專利名稱：：用于柴油機的粒子收集器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用于收集和清除例如含在柴油機排氣中的碳之類的粒子和用于清除在排氣中的任何有害成分的粒子收集器。來自汽車的排氣是空氣污染的主要原因。因此，開發(fā)一種用來清除排氣中的有害成分的技術(shù)是極為重要的。特別是，開發(fā)出一種用來清除主要由NOX和碳組成的柴油機排放物的粒子成分的技術(shù)是最為迫切需要的。為了清除這種排氣中的有害成分，未經(jīng)審查的日本專利公開文本58-51235提出在排氣管中設(shè)置一個排氣收集器，以便收集任何有害成分并通過后處理清除它們。其它慣用的排氣凈化裝置包括諸如排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)的發(fā)動機本身的各種改進和改進的燃油噴射系統(tǒng)。但是它們當中沒有一個是有決定性作用的答案。到目前為止，后處理方法被認為是排氣凈化方法的更為實際的方法。現(xiàn)在正在進行艱苦的努力，來開發(fā)后處理式的排氣凈化系統(tǒng)。用于收集含在柴油機排放物中的粒子的粒子收集器要求滿足所有下列要求。1)粒子收集能力粒子收集器必須能夠以這樣高的效率來收集粒子使得排氣被凈化到令人滿意的程度。平均收集含在柴油機排放物中的至少60％的粒子被認為是需要的。但是含在排氣中的粒子的量取決于柴油機的排量和所施加的負荷。直徑2微米或者更小的氣載粒子可以進入人的胸腔，并且據(jù)報道可以引發(fā)肺癌。因此粒子收集器能夠有效地收集甚至這樣小的懸浮粒子是必要的。2)壓力損失粒子收集器必須能夠保持排氣中的壓力損失至最小。如果它引起很大的壓力損失，背壓將作用在發(fā)動機上，這將以各種方式惡化發(fā)動機的性能。因此，在正常狀態(tài)下必須保持壓力損失小于30KPa。為此，粒子收集器必須具有足夠小的初始排氣壓力損失，并且即使在它收集了大量的粒子之后也能夠保持壓力損失至最小。3)再生(回用)第三個要求是收集器必須能夠以低能耗再生回用。這是因為粒子收集器必須能夠通過燃燒所收集的粒子而再生或再循環(huán)許多次以便重復(fù)使用。電加熱器或者輕油燃燒器被認為是用于燒掉粒子的適宜裝置。4)耐用性第四，收集器必須足夠耐用。當它暴露于熱的排氣和受到燃燒粒子時產(chǎn)生的熱沖擊時，必須能夠特別抵抗腐蝕。5)與催化轉(zhuǎn)換器的整體性。另外，必須提供一個與收集器結(jié)合成整體的催化轉(zhuǎn)換器。為了清除排氣中的有害氣體成分，可以在發(fā)動機的排氣管中設(shè)置一個攜帶有有害氣體清除催化劑的催化轉(zhuǎn)換器。如果需要在同一個排氣管中再設(shè)置一個單獨的粒子收集器，可能在排氣管中沒有可利用的安裝空間。另外，單獨地設(shè)置這樣兩種不同的后處理式的排氣凈化系統(tǒng)的費用往往是很高的。在現(xiàn)有的能夠滿足上列要求的濾清部件材料中，由堇青石陶瓷制成的壁流式蜂窩多孔件被認為是最實用的。但是該濾芯具有幾個問題。一個問題是粒子往往在局部聚集。另外一個問題是，由于堇青石陶瓷的低的熱傳導(dǎo)性，該濾芯往往在再生期間產(chǎn)生過熱點。結(jié)果濾芯可能由于熱應(yīng)力而熔化或者產(chǎn)生裂紋。這樣的濾芯不夠耐用。通過將陶瓷纖維形成蠟燭狀而制成的陶瓷纖維收集器目前受到很大的注意。但是這種收集器也不夠耐用，因為形成收集器的纖維當其暴露于高溫排氣時因為強度降低而往往會斷裂。