专利名称：具有微粒过滤器的废气净化系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于内燃机的具有微粒过滤器的废气净化系统。
背景技术：
随着人们对环境保护意识的增强，对降低柴油发动机排出的微粒物质提出更高要求。已知柴油微粒过滤器(DPF)是降低发动机所排出的微粒物质的措施之一。以前提出的一种系统将微粒物质收集在DPF或表面带有一种催化剂的DPF上，并通过间歇地燃烧和消除收集到的微粒物质再生DPF，以使其可继续使用。DPF具有多个单元室作废气通道。当废气通过单元室的多孔壁时，微粒物质被壁吸收和收集。
用于控制使流入DPF的废气温度达到较高温度的方法或增加包含在废气中的未燃燃料量以达到在催化反应中产生热量的方法是再生DPF的主要方法之一。由此可使DPF受热和微粒物质燃烧。DPF的再生和用DPF收集微粒物质可交替重复进行。所以，如果微粒物质在再生过程中燃烧不均匀，微粒物质的收集状态将变得不均匀。在大量微粒物质聚集的部分，微粒物质在一些条件下会发生快速自燃反应，产生热量。在这样的情况下，DPF会受到损坏。因此应防止再生过程中微粒物质的不均匀燃烧。
然而，在DPF外围部分的升温性能较弱，所以DPF外围部分的温度低于其中央部分。因此，位于DPF外围部分的微粒物质很难燃烧。结果，如果再生和收集重复进行就会引起未燃微粒物质总量增加并过量积聚。最终DPF会被微粒物质的快速燃烧损坏。
日本专利公报号为No.H05-133217的申请公开了一种方法，将密封元件分别缠绕在邻近于进气口和出气口的DPF外围作为解决上述问题的对策。由此形成一个保留热量的空气绝热层(以下称为空气层)。
但是，在这种方法中，由于绝热空气层接触到外壳，因此热量大量地散发。因此，DPF的升温性能不能有效地得到提高。此外，由于密封元件缠绕在两个不同位置，上述方法需要大量的人工组装时间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种柴油微粒过滤器(DPF)，其在DPF外部带有一层可起到保温效果的保温层。由此提高了升温性能，及在DPF的再生过程中DPF的过滤器部分的温度得到均匀的升高。所以可降低未燃微粒量，确保DPF的再生。本发明的另一个目的在于提供一种结构简单便于生产和安装的DPF。
依据本发明的一个方面，公开了一种废气净化系统，其带有一个微粒过滤器并被置于金属壳内的保持元件牢固保持着，金属壳置于内燃机的废气管道中。微粒过滤器是一个单块结构体，具有多个带多孔壁的单元室并沿废气流动方向平行设置。单块结构体具有一个微粒收集区和一个外围保温层。通过在单块结构体进气和出气两侧用填充物交替堵塞单元室形成带有壁流结构的微粒收集区域。外围保温层是通过堵塞位于从单块体外表面向内延伸了一个预定宽度的一个外围区域中的单元室的形成，以使外围保温层连续围绕微粒收集区的外围。外围保温层的预定宽度范围为5到20mm。
在传统结构的DPF中不带有外围保温层，DPF最外层的温度不能提高到进行微粒燃烧的充分高的温度，这是由于热量从DPF的外层散发出去。相反，在本发明的DPF中，从外表面向内延伸了一个预定宽度的外围区域内的单元室的端部被堵塞以形成一层空气层，没有或很少的气体通过它。空气层起到外围保温层的作用。因此，从DPF外表面散发的热量被抑制，在DPF的再生过程中整个微粒收集区的温度可被均匀地升高。为达到上述的升温效果，外围保温层的预定宽度设置为5mm或更大及空气层需要连续地围绕微粒收集区设置。随预定宽度增加，外围保温层变得更有效。但是，当预定宽度达到20mm时，效果达到最高。因此，外围保温层的预定宽度设置为上述值(5到20mm)以达到在不降低微粒收集效率时，提高升温性能。DPF外层的温度可被升高到接近600℃。微粒可有效燃烧及降低未燃微粒量。由此保证了DPF的再生过程。
