專利名稱：Dpe加熱器附接機(jī)構(gòu)的制作方法
DPE加熱器附接機(jī)構(gòu)本申請(qǐng)的某些主題內(nèi)容是在能源部所授予的合同號(hào)DE-FC-04-03 AL67635下研發(fā)的。美國(guó)政府具有本發(fā)明的某些權(quán)利。技術(shù)領(lǐng)域本公開(kāi)內(nèi)容涉及微粒過(guò)濾器且更具體地說(shuō)涉及用于該微粒過(guò)濾 器的加熱器配接技術(shù)。
背景技術(shù)：
本文所提供的背景介紹用于整體上展示本公開(kāi)內(nèi)容的背景。貝前 提到的發(fā)明者的工作，就在這個(gè)背景部分中所介紹的方面，以及在申 請(qǐng)時(shí)可能還不具有現(xiàn)有技術(shù)資格的介紹的方面，并不被明示或默認(rèn)為 本公開(kāi)內(nèi)容的現(xiàn)有技術(shù)。柴油機(jī)燃燒循環(huán)產(chǎn)生微粒，這些微粒通常通過(guò)微粒過(guò)濾器(PF)從 柴油機(jī)廢氣中過(guò)漆出來(lái)。該P(yáng)F設(shè)置于相應(yīng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)中。PF會(huì)隨著時(shí)間變滿并且必須移除所捕集的柴油機(jī)微粒。在再生過(guò)程 中，在該P(yáng)F內(nèi)燃燒柴油機(jī)微粒。發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)可估計(jì)微粒累積并判斷過(guò)濾器何時(shí)需要再生。一 旦判斷出該過(guò)濾器是滿的或填充到預(yù)定的微粒濃度，那么該控制系統(tǒng) 通過(guò)修改燃燒過(guò)程和/或向排氣系統(tǒng)內(nèi)噴射燃料而允許進(jìn)行再生。在主 要燃燒活動(dòng)之后將燃料噴射到排氣流內(nèi)。二次噴射的燃料在PF的一 個(gè)或多個(gè)催化劑上燃燒。在噴射的燃料在催化劑上燃燒期間所釋放的 熱增加了排氣溫度，其燃燒在PF中所捕集的煙塵顆粒。升高的排氣 溫度啟動(dòng)在PF內(nèi)所儲(chǔ)存的煙塵的氧化。然而，這種方法可導(dǎo)致比所 希望的更高的溫度漂移，這對(duì)包括PF的排氣系統(tǒng)部件可能是有害的。發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明提供一種排氣系統(tǒng)，其處理發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的排氣以使微粒過(guò)濾器再生。該系統(tǒng)包括置于發(fā)動(dòng)機(jī)下游的微粒過(guò)濾器(PF)。 該P(yáng)F過(guò)濾在來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣內(nèi)的微粒。加熱元件加熱在PF中的微 粒物質(zhì)。緊固件限制該加熱元件相對(duì)于該P(yáng)F的膨脹運(yùn)動(dòng)。在其它方面，本發(fā)明提供一種制造排氣過(guò)濾器系統(tǒng)的方法。將微 粒過(guò)濾器(PF)保持在加熱元件上，該微粒過(guò)濾器(PF)過(guò)濾來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī) 的排氣內(nèi)的微粒。經(jīng)由多個(gè)緊固件附接該加熱元件以限制該加熱元件 相對(duì)于該P(yáng)F的膨脹運(yùn)動(dòng)。該P(yáng)F和該加熱元件:故壓配在外殼內(nèi)。通過(guò)本文所提供的介紹，其它可適用領(lǐng)域?qū)⒆兊蔑@而易見(jiàn)。應(yīng)了 解這些介紹和具體示例僅用于說(shuō)明目的且并不用于限制本公開(kāi)內(nèi)容 的范圍。


