JP2017015512A - Particulate substance detection system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排ガス中の粒子状物質の量を測定する粒子状物質センサと、該粒子状物質に接続した電流測定部と、これらに接続した制御回路部とを備える粒子状物質検出システムに関する。 The present invention relates to a particulate matter detection system including a particulate matter sensor that measures the amount of particulate matter in exhaust gas, a current measurement unit connected to the particulate matter, and a control circuit unit connected to these.
排ガス中の粒子状物質(PM: Particulate Matter)の量を測定する粒子状物質センサと、該粒子状物質センサに接続した電流測定部と、これらに接続した制御回路部とを備える粒子状物質検出システムが知られている(下記特許文献1参照)。粒子状物質センサは、互いに離間した一対の電極と、該電極を加熱するヒータとを備える。
Particulate matter detection comprising a particulate matter sensor for measuring the amount of particulate matter (PM) in exhaust gas, a current measurement unit connected to the particulate matter sensor, and a control circuit unit connected to the current measurement unit A system is known (see
制御回路部は、測定モードと燃焼モードとを切り替え制御するよう構成されている。測定モードでは、粒子状物質センサの上記一対の電極間に電圧を加える。このようにすると、静電気力によって粒子状物質が集まり、電極間に電流が流れる。この電流値を測定することにより、排ガス中の粒子状物質の量を算出するようになっている。また、測定モードを暫く続けると、電極間に多くの粒子状物質が堆積し、電流が飽和する。したがって、この場合には、上記燃焼モードに切り替えて、ヒータを発熱させ、堆積した粒子状物質を燃焼させる。これにより、粒子状物質センサを再生するよう構成されている。 The control circuit unit is configured to switch and control between the measurement mode and the combustion mode. In the measurement mode, a voltage is applied between the pair of electrodes of the particulate matter sensor. If it does in this way, a particulate matter will gather by electrostatic force and an electric current will flow between electrodes. By measuring this current value, the amount of particulate matter in the exhaust gas is calculated. If the measurement mode is continued for a while, a lot of particulate matter accumulates between the electrodes, and the current is saturated. Therefore, in this case, the mode is switched to the combustion mode, the heater is heated, and the accumulated particulate matter is combusted. Thus, the particulate matter sensor is configured to be regenerated.
しかしながら、上記粒子状物質検出システムは、粒子状物質の量を充分正確に測定できない場合があり得る。すなわち、粒子状物質センサは、燃焼モードを行っても、粒子状物質が充分に燃焼されず、電極間に粒子状物質が残ることがある。この状態で測定モードに切り替えると、粒子状物質センサが充分再生していないため、粒子状物質の量を正確に測定できない可能性がある。 However, the particulate matter detection system may not be able to measure the amount of particulate matter sufficiently accurately. That is, in the particulate matter sensor, even when the combustion mode is performed, the particulate matter may not be sufficiently burned, and the particulate matter may remain between the electrodes. When switching to the measurement mode in this state, there is a possibility that the amount of the particulate matter cannot be accurately measured because the particulate matter sensor is not sufficiently regenerated.
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、排ガス中の粒子状物質の量をより正確に測定できる粒子状物質検出システムを提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such a background, and an object of the present invention is to provide a particulate matter detection system capable of more accurately measuring the amount of particulate matter in exhaust gas.
本発明の一態様は、排ガス中の粒子状物質が堆積する被堆積部と、該被堆積部に設けられ、互いに離間した一対の電極と、上記被堆積部を加熱するヒータとを有する粒子状物質センサと、
上記一対の電極のうち一方の上記電極に電気的に接続した電流測定部と、
上記粒子状物質センサ及び上記電流測定部に接続した制御回路部とを備え、
該制御回路部は、上記ヒータへの通電を停止した状態で上記一対の電極間に電圧を加え、上記一対の電極間に流れる電流を上記電流測定部によって測定する測定モードと、該測定モードよりも上記一対の電極間に加える電圧を低くした状態で上記ヒータを発熱させ、上記被堆積部に堆積した上記粒子状物質を燃焼する燃焼モードと、を切り替え制御し、
上記制御回路部は、上記燃焼モードから上記測定モードへ切り替えた直後における上記電流の測定値が、予め定められた閾値よりも高い場合には、上記被堆積部に上記粒子状物質が残っていると判断し、上記燃焼モードを再び行うよう構成されていることを特徴とする粒子状物質検出システムにある。
One embodiment of the present invention is a particulate form including a deposition portion on which particulate matter in exhaust gas is deposited, a pair of electrodes provided in the deposition portion and spaced apart from each other, and a heater that heats the deposition portion. A substance sensor;
A current measuring unit electrically connected to one of the pair of electrodes;
A control circuit unit connected to the particulate matter sensor and the current measurement unit,
The control circuit unit applies a voltage between the pair of electrodes in a state where energization to the heater is stopped, and measures a current flowing between the pair of electrodes by the current measuring unit, and Also, the heater is heated in a state where the voltage applied between the pair of electrodes is lowered, and the combustion mode in which the particulate matter deposited on the deposition portion is burned is controlled to be switched,
When the measured value of the current immediately after switching from the combustion mode to the measurement mode is higher than a predetermined threshold, the particulate matter remains in the deposition portion. And the particulate matter detection system is configured to perform the combustion mode again.