从下面的详细说明、权利要求书及附图可发现本发明的特征和优点、相关部件的功能和操作方法，所有这些内容构成了本申请的一部分。
图1A是示意图，示出了依据本发明第一个实施例的废气净化系统。
图1B是透视图，示出了依据本发明第一个实施例的柴油微粒过滤器(DPF)。
图1C是局部放大图，示出了依据本发明第一个实施例的DPF单元室结构。
图2A是依据本发明第一个实施例的带有外围保温层的DPF一个端面的结构图。
图2B是局部放大图，示出了依据本发明第一个实施例的外围保温层。
图3A是纵向截面示意图，示出依据本发明第一个实施例的DPF的结构。
图3B是依据本发明第二个实施例的DPF的纵向截面示意图。
图3C是依据本发明第三个实施例的DPF的纵向截面示意图。
图4示出了依据本发明第二个实施例的外围保温层的升温效果曲线图。
图5A示出了依据本发明第二个实施例的DPF的局部剖切透视图。
图5B示出了依据本发明第二个实施例的外围保温层宽度随升温的效果曲线图。
图6是纵向截面示意图，示出了依据本发明第四个实施例的DPF的结构。
图7是纵向截面示意图，示出了依据本发明第五个实施例的DPF的结构。
图8A是依据本发明第六个实施例的DPF的一个端面的结构图。
图8B是依据本发明第六个实施例的外围保温层的局部放大图。
图9A是依据本发明第七个实施例的DPF的一个端面的结构的局部放大图。
图9B是依据本发明第七个实施例的外围保温层的局部放大图。
图9C是依据本发明第七个实施例的DPF的微粒聚集区的局部放大图。
图10是依据本发明第八个实施例的DPF的一个端面的结构的局部放大图。
图11是依据本发明第九个实施例的DPF的一个端面的结构的局部放大图。
图12是依据本发明第十个实施例的DPF的一个端面的结构的局部放大图。
具体实施例方式
(第一个实施例)如图1A为本发明第一个实施例的用于柴油发动机5的废气净化系统。图1A中，金属壳2与发动机5的排气管4连接并位于排气管4的中间。柴油微粒过滤器(DPF)1置于金属壳2内。耐热支撑件3置于DPF 1和金属壳2之间。如图1A中所示，支撑件3在DPF 1的中部圆周状覆盖着DPF 1的外表面。这样，DPF 1通过支撑件3而被支撑和固定在金属壳2内。
如图1B和1C所示，DPF 1是一个圆柱形的单块结构体。DPF 1的内部被多孔单元室壁11在轴向上隔开，因此形成使废气流动的大量的平行单元室12。单元室12在DPF 1的废气进入口或废气排出口的一端用填充物13堵塞。较特殊的是单元室12被填充物13交替堵塞，从而在废气进入口侧或废气排出口侧，如果某个单元室12的开口端被堵塞，则与之相邻的另一个单元室12不被堵塞。由此形成一个带有壁流结构的粒状物质收集区16，如图1C中所示。在壁流结构中，废气通过单元室壁11在单元室12间流动。优选的方式是催化剂被支撑在DPF 1的内表面(单元室壁11的表面)上。在这种情况下，可降低用于燃烧微粒物质的温度以及使微粒物质稳定地燃烧。
通常单元室12的横截面的形状为四边形。在第一个实施例中，单元室12的横截面为正方形。单元室12的横截面也可选择为矩形。更进一步的是，单元室12的横截面可以为三角形、多边形或其它的形状。DPF 1的外围形状只须类似于圆形而不必一定为圆形。制作DPF 1的材料，可用耐热陶瓷如堇青石。单元室壁11的孔隙度和孔径等可通过调节原料的微粒直径或可在烘焙过程中消除的添加剂的量而控制。一般来说，随着孔隙度和孔径增加，压力损失减少。然而，如果孔隙度和孔径太大，收集到的微粒物质将会减少。因此孔隙度和孔径可以根据操作要求而适当地决定。单元室壁11的厚度、单元室12的开口面积等被适当地设置，以达到所需的微粒物质收集性能而压力损失不会增加太多。
