CN101397924A

CN101397924A - 无线分区微粒物质过滤器再生控制系统

Info

Publication number: CN101397924A
Application number: CNA2008102152022A
Authority: CN
Inventors: E·V·冈策; M·J·小帕拉托尔; K·W·柯比; A·菲尔普斯; D·J·格雷瓜尔
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-09-18
Filing date: 2008-09-18
Publication date: 2009-04-01
Anticipated expiration: 2028-09-18
Also published as: DE102008047132A1; US20090217818A1; US8029582B2; CN101397924B

Abstract

无线分区微粒物质过滤器再生控制系统：一种组件，包括微粒物质(PM)过滤器，PM过滤器包括：用于接收排放气体的上游端；下游端；和多个区域。吸收层吸收在N个频率范围之一内的微波能量，并设置于所述上游端。N为整数。频率选择过滤器具有M个频率选择分区，并接收在所述N个频率范围中的微波能量。M为整数。所述M个频率选择分区之一允许在所述N个频率范围之一内的所述微波能量通过，而不允许在其它所述N个频率范围中的微波能量通过。

Description

无线分区微粒物质过滤器再生控制系统

相关申请的参见

[0001]本申请要求2007年9月18日提交的美国临时申请60/973,284的受益权，在此以参见的方式引入上述申请的公开内容。

政府权利声明

[0002]本公开内容根据与能源部(DOE)的美国政府合同DE-FC-04-03 AL67635形成。美国政府对于本公开内容具有特定权利。

技术领域

[0003]本发明涉及一种微粒物质(PM)过滤器，而且更具体地涉及电热PM过滤器。

背景技术

[0004]在此部分的描述仅提供与本公开内容相关的背景信息，其可能不构成现有技术。

[0005]诸如柴油机之类的引擎产生微粒物质(PM)，PM通过PM过滤器从排放气体中过滤去除。PM过滤器被设置在引擎的排放系统中。PM过滤器减少在燃烧过程中产生的PM的排放。

[0006]PM过滤器随时间而变得饱和。在再生过程中，PM可在PM过滤器内燃烧。再生可涉及将PM过滤器加热至PM的燃烧温度。存在进行再生的不同方法，其包括：调节引擎管理、使用燃料燃烧器，使用催化氧化器以升高燃料注入后的排放温度，使用耐热线圈，和/或使用微波能量。耐热线圈通常设置为与PM过滤器接触以允许同时利用传导和对流加热。

[0007]柴油PM在温度达到高于例如600℃的燃烧温度时燃烧。燃烧的开始导致温度进一步升高。虽然火花点火引擎通常具有在排放气流中的低氧水平，但柴油机具有显著较高的氧水平。虽然氧水平的增加使得PM过滤器快速再生成为可能，但其也带来一些问题。

[0008]使用燃料的PM还原系统(PM reduction system)易于降低燃料经济性。例如，许多基于燃料的PM还原系统使燃料经济性降低了5％。电热PM还原系统使燃料经济性的降低可以被忽略。不过，电热PM还原系统的耐久性难以实现。

发明内容

[0009]提供一种组件，其包括微粒物质(PM)过滤器，PM过滤器包括：用于接收排放气体的上游端；下游端；和多个区域。吸收层吸收在N个频率范围之一内的微波能量，并设置于所述上游端。N为整数。频率选择过滤器具有M个频率选择分区，并接收在所述N个频率范围中的微波能量。M为整数。所述M个频率选择分区之一允许在所述N个频率范围之一内的所述微波能量通过，而不允许在其它所述N个频率范围中的微波能量通过。

[0010]提供一种组件，其包括微粒物质(PM)过滤器，PM过滤器包括：用于接收排放气体的上游端；下游端；和多个区域。频率选择吸收过滤器设置于所述上游端，接收所述排放气体，吸收在N个频率范围之一内的微波能量，并且允许在其它所述N个频率范围中的微波能量传送到所述PM过滤器中。N为整数。

