JP5428583B2 - Ｐｍセンサ - Google Patents
Ｐｍセンサ Download PDFInfo
- Publication number
- JP5428583B2 JP5428583B2 JP2009155945A JP2009155945A JP5428583B2 JP 5428583 B2 JP5428583 B2 JP 5428583B2 JP 2009155945 A JP2009155945 A JP 2009155945A JP 2009155945 A JP2009155945 A JP 2009155945A JP 5428583 B2 JP5428583 B2 JP 5428583B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- dpf
- amount
- sensor
- electrodes
- capacitance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 14
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 14
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 6
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 6
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000012447 hatching Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
- F01N9/002—Electrical control of exhaust gas treating apparatus of filter regeneration, e.g. detection of clogging
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
- G01N15/0656—Investigating concentration of particle suspensions using electric, e.g. electrostatic methods or magnetic methods
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
- F01N2560/05—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being a particulate sensor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
- F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
- F01N2900/0601—Parameters used for exhaust control or diagnosing being estimated
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
- F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
- F01N2900/16—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
- F01N2900/1606—Particle filter loading or soot amount
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/22—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Description
本発明は、簡素な構成で正確にＤＰＦに溜まったＰＭの量を検出することができるＰＭセンサに関する。
ディーゼルエンジンなどの内燃機関を搭載した車両では、内燃機関から大気までの排気ガスの排出流路にディーゼルパティキュレートフィルタ（Diesel Particulate Filter；以下、ＤＰＦという）を設置し、排気ガスに含まれるＳＯＦ、ＳＯＯＴなどの粒子状物質（Particurate Matter）を捕集している（以下、これらをＰＭと総称する）。ＤＰＦは、主としてセラミックからなるハニカム細孔状（四角いものを含む）のフィルタにＰＭを一時的に捕集する部材である。
ＤＰＦに捕集されたＰＭが溜まると背圧が上昇しエンジン特性の低下をきたすため、堆積したＰＭを燃焼させる。この動作をＤＰＦ再生という。ＤＰＦ再生時には、排気温度を上昇させるための燃料噴射によって排気温度を上昇させ、ＤＰＦを昇温することで、ＤＰＦに捕集されているＰＭを燃焼させる。
このとき、ＤＰＦにＰＭが溜まりすぎていると、ＤＰＦ再生時の熱でＤＰＦが損傷してしまう。ＤＰＦにＰＭが溜まりすぎないうちにＤＰＦ再生するために、従来は、正確に堆積量を計測できないので、一般的に安全係数を比較的多く取りＤＰＦを再生している。
しかし、必要以上に短い間隔でＤＰＦ再生を実行すると燃料が余分に消費されることになり、燃費が悪化する。したがって、ＰＭの量を正確に検出し、最も適切な時期にＤＰＦ再生を行うようにするのが望ましい。
従来、車両の走行距離が所定値に達するごとにＤＰＦ再生するようにしたのは、ＤＰＦに溜まったＰＭの量（ＰＭロード；フィルタの詰まり具合を表す）を検出するのが困難であるからである。例えば、特許文献２の技術では、ＤＰＦの上流側と下流側の排気ガスの圧力差からＰＭの量を検出している。しかし、排気の流量・温度は、内燃機関の状態変化に伴ってたえず変化しているため、圧力差から検出するＰＭの量は正確でない。また、特許文献１では、ＰＭの量を検出するという目的のために、車両走行上に必要のない空燃比変化を与えることになり、好ましくない。
また、実験室において、ＤＰＦに溜まったＰＭの量を検出する分析装置が知られているが、このような分析装置は大規模であり、車両には搭載できない。
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、簡素な構成で正確にＤＰＦに溜まったＰＭの量を検出することができるＰＭセンサを提供することにある。
上記目的を達成するために本発明は、多数の隔壁で仕切られた多孔状の筒形のフィルタ本体を有するディーゼルパティキュレートフィルタに、１個以上の上記隔壁を挟んでコンデンサを形成する２つの電極を、少なくとも一方の電極は線材により形成すると共に、当該線材を上記フィルタ本体の筒形状に沿って複数本配置し、上記コンデンサの静電容量から上記ディーゼルパティキュレートフィルタに捕集されているＰＭの量が検出されるようにしたものである。
