本發(fā)明涉及廢氣過濾器，其用以凈化從內(nèi)燃機排放的廢氣。
背景技術(shù)：
：捕集廢氣中所含的有害顆粒物(即，PM)的廢氣過濾器被布置在內(nèi)燃機的排氣管中，內(nèi)燃機例如車輛發(fā)動機。所述廢氣過濾器包括具有隔離壁的多個蜂孔(cell)。所述蜂孔可以設(shè)計成在軸向上具有其第一組和第二組，所述組在蜂窩結(jié)構(gòu)中排列整齊。通常，蜂孔包括第一和第二蜂孔。一些第一蜂孔以如下方式形成：面向廢氣流的第一組的上游末端面分別被栓塞部閉塞。一些第二蜂孔以如下方式形成：第二組的下游末端面分別被栓塞部閉塞。隔離壁由多孔材料構(gòu)成，并且廢氣流入面向廢氣流的第一組的開口中。廢氣中所含的PM通過使所述廢氣經(jīng)過布置在所述第一組和第二組之間的隔離壁而去除。其后，廢氣經(jīng)由隔離壁從第一蜂孔的第一組流動，并且從第二蜂孔的第二組排出。在上述結(jié)構(gòu)的廢氣過濾器中，當(dāng)使所述廢氣通過過濾器時，壓力損失容易由于PM在廢氣過濾器上的積聚而增加。燃料中所包含的發(fā)動機油以及痕量雜質(zhì)(例如S和Ca，等等)會生成灰分。由于灰分在廢氣過濾器上的積累，由廢氣攜帶進(jìn)入廢氣過濾器中的灰分也會增加所述壓力損失。因此，如WO2012/046486中所示，例如已經(jīng)建議使廢氣過濾器以單側(cè)閉塞類型的結(jié)構(gòu)形成。所述單側(cè)閉塞類型的結(jié)構(gòu)如下方式形成，以使得在所述蜂窩結(jié)構(gòu)中的蜂孔的上游末端面的任何一些分別被栓塞所閉塞。在單側(cè)閉塞類型的結(jié)構(gòu)中，灰分的積聚可以受到抑制，從所述第一蜂孔排放該灰分。但是，在單側(cè)閉塞類型結(jié)構(gòu)的廢氣過濾器中，在高廢氣流速的情形下，透過隔離壁的廢氣流會減少，所述廢氣易于穿過蜂孔的內(nèi)部，從而沒有廢氣被捕獲。即，從廢氣流的上游側(cè)引入到下游側(cè)的廢氣過濾器中的廢氣以未穿過隔離壁的方式流動。因此，已考慮適當(dāng)選擇廢氣過濾器的基材的長度，以抑制捕獲PM的性能的下降。所述基材也可以被稱為隔離壁的一部分。所以，將會存在的問題是廢氣過濾器需要增加尺寸。在廢氣過濾器上負(fù)載催化劑、同時除去廢氣中所含的PM是可以考慮的。但是，在單側(cè)閉塞類型的結(jié)構(gòu)中，透過隔離壁的廢氣流會由于催化劑涂布層所涂布的隔離壁中的孔隙而變得更小。當(dāng)廢氣流的減小下降時將會存在問題，因為催化劑涂層的量是有限制的。因此，不能得到滿意的凈化性能。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的進(jìn)行是為了解決以上提及的問題，其目的是提供一種廢氣過濾器，該過濾器能夠改進(jìn)對有害物的凈化性能和對PM的捕集性能，同時過濾器的尺寸不會增加。本公開內(nèi)容的一個方面涉及一種廢氣過濾器，其凈化從內(nèi)燃機排放的包含PM的廢氣。所述廢氣過濾器蜂窩結(jié)構(gòu)、栓塞部和催化劑。蜂窩結(jié)構(gòu)的軸向所述廢氣的流動方向。面向所述廢氣流的蜂窩結(jié)構(gòu)的一些上游末端面分別被栓塞部閉塞。催化劑負(fù)載在蜂窩結(jié)構(gòu)上。所述蜂窩結(jié)構(gòu)具有多個蜂孔，蜂孔具有隔離壁。在隔離壁內(nèi)部形成相鄰蜂孔之間滲透的孔隙。所述蜂孔包括在軸向穿透(penetrate)的開放孔和閉塞孔，閉塞孔的上游末端面面向所述廢氣流，并且被所述栓塞部閉塞。在所述蜂窩結(jié)構(gòu)中，在廢氣流的上游側(cè)在隔離壁上存在不負(fù)載催化劑的第一區(qū)域。在廢氣流的下游側(cè)在隔離壁上存在負(fù)載催化劑的第二區(qū)域。所述廢氣過濾器具有該第一區(qū)域和第二區(qū)域。廢氣過濾器具有開放孔和閉塞孔。面向廢氣流的閉塞孔的一些上游末端面分別被栓塞部閉塞。因此，在相鄰的開放孔和閉塞孔之間使廢氣通過時就會產(chǎn)生壓力差。開放孔具有彼此相對的第一壁和第二壁，所述第一壁和第二壁是隔離壁。流入開放孔的一部分廢氣經(jīng)由第一壁和第二壁透過，并由于所述壓力差而流入相鄰的閉塞孔和開放孔。這樣，PM就被隔離壁內(nèi)形成的孔隙所捕集。在相鄰的開放孔和閉塞孔之間所產(chǎn)生的壓力差在廢氣流的上游側(cè)變大。所述壓力差在朝向廢氣流的下游側(cè)則變小。廢氣過濾器在廢氣流的上游側(cè)具有不負(fù)載催化劑第一區(qū)域。因此，在所述第一區(qū)域中，廢氣中所含有的有害物可以利用兩種蜂孔之間產(chǎn)生的壓力差而高效地得到捕獲，所以可以得到滿意的捕集性能。在廢氣流的下游側(cè)在隔離壁上存在負(fù)載催化劑的第二區(qū)域。因此，在所述第二區(qū)域中，廢氣中所含的有害物可以利用所述催化劑凈化。不需要限制催化劑涂層的量，以允許廢氣滲透穿過第二區(qū)域中的隔離壁，因為所述第二區(qū)域不具有足夠的壓力差來捕獲PM。