[0011]提供一种方法，其包括：通过微粒物质(PM)过滤器接收排放气体，所述PM过滤器具有上游端、下游端和多个区域；产生在N个频率范围之一内的微波能量；允许吸收与所述PM过滤器的第一区域相关的所述微波能量；限制吸收与所述PM过滤器的第二区域相关的微波能量。

[0012]根据在此提供的描述，进一步的应用领域将变得显而易见。应理解的是，在此的描述和具体示例仅用于例示目的，而不是用于限制本公开内容的范围。

附图说明

[0013]在此所描述的附图仅用于例示目的，而不是用于以任何方式限制本公开内容的范围。

[0014]图1是根据本公开内容的实施例的示例性引擎系统的功能结构图，其中包括微粒物质(PM)过滤器组件和微波加热电路；

[0015]图2是根据本公开内容的实施例的微波加热电路和PM过滤器组件的功能结构图和截面图，其中包括微波加热元件；

[0016]图3是根据本公开内容的实施例的PM过滤器组件的立体图，其中例示了频率选择过滤层和宽带吸收层；

[0017]图4是根据本公开内容的实施例的PM过滤器的三种频率选择过滤器分区的传送辐射性能图线；

[0018]图5是图3所示PM过滤器组件的立体图，其中例示了第一频率吸收和反射；

[0019]图6是图3所示PM过滤器组件的立体图，其中例示了第三频率吸收和反射；

[0020]图7是根据本公开内容的实施例的具有频率选择吸收层的PM过滤器组件的立体图；

[0021]图8是根据本公开内容的实施例的PM过滤器的三种频率选择吸收器的吸收辐射性能图线；

[0022]图9是图7所示PM过滤器组件的立体图，其中例示了第一频率吸收；

[0023]图10是例示根据本公开内容的实施例的步骤的流程图，所述步骤通过控制模块执行以再生具有微波加热元件的分区PM过滤器；和

[0024]图11是例示在制造具有微波加热元件的PM过滤器时所执行步骤的流程图。

具体实施方式

[0025]以下描述实际上仅为示例性的，而不是用于限制本公开内容、其应用或使用。应理解的是，在各附图中，对应的附图标记指示相同的或对应的部件或特征。

[0026]在此使用的用词“模块”是指特定用途集成电路(ASIC)、电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共用、专用或组处理器)和存储器、组合逻辑电路、和/或提供所述功能的其他适合部件。

[0027]无线再生是指在不使用线接触的情况下将电磁能量传输到PM过滤器或PM过滤器加热组件。无线再生可以包括直接吸收电磁能量，例如微波加热和辐射加热。

[0028]为了在再生过程中减少功耗并增加PM过滤器的耐久性，可加热独立区域。独立区域可通过在此所述的不同的频率选择吸收技术进行加热。

[0029]现在参见图1，其中示意性例示了根据本公开内容的示例性柴油机系统10。应认识到的是，柴油机系统10实际上仅为示例性的，在此描述的分区加热微粒过滤器再生系统可用于使用微粒过滤器的不同的引擎系统。这样的引擎系统可包括但不仅限于：汽油直接注入引擎系统和均匀装料压缩点火引擎系统。为便于论述，本公开内容将以柴油机系统为例进行论述。

[0030]涡轮增压柴油机系统10包括燃烧空气和燃料混合物以产生驱动扭矩的引擎12。空气通过空气过滤器14进入系统。空气通过空气过滤器14并且被引入涡轮增压器19。涡轮增压器18压缩进入系统10中的新鲜空气。空气被压缩的程度越大，则引擎12的输出越大。压缩空气然后通过空气冷却器20，并之后进入入口歧管22。

[0031]入口歧管22内的空气被分配到缸26中。虽然例示出四个缸26，不过本公开内容的系统和方法可在具有多缸的引擎中实现，所述多缸包括但不仅限于2、3、4、5、6、8和12缸。还应认识到的是，本公开内容的系统和方法可在V型缸结构中实现。燃料通过燃料注射器28被注入缸26。来自压缩空气的热量点燃空气/燃料混合物。空气/燃料混合物的燃烧形成排放物。排放物排出缸26进入排放系统。

