JP2015163897A - 微粒子検知システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】被測定ガス中の微粒子の量を検知する微粒子検知システム1は、排気管に装着される検知部10、検知部を駆動する駆動回路210,240、駆動回路を制御する駆動制御部を備える。検知部は、第1電位とされる第1電位部材31,12,13、第2電位とされる第2電位部材14,51,53、及び、第1電位部材と第2電位部材との間に介在して、両者を電気的に絶縁する絶縁部材121,77を有する。システムは、第1電位部材と第2電位部材との間の絶縁性を検査する絶縁性検査手段215,245を備え、駆動制御部は、絶縁性検査手段で検査した絶縁性が高低により、駆動回路による検知部の駆動の可否を判断する駆動可否判断手段を有する。
【選択図】図2
Description
このような微粒子を含む排気ガスは、フィルタで微粒子を捕集して浄化することが行われている。しかるに、フィルタが破損するなどの不具合を生じた場合には、未浄化の排気ガスが直接、フィルタの下流に排出されることとなる。
そこで、排気ガス中の微粒子の量を直接計測したり、フィルタの不具合を検知すべく、フィルタ下流の排気ガス中の微粒子の量を検知可能な微粒子検知システムが求められている。
このような微粒子検知システムにおいて、微粒子の量を検知する検知部は、一般に、互いに異なる電位とされた複数の導電性の部材とこれらの間を絶縁する絶縁部材を有している。
さらに、絶縁性検査手段で、第1電位部材と第2電位部材との間の絶縁性を検査し、駆動可否判断手段で、検査した絶縁性の高低により、駆動回路による検知部の駆動の可否を判断する。これにより、第1電位部材と第2電位部材との間の絶縁性が高い状態で、検知部を駆動して微粒子の量を検知することができ、適切に微粒子の量を検知できる。また、絶縁性が低い状態で駆動回路を駆動することによる駆動回路等の故障も防止できる。
また、絶縁性を検査する絶縁性検査手段としては、第1電位部材と第2電位部材との間に、検査電圧を印加して、両者間(絶縁部材)を流れる漏れ電流や両者間の絶縁抵抗の大きさを検査するものが挙げられる。その他、静電容量計などを用いて、第1電位部材と第2電位部材との間に生じる静電容量を検査するものが挙げられる。
また、絶縁性が高いか否(低い)かは、外気温、湿度、被測定ガス温に応じた、あるいは、予め定めた一定の絶縁性基準値と比較して判断すると良い。
なお、絶縁性基準値としては、例えば、絶縁性の検査手法に応じて、漏れ電流の基準値や絶縁抵抗の基準値、静電容量の基準値などを用いることができる。
この手法では、第1電位部材と第2電位部材との間に検査電圧を印加し、電流あるいは抵抗を検知すれば良く、容易に絶縁性の高低を検査できる。
これに対し、本システムでは、第1電位部材と第2電位部材との間の絶縁性を検査し、絶縁性の高低により、検知部の駆動の可否を判断する。これにより、排気ガス中の微粒子の量を適切に検知できる。
検知部10は、排気管EP(通気管)のうち、取付開口EPOが穿孔された取付部EPTに装着されている。そして、その一部(図2中、取付部EPTよりも右側(先端側))は取付開口EPOを通じて排気管EP内に配置されており、排気ガスEG(被測定ガス)に接触する。
回路部201は、排気管EP外で、複数の配線材からなるケーブル160を介して検知部10に接続されている。この回路部201は、検知部10を駆動するとともに、後述する信号電流Isを検知する回路を有している。
このうち、イオン源電源回路210(イオン源駆動回路)は、第1放電電位PV1とされる第1出力端211と、第2放電電位PV2とされる第2出力端212とを有している。第2放電電位PV2は、具体的には、第1放電電位PV1に対して、正の高電位とされている。さらに具体的には、第2出力端212からは、第1放電電位PV1に対し、100kHz程度の正弦波を半波整流した、1〜2kV0-pの正のパルス電圧が出力される。なお、イオン源電源回路210は、その出力電流についてフィードバック制御され、自律的に、その実効値が予め定めた電流値(例えば、5μA)を保つ定電流電源を構成している。
第1リレーRL1のコイル(図示しない)が非通電のときには、第1スイッチ213は、c−b端子間が導通(閉路)して、イオン源電源回路210の第1出力端211及び信号電流検知回路230の信号入力端231が、内側回路ケース250を介してケーブル160の第1電位配線165と接続される。その一方、c−a端子間が非導通となり、接地絶縁性検査回路215の第1検査端216が、内側回路ケース250及びケーブル160の第1電位配線165と切り離される。また、第2スイッチ214は、c−b端子間が導通(閉路)して、イオン源電源回路210の第2出力端212が、ケーブル160の第2電位配線161と接続される。
これに対し、第1リレーRL1のコイルが通電されると、第1スイッチ213は、c−b端子間が非導通(開路)となり、イオン源電源回路210の第1出力端211及び信号電流検知回路230の信号入力端231が、内側回路ケース250及びケーブル160の第1電位配線165と切り離される。その一方、c−a端子間が導通して、接地絶縁性検査回路215の第1検査端216が、内側回路ケース250を介してケーブル160の第1電位配線165に接続される。また、第2スイッチ214は、c−b端子間が非導通(開路)となり(c−a端子間が導通)、イオン源電源回路210の第2出力端212が、ケーブル160の第2電位配線161と切り離される。
