JP2017191050A - Sensor - Google Patents

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正 内山
Tadashi Uchiyama
正 内山
貴幸 古川
Takayuki Furukawa
貴幸 古川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a PM sensor with self-diagnostic capability.SOLUTION: A PM sensor includes: a filter member having a plurality of cells for capturing particulate matter in an exhaust gas; a plurality of pairs of electrodes, each pair being disposed to face each other with the cells in between; an estimation unit configured to estimate the amount of the particulate matter on the basis of electrical characteristic values observed between the plurality pairs of electrodes; and a diagnostic unit configured to compare difference in the amount of the particulate matter among the plurality of pairs of electrodes with a predetermined threshold, and to diagnose the presence/absence of anomaly on the basis of a result of the comparison.SELECTED DRAWING: Figure 3A

Description

本開示は、センサに関し、特にPM(粒子状物質)センサに関する。   The present disclosure relates to sensors, and more particularly to PM (particulate matter) sensors.

従来、内燃機関から排出される排気ガス中のPMを検出するPMセンサが知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の電気抵抗型PMセンサは、絶縁性基板の表面に一対の導電性電極を対向配置し、これら電極に付着する導電性のPM(主に、スート成分)によって電気抵抗値が変化することを利用してPM量を推定している。   Conventionally, a PM sensor that detects PM in exhaust gas discharged from an internal combustion engine is known (see, for example, Patent Document 1). In the electric resistance PM sensor described in Patent Document 1, a pair of conductive electrodes are arranged opposite to each other on the surface of an insulating substrate, and the electric resistance value is caused by the conductive PM (mainly soot component) adhering to these electrodes. The amount of PM is estimated using the change.

特開2012−83210号公報JP2012-83210A

近年、環境汚染防止の観点から、内燃機関から排出される排気ガス中のPM値の上限値が法令により定められている。法令を遵守するために、排気ガス中のPM値をPMセンサにより測定し、測定されたPM値がPM値の上限値を超えないように排気ガスを監視する必要がある。   In recent years, from the viewpoint of preventing environmental pollution, an upper limit value of PM value in exhaust gas discharged from an internal combustion engine has been defined by law. In order to comply with laws and regulations, it is necessary to measure the PM value in the exhaust gas with a PM sensor and monitor the exhaust gas so that the measured PM value does not exceed the upper limit value of the PM value.

しかしながら、何らかの原因によりPMセンサが正常に機能しなくなると、排気ガスを適切に監視することができなくなる。このため、国によっては、PMセンサが正常に機能しているか否かを自己診断するために、PMセンサ自体に自己診断機能の搭載を義務づける法規もある。   However, if the PM sensor does not function normally due to some cause, the exhaust gas cannot be monitored properly. Therefore, in some countries, there are laws and regulations that require the PM sensor itself to be equipped with a self-diagnosis function in order to self-diagnose whether the PM sensor is functioning normally.

本開示の目的は、自己診断機能を搭載したPMセンサを提供することである。   An object of the present disclosure is to provide a PM sensor equipped with a self-diagnosis function.

本開示の一態様に係るセンサは、排気中の粒子状物質を捕集する複数のセルを有するフィルタ部材と、前記セルを挟んで対向配置される複数対の電極と、前記複数対の電極間の電気的特性値に基づいて粒子状物質量を推定する推定部と、前記複数対の電極間の粒子状物質量の差の大きさと予め定めた閾値との比較を行い、該比較の結果に基づいて異常が発生したか否かの診断を行う診断部と、を備え、前記診断部は、前記フィルタ部材の再生処理に連動させて前記診断を実行する構成を採る。   A sensor according to one embodiment of the present disclosure includes a filter member having a plurality of cells that collect particulate matter in exhaust gas, a plurality of pairs of electrodes that are arranged to face each other with the cells interposed therebetween, and a space between the plurality of pairs of electrodes. The estimation unit for estimating the amount of the particulate matter based on the electrical characteristic value of the above and the magnitude of the difference in the amount of the particulate matter between the plurality of pairs of electrodes and a predetermined threshold are compared, and the result of the comparison A diagnosis unit that diagnoses whether or not an abnormality has occurred, and the diagnosis unit performs the diagnosis in conjunction with the regeneration process of the filter member.

本開示によれば、自己診断機能を搭載したPMセンサを提供することができる。   According to the present disclosure, a PM sensor equipped with a self-diagnosis function can be provided.

