JP2018072023A

JP2018072023A - PM sensor

Info

Publication number: JP2018072023A
Application number: JP2016208733A
Authority: JP
Inventors: 正内山; Tadashi Uchiyama
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2016-10-25
Filing date: 2016-10-25
Publication date: 2018-05-10

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To propose improvement of heater holding means.SOLUTION: A heater holding means is equipped with a case, a sensor unit housed within the case and a supporting member that has a holding face in contact with the external face of the sensor unit and supports the sensor unit within the case, a porous body in which the sensor unit is arranged on the passage route of exhaust gas, a pair of electrodes facing each other with the porous body in-between, and a heater heated by supply of electricity. The heater has plural first heater elements arranged adjoining one another in a first pitch in the arrangement direction, and plural second heater elements arranged adjoining one another in a second pitch smaller than the first pitch in the arrangement direction, and the holding face of the supporting member is so configured as to match the first heater elements with respect to the arrangement direction.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本開示は、内燃機関から排出された排気ガスに含まれる粒子状物質（ＰａｒｔｉｃｕｒａｔｅＭａｔｔｅｒ、以下、ＰＭという）の量を検出可能なＰＭセンサに関する。 The present disclosure relates to a PM sensor capable of detecting the amount of particulate matter (Particulate Matter, hereinafter referred to as PM) contained in exhaust gas discharged from an internal combustion engine.

内燃機関から排出される排気ガス中には、ＰＭが含まれる。ＰＭ除去のために、排気ガスの通路（以下、排気通路という）にはＰＭフィルタが配置される。このＰＭフィルタとしては、例えば、ディーゼルパティキュレートフィルタがある。 The exhaust gas discharged from the internal combustion engine contains PM. In order to remove PM, a PM filter is disposed in an exhaust gas passage (hereinafter referred to as an exhaust passage). An example of the PM filter is a diesel particulate filter.

ＰＭフィルタは、ＰＭを捕集し続けると目詰まりを起こす。このため、排気系には、ＰＭフィルタに堆積したＰＭ堆積量が所定量に達したと判定した場合に、ＰＭフィルタ内のＰＭを強制的に燃焼し、ＰＭフィルタから除去する（つまり、ＰＭフィルタの再生処理を行う）機能が設けられている。 The PM filter is clogged when PM is continuously collected. For this reason, in the exhaust system, when it is determined that the amount of PM deposited on the PM filter has reached a predetermined amount, the PM in the PM filter is forcibly burned and removed from the PM filter (that is, the PM filter). (Reproduction processing) is provided.

前述のようなＰＭフィルタ内のＰＭ堆積量の判定またはＰＭフィルタ内の故障判定等のために、ＰＭセンサが使用されることが知られている。このようなＰＭセンサは、排気系を構成する排気通路のうち、ＰＭフィルタよりも下流側または上流側に配置され、排気系通路を流れる排気ガスの一部を内部に取り込み、所定の処理を行った後に排気通路に排出するように構成される。 It is known that a PM sensor is used for the determination of the PM accumulation amount in the PM filter or the failure determination in the PM filter as described above. Such a PM sensor is disposed on the downstream side or upstream side of the PM filter in the exhaust passage constituting the exhaust system, takes in a part of the exhaust gas flowing through the exhaust system passage, and performs predetermined processing. After that, it is configured to discharge into the exhaust passage.

このようなＰＭセンサは、排気ガスの一部を内側に取り込める収容空間を有するケース部材と、ケース部材の収容空間に配置された多孔質体と、多孔質体を挟んで互いに対向する少なくとも一対の電極とを有しており、多孔質体内に堆積するＰＭにより一対の電極間の静電容量が変化することを利用して、排気ガス中のＰＭの量を推定することができる（例えば、特許文献１参照）。 Such a PM sensor includes a case member having an accommodation space capable of taking a part of exhaust gas inside, a porous body disposed in the accommodation space of the case member, and at least a pair of facing each other across the porous body The amount of PM in the exhaust gas can be estimated using the fact that the capacitance between the pair of electrodes changes due to PM deposited in the porous body (for example, patents) Reference 1).

また、前述の特許文献１に記載されたＰＭセンサは、ＰＭ量の推定を継続的に行う必要がある。このため、ＰＭセンサは、多孔質体内に堆積したＰＭを、燃焼により定期的に除去するためのヒータ（電気ヒータ）を有している。このようなヒータは、多孔質体および一対の電極と共に筒状の保持部材に覆われた（外嵌された）状態で、ＰＭセンサを構成する筒状のケース部材の内面に支持されている。 Further, the PM sensor described in Patent Document 1 described above needs to continuously estimate the PM amount. For this reason, the PM sensor has a heater (electric heater) for periodically removing PM deposited in the porous body by combustion. Such a heater is supported on the inner surface of a cylindrical case member constituting the PM sensor in a state of being covered (externally fitted) with a cylindrical holding member together with the porous body and the pair of electrodes.

特開２０１６−８８６３号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2006-8863

本開示では、ヒータの保持手段の改良を提示することを目的とする。 An object of the present disclosure is to provide an improvement of a heater holding means.

本開示は、ケースと、ケースの内部に収容されたセンサ部と、センサ部の外面に当接した保持面を有し、センサ部をケースの内部で支持している支持部材と、を備え、センサ部が、排気ガスの通路上に配置された多孔質体と、多孔質体を挟んで相対向する一対の電極と、通電に基づいて発熱するヒータとを備えており、ヒータは、配列方向に第一のピッチで隣り合って配置された複数の第一のヒータ要素と、配列方向に第一のピッチよりも小さい第二のピッチで隣り合って配置された複数の第二のヒータ要素とを有し、支持部材の保持面が、第一のヒータ要素と配列方向に関して整合している、ＰＭセンサに向けられる。 The present disclosure includes a case, a sensor unit housed in the case, and a support member that has a holding surface in contact with the outer surface of the sensor unit and supports the sensor unit inside the case. The sensor unit includes a porous body disposed on the exhaust gas passage, a pair of electrodes opposed to each other with the porous body interposed therebetween, and a heater that generates heat based on energization. A plurality of first heater elements arranged adjacent to each other at a first pitch, and a plurality of second heater elements arranged adjacent to each other at a second pitch smaller than the first pitch in the arrangement direction; And the holding surface of the support member is directed to the PM sensor that is aligned with the first heater element in the alignment direction.

本開示によれば、ＰＭセンサを構成するヒータのうち、支持部材の保持面と配列方向に関して整合する第一のヒータ要素に相当する部分と、ヒータのうちの他の部分との温度差を小さくし得るため、多孔質体の温度ムラをスムーズに出来る。その結果、多孔質体に温度ムラに起因する熱応力が発生し難くなり、これによって、壊れにくいＰＭセンサを提供することが可能となる。 According to the present disclosure, a temperature difference between a portion corresponding to the first heater element that matches the holding surface of the support member and the arrangement direction in the heater constituting the PM sensor and the other portion of the heater is reduced. Therefore, the temperature unevenness of the porous body can be made smooth. As a result, it is difficult for thermal stress due to temperature unevenness to occur in the porous body, and this makes it possible to provide a PM sensor that is not easily broken.

本開示に係るＰＭセンサが適用される内燃機関および排気系を例示する模式図Schematic illustrating an internal combustion engine and an exhaust system to which a PM sensor according to the present disclosure is applied 図１に示すＰＭセンサの構成例の一例を模式的に示す部分断面図Partial sectional view schematically showing an example of the configuration example of the PM sensor shown in FIG. 図２に示すセンサ部を模式的に示す斜視図The perspective view which shows the sensor part shown in FIG. 2 typically 図３Ａのセンサ部を模式的に示す分解斜視図FIG. 3A is an exploded perspective view schematically showing the sensor unit in FIG. 3A. ヒータの構造を概念的に説明するための図であって、構成例の一例に係るＰＭセンサが備えるヒータの平面模式図It is a figure for demonstrating notionally the structure of a heater, Comprising: The plane schematic diagram of the heater with which PM sensor which concerns on an example of a structural example is provided 図４のＡ−Ａ断面図AA sectional view of FIG. 図４のＢ−Ｂ断面図BB sectional view of FIG. 変形例の一例に係るＰＭセンサが備えるヒータの平面模式図Plane schematic diagram of a heater provided in a PM sensor according to an example of a modification.

図１〜６を参照して、本開示に係るＰＭセンサ３について詳説する。 The PM sensor 3 according to the present disclosure will be described in detail with reference to FIGS.

