JP2018119887A - PM sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、排ガス中のPMが堆積する多孔質体を有するPMセンサに関する。 The present disclosure relates to a PM sensor having a porous body on which PM in exhaust gas is deposited.
従来から、排ガス中のPM量を検出するPMセンサの研究・開発が行われている。この種のPMセンサは、例えばウォールフロー型の多孔質体を備えている。この多孔質体には、典型的には複数個のセルが形成されている。より具体的には、排ガスの流れ方向において上流側が目封じ(閉止)された第一セルと、下流側が目封じされた第二セルと、がセル隔壁を挟んで隣り合うように配置される。上記構成のPMセンサは車両の排気管内に配置されており、車両の内燃機関が始動すると、排ガスが多孔質体を通過する。この時、セル隔壁にPMが堆積する。 Conventionally, research and development of PM sensors for detecting the amount of PM in exhaust gas have been performed. This type of PM sensor includes, for example, a wall flow type porous body. A plurality of cells are typically formed in this porous body. More specifically, the first cell whose upstream side is sealed (closed) in the exhaust gas flow direction and the second cell whose downstream side is sealed are arranged so as to be adjacent to each other with the cell partition wall interposed therebetween. The PM sensor configured as described above is disposed in the exhaust pipe of the vehicle, and when the internal combustion engine of the vehicle is started, the exhaust gas passes through the porous body. At this time, PM is deposited on the cell partition walls.
PMセンサの多孔質体には、排ガスの流れ方向と概ね垂直な方向において相対向する少なくとも一対の電極が設けられている。電極間には、いくつかのセル隔壁が介在しており、電極対からは、堆積したPM量に相関する信号が出力されるようになっている。この出力信号に基づき、PMセンサと共に用いられるECUは、排ガス中のPM量を導出する。 The porous body of the PM sensor is provided with at least a pair of electrodes facing each other in a direction substantially perpendicular to the flow direction of the exhaust gas. Several cell partitions are interposed between the electrodes, and a signal correlated with the amount of deposited PM is output from the electrode pair. Based on this output signal, the ECU used with the PM sensor derives the amount of PM in the exhaust gas.
また、多孔質体にはさらに、セル隔壁上のPMを除去するためのヒータが設けられている。ヒータは、ECU等の制御下で多孔質体を加熱して、堆積したPMを燃焼させる(例えば、特許文献1を参照)。この処理は、再生処理と呼ばれることがある。 Further, the porous body is further provided with a heater for removing PM on the cell partition walls. The heater heats the porous body under the control of the ECU or the like and burns the accumulated PM (see, for example, Patent Document 1). This process may be referred to as a reproduction process.
一般的に、再生処理後、セル内にはPMが残留しないことが求められる。 Generally, it is required that no PM remains in the cell after the regeneration process.
本開示は、再生処理後、セルにPMが残留することを抑制可能なPMセンサを提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to provide a PM sensor capable of suppressing PM from remaining in a cell after regeneration processing.
本開示の一形態は、開口部から排ガスが内部に導入された多孔質体であって、前記排ガス内に含まれる粒子状物質が堆積するセル隔壁を有する多孔質体と、前記多孔質体において前記開口部に近接配置された第一発熱部と、前記第一発熱部を基準として、前記開口部から離れる方向に延在する第二発熱部と、を有するヒータと、を備え、前記第一発熱部および前記第二発熱部が前記多孔質体を加熱することで、前記多孔質体における排ガスの流れ方向における温度ムラを低減する、PMセンサに向けられる。 One form of the present disclosure is a porous body into which exhaust gas is introduced from an opening, the porous body having cell partition walls in which particulate matter contained in the exhaust gas is deposited, and the porous body A heater having a first heat generating portion disposed in proximity to the opening, and a second heat generating portion extending in a direction away from the opening with the first heat generating portion as a reference. The heat generating part and the second heat generating part are directed to a PM sensor that reduces temperature unevenness in the flow direction of exhaust gas in the porous body by heating the porous body.
本開示によれば、再生処理後セルにPMが残留することを抑制可能なセンサを提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a sensor capable of suppressing PM from remaining in a cell after regeneration processing.
以下、上記図面を参照して、本開示の加熱装置について詳説する。 Hereinafter, the heating device of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings.
<1.定義>
下表1は、本実施形態で使用される頭字語や略語の意味を示す。
<1. Definition>
Table 1 below shows the meanings of acronyms and abbreviations used in the present embodiment.
