专利名称：电加热柴油机微粒过滤器/选择性催化还原两通系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及微粒过滤器且尤其涉及其再生技术。
背景技术：
此处提供的背景描迷是出于对本公开内容情境的一般表述。 在背景技术部分所描述的内容的范围下，和在提交申请时可能还不是现 有技术的内容描述的各方面，发明人的工作即不明确也不隐含地认可为 与本发明相对立的现有技术。柴油机燃烧循环产生微粒，该微粒典型地通过微粒过滤器 (PF)从柴油机排气中过滤。PF置于相应的柴油发动机排气系统中。PF 减少了非均匀燃烧过程产生的微粒物(碳烟)的排放。随着时间流逝， PF变满并且收集的柴油机微粒必须清除。在再生过程中，所述柴油机微 粒在PF中燃烧。发动机控制系统可估计微粒的积累和确定过滤器需要再生的 时间。 一旦确定过滤器满了或填充到预定的微粒水平，控制系统可通改 变燃烧过程和/或将燃料喷射到排气系统来允许再生。在主燃烧事件后燃 料喷射到排气流。后喷射燃料在PF的一个或多个催化剂上燃烧。在催化 剂上喷射燃料燃烧期间释放的热量使排气温度增加，这在PF中燃烧收集 的碳烟微粒。该方法可导致比期望值更高的温度偏移，这对系统各部件 包括PF是有害的。为使氮氧化物(NOx)排放最小化，PF的部分可具有选择性催化 还原(SCR)元件。这种类型的PF有时称为两通柴油机微粒过滤器(DFP ) /SCR元件。虽然两通DFP/SCR元件减少了排气系统的成本，但在再生期 间SCR的性能会大大削减。 一个再生过程可能需要20-30分钟的时间完 成。在此期间PF的大部分加热到大约600-65(^C。在这些温度，SCR元 件清除NOx的效率被大大削减且因此SCR元件被认为是无效的。
发明内容
因此，排气系统可包括过滤罐，其放置在发动机下游。微粒过滤器(PF)置于该过滤罐中过滤发动机废气中的微粒。还原催化剂置 于过滤罐中，在PF上，且在PF接收废气后在废气中促进液态还原剂的反 应。加热元件置于过虑罐中且在PF中加热樣i:粒物。在其他特征中，微粒过滤器(PF)置于发动机下游且过滤发 动机废气中的微粒。还原催化剂至少涂敷PF的一部分且在废气中促进液 态还原剂的反应。加热元件加热PF中的微粒物。在其他特征中，在排气系统中执行再生过程的方法包括使来 自发动机的废气通过加热元件。微粒过滤器(PF)中的微粒物通过加热 元件加热。废气中的微粒物由PF过滤。液态还原剂通过PF上的还原催化 剂与废气反应。适用性的其#>方面根据本文提供的描述是显而易见的。应该 明白本文的说明和具体实施例仅在于举例说明目的而不是对本发明公 开范围的限制。
根据详细描述和附图，本发明公开的内容将能更充分地得到图l是根据本发明实施例，包括排气微粒过滤器(PF)系统的
典型柴油发动机系统功能框图；图2是根据本发明实施例，应用于PF前表面的示例栅格/加热
元件的透视图；图3是根据本发明实施例，PF系统的截面側视图；
图4是根据本发明实施例，微粒过滤器(PF ) —部分的截面图；
图5A是根据本发明实施例，描迷对微粒过滤器(PF)区域加
热的正视图；图5B是根据本发明实施例，描述对于再生过程第 一 时间段的 图5 A中PF加热部分的侧视图；图5C是根据本发明实施例，对于再生过程笫二时间段的图5A 中PF加热部分的侧#见图；图6是描述冷启动排放试验过程中催化剂栽体或PF长度内温 度分布的曲线图；图7是根据本发明实施例，PF系统截面侧视图8是PF—部分的细部截面侧视图，描迷了根据本发明实施例 的加热元件紧固件；图9是PF—部分的细部截面侧视图，描述了根据本发明另 一 实 施例的加热元件紧固件；和图1 O是逻辑流程图，描述了执行根据本发明实施例的排气系 统中的PF再生过程的方法。