[0032]排放系统包括排放歧管30、柴油氧化催化剂(DOC)32、和微粒物质(PM)过滤器组件34以及用于分区加热PM过滤器的微波加热回路35。可选地，EGR阀(未示出)使排放物的一部分再循环而返回进入入口歧管22。排放物的其余部分被导入涡轮增压器18以驱动涡轮。涡轮有利于压缩从空气过滤器14接收的新鲜空气。排放物从涡轮增压器18流出通过DOC 32进入PM过滤器组件34。DOC 32基于燃烧后的空气/燃料比而氧化排放物。氧化的量使排放物温度升高。PM过滤器组件34接收来自DOC 32的排放物并且过滤在排放物中存在的任何烟灰微粒。微波加热回路35将烟灰加热到再生温度，这将在下文中描述。

[0033]控制模块44基于各种检测到的信息和烟灰负载而控制引擎和PM过滤器再生。更具体地，控制模块44估算PM过滤器组件34的负载。当所估算的负载处于预定水平和/或排放物流速处于所希望范围内时，控制对微波源48供电的电源46的电流。这启动了再生过程。微波源48可例如为磁控管。再生过程的持续时间可基于所估算的在PM过滤器组件34内的微粒物质的量、区域数量等而改变。微波源48基于接收自电源的功率和接收自控制模块的控制信号而产生微波(无线频率)功率。用词“微波”是指一种电磁能量，其频率高于1GHz(每秒十亿周期)，其对应的波长短于30厘米。

[0034]微波辐射的频率可在大约300MHz-300GHz之间，或更具体地在大约IGHz-300GHz之间。微波能量传送到微波加热回路，以对PM过滤器的所选择部分加热以预定时段。这种加热使得所选择部分中的烟灰达到燃点(起燃)并由此开始再生。烟灰的点燃形成沿PM过滤器传播的放热，并将加热区域下游的烟灰加热至燃点，从而继续再生过程。

[0035]在一个实施例中，再生过程分为多个再生时段。每一时段与PM过滤器轴向或径向部分内的再生相关。作为示例，控制模块和/或微波源通过选择所产生微波辐射的频率而选择再生区域。每一时段的持续时间或长度可改变。激活加热元件以对区域范围中的烟灰加热。通过使用由所加热烟灰产生的热量和由穿过此区域范围的所加热排放物产生的热量，再生过程中的与此再生时段相关的其余部分得以实现，并因而包括对流加热。在再生时段之间可存在非再生时段，即，不产生微波能量的时段，从而允许冷却PM过滤器并由此降低在PM过滤器内的内压。

[0036]上述系统可包括传感器50，用于确定排放流量水平、排放温度水平、排放压力水平、氧水平、入口空气流速、入口空气压力、入口空气温度、引擎速度、EGR，等。所示为排放流量传感器52、排放温度传感器54、排放压力传感器56、氧传感器58、EGR传感器60、入口空气流速传感器62、入口空气压力传感器64、入口空气温度传感器66和引擎速度传感器68。

[0037]现在参见图2，其中显示微波加热回路100和具有微波加热元件104的PM过滤器组件102的功能结构图和截面图。微波加热回路100包括微波源106、波导108和一个或多个天线110或其他无线频率能量发送器。PM过滤器组件102包括其中容纳有PM过滤器114的壳体(盒)112。微波加热元件104位于PM过滤器102上或其邻近处，和/或作为PM过滤器102的一部分。在图2所示实施例中，微波加热元件104包括微波吸收器116。微波吸收器116吸收由天线110发出的微波功率。在本公开内容的两个实施例中，微波加热元件104位于PM过滤器114的前入口表面118上。PM过滤器组件102可包括垫120。

[0038]作为另一示例，PM过滤器组件102可包括与待加热的离散区域的数量相同的微波能量点源，每一点源具有不同频率。为了分别加热三个不同区域，可使用三个微波辐射源，每一源具有不同频率输出。

