20更高效地过滤废气。

图7的通道40被图示为具有大体平坦侧壁114。然而，第一和第二通道110和112的侧壁可以具有任何其他合适的形状或者构造。例如，侧壁114可以是圆形或者多边形的，如图8所示。图8图示了通道40包括金字塔形的通道120，其由大致布置成金字塔形式的平坦侧壁122限定。

参考图9，多个通道40可以包括锥形中心通道130，纵轴a延伸通过该中心通道130。锥形中心通道130由一个或多个沿着其从第一端24至第二端26的长度向内逐渐变细的侧壁限定。锥形中心通道130被一系列环绕通道132环绕。环绕通道132可以全部在第一端24处开始，或者与第一端24交错。围绕通道132可以具有各种不同的长度，或者统一的长度。为了在废气从第二端26处离开基板20前对其进行处理，从第一端24进入通道130/132的废气在废气经过通道130/132的侧壁时被处理。

图10图示了具有不同长度的多个通道40，其中心通道140为最长的。中心通道140由一个或多个沿着其从第一端24至第二端26的长度向内逐渐变细的侧壁限定。为了使横跨多个通道40的废气压力均衡，在中心通道140的相对侧的通道142是逐渐变短的。为了使在压力沿着纵轴a最高的应用中使废气压力均衡，中心通道140沿着纵轴a布置并且是最长的通道。在压力在除纵轴a以外的区域最高的应用中，为了使横跨多个通道40的废气压力均衡，最长的通道可以布置在与纵轴a间隔开的高压区域，并且被逐渐变短的通道环绕。

上述关于本实施例的描述是出于说明和描述的目的。其并不意指为详尽的或者为限制本公开的目的。特定实施例的单个元素或者特征并不局限于该特定的实施例，但是，当可适用时，是可互换的并且可被用于所选实施例，即使没有具体地展示或者描述。相同的同样可以在许多方面改变。这种改变不被认为是偏离本发明，并且这种改变被意指地包括在本发明范围内。

提供范例实施例可以将此公开的范围透彻地，并且充分地向本领域技术人员传达。阐明众多特定细节例如特定零件、装置以及方法的实例，以便提供对本发明的实施例的彻底的了解。明显地，本领域技术人员不需要利用特定细节，范例实施例可以在许多不同的形式下具体化并且两者都不应当解释为对本发明范围的限制。在某些范例实施例中，没有对众所周知的过程、众所周知的装置结构以及众所周知的技术进行详细的描述。

在此使用的技术名词仅仅为了描述特定的范例实施例，并不意指限制的目的。在此处使用时，单数形式的冠词同样可以意指包括复数形式，除非上下文中在其他方面清楚地表示。术语“由组成”、“包括”、“包含”以及“具有”是包容性的，因此指定阐明的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但是不排除一个或以上的其自身的其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或组合的存在或添加。在此所述的方法步骤、过程与操作不解释为必须按照论述或图示的顺序来要求它们的性能，除非被具体地确定为性能的顺序。同样要被理解的是，可以采用附加或者可供选择的步骤。

当一个元件或者层面被认为是“在另一个元件或者层面上”、“接合至”、“连接至”或者“联接至”另一个元件或者层面时，其可以直接地在另一个元件或者层面上，接合、连接或者联接至另一个元件或者层面，或者可以存在介于其间的元件或者层面。与此相反，当一个元件被认为是“直接地在另一个元件或者层面上”、“直接地接合至”、“直接地连接至”或者“直接地联接至”另一个元件或者层面时，可以没有介于其间的元件或者层面的存在。其他用以描述元件之间关系的单词应当以类似方式解释(例如“在……之间”与“直接地在……之间”、“相邻”与“直接地相邻”等)。在此处使用时，术语“和/或”包括任何及所有一个或以上的相关的列出项目的组合。

虽然术语第一、第二、第三等可以在此用作描述各种元件、组件、区域、层面和/或部分，这些元件、组件、区域、层面和/或部分不应当受这些术语所限制。这些术语可以仅用于区分一个元件、组件、区域、层面或者部分与另一个区域、层面或者部分。在此使用的例如“第一”、“第二”及其他数值项的术语不意味序列或顺序，除非通过上下文清楚地指出。因此，下述的第一元件、组件、区域、层面或者部分可以不背离本发明的范例实施例而被称为第二元件、组件、区域、层面或者部分。

空间的相关术语，例如“内部”、“外部”、“下面”、“在下方”、“下”、“在上方”、“上”等等可以在此使用便于根据图示描述一个元件或者细节与另一个元件或细节的关系。空间的相关术语可以意指包含使用或操作中的装置除图中所绘之外的不同方位。例如，如果图中的装置被翻转，被描述为“在其他元件或者细节下方”或者“在其他元件或者细节下面”的元件将会定位于“在其他元件或者细节上方”。因此，所述范例术语“在下方”可以包含上方和下方两个方位。所述装置可以有其他定位(旋转90度或者其他方位)并且在此使用的所述空间的相关描述信息相应地进行解释。