上記２つの電極のうち一方の電極を上記フィルタ本体の外周に設け、他方の電極を上記フィルタ本体内部に設けてもよい。
上記２つの電極のうち一方の電極を上記フィルタ本体の外周に設け、他方の電極を上記フィルタ本体の孔内にそれぞれ設けてもよい。
本発明によれば、簡素な構成で正確にＤＰＦに溜まったＰＭの量を検出することができる。
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
図１（ａ）に示されるように、本発明に係るＰＭセンサ１は、セラミックからなる多数の隔壁で仕切られた多孔状のフィルタ本体２を有するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）３に、１個以上の隔壁を挟んでコンデンサを形成する２つの電極４ａ，４ｂを、少なくとも一方の電極４ｂは線材により形成して設置し、そのコンデンサの静電容量からＤＰＦ３に捕集されているＰＭの量が検出されるようにしたものである。
この実施形態では、電子制御装置（ＥＣＵ）５の内部に電極４ａ，４ｂが形成するコンデンサの静電容量を検出する検出部と、静電容量をＰＭの量に変換する演算部が設けられているものとする。
図１（ａ）のＰＭセンサ１は、図２（ａ）のようにモデル化して示される。すなわち、２つの同寸法平板状の電極を所定の電極間距離を隔てて対向させたコンデンサ２１に対し静電容量の検出部２２が接続されている。
次に、ＰＭセンサ１の動作を説明する。
図１（ａ）のようにＤＰＦ３に捕集されたＰＭの量が少ない状態から、徐々にＰＭの量が増加し、図１（ｂ）のようにＤＰＦ３に捕集されたＰＭの量が多い状態になったとする。図１（ｂ）はＤＰＦ３のハッチングを図１（ａ）より濃くすることでＰＭの量が多いことを表している。このとき、ＰＭセンサ１のモデルは、図２（ａ）のようにコンデンサ２１の静電容量が小さい値Ｃ0である状態から図２（ｂ）のようにコンデンサ２１の静電容量が大きい値Ｃ1である状態に変化する（Ｃ1＞Ｃ0）。
検出部２２では、コンデンサ２１の静電容量を検出する。このとき、静電容量をＣ、電極間の媒体の誘電率をε、電極の面積をＳ、電極間の距離をｄとすると、
となる。よって、誘電率εが大きくなるか電極間距離ｄが小さくなるかすれば、静電容量Ｃは大きくなる。
ここで、本発明者らは、ＰＭセンサ１内に設置した２つの電極４ａ，４ｂが形成するコンデンサの静電容量Ｃが捕集されたＰＭの量によってどのように変化するかを実験により調べた。すなわち、ＰＭセンサ１の下流から吸引することによって上流から下流に空気を流し、そのＰＭセンサ１の上流において空気中にＰＭを少量ずつ投入し、静電容量Ｃの変化を記録した。その結果、図３に示されるように、ＰＭの投入量に対してほぼ直線的に静電容量Ｃが増大することが分かった。すなわち、静電容量Ｃは、ＰＭセンサ１に捕集されたＰＭの量を正確に示す。
静電容量Ｃが捕集されたＰＭの量に比例して増加する理由としては、電極４ａ，４ｂ間に導体である炭素が入ることで、見かけ上、電極間距離ｄが小さくなり静電容量Ｃが大きくなる、あるいは、電極４ａ，４ｂ間の媒体中にＰＭが増加して誘電率εが大きくなり静電容量Ｃが大きくなると考えられる。
以上説明したように、本発明のＰＭセンサ１は、ＤＰＦ３に、１個以上の隔壁を挟んでコンデンサを形成する２つの電極４ａ，４ｂを設置したので、コンデンサの静電容量ＣからＤＰＦ３に捕集されているＰＭの量を正確に検出することができる。本発明のＰＭセンサ１は、電極４ａ，４ｂを配置するだけの簡素な構成であるため、製造が容易であり、コストが安いという利点がある。
なお、ＰＭセンサ１は、前述した動作原理から、ただ１個の隔壁を挟んで２つの電極４ａ，４ｂを設置しても、その隔壁に捕集されているＰＭの量が静電容量から検出される。しかし、実際には、複数の隔壁を挟むように電極４ａ，４ｂを設置するのが望ましい。
また、本発明のＰＭセンサ１は、２つの電極４ａ，４ｂのうち、少なくとも一方の電極４ｂは線材により形成したので、線材からなる電極４ｂはフィルタ本体２の孔内に挿入して配置することができる。
次に、本発明のより具体的な実施形態を説明する。
図４に示されるように、本発明のＰＭセンサ４１は、一方の極性の電極（外側電極）４２ａをフィルタ本体４３の外周に設け、他方の極性の電極（内側電極）４２ｂの１個以上を１個以上の孔４４内にそれぞれ設けたものである。
フィルタ本体４３はハニカム状に並べられた隔壁４５によって形成された四角い孔４４が多数並んでおり、上流側が閉じ下流側が開いた孔４４と下流側が閉じ上流側が開いた孔４４が交互に隣接している。上流側が開いた孔４４に内燃機関からの排気ガスが入り、隔壁の全面において排気ガスが下流側が開いた孔４４に抜ける。このとき隔壁にＰＭが溜まり、浄化された排気ガスが下流に出ていく。
内側電極４２ｂは、例えば、線材であり、複数個の孔４４内に配置するとよい。ここでは、仮想的な楕円筒の周囲に複数本の線材を配置し、これらの線材を一括して図２の検出部２２に接続する。
ＰＭセンサ４１は、外側電極４２ａの表面積が大きく、内側電極４２ｂも線材の本数を多くすることでの表面積が大きくでき、また、電極間距離ｄが小さいので、静電容量Ｃが大きい。このため、検出部２２における静電容量Ｃの検出が容易になる。
１，４１ ＰＭセンサ
２，４３ フィルタ本体
３ ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）
４ａ，４ｂ 電極
４２ａ 外側電極
４２ｂ 内側電極
４４ 孔
４５ 隔壁
５ ＥＣＵ
２，４３ フィルタ本体
３ ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）
４ａ，４ｂ 電極
４２ａ 外側電極
４２ｂ 内側電極
４４ 孔
４５ 隔壁
５ ＥＣＵ
Claims (3)
- 多数の隔壁で仕切られた多孔状の筒形のフィルタ本体を有するディーゼルパティキュレートフィルタに、１個以上の上記隔壁を挟んでコンデンサを形成する２つの電極を、少なくとも一方の電極は線材により形成すると共に、当該線材を上記フィルタ本体の筒形状に沿って複数本配置し、上記コンデンサの静電容量から上記ディーゼルパティキュレートフィルタに捕集されているＰＭの量が検出されるようにしたことを特徴とするＰＭセンサ。
- 上記２つの電極のうち一方の電極を上記フィルタ本体の外周に設け、他方の電極を上記フィルタ本体内部に設けたことを特徴とする請求項１記載のＰＭセンサ。