適過(guò)下文的詳細(xì)介紹和附圖，將更全面地理解本公開(kāi)內(nèi)容，在附 圖中圖1是孩i粒過(guò)濾器(PF)的一部分的截面圖；圖2是示出在冷起動(dòng)排放測(cè)試期間在催化劑基質(zhì)或PF的長(zhǎng)度內(nèi) 的溫度分布的曲線圖；圖3是示范性柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的功能方塊閨,，其包括根據(jù)本發(fā)明 實(shí)施例的排氣微粒過(guò)濾器系統(tǒng)；圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的施加到PF的前表面的示例格柵 (grid)/加熱元件的透#見(jiàn)圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的PF系統(tǒng)的截面?zhèn)纫晥D；圖6是PF的一部分的特寫(xiě)截面?zhèn)纫晥D，再示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí) 施例的示例加熱元件緊固件；圖7是PF的 一 部分的特寫(xiě)截面?zhèn)纫晥D，其示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的示例加熱元件緊固件。
具體實(shí)施方式
下文的介紹在本質(zhì)上只是示范性的且絕不限制本公開(kāi)內(nèi)容、它的 應(yīng)用和用途。為了清楚起見(jiàn)，將在附圖中使用相同的標(biāo)號(hào)來(lái)表示類似元件。如本文所用的術(shù)語(yǔ)模塊指的是專用集成電路(ASIC)、電子電路、 處理器(共用、專用或組)和執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)軟件或固件程序的存儲(chǔ)器、 組合邏輯電路和/或提供所介紹的功能的其它適當(dāng)元件。如本文所用的 短語(yǔ)A、 B和C中的至少一個(gè)應(yīng)纟皮解釋成使用非排他性邏輯或來(lái)表示 邏輯(A或B或C)。應(yīng)了解，在不改變本^Hf內(nèi)容的原理的情況下， 在方法內(nèi)的步驟可能以不同的順序來(lái)執(zhí)行?，F(xiàn)參看圖1,其示出了微粒過(guò)濾器(PF)的一部分10的截面圖。PF 包括多個(gè)入口單元(cell)/通道12和出口單元/通道14，它們具有相關(guān) 聯(lián)的通道壁16。入口通道12具有入口 18且出口通道14具有出口 20。 入口通道12相對(duì)于出口通道14成交替排列。入口通道12具有出口 塞22且出口通道14具有入口塞24。出口塞22和入口塞24可能在整 體上形成為壁16的部分。該壁16用作進(jìn)入的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣(由箭頭26 表示)的過(guò)濾器。排氣26進(jìn)入入口 18且通過(guò)壁16從入口通道12傳遞 到出口通道14。通道壁16防止顆粒物30進(jìn)入出口通道14且因此靠 著通道壁16在入口通道12中收集。為了移除所收集的顆粒物或煙塵30，最靠近入口 18的入口區(qū)40 4皮加熱。當(dāng)排氣26在入口區(qū)40中被加熱時(shí)，所收集的顆粒物在該區(qū) 中點(diǎn)燃。從顆粒物燃燒所產(chǎn)生的火焰沿著PF的相關(guān)聯(lián)的入口通道并 且在這些相關(guān)聯(lián)的入口通道內(nèi)傳播。這種加熱可能經(jīng)由電氣接口產(chǎn) 生，比如一個(gè)或多個(gè)加熱元件，如在下文更詳細(xì)地介紹。利用很小的 電功率實(shí)現(xiàn)該加熱。該加熱在該P(yáng)F內(nèi)提供均勻的熱分布和有限的峰 值溫度，從而防止對(duì)PF造成損害?？稍趈氐燃碑+消耗再生循環(huán)期間扭^ 行該加熱。換言之，在PF再生期間，在排氣系統(tǒng)和/或PF系統(tǒng)中可能噴射很少量的燃料?，F(xiàn)參看圖2，其示出了說(shuō)明在冷起動(dòng)排放測(cè)試期間催化劑基質(zhì)或 PF的長(zhǎng)度內(nèi)溫度分布的曲線圖。該催化劑基質(zhì)具有多個(gè)催化劑磚，它 們串聯(lián)配接。在前面的催化劑磚與后面的催化劑磚之間的接觸點(diǎn)用在0.05 m處的溫差峰值表示。該峰值是由催化劑磚的通道之間的未對(duì)準(zhǔn) 造成。示出多個(gè)幽線50且用秒來(lái)表示時(shí)間，如索引52所提供。曲線 50提供PF的T氣體(Tg)和T a體(Ts)的差與通道長(zhǎng)度或沿著通道的縱向長(zhǎng) 度的位置之間的關(guān)系。T氣體是排氣溫度且T崎是基質(zhì)溫度。如從曲線圖可以看出，在PF的前表面發(fā)生較大溫度損失，這是 由于在PF的入口或單元進(jìn)入位置的湍流傳熱造成。前表面對(duì)應(yīng)于通 道長(zhǎng)度O。