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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Abgasreinigungssystem für
eine Brennkraftmaschine mit einem Partikelfilter.
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Die Verringerung von Partikelstoffen,
die von einem Dieselverbrennungsmotor ausgestoßen werden, ist im hohen Maße aufgrund
der verstärkten
Berücksichtigung
der Umwelt erforderlich. Ein Dieselpartikelfilter (DPF) ist als
eine Maßnahme
zum Verringern der Partikelstoffe bekannt, die von dem Verbrennungsmotor
ausgestoßen
werden. Ein vorgeschlagenes System sammelt die Partikelstoffe an
dem DPF oder demjenigen DPF, auf den ein Katalysator an seiner Fläche aufgebracht
ist und regeneriert den DPF durch Verbrennen und Beseitigen der
gesammelten Partikelstoffe intermittierend für die kontinuierliche Verwendung.
Der DPF hat eine Vielzahl von Zellen, die als Abgasdurchgänge verwendet
werden. Wenn Abgas durch poröse
Wände tritt,
die die Zellen vorsehen, werden die Partikelstoffe adsorbiert und
durch die Wände
gesammelt.
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Ein Verfahren zum Steuern der Temperatur des
Abgases, das in den DPF strömt,
auf eine hohe Temperatur oder ein Verfahren zum Erhöhen der Menge
von unverbranntem Kraftstoff, der in dem Abgas enthalten ist, um
die Wärme
bei der katalytischen Reaktion zu erzeugen, wird als eines von grundlegenden
Verfahren zum Regenerieren des DPF eingesetzt. Somit wird der DPF
erwärmt
und werden die Partikelstoffe verbrannt. Die Regeneration des DPF und
die Sammlung der Partikelstoffe mit dem DPF werden abwechselnd wiederholt.
Wenn daher die Partikelstoffe ungleichmäßig bei der Regeneration verbrannt
werden, wird ein Sammelzustand der Partikelstoffe ungleichmäßig. An
einem Abschnitt, bei dem eine große Menge von Partikelstoffen
gesammelt ist, kann eine rasche Selbstverbrennung der Partikelstoffe
bei manchen Betriebsbedingungen auftreten, was Wärme erzeugt. Für diesen Fall
kann der DPF beschädigt
werden. Daher sollte eine derartige ungleichmäßige Verbrennung der Partikelstoffe
bei der Regeneration verhindert werden.
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Jedoch ist eine Temperaturerhöhungsleistungsfähigkeit
an einem Randabschnitt des DPF schlecht. Daher ist die Temperatur
an dem Randabschnitt niedriger als an der Mitte des DPF. Demgemäß ist es
schwierig, die Partikelstoffe an dem Randbereich des DPF zu verbrennen.
Als Folge kann sich die Menge der Partikelstoffe, die unverbrannt
verbleiben, vergrößern und
können
sich die Partikelstoffe übermäßig sammeln,
wenn die Regeneration und die Sammlung wiederholt wird. Außerdem kann
der DPF durch die rasche Verbrennung der Partikelstoffe beschädigt werden.
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Bei einem in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift
Nr. H 05-133217 offenbarten Verfahren werden Abdichtungselemente
um den Randbereich des DPF in der Umgebung eines Abgaseinlasses
und eines Abgasauslasses des DPF jeweils als Gegenmaßnahme für das vorstehend
genannte Problem gewickelt. Somit wird eine Wärmeisolationsschicht aus Luft
(im Folgenden eine Luftschicht) zum Halten der Wärme ausgebildet.
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Jedoch wird bei diesem Verfahren
die Wärme
in hohem Maße
abgestrahlt bzw. abgegeben, da die Wärmeisolationsluftschicht eine
Einfassung berührt.
Daher kann die Temperaturerhöhungsleistungsfähigkeit
des DPF nicht wirksam verbessert werden. Zusätzlich erfordert das Verfahren
einen hohen Einsatz von Arbeitsstunden für den Zusammenbau, da die Abdichtungselemente
an zwei Positionen gewickelt werden müssen.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
einen Dieselpartikelfilter (DPF) mit einer Wärmeerhaltungsschicht mit einer
Wärmeerhaltungswirkung
an einem Randabschnitt des DPF zu schaffen. Somit wird die Temperaturerhöhungsleistungsfähigkeit
verbessert und die Temperatur eines Filterabschnitts des DPF gleichmäßig während der Regeneration
des DPF erhöht.
Somit kann eine Menge von Partikelstoffen, die unverbrannt verbleiben, verringert
werden und kann die Regeneration des DPF sicher durchgeführt werden.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen DPF
mit einem einfachen Aufbau zu schaffen, bei dem seine Herstellung
und sein Zusammenbau vereinfacht wird.
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Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden
Erfindung hat ein Abgasreinigungssystem einen Partikelfilter, der
fest durch ein Halteelement an einer metallischen Einfassung gehalten
ist, die an einem Abgasrohr einer Brennkraftmaschine angeordnet
ist. Der Partikelfilter ist ein monolithischer Strukturkörper mit
einer Vielzahl von Zellen, die durch poröse Wände parallel zu der Strömung des
Abgases vorgesehen sind. Der monolithische Strukturkörper hat
einen Partikelstoffsammelbereich und eine Randbereichswärmeerhaltungsschicht.
Der Partikelstoffsammelbereich hat eine Wandströmungsstruktur, die durch abwechselndes
Blockieren der Zellen mit einer Füllung an der Abgaseinlassseite
oder an der Abgasauslassseite des monolithischen Strukturkörpers ausgebildet ist.
Die Randbereichswärmeerhaltungsschicht
ist durch Blockieren der Zellen an einem Randbereich, der sich nach
innen von einer Umfangsfläche
des monolithischen Strukturkörpers
um eine vorbestimmte Weite erstreckt, so ausgebildet, dass die Randbereichwärmeerhaltungsschicht
durchgehend einen Rand bzw. Umfang des Partikelstoffsammelbereichs umgibt.
Die vorbestimmte Breite der Randbereichswärmeerhaltungsschicht liegt
im Bereich von 5 bis 20 mm.
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Bei einem herkömmlich aufgebauten PDF ohne
Randbereichswärmeerhaltungsschicht
kann die Temperatur an einem äußersten
Randabschnitt des DPF nicht auf eine ausreichend hohe Temperatur erhöht werden,
bei der die Verbrennung der Partikelstoffe vorangetrieben wird.