具体实施例方式以下描述本质上仅仅是示范性说明而不是对公开内容，应用 或使用的限制。为了清楚，附图中相同的附图标记用于确定相同的部件。 在此使用的术语模块是指专用集成电路(ASIC)，电子电路，执行一个 或多个软件或固件程序的处理器(共享，专用或分组)和存储器，逻辑 組合电路，和/或其他提供期望功能的适当部件。在此使用的术语A, B, C中的至少一个将被诠释为采用非排他性逻辑或的逻辑(A或B或C)。 围。 '、 、 s "' 、'、''参考图1，示出包括排气微粒过滤器(PF)系统12的典型柴油 发动机系统10的功能框图。应该认识到所述柴油发动机系统1 O本质上只 是举例说明，且本文所述的区域加热微粒过滤器再生系统可在各种具有 微粒过滤器的发动机系统中实现。这种发动机系统可包括，但不限于汽 油直喷发动才几系统和均质充气压燃发动才几系统。发动机系统10包括柴油发动机13,进气歧管14，共轨燃油喷 射系统16和排气系统18。发动机13燃烧空气燃料混合物以产生转矩。发 动机13包括8个汽缸22,其以V型邻近汽缸组24， 26配置。虽然图l描述 了8缸(N=8),应该认识到发动机13可包括附加或更少的汽缸。例如， 可实现具有2， 4, 5, 6, 8, 10， 12和16汽缸的发动机。还应该i人识到
本发明的微粒过滤器再生控制可在直列式或其他类型汽缸配置中实现。空气通过节气门流入进气歧管14。空气从进气歧管14流入汽 缸22且在那里被压缩。燃油通过共轨喷射系统16喷入汽缸22且压缩空气 的热量点燃空气/燃料混合物。排气从汽缸22排入排气系统18。在有些情 况下，发动机系统10可包括涡轮增压器，其利用排气驱动涡轮30以驱动 压缩机32,该压缩机将进入进气歧管14的空气压缩。压缩空气在进入进气歧管14之前典型地流经空气冷却装置(未示出)。排气系统18包括排气歧管34, 36,排气导管38， 40和42，及 PF系统12,所示实施例的PF系统可称为柴油机PF系统。排气歧管34, 36 引导废气排出相应的汽缸组24, 26进入排气导管38， 40。可选地，EGR 阀使废气的一部分重新回流到进气歧管24。废气的剩余部分流入涡轮增 压器以驱动涡轮30。涡轮30便于压缩从进气歧管14接受到的新鲜空气。 结合的排气流从涡轮增压器流经排气导管42和PF系统12。当包括以下部 件时，排气可在进入PF系统12之前流经导管42,流经氧化催化剂(DOC) 43,通过液体还原剂喷嘴44接受液体还原剂，和流经混合器45。液体还 原剂可包括尿素，氨，或一些其他液体还原剂。液体还原剂喷入排气流 以与NOx反应产生水蒸气(H20)和N2 (氮气)。PF系统12包括在壳体55中的加热元件52和PF/选择性催化还 原(SCR)元件54。 PF/SCR可称为两通元件或两通PF且在所述实施例中 示为柴油机微粒过滤器(DPF)/SCR。该PF/SCR元件54可包括催化剂载 体/流转换器，其在图7中最佳示出。PF系统12在进入大气之前对来自排 气导管38, 40的结合排气过虑微粒。PF系统12促进液态还原剂与N0x间 的反应。PF系统12还可基于燃烧后的空气/燃料比氧化废气。氧化作用的 量增加了废气的温度。加热元件52增加了 PF/SCR元件54的前表面的温度，其启动其 中收集的碳烟的燃烧。PF/SCR元件54从发动机13接收废气且过虑废气中 存在的碳烟微粒。PF/SCR元件54的PF部分可由陶瓷材料，碳化硅材料， 金属材料，或其他合适的材料形成。