因此，第二區(qū)域具有充足量的催化劑涂層，并具有提升的凈化性能。這樣，以上所述的單側(cè)閉塞類型結(jié)構(gòu)的廢氣過濾器可以分成兩個部分：位于廢氣流上游側(cè)的第一區(qū)域和位于下游側(cè)的第二區(qū)域。因此，廢氣過濾器的基底材料的軸向長度可以得到充分利用，因為各自區(qū)域都具有各自適用于此的功能。如上所述，以上提及的實施方案可以提供能夠改進(jìn)對有害物的凈化性能和對PM的捕集性能的廢氣過濾器。結(jié)果，與常規(guī)的過濾器相比，本公開內(nèi)容可以使所述過濾器小型化。附圖說明在以下附圖中：圖1所示為根據(jù)本公開內(nèi)容的第一實施方案，包括廢氣過濾器的廢氣過濾系統(tǒng)的總示意性截面圖；圖2所示為根據(jù)第一實施方案的廢氣過濾器的示意性結(jié)構(gòu)的透視圖；圖3為圖1放大的部分截面圖，其顯示根據(jù)第一實施方案的廢氣過濾器的主結(jié)構(gòu)部分；圖4所示為根據(jù)本公開內(nèi)容的第二實施方案，包括廢氣過濾器的廢氣過濾系統(tǒng)的總示意性截面圖；圖5所示為廢氣過濾器下游末端面的放大的部分截面圖，所述末端面以廢氣流動的方向彼此相對，本部分截面圖為根據(jù)第二實施方案的圖4沿著線V‐V獲?。粓D6為圖4放大的部分截面圖，其顯示根據(jù)第二實施方案的廢氣過濾器的主結(jié)構(gòu)部分；圖7所示為放大的部分截面圖，其顯示根據(jù)第一實施方案的廢氣過濾器的多個蜂孔；圖8所示為根據(jù)第一實施例，與面向廢氣流的廢氣過濾器的一個上游末端面之間的距離與當(dāng)模型氣體從廢氣的上游側(cè)流入廢氣過濾器中時開放和閉塞孔中的壓力之間的關(guān)系圖；圖9所示為根據(jù)第一實施例，廢氣過濾器的蜂孔的一個上游末端面與在廢氣流動方向的催化劑涂層的起始點之間的距離與當(dāng)模型氣體從廢氣的上游側(cè)流入廢氣過濾器中時的PM捕集率之間的關(guān)系圖；圖10所示為根據(jù)第一實施例，在廢氣過濾器的多個隔離壁上負(fù)載的催化劑涂層的量和廢氣中所含有害物的凈化率之間的關(guān)系圖；圖11所示為根據(jù)第一實施例，面向廢氣流的開放孔的一個上游末端面與彼此相對的廢氣流動方向的廢氣過濾器下游一個末端面的開口比率與廢氣中所含PM的捕集率之間的關(guān)系圖；圖12所示為根據(jù)第一實施例從廢氣過濾器的蜂孔分離的灰分的外觀的電鏡照片；圖13所示為根據(jù)第一實施例從廢氣過濾器的蜂孔分離的灰分的粒徑分布。具體實施方式第一實施方案下文中將描述廢氣過濾器的第一實施方案。第一實施方案的廢氣過濾器1如圖1和圖2中舉例說明的，其凈化廢氣并部分地負(fù)載催化劑。所述廢氣包含從內(nèi)燃機排放的顆粒物(即PM)(未示出)。廢氣過濾器1是單側(cè)閉塞類型結(jié)構(gòu)，其具有蜂窩結(jié)構(gòu)10和多個栓塞部4。蜂窩結(jié)構(gòu)10中的廢氣流G定義為軸向X。栓塞部4部分地閉塞所述蜂孔交替的上游末端面11(即，圖1或圖2中的蜂窩結(jié)構(gòu)的左末端面)，所述末端面面向蜂窩結(jié)構(gòu)中的廢氣流G。蜂窩結(jié)構(gòu)10具有多個隔離壁2和蜂孔3，蜂孔3具有各自的隔離壁，其在一個軸向末端開放，并在另一個軸向末端閉塞。隔離壁2內(nèi)部彼此連通的相鄰的蜂孔3之間形成孔隙(未示出)。蜂孔3如圖1中說明的，其具有在軸向X上開放的開放孔31，以及閉塞孔32，該閉塞孔的末端面向廢氣流G上游側(cè)的每一個被栓塞部4閉塞。廢氣過濾器1可以分成兩個部分：在廢氣流G方向上的第一區(qū)域A和第二區(qū)域B。第一區(qū)域A是在隔離壁2上不負(fù)載催化劑的區(qū)域，且第一區(qū)域位于廢氣流G的上游側(cè)。第二區(qū)域B在隔離壁2上負(fù)載催化劑的區(qū)域，且第二區(qū)域B位于廢氣流G的下游側(cè)。以上描述的隔離壁2構(gòu)成開放孔31和閉塞孔32的主要部分。第一區(qū)域A作用是捕集廢氣中所含的PM的捕集區(qū)域，第二區(qū)域B作用是凈化有害物的凈化區(qū)域。廢氣凈化系統(tǒng)以如下方式形成：如圖1中所示的氣過濾器1布置在內(nèi)燃機的排氣管中(未示出)。廢氣凈化系統(tǒng)包括圓筒狀殼體51，殼體中布置有廢氣過濾器1。廢氣入口52和廢氣出口53分別布置在所述圓筒狀殼體51中廢氣流的上游側(cè)和下游側(cè)的末端部分。筒狀墊子材料61安裝在圓筒狀殼體51和蜂窩結(jié)構(gòu)10之間，堵頭62各自布置在其兩個末端部件上。所述內(nèi)燃機是，例如，轎車用直噴型汽油發(fā)動機或柴油發(fā)動機。廢氣過濾器1凈化有害物，例如NOx、CO和HC，并捕集廢氣中所含的PM，該廢氣被排放進(jìn)入廢氣排氣管中。如圖2中說明的廢氣過濾器1完全成型為圓柱狀形式。