JP2020063928A - 測定装置、測定システム、測定方法、及び測定プログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】微粒子捕集フィルタにおける微粒子の堆積を精度良く測定する測定装置、測定システム、測定方法、及び測定プログラムを提供する。【解決手段】測定装置は、第1センサによる検出の結果と、第2センサによる検出の結果とに基づいて、微粒子捕集フィルタにおける粒子状物質の堆積量を算出する。第1センサは、微粒子捕集フィルタに流入する粒子状物質を検出する。第2センサは、微粒子捕集フィルタから流出する粒子状物質を検出する。【選択図】図1
Description
本開示は、測定装置、測定システム、測定方法、及び測定プログラムに関する。
ディーゼルエンジンから排出される排気ガス中の粒子状物質の量を検出するための装置として、例えば、特許文献1に記載のものが知られている。特許文献1に記載の粒子状物質の検出装置は、多孔質性の隔壁で複数のセルに区画されたフィルタと、少なくとも1つのセルを検出用セルとしたときに、このセルを挟むように設けられた一対の電極とを備えている。そして、特許文献1に記載の粒子状物質の検出装置においては、一対の電極間の静電容量に基づいて、フィルタに捕集される排気中の粒子状物質の堆積量を算出する。
上述のような微粒子を捕集するフィルタにおいて微粒子の堆積を精度良く測定することが望まれている。
本開示は、微粒子捕集フィルタにおける微粒子の堆積を精度良く測定する測定装置、測定システム、測定方法、及び測定プログラムを提供することに関する。
一実施形態に係る測定装置は、第1センサによる検出の結果と、第2センサによる検出の結果とに基づいて、微粒子捕集フィルタにおける粒子状物質の堆積量を算出する。
前記第1センサは、前記微粒子捕集フィルタに流入する粒子状物質を検出する。
前記第2センサは、前記微粒子捕集フィルタから流出する粒子状物質を検出する。
前記第1センサは、前記微粒子捕集フィルタに流入する粒子状物質を検出する。
前記第2センサは、前記微粒子捕集フィルタから流出する粒子状物質を検出する。
一実施形態に係る測定システムは、第1センサと、第2センサと、算出部と、を含む。
前記第1センサは、微粒子捕集フィルタに流入する粒子状物質を検出する。
前記第2センサと、前記微粒子捕集フィルタから流出する粒子状物質を検出する。
前記算出部は、前記第1センサによる検出の結果及び前記第2センサによる検出の結果に基づいて、前記微粒子捕集フィルタにおける粒子状物質の堆積量を算出する。
前記第1センサは、微粒子捕集フィルタに流入する粒子状物質を検出する。
前記第2センサと、前記微粒子捕集フィルタから流出する粒子状物質を検出する。
前記算出部は、前記第1センサによる検出の結果及び前記第2センサによる検出の結果に基づいて、前記微粒子捕集フィルタにおける粒子状物質の堆積量を算出する。
一実施形態に係る測定方法は、
微粒子捕集フィルタに流入する粒子状物質を検出する第1検出ステップと、
前記微粒子捕集フィルタから流出する粒子状物質を検出する第2検出ステップと、
前記第1検出ステップにおける検出の結果及び前記第2検出ステップにおける検出の結果に基づいて、前記微粒子捕集フィルタにおける粒子状物質の堆積量を算出する算出ステップと、
を含む。
微粒子捕集フィルタに流入する粒子状物質を検出する第1検出ステップと、
前記微粒子捕集フィルタから流出する粒子状物質を検出する第2検出ステップと、
前記第1検出ステップにおける検出の結果及び前記第2検出ステップにおける検出の結果に基づいて、前記微粒子捕集フィルタにおける粒子状物質の堆積量を算出する算出ステップと、
を含む。
一実施形態に係る測定プログラムは、
コンピュータに、
微粒子捕集フィルタに流入する粒子状物質を検出する第1検出ステップと、
前記微粒子捕集フィルタから流出する粒子状物質を検出する第2検出ステップと、
前記第1検出ステップにおける検出の結果及び前記第2検出ステップにおける検出の結果に基づいて、前記微粒子捕集フィルタにおける粒子状物質の堆積量を算出する算出ステップと、
を実行させる。
コンピュータに、
微粒子捕集フィルタに流入する粒子状物質を検出する第1検出ステップと、
前記微粒子捕集フィルタから流出する粒子状物質を検出する第2検出ステップと、
前記第1検出ステップにおける検出の結果及び前記第2検出ステップにおける検出の結果に基づいて、前記微粒子捕集フィルタにおける粒子状物質の堆積量を算出する算出ステップと、
を実行させる。
一実施形態によれば、微粒子捕集フィルタにおける微粒子の堆積を精度良く測定する測定装置、測定システム、測定方法、及び測定プログラムを提供することができる。
一実施形態に係る測定システムは、ディーゼルエンジンの排気ガスなどに含まれる粒子状物質(Particulate Matter)を漉し取る例えばDPF(Diesel Particulate Filter(ディーゼル捕集フィルタ))のような微粒子捕集フィルタに関する測定を行う。粒子状物質とは、例えばマイクロメートル(μm)オーダの大きさの固体又は液体の微粒子としてよい。以下、粒子状物質を、適宜、「PM」と略記する。また、以下、微粒子捕集フィルタを、適宜、「DPF」と略記する。しかしながら、本開示において、DPFとは、必ずしもディーゼルエンジンの排気ガスに含まれるPMを漉し取るフィルタに限定されない。
(測定システム)
図1は、一実施形態に係る測定システム1の概略構成を示す図である。図1に示すように、一実施形態に係る測定システム1は、測定機構3と、測定装置30と、を備える。また、図1に示すように、測定システム1は、第1センサ10と、第2センサ20と、を備えてもよい。
図1は、一実施形態に係る測定システム1の概略構成を示す図である。図1に示すように、一実施形態に係る測定システム1は、測定機構3と、測定装置30と、を備える。また、図1に示すように、測定システム1は、第1センサ10と、第2センサ20と、を備えてもよい。
測定装置30は、例えばDPF5に関する測定を行う専用の装置として構成されてよい。また、測定装置30は、例えばSCU(Sensor Control Unit(センサ制御部))としてもよい。一方、測定システム1が自動車のような車両に搭載される場合、測定装置30は、車両が備えるECU(Electronic Control Unit)としてもよい。また、測定装置30は、例えば既存のデスクトップPC(Personal Computer)、ノートPC、タブレット端末、又はスマートフォンなどにおいて、所定のアプリケーションソフトウェアを実行させることにより実現してもよい。
図1に示すように、測定システム1において、測定機構3と、測定装置30とは、有線又は無線で接続される。測定装置30は、測定機構3と接続されることで、測定機構3に収容されるDPF5に関する測定を行う。
測定機構3は、図1に示すように、流入口3aと、フィルタ収容部3bと、流出口3cと、を備える。流入口3aとフィルタ収容部3bとの間は、測定機構3の内部において連通している。また、フィルタ収容部3bと流出口3cとの間も、測定機構3の内部において連通している。
流入口3aは、PMを含むガスを、測定機構3内に流入させる通路である。流入口3aは、例えばディーゼルエンジンの排気口に接続されてもよい。フィルタ収容部3bは、図1に示すように、微粒子捕集フィルタ(DPF5)を、測定機構3内に収容する。流入口3aから測定機構3内に流入したPMを含むガスなどは、フィルタ収容部3bに収容されたDPF5を透過する。この時に、当該ガスなどに含まれるPMの少なくとも一部は、DPF5によって漉し取られる。流出口3cは、DPF5によって少なくとも一部のPMが漉し取られたガスなどを、測定機構3外に流出させる通路である。測定機構3は、図1に示した形状に限定されない。測定機構3は、微粒子捕集フィルタを収容するフィルタ収容部3bと、PMを含むガスなど流入させる流入口3aと、PMが漉し取られたガスなどを流出させる流出口3cとを備える種々の形状としてよい。
測定機構3のフィルタ収容部3bに収容されるDPF5は、一実施形態に係る測定システム1において測定されるフィルタである。DPF5は、例えば市販のDPFのような微粒子捕集フィルタとしてよい。例えば、DPF5は、ディーゼルエンジンの排気ガスなどに含まれるPMを漉し取るフィルタとしてよい。一実施形態に係る測定システム1は、DPF5に堆積したPMの量を良好な精度で測定する。