第1の実施形態のPMセンサが適用されたディーゼルエンジンの排気系の一例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows an example of the exhaust system of the diesel engine to which PM sensor of 1st Embodiment was applied. 第1の実施形態のPMセンサの説明図である。It is explanatory drawing of PM sensor of 1st Embodiment. 第1の実施形態のPMセンサのセンサ部およびコントロールユニットの説明図である。It is explanatory drawing of the sensor part and control unit of PM sensor of 1st Embodiment. 第1の実施形態のPMセンサのセンサ部の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the sensor part of PM sensor of a 1st embodiment.

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態のPMセンサ10が適用されたディーゼルエンジン(以下、単にエンジンという)100の排気系の一例を示す概略構成図である。エンジン100の排気管110内には、排気上流側から順に酸化触媒210、DPF220、NOx浄化触媒230等が設けられている。本実施形態のPMセンサ10は、例えば、DPF220よりも上流側の排気管110およびDPF220よりも下流側の排気管110のいずれかに設けられる。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an exhaust system of a diesel engine (hereinafter simply referred to as an engine) 100 to which the PM sensor 10 of the first embodiment is applied. In the exhaust pipe 110 of the engine 100, an oxidation catalyst 210, a DPF 220, a NOx purification catalyst 230, and the like are provided in order from the exhaust upstream side. The PM sensor 10 of the present embodiment is provided, for example, in either the exhaust pipe 110 upstream of the DPF 220 or the exhaust pipe 110 downstream of the DPF 220.

図2は、第1の実施形態のPMセンサ10の説明図である。図3Aは、第1の実施形態のPMセンサ10のセンサ部60およびコントロールユニット40の説明図である。図3Bは、第1の実施形態のPMセンサ10のセンサ部60の分解斜視図である。   FIG. 2 is an explanatory diagram of the PM sensor 10 according to the first embodiment. FIG. 3A is an explanatory diagram of the sensor unit 60 and the control unit 40 of the PM sensor 10 according to the first embodiment. FIG. 3B is an exploded perspective view of the sensor unit 60 of the PM sensor 10 according to the first embodiment.

PMセンサ10は、排気管110内に挿入されたケース部材11と、ケース部材11を排気管110に取り付ける台座部20と、ケース部材11内に収容されたセンサ部60と、センサ部60と電気的に接続されたコントロールユニット40とを備えている。   The PM sensor 10 includes a case member 11 inserted into the exhaust pipe 110, a pedestal portion 20 for attaching the case member 11 to the exhaust pipe 110, a sensor unit 60 accommodated in the case member 11, the sensor unit 60, And a control unit 40 connected thereto.

ケース部材11は、底部側(図示例では下端側)を閉塞した有底円筒状に形成されている。ケース部材11の筒軸方向の長さLは、その底部側の筒壁部が排気管110の軸中心CL近傍まで突出するように、排気管110の半径Rと略同一の長さで形成されている。なお、以下の説明では、ケース部材11の底部側を先端側、底部側とは反対側をケース部材11の基端側とする。ケース部材11は、有底円筒状の内側ケース部11Aと、内側ケース部11Aの円筒外周面を囲む円筒状の外側ケース部11Bとを備えた二重管構造を有する。   The case member 11 is formed in a bottomed cylindrical shape with the bottom side (the lower end side in the illustrated example) closed. The length L in the cylinder axis direction of the case member 11 is formed to be substantially the same as the radius R of the exhaust pipe 110 so that the bottom cylindrical wall portion protrudes to the vicinity of the axial center CL of the exhaust pipe 110. ing. In the following description, the bottom side of the case member 11 is the front end side, and the side opposite to the bottom side is the base end side of the case member 11. The case member 11 has a double-pipe structure including a cylindrical inner case portion 11A with a bottom and a cylindrical outer case portion 11B that surrounds a cylindrical outer peripheral surface of the inner case portion 11A.

内側ケース部11Aは、先端側が外側ケース部11Bよりも突出するように、その軸方向長さが外側ケース部11Bよりも長くなるよう形成されている。また、内側ケース部11Aの底部には、内側ケース部11A内の排気ガスを排気管110内に導出する導出口13が設けられている。さらに、内側ケース部11Aの基端側の筒壁部には、周方向に間隔を隔てて配置された複数の通過口14が設けられている。この通過口14は、内側ケース部11Aの外周面と外側ケース部11Bの内周面とで区画された流路15内の排気ガスを内側ケース部11A内に通過させる。   11 A of inner side case parts are formed so that the axial direction length may become longer than the outer case part 11B so that the front end side may protrude rather than the outer case part 11B. In addition, at the bottom of the inner case portion 11A, a lead-out port 13 for leading the exhaust gas in the inner case portion 11A into the exhaust pipe 110 is provided. Furthermore, a plurality of passage openings 14 are provided in the cylindrical wall portion on the proximal end side of the inner case portion 11A and arranged at intervals in the circumferential direction. The passage port 14 allows the exhaust gas in the flow path 15 defined by the outer peripheral surface of the inner case portion 11A and the inner peripheral surface of the outer case portion 11B to pass through the inner case portion 11A.

