[发明专利]颗粒物过滤器的减少表面裂缝策略

说明书

政府权利声明

本发明依照美国政府与能源部(DoE)的合同号DE-FC-04-03AL67635产生。美国政府在该披露中具有一定的权利。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2007年9月14日提交的美国临时专利申请号60/972,517的优先权。

本申请涉及2007年12月19日提交的美国专利申请号11/959,753、2007年12月14日提交的美国专利申请号11/956,722、2006年11月17日提交的美国专利申请号11/561,100、2006年11月17日提交的美国专利申请号11/561,108、2006年11月8日提交的美国专利申请号11/557,715。上述申请的内容作为参考全文引入。

技术领域

本发明涉及颗粒物质(PM)过滤器，且更具体地涉及减少电加热PM过滤器的表面裂缝。

背景技术

该部分的内容仅提供与本披露有关的背景信息，且可能不构成现有技术。

发动机(如柴油发动机)产生颗粒物质(PM)，所述颗粒物质(PM)通过PM过滤器从排气气体过滤。PM过滤器布置在发动机的排气系统中。PM过滤器降低在燃烧期间产生的PM排放。

随着时间的过去，PM过滤器充满。在再生期间，PM在PM过滤器内燃烧。再生包括将PM过滤器加热至PM的燃烧温度。有许多方式进行再生，包括修改发动机管理、使用燃料燃烧器、使用催化氧化剂以借助于燃料后喷射增加排气温度、使用电阻加热线圈、和/或使用微波能量。电阻加热线圈通常与PM过滤器接触布置，以允许通过传导和对流加热。

当获得高于燃烧温度(如600℃)的温度时，柴油机PM燃烧。燃烧的启动使得温度进一步增加。虽然火花点火式发动机通常在排气气流中具有低的氧气水平，但是柴油发动机具有显著更高的氧气水平。虽然增加的氧气水平使得PM过滤器的快速再生可行，其也可能引起一些问题。

使用燃料的PM降低系统往往降低燃料经济性。例如，许多基于燃料的PM降低系统降低燃料经济性5％。电加热PM降低系统以可忽略的量降低燃料经济性。然而，难以实现电加热PM降低系统的耐用性。

表面裂缝已经成为电加热PM过滤器的问题。这些裂缝由PM过滤器的后端塞区域附近的燃着的碳烟产生的大的热膨胀力引起。

发明内容

一种系统，其包括颗粒物质(PM)过滤器，所述PM过滤器包括用于接收排气气体的上游端、下游端和至少一个部分。控制模块使用加热器启动所述PM过滤器中PM的燃烧，并选择性地调节排气气体的氧气水平，以调节所述PM过滤器的所述至少一个部分附近的燃烧温度。

一种方法，其包括提供颗粒物质(PM)过滤器，所述PM过滤器包括用于接收排气气体的上游端、下游端和至少一个部分；使用加热器加热所述PM过滤器；启动所述PM过滤器中PM的燃烧；选择性地调节排气气体的氧气水平，以调节所述PM过滤器的所述至少一个部分附近的燃烧温度。

进一步的应用范围从在此提供的说明显而易见。应当理解，说明书和具体示例仅用于图示说明的目的，而不限定本披露的范围。

附图说明

在此所述的附图仅用于图示说明的目的，而决不限定本披露的范围。

图1是包括颗粒物质(PM)过滤器的示范性发动机的功能方块图，所述PM过滤器带有从所述PM过滤器隔开的分区进口加热器；

图2更详细地示出了图1的电加热颗粒物质(PM)过滤器的分区进口加热器的示范性分区；

图3更详细地示出了图1的电加热PM过滤器的分区进口加热器的示范性分区；

图4示出了图3的分区进口加热器的一个区域中的示范性电阻加热器；

图5示出了具有从所述PM过滤器隔开的分区电加热器的电加热PM过滤器；

图6示出了分区电加热器内的加热；

图7是示出了由控制模块为再生PM过滤器进行的步骤的流程图；

图8是示出了对多个氧气水平而言碳烟厚度作为轴向位置的函数的曲线图；

图9是示出了对多个氧气水平而言峰值温度作为轴向位置的函数的曲线图；

图10是示出了对给定流率调节氧气水平的曲线图；和

图11是示出了用于控制分级进行的火焰前锋温度的方法的步骤的流程图，以降低PM过滤器部件附近的燃烧温度。

具体实施方式

以下说明本质上仅为示范性的且不打算限定本披露、应用或使用。应当理解，贯穿整个附图，相应的附图标记表示相同或相应的部件或特征。