采用导向感应加热的气态排放物处理装置和方法相关专利的交叉引用
本申请要求享有以下优先权：
·2015年9月29日提交的名称为“采用定向感应加热的催化转化器结构”的美国临
时申请序列No.62234166；
·2015年11月20日提交的名称为“采用受控感应加热的催化转化器系统和使用方
法”的美国临时申请序列No.62258071；
·2016年3月11日提交的名称为“用于感应加热的结构”的美国临时申请序列
No.62306885；以及
·2016年4月14日提交的名称为“感应加热结构”的美国临时申请序列
No.62322719。
技术领域
本发明涉及用于处理废气以减少有害污染的催化转化器、颗粒过滤器(PF)及类似
结构的结构和操作方法，并且本发明具有特定但非排他性的应用以减少内燃机在启动以及
空转时产生的污染物。
背景技术
美国运输部(DOT)和美国环境保护局(EPA)已经建立了设定国家温室气体排放标
准的美国联邦条例.从2012年型车辆开始，要求汽车制造商的车群范围内的温室气体排放
每年减少大约百分之五。包含在要求中的是，例如新标准命令在2016年型车中，新型客车、
轻型货车以及中型客车的预估组合平均排放水平必须不大于每英里250克二氧化碳(CO2)。
催化转化器和DPF用在内燃机中来减小在燃料被燃烧时产生的有害废气排放物，
以作为燃烧循环的一部分。在这些排放物中，值得注意的是一氧化碳和一氧化氮.这些气体
危及健康，但可以通过分别被氧化为二氧化碳和氮气/氧气而被转化为毒性较小的气体.其
它的有害气态排放物产品(包括未被燃烧的烃类)也可以通过氧化或还原而被转化为毒性
较小的形式。如果转化过程在高温下以及存在适当催化剂的情况下进行，则转化过程可以
被影响或被加速，该适当催化剂与待被处理以及转化为良性气态形式的特定有害排放物气
体相匹配。例如，用于将一氧化碳转化为二氧化碳的典型催化剂是微细分碎的铂和钯，而用
于将一氧化氮转化为氮气和氧气的典型催化剂是微细分碎的铑.
催化转化器和PF在低温(即从环境空气启动温度到300℃量级的温度或点火温度
的运行温度)时效率低，点火温度是金属催化剂开始加速前述污染物转化过程的温度.点火
温度经常被表征为有害排放物中出现50％降低时的温度，并且对于汽油而言该温度是大约
300℃。低于点火温度时，很少乃至无催化作用发生。因而这是车辆日常使用期间的一个产
生车辆大部分污染排放物的时期.使催化转化器或PF尽可能快速地变热对于减少低温启动
排放而言是重要的.
共同在审的美国专利申请14452800(采用感应加热的催化转化器结构)示出了一
种具有基体的催化转化器组件，所述基体具有用于使排放物气体通过其中的多个巢室.金
属位于基体中的预定位置处，并且电磁场发生器被安装在基体附近，以用于产生变化的电
磁场，从而感应地加热金属并因此加热基体。
发明内容
根据本发明的一个方面，一种用于处理气态排放物的组件包括：具有用于使排放
物气体通过的多个巢室的基体、位于所述多个巢室的第一组的每一个中的相应长度的金属
线、以及感应加热线圈，感应加热线圈被安装在基体附近，以用于产生变化的电磁场，从而
感应地加热金属线的长度并且从而加热基体，其中，金属线非均匀地分布在基体上，以便在
基体处获得预期的感应加热模式。在一个实施例中，相对更高集中度的每单位体积的金属
线朝向基体的中央设置，以补偿由感应加热线圈在中央处产生的电磁通量随着远离感应加
热线圈而下降的事实。在另一实施例中，在径向上远离基体中央的区域中的巢室包含很少
的金属线或不包含金属线，从而在感应加热线圈处产生的电磁通量不被吸收在这些区域
中，而是替代地朝向基体中央更深地穿透.在另一实施例中，相对更高集中度的金属线位于
基体的中央和外周之间的一些中间位置处，由此在中间层内产生的热量向内朝向基体的中
央流动并且向外朝向基体的外周流动。
根据本发明的另一方面，一种用于处理气态排放物的组件包括基体、位于基体中
的金属、以及感应加热线圈，所述基体具有前端、后端、用于使排放物气体从前端到后端通
过的多个巢室，感应加热线圈被安装在基体附近，以用于产生变化的电磁场，从而感应地加
热金属并且从而加热基体，其中基体的前端附近比基体的后端附近的金属的集中度更大。
在一个实施例中，基体在后端附近处不具有感应加热金属，并且所有的感应加热金属定位
在前端附近.在这种实施例中，感应加热线圈可以仅在基体的对应于感应加热金属位置的
一部分长度上延伸。金属可以被构造为短于基体全长的线段。
根据本发明的另一方面，一种用于处理气态排放物的组件包括：具有用于使排放
物气体通过的多个巢室的基体、位于所述多个巢室的第一组的每一个中的相应长度的金属
线、以及感应加热线圈，感应加热线圈被安装在基体附近，以用于产生变化的电磁场，从而
感应地加热金属线的长度并且从而加热基体，其中巢室的第一组的每一个中的金属被构造
为回路导体。在一个实施例中，回路导体可以是中空的金属线.
根据本发明的另一方面，一种用于处理气态排放物的组件包括：具有用于使排放
物气体通过的多个巢室的基体、位于多个巢室的第一组的每一个中的相应长度的金属线、
以及感应加热线圈，感应加热线圈被安装在基体附近，以用于产生变化的电磁场，从而感应
地加热金属线的长度并且从而加热基体，其中所述多个巢室的第一组中的金属线被连接在
一起，以形成一个连续的感应回路导体.