測定機構3は、リフレッシャ7を備えてもよい。リフレッシャ7は、DPF5に堆積したPMを除去する。リフレッシャ7は、DPF5に堆積したPMを除去することができれば、任意の構成としてよい。例えば、リフレッシャ7は、DPF5に燃料を噴射してから点火することにより、DPF5に堆積したPMを燃焼させる機構としてもよい。また、例えば、リフレッシャ7は、電力駆動のヒータを用いてDPF5を加熱することにより、DPF5に堆積したPMを燃焼させる機構としてもよい。リフレッシャ7は、後述するリフレッシャ制御部38による制御に基づいて、DPF5に堆積したPMを除去してもよい。
第1センサ10及び第2センサ20は、ガスに含まれるPM(例えば図5に示すPM15)を検知するセンサである。第1センサ10及び第2センサ20は、例えばディーゼルエンジンから排出されるガス中のPMの量を検出するために用いられる。
図1に示すように、第1センサ10は、流入口3aから流入されるガスの通路に取り付けられる。より詳細には、第1センサ10は、測定機構3の内部において、PMを含むガスが流入口3aに流入してからDPF5に達するまでの間の位置に設置される。すなわち、PMを含むガスは、流入口3aに流入してからDPF5に達するまでの間に、第1センサ10を通過する。
第2センサ20は、流出口3cから流出するガスの通路に取り付けられる。より詳細には、第2センサ20は、測定機構3の内部において、DPF5を透過したガスが流出口3cから流出するまでの間の位置に設置される。すなわち、DPF5を透過したガスは、流出口3cから流出するまでの間に、第2センサ20を通過する。
一実施形態において、第1センサ10及び第2センサ20は、同一又は類似の構成にしてもよいし、異なる構成にしてもよい。第1センサ10及び第2センサ20は、キャパシタ(例えば図3に示す電極103)を有する。また、第1センサ10及び第2センサ20は、ヒータ及び/又は温度センサなど、他の機能部を有してもよい。
第1センサ10及び/又は第2センサ20に備えられるキャパシタは、PMを含むガスと接し、PMの堆積量に応じて静電容量が変化する。第1センサ10及び/又は第2センサ20に備えられるヒータは、第1センサ10及び/又は第2センサ20内に堆積したPMを燃焼除去するためにキャパシタの温度を上昇させる再生(リフレッシュ)動作を実行してもよい。第1センサ10及び/又は第2センサ20に備えられる温度センサは、キャパシタの温度を検出してもよい。キャパシタの構成及び再生動作の詳細については後述する。また、後述するように、キャパシタを構成し得る電極103(図3参照)は、ヒータとして機能してもよい。第1センサ10及び第2センサ20のより具体的な構成については、さらに後述する。
測定装置30は、図1に示すように、算出部32と、記憶部34と、出力部36と、を備える。また、測定装置30は、リフレッシャ制御部38を備えてもよい。
算出部32は、種々の機能を実行するための制御及び処理能力を提供するために、例えばCPU(Central Processing Unit)のような、少なくとも1つのプロセッサを含んでよい。算出部32は、まとめて1つのプロセッサで実現してもよいし、いくつかのプロセッサで実現してもよいし、それぞれ個別のプロセッサで実現してもよい。プロセッサは、例えば汎用のプロセッサ、及び特定の処理に特化した専用のプロセッサを含んでよい。プロセッサは、単一又は複数の集積回路として実現されてよい。集積回路は、IC(Integrated Circuit)ともいう。算出部32は、他の構成要素が統合されたSoC(System-on-a-Chip)等の集積回路であってもよい。プロセッサは、複数の通信可能に接続された集積回路及びディスクリート回路として実現されてよい。プロセッサは、他の種々の既知の技術に基づいて実現されてよい。一実施形態において、算出部32は、例えばCPU及び当該CPUで実行されるプログラムとして構成してよい。算出部32は、SCUとして構成し得る測定装置30の全体の動作を制御してもよい。算出部32は、算出部32における処理結果を、記憶部34に記憶してよい。また、算出部32は、算出部32におけるに必要な情報を、記憶部34から読み出してよい。
算出部32は、第1センサ10及び第2センサ20から検出値を取得して、検出値の記憶及び検出値に基づく各種の演算等を実行し得る。ここで、算出部32が第1センサ10及び第2センサ20から取得する検出値は、キャパシタの電極間の電圧を含む。
記憶部34は、1つ以上のメモリを含む。メモリは、例えば半導体メモリ、磁気メモリ、及び光メモリ等を含んでよい。記憶部34に含まれる各メモリは、例えば主記憶装置、補助記憶装置、またはキャッシュメモリとして機能してよい。記憶部34は、測定装置30の動作に用いられる任意の情報を記憶する。
記憶部34は、算出部32において実行されるプログラム、及び、算出部32において実行された処理の結果などを記憶してよい。また、記憶部34は、算出部32のワークメモリとして機能してもよい。
本実施形態において、記憶部34は、キャパシタの静電容量と電極間の電圧との対応関係を示す情報を記憶する。また、キャパシタのPMの堆積量と静電容量との対応関係を示す情報を記憶する。具体的には、記憶部34は、キャパシタの静電容量に応じたPMの堆積量の情報を記憶する。また、記憶部34は、PMの堆積量の変化とガスに含まれるPMの量との対応関係を示す情報を記憶してもよい。これらの対応関係を示す情報は、測定システム1による測定を行う前に、テスト環境における実測値等に基づいて定められて、記憶部34に記憶されてよい。テスト環境においては、例えば既知の量のPMを含むガスが使用され得る。また、テスト環境においては、第1センサ10及び第2センサ20が有する温度センサまたは他の温度検出装置によって、キャパシタの温度を検出してもよい。また、テスト環境においては、例えば汎用の静電容量センサが用いる公知の手法によって静電容量が測定され得る。また、テスト環境において、例えば所定の温度に保ちながら静電容量を測定し、PMの堆積量と関連付けてもよい。このような関連付けにより、キャパシタの静電容量に応じたPMの堆積量の情報が生成されてもよい。このとき、PMの堆積量は、後述するフィルタ部102(図2参照)にテスト環境で用いられる既知の量のPMを含むガスを通した場合に堆積するPMの量の実測値等に基づいて求められてよい。また、所定の温度に保ちながらガスに含まれるPMの量を変化させることによって、キャパシタのPMの堆積量の変化との対応関係を得ることが可能である。
出力部36は、算出部32による算出結果を測定装置30の外部に出力する。出力部36は、種々の構成とすることができる。例えば、出力部36は、算出部32による算出結果を視覚情報として表示する表示部としてもよい。この場合、表示部としては、LEDのような発光部を含んでもよいし、LCDのような表示ディスプレイとしたり、有機又は無機ELディスプレイなどとしてもよい。また、出力部36は、算出部32による算出結果を聴覚情報として出力してもよい。この場合、出力部36は、例えばブザー又はスピーカなどのような任意の音声出力部としてよい。
また、出力部36は、算出部32による算出結果を測定装置30の外部に出力するためのインタフェースとしてもよい。この場合、出力部36は、CAN(Controller Area Network)の通信インタフェースを含んでもよい。例えば、測定システム1は、例えば自動車のような車両などに搭載されるディーゼルエンジンの排気口に接続されるDPFに堆積するPMの量を測定することができる。したがって、出力部36は、CAN経由で、車両が備えるECU(Electronic Control Unit)に対して、算出部32が算出したPMの量を出力してもよい。また、ECUは、例えばエンジン制御用としてもよく、取得したPMの量に基づいて最適な燃料噴射量、噴射時期、点火時期及びアイドル回転数等を制御し得る。ここで、ECUに出力されるPMの量は、詳細にはPMの量の時間変化、すなわち第1センサ10又は第2センサ20を通過するガスに含まれるPMの一定時間における変化量としてよい。ECUは、例えばガスのPMの量が増加していると判定する場合に、燃料噴射量の抑制等のエンジン制御を実行し得る。
リフレッシャ制御部38は、リフレッシャ7の動作を制御する。リフレッシャ制御部38は、算出部32が算出した結果が所定の条件を満たす場合に、リフレッシャ7がDPF5に堆積したPMを除去するように制御する。例えば、算出部32が算出した結果に基づいて、DPF5に堆積したPMの量が所定以上であると判定された場合、リフレッシャ制御部38は、リフレッシャ7を駆動させてDPF5に堆積したPMが除去されるようにしてよい。一実施形態において、リフレッシャ制御部38は、例えばCPU及び当該CPUで実行されるプログラムとして構成してよい。
