专利名称：用于柴油机微粒过滤器的微波再生控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车辆排气系统，尤其涉及柴油机微粒过滤器的微波再生系 统的控制操作。
背景技术：
柴油发动机运转包括产生废气的燃烧过程。在'燃烧过程中，空气/燃料混 合物fflil进气阀被传送至忾缸并在其中燃烧。燃烧后，活塞将气缸中的废气强 制排到排气系统中。废气可能含有柴油机微粒，通常称其为烟灰。
柴油机微粒过滤器(DPF)可以用来减少废气中的烟灰等级。DPF通常包 括分隔介质和内腔，内腔有用来捕集烟灰的小细孔。废气流过细孔并且烟灰堆 积在壁面上。随着堆积量的增加，可能会阻碍废气流并且使DPF内部的压力 增加。使用微波辐射使DPF再生以烧掉烟灰，并允许废气流动来斷氏压力。DPF 涂有一种磁性微波吸收材料，比如铁氧体，从而在烟灰堆积的区域中集中微波
用来再生DPF的微波系统通常包括微波源和电源。^t波引到DPF腔并 被吸收材料吸收。来自微波的热量造成吸收材料温度增加，因而使堆积的烟灰 燃烧。 一旦燃烧，来自少量烟灰的热量起杠杆作用来燃烧更大量的烟灰。当吸 收材料的温度超过居里温度时，材料就丧失了吸收能力。不能被吸收的微波被 反射回微波源并以热量形式散失。
发明内容
因此，本发明提供一种微波系统，其具有一个微波源为再生柴油机微粒过 滤器(DPF)产生微波信号。微波系统包括一个对从DPF反射的微波信号的功 率电平进行取样的取样装置，和一个与微波源和取样装置相通信的调整器模 块。调整器模块还根据反射微波信号的功率电平和预定的功率临界值调整微波 源的运作。
在一方面，微波系统还包括一个与调整器模块和取样装置相通信并将功率 电平与预定的功率临界值进行比较的比较器漠块。
在另一方面，微波源与延伸入DPF内部的第一天线相通信。
在另一方面，微波源与可操作地处于开启和关闭状态的电源相连接。 仍然在另一方面，柴油机微粒过滤器包括一个将功率电^ft号传递到比较
^t莫块的第二天线。
仍然在另一方面，当反射微波的功率电平大于预定的临界值时，调整器模
块关闭电源。
仍然在另一方面，功率电平信号表示反射'i^r波的功率电平。
M详细描述和附图可以更充分地理解本发明，其中
图1是柴油发动机系统的功能框图，包括根据本发明的微波再生系统； 图2是微波再生系统的功能框图，包括根据本发明的控制系统-, 图3 ^出微波再生系统的一个割t布置的功能框亂包括根据本发明的 控制系统和适用于检测反射微波的柴油机微茅超滤器；以及
图4是一个流程图，示出了根据本发明的微波再生系统所执行的步骤。
具体实施例方式
下面对优选实施例的说明实际上仅用于解释，而决不肖調于限定本发明、 及其应用或用途。为了清楚起见，附图中用相同的参考标记表示相同的部件。 这里所用的术语"模块"表示特定用途集成电路(ASIC)、电子电路、用于执 行一个或多个软件或固件禾歸的处理器(共享的、专用的、舰组的)和内存、 组^il辑电路和/或提供期望功能的其它合适元件。
现在参照图l，示意性地示出一个柴油发动机系统10。柴油发动机系统IO 包括柴油发动机12、排气系统14和微波系统16。柴油发动机12包括气缸18 和进气歧管20。空气M3i进气歧管20 iSA发动机12中。空气充入气缸18中 并和燃料一起燃烧驱动活塞(未示出)。虽然只示出一个气缸18，但应当理解 柴油发动机12可以包括另外的气缸18。例如，可设想柴油发动机有2、 3、 4、 5、 6、 8、 10、 12和16 4^:缸。
作为燃烧过程的结果，气缸18内部产生废气。在废气排到大气中之前，
排气系统14处理废气。排气系统14包括排气歧管22和柴油机微粒过滤器 (DPF) 24。排气歧管22引导从气缸18排出的废气舰DPF24。通过DPF24 处理itn来M^排放。更具体地说，DPF腔内部的细孑L捕集与废气相关的柴油 机微粒(即，烟灰)。细孔涂有微波吸收材料例如铁氧体或由吸收材料例如铁
氧体形成。