根据本发明的另一方面，一种用于处理气态排放物的组件包括：具有用于使排放
物气体通过的多个巢室的基体、位于所述多个巢室的第一组的每一个中的相应长度的金属
线、以及感应加热线圈，感应加热线圈被安装在基体附近，以用于产生变化的电磁场，从而
感应地加热金属线的长度并且从而加热所述基体，其中所述多个巢室的第一组中的金属线
具有中空横截面和开放横截面形状中之一，通常是L、C、U和V形横截面中的一者.在一个构
造中，至少一根金属线倚靠并且覆盖巢室的内壁的一部分，其中金属线被包含在所述一部
分内壁中，而留下巢室的内壁的其它部分暴露到沿着巢室通过的废气，这种暴露的内壁部
分承载污染物处理催化剂层.优选地，同样暴露到沿着巢室通过的废气的一部分金属线同
样也承载污染物处理催化剂层。
根据本发明的另一方面，一种用于处理气态排放物的组件包括：基体、位于所述多
个巢室的第一组的每一个中的相应长度的金属线、以及感应加热线圈，基体具有前端、后
端、用于使排放物气体从前端到后端通过的多个巢室，感应加热线圈被安装在基体附近，以
用于产生变化的电磁场，从而感应地加热金属线的长度并且从而加热基体，其中金属线的
端部在前端处从基体的前面突出.在示例性的实施例中，感应加热线圈延伸超过所述前面，
从而感应加热线圈的一部分邻近突出的金属线端部。在用于处理在前端处被导入巢室中的
气态排放物的组件的操作中，突出的端部可以发挥作用，以打破被引导的气态排放物的波
前(wave front)，从而减少背压(back pressure).在用于处理在前端处被引入巢室中的气
态排放物的组件的操作中，突出的端部在被感应加热时能够发挥作用，以便在气态排放物
进入巢室内之前预加热气态排放物.在一个实施例中，感应的螺旋回路加热元件也安装在
基体的入口面处并且可以连接到一个或多个突出的金属线端部上.
附图说明
为了进行简单且清楚的说明，附图中示出的元件没有按照同样的比例绘制。例如，
为清楚起见，一些元件的尺寸相对于其它元件被放大。当参照附图考虑以下说明书和权利
要求书时，本发明的优势、特征和特性以及结构的相关元件的操作、功能和方法以及零件的
组合和制造的经济性将会变得显而易见，这些全部组成了本说明书的一部分，其中在各图
中相同的附图标记指代相应的零件，并且其中：
图1是根据本发明的一个实施例的气态排放物处理单元的纵截面视图.
图2是图1的气态排放物处理单元的横截面视图。
图3是根据本发明的一个实施例的气态排放物处理单元的一部分的截面立体图，
示出了位于基体的巢室中的金属线.
图4是图3的单元部分的端视图的代表图，示出了以第一阵列模式和密度定位的金
属线。
图5是图3的单元部分的端视图的代表图，示出了以第二阵列模式和密度定位的金
属线。
图6是根据本发明的一个实施例的气态排放物处理单元的纵截面代表图，示出了
以第三阵列模式和密度定位的金属线。
图7是示出了用于根据本发明的另一实施例的气态排放物处理单元的线段的定位
的纵截面代表图。
图8是示出了用于根据本发明的又一实施例的气态排放物处理单元的线段的定位
的纵截面代表图.
图9是示出了用于根据本发明的又一实施例的气态排放物处理单元的线段的定位
和密度的纵截面代表图。
图10是示出了用于根据本发明的另一实施例的气态排放物处理单元的线段的定
位和密度的纵截面代表图。
图11是示出了用于根据本发明的另一实施例的气态排放物处理单元的线段的定
位和密度的纵截面代表图。
图12是示出了用于根据本发明的另一实施例的气态排放物处理单元的线段的定
位和密度的纵截面代表图。
图13是根据本发明的一个实施例的气态排放物处理单元的端视图.
图14是图13的气态排放物处理单元的纵向截面代表图.
图15是示出了根据本发明的另一实施例的两部件式气态排放物处理单元的纵截
面代表图.
图16是用于根据本发明的一个实施例的气态排放物处理单元的金属线的长度的
立体图，金属线沿其长度性质发生递增变化。
图17是用于根据本发明的一个实施例的气态排放物处理单元的基体的一部分的
截面立体图，其示出了位于基体的巢室中的金属线的不同示例形式。
图18是用于根据本发明的一个实施例的气态排放物处理单元的一段基体的端部
立体图，基体具有用于感应加热基体的穿线闭环导体.
图19是示出了根据本发明的一个实施例的颗粒过滤器气态排放物处理单元的纵
截面代表图.
具体实施方式
气态排放物处理组件可以呈多种形式中的任何形式。这些形式中典型的是催化转
化器，催化转化器具有通常由陶瓷材料制成并且经常被称为块体的圆筒形基体10，图1中示
出了催化转化器的一个示例。块体呈蜂窝结构，其中多个小面积的通道或巢室12延伸块体
的长度，巢室由壁分开。通常在基体10的每平方英寸横截面面积上具有400到900个巢室
(cpsi)，并且壁的厚度通常处于0.003英寸至0.008英寸的范围内.通常，以挤压工艺形成陶
瓷基体10，其中生陶材料被挤压通过适当形状的模具，并且连续地从挤压体切割单元，单元
随后被切割成块体.巢室或通道12的区域形状可以是任何便于帮助基体10的整个强度同时
具有大接触面积的形状，在该接触面积处流动的废气能够与覆盖巢室内壁的热催化剂发生
相互作用。
管状巢室10的内部被洗涂有包含特殊催化剂材料的层。适当的洗涂层包含基础材
料以及夹带的颗粒状催化剂材料，基础材料适于确保粘合到基体的固化陶瓷材料上，颗粒
状催化剂材料用于促进特定的减小污染的化学反应.这种催化剂材料的示例是铂和钯以及
铑，铂和钯是有效地将一氧化碳和氧气转化为二氧化碳的催化剂，铑是适于将一氧化氮转
化为氮气和氧气的催化剂。促进高温氧化或还原其它气态材料的其它催化剂是已知的.通
过在陶瓷膏体或浆体中产生微细分碎催化剂的悬浮液来制备洗涂涂层，陶瓷浆体用来致使
洗涂层粘附到陶瓷基体的壁上。作为将催化剂材料放置到基体表面上的洗涂的一种替代方
式，基体材料本身可以包含催化剂，使得块体在界定巢室的内表面处具有催化剂材料。
来自柴油(压缩燃烧)引擎的废气比来自汽油(火花燃烧)引擎的废气包含更多的
一氧化氮。长期暴露于即使低水平的一氧化氮也会导致临时的或者永久性的呼吸问题.选
择性的催化还原(SCR)是这样的方法，通过该方法，液体还原剂被注入柴油引擎的废气流
中，以与废气中的二氧化氮和一氧化氮(统称为NOx)结合。一种优选的还原剂是经常被称为
柴油排出流体(DEF)的尿素溶液2(NH2)2CO.存在催化剂时，由尿素热分解生成的氨与一氧化
氮结合以产生有害性较小的产物，主要是氮气和水。其它的还原剂(例如，无水氨和氨水)也
可以作为尿素的替代物使用，尽管尤其是对于汽车应用而言，车载存储存在更大的困难。适
当的催化剂可以是某些金属氧化物(例如，钼、钒和钨的氧化物)、某些贵金属和沸石中的任
何一种。对于SCR反应而言，典型的温度范围从360℃到450℃，其中例如活性炭的催化剂用
于激发低温反应。如同在汽油(火花燃烧)引擎中一样，柴油(压力燃烧)引擎可能在启动后
经历这样的时期，其中排气温度太低而不能发生有效的SCR NOx还原过程。其它催化转化器
(其中本发明实现了用于预热或增补加热的应用)是倾斜的NOX催化剂系统，倾斜的NOX捕获
系统以及非选择性的催化还原系统.
气态排放处理组件可以具有一系列的基体或块体10，每个基体或块体根据待中和
的特定有毒排放物而具有不同的催化剂层.气态排放物处理块体可以由不同于烧制陶瓷的
材料(例如，不锈钢)制成。而且，除了上述的那些形式之外，它们可以具有不同形式的蜂窝
状巢室或通道。例如，巢室可以是圆形的、正方形的、六边形的、三角形的或者其它常规的横
截面形状.此外，如果期望最优化强度和低热容量或者用于其它目的，则一些挤压的蜂窝壁
可以形成为比其它壁更厚，或者形成为使得在巢室的形状和尺寸上存在一些变化。相邻的
内部巢室壁之间的接合部可以呈锐角或者可以具有弯曲的轮廓.
通常，如在图1中示出的，洗涂的陶瓷蜂窝状块体10被包裹在陶瓷纤维膨胀毯16
中.冲压的金属壳体或容器18在气态排放物处理单元的前排气管和后排气管(未示出)的部
分之间过渡，以便包围膨胀毯包裹的块体。壳体18典型地由被焊接以将块体密封在合适位
置处的两部分构成.膨胀毯16在壳体18和块体10之间提供了缓冲，以适应它们不同的热膨
胀系数。在给定的温度增量下片状金属壳体18的金属比块体的陶瓷材料膨胀得更多，并且
如果这两种材料被结合在一起或者直接彼此接触，则在两种材料的界面处将经受破坏性的
应力.膨胀毯16也使来自排气系统的振动衰减，否则振动将破坏基体的易碎陶瓷。
在使用中，将被包裹的块体安装在车辆排气管中，以接收来自引擎的废气以及将
废气传递到车辆尾管.废气通过气态排放物处理单元会对陶瓷块体进行加热，以促进其中
流动气体接触催化剂层的催化剂活化过程.尤其是当车辆引擎在最佳的操作温度下运行以
及当存在大吞吐量的废气时，这种处理单元充分地操作，以减少进入大气的有毒气态排放
物的存在。但是，当块体的内部未处于高温而启动时以及在空转期间，这种单元具有缺点，
空转可能频繁地发生在市内驾驶期间或者在驾车经过Tim Hortons等待咖啡时。
块体形状、轮廓和巢室密度随着不同的制造商而发生改变。例如，一些块体是圆形
的，而一些块体是椭圆形的.一些组件具有通常采用催化剂金属大量洗涂的单级块体，而其
它组件可能具有两个或三个块体，在每个块体上具有不同的洗涂层.一些排气装置具有
900、600和400cpsi的巢室密度用在整个排气组件中，而其它排气装置整个仅使用400cpsi
的块体。紧密耦联的转化器可以被安装成靠近排气歧管，目的是减少启动和点火温度之间
的时段.底板下转化器可以被定位成远离引擎，此时底板下转化器将花费更长的时间来加
热，但是其相对更大，并且一旦排气组件达到温度则处理大部分气体。在另一构造中，用于
减少点火时段的单元以及用于在点火后处理大气流的单元被一起安装在共用的壳体中。
在组件中的一个或多个位置处，安装在废气流中的包括在基体内或靠近基体的传
感器向引擎控制系统提供反馈，以用于排放检查和调节目的。除了启动之外，控制燃料和空
气输入的目标是典型地维持14.6∶1的空气∶燃料比，以用于最佳组合的功率和清洁度.比该
比率更高的比率产生稀燃条件-燃料不足.更低的比率产生富燃条件-燃料太多。一些车辆
上启动过程在最初几秒钟以富燃运行，以使热量进入引擎并且最终进入催化转化器内。用
于间接地加热催化剂层和废气的下述结构和操作方法可以与紧密耦联的催化转化器、底板
下转化器以及两个转化器的组合中的每一个一起使用.来自温度传感器的输出被送到控制
器，在控制器处，监测的温度用于控制何时打开和关闭感应和/或EHD加热。利用在控制器处
执行的适当算法，监测的温度还可以用于控制所应用的加热方法的特定效果，以获得特定
的加热模式。
在图1的气态排放物处理组件中示出的块体10被修改，以便能够进行感应加热.感
应加热是一个通过施加变化的电磁场以改变金属体经受的磁场来加热金属体的方法。这继
而在金属体中诱导涡流，从而导致电阻加热金属体.在铁磁金属体的情况下，通过滞后效应
也产生热量。当将未磁化的铁磁金属放入磁场中时，金属变成磁化的，产生了具有相反极性
的磁域。变化的场在磁域中周期性地启动极性反转，反转响应于高频感应场的变化，所述变
化根据铁磁金属体的材料、质量和形状而处于每秒1000到1,000,000次循环(Hz)的量级.磁
域极性不容易被反转，并且抵抗反转进一步导致在金属中产生热量.
如在图1中示出的，围绕陶瓷基体的是金属线圈20，并且尽管在图1中不可见，但是
位于选定巢室12内的是金属棒或金属线22。通过在线圈20处产生变化的电磁场，启动了链
反应，其最终结果是在装备有实施本发明的排气系统的车辆启动之后，存在变化的电磁感
应场时比不存在这种感应场时可以更快地实现点火。链反应如下：变化的电磁场在金属元
件中诱导涡流；涡流引起金属元件的加热；来自金属元件的热量被传递到陶瓷基体；当废气
通过转化器时来自加热的基体的热量被传递到废气；以及与未加热的废气相比，加热的废
气致使催化反应更快地发生。当转化器处于操作中时，来自加热的金属线的传热是传递到
陶瓷基体并因此传递到废气的热量的主要来源。在金属线和其中包含金属线的巢室的内表
面之间的任何小气隙处同样也具有少量的对流传热和辐射传热。
金属线圈20是缠绕长度的铜管，但是可以使用其它的材料，例如铜线或利兹线.铜
管是优选的，这是因为它在线圈的其它尺寸方面提供了高的表面面积；感应是趋肤效应现
象，高的表面面积在产生变化场方面具有优势.如果使用了利兹线或铜线，则金属线上的搪
瓷或其它涂层被构造成在转化器的持续高温操作期间不被燃掉.金属线圈20和最近的感应
金属线22之间的气隙防止从金属线22到金属线圈10的显著传热，否则该传热将增大线圈电
阻率并因此降低其效率.