なお、接地絶縁性検査回路215の第2検査端217は、信号電流検知回路230の接地入力端232に接続されて、接地電位PVEとされている。
第2リレーRL2のコイル(図示しない)が非通電のときには、補助第1スイッチ243は、c−b端子間が導通(閉路)して、補助電極電源回路240の補助第1出力端241が、内側回路ケース250を介してケーブル160の第1電位配線165と接続される。その一方、c−a端子間が非導通となり、補助電極絶縁性検査回路245の補助第1検査端246が、内側回路ケース250及びケーブル160の第1電位配線165と切り離される。また、補助第2スイッチ244は、c−b端子間が導通(閉路)して、補助電極電源回路240の補助第2出力端242が、ケーブル160の補助電位配線162と接続される。その一方、c−a端子間が非導通となり、補助電極絶縁性検査回路245の補助第2検査端247が、ケーブル160の補助電位配線162と切り離される。
逆に、第2リレーRL2のコイルが通電されると、補助第1スイッチ243は、c−b端子間が非導通(開路)となり、補助電極電源回路240の補助第1出力端241が、内側回路ケース250及びケーブル160の第1電位配線165と切り離される。その一方、c−a端子間が導通して、補助電極絶縁性検査回路245の補助第1検査端246が、内側回路ケース250を介してケーブル160の第1電位配線165と接続される。また、補助第2スイッチ244は、c−b端子間が非導通(開路)となり、補助電極電源回路240の補助第2出力端242が、ケーブル160の補助電位配線162と切り離される。その一方、c−a端子間が導通して、補助電極絶縁性検査回路245の補助第2検査端247が、ケーブル160の補助電位配線162と接続される。
なお、本実施形態では、この内側回路ケース250は、イオン源電源回路210、補助電極電源回路240、接地絶縁性検査回路215、補助電極絶縁性検査回路245、第1リレーRL1、第2リレーRL2及び絶縁トランス270の二次側鉄心271Bを収容して包囲すると共に、ケーブル160の第1電位配線165に導通している。
なお、本実施形態では、この外側回路ケース260は、内部にイオン源電源回路210、補助電極電源回路240、接地絶縁性検査回路215、補助電極絶縁性検査回路245、第1リレーRL1、第2リレーRL2、内側回路ケース250、計測制御回路220及び絶縁トランス270の一次側鉄心271Aを収容して包囲すると共に、ケーブル160の接地電位配線167に導通している。
また、計測制御回路220は、マイクロプロセッサ202を含み、通信線CCを介して内燃機関を制御する制御ユニットECUと通信可能となっており、前述した信号電流検知回路230の測定結果(信号電流Isの大きさ)、これを微粒子量などに換算した値、あるいは、微粒子量が所定量を超えたか否かなどの信号を、制御ユニットECUに送信可能となっている。これにより、制御ユニットECUで、内燃機関の制御や、フィルタ(図示しない)の不具合警告を発するなどの動作が可能となる。
なお、本実施形態では、絶縁トランス270は、補助電極電源回路240に電力を供給する補助電極絶縁トランスをも兼ねている。
一方、接地絶縁性検査回路215及び補助電極絶縁性検査回路245は、図示しない電源配線を介して、計測制御回路220と同様に、レギュレータ電源PSから電力が供給されている。
加えて、このケーブル160は、エアパイプ163内の気体流通路163Hを通じて、ケーブル160の長手方向に、気体を流通させることができる。
ヒータ通電回路226の第1ヒータ通電端226aは、第1ヒータ接続配線169aに接続、導通しており、ヒータ通電回路226の第2ヒータ通電端226bは、第2ヒータ接続配線169bに接続、導通している。
その他、圧送ポンプ300の送気パイプ310は、内側回路ケース250内を通じて、ケーブル160のエアパイプ163に連通されている。
また、内筒80は、ケーブル160の先端側に外嵌されて、ケーブル160の内側絶縁体層164の径方向外側で、これを覆う第1電位配線165と加締め接続され、この第1電位配線165と導通している。
このパイプホルダ60は、内筒80に嵌め込まれ固定されると共に、電気的にも導通している。そして、パイプホルダ60及び内筒80は、針状電極体20の延出部21及び補助電極体50の延出部51を包囲する第1導通部材13をなしている。
また、このノズル部材30は、パイプホルダ60に嵌め込まれ固定されると共に、電気的にも導通し、第1放電電位PV1とされている。
この混合排出部材40のうち、基端部41は、内側に膨出した捕集極42により、内側の空間がスリット状に狭められた形態とされている。一方、先端側筒壁部43内には、円柱状の空間が形成される。なお、捕集極42には、ノズル部材30の取入口33Iの位置に合わせて、切り欠き部42Kが形成されている。
また、この混合排出部材40は、ノズル部材30に嵌め込まれ固定されると共に、電気的にも導通して、第1放電電位PV1とされている。
一方、フランジ部95は、筒状部91の先端部分から径方向外側に張り出した板状で、外形概略長円板形状を有している。また、自身の厚み方向に貫通するボルト貫通孔95H,95Hを有している(本実施形態では2箇所)。
栓金具100の雄ねじ部102を、主体金具90の雌ねじ部92に螺入すると、栓金具100が先端側に進み、その先端押圧部101が、第2絶縁スペーサ122を先端側に押圧する。すると、この第2絶縁スペーサ122は、パイプホルダ60のホルダフランジ部66を先端側に向けて押圧する。さらに、このホルダフランジ部66は、第1絶縁スペーサ121を先端側に向けて押圧する。第1絶縁スペーサ121は、板パッキン124を介して主体金具90の筒状部91の保持孔91Hに係合する。これにより、パイプホルダ60、第1絶縁スペーサ121、第2絶縁スペーサ122、板パッキン124、及び、栓金具100が、主体金具90に保持され、一体化される。