上記粒子状物質検出システムは、燃焼モードから測定モードへ切り替えた直後における電流の測定値が、予め定められた閾値よりも高い場合には、被堆積部に粒子状物質が残っていると判断し、燃焼モードを再び行うよう構成されている。
そのため、粒子状物質が燃焼不足で被堆積部に残っている場合は、燃焼モードが再び行われ、被堆積部の粒子状物質が充分に燃焼してから、排ガス中の粒子状物質の測定が行われる。したがって、被堆積部に粒子状物質が残っている状態で、排ガス中の粒子状物質の測定が行われることを抑制でき、排ガス中の粒子状物質の量を、正確に測定することが可能になる。
The particulate matter detection system determines that particulate matter remains in the deposition portion when the measured current value immediately after switching from the combustion mode to the measurement mode is higher than a predetermined threshold value. The combustion mode is performed again.
For this reason, if particulate matter remains in the deposition part due to insufficient combustion, the combustion mode is performed again, and the particulate matter in the deposition part is sufficiently combusted before measuring particulate matter in the exhaust gas. Done. Therefore, it is possible to suppress the measurement of particulate matter in the exhaust gas in a state where the particulate matter remains in the deposition portion, and it is possible to accurately measure the amount of particulate matter in the exhaust gas. Become.
以上のごとく、本発明によれば、排ガス中の粒子状物質の量をより正確に測定できる粒子状物質検出システムを提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a particulate matter detection system that can measure the amount of particulate matter in exhaust gas more accurately.
上記粒子状物質検出システムは、ディーゼル車に搭載するための、ディーゼル車用粒子状物質検出システムとすることができる。 The particulate matter detection system can be a particulate matter detection system for a diesel vehicle to be mounted on a diesel vehicle.
(実施例1)
上記粒子状物質検出システムに係る実施例について、図1〜図8を用いて説明する。図1に示すごとく、本例の粒子状物質検出システム1は、粒子状物質センサ2と、電流測定部3と、制御回路部4とを備える。粒子状物質センサ2は、図3に示すごとく、被堆積部20と、一対の電極21(21a,21b)と、ヒータ22とを有する。被堆積部20には、排ガス中の粒子状物質が堆積する。一対の電極21は、被堆積部20に設けられており、互いに離間している。ヒータ22は、被堆積部20を加熱するために設けられている。
Example 1
Examples relating to the particulate matter detection system will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the particulate
電極21には、第1電極21aと第2電極21bとがある。図1に示すごとく、第2電極21bは、上記電流測定部3に接続している。第1電極21aは、後述する補助電流測定部3’に接続している。
制御回路部4は、粒子状物質センサ2及び電流測定部3に接続している。
The
The
制御回路部4は、測定モード(図1参照)と燃焼モード(図2参照)とを切り替え制御するよう構成されている。測定モードでは、図1に示すごとく、ヒータ22への通電を停止した状態で一対の電極21間に電圧Vsを加える。これにより、電極21a,21b間に電界を発生させ、静電気力によって粒子状物質を捕集する。電極21a,21b間に粒子状物質が堆積すると、電流Iが流れる。この電流Iを、電流測定部3によって測定する。
燃焼モードでは、上記測定モードよりも一対の電極21間に加わる電圧を低くした状態で、ヒータ22を発熱させ、被堆積部20に堆積した粒子状物質を燃焼する。
The
In the combustion mode, the
制御回路部4は、燃焼モードから測定モードへ切り替えた直後における電流Iの測定値が、予め定められた閾値Ibよりも高い場合には、被堆積部20に粒子状物質が残っていると判断し、燃焼モードを再び行うよう構成されている。
When the measured value of the current I immediately after switching from the combustion mode to the measurement mode is higher than the predetermined threshold value Ib, the
