DE102008046745A1 - Turbo-loaded diesel internal-combustion engine system, has control module selectively activating selected zones to release regeneration parts provided downstream to zones of particle material filter and deactivating non-selected zones - Google Patents

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Abstract

The system (10) has an electrically heated particle material (PM) filter (34) comprising an upstream end for accommodating exhaust gas. A heating device (35) is divided into a number of zones and spaced at a distance from the end, where the zones comprise a number of sub-zones. The zones and the sub-zones are arranged in layers. A control module (44) selectively activates selected zones to release regeneration parts provided downstream to the zones of the filter and deactivates non-selected zones. One of the zones is arranged in one of the layers, and overlaps with the other zone. An independent claim is also included for a method for operating a turbo-loaded diesel internal-combustion engine system.

Description

Erklärung von Regierungsrechtenstatement of government rights

Diese Offenbarung wurde gemäß U.S.-Regierungsauftrag Nr. DE-FC-04-03 AL67635 mit dem Energieministerium (DoE) entwickelt. Die U.S.-Regierung hat gewisse Rechte an dieser Offenbarung.These Revelation was made in accordance with U.S. Government mandate No. DE-FC-04-03 AL67635 developed with the Department of Energy (DoE). The U.S. Government has certain rights to this disclosure.

Gebietarea

Die vorliegende Offenbarung betrifft Partikelmaterial(PM)-Filter und insbesondere elektrisch beheizte PM-Filter.The The present disclosure relates to particulate matter (PM) filters and in particular electrically heated PM filters.

Hintergrundbackground

Die Angaben in diesem Abschnitt sehen lediglich Hintergrundinformationen bezüglich der vorliegenden Offenbarung vor und stellen eventuell nicht den Stand der Technik dar.The Information in this section is only background information in terms of of the present disclosure and may not provide the Prior art.

Brennkraftmaschinen wie Dieselbrennkraftmaschinen erzeugen Partikelmaterial (PM), das durch einen PM-Filter aus Abgas gefiltert wird. Der PM-Filter ist in einer Abgasanlage der Brennkraftmaschine angeordnet. Der PM-Filter senkt die Emission von PM, das während Verbrennung erzeugt wird.Internal combustion engines Like diesel engines, particulate matter (PM) generates by a PM filter is filtered out of exhaust gas. The PM filter is in an exhaust system of Internal combustion engine arranged. The PM filter lowers the emission of PM that while Combustion is generated.

Im Laufe der Zeit wird der PM-Filter voll. Während Regeneration kann das PM in dem PM-Filter verbrannt werden. Die Regeneration kann das Er wärmen des PM-Filters auf eine Verbrennungstemperatur des PM umfassen. Es gibt verschiedene Möglichkeiten des Durchführens von Regeneration, einschließlich Abwandeln von Brennkraftmaschinensteuerung, Verwenden eines Kraftstoffbrenners, Verwenden eines katalytischen Oxidationsmittels zum Anheben der Abgastemperatur nach Einspritzung von Kraftstoff, Verwenden von Widerstandsheizspulen und/oder Verwenden von Mikrowellenenergie. Die Widerstandsheizspulen sind typischerweise in Kontakt mit dem PM-Filter angeordnet, um ein Beheizen sowohl durch Leitung als auch Konvektion zu ermöglichen.in the Over time, the PM filter becomes full. While regeneration can do that PM are burned in the PM filter. The regeneration can do that He warms of the PM filter to a combustion temperature of the PM. There are different possibilities of performing including regeneration Modifying engine control, using a fuel burner, Using a catalytic oxidizer to lift the Exhaust gas temperature after injection of fuel, using Resistance heating coils and / or using microwave energy. The Resistance heating coils are typically in contact with the PM filter arranged to be heated by both conduction and convection to enable.

Diesel-PM verbrennt, wenn Temperaturen über einer Verbrennungstemperatur, beispielsweise 600°C, erreicht werden. Der Start der Verbrennung bewirkt einen weiteren Temperaturanstieg. Während fremdgezündete Brennkraftmaschinen typischerweise niedrige Sauerstoffwerte im Abgasstrom aufweisen, weisen Dieselbrennkraftmaschinen signifikant höhere Sauerstoffwerte auf. Während die erhöhten Sauerstoffwerte eine schnelle Regeneration des PM-Filters möglich machen, können sie auch einige Probleme aufwerfen.Diesel PM burns when temperatures over a combustion temperature, for example 600 ° C, can be achieved. The start the combustion causes a further increase in temperature. While spark-ignited internal combustion engines typically have low oxygen levels in the exhaust stream, Diesel engines have significantly higher oxygen levels. While the increased oxygen levels They can make fast regeneration of the PM filter possible also pose some problems.

PM-Reduktionssysteme, die Kraftstoff verwenden, pflegen die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu mindern. Viele auf Kraftstoff beruhende PM-Reduktionssysteme mindern die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zum Beispiel um 5%. Elektrisch beheizte PM-Reduktionssysteme mindern die Kraftstoffwirtschaftlichkeit um einen vernachlässigbaren Betrag. Eine Langlebigkeit der elektrisch beheizten PM-Reduktionssysteme ist aber schwierig zu verwirklichen.PM reduction systems, use the fuel, maintain the fuel economy to reduce. Many fuel-based PM reduction systems For example, reduce fuel economy by 5%. electrical heated PM reduction systems reduce fuel economy a negligible Amount. A longevity of electrically heated PM reduction systems but it is difficult to realize.

ZusammenfassungSummary

Ein System umfasst einen Partikelmaterial(PM)-Filter, der ein stromaufwärts befindliches Ende zum Aufnehmen von Abgas und ein stromabwärts befindliches Ende umfasst. Eine in Zonen aufgeteilte Heizvorrichtung ist beabstandet von dem stromaufwärts befindlichen Ende angeordnet und umfasst N Zonen, wobei N eine ganze Zahl größer als oder gleich eins ist, wobei jede der N Zonen M Unterzonen umfasst, wobei M eine ganze Zahl größer als eins ist und wobei die N Zonen und die M Unterzonen in P Schichten angeordnet sind, wobei P eine ganze Zahl größer als eins ist. Ein Steuermodul aktiviert selektiv mindestens eine ausgewählte der N Zonen, um eine Regeneration in von der einen der N Zonen stromabwärts befindlichen Teilen des PM-Filters auszulösen, und deaktiviert nicht ausgewählte der N Zonen.One System includes a particulate matter (PM) filter, which is an upstream end for receiving exhaust gas and a downstream end. A zoned heater is spaced from the upstream one Arranged end and includes N zones, where N is an integer greater than or equal to one, each of the N zones comprising M subzones, where M is an integer greater than one is and where are the N zones and the M subzones in P layers where P is an integer greater than one. A control module selectively activates at least one selected one of the N zones for regeneration in from one of the N zones downstream parts of the Trigger PM filters, and disables non-selected ones N zones.