隔離壁2格子狀布置成所述圓柱狀形式的外表皮，且隔離壁2將圓柱狀形式中的空間隔開并形成很多蜂孔3。在蜂窩結(jié)構(gòu)10中彼此相鄰的一些蜂孔3如圖1中所說明地其被面向廢氣入口52的蜂孔的上游末端面11的栓塞交替地閉塞。蜂孔的下游末端面12(即，如圖1和圖2中所示的蜂窩結(jié)構(gòu)的右末端面)面向廢氣出口53，如圖1中可以看出的。蜂孔3的下游末端中沒有一個是被栓塞所閉塞的。由此，開放孔31和閉塞孔32是交替布置的。對于每個開放孔31，其兩個末端都是開放的(即，蜂窩結(jié)構(gòu)10中蜂孔的上游末端面11和下游末端面12)。每個閉塞孔32的一個末端在蜂孔的下游末端面12是開放的，而閉塞孔32的另一個末端在所述蜂孔的上游末端面11是閉塞的(即，圖1和圖2中的左側(cè)末端部分)。在本實施方案中，開放孔31和閉塞孔32形成為基本相同的形狀，其內(nèi)周形狀可以形成為普通四邊形。所述蜂孔的形狀不僅可以是普通四邊形，而且可以是長方形、多邊形、圓形或任意形狀。開放孔31和閉塞孔32兩者也可以不具有相同的形狀，而是可以具有相互不同的形狀。開放孔31和閉塞孔32兩者垂直于軸向X的流動通道橫截面可以具有相互不同的形狀。在這種情形下，閉塞孔32的流動通道橫截面積布置為大于開放孔31的流動通道橫截面積。相鄰的開放孔31和閉塞孔32之間產(chǎn)生的壓力差增加，所以廢氣中所含的PM的捕集率的增加是可能的。蜂窩結(jié)構(gòu)10中的隔離壁2由具有多孔結(jié)構(gòu)的陶瓷材料形成。隔離壁2內(nèi)部形成的孔隙與蜂窩結(jié)構(gòu)10中相鄰的蜂孔3彼此連通。例如，堇青石、碳化硅或鈦酸鋁被用作所述陶瓷材料的構(gòu)成成分。蜂窩結(jié)構(gòu)10中的栓塞部4使用相似的陶瓷材料形成。在所述蜂窩結(jié)構(gòu)10中，源自隔離壁2內(nèi)部的孔隙的孔隙度可以通過添加至陶瓷材料中的造孔材料而加以調(diào)節(jié)。蜂窩結(jié)構(gòu)10的孔隙度例如設(shè)置在40‐70％的范圍內(nèi)。在廢氣過濾器1的軸向X上，從蜂孔的上游末端面11的預(yù)定長度范圍定義為第一區(qū)域A。所述第一區(qū)域A用作PM的捕集范圍，形成開放孔31和閉塞孔32的隔離壁2在此不負(fù)載催化劑。相鄰的開放孔31和閉塞孔32之間產(chǎn)生的壓力差ΔP在其中廢氣流G流動的開放孔31上游末端面11的周圍變大，如圖3中所說明的。由此，可以利用所述壓力差ΔP使所述廢氣滲透穿過隔離壁2。每個開放孔包括彼此相對的第一壁和第二壁，所述第一壁和第二壁是隔離壁2。廢氣從流入開口側(cè)流入開放孔31中，并且通過所述第一壁和第二壁流入閉塞孔32。同時，PM(即，圖3中所示的PM)與廢氣分離開來和/或在隔離壁2的表面和內(nèi)孔隙中被捕獲。借此方式，由于隔離壁2不負(fù)載催化劑，第一區(qū)域A中的初始孔隙度得以保持。因此，透過隔離壁2的廢氣流可以具有減少的損失。因此，可以得到希望的PM捕集率，因為廢氣中所含的PM可以高效率地在第一區(qū)域A中被捕集。在廢氣過濾器1中，隔離壁2的容積增加，PM捕集率隨著蜂窩結(jié)構(gòu)的軸向X上基材的軸向長度Lx的更長而增加?；牡妮S向長度Lx可以被稱為隔離壁的長度。在其中基材的軸向長度Lx比標(biāo)準(zhǔn)長度更短的范圍內(nèi)，PM的捕集率幾乎依照基材的軸向長度Lx的延長而增加。但是，當(dāng)基材的軸向長度Lx變成比標(biāo)準(zhǔn)長度長時，PM捕集率隨著基材的軸向長度Lx的延長的增加逐漸減緩。然后，當(dāng)基材的軸向長度Lx達(dá)到一極限長度時，所述PM捕集率也達(dá)到極限比率。當(dāng)基材的軸向長度Lx超過一定長度時，經(jīng)確定所述PM捕集率不會超過規(guī)定的數(shù)值。這是因為據(jù)認(rèn)定，PM捕集率隨著基材軸向長度Lx的延長而持續(xù)增加的原因在于，廢氣滲透穿過隔離壁2的比率增加，直至基材的軸向長度Lx達(dá)到一定長度。但是，當(dāng)基材的軸向長度Lx超過所述一定長度時，廢氣滲透穿過隔離壁2的比率不再增加。隔離壁的整個長度由第一區(qū)段和第二區(qū)段構(gòu)成，所述區(qū)段以廢氣流的方向彼此對齊。第一區(qū)段位于廢氣流的上游側(cè)，其長度等于所述一定長度。第二區(qū)段位于廢氣流的下游側(cè)?？傊?dāng)廢氣過濾器1基材的軸向長度Lx超過所述一定長度時，廢氣就滲透進(jìn)入第一區(qū)段內(nèi)的隔離壁2中。但是，到達(dá)第二區(qū)段的廢氣則會通過第二區(qū)段至廢氣流的下游側(cè)，不會透過隔離壁2。在廢氣過濾器1中，當(dāng)基材的軸向長度Lx達(dá)到所述一定長度時，PM捕集率將穩(wěn)定在所述規(guī)定數(shù)值且不會變化(即，PM的最大捕集率)?？傊鲆欢ㄩL度是當(dāng)PM捕集率達(dá)到最大值時基材軸向長度Lx的最短長度。