本例の粒子状物質検出システム1は、ディ−ゼル車に搭載して用いられる。制御回路部4は、マイコンによって構成されている。マイコンには、複数のA/Dコンバータが形成されている。また、本例の粒子状物質検出システム1は、高電圧回路11と、スイッチ6と、補助電流測定部3’と、ヒータ駆動回路12と、ヒータ電流検出回路13とを備える。
The particulate
図1に示すごとく、電流測定部3は、電流電圧変換回路31と、電圧測定回路32とによって構成されている。電流電圧変換回路31は、オペンプOPと抵抗Rとを備える。抵抗Rは、オペアンプOPの反転入力端子39と出力端子37との間に接続している。また、電圧測定回路32は、A/Dコンバータ320によって構成されている。電圧測定回路32は、オペアンプOPの出力電圧Voを測定する。
As shown in FIG. 1, the
オペアンプOPの非反転入力端子38は、所定の電圧(以下、非反転入力端子電圧Vaとも記す)に保持される。オペアンプOPの特性であるバーチャルショートにより、反転入力端子39の電圧(以下、反転入力端子電圧Va’とも記す)は、非反転入力端子電圧Vaと略等しい値になる。
The
本例の制御回路部4は、測定モードでは、ヒータ22への通電を停止し、図1に示すごとく、スイッチ6を制御して、第1電極21aを高電圧回路11に接続する。そのため、電極21間に電圧Vsが加わり、粒子状物質が捕集されて、電極21間に電流Iが流れる。この電流Iを、電流測定部3によって測定する。これにより、排ガスに含まれる粒子状物質の量を測定する。
電流Iは、オペアンプOPの反転入力端子39には流れ込まず、抵抗Rを流れる。そのため、抵抗Rにおいて電圧がRIだけ降下する。したがって、オペアンプOPの出力電圧Voは、以下の式で表される値になる。
Vo=Va’−RI
この式を変形すると、電流Iは、下記式(1)によって表されることが分かる。
I=(Va’−Vo)/R ・・・(1)
In the measurement mode, the
The current I does not flow into the inverting
Vo = Va′−RI
By transforming this equation, it can be seen that the current I is expressed by the following equation (1).
I = (Va′−Vo) / R (1)
制御回路部4は、反転入力端子電圧Va’および抵抗Rの値を記憶している。そして、電圧測定回路32によって測定した出力電圧Voの値を用いて、上記式(1)から、電流Iを算出する。これにより、排ガス中の粒子状物質の量を算出するよう構成されている。
The
また、上記補助電流測定部3’も、電流測定部3と同様の構成になっている。補助電流測定部3’の反転入力端子39の電圧は、Vb’に保持される。補助電流測定部3’の反転入力端子電圧Vb’は、電流測定部3の反転入力端子電圧Va’と略等しい値になっている。
The auxiliary
一方、本例の制御回路部4は、図2に示すごとく、燃焼モードでは、スイッチ6を制御し、第1電極21aを補助電流測定部3’に接続する。この状態でヒータ駆動回路12を駆動し、ヒータ22を発熱させる。
On the other hand, as shown in FIG. 2, the
また、本例の粒子状物質検出システム1は、ヒータ22の温度を測定する温度測定部5を備える。温度測定部5は、3つのA/Dコンバータ33〜35と、ヒータ電流検出回路13とを有する。温度測定部5は、ヒータ22の電気抵抗であるヒータ抵抗RHを測定し、この測定値を用いて、ヒータ22の温度を算出している。図8に示すごとく、ヒータ22の温度とヒータ抵抗RHとの間には、一定の関係がある。そのため、ヒータ抵抗RHを測定することにより、ヒータ22の温度を算出することができる。
Further, the particulate
ヒータ22の温度の測定方法をより詳細に説明する。図2に示すごとく、ヒータ配線229a,229bには、配線抵抗Rpが寄生している。2本のヒータ配線229a,229bの長さは等しくされている。そのため、2本のヒータ配線229a,229bにそれぞれ寄生する配線抵抗Rpは、互いに等しい。
本例では、第3A/Dコンバータ33と第5A/Dコンバータ35とを用いて、ヒータ配線229が接続した2つの端子226,227間の電圧VHを測定する。また、ヒータ電流検出回路13を用いて、ヒータ22を流れる電流iを測定する。そして、電圧VHと電流iとの測定値を用いて、ヒータ抵抗RHと2つの配線抵抗Rpとの合計抵抗Raを測定する。合計抵抗Raは下記式(2)によって表すことができる。
Ra=VH/i=RH+2Rp ・・・(2)
A method for measuring the temperature of the
In this example, the third A /
Ra = V H / i = R H + 2Rp (2)
また、本例では、第4A/Dコンバータ34と第5A/Dコンバータ35とを用いて、一方のヒータ配線229bに寄生した配線抵抗Rpに加わる電圧Vpを測定している。この電圧Vpと上記電流iとの測定値を用いて、下記式(3)から、一方のヒータ配線229bに寄生する配線抵抗Rpを算出することができる。
Rp=Vp/i ・・・(3)
In this example, the fourth A /
Rp = Vp / i (3)
第4A/Dコンバータ34にはセンシング配線228が接続している。センシング配線228は、ヒータ22の近傍に接続している。第4A/Dコンバータ34は、このセンシング配線228を介して、一方のヒータ配線229bに加わる電圧Vpを測定している。センシング配線228にも抵抗が寄生するが、センシング配線228には電流が殆ど流れない。そのため、センシング配線228による電圧降下は無視できるほど小さく、上記電圧Vpを正確に測定できるよう構成されている。
A
本例の温度測定部5は、上記式(2)、(3)を用いて、合計抵抗Raと配線抵抗Rpを測定し、さらに、下記式を用いて、ヒータ抵抗RHを算出している。つまり、合計抵抗Raから2つの配線抵抗Rpを減算している。これにより、配線抵抗Rpの影響を受けない、ヒータ抵抗RHの正確な値を求め、ヒータ22の温度を正確に算出するよう構成されている。