在第一个实施例中，靠近DPF 1的外表面的单元室12进一步被填充物13堵塞，目的是在DPF 1的外围部分形成一个外围保温层15。具体地讲，如图2A和2B所示，外围区域设置为从圆筒形外表层17部分(DPF 1的外表面14)径向向内延伸到预定的宽度“a”。图2B是图2A中所示的IIB部分的局部放大图，示出了DPF 1一端面结构的一部分。外表层部分17构成了单块结构体的外壁。全部或部分包含在外围区域中的所有单元室12被填充物13堵塞，以使端部被堵塞的单元室12连续围绕在微粒物质收集区16的外围。图2B中的虚线是外围区域内周边的假想线。位于虚线B上的单元室12的端部由填充物13堵塞。因此，实际上从宽度为“a”的外围区域略微向内延伸的区域中的单元室12的开口被堵塞。废气流速减小及向外部散发的热量被抑制在外围保温层15上。微粒状物质收集区16上的温度降低可被抑制，所以微粒物质收集区16可保持在一定的温度之上。
在第一个实施例中，如图3A所示，外围区域中的所有的单元室12在单块结构体的废气进入口和废气排出口一端被填充物13堵塞。在该结构中，作为外围保温层15的单元室12的两端被堵塞，所以很少或没有废气流过外围保温层15。因此，保温层的效果得到提高，并且微粒物质收集区16上的温度可被有效地升高。
(第二个实施例)下面结合附图3B对本发明第二实施例中的DPF 1进行描述。在第二个实施例中，在外围区域上所有的单元室12在DPF 1的废气进入口一端被堵塞，如图3B所示，由此形成外围保温层15。
在第二个实施例的DPF 1中，构成保温层15的单元室12在DPF 1的端部部分地开放在废气排出口侧。所以与第一个实施例相比，废气流过单元室12相对容易。然而将微粒物质收集区16的温度维持在一个预定值之上的充分效果可以通过适当地设置外围保温层15的宽度“a”而实现。此外，当单元室12第二次被填充物13堵塞时，仅有单元室12进气侧开口被堵塞。因此，处理过程比第一个实施例简单。
(第三个实施例)下面结合附图3C对本发明第三个实施例中的DPF 1进行描述。在第三个实施例中，在外围区域的所有单元室12在DPF 1的排气口一端被填充物13堵塞，如图3C中所示，由此形成外围保温层15。
在第三个实施例的DPF 1中，构成保温层15的单元室12的端部部分地开放在DPF 1的废气进入口侧。因此，与第一个实施例相比，废气流过单元室12相对容易。然而，将微粒物质收集区16的温度维持在一个预定值之上的充分效果可以通过适当地设置外围保温层15的宽度“a”而实现。此外，当单元室12第二次被填充物13堵塞时，仅有单元室12进气侧开口被堵塞。因此，处理过程比第一个实施例简单。
在第一、第二和第三个实施例中，预定宽度“a”可随意设置到实现所要求的保温性能。优选的方式是，预定宽度“a”的范围设置为5到20mm以使全部的微粒物质收集区16被加热到一定的温度(例如600℃)，在这个温度下，微粒物质燃烧充分。如果预定的宽度“a”小于5mm，DPF 1的外围部分升温性能的效果不能达到。当预定宽度“a”等于或大于5mm时，随着预定宽度“a”的增加，升温性能可以提高。然而，如果预定宽度“a”超过20mm，效果也不会有更大的改变。如果预定宽度“a”超过20mm，微粒物质收集区16将会不利地变窄。
DPF 1的一个常规单元室节距范围一般从1.32mm到1.62mm。因此，在具有均匀单元室节距的DPF 1中，预定宽度“a”(5到20mm)等于常规单元室节距的大约为3到15倍。一个单元室间的节距由以下公式限定P＝25.4/m1/2，式中P代表单元室节距，m是目数。目数m是在边长为25.4mm的正方形内单元室的数量。例如，如果单元室12有一个正方形的横截面，单元室节距等于单元室12截面长度和壁11厚度的总和。外表层部分17的厚度设置范围为0.2到1.0mm。