［１．ＰＭセンサが組み込まれる部分の周辺構成例］
図１には、内燃機関１と、排気系２と、本開示に係るＰＭセンサ３とが示されている。
内燃機関１は、典型的にはディーゼルエンジンである。
排気系２は、大略的には、排気通路４を構成する排気管５と、酸化触媒６と、ＰＭフィルタ７とを有している。酸化触媒６は、排気通路４においてＰＭフィルタ７よりも上流側に設けられている。ＰＭフィルタ７は、典型的には、ディーゼルパティキュレートフィルタである。 [1. Peripheral configuration example of the part where the PM sensor is incorporated]
FIG. 1 shows an internal combustion engine 1, an exhaust system 2, and a PM sensor 3 according to the present disclosure.
The internal combustion engine 1 is typically a diesel engine.
The exhaust system 2 generally includes an exhaust pipe 5 constituting an exhaust passage 4, an oxidation catalyst 6, and a PM filter 7. The oxidation catalyst 6 is provided upstream of the PM filter 7 in the exhaust passage 4. The PM filter 7 is typically a diesel particulate filter.

ＰＭセンサ３は、排気通路４においてＰＭフィルタ７よりも下流側に設けられている。ＰＭセンサ３がＰＭフィルタ７よりも上流側（より具体的には、酸化触媒６とＰＭフィルタ７との間）に設けられる場合、ＰＭセンサ３は、典型的には、ＰＭフィルタ７におけるＰＭ堆積量の推定等のために使用される。一方、ＰＭセンサ３がＰＭフィルタ７よりも下流側に設けられる場合、ＰＭセンサ３は、典型的には、ＰＭフィルタ７の故障判定等のために使用される。なお、図１は、ＰＭセンサ３をＰＭフィルタ７よりも下流側に設けた例を示している。このようなＰＭセンサ３は、排気ガスの一部を内部に取り込み、取り込んだ排気ガスに対して所定の処理を行った後に、排気通路４に排出するように構成されている。 The PM sensor 3 is provided on the downstream side of the PM filter 7 in the exhaust passage 4. When the PM sensor 3 is provided upstream of the PM filter 7 (more specifically, between the oxidation catalyst 6 and the PM filter 7), the PM sensor 3 typically has a PM deposit in the PM filter 7. Used for quantity estimation etc. On the other hand, when the PM sensor 3 is provided on the downstream side of the PM filter 7, the PM sensor 3 is typically used for failure determination of the PM filter 7 or the like. FIG. 1 shows an example in which the PM sensor 3 is provided on the downstream side of the PM filter 7. Such a PM sensor 3 is configured to take in a part of the exhaust gas inside, perform a predetermined process on the taken-in exhaust gas, and then discharge the exhaust gas to the exhaust passage 4.

［２．ＰＭセンサ］
図２〜３Ｂを参照して、本開示の構成例の一例に係るＰＭセンサ３について詳説する。 [2. PM sensor]
The PM sensor 3 according to an example of the configuration example of the present disclosure will be described in detail with reference to FIGS.

［２−１．ＰＭセンサの詳細な構成］
ＰＭセンサ３は、取付部８と、ケース部材９と、センサ部１０と、支持部材１１と、制御部１２とを備えている。
なお、図１を除く各図には、Ｌ軸、Ｗ軸およびＴ軸が描かれている。Ｌ軸、Ｗ軸およびＴ軸は、ＰＭセンサ３の長さ方向、幅方向および高さ方向を示し、各方向は互いに直交する。具体的には、本構成例の場合、ＰＭセンサ３の長さ方向は、ケース部材９の軸方向（図２の上下方向）に一致する。また、ＰＭセンサ３の幅方向と高さ方向とは、ケース部材９の径方向であって、互いに直交する２方向と一致する。さらに、以下の説明では、ＰＭセンサ３の長さ方向、幅方向および高さ方向をそれぞれ、長さ方向Ｌ、幅方向Ｗおよび高さ方向Ｔと記載することがある。また、長さ方向Ｌの正方向側（図２の下側）を先端側といい、同じく負方向側（図２の上側）を後端側という。 [2-1. Detailed configuration of PM sensor]
The PM sensor 3 includes an attachment portion 8, a case member 9, a sensor portion 10, a support member 11, and a control portion 12.
In each figure except FIG. 1, the L axis, the W axis, and the T axis are drawn. The L axis, the W axis, and the T axis indicate the length direction, the width direction, and the height direction of the PM sensor 3, and the directions are orthogonal to each other. Specifically, in the case of this configuration example, the length direction of the PM sensor 3 coincides with the axial direction of the case member 9 (vertical direction in FIG. 2). Further, the width direction and the height direction of the PM sensor 3 are radial directions of the case member 9 and coincide with two directions orthogonal to each other. Furthermore, in the following description, the length direction, the width direction, and the height direction of the PM sensor 3 may be described as a length direction L, a width direction W, and a height direction T, respectively. Further, the positive direction side (lower side in FIG. 2) in the length direction L is referred to as the front end side, and the negative direction side (upper side in FIG. 2) is also referred to as the rear end side.

取付部８は、ＰＭセンサ３を、ＰＭフィルタ７よりも下流側に設けられた排気管５のボス１３に取り付けるためのものである。このようなボス１３には、排気管５を貫通する状態で貫通孔が形成されており、この貫通孔の内周面には雌ネジ１４が形成されている。取付部８は、後端側半部（図２の上側半部）に外周面が六角形状の頭部１５が設けられ、同じく先端側半部（図２の下側半部）の外周面に雄ネジ１６が形成されている。このような雄ネジ１６は、雌ネジ１４と螺合可能である。また、取付部８には、センサ部１０から引き出される導線１７、１８（図３Ａ、３Ｂを参照）を挿通可能な１対の貫通孔１９が設けられている。なお、ＰＭセンサ３が、ＰＭフィルタ７よりも上流側（例えば、酸化触媒６とＰＭフィルタ７との間）に設けられる場合には、排気管５のうち、酸化触媒６とＰＭフィルタ７との間に相当する部分にボス（図示省略）を設ける。そして、当該ボスにＰＭセンサ３を取り付ける。 The attachment portion 8 is for attaching the PM sensor 3 to the boss 13 of the exhaust pipe 5 provided on the downstream side of the PM filter 7. A through hole is formed in such a boss 13 so as to penetrate the exhaust pipe 5, and a female screw 14 is formed on the inner peripheral surface of the through hole. The mounting portion 8 is provided with a head 15 having a hexagonal outer peripheral surface on the rear half (upper half in FIG. 2), and on the outer peripheral surface of the front half (lower half in FIG. 2). A male screw 16 is formed. Such a male screw 16 can be screwed into the female screw 14. Further, the attachment portion 8 is provided with a pair of through holes 19 into which the conducting wires 17 and 18 (see FIGS. 3A and 3B) drawn from the sensor portion 10 can be inserted. When the PM sensor 3 is provided upstream of the PM filter 7 (for example, between the oxidation catalyst 6 and the PM filter 7), the oxidation catalyst 6 and the PM filter 7 in the exhaust pipe 5 are connected. A boss (not shown) is provided in a portion corresponding to the gap. Then, the PM sensor 3 is attached to the boss.

ケース部材９は、外ケース２０と、内ケース２１とにより構成されている。
外ケース２０は、例えば、円筒状の形状を有する。外ケース２０の先端部および後端部は閉止されずに、所定の内径φ１を有する開口部となっている。このような外ケース２０は、後端部を取付部８の先端部に固定されている。 The case member 9 includes an outer case 20 and an inner case 21.
The outer case 20 has, for example, a cylindrical shape. The front end portion and the rear end portion of the outer case 20 are not closed and are openings having a predetermined inner diameter φ1. Such an outer case 20 has a rear end portion fixed to the front end portion of the attachment portion 8.

