[发明专利]具有麦塔表面腔的柴油机微粒过滤器系统

说明书

技术领域

本发明通常涉及柴油机微粒过滤器系统，更尤其涉及利用陶瓷过滤器来捕获含微粒的排气的柴油机微粒过滤系统，其结合有设置在接近陶瓷过滤器内的微粒聚集区域的局部微波吸收介质。容纳陶瓷过滤器和微波吸收介质的腔适于接受微波-频率的电磁辐射的输入信号，以建立使得目标吸收介质受到基本均匀加热的场分布型式。

背景技术

利用陶瓷过滤器来捕获柴油机排气流携带的微粒是已知的。在运行过程中，这种陶瓷柴油机微粒过滤器在一端接收排气流，并且当排气通过薄的通道壁扩散时捕获微粒，并且在另一端排出。微粒的持续聚集导致过滤器变得阻塞，从而引起通过过滤器的不希望的增大的压差，并且产生减少发动机效率的背压。因此，必须在达到阻塞的临界水平之前对微粒聚集进行清除。这种微粒的清除可通过提升微粒聚集位置的温度达到碳氢化合物微粒的着火点之上，从而导致微粒的燃烧和气化。一旦微粒气化，燃烧产物可通过排气流从过滤器中扫出。

为了进行局部加热以从过滤器中有效去除微粒，这种加热必须应用到过滤器的基本上整个横截面上。如果穿过过滤器横截面的区域未受热，在这些区域的微粒将不会气化并且过滤器将产生存在堵塞区域的情况。因此，希望提供一种穿过过滤器的基本上整个出口平面的局部微粒燃烧的有效方法，以便提供穿过该平面的均匀加热。

已知利用微波-频率的电磁辐射对在其它的环境中加热绝缘体材料是有效的。然而，使用微波-频率的辐射存在的挑战是穿过目标材料的均匀温度分布的实现。也就是说，利用微波-频率的辐射非常容易造成目标热点和冷点的产生。如上所述的，这种不均匀性通常不符合微粒过滤器再生的要求。而且，在柴油机排气系统中的微粒过滤器的环境提供了关于空间利用和成本限制的挑战。基于微波加热的柴油机排气过滤器再生的合适的系统已经不认为是有效的。

发明内容

本发明提供了相对于现有技术的优点和替换物，通过提供包括设置在波导空腔内的微波-吸收目标的柴油机微粒过滤器，其中波导空腔沿着壁衬有硬-电磁表面(HES)。该HES改进了对于给定设计频率的特定的电磁边界条件，以便于电磁场型式的建立，其中该电磁场型式更加均匀地穿过腔并且当它们处于普通腔中不会在边界壁处消失。反而，该电磁场型式特征为基本上穿过腔的横截面的改善的均匀性，从而导致目标材料经受改善的均匀加热。微波吸收介质的加热导致微粒聚集得到气化并且通过排气流的流动从过滤器中去除。任选的同轴的导体元件沿着腔的中心轴线设置，以便进一步提高场分布的均匀性。

附图说明

结合在说明书中并且构成本说明书一部分的下面附图示出了本发明的示例的实施例，并且与上述的概述和下面的详细说明一起用于说明本发明的原理，其中：

图1是柴油机微粒过滤器系统的剖视图，其结合有设置在陶瓷过滤器的出口处的微波-吸收目标，该陶瓷过滤器在衬有的硬-电磁表面的腔之内；

图2A-2D示出在具有传统结构的传导壁的正圆锥体腔中实现的不同模式的已知的目标加热型式；

图3示出了用于图1中的腔的壁的硬-电磁表面的潜在优选结构；

图4示意地示出在图1中的波导空腔的四分之一部分，并且示出了形成硬-电磁表面结构的层结构；和

图4A示出包括在硬-电磁表面的外层和内层之间延伸的接地部件的可选择的结构。

虽然本发明的实施例已经示出并且大概如上描述出，并且将结合一定潜在优选方案和过程在下文中进行描述，需要的知道和理解的是本发明决不会限制在在此示出和描述的这样的实施例和过程。相反地，本发明的意图在于应该延伸到包含本发明的真实精神和范围内的本发明的宽泛原理的所有的替换物和修改。

具体实施方式

现在将对多个附图进行标记，其中在可允许的范围内在多个附图中相同的部件采用对应的附图标记。在图1中，示出了沿着从柴油机(未示出)的排气流动通道下游设置的柴油机微粒过滤器装置10。气流的方向在图中用指示方向的箭头示出。根据示出的结构，柴油机微粒过滤器包括腔部分12，其用来容纳多孔的陶瓷过滤器14和微波-吸收材料16，该微波-吸收材料16设置基本上穿过过滤器14的横截面处于嵌入接触关系。该微波-吸收材料16可以是在暴露在微波辐射下时可经受加热的任一已知物质或者结合。例如，这种材料可包括SiC(碳化硅)，ITO(铟锡氧化物)，不同的铁氧体等等，对本领域技术人员已知的材料。