金屬收集器(如在未經(jīng)審查的日本專利公開文本6-257422，6-294313，7-731，和7-51522)目前被認為更有前景，因為它們熱傳導(dǎo)性高，不太可能產(chǎn)生過熱點和裂紋，并且在高溫排氣中有高的腐蝕抵抗力。我們將結(jié)合上述要求1)-5)討論慣用金屬收集器的問題。慣用金屬收集器基本上能夠滿足要求1)和3)，但是就要求1)的收集直徑2微米或者更小的懸浮粒子的能力來說，還要求更高的性能。就要求2)來說，慣用金屬收集器在收集粒子之后可能引起顯著的壓力損失。如果需要特別低的發(fā)動機背壓，這些收集器將不能令人滿意。為了即使在濾清部件收集了大量的粒子之后也能使壓力損失最小，濾清部件必須有大的表面面積(過濾面積)。但是為了增加慣用金屬收集器的濾清部件的過濾面積，必須使用極大的收集器。在要求4)方面慣用金屬收集器的濾清部件由于引入的排氣壓力會產(chǎn)生微觀變形，并且可能由于微觀變形產(chǎn)生的應(yīng)力而破壞。另外，因為收集器安裝在排氣管中，它的濾清部件與收集器一起振動，其可以導(dǎo)致濾清部件的破壞。這些問題在苛刻的耐久試驗中可以觀察到。關(guān)于要求5)，有時需要在慣用金屬收集器上整體地提供催化轉(zhuǎn)換器。例如，催化劑可以被整體地附在由堇青石陶瓷制成的蜂窩多孔件上，其最初被作為DPF(柴油機粒子濾清器)開發(fā)出來了。在這種情況下，將催化劑加熱到其起作用的溫度可能是困難的，因為要使有大熱容量的蜂窩多孔件熱起來是緩慢的。因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種能夠避免所有上述問題并且滿足所有要求1)-5)的粒子收集器。增加這種金屬收集器的過濾面積的而又不過分地增加整個收集器的尺寸的一種方法是將所有濾清部件的兩端以很高的精確度焊接在側(cè)板上，同時保持濾清元件以小的間隔彼此隔開。但是這樣精確的焊接在技術(shù)上是困難的，因此其可行性值得懷疑。即使可行，這種焊接方法也將招致成本過高。根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于柴油機的粒子收集器，它包括一個插入柴油機排氣管中的濾清部件，所述濾清部件包括兩個或者更多的偶數(shù)的由耐熱材料制成的非編織纖維形成的平濾芯，兩個或者更多的偶數(shù)的由耐熱金屬制成的波紋片，所述平濾芯和所述波紋片彼此間隔地疊置起來并且螺旋地卷繞成柱狀，使所述平濾芯或者所述波紋片在內(nèi)側(cè)，使得所述波紋片的波紋出現(xiàn)在如此形成的卷筒的兩端，在所述平濾芯之間形成的奇數(shù)的螺旋空間在所述卷筒的一端閉合起來，而偶數(shù)的所述螺旋空間在所述卷筒的另外一端閉合起來，借此，排氣從其一端被引入所述濾清部件，通過所述平濾芯，并從其另外-端排出去。疊置的平濾芯和波紋片可以在平濾芯或者波紋片在內(nèi)側(cè)的情況下卷繞起來。疊置件可以卷繞起來，使得所述濾清部件具有基本上圓形，橢圓形或多邊形截面。用于閉合在平濾芯之間的空間的每個閉合裝置可以包括兩個相鄰的所述平濾芯的伸出端，其彼此相向彎曲并且焊接在一起。另外，閉合裝置可以由耐熱金屬制成。所述波紋片可以是耐熱金屬片或者是由耐熱金屬制成的三維網(wǎng)狀多孔件(類似于泡沫材料)。每個波紋片在濾清元件厚度方向的尺寸(即相鄰的所述平濾芯之間的空間尺寸)最好是10毫米或少些，以便獲得緊湊的粒子收集器。為了使壓力損失最小，每個所述平濾芯可以包括至少兩層有不同孔徑的耐熱金屬纖維的非編織物，使得靠近排氣進入側(cè)的那層具有較大的孔。