RH=Ra−2Rp
The
R H = Ra-2Rp
次に、制御回路部4の動作について説明する。図4に示すごとく、制御回路部4は、まず、粒子状物質センサ2を再生するか否かを判断する(ステップS1)。ここでは、例えば、電極21間に流れる電流Iを測定し、その値が飽和している場合は、再生する(Yes)と判断する。ステップS1でYesと判断された場合は、ステップS2に移り、燃焼モードに切り替える。すなわち、スイッチ6を制御して、第1電極21aを補助電流測定部3’に接続する(図2参照)と共に、ヒータ22を発熱させる。
Next, the operation of the
次いで、ステップS3に移り、ヒータ22の温度が充分上昇したか否かを判断する。ここでは、温度検出部5によってヒータ22の温度を測定し、その測定値が、予め定められた値Tbよりも高くなったか否かを判断する。ステップS3においてYesと判断された場合は、ステップS4に移る。ここでは、所定時間経過したか否かを判断する。このように、ヒータ22の温度が充分高い状態を所定時間、維持することにより、被堆積部20に堆積した粒子状物質2を燃焼するようにしている。
Next, the process proceeds to step S3, and it is determined whether or not the temperature of the
ステップS4でYesと判断された場合は、ステップS5に移り、ヒータ22の通電を停止する。そして、ステップS6に進み、ヒータ22の温度が充分に低下したか否かを判断する。すなわち、ヒータ22に短時間通電することにより、温度検出部5によってヒータ22の温度を測定し、その測定値が、予め定められた値Taよりも低くなったか否かを判断する。ここでYesと判断した場合は、ステップS7に移る。
When it is determined Yes in step S4, the process proceeds to step S5, and energization of the
ステップS7では、測定モードへの切り替えを行う。すなわち、スイッチ6を切り替えて、第1電極21aを高電圧回路11に接続する(図1参照)と共に、電流測定部3を用いて、電流Iを測定する。その後、図5に示すごとく、ステップS8に移る。ここでは、測定モードに切り替えた直後の電流Iが、予め定められた閾値Ibよりも多いか否かを判断する。すなわち、燃焼モードにおいて粒子状物質が充分に燃焼されておらず、被堆積部20に粒子状物質が残っている場合は、測定モードに切り替えると、電極21a,21b間に大きな電流が流れる。この電流値に基づいて、粒子状物質が残っているか否かを判断する。
In step S7, switching to the measurement mode is performed. That is, the
ステップS8においてYes、すなわち粒子状物質が残っていると判断した場合は、ステップS10に移る。ここでは、燃焼モードを予め定められた回数よりも多い回数、連続して行ったか否かを判断する。ステップS10でNoと判断された場合は、ステップS2に移り、燃焼モードを再び行う。このように本例では、ステップS8において粒子状物質が残っている(Yes)と判断した場合は、燃焼モードを再び行い、残っている粒子状物質を燃焼させる。これにより、粒子状物質を充分に燃焼してから、測定モードを行うようにしている。また、ステップS10では、燃焼モードをN回連続して行った場合(Yes)は、粒子状物質センサ2のヒータ22が故障していると判断する。そして、ステップS11に移り、故障信号を発生する。これにより、ユーザ等に、粒子状物質センサ2の交換を促す。
If YES in step S8, that is, if it is determined that the particulate matter remains, the process proceeds to step S10. Here, it is determined whether or not the combustion mode has been continuously performed more times than a predetermined number. When it is determined No in step S10, the process proceeds to step S2 and the combustion mode is performed again. As described above, in this example, when it is determined in Step S8 that the particulate matter remains (Yes), the combustion mode is performed again to burn the remaining particulate matter. Thus, the measurement mode is performed after the particulate matter is sufficiently combusted. Moreover, in step S10, when the combustion mode is performed N times continuously (Yes), it is determined that the
また、ステップS8においてNo、すなわち粒子状物質が残っていないと判断した場合は、ステップS9に移り、測定モードを続ける。そして、ステップS1(図4参照)に戻る。 On the other hand, if it is determined No in step S8, that is, no particulate matter remains, the process proceeds to step S9 and the measurement mode is continued. And it returns to step S1 (refer FIG. 4).