上述依据本发明第一、二和第三个实施例的DPF 1是用下述方法生产的。例如，首先，通常使用的添加剂如有机发泡材料或碳被混合入陶瓷材料中，其次，将混合物揉成粘土状并通过挤出成型。有机发泡材料和碳在烘焙过种中燃烧并消除而形成孔。在成型体被临时烘焙后，单元室一端交替地被填充物13用常规方式堵塞。接着，全部或部分包含在带有预定宽度“a”外围区域内的单元室12在临时烘焙体一个或两个端面被填充物13堵塞。然后，进行烘培，以完成DPF 1的加工。
带有催化剂的DPF可通过将催化剂成分如催化贵金属固定到在上述程序中形成的DPF 1上而制成。在这种情况下，通过在溶剂如水或酒精中溶解催化剂成分的化合物而制备出催化剂溶液，DPF 1中注入催化剂溶液，接着除去多余的催化剂溶液使DPF 1变干。在空气中，催化剂成分被烧结在DPF 1的表面中。
下面对图1中示出的上述废气净化系统进行描述。被DPF 1收集到的微粒物质量可通过使用压差感应器等检测到的DPF 1的上游端和下游端之间的压差计算。如果计算出被收集到微粒物质量达到一个预定值，DPF 1的再生过程将会进行。DPF 1的再生可通过升高从发动机5排放到DPF 1的废气的温度，或通过增加废气中未燃燃料量以使催化反应产生热来完成。这样DPF 1被加热到一个足够高的温度，在该温度下进行微粒燃烧。由此，微粒被燃烧和消除。
传统的结构中不带有外围保温层15，DPF 1最外层的温度不能充分地升高，部分微粒没有燃烧。依据本发明所述的结构中，外围保温层15抑制了DPF 1最外层温度的降低，所以DPF 1的温度可被始终保持在均匀状态。由此可防止由未燃烧微粒导致的收集到的微粒的不均。同时，可预防微粒的快速自燃。如果微粒在DPF 1循环再生及收集微粒过程中积聚过多会，则在某些操作条件下会发生微粒的快速自燃。这样，DPF 1的再生可安全稳定地进行，提高了DPF 1的耐用性。
下面基于图4解释为验证根据本发明的DPF 1的外围保温层15的升温效果所做的实验的结果。实验中使用的是本发明第二个实施例中的DPF 1，如图3B中所示。堇青石是DPF 1的基质材料。外围保温层的预定宽度“a”设置为5mm。微粒收集区16的半径r1设置为59.5 mm。DPF 1轴向的长度设置为150mm。单元室壁11的厚度设置为0.3mm。目数m设置为300。单元室12为正方形。外表层部分17的厚度设置为0.5mm。按前述方法制造的DPF 1固定在金属壳2内并装入发动机5的排气管4中。如图4所示，坐标轴“r”代表至DPF 1中心的径向距离。这样进行升温实验并测量DPF 1内部的温度分布。升温实验实在汽车常规运行中在典型操作模式(最通常的模式)下进行的。
同时，传统的不带有外围保温层15的DPF的类似实验结果也在图4中示出。传统DPF的微粒收集区半径r0设置为64.5mm。传统DPF的其它结构与本发明中的DPF 1相同。
图4中，虚线T0代表传统DPF相对于距离r的温度分，实线T1代表本发明的DPF 1的温度分布。如图4中虚线T0所示，传统DPF的外围温度相对于中央大大减少(大约减到500℃)。因此，DPF的外围温度不能升高到足以使微粒燃烧的程度。相反，如实线T1所示，在本发明的DPF 1中，在外围保温层15以内的微粒收集区16最外层的温度可升高到600℃附近。因此，整个DPF 1实际上可被均匀加热，微粒可进行高效地燃烧。
下面检验本发明的外围保温层15的预定宽度“a”。外围保温层15的预定宽度“a”设置为20mm，微粒收集区16的半径r2设置为44.5mm，如图5A中所示。DPF 1中的其它数值未变。利用图5A中所示DPF 1所作的类似实验的结果示出在图5B中。