基于本发明的基于氧的微粒过滤器再生方法，控制模块60调 节系统10的操作。系统10可包括各种传感器62,如排气溫度传感器64, 排气流量传感器66,空气进气流量传感器68，含氧量传感器70,燃料压 力传感器72，空气-燃料传感器74，和用于系统10的状态确定和控制的其 他传感器76。控制模块60确定何时需要再生以及控制发动机操作以允许 再生的发生。基于由传感器62接收的状态信号，控制;f莫块60在整个再生 过程中控制发动机操作处于再生水平。控制模块60基于各种检测的信息控制发动机13和PF再生。更 确切地，控制才莫块60估计PF/SCR元件54的负荷。当估计的负荷达到阈值 水平(如5克/升微粒物)且排气流率在期望的范围，电流被控制流到加热元件52且通过控制冲莫块60和电源80提供以启动再生过程。来自电源的 电流可直接提供给加热元件52,如图所示，或在由加热元件52接收前提 供给控制模块60。再生过程的持续时间基于PF/SCR中的微粒物数量而变 化。预计再生过程可持续2-6分钟。在再生过程的起始部分电流应用于加热元件52。更确切地， 电能加热PF/SCR元件54的前表面一阈值时间段(如l-2分钟)。通过前 表面82的废气被加热。再生过程的剩余部分利用由前表面82附近的微粒 物燃烧产生的热量或由通过PF/SCR元件54的加热废气产生的热量来实 现。为了进一步解释和说明分区和加热元件控制可参见美国专利 NO.11/233450，其于2006年3月22日申请名为"分区加热入口点火柴油 机微粒过滤器再生"，该专利在此全文结合参考。参考图2，示出了应用于PF/SCR元件104前表面102的栅格/加 热元件100的透—见图。加热元件120可以是各种形状和尺寸且可布置成各 种构形和式样。例如，加热元件的宽W或导热路径可才艮据每个应用而变 化。虽然加热元件120，如图所示，具有单个正连接器106和单个负连接 器108，其也可具有任意数量的连接器。同时，可结合任意数量的加热 元件。另一实施例中，每对连接器和加热元件和/或其分段部分可与前表 面102的特定的覆盖区域关联。前表面102通过多个区域的加热减少了再 生期间PF系统的电气影响。每个区域通过向布置在各区域的电阻材料通 路供电而分别加热。在一个实施例中，加热元件由电阻材料片组成，例 如金属材料，如不锈钢。加热元件可利用水沖切割才几沖压，碾压，切割， 或利用其他合适的技术成型。通过将前表面102分成多个被加热区域，加热元件100的材料 可更均匀地分布以均匀加热前表面102。这使特定加热区域的截面积最 小化且扩大了邻近通道的碳烟燃烧。结果，总的微粒物消耗被最大化， 而起始加热面积的数量和用于加热的电能被最小化。在各区域中，应该 认识到加热元件1 OO可形成电阻通路或材料带。电阻通路可以是能渗透 的或具有使废气流穿过的孔。还因该认识到各区域可依次加热，同时加 热，或需要时选择性加热。参考图1和2，控制模块60分别控制各区域的加热。开关120 (被包含时)可选择性地启动或停用以允许电流流 向各区&戈。例如，电 压通过电源80提供给开关120。
参考图3，示出了PF系统150的截面侧视图。PF系统150,如图 所示包括串连连接的栅格l54和PF/SCR元件156。栅格154和PF/SCR元件 156相互对接且通过衬垫158保持在适当位置，衬垫158再由壳体160保 持。衬垫158，其为半软质挠性套筒，被巻绕且紧密地保持栅格154和 PF/SCR元件156。衬垫158于是封装在焊接罐的或过滤罐中，如图所示。 衬垫158可由绝缘材料，如蛭石或其他绝缘材料形成。PF系统150还包括电接触端子170,其与栅格154连接。