Ein Verfahren umfasst das Vorsehen eines Partikelmaterial(PM)-Filters, der ein stromaufwärts befindliches Ende zum Aufnehmen von Abgas und ein stromabwärts befindliches Ende umfasst, das Anordnen einer in Zonen aufgeteilten Heizvorrichtung beabstandet von dem stromaufwärts befindlichen Ende, die N Zonen umfasst, wobei N eine ganze Zahl größer als eins ist, wobei jede der N Zonen M Unterzonen umfasst und wobei M eine ganze Zahl größer als oder gleich eins ist und wobei die N Zonen und die M Unterzonen in P Schichten angeordnet sind, wobei P eine ganze Zahl größer als eins ist, und das selektive Aktivieren mindestens einer ausgewählten der N Zonen, um eine Regeneration in von der einen der N Zonen stromabwärts befindlichen Teilen des PM-Filters auszulösen, und deaktiviert nicht ausgewählte der N Zonen.One Method includes providing a particulate matter (PM) filter, the one upstream Includes end for receiving exhaust gas and a downstream end, spacing the placement of a zoned heater from the upstream end comprising N zones, where N is an integer greater than one, each of the N zones comprising M subzones, and wherein M is an integer greater than or equal to one, and where the N zones and the M subzones are arranged in P layers, where P is an integer greater than one is, and selectively activating at least one selected one of N zones to a regeneration in from the one of the N zones downstream Triggering of the PM filter, and disables non-selected ones N zones.

Weitere Gebiete der Anwendbarkeit gehen aus der hierin vorgesehenen Beschreibung hervor. Es versteht sich, dass die Beschreibung und spezifi schen Beispiele lediglich dem Zweck der Veranschaulichung dienen und nicht den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung beschränken sollen.Further Areas of applicability will be understood from the description provided herein out. It is understood that the description and specifi c Examples are for the purpose of illustration only and not to limit the scope of the present disclosure.

Zeichnungendrawings

Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich dem Zwecke der Veranschaulichung und sollen nicht den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung in irgendeiner Weise beschränken.The Drawings described herein are for the purpose of Illustrative and not intended to be within the scope of the present disclosure restrict in any way.

1 ist ein Funktionsblockdiagramm einer beispielhaften Brennkraftmaschine, die einen Partikelmaterial(PM)-Filter mit einer in Zonen aufgeteilten Einlassheizvorrichtung, die von dem PM-Filter beabstandet ist, umfasst; 1 FIG. 10 is a functional block diagram of an exemplary internal combustion engine that includes a particulate matter (PM) filter with a zoned inlet heater that is spaced from the PM filter; FIG.

2 zeigt eine beispielhafte Zonenaufteilung der in Zonen aufgeteilten Einlassheizvorrichtung des elektrisch beheizten Partikelmaterial(PM)-Filters von 1 näher; 2 11 shows an exemplary zoning of the zoned inlet heater of the electrically heated particulate matter (PM) filter of FIG 1 closer;

3 zeigt eine beispielhafte Zonenaufteilung der in Zonen aufgeteilten Einlassheizvorrichtung des elektrisch beheizten PM-Filters von 1 näher; 3 FIG. 12 shows an exemplary zoning of the zoned inlet heater of the electrically heated PM filter of FIG 1 closer;

4 zeigt eine beispielhafte Widerstandsheizvorrichtung in einer der Zonen der in Zonen aufgeteilten Einlassheizvorrichtung von 3; 4 FIG. 10 shows an exemplary resistance heater in one of the zones of the zoned inlet heater of FIG 3 ;

5 zeigt den elektrisch beheizten PM-Filter, der eine in Zonen aufgeteilte elektrische Heizvorrichtung aufweist, die von dem PM-Filter beabstandet ist; 5 shows the electrically heated PM filter having a zoned electrical heater spaced from the PM filter;

6 zeigt Beheizen in der in Zonen aufgeteilten elektrischen Heizvorrichtung; 6 shows heating in the zoned electric heater;

7 ist ein Flussdiagramm, das Schritte zeigt, die von dem Steuermodul zum Regenerieren des PM-Filters ausgeführt werden; 7 FIG. 10 is a flowchart showing steps performed by the control module for regenerating the PM filter; FIG.

8A zeigt eine beispielhafte überlappende Zonenaufteilung einer in Zonen aufgeteilten Einlassheizvorrichtung mit mehreren Schichten; 8A shows an exemplary overlapping zoning of a multi-layered zoned inlet heater;

8B zeigt einen Querschnitt einer beispielhaften überlappenden Zonenaufteilung der in Zonen aufgeteilten Einlassheizvorrichtung von 8A; 8B FIG. 15 shows a cross-section of an exemplary overlapping zoning of the zoned inlet heater of FIG 8A ;

9A zeigt eine beispielhafte überlappende Zonenaufteilung einer in Zonen aufgeteilten Einlassheizvorrichtung mit drei Schichten; und 9A shows an exemplary overlapping zoning of a zoned inlet heater having three layers; and

9B zeigt einen Querschnitt einer beispielhaften überlappenden Zonenaufteilung der in Zonen aufgeteilten Einlassheizvorrichtung von 9A. 9B FIG. 15 shows a cross-section of an exemplary overlapping zoning of the zoned inlet heater of FIG 9A ,

Eingehende BeschreibungDetailed description

Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und nicht dazu gedacht, die vorliegende Offenbarung, die Anwendung oder die Nutzungsmöglichkeiten zu beschränken. Es versteht sich, dass in den gesamten Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale bezeichnen.The The following description is merely exemplary in nature and not intended to facilitate the present disclosure, application or application uses to restrict. It is understood that throughout the drawings appropriate Reference characters designate like or corresponding parts and features.

Wie hierin verwendet bezieht sich der Begriff Modul auf eine applikationsspezifische integrierte Schaltung (ASIC, kurz vom engl. Application Specific Integrated Circuit), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) und einen Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen.As As used herein, the term module refers to an application-specific one integrated circuit (ASIC, short of English Application Specific Integrated Circuit), an electronic circuit, a processor (common used, dedicated or group) and a memory, the one or run multiple software or firmware programs, a combinatorial Logic circuit and / or other suitable components, which the described functionality provide.

Die vorliegende Offenbarung nutzt eine Heizvorrichtung mit Zonen. Die elektrische Heizvorrichtung ist von dem PM-Filter beabstandet. Anders ausgedrückt ist die elektrische Heizvorrichtung vor dem PM-Filter angeordnet, steht aber nicht in Kontakt mit dem stromabwärts befindlichen PM-Filter. Die Heizvorrichtung beheizt selektiv Teile des PM-Filters. Der PM-Filter kann nah genug an der Vorderseite des PM-Filters angebracht sein, um das Heizmuster zu steuern. Die Länge der Heizvorrichtung wird so festgelegt, dass die Abgastemperatur optimiert wird.The The present disclosure utilizes a zone heater. The electric heater is spaced from the PM filter. Different expressed the electric heater is placed in front of the PM filter, but is not in contact with the downstream PM filter. The heater selectively heats parts of the PM filter. The PM filter can be placed close enough to the front of the PM filter, to control the heating pattern. The length of the heater is determined so that the exhaust gas temperature is optimized.

Wärmeenergie wird durch das Abgas von der Heizvorrichtung zu dem PM-Filter übertragen. Daher wird der PM-Filter vorrangig durch Konvektion beheizt. Die elektrische Heizvorrichtung ist in Zonen unterteilt, um die zum Beheizen des PM-Filters erforderliche elektrische Leistung zu verringern. Die Zonen beheizen auch ausgewählte stromabwärts befindliche Teile in dem PM-Filter. Durch Beheizen nur der ausgewählten Teile des Filters wird die Größenordnung der Kräfte in dem Substrat aufgrund thermischer Ausdehnung verringert. Dadurch können höhere örtlich begrenzte Rußtemperaturen während Regeneration verwendet werden, ohne den PM-Filter zu beschädigen.Thermal energy is transferred by the exhaust gas from the heater to the PM filter. Therefore, the PM filter is primarily heated by convection. The electric heater is divided into zones to the for Heating the PM filter required to reduce electrical power. The zones also heat selected ones downstream located parts in the PM filter. By heating only the selected parts the filter becomes the order of magnitude the forces reduced in the substrate due to thermal expansion. Thereby can higher localized soot temperatures while Regeneration can be used without damaging the PM filter.