熱廢氣加熱PF的前表面，在此，該流動(dòng)在很大程度上是湍 流。熱廢氣加熱該前表面直到隨著時(shí)間達(dá)到熱平衡。由于排氣的流動(dòng) 在PF的通道的下方較短距離處變成層流，因此傳熱損失減少。因此， PF的后表面(在此排氣流是層流)隨著時(shí)間經(jīng)歷溫度的逐漸變化。靠近 該后表面，Tw/T蔣溫差4姿近0。因此，后表面經(jīng)歷比前表面更小的 熱損失。因此，加熱元件用于升高基質(zhì)的溫度以氧化在前表面上的煙塵。 這防止了由于廢氣的對(duì)流加熱所造成的加熱元件能量損失，然后，廢 氣流經(jīng)基質(zhì)壁且從它的"清潔的"冷出口通道流出。當(dāng)PF加熱元件用于加熱PF的前表面時(shí)，該加熱元件的溫度升高 超過(guò)煙塵的燃點(diǎn)。加熱PF的前表面到足夠熱的溫度以致允許微粒物 質(zhì)燃燒形成火焰前鋒，該火焰前鋒沿著PF通道向下或縱向傳播，清 潔來(lái)自過(guò)濾器的煙塵。該P(yáng)F可能由電阻材料形成，這提供有效技術(shù) 來(lái)產(chǎn)生熱。然而，冷卻器廢氣的熱損失以及金屬排氣管的輻射散熱損 失增加了用于滿足所希望的點(diǎn)燃溫度的電功率。當(dāng)加熱元件接收湍流 排氣流時(shí)，展示大量的熱損失，這減小了加熱元件的溫度。這種熱損 失的大部分是輻射散熱損失。輻射散熱損失是從高溫物體發(fā)出的能量且通常是紅外光。由于微粒物質(zhì)需要高溫進(jìn)行燃燒，輻射散熱損失是主要的損失能量源。斯蒂 芬-玻爾茲曼定律陳述了由于輻射能所造成的功率損耗與發(fā)射表面與 吸收表面之間的溫差的四次方成比例，即，QRAD~A(TH4-TL4)。 QRAD 是輻射散熱損失，A是斯蒂芬-3皮爾茲曼定律常數(shù)，Th是加熱元件的溫度，且Tt是廢氣和/或靠近加熱元件的其它部件的溫度。因?yàn)閱?dòng)煙塵燃燒所需的加熱元件溫度4交高，因此與該加熱元件相關(guān)聯(lián)的該加 熱表面輻射散熱損失較高。為了包含或反射這些輻射能并利用這些能量來(lái)促進(jìn)煙塵燃燒，使用催化劑基質(zhì)(catalyst substrate)/流轉(zhuǎn)換器(flow converter)實(shí)施，如在下 文所介紹。為了利用很小的電功率來(lái)實(shí)現(xiàn)煙塵點(diǎn)燃所需的較高的加熱 元件溫度，降低廢氣流動(dòng)的對(duì)流損失。這通過(guò)將湍流排氣流轉(zhuǎn)換成層 流排氣流而進(jìn)行。流轉(zhuǎn)換器在流動(dòng)被加熱元件接收之前將湍流轉(zhuǎn)變成 層流。在下文所介紹的實(shí)施例中，通過(guò)允許在靠近加熱元件的屏蔽基 質(zhì)的表面上反射和/或包含輻射能而減小了輻射能損失。因此，減小了 排氣管的傳導(dǎo)熱損失并靠近加熱元件自身包含該輻射能。所述能量反 射和包含顯著地改進(jìn)了再生PF的電氣效率?，F(xiàn)參看圖3，其示出了包括排氣PF系統(tǒng)72的示范性柴油發(fā)動(dòng)機(jī) 系統(tǒng)70的功能方塊圖。應(yīng)了解柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)70在本質(zhì)上只是示范 性的且在本文所介紹的區(qū)域加熱微粒過(guò)濾器再生系統(tǒng)可能實(shí)施于具 有微粒過(guò)濾器的各種發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中。這種發(fā)動(dòng)才幾系統(tǒng)可包括(但不限于) 汽油直噴噴射發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)和均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)70包括柴油發(fā)動(dòng)機(jī)71、進(jìn)氣歧管74、共軌燃料噴射 系統(tǒng)76和排氣系統(tǒng)78。該發(fā)動(dòng)機(jī)71燃燒空氣與燃料混合物來(lái)產(chǎn)生驅(qū) 動(dòng)力矩。示范性發(fā)動(dòng)機(jī)71包括/\個(gè)汽缸80，這八個(gè)汽缸80被構(gòu)造成 V型布局的相鄰汽缸組82、 84。雖然圖3描繪了八個(gè)汽缸(N-8)，應(yīng) 了解發(fā)動(dòng)機(jī)71可包括額外的或更少的汽缸80。