[0039]磁控管可以指用作微波发送器管的自激发振荡器。磁控管的特征在于，其峰值功率高，尺寸小，操作有效，而且操作电压高。磁控管通常在阴极具有高电压，并因而使用高电压电源。发出的电子与电场或强磁场相互作用以产生微波能量。由于使电子束加速的电场的方向垂直于磁场的轴线，因此，磁控管有时被称为交叉场管。磁控管可包括在强电场内的电路。磁场可恒定或可变。电子在阴极产生并在磁场中被迫旋转。其旋转的效果是形成短波辐射。磁控管包括腔，此腔可设置为在由电子产生的辐射的选择频率下共振。选择频率作为微波被传送。

[0040]现在参见图3和4，其中显示出例示具有选择频率过滤层152和宽带吸收层154的PM过滤器组件150的立体图，并且显示出PM过滤器158的三种频率选择滤波器分区156的传送辐射性能图线。虽然显示出三种过滤器分区，不过可以包含任意数量的过滤器分区。

[0041]选择加热前面的分区以在离散区域中实现起燃和再生，通过使用频率过滤层152和宽带吸收层154可以实现这种选择加热。频率过滤层152可包括高温反射性导电性的抗氧化金属材料。频率过滤层152可包括不锈钢、铂、超耐热合金、奥氏体镍基超耐热合金、铁/镍基合金、贵金属、铜，等。在一个实施例中，使用铁/镍FeNi合金，其具有大约64％的铁、大约36％的镍、和一些碳和铬。频率过滤层152包括一种或多种开放频率选择模式(open frequency selective patterns)，每一模式设计为使独立的窄辐射频带通过。频率过滤层152的三个分区156的不同之处在于其允许通过的辐射频率，大致显示为图示的频率f1-f3。

[0042]宽带吸收层154吸收通过分区156的频率能量。用词“宽带”可以指宽范围的频率。宽带吸收层154可包括宽带微波吸收材料，例如，氧化铟锡(ITO)和碳化硅。宽带吸收层154可包括一种或多种磁偶极子、电偶极子和半导体材料。半导体材料可在室温导电。宽带吸收层154可包括被氧化的材料。

[0043]图4例示了微波能量如何以三个分区156的对应频率f1-f3通过。每一分区156具有不同模式的不同切口和切口之间的不同间隙。每一分区156的模式提供相应的窄带通范围，此范围与所示的所选择频率f1-f3相关。

[0044]现在参见图5和6，其中的立体图显示出例示频率吸收和反射的PM过滤器组件150。具有与分区之一相对应频率的辐射通过该分区，并且被其他分区反射。

[0045]因此，通过在频率f1相关分区下的宽带吸收层154所进行的微波吸收，导致在由分区几何形状限定的各区域中的PM过滤器158起燃和再生。图6利用具有频率f3的微波在PM过滤器158的不同区域中再现了这一过程。

[0046]微波能量可在PM过滤器158上游的排放系统中连续反射，直到其通过适合的分区。这样，微波能量几乎没有反射吸收或损耗。

[0047]使用不同辐射频率加热和再生PM过滤器离散区域的第二种技术是使用频率选择吸收器。此技术可以不包括在PM过滤器前面上的宽带微波吸收涂层。而是，频率选择过滤器与以所选择频率吸收辐射的分区一起使用。频率选择过滤器可为独立装置，或可在PM过滤器前面表面上直接形成模式。这种PM过滤器的示例在下文中参照图7-9的实施例进行描述。

[0048]现在参见图7和8，其中，显示出具有频率选择吸收层202的PM过滤器组件200的立体图，并且显示出PM过滤器206的三种频率选择吸收204的吸收辐射性能图线。分区204可被认为是微波加热元件。

[0049]频率选择吸收层202包括允许选择吸收一频率或频率范围的材料和/或模式。每一分区204最少地吸收具有与其他分区相关的频率范围的微波能量。例如，与吸收频率f1相关的分区最少地吸收其他频率或在吸收范围外的频率。不过，其他分区允许具有吸收频率f1的微波能量通过。这如图8中所示。