また、パイプホルダ60と主体金具90との間には、第1絶縁スペーサ121及び第2絶縁スペーサ122が介在して、両者を離間、絶縁している。なお、パイプホルダ60のうち、径方向外側に張り出したホルダフランジ部66と、主体金具90(筒状部91)との間は、空間を空けて離間されて、両者間の絶縁が保たれている。さらに、第1絶縁スペーサ121は、検知部10が排気管EPに装着された状態において、パイプホルダ60の筒壁部63と排気管EPとの間に介在して、両者を離間、絶縁している。
なお、主体金具90の先端側面90Sのうち、保持孔91Hの周囲には、円環状のガスケット保持溝96が形成されており、排気管EPの取付部EPTと主体金具90とは、このガスケット保持溝96内に配置された銅製のガスケット130を介して気密に結合している。
これにより、ガスケット130、主体金具90、及び、栓金具100は、排気管EPと同じ接地電位PVEとされる。
また、外筒110の基端部110Kは、その外形が先端側よりも縮径されて、ケーブル160に加締め固定されている。これと同時に、外筒110の基端部110Kの加締め部110KKは、ケーブル160の最も外周の外側絶縁被覆層168を貫通して、その内部の接地電位配線167に導通している。かくして、外筒110及び接地電位配線167は、いずれも金属からなる主体金具90、栓金具100、及びガスケット130を介して、排気管EPと同じく接地電位PVEとされる。
なお、本実施形態では、ケーブル160の先端部160Sが、外筒110内で揺動するのを防止すべく、ケーブル160の先端部160Sと外筒110との間に、円筒状で絶縁ゴムからなるグロメット125を介在させている。
針状電極体20は、ケーブル160の第2電位配線161を介して、イオン源電源回路210の第2出力端212に接続、導通している。従って、この針状電極体20は、前述したように、第1放電電位PV1に対して、100kHz,1〜2kV0-pの正の半波整流パルス電圧である、第2放電電位PV2とされる。
また、補助電極体50は、ケーブル160の補助電位配線162を介して、補助電極電源回路240の補助第2出力端242に接続、導通している。従って、この補助電極体50は、前述したように、第1放電電位PV1に対して、100〜200Vの正の直流電位である、補助電極電位PV3とされる。
さらに、内筒80,パイプホルダ60,ノズル部材30,混合排出部材40は、ケーブル160の第1電位配線165を介して、イオン源電源回路210の第1出力端211、補助電極電源回路240の補助第1出力端241、これらの回路を囲む内側回路ケース250、及び信号電流検知回路230の信号入力端231に接続、導通している。これらは、第1放電電位PV1とされる。
加えて、外筒110,栓金具100,主体金具90,及びガスケット130は、ケーブル160の接地電位配線167を介して、信号電流検知回路230を含む計測制御回路220を囲む外側回路ケース260及び信号電流検知回路230の接地入力端232に接続、導通している。これらは、排気管EPと同じ、接地電位PVEとされる。
本実施形態では、針状先端部22が第2放電電極に相当し、ノズル部材30のノズル部31が第1放電電極に相当する。また、放電空間DSを囲む、パイプホルダ60(保持部61,筒壁部63)及びノズル部材30のノズル部31(第1放電電極)、針状先端部22(第2放電電極)が、イオン源11となり、かつ、イオン気体噴射源11をなしている。
その際、排気ガスEG中に、ススなどの微粒子Sが含まれていた場合、図8に示すように、この微粒子Sも混合領域MX内に取り入れられる。ところで、噴射された空気ARには、イオンCPが含まれている。このため、取り入れられたススなどの微粒子Sは、イオンCPが付着して、正に帯電した帯電微粒子SCとなり、この状態で、混合領域MX及び排出路EXを通って、排出口43Oから、空気ARと共に排出される。
一方、混合領域MXに噴射されたイオンCPのうち、微粒子Sに付着しなかった浮遊イオンCPFは、補助電極体50の補助電極部53から斥力を受け、第1放電電位PV1とされた捕集極42をなす混合排出部材40(基端部41,先端側筒壁部43)に各部に付着し、排出されない(捕捉される)。
但し、この受電捕集電流Ijhは、帯電微粒子SCに付着して排出された排出イオンCPHの電荷に対応する電流分だけ、放電電流Idよりも小さい値となる。このため、放電電流Idと受電捕集電流Ijhとの差分(放電電流Id−受電捕集電流Ijh)に相当する信号電流Isが、第1放電電位PV1と接地電位PVEの間を流れてバランスする。
従って、この帯電微粒子SCにより排出された排出イオンCPHの電荷量に対応する信号電流Isを信号電流検知回路230で検知することにより、排気ガスEG中の微粒子Sの量が検知できる。
本実施形態では、混合領域MX及び捕集極42をなす、ノズル部材30,混合排出部材40,蓋部材48が、微粒子帯電部12に相当する。
本実施形態では、これらパイプホルダ60(保持部61,筒壁部63)及び内筒80が、第1導通部材13に相当する。このうち、パイプホルダ60は、第1導通部材13であると共に、前述の通り、イオン気体噴射源11の一部でもある。
本実施形態では、これら主体金具90,栓金具100,及び、外筒110が、外側包囲部14に相当する。