流路15の上流端には、内側ケース部11Aの先端側筒壁部と外側ケース部11Bの先端部とにより区画された円環状の導入口12が形成されている。導入口12の開口面積S12は、導出口13の開口面積S13よりも小さく形成されている(S12<S13)。 At the upstream end of the flow path 15, an annular introduction port 12 is formed which is partitioned by the tip side cylindrical wall portion of the inner case portion 11 </ b> A and the tip portion of the outer case portion 11 </ b> B. The opening area S 12 of the inlet 12 is formed smaller than the opening area S 13 of the outlet 13 (S 12 <S 13) .

すなわち、排気管110を流れる排気ガスは、外側ケース部11Bよりも突出した内側ケース部11Aの筒壁面に当たり、排気管110の軸中心CL近傍に配置された導入口12から流路15内に円滑に取り込まれる。さらに、流路15内を流れる排気ガスは、通過口14から内側ケース部11Aに取り込まれ、センサ部60を通過した後に、排気管110の軸中心CL近傍に配置された導出口13から排気管110内に円滑に導出されるようになっている。PMセンサ10においては、導入口12と導出口13とを、排気管110内で排気流速が最も速くなる軸中心CL近傍に配置した。これにより、フィルタ部材61を通過する排気流量を効果的に高めることが可能になる。   That is, the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 110 hits the cylindrical wall surface of the inner case portion 11A protruding from the outer case portion 11B, and smoothly enters the flow path 15 from the inlet 12 disposed in the vicinity of the axial center CL of the exhaust pipe 110. Is taken in. Further, the exhaust gas flowing in the flow path 15 is taken into the inner case portion 11A from the passage port 14, passes through the sensor unit 60, and then is exhausted from the outlet port 13 disposed in the vicinity of the axial center CL of the exhaust pipe 110. 110 is smoothly led out. In the PM sensor 10, the inlet 12 and the outlet 13 are arranged in the vicinity of the axial center CL where the exhaust gas flow velocity becomes the fastest in the exhaust pipe 110. As a result, the exhaust flow rate passing through the filter member 61 can be effectively increased.

台座部20は、雄ネジ部21と、ナット部22とを備えている。雄ネジ部21はケース部材11の基端部に設けられており、ケース部材11の基端側開口部を閉塞する。この雄ネジ部21は、排気管110に形成されたボス部110Aの雌ネジ部21と螺合される。ナット部22は、例えば六角ナットであって、雄ネジ部21の上端部に固定されている。これら雄ネジ部21およびナット部22には、第1の導電線62A、第2の導電線63A、第3の導電線62B、および第4の導電線63B等を挿通させる貫通孔(不図示)が形成されている。   The pedestal portion 20 includes a male screw portion 21 and a nut portion 22. The male screw portion 21 is provided at the base end portion of the case member 11 and closes the base end side opening of the case member 11. The male screw portion 21 is screwed with the female screw portion 21 of the boss portion 110 </ b> A formed in the exhaust pipe 110. The nut portion 22 is, for example, a hexagonal nut, and is fixed to the upper end portion of the male screw portion 21. The male screw portion 21 and the nut portion 22 have through holes (not shown) through which the first conductive wire 62A, the second conductive wire 63A, the third conductive wire 62B, the fourth conductive wire 63B, and the like are inserted. Is formed.

センサ部60は、複数のフィルタ層61と、複数枚の第1の電極板62および第2の電極板63とを備えている。   The sensor unit 60 includes a plurality of filter layers 61 and a plurality of first electrode plates 62 and second electrode plates 63.