ここで、図1に示される測定システム1の構成は一例である。測定システム1は図1に示す構成要素の全てを含まなくてよい。また、測定システム1は図1に示す以外の構成要素を適宜備えていてもよい。
(第1センサ及び第2センサの構成)
図2は、第1センサ10及び第2センサ20の斜視外観図である。以下、第1センサ10及び第2センサ20を代表して、第1センサ10の構成について説明する。しかしながら、第2センサ20も、第1センサ10と同様の構成としてよい。
図2は、第1センサ10及び第2センサ20の斜視外観図である。以下、第1センサ10及び第2センサ20を代表して、第1センサ10の構成について説明する。しかしながら、第2センサ20も、第1センサ10と同様の構成としてよい。
図2に示すように、第1検出センサ10は、内部に流路111を有する基部101と、流路111の内部に設けられたフィルタ部102とを備える。図2に示す第1検出センサ10において、基部101は、外形が直方体形状であって、内部に2つの流路111を有する。それぞれの流路111はフィルタ部102で複数に区切られており、区切られた空間の1つ1つを分割流路112と呼ぶ。分割流路112の端部は、部分的に封止部104によって封止される。ここで、基部101が有する流路111の数は限定されるものではない。基部101は、内部に1つまたは3つ以上の流路111を有してよい。
ここで、図2から図6に示すように、直方体形状である基部101の直交する3つの辺にそれぞれ平行なx軸、y軸、及びz軸を有する直交座標系が設定される。基部101の主面(相対的に最も面積の大きい面)はxy平面と平行である。また、分割流路112の開口している端部(開口部)を有する面はzx平面と平行である。また、分割流路112はx軸方向の少なくとも1つの側面をフィルタ部102で区切られる。また、分割流路112は、x軸方向、y軸方向、及びz軸方向のうち、y軸方向に最も長く延びる。
図3は、図2のA−A線に沿った第1検出センサ10の断面図である。つまり、図3は、第1検出センサ10のzx平面に平行な断面をy軸の正方向の向きに見た断面図である。第1検出センサ10は、キャパシタを形成するための電極103を基部101に備える。図3に示される他の要素は、図2と同じ符号を付しているため、説明を省略する。ここで、電極103は、z軸方向においてフィルタ部102を挟むように基部101の内部に形成される。また、図3に示される複数の電極103は、連続した導体の一部であって、互いに電気的に接続された構成であり得る。
基部101はガスの流れる流路111を有する。基部101は、例えばアルミナ等の絶縁性のセラミックスで形成され得る。流路111は、x方向、及びy方向に延びるように形成されるが、y軸方向を長手方向とする。流路111は、基部101のy軸方向の端部において少なくとも一部が開口する。基部101が複数の流路111を有する場合に、複数の流路111は基部101の厚み方向(z軸方向)に並んで形成される。基部101は、一例として、主面の長手方向(y軸方向)の長さを40mmに、主面の短手方向(x軸方向)の長さを10mmに、z軸方向の長さを5mmに設定できる。また、フィルタ部102で区切られて形成される分割流路112のそれぞれは、x軸方向の長さを1.2mmに設定できる。また、分割流路112のそれぞれは、z軸方向の長さを1.2mmに設定できる。ここで、流路111及び分割流路112のy軸方向の長さは、基部101と同じ40mmに設定できる。
フィルタ部102は、ガス中のPM15を捕集するための部材である。フィルタ部102は、流路111の内部に設けられる。フィルタ部102は板状であって、基部101の長手方向(y軸方向)に沿って設けられる。フィルタ部102は、基部101の流路111を複数の領域に区分して分割流路112を形成するように1つ以上設けられる。図2から図6の例では、1つの流路111につき6つのフィルタ部102が設けられる。6つのフィルタ部102は互いに平行に配列される。フィルタ部102は、例えば多孔質アルミナ等の多孔質セラミックスで形成され得る。1つの分割流路112を流れるガスは、フィルタ部102を通過して、x軸方向に隣接する分割流路112に移動できる。このとき、フィルタ部102は、ガス中に含まれるPM15の一部を捕集する(堆積させる)ことができる。ここで、流路111に設けられるフィルタ部102の数は限定されるものではない。例えば5つ以下または7つ以上のフィルタ部102が流路111に設けられてよい。
ここで、基部101及びフィルタ部102は一体的に形成(焼成)されることが好ましい。基部101及びフィルタ部102が一体的に形成されることによって、例えば接合材等を用いて接合した場合と比べて、基部101及びフィルタ部102の剥がれが生じるおそれを低減できる。さらに、基部101及びフィルタ部102が同じセラミックスから成ることによって、基部101及びフィルタ部102の熱膨張率を近づけることができる。熱膨張率に大きな差が生じないことによって、ヒートサイクル下における第1検出センサ10の長期信頼性が向上する。ここで、「同じセラミックスから成る」とは、完全に成分が一致する場合に限定されない。例えば、基部101及びフィルタ部102を構成するセラミックスの主成分(80質量%以上を占める成分)が同じであることも「同じセラミックスから成る」場合に含まれる。
フィルタ部102のそれぞれは、一例として、x軸方向の長さを0.3mmに設定できる。また、フィルタ部102のそれぞれは、z軸方向の長さを1.2mmに設定できる。また、フィルタ部102のそれぞれは、y軸方向の長さを、基部101と同じ40mmに設定できる。
電極103はキャパシタを構成する部材である。電極103は、z軸方向においてフィルタ部102を挟むように対になって基部101に設けられる。図3に示すように、電極103は、フィルタ部102のそれぞれを挟むように対になって設けられてよい。また、別の例として、電極103は、複数のフィルタ部102を挟むように対になって設けられてよい。また、図3に示すz軸方向の位置が同じ複数の電極103は、1つの線状の配線パターンの一部としてもよい。
本実施形態において、電極103は基部101に埋設される。電極103が直接にガスに接していないことは、電極103のガスによる影響(例えばPMの表面への付着等)を低減するため、第1検出センサ10の検出精度を向上させることができる。ここで、第1検出センサ10は、電極103が基部101の内部に設けられて(埋設されて)いない構成であってよい。例えば、第1検出センサ10の製造をより簡単にするために、電極103を基部101の外表面に設けることが可能である。
ここで、電極103としては、例えば、白金またはタングステン等の金属材料を用いることができる。また、電極103を線状の配線パターンにした場合には、例えば、x軸方向の長さを2mm、y軸方向の長さを38mm、z軸方向の長さを30μmに設定できる。
また、封止部104としては、例えば、フッ素樹脂等の樹脂材料を用いることができる。また、その他の封止部104としては、フィルタ部102または基部101と同じセラミックスを用いることができる。同じセラミックスを用いる場合、フィルタ部102または基部101と封止部104との熱膨張差を小さくできるので、ヒートサイクル下における長期信頼性が向上する。
また、フィルタ部102がセラミックスを用いるとともに、基部101及び封止部104と共に一体的に形成(焼成)されていてよい。これにより、封止部104と基部101との界面から劣化が生じるおそれを低減できる。また、封止部104とフィルタ部102との界面から劣化が生じるおそれを低減できる。
図4は、図3の第1検出センサ10の断面の一部(部分領域14)を拡大した図である。ここで、部分領域14に含まれる複数の電極103のそれぞれを区別するために、図4において、電極103−1、電極103−2及び電極103−3の符号が用いられる。図4の複数の電極103は、z軸の正方向から負方向に向かって順に、電極103−1、電極103−2、及び電極103−3として区別される。また、部分領域14に含まれる複数のフィルタ部102のそれぞれを区別するために、図4において、フィルタ部102−1及びフィルタ部102−2の符号が用いられる。図4の複数のフィルタ部102は、z軸の正方向から負方向に向かって順に、フィルタ部102−1及びフィルタ部102−2として区別される。図4に示すように、部分領域14には、2つの最小構成のキャパシタ(以下、「単位キャパシタ」という)が含まれる。すなわち、電極103−1及び電極103−2によってフィルタ部102−1を挟む単位キャパシタと、電極103−2及び電極103−3によってフィルタ部102−2を挟む単位キャパシタと、が含まれる。ここで、上記のように、フィルタ部102−1及びフィルタ部102−2は、分割流路112を形成するように設けられる。すなわち、フィルタ部102−1及びフィルタ部102−2は、x軸方向において、分割流路112と接する。PM15を含むガスが分割流路112を通る場合に、フィルタ部102−1及びフィルタ部102−2はPM15の少なくとも一部を堆積させることができる。