微波系统16包括可选择地处于关闭和开启模式的电源25，和产生微波的 微波源26。微波被微波吸收材料吸收。热量烧掉烟灰并再生DPF24，下面会 更详细讨论。微波系统16进一步使用控制系统27，该控制系统包括比较器模 块28和调整微波系统16操作的调整器模±央30，下面会进一步讨论。
现在参照图2，图中更详细示出了微波系统16'。微波系统16'与上文详细 描述的微波系统16對以。因此用對以参考标记表示类似部件。微波系统16'包 括微波源26'、电源25'、第一天线34和控制系统27'。微波源26l顿来自电 源25'的能量产生微波。微波由波导36弓l到第一天线34。波导36可以包括同 轴电缆或其它装置，用于将微波引到第一天线34上。第一天线34延伸入DPF
腔内部并发出微波来烧掉堆积的烟灰。
控制系统27，包括微波取样装置38、比较器模块28'和调整器模块30'。微
波取样装置38与DPF24，耦合并延伸入DPF腔内部，从而将功率电平信号传送
到比较器模块28，。功率电平信号(Pi)表示反射微波信号的功率电平。比较
器模块28，将功率电平信号的功率电平与预定的功率电平相比较。调整器模块
30，与比较器模块28'通信并根据比较结果调整微波的功率电平，这将在下面进
一步讨论。
比较器模块28'将功率电平信号(P,)与预定的功率临界值(Pthr)进行 比较。比较结果传递到调整器模块30'。当P皿舰P皿时，调整器模块30' 产生一个关闭电源25'以停止微波产生的信号。
控制系统27'还检验DPF24'和微波系统16'是否正确运作。DPF腔包含具 有预定居里温度(Ta^)的吸收材料。把材料加热到居里温度Tc,使周围的 烟M^烧。当P,鹏PTOR时，调整器模块30'假设烟鄉烧M符合并且微 波系统16，正确地再生DPF24'。而且，调整器模块30'可以将微波源26'的开启
时间与预定的时间段进行比较，预定时间段表示期望何时接收功率电平信号的
时间段(tN0—肌)。ilil测量在、W]微波源26，之后吸收材料超ij Tc，的时间确 定参数W,。例如，铁氧体的居里 驢大约是500摄氏度。根据实验，微波 使铁氧体达到Tc,需要大约30秒。此后，微波反射回微波源26'。在产生微 波后，调整t^莫块30ltm波源26'的开启时间(toN)与W进行比较。如果30 秒后还未接收到与反射微波相关的功率电平信号，则调整器模块30，就输出一 个指示故障的信号并关闭电源25。
受损的DPF会强化反射微波的功率电平。在这种情况下，微波信号被反 射而不是被吸收并且DPF24'得不至梳分再生。调整親莫块30'将与
PRFL—TOR的时间(tPRP>raR)相比较。如果tpR^TOR早于t^—RPL出现，则调整器
30'输出一个指示故障的信号。
此外，强化反射微波信号可能造成在关闭微波源之后，P,^皿P皿的时 间更长。比如，在关闭微波源26'后，P^通常大约3毫秒降到低于PraR。如 果DPF24'被损坏，则反射微波的功率电平需要大约9毫秒降到低于PTOR。
在关闭微波源26'后，控制系统27'分析反射信号的功率电平。当关闭微 波源26'时，比较器模块28'重置定时器并监视关闭时间。在微波源26'保持关 闭达到预定时间段(toPF)后，比较器模块28'比较P旨和P皿。当P,皿P皿 时，调整器模块30'输出一个指示故障的信号。
现在参照图3，示意性地示出一个替代的柴油机系统10"，包括排气系统 14"和微波系统16"。排气系统14"包括装有至少一个感应孔(未示出)的 DPF24"。第二天线40与感应孔耦合。第二天线40延伸入DPF腔内部并与比 较親莫块28，，通信。
微波系统16"包括微波源26"、电源25"、第一天线34'和控制系统27"。 电源25"可选i也处于开启和关闭状态并连接到微波源26"上。微波源26"直接 与DPF24"耦合。第一天线34'与微波源26"耦合并延伸入DPF腔内部。微波 源26"激发第一天线34，在DPF腔内部发出微波辐射。第二天线40将功率电平 信号传递到比较器模块28"。功率电平信号(PRF。表示在DPF腔内部特定位 置处的功率电平。选择这个位置使得在第一天线34'发射的微波是被反射而不 是被吸收的情况下，第二天线40接收的功率电平大大增加。调整器模块30" 根据Ife与Pthr的比较结果调整微波源26"的操作。变量Prpl可以指用图2所 示的取样装置38所检测的功率电平，或指用图3所示的第二天线40所检测的