因此，第一區(qū)域A的軸向長度LA優(yōu)選基于基材軸向長度的最短長度Ls進(jìn)行定義。具體而言，第一區(qū)域A的軸向長度LA設(shè)置為等于或大于基材軸向長度中的最短長度Ls。這樣，第一區(qū)域A的PM捕集率達(dá)到最大值。從廢氣過濾器1排放的廢氣中所含的PM的量則定義為排放量A。引入到廢氣過濾器1中的廢氣中所含的PM的量定義為引入量B。第一區(qū)域A的PM捕集率是排放量A與引入量B的比率(比率的單位是％)?；蛘?，在廢氣過濾器1的基材的軸向長度Lx受限制的情形下，設(shè)置低于最大PM捕集率的預(yù)定的PM捕集率。此時，第一區(qū)域A的軸向長度LA優(yōu)選定義為以預(yù)定的PM捕集率下的基材軸向長度為基礎(chǔ)。所述預(yù)定的PM捕集率例如設(shè)定為不小于50％，優(yōu)選不小于90％。第一區(qū)域A的最大PM捕集率隨以下因素變化：開放孔31和閉塞孔32的橫截面積比、隔離壁2的厚度、孔密度、平均孔隙尺寸和蜂窩結(jié)構(gòu)的孔隙度等。因此，可以預(yù)先確定上述基材的規(guī)格與PM捕集率之間的關(guān)系，而第一區(qū)域A的軸向長度LA優(yōu)選基于所述關(guān)系進(jìn)行設(shè)置。這使得所述第一區(qū)域A的軸向長度LA能夠得到優(yōu)化，并可以達(dá)到期望的PM捕集率，由此防止廢氣過濾器1的變大。在廢氣過濾器1的軸向X上，從第一區(qū)域A的一個下游末端到蜂孔下游末端面12的范圍定義為第二區(qū)域B。所述第二區(qū)域B用作廢氣中所含PM的凈化范圍，形成開放孔31和閉塞孔32的隔離壁2負(fù)載催化劑。具體而言，在所述第二區(qū)域中，隔離壁2的一個表面和隔離壁2內(nèi)部的一個孔隙表面完全被含有所述催化劑的一個催化劑涂布層21所覆蓋。所述催化劑是，例如，貴金屬催化劑，例如Pt、Rh和Pd，并可以根據(jù)待凈化的廢氣進(jìn)行選擇。催化劑涂布層21通過在包括促進(jìn)劑的多孔載體上負(fù)載所述貴金屬催化劑而形成，所述促進(jìn)劑例如氧化鈰‐氧化鋯復(fù)合氧化物，以及氧化鋁等。催化劑涂布層21均勻地涂布在蜂窩結(jié)構(gòu)的隔離壁2的表面上。更多細(xì)節(jié)可參見圖3。從圖3中可以看出，當(dāng)廢氣經(jīng)過廢氣流上游側(cè)的第一區(qū)域A流入至廢氣流下游側(cè)的第二區(qū)域B時，所述廢氣得以與開放孔31或閉塞孔32內(nèi)的催化劑涂布層21接觸。所述廢氣在多孔的催化劑涂布層21中擴散，廢氣中所含的有害物被貴金屬催化劑凈化。在第一區(qū)域A中，相鄰的開放孔31和閉塞孔32之間產(chǎn)生的壓力差ΔP在朝向蜂孔的下游末端面12(其同樣可以被稱為廢氣的出口)的方向上變小，這點從圖3中可以看出。因此，如前所述，透過隔離壁2的廢氣流減小。但是，這對PM的捕集性能的影響較小，因為期望的PM捕集率可以在第一區(qū)域A中得到，如上所述。開放孔31和閉塞孔32的各自下游末端面12是開放的。由此，廢氣中所含的灰分(即圖3中所示的灰分)從開放孔31或閉塞孔32的開口向外散發(fā)，不會停留在廢氣過濾器1中。在第二區(qū)域B中，形成催化劑涂布層21的催化劑涂層的量可以是例如50至250g/L。所述催化劑涂層的量優(yōu)選例如不小于100g/L。催化劑涂層的量優(yōu)選為較大，以提升廢氣的凈化性能，以及通過冷和熱的重復(fù)而抑制凈化性能的下降。所述熱是由從上述內(nèi)燃機排放的廢氣所產(chǎn)生的，因為內(nèi)燃機是在運動的。當(dāng)內(nèi)燃機停止時，溫度從高變低。由此加熱和冷卻重復(fù)。上述催化劑涂層的量定義為每1L容積的廢氣過濾器1所負(fù)載的催化劑涂布層21的質(zhì)量。在廢氣過濾器1中，增加催化劑涂層的量通常導(dǎo)致PM捕集性能的降低。但是，在本實施方案中，期望的PM捕集率可以在第一區(qū)域A中在廢氣流的上游側(cè)得到。因此，在作為PM凈化區(qū)的第二區(qū)域B中，催化劑涂層的量可以任意設(shè)定，以便得到需要的PM凈化率。作為PM的凈化區(qū)的第二區(qū)域B的軸向長度LB可以任意設(shè)定。在第二區(qū)域B中，催化劑負(fù)載區(qū)隨著軸向長度LB的變長而變得更大。廢氣的凈化性能通過增加催化劑負(fù)載面積而得到改進(jìn)。通過將第二區(qū)域B布置在第一區(qū)域A的廢氣流的下游側(cè)、在廢氣流動的方向上，基材的軸向長度Lx往往變長。由此，例如高流速的廢氣導(dǎo)致阻止廢氣流動穿過蜂孔的內(nèi)部而不被捕獲的效果提升。另一方面，隨著廢氣過濾器1的基材的軸向長度Lx變長，廢氣凈化系統(tǒng)需要增加尺寸。