Der PM-Filter wird durch selektives Beheizen einer oder mehrerer der Zonen vor dem PM-Filter und durch Zünden des Rußes mit Hilfe des erwärmten Abgases regeneriert. Wenn eine ausreichende Stirnseitentemperatur erreicht ist, wird die Heizvorrichtung abgeschaltet und der brennende Ruß wandert kaskadenartig die Länge des PM-Filterkanals hinab, was einer brennenden Zündschnur bei einem Feuerwerkskörper ähnelt. Anders gesagt muss die Heizvorrichtung nur lange genug aktiviert werden, um die Rußzündung zu starten, und wird dann abgeschaltet. Andere Regenerationssysteme verwenden typischerweise sowohl Leitung als auch Konvektion und halten die Leistung zu der Heizvorrichtung (bei niedrigeren Temperaturen wie zum Beispiel 600°C) während des gesamten Rußverbrennungsprozesses aufrecht. Dadurch pflegen diese Systeme mehr Leistung zu verbrauchen als das in der vorliegenden Offenbarung vorgeschlagene System.Of the PM filter is made by selectively heating one or more of the Zones in front of the PM filter and by igniting the soot with the aid of the heated exhaust gas regenerated. When a sufficient front side temperature is reached is off, the heater is turned off and the burning soot wanders cascading the length down the PM filter channel, which is a burning fuse resembles a firecracker. Different said the heater needs to be activated only long enough to the soot ignition too start, and then shut down. Other regeneration systems typically use both conduction and convection and keep the power to the heater (at lower temperatures such as 600 ° C) during the entire soot combustion process. As a result, these systems consume more power than that proposed system in the present disclosure.

Der brennende Ruß ist der Kraftstoff, der die Regeneration fortsetzt. Dieser Prozess wird für jede Heizzone fortgesetzt, bis der PM-Filter vollständig regeneriert ist.The burning soot is the fuel that continues the regeneration. This process continues for each heating zone until the PM filter is completely re is generated.

Die Heizvorrichtungszonen sind so beabstandet, dass Wärmespannung zwischen aktiven Heizvorrichtungen gemindert wird. Daher sind die Gesamtspannungskräfte aufgrund von Beheizen kleiner und sind über das Volumen des gesamten elektrisch beheizten PM-Filters verteilt. Diese Vorgehensweise ermöglicht Regeneration in größeren Segmenten des elektrisch beheizten PM-Filters, ohne Wärmespannungen zu erzeugen, die den elektrisch beheizten PM-Filter beschädigen.The Heater zones are spaced so that thermal stress between active heaters is reduced. Therefore, the total stress forces are due smaller by heating and are over distributes the volume of the entire electrically heated PM filter. This procedure allows Regeneration in larger segments of the electrically heated PM filter without generating thermal stress, which damage the electrically heated PM filter.

Ein größter Temperaturgradient tritt an den Kanten der Heizvorrichtungen auf. Daher ermöglicht das Aktivieren einer Heizvorrichtung hinter die örtlich begrenzte Spannungszone einer anderen Heizvorrichtung ein aktiver beheiztes Regenerationsvolumen ohne Zunahme der Gesamtspannung. Dies pflegt die Möglichkeit der Regeneration in einem Fahrzyklus zu verbessern und verringert Kosten und Komplexität, da das System nicht so viele Zonen unabhängig regenerieren muss.One largest temperature gradient occurs at the edges of the heaters. Therefore, that allows Activate a heater behind the localized voltage zone another heater has an active heated regeneration volume without Increase in total tension. This maintains the possibility of regeneration improve in a driving cycle and reduces costs and complexity since that System does not have to regenerate as many zones independently.

Unter Bezug nun auf 1 ist ein beispielhaftes Dieselbrennkraftmaschinensystem 10 schematisch gemäß der vorliegenden Offenbarung gezeigt. Es versteht sich, dass das Dieselbrennkraftmaschinensystem 10 lediglich beispielhafter Natur ist und dass das hierin beschriebene zonenbeheizte Partikelfilterregenerationssystem in verschiedenen Brennkraftmaschinensystemen implementiert werden kann, die einen Partikelfilter verwenden. Solche Brennkraftmaschinensysteme können Brennkraftmaschinensysteme mit Benzindirekteinspritzung und Brennkraftmaschinensysteme mit homogener Kompressionszündung umfassen, sind aber nicht hierauf beschränkt. Zur Erleichterung der Erläuterung wird die Offenbarung im Zusammenhang mit einem Dieselbrennkraftmaschinensystem erläutert.Referring now to 1 is an exemplary diesel engine system 10 shown schematically in accordance with the present disclosure. It is understood that the diesel engine system 10 is merely exemplary in nature and that the zone-heated particulate filter regeneration system described herein can be implemented in various engine systems that use a particulate filter. Such internal combustion engine systems may include, but are not limited to, gasoline direct injection engine systems and homogeneous compression ignition engine systems. For ease of explanation, the disclosure will be explained in the context of a diesel engine system.

Ein turboaufgeladenes Dieselbrennkraftmaschinensystem 10 umfasst eine Brennkraftmaschine 12, die ein Luft- und Kraftstoff-Gemisch verbrennt, um Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Die Luft tritt durch Strömen durch einen Luftfilter 14 in das System ein. Luft dringt durch den Luftfilter 14 und wird in einen Turbolader 18 gesaugt. Der Turbolader 18 verdichtet die in das System 10 eintretende Frischluft. Je größer die Verdichtung der Luft allgemein ist, umso größer ist die Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine 12. Die verdichtete Luft tritt dann durch einen Luftkühler 20, bevor sie in einen Ansaugkrümmer 22 eintritt.A turbocharged diesel engine system 10 includes an internal combustion engine 12 which burns an air and fuel mixture to produce drive torque. The air enters by passing through an air filter 14 into the system. Air penetrates through the air filter 14 and gets into a turbocharger 18 sucked. The turbocharger 18 compacts them into the system 10 incoming fresh air. The greater the compression of the air in general, the greater the output of the engine 12 , The compressed air then passes through an air cooler 20 before putting in an intake manifold 22 entry.

Die Luft in dem Ansaugkrümmer 22 wird in Zylinder 26 verteilt. Obwohl vier Zylinder 26 dargestellt sind, können die Systeme und Verfahren der vorliegenden Offenbarung in Brennkraftmaschinen mit mehreren Zylin dern ausgeführt sein, einschließlich, aber nicht ausschließlich mit 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 und 12 Zylindern. Es versteht sich auch, dass die Systeme und Verfahren der vorliegenden Offenbarung in einer V-Zylinderkonfiguration ausgeführt sein können. Kraftstoff wird durch Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 28 in die Zylinder 26 eingespritzt. Wärme von der verdichteten Luft zündet das Luft/Kraftstoff-Gemisch. Eine Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs erzeugt Abgas. Das Abgas tritt aus den Zylindern 26 in die Abgasanlage ein.The air in the intake manifold 22 is in cylinders 26 distributed. Although four cylinders 26 3, the systems and methods of the present disclosure may be embodied in multiple cylinder engines including, but not limited to, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 and 12 cylinders. It should also be understood that the systems and methods of the present disclosure may be embodied in a V-cylinder configuration. Fuel gets through fuel injectors 28 in the cylinders 26 injected. Heat from the compressed air ignites the air / fuel mixture. Combustion of the air / fuel mixture produces exhaust. The exhaust gas exits the cylinders 26 into the exhaust system.