フィルタ層61は、排気中の粒子状物質を捕集する複数のセルを有するフィルタ部材として機能する。フィルタ層61は、例えば、多孔質セラミックス等の隔壁で区画されて排気流路をなす複数のセルの上流側と下流側とを交互に目封止し、これらセルを一方向に並列に配置した直方体状に形成されている。排気ガス中に含まれるPMは、図3B中に破線矢印で示すように、排気ガスが下流側を目封止されたセルC1から上流側を目封止されたセルC2に流れ込むことで、セルC1の隔壁(図3Bでは隔壁は図を見やすくするため省略されている。)表面や細孔に捕集される。なお、以下の説明では、セル流路方向をセンサ部60の長さ方向(図3A中の矢印L)とし、セル流路方向と直交する方向をセンサ部60の幅方向(図3A中の矢印W)とする。   The filter layer 61 functions as a filter member having a plurality of cells that collect particulate matter in the exhaust gas. The filter layer 61 is, for example, plugged alternately upstream and downstream of a plurality of cells that are partitioned by partition walls such as porous ceramics to form an exhaust passage, and these cells are arranged in parallel in one direction. It is formed in a rectangular parallelepiped shape. The PM contained in the exhaust gas flows into the cell C2 whose upstream side is plugged from the cell C1 whose downstream side is plugged, as shown by a broken line arrow in FIG. 3B. C1 partition walls (in FIG. 3B, the partition walls are omitted for the sake of clarity). In the following description, the cell flow path direction is the length direction of the sensor section 60 (arrow L in FIG. 3A), and the direction orthogonal to the cell flow path direction is the width direction of the sensor section 60 (arrow in FIG. 3A). W).

第1の電極板62および第2の電極板63は、例えば、平板状の導電性部材であって、その長さ方向Lおよび幅方向Wの外形寸法がフィルタ層61と略同一に形成されている。第1の電極板62および第2の電極板63は、フィルタ層61を挟んで交互に積層される。   The first electrode plate 62 and the second electrode plate 63 are, for example, plate-like conductive members, and the outer dimensions in the length direction L and the width direction W are formed substantially the same as the filter layer 61. Yes. The first electrode plate 62 and the second electrode plate 63 are alternately stacked with the filter layer 61 interposed therebetween.

第1の電極板62と第2の電極板63とを対向配置し、第1の電極板62と第2の電極板63間にフィルタ層61を挟持させたことでコンデンサを形成するようになっている。平板状の第1の電極板62と第2の電極板63によりコンデンサを形成することで、電極表面積Sを効果的に確保することが可能となり、検出可能な静電容量の絶対値を高めることが可能になる。また、電極間距離dがセルピッチとなり均一化されることで、初期の静電容量のバラツキを効果的に抑制することができる。   A capacitor is formed by arranging the first electrode plate 62 and the second electrode plate 63 to face each other and sandwiching the filter layer 61 between the first electrode plate 62 and the second electrode plate 63. ing. By forming a capacitor with the flat plate-like first electrode plate 62 and second electrode plate 63, it becomes possible to effectively secure the electrode surface area S and increase the absolute value of the detectable capacitance. Is possible. Further, since the inter-electrode distance d becomes the cell pitch and is made uniform, variations in the initial capacitance can be effectively suppressed.

第1の電極板62は、第1の導電線62Aまたは第3の導電線62Bを介してコントロールユニット40にそれぞれ接続されている。同様に、第2の電極板63は、第2の導電線63Aまたは第4の導電線63Bを介してコントロールユニット40にそれぞれ接続されている。   The first electrode plate 62 is connected to the control unit 40 via the first conductive line 62A or the third conductive line 62B. Similarly, the second electrode plate 63 is connected to the control unit 40 via the second conductive line 63A or the fourth conductive line 63B.

コントロールユニット40は、フィルタ再生制御部41と、第1のPM量推定演算部42Aと、第2のPM量推定演算部42Bと、診断部43とを備える。   The control unit 40 includes a filter regeneration control unit 41, a first PM amount estimation calculation unit 42A, a second PM amount estimation calculation unit 42B, and a diagnosis unit 43.

フィルタ再生制御部41は、静電容量検出回路(図示せず)によって検出される第1の電極板62および第2の電極板63間の静電容量に応じて電気ヒータ(図示せず)を通電する。通電した電気ヒータから発生する熱が、セルC1に堆積したPMを燃焼除去する。こうして、フィルタ再生制御部41は、フィルタ層61のフィルタ再生を制御する。これに代えて、フィルタ再生制御部41は、第1の電極板62および第2の電極板63に電圧を直接印加し、第1の電極板62および第2の電極板63から発生した熱によりセルC1に堆積したPMを燃焼除去させることにより、フィルタ層61のフィルタ再生を制御してもよい。   The filter regeneration control unit 41 sets an electric heater (not shown) according to the capacitance between the first electrode plate 62 and the second electrode plate 63 detected by a capacitance detection circuit (not shown). Energize. The heat generated from the energized electric heater burns and removes the PM accumulated in the cell C1. Thus, the filter regeneration control unit 41 controls the filter regeneration of the filter layer 61. Instead, the filter regeneration control unit 41 directly applies a voltage to the first electrode plate 62 and the second electrode plate 63, and generates heat from the first electrode plate 62 and the second electrode plate 63. The filter regeneration of the filter layer 61 may be controlled by burning and removing the PM accumulated in the cell C1.

