JP6214119B2 - Fine particle detection system and fine particle detection method - Google Patents

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Description

本発明は、被測定ガス中の微粒子を検知する微粒子検知システム及びこの微粒子検知システムにおける微粒子検知方法に関する。   The present invention relates to a fine particle detection system for detecting fine particles in a gas to be measured and a fine particle detection method in the fine particle detection system.

従来より、コロナ放電によってイオンを生成し、このイオンによって排ガス中の微粒子を帯電させることにより、排ガス中の微粒子の量を検知する微粒子検知システムが知られている。
このような微粒子検知システムのセンサ本体では、例えば、特許文献1に示すように、コロナ放電を生じさせるイオン源は、放電電圧が印加される放電電極(特許文献1における針状電極体20の針状先端部22)と、その周囲を包囲して基準電位(センサGND)とされる金属の包囲部(特許文献1における微粒子帯電部12)とを有している。そして、このセンサGNDとされる金属の包囲部は、センサ本体のうち、車両の排気管等に導通してシャーシGNDとされる他の金属部位(特許文献1における外側包囲部14)と、セラミック製の絶縁体(特許文献1における第1絶縁スペーサ121等)により絶縁されている。
そして、イオン源(放電電極)に放電電圧を印加するイオン源駆動回路は、センサGNDを基準に動作し、一方、微粒子の量(具体的には、微粒子にイオンが付着した帯電微粒子の量)に応じて変化する信号電流の大きさを検知する信号電流検知回路は、シャーシGNDを基準に動作している。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a fine particle detection system that detects the amount of fine particles in exhaust gas by generating ions by corona discharge and charging the fine particles in exhaust gas with the ions.
In such a sensor body of a fine particle detection system, for example, as shown in Patent Document 1, an ion source that generates corona discharge is a discharge electrode to which a discharge voltage is applied (the needle of the needle-like electrode body 20 in Patent Document 1). And a metal surrounding portion (particulate charging portion 12 in Patent Document 1) that surrounds the periphery and serves as a reference potential (sensor GND). And the metal surrounding part used as this sensor GND is electrically connected to the exhaust pipe etc. of a vehicle among the sensor main bodies, and other metal parts (outer surrounding part 14 in patent document 1) used as chassis GND, and ceramic It is insulated by a manufactured insulator (the first insulating spacer 121 or the like in Patent Document 1).
The ion source driving circuit that applies a discharge voltage to the ion source (discharge electrode) operates based on the sensor GND, while the amount of fine particles (specifically, the amount of charged fine particles having ions attached to the fine particles). The signal current detection circuit that detects the magnitude of the signal current that changes according to the operation is based on the chassis GND.

特開2013−195069号公報JP 2013-195069 A

ところで、上述したセラミック製の絶縁体に異物が付着するなどして、絶縁体の表面の絶縁性が低下すると、この絶縁体の表面を通じて漏れ電流が流れることがある。そして、このような漏れ電流が流れると、検知される信号電流に誤差を生じ、微粒子の量を正確に検知することができない。   By the way, when a foreign substance adheres to the above-described ceramic insulator and the insulation of the surface of the insulator is lowered, a leakage current may flow through the surface of the insulator. When such a leakage current flows, an error occurs in the detected signal current, and the amount of fine particles cannot be accurately detected.

本発明は、かかる知見に鑑みてなされたものであって、微粒子の量をより正確に検知することができる微粒子検知システム、及び、この微粒子検知システムにおける微粒子検知方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such knowledge, and an object thereof is to provide a fine particle detection system capable of more accurately detecting the amount of fine particles and a fine particle detection method in the fine particle detection system. .

その一態様は、気中放電によりイオンを生成するイオン源と、上記イオン源に電圧を印加するイオン源電源回路と、被測定ガス中の微粒子に上記イオンが付着した帯電微粒子の量に応じて変化する信号電流の大きさを検知する信号電流検知回路とを備える微粒子検知システムであって、上記イオン源電源回路は、上記気中放電が生じる放電電圧、及び、上記放電電圧よりも低く、上記気中放電が生じない非放電電圧を選択して、上記イオン源に印加可能に構成されてなり、上記気中放電を生じさせる放電期間に、上記イオン源電源回路に、上記放電電圧を上記イオン源へ印加させ、上記放電期間以外の上記気中放電を生じさせない非放電期間のうち、計測期間に、上記イオン源電源回路に、上記非放電電圧を上記イオン源へ印加させるイオン源駆動手段と、上記放電期間に、上記信号電流検知回路により検知される上記信号電流を取得する信号電流取得手段と、上記計測期間に、上記信号電流検知回路により検知される非放電電流を取得する非放電電流取得手段と、上記非放電電流を用いて、上記放電期間中に検知される上記信号電流の値を補正する信号電流補正手段とを備える微粒子検知システムである。   One aspect thereof is an ion source that generates ions by air discharge, an ion source power supply circuit that applies a voltage to the ion source, and the amount of charged fine particles in which the ions adhere to the fine particles in the gas to be measured. A particle detection system including a signal current detection circuit for detecting a magnitude of a changing signal current, wherein the ion source power supply circuit is a discharge voltage at which the air discharge occurs, and is lower than the discharge voltage, A non-discharge voltage that does not cause an air discharge is selected and applied to the ion source, and the discharge voltage is applied to the ion source power supply circuit during the discharge period that causes the air discharge. Ion that causes the ion source power supply circuit to apply the non-discharge voltage to the ion source during the measurement period of the non-discharge period that does not cause the air discharge other than the discharge period. Driving means; signal current acquisition means for acquiring the signal current detected by the signal current detection circuit during the discharge period; and non-discharge current detected by the signal current detection circuit during the measurement period. A fine particle detection system comprising non-discharge current acquisition means and signal current correction means for correcting the value of the signal current detected during the discharge period using the non-discharge current.

この微粒子検知システムでは、非放電期間のうちの計測期間に、気中放電が生じない非放電電圧をイオン源に印加し、この計測期間中に信号電流検知回路により検知される非放電電流を取得する。そして、この非放電電流を用いて、放電期間中に検知される信号電流の値を補正する。   In this particle detection system, a non-discharge voltage that does not cause air discharge is applied to the ion source during the measurement period of the non-discharge period, and the non-discharge current detected by the signal current detection circuit is acquired during this measurement period. To do. Then, the value of the signal current detected during the discharge period is corrected using this non-discharge current.

ところで、非放電電流は、イオン源で気中放電を生じていないのに、信号電流検知回路で検知される電流である。これは、例えば、イオン源の各部表面の絶縁性の低下などに伴って流れる漏れ電流が検知されたものであると考えられる。そして、放電期間中に検知される信号電流中にも、この非放電電流に対応する電流が含まれていると考えられる。なお、非放電電流に対応する電流は、微粒子に起因する本来の信号電流ではない電流(以下、非信号電流という)であり、検知される信号電流に誤差を生じさせている。
そこで、非放電電流を用いて、放電期間中に検知される信号電流の値を補正することで、信号電流に含まれる非信号電流の影響を低減し、補正された信号電流によって、微粒子の量をより正確に検知することができる。
By the way, the non-discharge current is a current detected by the signal current detection circuit even though no air discharge is generated in the ion source. For example, it is considered that a leakage current flowing due to a decrease in insulating properties of the surface of each part of the ion source is detected. And it is thought that the current corresponding to this non-discharge current is also included in the signal current detected during the discharge period. The current corresponding to the non-discharge current is a current that is not the original signal current due to the fine particles (hereinafter referred to as a non-signal current), and causes an error in the detected signal current.
Therefore, by correcting the value of the signal current detected during the discharge period using the non-discharge current, the influence of the non-signal current included in the signal current is reduced, and the amount of fine particles is reduced by the corrected signal current. Can be detected more accurately.

ここで、放電期間は、放電電圧をイオン源に印加して、イオン源で気中放電を生じさせる期間である。また、非放電期間は、放電期間以外の期間をいい、イオン源で気中放電を生じさせない期間である。また、この非放電期間のうち、計測期間は、放電電圧よりも低く、気中放電が生じない非放電電圧をイオン源に印加する期間であり、非放電期間のうち一部または全部が該当する。
放電期間と非放電期間とが周期的に交代するように非放電期間を設けると良く、さらに、非放電期間の一部または全部を計測期間とすると良い。あるいは、周期的に到来する複数の非放電期間に1回の割合で、計測期間を設けても良い。
Here, the discharge period is a period in which a discharge voltage is applied to the ion source to cause air discharge in the ion source. The non-discharge period is a period other than the discharge period, and is a period in which no air discharge is generated in the ion source. Of these non-discharge periods, the measurement period is a period during which a non-discharge voltage that is lower than the discharge voltage and does not cause air discharge is applied to the ion source, and a part or all of the non-discharge period is applicable. .
A non-discharge period may be provided so that the discharge period and the non-discharge period alternate periodically, and a part or all of the non-discharge period may be a measurement period. Alternatively, the measurement period may be provided at a rate of once in a plurality of non-discharge periods that arrive periodically.

非放電電流を用いた補正の手法としては、放電期間中に検知された信号電流から非放電電流を差し引いて、補正後の信号電流とする手法のほか、非放電電流に所定の係数を乗じた値を、検知された信号電流から差し引いて、補正後の信号電流とする手法が挙げられる。
また、この補正に用いる非放電電流としては、1つの計測期間に非放電電流を1回測定し、これを用いても良いが、1つの計測期間に非放電電流を複数回測定し、その複数の測定値から非放電電流の値を得ると良い。具体的には、複数の測定値の平均値を用いると良い。また、複数の測定値のうち、最大値と最小値を除いた測定値の平均値を用いても良い。
As a correction method using the non-discharge current, in addition to the method of subtracting the non-discharge current from the signal current detected during the discharge period to obtain a corrected signal current, the non-discharge current is multiplied by a predetermined coefficient. There is a method of subtracting the value from the detected signal current to obtain a corrected signal current.
Further, as the non-discharge current used for this correction, the non-discharge current may be measured once in one measurement period, and this may be used. The value of the non-discharge current may be obtained from the measured value. Specifically, an average value of a plurality of measured values may be used. Moreover, you may use the average value of the measured value except the maximum value and the minimum value among several measured values.

