JP2016133471A - 微粒子センサ、及び、微粒子検知システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】微粒子センサ10は、第1電位PV1とされ、被測定ガスEGを内部に取り入れるガス取入管25を有する内側金具20と、内側金具20の径方向周囲を囲み、通気管EPに装着されて接地電位PVEとされる筒状の外側金具70と、内側金具20と外側金具70との間に介在して両者を電気的に絶縁する筒状の絶縁スペーサ100とを備える。絶縁スペーサ100は、通気管EP内を流通する被測定ガスEGに接するガス接触面101sを含むガス接触部101と、当該絶縁スペーサ100の内部に配置されてガス接触部101の温度を検知する温度検知素子(発熱抵抗体106)とを有する。
【選択図】図1
Description
このように、発熱抵抗体が温度検知素子を兼ねることで、温度検知素子を別途設ける場合に比べて、温度検知素子の配置スペースを省くことができるので、微粒子センサを小型化することができる。
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図1は、本実施形態にかかる微粒子検知システム1に含まれる微粒子センサ10の断面図である。図2は、微粒子センサ10の分解斜視図である。図3は、実施形態にかかる微粒子検知システム1の概略図である。但し、図3では、微粒子検知システム1に含まれる回路部200を中心に図示し、微粒子センサ10については一部(電線161等)のみを図示している。なお、図1において、微粒子センサ10の長手方向GHのうち、ガス取入管25が配置された側(図1において下方)を先端側GS、これと反対側の電線161,163等が延出する側(図1において上方)を基端側GKとする。
このうち内側金具20は、後述する回路部200のうち第1電位PV1とされる内側回路ケース250等に、後述する電線161,163の内側外部導体161g1,163g1を介して導通しており、接地電位PVEとは異なる第1電位PV1とされる。この内側金具20は、主体金具30と、内筒40と、内筒接続金具50と、ガス取入管25(内側プロテクタ60及び外側プロテクタ65)とから構成される。
また、スペーサ中間部102は、先端側GSを向く外側段面(スペーサ当接面)102sと、基端側GKを向く内側段面102kとを有する。これら外側段面102s及び内側段面102kは、いずれも第1絶縁スペーサ100の周方向に延びる円環状をなす。外側段面102sは、取付金具80の段状部83に、基端側GKから全周にわたり当接している。一方、内側段面102kには、主体金具30のフランジ部31が基端側GKから当接している。
このうち電線161は、芯線(中心導体)として放電電位リード線162を有し、この放電電位リード線162は、前述のように、第2セパレータ45の第1挿通孔45c内で放電電位端子46に接続している。また、電線163は、芯線(中心導体)として補助電位リード線164を有し、この補助電位リード線164は、第2セパレータ45の第2挿通孔45d内で補助電位端子47に接続している。また、これらの電線161,163の同軸二重の外部導体のうち、内側の内側外部導体161g1,163g1は、内側金具20の内筒接続金具50に接続しており、第1電位PV1とされる。一方、外側の外側外部導体161g2,163g2は、外側金具70に導通する外筒接続金具95に接続しており、接地電位PVEとされる。
補助電極電源回路240は、第1電位PV1とされる補助第1出力端241と、補助電極電位PV3とされる補助第2出力端242とを有する。この補助電極電位PV3は、第1電位PV1に対して、正の直流高電位であるが、第2電位PV2のピーク電位よりも低い電位とされる。
このうち、信号電流検知回路230は、第1電位PV1とされる信号入力端231と、接地電位PVEとされる接地入力端232とを有する。なお、接地電位PVEと第1電位PV1とは、互いに絶縁されており、信号電流検知回路230は、信号入力端231(第1電位PV1)と接地入力端232(接地電位PVE)との間を流れる信号電流Isを検知する回路である。
このように本実施形態では、気中放電で発生させたイオンCPを、ガス取入管25の内部に取り入れた排気ガスEG中に含まれる微粒子Sに付着させて、帯電した帯電微粒子SCを生成し、第1電位PV1と接地電位PVEとの間に、帯電微粒子SCの量に応じて流れる信号電流Isを用いて排気ガスEG中の微粒子Sの量を検知する。
エンジンのキースイッチ(図示なし)がONにされると、ステップS1において、回路部200のスイッチ226の切替えにより、第1リード線172を温度検知回路224の第1通電端224aに接続し、前述のように、第1絶縁スペーサ100のガス接触部101の温度を検知する(マイクロプロセッサ221は、検知温度Tdを取得する)。次いで、ステップS2において、マイクロプロセッサ221は、検知温度Tdが基準温度Ts(150℃)以上であるか否かを判定する。
次いで、ステップS4に進み、排気ガスEG中に含まれる微粒子Sの量を検知する。具体的には、前述のように、排出イオンCPHの電荷量に対応する信号(信号電流Is)を、信号電流検知回路230で検知する。これにより、排気ガスEG中に含まれる微粒子Sの量(濃度)を検知できる。
次に、本発明の変形形態を、図面を参照しつつ説明する。
変形形態の微粒子検知システム301は、実施形態の微粒子検知システムと比較して、微粒子センサの第1絶縁スペーサにスペーサ用ヒータを設けていない点、及び、回路部に第1ヒータ発熱回路223とスイッチ226を設けていない点が異なり、その他については同様である。従って、ここでは、実施形態と異なる点を説明し、実施形態と同様な点については説明を省略または簡略化する。