舉例說(shuō)來(lái)，涵蓋具有 2、 4、 5、 6、 8、 10、 12和16個(gè)汽缸的發(fā)動(dòng)機(jī)。還預(yù)期本發(fā)明的微 粒過(guò)濾器再生控制可實(shí)施于直列式或另一類型的汽缸配置中。空氣通過(guò)節(jié)氣門(mén)(未示出)抽入進(jìn)氣歧管74內(nèi)?？諝鈴倪M(jìn)氣歧管74 被抽入汽缸80內(nèi)且在其內(nèi)被壓縮。通過(guò)共軌燃料噴射系統(tǒng)76將燃料 噴射到汽缸80內(nèi)且壓縮空氣的熱點(diǎn)燃該空氣/燃料混合物。廢氣從汽 缸80排放到排氣系統(tǒng)78內(nèi)。在某些情形中，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)70可包括 渦輪增壓器，該渦輪增壓器使用排氣驅(qū)動(dòng)渦輪86來(lái)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)87， 該壓縮機(jī)87壓縮進(jìn)入進(jìn)氣歧管74的空氣。壓縮空氣通常通過(guò)空氣冷 卻器(未示出)傳遞，之后進(jìn)入到進(jìn)氣歧管74內(nèi)。排氣系統(tǒng)78包括排氣歧管88、 90，排氣管道92、 94和96,以 及PF系統(tǒng)72,該P(yáng)F系統(tǒng)72對(duì)于所示實(shí)施例可能被稱作柴油機(jī)PF 系統(tǒng)。排氣歧管88、 90引導(dǎo)離開(kāi)相應(yīng)汽缸組82、 84的排氣到排氣管 道92、 94內(nèi)。任選地，EGR閥(未示出)將排氣的一部分重新循環(huán)返回 到進(jìn)氣歧管82內(nèi)。其余的排氣被引導(dǎo)到渦輪增加器78內(nèi)以驅(qū)動(dòng)渦輪。 該渦輪促進(jìn)從進(jìn)氣歧管74所4秦收的新鮮空氣的壓縮。混合排氣從渦 輪增壓器流經(jīng)排氣管道96和PF系統(tǒng)72。PF系統(tǒng)72包括催化劑基質(zhì)/流轉(zhuǎn)換器IOO(諸如柴油機(jī)氧化催化劑 (DOC》、加熱元件102和PF 104。對(duì)于所述實(shí)施例，PF 104被顯示為 柴油機(jī)顆粒過(guò)濾器(DPF)。 PF系統(tǒng)72在來(lái)自排氣管道92、 94的混合 排氣流進(jìn)入大氣之前過(guò)濾該組合排氣氣流的微粒。該流轉(zhuǎn)換器100用 作熱屏蔽件并基于二次燃燒空氣/燃料比例來(lái)氧化排氣。氧化的量增加 了排氣溫度。在排氣進(jìn)入DPF 104之前，加熱元件102升高PF 104 的前表面的溫度，這啟動(dòng)了其內(nèi)所收集的煙塵的燃燒。DPF 104從流 轉(zhuǎn)換器100接收排氣并且過(guò)濾排氣中所存在的煙塵微粒。在一個(gè)實(shí)施 例中，流轉(zhuǎn)換器100包括和/或是開(kāi)放的單元/通道基質(zhì)且DPF 104包 括和/或是封閉的單元/通道基質(zhì)。流轉(zhuǎn)換器100具有內(nèi)部流通配置， 而DPF 104用作過(guò)濾器。流轉(zhuǎn)換器100和DPF 104可由陶瓷材料、金 剛砂材料、金屬材料或其它適當(dāng)材料形成。使用流轉(zhuǎn)換器100減輕了上迷輻射散熱損失并且在加熱元件102 上維持層流排氣流。流轉(zhuǎn)換器100在排氣流纟支加熱元件102接收之前將湍流排氣流轉(zhuǎn)換成層流排氣流。這通過(guò)在加熱元件102的表面上允許層流排氣流動(dòng)而改進(jìn)了加熱元件效率?？刂颇K1 10根據(jù)本發(fā)明的氧基微粒過(guò)濾器再生方法來(lái)調(diào):節(jié)系統(tǒng)70的運(yùn)行。系統(tǒng)70可包括各種傳感器111,諸如溫度傳感器、氣流 傳感器、空氣燃料傳感器和其它傳感器用于系統(tǒng)70的狀態(tài)判斷和控 制。控制模塊110判斷何時(shí)需要再生并控制發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行來(lái)允許發(fā)生再 生。基于從傳感器接收到的狀態(tài)信號(hào)，控制模塊110在整個(gè)再生過(guò)程 中控制在再生級(jí)別的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行?？刂颇K110基于各種傳感信息來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)71和PF再生。