因此，在第二區(qū)域B中，軸向長度LB和第二區(qū)域B中催化劑涂層的量優(yōu)選要進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便得到在一定范圍內(nèi)的期望的凈化性能，在所述范圍中，廢氣過濾器1的基材的軸向長度Lx不超過所述一定長度。借此方式，本實施方案的廢氣過濾器1具有單側(cè)閉塞類型的結(jié)構(gòu)以及第一區(qū)域A和第二區(qū)域B。單側(cè)閉塞類型的結(jié)構(gòu)的形成要使得面向廢氣流G的交替末端被栓塞所閉塞。所述單側(cè)閉塞類型的結(jié)構(gòu)可防止廢氣中所含的灰分在廢氣過濾器1上積累。第一區(qū)域A在上游側(cè)不負(fù)載催化劑。第二區(qū)域B在下游側(cè)負(fù)載催化劑。因此，通過將分別具有兩個不同功能的范圍分開，所述廢氣過濾器1共同具有對PM的捕集性能以及對廢氣的凈化性能。第二實施方案根據(jù)第一實施方案，廢氣過濾器1可以以這樣的方式形成，在第二區(qū)域B中完全覆蓋形成蜂孔的隔離壁的催化劑涂布層21的每個蜂孔都具有相同的厚度。但是，所述廢氣過濾器1還可以以這樣的方式形成，布置在開放孔和閉塞孔上的在第二區(qū)域B中的催化劑涂布層21的厚度不同。在后一種情形下，在開放孔31內(nèi)的催化劑涂布層21的厚度優(yōu)選更厚地形成，在后一種情形下的例子將在下文中加以描述。面向所述廢氣流的開放孔31的上游末端定義為第一末端。與所述第一末端以廢氣流動的方向相對的開放孔31的下游末端定義為第二末端。在第二實施方案的廢氣過濾器1的第二區(qū)域B中，如圖4和圖5中所舉例說明的，覆蓋開放孔31的整個表面、除了開放孔31在第一末端和在第二末端中的末端面的催化劑涂布層21的厚度是不同的。完全覆蓋在第二區(qū)域B中在開放孔31上的隔離壁2的催化劑涂布層21的厚度定義為具有第二厚度。具體而言，催化劑涂布層21在至少第二末端的厚度形成為比在第一末端的更厚。例如，如圖4中所說明的，催化劑涂布層的錐形部分22以這樣的方式形成：所述第二厚度朝向第二末端逐漸變厚。完全覆蓋在第二區(qū)域B中閉塞孔32上的隔離壁2的催化劑涂布層21的厚度基本上不變。在廢氣過濾器1的蜂孔的下游末端面12中，開放孔31的孔開口小于閉塞孔32的孔開口。不同于錐形部分22，可以使用是催化劑涂布層21的臺階部分，其以如下方式形成：第二厚度以臺階的方式朝向第二末端而變得更厚。催化劑涂布層21可以是錐形或臺階形的，其不僅可以在第二末端整個之上，而且也可以在開放孔31中的整個第二區(qū)域B上。順便來說，第二實施方案的廢氣過濾器1具有與第一實施方案基本相同的結(jié)構(gòu)，除了催化劑涂布層21，因此其細(xì)節(jié)處加以省略。在第二區(qū)域B中，當(dāng)錐形部分22在開放孔31內(nèi)延伸時，第二厚度朝第二末端逐漸變厚，如上所述。從圖5中可以看出，開放孔31的開口面積S1任何之一都小于開口面積S2(即，S1<S2)。開口面積S1是其中第二末端的一個開口部分地被催化劑堵住的空間。開放孔31的開口面積S2基本上是上游末端面12的一個的空間。在下游末端面12中，通過錐形部分22的圍繞而形成的開口23的一個基本上是圓形的。開放孔31內(nèi)部的壓力通過在第二區(qū)域B中延伸開放孔31內(nèi)的一個錐形部分22而增加。由此，相鄰的開放孔31和閉塞孔32之間產(chǎn)生的壓力差ΔP變大。這樣，在第一區(qū)域A中，如從圖6中可以看出的，透過隔離壁2的廢氣流增加，廢氣中所含的PM的捕集率也進(jìn)一步增加。在第二區(qū)域B中，在開放孔31和閉塞孔32各自表面上形成的催化劑涂布層21凈化廢氣中所含的有害物。因為開放孔31在第二末端具有錐形部分22，引入到開放孔31中的廢氣沿著錐形部分22流動和/或容易在錐形部分22內(nèi)擴散。由此與催化劑接觸的機會增加，對廢氣中所含的有害物的捕集率進(jìn)一步增加。因為開放孔31和閉塞孔32的各自下游末端面12都是打開的，廢氣中所含的灰分(即圖6中的灰分)就容易排放到蜂窩結(jié)構(gòu)10以外。開放孔31內(nèi)的壓力隨著開放孔31的開口面積S1在第二末端的變小而變大。此時，相鄰的開放孔31和閉塞孔32之間產(chǎn)生的壓力差ΔP變大。由以下描述的式子所表示的開口比率(單位：％)可以優(yōu)選為例如低于80％，以便利用上述壓力差ΔP得到對廢氣中所含PM的捕集率增加的效果。開口比率＝(S1/S2)×100(式子)所述開口比率是位于第二末端的開口面積S1與位于第一末端的開口面積S2的比率。當(dāng)開口面積S1變小時，廢氣中所含的灰分停留并容易堆積在開放孔31的內(nèi)部。因此，在第二末端中，被錐形部分22圍繞的開口23可能被開放孔31內(nèi)積累的灰分所閉塞。為此，開口23優(yōu)選形成為比廢氣中所含的灰分的粒徑足夠大。例如，所述催化劑涂布層21優(yōu)選以如下方式形成：第二末端的開口面積(即，開口23的直徑)不小于0.2mm。這是因為灰分的粒徑通常為約1至100μm，最大200μm(即，0.2mm)。