Das liegt daran, dass Wärme
von einer Randfläche
des DPF abstrahlt. Dagegen sind bei dem DPF der vorliegenden Erfindung die
Enden der Zellen in dem Bereich, der sich nach innen von der Randfläche um eine
vorbestimmte Breite erstreckt, zum Ausbilden einer Luftschicht blockiert
durch die kein oder nur wenig Abgas durchtritt. Die Luftschicht
funktioniert als eine Randbereichswärmeerhaltungsschicht. Somit
kann die Wärmeabstrahlung
bzw. die Wärmeabgabe
von der Umfangsfläche
des DPF unterbunden werden und kann die Temperatur an dem gesamten
Partikelstoffsammelbereich gleichmäßig während der Regeneration des DPF
erhöht
werden. Zum Erzielen der vorstehend genannten Temperaturerhöhungswirkung
soll die vorbestimmte Breite der Randbereichswärmeerhaltungsschicht auf 5
mm oder größer gesetzt
werden und soll die Luftschicht durchgehend um den Partikelstoffsammelbereich
eingeordnet sein. Die Randbereichwärmeerhaltungsschicht wird wirksamer, wenn
sich die vorbestimmte Breite vergrößert. Jedoch ist die Wirkung
dann gesättigt,
wenn die vorbestimmte Breite 20 mm erreicht. Daher ist die vorbestimmte
Breite der Randbereichswärmeerhaltungsschicht
in dem vorstehend genannten Bereich (5 bis 20 mm) gesetzt, um die
Temperaturerhöhungsleistungsfähigkeit
ohne Verringern der Partikelstoffsammeleffizienz zu verbessern.
Die Temperatur an dem Randabschnitt des DPF kann auf dem Bereich
von 600° C
erhöht
werden. Die Partikelstoffe können wirksam
verbrannt werden und die Menge der unverbrannten Partikelstoffe
kann verringert werden. Somit kann die Regeneration des DPF sicher
durchgeführt werden.
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Merkmale und Vorteile der Ausführungsbeispiele
werden ebenso wie Verfahren zum Betrieb und die Funktion der zugehörigen Teile
aus einem Studium der folgenden genauen Beschreibung den beigefügten Ansprüchen und
den Zeichnungen erkennbar, die alle einen Teil dieser Anmeldung
bilden.
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1A ist
ein schematisches Diagram, das ein Abgasreinigungssystem gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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1B ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Dieselpartikelfilter (DPF)
gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
zeigt;
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1C ist
eine vergrößerte teilweise
Ansicht, die einen Zellenaufbau des DPF gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
zeigt;
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2A ist
eine Ansicht, die einen Aufbau einer Endfläche des DPF zeigt, die mit
einer Randbereichswärmeerhaltungsschicht
gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
ausgebildet ist;
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2B ist
eine vergrößerte teilweise
Ansicht, die die Randbereichswärmeerhaltungsschicht gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
zeigt;
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3A ist
ein schematisches Längsschnittdiagramm,
das den Aufbau des DPF gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiels
zeigt;
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3B ist
ein schematisches Längsschnittdiagramm,
das den Aufbau eines DPF gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3C ist
ein schematisches Längsschnittdiagramm,
das den Aufbau eines DPF gemäß einem dritten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4 ist
eine Graphik, die eine Temperaturerhöhungswirkung der Randbereichswärmeerhaltungsschicht
gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
zeigt;
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5A ist
eine perspektivische Teilschnittansicht, die einen DPF gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
zeigt;
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5B ist
eine Graphik, die eine Temperaturerhöhungswirkung mit Bezug auf
die Breite der Randbereichswärmeerhaltungsschicht
gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
zeigt;
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6 ist
ein schematisches Längsschnittdiagramm,
das einen Aufbau eines DPF gemäß einem vierten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 ist
ein schematisches Längsschnittdiagramm,
das einen Aufbau eines DPF gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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8A ist
eine Ansicht, die einen Aufbau einer Endfläche eines DPF gemäß einem
sechsten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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8B ist
eine vergrößerte teilweise
Ansicht, die eine Randbereichswärmeerhaltungsschicht des
DPF gemäß dem sechsten
Ausführungsbeispiel zeigt;
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9A ist
eine vergrößerte teilweise
Ansicht, die einen Aufbau einer Endfläche eines DPF gemäß einem
siebten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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9B ist
eine vergrößerte teilweise
Ansicht, die eine Randbereichswärmeerhaltungsschicht des
DPF gemäß dem siebten
Ausführungsbeispiel zeigt;
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9C ist
eine vergrößerte teilweise
Ansicht, die einen Partikelstoffsammelbereich des DPF gemäß dem siebten
Ausführungsbeispiel
zeigt;
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10 ist
eine vergrößerte teilweise
Ansicht, die einen Aufbau einer Endfläche eines DPF gemäß einem
achten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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11 ist
eine vergrößerte teilweise
Ansicht, die einen Aufbau einer Endfläche eines DPF gemäß einem
neunten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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12 ist
eine vergrößerte teilweise
Ansicht, die einen Aufbau einer Endfläche eines DPF gemäß einem
zehnten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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Unter Bezugnahme auf 1A wird ein Abgasreinigungssystem, das
auf einen Dieselverbrennungsmotor 5 angewendet ist, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dargestellt. Wie in 1A gezeigt wird, ist eine metallische
Einfassung 2 mit einem Abgasrohr 4 des Verbrennungsmotors 5 auf
halbem Weg von dem Abgasrohr 4 verbunden. Ein "Dieselpartikelfilter
(DPF) 1 ist in der metallischen Einfassung 2 untergebracht.
Ein wärmebeständiges Halteelement 3 ist
zwischen dem DPF 1 und der metallischen Einfassung 2 angeordnet.
Das Halteelement 3 umgibt in Umfangsrichtung eine Randfläche des
DPF 1 an der Mitte des DPF 1, wie in 1A gezeigt
ist. Somit wird der DPF 1 innerhalb der metallischen Fassung 2 durch
das Halteelement 3 gehalten und fixiert.
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Wie in den 1B und 1C gezeigt
ist, ist der DPF 1 aus einem zylindrischen monolithischen Strukturkörper ausgebildet.
Ein Inneres des DPF 1 ist durch poröse Zellwände 11 in eine axiale
Richtung unterteilt, so dass eine Vielzahl von Zellen 12 parallel zu
der Strömung
des Abgases ausgebildet wird. Ein Ende jeder Zelle 12 des
DPF 1 an einer Abgaseinlassseite oder einer Abgasauslassseite des
DPF 1 ist mit einer Füllung 13 blockiert.