[0050]图8例示了频率选择吸收层202的吸收性能。每一分区204在不同于其他分区频率的一个或多个频率上吸收微波辐射。吸收的选择性是由于模式和层(覆盖层)的材料选择所致。每一分区204吸收在窄吸收区域内的频率能量。图8中的每一曲线的峰与窄吸收区域和诸如频率f1-f3之一的选择吸收频率相关。

[0051]现在参见图9，所示PM过滤器组件200的立体图例示出，第一分区208对第一频率f1的吸收和其他分区210对第一频率f1的不吸收。图9例示出频率选择吸收层202如何提供PM过滤器206的各区域的加热和再生。具有选择性频率的微波能量通过PM过滤器206的离散区域吸收，用于所述区域的起燃。

[0052]PM过滤器可具有预定的最大操作温度。最大操作温度可以与PM过滤器的潜在退化点相关。例如，PM过滤器可能在大于800℃的操作温度开始崩溃。最大操作温度可针对不同PM过滤器而改变。最大操作温度可与PM过滤器的一部分的平均温度或PM过滤器的整体平均温度相关。

[0053]为了防止PM过滤器损坏并且因而增加PM过滤器的操作寿命，本公开内容的实施例可基于烟灰负载而调节PM过滤器再生。为PM过滤器设定目标最大操作温度。当烟灰负载小于或等于与最大操作温度相关的烟灰负载水平时，执行再生。当烟灰负载较低或在预定范围内时，可以执行再生。此预定范围具有与最大操作温度相关的烟灰负载上阈值Sut。限制PM过滤器的最大操作温度使得PM过滤器中的压力以及过滤器的膨胀最小化。在一个实施例中，估算烟灰负载，并据此执行再生。在另一实施例中，当烟灰负载大于进行再生所希望的水平，则执行缓解措施，以减小在再生过程中的PM过滤器最大温度。

[0054]烟灰负载可以通过诸如里程、PM过滤器的排放压力、排放压降之类的参数进行估算，或通过预测方法等进行估算。里程是指车辆里程，其大致对应于或可用于估算车辆引擎操作时间和/或所产生的排放气体量。作为示例，可在车辆行驶大约为200-300英里时执行再生。所产生的烟灰量基于随时间的车辆操作。在怠速下产生的烟灰少于在行驶速度下操作产生的烟灰。所产生的排放气体量与PM过滤器中的烟灰负载相关。

[0055]排放压力可用于估算在一定时段产生的排放量。当排放压力超过预定水平或当排放压力降低至低于预定水平时，可执行再生。例如，当进入PM过滤器的排放压力超过预定水平时，可执行再生。作为另一示例，当排出PM过滤器的排放压力低于预定水平时，可执行再生。

[0056]排放压降可用于估算PM过滤器中的烟灰量。例如，当压降增加时，烟灰负载增加。通过确定进入PM过滤器的排放物压力减去排出PM过滤器的排放物压力，可确定排放压降。排放系统压力传感器可用于提供这些压力。

[0057]预测方法可包括确定一个或多个引擎操作状况，例如，引擎负载、燃料规划、燃料注入时间、和排放气体再循环(EGR)。可基于引擎状况使用累积重量因子。累积重量因子与烟灰负载相关。当累积重量因子超过阈值时，可执行再生。

[0058]基于所估算的烟灰负载和已知的PM过滤器最大操作温度，执行再生，以防止PM过滤器在高于最大操作温度的温度下操作。

[0059]设计一控制系统以实现所选择的烟灰负载目标，允许PM过滤器在没有插入控制(intrusive control)的情况下进行再生。在此提供的可靠再生措施，从PM过滤器中去除烟灰，而同时限制最大操作温度。限制最大操作温度减少了在PM过滤器衬底上的热应力，并因而防止可由高烟灰放热所致的PM过滤器损坏。PM过滤器的耐久性增加。