図5は、図4の2つの単位キャパシタにPM15が堆積した様子を示す図である。フィルタ部102−1及びフィルタ部102−2にPM15が堆積すると、2つの単位キャパシタの静電容量が変化する。具体的には、PM15の堆積によって、静電容量が大きくなる。測定装置30の算出部32は、第1検出センサ10における静電容量を算出する。算出部32は、静電容量の初期値との差が閾値を超える場合に、燃焼除去が必要な程度にPM15が堆積したと判定して、第1検出センサ10におけるヒータ12に再生動作を実行させてもよい。このようにして再生動作が実行されると、堆積したPM15が燃焼除去されて、フィルタ部102−1及びフィルタ部102−2は、再び図4のような状態に戻る。
図6は、第1検出センサ10の1つの流路111をxy平面と平行に切った断面の一例を示す図である。図6に示すように、分割流路112は、y軸方向の2つの端部のうち1つだけが封止部104によって封止される。ここで、1つの分割流路112において、隣接する分割流路112と逆の端部に封止部104が設けられる。分割流路112の内部を流れるガスがフィルタ部102を通過し易くなるので、フィルタ部102はPM15を捕集しやすい。その結果、第1検出センサ10の検出精度が向上する。ここで、図6の矢印はガスの流れを示す。また、別の例として、全ての分割流路112において、2つの端部の両方が開口であってよい。
(粒子状物質検出センサの製造方法)
第1検出センサ10の製造方法は、例えば以下の工程を含んでよい。まず、複数の第1のセラミックグリーンシート及び複数の第2のセラミックグリーンシートが準備される。第1のセラミックグリーンシートは、後の焼成工程において焼結して基部101となる部分である。第2のセラミックグリーンシートは、後の焼成工程において焼結してフィルタ部102となる部分である。緻密なセラミックスから成る基部101に対して、フィルタ部102は多孔質セラミックスから成るものである。そのため、第2のセラミックグリーンシートは、第1のセラミックグリーンシートと比べて、後の焼成工程において焼結した際に気孔が多くなる(気孔率が大きくなる)。具体的には、第2のセラミックグリーンシートは、第1のセラミックグリーンシートより気孔となる成分(例えば有機バインダ成分、造孔材等)が多い。または、第2のセラミックグリーンシートは、焼結性を低下させて気孔を増やすために、第1のセラミックグリーンシートより焼結助剤成分が少ない。
第1検出センサ10の製造方法は、例えば以下の工程を含んでよい。まず、複数の第1のセラミックグリーンシート及び複数の第2のセラミックグリーンシートが準備される。第1のセラミックグリーンシートは、後の焼成工程において焼結して基部101となる部分である。第2のセラミックグリーンシートは、後の焼成工程において焼結してフィルタ部102となる部分である。緻密なセラミックスから成る基部101に対して、フィルタ部102は多孔質セラミックスから成るものである。そのため、第2のセラミックグリーンシートは、第1のセラミックグリーンシートと比べて、後の焼成工程において焼結した際に気孔が多くなる(気孔率が大きくなる)。具体的には、第2のセラミックグリーンシートは、第1のセラミックグリーンシートより気孔となる成分(例えば有機バインダ成分、造孔材等)が多い。または、第2のセラミックグリーンシートは、焼結性を低下させて気孔を増やすために、第1のセラミックグリーンシートより焼結助剤成分が少ない。
ここで、造孔材は、後の焼成工程において焼失する粒子状の材料であって、気孔径及び気孔率の調整が容易である。造孔材としては、例えば、アクリル樹脂ビーズ(メタクリル酸エステル系共重合物)、カーボン粉末、結晶セルロースが挙げられる。造孔材の粒径は、フィルタ部102の気孔径の1倍から1.2倍のものを用いればよい。例えば、気孔径が1μm〜60μmのフィルタ部102を作製する場合に、平均粒径が1μm〜72μmの造孔材が用いられる。気孔率は、造孔材の粒径と量によって調整することができる。
第1のセラミックグリーンシートの準備において、基部101がアルミナ質セラミックスである場合に、まず、スラリーが作製される。第1のセラミックグリーンシート用のスラリーは、アルミナ粉末及び焼結助剤(SiO2,MgO,CaO等の粉末)に、アクリル系樹脂などの有機バインダと、トルエン、アセトン等の有機溶剤または水などの溶媒と、を混合して作製される。スラリーは、ドクターブレード法等の成膜方法によってシート状に形成される。第2のセラミックグリーンシートの準備において、第1のセラミックグリーンシート用のスラリーに造孔材を加えたスラリーが作製される。つまり、第2のセラミックグリーンシートは、第1のセラミックグリーンシートに造孔材を加えたものとなる。
フィルタ部102が有する気孔の径を異ならせるために、例えば、第2のセラミックグリーンシート用のスラリーに加える造孔材として平均粒径が異なるものが用いられてよい。つまり、含まれる造孔材の平均粒径が異なる、複数種類の第2のセラミックグリーンシートが作製されてよい。また、フィルタ部102の気孔率を異ならせるために、例えば、第2のセラミックグリーンシート用のスラリーに加える造孔材の量は互いに異なっていてよい。つまり、含まれる造孔材の密度が異なる、複数種類の第2のセラミックグリーンシートが作製されてよい。
第1検出センサ10の製造方法の次の工程として、第1のセラミックグリーンシートに電極層が形成される。電極層は後の焼成工程において焼結して電極103となる。電極層の形成は、電極103の主成分となる白金またはタングステン等の金属材料を主成分とする金属ペーストを第1のセラミックグリーンシート上に塗布することで行われる。金属ペーストは、金属材料の粉末に樹脂バインダ及び溶媒を加えて混練して作製することができる。金属ペーストは、スクリーン印刷法等によって、電極103の配線パターン形状に塗布される。
第1検出センサ10の製造方法の次の工程として、第2のセラミックグリーンシートに貫通孔が形成される。貫通孔は流路111となる部分である。金型を用いた打ち抜き加工またはレーザー加工によって、第2のセラミックグリーンシートに貫通孔を形成することができる。
第1検出センサ10の製造方法の次の工程として、電極層が形成された第1のセラミックグリーンシートと、貫通孔が形成された第2のセラミックグリーンシートと、を積層した積層体が形成される。例えば、基部101は2層の第1のセラミックグリーンシートが積層されて形成され得る。また、フィルタ部102は2層の第2のセラミックグリーンシートが積層されて形成され得る。ここで、積層の数は限定されるものではない。基部101は、1層または3層以上の第1のセラミックグリーンシートで形成されてよい。フィルタ部102は、1層または3層以上の第2のセラミックグリーンシートで形成されてよい。
ここで、基部101の積層において、電極層を形成した第1のセラミックグリーンシートの上に、電極層を形成していない第1のセラミックグリーンシートを積層することによって、電極103が埋設された基部101が形成される。また、基部101の上に、第2のセラミックグリーンシートのフィルタ部102となる部分のみを積層し、さらに、フィルタ部102の周りを囲むように枠状の第1のセラミックグリーンシートを積層することによって、流路111が形成される。
第1検出センサ10の製造方法の次の工程として、積層体が焼成される。基部101及びフィルタ部102がアルミナ質セラミックスである場合に、焼成温度は1500℃から1600℃に設定される。
(測定システムの動作)
次に、DPF5に堆積したPMの量を測定システム1において測定する動作について説明する。
次に、DPF5に堆積したPMの量を測定システム1において測定する動作について説明する。