また、各図において、x軸は、車両の排気管Eの外部から排気管Eの中心に向かう方向(向心方向)であって、かつ、PMセンサ1の多孔質体13A内における排ガスの流れ方向(以下、単に流れ方向という)を示す。より具体的には、x軸の負方向側が、流れ方向の上流側を示し、その正方向側が流れ方向の下流側を示す。
In each figure, the x-axis is the direction (centric direction) from the outside of the exhaust pipe E of the vehicle toward the center of the exhaust pipe E, and the flow of exhaust gas in the
また、図2において、y軸は、行列状に配列されるセルの行方向を示し、z軸は列方向を示す。 In FIG. 2, the y axis indicates the row direction of the cells arranged in a matrix, and the z axis indicates the column direction.
なお、以下では、流れ方向x、行方向yおよび列方向zと記載することがある。 Hereinafter, the flow direction x, the row direction y, and the column direction z may be described.
<2.PMセンサの構成>
図1において、PMセンサ1は、排気管Eに取り付けられ、排気管Eの内部(即ち、排ガス流路)に差し込まれるケース11と、センサ部13と、を備える。
<2. Configuration of PM sensor>
In FIG. 1, the
ケース11は、本開示では、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とを備えている。
In the present disclosure, the
内側ケース部11Aにおいて、流れ方向xにおける下流端(以下、先端という)およびその近傍は、外側ケース部11Bよりもx軸の正方向側に突出している。また、内側ケース部11Aの先端には、内側ケース部11A内を通過した排ガスを排気管E内に吐出する出口11Cが形成されている。さらに、内側ケース部11Aの基端側(即ち、先端とは逆方向側の端部)には、周方向に沿って間隔をあけて複数の入口11Dが形成されている。この入口11Dからは、内側ケース部11Aの外周面と外側ケース部11Bの内周面とで形成された流路11Eを案内されてきた排気ガスが内側ケース部11A内に導入される。なお、図1では、都合上、単一の入口にのみ参照符号11Dが付されている。
In the
センサ部13は、図2に例示するように、多孔質体13Aと、図示しない複数の電極対と、少なくとも一つのヒータ13Bと、を備えている。
As illustrated in FIG. 2, the
多孔質体13Aは、例えば、セラミックスで作製され、直方体状の外形形状を有している。このような多孔質体13Aは、内側ケース部11A(図1を参照)の内部空間に、例えばセラミック製の繊維状マット(図示せず)を用いて取り付けられる。
The
より具体的には、多孔質体13Aは、x軸方向において互いに対向する二端面S1,S3と、二端面S1,S3を接続する四側面S5,S7,S9,S11と、を有する。本開示では、端面S1はx軸の負方向側にあり、端面S3はx軸の正方向側にあるとする。
More specifically, the
多孔質体13Aには、格子状のセル隔壁で区画された複数のセルが形成される。複数のセルは、流れ方向xからの平面視で行列状に配列されており、流れ方向xの上流側にある端部において目封じ(閉止)されている。また、複数のセルは、流れ方向xの下流側にある端部において目封じされた第一セルC1と、流れ方向xの下流側にある端部において目封じされずに開口している第二セルC2と、を含んでいる。なお、第一セルC1と、第二セルC2とは、行方向yにも列方向zにも交互に設けられる。
In the
また、本開示では、四側面S5〜S11の少なくとも一側面(例えば側面S5)において、y軸またはz軸方向において複数の入口11Dと正対する位置に、複数の開口部Aが形成される。各開口部Aにより、各入口11Dと、各第一セルC1とが流体連通するようになっている。
In the present disclosure, a plurality of openings A are formed at positions facing the plurality of
なお、図2では、図示の都合上、一つの第一セルに参照符号C1が付され、一つの第二セルに参照符号C2が付されている。また、図2では、図示の都合上、入口11Dが破線で示されている。
In FIG. 2, for convenience of illustration, one first cell is denoted by reference symbol C <b> 1 and one second cell is denoted by reference symbol C <b> 2. In FIG. 2, the
上記構成により、入口11Dから内側ケース部11Aの内部に流入した排ガスは、開口部Aから多孔質体13Aの第一セルC1に導入される。その後、導入された排ガスは、第一セルC1を区画するセル隔壁を通過した後、第二セルC2に抜ける。その後、排ガスは、第二セルC2の開口から流出して、内側ケース部11A(図1を参照)の出口11Cから排気管Eに吐出される。
With the above configuration, the exhaust gas flowing into the
上記の過程において、排ガス中のPMの殆どは、第一セルC1の内部であってセル隔壁の表面に堆積する。なお、一部のPMはセル隔壁の細孔内に入り込むこともある。 In the above process, most of the PM in the exhaust gas is deposited inside the first cell C1 and on the surface of the cell partition wall. Part of the PM may enter the pores of the cell partition wall.
