JP5202416B2 - 目封止ハニカム構造体及びその製造方法 - Google Patents
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Description
長セグメントとして、軸方向に垂直な方向における断面形状が一辺の長さ36.2mmの正方形であり、軸方向長さが152.4mmである14個のハニカムセグメントを用意した。これらの長セグメントにおいては、隣接するセルの互いに反対側となる一方の端面に目封止部が形成されており、長セグメント平均目封止深さDl(avg)は5[mm]であった。また、短セグメント用セグメントとして、軸方向に垂直な方向における断面形状が一辺の長さ36.2mmの正方形で、軸方向長さが152.4mmである2個のハニカムセグメントを用意した。これらの短セグメント用セグメントにおいては、隣接するセルの互いに反対側となる一方の端面に目封止部が形成されており、流入孔側端面における目封止深さは、短セグメント用セグメントの軸方向と垂直な断面方向において、セグメントの輪郭を構成する4辺のうち、所定の隣り合う2辺に接するセルでは最も目封止深さが小さく、残余の隣り合う2辺に接するセルでは最も目封止深さが大きくなるように傾斜して構成されていた。目封止深さが最も小さい2辺での平均目封止深さは19.8mm、最も大きい2辺での平均目封止深さは21.0mmであった。
目封止深さ構成要件を、それぞれ表1の通りとしたほかは、実施例1と同様にして、実施例2〜10及び比較例1〜5の目封止ハニカム構造体を作製した。得られた目封止ハニカム構造体をDPFとして用い、実施例1の場合と同様に圧力損失試験及びキャニング強度試験を行った。更に、実施例7〜10及び比較例4,5については、再生限界試験も行った。
圧力損失試験:
上記再生限界試験と同様のエンジン条件である回転数1800rpm、トルク90Nmの定常状態にて、DPFの堆積PM量が、4.0[g/L]の時の圧力損失値を測定し、結果を表1に示した。尚、4[g/L]は、車両搭載時における一般的なPM堆積限界設定値である8.0[g/L]の中央値であり、PM堆積による圧力損失の走行燃費へ与える影響を評価する際に用いられる。PM堆積時の圧力損失値が13.0[kPa]を超えると、車両走行時の燃費が5%以上悪化し、車両としての商品性が著しく低下するため、圧力損失値は13.0[kPa]以下であることが必要である。
短セグメント上流部のコンテナ形状がDPFの切り欠き部に応じて異型となっている場合における、短セグメントの流入孔側目封止部近傍への偏加重を想定し、該部分の機械的強度を測定するため、DPFのキャニング強度試験を実施した。短セグメントの側面(短セグメントの長手方向に平行な面)を上向きにした状態で、DPFをVブロックに設置し、ぶれや転がりが発生しないよう固定した。次いで、DPFの外径と同径の凹形状を有する加圧治具が取り付けられた荷重試験機(島津製作所製、精密万能試験機オートグラフ)を用い、短セグメントの流入孔側目封止部近傍への加圧強度を徐々に上げていき、短セグメントの破壊される時の強度を測定し、結果を表1に示した。尚、異型キャニングを行う場合、破壊強度が9.0[MPa]以下である短セグメントにおいては、キャニング時に短セグメントの流入孔側目封止部とハニカム部との界面近傍にクラックの発生する可能性が高くなるため、短セグメントの破壊強度は、9.0[MPa]を超えることが必要である。
エンジンベンチにおいて、エンジン回転数を1800rpmm、エンジントルクを90Nmに保った状態でポストインジェクションを入れ、DPFに堆積したPMを燃焼させ、DPF前後の圧力損失が落ち始めたところでポストインジェクションを切り、エンジンをアイドル状態に切り替えた。この時、DPF入口ガスの酸素濃度が急上昇し、DPF流入ガス流量が低下する事からDPF内部温度が急上昇する。この試験モードにて順次堆積PM量を増加させていき、DPFにクラックが発生する堆積PM量である許容堆積PM量[g/L]をDPFの再生限界値とし、結果を表1に示した。許容堆積PM量が5.0[g/L]以下となると、車両走行時の再生インターバルが短くなることによって、車両燃費が5%以上悪化し、車両の商品性が著しく低下するため、許容堆積PM量は5.0[g/L]を超える値であることが必要である。尚、クラックの発生の有無については、端面クラック及びリングオフクラックについて光学顕微鏡にて観察した。
比較例1,2及び実施例1〜4より、Ds(avg)/Dl(avg)の値が大きくなるほど、加圧破壊強度の値が増し、短セグメントの流入孔側目封止部近傍により高い機械的強度を有するDPFとなることが分かった。更に、Ds(avg)/Dl(avg)の値が1.1未満であると、加圧破壊強度が9[MPa]未満となり、異型キャニングに適さないDPFとなることが分かった。一方、実施例4及び比較例2から、Ds(avg)/Dl(avg)の値が3.0を超えると、短セグメントの各セルに占める傾斜目封止部の割合が高くなるため、相対的に有効膜面積(ガスが透過できる総面積)が減少し、PM堆積時に圧力損失の顕著な増加を招くことが分かった。また、実施例5,6及び比較例3より、Ds(avg)の値が15.0[mm]を超えると、Ds(avg)/Dl(avg)の値が適正範囲内にあっても、比較例2の場合と同様の理由により、圧力損失の大きい、実使用に適さないDPFとなることが分かった。