根據(jù)本實施方案，開放孔31內(nèi)的催化劑涂布層21在一些第二末端較厚地形成。位于第二末端的開口面積S1由于催化劑涂布層21阻隔它而變小。由此，在第一區(qū)域A中捕獲PM的捕集性能和在第二區(qū)域B中凈化有害物的凈化性能可以進(jìn)一步改進(jìn)。因為在開放孔31內(nèi)的催化劑涂布層21在第二末端具有錐形部分22，催化劑涂布層21的量和第二末端的開口面積可以通過改變錐形部分22的形狀而任意改變。在相鄰的蜂孔3之間的壓力差ΔP增加，通過調(diào)節(jié)催化劑涂布層21的量和第二末端的開口面積，灰分的沉積同時受到抑制。這樣，廢氣過濾器1具有用于高效率凈化廢氣的緊湊結(jié)構(gòu)。第一實施例上述廢氣過濾器1通過以下方式形成。廢氣過濾器1以如下方式形成：面向廢氣流的圓柱狀蜂窩結(jié)構(gòu)10的一些上游末端各自被栓塞部4閉塞。所述蜂窩結(jié)構(gòu)10由堇青石制得，并具有尺寸φ132mm×L100mm。蜂窩結(jié)構(gòu)10具有大量的蜂孔3，其內(nèi)周形狀是正方形，蜂孔3的密度是300個/英寸2，隔離壁2的厚度是0.28mm，隔離壁2內(nèi)的平均孔隙尺寸是18μm，隔離壁2內(nèi)形成的孔隙的孔隙度是60％。首先，將高嶺土、滑石、熱熔硅石和氧化鋁用作堇青石原料。將各原料粉末如下混合，使MgO、Al2O3和SiO2的摩爾比率基本上是2、2和5，以作為堇青石的組成。將混合的原料粉末壓碎并通過濕法工藝混合，并將碳作為成孔材料加入其中。接下來，將因為作為增稠劑的甲基纖維素的加入而增稠的以上混合物捏合，得到陶瓷體。在所述陶瓷體使用磨具擠出形成后，將其切割成為預(yù)定的大小，通過干燥所述陶瓷體得到干燥的本體。將干燥過的本體在1400至1440℃下煅燒，就得到了由堇青石制得的蜂窩結(jié)構(gòu)10。其后，面向所述廢氣流的蜂窩結(jié)構(gòu)10中蜂孔3的上游開口被陶瓷材料以格子狀的形式交替地閉塞。通過在不低于500℃下進(jìn)行煅燒，得到了單側(cè)閉塞類型結(jié)構(gòu)的蜂窩結(jié)構(gòu)10。廢氣過濾器1通過在蜂窩結(jié)構(gòu)10中形成負(fù)載催化劑的催化劑涂布層21而構(gòu)建。Pt和Rh用作貴金屬催化劑，其是用于催化劑涂布層21的材料。面向廢氣出口53的蜂窩結(jié)構(gòu)10的下游末端面浸漬(immerse)在催化劑漿料中。所述催化劑漿料是通過使用氧化鋯/氧化鈰復(fù)合氧化物而調(diào)節(jié)粘度的，γ–氧化鋁被用作載體，貴金屬混合在其中。在具有催化劑涂層的蜂窩結(jié)構(gòu)的下游末端面得到干燥以后，通過煅燒干燥過的催化劑涂層得到催化劑涂布層21。由此得到了具有第一區(qū)域A和第二區(qū)域B的廢氣過濾器1。不負(fù)載催化劑的第一區(qū)域A布置在更接近被栓塞部4閉塞的末端面。其中形成有催化劑涂布層21的第二區(qū)域B布置在更接近不具有栓塞部4的末端面。此外，將所得廢氣過濾器1的開放孔31的第二區(qū)域B的一個開口末端用上述調(diào)節(jié)過粘度的低粘度催化劑漿料含浸(impregnate)。含浸時間設(shè)定為1至2秒。開放孔31的催化劑涂布層21的錐體通過使催化劑漿料選擇性浸入(invade)開放孔31中而強化。含浸后如從圖7中可以看出的，錐形部分22布置在接近催化劑涂布層21的開放孔31的下游末端。然后將開放孔31的開口比率(即，所述開口比率為位于第二末端的開口面積S1與位于一些第一末端的開口面積S2的比率；S1/S2)設(shè)置為80％。在閉塞孔32中，廢氣過濾器1的基材的軸向長度Lx為100mm。從面向廢氣流動的閉塞孔32的一個上游末端延伸至廢氣流動方向的預(yù)定長度的一部分閉塞孔32被栓塞部4閉塞。圖8顯示了開放孔31和閉塞孔32在廢氣過濾器1中的壓力分布，該廢氣過濾器具有通過上述方法得到的錐形部分22。所述壓力分布是在模型氣體從廢氣的上游側(cè)流入廢氣過濾器中時得到。圖9顯示了在廢氣流動方向上蜂孔的上游末端面和第二區(qū)域B的起始點之間的距離(下文稱作“非催化劑區(qū)域的長度”)與PM捕集率(即圖9中所示的PM捕集率)之間的關(guān)系。第二區(qū)域B具有通過上述方法形成的催化劑涂布層21，第二區(qū)域B的起始位置是介于第一區(qū)域A和第二區(qū)域B之間的邊界位置。圖9中舉例說明了PM捕集率依據(jù)邊界位置的變化。在計算PM捕集率的情形下，在以下條件下操作V型六缸直噴型汽油發(fā)動機(下文稱作“V型汽油發(fā)動機”)。在V型汽油發(fā)動機中，轉(zhuǎn)速：2000rpm，氣體流速：25g/sec，燃料噴射時間：330°BTDC，過濾器地板溫度：400℃。引入廢氣過濾器1中之前和從廢氣過濾器1排放后模型氣體中所含PM的量通過由TokyoDylecCo.Ltd.制造的EngineExhaustParticleSizer(EEPS)3090型光譜儀計算。