电磁场屏蔽材料层24直接定位在线圈20的外部，以提供感应屏蔽并减少传递至金
属转化器壳体的感应损失。屏蔽层也用于增强至基体10的感应耦联，以集中热量。磁屏蔽件
24可以由可以被设置成围绕金属线圈20的一些或全部绕组的铁氧体或其它高磁导率、低功
率损失的材料(例如Giron、MagnetShield、Papershield、Finemet，CobalTex)或者其它磁性
屏蔽材料制成.特别地，磁屏蔽件24操作作为磁通量集中器、磁通量增强器、转向器或磁通
量控制器，以便在基体内包含磁场。磁屏蔽件通过减轻相邻传导材料之间的不期望的加热
而降低损失。无磁屏蔽件时，由金属线圈20产生的磁通量会散布在线圈周围，并且与导电的
周围物件(例如，排气系统中的金属壳体18和其它周围金属)和/或内燃机、车辆、发生器或
其它电系统或主系统的其它组件相连结，从而降低了这些组件的寿命并且增大了能量损
失。此外，磁屏蔽件24操作以将磁场引导至基体10，例如通过重新定向磁通量而提供了对基
体的预期区域的选择性或增强的加热，否则磁通量将远离该预期区域.特别地，磁屏蔽件可
以操作，以使得由金属线圈20产生的磁通量集中在基体10中的金属线或金属棒22的方向
上，从而更有效地进行加热.作为额外的益处，磁屏蔽件通过增大功率传递而能够提高感应
线圈20的电效率。
线圈被包含在纤维绝缘护套中，其中，装有护套的线圈被包裹在浇筑固化的绝缘
体中。浇筑绝缘体的作用是稳定线圈位置以及产生气密密封件，以便限制废气通过陶瓷蜂
窝基体10，在所述陶瓷蜂窝基体处发生催化反应.绝缘件同样提供了屏障，以防止感应线圈
20在转化器罐18或铁氧体屏蔽件24上短路。绝缘是适当的硅酸铝膏体.在替代性的实施例
中，基体被包裹在硅酸铝纤维纸中。在一种制造方法中，铜线圈20被包裹在基体周围并且随
后被放置到壳体或转化器罐18中.在替代性的制造方法中，线圈20被放置在转化器罐18中，
并且基体10被插入线圈/罐组件中.
在本发明的一个实施例中，通过从DC或AC源施加功率，在线圈处产生了变化的电
磁感应场。传统的汽车具有12V DC电系统。感应系统可以在DC或AC电源上操作。产生的感应
信号也可以是DC或AC驱动的。对于DC或AC而言，以使用1kw的功率为例，这产生了1至200kHz
的频率、130至200V的RMS电压以及5至8A的电流强度。在适于道路车辆的一个示例中，DC至
DC总线将车辆的12V DC电池功率转化为上文概述的所需DC电压。在适于常规道路车辆的另
一示例中，DC至AC转换器将车辆的12V DC电池功率转化为上文概述的预期AC电压。另一示
例更适于具有内燃机和电动机的混合动力车辆，电动机车辆具有额定电压为大约360V量级
和额定功率为50kW量级的车载电池.在这种情况下，电池供给功率更大，但是可以应用相同
的基本DC至DC总线或者DC至AC转换器电结构。绝缘栅双极晶体管(IGBT)或金属-氧化物-半
导体场效应晶体管(MOSFET)高速开关用于改变通过线圈的电流方向。就变化的电磁感应场
对陶瓷基体中的金属的影响而言，低的切换频率产生了更长的波形，从而提供了良好地穿
透到金属元件的表面下方的场穿透并且因此提供了相对均匀的加热.然而，由于缺乏切换，
代价是牺牲高温和快速加热.相反地，高的切换频率产生了更短的波形，这产生了更高的表
面温度，但以牺牲穿透深度为代价。施加的功率被限值，以避免熔化金属元件的危险.向单
个块体线圈输入的适当功率可以处于1.1kw的量级。
如前所述，金属线或金属棒22被定位在陶瓷基体10的选定位置处，如图3的细节图
中所示.金属线22通过摩擦配合而被固定在适当的位置处，这是至少部分通过将金属线的
外部区域尺寸紧密地匹配到巢室区域尺寸以使得金属线表面和巢室壁14的表面粗糙度将
金属线22锁定在适当的位置处而得以实现的。金属线可以利用非线性元件(例如，弓或卷曲
部)形成，从而当金属线被插入巢室内并且因此由巢室壁保持时，弓或卷曲部被稍微校直，
由于金属线趋于返回其原始的弓或卷曲形状，导致至少一部分金属线抵靠在一部分巢室壁
14上，并且因此增强了摩擦配合，以将金属线保持在适当的位置处.当废气通过基体时，整
个的摩擦配合可以抵抗重力、振动、温度循环以及金属线上的压力。金属线可以替代地或另
外地通过将金属线的外表面结合到相应巢室的内表面而被固定到巢室内。适当的复合粘合
剂可以是被选择以减少温度循环应力效应的材料的混合物，在温度循环应力效应中可能存
在显著的金属线膨胀/收缩，但陶瓷基质存在难以察觉的小膨胀/收缩。这种差别会在两种
材料之间的粘合剂界面处产生应力。通过使用这种复合粘合剂，可以减少被结合的金属线
相对于周围巢室壁的移动，同时保持高的传热。
由电磁感应线圈(图1和2)产生的场可以根据金属线负载而被调谐，以在产生热量
和点火速度方面获得高的效率。通过适当地选择以下中的任一种或全部可以改变加热效
果：(a)输入至线圈的电输入波形、(b)被动式磁通量控制元件的性质和位置、以及(c)线圈
的性质、位置和构造。特别地，如目前将被描述的，加热模式可以由金属线的适当位置和构
造而确定.此外，施加场可以随着时间而发生改变，从而在感应场/加热模式和从启动前
(pre-start-up)到高速行驶的特定操作阶段之间存在互相依赖。在一个替代构造中，可以
使用多于一个的线圈，以获得预期的感应效果。例如，具有环形横截面的基体可以具有位于
基质外周处的一个激励线圈以及位于基质芯部处的第二激励线圈(未示出)。
用于被插入的金属线的适当金属是铁磁金属，例如具有高磁导率和抗腐蚀性的
430等级不锈钢。也可以使用低磁导率合金，例如300或400系列不锈钢。可以根据在制作金
属线插入件和将插入件固定在陶瓷基体的选定巢室中时所需的特定属性而使用替代金属。
这种属性包括金属成形性、延展性、柔软度和弹性.为了塑造磁通量在基体中的方向和强
度，低磁导率的金属或合金可以用于外部巢室中的金属插入件，而相对更高磁导率的金属
用于内部巢室中的金属插入件.也可以使用具有非常高磁导率的金属.例如，在由Sandvik
制造的金属线中使用的坝塔尔铁-铬-铝合金具有9000乃至更大的相对磁导率。利用由包括
镍-铁和铁-钴合金的其它合金制成的金属线可以获得高的相对磁导率。
在图4和5的示出了每种情况下的一小部分基体10的实施例中，当从基体的一端或
横跨基体的横截面观察时，金属线22以规则的阵列布置.在图4中，当竖直地和水平地观察
时，在每第5个巢室中具有1个金属线(1∶25)。在图5中，当竖直地和水平地观察时，在每第7
个巢室中具有1个金属线(1∶49)。在其它的操作参数相同时，1∶49阵列由于具有更少的金属
线而比1∶25阵列具有更高的磁通量密度。磁通量密度通常在1∶25阵列中比在1∶49阵列中分
布得更加均匀.在其它的操作参数相同时，1∶49阵列比1∶25阵列产生更多的热量。当作为催
化转化器或PF操作时，每平方英寸具有400个巢室(cpsi)的基体中的1∶25阵列具有令人满
意的加热性能，并且从实施的污染物清理催化反应的角度来看具有不太大的转化器巢室堵
塞。金属线比巢室的显著更大的比率会导致加热到点火温度更慢，这是因为总体上由金属
线表现的高整体热容量并且因为一些金属线阻挡其它金属线上的“视线”场效应的事实。相
反地，虽然金属线比巢室的显著更低的比率导致转化器巢室堵塞更少，但金属的稀疏分布
导致热量产生减少以及点火时间增大.