Genauer gesagt sind die Zellen 12 abwechselnd mit dem Füller 13 so
blockiert, dass eine Öffnung
einer bestimmten Zelle 12 blockiert ist, wenn eine andere
Zelle 12 angrenzend zu der bestimmten Zelle 12 nicht
an der Abgaseinlassseite oder der Abgasauslassseite des DPF 1 blockiert
ist. Somit wird ein Partikelstoffsammelbereich bzw. eine Partikelstoffsammelfläche 16 mit
einer Wandströmungsstruktur
ausgebildet, die in 1C gezeigt
ist. Bei der Wandströmungsstruktur
strömt das
Abgas zwischen den Zellen 12 durch die Zellenwand 11.
Vorzugsweise sollte ein Katalysator an einer Innenfläche des
DPF 1 geträgert
sein (Flächen der
Zellenwände 11).
Für diesen
Fall kann die Temperatur zum Verbrennen der Partikelstoffe verringert werden
und können
die Partikelstoffe stationär
verbrannt werden.
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Normalerweise wird ein Querschnitt
der Zelle 12 in der Gestalt eines Vierecks ausgebildet.
In dem ersten Ausführungsbeispiel
ist der Querschnitt der Zellen 12 in der Gestalt eines
Quadrats ausgebildet. Alternativ kann der Querschnitt der Zelle 12 in
der Gestalt eines Rechtecks ausgebildet sein. Des weiteren kann
der Querschnitt der Zelle 12 in der Gestalt eines Dreiecks,
anderer Polygone oder in anderen Gestalten ausgebildet sein. Die
Gestalt des Randbereichs bzw. des Umfangs des DPF 1 ist nicht notwendigerweise
auf einen runden beschränkt,
solange der Umfang in der Gestalt ausgebildet ist, die der runden ähnlich ist.
Als Material des DPF 1 können
wärmebeständige Keramiken,
wie z.B. Kordierit, eingesetzt werden. Eine Porosität und ein
Durchmesser der Poren der Zellwand 1 und dergleichen kann
durch Einstellen eines Partikeldurchmessers des Rohmaterials oder
einer Menge vom Additiven eingestellt werden, die bei einem Brennprozess
beseitigt werden. Im Allgemeinen verringert sich ein Druckverlust,
wenn sich die Porosität
oder der Porendurchmesser vergrößert. Wenn
jedoch die Porosität
oder der Porendurchmesser zu groß ist, wird die Partikelstoffsammelfähigkeit verringert.
Daher kann die Porosität
oder der Porendurchmesser geeignet gemäß der erforderlichen Leistung
entschieden werden. Die Dicke der Zellwand 11, eine Fläche der Öffnung von
jeder Zelle 12 und dergleichen werden geeignet so gesetzt,
dass die erforderliche Partikelstoffsammelfähigkeit erzielt wird und der
Druckverlust nicht zu sehr erhöht
wird.
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In dem ersten Ausführungsbeispiel
sind die Zellen 12 in der Nähe einer Randfläche 14 des
DPF 1 weitergehend mit der Füllung 13 blockiert,
um eine Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15 an
einem Randabschnitt des DPF 1 auszubilden. Genauer gesagt, wie in
den 2A und 2B gezeigt ist, wird angenommen,
dass eine Randfläche
bzw. ein Randbereich sich radial nach innen von einer Fläche eines zylindrischen
Randdeckenabschnitts 17 (Randfläche 14 des DPF 1)
um eine vorbestimmte Breite „a" erstreckt. 2B ist eine vergrößerte teilweise
Ansicht, die einen Teil einer Endfläche des DPF 1 zeigt, die durch
einen Bereich IIB in 2A gezeigt
ist. Der Randdeckenabschnitt 17 sieht die Randbereichswand
des monolithischen Strukturkörpers
vor. Alle Zellen 12, die vollständig oder teilweise in dem
Randbereich enthalten sind, sind mit der Füllung 13 blockiert,
so dass die Zellen 12, deren Enden blockiert sind, durchgehend
den Rand des Partikelstoffsammelbereichs 16 umgeben. Eine
gestrichelte Linie in 2B ist
eine gedachte Linie, die einen inneren Rand des Randbereichs zeigt.
Die Enden der Zellen 12, die an der gestrichelten Linie
B vorhanden sind, werden mit der Füllung 13 blockiert.
Daher werden tatsächlich
die Öffnungen
der Zellen 12 in einem Bereich, der sich geringfügig nach
innen von dem Randbereich mit der Breite „a" erstreckt, blockiert. Eine Durchflussrate
des Abgases wird verringert und die Wärmeabgabe nach außen wird
an der Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15 unterbunden.
Daher kann die Temperaturverringerung an dem Partikelstoffsammelbereich 16 unterbunden
werden, so dass der Partikelstoffsammelbereich oberhalb einer bestimmten
Temperatur gehalten werden kann.
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In dem ersten Ausführungsbeispiels
sind alle Zellen 12 in dem Randbereich mit der Füllung 13 an sowohl
der Abgaseinlassseite als auch der Abgasauslassseite des monolithischen
Strukturkörpers
blockiert, wie in 3A gezeigt
ist. Bei dem Aufbau sind beide Enden der Zellen 12, die
die Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15 vorsehen,
blockiert, so dass nur wenig oder kein Abgas durch die Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15 strömt. Daher
wird die Wärmeerhaltungsleistungsfähigkeit
verbessert und kann die Temperatur an dem Partikelstoffsammelbereich 16 effektiv
erhöht
werden.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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Als nächstes wird ein DPF 1 gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage von 3B erklärt. In dem zweiten Ausführungsbeispiel
sind alle Zellen 12 in dem Randbereich mit der Füllung 13 an
der Abgaseinlassseite des DPF 1 blockiert, wie in 3B gezeigt ist. Somit wird die Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15 ausgebildet.
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Bei dem DPF 1 des zweiten
Ausführungsbeispiels
sind die Enden der Zellen 12, die die Wärmeerhaltungsschicht 15 vorsehen, teilweise
an der Abgasauslassseite des DPF 1 geöffnet. Daher kann das Abgas
durch die Zellen 12 relativ einfach im Vergleich mit dem
ersten Ausführungsbeispiel
strömen.
Jedoch kann eine ausreichende Wirkung zum Beibehalten der Temperatur
des Partikelstoffsammelbereichs 16 oberhalb eines vorbestimmten
Wertes durch geeignetes Setzen der vorbestimmten Breite „a" der Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15 erzielt
werden. Wenn zusätzlich
die Zellen 12 mit der Füllung
13 zum zweiten Mal blockiert werden, werden nur die einlassseitigen Öffnungen
der Zellen 12 blockiert. Daher wird der Herstellungsprozess
im Vergleich mit dem ersten Ausführungsbeispiel
vereinfacht.