PM捕集率則通過引入廢氣過濾器1中之前和從廢氣過濾器1排放之后模型氣體中所含PM的量之間的差值計算。開放孔31內(nèi)壓力P1從圖8中可以看出在開放孔31的上游末端處是最高的。所述壓力P1朝向開放孔31的下游末端變低。開放孔31下游末端的壓力P1基本上等同于閉塞孔32內(nèi)的壓力P2。相鄰的開放孔31和閉塞孔32之間產(chǎn)生的壓力差ΔP在廢氣流的上游側(cè)較高。ΔP朝向廢氣流的下游側(cè)變小，并且在蜂孔的下游末端處大大下降。具有錐形部分22(即具有錐體)的開放孔31內(nèi)的壓力P1顯示出相對于不具有錐形部分22的開放孔31內(nèi)(即沒有錐體)的壓力P1有相似的趨勢。圖中所示作為參考的負(fù)載有催化劑的開放孔31內(nèi)(即沒有錐體)的壓力P1高于不具有催化劑(即，沒有催化劑)的開放孔31內(nèi)的壓力。這種趨勢適用于無催化劑區(qū)域的任何長度。另一方面，當(dāng)非催化劑區(qū)域的長度如圖9中所示為0至約20mm時(即，基材軸向長度Lx的0至約20％)，PM捕集率顯著地停留在20％。當(dāng)非催化劑區(qū)域的長度大于20mm時，PM捕集率突然增加。對于任何長度的非催化劑區(qū)域，具有錐形部分22的開放孔31的每一個的PM捕集率都高于不具有錐形部分22的那些。具有錐形部分22和不具有錐形部分22的開放孔31下文分別稱作“具有錐體的蜂孔”和“不具有錐體的蜂孔”。當(dāng)非催化劑區(qū)域的長度為0至約30mm時(即，基材軸向長度Lx的0至約30％)，具有錐體的蜂孔和不具有錐體的蜂孔的一個的PM捕集率分別是約20至40％，并且稍稍不同。當(dāng)非催化劑區(qū)域的長度不小于40mm時(即，基材軸向長度Lx的40％)，具有錐體的蜂孔和不具有錐體的蜂孔的PM捕集率具有較大區(qū)別。例如，當(dāng)非催化劑區(qū)域的長度為40mm時，具有錐體的蜂孔的PM捕集率為高于50％。當(dāng)非催化劑區(qū)域的長度為50至60mm時(即，基材軸向長度Lx的50至80％)時，具有錐體的蜂孔的PM捕集率高于60％。當(dāng)非催化劑區(qū)域的長度為不小于60mm時，具有錐體的蜂孔的PM捕集率基本上相同。當(dāng)非催化劑區(qū)域的長度為50至60mm時，不具有錐體的蜂孔的一個的PM捕集率為55％或更高并低于60％。當(dāng)非催化劑區(qū)域的長度為不小于60mm時，不具有錐體的蜂孔的PM捕集率基本上相同。這樣，上述第一區(qū)域A優(yōu)選設(shè)置在廢氣過濾器1中，以便利用廢氣流上游側(cè)的壓力差ΔP得到期望的PM捕集率。優(yōu)選地，第一區(qū)域A的軸向長度LA不小于基材軸向長度Lx的50％，這樣其具有幾乎不變的PM捕集率。更優(yōu)選地，第一區(qū)域A的軸向長度LA不小于基材軸向長度Lx的60％，在此長度下所述PM捕集率變?yōu)樽畲蟛⒈３植蛔?。由此，相鄰開放孔31和閉塞孔32之間的壓力差ΔP可有效地用于捕集PM。實驗例1在通過上述方法得到的廢氣過濾器1中，對廢氣中所含的PM的凈化性能根據(jù)在第二區(qū)域B中催化劑涂層的量的變化進(jìn)行評估。結(jié)果見圖10中所示。在圖10中，催化劑涂布層21不具有錐形部分22，且貴金屬催化劑和載體的量在以下描述。第一區(qū)域A的軸向長度LA為60mm，第二區(qū)域B的軸向長度LB為40mm。貴金屬催化劑的量Pt:Rh＝0.6g/L:0.15g/L；固定載體的量：氧化鋯/氧化鈰基復(fù)合氧化物40％，γ–氧化鋁60％：50至250g/L蜂窩結(jié)構(gòu)10：0.9L，3密爾/600個蜂孔PM的凈化性能通過廢氣中所含的CO和NOx的凈化率曲線相交時的空氣燃料比率處的PM凈化率來評估。在評估PM凈化性能時，在以下描述的使用2.4L四缸直噴型汽油發(fā)動機的耐久條件下，廢氣被引入廢氣過濾器1中。PM凈化率的評價條件如下：耐久條件：轉(zhuǎn)速：3800rpm，氣體流速：18g/sec，950℃，富‐貧耐久性測試評價條件：轉(zhuǎn)速：2200rpm，氣體流速：10.2g/sec，引入到廢氣過濾器1中之前的廢氣的溫度：500℃。如圖10中所示，當(dāng)催化劑涂層的量為50至100g/L時，有害物的凈化率突然上升至約80％至95％。當(dāng)催化劑涂層的量高于150g/L時，有害物的凈化率穩(wěn)定在稍低于100％的比率。因此，所述PM凈化率可以通過設(shè)置在第二區(qū)域B中催化劑涂層的量優(yōu)選不小于100g/L而接近最大值。在催化劑涂布層21具有錐形部分22的情形下，上述第二末端的一個開口面積可以通過增加催化劑涂層的量來調(diào)節(jié)。此時，錐形部分22具有期望的形狀。實驗例2在通過上述方法得到的廢氣過濾器1中，評價PM捕集率針對開放孔31的開口比率S1/S2的變化。