对于较小的基体(典型地直径4英寸或更小)而言，均匀的线阵列(例如在图4和5中
示出的阵列)将不会正常地产生对整个基体的均匀加热或均匀温度，尽管均匀的线阵列可
以提供快速加热和通常均匀的温度分布，这是因为在那种情况下，所有的金属线相对靠近
线圈.这种小的基体可以用于小位移的汽油引擎。对于直径大于4英寸的基体而言，来自均
匀线阵列模式的感应加热具有低的电效率和热效率。因为来自线圈的磁通量在最接近线圈
处最强，而远离线圈时弱化，更靠近感应场源的金属线变得更热，并且比远离感应场源定位
的同等金属线更快地变热.在这种基体中，磁通量不如在较小基体中那样均匀.当磁通量随
着远离线圈而急剧地下降时，位于中央处的金属线和位于外部处的金属线不经历相似水平
的磁通量.
如在图3中示出的，如果组件的功能是用作催化转化器，则巢室12的内壁14涂有催
化剂15，但是如果组件的功能是用作颗粒过滤器，则巢室的内壁可以被涂覆或不被涂覆。
在如图6至10示出的替代实施例中，示出了金属线22的分布，但未示出气态排放物
处理组件的基体本身或其它元件，例如任何催化剂涂层、线圈和壳体。如图6中所示，相当高
集中度的金属线22(每单位体积的金属线)朝向基体的中央定位，以补偿来自线圈源的场效
应在靠近基体的中央26的位置处比靠近外部28的位置处小得多的事实。图6的实施例在靠
近中央26处以及在中间位置30处具有密集地隔开的金属线。可以根据预期的温度分布和热
量流动模式而采用更复杂或更不复杂的金属线放置构造.在基体10的外部区域28处不存在
金属线限制了外部区域中的优选感应路径的数量.这迫使磁通量找到下一个最优选的感应
路径，在外部区域28中不存在或者缺少金属线时，所述最优选的感应路径将是更靠近基体
的中央26的金属线。结果，磁通量以及因此热量被引导朝向基体的中央。这导致中央部分26
被充分地加热，并且同样重要的是外部区域28不被过度加热.在基体10的中央26处发现金
属线22的密度最大的阵列，而在外部区域28中发现密度最低的金属线.由于特定区域(例
如，中央、中部和外部)中的限定阵列密度，阵列模式的密度可以存在渐进的变化或阶跃的
变化.
在先前描述的实施例中，感应金属元件22相对于巢室12的位置的分布被构造成使
得加热效果通常在基体10的面积上是均匀的.尤其是对于启动和空转而言，此时可能发展
非均匀的废气流动模式，在基体上发展不均匀的加热模式具有益处。如前文提到的，这可以
通过将感应金属线或金属棒22正确地定位在选定的巢室12中而得以实现。在本发明的另一
实施例中，这还可以通过利用不同尺寸、形状或组分的金属线而得以实现。
在图7至10示出的实施例中，线段32仅沿着选定巢室14的一部分长度延伸，线段32
的长度和位置被选择以塑造磁通量密度模式和加热效果.
在图7的实施例中，在朝向基体外部28的每个选定巢室中具有两个线段32，而在靠
近基体芯部26的选定巢室中具有单个长的金属线22。如在全长度线的情况中，最接近的线
段32标记用于磁通量的优选感应路径。沿着线段32行进的磁通量将因此倾向于跨越短的气
隙跳到下一个最接近的线段32，而不通过长的气隙行进.为了鼓励磁通量朝向基体10的中
央26移动，如在图7中示出的，占据外部区域28中的同一巢室12的金属线段32之间的间隙
“g”形成为大于金属线段与占据下一个更接近基体中央的巢室12的金属线段之间的间隙。
外部的线段形成为最短，这是因为它们最接近感应线圈，并且因此经历最高的磁通量。线段
朝向基体的中央26增长直到这样的位置处，在该处全长度线用在基体10的中央区域26中.
这散布了磁通量，因此在整个基体上加热效果有效得多.
在图8的实施例中，对于位于中央处的巢室而言，每个选定巢室仅包含一个线段32
或全长度线.然而，类似于图7的实施例，靠近基体10的外部28的选定巢室中的线段32短于
靠近基体的芯部26的选定巢室中的线段32。在这种情况下，与位于基体的后端40或靠近后
端的金属线的集中度相比，在基体10的前端36处金属线的集中度高；所述前端即其中在操
作中排放物气体38进入气态排放物处理组件中的端部，在后端处已处理的排放物气体42离
开组件.
