[发明专利]电加热柴油机微粒过滤器(DPF)

说明书

政府权利的声明

本发明是依据美国政府与能源部(DOE)的合同No.DE-FC-04-03AL67635产生的。美国政府对本发明享有一定权利。

技术领域

本发明涉及柴油机，并且更具体地涉及柴油机微粒过滤器(DPF)再生。

背景技术

此处的背景资料陈述只是为了大体上介绍本发明的背景。在此背景技术部分中所描述的当前署名发明人的工作以及在提交时否则可能不构成现有技术的该描述的各方面，既不明示地也不默示地被承认为是针对本发明的现有技术。

柴油机的燃烧循环产生微粒，这些微粒通常要从排气中滤出。柴油机微粒过滤器(DPF)可沿着排气流布置从而从排气中滤出柴油机微粒。随着碳微粒积聚在过滤器中，排气的流动阻力增大。DPF会变满，必须进行再生以清除所捕集的柴油机微粒。在再生过程中，柴油机微粒在DPF内燃烧从而使得DPF能够继续其过滤功能。

再生可涉及在主燃烧事件之后向排气流中喷射燃料。该燃烧后喷射的燃料在排气流中的催化剂上燃烧。燃料在催化剂上的燃烧期间所释放的热量加热排气以使DPF内捕集的碳烟微粒燃烧。然而，这种方法会在排气系统中产生大的超温。

发明内容

因此，一种柴油机微粒过滤器组件，包括柴油机微粒过滤器(DPF)和在该DPF的上游端一体形成的电加热器。电加热器包括加热基底和电阻加热元件。加热基底包括中心区和围绕该中心区的边界区。电阻加热元件包括多个导电部。中心区中的相邻导电部形成第一间距。边界区中的相邻导电部形成第二间距。

在一个特征中，第二间距小于第一间距。在另一个特征中，边界区中的导电部具有的单位长度电阻大于中心区中的。

从下面的详细描述中将明显看出本发明的更多适用领域。应当理解，该详细描述和特定例子，尽管表示了本发明的优选实施例，但只用于说明之目的而不意图限制本发明的范围。

附图说明

通过详细描述和附图可以更充分地理解本发明，其中：

图1是包含依据本发明的柴油机微粒过滤器(DPF)组件的示例性柴油机系统的示意图；

图2是包含依据本发明的电加热器的DPF组件的截面示意图；以及

图3是依据本发明的DPF组件的电加热器的平面图。

具体实施方式

下面对优选实施例的描述本质上只是示例性的，绝不意图限制本发明、其应用或用途。为了清楚起见，在附图中，会使用相同的附图标记表征相似的元件。本文所用的术语“模块”是指专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一种或多种软件或固件程序的处理器(共享的、专用的或成组的)和存储器、组合逻辑电路、或其它提供所述功能的适当部件。

柴油机微粒过滤器(DPF)组件可包括与DPF成一体的电加热器。电加热器包括加热基底和具有多个导电部的电阻加热元件。在加热基底的中心区中的相邻导电部形成第一间距。在加热基底的边界区中的相邻导电部形成比第一间距小的第二间距。这样，边界区中的导电部每单位加热基底面积产生更多的热以补偿边界区中不充足的辐射热。

现在参照图1，示意性地示出了依据本发明的示例性柴油机系统10。应当认识到，柴油机系统10本质上只是示例性的，并且本文所述的柴油机微粒过滤器(DPF)再生系统可以在各种使用DPF的柴油机系统中实施。柴油机系统10包括柴油机12、进气歧管14、共轨燃料喷射系统16和排气系统18。示例性发动机12包括六个气缸20，其设置成V型布局的相邻气缸组22、24。尽管图1示出了六个气缸(N＝6)，但应当认识到，发动机12可以包括更多或更少的气缸20。例如，可以设想具有2、4、5、8、10、12和16个气缸的发动机。还可知，本发明的DPF可以在直列型气缸配置中实施，将在下文详细描述。

空气经由节气门(未示出)吸入进气歧管14中。空气从进气歧管14吸入气缸20中并且在其中压缩。通过共轨喷射系统16将燃料喷入气缸20中，并且压缩空气的热量点燃空气/燃料混合物。排气从气缸20排出并且排入排气系统18中。柴油机系统10可包括涡轮增压器26，其将额外的空气泵入气缸20中，使该空气与燃料和从进气歧管14吸入的空气一起燃烧。