连接器 172通过插头175使绝缘电线174与端子170连接。电能通过电线174提供 给各端子170。连接器172与壳体160连接。端子170通过高温导电封条176 密封在衬垫158上。需要注意的是栅格158可利用各种紧固件和/或紧固技术与 PF/SCR元件156连接。当在其中应用电流时栅格154到PF/SCR元件156的 连接控制加热元件154的运动。当加热元件154的温度增加，加热元件154 的材料膨胀。因为加热元件154可具有大约700-1 OOO' C间的最大操作温 度，因此加热元件154或其各部分可呈现大量的形变或横向运动。所述 膨胀运动在其位于其中的PF系统150的横截面平面中。紧固件的使用有 助于阻止或限制这种运动。该紧固件还可阻止加热元件相邻部分间的短 路。在一个实施例中，紧固件沿加热元件或其上的电阻/导电通路以预定 间隔设置，例如2-5厘米间隔。这种连接的实例在图8和9中描述。该紧固 件可形成为销，倒刺销，插塞，翼片，夹等。该紧固件可由金属或其他 合适的材料形成。PF/SCR元件156可以是整体式微粒捕集器且包括交替的入口 隔室/通道184和出口隔室/通道186。该隔室/通道184, 186沿PF/SCR元件 156轴向延伸。PF/SCR元件156的壁188可包括堇青石材料的多孔的陶瓷 蜂窝壁。应该认识到任何陶瓷蜂窝材料均在本发明范围内。邻接通道交 替地在各端部如190所示^^皮插塞。这迫使柴油机气雾穿过用作机械过滤 器的多孔栽体壁。微粒物沉积在入口通道184中且废气通过出口通道186 排出。碳烟微粒192流入PF/SCR元件156中且在此捕集。出口通道186或PF/SCR元件156的其他部分可包括SCR材料和 /或元件。例如，出口通道的内壁194可涂敷SCR材料。这在图4中最佳示 出。SCR材料可包括钒，沸石，或其他合适的SCR材料。壁206可包括和/或涂敷SCR材料。如图所示，壁206包括涂敷 其上的SCR层215。壁206用作进入的发动机废气的过滤器和催化剂，该 废气如箭头216所示。废气216进入入口208且从入口通道202通过壁206 流到出口通道204。壁206阻止微粒物220进入出口通道204。因此，微粒 物贴靠壁206收集在入口通道202中。壁206中的SCR催化剂促进废气中液 态还原剂与NOX的反应以形成H20(水蒸气)和N2 (氮气)。气态或液态 还原剂，例如氨或尿素，可添加到废气。液体于是在壁206上被吸收。为了去除收集的微粒物或碳烟220,接近入口208的入口区域 230通过加热元件231加热。当废气216在入口区域230加热，在该入口区 域的所收集微粒物点燃生成火焰。火焰的实例由232示出。该火焰由沿
种加热可通过电接口产生，例如一个或多个加热元件，本文对此有详细 描述。所述加热由最小的电能实现。所述加热在PF/SCR元件中提供均匀 的热分布和有限的峰值温度，因而防止PF/SCR元件的损坏。所述加热可 在低燃料消耗再生循环期间运行。也就是说，在PF/SCR元件再生期间可 将最小量的燃料注入排气系统和/或PF系统。参考图5A-C，示出了PF/SCR元件250中区域加热和热传送的 正视图和侧视图。在图5A中，示出了位于中心的区域252,其在再生过 程中可被选择并加热。需要注意的是PF/SCR元件250的前表面可分成任 意数量的区域。加热^皮选区域的前表面以点燃前表面附近的樣i粒物。该 燃烧/产生的热能沿PF/SCR元件250纵向传送。图5A和5B描述了再生过程不同时刻PF/SCR元件250中微粒物 的点燃/热能。图5A提供离前表面起始点燃大约15s时PF/SCR元件250的 第一部分254的点燃实例。