次に、図6、図7を用いて、ヒータ22の温度と、第1電極21aの電圧と、補助電流測定部3’の測定値と、電流測定部3の測定値との、時間変化を表したグラフについて説明する。図6は、燃焼モードにおいて粒子状物質が充分に燃焼した場合のグラフである。同図に示すごとく、測定モードにおいては、ヒータ22の温度は比較的低い。このときは、第1電極21aは高電圧回路11に接続しているため(図1参照)、第1電極21aの電圧は、高電圧回路11の電圧Vsと等しくなる。また、測定モードでは、補助電流測定部3’は第1電極21aに接続していないため、補助電流測定部3’によって電流は測定されない。測定モードを暫く続けると、粒子状物質が被堆積部20に徐々に堆積するため、電極21間に流れる電流が増加してくる。そのため、電流測定部3の測定値が徐々に上昇する。
Next, with reference to FIG. 6 and FIG. 7, the time change of the temperature of the
測定モードを終了し、燃焼モードに切り替えると、ヒータ22の温度が上昇し始める。ヒータ22の温度が充分に上昇すると、被堆積部20に堆積した粒子状物質が燃焼する。また、ヒータ22の温度が上昇すると、ヒータ22と電極21との間に配された絶縁部材23(図3参照)の温度も上昇し、絶縁部材23の電気抵抗が低下する。そのため、ヒータ22から電極21a,21bにリーク電流IL(図2参照)が流れる。このリーク電流ILが、電流測定部3および補助電流測定部3’によって測定される。
When the measurement mode is ended and the mode is switched to the combustion mode, the temperature of the
図6に示すごとく、燃焼モードを終了すると、ヒータ22の温度が徐々に低下する。ヒータ22の温度が充分に低下した後、測定モードに切り替わる。燃焼モードにおいて粒子状物質が十分に燃焼し、被堆積部20に粒子状物質が残っていない場合は、図6に示すごとく、測定モードに切り替えても、電流Iは急には流れない。測定モードに切り替えた後、時間が経過して粒子状物質が堆積すると、電流Iが徐々に流れ始める。
As shown in FIG. 6, when the combustion mode ends, the temperature of the
これに対して、図7に示すごとく、燃焼モードにおいて粒子状物質が充分に燃焼されなかった場合は、測定モードに切り替えると、電流Iが急に流れる。これは、導電性を有する粒子状物質が電極21間に残っており、かつ、電極21間に電圧Vsが加わるためである。この電流Iが、電流測定部3によって測定される。測定された電流Iの値は、上記閾値Ibを超える。
On the other hand, as shown in FIG. 7, when the particulate matter is not sufficiently burned in the combustion mode, the current I suddenly flows when the measurement mode is switched. This is because the particulate matter having conductivity remains between the
本例の作用効果について説明する。図5に示すごとく、本例の制御回路部4は、燃焼モードから測定モードへ切り替えた直後における電流Iの測定値が、予め定められた閾値Ibよりも高い場合には、被堆積部20に粒子状物質が残っていると判断し、燃焼モードを再び行うよう構成されている(ステップS8,S10,S2)。
そのため、粒子状物質が燃焼不足で被堆積部20に残っている場合は、燃焼モードが再び行われ、被堆積部20の粒子状物質が充分に燃焼してから、排ガス中の粒子状物質の測定が行われる。したがって、被堆積部20に粒子状物質が残っている状態で、排ガス中の粒子状物質の測定が行われることを抑制でき、排ガス中の粒子状物質の量を、正確に測定することが可能になる。
The effect of this example will be described. As shown in FIG. 5, when the measured value of the current I immediately after switching from the combustion mode to the measurement mode is higher than a predetermined threshold value Ib, the
Therefore, when the particulate matter remains in the depositing
また、図5に示すごとく、本例の制御回路部4は、被堆積部20に粒子状物質が残っていると判断し燃焼モードを再び行う処理を、予め定められた回数よりも多い回数、連続して行った場合には、粒子状物質センサ2が故障していると判断するよう構成されている(ステップS8,S10)。
そのため、粒子状物質センサ2が故障したことを検出でき、ユーザ等に粒子状物質センサ2の交換を促すことができる。
Further, as shown in FIG. 5, the
Therefore, it is possible to detect that the
また、図4に示すごとく、本例の制御回路部4は、燃焼モードを終了した後、温度検出部5によって測定されたヒータ22の温度が、予め定められた値Taよりも低くなってから、測定モードに切り替えるよう構成されている(ステップS6,S7)。
ヒータ22の温度が高い状態では、上述したように、ヒータ22から電極21にリーク電流ILが流れる。このように、ヒータ22の温度が高く、リーク電流ILが流れる状態で測定モードに切り替えると、電流測定部3によって測定された電流値が、リーク電流ILによるものか、電極21間を流れる電流Iによるものか区別できなくなる。したがって、電極21間を流れる電流Iの値を正確に測定できず、被堆積部20に粒子状物質が未燃焼で残っているか否かを判断しにくくなる。これに対して、本例のように、ヒータ22の温度が充分に下がってから測定モードに切り替えれば、リーク電流ILが殆ど流れないため、電極21間に電流Iが流れた場合、この値を正確に測定できる。そのため、被堆積部20に粒子状物質が残っているか否かを正確に判断できる。
Further, as shown in FIG. 4, the
In the state where the temperature of the
以上のごとく、本例によれば、排ガス中の粒子状物質の量をより正確に測定できる粒子状物質検出システムを提供することができる。 As described above, according to this example, it is possible to provide a particulate matter detection system that can measure the amount of particulate matter in exhaust gas more accurately.