氧化鋁晶須可以形成在或者一層的或者多層的平濾芯的表面上，以便收集微觀氣載粒子。另外，催化劑可以被攜帶在每個平濾芯和/或波紋片上，使得粒子收集器具有催化轉(zhuǎn)換器的附加功能。這樣的催化劑可以被直接攜帶在每個平濾芯的一側(cè)或者兩側(cè)上，或者被攜帶在有彼此溝通的孔并且設(shè)置在每個平濾芯的一側(cè)或者兩側(cè)上的三維網(wǎng)狀多孔金屬件上。在該布置下，可以通過減小相鄰的平濾芯之間的空間來增加濾清部件的過濾面積，而不會增加其尺寸。被夾在平濾芯之間的波紋片這樣布置，使得它們的波紋在平行于排氣在濾清部件中流動的方向延伸。這樣排氣可以順利地流過整個過濾面積，因此由于流動不良而造成的壓力損失便可以避免。也就是說，即使濾芯的孔徑被減小以便高效率地收集粒子，濾芯也不太可能被粒子阻塞，因為過濾表面面積相當大，使得在單位面積上所收集的粒子量少。因為濾清部件是通過將上述疊置件卷繞起來而形成的，所以不需要精確的焊接，因此可以以低成本制造。小體積，大表面面積的濾清器可以通過高度精確地將濾清元件焊接在側(cè)板上而制造出來。但是將濾清元件焊接在側(cè)板上同時以小間隔將它們彼此隔開在技術(shù)上是很困難的或者說是不實際的。即使這樣精確的焊接是可能的，其制造成本也是極高的。本發(fā)明對此問題也提供了答案。波紋片可以防止平濾芯由于流過粒子收集器的排氣壓力而產(chǎn)生微小變形，因此，濾清部件不太可能被損壞，因而是耐用的。因為平濾芯和波紋片是間隔疊置的，所以平濾芯在兩端被支承著。因此，濾芯振動較小，振動應(yīng)力也較小。因此，濾芯不易受到疲勞破壞。也就是說，濾清部件的耐用性可以得到進一步的改進。因為濾清部件是通過將疊置件卷繞起來形成的，所以在相鄰的平濾芯和波紋片之間不形成間隙，因此可以使濾清部件搖動的可能性減至最小。這是濾清器的耐用性得以改善的另外一個因素。通過將疊置件卷繞起來，可以使形成的濾清部件具有任何希望的截面，例如圓形，橢圓形或者多邊形截面。這使得可以調(diào)節(jié)收集器的形狀和尺寸，從而它可以緊貼地安裝在排氣管的空間中。因此排氣管的空間可以被有效地利用。通過由耐熱金屬的非編織物形成濾芯，則濾芯的內(nèi)部由于其高的熱傳導(dǎo)性在再生作業(yè)期間可以被均勻地加熱。因此，濾芯不太可能產(chǎn)生過熱點或者產(chǎn)生熱裂紋，也不太可能由于熱應(yīng)力而被熔化或者產(chǎn)生裂紋。作為閉合件的相鄰濾芯片的伸出端可以彼此相向彎曲和焊接在一起，以便減輕濾清部件因而整個收集器的重量。為同一目的，波紋片可以由耐熱金屬的三維網(wǎng)狀多孔材料形成。濾清元件可以使其孔從排氣進入側(cè)向著排氣離開側(cè)減小，以便濾清器可以在其整個厚度上均勻地收集粒子。在此布置下，壓力損失可以保持最小，因此壓力損失特性將可以更進一步改進。相鄰平濾芯之間的距離最好是10毫米或者更小，因為為了使置于有限空間中的濾芯具有盡可能大的過濾表面面積，上述距離必須盡可能小。限制上述距離至10毫米或者更小的其它優(yōu)點是，收集的粒子可以利用安裝在平濾芯之間的電加熱器被有效地燃燒。通過在作為濾芯的耐熱金屬的非編織物上形成氧化鋁晶須，則可以將濾芯孔的尺寸減小到這樣的程度，使得濾芯可以捕捉直徑2微米甚至更小的微觀氣載粒子。在催化劑被攜帶在由耐熱金屬的非編織物制成的每個平濾芯的一側(cè)或者兩側(cè)上的布置中，粒子收集器可以用作催化轉(zhuǎn)換器，因此不需要提供單獨的催化轉(zhuǎn)換器。