- 上記２つの電極のうち一方の電極を上記フィルタ本体の外周に設け、他方の電極を上記フィルタ本体の孔内にそれぞれ設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のＰＭセンサ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009155945A JP5428583B2 (ja) | 2009-06-30 | 2009-06-30 | Ｐｍセンサ |
| PCT/JP2010/060177 WO2011001825A1 (ja) | 2009-06-30 | 2010-06-16 | Ｐｍセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009155945A JP5428583B2 (ja) | 2009-06-30 | 2009-06-30 | Ｐｍセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2011012578A JP2011012578A (ja) | 2011-01-20 |
| JP5428583B2 true JP5428583B2 (ja) | 2014-02-26 |
Family
ID=43410903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009155945A Expired - Fee Related JP5428583B2 (ja) | 2009-06-30 | 2009-06-30 | Ｐｍセンサ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5428583B2 (ja) |
| WO (1) | WO2011001825A1 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5874196B2 (ja) * | 2011-05-20 | 2016-03-02 | いすゞ自動車株式会社 | 粒子状物質センサ |
| JP5874195B2 (ja) * | 2011-05-20 | 2016-03-02 | いすゞ自動車株式会社 | 粒子状物質センサ |
| JP2012246778A (ja) * | 2011-05-25 | 2012-12-13 | Isuzu Motors Ltd | Ｐｍセンサ |
| JP6179378B2 (ja) * | 2013-12-06 | 2017-08-16 | いすゞ自動車株式会社 | 排気浄化装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1961929A1 (en) * | 2005-12-05 | 2008-08-27 | Ngk Insulators, Ltd. | Honeycomb structure body and method of producing the same |
| JP4855811B2 (ja) * | 2006-03-28 | 2012-01-18 | 日本碍子株式会社 | 微粒子量検出システム |
-
2009
- 2009-06-30 JP JP2009155945A patent/JP5428583B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2010
- 2010-06-16 WO PCT/JP2010/060177 patent/WO2011001825A1/ja active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2011001825A1 (ja) | 2011-01-06 |
| JP2011012578A (ja) | 2011-01-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5540585B2 (ja) | Ｐｍセンサ | |
| JP6459437B2 (ja) | 診断装置及びセンサ | |
| JP6028615B2 (ja) | 粒子状物質の測定装置 | |
| JP5625812B2 (ja) | Ｐｍセンサ及びｐｍセンサ製造方法 | |
| JP6089763B2 (ja) | 粒子状物質の測定装置 | |
| JP6409452B2 (ja) | 診断装置 | |
| JP6136298B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
| JP6507497B2 (ja) | センサ | |
| JP5428583B2 (ja) | Ｐｍセンサ | |
| JP6036388B2 (ja) | 粒子状物質の測定装置 | |
| JP5625265B2 (ja) | Ｐｍセンサ | |
| JP2012241643A (ja) | Ｐｍセンサ | |
| KR101593670B1 (ko) | 입자상 물질 센서 및 그를 이용한 배기가스 정화 시스템 | |
| WO2015053323A1 (ja) | 排気浄化システム | |
| WO2011004747A1 (ja) | Ｐｍセンサ | |
| JP6405938B2 (ja) | 診断装置及びセンサ | |
| CN107709967B (zh) | 粒子状物质传感器及包括其的废气净化系统 | |
| JP6409436B2 (ja) | 診断装置 | |
| JP6451179B2 (ja) | 診断装置 | |
| JP6409437B2 (ja) | センサ | |
| JP2016109512A (ja) | センサ及び内燃機関の制御装置 | |
| JP2016070077A (ja) | 診断装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120514 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130604 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130805 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130820 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131017 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20131105 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20131118 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 5428583 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |