具有减少的应力的电加热微粒过滤器制造技术

本发明专利技术涉及具有减少的应力的电加热微粒过滤器。一种系统，其包括具有进口以接收排气的微粒（ＰＭ）过滤器。分区加热器布置在所述进口中且包括电阻加热器，所述电阻加热器包括Ｎ个区域，其中Ｎ是大于１的整数。所述Ｎ个区域中的每个包括Ｍ个子区域，其中Ｍ是大于１的整数。控制模块选择性地起用所述Ｎ个区域中的一个以在从所述Ｎ个区域中的所述一个的ＰＭ过滤器下游部分中启动再生，且停用所述Ｎ个区域中的其它区域。

【技术实现步骤摘要】
具有减少的应力的电加热微粒过滤器政府权利声明 本公开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7>开中具有一定的4又利。相关申请的交叉引用 本/>开涉及微粒(PM )过滤器，且更特定地涉及用于PM 过滤器的灰分减少系统。
技术介绍
该部分的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，且可能不 构成现有技术。 诸如柴油发动机的发动机产生微粒(PM),微粒通过PM 过滤器从排气过滤。PM过滤器布置在发动机的排气系统中。PM过滤器 减少在燃烧期间产生的PM排放。 随着时间的过去，PM过滤器装满。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 多种途径进行再生，包括修正发动机管理，使用燃料燃烧器，通过燃料 后喷射使用催化氧化剂以增加排气温度，使用电阻加热线圏，和/或使用 微波能量。 柴油PM在获得高于燃烧温度如600。C的温度时燃烧。燃 烧的启动使得温度进一步增加。虽然火花点火式发动机典型地在排气气流中具有低氧气水平，但是柴油发动机具有显著较高的氧气水平。虽然 增加的氧气水平使得PM过滤器的快速再生变成可能，它也可能引起一 些问题。 4吏用燃料的PM减少系统趋于降低燃料经济性。例如，许 多基于燃并牛的PM减少系统降4氐燃泮+经济性5 % 。电加热PM减少系统 以可忽略的量降〗氐燃并牛经济性。然而，)^以实现电加热PM减少系统的 耐用性。
技术实现思路
—种系统，其包括具有进口以接收排气的微粒(PM)过 滤器。分区加热器布置在所述进口中且包括电阻加热器，所述电阻加热 器包括N个区域，其中N是大于1的整数。所述N个区域中的每个包 括M个子区域，其中M是大于1的整数。控制模块选择性地起用所述 N个区域中的 一个以在从所述N个区域中的所述一个的PM过滤器下游 部分中启动再生，且停用所述N个区域中的其它区域。 在其它特征中，所述N个区域中的所述其它区域提供应力 减轻区域。所述N个区域布置在中心部分、在所述中心部分的径向外部 的第一圓周部分和在所述第一圆周部分的径向外部的第二圆周部分中。 所述中心部分包括第一区域。所述第二圆周部分包括所述第一区域、第 二区域和第三区域。所述第一、第二和第三区域围绕所述第二圓周部分 交替。所述第一圆周部分包括交替的第四和第五区域。 进一步的应用范围/人在此才是供的it明显而易见。应当理 解，说明和具体示例仅为图示说明的目的，且不限定本公开的范围。附图说明 本文所示的附图4又仅是示意性目的，而不是以任何方式限 制本公开的范围。 图1是示范性发动机的功能方块图，包括带有分区进口加 热器的电加热微粒(PM)过滤器； 图2更详细地图示了图1的电加热微粒(PM)过滤器的 分区进口加热器的示范性分区； 图3更i羊细:l也图示了图1的电加热PM过滤器的分区进口加热器的示范性分区；和 图4图示了图3的分区进口加热器中的区域之一中的示范 性电阻加热器。具体实施例方式下面的描述实质上仅仅是示意性的，而不是限制本公开、 应用或使用。应当理解，在整个附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特;fi。 如在此使用的，术语"模块"指的是特殊应用集成电路 (ASIC)、电子电路、执行一个或更多软件或固件程序的处理器(共享、 专用、或群组)和存储器、组合逻辑电路、和/或提供所述功能的其它适 当部件。 本/>开采用在整个电加热PM过滤器的进口上分布的加热器区域。加热器区域以使得热应力在起用的加热器之间减轻的方式隔 开。因此，由于加热引起的总体应力更小，且在整个电加热PM过滤器 的容积上分布。