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(Drittes Ausführungsbeispiel)
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Als nächstes wird ein DPF 1 gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage von 3C erklärt. In dem dritten Ausführungsbeispiel
sind alle Zellen 12 in dem Randbereich der Füllung 13 an
der Abgasauslassseite DPF 1 blockiert, wie in 3C gezeigt ist. Somit wird die Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15 ausgebildet.
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Bei dem DPF 1 des dritten
Ausführungsbeispiels
sind die Enden der Zellen 12, die die Wärmeerhaltungsschicht 15 vorsehen,
teilweise an der Abgaseinlassseite des DPF 1 geöffnet. Daher kann das Abgas
durch die Zellen 12 relativ einfach im Vergleich mit dem
ersten Ausführungsbeispiels
strömen.
Jedoch kann eine ausreichende Wirkung zum Beibehalten der Temperatur
des Partikelstoffsammelbereichs 16 oberhalb eines vorbestimmten
Werts durch geeignetes Setzen der vorbestimmten Weite „a" der Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15 erzielt werden.
Wenn zusätzlich
die Zellen 12 mit der Füllung 13 zum
zweiten Mal blockiert werden, werden nur die auslassseitigen Öffnungen
der Zellen 12 blockiert. Daher wird der Herstellungsprozess
im Vergleich mit dem ersten Ausführungsbeispiel
vereinfacht.
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In dem ersten, dem zweiten und dem
dritten Ausführungsbeispiels
kann die vorbestimmte Breite „a" beliebig gesetzt
werden, so dass die erforderliche Wärmeerhaltungsleistungsfähigkeit
erzielt wird. Vorzugsweise sollte die vorbestimmte Breite „a" in einen Bereich
von 5–20
mm gesetzt werden, so dass der gesamte Partikelstoffsammelbereich 16 auf
zumindest eine bestimmte Temperatur (beispielsweise 600°C) erwärmt wird,
bei der die Verbrennung der Partikelstoffe ausreichend vorangetrieben
wird. Wenn die vorbestimmte Breite „a" geringer als 5 mm ist, kann die Wirkung
des Randabschnitts des DPF 1 zum Verbessern der Temperaturerhöhungsleistungsfähigkeit
nicht erzielt werden. Für
den Fall, bei dem die vorbestimmte Breite „a" gleich wie oder größer als 5 mm ist, wird die
Temperaturerhöhungsleistungsfähigkeit
verbessert, wenn sich die vorbestimmte Breite „a" erhöht.
Wenn jedoch die vorbestimmte Breite „a" 20 mm übersteigt, ändert sich die Wirkung nicht
mehr sonderlich. Wenn die vorbestimmte Breite „a" 20 mm übersteigt, wird der Partikelstoff 16 unvorteilhaft
verengt.
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Eine normale Zellenteilung des DPF 1 liegt im
Allgemeinen im Bereich von 1,32 bis 1,62 mm. Daher entspricht bei
dem DPF 1, der mit einer gleichmäßigen Zellenteilung ausgebildet
ist, die vorbestimmte Breite „a" (5–20 mm)
einem Wert im Wesentlichen 3–5
mal die Größe der normalen
Zellenteilung. Eine Zellenteilung ist durch die folgende Gleichung:
P = 25,4/m½ definiert,
wobei P die Zellenteilung darstellt und m eine Gitteranzahl ist.
Die Gitteranzahl m ist eine Anzahl der Zellen, die in einem Quadrat
vorhanden sind, deren Seitenlänge
25,4 mm beträgt.
Wenn beispielsweise die Zelle 12 einen quadratischen Querschnitt
hat, ist eine Zellenteilung die Summe der Seitenlänge von
der Zelle 12 und der Dicke der Zellenwand 11.
Die Dicke des Umfangsdeckenabschnitts 17 ist auf einem
Bereich von 0,2 bis 1,0 mm gesetzt.
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Der DPF1 mit dem vorstehend benannten Aufbau
gemäß dem ersten,
dem zweiten oder dem dritten Ausführungsbeispiel wird beispielsweise
mit dem folgenden Verfahren hergestellt. Zunächst wird ein normalerweise
verwendetes Additiv, wie z.B. ein organischer Schaumwerkstoff oder
Kohlenstoff in das Keramikmaterial gemischt. Dann wird die Mischung
in einen klumpigen Zustand geknetet und durch Strangpressen geformt.
Das organische Schaummaterial und der Kohlenstoff werden bei dem Brennprozess
verbrannt und beseitigt, wobei die Poren ausgebildet werden. Nachdem
der geformte Körper
zeitweilig gebrannt wird, wird ein Ende jeder Zelle abwechselnd
mit der Füllung 13 auf
normalem Wege blockiert. Dann werden die Zellen 12, die
vollständig oder
teilweise in dem Randbereich mit der vorbestimmten Breite „a" enthalten sind,
mit der Füllung 13 an
einer Endfläche
oder an beiden Endflächen
des zeitweilig gebrannten Körpers
blockiert. Dann wird das Brennen durchgeführt, um den DPF 1 fertig zu stellen.
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Der DPF mit einem Katalysator kann
durch Trägern
eines katalytischen Elements, wie z.B. eines katalytischen Edelmetalls
an den DPF 1 hergestellt werden, der mit dem vorstehend genannten
Prozess ausgebildet wird. Für
diesen Fall wird eine Katalysatorlösung durch Auflösen eines
Bestandteils des katalytischen Elements in einem Lösungsmittel,
wie z.B. in Wasser oder in Alkohol, vorbereitet und wird der DPF1
mit der Katalysatorlösung
imprägniert. Dann
wird die überschüssige Katalysatorlösung entfernt
und wird der DPF 1 getrocknet. Dann wird das katalytische Element
in die Fläche
des DPF 1 in der Atmosphäre
gebrannt.
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Als nächstes wird ein Betrieb des
vorstehend genannten Abgasreinigungssystems erklärt, das in 1 gezeigt ist. Die Menge von Partikelstoffen,
die durch den DPF 1 gesammelt werden, kann durch Messen bzw. Erfassen
einer Druckdifferenz zwischen einer stromaufwärtigen Seite und einer stromabwärtigen Seite
DPF 1 unter Verwendung eines Druckdifferenzsensors oder ähnlichem
berechnet werden.