更 具體說(shuō)來(lái)，控制模塊110估計(jì)DPF 104的負(fù)荷。當(dāng)所估計(jì)的負(fù)荷達(dá)到 閾值濃度(例如，5克/升微粒物質(zhì))且排氣流率在所希望的范圍內(nèi)時(shí)。 經(jīng)由控制模塊110和電源112來(lái)控制并提供到DPF 104的電流以啟動(dòng) 再生過(guò)程。來(lái)自電源的電流可能會(huì)直接供應(yīng)到DPF 104(如圖所示)或 在被DPF 104接收之前供應(yīng)到控制模塊110。再生過(guò)程的持續(xù)時(shí)間基 于DPF 104內(nèi)的微粒物質(zhì)的量而變。預(yù)期該再生過(guò)程可持續(xù)2至6分 鐘之間。然而，只是在再生過(guò)程的初始部分期間施加電流。更具體說(shuō) 來(lái)，電能加熱DPF 104的前表面114 一段閾值期間(例如，1至2分鐘)。 通過(guò)前表面114傳遞的排氣被加熱。使用靠近前表面114所存在的微其余的再生過(guò)程。關(guān)于分區(qū)和加熱元件控制的其它解釋或示例參看申 請(qǐng)于2006年3月22日且名稱為"Zoned Heated Inlet Ignited Diesel Particulate Filter Regeneration"的美國(guó)專利申請(qǐng)?bào)?1/233450號(hào)，該申 請(qǐng)以引用的方式全文結(jié)合到本文中?，F(xiàn)參看圖4，其示出施加到PF 124的前表面122的示例格柵/加熱 元件120的透視圖。該加熱元件120可能具有各種形狀和大小且以各 種配置和圖案排列。舉例說(shuō)來(lái)，加熱元件的寬度W或它的傳導(dǎo)路徑可 能#>據(jù)應(yīng)用而改變。^旦如圖所示的加熱元件120具有單個(gè)正^t矣頭126 和單個(gè)負(fù)接頭128，它還可能具有任何數(shù)目的接頭。還可結(jié)合任何數(shù)目的加熱元件。作為另一示例，每個(gè)接頭對(duì)和加熱元件和/或它的分段部分可能與前表面122上的特定覆蓋區(qū)相關(guān)聯(lián)。經(jīng)由多個(gè)區(qū)加熱前表 面122減小了在再生期間對(duì)PF系統(tǒng)的電沖擊。通過(guò)向位于每個(gè)區(qū)內(nèi) 的電阻材料路徑施加電力來(lái)單獨(dú)加熱每個(gè)區(qū)。在一個(gè)實(shí)施例中，加熱 元件120由電阻材料片形成，諸如金屬材料，它的一個(gè)示例是不銹鋼。 該加熱元件可能纟皮壓制、研磨、使用水射流切割機(jī)切割或使用其它適 當(dāng)技術(shù)來(lái)形成。通過(guò)將前表面122分成多個(gè)加熱區(qū)，加熱元件120的材料可更均 勻地分配以均一地加熱前表面122。這減小了特定加熱區(qū)的橫截面積 并將煙塵燃燒拓寬到相鄰?fù)ǖ?。因此，增加了被消耗的總微粒物質(zhì)， 同時(shí)減少了初始加熱面積的量和用于這種加熱的電功率的量。在每個(gè) 區(qū)內(nèi)，還應(yīng)了解加熱元件120可形成電阻路徑或材料帶。電阻路徑可 能是多孔的或具有用于排氣流通過(guò)的孔。還應(yīng)了解這些區(qū)中的每個(gè)區(qū) 可能根據(jù)需要而按順序、同時(shí)或選擇性地加熱?，F(xiàn)參看圖3和圖4,控制^^塊110單獨(dú)地控制每個(gè)區(qū)的加熱。開(kāi) 關(guān)130(當(dāng):f皮結(jié)合時(shí))可能^皮選擇性地啟用和禁用來(lái)允許電流流動(dòng)到每 一個(gè)區(qū)。例如，經(jīng)由電源112向開(kāi)關(guān)130供應(yīng)電壓?，F(xiàn)參看圖5，示出了 PF系統(tǒng)150的截面?zhèn)纫晥D。如圖所示，PF 系統(tǒng)150包括流轉(zhuǎn)換器152、格柵154和PF 156，它們串聯(lián)配接。流 轉(zhuǎn)換器152、格柵154和PF 156彼此對(duì)接且經(jīng)由墊子(mat)158被保持 在適當(dāng)位置，而墊子158被外殼160保持。在制造PF系統(tǒng)150期間， 流轉(zhuǎn)換器152、格柵154和PF 156對(duì)接在一起并156保持在適當(dāng)位置。 這確保了格柵154被保持于流轉(zhuǎn)換器152與PF156之間。