第1のPM量推定演算部42Aおよび第2のPM量推定演算部42Bは、フィルタ再生終了から次のフィルタ再生開始までの再生インターバルにおける静電容量の変化量に基づいて、エンジン100から排出される排気ガス中の総PM量を推定する。ここで、第1のPM量推定演算部42Aおよび第2のPM量推定演算部42Bは、複数対の電極間の電気的特性値に基づいて粒子状物質量を推定する推定する推定部として機能する。   The first PM amount estimation calculation unit 42A and the second PM amount estimation calculation unit 42B are discharged from the engine 100 based on the amount of change in capacitance in the regeneration interval from the end of filter regeneration to the start of the next filter regeneration. Estimate the total amount of PM in the exhaust gas. Here, the first PM amount estimation calculation unit 42A and the second PM amount estimation calculation unit 42B function as an estimation unit that estimates the amount of particulate matter based on the electrical characteristic values between a plurality of pairs of electrodes. To do.

以下に、総PM量の推定方法の一例について具体的に説明する。電極間の静電容量Cpは、電極板62、63間の媒体の誘電率をε、電極板62、63の表面積をS、電極板62、63間の距離をdとして以下の数式1で表される。   Below, an example of the estimation method of total PM amount is demonstrated concretely. The capacitance Cp between the electrodes is expressed by the following formula 1 where ε is the dielectric constant of the medium between the electrode plates 62 and 63, S is the surface area of the electrode plates 62 and 63, and d is the distance between the electrode plates 62 and 63. Is done.

Figure 2017191050
Figure 2017191050

数式1において、電極板62、63の表面積Sは一定であり、セルC1に捕集されたPMによって誘電率ε及び距離dが変化すると、それに伴い静電容量Cpも変化する。電極板62、63間の静電容量Cpとフィルタ層61のPM堆積量との間には略比例関係が成立することが知られている。   In Formula 1, the surface areas S of the electrode plates 62 and 63 are constant, and when the dielectric constant ε and the distance d change due to PM collected in the cell C1, the capacitance Cp also changes accordingly. It is known that a substantially proportional relationship is established between the capacitance Cp between the electrode plates 62 and 63 and the amount of PM deposited on the filter layer 61.

セルC1に捕集されたPMの堆積量が上限値を超えると、電極板62、63間の静電容量CpとPM堆積量との比例関係が崩れ、電極板62、63間の静電容量Cpの推定精度が低下する。そこで、フィルタ再生制御部41は、電極板62、63の静電容量CpがPM上限堆積量を示す所定の静電容量上限閾値CpMAXに達すると、電気ヒータに通電するフィルタ再生制御を開始する。このフィルタ再生制御は、静電容量CpがPMの完全除去を示す所定の静電容量下限閾値Cpminに低下するまで継続される。 When the amount of PM deposited in the cell C1 exceeds the upper limit value, the proportional relationship between the capacitance Cp between the electrode plates 62 and 63 and the amount of PM deposition is lost, and the capacitance between the electrode plates 62 and 63 is lost. The estimation accuracy of Cp decreases. Therefore, when the electrostatic capacity Cp of the electrode plates 62 and 63 reaches a predetermined electrostatic capacity upper limit threshold Cp MAX indicating the PM upper limit deposition amount, the filter regeneration control unit 41 starts filter regeneration control for energizing the electric heater. . This filter regeneration control is continued until the capacitance Cp drops to a predetermined capacitance lower limit threshold Cp min that indicates complete removal of PM.

PM量推定演算部42A、42Bは、再生インターバルT間(フィルタ再生制御終了から次のフィルタ再生制御開始まで)における静電容量変化量ΔCpに基づいて、エンジン100から排出される排気ガス中の総PM量mPMSUMを推定する。再生インターバルT間にフィルタ層61で捕集されるPM量mPMnは、静電容量変化量ΔCpに一次の係数βを乗算した以下の数式2で得られる。 The PM amount estimation calculation units 42A and 42B are arranged in the exhaust gas discharged from the engine 100 based on the capacitance change amount ΔCp during the regeneration interval T n (from the end of the filter regeneration control to the start of the next filter regeneration control). Estimate the total PM amount m PMSUM . The PM amount m PMn collected by the filter layer 61 during the regeneration interval T n is obtained by the following Equation 2 obtained by multiplying the capacitance change amount ΔCp by the primary coefficient β.

