JP5653263B2 - 微粒子センサ - Google Patents
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コロナ放電によってイオンを発生させるイオン発生部と、
内燃機関から排出された排ガスが導入され、前記イオンを用いて、前記排ガスに含まれる微粒子を帯電させる帯電部と、
前記帯電部において前記微粒子の帯電に用いられなかった前記イオンを捕捉するイオン捕捉部と、
を備え、
前記イオン捕捉部によって捕捉された前記イオンの量に基づいて前記微粒子の量を検出する微粒子センサにおいて、
外部電源からコロナ放電のための電力を前記イオン発生部に供給するための第1の導電線と、
前記イオン発生部において生じた前記イオンを前記帯電部および前記イオン捕捉部へと流入させるために利用される気体を、外部の気体供給部から前記イオン発生部に供給するための気体供給管と、
前記気体供給管の外周に配置された補強部材と、
を備え、
前記気体供給管と前記第1の導電線とは、一体的にケーブルに収容されている、微粒子センサ。
この微粒子センサを用いれば、気体の流れを利用して、イオンを帯電部に流入させることにより、排ガス中の微粒子にイオンを吸着させて確実に帯電させることができる。また、微粒子の帯電に用いられなかったイオンについても、気体の流れを利用してイオン捕捉部に流入させることができるため、イオン捕捉部におけるイオンの捕捉効率を向上させることができる。従って、微粒子センサを用いた排ガス中の微粒子量の検出精度が向上する。さらに、この微粒子センサによれば、イオン発生部に電力を供給するための第1の導電線と、イオン発生部に気体を供給するための気体供給管とが一体的にケーブルに収容されているため、第1の導電線や気体供給管の取り回しが容易となる。従って、ケーブルの取り回しを含め、微粒子センサの搭載性が向上する。また、気体供給管に補強部材が設けられているため、気体供給管によって、より高い圧力の気体をイオン発生部に供給することができ、微粒子センサの検出精度を向上させることができる。
適用例1記載の微粒子センサであって、
前記イオン発生部と前記帯電部との間には、前記イオン発生部と前記帯電部とを連通する連通孔が形成された隔壁が設けられており、
前記イオン発生部は、前記連通孔を介して、前記イオンを含む前記気体を前記帯電部に噴射し、
前記帯電部は、噴射された前記気体によって発生した負圧を利用して、外部の前記排ガスを吸引し、前記微粒子を帯電させる、微粒子センサ。
この微粒子センサによれば、連通孔を介して圧縮気体を帯電部に供給することにより、帯電部に容易に負圧を発生させ、帯電部への排ガスの流入を促進させることができる。そして、ケーシング外部における排ガスの流速等の外的影響によって排ガスがケーシング内部へと流入することが阻害されることを抑制して、所定量の被検出ガス(排ガス)を安定して確実に取り込むことが可能となる。従って、排ガス中の微粒子量の検出精度が向上する。
適用例1または2記載の微粒子センサであって、
前記気体供給管は樹脂部材で構成され、前記補強部材は前記樹脂部材よりも熱可塑性の低い部材で構成されている、微粒子センサ。
この微粒子センサによれば、環境温度の上昇に伴う気体供給管の耐圧性能の低下を、補強部材によって補うことができる。従って、微粒子センサの高温環境に対する耐久性を向上させることができる。
適用例1〜3のいずれか一つに記載の微粒子センサであって、さらに、
外部電源と接続された第2の導電線を備え、
前記イオン捕捉部は、前記イオンの捕捉を補助するための補助電極と、前記補助電極の対極として機能する対極電極とを有し、前記補助電極からの斥力によって、前記微粒子の帯電に用いられなかった前記イオンを、前記対極電極へと誘導して、前記対極電極において前記イオンを捕捉し、
前記補助電極は前記第2の導電線を介して前記外部電源から電力の供給を受け、
前記第2の導電線は、前記第1の導電線と前記気体供給管とともに前記ケーブルに収容されている、微粒子センサ。
この微粒子センサによれば、第1と第2の導電線と気体供給管とが一体的にケーブルに収容されているため、微粒子センサに接続される配線・配管の取り回しが容易となり、微粒子センサの搭載性が向上する。
図1(A)は本発明の一実施例としての微粒子センサを搭載する車両の構成を示す概略図である。この車両500は、内燃機関400と、燃料供給部410と、車両制御部420とを備える。内燃機関400は、車両500の動力源であり、例えばディーゼルエンジンによって構成することができる。
Iin=Idc+Itrp+Iesc …(1)
Iesc=Iin−(Idc+Itrp)…(2)
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