墊子158包 圍并緊密地保持流轉(zhuǎn)換器152、格柵154和PF 156,該墊子158是半 軟柔性套筒。然后，將墊子158封閉于外殼160內(nèi)，如圖所示，該外 殼160可能是焊接罐。該墊子158可能由絕緣材料形成，諸如蛭石或 其它絕緣材料。PF系統(tǒng)150還包括電接觸端頭170,其^皮配接到格柵154上。接頭172經(jīng)由銷釘175將絕緣電線174連接到端頭170上。經(jīng)由電線174 向到端頭170中的每一個(gè)端頭供應(yīng)電能。接頭172配接到外殼160上。 端頭170經(jīng)由高溫傳導(dǎo)密封件176密封到墊子158上。應(yīng)注意的是^f各柵154還可纟支附接到流轉(zhuǎn)換器152或PF 156上。加 熱元件154可能使用各種緊固件和/或緊固技術(shù)附接到流轉(zhuǎn)換器152或 PF 156上。當(dāng)向加熱元件154施加電流時(shí)，格柵154到流轉(zhuǎn)換器152 或PF 156的附接控制加熱元件154的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)如熱元件154的溫度升 高時(shí)，加熱元件154的材料膨脹。由于加熱元件154可能具有大約在 700到IOOO'C之間的很高的運(yùn)行溫度，因此加熱元件154或它的部分 可能展示大量的形狀變化或橫向運(yùn)動(dòng)。該膨脹運(yùn)動(dòng)在加熱元件154所 在的PF系統(tǒng)150的橫向平坦部段內(nèi)。使用緊固件有助于防止或限制 這種運(yùn)動(dòng)。緊固件還防止加熱元件的相鄰部分之間的短路。在一個(gè)實(shí) 施例中，緊固件以預(yù)定間隔沿著加熱元件或它的電阻/傳導(dǎo)路徑放置， 諸如2至5厘米的間隔。關(guān)于圖6和圖7的實(shí)雄例來(lái)介紹這種附接的 示例。緊固件的形式可以是銷釘、倒鉤銷釘(barbedpin)、塞子、凸片、 夾子等。緊固件可能由金屬或其它適當(dāng)材料形成。PF 156可能是整體(monolith)微粒捕集器且包括交替的入口單元/ 通道184和出口單元/通道186。單元/通道184、 186沿著PF156在軸 向延伸。PF156的壁188可包括堇青石材料的多孔陶瓷蜂窩壁。應(yīng)了 解任何陶覺(jué)蜂窩(ceramic comb)材料被認(rèn)為是在本發(fā)明的范圍內(nèi)。相鄰 通道交替地在每一端被堵塞，如圖所示，在19Q處。這迫使柴油機(jī)浮 質(zhì)(dieselaerosol)通過(guò)多孔基質(zhì)壁，該多孔基質(zhì)學(xué)用作機(jī)械過(guò)濾器。微 粒物質(zhì)沉積在入口通道184內(nèi)且排氣通過(guò)出口通道186離開(kāi)。煙塵顆 粒192流入到PF 156內(nèi)且在其內(nèi)被捕集。流轉(zhuǎn)換器152的配置與PF 156類似。然而，流轉(zhuǎn)換器并不具有端 塞且因此處于流通配置。該流轉(zhuǎn)換器152可能經(jīng)受一個(gè)或多個(gè)不同處 理來(lái)改進(jìn)它的輻射反射性質(zhì)。舉例說(shuō)來(lái)，可能用金屬涂布該流轉(zhuǎn)換器 152。流轉(zhuǎn)換器152可能用作輻射能反射器塊或被輻射能反射器塊替代。輻射能反射器塊的大小與^f立置可能與流轉(zhuǎn)換器152相同。輻射能 反射器塊反射輻射能。輻射能反射器塊可能提供湍流交換，該湍流交 換與湍流到層流交換相反。流轉(zhuǎn)^:器/輻射能量反射器塊可能具有各種 大小、形狀和配置。雖然未示出，流轉(zhuǎn)換器具有與通道l84、 1%類似的通道，在通道中可附接下文所介紹的緊固件。格柵154附接到流 轉(zhuǎn)換器152的后表面194上。雖然在下文中主要關(guān)于將加熱元件附接到PF上來(lái)介紹圖6和圖 7 ，但可使用類似的技術(shù)將加熱元件附接到其它催化劑基質(zhì)或到流轉(zhuǎn) 換器上?，F(xiàn)參看圖6，示出了 PF 202的一部分200的特寫(xiě)截面?zhèn)纫晥D，其 說(shuō)明了示例加熱元件緊固件204 。加熱元件207的加熱元件路徑的路 徑部段206被顯示在PF 202的前表面208上。經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)緊固件 (諸如緊固件204)將加熱元件207保持到前表面208上。