内ケース２１は、例えば、有底円筒状の形状を有する。本構成例の場合、内ケース２１は、長さ方向Ｌの寸法が、外ケース２０の長さ方向Ｌの寸法よりも大きい。また、内ケース２１の外径φ２は、外ケース２０の内径φ１よりも小さい。また、内ケース２１の後端部は閉止されずに、所定の内径φ３を有する開口部となっている。さらに、内ケース２１の後端寄り部分には、複数の入口（具体的には、貫通孔）２２が内ケース２１の外周面の周方向に沿って、等間隔に離隔した状態で形成されている。なお、図の視認性の観点で、図２では、１個の入口にのみ参照符号２２が付されている。また、内ケース２１の先端部には、底部２３が設けられており、完全ではないがほぼ閉止されている。より具体的には、底部２３の略中央には、内径φ３よりも小径の出口（具体的には、貫通孔）２４が少なくとも１個形成されている。このような内ケース２１は、外ケース２０の内部空間２５に収容された状態で、後端部を取付部８の先端部に固定されている。 The inner case 21 has, for example, a bottomed cylindrical shape. In the case of this configuration example, the length of the inner case 21 in the length direction L is larger than the size of the outer case 20 in the length direction L. Further, the outer diameter φ2 of the inner case 21 is smaller than the inner diameter φ1 of the outer case 20. In addition, the rear end portion of the inner case 21 is not closed and is an opening portion having a predetermined inner diameter φ3. Furthermore, a plurality of inlets (specifically, through holes) 22 are formed in the portion near the rear end of the inner case 21 in a state of being spaced apart at equal intervals along the circumferential direction of the outer peripheral surface of the inner case 21. Yes. In addition, from the viewpoint of the visibility of a figure, in FIG. 2, the reference symbol 22 is attached | subjected only to one entrance. Moreover, the bottom part 23 is provided in the front-end | tip part of the inner case 21, and it is substantially closed although not perfect. More specifically, at least one outlet (specifically, a through hole) 24 having a smaller diameter than the inner diameter φ3 is formed in the approximate center of the bottom portion 23. In such an inner case 21, the rear end portion is fixed to the distal end portion of the attachment portion 8 while being accommodated in the inner space 25 of the outer case 20.

外ケース２０と内ケース２１とが取付部８に固定された状態で、外ケース２０の中心軸と内ケース２１の中心軸とが、同軸上に位置している。さらに、内ケース２１の先端部が、外ケース２０の先端縁よりも先端側に突出している。この状態で、内ケース２１の外周面と外ケース２０の内周面との間には、円筒状の隙間２６が形成されている。 In a state where the outer case 20 and the inner case 21 are fixed to the mounting portion 8, the central axis of the outer case 20 and the central axis of the inner case 21 are located on the same axis. Further, the distal end portion of the inner case 21 protrudes further toward the distal end side than the distal end edge of the outer case 20. In this state, a cylindrical gap 26 is formed between the outer peripheral surface of the inner case 21 and the inner peripheral surface of the outer case 20.

このような隙間２６の先端部は開口しており、外ケース２０の径方向外側に存在する外側空間２７と、隙間２６とが連通している。また、隙間２６の後端寄り部分は、入口２２を介して、内ケース２１の内部空間２８の後端寄り部分と連通している。このようにして、外側空間２７から隙間２６に流入した排気ガスが、隙間２６を流通して内ケース２１の内部空間２８に流入できるようにしている。なお、内ケース２１の内部空間２８に流入した排気ガスは、内ケース２１の底部２３に形成された出口２４を通って外側空間２７に流出できる。即ち、排気ガスは、外側空間２７ → 隙間２６ → 入口２２ → 内ケース２１の内部空間２８ → 出口２４ →外側空間２７の経路で流通する。 The front end of such a gap 26 is open, and the outer space 27 existing on the radially outer side of the outer case 20 and the gap 26 communicate with each other. Further, the rear end portion of the gap 26 communicates with the rear end portion of the inner space 28 of the inner case 21 through the inlet 22. In this way, the exhaust gas that has flowed into the gap 26 from the outer space 27 flows through the gap 26 and can flow into the inner space 28 of the inner case 21. The exhaust gas flowing into the inner space 28 of the inner case 21 can flow out to the outer space 27 through the outlet 24 formed in the bottom 23 of the inner case 21. That is, the exhaust gas circulates in the path of the outer space 27 → the gap 26 → the inlet 22 → the inner space 28 of the inner case 21 → the outlet 24 → the outer space 27.

センサ部１０は、図３Ａ〜３Ｂに示すように、対をなす少なくとも２個の電極２９（図示は、５個の電極２９ａ〜２９ｅ）と、少なくとも１層の多孔質体３０（図示は４個の多孔質体３０ａ〜３０ｄ）と、少なくとも１個のヒータ３１（図示は５個のヒータ３１ａ〜３１ｅ）とを備えている。 As shown in FIGS. 3A to 3B, the sensor unit 10 includes at least two electrodes 29 (five electrodes 29a to 29e shown in the figure) and at least one porous body 30 (four shown). Porous bodies 30a to 30d) and at least one heater 31 (five heaters 31a to 31e in the drawing).

電極２９（２９ａ〜２９ｅ）は、略矩形平板状の面状導体からなる。電極２９は、所定方向（本構成例の場合、高さ方向Ｔに一致する方向）に、所定の間隔だけ離隔した状態で配列されている。そして、高さ方向Ｔに隣り合う（換言すれば、対向する）電極２９に関しては、一方の電極２９が制御部１２が備える静電容量検出回路（図示省略）の第一の端子に接続されている場合には、他方の電極２９が静電容量検出回路の第二の端子に接続されている。具体的には、図３Ａ、３Ｂに示すセンサ部１０の場合、高さ方向Ｔに関する片側（図３Ａ〜３Ｂの上側）から１、３、５番目の電極２９ａ、２９ｃ、２９ｅを導線１７ａを介して第一の端子に接続すると共に、同じく２、４番目の電極２９ｂ、２９ｄを導線１７ｂを介して第二の端子に接続している。このようにして、高さ方向Ｔに隣り合う２個（換言すれば、１対）の電極２９により、コンデンサを構成している。 The electrode 29 (29a-29e) consists of a substantially rectangular flat plate-like planar conductor. The electrodes 29 are arranged in a predetermined direction (in the case of this configuration example, in a direction that coincides with the height direction T) with a predetermined interval. With respect to the electrodes 29 adjacent to each other in the height direction T (in other words, facing each other), one electrode 29 is connected to a first terminal of a capacitance detection circuit (not shown) provided in the control unit 12. The other electrode 29 is connected to the second terminal of the capacitance detection circuit. Specifically, in the case of the sensor unit 10 shown in FIGS. 3A and 3B, the first, third, and fifth electrodes 29a, 29c, and 29e from one side (the upper side of FIGS. 3A to 3B) in the height direction T are connected via the conductor 17a. The second and fourth electrodes 29b and 29d are similarly connected to the second terminal via the conductor 17b. In this way, a capacitor is constituted by two (in other words, a pair) electrodes 29 adjacent to each other in the height direction T.

多孔質体３０（３０ａ〜３０ｄ）は、例えば、電気絶縁性を有する多孔質セラミックスシートからなる複数の矩形板状の隔壁３２の組み合わせからなる。このような隔壁３２は、それぞれが所定方向（本構成例の場合、長さ方向Ｌに一致する方向）に延在し、かつ、高さ方向Ｔに平行な矩形板状に形成されている。このような隔壁３２は、高さ方向Ｔに隣り合う電極２９の間の空間に、所定方向（本構成例の場合、幅方向Ｗに一致する方向）に間隔をあけて配置されている。このようにして、高さ方向Ｔに隣り合う電極２９の間の空間が、複数の隔壁３２により幅方向Ｗに区画されて、例えば、長さ方向Ｌに延在しかつ幅方向Ｗに隣り合う第一直方体空洞３３および第二直方体空洞３４が形成される。 The porous body 30 (30a to 30d) is composed of, for example, a combination of a plurality of rectangular plate-shaped partition walls 32 made of a porous ceramic sheet having electrical insulation. Each of the partition walls 32 is formed in a rectangular plate shape that extends in a predetermined direction (in the present configuration example, a direction that coincides with the length direction L) and is parallel to the height direction T. Such partition walls 32 are arranged in the space between the electrodes 29 adjacent to each other in the height direction T with an interval in a predetermined direction (in the case of this configuration example, a direction that coincides with the width direction W). Thus, the space between the electrodes 29 adjacent to each other in the height direction T is partitioned in the width direction W by the plurality of partition walls 32 and extends, for example, in the length direction L and is adjacent to the width direction W. A first cuboid cavity 33 and a second cuboid cavity 34 are formed.