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Wenn ermittelt wird, dass die berechnete Menge
der gesammelten Partikelstoffe einen vorgeschriebenen Wert erreicht,
wird die Regeneration des DPF 1 durchgeführt. Die Regeneration des DPF1 wird
durch Erhöhen
der Temperatur des Abgases durchgeführt, das von dem Verbrennungsmotor 5 zu dem
DPF ausgestoßen
wird, oder durch Erhöhen
der Menge von unverbranntem Kraftstoff, das in dem Abgas enthalten
ist, so dass die Wärme
bei der katalytischen Reaktion erzeugt wird. Somit wird der DPF
1 auf eine ausreichend hohe Temperatur erwärmt, bei der die Verbrennung
der Partikelstoffe voran getrieben wird. Somit werden die Partikelstoffe
verbrannt und beseitigt.
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Bei dem herkömmlichen Aufbau ohne Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15 wird
die Temperatur an dem äußersten
Randabschnitt des DPF 1 nicht ausreichend erhöht und kann ein Teil der Partikelstoffe
unverbrannt verbleiben. Bei dem Aufbau gemäß der vorliegenden Erfindung
unterbindet die Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15 die
Temperaturverringerung an dem äußersten Randabschnitt
des DPF 1, so dass die Temperatur des DPF 1 gleichmäßig gehalten
werden kann. Daher kann eine Ungleichmäßigkeit des Sammelzustands
der Partikelstoffe, die durch unverbrannte Partikelstoffe verursacht
wird, verhindert wird. Unterdessen kann eine rasche Selbstverbrennung
der Partikelstoffe verhindert werden. Die rasche Selbstverbrennung
der Partikelstoffe wird unter manchen Betriebsbedingungen verursacht,
wenn die Partikelstoffe sich übermäßig bei
der Wiederholung der Regeneration des DPF 1 und der Sammlung der
Partikelstoffe ansammeln. Somit kann die Regeneration des DPF 1
sicher und stationär
durchgeführt
werden und kann die Haltbarkeit des DPF 1 verbessert werden.
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Als nächstes wird ein Ergebnis eines
Experiments, das zum Verifizieren der Temperaturerhöhungswirkung
der Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15 des
DPF 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung durchgeführt
wurde, auf der Grundlage von 4 erklärt. Der
DPF 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,
das in 3B gezeigt ist,
wird bei dem Experiment verwendet. Das Kordierit wird als Basismaterial
des DPF 1 verwendet. Die vorbestimmte Breite "a" der Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15 ist
auf 5 mm gesetzt. Der Radius r1 des Partikelstoffsammelbereichs 16 ist
auf 59,5 mm gesetzt. Die Länge
des DPF 1 in die axiale Richtung ist auf 150 mm gesetzt.
Die Dicke der Zellenwand 11 ist auf 0,3 mm gesetzt. Die
Maschenzahl m ist auf 300 gesetzt. Die Zelle 12 ist mit
einer quadratischen Gestalt ausgebildet. Die Dicke des Randdeckenabschnitts 17 ist
auf 0,5 mm gesetzt. Der mit dem vorstehend genannten Verfahren hergestellte
DPF 1 ist in der metallischen Einfassung 2 fixiert und
an dem Abgasrohr 4 des Verbrennungsmotors 5 montiert.
In 4 stellt eine Achse "r" einen radialen Abstand von der Mitte
des DPF 1 dar. Somit wird das Temperaturerhöhungsexperiment durchgeführt und
wird die Temperaturverteilung innerhalb des DPF 1 gemessen. Das
Temperaturerhöhungsexperiment
wird mit einer typischen Betriebsart (die am häufigsten auftretende Betriebsart)
bei einer normalen Fahrt durchgeführt.
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Unterdessen ist ein Ergebnis eines ähnlichen
Experiments, das mit dem herkömmlichen
DPF durchgeführt
wird, der keine Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15 hat,
in 4 gezeigt. Der Radius r0
des Partikelstoffsammelbereichs 16 des herkömmlichen
DPF ist auf 64,5 mm gesetzt. Die anderen Konfigurationen des herkömmlichen
DPF sind die gleichen wie die des DPF 1 der vorliegenden Erfindung.
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Die in 4 stellt
eine gestrichelte Linie T0 die Temperaturverteilung des herkömmlichen
DPF mit Bezug auf den Abstand r dar und stellt eine durchgezogene
Linie T1 die Temperaturverteilung des DPF 1 der vorliegenden Erfindung
dar. Die durch die gestrichelte Linie T0 in 4 gezeigte, ist die Temperatur an dem
Randbereich des herkömmlichen
DPF in hohem Maße
verringert (ungefähr
auf 500°C)
im Vergleich zu seiner Mitte. Somit kann die Temperatur an dem Randbereich
des DPF nicht auf einen Wert zum ausreichenden Vorantreiben der Verbrennung der
Partikelstoffe erhöht
werden. Wie dagegen durch die durchgezogene Linie T1 gezeigt ist,
ist bei dem DPF 1 der vorliegenden Erfindung die Temperatur
an dem äußersten
Abschnitt des Partikelstoffsammelbereichs 16 innerhalb
der Randbereichwärmeerhaltungsschicht 15 auf
den Bereich von 600°C
erhöht. Als
Folge kann der DPF 1 im Wesentlichen gleichmäßig aufgewärmt werden und kann die Verbrennung der
Partikelstoffe effizient durchgeführt werden.
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Als nächstes wird die vorbestimmte
Breite "a" der Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15 der vorliegenden
Erfindung untersucht. Die vorbestimmte Breite "a" der
Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15 ist
auf 20 mm gesetzt, und der Radius r2 des Partikelstoffsammelbereichs 16 ist
auf 44,5 mm gesetzt, wie in 5A gezeigt
ist. Die anderen Konfigurationen des DPF 1 bleiben unverändert. Ein
Ergebnis eines ähnlichen
Experiments, das mit dem DPF 1 durchgeführt wird, der in 5A gezeigt ist, ist in 5B gezeigt.
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In 5B stellt
eine gestrichelte Linie T2 die Temperaturverteilung des DPF 1 dar,
bei dem die vorbestimmte Breite "a" der Wärmeerhaltungsschicht 15 auf
20 mm gesetzt ist. Wie durch die gestrichelte Linie T2 in 5B gezeigt ist, wird die
Temperaturerhöhungswirkung
der Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15 durch
ihre Breite beeinflusst. Genauer gesagt wird die Temperaturerhöhungswirkung
erhöht,
wenn die Breite der Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15 sich
erhöht.
Wie vorstehend erklärt ist,
kann der äußerste Abschnitt
des Partikelstoffsammelbereichs 16 auf den Bereich von
600°C erwärmt werden,
wenn die Breite der Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15 5 mm
beträgt.