なお、このような補正を行うにあたっては、非放電電圧と放電電圧の大きさの比を考慮して、放電期間中に検知された信号電流の値を補正すると良い。例えば、上述の補正の手法のうち、非放電電流に所定の係数を乗じた値を用いる手法において、非放電電圧と放電電圧の大きさの比を、係数として用いると良い。具体的には、非放電電流Iseに、非放電電圧V1eに対する放電電圧V2の比α(=V2/V1e)を乗じた値α×Iseを得、これを放電期間中に検知された信号電流Isから差し引いた値(Is−α×Ise)を、補正後の信号電流Isとすると良い。   In performing such correction, it is preferable to correct the value of the signal current detected during the discharge period in consideration of the ratio of the magnitude of the non-discharge voltage to the discharge voltage. For example, in the above-described correction method, in a method using a value obtained by multiplying a non-discharge current by a predetermined coefficient, a ratio between the magnitude of the non-discharge voltage and the discharge voltage may be used as the coefficient. Specifically, a value α × Ise obtained by multiplying the non-discharge current Ise by the ratio α (= V2 / V1e) of the discharge voltage V2 to the non-discharge voltage V1e is obtained, and this is detected as the signal current Is detected during the discharge period. The value (Is−α × Ise) subtracted from is preferably used as the corrected signal current Is.

また、放電電圧及び非放電電圧を選択してイオン源に印加可能な構成のイオン源電源回路としては、例えば、出力電圧を、放電電圧及び非放電電圧の2段階、または、放電電圧及び非放電電圧を含む3段階以上の電圧に切り換えて出力可能な構成とした電源のほか、出力電圧を、放電電圧及び非放電電圧を含む電圧の範囲で、連続的に変化可能とした構成の電源が挙げられる。   In addition, as an ion source power supply circuit having a configuration in which a discharge voltage and a non-discharge voltage can be selected and applied to the ion source, for example, the output voltage is divided into two stages of the discharge voltage and the non-discharge voltage, or the discharge voltage and the non-discharge voltage. In addition to a power supply that can be output by switching to three or more levels of voltage including the voltage, a power supply that can continuously change the output voltage within the voltage range including the discharge voltage and the non-discharge voltage. It is done.

さらに、上述の微粒子検知システムであって、前記信号電流補正手段は、前記計測期間中に検知される前記非放電電流から、前記放電期間中に検知される前記信号電流に含まれると推定される推定非信号電流を得る推定非信号電流取得手段と、上記放電期間中に検知された上記信号電流から、上記推定非信号電流を差し引いて、補正済信号電流を得る補正済信号電流取得手段とを有する微粒子検知システムとすると良い。   Further, in the fine particle detection system described above, the signal current correction unit is estimated to be included in the signal current detected during the discharge period from the non-discharge current detected during the measurement period. Estimated non-signal current acquisition means for obtaining an estimated non-signal current; and corrected signal current acquisition means for obtaining a corrected signal current by subtracting the estimated non-signal current from the signal current detected during the discharge period. A fine particle detection system is preferable.

前述したように、非放電電流は、例えば、漏れ電流が検知されたものであると考えられ、放電期間中に検知される信号電流中にも、この非放電電流に対応する非信号電流が含まれていると考えられる。
そこで、この微粒子検知システムでは、非放電電流から推定非信号電流を得て、放電期間中に検知された信号電流から、この推定非信号電流を差し引いて、補正済信号電流を得る。
なお、推定非信号電流としては、例えば、前述した非放電電流に所定の係数(非放電電圧と放電電圧の大きさの比αなど)を乗じた値が挙げられる。
これにより、信号電流に含まれる非信号電流の影響を適切に低減することができる。
As described above, the non-discharge current is considered to be, for example, a leakage current detected, and the signal current detected during the discharge period also includes a non-signal current corresponding to the non-discharge current. It is thought that.
Therefore, in this particulate detection system, an estimated non-signal current is obtained from the non-discharge current, and a corrected signal current is obtained by subtracting this estimated non-signal current from the signal current detected during the discharge period.
The estimated non-signal current includes, for example, a value obtained by multiplying the above-described non-discharge current by a predetermined coefficient (such as a ratio α between the non-discharge voltage and the discharge voltage).
Thereby, the influence of the non-signal current included in the signal current can be appropriately reduced.

さらに、上述の微粒子検知システムであって、前記非放電電圧は、前記放電電圧の1/αの大きさ(α>1)であり、前記推定非信号電流取得手段は、前記推定非信号電流として、前記非放電電流に上記αを乗じた値を取得する微粒子検知システムとすると良い。   Furthermore, in the fine particle detection system described above, the non-discharge voltage is 1 / α of the discharge voltage (α> 1), and the estimated non-signal current acquisition unit is configured as the estimated non-signal current. A fine particle detection system that acquires a value obtained by multiplying the non-discharge current by the α is preferable.

漏れ電流などの非信号電流の大きさは、印加する電圧の大きさに比例すると考えられる。そこで、この微粒子検知システムでは、非放電電圧V1eと放電電圧V2の大きさの比α(=V2/V1e)に比例して、放電期間中には、非放電電流のα倍の非信号電流が流れると推定し、信号電流から、これを差し引いている。
これにより、簡易な手法によって、信号電流に含まれる非信号電流を適切に補正することができる。
The magnitude of non-signal current such as leakage current is considered to be proportional to the magnitude of the applied voltage. Therefore, in this particulate detection system, a non-signal current that is α times the non-discharge current is proportional to the ratio α (= V2 / V1e) of the magnitude of the non-discharge voltage V1e and the discharge voltage V2 during the discharge period. It is estimated that the current flows and is subtracted from the signal current.
Thereby, the non-signal current included in the signal current can be appropriately corrected by a simple method.

また、他の態様は、気中放電によりイオンを生成するイオン源と、上記イオン源に電圧を印加するイオン源電源回路と、被測定ガス中の微粒子に上記イオンが付着した帯電微粒子の量に応じて変化する信号電流の大きさを検知する信号電流検知回路とを備える微粒子検知システムにおける微粒子検知方法であって、上記イオン源電源回路は、上記気中放電が生じる放電電圧、及び、上記放電電圧よりも低く、上記気中放電が生じない非放電電圧を選択して、上記イオン源に印加可能に構成されてなり、上記気中放電を生じさせる放電期間に、上記イオン源電源回路に、上記放電電圧を上記イオン源へ印加させるイオン源放電駆動ステップと、上記放電期間以外の上記気中放電を生じさせない非放電期間のうち、計測期間に、上記イオン源電源回路に、上記非放電電圧を上記イオン源へ印加させるイオン源非放電駆動ステップと、上記放電期間に、上記信号電流検知回路により検知される上記信号電流を取得する信号電流取得ステップと、上記計測期間に、上記信号電流検知回路により検知される非放電電流を取得する非放電電流取得ステップと、上記非放電電流を用いて、上記放電期間中に検知される上記信号電流の値を補正する信号電流補正ステップとを備える微粒子検知方法である。   In another aspect, an ion source that generates ions by air discharge, an ion source power supply circuit that applies a voltage to the ion source, and the amount of charged fine particles in which the ions adhere to the fine particles in the gas to be measured. A fine particle detection method in a fine particle detection system comprising a signal current detection circuit for detecting a magnitude of a signal current that changes in response, wherein the ion source power circuit includes a discharge voltage at which the air discharge occurs, and the discharge A non-discharge voltage that is lower than the voltage and does not cause the air discharge is selected and applied to the ion source.In the discharge period that causes the air discharge, the ion source power supply circuit The ion source power supply in the measurement period among the ion source discharge driving step for applying the discharge voltage to the ion source and the non-discharge period that does not cause the air discharge other than the discharge period. An ion source non-discharge driving step for applying the non-discharge voltage to the ion source, a signal current acquisition step for acquiring the signal current detected by the signal current detection circuit during the discharge period, and the measurement A non-discharge current acquisition step for acquiring a non-discharge current detected by the signal current detection circuit in a period, and a signal for correcting the value of the signal current detected during the discharge period using the non-discharge current A particle detection method comprising a current correction step.

この微粒子検知システムの微粒子検知方法は、イオン源放電駆動ステップと、イオン源非放電駆動ステップと、信号電流取得ステップと、非放電電流取得ステップと、信号電流補正ステップとを備える。
微粒子検知システムでの微粒子検知にあたり、非放電電流を用いて信号電流を補正することで、微粒子の量をより正確に検知することができる。
The particle detection method of the particle detection system includes an ion source discharge drive step, an ion source non-discharge drive step, a signal current acquisition step, a non-discharge current acquisition step, and a signal current correction step.
When detecting the fine particles in the fine particle detection system, the amount of fine particles can be detected more accurately by correcting the signal current using the non-discharge current.

実施形態に係る微粒子検知システムを、車両に搭載したエンジンの排気管に装着した状態を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the state which mounted | wore the exhaust pipe of the engine mounted in the vehicle with the particulate detection system which concerns on embodiment. 実施形態に係る微粒子検知システムの概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the microparticle detection system which concerns on embodiment. 実施形態に係る微粒子検知システムのうち、微粒子帯電部内での、微粒子の取り入れ、帯電、排出の様子を模式的に説明する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates typically the mode of taking in of fine particles, charge, and discharge in a fine particle charge part among fine particle detection systems concerning an embodiment. 実施形態に係る微粒子検知システムのうち、微粒子検知の処理を実行するマイクロプロセッサの動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the microprocessor which performs the process of particle detection among the particle | grain detection systems which concern on embodiment. 実施形態に係り、信号電流の補正処理を説明するタイミングチャートである。6 is a timing chart illustrating a signal current correction process according to the embodiment.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態に係る微粒子検知システム1(以下、単にシステム1ともいう)は、車両AMに搭載したエンジンENGの排気管EPに装着され、排気管EP内を流通する排気ガスEG(被測定ガス)中の微粒子S(煤など)を検知する(図1参照)。なお、このシステム1は、主として、検知部10と、回路部201と、圧送ポンプ300とからなる(図2参照)。
検知部10は、排気管EPのうち、取付開口EPOが穿孔された取付部EPTに装着されている。そして、その一部(図2中、取付部EPTよりも右側(先端側))は取付開口EPOを通じて排気管EP内に配置されており、排気ガスEGに接触する。
回路部201は、排気管EP外で、複数の配線材からなるケーブル160を介して検知部10に接続されている。この回路部201は、検知部10を駆動するとともに、後述する信号電流Isを検知する回路を有している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. A particulate detection system 1 (hereinafter also simply referred to as system 1) according to the present embodiment is mounted on an exhaust pipe EP of an engine ENG mounted on a vehicle AM, and an exhaust gas EG (measured gas) that circulates in the exhaust pipe EP. Fine particles S (eg, soot) in the inside are detected (see FIG. 1). In addition, this system 1 mainly consists of the detection part 10, the circuit part 201, and the pumping pump 300 (refer FIG. 2).
The detection unit 10 is attached to an attachment part EPT in which an attachment opening EPO is perforated in the exhaust pipe EP. A part thereof (in FIG. 2, the right side (front end side) of the attachment portion EPT) is disposed in the exhaust pipe EP through the attachment opening EPO and comes into contact with the exhaust gas EG.
The circuit unit 201 is connected to the detection unit 10 via a cable 160 made of a plurality of wiring materials outside the exhaust pipe EP. The circuit unit 201 includes a circuit that drives the detection unit 10 and detects a signal current Is described later.