補助電極体50の延出部51のうち、先端側で補助電極絶縁パイプ77から露出して微粒子帯電部12内に配置されている先端露出面51cは、排気ガスEG(被測定ガス)に接触している。また、微粒子帯電部12の内側面12cも、排気ガスEGに接触している。
また、ヒータ付き補助電極絶縁パイプ79の補助電極絶縁パイプ77及びこれを被覆する絶縁セラミック層76のうち、その先端側表面79cは、排気ガスEGに接触すると共に、微粒子帯電部12の内側面12cと補助電極体50の延出部51の先端露出面51cとの間に介在している。
さらに、パイプホルダ60を含む第1導通部材13は、ケーブル160の第1電位配線165及び内側回路ケース250を通じて、第1リレーRL1の第1スイッチ213のc端子に接続されている。そして、第1リレーRL1のコイルが通電されると、第1スイッチ213は、c−a端子間が導通して、接地絶縁性検査回路215の第1検査端216が、内側回路ケース250及びケーブル160の第1電位配線165に接続される。また、主体金具90を含む外側包囲部14は、ケーブル160の接地電位配線167及び外側回路ケース260を通じて、信号電流検知回路230の接地入力端232及び接地絶縁性検査回路215の第2検査端217に接続されている。
本実施形態のシステム1では、この接地絶縁性検査回路215により、第1導通部材13と排気管EP及び外側包囲部14との間の絶縁性を検査する絶縁性検査手段を備える。そして、検査された絶縁性が高い場合に、イオン源電源回路210によるイオン気体噴射源11及び微粒子帯電部12の駆動が指示される。
さらに、微粒子帯電部12は、第1導通部材13、ケーブル160の第1電位配線165及び内側回路ケース250を通じて、第2リレーRL2の補助第1スイッチ243のc端子に接続されている。また、補助電極体50は、ケーブル160の補助電位配線162を通じて、第2リレーRL2の補助第2スイッチ244のc端子に接続されている。そして、第2リレーRL2のコイルが通電されると、補助第1スイッチ243は、c−a端子間が導通して、補助電極絶縁性検査回路245の補助第1検査端246が、内側回路ケース250を介してケーブル160の第1電位配線165と接続される。また、補助第2スイッチ244は、c−a端子間が導通して、補助電極絶縁性検査回路245の補助第2検査端247が、ケーブル160の補助電位配線162と接続される。
本実施形態のシステム1では、この補助電極絶縁性検査回路245により、微粒子帯電部12及びこれに導通する第1導通部材13と補助電極体50(延出部51及び補助電極部53)との間の絶縁性を検査する絶縁性検査手段を備える。そして、検査された絶縁性が高い場合に、補助電極電源回路240による補助電極体50(補助電極部53)の駆動が指示される。
エンジンENGのキースイッチ(図示しない)がONにされると、微粒子検知システム1(計測制御回路220のマイクロプロセッサ202)が起動され、ステップS1で必要な初期設定がなされる。その後、ステップS2において、ECUによる微粒子検知開始の指示が有るか否かを判断する。
次いで、ステップS4において、ステップS3の第1絶縁性検査で検査した絶縁性が高いか否かを、漏れ電流Im1が基準値Im1sよりも小さいか否かで判定する。絶縁性が低い場合(No)は、ステップS14に進み、絶縁性が高い場合(Yes)は、ステップS5に進む。
ステップS5では、微粒子帯電部12(第1電位部材)と補助電極体50(補助電極部53及び延出部51)との間の絶縁性を検査する第2絶縁性検査サブルーチン(後述する)を実行する。
次いで、ステップS6において、ステップS5の第2絶縁性検査で検査した絶縁性が高いか否かを、漏れ電流Im2が基準値Im2sよりも小さいか否かで判定する。絶縁性が低い場合(No)は、ステップS14に進み、絶縁性が高い場合(Yes)は、ステップS7に進む。
即ち、ステップS3の第1絶縁性検査で検査した絶縁性とステップS5の第2絶縁性検査で検査した絶縁性が共に高い場合のみ、ステップS7に進み、それ以外の場合は、ステップS14に進む。
その後、ステップS9で、信号電流検出回路230により信号電流Isを検知して、微粒子検知を行う。
まず、ステップS121で、イオン源電源回路210の駆動を停止して、イオン気体噴射源11及び微粒子帯電部12の駆動を停止させる。次いで、ステップS122で、補助電極電源回路240の駆動を停止し、補助電極体50の補助電極部53の駆動を停止させた後、サブルーチンを終了する。
次いで、ステップS15で、ヒータ通電回路226によるヒータ78の通電を開始する。その後、ステップS16において、ヒータ78への通電が規定通電時間を経過したか否か判定する。規定通電時間を経過していない場合(No)には、ステップS16を繰り返す。そして、規定通電時間を経過する(Yes)と、ステップS17に進み、ヒータ通電回路226によるヒータ78の通電を停止する。
これにより、第1絶縁スペーサ121(先端側表面121c)及びヒータ付き補助電極絶縁パイプ79(先端側表面79c)が加熱されて、水やスス等の異物が除去され、第1絶縁スペーサ121並びにヒータ付き補助電極絶縁パイプ79の補助電極絶縁パイプ77及び絶縁セラミック層76の絶縁性が回復される。
ステップS31では、第1スイッチ213によるイオン源電源回路210の第1出力端211と第1導通部材13との開路(切換)が指示される。なお、これと共に接地絶縁性検査回路215が、第1導通部材13に接続される。また、第2スイッチ214によるイオン源電源回路210の第2出力端212と針状電極体20(延出部21)との開路が指示される。