DPF5に堆積したPMの量を測定するためには、まず、測定システム1において、堆積したPMの量を測定したいDPF5が、測定機構3のフィルタ収容部3bに収容されている必要がある。したがって、測定システム1において測定を開始する前に、PMが堆積する量を測定したいDPF5を、測定機構3のフィルタ収容部3bに収容する。
図1に示すように、測定システム1において測定を開始する前に、第1センサ10及び第2センサ20は、測定装置30の算出部32に接続されている必要がある。より詳細には、第1センサ10及び第2センサ20が備えるキャパシタを構成する電極103(図3)と、測定装置30の算出部32とが接続される必要がある。これにより、算出部32は、第1センサ10及び第2センサ20のキャパシタがそれぞれ検出する静電容量を取得することができる。また、一実施形態において、DPF5のリフレッシュ機能を実現するためには、リフレッシャ7は、測定装置30のリフレッシャ制御部38に接続される必要がある。
第1センサ10及び第2センサ20は、図1においてPMが流れる向きを示す矢印の方向に、PMを含むガスが流れるように配置される。例えば、図6に示す第1センサ10において、PMを含むガスは、Y軸の負方向に向かって流れる。したがって、一実施形態において、図6に示す第1センサ10のY軸の負方向が、図1においてPMが流れる向きを示す矢印とほぼ同じ方向になるように、第1センサ10及び第2センサ20を配置する。
以下の説明において、第1センサ10及び第2センサ20に堆積するPMをリフレッシュする機構は、第1センサ10及び第2センサ20のそれぞれに適宜備えられているものとする。第1センサ10及び第2センサ20は、それぞれに堆積するPMを所定のタイミング又は所定の条件に基づいてリフレッシュすることにより、PMの堆積とキャパシタの静電容量の増大をほぼリニアに対応させることができる。
図7及び図8は、測定システム1による測定の動作を例示するフローチャートである。
一実施形態に係る測定システム1は、要するに、第1センサ10によってDPF5に入るPMの量を検出し、第2センサ20によってDPF5から出るPMの量を検出して、両者の差からDPF5に堆積しているPMの量を算出する。以下、このような動作を、図7及び図8を参照して、より詳細に説明する。
図7は、測定システム1において、第1センサ10及び第2センサ20を通過するPMの重量の時間変化を算出する動作を例示するフローチャートである。以下、第1センサ10及び第2センサ20を代表して、第1センサ10を用いる場合の動作について説明する。しかしながら、第2センサ20を用いる場合の動作も、第1センサ10の場合と同様に行ってよい。
図7示す動作は、測定システム1においてDPF5に堆積したPMの量を測定する時点で開始してよい。図7示す動作が開始すると、測定装置30の算出部32は、第1センサ10の電極103の静電容量(以下、C1とも記す)を検出する(ステップS1)。このように、一実施形態に係る測定システム1において、第1センサ10及び第2センサ20の少なくとも一方は、一対の電極を備え、当該電極間の静電容量を検出してよい。以下の説明において、各機能部によって検出された結果、算出された結果、及び参照された結果などは、適宜、記憶部34などに記憶してよい。
ステップS1において第1センサ10の電極103の静電容量C1が検出されたら、算出部32は、静電容量C1の時間変化(以下、dC1とも記す)を算出する(ステップS2)。このような算出を行うために、静電容量C1の検出(ステップS1)を常時行うことにより、周期的に又は所定のタイミングで、静電容量C1の時間変化dC1を算出(ステップS2)してよい。ステップS2において算出される時間変化dC1は、測定が行われる時点によって変化し得る値としてよい。
ステップS2において時間変化dC1が算出されたら、時間変化dC1と、第1センサ10を通過するPMの重量(以下、M1とも記す)との関係を参照する(ステップS3)。ステップS3において、時間変化dC1と、通過するPMの重量(以下、「通過PM重量」とも記す)M1との関係を参照するために、例えば、このような関係を規定する関係式を、記憶部34に記憶しておいてよい。時間変化dC1と、通過PM重量M1との関係を規定する関係式とは、時間変化dC1を変数として変化させた時に、対応する通過PM重量M1を算出することができる関係式としてよい。このような関係式は、例えば、時間変化dC1の増大に伴って、通過PM重量M1もリニアに増大するような関数などとしてもよい。
このような関係式は、測定システム1による測定を行う前に、例えばテスト環境における実測値等に基づいて定められてもよい。また、このような関係式が記憶部34に記憶されていない場合、過去の測定データなどのような所定のデータに基づいて、算出部32が適宜推定する関係としてもよい。また、このような関係式が記憶部34に記憶されていない場合、算出部32は、例えば外部とネットワーク接続することにより、適当な関係式を取得してもよい。
ステップS3において時間変化dC1と通過PM重量M1との関係を参照したら、算出部32は、当該関係に基づいて、第1センサを通過するPMの重量の時間変化、すなわち通過PM重量M1の時間変化(以下、dM1とも記す)を算出する(ステップS4)。ステップS4において算出される通過PM重量M1の時間変化dM1も、測定が行われる時点によって変化し得る値としてよい。以上のようにして、測定装置30の算出部32は、第1センサ10を通過するPMの重量の時間変化dM1を算出することができる。
また、上述のように、算出部32は、第2センサ20についても、図7に示す動作を行う。すなわち、ステップS1において、第2センサ20の電極103の静電容量(以下、C2とも記す)を検出する。ステップS2において、静電容量C2の時間変化(以下、dC2とも記す)を算出する。ステップS3において、時間変化dC2と、第2センサ20を通過するPMの重量(以下、M2とも記す)との関係を参照する。時間変化dC2と通過PM重量M2との関係も、上述のように適宜定められるものとする。ステップS4において、第2センサを通過するPMの重量の時間変化(以下、dM2とも記す)を算出する。以上のようにして、測定装置30の算出部32は、第2センサ20を通過するPMの重量の時間変化dM2を算出することができる。
このように、一実施形態に係る測定装置30の算出部32は、第1センサ10及び第2センサ20の少なくとも一方が検出する静電容量の時間変化に基づいて、第1センサ10及び第2センサ20の少なくとも一方の通過PM重量の時間変化を算出してよい。
上述した2つの動作、すなわち第1センサ10の通過PM重量の時間変化dM1の算出と、第2センサ20の通過PM重量の時間変化dM2の算出とは、ほぼ同時に開始されるようにしてよい。また、これら2つの動作は、ほぼ同時に開始された後、常時行われるようにしてよい。
図8は、測定システム1において、DPF5に堆積するPMの総堆積量を算出する動作を例示するフローチャートである。
図8に示す動作が開始すると、測定装置30の算出部32は、第1センサ10の通過PM重量M1の時間変化dM1を取得する(ステップS11)。第1センサ10の通過PM重量M1の時間変化dM1は、図7に示すステップS4において第1センサ10による検出に基づいて算出した結果である。
ステップS11における処理の次に、算出部32は、第2センサ20の通過PM重量M2の時間変化dM2を取得する(ステップS12)。第2センサ20の通過PM重量M2の時間変化dM2は、図7に示すステップS4において第2センサ20による検出に基づいて算出した結果である。
ステップS11の処理とステップS12の処理とは、逆の順序で行ってもよいし、同時に行ってもよい。
ステップS12における処理の次に、算出部32は、第1センサ10の通過PM重量の時間変化dM1と、第2センサ20の通過PM重量の時間変化dM2との差を算出する(ステップS13)。ステップS13において算出される差は、DPF5における時間当たりのPM堆積量(以下、dAとも記す)としてよい。すなわち、ステップS13において、算出部32は、第1センサ10の通過PM重量の時間変化dM1と第2センサ20の通過PM重量の時間変化dM2との差から、DPF5における時間当たりのPM堆積量dAを算出する。ステップS13において算出されるPM堆積量dAは、測定が行われる時点によって変化し得る値としてよい。
このように、一実施形態に係る測定装置30の算出部32は、第1センサ10を通過するPMの重量の時間変化と、第2センサ20を通過するPMの重量の時間変化との差に基づいて、DPF5におけるPMの時間当たりの堆積量を算出してよい。