图5B提供离前表面起始点燃大约30s时PF/SCR 元件250的第二部分256的点燃实例。实施再生过程的时间在每个应用中 是可变的。需要指出的是在任何时刻下PF/SCR元件250的少部分被点燃。因此，PF/SCR元件250的大部分可用作催化剂和去除NOX。在一个 实施例中，加热前表面的20。/。且因而点燃PF/SCR元件250的3-5。/o并因此 处于SCR失效状态。剩余的95-97y。处于SCR有效状态。当处于SCR有效 状态，PF/SCR元件250的关联部分在适于去除NOX的温度范围操作。例 如，PF/SCR元件250的未点燃的部分可在大约200-300' C温度范围内操 作。这允许SCR材料有效去除NOx。另一个实施例，当PF/SCR元件250
有效，则在再生期间PF/SCR元件250的NOx去除效率可大约等于或大于 90 % 。参考图6,描述冷启动排气试验过程中催化剂载体或PF的长度 内温度分布的曲线图。催化剂栽体具有多个串连连接的催化砖块。前催 化砖块和后催化砖块间的接触点由0.05m处温度差峰尖代表。该峰尖由 催化砖块通道间的不对齐引起。多重曲线50被示出且代表由标注区52提 供的以秒为单位的时间。多重曲线50提供了用于PF的Tgas和Ts。w的差值
与通道长度或沿通道纵向长度位置间的关系。Tgas是排气温度，丁3。11￡1是
载体温度。从图中可以看出，由于PF入口或隔室入口位置处的湍流换热， 大的溫度损耗发生在PF的前表面。前表面对应通道长度O。热废气加温 高度湍流处的PF前表面。热废气加热前表面直到随时间达到热平衡。由 于废气流沿PF通道向下游很短距离就变为层流，热交换损失减少。因此， 废气流呈层流状的PF后表面随时间在温度上渐变。在后表面附近 Tgas/Ts。Hd温度差接近0。由于这个原因，后表面的热损失小于前表面。因此，加热元件用于提升载体的温度以氧化前表面上的碳烟。 这防止了由废气对流加热引起的加热元件能量损失，该废气随后流经载 体壁且从"干净，，的冷的出口通道流出。当PF加热元件用于加热PF前表面，加热元件的温度增加到超 过碳烟的燃点。PF的前表面加热到可允许微粒物燃烧的足够温度会产生 火焰峰面，其向下或沿PF通道纵向传播从而清洁过滤器的碳烟。PF可由 电阻材料形成，该材料提供有效技术产生热量。然而，到较低温废气中 的热损失，和到金属排气管中的辐射热损失增加了用于达到期望点燃温 度的电能。当加热元件接收湍流废气流，会出现大量的热损失，其将减 少加热元件的温度。这种热损失的大部分是辐射热损失。
辐射热损失是从高溫物体放射能量且通常是红外光。由于微 粒物需要高温来燃烧，则辐射热损失是能量损失的主要来源。斯式藩-波耳兹曼定律认为辐射能的能量损失与发射和吸收表面温度的四次方 差成比例，即a^~j(C-[4)。 qrad是辐射热损失，A是斯式藩-波耳兹 曼定律常数，Th是加熟元件温度，Tt是废气和/或加热元件附近的其他部 件的温度。因为用于点燃碳烟的加热元件的温度很高，所以与加热元件 相关的加热表面辐射热损失也4艮高。为了贮存和反射辐射能且利用该能量燃烧碳烟，将采用催化 剂载体/流转换器执行过程，如下所述。为了以最小的电能实现用于碳烟
