[发明专利]带缺口卸荷的微结构有效

专利信息
申请号: 200810130678.6 申请日: 2004-05-28
公开(公告)号: CN101318149A 公开(公告)日: 2008-12-10
发明(设计)人: J·霍格森 申请(专利权)人: 排放技术有限公司
主分类号: B01J35/04 分类号: B01J35/04;B01J35/02;F01N3/28
代理公司: 北京市中咨律师事务所 代理人: 吴鹏;马江立
地址: 德国*** 国省代码: 德国;DE
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摘要:
搜索关键词: 缺口 微结构
【说明书】:

本申请是申请号为200480015025.3的专利申请的分案申请,原申请的 申请日为2004年5月28日,名称为“带缺口卸荷的微结构”。

技术领域

本发明涉及一种特别是用作用于净化汽车内燃机废气的催化活性材料 的基体的薄板,薄板包括至少一个狭缝,此狭缝仅延伸到薄板的内部区域 并至少局部地限定从薄板表面结构中突起的薄板的微结构。

背景技术

在汽车内燃机—例如汽油发动机和柴油发动机—的废气处理中已知, 在排气管道中设置提供比较大的面积的元件或结构。所述元件通常配备吸 附性的、催化活性的或类似的涂层,这时由于元件大的表面而实现与流过 的废气的紧密接触。这些元件例如是用来过滤包含在废气中的颗粒的过滤 元件,用来至少在有限时间内储存包含在废气中的有害物质(例如NOx) 的吸附器、催化转化器(例如三元催化器、氧化催化器、还原催化器等等), 用来对流过的废气进行流动控制或使其产生旋涡的扩散器(Diffusor),或 者用来在内燃机刚刚冷起动后将废气加热到规定温度的加热元件。考虑到 汽车排气系统的应用条件,以下基体基质在原则上得到了验证:陶瓷蜂窝 体、挤出蜂窝体和由金属薄板制成的蜂窝体。由于这些基体基质应该始终 和其功能相匹配,耐高温且耐腐蚀的薄板特别良好地适合于用作原材料。

已知,蜂窝体由多个至少局部形成结构的薄板制成,接着将所述薄板 装在一壳体内,从而构成一基体,所述基体可以设有一个或几个上述的涂 层,这里至少局部形成结构的薄板设置成形成基本上相互平行设置的通道。 为了保证这一点,例如部分薄板配备一次结构或者表面结构,所述结构的 特征是,这种结构是规则地重复的结构,特别是一种正弦波,锯齿波、矩 形波、三角形波、Ω波等。然后这些设有一次结构的薄板(必要时与光滑 的中间层交替地)相互堆叠、相互连接并装在一壳体内。用这种方法形成 具有基本上相互平行的通道的蜂窝体。

此外已知,在这种薄板上加工出二次结构,所述二次结构特别应该防 止废气在进入蜂窝体后立即形成层流,这时位于这种通道中部区域内的废 气支流不能与例如催化活性的通道壁区域内的支流进行气体交换。因此这 种二次结构或微结构提供这样的迎流面,所述迎流面在这种通道内部使废 气支流形成涡流。这导致废气支流本身剧烈的混合,从而保证包含在废气 内的有害物质与通道壁紧密接触。此外还可以通过这种二次结构形成横向 于通道的流动路径,所述流动路径使得在相邻通道内的废气支流可以气体 交换。由于这个原因已知这样的二次结构,包括例如导流面,微结构、粒 结、凸台、叶片、侧板、孔等等。因此这种金属蜂窝体的制造与陶瓷材料 蜂窝体相比可获得高得多的方案多样性,因为在采用陶瓷蜂窝体时这种复 杂通道壁不能或者只能用特别高的工艺成本才能实现。

此外,在废气处理时,在发动机起动后几乎毫不延迟地转化包含在废 气中的有害物质特别有利。这里按法律规定和准则这应该以特别高的效率 进行。由于这个原因在过去采用越来越薄的金属薄板。非常薄的薄板导致, 存在非常小的表面热容量。即从流过的废气中吸取比较少的热量,或者薄 板本身温度升高得比较快。因此这是重要的,因为目前在排气系统中所用 的催化活性涂层只有从规定的反应(开始)温度起才开始转化有害物质。 这大概在230℃至270℃的温度范围内。为了实现在几秒钟后便以至少98% 的效率转化有害物质的目的,采用板厚小于例如20μm的薄板。

但是由于上述目的而产生一系列制造工艺和应用技术上的问题。这种 类似于丝线编织品的结构,特别是二次结构或微结构的制造需要特别精密 地加工的工具,这种工具非常昂贵,因此应该实现长的使用寿命,这里应 该考虑,一方面必须完成成形加工步骤,另一方面有时必须完成分割加工 步骤。为了节省工具费用,在一个工具内集中尽可能多的加工步骤,其中 由于二次结构的造型会在工具上产生越来越大的磨损。此外存在这样问题, 即比较薄的薄板必须用合适的速度输入,以尽可能不发生不希望的冷变形。 冷作硬化会对薄板的成形性能产生不利影响。

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