功率电平。在下面的讨论中，给这两个量保持一个变量名l，因为对于两种 情况来说使用这些量的逻辑是相同的。
现在参照图4，流程图示出根据本发明的微波系统16所执行的步骤。在 步骤400中，控帝螨定FLAGSYS FAULT是否为真。如果FLAGSYSFA1XT为真，则 控制结束以防止微波系统16不正确运作。如果FLAGSYS FAULT不为真，贝啦制 过禾MfflA步骤401 。在步骤401中，控制确定微波源26是否开启。如果微波源 26关闭，贝啦制回到步骤401。否则，在步骤402中微波源26产生微波。在 步骤404中，控制启动监视微波源26的开启时间(U)的定时器。在步骤406
中，控制确定U。在步骤408中，控制确定反射微波的功率电^F(PRn)。在步 骤410中，控制确定开始接收功率电平信号的时间(t，d)。在步骤412中，控 制将Prfl与Pthr进行比较。如果Pm大于Pthr，则在步骤414中控制确定tp^皿。 如果prfl没有发生，则在步骤416中控制确定微波系统26是否已经工作了通 常产生反射微波的时间段。具体说，控制比较U与^。—^。如果t^没有到 Vrfl，贝啦制返回步骤412中比较p^与p^。否则，在步骤418中控制设 置FLAGSYS—FAULT为真并指示故障。
在确定tPRF>TOR后，在步骤420中控制确定tPRMm是否早于t^，发生。 如果tpR^raR早于tNC)肌发生，贝陏可能损坏DPF24并且在步骤418中控制指 示出现故障。否则，在步骤422中电源与微波源26断开。
进一步指示DPF24受损的是，在电源与微波源26已被断开预定时间段 (topp)之后p^没有正常itt减。在步骤424中，控制确定topp是否过去。如 果W还未过去，则控制返回步骤424。否则，在步骤426中控制确定是 否降到低于Pthr。如果Prfl没有降到低于P ，贝啦制确定DPF24可能损坏。 因此，在步骤418中控制指示一个故障系统并设置FLAGSYS—FAULT为真，控制 结束。如果p^降到低于PjHR，则控制结束。
本领域的技术人员可以从上述说明理解到，能够以不同形式实现本发明的 广泛教导。因此，虽然本发明以其具体例子进行描述，但本发明的真实范围不 能仅限于此，因为其它的改进对于本领域的技术人员在研究附图、说明书以及 下列权利要求后而变得显而易见。
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权利要求
1、一种微波系统，具有一个为再生柴油机微粒过滤器(DPF)产生微波信号的微波源，包括一个对从DPF反射的微波信号的功率电平和表征从DPF腔反射回微波源的微波功率的DPF腔内部的功率电平中的至少一个进行取样的取样装置；和一个与所述微波源和所述取样装置通信并且根据反射微波信号的功率电平和预定功率临界值调整所述微波源的操作的调整器模块。
2、 如权利要求1所述的微波系统，进一步包括一个与所述调整^莫块和 所述取样装置通信并将所述功率电平与预定功率临界值进行比较的比较器模 块。
3、 如权利要求1所述的微波系统，其中，微波源与延伸入DPF内部的第一天线通信。
4、 如权利要求1所述的微波系统，其中，所述微波源与一个可操作成处 于开启和关闭状态的电源相连接。
5、 如权利要求1所述的微波系统，其中，柴油机微粒过滤器包括一个将 所述功率电平信号传递到所述比较器模块的第二天线。
6、 如权禾腰求1所述的微波系统，其中，当所述反射微波的所述功率电 平舰所述预定临界值时，所述调整激對央关闭所述电源。
7、 如权利要求1所述的微波系统，其中，所述功率电平信号表示所述反 射微波的功率电平。