[0060]当烟灰负载大于与所设定最大再生温度相关的阈值水平时，可以执行缓解措施以减小再生过程中的PM过滤器最大温度。例如，当烟灰负载最大阈值被设定为大约2g/l而当前烟灰负载为4g/l时，为了使PM过滤器内的温度在再生过程中最小化，调节引擎操作。所述调节可包括氧控制和排放流量控制。

[0061]烟灰负载可以大于上阈值水平，例如，当引擎进行操作而在较长时段中接受高的入口空气流速时。这样的操作可在长的高速公路入口斜坡上发生或在高速公路加速过程中发生。作为另一示例，当引擎节流阀在全开和全关之间连续致动并持续较长时段时，可能超出烟灰负载上阈值。高的空气流速可阻止或限制PM过滤器再生。

[0062]在氧控制过程中，进入PM过滤器的氧量减少以降低PM过滤器在再生过程中的放热温度。为了减少氧水平，可减少空气流，可增加EGR，和/或可增加燃料注入。燃料注入可增加至引擎的缸内和/或相关排放系统中。燃烧更多燃料减少了排放系统中存在的氧量。

[0063]排放流量大幅度增加可有助于使PM过滤器中的放热反应不发生或最小化。排放流量控制可包括：通过在传动器中调低速档或通过增加怠速而增加排放流量。增加引擎速度使排放流量增加。

[0064]图10所示流程图例示了通过控制模块执行以再生具有微波加热元件的分区PM过滤器的步骤。虽然以下步骤主要根据图1-9中所示实施例描述，不过，这些步骤可容易地修改以应用于本公开内容的其他实施例。

[0065]在步骤300中，开始对诸如控制模块44之类的控制模块的控制并进行到步骤301。在步骤301中，产生传感器信号。传感器信号可以包括可由上述传感器产生的排放流量信号、排放温度信号、排放压力信号、氧信号、入口空气流信号、入口空气压力信号、入口空气温度信号、引擎速度信号、EGR信号，等等。

[0066]在步骤302中，控制系统估算当前的PM过滤器烟灰负载S1。控制系统可如前所述地估算烟灰负载。这种估算可基于车辆里程、PM过滤器的排放压力、排放压降、和/或预测方法。预测方法可包括基于诸如引擎负载、燃料规划、燃料注入时序和EGR之类的一个或多个引擎操作参数进行估算。在步骤303中，控制系统确定当前烟灰负载S1是否大于烟灰负载下阈值S_lt。在当前烟灰负载S1大于下阈值S_lt时，控制系统进行到步骤304；否则，控制系统返回步骤302。

[0067]在步骤304中，控制系统确定当前烟灰负载S1是否小于烟灰负载上阈值S_ut。在当前烟灰负载S1小于上阈值S_ut时，控制系统进行到步骤308。在当前烟灰负载S1大于或等于上阈值S_ut时，控制系统进行步骤308和310。在步骤310中，控制系统执行如前所述的缓解措施以限制PM过滤器在再生过程中的最大温度。执行步骤310，同时执行再生步骤312-324。

[0068]如果控制系统在步骤304中确定需要进行再生，则在步骤308中控制系统选择一个或多个区域，并且在步骤312中激活微波源以产生具有用于加热所选择区域的频率的微波能量。可激活微波源以产生1000-7000瓦的微波能量并持续大约30-90秒。

[0069]通过选择性地加热PM过滤器中的一个或多个区域并使用无线微波加热点燃烟灰而再生PM滤波器。当所选择区域内的烟灰达到再生温度时，可关断微波源，燃烧烟灰于是沿PM过滤器下落，这类似于焰火上的燃烧导火线。换句话说，微波源仅激活足够使烟灰开始点燃的时长，并然后关断。其他再生系统通常同时利用传导和/或对流，并在烟灰的整个燃烧过程中保持为加热器(以较低温度，例如600摄氏度)供电。结果，这些系统所使用的电力通常多于在本公开内容中所述系统所使用的电力。