隣り合う第一直方体空洞３３と第二直方体空洞３４とは、例えば、第一直方体空洞３３の先端部が閉止されかつ後端部が開口している場合には、幅方向Ｗに関して隣に存在する第二直方体空洞３４の後端部が閉止されかつ先端部が開口している。換言すれば、幅方向Ｗに隣り合う第一直方体空洞３３と第二直方体空洞３４とは、長さ方向Ｌに関して互いに反対側の端部が開口し、同じく互いに反対側の端部が閉止している。このような関係は、第一直方体空洞３３と第二直方体空洞３４との全組み合わせに同様に当てはまる。 The adjacent first cuboid cavity 33 and the second cuboid cavity 34 are adjacent to each other in the width direction W when the front end portion of the first cuboid cavity 33 is closed and the rear end portion is open, for example. The rear end portion of the second rectangular parallelepiped cavity 34 is closed and the front end portion is opened. In other words, the first rectangular parallelepiped cavity 33 and the second rectangular parallelepiped cavity 34 adjacent to each other in the width direction W are opened at opposite ends with respect to the length direction L, and are also closed at opposite ends. Yes. Such a relationship is similarly applied to all combinations of the first cuboid cavity 33 and the second cuboid cavity 34.

なお、図３Ａ、３Ｂでは、高さ方向Ｔに隣り合う電極２９の間の空間は、多孔質体３０により、高さ方向Ｔには区画されず、幅方向Ｗにのみ合計５個の直方体空洞（つまり、第一直方体空洞３３および第二直方体空洞３４）に区画される。また、図３Ａ、３Ｂでは、第一直方体空洞３３および第二直方体空洞３４において、閉止された長さ方向Ｌに関する端部にハッチングが付されている。 3A and 3B, the space between the electrodes 29 adjacent in the height direction T is not partitioned in the height direction T by the porous body 30, and a total of five rectangular parallelepiped cavities only in the width direction W. That is, it is partitioned into a first cuboid cavity 33 and a second cuboid cavity 34. In FIGS. 3A and 3B, in the first rectangular parallelepiped cavity 33 and the second rectangular parallelepiped cavity 34, the closed end portions in the length direction L are hatched.

また、本構成例では、４個の多孔質体３０（３０ａ〜３０ｄ）が、高さ方向Ｔに電極２９およびヒータ３１を介して隣り合うように配列されている。そして、高さ方向Ｔに隣り合う多孔質体３０同士は、長さ方向Ｌに関して反転させた構造関係を有している。即ち、高さ方向Ｔに隣り合う１対の多孔質体３０に関して、高さ方向Ｔに隣り合う第一直方体空洞３３と第二直方体空洞３４との組み合わせもまた、前述した幅方向Ｗに隣り合う第一直方体空洞３３と第二直方体空洞３４との関係と同様の関係を有している。 In this configuration example, the four porous bodies 30 (30a to 30d) are arranged in the height direction T so as to be adjacent to each other via the electrode 29 and the heater 31. The porous bodies 30 adjacent to each other in the height direction T have a structural relationship reversed with respect to the length direction L. That is, for the pair of porous bodies 30 adjacent in the height direction T, the combination of the first rectangular parallelepiped cavity 33 and the second rectangular parallelepiped cavity 34 adjacent in the height direction T is also adjacent in the width direction W described above. The first cuboid cavity 33 and the second cuboid cavity 34 have the same relationship.

少なくとも一個のヒータ３１（３１ａ〜３１ｅ）は、例えば、線状、面状あるいは板状の導体から成り、絶縁性セラミックシート３５（図示は、５個のセラミックシート３５ａ〜３５ｅ）内に埋設されている。このようなヒータ３１は、通電に基づいて発熱することにより、多孔質体３０の表面上または内部に存在するＰＭを燃焼させる機能を有する。 The at least one heater 31 (31a to 31e) is made of, for example, a linear, planar, or plate-like conductor, and is embedded in an insulating ceramic sheet 35 (illustrated five ceramic sheets 35a to 35e). Yes. Such a heater 31 has a function of burning PM existing on or in the surface of the porous body 30 by generating heat based on energization.

本構成例の場合、ヒータ３１（３１ａ〜３１ｅ）は、電極２９（２９ａ〜２９ｅ）の高さ方向Ｔに関する片側（図３Ａ、３Ｂの上側）に積層されている。また、ヒータ３１のうち、高さ方向Ｔに関する片側（図３Ａ、３Ｂの上側）から２〜５番目のヒータ３１ｂ〜３１ｅに関しては、高さ方向Ｔに関する片側に多孔質体３０（３０ａ〜３０ｄ）が積層されている（つまり、ヒータ３１ｂ〜３１ｅは、電極２９と多孔質体３０とにより挟持されている）。一方、ヒータ３１のうち、高さ方向Ｔに関して最も片側のヒータ３１ａに関しては、高さ方向Ｔに関する片側に多孔質体３０が存在していない（つまり、ヒータ３１ａは、電極２９と多孔質体３０とにより挟持されていない）。なお、ヒータ３１（３１ａ〜３１ｅ）の配置は、本構成例の場合に限定されるものではない。 In the case of this configuration example, the heater 31 (31a to 31e) is stacked on one side (the upper side of FIGS. 3A and 3B) in the height direction T of the electrode 29 (29a to 29e). Further, among the heaters 31, the second to fifth heaters 31 b to 31 e from one side in the height direction T (upper side in FIGS. 3A and 3B) have a porous body 30 (30 a to 30 d) on one side in the height direction T. (That is, the heaters 31b to 31e are sandwiched between the electrode 29 and the porous body 30). On the other hand, among the heaters 31, the most porous heater 31 a in the height direction T does not have the porous body 30 on one side in the height direction T (that is, the heater 31 a includes the electrode 29 and the porous body 30. And is not pinched by). In addition, arrangement | positioning of the heater 31 (31a-31e) is not limited to the case of this structural example.

ヒータ３１はそれぞれ、多孔質体３０の表面上または内部に存在するＰＭを燃焼させる観点から、多孔質体３０の長さ方向Ｌの寸法とほぼ同じ寸法、かつ、多孔質体３０の幅方向Ｗの寸法とほぼ同じ寸法を有しているのが好ましい。 Each of the heaters 31 is substantially the same as the dimension in the length direction L of the porous body 30 and the width direction W of the porous body 30 from the viewpoint of burning PM existing on or inside the porous body 30. It is preferable to have substantially the same dimensions as

以下、図４〜６を参照しつつ、本構成例のヒータ３１の構造を説明する。なお、図４はヒータ３１およびセラミックシート３５の構造を模式的に示すと共に、ヒータ３１と支持部材１１の保持面４０との関係を模式的に示した平面模式図である。本構成例のヒータ３１は、セラミックシート３５に埋設されているが、視認性の観点から、図４では、ヒータ３１を実線で表すと共に梨地模様を付している。また、図５は図４のＡ−Ａ断面図で、図６は図４のＢ−Ｂ断面図である。なお、図４〜６には、電極２９および多孔質体３０を省略している。 Hereinafter, the structure of the heater 31 of this configuration example will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a schematic plan view schematically showing the structure of the heater 31 and the ceramic sheet 35 and schematically showing the relationship between the heater 31 and the holding surface 40 of the support member 11. Although the heater 31 of this structural example is embed | buried under the ceramic sheet | seat 35, from a viewpoint of visibility, in FIG. 4, the heater 31 is represented by the continuous line and the matte pattern is attached | subjected. 5 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 4, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 4 to 6, the electrode 29 and the porous body 30 are omitted.