图5B中的点划线T2表示DPF 1的温度分布，其中外围保温层15的预定宽度“a”设置为20mm。如图5B中的点划线T2所示，外围保温层15的升温效果受到其宽度的影响。具体地讲，随外围保温层15宽度的增加，升温效果得到提高。如上所述，如果外围保温层15的宽度是5mm，微粒收集区16的最外层可被加热到接近600℃。通常在温度大约为600℃以上时，DPF 1中的被收集的微粒可高效燃烧。因此，如果外围保温层15的宽度是5mm或以上，外围保温层可以充分地获得升温效果。如果外围保温层15的宽度达到20mm，升温效果基本上达到极限。再进一步增加外围保温层15的宽度已没有效果。此外，当外围保温层15的宽度增加时，微粒收集区16将会减少。
因此，如果外围保温层15的预定宽度“a”设置范围是5到20mm，外围保温层15的将会最有效。如传统DPF实验结果所示，温度降低在最外层特别显著。另一方面，接近DPF中央部分的温度达到600℃，在这个温度下微粒物质可燃烧。由于DPF 1内部的热量从外围部分散发，因此为防止热量散发，本发明的DPF1在其最外层带有外围保温层15，该保温层具有宽度比预定值大的空气层。因此，即使当DPF 1的尺寸与实验中使用的DPF 1不同时，也可以通过调节外围保温层15的宽度而达到类似的效果。升温实验在汽车的常规形式中在典型操作模式下进行。通常的操作状态下，在DPF 1的再生过程中，借助于外围保温层15的升温作用，微粒可均匀燃烧。因此，可以获得可供实际使用的充分效果。
如果外表层部分17的厚度范围为0.2到1.0mm，外表层部分17的厚度对外围保温层15的保温性能几乎没有影响。因此，与外围保温层15的宽度相应的效果可以达到。如果外表层部分17的厚度小于0.2mm，外表面14的强度不能得到保障。如果外表层部分17的厚度在于1.0mm，外围保温层15的厚度会不利地变小。但是，当DPF 1的强度需要增加时，外表层部分17的厚度可超过上述范围。在这种情况下，优选的方式是，外围保温层15的预定宽度应比外表层部分17的厚度大。例如，如果外表层部分17的厚度为5mm，预定宽度“a”应该设置为20mm以确保所要求的空气层的厚度，提高升温性能。变厚的外表层部分17能充分地增加DPF 1的抵抗力，以抵抗从外部沿径向施加的外力的作用。
(第四个实施例)下面结合附图6描述本发明的第四个实施例。如图6所示，通过与传统的DPF相比将外表层部分17’部分加厚，形成一个外围保温层。在本例中，外表层部分17’的厚度也应优选设置为5到20mm，以达到所要求的升温效果。例如，传统的DPF最外层部分一般为0.5mm厚，如图4中所示保温效果很小或没有。另一方面，本实施例外表层部分17’的厚度为5mm或以上，因此在DPF 1再生过程中升温性能得到提高，可实现微粒物质的充分燃烧。但是，如果外表层部分17’变得太厚，升温效果也不能大大提高。此外，微粒收集区变得狭窄。优选的方式是将外表层部分17’的厚度设置为小于或等于20mm。
较为优选的方式是，厚的外表层部分17’的内部结构应由发泡陶瓷制成。作为保温层的外表层部分17’被这样形成，即外表层部分17’内部的空气含量高于外表层部分17’的表面层，这样在外保温层中陶瓷和空气的混合物增加了空气的含量，由此形成的外围保温层可提高保温效果。同时，外围保温层提高了DPF以抵抗从外部沿径向施加的外力作用的抵抗力，同时降低了DPF1的重量。
由于外围保温层在DPF 1的挤出过程中形成，因此无需改变加工程序，也就是不需要用填充物13堵塞从外表面14向内延伸了预定宽度(5到20mm)的区域里的单元室12。因此简化了生产过程。
(第五个实施例)下面结合附图7对本发明的第五个实施例进行描述。如图7所示，用于保持DPF 1外围的保持元件3’的厚度比普通的保持元件厚。保持元件3’覆盖DPF 1的外表面的50％到100％。由此，形成保温层的厚度。在此实施例中，通过组装程序形成的保持元件3’的厚度也优选设置为5到20mm。保持元件3’的厚度被合理地设置为上述的范围内可达到所要求的升温效果。如果保持元件3’的厚度小于5mm，升温性能将得不到提高。如果保持元件3’的厚度超过20mm，升温效果不会大幅提高，相反微粒收集区会降低。如果至少50％的DPF 1的外表面被保持元件3’覆盖，则可达到升温效果。DPF 1外表面的被覆盖的区域可按要求决定。在图7所示的例子中，DPF 1外表面被保持元件3’覆盖的区域为100％。