這樣的催化劑可以被攜帶在具有彼此溝通的孔和設(shè)置在每個平濾芯的一側(cè)或者兩側(cè)上的耐熱金屬的三維網(wǎng)狀多孔件上。或者，這樣的催化劑可以被攜帶在每個波紋片上。所用的催化劑的承載者填充空間的比例低因而熱容量低，因此被承載其上的催化劑可以由排氣迅速加熱到催化劑變成活性的溫度。從下面結(jié)合附圖所作的描述將可以更加明了本發(fā)明的其它特征和目的。其中，圖1是用于本發(fā)明的濾清部件的示意透視圖；圖2A是圖1的濾清部件的側(cè)視圖；圖2B是其左端視圖；圖2C是其右端視圖；圖3是示出排氣流動的濾清部件的局部透視圖；圖4是另外一個實施例的示意透視圖；圖5A是其側(cè)視圖；圖5B是其左端視圖；圖5C是右端視圖；圖6是示出平濾芯之間的空間在其兩端處于閉合情況的濾清部件的局部透視圖；圖7是示出濾清部件的制造步驟的視圖；圖8示出氧化鋁晶須在濾芯基體上形成情況的草圖；圖9是濾芯元件截面放大的的局部視圖；圖10是示出使用情況的本發(fā)明粒子收集器的示意截面圖；圖11是在壓力損失和耐久試驗中使用的試驗裝置的簡圖；圖12是示出樣品A，B和G的壓力損失和收集的粒子(PM)量之間關(guān)系的曲線圖；圖13是示出樣品A，B和G的粒子收集效率和收集的粒子(PM)量之間關(guān)系的曲線圖；圖14是示出樣品C，D和G的壓力損失和收集的粒子(PM)量之間關(guān)系的曲線圖；圖15是示出樣品C，D和G的粒子收集效率和收集的粒子(PM)量之間關(guān)系的曲線圖；圖16是示出樣品E，F(xiàn)和G的壓力損失和收集的粒子(PM)量之間關(guān)系的曲線圖；圖17是示出樣品E，F(xiàn)和G的粒子收集效率和收集的粒子(PM)量之間關(guān)系的曲線圖；圖1示出了在體現(xiàn)本發(fā)明的粒子收集器中使用的濾清元件。濾清元件1是由層疊的平濾芯A1，A2形成的圓柱形部件，而平濾芯A1，A2是由耐熱金屬的非編織纖維形成的，其間間隔著由耐熱金屬制成的波紋片B1和B2，并且將它們卷起來而形成。圖2A-2C示出了濾清部件1的的兩端是如何閉合的。在濾清部件的一端，在平濾芯A1和A2之間形成的從外側(cè)數(shù)起的單數(shù)空間，即有波紋片B1的空間，由閉合件2所閉合。在另外一端，在平濾芯A1和A2之間形成的偶數(shù)空間，即有波紋片B2的空間，由另外一個閉合件2所閉合。層疊的濾芯沿著波紋片B1和B2打折的方向卷起來。如果沿著交叉方向卷起來，波紋片會妨礙排氣的順利流動。另外，沿著這樣的方向來卷繞波紋片是困難的。通過在波紋片打折的方向卷繞層疊濾芯，則在平濾芯之間可以形成一個排氣進口空間3和一個排氣出口空間4，如圖3所示。排氣首先被引入排氣進口空間3，通過濾芯A1和A2，進入排氣出口空間4，通過其后端離開濾清部件1。濾清部件可以以另外的方式卷繞安裝，此時，排氣被引入空間4，然后進入空間3。圖4示出了本發(fā)明的濾清部件的另外一個實施例。該濾清部件10通過卷繞層疊的平濾芯A1和A2以及波紋片B1和B2而形成，使得濾清部件具有一個橢圓截面。除了截面形狀以外，該實施例的濾清部件在結(jié)構(gòu)上與圖1的濾清部件1是一樣的。具體來說，如圖5所示，該實施例的濾清部件10所有的其間隔空間由在一端和另外一端的閉合件2閉合。排氣在一端被引入濾清部件，通過平濾芯，在另外一端離開濾清部件，其方式完全與圖3所示相同。閉合件2可以由濾清材料制成。在本例中，從其一端引入排氣進口空間的排氣將直接局部流向閉合著排氣進口空間另外一端的閉合件，并通過閉合件，而不是流過平濾芯進入排氣出口空間。圖6示出了濾清部件端部閉合的具體實例。