緊固件204 可能在整體上形成為路徑部段206的部分且纟皮插入到通道212的入口 210內(nèi)。緊固件204可被整形或形成以允許易于組裝但難于拆卸。舉 例而言，緊固件204可能是倒鉤凸片(barbed tab)(如圖所示)或采取某 些其它形式。緊固件204可能并不完全阻塞入口 210且因此可允許排 氣通過(guò)它流動(dòng)。示出了開(kāi)口 210,排氣可能通過(guò)該開(kāi)口 210流動(dòng)。因 此，緊固件204可能向通道212內(nèi)吸入熱，這進(jìn)一步促進(jìn)了內(nèi)部的煙 塵燃燒。現(xiàn)參看圖7，示出了 PF222的一部分220的特寫(xiě)截面?zhèn)?魄圖，其 說(shuō)明了示例加熱元件緊固件224。加熱元件227的加熱元件路徑的路 徑部段226被顯示在PF 222的前表面228上。經(jīng)由緊固件224(其被顯 示為銷釘)將加熱元件路徑保持在前表面228上。緊固件224可能被插 入到PF222的出口通道232的端塞230內(nèi)或附摔到該端塞230上。緊 固件224還可被制造和/或形成為端塞230的部分。緊固件224可能嵌 入到PF222內(nèi)(如圖所示)并允i午配接加熱元件路徑。該加熱元件路徑 可能卡扣在緊固件224的端部234下方。應(yīng)注意的是加熱元件路徑可13能是多孔的且允許排氣通過(guò)它流動(dòng)。作為替代，加熱元件路徑可能被 排列于PF上使得入口通道開(kāi)口位于路徑部段之間。通過(guò)前文的介紹，現(xiàn)本領(lǐng)域技術(shù)人員可P乂 了解到本公開(kāi)內(nèi)容的廣 泛教導(dǎo)內(nèi)容可以多種形式實(shí)施。因此，雖然本公開(kāi)內(nèi)容包括特定示例， 但本公開(kāi)內(nèi)容的真正范圍不應(yīng)受到它們的限制，.因?yàn)橥ㄟ^(guò)學(xué)習(xí)附圖、 說(shuō)明書(shū)和下文的權(quán)利要求，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，其它的修改將 變得顯而易見(jiàn)。
權(quán)利要求
1.一種排氣過(guò)濾器系統(tǒng)，包括微粒過(guò)濾器(PF)，其置于發(fā)動(dòng)機(jī)的下游并過(guò)濾來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣內(nèi)的微粒；加熱元件，其加熱在所述PF中的微粒物質(zhì)；以及緊固件，其限制所述加熱元件相對(duì)于所述PF的膨脹運(yùn)動(dòng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣過(guò)濾器，丼特征在于，還包括催 化劑基質(zhì)，所述催化劑基質(zhì)設(shè)置于所述加熱元件的上游并在所述排氣 被所述加熱元件接收之前氧化所述排氣，其中所述緊固件防止所述加 熱元件在所述PF與所述催化劑基質(zhì)之間的運(yùn)動(dòng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的排氣過(guò)濾器，*特征在于，所述緊固 件將所述加熱元件附接到所述催化劑基質(zhì)上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的排氣過(guò)濾器，丼特征在于，所述緊固 件堵塞所述催化劑基質(zhì)的通道。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的排氣過(guò)濾器，丼特征在于，所述緊固 件插入所述催化劑基質(zhì)的通道中并允許排氣從所述通道流出。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣過(guò)濾器，其特征在于，還包括流 轉(zhuǎn)換器，所述流轉(zhuǎn)換器設(shè)置于所述加熱元件上辟并在所述排氣流被所 述加熱元件接收之前將湍流排氣流轉(zhuǎn)換成層流排氣流，其中所述緊固 件防止所述加熱元件在所述PF與所述流轉(zhuǎn)換器之間運(yùn)動(dòng)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的排氣過(guò)濾器，其特征在于，所述緊固 件將所述加熱元件附接到所述流轉(zhuǎn)換器上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的排氣過(guò)濾器，其特征在于，所述緊固 件堵塞所述流轉(zhuǎn)換器的通道。