Die Abgasanlage umfasst einen Abgaskrümmer 30, einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) 32 und eine Partikelfilter(PM-Filter)-Anordnung 34 mit einer in Zonen aufgeteilten Einlassheizvorrichtung (HTR) 35. Optional führt ein AGR-Ventil (nicht gezeigt) einen Teil des Abgases wieder in den Ansaugkrümmer 22 zurück. Der Rest des Abgases wird in den Turbolader 18 geleitet, um eine Turbine anzutreiben. Die Turbine erleichtert die Verdichtung der von dem Luftfilter 14 aufgenommenen Frischluft. Das Abgas strömt aus dem Turbolader 18 durch den DOC 32, durch die in Zonen aufgeteilte Heizvorrichtung 35 und in die PM-Filteranordnung 34. Der DOC 32 oxidiert das Abgas auf der Grundlage des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses nach der Verbrennung. Das Ausmaß der Oxidation erhöht die Temperatur des Abgases. Die PM-Filteranordnung 34 empfängt Abgas von dem DOC 32 und filtert jegliche in dem Abgas vorhandenen Partikel heraus. Die in Zonen aufgeteilte Einlassheizvorrichtung 35 ist von der PM-Filteranordnung 34 beabstandet und erwärmt das Abgas auf eine Regenerationstemperatur, wie später beschrieben wird.The exhaust system includes an exhaust manifold 30 , a Diesel Oxidation Catalyst (DOC) 32 and a particulate filter (PM filter) arrangement 34 with a zoned inlet heater (HTR) 35 , Optionally, an EGR valve (not shown) returns some of the exhaust gas to the intake manifold 22 back. The rest of the exhaust gas gets into the turbocharger 18 passed to power a turbine. The turbine facilitates the compression of the air filter 14 absorbed fresh air. The exhaust gas flows out of the turbocharger 18 through the DOC 32 , through the zoned heater 35 and in the PM filter assembly 34 , The DOC 32 oxidizes the exhaust gas based on the air / fuel ratio after combustion. The extent of oxidation increases the temperature of the exhaust gas. The PM filter assembly 34 receives exhaust from the DOC 32 and filters out any particulate matter present in the exhaust gas. The zoned inlet heater 35 is from the PM filter assembly 34 spaces and heats the exhaust gas to a regeneration temperature, as described later.

Ein Steuermodul 44 steuert die Brennkraftmaschine und die PM-Filter-Regeneration auf der Grundlage verschiedener erfasster Informationen. Genauer gesagt schätzt das Steuermodul 44 die Beladung der PM-Filteranordnung 34. Wenn die geschätzte Beladung einen vorbestimmen Wert erreicht und der Abgasdurchfluss innerhalb eines Sollbereichs liegt, wird über eine Stromquelle 46 elektrischer Strom zu der PM-Filteranordnung 34 geleitet, um den Regenerationsprozess einzuleiten. Die Dauer des Regenerationsprozesses kann auf der Grundlage der geschätzten Menge an Partikelmaterial in der PM-Filteranordnung 34 verändert werden.A control module 44 controls the engine and PM filter regeneration based on various acquired information. More specifically, the control module estimates 44 the loading of the PM filter assembly 34 , When the estimated load reaches a predetermined value and the exhaust gas flow is within a desired range, it is supplied via a power source 46 electrical current to the PM filter assembly 34 to initiate the regeneration process. The duration of the regeneration process may be based on the estimated amount of particulate matter in the PM filter assembly 34 to be changed.

Elektrischer Strom wird während des Regenerationsprozesses an der in Zonen aufgeteilten Heizvorrichtung 35 angelegt. Genauer gesagt erwärmt die Energie ausgewählte Zonen der Heizvorrichtung 35 der PM-Filteranordnung 34 jeweils über vorbestimmte Zeitspannen. Durch die Heizvorrichtung 35 tretendes Abgas wird durch die aktivierten Zonen erwärmt. Das erwärmte Abgas strömt zu dem stromabwärts befindlichen Filter der PM-Filteranordnung 34 und beheizt den Filter durch Konvektion. Der Rest des Regenerationsprozesses wird unter Verwendung der Wärme, die durch das durch den PM-Filter tretende erwärmte Abgas erzeugt wird, verwirklicht.Electric power is generated during the regeneration process at the zoned heater 35 created. More specifically, the energy heats selected zones of the heater 35 the PM filter assembly 34 each over predetermined periods of time. By the heater 35 passing exhaust gas is heated by the activated zones. The heated exhaust gas flows to the downstream filter of the PM filter assembly 34 and heats the filter by convection. The rest of the regeneration process is under Ver the heat generated by the heated exhaust gas passing through the PM filter is realized.

Unter Bezug nun auf 2 wird eine beispielhafte in Zonen aufgeteilte Einlassheizvorrichtung 35 für die PM-Filteranordnung 34 näher gezeigt. Die in Zonen aufgeteilte Einlassheizvorrichtung 35 ist beabstandet von der PM-Filteranordnung 34 angeordnet. Die PM-Filteranordnung 34 umfasst mehrere beabstandete Heizvorrichtungszonen, die Zone 1 (mit Unterzonen 1A, 1B und 1C), Zone 2 (mit Unterzonen 2A, 2B und 2C) und Zone 3 (mit Unterzonen 3A, 3B und 3C) umfassen. Die Zonen 1, 2 und 3 können während unterschiedlicher jeweiliger Zeiträume aktiviert werden.Referring now to 2 FIG. 10 is an exemplary zoned inlet heater. FIG 35 for the PM filter assembly 34 shown closer. The zoned inlet heater 35 is spaced from the PM filter assembly 34 arranged. The PM filter assembly 34 includes a plurality of spaced heater zones including zone 1 (with sub-zones 1A, 1B and 1C), zone 2 (with sub-zones 2A, 2B and 2C) and zone 3 (with sub-zones 3A, 3B and 3C). Zones 1, 2 and 3 may be activated during different respective periods of time.

Wenn Abgas durch die aktivierten Zonen der Heizvorrichtung strömt, kommt es zu Regeneration in den entsprechenden Teilen des PM-Filters, die zuerst das erwärmte Abgas aufnahmen (z. B. Bereiche stromabwärts der aktivierten Zonen), oder in stromabwärts befindlichen Bereichen, die durch sich kaskadenartig ausbreitenden brennenden Ruß gezündet werden. Die entsprechenden Teile des PM-Filters, die sich nicht stromabwärts einer aktivierten Zone befinden, dienen als Spannungsminderungszonen. In 2 sind zum Beispiel die Unterzonen 1A, 1B und 1C aktiviert und die Unterzonen 2A, 2B, 2C, 3A, 3B und 3C dienen als Spannungsminderungszonen.As exhaust flows through the activated zones of the heater, regeneration occurs in the corresponding portions of the PM filter that first received the heated exhaust gas (eg, areas downstream of the activated zones) or in downstream areas that pass through it ignited cascading burning soot be ignited. The corresponding parts of the PM filter that are not downstream of an activated zone serve as voltage reduction zones. In 2 For example, sub-zones 1A, 1B and 1C are activated, and sub-zones 2A, 2B, 2C, 3A, 3B and 3C serve as voltage-reduction zones.