Figure 2017191050
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PM量推定演算部42A、42Bは、数式2から算出される各再生インターバルT間のPM量mPMnを順次積算する以下の数式3に基づいて、エンジン100から排出される排気ガス中の総PM量mPMSUMをリアルタイムに演算する。 The PM amount estimation calculation units 42A and 42B sequentially accumulate the PM amount m PMn between the regeneration intervals T n calculated from Equation 2 based on the following Equation 3 to calculate the total amount in the exhaust gas discharged from the engine 100. Calculate PM amount m PMSUM in real time.

Figure 2017191050
Figure 2017191050

なお、PM量の推定は、上記の手法に限られず、様々な手法を採用することができる。例えば、予め実験等により静電容量CpとPM量mPMとの関係を求めてマップを作成しておき、このマップを参照することで総PM量や瞬時のPM量を推定することもできる。 In addition, estimation of PM amount is not restricted to said method, Various methods are employable. For example, a map can be created by obtaining a relationship between the capacitance Cp and the PM amount m PM in advance by experiments or the like, and the total PM amount or instantaneous PM amount can be estimated by referring to this map.

診断部43は、第1のPM量推定演算部42Aが推定する粒子状物質量および第2のPM量推定演算部42Bが推定する粒子状物質量との差の大きさを予め定めた閾値と比較し、比較の結果に基づいてPMセンサ10に異常が発生したか否かの診断を行う。ここで、予め定めた閾値は、PMセンサ10に異常が発生したか否かを診断することができる限りにおいて、その大きさに制限はない。例えば、異常が発生していないPMセンサ10を用いて、第1のPM量推定演算部42Aが推定する粒子状物質量および第2のPM量推定演算部42Bが推定する粒子状物質量との差の分布を予め実験等に基づき求めておき、当該分布に基づき閾値を予め定める。こうすると、PMセンサ10は、自己診断機能を備えることができる。   The diagnosis unit 43 has a predetermined threshold value for the magnitude of the difference between the particulate matter amount estimated by the first PM amount estimation calculation unit 42A and the particulate matter amount estimated by the second PM amount estimation calculation unit 42B. A comparison is made, and whether or not an abnormality has occurred in the PM sensor 10 is diagnosed based on the comparison result. Here, the predetermined threshold value is not limited as long as it can be diagnosed whether or not an abnormality has occurred in the PM sensor 10. For example, using the PM sensor 10 in which no abnormality has occurred, the amount of particulate matter estimated by the first PM amount estimation calculation unit 42A and the amount of particulate matter estimated by the second PM amount estimation calculation unit 42B A difference distribution is obtained in advance based on experiments or the like, and a threshold is determined in advance based on the distribution. Thus, the PM sensor 10 can have a self-diagnosis function.

診断部43は、フィルタ層61の再生処理に連動させて、PMセンサ10に異常が発生したか否かを診断する。一例において、診断部43は、フィルタ層61が再生された直後に、第1のPM量推定演算部42Aが推定する粒子状物質量および第2のPM量推定演算部42Bが推定する粒子状物質量との差の大きさを予め定めた閾値と比較する。ここで、フィルタ層61が再生された直後とは、フィルタ層61が再生された後の所定の時間後であるが、フィルタ層61に付着した粒子状物質を無視することができる限りにおいて、その時点に特に制限はない。診断部43は、フィルタ層61が再生された直後にPMセンサ10を診断することにより、例えば、粒子状物質の燃焼不良や、電気ヒータの不具合に起因するPMセンサ10の異常が発生したか否かを診断することができる。   The diagnosis unit 43 diagnoses whether or not an abnormality has occurred in the PM sensor 10 in conjunction with the regeneration process of the filter layer 61. In one example, immediately after the filter layer 61 is regenerated, the diagnosis unit 43 detects the particulate matter amount estimated by the first PM amount estimation calculation unit 42A and the particulate matter estimated by the second PM amount estimation calculation unit 42B. The magnitude of the difference from the quantity is compared with a predetermined threshold value. Here, immediately after the filter layer 61 is regenerated is a predetermined time after the filter layer 61 is regenerated, but as long as the particulate matter adhering to the filter layer 61 can be ignored. There is no particular restriction on the time. The diagnosis unit 43 diagnoses the PM sensor 10 immediately after the filter layer 61 is regenerated, for example, whether or not an abnormality of the PM sensor 10 due to, for example, defective combustion of particulate matter or a failure of the electric heater has occurred. Can be diagnosed.

