[發明專利]具有混合孔結構的蜂窩狀陶瓷結構

在審

• 申請號: 201611183538.6
• 申請日: 2016-12-20
• 公開（公告）號: CN108204261A
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發明（設計）人: 黃會波;毛欣;黃利錦;黃黎敏;王俊
• 申請（專利權）人: 貴州黃帝車輛凈化器有限公司
• 主分類號: F01N3/022
• 分類號: F01N3/022
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及具有混合孔結構的蜂窩狀陶瓷結構。具體地，本發明涉及一種具有混合孔結構的蜂窩狀陶瓷結構，所述蜂窩狀陶瓷結構由位于中央的一個或更多個第一蜂窩陶瓷部和位于所述第一蜂窩陶瓷部周圍的一個或更多個第二蜂窩陶瓷部構成，其中所述第一蜂窩陶瓷部為具有對稱孔結構的蜂窩陶瓷，具有第一熱容量值，其壁厚大于或等于0.28毫米；以及所述第二蜂窩陶瓷部為具有非對稱孔結構的蜂窩陶瓷，具有第二熱容量值，其壁厚小于0.28毫米，其中所述第一熱容量值大于所述第二熱容量值。本發明還涉及這樣的蜂窩狀陶瓷結構在捕集汽車發動機尾氣中的碳煙顆粒方面的用途。

技術領域

本發明涉及用于汽車尾氣排放處理的蜂窩狀陶瓷過濾器結構。

背景技術

隨著歐5排放標準的執行，柴油機顆粒過濾器(DPF)成為柴油車輛中的一種不可或缺的技術。近年來，隨著機動車保有量的增加，機動車排放逐漸成為中國大城市空氣污染的主要來源。在北京市大氣PM2.5的來源中，機動車尾氣排放的分擔率高達22％。而且，機動車排放的顆粒物主要來自于柴油車。隨著中國近年來日趨嚴格的柴油機動車排放控制法規的出臺，DPF的應用將具有廣闊的市場前景。

目前應用于DPF的材料包括氧化物與非氧化物，氧化物材料的典型代表為堇青石、鈦酸鋁、莫來石、三氧化二鋁等，非氧化物材料主要是碳化硅和氮化硅。最理想的DPF材料應該具備低的熱膨脹系數和高的導熱系數，同時機械強度高、耐灰分腐蝕、耐疲勞和熱沖擊。碳化硅不但機械強度高，高溫熱穩定性好，而且導熱性能非常好，其劣勢是具有較高的熱膨脹系數，因此在連續的DPF再生高溫過程中，容易產生熱應力，使DPF壁面形成裂縫，導致DPF失效。具有分割式結構并通過具備高強度和低彈性模量的陶瓷粘合劑組合而成的碳化硅DPF能有效地減少在其再生時產生的拉伸應力和壓縮應力。

由于DPF再生時有熱重疊顯現，所以最高溫度及最高溫度梯度往往發生在DPF后端的中央位置處。由于這種熱重疊效應，目前常規使用的整體式DPF或分割式DPF在溫度較高的情況下容易產生局部的熱應力，從而導致DPF破裂，尤其是DPF后端的中央容易產生裂紋或甚至裂縫。

因此，在本領域中仍然需要一種在保持良好的儲灰容量的同時具有提高的熱穩定性的蜂窩狀陶瓷結構。

發明內容

為了克服現有的DPF不能在降低不可控再生時后端的溫度的同時保持小體積、大的儲灰容量的問題，本發明提供了一種具有混合孔結構的蜂窩狀DPF結構，該結構通過優化孔結構，使得其背壓降低，同時儲灰容量基本上保持不變。具體地，該蜂窩狀結構具有兩種孔結構，其中壁厚比較厚的條狀蜂窩部設置在中間，壁厚比較薄的條狀蜂窩部設置在壁厚較厚的條狀蜂窩部的外圍。這種混合孔結構設計能使DPF同時兼顧各種優良的特性如良好的熱穩定性和儲灰性能，并且能有效降低再生時的最高溫度，尤其是DPF后端中央部分的最高溫度。

在本發明的一個方面中，提供了一種具有混合孔結構的蜂窩狀陶瓷結構，所述蜂窩狀陶瓷結構由位于中央的一個或更多個第一蜂窩陶瓷部和位于所述第一蜂窩陶瓷部周圍的一個或更多個第二蜂窩陶瓷部構成，其中所述第一蜂窩陶瓷部為具有對稱孔結構的蜂窩陶瓷，具有第一熱容量值，其壁厚大于或等于0.28毫米；以及所述第二蜂窩陶瓷部為具有非對稱孔結構的蜂窩陶瓷，具有第二熱容量值，其壁厚小于0.28毫米，其中所述第一熱容量值大于所述第二熱容量值。

根據前述方面所述的蜂窩狀陶瓷結構，所述第一蜂窩陶瓷部和所述第二蜂窩陶瓷部由選自碳化硅、重結晶碳化硅或堇青石中的一種材料制成。優選地，所述第一蜂窩陶瓷部和所述第二蜂窩陶瓷部均由重結晶碳化硅制成。

根據前述方面所述的蜂窩狀陶瓷結構，所述第一蜂窩陶瓷部和所述第二蜂窩陶瓷部由選自碳化硅、重結晶碳化硅或堇青石中的兩種不同的材料制成。例如，所述第一蜂窩陶瓷部由重結晶碳化硅制成，所述第二蜂窩陶瓷部由堇青石制成。