Die Partikelstoffe, die in dem DPF 1 gesammelt sind, können wirksam bei
der Temperatur von im Allgemeinen oberhalb 600°C verbrannt werden. Daher kann
die Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15 die
Temperaturerhöhungswirkung
ausreichend erzielen, wenn die Breite der Randbereichswärmeerhaltungsschicht
15 5 mm oder mehr beträgt.
Die Temperaturerhöhungswirkung
ist im Wesentlichen gesättigt,
wenn die Breite der Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15 20 mm
erreicht. Eine weitere Erhöhung
der Breite der Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15 hat
keine Wirkung. Darüber
hinaus wird der Partikelstoffsammelbereich 16 verringert,
wenn die Breite der Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15 vergrößert wird.
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Somit wird die Randbereichswärmeerhaltungsschicht
15 am wirksamsten, wenn die vorbestimmte Breite "a" der
Randbereichswärmeerhaltungsschicht
15 im Bereich von 5–-200
mm liegt. Wie in dem Ergebnis des Experiments mit dem herkömmlichen
DPF gezeigt ist, ist die Temperaturverringerung insbesondere merklich
an dem äußersten Randabschnitt.
Andererseits erreicht die Temperatur in der Nähe der Mitte des DPF 600°C, bei der
die Partikelstoffe verbrannt werden können. Das liegt daran, dass
die Wärme
innerhalb des DPF 1 von dem Randabschnitt abgegeben wird. Daher
ist zum Verhindern der Wärmeabgabe
der DPF 1 der vorliegenden Erfindung mit der Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15 versehen,
die die Luftschicht hat, die eine Breite hat, die größer als
ein vorbestimmter Wert ist, an dem äußersten Abschnitt des DPF 1.
Daher kann auch für
den Fall, bei dem der DPF 1 mit einer Größe ausgebildet ist, die von
dem DPF 1 unterschiedlich ist, der in dem Experiment verwendet ist, eine ähnliche
Wirkung gemäß der Breite
der Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15 erzielt
werden. Das Temperaturexperiment wurde in einer typischen Betriebsart
bei der normalen Fahr durchgeführt.
Daher können
bei der dem normalen Betriebszustand die Partikelstoffe gleichmäßig mit
der Temperaturerhöhungswirkung
der Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15 während der
Regeneration des DPF 1 verbrannt wird. Daher kann die ausreichende
Wirkung für
die praktische Verwendung erzielt werden.
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Wenn die Dicke des Randdeckenabschnitts 17 in
dem Bereich von 0,2–1,0
mm liegt, hat der Randdeckenabschnitt 17 eine geringe Wirkung
auf die Wärmeerhaltungsfähigkeit
der Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15.
Daher können
Wirkungen entsprechend der Breite der Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15 erzielt
werden. Wenn die Dicke des Randdeckenabschnitts 17 geringer
als 0,2 mm ist, kann die Festigkeit der Randfläche 14 nicht sichergestellt
werden. Wenn die Dicke des Randdeckenabschnitts 17 1,0 mm übersteigt,
wird die wesentliche Dicke der Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15 unvorteilhaft
verringert. Für
den Fall jedoch, bei dem die Festigkeit des DPF 1 zu erhöhen ist,
kann die Dicke des Randdeckenabschnitts 17 den vorstehend
genannten Bereich übersteigen.
Für diesen
Fall sollte vorzugsweise die vorbestimmte Breite "a" der Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15 viel größer als
die Dicke des Randdeckenabschnitts 17 sein. Wenn beispielsweise
der Randabschnitt 17 so ausgebildet ist, dass er 5 mm dick
ist, sollte die vorbestimmte Breite "a" auf
20 mm gesetzt werden, um die Dicke der Luftschicht sicher zu stellen,
die zum Verbessern der Temperaturerhöhungsfähigkeit erforderlich ist. Der
verdickte bzw. verstärkte
Randdeckenabschnitt 17 hat eine Wirkung zum ausreichenden
Erhöhen
des Zugs des DPF 1 gegen eine externe Kraft, die von außen in die
radiale Richtung aufgebracht wird.
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(Viertes Ausführungsbeispiel)
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Als nächstes wird ein DPF 1 gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel
auf der Grundlage von 6 erklärt. Wie
in 6 gezeigt ist, ist
eine Randbereichswärmeerhaltungsschicht
durch Verstärken eines
Randdeckenabschnitts 17' im
Vergleich zu dem normalen DPF ausgebildet. Ebenso sollte für diesen
Fall die Dicke des Randdeckenabschnitts 17' vorzugsweise auf einen Bereich
von 5-20 mm gesetzt werden,
so dass eine erforderliche Temperaturerhöhungswirkung erzielt wird.
Beispielsweise wird der Randdeckenabschnitt des herkömmlichen
DPF im Allgemeinen mit 0,5 mm Dicke ausgebildet und übt eine
geringe oder keine Wärmeerhaltungswirkung aus,
wie in 4 gezeigt ist.
Andererseits ist der Randdeckenabschnitt 17' des vorliegenden Ausführungsbeispiels
mit 5 mm Dicke oder mehr ausgebildet. Daher wird die Temperaturerhöhungsleistungsfähigkeit
während
der Regeneration des DPF verbessert und kann die Wirkung zum effizienten
Verbrennen der Partikelstoffe erzielt werden. Wenn jedoch der Randbereichsdeckenabschnitt 17' zu dick wird, wird
die Temperaturerhöhungswirkung
nicht in hohem Maße
verbessert. Zusätzlich
wird der Partikelstoffsammelbereich eng. Daher sollte die Dicke
des Randbereichsdeckenabschnitts 17' vorzugsweise auf 20 mm oder weniger
gesetzt werden.
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Weitergehend vorzugsweise sollte
der innere Aufbau des dicken Randbereichsdeckenabschnitts 17' in der Gestalt
eines keramischen Schaums ausgebildet sein. Der Randbereichsdeckenabschnitt 17' als Wärmeerhaltungsschicht
ist so ausgebildet, dass ein Luftgehalt höher in einem inneren Abschnitt
des Randbereichsdeckenabschnitts 17' als in der Flächenschicht des Randbereichsdeckenabschnitts 17' ist. Somit
erhöht
die Mischung von Keramik und Luft den Luftgehalt in der Randbereichswärmeerhaltungsschicht.
Die Randbereichswärmeerhaltungsschicht,
die so ausgebildet ist, hat eine Wirkung zum Verbessern der Wärmeerhaltungswirkung.
Unterdessen hat die Randbereichswärmeerhaltungsschicht eine Wirkung
zum Verbessern der Beständigkeit
des DPF 1 gegen die Kraft, die von außen in die radiale Richtung
aufgebracht wird, während
das Gewicht des DPF 1 verringert wird.