なお、本例では、ヒータ22の電気抵抗を測定することにより、ヒータ22の温度を測定しているが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、別途専用の温度センサを設けても良い。
In this example, the temperature of the
(実施例2)
以下の実施例においては、図面に用いた符号のうち、実施例1において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例1と同様の構成要素等を表す。
(Example 2)
In the following embodiments, the same reference numerals used in the drawings among the reference numerals used in the drawings represent the same components as in the first embodiment unless otherwise specified.
本例は、制御回路部4の動作を変更した例である。図9に、本例の制御回路部4のフローチャートを示す。このフローチャートは、実施例1の図4に記載したステップS7から続いている。ステップS8〜S11については、実施例1と同様なので、詳細な説明を省略する。本例では、ステップS8においてNoと判断された場合、すなわち、測定モードに切り替えた直後の電流Iが閾値Ibよりも低く、被堆積部20に粒子状物質が残っていないと判断した場合、ステップS81に進む。ここでは、粒子状物質センサ2の配線24(図3参照)がGNDにショートしたか否かを判断する。すなわち、図1に示すごとく、電流測定部3に含まれるオペアンプOPの反転入力端子39は、正の電圧(反転入力端子電圧Va’)に保持されている。そのため、配線24がGNDにショートした場合、通常とは逆向きに電流Iが流れる。例えば図10に示すごとく、ある時刻t1において第1配線24aがGNDにショートした場合、補助電流測定部3’の測定値がマイナスの値となる。同様に、時刻t2において第2配線24bがGNDにショートすると、電流測定部3の測定値がマイナスの値となる。
In this example, the operation of the
図9に示すごとく、上記ステップS81では、電流Iが逆向きに流れ、予め定められた値−Iaよりも低い値になったか否かを判断する。ここでYesと判断した場合、ステップS82に移り、配線24がGNDにショートしたと判断する。その後、ステップS11に移り、故障信号を発生する。これにより、ユーザ等に、粒子状物質センサ2の交換を促す。
その他、実施例1と同様の構成および作用効果を備える。
As shown in FIG. 9, in step S <b> 81, it is determined whether or not the current I flows in the reverse direction and becomes a value lower than a predetermined value −Ia. If YES is determined here, the process proceeds to step S82, and it is determined that the
In addition, the configuration and operational effects similar to those of the first embodiment are provided.