先ず、本システム1のうち、回路部201の電気回路上の構成について説明する。回路部201は、計測制御回路220と、イオン源電源回路210と、補助電極電源回路240とを有している。
このうち、イオン源電源回路210は、センサGND電位SGNDとされる第1出力端211と、放電電位PV2とされる第2出力端212とを有している。放電電位PV2は、具体的には、センサGND電位SGNDに対して、正の高電位とされている。これにより、センサGND電位SGNDと第2出力端212との間には、放電電圧V2が印加され、本実施形態では、その大きさは、V2=3kVとされている。なお、イオン源電源回路210は、その出力電流についてフィードバック制御され、自律的に、その実効値が予め定めた電流値(例えば、5μA)を保つ定電流電源を構成している。
First, the configuration on the electric circuit of the circuit unit 201 in the system 1 will be described. The circuit unit 201 includes a measurement control circuit 220, an ion source power circuit 210, and an auxiliary electrode power circuit 240.
Among these, the ion source power supply circuit 210 has a first output terminal 211 having a sensor GND potential SGND and a second output terminal 212 having a discharge potential PV2. Specifically, the discharge potential PV2 is set to a positive high potential with respect to the sensor GND potential SGND. Thereby, the discharge voltage V2 is applied between the sensor GND potential SGND and the second output terminal 212, and in this embodiment, the magnitude is V2 = 3 kV. The ion source power supply circuit 210 constitutes a constant current power source that is feedback-controlled for its output current and autonomously maintains its effective value at a predetermined current value (for example, 5 μA).

一方、補助電極電源回路240は、センサGND電位SGNDとされる補助第1出力端241と、補助電位PV3とされる補助第2出力端242とを有している。この補助電位PV3は、具体的には、センサGND電位SGNDに対して、正の直流高電位であるが、放電電位PV2のピーク電位よりも低い、例えば、DC100〜200Vの電位にされている。これにより、センサGND電位SGNDと補助第2出力端242との間には、DC100〜200Vの補助電圧V3が印加される。   On the other hand, the auxiliary electrode power circuit 240 has an auxiliary first output terminal 241 that is set to the sensor GND potential SGND and an auxiliary second output terminal 242 that is set to the auxiliary potential PV3. Specifically, the auxiliary potential PV3 is a positive DC high potential with respect to the sensor GND potential SGND, but is lower than the peak potential of the discharge potential PV2, for example, a potential of DC 100 to 200V. Thereby, the auxiliary voltage V3 of DC 100 to 200 V is applied between the sensor GND potential SGND and the auxiliary second output terminal 242.

さらに、計測制御回路220の一部をなす信号電流検知回路230は、イオン源電源回路210の第1出力端211に接続する信号入力端231と、接地電位PVEに接続する接地入力端232とを有している。なお、接地電位PVEとセンサGND電位SGNDとは、互いに絶縁されており、信号電流検知回路230は、信号入力端231(センサGND電位SGND)と接地入力端232(接地電位PVE)との間を流れる信号電流Isを検知する。   Further, the signal current detection circuit 230 forming a part of the measurement control circuit 220 includes a signal input terminal 231 connected to the first output terminal 211 of the ion source power supply circuit 210 and a ground input terminal 232 connected to the ground potential PVE. Have. The ground potential PVE and the sensor GND potential SGND are insulated from each other, and the signal current detection circuit 230 is connected between the signal input terminal 231 (sensor GND potential SGND) and the ground input terminal 232 (ground potential PVE). The flowing signal current Is is detected.

加えて、この回路部201において、イオン源電源回路210及び補助電極電源回路240は、センサGND電位SGNDとされる内側回路ケース250に包囲されている。イオン源電源回路210の第1出力端211、補助電極電源回路240の補助第1出力端241、及び、信号電流検知回路230の信号入力端231は、この内側回路ケース250に接続している。
なお、本実施形態では、この内側回路ケース250は、イオン源電源回路210、補助電極電源回路240及び絶縁トランス270の二次側鉄心271Bを収容して包囲すると共に、ケーブル160のセンサGND配線165に導通している。
In addition, in the circuit unit 201, the ion source power supply circuit 210 and the auxiliary electrode power supply circuit 240 are surrounded by an inner circuit case 250 that is set to the sensor GND potential SGND. The first output terminal 211 of the ion source power circuit 210, the auxiliary first output terminal 241 of the auxiliary electrode power circuit 240, and the signal input terminal 231 of the signal current detection circuit 230 are connected to the inner circuit case 250.
In the present embodiment, the inner circuit case 250 houses and surrounds the ion source power supply circuit 210, the auxiliary electrode power supply circuit 240, and the secondary iron core 271B of the insulation transformer 270, and the sensor GND wiring 165 of the cable 160. Is conducting.

一方、絶縁トランス270は、その鉄心271が、一次側コイル272を捲回した一次側鉄心271Aと、電源回路側コイル273及び補助電極電源側コイル274が捲回された二次側鉄心271Bとに、分離して構成されている。このうち、一次側鉄心271Aは、接地電位PVEに導通し、二次側鉄心271Bは、センサGND電位SGND(イオン源電源回路210の第1出力端211)に導通している。   On the other hand, the insulation transformer 270 has an iron core 271 wound around a primary iron core 271A wound around a primary coil 272 and a secondary iron core 271B wound around a power circuit coil 273 and an auxiliary electrode power supply coil 274. It is configured separately. Among these, the primary side iron core 271A is electrically connected to the ground potential PVE, and the secondary side iron core 271B is electrically connected to the sensor GND potential SGND (the first output terminal 211 of the ion source power supply circuit 210).

さらに、イオン源電源回路210、補助電極電源回路240、内側回路ケース250、及び、信号電流検知回路230を含む計測制御回路220は、信号電流検知回路230の接地入力端232に導通して接地電位PVEとされる外側回路ケース260に包囲されている。さらに、信号電流検知回路230の接地入力端232の他、絶縁トランス270の一次側鉄心271Aは、この外側回路ケース260に接続している。
なお、本実施形態では、この外側回路ケース260は、内部にイオン源電源回路210、補助電極電源回路240、内側回路ケース250、信号電流検知回路230を含む計測制御回路220及び絶縁トランス270の一次側鉄心271Aを収容して包囲すると共に、ケーブル160の接地電位配線167に導通している。
Further, the measurement control circuit 220 including the ion source power supply circuit 210, the auxiliary electrode power supply circuit 240, the inner circuit case 250, and the signal current detection circuit 230 is connected to the ground input terminal 232 of the signal current detection circuit 230 and connected to the ground potential. It is surrounded by an outer circuit case 260 made of PVE. Further, in addition to the ground input terminal 232 of the signal current detection circuit 230, the primary iron core 271 </ b> A of the isolation transformer 270 is connected to the outer circuit case 260.
In this embodiment, the outer circuit case 260 includes the ion source power supply circuit 210, the auxiliary electrode power supply circuit 240, the inner circuit case 250, the measurement control circuit 220 including the signal current detection circuit 230, and the primary of the insulation transformer 270. The side iron core 271A is accommodated and surrounded, and is electrically connected to the ground potential wiring 167 of the cable 160.

計測制御回路220は、レギュレータ電源PSを内蔵している。なお、このレギュレータ電源PSは、電源配線BCを通じて外部のバッテリBTで駆動される。
また、計測制御回路220は、マイクロプロセッサ100を含み、通信線CCを介して内燃機関を制御する制御ユニットECUと通信可能となっており、前述した信号電流検知回路230の測定結果(信号電流Isの大きさ)、または、これを微粒子量などに換算した値などを、ECUに送信可能となっている。さらに、計測制御回路220には、ECUから出力される微粒子検知開始の指示信号ST(後述する)が、通信線CCを介して入力される。マイクロプロセッサ100は、この指示信号STを検知可能になっている。
The measurement control circuit 220 includes a regulator power source PS. The regulator power supply PS is driven by an external battery BT through the power supply wiring BC.
The measurement control circuit 220 includes the microprocessor 100 and can communicate with the control unit ECU that controls the internal combustion engine via the communication line CC. The measurement result (signal current Is) of the signal current detection circuit 230 described above. Or a value obtained by converting this into the amount of fine particles or the like can be transmitted to the ECU. Furthermore, a particle detection start instruction signal ST (described later) output from the ECU is input to the measurement control circuit 220 via the communication line CC. The microprocessor 100 can detect the instruction signal ST.

外部からレギュレータ電源PSを通じて計測制御回路220に入力された電力の一部は、絶縁トランス270を介して、イオン源電源回路210及び補助電極電源回路240に分配される。なお、絶縁トランス270においては、計測制御回路220の一部をなす一次側コイル272と、イオン源電源回路210の一部をなす電源回路側コイル273と、補助電極電源回路240の一部をなす補助電極電源側コイル274と、鉄心271(一次側鉄心271A,二次側鉄心271B)とは、互いに絶縁されている。このため、計測制御回路220から、イオン源電源回路210及び補助電極電源回路240に電力を分配できる一方、これら同士間の絶縁を保つことができる。   Part of the electric power input from the outside to the measurement control circuit 220 through the regulator power supply PS is distributed to the ion source power supply circuit 210 and the auxiliary electrode power supply circuit 240 via the isolation transformer 270. The insulating transformer 270 forms a primary coil 272 that forms part of the measurement control circuit 220, a power circuit coil 273 that forms part of the ion source power circuit 210, and a part of the auxiliary electrode power circuit 240. The auxiliary electrode power supply side coil 274 and the iron core 271 (primary side iron core 271A, secondary side iron core 271B) are insulated from each other. For this reason, while electric power can be distributed from the measurement control circuit 220 to the ion source power supply circuit 210 and the auxiliary electrode power supply circuit 240, insulation between them can be maintained.

圧送ポンプ300は、自身の周囲の大気(空気)を取り込んで、先端部分が外側回路ケース260及び内側回路ケース250内に差し込まれた送気パイプ310を通じて、後述するイオン気体噴射源11に向けて、清浄な圧縮空気AKを圧送する。   The pressure feed pump 300 takes in the ambient air (air) around itself and is directed toward an ion gas injection source 11 described later through an air feed pipe 310 having tip portions inserted into the outer circuit case 260 and the inner circuit case 250. Then, clean compressed air AK is pumped.