[0070]在一个实施例中，径向最外的区域首先再生，然后是径向较内的区域。可通过选择、预定、依次、独立或任意的方式再生所述区域。可以在相同时段中选择和加热多个区域。

[0071]在步骤315中，控制系统可确定电流和/或电压，以提供微波源和/或微波源的微波能量频率。电流、电压和/或频率可预定并存储在存储器中、通过查询表确定、或基于引擎操作参数确定，其中的一些如在此所述。

[0072]在步骤316中，基于电流、电压、排放流量、排放温度以及诸如输出功率和微波回路频率之类的预定微波回路特性中的至少一种，控制系统估算出足以实现最小烟灰温度的加热时段。加热时段还可以基于诸如吸收和反射特性之类的微波加热元件特性。最小烟灰温度应足以使烟灰开始燃烧并形成下落效果。例如，最小烟灰温度可设定在700摄氏度或更高。在可替代的步骤320-316中，控制系统基于预定加热时段、排放流量和排放温度而估算出实现最小烟灰温度所需的电流和电压。

[0073]在步骤324中，控制系统确定加热时段是否完毕。如果步骤324为是，则控制系统在步骤326中确定是否需要再生其他区域。如果步骤326为是，则控制系统返回步骤308。

[0074]燃烧烟灰是使再生继续的燃料。此过程在每一加热区域中继续，直到PM过滤器完全再生。在步骤328结束控制。

[0075]上述方法提供对PM过滤器的区域的微波加热，而同时减少PM过滤器中的自身功耗，因而改善了PM过滤器的耐久性和寿命。

[0076]在使用中，控制模块确定PM过滤器何时需要再生。其确定结果基于PM过滤器内的烟灰水平。可替代地，可周期性地或者基于事件而执行再生。控制模块可估算PM过滤器整体何时需要再生或PM过滤器内的区域何时需要再生。当控制模块确定PM过滤器整体需要再生时，控制模块在启动PM过滤器相关下游部分内的再生时依次激活一个或多个所述区域。在所述区域再生之后，激活一个或多个其他区域，而停用其余的区域。这种方式继续，直到已激活所有区域。当控制模块确定所述区域之一需要再生时，控制模块激活对应于PM过滤器相关下游部分的需要再生的区域。

[0077]图11是例示在制造具有微波加热元件的PM过滤器时所执行步骤的流程图。

[0078]在步骤350中，PM过滤器的前面被浸入料浆或水溶液的浴池中。水溶液包括悬置在溶液中的微波能量吸收材料，例如ITO或碳化硅。

[0079]在步骤352中，从浴池中移除PM过滤器，并且移除多余的涂覆材料。

[0080]在步骤354中，干燥PM过滤器。PM过滤器可在例如大约100℃的温度下干燥。

[0081]在步骤356中，涂覆并保留在PM过滤器上的涂层被固化、加固并结合到PM过滤器。有利的是，可通过焙烧进行固化。PM过滤器可在例如大约650℃下焙烧以预定时段。

[0082]图10和11所示的上述步骤为示例性示例，这些步骤可以依次、同步、同时、连续、在重叠时段中或以不同顺序执行，这取决于其应用。

[0083]本公开内容提供的PM过滤器低功耗再生技术具有短的再生时段以及整体再生时间。本公开内容由于具有较短的再生时间而可显著减少燃料经济代价，降低排气管温度，并改善系统耐久性。

[0084]通过以上描述，本领域技术人员现在可认识到的是，本公开内容的广义教导可通过多种形式实施。因此，虽然本公开内容包括具体示例，但本公开内容的真正范围应不会由此受到限制，这是因为，对于本领域技术人员而言，一旦理解了附图、说明书和所附权利要求书，则其他修改将是显而易见的。