点燃的加热元件的高温，对废气流的对流损失要最小化。这通过将湍流 废气流转换到层流废气流来完成。流转换器在加热元件接收之前将湍流 流转换成层流流。在以下描述的实施例中，辐射能损失通过允许辐射能 反射和/或贮存在加热元件附近的遮蔽载体表面来减少。因此排气管中的 导热损失减少，且辐射能在加热元件附近贮存。所述的能量反射和贮存 有效的改善了再生PF的电气效率。参考图7，示出PF系统150，的截面侧视图。该PF系统150',如 图所示包括串连的流转换器152，栅格154和PF/SCR元件156。流转换器 152，栅格154和PF/SCR元件156彼此贴靠且通过衬垫158，保持在适当位 置，其中衬垫由壳体160，保持。在PF系统150，制造过程中，流转换器152， 栅格154和PF/SCR元件156贴靠在一起且保持在适当位置。这确保了栅格 154保持在流转换器152和PF/SCR元件156之间。衬垫158，巻绕且紧紧地 保持流转换器152 ，栅格l 54和PF/SCR元件156。需要注意的是栅格154也可附装到流转换器152或PD/SCR元 件156 。加热元件154可利用各种紧固件和/或紧固技术附装到流转换器 152或PF/SCR元件156,其中一些紧固技术在此#^描述。当应用电流时， 栅格154到流转换器152和/或PF/SCR元件156的附装控制了加热元件154 的运动。所迷流转换器152可包括催化剂栽体，例如柴油机氧化催化剂 (DOC)。同样地，流转换器152可基于后燃烧空气/燃料比用作热屏蔽 和氧化废气。氧化量增加了废气的温度。在一个实施例中，流转换器152 包括和/或是一个开口的隔室/通道栽体且PF/SCR元件156包括和/或是一 个封闭的隔室/通道载体。流转换器152具有内流通结构，而PF/SCR元件156用作过滤器。利用流转换器152,减轻了上迷辐射热损失且在加热元件154 上维持了层流废气流。流转换器152在加热元件154接收前将湍流废气流 转换成层流废气流。这通过允许层流废气流通过加热元件154表面而改 善了加热元件的效率。流转换器152构造类似于PF156。然而，流转换器不具有端部 插塞且因此是流通结构。该流转换器152可经过一种或多种各类型的加 工以改善其辐射反射特性。例如，流转换器152可金属涂敷。流转换器 152可用作或由辐射能反射块取代。辐射能反射块的大小和定位可与流 转换器152相同。该辐射能反射块反射辐射能。辐射能反射块可提供与 湍流到层流交换相对的湍流交换。该流转换器/辐射能反射块可以是各种 尺寸，形状和结构。虽然未示出，该流转换器具有与通道184, 186相似 的通道，其中可附有下述紧固件。栅格154附装到流转换器152的后表面 194。虽然附图8和9主要描述的是加热元件到PF/SCR元件的附装， 但加热元件也可利用相似的技术附装到其他催化剂载体或流转换器。参考图8，示出了PF/SCR元件302的部分300的细部截面側视 图，其描述了加热元件紧固件304的实例。加热元件307的通路部分306 示出在PF/SCR元件302的前表面308上。加热元件307通过一个或多个紧 固件支承在前表面208上，例如紧固件304。紧固件304可一体成形为通 路部分306的一部分且插入通道312的入口310。该紧固件304成形或形成 以允许容易装配，但难以拆卸。例如，紧固件304可如图所示为带倒刺 翼片或采用其他形式。该紧固件304可不完全塞住入口 310且因此可允许 废气流过。示出了废气可以流过其的开口314。这样，紧固件304可在通 道中灯芯式加热，其可进一步便于其中的碳烟燃烧。参考图9，示出了PF/SCR元件322的部分320的细部截面側视 图，其描述了加热元件紧固件324的实例。加热元件327的通路部分326 示出在PF/SCR元件322的前表面328上。加热元件通路通过图示为销钉的 紧固件324保持在前表面328上。紧固件324可插入或附装在PF/SCR元件 322的出口通道332的端部插塞上。紧固件324也可生成和/或形成为端部 插塞330的一部分。紧固件324可嵌入PF/SCR元件322，如图所示，且允 许加热元件通路的连接。加热元件通路可卡合在紧固件324的端部334下。需要注意的是加热元件通路可以是多孔的且允许废气流过，如图所