一例において、診断部43は、フィルタ層61が再生される直前に、第1のPM量推定演算部42Aが推定する粒子状物質量および第2のPM量推定演算部42Bが推定する粒子状物質量との差の大きさを予め定めた閾値と比較する。ここで、フィルタ層61が再生される直前の時点は、フィルタ層61が再生される時点の所定の時間前であるが、フィルタ層61が再生される時点と近ければ近いほど良い。診断部43は、フィルタ層61が再生される直前にPMセンサ10を診断することにより、例えば、粒子状物質の付着の仕方の不均一性や、フィルタ層61の目詰まり等に起因するPMセンサ10の異常が発生したか否かを診断することができる。   In one example, the diagnosis unit 43 determines that the particulate matter amount estimated by the first PM amount estimation calculation unit 42A and the particulate matter estimated by the second PM amount estimation calculation unit 42B immediately before the filter layer 61 is regenerated. The magnitude of the difference from the quantity is compared with a predetermined threshold value. Here, the time point immediately before the filter layer 61 is regenerated is a predetermined time before the time when the filter layer 61 is regenerated, but the closer the time the filter layer 61 is regenerated, the better. The diagnosis unit 43 diagnoses the PM sensor 10 immediately before the filter layer 61 is regenerated, so that, for example, the PM sensor due to non-uniformity in the way the particulate matter adheres, clogging of the filter layer 61, or the like. It is possible to diagnose whether or not ten abnormalities have occurred.

一例において、診断部43は、フィルタ層61が再生された直後およびフィルタ層61が再生される直前の双方において、第1のPM量推定演算部42Aおよび第2のPM量推定演算部42Bが推定する粒子状物質量の差の大きさを予め定めた閾値と比較する。こうすると、診断部43は、より正確な診断を行うことができる。   In one example, the diagnosis unit 43 is estimated by the first PM amount estimation calculation unit 42A and the second PM amount estimation calculation unit 42B both immediately after the filter layer 61 is regenerated and immediately before the filter layer 61 is regenerated. The difference in the amount of particulate matter to be compared is compared with a predetermined threshold value. In this way, the diagnosis unit 43 can perform a more accurate diagnosis.

一例において、第1のPM量推定演算部42Aおよび第2のPM量推定演算部42Bは、同一のPM量推定演算部である。1つのPM量推定演算部が、ある時点において第1のPM量推定演算部42Aとして機能し、他のある時点において第2のPM量推定演算部42Bとして機能する。こうすると、コントロールユニット40の構成をより簡易にすることができる。   In one example, the first PM amount estimation calculation unit 42A and the second PM amount estimation calculation unit 42B are the same PM amount estimation calculation unit. One PM amount estimation calculation unit functions as a first PM amount estimation calculation unit 42A at a certain point in time, and functions as a second PM amount estimation calculation unit 42B at another point in time. In this way, the configuration of the control unit 40 can be simplified.

(他の実施形態)
第1の実施形態においては、コントロールユニット40は、フィルタ再生制御部41と、第1のPM量推定演算部42Aと、第2のPM量推定演算部42Bと、診断部43とを備えているが、これに代えて、フィルタ再生制御部41と、第1のPM量推定演算部42Aと、第2のPM量推定演算部42Bと、診断部43との少なくとも1つを別体のハードウェアに設けてもよい。
(Other embodiments)
In the first embodiment, the control unit 40 includes a filter regeneration control unit 41, a first PM amount estimation calculation unit 42A, a second PM amount estimation calculation unit 42B, and a diagnosis unit 43. However, instead of this, at least one of the filter regeneration control unit 41, the first PM amount estimation calculation unit 42A, the second PM amount estimation calculation unit 42B, and the diagnosis unit 43 is replaced with separate hardware. May be provided.

第1の実施形態においては、PMセンサ10は、第1の電極板62および第2の電極板63間の静電容量に基づいて、エンジン100から排出される排気ガス中の総PM量を推定している。これに代えて、PMセンサ10は、第1の電極板62および第2の電極板63間の電気抵抗値などの他の電気的特性値の変化に基づいて、エンジン100から排出される排気ガス中の総PM量を推定してもよい。   In the first embodiment, the PM sensor 10 estimates the total PM amount in the exhaust gas discharged from the engine 100 based on the capacitance between the first electrode plate 62 and the second electrode plate 63. doing. Instead, the PM sensor 10 detects the exhaust gas exhausted from the engine 100 based on a change in other electrical characteristic values such as an electrical resistance value between the first electrode plate 62 and the second electrode plate 63. The total PM amount in the medium may be estimated.