次いで、ケーブル160について説明する(図2参照)。このケーブル160の中心部分には、銅線からなる放電電位配線161及び補助電位配線162と、樹脂からなる中空のエアパイプ163が配置されている。そして、これらの径方向周囲を、図示しない絶縁体層を挟んで、銅細線を編んだ編組からなるセンサGND配線165及び接地電位配線167が包囲している。   Next, the cable 160 will be described (see FIG. 2). Disposed in the center of the cable 160 are a discharge potential wiring 161 and an auxiliary potential wiring 162 made of copper wire, and a hollow air pipe 163 made of resin. In addition, the sensor GND wiring 165 and the ground potential wiring 167 made of a braided copper thin wire are surrounded by an insulating layer (not shown) sandwiching the periphery in the radial direction.

前述したように、回路部201は、このケーブル160と接続している(図2参照)。具体的には、イオン源電源回路210の第2出力端212は、放電電位配線161に接続、導通している。また、補助電極電源回路240の補助第2出力端242は、補助電位配線162に接続、導通している。さらに、イオン源電源回路210の第1出力端211は、補助電極電源回路240の補助第1出力端241、信号電流検知回路230の信号入力端231、内側回路ケース250及びセンサGND配線165に接続、導通して、センサGND電位SGNDとされている。加えて、信号電流検知回路230の接地入力端232は、外側回路ケース260及び接地電位配線167に接続、導通して、接地電位PVEとされている。
その他、圧送ポンプ300の送気パイプ310は、内側回路ケース250内を通じて、ケーブル160のエアパイプ163に連通されている。
As described above, the circuit unit 201 is connected to the cable 160 (see FIG. 2). Specifically, the second output terminal 212 of the ion source power supply circuit 210 is connected to and connected to the discharge potential wiring 161. The auxiliary second output terminal 242 of the auxiliary electrode power supply circuit 240 is connected to and conductive with the auxiliary potential wiring 162. Further, the first output terminal 211 of the ion source power circuit 210 is connected to the auxiliary first output terminal 241 of the auxiliary electrode power circuit 240, the signal input terminal 231 of the signal current detection circuit 230, the inner circuit case 250, and the sensor GND wiring 165. The sensor GND potential SGND is made conductive. In addition, the ground input terminal 232 of the signal current detection circuit 230 is connected to and connected to the outer circuit case 260 and the ground potential wiring 167 to be the ground potential PVE.
In addition, the air supply pipe 310 of the pressure pump 300 is communicated with the air pipe 163 of the cable 160 through the inside circuit case 250.

次いで、検知部10について説明する(図2参照)。前述したように、検知部10は、エンジンENGの排気管EPのうち取付開口EPOを有する取付部EPTに装着され、排気ガスEG(被測定ガス)に接触する。この検知部10は、その電気的機能において、大別して、イオン気体噴射源11、微粒子帯電部12、第1導通部材13、針状電極体20及び補助電極体50から構成されている。   Next, the detection unit 10 will be described (see FIG. 2). As described above, the detection unit 10 is mounted on the mounting portion EPT having the mounting opening EPO in the exhaust pipe EP of the engine ENG, and contacts the exhaust gas EG (measured gas). The detection unit 10 is roughly composed of an ion gas ejection source 11, a fine particle charging unit 12, a first conduction member 13, a needle electrode body 20, and an auxiliary electrode body 50 in terms of its electrical functions.

第1導通部材13は、金属製で円筒状をなし、ケーブル160の先端側に外嵌されて、ケーブル160のセンサGND配線165に加締め接続され、このセンサGND配線165と導通している。また、ケーブル160のうち、放電電位配線161、補助電位配線162及びエアパイプ163が、第1導通部材13の内部で保持されている。   The first conducting member 13 is made of metal and has a cylindrical shape. The first conducting member 13 is externally fitted to the distal end side of the cable 160, is crimped and connected to the sensor GND wiring 165 of the cable 160, and is electrically connected to the sensor GND wiring 165. In the cable 160, the discharge potential wiring 161, the auxiliary potential wiring 162, and the air pipe 163 are held inside the first conduction member 13.

ケーブル160の放電電位配線161の先端側は、第1導通部材13内で、針状電極体20に接続されている。この針状電極体20は、タングステン線からなり、その先端部分が針状に尖った形態とされた針状先端部22を有する。
また、ケーブル160の補助電位配線162の先端側は、第1導通部材13内で、補助電極体50に接続されている。この補助電極体50は、ステンレス線からなり、その先端側は、U字状に曲げ返されており、さらにその先の先端部分に、針状に尖った補助電極部53を有する。
The distal end side of the discharge potential wiring 161 of the cable 160 is connected to the needle electrode body 20 in the first conductive member 13. The needle-like electrode body 20 is made of a tungsten wire and has a needle-like tip portion 22 whose tip portion is pointed like a needle.
In addition, the distal end side of the auxiliary potential wiring 162 of the cable 160 is connected to the auxiliary electrode body 50 in the first conductive member 13. The auxiliary electrode body 50 is made of a stainless steel wire, and its distal end side is bent back in a U shape, and further has an auxiliary electrode portion 53 that is pointed in a needle shape at the distal end portion.

一方、第1導通部材13は、ケーブル160のセンサGND配線165及び内側回路ケース250を通じて、イオン源電源回路210の第1出力端211に導通し、センサGND電位SGNDとされている。
また、第1導通部材13は、針状電極体20及び補助電極体50のうち、排気管EP外に位置する部位の径方向周囲を包囲している。
On the other hand, the first conducting member 13 is conducted to the first output terminal 211 of the ion source power supply circuit 210 through the sensor GND wiring 165 of the cable 160 and the inner circuit case 250, and is set to the sensor GND potential SGND.
Moreover, the 1st conduction | electrical_connection member 13 surrounds the radial direction periphery of the site | part located out of the exhaust pipe EP among the acicular electrode body 20 and the auxiliary electrode body 50. FIG.

さらに、第1導通部材13の径方向周囲は、排気管EPに装着されて、これに導通する外装部材14に絶縁された状態で包囲されている。この外装部材14は、ケーブル160の接地電位配線167に導通し、接地電位PVEとされている。   Furthermore, the circumference of the first conducting member 13 in the radial direction is attached to the exhaust pipe EP and surrounded by an exterior member 14 that is electrically connected to the exhaust pipe EP. The exterior member 14 is electrically connected to the ground potential wiring 167 of the cable 160 and is set to the ground potential PVE.

また、ケーブル160のエアパイプ163は、第1導通部材13内で、その先端が開放されている。そして、送気パイプ310及びケーブル160のエアパイプ163を通じて、圧送ポンプ300から供給され、エアパイプ163から放出された圧縮空気AKは、さらに先端側(図2中、右側)の放電空間DS(後述する)に圧送される。   Further, the air pipe 163 of the cable 160 has an open end in the first conducting member 13. The compressed air AK supplied from the pressure feed pump 300 through the air pipe 310 and the air pipe 163 of the cable 160 and discharged from the air pipe 163 is further discharged to the front end side (right side in FIG. 2) discharge space DS (described later). To be pumped.

さらに、第1導通部材13の先端側(図2中、右側)には、ノズル部31が嵌め込まれている。このノズル部31は、その中央が先端側に向かう凹形状とされ、その中心には、微細な透孔が形成されて、ノズル31Nとなっている。
また、ノズル部31は、第1導通部材13と電気的にも導通して、センサGND電位SGNDとされている。
Further, a nozzle portion 31 is fitted on the distal end side (right side in FIG. 2) of the first conducting member 13. The nozzle portion 31 has a concave shape whose center is directed to the tip side, and a fine through hole is formed at the center to form a nozzle 31N.
Further, the nozzle portion 31 is also electrically connected to the first conducting member 13 and is set to the sensor GND potential SGND.

第1導通部材13の先端側にノズル部31が嵌め込まれることで、これらの内部に、放電空間DSが形成される。この放電空間DSには、針状電極体20の針状先端部22が突出しており、この針状先端部22は、ノズル部31の基端側の面であり凹形状をなす対向面31Tと向き合っている。従って、針状先端部22とノズル部31(対向面31T)との間に高電圧を印加すると、気中放電が生じ、大気中のN2,O2等が電離し、正イオン(例えば、N3+,O2+。以下、イオンCPともいう)が生成される。また、ケーブル160のエアパイプ163から放出された圧縮空気AKも、この放電空間DSに供給される。このため、ノズル部31のノズル31Nから、圧縮空気AKを起源とする空気ARが、これより先端側の混合領域MX(後述する)に向けて高速で噴射されると共に、圧縮空気AK(空気AR)に混じって、イオンCPも混合領域MXに噴射される。 As the nozzle portion 31 is fitted on the distal end side of the first conducting member 13, a discharge space DS is formed inside them. In this discharge space DS, a needle-like distal end portion 22 of the needle-like electrode body 20 protrudes, and this needle-like distal end portion 22 is a surface on the proximal end side of the nozzle portion 31 and a concave facing surface 31T. Facing each other. Accordingly, when a high voltage is applied between the needle-shaped tip 22 and the nozzle portion 31 (opposing surface 31T), air discharge occurs, and N 2 , O 2, etc. in the atmosphere are ionized, and positive ions (for example, N 3+ , O 2+, hereinafter also referred to as ions CP). Further, the compressed air AK discharged from the air pipe 163 of the cable 160 is also supplied to the discharge space DS. For this reason, the air AR originating from the compressed air AK is ejected from the nozzle 31N of the nozzle portion 31 toward the mixed region MX (described later) on the tip side at a high speed, and the compressed air AK (air AR) ), The ions CP are also injected into the mixing region MX.

さらに、ノズル部31の先端側(図2中、右側)には、微粒子帯電部12が構成されている。この微粒子帯電部12の側面には、(排気管EPの下流側に向けて開口する)取入口33Iと排出口43Oが穿孔されている。また、この微粒子帯電部12は、ノズル部31に電気的にも導通して、センサGND電位SGNDとされている。   Further, the fine particle charging unit 12 is configured on the tip side (right side in FIG. 2) of the nozzle unit 31. An intake port 33I (opening toward the downstream side of the exhaust pipe EP) and a discharge port 43O are perforated on the side surface of the fine particle charging unit 12. The fine particle charging unit 12 is also electrically connected to the nozzle unit 31 and is set to the sensor GND potential SGND.