具体的には、第1リレーRL1のコイルが通電されることにより、第1スイッチ213のc−b端子間が非導通(開路)となり、c−a端子間が導通する。これにより、イオン源電源回路210の第1出力端211及び信号電流検知回路230の信号入力端231が、ケーブル160の第1電位配線165及びこれに導通する第1導通部材13と切り離される一方、接地絶縁性検査回路215の第1検査端216が、これらと接続される。また、第2スイッチ214のc−b端子間が非導通(開路)となり、イオン源電源回路210の第2出力端212が、ケーブル160の第2電位配線161及びこれに導通する針状電極体20と切り離される。
その後、ステップS33では、接地絶縁性検査回路215の第1検査端216と第2検査端217との間、即ち、第1導通部材13と接地電位PVEとされる排気管EPまたは外側包囲部14との間を流れる漏れ電流Im1を測定して、サブルーチンを終了する。
ステップS51では、補助第1スイッチ243による補助電極電源回路240の補助第1出力端241と第1導通部材13との開路(切換)が指示される。また、補助第2スイッチ244による補助電極電源回路240の補助第2出力端242と補助電極体50(延出部51)との開路(切換)が指示される。なお、これと共に補助電極絶縁性検査回路245が、第1導通部材13及び補助電極体50に接続される。
具体的には、第2リレーRL2のコイルが通電されることにより、補助第1スイッチ243のc−b端子間が非導通(開路)となり、c−a端子間が導通する。これにより、補助電極電源回路240の補助第1出力端241が、ケーブル160の第1電位配線165、並びに、これに導通する第1導通部材13及び微粒子帯電部12と切り離される一方、補助電極絶縁性検査回路245の補助第1検査端246が、これらと接続される。また、補助第2スイッチ244のc−b端子間が非導通(開路)となり、c−a端子間が導通する。これにより、補助電極電源回路240の補助第2出力端242が、ケーブル160の補助電位配線162及びこれに導通する補助電極体50と切り離される一方、補助電極絶縁性検査回路245の補助第2検査端247が、これらと接続される。
その後、ステップS53では、補助電極絶縁性検査回路245の補助第1検査端246と補助第2検査端247との間、即ち、第1導通部材13及び微粒子帯電部12と補助電極体50(延出部51及び補助電極部53)との間を流れる漏れ電流Im2を測定して、サブルーチンを終了する。
ステップS81では、第1スイッチ213によるイオン源電源回路210の第1出力端211と第1導通部材13との閉路(切換)が指示される。なお、これと共に接地絶縁性検査回路215が、第1導通部材13から切り離される。また、第2スイッチ214によるイオン源電源回路210の第2出力端212と針状電極体20(延出部21)との閉路が指示される。
具体的には、第1リレーRL1のコイルが非通電となることにより、第1スイッチ213のc−a端子間が非導通となり、c−b端子間が導通(閉路)する。これにより、接地絶縁性検査回路215の第1検査端216が、ケーブル160の第1電位配線165及びこれに導通する第1導通部材13と切り離される一方、イオン源電源回路210の第1出力端211及び信号電流検知回路230の信号入力端231が、これらと接続される。また、第2スイッチ214のc−b端子間が導通(閉路)して、イオン源電源回路210の第2出力端212が、ケーブル160の第2電位配線161及びこれに導通する針状電極体20と接続される。
具体的には、第2リレーRL2のコイルが非通電となることにより、補助第1スイッチ243のc−a端子間が非導通となり、c−b端子間が導通(閉路)する。これにより、補助電極絶縁性検査回路245の補助第1検査端246が、ケーブル160の第1電位配線165、並びに、これに導通する第1導通部材13及び微粒子帯電部12と切り離される一方、補助電極電源回路240の補助第1出力端241が、これらと接続される。また、補助第2スイッチ244のc−a端子間が非導通となり、c−b端子間が導通(閉路)する。これにより、補助電極絶縁性検査回路245の補助第2検査端247が、ケーブル160の補助電位配線162及びこれに導通する補助電極体50と切り離される一方、補助電極電源回路240の補助第2出力端242が、これらと接続される。
以上のようにして、微粒子検知を行うほか、この微粒子検知に先立って、第1絶縁性検査及び第2絶縁性検査を行い、絶縁性が低い場合には、ヒータ78を通電して絶縁性を回復させる。
加えて、ステップS4,S6を実行しているマイクロプロセッサ202が、駆動可否判断手段に対応する。また、ステップS14を実行しているマイクロプロセッサ202が、駆動停止手段に対応する。また、ステップS15〜S17を実行しているマイクロプロセッサ202が、絶縁回復通電指示手段に対応する。
さらに、ステップS81を実行しているマイクロプロセッサ202が、駆動時スイッチ閉路指示手段に対応する。また、ステップS31を実行しているマイクロプロセッサ202が、検査時スイッチ開路指示手段に対応する。
さらに、ステップS82を実行しているマイクロプロセッサ202が、駆動時補助スイッチ閉路指示手段に対応する。また、ステップS51を実行しているマイクロプロセッサ202が、検査時補助スイッチ開路指示手段に対応する。
さらに、イオン気体噴射源11の第1放電電極31、微粒子帯電部12、第1導通部材13が、第1電位部材に相当し、外側包囲部14が、第2電位部材及び接地電位部材に相当する。また、針状電極体20の延出部21が、第2放電電極導通部材に相当する。
さらに、第1絶縁スペーサ121が、絶縁部材に相当する。
