(57)【要約】      （修正有）【課題】排気ガスシステムの微粒子フィルタ用の少なくとも１つのアッシュ形成手段を製造する方法を提供する。【解決手段】アッシュ形成成分２を含む多層ウェハから、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンの排気ガスシステムの微粒子フィルタ用の少なくとも１つのアッシュ形成手段１を製造する方法に関し、その方法は、以下の特徴、すなわち、ウェハのストリップ状の中央層３を用意し、中央層３に複数の受入れ穴を設けることと、ウェハのストリップ状の底部層４を用意し、底部層４を中央層３に恒久的に結合することと、中央層３の受入れ穴６にアッシュ形成成分２を充填することと、ウェハのストリップ状の上部層５を用意し、上部層５を中央層３に恒久的に結合することと、ウェハから少なくとも１つのアッシュ形成手段１を打ち抜くことと、アッシュ形成手段１のうちのアッシュ形成成分２のない領域に複数の貫通流開口７を設けることを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アッシュ形成成分またはアッシュ成分（２）を含む多層ウェハから、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンの排気ガスシステムの微粒子フィルタ用の少なくとも１つのアッシュ形成手段（１）を製造する方法であって、以下の特徴、すなわち、
−前記ウェハのストリップ状の中央層（３）を用意し、前記中央層（３）に複数の受入れ穴（６）を設けることと、
−前記ウェハのストリップ状の底部層（４）を用意し、前記底部層（４）を前記中央層（３）に恒久的に結合することと、
−前記中央層（３）の前記受入れ穴（６）に前記アッシュ形成成分（２）を充填することと、
−前記ウェハのストリップ状の上部層（５）を用意し、前記上部層（５）を前記中央層（３）に恒久的に結合することと、
−前記ウェハから少なくとも１つのアッシュ形成手段（１）を打ち抜くことと、
−前記アッシュ形成手段（１）のうちのアッシュ形成成分（２）のない領域に複数の貫通流開口（７）を設けることと、
を有する方法。
【請求項２】
紙またはボール紙でできた中央層（３）が用意されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
紙またはボール紙でできた底部層（４）が用意されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
紙またはボール紙でできた上部層（５）が用意されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記底部層（４）および前記上部層（５）は、接着結合によって前記中央層（３）に結合されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記受入れ穴（６）は、打抜きによって前記中央層（３）に設けられることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記貫通流開口（７）は、打抜きによって、前記少なくとも１つのアッシュ形成手段（１）に設けられることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも１つのアッシュ形成手段（１）は、貫流排気ガスを案内するように設けられた前記排気ガスシステムの２つの構成要素間のスペーサ要素として使用できるような外形で、前記ウェハから打ち抜かれることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つのアッシュ形成手段（１）は、環状または円形の外形で前記ウェハから打ち抜かれることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
複数のアッシュ形成手段（１）が、前記ウェハから打ち抜かれることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンの排気ガスシステムの微粒子フィルタ用の少なくとも１つのアッシュ（ａｓｈ、灰）形成手段を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
消費量削減に関する現在の法定要件、および同時実施の微粒子制限値（質量および総数）の強化は、ますます内燃機関を開発する上での難題になっている。必要とされる周辺条件のもとで、将来の微粒子制限値を遵守することは、将来において消費量削減の妨げとなる。このことにより、現在ディーゼルエンジンではすでに現実である微粒子フィルタを装備することが、将来的にほとんどすべての内燃機関にとって不可欠になる。
【０００３】
