[发明专利]升高排气温度的分区电加热颗粒物质过滤器

说明书

政府权利声明

[1]本发明依照美国政府与能源部(DoE)的合同号DE-FC-04-03 AL67635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

[2]本申请要求于2007年9月18日提交的美国临时专利申请号 60/973,321的权益。该申请整体作为参考而被引入本文。

技术领域

[3]本发明涉及颗粒物质(PM)过滤器，且更具体地涉及升高的 排气温度、分区电加热的PM过滤器。

背景技术

[4]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。

[5]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。

[6]随着时间的过去，PM过滤器充满。在再生期间，PM可以在 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，包括修正发动机管理、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 导和对流两者加热。

[7]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。

[8]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。

发明内容

[9]一种系统，其包括电加热器和颗粒物质(PM)过滤器，所述 PM过滤器以靠近所述电加热器和与所述电加热器接触中的一种方式布 置。控制模块选择性地将发动机的排气气体温度增加至第一温度，并在 排气气体温度高于所述第一温度时使用电加热器启动PM过滤器的再 生。所述第一温度大于非再生操作期间PM过滤器处的最大排气气体温 度，且小于PM的氧化温度。

[10]一种方法，其包括提供电加热器；将颗粒物质(PM)过滤器 以靠近所述电加热器和与所述电加热器接触中的一种方式布置；和选择 性地将发动机的排气气体温度增加至第一温度，并在排气气体温度高于 所述第一温度时使用电加热器启动PM过滤器的再生。所述第一温度大 于非再生操作期间PM过滤器处的最大排气气体温度，且小于PM的氧 化温度。

[11]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，而不是意图限定本披露的范 围。

附图说明

[12]在此所述的附图仅用于图示说明的目的，而绝不是意图限定本 披露的范围。

[13]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过滤器带有分区进口加热器；

[14]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；

[15]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；

[16]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；

[17]图5示出了具有分区电加热器的电加热PM过滤器；

[18]图6示出了分区电加热器内的加热；

[19]图7是示出了由控制模块进行的示范性步骤的流程图，以在启 动再生之前增加输入给电加热PM过滤器的排气温度；

[20]图8是示出了对示范性发动机系统而言预期的烟灰百分比作 为在300℃时进口排气温度的函数的曲线图；

[21]图9是示出了对示范性发动机系统而言预期的烟灰百分比作 为在450℃时进口排气温度的函数的曲线图；和

[22]图10是示出了用于再生与PM过滤器相关的分区电加热器的 示范性步骤的流程图。

具体实施方式