ステップS13における処理の後、算出部32は、時間当たりのPM積算量を積算する(ステップS14)。ステップS14において積算されるPM堆積量は、DPF5におけるPMの総堆積量(以下、Aとも記す)としてよい。以上のようにして、測定装置30の算出部32は、その時点のDPF5におけるPMの総堆積量Aを算出することができる。このように、一実施形態に係る測定装置30の算出部32は、DPF5におけるPMの時間当たりの堆積量を積算することで、DPF5におけるPMの総堆積量を算出してよい。
以上のようにして、測定装置30は、算出されたその時点のPMの総堆積量Aを算出することができる。算出部32は、算出されたPMの総堆積量Aを、例えば視覚情報又は聴覚情報などとして、出力部36から出力してもよい。測定システム1によれば、その時点のDPF5におけるPMの総堆積量Aを、測定装置30のユーザに知らせることができる。
また、算出部32は、算出されたPMの総堆積量Aの情報を、例えば出力部36からECUに出力してもよい。算出されたPMの総堆積量Aの情報に基づいて、ECUは、最適な燃料噴射量、噴射時期、点火時期及びアイドル回転数等を制御し得る。上述のように、ECUは、算出されたPMの総堆積量Aの情報に基づいて、例えばガスのPMの量が増加していると判定する場合に、燃料噴射量の抑制等のエンジン制御を実行してもよい。
このように、一実施形態に係る測定システム1において、第1センサ10は、DPF5に流入するPMを検出する。また、一実施形態に係る測定システム1において、第2センサ20は、DPF5から流出するPMを検出する。また、一実施形態に係る測定システム1において、測定装置30の算出部32は、第1センサ10による検出の結果と、第2センサ20による検出の結果とに基づいて、DPF5におけるPMの堆積量を算出する。図7及び図8において説明した動作は、DPF5におけるPMの体積を測定する間は常時繰り返し行うようにしてよい。
一実施形態に係る測定システム1によれば、DPF5におけるPMの時間当たりの堆積量、及びDPF5におけるPMの総堆積量を良好な精度で測定することができる。したがって、一実施形態に係る測定システム1によれば、DPFのような微粒子捕集フィルタにおける微粒子の堆積を精度良く測定することができる。
次に、DPF5が正常に機能しているか否かを測定システム1において判定する動作について説明する。
DPF5は、PMを漉し取るにつれて、徐々にフィルタとしての性能が低下する。また、予期せぬ不具合により、DPF5が正常に機能しなくなることもあり得る。したがって、一実施形態に係る測定装置30は、DPF5におけるPMの堆積量を測定しつつ、DPF5が正常に機能しているか否かを判定してもよい。
図9は、測定システム1においてDPF5が正常に機能しているか否かの判定の動作を例示するフローチャートである。
図9に示す動作は、図8に示した動作に引き続き行うことができる。すなわち、図9に示す動作は、図8に示した動作が終了した時点で開始してよい。
図9に示す動作が開始すると、算出部32は、DPF5におけるPMの総堆積量Aと、DPF5におけるPMの透過率(以下、Prとも記す)との関係を参照する(ステップS31)。ここで、DPF5におけるPMの総堆積量Aは、図8のステップS14において算出した結果を用いてよい。また、DPF5におけるPMの透過率(以下、「PM透過率」とも記す)Prとは、その時点においてDPF5をPMが透過する割合を示す数値としてよい。例えば、PM透過率Prが5%であるとは、DPF5に流入するPMの量を100とした場合に、DPF5から流出するPMの量が5になることを意味する。
ステップS31において、DPF5におけるPMの総堆積量Aと、DPF5におけるPMの透過率Prとの関係を参照するために、例えば、このような関係を規定する関係式を、記憶部34に記憶しておいてよい。DPF5におけるPMの総堆積量Aと、DPF5におけるPM透過率Prとの関係を規定する関係式とは、PMの総堆積量Aを変数として変化させた時に、対応するPM透過率Prを算出することができる関係式としてよい。このような関係式は、例えば、PMの総堆積量Aの増大に伴って、PM透過率Prも増大するような関数などとしてもよい。例えば、DPF5におけるPMの総堆積量Aが増大すると、一般的に、フィルタが目詰まりしてフィルタリング性能は低下する。このため、DPF5を透過してしまうPMの割合も増大すると想定される。
このような関係式があれば、PMの総堆積量AとDPF5におけるPMの透過率Prとの一方から他方を求めることができる。このように、一実施形態に係る測定装置30の算出部32は、DPF5におけるPMの透過率を、DPF5におけるPMの堆積量に基づいて算出してもよい。
このような関係式は、測定システム1による測定を行う前に、例えばテスト環境における実測値等に基づいて定められてもよい。また、このような関係式が記憶部34に記憶されていない場合、過去の測定データなどのような所定のデータに基づいて、算出部32が適宜推定する関係としてもよい。また、このような関係式が記憶部34に記憶されていない場合、算出部32は、例えば外部とネットワーク接続することにより、適当な関係式を取得してもよい。
ステップS31においてDPF5におけるPMの総堆積量AとPM透過率Prとの関係を参照したら、算出部32は、当該関係に基づいて、DPF5を透過すると推定されるPMの量(以下、「推定透過PM量」とも記す)Peを算出する(ステップS32)。ステップS32において算出される推定透過PM量Peは、例えば、各時点のPM透過率Prの時間積分に基づいて算出することができる。また、ステップS32において算出される推定透過PM量Peは、測定が行われる時点によって変化し得る値としてよい。
ステップS32において推定透過PM量Peが算出されたら、算出部32は、推定透過PM量Peと、第2センサを通過するPMの重量の時間変化dM2との差を算出する(ステップS33)。ここで、推定透過PM量Peは、ステップS32において算出した結果を用いてよい。また、第2センサを通過するPMの重量の時間変化dM2は、図7のステップS4において説明したようにして求めてよい。ステップS32において算出した推定透過PM量Peは、DPF5を透過すると推定されるPMの量である。また、第2センサを通過するPMの重量の時間変化dM2は、DPF5を透過した後の位置に設置された第2センサによって実際に検出された結果から得られたものである。したがって、推定透過PM量Peと、PMの重量の時間変化dM2との差は、DPF5が正常に機能していれば、僅少となる。
このように、一実施形態に係る測定装置30の算出部32は、第2センサ20による検出の結果に基づいて、DPF5を透過したPMを算出してもよい。また、一実施形態に係る測定装置30の算出部32は、DPF5におけるPMの透過率に基づいて、DPF5を透過すると推定されるPMを算出してもよい。
ステップS33において前述の差が算出されたら、算出部32は、当該差が所定の閾値以上であるか否かを判定する(ステップS34)。ステップS34において前述の差が所定の閾値以上であるか否かを判定するために、例えば、このような所定の閾値を、予め記憶部34に記憶しておいてよい。この所定の閾値は、例えばDPF5が正常に機能していると判断できる値を、許容範囲の誤差を考慮した上で定めてよい。また、この所定の閾値は、例えばDPF5が正常な性能を担保していると判断できる値を、各種の仕様及び要求などに基づいて定めてもよい。
このような所定の閾値は、測定システム1による測定を行う前に、例えばテスト環境における実測値等に基づいて定められてもよい。また、このような所定の閾値が記憶部34に記憶されていない場合、過去の測定データなどのような所定のデータに基づいて、算出部32が適宜設定する値としてもよい。また、このような所定の閾値が記憶部34に記憶されていない場合、算出部32は、例えば外部とネットワーク接続することにより、適当な値を取得してもよい。
ステップS34において、前述の差が所定の閾値以上でないならば、算出部32は、DPF5が正常に機能していると判定する(ステップS35)。一方、ステップS34において、前述の差が所定の閾値以上であれば、算出部32は、DPF5が正常に機能していない、すなわちDPF5は異常であると判定する(ステップS36)。
以上のようにして、測定装置30は、DPF5が正常に機能しているか否かを判定することができる。算出部32は、判定の結果を、例えば視覚情報又は聴覚情報などとして、出力部36から出力してもよい。測定システム1によれば、その時点においてDPF5が正常に機能しているか否かを、測定装置30のユーザに知らせることができる。
