JP6248964B2 - 粒子状物質検出装置 - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関から発生した排ガスに含まれる粒子状物質の量を検出する粒子状物質検出装置に関する。
内燃機関の排気管には、排ガスに含まれる粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ：ＰＭ）を捕集する排ガス浄化装置が設けられている。この排ガス浄化装置は、排ガスに含まれる粒子状物質の量を検出するＰＭセンサを有する粒子状物質検出装置を備えており、この粒子状物質検出装置によって得られた情報を基に、排ガス浄化装置の故障検知が行われている。
粒子状物質検出装置に用いられるＰＭセンサは、粒子状物質の検出を終えた後、次回の検出を行うまでの間に、ＰＭセンサを加熱することにより、ＰＭセンサに付着した粒子状物質を燃焼除去するよう構成されている。
粒子状物質検出装置に用いられるＰＭセンサは、粒子状物質の検出を終えた後、次回の検出を行うまでの間に、ＰＭセンサを加熱することにより、ＰＭセンサに付着した粒子状物質を燃焼除去するよう構成されている。
ところで、内燃機関の冷間始動時には、排ガス中の水分が凝集した凝集水がＰＭセンサに付着することが考えられる。この凝集水の付着のタイミングが、上述のＰＭセンサの加熱のタイミングに重なると、ＰＭセンサの被水割れを招く要因となることが懸念される。そこで、特許文献１の粒子状物質検出装置においては、内燃機関の冷間始動時の所定期間は、ＰＭセンサにおける粒子状物質の燃焼除去のための加熱を行わないようにしている。
しかしながら、特許文献１に示された粒子状物質検出装置には以下の課題がある。
特許文献１に示された粒子状物質検出装置において、ＰＭセンサを加熱しない状態で、ＰＭセンサが被水するとＰＭセンサの表面に凝集水が付着する。この凝集水には、燃料やエンジンオイル、排気管の金属成分等が含有されている場合がある。そのため、ＰＭセンサに付着した凝集水が乾燥した際に、凝集水の含有物がＰＭセンサの表面に残留する。これら残留物によって、ＰＭセンサの誤作動や誤検出が生じる場合がある。
特許文献１に示された粒子状物質検出装置において、ＰＭセンサを加熱しない状態で、ＰＭセンサが被水するとＰＭセンサの表面に凝集水が付着する。この凝集水には、燃料やエンジンオイル、排気管の金属成分等が含有されている場合がある。そのため、ＰＭセンサに付着した凝集水が乾燥した際に、凝集水の含有物がＰＭセンサの表面に残留する。これら残留物によって、ＰＭセンサの誤作動や誤検出が生じる場合がある。
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、粒子量検出手段における被水割れ及び凝集水の付着を抑制することができる粒子状物質検出装置を提供しようとするものである。
本発明の一態様は、内燃機関から排出される排ガスに含まれる粒子状物質の一部を堆積させる被堆積部と、該被堆積部上に互いに離れて配置された一対の対向電極とを備えており、上記被堆積部に上記粒子状物質が堆積することによる電気的特性の変化に応じて電気信号の出力を変化させる粒子量検出手段と、
排ガス又は排ガスを流通する排気管の温度を検出する温度検出手段と、
上記粒子量検出手段によって出力された上記電気信号を基に、上記被堆積部における上記粒子状物質の堆積量を判定すると共に、上記温度検出手段によって検出された排ガス又は排気管の温度に関する情報を受信するコントロールユニットと、
上記被堆積部を加熱するための加熱手段とを備えており、
上記コントロールユニットは、上記温度検出手段によって検出される排ガス温度が１００℃以下、又は上記温度検出手段によって検出される排気管温度が６０℃以下となる内燃機関の冷間始動時において、該加熱手段によって、上記被堆積部を３００℃〜８００℃に加熱する制御を行い、
上記コントロールユニットは、上記内燃機関が始動してから、上記加熱手段による上記被堆積部の加熱を開始するよう構成されていることを特徴とする粒子状物質検出装置にある。
排ガス又は排ガスを流通する排気管の温度を検出する温度検出手段と、
上記粒子量検出手段によって出力された上記電気信号を基に、上記被堆積部における上記粒子状物質の堆積量を判定すると共に、上記温度検出手段によって検出された排ガス又は排気管の温度に関する情報を受信するコントロールユニットと、
上記被堆積部を加熱するための加熱手段とを備えており、
上記コントロールユニットは、上記温度検出手段によって検出される排ガス温度が１００℃以下、又は上記温度検出手段によって検出される排気管温度が６０℃以下となる内燃機関の冷間始動時において、該加熱手段によって、上記被堆積部を３００℃〜８００℃に加熱する制御を行い、