Claims (8)
- 多孔質の隔壁により区画された流体の流路となる複数のセルを有し、隣接するセルが互いに反対側となる一方の流通端面において目封止されることによって目封止部の形成されたディーゼルパティキュレートフィルタ用の目封止ハニカム構造体であって、
前記流体の流入孔側端部の外周部の一部に切り欠き部を有し、前記切り欠き部を構成する所定のセルにおいても、前記隣接するセルが互いに反対側となる前記一方の流通端面において目封止されることによって前記目封止部が形成されており、
前記切り欠き部を構成する前記所定のセルの前記流入孔側端面に形成された前記目封止部は、目封止ハニカム構造体の前記切り欠き部以外の部分を構成する残余のセルの前記流入孔側端面に形成された前記目封止部よりもその平均深さの大きい深目封止部である目封止ハニカム構造体。 - 前記深目封止部は、目封止ハニカム構造体の軸方向と垂直な方向において目封止ハニカム構造体の中心側から外周側に向かってその深さが漸増するように構成された、傾斜目封止部である請求項1に記載の目封止ハニカム構造体。
- 前記多孔質の隔壁により区画された前記流体の流路となる前記複数のセルを有し、前記隣接するセルが互いに反対側となる前記一方の流通端面において目封止されることによって前記目封止部の形成された複数のハニカムセグメントが、接合材層を介して一体的に接合されてなる請求項1又は2に記載の目封止ハニカム構造体。
- 前記切り欠き部は、前記複数のハニカムセグメントのうち、一つ以上の所定のハニカムセグメントの軸方向長さが、残余のハニカムセグメントである長セグメントの軸方向長さよりも短く構成され、短セグメントとされることによって、ハニカムセグメント単位で形成された請求項3に記載の目封止ハニカム構造体。
- 前記切り欠き部は、目封止ハニカム構造体の軸方向と垂直な方向の断面において、その直行する2方向が、複数の前記長セグメントに囲まれて形成された請求項4に記載の目封止ハニカム構造体。
- 前記切り欠き部を形成する一つ以上の前記短セグメントの前記流入孔側端面に形成された前記深目封止部における、短セグメント平均目封止深さDs(avg)と、複数の前記長セグメントの前記流入孔側端面に形成された前記目封止部における、長セグメント平均目封止深さDl(avg)との関係が、
1.1≦Ds(avg)/Dl(avg)≦3.0を満たし、
且つ、2.0mm≦Ds(avg)≦15.0mmである請求項4又は5に記載の目封止ハニカム構造体。 - 請求項4〜6のいずれか一項に記載の目封止ハニカム構造体の製造方法であって、
前記深目封止部を備える前記短セグメントとされる予定の少なくとも一つのハニカムセグメントと、前記目封止部を備える複数の前記長セグメントとを、積層、接合し、ハニカムセグメント積層体を得る、ハニカムセグメント積層体形成工程と、
前記ハニカムセグメント積層体の外周を加工する、外周加工工程と、
前記短セグメントとされる予定の前記少なくとも一つのハニカムセグメントの深目封止部形成側端部を、所定の長さまで切削することで、前記切り欠き部を形成する、切り欠き部形成工程とを含む目封止ハニカム構造体の製造方法。 - 請求項4〜6のいずれか一項に記載の目封止ハニカム構造体の製造方法であって、
前記深目封止部を備え、あらかじめ軸方向長さが前記長セグメントよりも短く形成された少なくとも一つの前記短セグメントと、前記目封止部を備える複数の前記長セグメントとを、積層、接合し、ハニカムセグメント積層体を得る、ハニカムセグメント積層体形成工程と、
前記ハニカムセグメント積層体の外周を加工する、外周加工工程とを含む目封止ハニカム構造体の製造方法。
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JP2009087440A JP5202416B2 (ja) | 2009-03-31 | 2009-03-31 | 目封止ハニカム構造体及びその製造方法 |
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DE112015005439T5 (de) | 2014-12-04 | 2017-08-17 | Honda Motor Co., Ltd. | Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor und Verfahren zur Herstellung derselben |
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