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Da die Randbereichswärmeerhaltungsschicht
in einem Strangpressprozess von dem DPF 1 ausgebildet werden kann,
gibt es keinen Bedarf, den Produktionsprozess zu ändern. Das
heißt,
dass es keinen Bedarf gibt, die Zellen 12 in dem Bereich,
der sich von der Randfläche
14 um die vorbestimmte Breite (5–20 mm) erstreckt, mit der
Füllung 13 zu
blockieren. Somit wird der Herstellungsprozess vereinfacht.
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(Fünftes Ausführungsbeispiel)
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Als nächstes wird ein DPF 1 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage von 7 erklärt. Wie in 7 gezeigt ist, ist ein Halteelement 3' zum Halten des
Umfangs bzw. des Randbereichs des DPF 1 so ausgebildet, dass es
dicker als das normale Halteelement ist. Das Halteelement 3' deckt einen
Bereich von 50–100
% der Randfläche
des DPF 1 ab. Somit wird die Wärmeerhaltungsschicht
ausgebildet. Ebenso sollte in diesem Fall die Dicke des Halteelements 3' nach dem Zusammenbauprozess
vorzugsweise in einen Bereich von 5–20 mm gesetzt werden. Die
Dicke des Halteelements 3' wird
geeignet in den vorstehend genannten Bereich gesetzt, so dass eine
erforderliche Temperaturerhöhungswirkung
erzielt wird. Wenn die Dicke des Halteelements 3' geringer als
5 mm ist, wird die Temperaturerhöhungsleistungsfähigkeit
nicht verbessert. Wenn die Dicke des Halteelements 3' 20 mm übersteigt,
wird die Temperaturerhöhungswirkung
nicht in hohem Maße
verbessert und wird die Partikelstoffsammelfläche des DPF 1 unvorteilhaft
verringert. Die Temperaturerhöhungswirkung kann
erzielt werden, wenn zumindest 50 % der Randfläche des DPF 1 mit dem Halteelement 3' bedeckt sind.
Der abgedeckte Bereich der Randfläche des DPF 1 kann anforderungsgemäß ermittelt
werden. In einem in 7 gezeigten
Beispiel sind 100 % der Randfläche
des DPF 1 durch das Halteelement 3' bedeckt.
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Vorzugsweise wird ein Werkstoff,
der in der Lage ist, sich auszudehnen, zum festen Halten des DPF
1, wenn das Material erwärmt
wird, als das Halteelement 3' verwendet.
Genauer gesagt kann ein bestimmtes Material (beispielsweise ein
Material, das auf den Markt unter der Handelbezeichnung von Interam
Mat von Sumitomo 3M Ltd. erhältlich
ist), das in der Gestalt einer Platte bzw: eines Blechs eines mehrschichtigen
Naturmineralmaterials in Kombination mit Harz ausgebildet ist und
sich in eine Richtung seiner Dicke ausdehnt, wenn es erwärmt wird,
als das Halteelement 3' verwendet
wird. Das Halteelement 3' ist
um den Umfang des DPF 1 gewickelt und ist in der metallischen Einpassung 2 in
diesem Zustand angeordnet. Wenn der Verbrennungsmotor 5 betrieben
wird, dehnt sich das Haltelement 3' in die Richtung seiner Dicke aufgrund
der Wärme
des Abgases aus und fixiert den DPF 1 in der metallischen Einfassung 2.
Somit kann der DPF 1 einfach montiert werden und kann sicher fixiert
werden. Da der Aufbau des DPF 1 nicht verändert wird, kann der herkömmliche
DPF verwendet werden. Daher kann die Randbereichswärmeerhaltungsschicht
ausgebildet werden, ohne die Herstellungskosten in hohem Maße zu erhöhen.
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(Sechstes Ausführungsbeispiel)
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Als nächstes wird ein DPF 1 gemäß dem sechsten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage der 8A und 8B erklärt. Bei
dem DPF 1 des sechsten Ausführungsbeispiels wird
die Breite der Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15 teilweise
geändert.
Wenn beispielsweise Charakteristiken der Temperaturerhöhung an
dem Rand bzw. Umfang des DPF 1 aufgrund der Verteilung der Strömungsgeschwindigkeit
des eintretenden Abgases vorgespannt werden, kann die Breite der Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15 teilweise von
der vorbestimmten Breite "a" zu einer weiteren Breite "a" erhöht
werden, wie in 8B gezeigt
ist. Somit kann ein Teil, der eine verbesserte Temperaturerhöhungsleistungsfähigkeit
hat, ausgebildet werden. 8B ist
eine vergrößerte teilweise
Ansicht, die einen Teil einer Endfläche des DPF 1 zeigt, der durch
einen Bereich VIIIB in 8A gezeigt
ist. Andererseits kann an einem Teil, der die hohe Temperaturerhöhungsleistungsfähigkeit
hat, die Breite der Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15 von
der vorbestimmten Breite "a" verringert werden.
Somit kann eine wirksame Querschnittsfläche des Partikelstoffsammelbereichs 16 vergrößert werden
und kann die Partikelstoffsammelfähigkeit verbessert werden.
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Somit kann die Breite der Randbereichswärmeerhaltungsschicht
15 zwischen
zwei Niveaus oder mehreren gemäß der Temperaturerhöhungscharakteristik
geändert
werden. Somit kann eine hohe Temperaturerhöhungseffizienz und eine hohe
Partikelstoffsammeleffizienz effektiver erzielt werden.
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(Siebtes Ausführungsbeispiel)
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Als nächstes wird ein DPF 1 gemäß dem siebten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage der 9A, 9B und 9C erklärt. Bei dem DPF 1 des siebten
Ausführungsbeispiels
wird die Zellenteilung oder die Gestalt der Zelle so geändert, dass
ein Verhältnis
einer Fläche,
die durch die Luftschicht belegt wird, pro Querschnittsflächeneinheit
des DPF 1 größer bei
der Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15 als
bei dem Partikelstoffsammelbereich 16 ist. Genauer gesagt,
wie in 9A gezeigt ist,
ist die Zellenteilung der Zelle 12', die die Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15 vorsieht,
so ausgebildet, dass sie größer als
die Zellenteilung der Zelle 12 ist, die den Partikelstoffsammelbereich 16 vorsieht.
In 9A ist die Zellenteilung
bei der Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15
im Allgemeinen zweimal so groß wie
die normale Zellenteilung (1,32–1,62
mm) bei dem Partikelstoffsammelbereich 16. Die Zelle 12 ist
in der Gestalt eines Quadrats ausgebildet. Die Zelle 12' ist ebenso
in der Gestalt eines Quadrats ausgebildet.