さらに、イオン気体噴射源11の第1放電電極31、微粒子帯電部12、第1導通部材13が、第1電位部材に相当し、補助電極体50の延出部51及び補助電極部53が、第2電位部材及び補助電位部材に相当する。また、補助電極体50の延出部51が、補助電極導通部材に相当する。
さらに、ヒータ付き補助電極絶縁パイプ79の補助電極絶縁パイプ77及び絶縁セラミック層76が、絶縁部材に相当する。
この手法では、第1電位部材13,12と第2電位部材14,51との間に検査電圧を印加して、流れる漏れ電流Im1,Im2を検知すれば良く、容易に絶縁性の高低を検査できる。
これに対し、本実施形態のシステム1では、第1電位部材13,12と第2電位部材14,51との間の絶縁性を検査し、絶縁性が高い場合に検知部10を駆動するので、排気ガスEG中の微粒子Sの量を適切に検知できる。
例えば、実施形態では、第1絶縁スペーサ121(絶縁部材)が、第1電位部材13(パイプホルダ60の筒壁部63の外周面63c)と排気管EPの内側面EPiとの間に介在した構成を示した。しかし、排気管EP及び外側包囲部14(接地電位部材(第2電位部材))の形状によっては、外側包囲部14が排気管EP内まで延びて、外側包囲部14が排気ガスEG(被測定ガス)に接触する形態もとりうる。この場合には、絶縁部材121を、第1電位部材13と接地電位部材14(第2電位部材)との間に介在させると良い。
例えば、第1電位部材13,12と第2電位部材14,51との間の絶縁抵抗を測定しても良いし、静電容量計などを用いて、第1電位部材13,12と第2電位部材14,51との間に生じる静電容量を検査しても良い。
また、上記実施形態では、ヒータ78で、第1絶縁スペーサ121(先端側表面121c)とヒータ付き補助電極絶縁パイプ79(先端側表面79c)の両方を加熱したが、これらのうち、いずれか一方を加熱する構成としても良い。
また、上記実施形態では、検知部10と回路部201とが、ケーブル160を介して接続された例を示したが、ケーブル160を介さず、検知部10と回路部201とが連設された形態としても良い。
EPi (排気管の)内側面
EPO 取付開口
EG 排気ガス
S 微粒子
SC 帯電微粒子
CP イオン
CPF 浮遊イオン
CPH 排出イオン
Is 信号電流
1 微粒子検知システム
10 検知部
11 イオン気体噴射源(イオン源)
DS 放電空間
12 微粒子帯電部(第1電位部材)
13 第1導通部材(第1電位部材)
14 外側包囲部(接地電位部材)
20 針状電極体
21 (針状電極体の)延出部
22 (針状電極体の)針状先端部(第2放電電極(イオン源))
30 ノズル部材(イオン源,微粒子帯電部)
31 ノズル部(第1放電電極(イオン源),微粒子帯電部,第1電位部材)
31N ノズル
PV1 第1放電電位(第1電位)
PV2 第2放電電位
PV3 補助電極電位(第2電位)
PVE 接地電位(第2電位)
40 混合排出部材(微粒子帯電部)
MX 混合領域
42 捕集極
48 蓋部材(微粒子帯電部)
50 補助電極体
51 (補助電極体の)延出部(補助電極導通部材,第2電位部材,補助電位部材)
53 (補助電極体の)補助電極部(補助電極,第2電位部材,補助電位部材)
60 パイプホルダ(第1導通部材)
61 保持部(第1導通部材)
63 (パイプホルダの)筒壁部
76 絶縁セラミック層(絶縁部材)
77 補助電極絶縁パイプ(絶縁部材)
78 ヒータ
79 ヒータ付き補助電極絶縁パイプ
80 内筒(第1導通部材)
90 主体金具(外側包囲部)
100 栓金具(外側包囲部)
110 外筒(外側包囲部)
121 第1絶縁スペーサ(絶縁部材)
160 ケーブル
AK 圧縮空気(気体)
AR 空気(気体)
S3 第1絶縁性検査(絶縁性検査手段)
S5 第2絶縁性検査(絶縁性検査手段)
S4,S6 駆動可否判断手段
S14 駆動停止手段
S15〜S17 絶縁回復通電指示手段
S31 検査時スイッチ開路指示手段
S51 検査時補助スイッチ開路指示手段
S81 駆動時スイッチ閉路指示手段
S82 駆動時補助スイッチ閉路指示手段
Vm1,Vm2 検査電圧
Im1,Im2 漏れ電流
201 回路部
202 マイクロプロセッサ
210 イオン源電源回路(駆動回路,イオン源駆動回路)
211 第1出力端
212 第2出力端
215 接地絶縁性検査回路(絶縁性検査手段)
220 計測制御回路
225 駆動制御部
226 ヒータ通電回路
227 ヒータ通電制御部
230 信号電流検知回路
240 補助電極電源回路(駆動回路,補助電極駆動回路)
241 補助第1出力端
242 補助第2出力端
245 補助電極絶縁性検査回路(絶縁性検査手段)
また、絶縁性を検査する絶縁性検査手段としては、第1電位部材と第2電位部材との間に、検査電圧を印加して、両者間(絶縁部材)を流れる漏れ電流や両者間の絶縁抵抗の大きさを検査するものが挙げられる。その他、静電容量計などを用いて、第1電位部材と第2電位部材との間に生じる静電容量を検査するものが挙げられる。
また、絶縁性が高いか否(低い)かは、外気温、湿度、被測定ガス温に応じた、あるいは、予め定めた一定の絶縁性基準値と比較して判断すると良い。
なお、絶縁性基準値としては、例えば、絶縁性の検査手法に応じて、漏れ電流の基準値や絶縁抵抗の基準値、静電容量の基準値などを用いることができる。
Claims (9)
- 通気管内を流通する被測定ガス中の微粒子の量を検知する微粒子検知システムであって、
上記通気管の取付開口に装着される検知部と、
上記検知部を駆動する駆動回路と、
上記駆動回路を制御する駆動制御部と、を備え、
上記検知部は、