如所示，平濾芯Al11和A2比波紋片B1和B2寬。在濾清部件的一端，從波紋片B1和B2伸出的平濾芯A1和A2的端部5，6彼此相向彎曲，蓋住其內(nèi)插入有波紋片B1的空間并且焊接在一起。在濾清部件的另外一端，伸出端部5，6彼此相向彎曲，蓋住其內(nèi)插入有波紋片B2的空間并且焊接在一起。在任何實施例中，為了使在濾芯A1和A2之間形成的空間的寬度(沿著濾芯的厚度方向，圖3中的H)最小，波紋片的B1和B2的波峰的高度應(yīng)當限于10毫米或者更小。圖7示出了用于粒子收集器的濾清部件是如何制造的。如圖7A所示，根據(jù)本發(fā)明，平濾芯A1，波紋片B1，平濾芯A2和波紋片B2彼此層疊起來并且在一端例如通過焊接連接在一起。這樣形成的層疊部件在波紋片B2在內(nèi)側(cè)的情況下卷繞起來，形成一個具有預(yù)定截面的卷狀部件。為了改善形狀的不變性和濾清部件的強度，每當層疊件卷了幾圈時，層疊件卷繞部分的端部應(yīng)當焊接在內(nèi)圈上或者利用其它方法固定在其上。當層疊件完全卷繞起來時，兩端由閉合件閉合起來，于是便制成了圖1或圖4所示的濾清部件。每個平濾芯A1和A2是由耐熱金屬制成的至少兩個非編織纖維層疊置起來的，靠近排氣進口空間的該纖維層有較大的孔眼。如圖8所示，每個濾芯可以由纖維骨架7制成，在纖維骨架7上形成許多比構(gòu)成纖維骨架7的纖維還細的氧化鋁晶須8。在氧化鋁晶須之間形成許多細小的孔。圖9是與波紋片合用的平濾芯的放大截面。它包括由濾清材料制成的粒子收集層31和任選的多個催化劑攜帶層(圖中的標號32，33)。波紋片可以是由耐熱材料制成的薄片。這種波紋片可以被穿孔，以便減輕重量。另外，它可以是由耐熱材料制成的三維網(wǎng)狀多孔件。圖10示出了本發(fā)明的粒子收集器。該粒子收集器20包括一個安裝在柴油機排氣管上的金屬容器21和一個安裝在容器21中的上述濾清部件(圖1中的1或者圖4中的10)。標號22表示一個尾管。圖11示出了一個用于評價粒子收集效率，收集粒子時的壓力損失，耐久性，NO凈化率和SOF凈化率的試驗裝置。該裝置包括一輛安裝有一臺3400立方厘米，四缸，直接噴射柴油機的汽車，底盤測功儀和一個稀釋管。(實例1)包括有在圖1示出的濾清部件的粒子收集器20安裝在圖11所示的試驗裝置上。采用在表1所示的樣品A和B作為濾清部件。任何一個樣品A和B都有1.2米2的排氣進入表面面積，并且安裝在一個2.5升的殼體中。雖然樣品A和B分別由Fe-Cr-Al合金和Ni，-Cr-Al合金制成，但是它們僅僅是實例，也可以有不同的成分。出于比較目的，已知有足夠高的粒子收集容量的蜂窩式柴油機粒子收集器(是由JapanInsulator制造的由堇青石制成的)被制備成樣品G，并且經(jīng)受與上述相同的試驗。該收集器也具有2.5升的內(nèi)部容積，因此樣品G的試驗條件與樣品A和B的試驗條件是一樣的。首先，就粒子收集效率和壓力損失對于樣品進行評價。試驗結(jié)果示于圖12和13中，其示出了作為每個樣品的粒子收集容量的壓力損失和粒子收集效率隨所收集的粒子量的變化情況。結(jié)果清楚表明，樣品A和B與樣品G即由堇青石制成的蜂窩式柴油機粒子收集器都有高的粒子收集容量。接著，對再生期間的耐久性試驗了每個濾清部件樣品。在該試驗中，當15克的從柴油機排出的粒子被收集時，柴油機降低到怠速，包圍著濾芯的粒子收集表面的整個表面的電加熱器被致動，通過將由加熱器加熱到600℃的氣體引入收集器而產(chǎn)生粒子的收集。當按照上述方式每個樣品A，B，和G被再生5次后，觀察它們，以便檢查它們是否斷裂和斷裂多少。