8、 一种微波系统，具有一个为再生柴油机微粒过滤器(DPF)产生微波 信号的微波源，包括一个对从DPF目的微波信号的功率电平进行取样的取样装置；禾口一个与微波源和所述取样装置通信的调整器莫块，将所述功率电平与预定 功率临界值进行比较并根据所述比较结果检验微波系统是否正确运作。
9、 如权利要求8所述的微波系统，其中，当所述功率电平iiii所述预定 功率临界值时，所述调整器模块关闭与所述微波源相关的电源。
10、 如权利要求9所述的微波系统，其中，在一个测量时间段上对所述功率电平进行取样。
11、 如权禾腰求8所述的微波系统，其中，当所述反射微波在期望的反射 时间段内没有出现时，所述调整激對央指示出现了故障。
12、 如权禾腰求8所述的微波系统，其中，当在所述反射微波信号没有出 现的时间段内所述功率电平超过所述预定功率临界值时，所述调整器模块指示 出现了故障。
13、 如权禾腰求8所述的微波系统，其中，当在关闭所述微波源后所述功 率电平不能降到低于所述预定功率临界值时，所述调整器模块指示出现了故障。
14、 如权利要求11所述的微波系统，其中，所述期望的反射时间段包括 开始时间和结束时间，所述开始时间表示期望对所述反射微波l言号进行取样的 最早时间点，所述结束时间表示期望对所述反射微波信号进行取样的最迟时间点。
15、 一种减少用于再生柴油机微粒过滤器(DPF)的1^波系统的反射微波 的方法，包括对反射微波信号的功率电平进行取样； 将所述功率电平和预定功率临界值进行比较；并且 根据所述比较结果调整微波源的操作。
16、 如权利要求15所述的方法，进一步包括根据所述比较结果检验所述 微波系统是否正确运作。
17、 如权利要求15所述的方法，进一步包括当所述功率电平lii^;f述预 定临界值时，关闭与所述微波源相关的电源。
18、 一种检验微波系统是否正确运作的方法，所述微波系统产生微波以 再生用于柴油发动机系统的柴油机微粒过滤器(DPF)，所述方法包括:对反射微波信号的功率电平进行取样；根据所述功率电平与预定功率临界值的比较结果，调整所述反射微波的所 述功率电平；并且根据所述比较结果，指示出现了故障。
19、 如权利要求18所述的方法，进一步包括测量表示微波源开启时间的时间段；以及 测量表示所述反射微波开始取样的时间段的取样时间段。
20、 如权利要求18所述的方法，进一步包括当所述功率电平超^^ 述预 定功寧临界值时通过关闭与微波源相关的电源来调整所述反射微波的所述功率电平。
21、 如权利要求18所述的方法，进一步包括当在期望的反射时间段内没 有出现^f述反射微波时，指示出现了故障。
22、 如权利要求18所述的方法，进一步包括当在所述反射微波信号没有 出现的时间段内所述功率电平m所述预定功率临界值时，指示出现了故障。
23、 如权利要求18所述的方法，进一步包括当在所述微波源保持关闭预 定时间段后所述功率电平继续JS1所述预定功率临界值时，指示出现了故障。
24、 如权利要求21所述的方法，其中，所述期望的反射时间段包括开始 时间和结束时间，所述开始时间表示期望对所述反射微波信号进行取样的最早 时间点，所述结束时间表示期望对所述反射微波信号进行取样的最迟时间点。
25、 如权利要求19所述的方法，其中，所述开启时间在所述微波源幵启 的时候开始，且在所述微波源关闭的时候结束。
26、 如权利要求20所述的方法，其中，所述取样时间段包括一铺示所述反射微波信号开始取样的开始时间和一个表示结束所述取样的结束时间。
全文摘要
一种用于柴油机微粒过滤器的微波再生控制系统，具有为再生柴油机微粒过滤器(DPF)产生微波信号的微波源，所述微波系统包括一个对从DPF反射的微波信号的功率电平进行取样的取样装置和一个与微波源和所述取样装置通信的调整器模块。调整器模块还根据反射微波信号的功率电平和预定功率临界值的比较结果调整微波源的操作。
文档编号F01N3/023GK101169059SQ200610162748
公开日2008年4月30日 申请日期2006年10月27日 优先权日2006年10月27日
发明者E·V·贡泽, W·S·威廉森 申请人:通用汽车环球科技运作公司