蜂窝结构体的制作方法

文档序号:42810619发布日期:2025-08-22 17:57阅读:29来源:国知局

本发明涉及蜂窝结构体。


背景技术:

1、柴油机与汽油机相比热效率良好,但存在由扩散燃烧引起的烟灰、灰分等颗粒状物质(pm)的产生。该颗粒状物质确认有致癌性,因此必须防止其大气释放。因此,目前,以欧洲为中心,除了以往的基于重量的量限制之外,还施加有限制pm个数的严格的限制。

2、然而,对于通过改善燃烧来减少pm的排出而言存在极限,在排气中设置被称为dpf(diesel particulate filter,柴油颗粒过滤器)的过滤器成为当前唯一有效的手段。作为该过滤器,以废气通过多孔质的隔壁的方式设计的壁流型过滤器是有效的。具体而言,壁流型过滤器能够由蜂窝结构体构成,该蜂窝结构体具有隔着多孔质的隔壁而邻接的多个导入孔格和多个排出孔格,并在废气通过隔壁期间捕获pm。

3、由蜂窝结构体构成的壁流型过滤器存在如下问题:随着运转时间的增加,pm会积存在过滤器内,压力损失增大。因此,这样的过滤器每堆积一定的pm就要额外地喷射燃料,使排出气体温度上升而使烟灰燃烧(过滤器再生),由此降低压力损失。此外,由于灰分在高温下也不燃烧,因此与乘用车相比行驶距离长(即,过滤器的运转时间长)的卡车、越野车辆需要通过进行蜂窝结构体的清洗处理而定期地除去堆积于过滤器内的灰分,使压力损失降低。若pm堆积时的压力损失立即变高,则过滤器再生、清洗处理的频率变高,导致燃料消耗量以及维护费用增大。因此,设法通过对导入孔格和排出孔格的排列、大小进行研究来降低pm堆积时的压力损失(专利文献1、专利文献2)。

4、现有技术文献

5、专利文献

6、专利文献1:国际公开第2019/104057号

7、专利文献2:国际公开第2013/187444号


技术实现思路

1、发明所要解决的课题

2、以往,通过使用压力传感器测定过滤器的入口与出口之间的压力损失来判断过滤器再生、清洗处理的时间点。但是,当在过滤器中大量地积存有pm之后的压力损失保持较低时,在通过压力传感器进行过滤器再生控制的情况下,存在如下的问题:基于压力损失进行的pm堆积量预测高难度化而使pm过度堆积,导致过滤器的破损。因此,优选的是,通过使pm积存后的压力损失尽可能为最小限度来降低过滤器再生及清洗处理的频率,从而降低维护成本,同时通过增大以pm积存的量为基准的压力损失的变化量(压损梯度),从而容易利用压力传感器检测适于过滤器再生、清洗处理的pm堆积量。

3、本发明是鉴于上述情况而完成的,在一个实施方式中,其课题在于提供一种蜂窝结构体,该蜂窝结构体能够将维护成本维持得较低,并且容易基于pm堆积量利用压力传感器来检测需要维护的时间点。

4、用于解决课题的方法

5、本发明人为了解决上述课题进行了深入研究,完成了以下例示的本发明。

6、[方式1]

7、一种蜂窝结构体,是柱体状的蜂窝结构体,具备外周侧壁、多个导入孔格和多个排出孔格;上述多个导入孔格配置于外周侧壁的内周侧,从入口端面延伸至出口端面,在入口端面具有开口部,在出口端面具有封孔部;上述多个排出孔格配置于外周侧壁的内周侧,从入口端面延伸至出口端面,在入口端面具有封孔部,在出口端面具有开口部,

8、上述多个导入孔格及上述多个排出孔格分别夹着隔壁而与上述多个导入孔格及上述多个排出孔格中的至少一个邻接,

9、基于上述多个导入孔格及上述多个排出孔格的合计数量的孔格密度为22~70个/cm2,

10、上述隔壁的厚度均为0.15mm以上且0.38mm以下的范围,

11、上述入口端面的开口率为44%以上,并且,

12、将划分出除了与外周侧壁邻接的导入孔格以外的上述多个导入孔格的全部隔壁的表面的合计面积设为s1,将被除了与外周侧壁邻接的导入孔格以外的上述多个导入孔格中的相互邻接的导入孔格所夹着的全部隔壁的表面的合计面积设为s2时,满足33%≤s2/s1≤75%。