また、算出部32は、判定の結果の情報を、リフレッシャ制御部38に通知してもよい。この場合、リフレッシャ制御部38は、判定の結果の情報に基づいて、リフレッシャ7がDPF5をリフレッシュするように制御してもよい。例えば、図9のステップS36に示すように、DPF5が正常に機能していないと判定された場合、リフレッシャ制御部38は、DPF5をリフレッシュするようにリフレッシャ7を制御してもよい。
また、算出部32は、判定の結果の情報を、例えば出力部36からECUに出力してもよい。判定の結果の情報に基づいて、ECUは、最適な燃料噴射量、噴射時期、点火時期及びアイドル回転数等を制御し得る。上述のように、ECUは、判定の結果の情報に基づいて、例えば燃料噴射量の抑制等のエンジン制御を実行してもよい。
このように、一実施形態に係る測定装置30の算出部32は、DPF5を透過すると推定されるPMと、DPF5を透過したPMとの差に基づいて、DPF5が正常に機能しているか否かを判定してもよい。より詳細には、一実施形態に係る測定装置30の算出部32は、DPF5を透過すると推定されるPMの時間変化と、DPF5を透過したPMの時間変化との差に基づいて、DPF5が正常に機能しているか否かを判定してもよい。また、一実施形態に係る測定装置30の算出部32は、DPF5を透過すると推定されるPMと、DPF5を透過したPMとの差が所定の閾値以上である場合、DPF5が正常に機能していないと判定してもよい。
一実施形態に係る測定システム1によれば、DPF5が正常に機能しているか否かを判定することができる。したがって、一実施形態に係る測定システム1によれば、上述のようにDPFのような微粒子捕集フィルタにおける微粒子の堆積を測定している際に、DPF5が正常に機能しているか否かを判定することができる。
次に、DPF5をリフレッシュする動作について説明する。
上述のように、DPF5は、PMを漉し取るにつれて、徐々にフィルタとしての性能が低下する。このため、DPF5に堆積したPMを所定のタイミングで燃焼させるなどして、DPF5を再生(リフレッシュ)させることが望ましい。一実施形態に係る測定システム1において、測定装置30は、所定の条件に基づいて、DPF5を再生させるタイミングを判定してもよい。
図10は、測定システム1においてDPF5をリフレッシュするタイミングを判定する動作を例示するフローチャートである。
図10に示す動作は、図9に示した動作に引き続き行うことができる。すなわち、図10に示す動作は、図9に示した動作が終了した時点で開始してよい。また、図10に示す動作は、図7から図9までに示した動作とは独立して行ってもよい。
図10に示す動作が開始すると、算出部32は、DPF5におけるPMの総堆積量Aを参照する(ステップ41)。ここで、DPF5におけるPMの総堆積量Aは、図8のステップS14において算出した結果を用いてよい。また、DPF5におけるPMの総堆積量Aは、例えば記憶部34に記憶された情報を読み出してもよい。
次に、算出部32は、DPF5におけるPM透過率Prを参照する(ステップ42)。ここで、DPF5におけるPM透過率Prは、図9のステップS31において参照した結果を用いてよい。また、DPF5におけるPM透過率Prは、例えば記憶部34に記憶された情報を読み出してもよい。
次に、算出部32は、推定透過PM量Peを参照する(ステップ43)。ここで、推定透過PM量Peは、図9のステップS32において算出した結果を用いてよい。また、推定透過PM量Peは、例えば記憶部34に記憶された情報を読み出してもよい。
次に、算出部32は、第2センサ20の通過PM重量の時間変化dM2を参照する(ステップ44)。ここで、第2センサ20の通過PM重量の時間変化dM2は、図7のステップS4において算出した結果を用いてよい。また、第2センサ20の通過PM重量の時間変化dM2は、例えば記憶部34に記憶された情報を読み出してもよい。
ステップS41からステップS44までの処理の順序は任意とすることができる。すなわち、ステップS41からステップS44までの処理は、必ずしもこの順序で行わなくてもよい。また、ステップS41からステップS44までの処理は、一部を省略してもよい。
以上のようにして各値の少なくともいずれかが参照されたら、算出部32は、これらの各値が、それぞれについて設定された所定の閾値以上であるか否かを判断する(ステップS45)。ステップS45において各値がそれぞれの所定の閾値以上であるか否かを判定するために、例えば、このような所定の閾値を、予め記憶部34に記憶しておいてよい。この所定の閾値は、例えばDPF5をリフレッシュすべきと判断できる値を適宜定めてよい。また、この所定の閾値は、例えばDPF5が正常な性能を担保していると判断できる値を、各種の仕様及び要求などに基づいて定めてもよい。
このような所定の閾値は、測定システム1による測定を行う前に、例えばテスト環境における実測値等に基づいて定められてもよい。また、このような所定の閾値が記憶部34に記憶されていない場合、過去の測定データなどのような所定のデータに基づいて、算出部32が適宜設定する値としてもよい。また、このような所定の閾値が記憶部34に記憶されていない場合、算出部32は、例えば外部とネットワーク接続することにより、適当な値を取得してもよい。
ステップS45において各値がそれぞれの所定の閾値以上でないと判断された場合、算出部32は、DPF5のリフレッシュはまだ不要と判断し、図10に示す動作を終了する。一方、ステップS45において各値のいずれかがその所定の閾値以上であると判断された場合、算出部32は、DPF5のリフレッシュを行う(ステップS46)。この場合、算出部32は、リフレッシャ制御部38に対して、DPF5のリフレッシュを行うように指示してもよい。そして、リフレッシャ制御部38は、算出部32からの指示に基づいて、リフレッシャ7がDPF5をリフレッシュするように制御してもよい。
このように、一実施形態に係る測定装置30の算出部32は、DPF5からPMを除去するタイミングを判定してもよい。この場合、算出部32は、DPF5におけるPMの堆積量、DPF5におけるPMの堆積量から決定されるDPF5におけるPMの透過率、及び第2センサ20による検出の結果の少なくともいずれかなどに基づいて判定してもよい。
一実施形態に係る測定システム1によれば、DPF5をリフレッシュするタイミングを判定することができる。したがって、一実施形態に係る測定システム1によれば、上述のようにDPFのような微粒子捕集フィルタにおける微粒子の堆積を測定している際に、適切なタイミングでDPF5をリフレッシュすることができる。
本開示を諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形又は修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各機能部に含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能である。複数の機能部等は、1つに組み合わせられたり、分割されたりしてよい。上述した本開示に係る各実施形態は、それぞれ説明した各実施形態に忠実に実施することに限定されるものではなく、適宜、各特徴を組み合わせたり、一部を省略したりして実施され得る。つまり、本開示の内容は、当業者であれば本開示に基づき種々の変形および修正を行うことができる。したがって、これらの変形および修正は本開示の範囲に含まれる。例えば、各実施形態において、各機能部、各手段、各ステップなどは論理的に矛盾しないように他の実施形態に追加し、若しくは、他の実施形態の各機能部、各手段、各ステップなどと置き換えることが可能である。また、各実施形態において、複数の各機能部、各手段、各ステップなどを1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、上述した本開示の各実施形態は、それぞれ説明した各実施形態に忠実に実施することに限定されるものではなく、適宜、各特徴を組み合わせたり、一部を省略したりして実施することもできる。
上述した実施形態は、測定システム1としての実施のみに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態は、測定システム1に含まれる測定装置30として実施してもよい。また、上述した実施形態は、例えば、測定システム1又は測定装置30のような構成において行われる測定方法として実施してもよい。よい。また、上述した実施形態は、例えば、測定システム1又は測定装置30のような構成において実行される測定プログラムとして実施してもよい。