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所迷的排氣過(guò)濾器，，其特征在于，所述緊固 件插入所述流轉(zhuǎn)換器的通道中并允許排氣從所述通道流出。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣過(guò)濾器，其特征在于，所述緊固件將所述加熱元件附接到所述PF上。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所迷的排氣過(guò)濾器，其特征在于，所述緊 固件從銷釘、凸片、夾子和塞子中選擇至少一個(gè)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣過(guò)濾器，其特征在于，所述緊固 件防止所述加熱元件的相鄰部分之間的接觸。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣過(guò)濾器，其特征在于，所述緊固 件防止所述加熱元件的相鄰部分之間的短路。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣過(guò)濾器，其特征在于，所述排氣 過(guò)濾器包括多個(gè)緊固件，所述緊固件以預(yù)定間隔附接所述加熱元件。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣過(guò)濾器，其特征在于，所述緊固 件堵塞所述PF的入口通道。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣過(guò)濾器，其特征在于，所述緊固 件插入所述PF的入口通道并允"i午排氣流動(dòng)到所述入口通道內(nèi)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣過(guò)濾器，其特征在于，所述緊固 件嵌入到所述PF的端塞內(nèi)。
18. —種制造排氣過(guò)濾器系統(tǒng)的方法，包括 對(duì)準(zhǔn)微粒過(guò)濾器(PF)與加熱元件，所述微粒過(guò)濾器(PF)過(guò)濾來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣內(nèi)的微粒；經(jīng)由多個(gè)緊固件附接所述加熱元件以限制所述加熱元件相對(duì)于 所述PF的膨脹運(yùn)動(dòng)；以及將所述PF和所述加熱元件壓配在外殼內(nèi)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，壓配所述PF和 所述加熱元件包持將所述PF與所述加熱元件包裹于墊子中。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，附接所述加熱 元件包括附接所述加熱元件的部分到所述TF與屏蔽件的其中至少一 個(gè)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及柴油機(jī)顆粒過(guò)濾器(DPF)加熱器附接機(jī)構(gòu)，提供一種排氣過(guò)濾器系統(tǒng)及制造排氣過(guò)濾器系統(tǒng)的方法，排氣過(guò)濾器系統(tǒng)包括微粒過(guò)濾器(PF)，該微粒過(guò)濾器(PF)設(shè)置于發(fā)動(dòng)機(jī)的下游。該P(yáng)F過(guò)濾來(lái)自該發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣內(nèi)的微粒。加熱元件加熱該P(yáng)F中的微粒物質(zhì)。緊固件限制該加熱元件相對(duì)于該P(yáng)F的膨脹運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)F01N3/027GK101245724SQ20081007404
公開(kāi)日2008年8月20日 申請(qǐng)日期2008年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月12日
發(fā)明者E·V·貢策, F·阿門(mén)特, M·J·小帕拉托爾 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司