図４〜６に示すヒータ３１は、連続した線状の導体から成り、全体が同じ金属材料（例えば、タングステン合金、ニッケル合金等）により構成されている。このようなヒータ３１は、１本の連続した線状の導体が蛇行するように折れ曲がった形状を有している。具体的には、ヒータ３１は、複数個（図示の場合、１３個）のヒータ要素３６（３６ａ、３６ｂ）を、配列方向である長さ方向Ｌに離隔した状態で互いに幅方向Ｗに平行に配列している。そして、長さ方向Ｌに隣り合うヒータ要素３６同士の幅方向Ｗに関する端部を、連続部３９ａ、３９ｂにより交互に連続して、ヒータ要素３６同士を直列に連続している。なお、長さ方向Ｌに関して最も後端側（図４の右端側）のヒータ要素３６の幅方向Ｗに関する片端部（図４の下端部）には、導線１８ａが連続している。一方、長さ方向Ｌに関して最も先端側（図４の左端側）のヒータ要素３６の幅方向Ｗに関する他端部（図４の上端部）には、導線１８ｂが連続している。このような導線１８ａ、１８ｂは、制御部１２に接続されている。なお、本構成例の場合、ヒータ３１が直列に連続しているが、ヒータの構造は、このような構造に限定されない。例えば、ヒータ要素３６（３６ａ、３６ｂ）同士が不連続な状態で設けられていてもよい。 The heater 31 shown in FIGS. 4 to 6 is composed of a continuous linear conductor, and is entirely composed of the same metal material (for example, tungsten alloy, nickel alloy, etc.). Such a heater 31 has a shape bent so that one continuous linear conductor meanders. Specifically, the heater 31 includes a plurality (13 in the illustrated case) of heater elements 36 (36a, 36b) parallel to the width direction W with the heater elements 36 (36a, 36b) being separated from each other in the length direction L which is the arrangement direction. Arranged. And the edge part regarding the width direction W of the heater elements 36 adjacent in the length direction L is alternately continued by the continuous parts 39a and 39b, and the heater elements 36 are continued in series. In addition, the conducting wire 18a is continuous with one end portion (lower end portion in FIG. 4) in the width direction W of the heater element 36 on the most rear end side (right end side in FIG. 4) in the length direction L. On the other hand, the conductor 18b is continuous with the other end portion (upper end portion in FIG. 4) in the width direction W of the heater element 36 on the most distal side in the length direction L (left end side in FIG. 4). Such conducting wires 18 a and 18 b are connected to the control unit 12. In the case of this configuration example, the heater 31 is continuous in series, but the structure of the heater is not limited to such a structure. For example, the heater elements 36 (36a, 36b) may be provided in a discontinuous state.

また、本構成例の場合、長さ方向Ｌに隣り合うヒータ要素３６同士の間隔（以下、単に「ピッチ」という）を、部分的に異ならせている。換言すれば、ヒータ３１は、長さ方向Ｌに隣り合うヒータ要素３６同士のピッチが大きい大ピッチ部３７と、同じくピッチが小さい小ピッチ部３８とを備えている。具体的には、ヒータ３１の長さ方向Ｌに関する中間部を構成する第一のヒータ要素３６ａ同士のピッチＰ_ａが、ヒータ３１の長さ方向Ｌに関する両端部を構成する第二のヒータ要素３６ｂ同士のピッチＰ_ｂよりも大きい（Ｐ_ａ＞Ｐ_ｂ）。なお、本構成例の場合、ピッチＰ_ａが第一のピッチであり、ピッチＰ_ｂが第二のピッチである。また、ピッチとは、長さ方向Ｌに隣り合うヒータ要素３６の中心（つまり、長さ方向Ｌに関する中央位置）同士の距離をいう。従って、長さ方向Ｌに隣り合うヒータ要素３６同士が接している場合には、ピッチはヒータ要素３６の長さ方向Ｌに関する寸法である。また、本構成例の場合、ピッチＰ_ａおよびピッチＰ_ｂを一定の値としている。ただし、ピッチＰ_ａおよびピッチＰ_ｂは一定でなくても良い。３種類以上の異なるピッチが存在する場合には、最も小さいピッチが第一のピッチであり、それ以外のピッチのうち少なくとも１個のピッチが第二のピッチとなる。また、図４に示す構造の場合、第一のヒータ要素３６ａは３個である。ただし、３個のヒータ要素３６ａのうち、長さ方向Ｌに関する両端の第一のヒータ要素３６ａは、第二のヒータ要素３６ｂとも長さ方向Ｌに隣り合っている。このため、３個のヒータ要素３６ａのうち、長さ方向Ｌに関する両端の第一のヒータ要素３６ａは、第二のヒータ要素３６ｂとしての個数にも含まれる。即ち、本構成例の場合、第一のヒータ要素３６ａが３個、第二のヒータ要素３６ｂが１２個のように数える。 Further, in the case of this configuration example, the interval between the heater elements 36 adjacent to each other in the length direction L (hereinafter simply referred to as “pitch”) is partially varied. In other words, the heater 31 includes a large pitch portion 37 having a large pitch between heater elements 36 adjacent to each other in the length direction L, and a small pitch portion 38 having a small pitch. Specifically, the second heater element 36b pitch P _a between the first heater element 36a constituting the intermediate portion of the length direction L of the heater 31, which constitutes the both ends in the length direction L of the heater 31 greater than the pitch _{P b} of each other _{_(P a>} P b). In the case of this configuration, the pitch P _a is the first pitch, the pitch P _b is the second pitch. The pitch refers to the distance between the centers of the heater elements 36 adjacent to each other in the length direction L (that is, the center position in the length direction L). Therefore, when the heater elements 36 adjacent to each other in the length direction L are in contact with each other, the pitch is a dimension with respect to the length direction L of the heater element 36. Also, in this configuration example, and the pitch P _a and the pitch P _b constant. However, the pitch _{P a} and the pitch _{P b} may not be constant. When three or more different pitches exist, the smallest pitch is the first pitch, and at least one of the other pitches is the second pitch. In the case of the structure shown in FIG. 4, the number of the first heater elements 36a is three. However, of the three heater elements 36a, the first heater elements 36a at both ends in the length direction L are adjacent to the second heater element 36b in the length direction L. For this reason, among the three heater elements 36a, the first heater elements 36a at both ends in the length direction L are also included in the number as the second heater elements 36b. That is, in the case of this configuration example, the number of the first heater elements 36a is three and the number of the second heater elements 36b is twelve.

また、本構成例の場合、ヒータ３１は、少なくとも全てのヒータ要素３６において、ヒータ要素３６を流れる電流の方向に直交する仮想面に関する断面積が等しい。従って、ヒータ要素３６同士の単位長さあたりの電気抵抗値（換言すれば、単位長さあたりの発熱量）は互いに等しい。このようなヒータ３１は、絶縁性セラミックシート３５に埋設されている。なお、ヒータ３１は、全長にわたり前記仮想面に関する断面積が変化しないのが好ましい。ただし、大ピッチ部３７全体の発熱量をより小さくしたい場合には、大ピッチ部３７の第一のヒータ要素３６ａの前記仮想面に関する断面積を、小ピッチ部３８の第二のヒータ要素３６ｂの前記仮想面に関する断面積よりも大きくすることもできる。すなわち、大ピッチ部３７の第一のヒータ要素３６ａの単位長さ当たりの電気抵抗値（換言すれば、単位長さあたりの発熱量）を、小ピッチ部３８の第二のヒータ要素３６ｂの単位長さ当たりの電気抵抗値（換言すれば、単位長さあたりの発熱量）よりも小さくする。 In the case of this configuration example, the heater 31 has the same cross-sectional area regarding the virtual plane orthogonal to the direction of the current flowing through the heater element 36 in at least all the heater elements 36. Therefore, the electrical resistance values per unit length of the heater elements 36 (in other words, the amount of heat generated per unit length) are equal to each other. Such a heater 31 is embedded in the insulating ceramic sheet 35. In addition, it is preferable that the cross-sectional area regarding the said virtual surface does not change the heater 31 over the full length. However, when it is desired to further reduce the amount of heat generated by the entire large pitch portion 37, the sectional area of the first heater element 36a of the large pitch portion 37 with respect to the virtual surface is set to the second heater element 36b of the small pitch portion 38. It can also be made larger than the cross-sectional area relating to the imaginary plane. That is, the electric resistance value per unit length of the first heater element 36a of the large pitch portion 37 (in other words, the amount of heat generated per unit length) is set as the unit of the second heater element 36b of the small pitch portion 38. The electrical resistance value per length (in other words, the amount of heat generated per unit length) is made smaller.

支持部材１１は、例えば、耐熱性を有する繊維状のマットまたはセラミックにより構成された筒状部材である。このような支持部材１１の内周面である保持面４０は、センサ部１０の高さ方向Ｔに関する両側面（図３Ａの上下方向両側面）および幅方向Ｗに関する両側面（図３Ａの左右方向両側面）により画成される外周面４５に沿うような形状を有するのが好ましい。なお、図５〜６には、セラミックシート３５に覆われたヒータ３１を１層のみ示し、センサ部１０を構成する電極２９、多孔質体３０等の部材を省略している。 The support member 11 is a tubular member made of, for example, a heat-resistant fibrous mat or ceramic. The holding surface 40 that is the inner peripheral surface of the support member 11 has both side surfaces in the height direction T of the sensor unit 10 (both side surfaces in the vertical direction in FIG. 3A) and both side surfaces in the width direction W (in the left-right direction in FIG. 3A). It is preferable to have a shape along the outer peripheral surface 45 defined by both side surfaces. 5 to 6 show only one layer of the heater 31 covered with the ceramic sheet 35, and members such as the electrode 29 and the porous body 30 constituting the sensor unit 10 are omitted.