(実施例3)
本例は、制御回路部4の動作を変更した例である。本例の制御回路部4は、燃焼モード等において、電流測定部3等を用いて、ヒータ22から電極21へ流れる上記リーク電流ILを測定し、その測定値を用いて、粒子状物質センサ2が故障しているか否かを判断するよう構成されている。例えば、仮に、粒子状物質センサ2の第1配線24a(図3参照)が断線したとすると、リーク電流ILが第1配線24aを流れなくなる。そのため、図12に示すごとく、燃焼モード中に、補助電流測定部3’によってリーク電流ILが測定されなくなり、予め定められた判定値Icよりも低くなる。この場合には、第1配線24aが断線していると判定できる。
(Example 3)
In this example, the operation of the
また、仮に、粒子状物質センサ2のヒータ22が故障していたとすると、燃焼モード中にヒータ22の温度が充分に上昇せず、絶縁部材23の温度も充分に上昇しなくなる。そのため、絶縁部材23の電気抵抗が充分に低下せず、図13に示すごとく、燃焼モード中にリーク電流ILが充分に流れなくなる。したがって、燃焼モード中のリーク電流ILが、予め定められた判定値Icよりも低い値になる。電流測定部3と補助電流測定部3’とによってそれぞれ測定されたリーク電流ILの値が、両方とも上記判定値Icよりも低い場合は、ヒータ22が故障していると判断できる。
Further, if the
また、仮に、絶縁部材23が劣化していたとすると、図14に示すごとく、燃焼モードが終了し、ヒータ22の温度が下がっても、大きなリーク電流ILが流れる。そのため、燃焼モードが終了した後、電流測定部3と補助電流測定部3’とによってそれぞれ測定されたリーク電流ILの値が、両方とも予め定められた値Idよりも高い場合は、絶縁部材23が劣化していると判断できる。
Further, if the insulating
次に、図11のフローチャートを用いて、本例の制御回路部4の動作について説明する。同図のフローチャートは、実施例1の図4に記載したステップS3から続いている。ステップS3においてYesと判断された後、ステップS31に移り、上記リーク電流ILを測定する。その後、ステップS32に移り、粒子状物質センサ2が故障しているか否かを判断する。例えば、電流測定部3と補助電流測定部3’とによってそれぞれ測定されたリーク電流ILの値のうち、一方の値が、上記判定値Icよりも低い場合は、配線24が断線していると判断する。また、測定されたリーク電流ILが両方とも、上記判定値Icよりも低い場合は、ヒータ22が故障していると判断する。そして、ステップS33に移り、故障信号を発生する。これにより、ユーザ等に、粒子状物質センサ2の交換を促す。
Next, the operation of the
また、ステップS32においてNo、すなわち粒子状物質センサ2が故障していないと判断した場合は、ステップS4、S5を行い、続いてステップS51を行う。ここでは、ヒータ22の温度が、予め定められた値Tc(図14参照)よりも低くなったか否かを判断する。ここでYesと判断した場合はステップS52に移り、リーク電流ILを再び測定する。その後、ステップS53に移る。ここでは、電流測定部3と補助電流測定部3’とによってそれぞれ測定されたリーク電流ILの値が両方とも、予め定められた値Id(図14参照)よりも高いか否かを判断する。ここでYesと判断した場合は、ステップS54に移り、絶縁部材23が劣化していると判断する。その後、ステップS33に進み、故障信号を発生する。また、ステップS53においてNoと判断された場合は、ステップS6(図4参照)に進む。
In Step S32, if No, that is, if it is determined that the
本例の作用効果について説明する。リーク電流ILの測定値を用いて故障判定を行えば、配線24が断線した場合や、ヒータ22が故障した場合、又は絶縁部材23が劣化した場合等、様々な理由によって粒子状物質センサ2が故障した場合でも、これを検出できる。そのため、粒子状物質センサ2が故障したことを、より確実に検出することができる。
その他、実施例1と同様の構成および作用効果を備える。
The effect of this example will be described. By performing the failure determination by using the measured value of the leakage current I L, and when the
In addition, the configuration and operational effects similar to those of the first embodiment are provided.
(実施例4)
本例は、制御回路部4の動作を変更した例である。図15に、本例のフローチャートを示す。本例のフローチャートは、実施例1の図5に記載したステップS8から続いている。図15に示すごとく、本例では、上記ステップS8を行った後、ステップS83を行う。ここでは、オペアンプOP(図2参照)の反転入力端子電圧Va’を測定する。すなわち、ステップS83を行う際には、既にステップS6(図4参照)を行っており、ヒータ22の温度が充分に低下している。そのため、このときには、絶縁部材23の劣化等がない限り、リーク電流ILが殆ど流れない。したがって、電流測定部3の抵抗Rにリーク電流ILが流れず、この抵抗Rにおいて電圧が降下しない。そのため、オペアンプOPの出力電圧Voは、反転入力端子電圧Va’と略等しい値になる。したがって、電圧測定回路32を用いて出力電圧Voを測定することにより、反転入力端子電圧Va’(=Vo)を正確に測定することができる。
Example 4
In this example, the operation of the
ステップS83を行った後、ステップS84に移る。ここでは、上記式(1)中の反転入力端子電圧Va’の値を変更する。その後、ステップS9(図5参照)に移る。ステップS9では、測定モードを続け、上記式(1)を用いて電流Iを算出する。 After performing Step S83, the process proceeds to Step S84. Here, the value of the inverting input terminal voltage Va ′ in the above equation (1) is changed. Thereafter, the process proceeds to step S9 (see FIG. 5). In step S9, the measurement mode is continued and the current I is calculated using the above equation (1).