上記実施例では、微粒子センサ100のうち、排ガス配管415内に配置される先端部100eに、イオン発生部50と、排ガス帯電部40と、イオン捕捉部30とが配列されていた。しかし、先端部100eには、少なくとも排ガス帯電部40とイオン捕捉部30とが配列されていれば良く、イオン発生部50については、例えば、微粒子センサ100のうち排ガス配管415の外側に配置される部位に離隔して設けられるものとしても良い。
上記実施例では、イオン発生部50の内部空間72と排ガス帯電部40の内部空間71との間にノズル42が形成されていた。しかし、それら2つの内部空間71,72の間にはノズル42は形成されていなくとも良い。ただし、2つの内部空間71,72の間にノズル42を設けることにより、ノズル42からの噴流によって内部空間71に負圧を発生させることができる。従って、流入孔45を介した外部からの排ガスの取り込みを良好にして、その取り込み量を安定させることができ、排ガス中の微粒子量の検出精度を向上させることが可能である。
上記実施例では、微粒子センサ100の先端部100eは、排ガス配管415の延伸方向(排ガスの流れ方向)に対してほぼ垂直に挿入されていた。しかし、微粒子センサ100の先端部100eは、排ガス配管415の延伸方向に対して垂直に挿入されていなくとも良い。微粒子センサ100の先端部100eは、排ガス配管415の延伸方向に対して斜めに挿入されるものとしても良い。
上記実施例では、ケーブル120の空気供給管123の外周に設けられた補強部材123sは、金属線を編み組することにより構成されていた。しかし、補強部材123sは、他の部材によって構成されるものとしても良い。例えば、補強部材123sは、空気供給管123を構成する樹脂部材より熱可塑性の低い部材で構成されるものとしても良い。このような部材で構成されていれば、温度の上昇に伴う空気供給管123の耐圧性の低下を、補強部材123sによって補償することができる。
上記実施例では、ケーブル120に収容された空気供給管123の補強部材123sは、空気供給管123の外周全体を被覆するように形成されていた。しかし、補強部材123sは、空気供給管123の外周の一部にのみ形成されるものとしても良い。例えば、補強部材123sは、微粒子センサ100の近傍の部位や排ガス配管415の近傍に配設される部位にのみ形成されるものとしても良い。
上記実施例では、ケーブル120に、第1と第2の絶縁電線121,122と、補強部材123sが設けられた空気供給管123とが収容されていた。しかし、ケーブル120には、少なくとも、補強部材123sが設けられた空気供給管123と、放電電極として機能する第2の電極20に接続された第2の絶縁電線122とが収容されていれば良い。
上記実施例では、ケーブル120内に二重のシールド線SL1,SL2を設け、第1のシールド線SL1を、電気回路部112と微粒子センサ100の先端部100eとを接続する信号線124として機能させていた。しかし、ケーブル120の第1のシールド線SL1は省略されるものとしても良く、電気回路部112と先端部100eとを接続する信号線124は、第1のシールド線SL1とは別個に設けられるものとしても良い。この場合に、信号線124は、ケーブル120内に収容されていなくとも良い。
上記実施例において、センサ制御部111は、電流差計測部230が出力する漏洩電流Iescに相当する補償電流Icに基づいて排ガス中の微粒子である煤Sの量を検出していた。しかし、センサ制御部111は、微粒子センサ100のイオン捕捉部30における陽イオンPIの捕捉量に基づいて排ガス中の煤Sの量を検出すれば良く、上記実施例以外の他の方法によって煤Sの量を検出するものとしても良い。具体的には、センサ制御部111は、コロナ放電後に、イオン捕捉部30における陽イオンPIの捕捉量に応じて低下した先端部100eのケーシングCSの電位の計測値に基づいて排ガス中の煤Sの量を検出するものとしても良い。
上記実施例では、先端部100eにおけるケーシングCSの内壁面の一部をコロナ放電の陰極や陽イオンPIを捕捉するための陰極として機能させていた。しかし、それらの陰極は、先端部100eのケーシングCSとは別の部材として別個に設けられるものとしても良い。
上記実施例では、コロナ放電により第2の電極20とノズル形成部材41との間で陽イオンを発生させ、第1の電極10にて陽イオンとの間で斥力を生じさせる構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、これらの部材10,20,41の正負の接続先を変更することで、 コロナ放電により第2の電極20とノズル形成部材41との間で陰イオンを発生させ、第1の電極10にて陰イオンとの間で斥力を生じさせる構成を採って被検出ガス中に含まれる微粒子の量を検出するようにしてもよい。
11…先端部
12…本体部
13…後端部
15…セラミックパイプ
20…第2の電極
21…先端部
22…本体部
23…後端部
25…セラミックパイプ
30…イオン捕捉部
31…ガス流路