この微粒子帯電部12は、内側に膨出した捕集極42により、内側の空間がスリット状に狭められた形態とされており、これよりも基端側(図2中、左側)には、ノズル部31との間に円柱状の空間が形成されている。
微粒子帯電部12内の空間のうち、上述の円柱状の空間を、円柱状混合領域MX1とする。また、捕集極42で構成されるスリット状の内部空間を、スリット状混合領域MX2とする。そして、これら円柱状混合領域MX1及びスリット状混合領域MX2を併せて、混合領域MXとする。さらに、捕集極42よりも先端側にも、円柱状の空間が形成されており、排出口43Oに連通する排出路EXをなしている。加えて、捕集極42の基端側には、取入口33Iから混合領域MX(円柱状混合領域MX1)に連通する引き込み路HKが形成されている。
The fine particle charging unit 12 is configured such that the inner space is narrowed in a slit shape by the collecting electrode 42 bulging inward, and on the base end side (left side in FIG. 2) from this, A columnar space is formed between the nozzle portion 31 and the nozzle portion 31.
Of the spaces in the fine particle charging unit 12, the above-described cylindrical space is referred to as a cylindrical mixed region MX1. Moreover, let the slit-shaped internal space comprised by the collection electrode 42 be the slit-shaped mixing area MX2. Then, the cylindrical mixed region MX1 and the slit-shaped mixed region MX2 are collectively referred to as a mixed region MX. Further, a cylindrical space is formed on the tip side of the collecting electrode 42, and a discharge path EX communicating with the discharge port 43O is formed. In addition, a lead-in path HK that communicates from the inlet 33I to the mixing region MX (cylindrical mixing region MX1) is formed on the proximal end side of the collecting electrode 42.

次いで、本システム1の各部の電気的機能及び動作について、図2のほか、図3をも参照して説明する。なお、この図3は、本システム1の検知部10の電気的機能及び動作を理解容易のため模式的に示したものである。
針状電極体20は、ケーブル160の放電電位配線161を介して、イオン源電源回路210の第2出力端212に接続、導通しており、センサGND電位SGNDと、この針状電極体20との間に、放電電圧V2(=3kV)が印加される。
また、補助電極体50は、ケーブル160の補助電位配線162を介して、補助電極電源回路240の補助第2出力端242に接続、導通しており、センサGND電位SGNDと、この補助電極体50との間に、DC100〜200Vの補助電圧V3が印加される。
さらに、第1導通部材13,ノズル部31,微粒子帯電部12は、ケーブル160のセンサGND配線165を介して、イオン源電源回路210の第1出力端211、補助電極電源回路240の補助第1出力端241、これらの回路を囲む内側回路ケース250、及び信号電流検知回路230の信号入力端231に接続、導通している。これらは、センサGND電位SGNDとされる。
加えて、外装部材14は、ケーブル160の接地電位配線167を介して、信号電流検知回路230を含む計測制御回路220を囲む外側回路ケース260及び信号電流検知回路230の接地入力端232に接続、導通している。これらは、排気管EPと同じ、接地電位PVEとされる。
Next, the electrical functions and operations of each part of the system 1 will be described with reference to FIG. 3 in addition to FIG. FIG. 3 schematically shows the electrical function and operation of the detection unit 10 of the system 1 for easy understanding.
The acicular electrode body 20 is connected to and connected to the second output terminal 212 of the ion source power supply circuit 210 via the discharge potential wiring 161 of the cable 160, and the sensor GND potential SGND and the acicular electrode body 20 In the meantime, a discharge voltage V2 (= 3 kV) is applied.
The auxiliary electrode body 50 is connected to and connected to the auxiliary second output terminal 242 of the auxiliary electrode power supply circuit 240 via the auxiliary potential wiring 162 of the cable 160, and the sensor GND potential SGND and the auxiliary electrode body 50 are connected. The auxiliary voltage V3 of DC 100 to 200V is applied between the two.
Further, the first conductive member 13, the nozzle unit 31, and the fine particle charging unit 12 are connected to the first output terminal 211 of the ion source power supply circuit 210 and the auxiliary first power supply circuit 240 via the sensor GND wiring 165 of the cable 160. The output terminal 241, the inner circuit case 250 surrounding these circuits, and the signal input terminal 231 of the signal current detection circuit 230 are connected and conductive. These are the sensor GND potential SGND.
In addition, the exterior member 14 is connected to the outer circuit case 260 surrounding the measurement control circuit 220 including the signal current detection circuit 230 and the ground input terminal 232 of the signal current detection circuit 230 via the ground potential wiring 167 of the cable 160. Conducted. These are set to the same ground potential PVE as the exhaust pipe EP.

従って、前述したように、センサGND電位SGNDとされるノズル部31(対向面31T)と針状先端部22との間に高電圧の放電電圧V2が印加されると、気中放電、具体的にはコロナ放電が生じる。さらに具体的には、正極となる針状先端部22の周りにコロナが発生する正針コロナPCを生じる。これにより、その雰囲気をなす大気(空気)のN2,O2等が電離等して、正のイオンCPが発生する。発生したイオンCPの一部は、放電空間DSに供給された圧縮空気AKを起源とする空気ARと共に、ノズル31Nを通って、混合領域MXに向けて噴射される。
本実施形態では、針状先端部22が放電電極をなしている。また、放電空間DSを囲むノズル部31及び針状先端部22(放電電極)が、イオン源11となり、かつ、イオン気体噴射源11をなしている。
Therefore, as described above, when a high discharge voltage V2 is applied between the nozzle portion 31 (opposing surface 31T) that is set to the sensor GND potential SGND and the needle-like tip portion 22, an air discharge, specifically Corona discharge occurs. More specifically, a positive needle corona PC in which a corona is generated around the needle-like tip 22 serving as the positive electrode is generated. As a result, N 2 , O 2, etc. in the atmosphere (air) forming the atmosphere is ionized and positive ions CP are generated. Part of the generated ions CP is ejected toward the mixing region MX through the nozzle 31N together with the air AR originating from the compressed air AK supplied to the discharge space DS.
In the present embodiment, the needle-like tip 22 forms a discharge electrode. Further, the nozzle portion 31 and the needle-like tip portion 22 (discharge electrode) surrounding the discharge space DS serve as the ion source 11 and the ion gas ejection source 11.

ノズル部31のノズル31Nを通じて、空気ARが混合領域MX(円柱状混合領域MX1)に噴射されると、この円柱状混合領域MX1の気圧が低下するため、取入口33Iから排気ガスEGが引き込み路HKを通じて、混合領域MX(円柱状混合領域MX1、スリット状混合領域MX2)に取り入れられる。取入排気ガスEGIは、空気ARと混合され、空気ARと共に、排出路EXを経由して、排出口43Oから排出される。
その際、排気ガスEG中に、ススなどの微粒子Sが含まれていた場合、図3に示すように、この微粒子Sも混合領域MX内に取り入れられる。ところで、噴射された空気ARには、イオンCPが含まれている。このため、取り入れられたススなどの微粒子Sは、イオンCPの付着により、正に帯電した帯電微粒子SCとなり、この状態で、混合領域MX及び排出路EXを通って、排出口43Oから、取入排気ガスEGI及び空気ARと共に排出される。
一方、混合領域MXに噴射されたイオンCPのうち、微粒子Sに付着しなかった浮遊イオンCPFは、補助電極体50の補助電極部53から斥力を受け、センサGND電位SGNDとされた捕集極42をなす微粒子帯電部12に各部に付着し捕捉される。
When the air AR is injected into the mixing region MX (columnar mixing region MX1) through the nozzle 31N of the nozzle portion 31, the pressure in the columnar mixing region MX1 decreases, so that the exhaust gas EG is drawn from the intake port 33I. Through HK, it is taken into the mixing area MX (columnar mixing area MX1, slit-shaped mixing area MX2). The intake exhaust gas EGI is mixed with the air AR, and is discharged from the discharge port 43O via the discharge path EX together with the air AR.
At this time, if the exhaust gas EG contains fine particles S such as soot, the fine particles S are also taken into the mixing region MX as shown in FIG. By the way, the injected air AR contains ions CP. For this reason, the fine particles S such as soot that have been taken in become positively charged fine particles SC due to the attachment of the ions CP. In this state, the fine particles S are taken in from the discharge port 43O through the mixing region MX and the discharge path EX. It is discharged together with the exhaust gas EGI and the air AR.
On the other hand, among the ions CP ejected to the mixed region MX, the floating ions CPF that have not adhered to the fine particles S receive a repulsive force from the auxiliary electrode portion 53 of the auxiliary electrode body 50, and the collection electrode is set to the sensor GND potential SGND. 42 is attached to and captured by each part of the fine particle charging unit 12 that forms 42.

図2に示すように、イオン気体噴射源11における気中放電に伴って、イオン源電源回路210の第2出力端212から針状先端部22に、放電電流Idが供給される。この放電電流Idの多くは、ノズル部31に受電電流Ijとして流れ込み、イオン源電源回路210の第1出力端211へと流れる。一方、捕集極42で捕集された浮遊イオンCPFの電荷に起因する捕集電流Ihも、イオン源電源回路210の第1出力端へと流れる。つまり、イオン源電源回路210の第1出力端211には受電電流Ijと捕集電流Ihの和である受電捕集電流Ijh(=Ij+Ih)が流れ込む。
但し、この受電捕集電流Ijhは、帯電微粒子SCに付着して排出された排出イオンCPHの電荷に対応する電流分だけ、放電電流Idよりも小さい値となる。このため、放電電流Idと受電捕集電流Ijhとの差分(放電電流Id−受電捕集電流Ijh)に相当する信号電流Isが、センサGND電位SGNDと接地電位PVEの間を流れてバランスする。
従って、この帯電微粒子SCにより排出された排出イオンCPHの電荷量に対応する信号電流Isを信号電流検知回路230で検知することにより、排気ガスEG中の微粒子Sの量が検知できる。
As shown in FIG. 2, the discharge current Id is supplied from the second output end 212 of the ion source power supply circuit 210 to the needle-shaped tip 22 in accordance with the air discharge in the ion gas injection source 11. Most of the discharge current Id flows into the nozzle unit 31 as the power reception current Ij and flows to the first output terminal 211 of the ion source power supply circuit 210. On the other hand, the collection current Ih resulting from the charge of the floating ions CPF collected by the collection electrode 42 also flows to the first output terminal of the ion source power supply circuit 210. That is, a received collection current Ijh (= Ij + Ih) that is the sum of the received current Ij and the collected current Ih flows into the first output terminal 211 of the ion source power supply circuit 210.
However, the power collection current Ijh is smaller than the discharge current Id by a current corresponding to the charge of the discharged ions CPH attached and discharged to the charged fine particles SC. For this reason, the signal current Is corresponding to the difference between the discharge current Id and the received and collected current Ijh (discharge current Id−received and collected current Ijh) flows between the sensor GND potential SGND and the ground potential PVE to be balanced.
Therefore, the signal current Is corresponding to the charge amount of the discharged ions CPH discharged by the charged fine particles SC is detected by the signal current detection circuit 230, whereby the amount of the fine particles S in the exhaust gas EG can be detected.