优选的方式是，保持元件3’应当采用在加热时能够膨胀以保持DPF 1的材料。具体地讲，一些由多层天然矿物材料与树脂组合形成的片材形状的材料(例如，市场上售出的住友3M公司生产的商品名为Interam Mat的材料)，在被加热时沿其厚度方向膨胀，这种材料可被用作保持元件3’。保持元件3’以缠绕在DPF 1的外围的方式置于金属壳2内。在发动机5运转时，由于废气的热量，保持元件3’在其厚度方向上膨胀并将DPF 1固定在金属壳2内。这样，DPF 1容易安装且可牢固固定。由于DPF 1的结构不会改变，传统的DPF可被应用，因此不用过大增加生产成本可形成外围保温层。
(第六个实施例)下面结合附图8A和8B对本发明的第六个实施例进行描述。在第六个实施例中的DPF 1中，外围保温层15的宽度被局部改变。例如，如果因进入废气的流速分布而导致DPF 1外围的升温特性发生变化，外围保温层15的宽度可被部分地从预定宽度“a”增加到”a′”，如图8B中所示，这样形成了具有改进的升温性能的部分。图8B是局部放大图，示出了图8A中VIIIB区域DPF 1一端面的部分。另一方面，在具有升温性能的部分，外围保温层15的宽度可被从预定宽度”a”减少。这样，微粒收集区16的有效截面面积得到增加，微粒收集性能得到提高。
因此，外围保温层15的宽度可依据升温特性在两个或更多级别之间改变。因此，可更有效地实现温度升高的高效率和微粒收集的高效率。
(第七个实施例)下面结合附图9A、9B和9C对本发明的第七个实施例进行描述。在第七个实施例的DPF 1中，单元室节距和单元室的形状可改变，以使相对于DPF 1的每单位横截面面积而言，空气层在外围保温层15内所占比率大于空气层在微粒收集区16内所占比率。具体地讲，如图9A所示，作为外围保温层15的单元室12’的单元室节距比微粒收集区16的单元室节距大。图9A中，外围保温层15内的单元室节距是微粒收集区16内常规单元室节距(1.32到1.62mm)的两倍。单元室12是正方形，单元室12’也是正方形。
因此，图9B中所示的外围保温层15中一定横截面内单元室壁11所占的面积比率小于图9C中所示的微粒收集区域中的相应的比率。所以，被单元室壁11包围的空气层的横截面面积比率在外围保温层15上增加。结果，同利用相同单元室节距形成的DPF 1相比，保温性能得到提高。因此，可防止DPF 1的温度降低，从而使DPF 1始终的被较均匀地加热。
(第八个实施例)下面，结合附图10对本发明的第八个实施例进行描述。在第八个实施例的DPF 1中，作为外围保温层15的单元室12’为大致矩形。其不同于带有微粒收集区16的单元室12的形状。由此形成的单元室12’可使其壁置于DPF 1的径向，如图10中所示。作为外围保温层15的单元室12’的横截面大于微粒收集区16的单元室12的横截面。例如，将单元室12’的横截面被这样设置，即相对于DPF 1的每单位横截面面积而言，空气层在外围保温层15中所占的比率与第七个实施例中相同。
由于单元室壁11置于DPF 1的径向，空气层沿热量散发方向的体积比增加。因此，更加提高了保温效果。单元室壁11置于产生抵抗压力的方向，可抵抗当DPF 1嵌入的时候作用于DPF1外表面的压力，提高了DPF 1的强度。如图10中示出的DPF 1，单层单元室12’围绕着微粒收集区16的设置。或者，可设置两层或更多层单元室12’。