该途径允i午在电加热PM过滤器的4交大的部分中再生， 而不产生损坏电加热PM过滤器的热应力。 最大温度梯度在加热器的边缘处产生。因而，起用越过另 一加热器的局部化应力区域的一个加热器允许更多的主动加热的再生 体积而不增加总体应力。这趋于改进驾驶循环中的再生机会，且减少成 本和复杂性，因为系统不需要独立地再生那么多的区域。 现在参见图1，根据本公开示意性地图示了示范性柴油发 动#几系统10。应当理解，柴油发动机系统10实质上仅为示范性的，且 在此所述的区域加热的微粒过滤器再生系统可以用于采用微粒过滤器 的各种发动机系统中。这种发动机系统包括但不限于汽油直接喷射发 动机系统和均质充气压燃发动机系统。为了讨论简单，本公开将关于柴 油发动才几系统讨i仑。 涡轮增压的柴油发动机系统10包括发动机12,发动机12 燃烧空气和燃料混合物产生驱动转矩。空气通过空气过滤器14进入系 统。空气通过空气过滤器14且被吸入涡轮增压器18。涡轮增压器18压缩进入系统10的新鲜空气。总体上来说空气压缩越大，发动机12的输 出越大。然后，压缩空气在进入进气歧管22之前通过空气冷却器20。 进气歧管22中的空气分配到汽缸26中。虽然图示了 4个 汽缸26,本7>开的系统和方法可以用于具有多个汽缸的发动才几中，包括 但不限于2、 3、 4、 5、 6、 8、 10和12个汽缸。也应当理解，本公开 的系统和方法可以用于V型汽缸结构。燃料通过燃料喷射器28喷入汽 缸26中。来自压缩空气的热点燃空气/燃料混合物。空气/燃料混合物的 燃烧产生排气。排气离开汽缸26进入排气系统。 排气系统包括排气歧管30、柴油氧化催化剂(DOC)32、 和带有分区进口加热器35的微粒过滤器(PF)34。可选地，EGR阀(未 示出)将部分排气再循环回到进气歧管22中。排气的其余部分引入涡 轮增压器18以驱动涡轮。涡轮利于从空气过滤器14接收的新鲜空气的 压缩。排气从涡轮增压器18流动通过DOC32,通过分区进口加热器35 且进入PF34。 DOC32基于后燃烧空气/燃料比氧化排气。氧化量增加排分区进口加热器35加热排气至再生温度，如下所述。 控制模块44基于各种感测信息控制发动机和PF再生。更 具体而言，控制模块44估计PF34的载荷。当所估计的载荷达到预定水 平且4非气流率在希望范围内，电流经由电源46^皮控制到PF34以启动再 生过程。再生过程的持续时间可以基于PF34中的微粒的估计量变动。 在再生过程期间，电流施用于分区进口加热器35。更具体 而言，电能分别加热PF34的分区进口部分35的选定部分达预定时间段。 通过前表面的排气由起用的区域加热。再生过程的其余部分使用由PF34 的已加热面附近存在的微粒的燃烧或由通过PF的已加热排气产生的热 实现。 现在参见图2，更详细地示出了用于PM过滤器34的示范 性分区进口加热器35。电加热PM过滤器34包括多个隔开的加热器区 域，包括区域1 (带有子区域1A、 1B和1C)、区域2(带有子区域2A、 2B和2C)和区域3 (带有子区域3A、 3B和3C )。区域1、 2和3在各 个不同的时间段期间起用。 当排气流动通过已起用的区域时，再生在从已起用的区域 下游的PF的相应部分中发生。不在已起用的区域下游的PF的相应部分用作应力减轻区域。例如，在图2中，子区域1A、 1B和1C一皮起用， 而子区域2A、 2B、 2C、 3A、 3B和3C用作应力减轻区域。 已起用的加热器子区域1A、 1B和1C下游的PM过滤器的相应部分在加热和冷却期间热膨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，包括：　具有进口以接收排气的微粒（ＰＭ）过滤器；　分区进口加热器，所述分区进口加热器布置在所述进口中且包括电阻加热器，所述电阻加热器包括Ｎ个区域，其中Ｎ是大于１的整数，所述Ｎ个区域中的每个包括Ｍ个子区域，其中Ｍ是大于１的整数；和　控制模块，所述控制模块选择性地起用所述Ｎ个区域中的一个以在从所述Ｎ个区域中的所述一个的所述ＰＭ过滤器下游部分中启动再生，且停用所述Ｎ个区域中的其它区域。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：EV冈策，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]