Während des Beheizens und Abkühlens dehnen sich die entsprechenden Teile des PM-Filters stromabwärts der aktiven Heizvorrichtung-Unterzonen 1A, 1B und 1C thermisch aus und ziehen sich thermisch zusammen. Die Spannungsminderungsunterzonen 2A und 3A, 2B und 3B sowie 2C und 3C mindern eine durch das Ausdehnen und Zusammenziehen der Heizvorrichtungsunterzonen 1A, 1B und 1C bewirkte mechanische Spannung. Nachdem Zone 1 die Regeneration beendet hat, kann die Zone 2 aktiviert werden, und die Zonen 1 und 3 dienen als Spannungsminderungszonen. Nachdem die Zone 2 die Regeneration beendet hat, kann die Zone 3 aktiviert werden, und die Zonen 1 und 2 dienen als Spannungsminderungszonen.During the Heating and cooling stretch the corresponding parts of the PM filter downstream of the active heater sub-zones 1A, 1B and 1C thermally and contract thermally. The stress relief subzones 2A and 3A, 2B and 3B, and 2C and 3C reduce one by the expansion and contraction of the heater sub-zones 1A, 1B and 1C caused mechanical stress. After Zone 1 stops the regeneration Zone 2 can be activated and zones 1 and 3 are used as stress reduction zones. After zone 2 regeneration has finished, zone 3 can be activated and zones 1 and 2 serve as voltage reduction zones.

Unter Bezug nun auf 3 wird eine andere beispielhafte Anordnung einer in Zonen aufgeteilten Einlassheizvorrichtung gezeigt. Ein zentraler Teil kann von einem mittleren Teil umgeben sein, der ein erstes umlaufendes Band von Zonen umfasst. Der mittlere Teil kann von einem äußeren Teil umgeben sein, der ein zweites umlaufendes Band von Zonen umfasst.Referring now to 3 Another example arrangement of a zoned inlet heater is shown. A central part may be surrounded by a central part comprising a first circumferential band of zones. The middle part may be surrounded by an outer part comprising a second circumferential band of zones.

In diesem Beispiel umfasst der zentrale Teil Zone 1. Das erste umlaufende Band von Zonen umfasst die Zonen 2 und 3. Das zweite umlaufende Band von Zonen umfasst die Zonen 1, 4 und 5. Wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform werden stromabwärts von aktiven Zonen befindliche Teile regeneriert, während stromabwärts von inaktiven Zonen befind liche Teile eine Spannungsminderung vorsehen. Wie erkennbar ist, kann jeweils eine der Zonen 1, 2, 3, 4 und 5 aktiviert sein. Die anderen der Zonen bleiben deaktiviert.In In this example, the central part comprises Zone 1. The first orbiting Band of Zones includes Zones 2 and 3. The second encircling band Zones include Zones 1, 4, and 5. As with the one described above Embodiment will be downstream regenerated parts from active zones while downstream from Inactive zones befindle parts provide a reduction in voltage. As can be seen, in each case one of the zones 1, 2, 3, 4 and 5 be activated. The other zones remain disabled.

Unter Bezug nun auf 4 wird eine beispielhafte Widerstandsheizvorrichtung 100 gezeigt, die zu einer der Zonen (z. B. Zone 3) aus dem ersten umlaufenden Band von Zonen in 3 benachbart angeordnet ist. Die Widerstandsheizvorrichtung 100 kann eine oder mehrere Spulen umfassen, die die jeweilige Zone bedecken, um ausreichendes Beheizen vorzusehen.Referring now to 4 will be an exemplary resistance heater 100 shown leading to one of the zones (eg zone 3) from the first circulating band of zones in 3 is arranged adjacent. The resistance heater 100 may include one or more coils covering the respective zone to provide sufficient heating.

Unter Bezug nun auf 5 wird die PM-Filteranordnung 34 näher gezeigt. Die PM-Filteranordnung 34 umfasst ein Gehäuse 200, einen Filter 202 und die in Zonen aufgeteilte Heizvorrichtung 35. Die Heizvorrichtung 35 kann zwischen einem laminaren Strömelement 210 und einem Substrat des Filters 202 angeordnet sein. Ein elektrischer Steckverbinder 211 kann den Zonen der PM-Filteranordnung 34 wie vorstehend beschrieben elektrischen Strom liefern.Referring now to 5 becomes the PM filter arrangement 34 shown closer. The PM filter assembly 34 includes a housing 200. , a filter 202 and the zoned heater 35 , The heater 35 can be between a laminar flow element 210 and a substrate of the filter 202 be arranged. An electrical connector 211 may be the zones of the PM filter assembly 34 provide electrical power as described above.

Wie sich versteht, kann die Heizvorrichtung 35 von dem Filter 202 beabstandet sein, so dass das Beheizen vorrangig Konvektionsbeheizen ist. Zwischen der Heizvorrichtung 35 und dem Gehäuse 200 kann eine Isolierung 212 angeordnet sein. Von einem stromaufwärts befindlichen Einlass 214 dringt Abgas in die PM-Filteranordnung 34 ein und wird durch eine oder mehrere Zonen der PM-Filteranordnung 34 erwärmt. Das erwärmte Abgas legt eine Strecke zurück und wird von dem Filter 202 aufgenommen. Die Heizvorrichtung 35 kann von dem Filter 202 beabstandet sein und mit diesem nicht in Kontakt stehen.As can be understood, the heater can 35 from the filter 202 be spaced so that the heating is primarily convection heating. Between the heater 35 and the housing 200. can be an insulation 212 be arranged. From an upstream inlet 214 Exhaust gas enters the PM filter assembly 34 and is through one or more zones of the PM filter assembly 34 heated. The heated exhaust gas travels a distance and is removed from the filter 202 added. The heater 35 can from the filter 202 be spaced and not in contact with it.

Unter Bezug nun auf 6 wird das Beheizen in der PM-Filteranordnung 34 näher gezeigt. Das Abgas 250 tritt durch die Heizvorrichtung 35 und wird durch eine oder mehrere Zonen der Heizvorrichtung 35 erwärmt. Das erwärmte Abgas legt eine Strecke „d" zurück und wird dann von dem Filter 202 aufgenommen. Die Strecke „d" kann ½ Zoll (1,27 cm) oder weniger sein. Der Filter 202 kann einen mittleren Einlass 240, einen Kanal 242, ein Filtermaterial 244 und einen Auslass 246 aufweisen, der radial außerhalb des Einlasses angeordnet ist. Der Filter kann katalysiert sein. Das erwärmte Abgas bewirkt ein Verbrennen von PM in dem Filter, was den PM-Filter regeneriert. Die Heizvorrichtung 35 überträgt die Wärme durch Konvektion, um einen vorderen Teil des Filters 202 zu entzünden. Wenn der Ruß in den Vorderflächenteilen eine ausreichend hohe Temperatur erreicht, wird die Heizvorrichtung abgeschaltet. Die Verbrennung von Ruß breitet sich dann kaskadenartig einen Filterkanal 254 hinab aus, ohne dass die Leistung zur Heizvorrichtung aufrechterhalten werden muss.Referring now to 6 becomes the heating in the PM filter assembly 34 shown closer. The exhaust 250 passes through the heater 35 and is through one or more zones of the heater 35 heated. The heated exhaust gas travels a distance "d" and is then removed from the filter 202 added. The distance "d" can be ½ inch (1.27 cm) or less. The filter 202 can have a middle inlet 240 , a channel 242 , a filter material 244 and an outlet 246 have, which is arranged radially outside of the inlet. The filter can be catalysed. The heated exhaust causes combustion of PM in the filter, which regenerates the PM filter. The heater 35 transfers the heat by convection to a front part of the filter 202 to ignite. When the soot in the front surface parts reaches a sufficiently high temperature, the heater is turned off. The combustion of soot then cascades a filter channel 254 down without the Power to the heater must be maintained.