微粒子フィルタでは、燃焼で生じた煤は分離され、フィルタの対象を絞った再生によって、再度ガス状成分に変換される。さらに、エンジンオイル添加物および／または燃料添加物由来のアッシュ成分は、フィルタ内に永続的に残る。現在使用されている微粒子フィルタは、２つのフィルタ機能を有する。これらのフィルタ機能とは、第１に深層濾過、第２に表面濾過である。深層濾過の場合に、微粒子の分離は、微粒子フィルタの壁で行われる。表面濾過の場合に、濾過はフィルタの表面で行われる。有効寿命の間、微粒子フィルタは、深層フィルタから表面フィルタに次第に変化する。この場合に、排気ガスに対する透過性は、特にマイナスに働く態様で影響を受けるので、深層濾過は高い圧力上昇を伴う。壁内の微細孔が大部分を煤で満たされると、結果として、煤は主に壁の表面に堆積する。前記表面濾過は、深層濾過の場合よりも低い、穏やかな圧力上昇をもたらす。この場合に、フィルタ内の煤が再生されると、ヒステリシス挙動で、すなわち、最初のステップで圧力が大きく降下し、その後、圧力が穏やかに低下して、圧力が消散する。
【０００４】
煤とは対照的に、アッシュは、微粒子フィルタにおいて壁内ではなくて壁の表面に常時堆積する。結果として、煤の深層濾過は、煤がアッシュ層を通り抜けることができないので、基本的に不可逆的に妨げられる。煤の堆積増加により圧力が上昇する場合、これは、全範囲にわたってヒステリシスのない線形相関関係となることを意味する。結果として、逆圧測定による煤付着量（ｓｏｏｔ  ｌｏａｄｉｎｇ）の測定の品質は大幅に改善され、それにより、煤再生方法は、消費の観点からより目標を絞り、最適化した態様で制御することができる。
【０００５】
微粒子フィルタを装備したガソリンエンジンの排気ガスシステムの製造時に、貫流排気ガスを案内するように設けられた２つの構成要素間に、アッシュ形成成分またはアッシュを含むアッシュ形成手段を配置することはすでに公知である。さらに、アッシュ形成手段は、排気ガスシステムの前記構成要素を互いに対して位置決めするために、スペーサ要素としても機能する。構成要素間に配置されたアッシュ形成手段によって、少なくとも２つの構成要素を位置決めした後、構成要素は互いに恒久的に連結される。この場合に、排気ガスシステムの第１の加熱処理時に、アッシュ形成手段の燃焼が行われる。結果として、アッシュ形成成分は解放され、微粒子フィルタに堆積する。したがって、アッシュ形成手段は、製造プロセス時に、排気ガスシステムの構成要素が、互いに対して正確に位置決めされることだけでなく、特に、互いからの必要とされる間隔を維持することも保証する機能を有する。アッシュ形成手段は、アッシュ形成成分を含み、アッシュ形成手段は、排気ガスシステムの第１の加熱処理時に燃焼するので、その結果、アッシュ形成成分は解放され、微粒子フィルタに堆積する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンの排気ガスシステムの微粒子フィルタ用の少なくとも１つのアッシュ形成手段を製造する方法を提供することであり、その方法は、特に、簡単かつ安価な方法で、少なくとも１つのアッシュ形成手段の製造を可能にする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的は、請求項１の特徴を有する少なくとも１つのアッシュ形成手段を製造する方法によって達成される。従属請求項は、本発明の有益な発展形態に関する。
【０００８】
アッシュ形成成分（ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）またはアッシュ成分（ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）またはアッシュを含む多層ウェハから、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンの排気ガスシステムの微粒子フィルタ用の少なくとも１つのアッシュ形成手段を製造する、本発明による方法は以下の特徴、すなわち、
−ウェハのストリップ状の中央層を用意し、中央層に複数の受入れ穴を設けることと、
−ウェハのストリップ状の底部層を用意し、底部層を中央層に恒久的に結合することと、
−中央層の受入れ穴にアッシュ形成成分またはアッシュ成分を充填することと、
−ウェハのストリップ状の上部層を用意し、上部層を中央層に恒久的に結合することと、
−ウェハから少なくとも１つのアッシュ形成手段を打ち抜くことと、
−アッシュ形成手段のうちのアッシュ形成成分のない領域に複数の貫通流開口を設けることと、
を有する。
【０００９】
本発明による方法は、特に、少なくとも１つのアッシュ形成手段の簡単かつ安価な製造を可能にする。本発明による方法を用いて製造されるアッシュ形成手段は、例えば、ガソリン／ディーゼルエンジンの排気ガスシステムの微粒子フィルタの入口に、または排気ガスシステムの触媒コンバータの出口もしくは入口に配置することができる。
【００１０】