在图11和12中示出的特定变型例中，金属线或金属棒22集中在前端处，而没有金
属线并且没有线圈20的部分超出某个下游位置定位。利用这种设计，电磁通量和热量的产
生集中在块体的前端处。对于给定的功率输入而言，这能够使小部分块体基体被迅速地加
热至预期的点火温度，而不是更缓慢地加热整个块体，被加热的部分是首先遇到进入系统
中的废气38的部分。在达到点火前的操作期间或者在空转期间，如果被加热的前端发挥作
用以点燃进入组件的废气中的未燃烃类，则基体10的前端感应加热可以产生级联效应。燃
烧的烃类随着其沿着基体10通过而使基体的下游部分和催化剂层达到点火温度的速率加
快，而不论下游部分是否被直接感应加热。
为了提高的热性能，图4、5和6(线集中度定位)和图7、8(线段位置)的用于塑造基
体上的磁通量密度的设计方法可以组合起来，如在图9和10中示出的。通过利用可变阵列模
式的更大金属线-金属线间距结合仅沿着其中包含有线段的巢室的部分长度延伸的金属线
段32，可以具有额外的优势。因此，通过适当地构造，更多磁通量可以被移动至基体的中央，
以产生各种各样的加热效果.通过利用前后对称地分布在基体中的可变线段长度能够均匀
地加热.通过将金属线段前后非对称地进行分布，可以实现在基体的一个面上进行更强烈
的加热。具有最高集中度线段的区域将经历更多的加热。通过移除更外部的金属线和缩短
线段以允许更多的磁通量到达中央并且因此产生更多的热量，能够在中央处进行强烈的加
热.通过缩短中央的线段长度以及减少外部区域中的金属线数量，能够在中央死区(dead
center)处进行强烈的加热而在表面和外部区域上进行很少的加热.
在点火温度时或高于点火温度时发生的催化反应是放热的。产生的热能用于将基
体的温度提高到高于单独通过废气可获得的温度.放热反应是自加料的，其中在高于点火
温度以及具有充足的废气流经时，放热反应使催化剂温度增大高达100℃。作为必然的结
果，如果流经的热废气的温度下降到低于将催化剂维持在点火温度处所必需的温度，则放
热反应停止。
图1示出了基体沿着其长度正被相对均匀地加热.在本发明的另一实施例中，在图
11至15中示出了其变型例，感应加热仅仅应用在基体的前端部分上，在一些情况下，这与沿
着基体的长度均匀地加热相比可以提供优势。出于解释，首先如果在引擎启动前应用感应
加热或者在引擎启动后立即应用感应加热，则一些热量将由于仍然冷的废气流经巢室而通
过远离加热区域的传导和辐射以及对流从催化剂区域损失。废气流会在实现点火之前将热
量从基体的后面推出，从而从系统中损失热量.其次，如果特定的感应功率仅仅被集中在小
体积的基体长度上，而不是集中在整个长度上，则在该较小的体积上产生更高的磁通量密
度和更大的加热效果，并且与该功率施加在整个基体长度上时相比，集中的热量更早地开
始进行前述放热反应。第三，与针对小体积加热所需的材料相比，加热整个基体需要更大质
量的金属加热元件、更长的感应线圈以及更大质量的磁通量集中器，并且这增大了成本和
复杂度.
详细地参照图11，使用的金属线模式仅加热基体的前三分之一。一种适当的线阵
列分布是所示的非对称的D形轮廓，但是其它对称减非对称的阵列分布同样也可以良好地
发挥作用.D形的分布阵列包含具有一定长度范围的金属线段32，其中在中间处具有最长的
金属线，而在外边缘处具有最短的金属线.这种分布良好地散布了磁通量.典型地，中央处
的更长金属线可以是基体长度的几乎一半，外部的金属线为中央金属线长度的大约三分之
一.D形分布占据的平均体积是基体长度的大约三分之一、或者等同于体积的大约三分之
一。
在图12的实施例中，对称的D形式或其它适当的线阵列分布具有从基体的前部36
突出的金属线44.在操作中，当废气流入相应的巢室内时，已加热的突出金属线端部44直接
加热废气38。由于没有基体部分围绕金属线突出部44，热量直奔废气38而不是间接地通过
基体10.这在一定程度上改善了点火的效率和时间.突出距离根据需要而被限制，以使得金
属线是稳定的并且在加热和振动时不容易变形.线圈和磁通量集中器(未示出)向前移动，
以匹配突出部44的位置.
在图13和14的实施例中，螺旋环感应加热元件46被定位在基体10的入口面36附
近，并且在使用中用于在废气进入块体的巢室之前预加热废气38。分别位于螺旋部的中央
处和外端处的加热器元件的端部通过连结段而被连接在一起，以闭合环.此处，在螺旋加热
器中感应产生的大多数热量被直接传输到废气。来自上游加热器元件46的金属线突出部或
尖刺部48被安放在基体10的相应巢室22的端部中，以将加热器元件46锁定到基体的前部面
36上。加热器元件46被定位成离前部面36至少一个线直径或者大约1至5mm，以避免挡住巢
室12的入口，超过该距离的话则需要支撑加热元件。基体的某些巢室可以包含加热金属线，
以便通过螺旋环加热元件补充和/或集中热量.
在图15的实施例中，感应加热的催化剂单元50直接定位在主催化剂单元52的上游
并且物理上与之分离开.与在同一基体中存在两个区域的布置方案相比，使感应加热的前
端单元50与后部的催化剂单元52解除联接消除了由基体材料的快速膨胀和收缩而引起的
应力与应变.解除联接允许两个基体独立地发挥作用，从而一个基体能够快速地膨胀或收
缩而同时不影响另一基体。
在图11至15的每个实施例中，位于前端的线阵列中的金属线22和金属线段32的长
度和形状能够被调整，以用于预期的加热水平和分布.此外，对于在本说明书中描述的所有
实施例而言，基体10的材料的传热特性也影响加热效果并且因此在选择金属线或线段的位
置时必须进行考虑.例如，堇青石和碳化硅是用于基体的适当材料，堇青石具有相对低的传
热系数，而碳化硅具有相对高的传热系数.结果，对于相同的加热效果而言，可以向碳化硅
提供比堇青石更少的加热金属线。
作为利用线段32和气隙“g”来塑造磁场和加热效果的一种替代方式，气态排放物
处理单元可以替代地利用金属线实施，其中一个金属线或棒可以具有不同于其它金属线的
电感特征。在一个这样的实施例中，靠近基体的外部定位的金属线的磁导率低于靠近基体
的内侧定位的金属线的磁导率，以便按照需要分布磁通量。在一个实例中，靠近基体中央的
金属线由430不锈钢制成，而靠近基体外侧的金属线由409不锈钢制成。
在另一实施例中，如图16中所示，金属线22的磁导率沿着其长度发生变化，变化例
如处于阶梯式的离散增量54.通过沿着金属线的长度适当地调节金属线的磁导率，可以产
生与由气隙分开的线段相同的效果，在线段由气隙分开时两个线段的金属之间不存在磁导
率差异.通常，对于包含这种金属线的基体的感应加热而言，更高磁导率的材料放置在需要
更大加热的区域中，而更低磁导率的材料放置在需要更少加热的区域中.沿着金属线建立
磁导率变化受到金属线的不同区域处的差异热处理(退火和淬火)的影响.这些过程改变微
结构，这继而设定相关的磁导率。作为替代或另外，通过将金属线置于磁场中使金属线永久
地磁化，例如，金属线的一部分比其它部分磁化得更多。在操作中，金属线的不同部分之间
的磁滞差异影响磁通量和加热模式/效果。金属线的电阻率同样影响金属线在存在变化的
磁通量时被加热的方式，因此为了获得对于磁通量的预期差别响应，不同金属线区域的磁
导率和电阻率必须被一起考虑。
不论金属线是沿着巢室的整个长度延伸或还是仅仅沿着巢室的部分长度延伸，就
促进催化反应以去除通过催化转化器或PF的废气中的有毒组分而言，特定的被占据巢室呈
现出妥协或者无法使用.然而，在一个替代的实施例中，通过利用非实心的金属线可以在一
定程度上减轻这种不利影响.