上記コントロールユニットは、上記内燃機関が始動してから、上記加熱手段による上記被堆積部の加熱を開始するよう構成されていることを特徴とする粒子状物質検出装置にある。
上記粒子状物質検出装置においては、内燃機関の冷間始動時に、上記加熱手段によって、上記被堆積部を３００℃〜８００℃に加熱する制御を行う。そのため、粒子量検出手段における被水割れ及び凝集水の付着を抑制することができる。すなわち、上記被堆積部を３００℃〜８００℃の間に加熱すると、上記被堆積部と凝集水との間において、ライデンフロスト現象を生じさせることができる。
ライデンフロスト現象とは、所定の温度以上に加熱された固体と、液体とが接触した部位において、液体が気化、蒸発して蒸気の膜を形成し、この蒸気の膜によって、固体と液体とが接触しなくなるというものである。上記粒子状物質検出装置においては、上記被堆積部を３００℃〜８００℃に加熱することにより、凝集水との間において、ライデンフロスト現象が発生し、上記被堆積部と凝集水とが接触しなくなる。また、水蒸気の膜の上に浮いた状態の凝集水は、上記被堆積部との間における摩擦係数が小さくなるため、上記被堆積部の表面を容易に移動することができる。
そのため、加熱された上記被堆積部が被水したとしても、ライデンフロスト現象によって、上記被堆積部から凝集水が容易に滑り落ちる。したがって、上記被堆積部における凝集水の付着を防止すると共に、凝集水が付着することによって上記被堆積部が急冷されることを抑制できる。これにより、上記被堆積部に、凝集水に含まれた種々の成分が残留物として付着すること、及び上記被堆積部における被水割れの発生を抑制することができる。
以上のごとく、上記粒子状物質検出装置によれば、粒子量検出手段における被水割れ及び残留物の付着を抑制することができる。
上記粒子状物質検出装置において、上記粒子量検出手段は、上記一対の対向電極間における電気抵抗の変化に応じて上記電気信号の出力を変化させることが好ましい。上記一対の対向電極間における電気抵抗値の変化を利用する電気抵抗式の上記粒子量検出手段は、他の形式の粒子量検出手段と比べて上記粒子状物質の検出精度が高く、ばらつきが少ない。したがって、上記粒子状物質の堆積量の検出精度をより向上することができる。
また、上記加熱手段による上記被堆積部の加熱は、内燃機関の始動時から所定の運転時間を経過するまで継続することが好ましい。この場合には、排ガスにおいて凝集水が発生しなくなる所定の運転時間まで加熱を継続することにより、上記被堆積部における被水割れ及び凝集水の付着を確実に防止することができる。
また、上記加熱手段における上記被堆積部の加熱温度は、３００℃〜８００℃に設定してある。上記加熱手段による加熱温度が３００℃未満の場合、上記被堆積部と凝集水との間においてライデンフロスト現象が生じず、上記被堆積部に凝集水が付着するおそれがある。また、上記加熱手段による加熱温度が８００℃を超える場合、ライデンフロスト現象が生じたとしても被水割れが生じるおそれがある。
また、上記加熱手段における上記被堆積部の加熱温度は、４００℃〜７００℃とすることが好ましい。この場合には、凝集水の付着の抑制及び被水割れの発生の抑制効果をより向上することができる。
また、上記加熱手段における上記被堆積部の加熱温度は、４００℃〜７００℃とすることが好ましい。この場合には、凝集水の付着の抑制及び被水割れの発生の抑制効果をより向上することができる。
（実施例１）
上記粒子状物質検出装置にかかる実施例について図１〜図４を参照して説明する。
図１に示すごとく、粒子状物質検出装置１は、被堆積部２２に粒子状物質６が堆積することによる電気的特性の変化に応じて電気信号の出力を変化させる粒子量検出手段２と、排ガスの温度を検出する温度検出手段３と、粒子状物質６の堆積量を判定するコントロールユニット４と、被堆積部２２を加熱する加熱手段２４とを備えている。
上記粒子状物質検出装置にかかる実施例について図１〜図４を参照して説明する。
図１に示すごとく、粒子状物質検出装置１は、被堆積部２２に粒子状物質６が堆積することによる電気的特性の変化に応じて電気信号の出力を変化させる粒子量検出手段２と、排ガスの温度を検出する温度検出手段３と、粒子状物質６の堆積量を判定するコントロールユニット４と、被堆積部２２を加熱する加熱手段２４とを備えている。
図２に示すごとく、粒子量検出手段２は、内燃機関５から排出される排ガスに含まれる粒子状物質６の一部を堆積させる被堆積部２２と、被堆積部２２上に互いに離れて配置された一対の対向電極２３とを備えている。コントロールユニット４は、粒子量検出手段２によって出力された電気信号を基に、被堆積部２２における粒子状物質６の堆積量を判定すると共に、温度検出手段３によって検出された排ガスの温度に関する情報を受信する。また、コントロールユニット４は、温度検出手段３によって検出される排ガス温度が１００℃以下となる内燃機関５の冷間始動時において、加熱手段２４によって、被堆積部２２を３００℃〜８００℃に加熱する制御を行う。