31a…第1流路部
31b…第2流路部
33…パイプ挿通孔
34…溝部
35…排出孔
40…排ガス帯電部
41…隔壁
42…ノズル
43…パイプ挿通孔
45…流入孔
50…イオン発生部
50f…鍔部
52…第1のパイプ挿通孔
53…第2のパイプ挿通孔
54…空気供給孔
61…第1の保持部材
62…第2の保持部材
64…ガスケット
65…板パッキン
66…グロメット
70,71,72…内部空間
100…微粒子センサ
100e…先端部
101…キャップ
102…内筒
103…取付固定部
103f…フランジ
103s…本体部
104…ジョイント部
104e…工具係合部
104p…貫通孔
105…外筒
105c…加締め部
110…センサ駆動部
111…センサ制御部
112…電気回路部
113…エア供給部
120…ケーブル
1201…ガラス繊維部
1202…第1の樹脂被覆層
1203…第2の樹脂被覆層
1204…外皮
121…第1の絶縁電線
1210…芯線
1211…第1の樹脂被覆層
1212…編組シールド
1213…第2の樹脂被覆層
122…第2の絶縁電線
1220…芯線
1221…第1の樹脂被覆層
1222…編組シールド
1223…第2の樹脂被覆層
123…空気供給管
123s…補強部材
124…信号線
200…ケーブル
210…一次側電源部
220…二次側電源部
221…第1電流供給回路
222…第2電流供給回路
230…電流差計測部
400…内燃機関
410…燃料供給部
411…燃料配管
415…ガス配管
416…フィルタ装置
420…車両制御部
500…車両
CL…仮想中心線
CS…ケーシング
PI…陽イオン
S…煤
SL1…第1のシールド線
SL2…第2のシールド線
Claims (4)
- コロナ放電によってイオンを発生させるイオン発生部と、
内燃機関から排出された排ガスが導入され、前記イオンを用いて前記排ガスに含まれる微粒子を帯電させる帯電部と、
前記帯電部において前記微粒子の帯電に用いられなかった前記イオンを捕捉するイオン捕捉部と、
を備え、
前記イオン捕捉部によって捕捉された前記イオンの量に基づいて前記微粒子の量を検出する微粒子センサにおいて、
外部電源からコロナ放電のための電力を前記イオン発生部に供給するための第1の導電線と、
前記イオン発生部において生じた前記イオンを前記帯電部および前記イオン捕捉部へと流入させるために利用される気体を、外部の気体供給部から前記イオン発生部に供給するための気体供給管と、
前記気体供給管の外周に配置された補強部材と、
を備え、
前記気体供給管と前記第1の導電線とは、一体的にケーブルに収容され、
前記イオン発生部と前記帯電部との間には、前記イオン発生部と前記帯電部とを連通する連通孔が形成された隔壁が設けられており、
前記イオン発生部は、前記連通孔を介して、前記イオンを含む前記気体を前記帯電部に噴射し、
前記帯電部は、噴射された前記気体によって発生した負圧を利用して、外部の前記排ガスを吸引し、前記微粒子を帯電させる、微粒子センサ。 - 請求項1記載の微粒子センサであって、
前記気体供給管は樹脂部材で構成され、前記補強部材は前記樹脂部材よりも熱可塑性の低い部材で構成されている、微粒子センサ。 - コロナ放電によってイオンを発生させるイオン発生部と、
内燃機関から排出された排ガスが導入され、前記イオンを用いて前記排ガスに含まれる微粒子を帯電させる帯電部と、
前記帯電部において前記微粒子の帯電に用いられなかった前記イオンを捕捉するイオン捕捉部と、
を備え、
前記イオン捕捉部によって捕捉された前記イオンの量に基づいて前記微粒子の量を検出する微粒子センサにおいて、
外部電源からコロナ放電のための電力を前記イオン発生部に供給するための第1の導電線と、
前記イオン発生部において生じた前記イオンを前記帯電部および前記イオン捕捉部へと流入させるために利用される気体を、外部の気体供給部から前記イオン発生部に供給するための気体供給管と、
前記気体供給管の外周に配置された補強部材と、
外部電源と接続された第2の導電線と、
を備え、
前記気体供給管と前記第1の導電線とは、一体的にケーブルに収容され、
前記イオン捕捉部は、前記イオンの捕捉を補助するための補助電極と、前記補助電極の対極として機能する対極電極とを有し、前記補助電極からの斥力によって、前記微粒子の帯電に用いられなかった前記イオンを、前記対極電極へと誘導して、前記対極電極において前記イオンを捕捉し、
前記補助電極は前記第2の導電線を介して前記外部電源から電力の供給を受け、
前記第2の導電線は、前記第1の導電線と前記気体供給管とともに前記ケーブルに収容されている、微粒子センサ。 - 請求項3記載の微粒子センサであって、
前記気体供給管は樹脂部材で構成され、前記補強部材は前記樹脂部材よりも熱可塑性の低い部材で構成されている、微粒子センサ。
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