(第九个实施例)下面，结合附图11对本发明的第九个实施例进行描述。在第九个实施例的DPF 1中，作为外围保温层15的单元室12’的横截面为三角形，其横截面面积大于微粒收集区16的单元室12的横截面面积。单元室12’的壁11置于抵抗压力的方向，以抵抗作用于DPF 1表面的压力。因此，当增加空气层所占的体积比率时，DPF 1的强度得到进一步提高。同样，也在此例中，可设置一层或更多层三角形单元室12’。
(第十个实施例)下面，结合附图12对本发明的第十个实施例进行描述。在第十个实施例的DPF 1中，用作外围保温层15的单元室12’由三角形单元室12a和五边形单元室12b组成。三角形单元室12a置于五边形12b的径向内侧。因此，空气层的保温效果与DPF 1的强度可以兼顾。
如上所述，作为外围保温层15的单元室12’的形状可按保温效果和强度要求任意设置。因此，可以使用具有较高微粒燃烧效果和较高耐用性的DPF 1。
本发明不应限于上述的实施例中，凡没有脱离本发明精神的均应落入本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种用于内燃机(5)的废气净化系统，所述废气净化系统包括一个微粒过滤器(1)，其由设于金属壳(2)内的保持元件(3)牢固保持着，金属壳(2)位于发动机(5)的排气管道(4)中，所述微粒过滤器用于收集废气中的微粒，其特征在于，微粒过滤器(1)由单块体构成，其具有多个单元室(12，12’，12a，12b)，所述单元室具有平行于废气流动方向设置的多孔壁(11)，所述微粒过滤器(1)具有一个带有壁流结构的微粒收集区(16)，其中单元室(12)在微粒过滤器(1)的废气进入口或废气排出口侧交替地被填充物(13)堵塞，和一个外围保温层(15)，其通过将位于从单块结构体外表面(14)向内延伸了预定宽度的外围区域内的单元室(12，12’，12a，12b)堵塞而形成，由此形成连续围绕微粒收集区(16)外表面的外围保温层(15)，及外围保温层(15)的预定宽度范围为5到20mm。
2.如权利要求1所述的废气净化系统，其特征在于，单块结构体具有一个外表层(17)，其构成了单块结构体的外壁，单块结构体的外表面(14)作为外表层(17)的外表面，及外表层(17)的厚度范围为0.2到1.0mm。
3.如权利要求1所述的废气净化系统，其特征在于，外围保温层(15)通过在单块体的废气进入口侧和废气排出口侧将位于从单块体的外表面(14)向内延伸了预定宽度的外围区域内的全部单元室(12，12’，12a，12b)堵塞而形成。
4.如权利要求1所述的废气净化系统，其特征在于，外围保温层(15)通过在单块体的废气进入口侧将位于从单块体的外表面(14)向内延伸了预定宽度的外围区域内的全部单元室(12，12’，12a，12b)堵塞而形成。
5.如权利要求1所述的废气净化系统，其特征在于，外围保温层(15)通过在单块体的废气排出口侧将位于从单块体的外表面(14)向内延伸了预定宽度的外围区域内的全部单元室(12，12’，12a，12b)堵塞而形成。
6.如权利要求1所述的废气净化系统，其特征在于，外围保温层(15)通过将包含在外围区域内的全部或部分单元室(12，12’，12a，12b)堵塞而形成。
7.如权利要求1所述的废气净化系统，其特征在于，外围保温层(15)的宽度根据单块结构体的各外围部分的升温特性而部分地改变。
8.如权利要求1所述的废气净化系统，其特征在于，单块结构体是这样形成的，即在外围保温层(15)中空气层在单块结构体的每单位横截面面积内所占的比率高于微粒收集区(16)中的空气层的相应比率。
9.如权利要求8所述的废气净化系统，其特征在于，单块结构体是这样形成的，即在外围保温层(15)中单元室(12’，12a，12b)的节距大于微粒收集区(16)中单元室(12)的节距。
10.如权利要求8所述的废气净化系统，其特征在于，外围保温层(15)中单元室(12’，12a，12b)的形状不同于微粒收集区(16)中单元室(12)的形状。