上記駆動回路によって当該検知部が駆動された状態において、第1電位とされる第1電位部材、
上記駆動回路によって当該検知部が駆動された状態において、上記第1電位とは異なる第2電位とされる第2電位部材、及び、
上記第1電位部材と上記第2電位部材との間に介在して、両者を電気的に絶縁する絶縁部材、を有しており、
上記第1電位部材と上記第2電位部材との間の絶縁性を検査する絶縁性検査手段、を備え、
上記駆動制御部は、
上記絶縁性検査手段で検査した上記絶縁性の高低により、上記駆動回路による上記検知部の駆動の可否を判断する駆動可否判断手段を有する
微粒子検知システム。 - 請求項1に記載の微粒子検知システムであって、
前記駆動制御部は、
前記絶縁性検査手段で検査した前記絶縁性が低い場合に、前記駆動回路による前記検知部の駆動を停止させる駆動停止手段を有する
微粒子検知システム。 - 請求項1または請求項2に記載の微粒子検知システムであって、
前記絶縁性検査手段は、
前記第1電位部材と前記第2電位部材との間に検査電圧を印加して、両者間を流れる漏れ電流または両者間の絶縁抵抗の大きさを検査する第1検査手段である
微粒子検知システム。 - 請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の微粒子検知システムであって、
前記検知部は、
第1放電電極及び第2放電電極を含み、これらの間の気中放電により、イオンを生成するイオン源、
上記イオン源の上記第1放電電極に導通してなり、前記通気管内を流通する前記被測定ガスの一部を上記イオン源で生成した上記イオンと混合し、上記一部の被測定ガス中の前記微粒子を上記イオンが付着した帯電微粒子として上記通気管に戻す構成とされ、上記イオンのうち上記微粒子に付着しなかった浮遊イオンを捕集する捕集極をなす微粒子帯電部、
上記第1放電電極及び上記微粒子帯電部に導通する第1導通部材、
上記第2放電電極に導通する第2放電電極導通部材、及び、
前記第2電位部材であって、上記通気管に接触、導通して前記第2電位である接地電位とされる接地電位部材、を有しており、
上記イオン源の上記第1放電電極、上記微粒子帯電部、及び上記第1導通部材は、前記第1電位とされる前記第1電位部材であり、
前記絶縁部材は、上記第1電位部材と上記通気管または上記接地電位部材との間に介在しており、
前記駆動回路は、
上記検知部の駆動時に、上記第1導通部材を通じて上記イオン源の上記第1放電電極及び上記微粒子帯電部に通電し、これらを上記第1電位とする第1出力端、及び、
上記検知部の駆動時に、上記第2放電電極導通部材を通じて上記イオン源の上記第2放電電極に通電し、これを上記第1放電電極との間に放電を生じる第2放電電位とする第2出力端、を含み、
上記イオン源及び上記微粒子帯電部を駆動するイオン源駆動回路を有しており、
前記駆動可否判断手段は、
前記絶縁性検査手段で検査された上記第1電位部材と上記通気管及び上記接地電位部材との間の前記絶縁性の高低により、上記イオン源駆動回路による上記イオン源及び上記微粒子帯電部の駆動の可否を判断する
微粒子検知システム。 - 請求項4に記載の微粒子検知システムであって、
前記第1出力端と前記第1導通部材との間に介在して、両者間の導通を開閉する第1スイッチと、
前記第2出力端と前記第2放電電極導通部材との間に介在して、両者間の導通を開閉する第2スイッチと、
前記検知部の駆動時に、上記第1スイッチ及び上記第2スイッチをそれぞれ閉路させる駆動時スイッチ閉路指示手段と、
前記絶縁性検査手段で上記第1電位部材と前記通気管及び前記接地電位部材との間の前記絶縁性を検査する場合に、上記第1スイッチ及び上記第2スイッチをそれぞれ開路させる検査時スイッチ開路指示手段と、を備える
微粒子検知システム。 - 請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の微粒子検知システムであって、
前記検知部は、
第1放電電極及び第2放電電極を含み、これらの間の気中放電により、イオンを生成するイオン源、
上記イオン源の上記第1放電電極に導通してなり、前記通気管内を流通する前記被測定ガスの一部を上記イオン源で生成した上記イオンと混合し、上記一部の被測定ガス中の前記微粒子に上記イオンが付着した帯電微粒子として上記通気管に戻す構成とされ、上記イオンのうち上記微粒子に付着しなかった浮遊イオンを捕集する捕集極をなす微粒子帯電部、
上記第1放電電極及び上記微粒子帯電部に導通する第1導通部材、
上記第1放電電極及び上記第2放電電極とは電気的に絶縁され、上記微粒子帯電部内に配置されて、上記捕集極による上記浮遊イオンの捕集を補助する補助電極、及び、
上記補助電極に導通する補助電極導通部材、を有しており、
上記イオン源の上記第1放電電極、上記微粒子帯電部、及び上記第1導通部材は、前記第1電位とされる前記第1電位部材であり、
上記補助電極及び上記補助電極導通部材は、前記第2電位部材であって、前記第2電位である補助電極電位とされる補助電位部材であり、
前記絶縁部材は、上記微粒子帯電部と上記補助電極導通部材との間に介在しており、
前記駆動回路は、
上記検知部の駆動時に、上記第1導通部材を通じて上記イオン源の上記第1放電電極及び上記微粒子帯電部に導通し、上記第1電位とされる補助第1出力端と、
上記検知部の駆動時に、上記補助電極導通部材を通じて上記補助電極に通電し、これを上記補助電極電位とする補助第2出力端と、を含み、
上記補助電極を駆動する補助電極駆動回路を有しており、
前記駆動可否判断手段は、
前記絶縁性検査手段で検査された上記第1電位部材と上記補助電位部材との間の前記絶縁性の高低により、上記補助電極駆動回路による上記補助電極の駆動の可否を判断する微粒子検知システム。 - 請求項6に記載の微粒子検知システムであって、