Unter Bezug nun auf 7 werden Schritte zum Regenerieren des PM-Filters gezeigt. Bei Schritt 300 beginnt die Steuerung und rückt zu Schritt 304 vor. Wenn die Steuerung bei 304 ermittelt, dass Regeneration erforderlich ist, wählt die Steuerung bei Schritt 308 eine oder mehrere Zonen aus und aktiviert die Heizvorrichtung in Schritt 312 für die gewählte Zone. Bei Schritt 316 schätzt die Steuerung beruhend auf mindestens einem von: elektrischem Strom, elektrischer Spannung, Abgasstrom und Abgastemperatur einen Heizzeitraum, der zum Erreichen einer Mindesttemperatur der Filterstirnseite ausreicht. Die Mindesttemperatur der Stirnseite sollte ausreichen, um die Rußverbrennung zu starten und eine Kaskadenwirkung zu erzeugen. Lediglich beispielhaft kann die Mindesttemperatur der Stirnseite auf 700°C oder mehr gesetzt werden. In einem zu Schritt 316 alternativen Schritt 320 schätzt die Steuerung beruhend auf einem vorbestimmten Heizzeitraum, auf Abgasstrom und Abgastemperatur einen elektrischen Strom und eine elektrische Spannung, die zum Erreichen der Mindesttemperatur der Filterstirnseite erforderlich sind.Referring now to 7 Steps for regenerating the PM filter are shown. At step 300 the controller starts and moves to step 304 in front. If the controller at 304 determines that regeneration is required, select the control in step 308 one or more zones and activates the heater in step 312 for the selected zone. At step 316 Based on at least one of: electrical current, voltage, exhaust gas flow, and exhaust gas temperature, the controller estimates a heating period sufficient to achieve a minimum temperature of the filter face. The minimum end face temperature should be sufficient to start soot combustion and create a cascade effect. For example only, the minimum temperature of the face can be set to 700 ° C or more. In one too step 316 alternative step 320 For example, based on a predetermined heating period, exhaust gas flow and exhaust gas temperature, the controller estimates an electrical current and voltage required to reach the minimum temperature of the filter face.

Bei Schritt 324 ermittelt die Steuerung, ob der Heizzeitraum beendet ist. Wenn Schritt 324 bejaht wird, ermittelt die Steuerung bei Schritt 326, ob zusätzliche Zonen regeneriert werden müssen. Wenn Schritt 326 bejaht wird, kehrt die Steuerung zu Schritt 308 zurück. Ansonsten endet die Steuerung.At step 324 the controller determines whether the heating period has ended. When step 324 is affirmative, the controller determines at step 326 whether additional zones need to be regenerated. When step 326 is affirmative, the controller returns to step 308 back. Otherwise the control ends.

Bei Einsatz ermittelt das Steuermodul, wann der PM-Filter einer Regeneration bedarf. Alternativ kann die Regeneration regelmäßig oder beruhend auf einem Ereignis ausgeführt werden. Das Steuermodul kann schätzen, wann der gesamte PM-Filter einer Regeneration bedarf oder wann Zonen in dem PM-Filter einer Regeneration bedürfen. Wenn das Steuermodul ermittelt, dass der gesamte PM-Filter einer Regeneration bedarf, aktiviert das Steuermodul nacheinander jeweils eine oder mehrere der Zonen, um eine Regeneration in dem zugeordneten stromabwärts befindlichen Teil des PM-Filters auszulösen. Nachdem die Zone bzw. die Zonen regeneriert wurde(n), werden ein oder mehrere andere Zonen aktiviert, während die anderen deaktiviert sind. Diese Vorgehensweise wird fortgeführt, bis alle Zonen aktiviert sind. Wenn das Steuermodul ermittelt, dass eine der Zonen einer Regeneration bedarf, aktiviert das Steuermodul die Zone, die dem zugeordneten stromabwärts befindlichen Teil des PM-Filters entspricht, der einer Regeneration bedarf.at Use determines the control module when the PM filter regeneration requirement. Alternatively, the regeneration can be regular or based on one Event executed become. The control module can estimate when the entire PM filter needs regeneration or when zones need it in the PM filter require regeneration. If the control module determines that the entire PM filter requires regeneration, the control module activates one or more consecutively one after the other the zones to a regeneration in the assigned downstream Part of the PM filter. After this the zone (s) regenerated (s) will become one or more other zones activated while the others are disabled. This procedure will continue until all zones are activated. When the control module determines that one of the zones requires regeneration activates the control module the zone corresponding to the downstream portion of the PM filter corresponds, which requires regeneration.

Unter Bezug nun auf 8A und 8B wird eine in Zonen aufgeteilte Einlassheizvorrichtung 400 gezeigt, die mehrere überlappende Schichten umfasst. Die mehreren Schichten sind in verschiedenen Ebenen beabstandet (d. h. nicht komplanar), wie in 8B im Querschnitt gezeigt wird. Wenn Heizvorrichtungszonen wie vorstehend in 17 beschrieben aktiviert werden, können sich die Zonen thermisch ausdehnen und/oder verlagern. Einzelne Heizvorrichtungszonen können beabstandet sein, um ein mögliches Ausdehnen und Verlagern zu berücksichtigen. Folglich kann sich Ruß zwischen Heizvorrichtungszonen in dem PM-Filter sammeln. Überlappende Schichten von Zonen sehen an Bereichen des PM-Filters, die typischerweise Räumen zwischen Heizvorrichtungszonen entsprechen würden, Regenerationsbeheizen vor.Referring now to 8A and 8B becomes a zoned inlet heater 400 shown comprising several overlapping layers. The multiple layers are spaced in different planes (ie not coplanar) as in FIG 8B is shown in cross section. If heater zones are as described above in 1 - 7 can be activated, the zones can thermally expand and / or shift. Individual heater zones may be spaced to allow for possible expansion and displacement. Consequently, soot may accumulate between heater zones in the PM filter. Overlapping layers of zones provide regeneration heating at areas of the PM filter that would typically correspond to spaces between heater zones.

Die in Zonen aufgeteilte Einlassheizvorrichtung 400 kann zum Beispiel eine erste Schicht 402 (mit den Zonen 1, 4 und 5) und eine zweite Schicht 404 (mit den Zonen 2 und 3) umfassen. Die Zonen der ersten Schicht 402 sind in einer ersten Ebene angeordnet und die Zonen der zweiten Schicht 404 sind in einer zweiten Ebene angeordnet und von den Zonen der ersten Schicht 402 beabstandet. Die Zonen der ersten Schicht 402 überlappen die Zonen der zweiten Schicht 404.The zoned inlet heater 400 can, for example, a first layer 402 (with zones 1, 4 and 5) and a second layer 404 (with zones 2 and 3). The zones of the first layer 402 are arranged in a first plane and the zones of the second layer 404 are arranged in a second plane and from the zones of the first layer 402 spaced. The zones of the first layer 402 overlap the zones of the second layer 404 ,

Unter Bezug nun auf 9A und 9B umfasst eine in Zonen aufgeteilte Einlassheizvorrichtung 500 eine erste Schicht 502 (mit den Zonen 1, 4 und 5), eine zweite Schicht 504 (mit den Zonen 2 und 3) und eine dritte Schicht 506 (mit den Zonen 6 und 7). Die Zonen der ersten Schicht 502 sind in einer ersten Ebene angeordnet, die Zonen der zweiten Schicht 504 sind in einer zweiten Ebene angeordnet und die Zonen der dritten Schicht 506 sind in einer dritten Ebene angeordnet. Alle Schichten 502, 504 und 506 sind voneinander beabstandet. Die Zonen der ersten Schicht 502 überlappen die Zonen jeder der zweiten Schicht 504 und der dritten Schicht 506.Referring now to 9A and 9B includes a zoned inlet heater 500 a first layer 502 (with zones 1, 4 and 5), a second layer 504 (with zones 2 and 3) and a third layer 506 (with zones 6 and 7). The zones of the first layer 502 are arranged in a first plane, the zones of the second layer 504 are arranged in a second level and the zones of the third layer 506 are arranged in a third level. All layers 502 . 504 and 506 are spaced from each other. The zones of the first layer 502 the zones overlap each other of the second layer 504 and the third layer 506 ,

Wie in 8A und 8B gezeigt befinden sich die Heizvorrichtungszonen in zwei unterschiedlichen Schichten. Wie in 9A und 9B gezeigt ist, befinden sich die Heizvorrichtungszonen in drei unterschiedlichen Schichten.As in 8A and 8B As shown, the heater zones are in two different layers. As in 9A and 9B is shown, the heater zones are in three different layers.