図示しない複数の電極対は、例えば平板状の導電体であり、例えば、行方向yに並ぶセルC1,C2を挟んで、列方向zに相対向するようにセル隔壁内に設けられる。各電極対はコンデンサを構成し、セル隔壁に堆積するPM量に相関する静電容量を示す信号をECU(図示せず)に出力する。 The plurality of electrode pairs (not shown) are, for example, flat conductors, and are provided in the cell partition so as to face each other in the column direction z with the cells C1 and C2 arranged in the row direction y interposed therebetween, for example. Each electrode pair constitutes a capacitor and outputs a signal indicating an electrostatic capacity correlated with the amount of PM deposited on the cell partition wall to an ECU (not shown).
なお、電極対は、本開示の要部では無く、また、公知技術を適用可能である。また、電極対を図2に示すと、本開示の要部であるヒータ13Bの視認性が低下する。このため、電極対の図示は省略される。
Note that the electrode pair is not a main part of the present disclosure, and a known technique can be applied. Moreover, when an electrode pair is shown in FIG. 2, the visibility of the
ECUは、予め格納されたプログラムに従って動作するマイコン等を含み、上述の電極対の出力信号に基づきPM量を求め、例えば、求めたPM量が所定の基準値を超える場合に、後述の第一ヒータ13Bの通電制御を少なくとも行う。
The ECU includes a microcomputer or the like that operates in accordance with a program stored in advance. The ECU calculates the PM amount based on the output signal of the electrode pair described above. For example, when the calculated PM amount exceeds a predetermined reference value, the first described later At least energization control of the
第一ヒータ13Bは、例えば線状の抵抗体を含み、四側面S5〜S11の少なくとも一側面上に設けられる。しかし、これに限らず、第一ヒータ13Bは、四側面S5〜S11の少なくとも一側面の直下に埋設されても良い。この第一ヒータ13Bは、制御部15の制御下で通電されて、多孔質体13Aを加熱する。ここで、加熱温度は、セル隔壁に堆積するPMを燃焼可能な温度である。
The
本質的には、第一ヒータ13Bは、一つで良い。しかし、本開示では後述するように多孔質体13Aの温度測定を行うので、複数あることが好ましい。
Essentially, one
第一ヒータ13Bは、より具体的には、第一発熱部131Aと、第二発熱部131Bと、第三発熱部131Cと、を有する。各発熱部131A〜131Cは、印刷等により形成される抵抗体であって、図2の例では、蛇行するミアンダパターンである。
More specifically, the
第一発熱部131Aは、y軸方向またはz軸方向のいずれか一方から平面視した時、多孔質体13Aにおいて相対的に開口部Aに近い部分に開口部Aに沿って配置される。
131 A of 1st heat generating parts are arrange | positioned along the opening part A in the part close | similar to the opening part A in the
第二発熱部131Bは、上記と同方向から平面視した時、多孔質体13Aにおいて相対的に開口部Aから離れた部分に配置される。具体的には、第二発熱部131Bは、第一発熱部131Aを基準として、開口部Aから離れる方向に延在する。
The second
第三発熱部131Cは、上記と同方向から平面視した時、多孔質体13Aにおいて、開口部Aを挟んで、第一発熱部131Aとx軸方向において相対向するように配置される。
The third
以下の説明では、第一発熱部131A、第二発熱部131Bおよび第三発熱部131Cにおける蛇行ピッチを第一蛇行ピッチ、第二蛇行ピッチおよび第三蛇行ピッチと呼ぶ。本開示では、第一蛇行ピッチは、第二蛇行ピッチよりも小さい値に選ばれる。また、第一蛇行ピッチも第三蛇行ピッチも、多孔質体13Aにおける開口部A周辺の温度ムラを考慮して適宜適切な値に選ばれる。
In the following description, the meandering pitch in the first
なお、説明の便宜上、蛇行ピッチ以外に関しては、第一発熱部131A、第二発熱部131Bおよび第三発熱部131Cの特性(固有抵抗や密度)は互いに同じとする。
For convenience of explanation, the characteristics (specific resistance and density) of the first
<3.作用・効果>
上記の通り、セル隔壁に堆積したPMを燃焼させるために、第一ヒータ13Bへの通電制御により、第一発熱部131A、第二発熱部131Bおよび第三発熱部131Cは発熱し、多孔質体13Aを加熱する。このような再生処理の最中でも、入口11Dからは排ガスが流入する。この排ガスは、多孔質体13Aの開口部Aおよびその周辺の熱を持ち去る。
<3. Action / Effect>
As described above, in order to burn the PM deposited on the cell partition walls, the first