示。可选择的，加热元件通路可安排在PF上，这样入口通道开口位于通 路部分之间。参考图10，示出了逻辑流程图，其描述了在排气系统中执行 PF再生过程的方法。在步骤400,来自发动机的废气流经流转换器，例如流转换器 152。流转换器在加热元件(栅格)接收前将湍流废气流转换成层流气流。在步骤402,废气在流经流转换器之后流经或穿过加热元件， 例如加热元件(栅格)82， 154和231中的一个。加热元件增加了废气的 温度以在PF/SCR元件(例如PF/SCR元件54和156中的一个)的所选择部 分中点燃微粒。加热元件的所选择区域或多个区域被选定和有效。 PF/SCR元件前表面的加热在废气中没有燃料喷射的情况下启动再生。虽 然燃料可喷射入废气以进一步在PF中加热和点燃微粒物。在一个实施例
中，当运行再生过程时燃料不喷射入废气。在步骤404, PF/SCR元件过虑废气中的微粒，如上所述。在 步骤406， PF/SCR元件通过PF上包括的还原催化剂来促进液体还原剂与 废气的反应，例如通过SCR层215。在步骤408，确定加热元件，废气，PF/SCR元件的温度，和/ 或其他温度。所述温度可直接或间接确定。当直接确定时，温度信号可 从传感器获得，例如传感器62。当间接确定时，可通过控制模块，例如 控制模块60确定排气流率，进气流率，氧水平，喷射入发动机汽缸的燃 料，和其他参数。这些参数也可直接和/或间接地通过传感器62或其他已 知技术的应用来确定。可用一个算法确定温度。列表可存储在存储器中 以根据所述参数，已知操作条件，和发动机系统的已知操作特征确定温 度。在步骤410，控制模块确定何时存在一个或多个条件，例如是 否一个或多个温度已超过相关的预定阈值。当超过一个或多个阈值，控 制模块可继续执行步骤412-416,否则该控制模块可继续再生过程且回到 步骤408或继续执行步骤418。当确定再生过程在一个特定区域已经完 成，控制模块将继续执行步骤418。在一个实施例中，当加热元件温度 等于或大于大约800' C - 850' C，控制^t块继续执行步骤412-416。在步骤412-416，控制模块可基于确定的条件调节进气流率，排气流率，燃料喷嘴操作，加热元件电流，废气氧(02)水平，和/或其 他操作方面。可调节对发动机和/或排气的燃料喷射操作。例如，该控制 模块可执行调节以减少 一个或多个所关注的温度。作为更具体的实例，
控制模块可减少加热元件和/或PF/SCR元件的温度。例如，控制模块可 减少提供给加热元件的电流以减少加热元件的温度且因此减少PF/SCR 元件的温度。作为氧控制的实例，可调节喷射入发动机的燃料和/或空气以 提供更浓或更稀的空气/燃料混合物。后喷射也可用于调节氧水平。后喷 射阀或其他装置可用于发动机汽缸和/或其下游的燃料后喷射。在发动机
排气。、'， 口 ' P a ',在步骤418,控制模块可选择后续区域以运行再生过程或结束 再生过程。步骤418结束后，控制模块可返回步骤402。上述步骤是用于示例性实施例；所述步骤可顺序地，同步地， 同时地，连续地，或根据应用以不同的次序执行。本领域的技术人员根据前述描述能认识到本发明所公开内容 的广泛示教可以各种形式实现。因此，虽然此公开内容包括特定实例时， 但由于其他修改对技术人员是显而易见的，，尤其是在研究了附图，说 明书，和其附的权利要求之后，因此公开内容的实际范围应不受限制。
权利要求