Der Fachmann kann nachvollziehen, dass andere Umsetzungen zwei, drei oder mehr Heizvorrichtungsschichten umfassen können, die in einer beliebigen geeigneten Konfiguration angeordnete Schichten umfassen. Die Heizvorrichtungszonen jeder der Schichten können in beliebiger geeigneter Weise aktiviert und deaktiviert werden, wie sie in den in 17 gezeigten vorherigen Umsetzungen beschrieben wurden. Lediglich zum Beispiel können die Heizvorrichtungszonen nacheinander aktiviert werden, so dass bei Aktivieren von Zone 1 die Zonen 2–7 deaktiviert sind und bei Aktivieren von Zone 2 die Zonen 1 sowie 3–7 deaktiviert sind.Those skilled in the art will understand that other reactions may include two, three, or more heater layers comprising layers arranged in any suitable configuration. The heater zones of each of the layers may be activated and deactivated in any suitable manner as described in the invengers 1 - 7 have been described previous implementations. For example only, the heater zones can be activated one at a time so that when Zone 1 is activated, zones 2-7 are disabled and when Zone 2 is activated, zones 1 and 3-7 are disabled.

In einer anderen Umsetzung können Zonen in nicht benachbarten Schichten gleichzeitig aktiviert werden. Wie zum Beispiel in 9A und 9B gezeigt ist, kann bei Aktivieren von Zone 1 die Zone 6 aktiviert sein und die Zonen 2–5 sowie 7 können deaktiviert sein. Mit anderen Worten kann eine der Zonen in der ersten Schicht 502 zum gleichen Zeitpunkt aktiviert werden wie eine der Zonen in der nicht benachbarten dritten Schicht 506.In another implementation, zones can be activated simultaneously in non-adjacent layers. Like in 9A and 9B If zone 1 is activated, zone 6 can be activated and zones 2-5 and 7 can be deactivated. In other words, one of the zones in the first layer 502 be activated at the same time as one of the zones in the non-adjacent third layer 506 ,

In einer anderen Umsetzung können Zonen benachbarter Schichten gleichzeitig aktiviert werden, wenn zwischen den Zonen ausreichend Raum ist (d. h. die Zonen einer Schicht überlappen nicht die Zonen einer benachbarten Schicht). Wie zum Beispiel in 9B gezeigt ist, sind die Zonen in der dritten Schicht 506 radial von den Zonen der zweiten Schicht 504 beabstandet. Wenn demgemäß die Zone 2 in der zweiten Schicht 504 aktiviert wird, kann die Zone 7 in der dritten Schicht 506 aktiviert werden und die verbleibenden Zonen 1 sowie 3–6 können deaktiviert sein. In einer anderen Umsetzung umfasst jede von zweiter Schicht 504 und dritter Schicht 506 Zonen 2 und 3. Die dritte Schicht 506 kann mit anderen Worten die gleichen Zonen wie die zweite Schicht 504 umfassen.In another implementation, zones of adjacent layers may be activated simultaneously if there is sufficient space between the zones (ie, the zones of one layer do not overlap the zones of an adjacent layer). Like in 9B is shown, the zones are in the third layer 506 radially from the zones of the second layer 504 spaced. Accordingly, if the zone 2 in the second layer 504 is activated, the zone 7 in the third layer 506 can be activated and the remaining zones 1 and 3-6 can be deactivated. In another implementation, each includes second layer 504 and third layer 506 Zones 2 and 3. The third layer 506 in other words, the same zones as the second layer 504 include.

Die vorliegende Offenbarung kann aufgrund der geringeren Regenerationszeit eine Einbuße von Kraftstoffwirtschaftlichkeit wesentlich mindern, Endrohrtemperaturen senken und Systemrobustheit verbessern.The The present disclosure may be due to the reduced regeneration time a loss significantly reduce fuel economy, tailpipe temperatures lower and improve system robustness.

Claims (28)