一方、支持部材１１の外周面４１は、ケース部材９を構成する内ケース２１の内周面に沿うような形状を有するのが好ましい。具体的には、支持部材１１の外周面４１は、内ケース２１の内周面に、締り嵌めまたは僅かな隙間を介して内嵌可能な形状を有するのが好ましい。 On the other hand, it is preferable that the outer peripheral surface 41 of the support member 11 has a shape that follows the inner peripheral surface of the inner case 21 constituting the case member 9. Specifically, it is preferable that the outer peripheral surface 41 of the support member 11 has a shape that can be fitted into the inner peripheral surface of the inner case 21 through an interference fit or a slight gap.

このような支持部材１１は、図２、５、６に示すように、センサ部１０の外周面４５うち、長さ方向Ｌ（換言すれば、ヒータ要素３６の配列方向）に関してヒータ３１の大ピッチ部３７の一部と整合する部分（換言すれば、大ピッチ部３７の一部とケース部材９の径方向に重畳する部分）に外嵌されると共に、ケース部材９を構成する内ケース２１の内周面に内嵌されている。このようにして支持部材１１により、センサ部１０をケース部材９（具体的には、内ケース２１）の内側に支持している。 2, 5, and 6, the support member 11 has a large pitch of the heater 31 in the length direction L (in other words, the arrangement direction of the heater elements 36) in the outer peripheral surface 45 of the sensor unit 10. Of the inner case 21 constituting the case member 9 while being externally fitted to a portion that matches a portion of the portion 37 (in other words, a portion that overlaps a portion of the large pitch portion 37 and the radial direction of the case member 9). It is fitted on the inner peripheral surface. In this way, the support member 11 supports the sensor unit 10 inside the case member 9 (specifically, the inner case 21).

従って、支持部材１１の保持面４０は、ヒータ３１の大ピッチ部３７の一部と高さ方向Ｔ（換言すれば、ケース部材９の径方向）に正対（換言すれば、重畳）している。換言すれば、支持部材１１の保持面４０は、ヒータ３１の大ピッチ部３７の一部と長さ方向Ｌ（換言すれば、ヒータ要素３６の配列方向）に整合している。具体的には、本構成例の場合、支持部材１１の保持面４０は、ヒータ３１の大ピッチ部３７を構成する１個の第一のヒータ要素３６ａと高さ方向Ｔに正対している。即ち、本構成例の場合、支持部材１１の保持面４０は、ヒータ３１の第二のヒータ要素３６ｂと高さ方向Ｔに正対していない。なお、支持部材１１の保持面４０は、ヒータ３１の大ピッチ部３７を構成する３個の第一のヒータ要素３６ａの全てと高さ方向Ｔに正対していてもよい。 Therefore, the holding surface 40 of the support member 11 faces a part of the large pitch portion 37 of the heater 31 in the height direction T (in other words, the radial direction of the case member 9) (in other words, overlaps). Yes. In other words, the holding surface 40 of the support member 11 is aligned with a part of the large pitch portion 37 of the heater 31 in the length direction L (in other words, the arrangement direction of the heater elements 36). Specifically, in the case of this configuration example, the holding surface 40 of the support member 11 faces the first heater element 36 a that forms the large pitch portion 37 of the heater 31 in the height direction T. That is, in the case of this configuration example, the holding surface 40 of the support member 11 does not face the second heater element 36 b of the heater 31 in the height direction T. Note that the holding surface 40 of the support member 11 may face all three first heater elements 36 a constituting the large pitch portion 37 of the heater 31 in the height direction T.

換言すれば、本構成例の場合、ヒータ３１の大ピッチ部３７のうち、支持部材１１の保持面４０と高さ方向Ｔに正対する部分全体の質量は、図４に二点鎖線αで示すように、小ピッチ部３８が保持面４０と高さ方向Ｔに正対したと仮定した場合における、小ピッチ部３８の保持面４０と正対する部分全体の質量よりも小さい。即ち、支持部材１１の保持面４０は、ヒータ３１のうち、高さ方向Ｔに正対した場合に最も質量が小さくなる部分と正対している。 In other words, in the case of this configuration example, the mass of the entire portion of the large pitch portion 37 of the heater 31 that faces the holding surface 40 of the support member 11 in the height direction T is indicated by a two-dot chain line α in FIG. As described above, when it is assumed that the small pitch portion 38 faces the holding surface 40 in the height direction T, the mass of the entire portion of the small pitch portion 38 that faces the holding surface 40 is smaller. That is, the holding surface 40 of the support member 11 faces the portion of the heater 31 that has the smallest mass when facing the height direction T.

本構成例の場合、センサ部１０のうち、支持部材１１が外嵌された部分以外の部分は、他の部材（ケース部材９以外の部材）により覆われていない。即ち、センサ部１０の小ピッチ部３８は、他の部材（ケース部材９以外の部材）により覆われていない。従って、センサ部１０のうち、支持部材１１が外嵌された部分以外の部分と、内ケース２１の内周面との間には、内ケース２１の径方向に関する円筒状の隙間４２ａ、４２ｂ（図２参照）が存在している。このような隙間４２ａと隙間４２ｂとは、支持部材１１により、排気ガスが実質的に流通できないように仕切られているのが好ましい。 In the case of this configuration example, portions of the sensor unit 10 other than the portion where the support member 11 is fitted are not covered with other members (members other than the case member 9). That is, the small pitch part 38 of the sensor part 10 is not covered with other members (members other than the case member 9). Accordingly, cylindrical gaps 42 a and 42 b (in the radial direction of the inner case 21) between the sensor unit 10 other than the portion where the support member 11 is fitted and the inner peripheral surface of the inner case 21. (See FIG. 2). The gap 42a and the gap 42b are preferably partitioned by the support member 11 so that the exhaust gas cannot substantially flow.

なお、本構成例の場合、支持部材１１の保持面４０は、ヒータ３１の大ピッチ部３７を構成する１個の第一のヒータ要素３６ａと高さ方向Ｔに正対している（換言すれば、長さ方向Ｌに関して整合している）。ただし、ヒータ３１の構造は図示の構造に限定されるものではない。例えば、ヒータの変形例の１例として、図７に示すように、ヒータ３１ａの大ピッチ部３７ａの第一のヒータ要素３６ａの数を増やすこともできる。この場合には、支持部材１１ａの保持面４０ａは、大ピッチ部３７ａの２個の第一のヒータ要素３６ａと高さ方向Ｔ（図７の表裏方向）に正対している（換言すれば、長さ方向Ｌに関して整合している）。 In the case of this configuration example, the holding surface 40 of the support member 11 faces the first heater element 36a constituting the large pitch portion 37 of the heater 31 in the height direction T (in other words, , Aligned with respect to the length direction L). However, the structure of the heater 31 is not limited to the illustrated structure. For example, as an example of a modification of the heater, as shown in FIG. 7, the number of first heater elements 36a in the large pitch portion 37a of the heater 31a can be increased. In this case, the holding surface 40a of the support member 11a faces the two first heater elements 36a of the large pitch portion 37a in the height direction T (the front and back direction in FIG. 7) (in other words, Aligned with respect to the length direction L).

制御部１２は、ＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）等であって、センサ再生制御部４３と、ＰＭ量導出部４４とを機能ブロックとして含む。各機能ブロック４３、４４は、例えば、プログラムを実行するマイコンにより実現される。 The control unit 12 is an ECU (Electronic Control Unit) or the like, and includes a sensor regeneration control unit 43 and a PM amount deriving unit 44 as functional blocks. Each functional block 43, 44 is realized by, for example, a microcomputer that executes a program.

センサ再生制御部４３は、予め定められたタイミングで（より具体的には、対をなす二個の電極２９により構成する各コンデンサの静電容量に応じて）、各ヒータ３１を通電させて、多孔質体３０に堆積するＰＭを燃焼させる（即ち、センサ再生処理を行う）。 The sensor regeneration control unit 43 energizes each heater 31 at a predetermined timing (more specifically, according to the capacitance of each capacitor formed by the two electrodes 29 forming a pair), The PM deposited on the porous body 30 is burned (that is, sensor regeneration processing is performed).