このように、本実施形態のシステム1では、イオン源11(針状電極体20の針状先端部22)に放電電圧V2を印加してコロナ放電(気中放電)を生じさせ、このときの信号電流Isを検知することで、排気ガスEG中の微粒子Sを検知している。
ところで、このシステム1は、イオン源11の微粒子帯電部12及び第1導通部材13がセンサGND電位SGNDとされる一方、これらと、接地電位PVEとされる排気管EP及びこれに導通する外装部材14との間には、図示しないセラミック製の絶縁部材が介在し、これらの間を絶縁している。
As described above, in the system 1 of the present embodiment, the discharge voltage V2 is applied to the ion source 11 (the needle-like tip portion 22 of the needle-like electrode body 20) to generate corona discharge (air discharge). By detecting the signal current Is, the fine particles S in the exhaust gas EG are detected.
By the way, in the system 1, the fine particle charging unit 12 and the first conducting member 13 of the ion source 11 are set to the sensor GND potential SGND, and the exhaust pipe EP to be grounded PVE and the exterior member conducting to the exhaust pipe EP. A ceramic insulating member (not shown) is interposed between the two and 14 to insulate them.

しかしながら、この絶縁部材に異物が付着するなどして、イオン源11の各部表面の絶縁性が低下すると、イオン源11や絶縁部材の表面各所を通じて、信号電流Isを検知しているセンサGND電位SGNDと接地電位PVEとの間に、漏れ電流が流れることがある。そして、この漏れ電流のように、微粒子Sに起因する本来の信号電流Isではない電流(非信号電流Ie)が、センサGND電位SGNDと接地電位PVEとの間に流れると(図2参照)、検知される信号電流Isに非信号電流Ieが含まれることによる誤差を生じ、微粒子Sの量を正確に検知することができない。   However, if the insulation of the surface of each part of the ion source 11 decreases due to foreign matters adhering to the insulating member, the sensor GND potential SGND that detects the signal current Is through the surface of the ion source 11 and the insulating member. And a ground potential PVE may cause a leakage current. When a current (non-signal current Ie) that is not the original signal current Is caused by the fine particles S flows between the sensor GND potential SGND and the ground potential PVE like this leakage current (see FIG. 2). An error occurs due to the non-signal current Ie being included in the detected signal current Is, and the amount of the fine particles S cannot be accurately detected.

そこで、本実施形態のシステム1では、イオン源11で気中放電を生じさせない非放電期間T1(計測期間T1e)に、放電電圧V2よりも低く、気中放電が生じない大きさに予め設定された非放電電圧V1eをイオン源11に対して印加して、信号電流検知回路230で検知される非放電電流Iseを取得している。さらに、この非放電電流Iseを用いて、イオン源11で気中放電を生じさせる放電期間T2中に信号電流Isに含まれると推定される推定非信号電流Ime(非信号電流Ieの推定値)を得て、信号電流Isの値を補正している。そして、補正された信号電流Is(以下、補正済信号電流Isaともいう)から微粒子Sの量を検知している。
以下、この信号電流Isの補正に関して、システム1のうち、微粒子検知の処理を実行するマイクロプロセッサ100の動作について、図4のフローチャート及び図5のタイミングチャートを参照して説明する。
Therefore, in the system 1 of the present embodiment, the magnitude is set to be lower than the discharge voltage V2 and does not cause air discharge during the non-discharge period T1 (measurement period T1e) in which no air discharge is generated in the ion source 11. The non-discharge voltage V1e is applied to the ion source 11, and the non-discharge current Ise detected by the signal current detection circuit 230 is acquired. Further, using this non-discharge current Ise, an estimated non-signal current Ime (estimated value of the non-signal current Ie) estimated to be included in the signal current Is during the discharge period T2 in which the air discharge is generated in the ion source 11 is used. Thus, the value of the signal current Is is corrected. Then, the amount of the fine particles S is detected from the corrected signal current Is (hereinafter also referred to as a corrected signal current Isa).
Hereinafter, regarding the correction of the signal current Is, the operation of the microprocessor 100 that executes the particle detection process in the system 1 will be described with reference to the flowchart of FIG. 4 and the timing chart of FIG.

図4に示すように、エンジンENGのキースイッチ(図示しない)がONにされると、システム1(計測制御回路220のマイクロプロセッサ100)が起動され、ステップS1で必要な初期設定がなされる。その後、ステップS2において、ECUからの微粒子検知開始の指示信号ST(図2参照)の有無を検知する。   As shown in FIG. 4, when a key switch (not shown) of the engine ENG is turned on, the system 1 (the microprocessor 100 of the measurement control circuit 220) is activated and necessary initial settings are made in step S1. Thereafter, in step S2, the presence / absence of an instruction signal ST (see FIG. 2) for starting particle detection from the ECU is detected.

ECUからの微粒子検知開始の指示信号STが無い場合(No)には、ステップS2を繰り返して、ECUからの微粒子検知開始の指示信号STの入力を待つ。そして、ECUからの微粒子検知開始の指示信号STを検知した場合(Yes)には、ステップS3に進む。   When there is no particulate detection start instruction signal ST from the ECU (No), Step S2 is repeated, and the input of the particulate detection start instruction signal ST from the ECU is awaited. If the instruction signal ST for starting the particle detection from the ECU is detected (Yes), the process proceeds to step S3.

ステップS3では、現在のタイミングが非放電期間T1であるか否か、即ち、予め定めた所定タイミング毎の非放電期間T1であるか、それ以外の放電期間T2であるかを判断する(図5参照)。なお、このタイミングは、マイクロプロセッサ100の図示しないタイマによって、決定されており、本実施形態では、長さ100msecの非放電期間T1が1秒周期で到来する。即ち、長さ100msecの非放電期間T1と長さ900msecの放電期間T2とが交互に繰り返すようになっている。そして、非放電期間T1である場合(Yes)には、ステップS4に進み、放電期間T2である場合(No)には、ステップS8に進む。   In step S3, it is determined whether or not the current timing is the non-discharge period T1, that is, whether the current timing is the non-discharge period T1 at every predetermined timing or the other discharge period T2 (FIG. 5). reference). This timing is determined by a timer (not shown) of the microprocessor 100. In this embodiment, a non-discharge period T1 having a length of 100 msec arrives at a cycle of 1 second. That is, the non-discharge period T1 having a length of 100 msec and the discharge period T2 having a length of 900 msec are alternately repeated. When it is the non-discharge period T1 (Yes), the process proceeds to step S4, and when it is the discharge period T2 (No), the process proceeds to step S8.

ステップS4では、非放電期間T1の全期間にわたって、放電電圧V2よりも低く、気中放電が生じない非放電電圧V1eをイオン源11に印加する。即ち、非放電期間T1全体が非放電電圧V1eを印加する計測期間T1eとなっている(非放電期間T1=計測期間T1e)。ここで、非放電電圧V1eは、放電電圧V2の1/αの大きさである(V1e=V2/α)。具体的には、V2=3kV、V1e=1kV、α=3である。イオン源電源回路210は、マイクロプロセッサ100からの指示に基づいて、イオン源11に印加する電圧として、放電電圧V2及び非放電電圧V1eの2つを選択可能に構成されている。   In step S4, the non-discharge voltage V1e that is lower than the discharge voltage V2 and does not cause an air discharge is applied to the ion source 11 over the entire period of the non-discharge period T1. That is, the entire non-discharge period T1 is a measurement period T1e in which the non-discharge voltage V1e is applied (non-discharge period T1 = measurement period T1e). Here, the non-discharge voltage V1e is 1 / α of the discharge voltage V2 (V1e = V2 / α). Specifically, V2 = 3 kV, V1e = 1 kV, and α = 3. The ion source power supply circuit 210 is configured to be able to select two voltages, a discharge voltage V2 and a non-discharge voltage V1e, as voltages to be applied to the ion source 11 based on an instruction from the microprocessor 100.

次いで、ステップS5では、信号電流検知回路230で、イオン源11に非放電電圧V1eを印加したときに流れる非放電電流Ise(n)を取得する。なお、本実施形態では、この非放電電流Ise(n)の値は、n回目の1つの非放電期間T1(計測期間T1e)において、複数回測定した値の平均値である。図5に示すように、次述する信号電流Is(n)の補正には、直前の非放電期間T1に取得した非放電電流Ise(n)の値を用いる。なお、nは整数である。   Next, in step S5, the signal current detection circuit 230 acquires the non-discharge current Ise (n) that flows when the non-discharge voltage V1e is applied to the ion source 11. In the present embodiment, the value of the non-discharge current Ise (n) is an average value of values measured a plurality of times during one n-th non-discharge period T1 (measurement period T1e). As shown in FIG. 5, the value of the non-discharge current Ise (n) acquired in the immediately preceding non-discharge period T1 is used to correct the signal current Is (n) described below. Note that n is an integer.

さらに、続くステップS6では、ステップS5で取得した非放電電流Ise(n)を用いて、放電期間T2中の推定非信号電流Ime(n)=α×Ise(n)を算出する。即ち、図5に示すように、非放電期間T1毎に、最新の推定非信号電流をIme(n)=α×Ise(n),Ime(n+1)=α×Ise(n+1)と推定する。   Further, in the subsequent step S6, the estimated non-signal current Ime (n) = α × Ise (n) during the discharge period T2 is calculated using the non-discharge current Ise (n) acquired in step S5. That is, as shown in FIG. 5, the latest estimated non-signal current is estimated as Ime (n) = α × Ise (n), Ime (n + 1) = α × Ise (n + 1) for each non-discharge period T1.

次いで、ステップS7に進み、非放電期間T1であるか否か、即ち、非放電期間T1が継続しているか否かを判断する。非放電期間T1が継続している場合(Yes)には、このステップS7を繰り返して、非放電期間T1が終了するのを待つ。そして、非放電期間T1が終了すると(No)、ステップS13に進む。   Next, the process proceeds to step S7, where it is determined whether or not it is the non-discharge period T1, that is, whether or not the non-discharge period T1 continues. If the non-discharge period T1 continues (Yes), this step S7 is repeated to wait for the non-discharge period T1 to end. When the non-discharge period T1 ends (No), the process proceeds to step S13.