第1の電極板62の少なくとも1つが第1の導電線62Aに接続されており、第1の電極板62のその他の少なくとも1つが第3の導電線62Bに接続されている限りにおいて、第1の電極板62とコントロールユニット40との接続の仕方は特に限定されない。また、第2の電極板63の少なくとも1つが第2の導電線63Aに接続されており、第1の電極板63のその他の少なくとも1つが第4の導電線63Bに接続されている限りにおいて、第1の電極板63とコントロールユニット40との接続の仕方は特に限定されない。したがって、接続の仕方は、図3Aにおいて示されたものに限定されない。   As long as at least one of the first electrode plates 62 is connected to the first conductive line 62A and at least one other of the first electrode plates 62 is connected to the third conductive line 62B, the first The method of connecting the electrode plate 62 and the control unit 40 is not particularly limited. As long as at least one of the second electrode plates 63 is connected to the second conductive line 63A and at least one other of the first electrode plates 63 is connected to the fourth conductive line 63B, The connection method of the first electrode plate 63 and the control unit 40 is not particularly limited. Accordingly, the way of connection is not limited to that shown in FIG. 3A.

本開示に係るPM(粒子状物質)センサは、ディーゼルエンジンを搭載した車両において使用するのに好適である。   The PM (particulate matter) sensor according to the present disclosure is suitable for use in a vehicle equipped with a diesel engine.

10 PMセンサ
11 ケース部材
11A 内側ケース部
11B 外側ケース部
12 導入口
13 導出口
14 通過口
15 流路
20 台座部
21 雄ネジ部
22 ナット部
40 コントロールユニット
41 フィルタ再生制御部
42A 第1のPM量推定演算部
42B 第2のPM量推定演算部
43 診断部
60 センサ部
61 フィルタ層
62 第1の電極板
62A 第1の導電線
62B 第3の導電線
63 第2の電極板
63A 第2の導電線
63B 第4の導電線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 PM sensor 11 Case member 11A Inner case part 11B Outer case part 12 Inlet port 13 Outlet port 14 Passage port 15 Channel 20 Base part 21 Male screw part 22 Nut part 40 Control unit 41 Filter regeneration control part 42A 1st PM amount Estimation calculation unit 42B Second PM amount estimation calculation unit 43 Diagnosis unit 60 Sensor unit 61 Filter layer 62 First electrode plate 62A First conductive wire 62B Third conductive wire 63 Second electrode plate 63A Second conductive Line 63B Fourth conductive line

Claims (4)

排気中の粒子状物質を捕集する複数のセルを有するフィルタ部材と、
前記セルを挟んで対向配置される複数対の電極と、
前記複数対の電極間の電気的特性値に基づいて粒子状物質量を推定する推定部と、
前記複数対の電極間の前記粒子状物質量の差の大きさと予め定めた閾値との比較を行い、該比較の結果に基づいて異常が発生したか否かの診断を行う診断部と、
を備え、
前記診断部は、前記フィルタ部材の再生処理に連動させて前記診断を実行するセンサ。
A filter member having a plurality of cells for collecting particulate matter in the exhaust;
A plurality of pairs of electrodes opposed to each other across the cell;
An estimation unit for estimating the amount of particulate matter based on the electrical property value between the plurality of pairs of electrodes;
A comparison between the magnitude of the difference in the amount of the particulate matter between the plurality of pairs of electrodes and a predetermined threshold value, and a diagnostic unit that diagnoses whether an abnormality has occurred based on the result of the comparison;
With
The diagnosis unit is a sensor that executes the diagnosis in conjunction with a regeneration process of the filter member.
前記診断部は、前記フィルタ部材の再生処理の実行直前に前記診断を実行する請求項1に記載のセンサ。   The sensor according to claim 1, wherein the diagnosis unit executes the diagnosis immediately before executing the regeneration process of the filter member. 前記診断部は、前記フィルタ部材の再生処理の実行直後に前記診断を実行する請求項1に記載のセンサ。   The sensor according to claim 1, wherein the diagnosis unit executes the diagnosis immediately after execution of the regeneration process of the filter member. 前記電気的特性値は静電容量である請求項1〜3のいずれかに記載のセンサ。   The sensor according to claim 1, wherein the electrical characteristic value is a capacitance.
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