ＰＭ量導出部４４は、所定期間（例えば、センサ再生処理終了時から次のセンサ再生開始時まで）における静電容量の変化量に基づいて、内燃機関１からの排気ガス中の総ＰＭ量を推定する。 The PM amount deriving unit 44 calculates the total PM amount in the exhaust gas from the internal combustion engine 1 based on the amount of change in capacitance during a predetermined period (for example, from the end of the sensor regeneration process to the next sensor regeneration start). presume.

前述したセンサ再生処理および総ＰＭ量の推定に関しては、特開２０１６−００８８６３号公報等で詳説されているため、ここでは、それぞれの詳説を控える。 Since the sensor regeneration process and the estimation of the total PM amount described above are described in detail in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-008863 and the like, detailed descriptions thereof are omitted here.

［２−２．ＰＭセンサの動作］
図１において、内燃機関１から排出された排気ガスは、酸化触媒６およびＰＭフィルタ７により処理されて、排気通路４の下流側に向けて流れる。ＰＭフィルタ７を通過した排気ガスの一部がＰＭセンサ３の内部に取り込まれる。より具体的には、図２に示すように、排気ガスは、隙間２６を流通して、入口（貫通孔）２２から内ケース２１の内部空間２８に流入する。その後、排気ガスは、多孔質体３０の後端側開口部から第一直方体空洞３３に流入する。ここで、第一直方体空洞３３は、排気ガスの通路の下流（先端）側端部が閉止されているため、排気ガスは、隔壁３２を通過して、第二直方体空洞３４の内部に流入する。第二直方体空洞３４は、排気ガスの通路の上流（後端）側端部が閉止されているため、排気ガスは第二直方体空洞３４の下流（先端）側開口部から、外側空間２７に流出する。 [2-2. Operation of PM sensor]
In FIG. 1, the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 1 is processed by the oxidation catalyst 6 and the PM filter 7 and flows toward the downstream side of the exhaust passage 4. Part of the exhaust gas that has passed through the PM filter 7 is taken into the PM sensor 3. More specifically, as shown in FIG. 2, the exhaust gas flows through the gap 26 and flows into the internal space 28 of the inner case 21 from the inlet (through hole) 22. Thereafter, the exhaust gas flows into the first rectangular parallelepiped cavity 33 from the rear end side opening of the porous body 30. Here, since the first rectangular parallelepiped cavity 33 is closed at the downstream (tip) side end of the exhaust gas passage, the exhaust gas passes through the partition wall 32 and flows into the second rectangular parallelepiped cavity 34. . Since the second cuboid cavity 34 is closed at the upstream (rear end) side end of the exhaust gas passage, the exhaust gas flows out from the downstream (front end) side opening of the second cuboid cavity 34 to the outer space 27. To do.

ＰＭ量導出部４４は、前述の通り、対をなす電極２９により構成されるコンデンサから導線１７（１７ａ、１７ｂ）を介して得られる静電容量の変化量（より具体的には、所定期間における変化量）に基づいて、内燃機関１からの排気ガス中の総ＰＭ量を推定する。また、センサ再生制御部４３は、予め定められたタイミングで、導線１８（１８ａ、１８ｂ）を介してヒータ３１に通電して、多孔質体３０に堆積するＰＭを燃焼させる。 As described above, the PM amount deriving unit 44 changes the capacitance (more specifically, in a predetermined period) obtained from the capacitor formed by the paired electrodes 29 via the lead wires 17 (17a, 17b). Based on the change amount), the total PM amount in the exhaust gas from the internal combustion engine 1 is estimated. In addition, the sensor regeneration control unit 43 energizes the heater 31 through the conductive wires 18 (18a, 18b) at a predetermined timing, and burns PM deposited on the porous body 30.

［２−３．ＰＭセンサの主たる作用・効果］
本構成例に係るＰＭセンサ３によれば、センサ再生処理の際のヒータ３１（センサ部１０）の長さ方向Ｌに関する温度ムラをスムーズにし得る。
即ち、本構成例に係るＰＭセンサ３の場合、センサ部１０をケース部材９（内ケース２１）の内側に支持するための支持部材１１を、センサ部１０の長さ方向Ｌに関する一部にのみ外嵌すると共に、ヒータ３１のうち、支持部材１１に覆われている（外嵌されている）部分に大ピッチ部３７（つまり、第一のヒータ要素３６ａ）を設けている。このため、ヒータ３１およびセンサ部１０のうち、支持部材１１に覆われて放熱しにくい部分の温度上昇を抑えて、当該部分と、支持部材１１により覆われていない部分との温度差を小さくし得る。この結果、ヒータ３１およびセンサ部１０の長さ方向Ｌに関する温度ムラをスムーズにできる。 [2-3. Main functions and effects of PM sensor]
According to the PM sensor 3 according to this configuration example, temperature unevenness related to the length direction L of the heater 31 (sensor unit 10) during the sensor regeneration process can be smoothed.
That is, in the case of the PM sensor 3 according to this configuration example, the support member 11 for supporting the sensor unit 10 inside the case member 9 (inner case 21) is only partly in the length direction L of the sensor unit 10. A large pitch portion 37 (that is, the first heater element 36a) is provided in a portion of the heater 31 that is covered (covered) by the support member 11 of the heater 31. For this reason, the temperature rise of the part which is covered with the supporting member 11 and is hard to radiate heat among the heater 31 and the sensor unit 10 is suppressed, and the temperature difference between the part and the part not covered with the supporting member 11 is reduced. obtain. As a result, temperature unevenness related to the length direction L of the heater 31 and the sensor unit 10 can be made smooth.

［２−４．ＰＭセンサの他の作用・効果］
また、センサ部１０の長さ方向Ｌに関する温度分布にムラがあると、例えば、セラミックにより構成されている、多孔質体３０およびヒータ３１が埋設されたセラミックシート３５の膨張量にも長さ方向Ｌに関してムラが生じ、クラック等の損傷が発生する可能性がある。本構成例によれば、ヒータ３１（センサ部１０）の長さ方向Ｌに関する温度分布のムラをスムーズにし得るため、多孔質体３０およびセラミックシート３５の膨張量の長さ方向Ｌに関するムラを低減できる。この結果、ＰＭセンサ３の耐久性の向上を図れる。
また、本構成例の場合、ヒータ３１は、第一のヒータ要素３６ａと第二のヒータ要素３６ｂとが直列に連続した状態で形成されている。このようなヒータ３１の構造は造り易いため、製造コストの低減を図れる。 [2-4. Other functions and effects of PM sensor]
Further, if the temperature distribution in the length direction L of the sensor unit 10 is uneven, for example, the expansion amount of the ceramic sheet 35 in which the porous body 30 and the heater 31 are made of ceramic is embedded in the length direction. There is a possibility that unevenness occurs with respect to L and damage such as cracks occurs. According to this configuration example, the unevenness of the temperature distribution in the length direction L of the heater 31 (sensor unit 10) can be smoothed, so the unevenness in the length direction L of the expansion amount of the porous body 30 and the ceramic sheet 35 is reduced. it can. As a result, the durability of the PM sensor 3 can be improved.
In the case of this configuration example, the heater 31 is formed in a state in which the first heater element 36a and the second heater element 36b are continuous in series. Since the structure of such a heater 31 is easy to manufacture, the manufacturing cost can be reduced.

［２−５．付記］
前述した構成例に係るセンサ部１０において、電極２９（２９ａ〜２９ｅ）とヒータ３１（３１ａ〜３１ｅ）との高さ方向Ｔに関する位置関係を反対にすることもできる。 [2-5. Addendum]
In the sensor unit 10 according to the above-described configuration example, the positional relationship between the electrodes 29 (29a to 29e) and the heater 31 (31a to 31e) in the height direction T can be reversed.

また、ヒータ３１（３１ａ〜３１ｅ）は少なくとも１個のヒータ３１（ヒータ３１ａ〜３１ｅのうちのいずれか１個）を設ければ良い。特に、本構成例の場合、高さ方向Ｔに関して両端側に配置されたヒータ３１ａ、３１ｅのうちの少なくとも一方のヒータが存在する構造に適用するのが好適である。 The heater 31 (31a to 31e) may be provided with at least one heater 31 (any one of the heaters 31a to 31e). In particular, in the case of this configuration example, it is preferable to apply to a structure in which at least one of the heaters 31a and 31e disposed on both ends in the height direction T is present.