中空线56(例如在图17中示出的上部巢室23中所示的中空线)呈现与感应线圈环
平行的闭环回路.在金属线导体中产生涡流是与金属线的芯部中的电流相比大部分电流位
于金属线22的表面处的表面效应。然而，由于电流不被限制在实心导体的表面处，所以表面
涡流倾向于在某种程度上消散，因为电流从表面流动朝向金属线的芯部并且流过该芯部.
通过利用中空线56，产生涡流的表面区域被有效地加倍，这是因为中空线具有外表面58和
内表面60二者.此外，通过将电流限制为闭环，防止电流流动到中空线56的轴线，从而对于
特定涡流存在的持续时间而言，其电流被保留在金属线的表面附近，在该表面处其会产生
最大的加热效果.组合的效果是表面电流更大并且金属线导体表面处的加热增大。与实心
线相比，中空线56的一个优势是中空线不完全阻挡或堵塞其中包含中空线的催化转化器或
PF巢室，因此允许废气通过巢室，同时仍然作为加热元件发挥作用。因此，在其它的设计参
数相同时，与使用实心线相比，降低了系统背压。降低背压是重要的，这是因为背压降低引
擎性能。在一个实例中，50％中空度的中空线的内直径是外直径的70.7％。针对相同数量的
实心线，这转化为背压降低50％。对于75％的中空度而言，与实心线相比，对于相同的背压，
可以使用四倍的中空线。也可以使用非圆形的中空轮廓，例如正方形、三角形和六边形。中
空线56的内部和外部二者可以涂覆催化剂以用于促进或加速气态排放物处理反应，其中在
金属线插入相应的巢室12内之前催化剂被应用到金属线上、或者在金属线已经插入其相应
的巢室内之后催化剂被应用到基体和金属线上.在一些情况下，催化剂金属可以与金属线
的金属合金化，以使得在金属线的表面处存在催化剂。作为替代，催化剂金属层通过化学气
相沉积或类似方法而沉积.
在另一变型例中，如图17中示出的下部巢室25中所示的，位于正方形巢室25中的L
形截面金属线61用于加热巢室的两个侧壁14，巢室的其它部分(包括其它两个壁)是露出
的，以将催化剂的重要面积呈现给沿着巢室流动的废气.由于从实心线横截面改变到非实
心线横截面(包括实际中空的L、C、U、V和类似的开口形式形状)，感应场吸收特性也发生改
变.由于与实心线相比横截面更薄，更高的感应线圈切换频率被使用，以缩短进入金属线内
的穿透深度，从而匹配减少的厚度，这继而增大了热转换效率。
对于催化转化器而言，沿着中空线导体的中央穿过的废气不撞击到催化剂上，这
是因为废气由于中空线导体壁而与涂覆的基体巢室壁分开.因此，在不对中空导体进行涂
覆的情况下，未被处理的废气将沿着中空导体的内部穿过，而未经历排放物处理。为了抵消
这种情形，在中空线被插入之后陶瓷基体涂覆催化剂，或者中空线被涂覆催化剂并且随后
插入到涂覆的陶瓷基体中.对于相当短的传导中空线段而言，一旦废气已经沿着线段通过
并且进入巢室的未被占据长度中，则废气经受暴露的催化剂层的影响，从而激发高温排放
物处理.通过利用具有适当长度和位置的中空线段，被阻塞的巢室的数量可以从对于1∶25
实心线设计的3％降低至0％，对于1∶25中空线设计而言，背压中的增加几乎可忽略。中空线
的一个潜在问题是确保足够的质量用于有效的传热。中空线的最佳壁厚是基于感应场的穿
透深度的.就发展涡流和相关的加热而言，中空线的壁不应当如此薄至以使得它对于磁通
量而言实质上是透明的，然而，中空线的壁不应当如此厚至以使得在壁表面处产生的大量
涡流很快地损失到内部。
在如图18中所示的另一环构造中，单根金属线62被来回地穿过基体中的选定巢室
22，线的端部被结合在一起以闭合环。事实上，选定通道中的相邻金属线插入件被缝合到适
当的位置中.闭环构造确保在给定的时间中在环内的任何位置处电流的水平基本上相同，
而不论磁通量中的位置变化如何，这是因为闭环中的电流趋向于使模拟磁通量梯度的任何
电流梯度标准化。继而，一致的电流有效地转化为一致的金属线温度。
如前文提到的，先前描述和示出的感应加热构造可以与催化转化器和颗粒过滤器
(PF)一起使用。PF是用在机动车和其它应用中用于从引擎的废气中去除颗粒物质的设备.
颗粒物质包括由引擎燃料/空气混合物的不完全燃烧导致的灰烬、油烟和其它颗粒物质.与
作为流经设备的催化转化器不同，PF通过迫使废气通过过滤器介质而捕获废气颗粒.PF在
商业上已经被广泛地用于柴油(压缩燃烧)引擎.已经使用了多种类型的PF，包括堇青石壁
流动过滤器、碳化硅壁流动过滤器、陶瓷纤维过滤器以及金属纤维流经过滤器.PF在商业上
也越来越多地用于汽油(火花燃烧)引擎。PF可以具有催化剂组分以减少排放物的有害组
分，或者PF可以是单独的，其中PF单元提取颗粒物质，而一个或多个催化转化器沿着废气路
径位于其它位置处，以将有害的排放物质转化为毒性较小的物质.