Claims

1、一种组件，包括：

微粒物质(PM)过滤器，其包括：用于接收排放气体的上游端；下游端；和多个区域；

吸收层，其吸收在N个频率范围之一内的微波能量，并设置于所述上游端，其中N为整数；和

频率选择过滤器，其具有M个频率选择分区，并接收在所述N个频率范围中的微波能量，其中M为整数；

其中，所述M个频率选择分区之一允许在所述N个频率范围之一内的所述微波能量通过，而不允许在其它所述N个频率范围中的微波能量通过。

2、根据权利要求1所述的组件，其中，所述吸收层包括氧化铟锡和碳化硅中的至少一种。

3、根据权利要求1所述的组件，其中，所述吸收层包括磁偶极子和电偶极子中的至少一种。

4、根据权利要求1所述的组件，其中，所述M个频率选择分区中的每一个具有相关的带通频率范围。

5、根据权利要求4所述的组件，其中，所述M个频率选择分区包括频率选择模式。

6、根据权利要求1所述的组件，其中，所述频率选择过滤器包括：

第一频率选择分区，其允许第一频率范围内的微波能量通过；和

第二频率选择分区，其允许第二频率范围内的微波能量通过，所述第二频率范围不同于所述第一频率范围。

7、根据权利要求6所述的组件，其中，所述第一频率选择分区阻止所述第二频率范围内的微波能量通过，所述第二频率选择分区阻止所述第一频率范围内的微波能量通过。

8、根据权利要求1所述的组件，其中，所述频率选择过滤器包括反射性、导电性的金属材料。

9、一种包括权利要求1中所述组件的系统，进一步包括：

连接到所述PM过滤器的天线；

产生微波的微波发生器；和

将所述微波传送到所述天线的波导。

10、根据权利要求9所述的系统，进一步包括：控制模块，其选择性地通过所述微波发生器加热所述区域。

11、一种组件，包括：

微粒物质(PM)过滤器，其包括：用于接收排放气体的上游端；下游端；和多个区域；和

频率选择吸收过滤器，其设置于所述上游端，接收所述排放气体，吸收在N个频率范围之一内的微波能量，并且允许在其它所述N个频率范围中的微波能量传送到所述PM过滤器中，其中N为整数。

12、根据权利要求11所述的组件，其中，所述频率选择吸收过滤器包括M个频率选择吸收分区，所述频率选择吸收分区之一吸收在所述N个频率范围所述之一中的微波能量；其中，其它所述M个频率选择吸收分区允许传送在所述其它N个频率范围中的微波能量，其中M为整数。

13、根据权利要求11所述的组件，其中，所述频率选择吸收过滤器包括：

第一频率选择吸收分区，其吸收第一频率范围内的微波能量；和

第二频率选择吸收分区，其吸收第二频率范围内的微波能量，所述第二频率范围不同于所述第一频率范围。

14、根据权利要求13所述的组件，其中，所述第一频率选择吸收分区允许所述第二频率范围内的微波能量通过，所述第二频率选择吸收分区允许所述第一频率范围内的微波能量通过。

15、一种包括权利要求11中所述组件的系统，进一步包括：

连接到所述PM过滤器的天线；

产生微波的微波发生器；和

将所述微波传送到所述天线的波导。

16、根据权利要求15所述的系统，进一步包括：控制模块，其选择性地通过所述微波发生器加热所述区域。

17、一种方法，包括：

通过微粒物质(PM)过滤器接收排放气体，所述PM过滤器具有上游端、下游端和多个区域；

产生在N个频率范围之一内的微波能量；

允许吸收与所述PM过滤器的第一区域相关的所述微波能量；和

限制吸收与所述PM过滤器的第二区域相关的微波能量。

18、根据权利要求17所述的方法，包括：

产生在第一频率范围内的微波能量以再生所述第一区域；和

产生在第二频率范围内的微波能量以再生所述第二区域，所述第二频率范围不同于所述第一频率范围。

19、根据权利要求17所述的方法，其中，限制吸收与所述PM过滤器的第二区域相关的微波能量包括：反射所述微波能量以阻止其进入所述第二区域中。

20、根据权利要求17所述的方法，其中，限制吸收与所述PM过滤器的第二区域相关的微波能量包括：允许所述微波能量通过所述第二区域。