ステップS13では、エンジンENGのキースイッチがOFFになったか否かを判断する。そして、エンジンENGのキースイッチがOFFになっていない場合(No)には、ステップS3に戻り、微粒子検知の処理を継続する。一方、エンジンENGのキースイッチがOFFになった場合(Yes)には、微粒子検知の処理を終了する。   In step S13, it is determined whether or not the key switch of engine ENG is turned off. If the key switch of the engine ENG is not OFF (No), the process returns to step S3, and the particle detection process is continued. On the other hand, when the key switch of the engine ENG is turned off (Yes), the particle detection process is terminated.

また、ステップS3で、放電期間T2である場合(No)に、ステップS8に進むと、イオン源11に放電電圧V2を印加して、コロナ放電を発生させる。
次いで、ステップS9では、信号電流検知回路230で、イオン源11に放電電圧V2を印加したときに流れる信号電流Is(n)を取得する。なお、本実施形態では、この信号電流Is(n)の値は、n回目の放電期間T2において、複数回測定した値の平均値である。
さらに、続くステップS10では、ステップS9で取得した信号電流Is(n)を、ステップS6で取得した推定非信号電流Ime(n)(=α×Ise(n))を用いて補正する。具体的には、信号電流Is(n)から推定非信号電流Ime(n)を差し引いた補正済信号電流Isa(n)=(Is(n)−Ime(n))=(Is(n)−α×Ise(n))を算出する。
さらに、ステップS11で、ECUに対して、微粒子Sの測定結果として、補正済信号電流Isa(n)を出力する。
In step S3, when it is the discharge period T2 (No), when the process proceeds to step S8, the discharge voltage V2 is applied to the ion source 11 to generate corona discharge.
Next, in step S <b> 9, the signal current detection circuit 230 acquires the signal current Is (n) that flows when the discharge voltage V <b> 2 is applied to the ion source 11. In the present embodiment, the value of the signal current Is (n) is an average value of values measured a plurality of times during the nth discharge period T2.
Further, in the subsequent step S10, the signal current Is (n) acquired in step S9 is corrected using the estimated non-signal current Ime (n) (= α × Ise (n)) acquired in step S6. Specifically, a corrected signal current Isa (n) = (Is (n) −Ime (n)) = (Is (n) −) obtained by subtracting the estimated non-signal current Ime (n) from the signal current Is (n). α × Ise (n)) is calculated.
In step S11, the corrected signal current Isa (n) is output as a measurement result of the fine particles S to the ECU.

次いで、ステップS12に進み、放電期間T2であるか否か、即ち、放電期間T2が継続しているか否かを判断する。放電期間T2が継続している場合(Yes)には、このステップS12を繰り返して、放電期間T2が終了するのを待つ。そして、放電期間T2が終了すると(No)、ステップS13に進む。   Next, the process proceeds to step S12, and it is determined whether or not it is the discharge period T2, that is, whether or not the discharge period T2 is continued. If the discharge period T2 continues (Yes), this step S12 is repeated to wait for the discharge period T2 to end. When the discharge period T2 ends (No), the process proceeds to step S13.

ステップS13では、既に説明したように、エンジンENGのキースイッチがOFFになったか否かを判断する。そして、エンジンENGのキースイッチがOFFになっていない場合(No)には、ステップS3に戻って、微粒子検知の処理を継続し、エンジンENGのキースイッチがOFFになった場合(Yes)には、微粒子検知の処理を終了する。   In step S13, as already described, it is determined whether or not the key switch of the engine ENG is turned off. If the key switch of the engine ENG is not turned off (No), the process returns to step S3 to continue the particle detection process, and if the key switch of the engine ENG is turned off (Yes). Then, the particle detection process is terminated.

以上で述べたように、本実施形態のシステム1では、気中放電を生じさせる放電期間T2以外の非放電期間T1(=計測期間T1e)に、放電電圧V2よりも低く、気中放電が生じない非放電電圧V1eをイオン源11に印加し、この非放電期間T1に、信号電流検知回路230により検知される非放電電流Ise(n)を取得している。そして、この非放電電流Ise(n)を用いて、放電期間T2中に検知される信号電流Is(n)の値を補正している。
これにより、信号電流Is(n)に含まれる非信号電流Ie(n)の影響を低減し、補正された信号電流Is(n)(補正済信号電流Isa(n))によって、微粒子Sの量をより正確に検知することができる。
As described above, in the system 1 of the present embodiment, in the non-discharge period T1 (= measurement period T1e) other than the discharge period T2 causing the air discharge, the air discharge occurs lower than the discharge voltage V2. A non-discharge voltage V1e is applied to the ion source 11, and the non-discharge current Ise (n) detected by the signal current detection circuit 230 is acquired during the non-discharge period T1. Then, the value of the signal current Is (n) detected during the discharge period T2 is corrected by using the non-discharge current Ise (n).
Thereby, the influence of the non-signal current Ie (n) included in the signal current Is (n) is reduced, and the amount of the fine particles S is corrected by the corrected signal current Is (n) (corrected signal current Isa (n)). Can be detected more accurately.

さらに、本実施形態のシステム1では、非放電電流Ise(n)から、放電期間T2中に検知される信号電流Is(n)に含まれると推定される推定非信号電流Ime(n)を得て、放電期間T2中に検知された信号電流Is(n)から、この推定非信号電流Ime(n)を差し引いて、補正済信号電流Isa(n)を得ている。
これにより、信号電流Is(n)に含まれる非信号電流Ie(n)の影響を適切に低減することができる。
Furthermore, in the system 1 of the present embodiment, the estimated non-signal current Ime (n) estimated to be included in the signal current Is (n) detected during the discharge period T2 is obtained from the non-discharge current Ise (n). Thus, the corrected signal current Isa (n) is obtained by subtracting the estimated non-signal current Ime (n) from the signal current Is (n) detected during the discharge period T2.
Thereby, the influence of the non-signal current Ie (n) included in the signal current Is (n) can be appropriately reduced.

さらに、本実施形態のシステム1では、非放電電圧V1e(具体的には、V1e=1kV)と放電電圧V2(具体的には、V2=3kV)の大きさの比α(具体的には、α=3)に比例して、放電期間T2中には、非放電電流Ise(n)のα倍の非信号電流Ie(n)が流れると推定し(推定非信号電流Ime(n)=α×Ise(n))、信号電流Is(n)から、これを差し引いている。
これにより、簡易な手法によって、信号電流Is(n)に含まれる非信号電流Ie(n)を適切に補正することができる。
Furthermore, in the system 1 of the present embodiment, the ratio α (specifically, the magnitude of the non-discharge voltage V1e (specifically, V1e = 1 kV) and the discharge voltage V2 (specifically, V2 = 3 kV) In proportion to α = 3), it is estimated that a non-signal current Ie (n) that is α times the non-discharge current Ise (n) flows during the discharge period T2 (estimated non-signal current Ime (n) = α × Ise (n)), which is subtracted from the signal current Is (n).
Thereby, the non-signal current Ie (n) included in the signal current Is (n) can be appropriately corrected by a simple method.

また、本実施形態のシステム1で用いた微粒子検知方法によれば、微粒子検知にあたり、非放電電流Iseを用いて信号電流Isを補正することで、微粒子Sの量をより正確に検知することができる。   Further, according to the fine particle detection method used in the system 1 of the present embodiment, in detecting the fine particles, the amount of the fine particles S can be detected more accurately by correcting the signal current Is using the non-discharge current Ise. it can.

本実施形態において、ステップS4,S8を実行しているマイクロプロセッサ100が、イオン源駆動手段に相当する。
また、ステップS9を実行しているマイクロプロセッサ100が、信号電流取得手段に相当し、ステップS5を実行しているマイクロプロセッサ100が、非放電電流取得手段に相当する。また、ステップS6,S10を実行しているマイクロプロセッサ100が、信号電流補正手段に相当し、このうち、ステップS6を実行しているマイクロプロセッサ100が、推定非信号電流取得手段に相当し、ステップS10を実行しているマイクロプロセッサ100が、補正済信号電流取得手段に相当する。
In the present embodiment, the microprocessor 100 executing steps S4 and S8 corresponds to ion source driving means.
Further, the microprocessor 100 executing step S9 corresponds to a signal current acquisition unit, and the microprocessor 100 executing step S5 corresponds to a non-discharge current acquisition unit. Further, the microprocessor 100 executing steps S6 and S10 corresponds to the signal current correction means, and among these, the microprocessor 100 executing step S6 corresponds to the estimated non-signal current acquisition means. The microprocessor 100 executing S10 corresponds to a corrected signal current acquisition unit.

また、本実施形態において、ステップS8を実行しているマイクロプロセッサ100が、イオン源放電駆動ステップに相当し、ステップS4を実行しているマイクロプロセッサ100が、イオン源非放電駆動ステップに相当する。
また、ステップS9を実行しているマイクロプロセッサ100が、信号電流取得ステップに相当し、ステップS5を実行しているマイクロプロセッサ100が、非放電電流取得ステップに相当する。また、ステップS6,S10を実行しているマイクロプロセッサ100が、信号電流補正ステップに相当する。
In the present embodiment, the microprocessor 100 executing step S8 corresponds to an ion source discharge driving step, and the microprocessor 100 executing step S4 corresponds to an ion source non-discharge driving step.
Further, the microprocessor 100 executing step S9 corresponds to a signal current acquisition step, and the microprocessor 100 executing step S5 corresponds to a non-discharge current acquisition step. In addition, the microprocessor 100 executing steps S6 and S10 corresponds to a signal current correction step.