一种形式的PF具有蜂窝形式的陶瓷基体，陶瓷基体具有从过滤器的输入端延伸到
输出端的大量巢室或通道.交替的巢室在过滤器的入口面上被陶瓷的消防栓(fired plug)
阻塞，消防栓的陶瓷具有与挤压基体相同的基础材料.中间巢室在过滤器的出口面处被阻
塞，从而在基体的每个端部处呈现方格图案。在使用中，来自引擎的废气在PF的输入端处进
入开放的巢室中.在PF输出端处废气被迫通过巢室壁进入开放的相邻单元中。然而，灰烬或
油烟的颗粒被保留在巢室壁上，仅仅非常小的颗粒偶然通过巢室壁。
随着时间的过去，来自流经PF的废气的油烟和灰烬颗粒倾向于积累，并且开始阻
塞过滤器介质的孔。为了防止PF变为无效的或不起作用的，累积的颗粒被周期性地烧掉.在
一种方法中，这利用再生循环进行，在再生循环中引入的再生燃料燃烧，以将过滤器加热至
油烟燃烧的温度，PF达到的温度稍微高于正常引擎操作期间达到的温度.典型地，颗粒过滤
器根据特定的系统因素而在500℃至700℃之间的温度下再生。仅仅在非常高的RPM和负载
下，常规的汽车引擎才达到该量级的温度。因此，在PF再生操作中，注射燃料以提高排气温
度。通过利用与导入的再生燃料结合的催化剂，会稍微降低PF在燃料燃烧再生循环期间的
温度.与汽油(火花燃烧)引擎燃料空气混合物相比，柴油引擎(压缩燃烧)燃料空气混合物
具有高的含氧量，并且高的柴油燃料含氧量有助于燃料燃烧循环.再生循环的定时和其它
控制方面受控于用于控制引擎功能的车载计算机，计算机结合多个传感器以及与PF有关的
控制输入而进行工作。
参照图19，在本发明的另一实施例中示出了示例性的感应加热颗粒过滤器(PF)
64，该图仅仅示出了一部分的基体11和外部壳体18。与标准的PF相比，在基体11的输入端处
被阻塞的巢室66中的一些或全部用金属线68而不是常规的陶瓷栓阻塞.金属线68用于阻塞
特定的巢室66，从而实现预期的废气流动通过基体11的壁70.此外，金属线68在经受变化的
电磁场时也作为局部加热器发挥作用。如在图19中示出的，某些巢室中的金属线栓68具有
与其它巢室中的金属线栓不同的长度.在一个实施例中，靠近基体11的外部的金属线栓72
比靠近单元的中央的金属线栓74更短，以将磁通量引导朝向基体11的芯部.在燃料燃烧期
间可以启动金属线栓68的PF加热，以作为再生循环期间加热的贡献部分，或者金属线栓可
以用于预加热PF，从而在两种情况下，在燃料再生燃烧本身期间，需要注入的燃料更少。如
果通过感应加热产生了足够的热量，则可以完全消除使用额外的燃料以用于再生加热循
环。
在燃料再生过程中，在PF上游的某个位置处产生了热的废气，并且在热的废气从
引擎流动到PF的过程中会损失大量的热量.相反地，感应加热元件68位于基体11中的上游
侧处，从而产生的感应热量立刻并直接用于加热PF的壁70，一些热量沿着PF的长度通过辐
射、对流和传导的组合而被传递。
如在图19中进一步示出的，位于PF单元的输入端处的金属栓的全部或一些可以具
有与单元的输入面平齐的表面，如由金属栓68示出的。作为替代，一些或全部的金属栓可以
具有从单元的面78向前突出的端部部分76，如由栓示出的。不可避免的是，由于被阻塞的巢
室，在PF单元处产生了排气背压。背压致使引擎性能和燃料经济性降低。期望的是尽可能小
地增大背压，与PF单元有效地进行其废气排放物处理相当。使用中，当排气流38被引导通过
与排放物处理单元的输入面78相对的排气管组件时，金属线的突出头部76用于打破趋向于
在基体的输入面78处积累的压力波，在排气流动进入基体11内并通过其壁70之前，排气撞
击在该输入面处.在波前遇到基体11的输入面78之前，由于波前遇到了金属线的突出部76，
所以致使压力波前打破。波前的打破减少了陶瓷赋予给排气系统的背压，这继而增大了废
气通过废气排放物单元的速度。
从陶瓷基体的前部面70突出的长度的选择取决于多种因素，包括基体的巢室密度
(cpsi)、金属线阵列模式、废气速度以及金属线直径/横截面面积.在本发明的一个实施例
中，突出长度从一个金属线直径增大到与更快的废气速度对应的更长的突出长度。然而，突
出长度不形成为如此长至以使得在压力波撞击到陶瓷基质的输入面的面上之前打破的波
前重新建立。而且，突出长度不形成为如此长至以使得存在未被支撑的金属线端部在高温
(例如在再生燃烧期间所经历的高温)时弯曲的风险。尽管在图19中显示了PF，但是出于相
同的波前破坏目的，用于催化转化器的金属插入件也可以构造成从陶瓷块体的前表面突
出。此外，如在图19的PF中进一步示出的，为增补突出的金属栓的效果，位于单元的前端78
处的任何陶瓷栓88中的一些或全部也可以形成为具有波前打破形状。催化转化器的金属插
入件或者用于PF的金属插入件或陶瓷栓可以具有带弯曲或尖锐轮廓(如以附图标记82示出
的)的突出部分76，以进一步减少背压。
本发明的一个实例实施例具有如下结构特征和性能：
堇青石蜂窝基体，其具有900cpsi、4.66英寸直径和3.75英寸长度，
1∶25金属线阵列模式、前端加载的D形轮廓，
总系统重量(不包括壳体屏蔽件、磁通量集中器等)为523克，由454克洗涂的陶瓷
蜂窝和67克金属线以及2克膏体粘合剂制成，
采用19圈线圈的感应系数：48uH，
中央温度(距前部面1.5英寸处)：对于1.2KW功率消耗(power draw)在100kHz的频
率下在150秒之后为308℃
本发明的另一实例实施例具有如下结构特征和性能：
堇青石蜂窝基体，其具有400cpsi、5.66英寸直径和3.75英寸长度，
1∶25金属线阵列模式、全长度对称轮廓，
总系统重量(不包括壳体屏蔽件、磁通量集中器等)由750克洗涂的陶瓷蜂窝和150
克金属线以及5克膏体粘合剂形成，
采用15圈线圈的感应系数：64uH
中央温度(距前部面1.75英寸处)：对于1.2KW功率消耗在频率87kHz下在150秒后
为140℃
其它的变型和修改对于本领域技术人员而言将是显而易见的，并且所描述和示出
的本发明实施例并非旨在是限制性的。本发明的原理设想有许多替代方案，所述替代方案
具有在示例性的实施例中显而易见的优势和特征。