System umfassend: einen Partikelmaterial(PM)-Filter, der ein stromaufwärts befindliches Ende zum Aufnehmen von Abgas und ein stromabwärts befindliches Ende umfasst; eine in Zonen aufgeteilte Heizvorrichtung, die von dem stromaufwärts befindlichen Ende beabstandet angeordnet ist und die N Zonen umfasst, wobei N eine ganze Zahl größer als eins ist, wobei jede der N Zonen M Unterzonen umfasst, wobei M eine ganze Zahl größer als oder gleich eins ist und wobei die N Zonen und die M Unterzonen in P Schichten angeordnet sind, wobei P eine ganze Zahl größer als eins ist; und ein Steuermodul, das selektiv mindestens eine ausgewählte der N Zonen aktiviert, um eine Regeneration in von der einen der N Zonen stromabwärts befindlichen Teilen des PM-Filters auszulösen, und nicht ausgewählte der N Zonen deaktiviert.System comprising: a particulate matter (PM) filter, the one upstream located end for receiving exhaust gas and downstream End includes; a zoned heater that from the upstream spaced end and comprising N zones, where N is an integer greater than one, each of the N zones comprising M sub-zones, where M is a integer greater than or equal to one, and where the N zones and the M subzones are arranged in P layers, where P is an integer greater than one is; and a control module that selectively has at least one selected The N zones are activated to regenerate in one of the N zones downstream parts of the PM filter to be triggered, and unselected the N zones disabled. System nach Anspruch 1, wobei mindestens eine der N Zonen, die in einer ersten der P Schichten angeordnet ist, eine zweite der N Zonen überlappt, die in einer zweiten der P Schichten angeordnet ist.The system of claim 1, wherein at least one of the N zones, which is arranged in a first of the P layers, one second of the N zones overlaps, the is arranged in a second of the P layers. System nach Anspruch 2, wobei die mindestens eine der N Zonen mindestens eine der zweiten und eine dritte der N Zonen überlappt, die in einer dritten der P Schichten angeordnet sind.The system of claim 2, wherein the at least one the N zones overlap at least one of the second and third of the N zones, which are arranged in a third of the P layers. System nach Anspruch 1, wobei mindestens eine der N Zonen mindestens eine der M Unterzonen in einer ersten der P Schichten und andere der M Unterzonen in einer zweiten der P Schichten umfasst.The system of claim 1, wherein at least one of the N zones at least one of the M subzones in a first of the P layers and other of the M subzones in a second of the P layers. System nach Anspruch 1, wobei jede der P Schichten von anderen der P Schichten beabstandet ist.The system of claim 1, wherein each of the P layers spaced from others of the P layers. System nach Anspruch 1, wobei die nicht ausgewählten der N Zonen Spannungsminderungszonen vorsehen.The system of claim 1, wherein the non-selected one of N zones provide voltage reduction zones. System nach Anspruch 1, wobei sich die N Zonen in einem zentralen Teil, einem ersten umlaufenden Teil radial außerhalb des zentralen Teils und einem zweiten umlaufenden Teil radial außerhalb des ersten umlaufenden Teils befinden.The system of claim 1, wherein the N zones in a central part, a first circumferential part radially outside the central part and a second circumferential part radially outside of the first rotating part. System nach Anspruch 7, wobei der zentrale Teil eine erste Zone umfasst und der zweite umlaufende Teil die erste Zone, eine zweite Zone und eine dritte Zone umfasst.The system of claim 7, wherein the central part is a first zone comprises and the second circumferential part comprises the first zone, a second zone and a third zone. System nach Anspruch 8, wobei sich die ersten, zweiten und dritten Zonen um den zweiten umlaufenden Teil abwechseln.The system of claim 8, wherein the first, second and alternate third zones around the second rotating part. System nach Anspruch 8, wobei der erste umlaufende Teil vierte und fünfte Zonen umfasst, die sich abwechseln.The system of claim 8, wherein the first circumferential Part fourth and fifth Includes zones that alternate. System nach Anspruch 1, wobei das Steuermodul beruhend auf mindestens zwei von: der in Zonen aufgeteilten Heizvorrichtung zugeführter Leistung, Abgasstrom und Abgastemperatur einen Heizzeitraum schätzt.The system of claim 1, wherein the control module is based on at least two of: the zoned heater supplied Performance, exhaust flow and exhaust temperature estimates a heating period. System nach Anspruch 1, wobei das Steuermodul einen Heizzeitraum zum Beheizen eines Stirnseitenteils des PM-Filters auf eine Temperatur größer als oder gleich einer vorbestimmten Temperatur schätzt und die in Zonen aufgeteilte Heizvorrichtung nach dem Heizzeitraum abschaltet.The system of claim 1, wherein the control module comprises a Heating period for heating a face part of the PM filter to a temperature greater than or equal to a predetermined temperature and zoned Heating device switches off after the heating period. System nach Anspruch 12, wobei die vorbestimmte Temperatur 700°C beträgt.The system of claim 12, wherein the predetermined Temperature 700 ° C is. System nach Anspruch 1, wobei die in Zonen aufgeteilte Heizvorrichtung bei einem Abstand von weniger als oder gleich ½ Zoll (1,27 cm) beabstandet ist.The system of claim 1, wherein the zoned Heating device at a distance of less than or equal to ½ inch (1.27 cm) is spaced. Verfahren umfassend: Vorsehen eines Partikelmaterial(PM)-Filters, der ein stromaufwärts befindliches Ende zum Aufnehmen von Abgas und ein stromabwärts befindliches Ende umfasst; Anordnen einer in Zonen aufgeteilten Heizvorrichtung beabstandet von dem stromaufwärts befindlichen Ende, die N Zonen umfasst, wobei N eine Zahl größer als eins ist, wobei jede der N Zonen M Unterzonen umfasst, wobei M eine ganze Zahl größer als oder gleich eins ist und wobei die N Zonen und M Unterzonen in P Schichten angeordnet sind, wobei P eine ganze Zahl größer als eins ist; und selektives Aktivieren mindestens einer ausgewählten der N Zonen, um eine Regeneration in von der einen der N Zonen stromabwärts befindlichen Teilen des PM-Filters auszulösen, und deaktiviert nicht ausgewählte der N Zonen.A method comprising: providing a particulate matter (PM) filter having an upstream end for receiving exhaust gas and a downstream end includes; Arranging a zoned heater spaced from the upstream end comprising N zones, where N is a number greater than one, each of the N zones comprising M sub-zones, M being an integer greater than or equal to one, and wherein N zones and M subzones are arranged in P layers, where P is an integer greater than one; and selectively activating at least a selected one of the N zones to initiate regeneration in portions of the PM filter downstream of the one of the N zones, and disable non-selected ones of the N zones. Verfahren nach Anspruch 15, wobei mindestens eine der N Zonen, die in einer ersten der P Schichten angeordnet ist, eine zweite der N Zonen überlappt, die in einer zweiten der P Schichten angeordnet ist.The method of claim 15, wherein at least one of the N zones, which is arranged in a first of the P layers, a second of the N zones overlaps, which is arranged in a second of the P layers. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die mindestens eine der N Zonen mindestens eine der zweiten und eine dritte der N Zonen überlappt, die in einer dritten der P Schichten angeordnet sind.The method of claim 16, wherein the at least one of the N zones at least one of the second and a third of the N zones overlap, which are arranged in a third of the P layers. Verfahren nach Anspruch 15, wobei mindestens eine der N Zonen mindestens eine der M Unterzonen in einer ersten der P Schichten und andere der M Unterzonen in einer zweiten der P Schichten umfasst.The method of claim 15, wherein at least one of the N zones at least one of the M subzones in a first of the P layers and other of the M subzones in a second of the P layers includes. Verfahren nach Anspruch 15, wobei jede der P Schichten von anderen der P Schichten beabstandet ist.The method of claim 15, wherein each of the P layers spaced from others of the P layers. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die nicht ausgewählten der N Zonen Spannungsminderungszonen vorsehen.The method of claim 19, wherein the unselected one of N zones provide voltage reduction zones. Verfahren nach Anspruch 19, wobei sich die N Zonen in einem zentralen Teil, einem ersten umlaufenden Teil radial außerhalb des zentralen Teils und einem zweiten umlaufenden Teil radial außerhalb des ersten umlaufenden Teils befinden.The method of claim 19, wherein the N zones in a central part, a first circumferential part radially outside the central part and a second circumferential part radially outside of the first rotating part. Verfahren nach Anspruch 21, wobei der zentrale Teil eine erste Zone umfasst und der zweite umlaufende Teil die erste Zone, eine zweite Zone und eine dritte Zone umfasst.The method of claim 21, wherein the central part a first zone and the second circumferential part comprises the first Zone, a second zone and a third zone. Verfahren nach Anspruch 22, wobei sich die ersten, zweiten und dritten Zonen um den zweiten umlaufenden Teil abwechseln.The method of claim 22, wherein the first, alternate second and third zones around the second rotating part. Verfahren nach Anspruch 22, wobei der erste umlaufende Teil vierte und fünfte Zonen umfasst, die sich abwechseln.The method of claim 22, wherein the first circumferential Part fourth and fifth Includes zones that alternate. Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Steuermodul beruhend auf mindestens zwei von: der in Zonen aufgeteilten Heizvorrichtung zugeführter Leistung, Abgasstrom und Abgastemperatur einen Heizzeitraum schätzt.The method of claim 19, wherein the control module based on at least two of: the zoned heater supplied power, Exhaust gas flow and exhaust temperature estimates a heating period. Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Steuermodul einen Heizzeitraum zum Beheizen eines Stirnseitenteils des PM-Filters auf eine Temperatur größer als oder gleich einer vorbestimmten Temperatur schätzt und die in Zonen aufgeteilte Heizvorrichtung nach dem Heizzeitraum abschaltet.The method of claim 19, wherein the control module a heating period for heating a front side part of the PM filter to a temperature greater than or equal to a predetermined temperature and zoned Heating device switches off after the heating period. Verfahren nach Anspruch 26, wobei die vorbestimmte Temperatur 700°C beträgt.The method of claim 26, wherein the predetermined Temperature 700 ° C is. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die in Zonen aufgeteilte Heizvorrichtung bei einem Abstand von weniger als oder gleich ½ Zoll (1,27 cm) beabstandet ist.The method of claim 15, wherein the zoned Heating device at a distance of less than or equal to ½ inch (1.27 cm) is spaced.
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