また、図３Ａ、３Ｂに示す構造ように、ヒータ３１（３１ａ〜３１ｅ）を高さ方向Ｔに積層した構成を採用した場合に、全てのヒータに前述の構成例の特徴部分の構成を適用する必要はない。即ち、高さ方向Ｔに積層した複数個のヒータのうちの少なくとも１個のヒータ（例えば、高さ方向Ｔに関して最も片側に配置されたヒータ）に、前述の構成例のヒータ３１の構成を採用すれば良い。 3A and 3B, when the configuration in which the heaters 31 (31a to 31e) are stacked in the height direction T is adopted, the configuration of the characteristic portion of the above configuration example is applied to all the heaters. There is no need. That is, the configuration of the heater 31 of the above-described configuration example is adopted for at least one heater (for example, the heater arranged on one side with respect to the height direction T) among the plurality of heaters stacked in the height direction T. Just do it.

また、ヒータの構造については、図４、７に示すヒータ３１の構造に限定されるものではない。例えば、ヒータ３１を構成するヒータ要素３６（３６ａ、３６ｂ）の数を図４、７に示す構造と異ならせることもできる。また、前述した構成例の場合、ヒータ３１が、１本の連続した線状の導体が蛇行するように折れ曲がった形状を有している。ただし、例えば、ヒータは、多孔質体３０の外周面に巻きつけられたコイル状の構成を採用してもよい。この場合には、コイル状のヒータの素線のピッチが、前述した構成例の大ピッチ部３７と小ピッチ部３８との関係となるように規制すればよい。 Further, the structure of the heater is not limited to the structure of the heater 31 shown in FIGS. For example, the number of heater elements 36 (36a, 36b) constituting the heater 31 may be different from the structure shown in FIGS. In the case of the configuration example described above, the heater 31 has a shape that is bent so that one continuous linear conductor meanders. However, for example, the heater may adopt a coiled configuration wound around the outer peripheral surface of the porous body 30. In this case, what is necessary is just to regulate so that the pitch of the strand of a coil-shaped heater may become the relationship between the large pitch part 37 and the small pitch part 38 of the structural example mentioned above.

また、外ケース２０および内ケース２１の形状も、前述した構成例の場合に限定されない。例えば、外ケース２０および内ケース２１として、中心軸に直交する仮想面に関する断面形状が多角形状のものを採用できる。また、ＰＭフィルタを構成するケース部材は、図２に示すような外ケース２０と内ケース２１とからなる構造だけでなく、例えば、単一の筒状部材により構成することもできる。 Further, the shapes of the outer case 20 and the inner case 21 are not limited to the above-described configuration example. For example, as the outer case 20 and the inner case 21, those having a polygonal cross-sectional shape with respect to a virtual plane orthogonal to the central axis can be adopted. Moreover, the case member which comprises PM filter can also be comprised not only from the structure which consists of the outer case 20 and the inner case 21 as shown in FIG. 2, but a single cylindrical member, for example.

さらに、前述した構成例の場合、支持部材１１をケース部材９の円周方向に関して全周にわたり連続した筒状に構成し、このような支持部材１１を、センサ部１０の外周面のうち、前記円周方向に関する全周に外嵌している。ただし、支持部材はこのような構成に限定されない。例えば、支持部材を、前記円周方向に関する１箇所位置に不連続部を有する部分筒状として、センサ部１０の外周面のうち、前記円周方向に関する一部のみを支持する構成を採用することもできる。また、支持部材を、ケース部材９の円周方向に分割（例えば、２分割）した分割型の構成とすることもできる。 Further, in the case of the above-described configuration example, the support member 11 is configured in a cylindrical shape that is continuous over the entire circumference in the circumferential direction of the case member 9, and such a support member 11 is formed on the outer peripheral surface of the sensor unit 10. It is fitted around the entire circumference in the circumferential direction. However, the support member is not limited to such a configuration. For example, the support member is formed as a partial cylinder having a discontinuous portion at one position in the circumferential direction, and a configuration in which only a part in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the sensor unit 10 is supported is adopted. You can also. Further, the support member may be divided into a configuration in which the support member is divided in the circumferential direction of the case member 9 (for example, divided into two).

前述した構成例では、センサ部１０を、高さ方向Ｔに積層した、電極２９、多孔質体３０およびヒータ３１により構成している。ただし、センサ部の構造は、このような構造に限定されるものではない。例えば、筒状の多孔質体の径方向内側と径方向外側に電極を配置し、ヒータを、多孔質体の径方向内側または径方向外側に設けるような構成を採用することもできる。このような構成を採用した場合には、前述した構成例に係るヒータの構造を適宜適用したヒータを採用できる。 In the configuration example described above, the sensor unit 10 includes the electrode 29, the porous body 30, and the heater 31 that are stacked in the height direction T. However, the structure of the sensor unit is not limited to such a structure. For example, it is possible to employ a configuration in which electrodes are arranged on the radially inner side and the radially outer side of a cylindrical porous body, and the heater is provided on the radially inner side or the radially outer side of the porous body. When such a configuration is employed, a heater to which the heater structure according to the configuration example described above is appropriately applied can be employed.

また、前述した構成例では、支持部材１１（図２参照）により、センサ部１０の長さ方向Ｌに関する１箇所位置のみを支持している。ただし、２個以上の支持部材により、センサ部１０の長さ方向Ｌに関する複数箇所を支持する構成を採用することもできる。このような構成を採用した場合には、ヒータのうち、長さ方向Ｌに関して複数個の支持部材が外嵌されている部分に、前述した構成例のような大ピッチ部３７を設ける。 In the configuration example described above, only one position in the length direction L of the sensor unit 10 is supported by the support member 11 (see FIG. 2). However, it is also possible to adopt a configuration in which a plurality of locations in the length direction L of the sensor unit 10 are supported by two or more support members. When such a configuration is adopted, a large pitch portion 37 as in the above-described configuration example is provided in a portion of the heater in which a plurality of support members are externally fitted in the length direction L.

また、前述した構成例では、センサ部１０として、排気ガスの通路上に配置された多孔質体と、該多孔質体を挟んで相対向する少なくとも一対の電極と、ヒータと、を有する、いわゆる静電容量型のものを例に挙げて説明したが、これに限定されない。センサ部１０は、例えば、公知の電気抵抗型のものでもよい。すなわち、本開示において、センサの形式は特に限定されず、ケースの内部に支持部材を介して支持されたセンサ部に、ＰＭを燃焼除去するヒータが設けられているものであれば、本開示に係る構成を適用し得る。 In the above-described configuration example, the sensor unit 10 includes a porous body disposed on the exhaust gas passage, at least a pair of electrodes facing each other with the porous body interposed therebetween, and a heater. Although the electrostatic capacity type has been described as an example, the present invention is not limited to this. The sensor unit 10 may be, for example, a known electrical resistance type. That is, in the present disclosure, the type of sensor is not particularly limited, and the present disclosure can be applied to any sensor portion that is supported inside the case via a support member and provided with a heater that burns and removes PM. Such a configuration can be applied.

本開示に係るＰＭセンサは、ディーゼルエンジンを搭載した車両だけでなく、ガソリンエンジンを搭載した車両の用途にも有用である。 The PM sensor according to the present disclosure is useful not only for a vehicle equipped with a diesel engine but also for a vehicle equipped with a gasoline engine.

７ＰＭフィルタ
９ケース部材
１０センサ部
１１支持部材
２９、２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ、２９ｅ電極
３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ多孔質体
３１、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３１ｅヒータ
３６ヒータ要素
３７大ピッチ部
３８小ピッチ部
４０保持面 7 PM filter 9 Case member 10 Sensor unit 11 Support member 29, 29a, 29b, 29c, 29d, 29e Electrode 30, 30a, 30b, 30c, 30d Porous body 31, 31a, 31b, 31c, 31d, 31e Heater 36 Heater Element 37 Large pitch part 38 Small pitch part 40 Holding surface

Claims

Case and
A sensor unit housed in the case;
A holding surface that is in contact with the outer surface of the sensor unit, and a support member that supports the sensor unit inside the case, and
The sensor unit includes a porous body disposed on an exhaust gas passage, a pair of electrodes opposed to each other with the porous body interposed therebetween, and a heater that generates heat based on energization,
The heater is a plurality of first heater elements arranged adjacent to each other at a first pitch in the arrangement direction;
A plurality of second heater elements arranged adjacent to each other at a second pitch smaller than the first pitch in the arrangement direction;
The PM sensor, wherein a holding surface of the support member is aligned with the first heater element with respect to the arrangement direction.

The PM sensor according to claim 1, wherein the plurality of first heater elements and the plurality of second heater elements are continuous with each other.