結(jié)果示于表2中。如表2所示，樣品A和B沒有斷裂，而樣品G產(chǎn)生了斷裂。從這些試驗結(jié)果明顯可以看出，作為蜂窩式堇青石收集器的本發(fā)明的樣品A和B表現(xiàn)出非常良好的粒子收集和壓力損失特性，并且可以承受通過燃燒的再生。(實例2)包括示于圖2的濾清部件的粒子收集器20安裝在圖11的試驗裝置上。采用了示于表3的樣品C和D作為濾清部件。樣品C和D中任何一個都有1.2米2的排氣進入表面面積并且被安裝在一個2.5升的殼體中。樣品C和D中任何一個都包括一個NOX催化劑攜帶層(圖9中的32)，一個粒子收集層(圖9的31)，和另外一個NOX催化劑攜帶層(圖9中的33)。NOX催化劑攜帶層包括由摻合有Ni-Cr-Al合金的Ni基三維網(wǎng)狀多孔材料(商標名稱CELMET#7由SumitomoElectricIndustriesLed制造)而形成的基體并且以每升金屬纖維100克的比例涂覆γ氧化鋁以便攜帶催化劑。然后將Cu催化劑以每升金屬纖維1克的比例均勻地附在基體上。雖然樣品C和D分別由Fe-Cr-Al和Ni-Cr-Al合金制成，但是它們僅僅是實例，還可以有不同的成分。為比較目的，與實例1所用的相同的樣品G受到如上所述的相同的試驗。該收集器也有2.5升的內(nèi)部容積，因此樣品G的試驗條件將完全與樣品C和D的試驗條件相同。對粒子收集效率和壓力損失進行了評價。試驗結(jié)果示于圖14和15中，該圖示出了作為每種樣品的粒子收集能力的壓力損失和粒子收集效率與所收集的粒子量的變化關(guān)系。該結(jié)果清楚表明，樣品C和D與樣品G，即由堇青石制成的蜂窩式柴油機粒子收集器有同樣高的粒子收集能力。接著，對于再生期間的耐用性試驗了每種濾清部件樣品。每種樣品經(jīng)受回收的次數(shù)與實例1相同。在此試驗之后，觀察樣品，來檢查是否它們斷裂了和斷裂多少。結(jié)果示于表4中。如表4所述，樣品C和D沒有斷裂，而樣品G有裂紋。然后就NO凈化率試驗了樣品C和D.在該試驗中，C2H4作為還原劑被引入排氣中。排氣條件示于表5中。在排氣溫度保持在250℃大約2分鐘的情況下，測量了NO的濃度。它們的平均值示于表4中。通過利用樣品C和D，NO的濃度降低了一半。從這些試驗結(jié)果明顯可以看出，本發(fā)明的樣品C和D表現(xiàn)出與蜂窩式堇青石收集器一樣良好的粒子收集和壓力損失特性，并且能夠承受通過燃燒的再生，具有很高的可靠性。另外，由于這些樣品具有NO降低能力，所以無需提供單獨的催化轉(zhuǎn)換器。因此能夠降低整個柴油機排氣處理裝置的安裝空間和制造成本。(實例3)包括示于圖1的濾清部件的粒子收集器20安裝在圖11的試驗裝置上。采用了示于表7中的樣品E和F作為濾清部件。樣品E和F中的任何一個都有1.2米2的排氣進入表面面積并且安裝在一個2.5升的殼體中。樣品E或者F都包括一個粒子收集層(圖9中的31)，和一個SOF催化劑攜帶層(圖9中的33)。后一層包括由摻合有Ni-Cr-Al合金的金屬纖維的非編織物或者Ni基三維網(wǎng)狀多孔材料(商標名稱CELMET#7，由SumitonoElectricIndustriesLtd制成)形成的一個基體(金屬編織物)并且以每升金屬編織物150克的比例涂覆γ氧化鋁，以便附上催化劑。然后以每升金屬編織物1.5克的比例將Cu催化劑均勻地附在基體上。雖然形成樣品E和F的非金屬編織物，金屬多孔件，和金屬波紋片分別由Fe-Cr-Al合金和Ni-Cr-Al合金制成，但是它們僅僅是一些實例，它們可以有不同的成分。