13、[方式2]

14、根据方式1所述的蜂窝结构体,其中,上述多个导入孔格各自的开口面积除了与外周侧壁邻接的孔格以外,全部相同。

15、[方式3]

16、根据方式1或2所述的蜂窝结构体,其中,上述多个导入孔格以及上述多个排出孔格各自的开口面积除了与外周侧壁邻接的孔格以外,全部相同。

17、[方式4]

18、根据方式1~3中任一项所述的蜂窝结构体,其中,上述多个导入孔格各自的开口形状除了与外周侧壁邻接的孔格以外,全部为正方形。

19、[方式5]

20、根据方式1~4中任一项所述的蜂窝结构体,其中,上述多个导入孔格及上述多个排出孔格各自的开口形状除了与外周侧壁邻接的孔格以外,全部为正方形。

21、[方式6]

22、根据方式1~5中任一项所述的蜂窝结构体,其中,上述多个导入孔格各自的开口形状及开口面积除了与外周侧壁邻接的孔格以外,全部相同。

23、[方式7]

24、根据方式4所述的蜂窝结构体,其中,上述正方形的一边的长度为0.90mm以上且1.90mm以下。

25、[方式8]

26、根据方式5所述的蜂窝结构体,其中,上述正方形的一边的长度为0.90mm以上且1.90mm以下。

27、[方式9]

28、根据方式1~8中任一项所述的蜂窝结构体,其中,上述多个排出孔格均不相互邻接。

29、[方式10]

30、根据方式1~9中任一项所述的蜂窝结构体,其中,上述隔壁中的、上述导入孔格及上述排出孔格的延伸方向上的从室温至800℃的平均线膨胀系数为1.0×10-6/℃以下。

31、[方式11]

32、根据方案1~10中任一项所述的蜂窝结构体,其中,隔壁含有堇青石。

33、[方式12]

34、根据方式1~11中任一项所述的蜂窝结构体,其中,上述隔壁的厚度均为0.18mm以上且0.30mm以下的范围。

35、[方式13]

36、根据方式1~12中任一项所述的蜂窝结构体,其中,基于上述多个导入孔格以及上述多个排出孔格的合计数量的孔格密度为26~62个/cm2的范围。

37、[方式14]

38、根据方式1~13中任一项所述的蜂窝结构体,其中,上述多个导入孔格中的至少一个导入孔格与上述多个排出孔格均不邻接。

39、[方式15]

40、根据方式1或2所述的蜂窝结构体,其中,上述多个排出孔格中的至少一个排出孔格仅与上述导入孔格邻接。

41、[方式16]

42、根据方式1或2所述的蜂窝结构体,其中,上述多个导入孔格的数量相对于上述多个排出孔格的数量之比为1.5~2.0且基于上述多个导入孔格及上述多个排出孔格的合计数量的孔格密度为47~62个/cm2的范围,或者,上述多个导入孔格的数量相对于上述多个排出孔格的数量之比为3.0~4.0且基于上述多个导入孔格及上述多个排出孔格的合计数量的孔格密度为28~43个/cm2的范围。

43、发明效果

44、通过将本发明的一个实施方式的蜂窝结构体用作废气过滤器,能够通过将pm积存后的压力损失尽可能设为最小限度来降低过滤器再生以及清洗处理的频率,同时,通过增大以pm积存的量为基准的压力损失的变化量(压损梯度),能够利用压力传感器容易地检测适于过滤器再生、清洗处理的pm堆积量。由此,能够得到能够将维护成本维持得较低且容易基于pm堆积量利用压力传感器检测需要维护的时间点的过滤器。因此,能够降低由于pm过堆积导致过滤器破损的可能性。另外,该效果能够在不牺牲耐热冲击性的情况下实现,因此,这样,根据本发明的一个实施方式,可以说能够提供实用上极其优异的蜂窝结构体。

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