[发明专利]用于再生颗粒物过滤器的微波模式切换天线系统

说明书

政府权利声明

[0001]本发明依照美国政府与能源部(DoE)的合同No.DE-FC-04-03AL67635产生。美国政府在该披露中具有一定的权利。

相关申请的交叉引用

[0002]本申请要求于2007年9月17日提交的美国临时专利申请No.60/972,872的权益。上述申请的内容作为参考全文引入。

技术领域

本发明涉及颗粒物质(PM)过滤器，且更具体地涉及再生PM过滤器。

背景技术

该部分的内容仅提供与本披露有关的背景信息，且可能不构成现有技术。

发动机(如柴油发动机)产生颗粒物质(PM)，所述颗粒物质(PM)用PM过滤器从排气气体过滤。PM过滤器布置在发动机的排气系统中。PM过滤器降低在燃烧期间产生的PM排放。

随着时间的过去，PM过滤器变满。在再生期间，PM可在PM过滤器内燃烧。再生可包括将PM过滤器加热至PM的燃烧温度。有许多方式进行再生，包括修改发动机管理、使用燃料燃烧器、使用催化氧化剂以借助于燃料后喷射增加排气温度、使用电阻加热线圈、和/或使用微波能量。电阻加热线圈通常与PM过滤器接触布置，以允许通过传导和对流加热。

当获得高于燃烧温度(如600℃)的温度时，柴油机PM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通常在排气气流中具有低的氧气水平，但是柴油发动机具有显著更高的氧气水平。虽然增加的氧气水平使得PM过滤器的快速再生可行，但其也可能引起一些问题。

使用燃料的PM降低系统往往降低燃料经济性。例如，许多基于燃料的PM降低系统降低燃料经济性5％。电加热PM降低系统以可忽略的量降低燃料经济性。然而，难以实现电加热PM降低系统的耐用性。

发明内容

一种再生系统，其包括颗粒物质(PM)过滤器，所述PM过滤器包括微波能量吸收表面；和天线系统，所述天线系统包括N个天线和天线驱动器模块，所述天线驱动器模块以所述天线系统的多个横向模式按次序驱动所述天线系统，以加热所述微波吸收表面的选定部分，其中N是大于1的整数。

进一步的应用范围从在此提供的说明显而易见。应当理解，说明和具体示例仅用于图示说明的目的，而不限定本披露的范围。

附图说明

在此所述的附图仅用于图示说明的目的，而决不限定本披露的范围。

图1是包括颗粒物质(PM)过滤器和天线系统的示范性发动机系统的功能方块图；

图2是带有根据本披露的天线系统的PM过滤器的更详细的功能方块图；

图3示出了微波吸收表面以一个天线TE模式加热；

图4示出了微波吸收表面以其它天线TE模式加热；和

图5是示出了使用天线系统的多个TE和/或TM模式再生PM过滤器区域的流程图。

具体实施方式

以下说明本质上仅为示范性的且不打算限定本披露、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征。

如在此使用的，术语“模块”指的是专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或更多软件或固件程序的处理器(共用、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合适部件。

根据本披露，通过选择性地起用天线系统的不同横电(TE)和/或横磁(TM)模式以无线地点燃PM过滤器中的碳烟，PM过滤器再生。PM过滤器可包括位于前面上的微波吸收表面。所述前面暴露给来自天线的微波辐射。当达到足够的表面温度时，天线系统关闭，且燃着的碳烟然后沿PM过滤器通道的长度传递，这类似于烟花上的燃着的引信。

换句话说，天线系统可以仅起用足以启动碳烟点火的时间。然后，天线系统可以关闭。燃着的碳烟是使再生继续的燃料。该过程对每个区域持续，直到PM过滤器完全再生为止。

天线系统的不同TE和/或TM模式加热微波吸收表面的不同部分。因而，使PM过滤器中的不同区域再生，由于加热引起的热应力更小且更均匀地分布。TE和/或TM模式以及所加热的区域可以部分重叠或不重叠。

现在参见图1，根据本披露示意性地图示了示范性柴油发动机系统10。应当理解，柴油发动机系统10实质上仅为示范性的，且在此所述的再生系统可以用于采用颗粒物过滤器的各种发动机系统中。这种发动机系统可包括但不限于：汽油直接喷射发动机系统和均质压燃发动机系统。为了讨论简单，本披露将关于柴油发动机系统讨论。