上記の通り、排ガスが熱を持ち去るため、仮に第一発熱部131A、第二発熱部131Bおよび第三発熱部131Cの特性(固有抵抗、密度や蛇行ピッチ)が同じと仮定すると、多孔質体13Aにおいて開口部Aおよびその近傍部分(以下、単に、開口部近傍という)の温度が、多孔質体13Aにおいて、開口部近傍よりも排ガスの流れ方向における下流側の部分の温度よりも低下する。その結果、第一セルC1において、開口部A近傍に相当する部分においてPMが燃焼されずに、再生処理後に残留することがある。
As described above, since the exhaust gas takes away heat, it is assumed that the characteristics (specific resistance, density, meandering pitch) of the first
しかし、本開示では、第一蛇行ピッチは、第二蛇行ピッチよりも小さい値に選ばれるため、多孔質体13Aの開口部A近傍の温度を、それよりも下流側の部分の温度よりも高くすることが出来る。従って、たとえ排ガスが開口部A近傍の熱を持ち去ったとしても、多孔質体13Aにおける排ガスの流れ方向における温度ムラを低減することが出来ると共に、開口部A近傍をPMが燃焼可能な温度とすることが出来る。これによって、再生処理後、セル内にPMが残留することを抑制可能なセンサを提供することができる。
However, in the present disclosure, since the first meandering pitch is selected to be smaller than the second meandering pitch, the temperature in the vicinity of the opening A of the
また、本開示では、各セルC1,C2において、多孔質体13Aの開口部Aを基準として、x軸の負方向側の部分にもPMが堆積しうる。このようなPMに関しては、第三発熱部131Cにより燃焼させることが出来る。
Further, in the present disclosure, in each of the cells C1 and C2, PM can be deposited also on a portion on the negative direction side of the x axis with reference to the opening A of the
<4.付記>
上記説明では、第一発熱部131A、第二発熱部131Bおよび第三発熱部131Cにおける蛇行ピッチが第一蛇行ピッチ、第二蛇行ピッチおよび第三蛇行ピッチとされていた。しかし、これに限らず、第一発熱部131A、第二発熱部131Bおよび第三発熱部131Cは、図3に例示するように、互い同じ蛇行ピッチを有するのであれば、他の特性(固有抵抗、密度や蛇行ピッチ)を調整し、第一発熱部131Aの発熱量を第二発熱部131Bの発熱量よりも大きくすることで、上記温度ムラを低減しても構わない。
<4. Addendum>
In the above description, the meandering pitch in the first
また、上記説明では、PMセンサ1は、所謂静電容量型であったが、代替的に、電気抵抗型等であっても良い。
In the above description, the
本開示のセンサは、再生処理後セルにPMが残留することを抑制可能であり、車載用途に好適である。 The sensor of the present disclosure can suppress PM from remaining in the cell after regeneration processing, and is suitable for in-vehicle use.
1 PMセンサ
13A 多孔質体
13B ヒータ
1
Claims (4)
前記多孔質体において前記開口部に沿って配置された第一発熱部と、前記第一発熱部を基準として、前記開口部から離れる方向に延在する第二発熱部と、を有するヒータと、を備え、
前記第一発熱部および前記第二発熱部が前記多孔質体を加熱することで、前記多孔質体における排ガスの流れ方向における温度ムラを低減する、PMセンサ。 A porous body into which exhaust gas is introduced from an opening, and having a cell partition wall in which particulate matter contained in the exhaust gas is deposited;
A heater having a first heat generating portion disposed along the opening in the porous body, and a second heat generating portion extending in a direction away from the opening with reference to the first heat generating portion; With
PM sensor which reduces the temperature nonuniformity in the flow direction of the exhaust gas in the said porous body by said 1st heat generating part and said 2nd heat generating part heating the said porous body.
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JP2017012376A JP2018119887A (en) | 2017-01-26 | 2017-01-26 | PM sensor |
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JP2017012376A Pending JP2018119887A (en) | 2017-01-26 | 2017-01-26 | PM sensor |
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2017
- 2017-01-26 JP JP2017012376A patent/JP2018119887A/en active Pending
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