出于比較的目的，與實例1中采用的相同的樣品G受到了與上述相同的試驗。該收集器也有2.5升的內(nèi)部容積，因此，樣品G的試驗條件將與樣品E和F的試驗條件相同。評價了粒子收集效率和壓力損失。結(jié)果示于圖16和17中，該圖示出了作為每種樣品的粒子收集能力的壓力損失和粒子收集效率與所收集的粒子量的變化關(guān)系。該結(jié)果表明，樣品E和F與樣品G，即由堇青石制成的蜂窩式柴油機粒子收集器具有同樣高的粒子收集能力。接著就再生期間的耐用性，試驗了每種濾清部件樣品。每種樣品受到的回收次數(shù)和其它試驗條件與實例1和2的相同。在進行了5次再生試驗之后，觀察每個樣品，看看是否斷裂或者斷裂多少。結(jié)果示于表8中。如表8所示，樣品E和F沒有斷裂，而樣品G有裂紋。接著就SOF的凈化率試驗了樣品E和F.該試驗是在排氣溫度保持在250℃和350℃的條件下進行的。試驗結(jié)果示于表9。通過利用都攜帶有Pt催化劑的樣品E和F，SOF的濃度降低了40％或者50％。從這些試驗結(jié)果可以明顯看出，本發(fā)明的樣品E和F顯示出與蜂窩式堇青石收集器一樣良好的粒子收集和壓力損失特性，并且能夠承受通過燃燒的再生，具有很高的可靠性。另外，因為這些樣品有SOF降低能力，所以無需提供單獨的催化轉(zhuǎn)換器。因此可以減小整個柴油機排氣處理裝置的安裝空間和制造成本。本發(fā)明的粒子收集器尺寸小，同時保持有足夠大的濾清表面面積，伴隨著很高的粒子收集效率和最小的壓力損失。由于其金屬性質(zhì)，它可以很好地承受再生?？傊?，它是高性能的收集器并且能夠防止由發(fā)散到大氣中的粒子產(chǎn)生的空氣污染。因為濾清部件通過將疊置的由耐熱金屬纖維的非編織物形成的平濾芯和耐熱金屬的波紋片卷起來而形成，所以它可以很好地抵抗氣體壓力和振動。因此可以在不犧牲其耐用性的情況下減小收集器的重量和以低能消耗再生濾清部件。另外，這樣的濾清部件能夠以低成本制造，因為不需要精確的焊接。因為濾清部件的截面形狀可以僅僅通過改變疊置件卷起來的方式而自由選擇地改變，所以它可以根據(jù)在其中安裝有粒子收集器的柴油機車輛上的的排氣空間的形狀來成形。通過利用其微孔直徑向著排氣出口側(cè)逐漸減小的濾清材料，可以使濾芯阻塞的可能性減小至最小，因此壓力損失特性可以進一步改進。通過在濾芯纖維骨架的表面上形成氧化鋁晶須，濾芯微孔尺寸可以減小。這可以使它捕捉直徑為2微米或者更小的氣載粒子，并且還可以增加催化劑攜帶面積。通過使催化劑附在濾芯上，可以消除單獨提供催化轉(zhuǎn)換器的必要性。這也可以降低排氣處理裝置的尺寸和成本。因為濾芯基體的熱容量低，所以催化劑可以很容易地被加熱到其成為活性的溫度。本發(fā)明的粒子收集器可以對環(huán)境的凈化產(chǎn)生巨大的貢獻。表1注CELMET是三維網(wǎng)狀多孔件，由SumitomoElectricIndustriesLtd.制造；#7是型號，表示每單位長度(1英寸)微孔數(shù)為50-70。表2<tablesid="table2"num="002"><tablewidth="549">再生試驗結(jié)果樣品A(發(fā)明)無斷裂樣品B(發(fā)明)無斷裂樣品G(比較)形成裂紋</table></tables>表3</tables>注CELMET是三維網(wǎng)狀多孔件，由SumitomoElectricIndustriesLtd.制造；#7是型號，表示每單位長度(1英寸)微孔數(shù)為50-70。