以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施形態では、非放電期間T1全体を、非放電電圧V1eを印加する計測期間T1eとしたが、非放電期間T1の一部を計測期間T1eとしても良い。具体的には、非放電期間T1のうち一部の期間(例えば、T1=100msecのうち前半の50msecの期間)を計測期間T1eとして、イオン源11に非放電電圧V1eを印加する一方、非放電期間T1のうち残りの期間は、イオン源11に印加する電圧をさらに小さくしたり、電圧の印加を停止する(V1e=0V)ようにしても良い。
また、実施形態では、非放電電流Ise及び信号電流Isとして、1つの計測期間T1e及び放電期間T2内に複数回測定した値の平均値を用いたが、1つの計測期間T1e,放電期間T2で非放電電流Ise,信号電流Isを1回測定し、この値を用いても良い。また、複数の測定値のうち、最大値と最小値を除いた測定値の平均値を用いても良い。
また、実施形態では、コロナ放電を放電空間DS内で生じさせ、イオンCPを発生させるようにしたが、針状電極体20の針状先端部22を混合領域MX(円柱状混合領域MX1)内に配置し、針状先端部22と混合領域MXを囲む微粒子帯電部12の内面との間でコロナ放電を生じさせて、イオンCPを発生させ、混合領域MX内でイオンCPをススなどの微粒子Sに付着させるようにしても良い。
In the above, the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and it is needless to say that the present invention can be appropriately modified and applied without departing from the gist thereof.
For example, in the embodiment, the entire non-discharge period T1 is the measurement period T1e for applying the non-discharge voltage V1e. However, a part of the non-discharge period T1 may be the measurement period T1e. Specifically, a part of the non-discharge period T1 (for example, the first 50 msec period of T1 = 100 msec) is set as the measurement period T1e, while the non-discharge voltage V1e is applied to the ion source 11 while non-discharge is performed. In the remaining period of the period T1, the voltage applied to the ion source 11 may be further reduced, or the voltage application may be stopped (V1e = 0V).
In the embodiment, as the non-discharge current Ise and the signal current Is, an average value of values measured a plurality of times within one measurement period T1e and the discharge period T2 is used. However, in the one measurement period T1e and the discharge period T2, The non-discharge current Ise and the signal current Is may be measured once and these values may be used. Moreover, you may use the average value of the measured value except the maximum value and the minimum value among several measured values.
Further, in the embodiment, the corona discharge is generated in the discharge space DS to generate the ions CP. However, the needle-like tip portion 22 of the needle-like electrode body 20 is placed in the mixing region MX (columnar mixing region MX1). The corona discharge is generated between the needle-shaped tip 22 and the inner surface of the fine particle charging unit 12 surrounding the mixed region MX to generate ions CP, and the ions CP are fine particles such as soot in the mixed region MX. You may make it adhere to S.

AM 車両
ENG エンジン
EP 排気管
EG 排気ガス
S 微粒子
SC 帯電微粒子
CP イオン
CPF 浮遊イオン
CPH 排出イオン
Is 信号電流
Ie 非信号電流
Ise 非放電電流
Ime 推定非信号電流
Isa 補正済信号電流
T1 非放電期間
T1e 計測期間
T2 放電期間
1 微粒子検知システム
10 検知部
11 イオン気体噴射源(イオン源)
12 微粒子帯電部
20 針状電極体
22 (針状電極体の)針状先端部(イオン源)
31 ノズル部(イオン源)
31N ノズル
SGND センサGND電位
PV2 放電電位
PV3 補助電位
PVE 接地電位
V1e 非放電電圧
V2 放電電圧
V3 補助電圧
MX 混合領域
42 捕集極
50 補助電極体
53 (補助電極体の)補助電極部
160 ケーブル
AK 圧縮空気
AR 空気
300 圧送ポンプ
100 マイクロプロセッサ
201 回路部
210 イオン源電源回路
220 計測制御回路
230 信号電流検知回路
240 補助電極電源回路
S4,S8 イオン源駆動手段
S8 イオン源放電駆動ステップ
S4 イオン源非放電駆動ステップ
S9 信号電流取得手段,信号電流取得ステップ
S5 非放電電流取得手段,非放電電流取得ステップ
S6,S10 信号電流補正手段,信号電流補正ステップ
S6 推定非信号電流取得手段
S10 補正済信号電流取得手段
AM Vehicle ENG Engine EP Exhaust pipe EG Exhaust gas S Particle SC Charged particle CP Ion CPF Floating ion CPH Discharged ion Is Signal current Ie Non-signal current Ise Non-discharge current Ime Estimated non-signal current Isa Corrected signal current T1 Non-discharge period T1e Measurement Period T2 Discharge period 1 Particulate detection system 10 Detection unit 11 Ion gas injection source (ion source)
12 Fine Particle Charger 20 Needle-like Electrode 22 (Needle Tip) (Ion Source)
31 Nozzle (ion source)
31N Nozzle SGND Sensor GND potential PV2 Discharge potential PV3 Auxiliary potential PVE Ground potential V1e Non-discharge voltage V2 Discharge voltage V3 Auxiliary voltage MX Mixed region 42 Collection electrode 50 Auxiliary electrode body 53 (Auxiliary electrode body) Auxiliary electrode section 160 Cable AK Compression Air AR Air 300 Pressure pump 100 Microprocessor 201 Circuit unit 210 Ion source power circuit 220 Measurement control circuit 230 Signal current detection circuit 240 Auxiliary electrode power circuit S4, S8 Ion source driving means S8 Ion source discharge driving step S4 Ion source non-discharge driving Step S9 Signal current acquisition means, signal current acquisition step S5 Non-discharge current acquisition means, non-discharge current acquisition steps S6, S10 Signal current correction means, signal current correction step S6 Estimated non-signal current acquisition means S10 Corrected signal current acquisition means

Claims (4)

気中放電によりイオンを生成するイオン源と、
上記イオン源に電圧を印加するイオン源電源回路と、
被測定ガス中の微粒子に上記イオンが付着した帯電微粒子の量に応じて変化する信号電流の大きさを検知する信号電流検知回路とを備える
微粒子検知システムであって、
上記イオン源電源回路は、
上記気中放電が生じる放電電圧、及び、上記放電電圧よりも低く、上記気中放電が生じない非放電電圧を選択して、上記イオン源に印加可能に構成されてなり、
上記気中放電を生じさせる放電期間に、上記イオン源電源回路に、上記放電電圧を上記イオン源へ印加させ、
上記放電期間以外の上記気中放電を生じさせない非放電期間のうち、計測期間に、上記イオン源電源回路に、上記非放電電圧を上記イオン源へ印加させる
イオン源駆動手段と、
上記放電期間に、上記信号電流検知回路により検知される上記信号電流を取得する信号電流取得手段と、
上記計測期間に、上記信号電流検知回路により検知される非放電電流を取得する非放電電流取得手段と、
上記非放電電流を用いて、上記放電期間中に検知される上記信号電流の値を補正する信号電流補正手段とを備える
微粒子検知システム。
An ion source that generates ions by air discharge;
An ion source power supply circuit for applying a voltage to the ion source;
A particle detection system comprising: a signal current detection circuit that detects a magnitude of a signal current that varies according to the amount of charged particles in which the ions adhere to particles in a measurement gas,
The ion source power circuit is
The discharge voltage at which the air discharge occurs, and the non-discharge voltage that is lower than the discharge voltage and does not cause the air discharge, are configured to be applied to the ion source,
In the discharge period causing the air discharge, the ion source power supply circuit is applied the discharge voltage to the ion source,
Among the non-discharge periods that do not cause the air discharge other than the discharge period, the ion source power supply circuit causes the ion source power supply circuit to apply the non-discharge voltage to the ion source during the non-discharge period; and
Signal current acquisition means for acquiring the signal current detected by the signal current detection circuit during the discharge period;
Non-discharge current acquisition means for acquiring a non-discharge current detected by the signal current detection circuit during the measurement period;
A fine particle detection system comprising: a signal current correction unit that corrects the value of the signal current detected during the discharge period using the non-discharge current.
請求項1に記載の微粒子検知システムであって、
前記信号電流補正手段は、
前記計測期間中に検知される前記非放電電流から、前記放電期間中に検知される前記信号電流に含まれると推定される推定非信号電流を得る推定非信号電流取得手段と、
上記放電期間中に検知された上記信号電流から、上記推定非信号電流を差し引いて、補正済信号電流を得る補正済信号電流取得手段とを有する
微粒子検知システム。
The particulate detection system according to claim 1,
The signal current correction means includes
Estimated non-signal current acquisition means for obtaining an estimated non-signal current estimated to be included in the signal current detected during the discharge period from the non-discharge current detected during the measurement period;
A fine particle detection system comprising corrected signal current acquisition means for obtaining a corrected signal current by subtracting the estimated non-signal current from the signal current detected during the discharge period.
請求項2に記載の微粒子検知システムであって、
前記非放電電圧は、前記放電電圧の1/αの大きさ(α>1)であり、
前記推定非信号電流取得手段は、
前記推定非信号電流として、前記非放電電流に上記αを乗じた値を取得する
微粒子検知システム。
The fine particle detection system according to claim 2,
The non-discharge voltage is 1 / α of the discharge voltage (α> 1),
The estimated non-signal current acquisition means includes
A particulate detection system that acquires a value obtained by multiplying the non-discharge current by the α as the estimated non-signal current.
気中放電によりイオンを生成するイオン源と、
上記イオン源に電圧を印加するイオン源電源回路と、
被測定ガス中の微粒子に上記イオンが付着した帯電微粒子の量に応じて変化する信号電流の大きさを検知する信号電流検知回路とを備える
微粒子検知システムにおける微粒子検知方法であって、
上記イオン源電源回路は、
上記気中放電が生じる放電電圧、及び、上記放電電圧よりも低く、上記気中放電が生じない非放電電圧を選択して、
上記イオン源に印加可能に構成されてなり、
上記気中放電を生じさせる放電期間に、上記イオン源電源回路に、上記放電電圧を上記イオン源へ印加させるイオン源放電駆動ステップと、
上記放電期間以外の上記気中放電を生じさせない非放電期間のうち、計測期間に、上記イオン源電源回路に、上記非放電電圧を上記イオン源へ印加させるイオン源非放電駆動ステップと、
上記放電期間に、上記信号電流検知回路により検知される上記信号電流を取得する信号電流取得ステップと、
上記計測期間に、上記信号電流検知回路により検知される非放電電流を取得する非放電電流取得ステップと、
上記非放電電流を用いて、上記放電期間中に検知される上記信号電流の値を補正する信号電流補正ステップとを備える
微粒子検知方法。
An ion source that generates ions by air discharge;
An ion source power supply circuit for applying a voltage to the ion source;
A fine particle detection method in a fine particle detection system comprising a signal current detection circuit that detects a magnitude of a signal current that changes according to the amount of charged fine particles in which the ions adhere to fine particles in a gas to be measured,
The ion source power circuit is
Select a discharge voltage at which the air discharge occurs and a non-discharge voltage lower than the discharge voltage at which the air discharge does not occur,
Configured to be applied to the ion source,
An ion source discharge driving step of causing the ion source power supply circuit to apply the discharge voltage to the ion source during a discharge period causing the air discharge;
An ion source non-discharge driving step for applying the non-discharge voltage to the ion source in the ion source power supply circuit during a measurement period among non-discharge periods that do not cause the air discharge other than the discharge period;
A signal current acquisition step of acquiring the signal current detected by the signal current detection circuit during the discharge period;
A non-discharge current acquisition step of acquiring a non-discharge current detected by the signal current detection circuit during the measurement period;
A fine particle detection method comprising: a signal current correction step of correcting the value of the signal current detected during the discharge period using the non-discharge current.
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