前記補助第1出力端と前記第1導通部材との間に介在して、両者間の導通を開閉する補助第1スイッチと、
前記補助第2出力端と前記補助電極導通部材との間に介在して、両者間の導通を開閉する補助第2スイッチと、
前記検知部の駆動時に、上記補助第1スイッチ及び上記補助第2スイッチをそれぞれ閉路させる駆動時補助スイッチ閉路指示手段と、
前記絶縁性検査手段で前記第1電位部材と前記補助電位部材との間の前記絶縁性を検査する場合に、上記補助第1スイッチ及び上記補助第2スイッチをそれぞれ開路させる検査時補助スイッチ開路指示手段と、を備える
微粒子検知システム。 - 請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の微粒子検知システムであって、
前記絶縁部材を加熱するヒータと、
上記ヒータに通電するヒータ通電回路と、
上記ヒータ通電回路を制御するヒータ通電制御部と、を備え、
上記ヒータ通電制御部は、
前記絶縁性検査手段で検査された前記絶縁性が低い場合に、上記ヒータ通電回路に上記ヒータへの通電を指示して、上記絶縁部材を加熱させ、上記絶縁性を回復させる絶縁回復通電指示手段を有する
微粒子検知システム。 - 請求項1〜請求項8のいずれか一項に記載の微粒子検知システムであって、
前記通気管は、内燃機関の排気管であり、
前記被測定ガスは、上記排気管内を流通する排気ガスである
微粒子検知システム。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017187444A (ja) * | 2016-04-08 | 2017-10-12 | 日本特殊陶業株式会社 | 微粒子センサ |
US10724991B2 (en) | 2016-05-24 | 2020-07-28 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Particulate sensor |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001183334A (ja) * | 1999-12-27 | 2001-07-06 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ヒータ付きガスセンサ素子の絶縁検査方法 |
JP2005091043A (ja) * | 2003-09-12 | 2005-04-07 | Horiba Ltd | 粒子状物質測定方法および装置 |
JP2007514923A (ja) * | 2003-06-24 | 2007-06-07 | デカティ オイ | 燃焼機関の排気ガスからの粒子放出を測定する方法およびセンサ装置 |
WO2008111677A1 (ja) * | 2007-03-15 | 2008-09-18 | Ngk Insulators, Ltd. | 粒子状物質検出装置及び粒子状物質検出方法 |
JP2011513742A (ja) * | 2008-03-04 | 2011-04-28 | ぺガソー オーワイ | 粒子測定方法及び装置 |
JP2012047722A (ja) * | 2010-07-26 | 2012-03-08 | Denso Corp | 粒子状物質検出センサとその異常判定方法 |
-
2015
- 2015-04-24 JP JP2015089578A patent/JP5941575B2/ja active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001183334A (ja) * | 1999-12-27 | 2001-07-06 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ヒータ付きガスセンサ素子の絶縁検査方法 |
JP2007514923A (ja) * | 2003-06-24 | 2007-06-07 | デカティ オイ | 燃焼機関の排気ガスからの粒子放出を測定する方法およびセンサ装置 |
JP2005091043A (ja) * | 2003-09-12 | 2005-04-07 | Horiba Ltd | 粒子状物質測定方法および装置 |
WO2008111677A1 (ja) * | 2007-03-15 | 2008-09-18 | Ngk Insulators, Ltd. | 粒子状物質検出装置及び粒子状物質検出方法 |
JP2011513742A (ja) * | 2008-03-04 | 2011-04-28 | ぺガソー オーワイ | 粒子測定方法及び装置 |
JP2012047722A (ja) * | 2010-07-26 | 2012-03-08 | Denso Corp | 粒子状物質検出センサとその異常判定方法 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017187444A (ja) * | 2016-04-08 | 2017-10-12 | 日本特殊陶業株式会社 | 微粒子センサ |
US10724991B2 (en) | 2016-05-24 | 2020-07-28 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Particulate sensor |
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