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Somit wird das Verhältnis einer
Fläche,
die durch die Zellenwände 11 in
einer bestimmten Querschnittsfläche
an der Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15 eingenommen
wird, wie in 9B gezeigt
ist, kleiner als diejenige bei dem Partikelstoffsammelbereich 16,
wie in 9C gezeigt ist.
Demgemäß wird ein
Verhältnis
der Querschnittsfläche
der Luftschicht, die durch die Zellenwände 11 umgeben ist,
an der Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15 vergrößert. Als
Folge wir die Wärmeerhaltungsleistungsfähigkeit
im Vergleich mit dem DPF 1 verbessert, der mit einer identischen
Zellenteilung ausgebildet ist. Somit kann die Temperaturverringerung
an dem Rand des DPF 1 verhindert werden und kann der DPF 1 durchweg
gleichmäßiger erwärmt werden.
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(Achtes Ausführungsbeispiel)
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Als nächstes wird ein DPF 1 gemäß dem achten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage von 10 erklärt. Bei dem DPF 1 des achten
Ausführungsbeispiels
ist die Zelle 12',
die die Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15 vorsieht,
im Wesentlichen mit einer rechteckigen Gestalt ausgebildet, die
von der Gestalt der Zelle 12, die den Partikelstoffsammelbereich 16 vorsieht,
verschieden ist. Die Zellen 12' sind so ausgebildet, dass die
Zellenwände 11 der
Zellen 12' in
die radialen Richtungen des DPF 1 angeordnet sind, wie in 10 gezeigt ist. Die Querschnittsfläche der
Zellen 12',
die Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15 vorsieht,
ist so ausgebildet, dass sie größer als
diejenige der Zelle 12 ist, die den Partikelstoffsammelbereich 16 vorsieht.
Beispielsweise ist die Querschnittsfläche der Zelle 12' so gesetzt,
dass das Verhältnis der
Fläche,
die durch die Luftschicht pro Querschnittsflächeneinheit des DPF 1 an der
Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15 eingenommen wird
derjenigen des siebten Ausführungsbeispiels ähnlich ist.
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Da die Zellenwände 11 in die radialen
Richtungen des DPF 1 angeordnet sind, wird das Verhältnis des
Volumens, das durch die Luftschicht eingenommen wird, entlang der
Richtung der Wärmeabgabe
vergrößert. Daher
wird die Wärmeerhaltungswirkung
stärker
verbessert. Die Zellenwände 11 sind
in die Richtungen zum Ausüben
des Zugs gegen den Druck angeordnet, der auf die Randfläche des
DPF 1 aufgebracht wird, wenn der DPF 1 montiert wird. Daher wird
die Festigkeit des DPF 1 verbessert. Bei dem in 10 gezeigten DPF 1 ist eine einzige Schicht
von 12' so angeordnet,
dass die Zellen 12' den
Partikelstoffsammelbereich 16 umgeben. Alternativ können zwei
oder mehrere Schichten der Zellen 12' angeordnet sein.
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(Neuntes Ausführungsbeispiel)
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Als nächstes wird ein DPF 1 gemäß dem neunten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage von 11 erklärt. Bei dem DPF 1 des neunten
Ausführungsbeispiels
ist der Querschnitt der Zelle 12', die die Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15 vorsieht,
in der Gestalt eines Dreiecks ausgebildet, das eine größere Querschnittsfläche als
die Zelle 12 hat, die den Partikelstoffsammelbereich 16 vorsieht.
Die Zellenwände 11 der
Zellen 12' sind
in den Richtungen zum Ausüben des
Zugs gegen den Druck angeordnet, der auf die Randfläche des
DPF 1 aufgebracht wird. Somit kann die Festigkeit des DPF 1 weitergehend
verbessert werden, während
das Verhältnis
des Volumens, das durch die Luftschicht eingenommen wird, erhöht wird.
Ebenso kann in diesem Fall eine oder mehrere Schichten der dreieckigen
Zellen 12' angeordnet werden.
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(Zehntes Ausführungsbeispiel)
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Als nächstes wird ein DPF 1 gemäß dem zehnten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage von 12 erklärt. In dem DPF 1 des zehnten
Ausführungsbeispiels
ist die Zelle 12',
die die Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15 vorsieht,
durch Kombinieren einer dreieckigen Zelle 12a und einer
fünfeckigen
Zelle 12b ausgebildet. Die dreieckige Zelle 12a ist
radial innerhalb von der fünfeckigen
Zelle 12b angeordnet. Somit wird die Wärmeerhaltungswirkung, die durch
die Luftschicht vorgesehen wird, mit der Festigkeit des DPF 1 vereinbart.
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Wie vorstehend erklärt ist,
kann die Gestalt der Zelle 12', die die Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15 vorsieht,
willkürlich
gesetzt werden, um die erforderliche Warmeerhaltungswirkung und
die Festigkeit zu erzielen. Somit wird der höchst nützliche DPF 1 mit einer hohen
Partikelstoffverbrennungseffizienz und Festigkeit vorgesehen.
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Die vorliegende Erfindung sollte
nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele
beschränkt
werden, sondern sie kann auf viele andere Arten ohne abweichend
von dem Grundgedanken der Erfindung ausgeführt werden.
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Somit ist der Dieselpartikelfilter
(DPF) 1, der fest durch das Halteelement 3 an der metallischen Einfassung 2 gehalten
ist, an dem Abgasrohr 4 des Dieselverbrennungsmotors 5 angeordnet.
Der DPF 1 ist ein monolithischer Strukturkörper mit einer Vielzahl von
Zellen 12, die durch poröse Zellenwände 11 vorgesehen
sind. Der DPF 1 hat einen Wandströmungsaufbau, bei dem die Zellen 12 abwechselnd mit
einer Füllung 13 an
einer Abgaseinlassseite oder an einer Abgasauslassseite des DPF 1 blockiert
sind. Die Zellen 12 in einem Randbereich, der sich von
einer Randfläche 14 des
DPF 1 um eine vorbestimmte Breite nach innen erstreckt, sind mit
der Füllung 13 an
beiden Seiten von dem DPF 1 blockiert. Somit wird eine Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15 mit
der Breite von 5–20
mm ausgebildet, um die Temperaturerhöhungsleistungsfähigkeit
bei dem Partikelstoffsammelbereich 16 innerhalb von der
Randbereichswärmeerhaltungsschicht 15 zu
verbessern.