1.一种排气系统，包括过虑罐，置于发动机下游；微粒过滤器(PF)，其置于所述过虑罐中且过滤所述发动机的废气中的微粒；还原催化剂，其置于所述PF上且在所述PF接收所述废气后在该废气中促进液态还原剂反应；和加热元件，其置于所述过虑罐中且加热所述PF中的微粒物。
2. 如权利要求1所述的排气系统，进一步包括衬垫，其中所迷PF, 所述还原催化剂和所述加热元件置于所述衬垫中。
3. 如权利要求l所述的排气系统，进一步包括衬垫，其中所述PF和 所述加热元件通过所述衬垫相对于彼此保持到位。
4. 如权利要求l所述的排气系统，进一步包括 衬垫；多个端子，其向所述加热元件提供电流；和 热密封，其连接在所述衬垫和所述多个端子之间。
5. 如权利要求l所述的排气系统，进一步包括控制模块，其启动所 述力口热元件。
6. 如权利要求5所述的排气系统，包括 温度传感器，产生温度信号，其中当所述温度信号超过阈值时，所述控制模块减少流向所述加热 元4牛的电流。
7. 如权利要求5所述的排气系统，包括 温度传感器，产生温度信号，其中当所述温度信号超过阈值时，所述控制模块调节所述废气中的 氧水平。
8. 如权利要求l所述的排气系统，其特征在于所述加热元件包括电 阻材料的栅格。
9. 如权利要求l所述的排气系统，其特征在于所述加热元件包括多 个可选择性加热的区域。
10. 如权利要求l所述的排气系统，进一步包括多个与所述加热元 件连接且向所迷加热元件提供电流的电端子。
11. 一种排气系统，包括微粒过滤器(PF)，其置于发动机下游且过滤发动机废气中的微粒； 还原催化剂，其涂敷所述PF的至少一部分且在所述废气中促进液态 还原剂反应；和加热元件，其接收电流信号且在加热所迷PF中的微粒物。
12. 如权利要求ll所述的排气系统，还包括壳体，其中所述PF,所 述还原催化剂，和所述加热元件置于所述壳体中。
13. 如权利要求U所述的排气系统，进一步包括衬垫，其中所述PF 和所述加热元件通过所述衬垫相对于彼此保持到位。
14. 如权利要求ll所述的排气系统，进一步包括流转换器，在所述 加热元件接收废气之前之前将所述废气湍流气流转4灸成层流气流。
15. 如权利要求ll所述的排气系统，进一步包括启动所述加热元件 的控制模块。
16. 如权利要求ll所述的排气系统，其特征在于所述加热元件包括 电阻材料的栅格。
17. 如权利要求ll所述的排气系统，其特征在于所述PF包括从陶 瓷，碳化硅，金属材料中选择的至少一种材料。
18. —种在排气系统中执行再生过程的方法，包括 使来自发动机的废气流经加热元件； 通过所述加热元件加热微粒过滤器(PF)中的微粒物； 用所述PF过滤所述废气中的微粒；且
19. 如权利要求18所述的方法，进一步包括确定所述加热元件，所述PF，和所迷还原催化剂中至少一个的温度 4可时超过阈值；和当超过所迷阈值时减小所述加热元件的温度。
20. 如权利要求18所述的方法，其特征在于加热所述微粒物包括点 燃微粒以启动沿所述PF纵向传播的燃烧。
全文摘要
本发明涉及电加热柴油机微粒过滤器/选择性催化还原两通系统，具体而言，一种排气系统可包括置于发动机下游的过滤罐。微粒过滤器(PF)置于过滤罐中且过滤发动机废气中的微粒。还原催化剂置于过滤罐中，位于PF上，且在PF接收后促进废气中的液态还原剂反应。加热元件置于过滤罐中且在PF中加热微粒物。
文档编号F01N3/027GK101315039SQ20081009874
公开日2008年12月3日 申请日期2008年5月30日 优先权日2007年5月30日
发明者E·V·贡泽, M·J·小帕拉托尔, Y·何 申请人:通用汽车环球科技运作公司