11.一种用于内燃机(5)的废气净化系统，所述废气净化系统包括一个微粒过滤器(1)，其由设于金属壳(2)内的保持元件(3)牢固保持着，金属壳(2)位于发动机(5)的排气管道(4)中，所述微粒过滤器用于收集废气中的微粒，其特征在于，微粒过滤器(1)由单块体构成，其具有多个单元室(12)，所述单元室具有平行于废气流动方向设置的多孔壁(11)，所述微粒过滤器(1)具有一个带有壁流结构的微粒收集区(16)，其中单元室(12)在单块结构体的废气进入口或废气排出口侧交替地被填充物(13)堵塞，和一个圆筒形外围保温层(17’)，其形成在位于从单块体外表面(14)向内延伸了预定宽度的外围区域内并连续围绕在微粒收集区(16)的外围。外围保温层(17’)在其内部具有一个发泡陶瓷结构，发泡陶瓷结构的空气含量高于外围保温层(17’)的外表面部分，外围保温层(17’)的预定宽度范围为5到20mm。
12.一种用于内燃机(5)的废气净化系统，所述废气净化系统包括一个微粒过滤器(1)，其由设于金属壳(2)内的保持元件(3’)牢固保持着，金属壳(2)位于发动机(5)的排气管道(4)中，所述微粒过滤器用于收集废气中的微粒，其特征在于，微粒过滤器(1)单块体构成，其具有多个单元室(12)，所述单元室具有平行于废气流动方向设置的多孔壁(11)，所述微粒过滤器(1)具有一个壁流结构，其中单元室(12)在单块结构体的废气进入口或废气排出口侧交替地被填充物(13)堵塞，及所述保持元件(3’)具有预定厚度，对微粒过滤器(1)的外表面(14)的覆盖率为50％到100％，以围绕着微粒过滤器(1)的外表面(14)形成外围保温层。
13.根据权利要求12所述的废气净化系统，其特征在于，当保持元件(3’)被加热时，保持元件(3’)膨胀而将微粒过滤器(1)紧固在金属壳(2)内，并且在保持元件(3’)装入废气净化系统后，其厚度为5到20mm。
14.一种用于内燃机(5)的废气净化系统，所述废气净化系统包括一个微粒过滤器(1)，其由设于金属壳(2)内的保持元件(3)牢固保持着，金属壳(2)位于发动机(5)的排气管道(4)中，所述微粒过滤器用于收集废气中的微粒，其特征在于，微粒过滤器(1)单块体构成，其具有多个单元室(12，12’，12a，12b)，所述单元室具有平行于废气流动方向设置的多孔壁(11)，所述微粒过滤器具有一个带有壁流结构的微粒收集区(16)，其中单元室(12)在单块结构体的废气进入口或废气排出口侧交替地被填充物(13)堵塞，和一个外围保温层(15)，其通过将位于从单块结构体外表面(14)向内延伸了预定宽度的外围区域内的单元室(12’，12a，12b)堵塞而形成，并连续围绕微粒收集区(16)外表面，及单块结构体是这样形成的，即在外围保温层(15)中空气层在单块结构体的每单位横截面面积内所占的比率高于微粒收集区(16)中的空气层的相应比率。
全文摘要
本发明公开了一种柴油微粒过滤器(DPF)(1)，其被保持元件(3)牢固保持着在一个金属壳(2)内，金属壳(2)置于发动机(5)的排气管道(4)中。所述DPF(1)是一个单块结构体，其具有多个带有多孔壁(11)的单元室(12)。所述DPF(1)具有一个壁流结构，其中单元室(12)在DPF(1)的进气口或出气口侧交替地被填充物(13)堵塞。在DPF1两侧从DPF(1)的外表面(14)向内延伸了一个预定宽度的外围区域内，单元室(12)被填充物(13)堵塞。因此形成具有5到20mm宽度的外围保温层(15)，以提高在外围保温层(15)内部的微粒收集区(16)的升温性能。
文档编号F01N3/021GK1499048SQ20031010460
公开日2004年5月26日 申请日期2003年10月29日 优先权日2002年10月31日
发明者齐藤诚, 矢羽田茂人, 衣川真澄, 澄, 茂人 申请人:株式会社电装