エンジンのキースイッチ(図示なし)がONにされると、ステップT1において、前述のようにして、第1絶縁スペーサ500のガス接触部101の温度を検知する(マイクロプロセッサ221は、検知温度Tdを取得する)。次いで、ステップT2において、マイクロプロセッサ221は、検知温度Tdが基準温度Ts(150℃)以上であるか否かを判定する。
検知温度Tdが基準温度Ts以上である(YES)と判定された場合は、ステップT3に進み、マイクロプロセッサ221は、微粒子センサ10を駆動させる。具体的には、実施形態のステップS3と同様に、イオン源電源回路210及び補助電極電源回路240(駆動回路)を駆動させて、コロナ放電によりイオンCPを生成する等の処理を行う。
例えば、実施形態では、タングステンからなる発熱抵抗体106を用いたが、発熱抵抗体106の構成材料はこれに限定されない。白金やモリブテンなどの他の金属材料などを用いてもよい。抵抗体506の構成材料についても同様である。
また、変形形態では、温度検知素子としてタングステンからなる抵抗体506を用いたが、温度検知可能な素子であれば、いずれの素子(例えば、サーミスタや白金からなる抵抗体)を用いても良い。
10,310 微粒子センサ
20 内側金具
25 ガス取入管
30 主体金具
40 内筒
60 内側プロテクタ
60e ガス排出口
65 外側プロテクタ
65c ガス取入口
70 外側金具
80 取付金具
90 外筒
100,500 第1絶縁スペーサ(絶縁スペーサ)
100A スペーサ基体
101 ガス接触部
101s ガス接触面
105 スペーサ用ヒータ(ヒータ)
106 発熱抵抗体(温度検知素子)
120 セラミック素子
130 放電電極体
140 補助電極体
200,400 回路部
210 イオン源電源回路(駆動回路)
221 マイクロプロセッサ(駆動制御手段、温度判定手段、ヒータ制御手段)
223 第1ヒータ発熱回路(ヒータ発熱回路)
224 温度検知回路
240 補助電極電源回路(駆動回路)
506 抵抗体(温度検知素子)
EP 排気管(通気管)
EG 排気ガス(被測定ガス)
EGI 取入ガス
S 微粒子
PVE 接地電位
PV1 第1電位
Claims (7)
- 微粒子を含む被測定ガスが流通する、接地電位とされた金属製の通気管、に装着される
微粒子センサにおいて、
上記微粒子センサは、
上記接地電位とは異なる第1電位とされ、上記被測定ガスを内部に取り入れるガス取入管を有する内側金具と、
上記内側金具の径方向周囲を囲み、上記通気管に装着されて上記接地電位とされる筒状の外側金具と、
上記内側金具と上記外側金具との間に介在して両者を電気的に絶縁する筒状の絶縁スペーサと、を備え、
上記絶縁スペーサは、
上記通気管内を流通する上記被測定ガスに接するガス接触面を含むガス接触部と、
当該絶縁スペーサの内部に配置され、上記ガス接触部の温度を検知する温度検知素子と、を有する
微粒子センサ。 - 請求項1に記載の微粒子センサであって、
前記絶縁スペーサの前記ガス接触部を加熱するヒータを有する
微粒子センサ。 - 請求項2に記載の微粒子センサであって、
前記ヒータは、前記絶縁スペーサの内部に埋め込まれた発熱抵抗体を含み、
上記発熱抵抗体は、前記温度検知素子を兼ねる
微粒子センサ。 - 請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の微粒子センサであって、
気中放電で発生させたイオンを、前記ガス取入管の内部に取り入れた前記被測定ガス中に含まれる前記微粒子に付着させて、帯電した帯電微粒子を生成し、前記第1電位と前記接地電位との間に上記帯電微粒子の量に応じて流れる信号電流を用いて、上記被測定ガス中の上記微粒子の量を検知する
微粒子センサ。 - 微粒子を含む被測定ガスが流通する、接地電位とされた金属製の通気管、に微粒子センサを装着して上記微粒子を検知する
微粒子検知システムにおいて、
上記微粒子センサは、請求項1に記載の微粒子センサであり、
上記微粒子検知システムは、
上記微粒子センサ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手段と、
前記温度検知素子を用いて前記ガス接触部の温度を検知する温度検知回路と、
上記温度検知回路により検知された検知温度が、予め設定した基準温度以上であるか否かを判定する温度判定手段と、を備え、
上記駆動制御手段は、
上記温度判定手段で上記検知温度が上記基準温度以上であると判定された場合に、上記駆動回路に上記微粒子センサを駆動させる
微粒子検知システム。 - 微粒子を含む被測定ガスが流通する、接地電位とされた金属製の通気管、に微粒子センサを装着して上記微粒子を検知する
微粒子検知システムにおいて、
上記微粒子センサは、請求項2または請求項3に記載の微粒子センサであり、
上記微粒子検知システムは、
前記温度検知素子を用いて前記ガス接触部の温度を検知する温度検知回路と、
前記ヒータに通電して発熱させるヒータ発熱回路と、
上記ヒータ発熱回路を制御するヒータ制御手段と、
上記温度検知回路により検知された検知温度が、予め設定した基準温度以上であるか否かを判定する温度判定手段と、
を備え、
上記ヒータ制御手段は、上記温度判定手段によって上記検知温度が上記基準温度以上でないと判定された場合に、上記ヒータ発熱回路により上記ヒータを発熱させて前記ガス接触部を加熱させる
微粒子検知システム。 - 請求項5または請求項6に記載の微粒子検知システムであって、
気中放電で発生させたイオンを、前記ガス取入管の内部に取り入れた前記被測定ガス中に含まれる前記微粒子に付着させて、帯電した帯電微粒子を生成し、前記第1電位と前記接地電位との間に上記帯電微粒子の量に応じて流れる信号電流を用いて、上記被測定ガス中の上記微粒子の量を検知する
微粒子検知システム。
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