表4</tables>表5</tables>表6</tables>表7</tables>注CELMET是三維網(wǎng)狀多孔件，由SumitomoElectricIndustriesLtd.制造；#7是型號，表示每單位長度(1英寸)微孔數(shù)為50-70。表8回收試驗結(jié)果樣品E(發(fā)明)無斷裂樣品F(發(fā)明)無斷裂樣品G(比較)形成裂紋</table>表9SOF清除率(％)排氣溫度250℃排氣溫度350℃樣品E(發(fā)明)4050樣品F(發(fā)明)4050</table>權(quán)利要求1.一種用于柴油機的粒子收集器，包括一個插入柴油機排氣管中的濾清部件，所述濾清部件包括兩個或者更多的偶數(shù)的由耐熱材料制成的非編織纖維形成的平濾芯，兩個或者更多的偶數(shù)的由耐熱金屬制成的波紋片，所述平濾芯和所述波紋片彼此間隔地疊置起來并且螺旋地卷繞成柱狀，使所述平濾芯或者所述波紋片在內(nèi)側(cè)，使得所述波紋片的波紋出現(xiàn)在如此形成的卷筒的兩端，在所述平濾芯之間形成的奇數(shù)的螺旋空間在所述卷筒的一端閉合起來，而偶數(shù)的所述螺旋空間在所述卷筒的另外一端閉合起來，借此，排氣從其一端被引入所述濾清部件，通過所述平濾芯，并從其另外一端排出去。2.如權(quán)利要求1所述的粒子收集器，其特征在于，所述濾清部件具有基本上圓形，橢圓形或多邊形截面。3.如權(quán)利要求1或2所述的粒子收集器，其特征在于，每個所述閉合件包括兩個相鄰的所述平濾芯的伸出端，其彼此相向彎曲并且焊接在一起。4.如權(quán)利要求1-3中任何一項所述的粒子收集器，其特征在于，所述波紋片是由耐熱金屬制成的三維網(wǎng)狀多孔件形成的。5.如權(quán)利要求1-4中任何一項所述的粒子收集器，其特征在于，相鄰的所述平濾芯彼此隔開10毫米或少些。6.如權(quán)利要求1-5中任何一項所述的粒子收集器，其特征在于，每個所述平濾芯包括至少兩層有不同孔徑的耐熱金屬纖維的非編織物，所述平濾芯這樣布置，使得靠近排氣進入側(cè)的那層具有較大的孔。7.如權(quán)利要求1-6中任何一項所述的粒子收集器，其特征在于，每個所述波紋片在其一側(cè)或兩側(cè)上攜帶有催化劑。8.如權(quán)利要求1-7中任何一項所述的粒子收集器，其特征在于，每個所述平濾芯是在其一側(cè)或兩側(cè)上攜帶有催化劑的耐熱金屬的非編織物。9.如權(quán)利要求1-8中任何一項所述的粒子收集器，其特征在于，每個所述平濾芯在其一側(cè)或兩側(cè)上有一個由耐熱金屬制成的三維網(wǎng)狀多孔層，其中所述孔彼此溝通，所述多孔層攜帶著催化劑。10.如權(quán)利要求1-9中任何一項所述的粒子收集器，其特征在于，所述濾清元件是由在其上形成有氧化鋁晶須的耐熱金屬的非編織物形成的。全文摘要一種用于柴油機的粒子收集器,其經(jīng)濟性,粒子收集效率,再生性能,耐用性均高,而由收集的粒子造成的壓力損失低。由耐熱金屬纖維的非編織物制成的偶數(shù)的平濾芯與同樣數(shù)量的由耐熱金屬制成的波紋片間隔地疊置。將如此形成的疊置件卷繞成柱形。在每隔一個插入有波紋片的相鄰的平濾芯之間的每個空間在濾清部件的一端由一個閉合件閉合,在該相鄰的平濾芯之間的另外的空間在濾芯部件的另外一端閉合。文檔編號B01J35/04GK1173582SQ9711020公開日1998年2月18日申請日期1997年3月27日優(yōu)先權(quán)日1996年3月29日發(fā)明者坂俊祐,永井陽一,小端喜代志,柳原弘道申請人:住友電氣工業(yè)株式會社,豐田自動車株式會社