代替案として、アッシュ形成手段は、排気ガスシステムの微粒子フィルタと触媒コンバータとの間に配置することもできる。排気ガスシステムの第１の加熱処理時に、アッシュ形成手段のアッシュ形成成分またはアッシュ成分は解放され、微粒子フィルタに堆積する。アッシュ形成手段が、微粒子フィルタのすぐ上流に配置された場合、アッシュ形成手段内に含まれるアッシュ形成成分は、解放された場合に、微粒子フィルタだけに作用することができ、その結果、他のエンジン構成要素は、アッシュ形成成分から影響を受けない。アッシュ層は、特に、微粒子フィルタのチャネル壁の表面にフィルタケーキとして付着することができる。１つの特定の利点は、微粒子フィルタが、排気ガスシステムの第１の加熱処理後に、早くも最大濾過率に達するという点にある。燃焼処理後にアッシュ層を形成するアッシュ形成成分またはアッシュ成分は、後の処理時に酸化または一般的な剥離によって再度除去できない成分からなるのが好ましい。この種の成分には、例えば、Ｃａ、Ｍｇ、Ｐ、Ｚｎ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、およびＣａＯがある。
【００１１】
１つの好ましい実施形態では、紙またはボール紙でできた中央層を用意することが提案される。アッシュ形成手段の中央層を形成する紙またはボール紙は、特に、アッシュ形成成分を受け入れるのに十分に適する。紙またはボール紙でできた底部層を用意することができるのも好ましい。さらに、紙またはボール紙でできた上部層が用意されるならば、それも有益である。紙またはボール紙から製造されたストリップ状の層は、優れた燃焼特性と、簡単かつ安価な製造とを特徴とする。紙またはボール紙からできた層は、非常に簡単な態様で定寸に切断することができる。代替案として、層の少なくとも１つがプラスチックから製造されることも可能である。
【００１２】
３つの層が特に簡単に恒久結合されるのを可能にするために、１つの特に好ましい実施形態では、底部層および上部層が、接着結合（ａｄｈｅｓｉｖｅ  ｂｏｎｄｉｎｇ）によって中央層に結合されることが提案される。
【００１３】
１つの好ましい実施形態では、受入れ穴は、打抜きによって中央層に設けられると規定することができる。結果として、中央層にアッシュ形成成分を充填するための受入れ穴を特に簡単に生成することが可能になる。受入れ穴の形状は、基本的に、所望する通り任意に選択することができる。例えば、円形、細長い態様の長円形状、あるいは多角形の受入れ穴が想定できる。
【００１４】
１つの特に好ましい実施形態では、貫通流開口が、打抜きによって、少なくとも１つのアッシュ形成手段に設けられることが提案される。貫通流開口は、打抜きによって、特に簡単に生成することができる。貫通流開口の形状は、基本的に、所望する通り任意に選択することができる。例えば、円形、細長い態様の長円形状、あるいは多角形の貫通流開口が想定できる。
【００１５】
１つの有益な実施形態では、少なくとも１つのアッシュ形成手段は、貫流排気ガスを案内するように設けられた排気ガスシステムの２つの構成要素間のスペーサ要素として使用できるような外形で、ウェハから打ち抜かれることが提案される。貫流排気ガスを案内するように設けられた排気ガスシステムの２つの構成要素間に配置されたアッシュ形成手段が、スペーサ要素として機能する場合に、アッシュ形成手段は、前記構成要素を互いに対して位置決めするのに適する。さらに、アッシュ形成手段は、構成要素の必要とされる互いからの間隔が維持されることを可能にする。
【００１６】
少なくとも１つのアッシュ形成手段は、環状または円形の外形でウェハから打ち抜くことができるのが好ましい。特に、リングとして構成されたアッシュ形成手段は、有利にも、貫流排気ガスを案内するように設けられた排気ガスシステムの２つの構成要素間に配置できるスペーサ要素として適し、結果として、前記構成要素は、互いに対して位置決めすることができ、互いから離間することができる。
【００１７】
１つの特に好ましい実施形態では、複数のアッシュ形成手段がウェハから打ち抜かれることが提案される。この方法では、簡単な方法で、かつきわめて安価に、複数のアッシュ形成手段を単一のウェハから製造することができる。
【００１８】
微粒子フィルタを装備したガソリン発動機の排気ガスシステムにおいて、上記の方法で製造されたアッシュ形成手段を使用することは、特に、以下の利点をもたらす。
−微粒子フィルタの表面にアッシュを正確に付着させることが可能である。
−アッシュ層は、それぞれのアッシュ形成手段にアッシュ形成成分を対応させて持たせた場合に、厚さおよび組成に関して正確に調整することができる。
−深層濾過が目標通りに防止され、したがって、逆圧と蓄積した煤との間の明確な相関関係を確立することができる。
−現状の微粒子フィルタの濾過率は、特定の走行時間後にだけ所望の値をとる。濾過率は、排気ガスシステムの第１の加熱処理直後に、アッシュ形成手段を使用することで必要とされる値に達する。
【００１９】
添付の図面を参照する、１つの好ましい例示的な実施形態についての以下の説明を使用して、本発明のさらなる特徴および利点が明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】アッシュ形成成分を含むウェハから、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンの微粒子フィルタ用のアッシュ形成手段を製造する方法の方法ステップを示す流れ図を示している。
