[发明专利]体积减小的电加热微粒过滤器

说明书

技术领域

本公开涉及发动机控制系统，更具体地涉及电加热微粒过滤器。

背景技术

本文所提供的背景技术描述目的在于从总体上呈现本公开的背景。当前署名的发明人的工作，在本背景技术部分所描述的范围内以及在申请日时可能不作为现有技术的那些描述的方面，都既不明示也不暗示地确认为是相对本公开而言的现有技术。

发动机(诸如柴油发动机和压燃式发动机)可产生微粒物质(PM)，该微粒物质被从排气过滤并且由PM过滤器收集。PM过滤器布置在发动机的排气系统中。PM过滤器降低了燃烧期间产生的PM排放。PM过滤器随着时间过去而变得充满。在一种称为再生的工艺中，PM可在PM过滤器内被燃烧。

再生可涉及将PM过滤器加热到PM的燃烧温度。可利用排气加热技术或利用电加热技术来实施再生。排气加热技术指的是例如通过燃料的后燃烧喷射对排气进行加热。燃料可在燃烧循环期间以及在空气/燃料混合物点燃之后被喷入汽缸，或者被喷入排气流。当在燃烧循环的点火和/或排气冲程期间或之后被引入时，称为后喷射(PI)燃料的被喷射燃料与排气混合并且被布置在排气系统中的氧化催化剂所氧化。从氧化催化剂中的反应释放的热量使得流过PM过滤器的排气温度升高，从而点燃了PM过滤器中的微粒。

典型的排气加热技术可受限于允许PM的慢速、受控燃烧的排气温度。典型的排气加热技术可在20-30分钟内使PM过滤器再生。在典型排气加热技术期间的排气温度范围可从约550℃到650℃，这取决于PM过滤器中的PM量。仅作为示例，当排气温度高于约650℃并且PM过滤器充满时，PM可能燃烧得太快并释放太多热量。由于PM过滤器衬底的快速膨胀，热量可导致PM过滤器中的热应力。热应力可导致PM过滤器损坏。因此，排气温度被控制到低于热应力温度，通常低于约650℃。

电加热技术指的是对进入PM过滤器的排气进行电加热。一个或多个电线圈可布置在PM过滤器的上游并且可被激活以加热排气。电加热技术提供对PM的快速加热和起燃(light-off)。电加热技术也可提供PM过滤器中PM的更加均匀且受控的燃烧。

发明内容

一种排气处理系统，包括微粒物质(PM)过滤器和电加热器。PM过滤器接收发动机的排气并且从所述排气过滤PM，其中，所述PM过滤器包括M个区。电加热器加热输入到所述M个区中的N个区的排气，其中，M是大于1的整数，N是小于M的整数。在其他特征中，所述N个区包括所述PM过滤器的轴向居中部分，并且所述M个区的其他区包括所述PM过滤器的围绕所述N个区的剩余部分。

一种控制系统，包括排气处理系统、电加热模块和排气加热模块。电加热模块激活所述电加热器以加热输入到所述N个区的排气，从而使所述N个区再生。排气加热模块在所述N个区再生后，通过控制所述排气的空气-燃料比来加热输入到所述M个区的排气。

在其他特征中，所述电加热模块激活所述电加热器并持续预定时间段。在其他特征中，所述电加热模块激活所述电加热器直到所述N个区内的PM达到预定温度。

在其他特征中，所述排气加热模块将所述排气加热到预定温度以使所述M个区的其他区再生。所述预定温度导致所述M个区的其他区中的PM燃烧。所述预定温度高于650℃。在其他特征中，所述预定温度高于700℃。

在其他特征中，所述排气加热模块通过将燃料喷入所述发动机的至少一个汽缸以及排气系统来调节所述空气-燃料比。所述发动机将所述排气穿过所述排气系统输出到所述PM过滤器。

通过本文提供的详细描述将明了进一步的应用领域。应当理解的是，这些详细描述和特定示例仅仅用于说明的目的，而并不旨在限制本公开的范围。

本发明还提供了以下方案：

1.一种排气处理系统，包括：

微粒物质(PM)过滤器，其接收发动机的排气并且从所述排气过滤PM，其中，所述PM过滤器包括M个区；和

电加热器，其加热输入到所述M个区中的N个区的排气，其中，M是大于1的整数，N是小于M的整数。

2.如方案1所述的排气处理系统，其特征在于，所述N个区包括所述PM过滤器的轴向居中部分，并且其中，所述M个区的其他区包括所述PM过滤器的围绕所述N个区的剩余部分。

3.一种控制系统，包括：

如方案1所述的排气处理系统；

电加热模块，其激活所述电加热器以加热输入到所述N个区的排气，从而使所述N个区再生；和

排气加热模块，其在所述N个区再生后，通过控制所述排气的空气-燃料比来加热输入到所述M个区的排气。

4.如方案3所述的控制系统，其特征在于，所述电加热模块激活所述电加热器并持续预定时间段。