1 測定システム
3 測定機構
3a 流入口
3b フィルタ収容部
3b 流出口
5 微粒子捕集フィルタ(DPF)
7 リフレッシャ
10 第1センサ
20 第2センサ
30 測定装置
32 算出部
34 記憶部
36 出力部
38 リフレッシャ制御部
101 基部
102、102−1、102−2 フィルタ部
103、103−1、103−2、103−3 電極
104 封止部
111 流路
112 分割流路
3 測定機構
3a 流入口
3b フィルタ収容部
3b 流出口
5 微粒子捕集フィルタ(DPF)
7 リフレッシャ
10 第1センサ
20 第2センサ
30 測定装置
32 算出部
34 記憶部
36 出力部
38 リフレッシャ制御部
101 基部
102、102−1、102−2 フィルタ部
103、103−1、103−2、103−3 電極
104 封止部
111 流路
112 分割流路
Claims (13)
- 微粒子捕集フィルタに流入する粒子状物質を検出する第1センサによる検出の結果と、前記微粒子捕集フィルタから流出する粒子状物質を検出する第2センサによる検出の結果とに基づいて、前記微粒子捕集フィルタにおける粒子状物質の堆積量を算出する、測定装置。
- 前記第2センサによる検出の結果に基づいて、前記微粒子捕集フィルタを透過した粒子状物質を算出し、
前記微粒子捕集フィルタにおける粒子状物質の透過率に基づいて、前記微粒子捕集フィルタを透過すると推定される粒子状物質を算出し、
前記微粒子捕集フィルタを透過すると推定される粒子状物質と、前記微粒子捕集フィルタを透過した粒子状物質との差に基づいて、前記微粒子捕集フィルタが正常に機能しているか否かを判定する、請求項1に記載の測定装置。 - 前記微粒子捕集フィルタを透過すると推定される粒子状物質の時間変化と、前記微粒子捕集フィルタを透過した粒子状物質の時間変化との差に基づいて、前記微粒子捕集フィルタが正常に機能しているか否かを判定する、請求項2に記載の測定装置。
- 前記微粒子捕集フィルタにおける粒子状物質の透過率は、前記堆積量に基づいて算出される、請求項2又は3に記載の測定装置。
- 前記微粒子捕集フィルタを透過すると推定される粒子状物質と、前記微粒子捕集フィルタを透過した粒子状物質との差が所定の閾値以上である場合、前記微粒子捕集フィルタが正常に機能していないと判定する、請求項2から4のいずれかに記載の測定装置。
- 前記堆積量、前記堆積量から決定される前記微粒子捕集フィルタにおける粒子状物質の透過率、及び前記第2センサによる検出の結果の少なくともいずれかに基づいて、前記微粒子捕集フィルタから粒子状物質を除去するタイミングを判定する、請求項1から5のいずれかに記載の測定装置。
- 前記第1センサ及び前記第2センサの少なくとも一方は、一対の電極を備え、当該電極間の静電容量を検出する、請求項1〜6のいずれかに記載の測定装置。
- 前記第1センサ及び前記第2センサの少なくとも一方が検出する静電容量の時間変化に基づいて、前記第1センサ及び前記第2センサの少なくとも一方を通過する粒子状物質の重量の時間変化を算出する、請求項7に記載の測定装置。
- 前記第1センサを通過する粒子状物質の重量の時間変化と、前記第2センサを通過する粒子状物質の重量の時間変化との差に基づいて、前記微粒子捕集フィルタにおける粒子状物質の時間当たりの堆積量を算出する、請求項8に記載の測定装置。
- 前記微粒子捕集フィルタにおける粒子状物質の時間当たりの堆積量を積算することで、前記微粒子捕集フィルタにおける粒子状物質の総堆積量を算出する、請求項9に記載の測定装置。
- 微粒子捕集フィルタに流入する粒子状物質を検出する第1センサと、
前記微粒子捕集フィルタから流出する粒子状物質を検出する第2センサと、
前記第1センサによる検出の結果及び前記第2センサによる検出の結果に基づいて、前記微粒子捕集フィルタにおける粒子状物質の堆積量を算出する算出部と、
を含む、測定システム。 - 微粒子捕集フィルタに流入する粒子状物質を検出する第1検出ステップと、
前記微粒子捕集フィルタから流出する粒子状物質を検出する第2検出ステップと、
前記第1検出ステップにおける検出の結果及び前記第2検出ステップにおける検出の結果に基づいて、前記微粒子捕集フィルタにおける粒子状物質の堆積量を算出する算出ステップと、
を含む、測定方法。 - コンピュータに、
微粒子捕集フィルタに流入する粒子状物質を検出する第1検出ステップと、
前記微粒子捕集フィルタから流出する粒子状物質を検出する第2検出ステップと、
前記第1検出ステップにおける検出の結果及び前記第2検出ステップにおける検出の結果に基づいて、前記微粒子捕集フィルタにおける粒子状物質の堆積量を算出する算出ステップと、
を実行させる、測定プログラム。
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---|---|---|---|
JP2018194508A JP2020063928A (ja) | 2018-10-15 | 2018-10-15 | 測定装置、測定システム、測定方法、及び測定プログラム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2018194508A JP2020063928A (ja) | 2018-10-15 | 2018-10-15 | 測定装置、測定システム、測定方法、及び測定プログラム |
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JP2018194508A Pending JP2020063928A (ja) | 2018-10-15 | 2018-10-15 | 測定装置、測定システム、測定方法、及び測定プログラム |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113340605A (zh) * | 2021-04-29 | 2021-09-03 | 广西玉柴机器股份有限公司 | 一种拖拉机整车累碳试验方法及系统 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006322380A (ja) * | 2005-05-19 | 2006-11-30 | Honda Motor Co Ltd | 排ガス浄化装置 |
US20090301058A1 (en) * | 2008-05-16 | 2009-12-10 | Jeffrey Boehler | Particulate matter sensor |
JP2011179467A (ja) * | 2010-03-03 | 2011-09-15 | Toyota Motor Corp | パティキュレートフィルタの故障診断装置 |
WO2016133127A1 (ja) * | 2015-02-20 | 2016-08-25 | いすゞ自動車株式会社 | 排気浄化装置 |
-
2018
- 2018-10-15 JP JP2018194508A patent/JP2020063928A/ja active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006322380A (ja) * | 2005-05-19 | 2006-11-30 | Honda Motor Co Ltd | 排ガス浄化装置 |
US20090301058A1 (en) * | 2008-05-16 | 2009-12-10 | Jeffrey Boehler | Particulate matter sensor |
JP2011179467A (ja) * | 2010-03-03 | 2011-09-15 | Toyota Motor Corp | パティキュレートフィルタの故障診断装置 |
WO2016133127A1 (ja) * | 2015-02-20 | 2016-08-25 | いすゞ自動車株式会社 | 排気浄化装置 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113340605A (zh) * | 2021-04-29 | 2021-09-03 | 广西玉柴机器股份有限公司 | 一种拖拉机整车累碳试验方法及系统 |
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