【図２】図１に示す方法を用いて製造されたアッシュ形成手段の一部の大幅に簡略化した概略的な拡大断面図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図２を参照すると、アッシュ形成成分２を含む、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンの微粒子フィルタ用のアッシュ形成手段１であって、以下の本文でさらに詳細に説明される方法を用いて製造されたアッシュ形成手段１が、３つの層で構成されている。アッシュ形成手段１は、互いに結合された中央層３、底部層４、および上部層５を有する。
【００２２】
この種のアッシュ形成手段１は、以下の本文で説明される方法でウェハから製造される。第１のステップ１００で、紙またはボール紙から製造されたストリップ状の中央層３が用意される。アッシュ形成成分２を受け入れる複数の受入れ穴６が、前記中央層３に設けられる。受入れ穴６は、中央層３内に打抜きであけられるのが好ましい。その結果、受入れ穴６は、特に簡単な方法で生成することができる。受入れ穴６の形状は、基本的に、所望する通り任意に選択することができる。例えば、円形、細長い態様の長円形状、あるいは多角形の受入れ穴が想定できる。
【００２３】
次に、第２のステップ１０１で、同様にストリップ状の形態であり、紙またはボール紙から製造されるのが好ましい底部層４が用意される。底部層４は、適切な方法で中央層３に恒久的に結合される。底部層４は、中央層３に接着結合されるのが好ましい。
【００２４】
さらなるステップ１０２で、中央層３の受入れ穴６は、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｆｅ、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３、およびＦｅＯなどのアッシュ形成成分またはアッシュ成分２を充填される。中央層３の層厚と、中央層３内に打抜きであけられる受入れ穴６の数量および大きさとにより、中央層３に受け入れることができるアッシュ形成成分２の量が定まる。
【００２５】
アッシュ形成成分２が、中央層３の受入れ穴６に導入された後、続くステップ１０３で、ストリップ状の形態であり、同様に紙またはボール紙から製造されるのが好ましい上部層５が用意される。中央層３の受入れ穴６は、上部層５を用いて閉鎖される。上部層５は、特に、中央層３に接着結合することができる。その結果、アッシュ形成成分２が収められた３層ウェハが用意される。
【００２６】
次のステップ１０４で、ウェハが打ち抜かれ、それにより、所望の外形を有するアッシュ形成手段１を得ることができる。複数のアッシュ形成手段１をウェハから打ち抜くことができるのが好ましく、それにより、きわめて簡単かつ安価な態様で、複数のアッシュ形成手段１を単一のウェハから製造することができる。ウェハから打ち抜かれた（少なくとも１つの）アッシュ形成手段１は、続くステップ１０５で、アッシュ形成成分２が存在しない領域で複数の貫通流開口７を打ち抜くことで穴をあけられる。前記貫通流開口７は、アッシュ形成手段１の使用時に、高温の排気ガスがアッシュ形成手段１を効果的に貫流するのを可能にする。貫通流開口７の形状は、基本的に、所望する通り任意に選択することができる。例えば、円形、細長い態様の長円形状、あるいは多角形の貫通流開口７が想定できる。
【００２７】
アッシュ形成手段１は、貫流排気ガスを案内するように設けられた排気ガスシステムの２つの構成要素間のスペーサ要素として使用できるような外形で、ウェハから打ち抜かれるのが適切であると分かった。例えば、少なくとも１つのアッシュ形成手段１は、環状または円形の外形でウェハから打ち抜くことができる。
【００２８】
上記の方法で製造されるアッシュ形成手段１は、特に、ガソリンエンジンの排気ガスシステムの微粒子フィルタの入口に、または排気ガスシステムの触媒コンバータの入口もしくは出口に、または微粒子フィルタと触媒コンバータとの間に配置することができる。アッシュ形成手段１は、ガソリンエンジンの第１の始動後に燃焼する。代替案として、前記ステップは、外部バーナを用いて実施することもできる。ここで、両方の場合において、アッシュ形成成分２は解放され、結果として、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンの微粒子フィルタ用のフィルタケーキを形成できるのが好ましい。
【符号の説明】
【００２９】
１  アッシュ形成手段
２  アッシュ形成成分
３  中央層
４  底部層
５  上部層
６  受入れ穴
７  貫通流開口
【図１】
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【図２】
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【外国語明細書】
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