結(jié)果見圖11中所示。開口比率S1/S2通過改變第二區(qū)域B中催化劑涂層的量而改變。具體而言，第二末端的開口面積S1在上述第一末端開口面積S2的5‐100％的范圍內(nèi)變化。第一區(qū)域A的軸向長度LA為60mm，在此長度下對于基材長度為100mm時，PM捕集率變?yōu)樽畲?。如圖中所示11，隨著開口比率S1/S2從100％變小，PM捕集率從50％變大。當(dāng)開口比率S1/S2為80％時，PM捕集率高于60％。當(dāng)開口比率S1/S2不大于80％時，PM捕集率溫和地增加。當(dāng)開口比率S1/S2為10％時，PM捕集率是約65％。當(dāng)S1/S2開口比率是5％時，PM捕集率是稍低于70％的比率。這樣，在第二區(qū)域B具有錐形部分22的情形下，開口比率S1/S2優(yōu)選不大于80％。由此，PM可以得到有效捕集。但是，當(dāng)開口比率S1/S2變小至一定程度時，發(fā)現(xiàn)廢氣中所含的灰分容易被收集在所述蜂孔3內(nèi)。從圖12中可以看出，測量灰分粒徑分布的結(jié)果在圖13中示出，其基于從蜂孔3分離的灰分的SEM照片。如圖13中所示，灰分的粒徑分布介于1和1000μm之間，在約10μm的粒徑處顯示有尖銳的主峰?；诨曳值牧椒植?，在計算其灰分的體積累積量為90％(即，D90)的粒徑后，發(fā)現(xiàn)粒徑D90為192μm。該結(jié)果使得不少于90％的灰分能夠被排出，無論開口比率S1/S2是多少，只要第二末端的蜂孔開口尺寸D1是例如200μm(即，0.2mm)即可。然后，在廢氣過濾器1的一些開放孔31中，在耐久測試以后通過積累灰分檢查第二末端處的開口的堵塞存在與否。當(dāng)耐久測試在檢查時，蜂孔的開口尺寸D1在0.05至0.5mm的范圍內(nèi)變化。上述V型汽油發(fā)動機被用在所述耐久測試中，并且在以下條件下以每2分鐘切斷燃料的循環(huán)下操作30小時。在耐久測試之后，在以下條件下觀察開放孔31，并對在第二末端是否存在開口的堵塞進(jìn)行評價，該結(jié)果見表1中所示。該評價的進(jìn)行基于與耐久測試之前的開口面積S1相比，耐久測試后的灰分積累對蜂孔堵塞的比率。耐久條件：轉(zhuǎn)速：3200rpm，氣體流速：15g/sec，燃料噴射時間：330度BTDC燃料：汽油，添加有1％的發(fā)動機油成分。評價條件：蜂孔堵塞率不小于20％的情形確定為被堵塞，蜂孔堵塞率低于20％的情形確定為未堵塞。表1蜂孔開孔尺寸(mm)0.050.10.20.30.40.5堵塞有無YYNNNN“Y”意思是“存在堵塞”?！癗”意思是“不存在堵塞”。從表1可以清楚地看出，當(dāng)?shù)诙┒说拈_口面積S1低于0.2mm時，灰分積累所致的蜂孔堵塞率不小于20％。但是，當(dāng)開口面積S1不小于0.2mm時，抑制了灰分在開放孔31內(nèi)的積累，蜂孔堵塞率可以降低。對比實施例1為了與第一實施例中描述的廢氣過濾器1進(jìn)行比較，制造了對比廢氣過濾器。對比廢氣過濾器與廢氣過濾器1基本上相同，其制造為具有負(fù)載催化劑的區(qū)域。在對比廢氣過濾器中，布置了具有面向入口的上游末端的區(qū)域，其等同于負(fù)載有催化劑的第一區(qū)域A。所述催化劑與催化劑涂布層21的相同，其具有包含貴金屬催化劑和氧化鈰‐氧化鋯復(fù)合氧化物的鋁載體。在對比廢氣過濾器中，其中布置有一個上游末端的區(qū)域定義為區(qū)域A。在對比廢氣過濾器中，其中面向出口的下游末端的區(qū)域布置為等同于第二區(qū)域B，并且也同樣定義為區(qū)域B。催化劑在區(qū)域A中的量不小于20g/L，催化劑在區(qū)域B中的量不小于160g/L。在對比廢氣過濾器中，調(diào)節(jié)催化劑漿料，使得溶膠化的氧化鈰‐氧化鋯復(fù)合氧化物與10％的氧化鋁溶膠混合。接下來將具有預(yù)定的貴金屬催化劑的催化劑漿料加入對比廢氣過濾器的基材中。然后，額外部分添加的催化劑漿料被鼓風(fēng)裝置吸取，以便抑制隔離壁內(nèi)孔隙的堵塞，以及在對比廢氣過濾器中形成催化劑涂層。對比廢氣過濾器的基材的軸向長度具有在軸向上的區(qū)域A和區(qū)域B。區(qū)域A的軸向長度為60mm，區(qū)域B軸向長度為40mm，對比廢氣過濾器的基材軸向長度100mm。在通過上述方法得到的對比廢氣過濾器中，計算的包含在廢氣中的PM的凈化率基本上等同于實施例1中所描述的廢氣過濾器1。而廢氣過濾器1的第一區(qū)域A不負(fù)載催化劑。在對比廢氣過濾器中，催化劑漿料需要通過溶膠化而使其具有低粘度，以便不會封閉區(qū)域A中的孔隙。這就是實際情形，所以對催化劑涂布過程的控制需要勞力。從此結(jié)果可知，如本發(fā)明的公開內(nèi)容，只有第二區(qū)域B負(fù)載有催化劑。由此，調(diào)節(jié)催化劑漿料和催化劑涂層的工藝得以簡化，廢氣凈化得更高效。當(dāng)前第1頁1 2 3