本例の作用効果について説明する。オペアンプOPの反転入力端子電圧Va’は、非反転入力端子電圧Vaと厳密に一致しておらず、これらは、オフセット電圧ΔVだけ異なる。また、オフセット電圧ΔVは、温度等によって変化する。そのため、反転入力端子電圧Va’は、常に一定の値ではなく、温度等によって変化する値である。本例では、この反転入力端子電圧Va’を測定し、その測定値を、電流Iの値を算出する際に用いている。そのため、電流Iを正確に算出することができる。 The effect of this example will be described. The inverting input terminal voltage Va ′ of the operational amplifier OP does not exactly match the non-inverting input terminal voltage Va, and they are different by the offset voltage ΔV. Further, the offset voltage ΔV changes depending on the temperature or the like. Therefore, the inverting input terminal voltage Va ′ is not always a constant value but a value that varies depending on the temperature or the like. In this example, the inverting input terminal voltage Va 'is measured, and the measured value is used when calculating the value of the current I. Therefore, the current I can be accurately calculated.
特に、本例では、ヒータ22の温度が充分に下がってから反転入力端子電圧Va’を測定している。そのため、リーク電流ILが抵抗Rを流れない状態で、反転入力端子電圧Va’(=Vo)を測定できる。また、本例では、反転入力端子電圧Va’を測定する際には、第1電極21aを補助オペアンプOP’(図2参照)の反転入力端子39’に接続している。補助オペアンプOP’の反転入力端子電圧Vb’は、オペアンプOPの反転入力端子電圧Va’と略等しい。したがって、一対の電極21間の電位差が殆ど0Vになり、粒子状物質が残っていても、電極21間に電流Iが殆ど流れなくなる。このように、本例では、電極21間の電流Iやリーク電流ILが殆ど流れない状態で、出力電圧Vo、すなわち反転入力端子電圧Va’を測定している。したがって、抵抗Rにおいて電圧が降下せず、反転入力端子電圧Va’を正確に測定することができる。
その他、実施例1と同様の構成および作用効果を備える。
In particular, in this example, the inverting input terminal voltage Va ′ is measured after the temperature of the
In addition, the configuration and operational effects similar to those of the first embodiment are provided.
(実施例5)
本例は、第1電極21aと補助電流測定部3’の接続方法を変更した例である。図16に示すごとく、本例では、第1電極21aを補助電流測定部3’に、常に接続している。また、これらの接続点109と高電圧回路11との間に、スイッチ6を設けてある。本例では、燃焼モードにする場合は、スイッチ6をオフにする。また、測定モードにする場合は、スイッチ6をオンにし、第1電極21aを高電圧回路11に接続する。これにより、一対の電極21a,21b間に高電圧回路11の電圧Vsを印加し、排ガス中の粒子状物質を捕集する。
その他、実施例1と同様の構成および作用効果を備える。
(Example 5)
In this example, the connection method between the
In addition, the configuration and operational effects similar to those of the first embodiment are provided.
1 粒子状物質検出システム
2 粒子状物質センサ
20 被堆積部
21 電極
22 ヒータ
3 電流測定部
4 制御回路部
I 電流
DESCRIPTION OF
Claims (3)
上記一対の電極(21)のうち一方の上記電極(21)に電気的に接続した電流測定部(3)と、
上記粒子状物質センサ(2)及び上記電流測定部(3)に接続した制御回路部(4)とを備え、
該制御回路部(4)は、上記ヒータ(22)への通電を停止した状態で上記一対の電極(21)間に電圧を加え、上記一対の電極(21)間に流れる電流(I)を上記電流測定部(3)によって測定する測定モードと、該測定モードよりも上記一対の電極(21)間に加える電圧を低くした状態で上記ヒータ(22)を発熱させ、上記被堆積部(20)に堆積した上記粒子状物質を燃焼する燃焼モードと、を切り替え制御し、
上記制御回路部(4)は、上記燃焼モードから上記測定モードへ切り替えた直後における上記電流(I)の測定値が、予め定められた閾値(Ib)よりも高い場合には、上記被堆積部(20)に上記粒子状物質が残っていると判断し、上記燃焼モードを再び行うよう構成されていることを特徴とする粒子状物質検出システム(1)。 A deposition part (20) on which particulate matter in the exhaust gas is deposited, a pair of electrodes (21) provided in the deposition part (20) and spaced apart from each other, and a heater for heating the deposition part (20) A particulate matter sensor (2) having (22);
A current measuring unit (3) electrically connected to one of the pair of electrodes (21);
A control circuit unit (4) connected to the particulate matter sensor (2) and the current measurement unit (3);
The control circuit section (4) applies a voltage between the pair of electrodes (21) in a state where energization to the heater (22) is stopped, and generates a current (I) flowing between the pair of electrodes (21). The heater (22) generates heat while the measurement mode measured by the current measurement unit (3) and the voltage applied between the pair of electrodes (21) are lower than in the measurement mode, and the deposition target (20 ) To switch between combustion modes for burning the particulate matter deposited in
When the measured value of the current (I) immediately after switching from the combustion mode to the measurement mode is higher than a predetermined threshold (Ib), the control circuit unit (4) It is judged that the particulate matter remains in (20), and the particulate matter detection system (1) is configured to perform the combustion mode again.
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