以下、さらに詳細に説明する。
図１に示すごとく、粒子状物質検出装置１は、自動車に搭載された内燃機関５から、排気管５３を通じて排出される排ガスに含まれる粒子状物質６を検出するためのものである。本例の内燃機関５は、過給器５１を搭載したディーゼルエンジンである。また、内燃機関５に接続された排気管５３には、酸化触媒５２１（ＤＯＣ）及びパティキュレートフィルタ５２２（ＤＰＦ）を備えた浄化システム５２が設けられている。
図１に示すごとく、粒子状物質検出装置１は、自動車に搭載された内燃機関５から、排気管５３を通じて排出される排ガスに含まれる粒子状物質６を検出するためのものである。本例の内燃機関５は、過給器５１を搭載したディーゼルエンジンである。また、内燃機関５に接続された排気管５３には、酸化触媒５２１（ＤＯＣ）及びパティキュレートフィルタ５２２（ＤＰＦ）を備えた浄化システム５２が設けられている。
粒子状物質検出装置１は、排ガスに含まれる粒子状物質６の量を検出する粒子量検出手段２と、排気管５３を流通する排ガスの温度を検出する温度検出手段３と、粒子量検出手段２から出力された電気信号及び温度検出手段３から出力された温度情報を受信するコントロールユニット４とを備えている。
温度検出手段３は、排気管５３における浄化システム５２の上流側に設けてある。温度検出手段３は、感温素子を備えた温度センサからなり、排気管５３を流通する排ガスの温度を検出可能に構成されている。尚、本例においては、温度検出手段３によって、排ガスの温度を検出したが、排気管５３の温度を検出してもよい。
図２及び図３に示すごとく、粒子量検出手段２は、排気管５３における浄化システム５２の下流側に設けてある。粒子量検出手段２は、粒子状物質６の量を検出するＰＭセンサであり、粒子状物質６の一部を捕集する捕集部２１と、捕集部２１を加熱する加熱手段２４とを備えている。
捕集部２１は、排ガス中の粒子状物質６を堆積させる被堆積部２２と、被堆積部２２上に互いに離れて配置された一対の対向電極２３とを備えている。被堆積部２２は、略長方形の板状をなしており、電気絶縁性を備えたセラミックス材料によって形成されている。セラミックス材料としては、例えば、アルミナ、ジルコニア、ベリリア、ムライト、窒化珪素等を用いることができる。また、被堆積部２２における表面粗度は、１０点平均粗さにおいて、２．０μｍとした。本例において、１０点平均粗さの基準長さは、２００μｍとした。また、基準長さは、ＪＩＳ Ｂ ０６３３に準ずるものであってもよい。
一対の対向電極２３は、導電性材料からなり、被堆積部２２の表面に形成されている。一対の対向電極２３は、被堆積部２２における長手方向と平行に形成された電極基部２３１と、電極基部２３１から長手方向と直交して延設された複数の櫛歯部２３２とをそれぞれ有している。各対向電極２３は、電極基部２３１が互いに向かい合うように配置されると共に、一方の対向電極２３における櫛歯部２３２の間に、他方の対向電極２３における櫛歯部２３２が入り込むように配置されている。
図３に示すごとく、被堆積部２２に粒子状物質６が堆積し、一対の対向電極２３の間が粒子状物質６によって導通されることで、一対の対向電極２３間の電気抵抗値が低減する。一対の対向電極２３の間には電圧が印加されており、一対の対向電極２３間の電気抵抗値の変化に伴い、対向電極２３間を流れる電気信号としての電流量が変化する。これにより、粒子量検出手段２からコントロールユニット４へと出力される電流値が変化する。つまり、粒子量検出手段２から出力される電流値は、被堆積部２２における粒子状物質６の堆積量に応じて変化するものであり、粒子状物質６の堆積量に関する情報を有するものである。コントロールユニット４は、シャント抵抗を備えており、出力された電流値とシャント抵抗の積で算出される電圧をＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）へと出力する。
図２に示すごとく、加熱手段２４は、電源から供給される電流を流通することで発熱する熱線２４１と、熱線２４１が配設された絶縁性材料からなる加熱基部２４２とを有している。加熱手段２４は、被堆積部２２における一対の対向電極２３が配置された側と反対側に、被堆積部２２と積層して配置されている。加熱手段２４は、内燃機関５の冷間始動時に被堆積部２２を加熱する予備加熱と、捕集部２１に捕集された粒子状物質６を除去するための高温加熱とを行うように構成されている。
予備加熱の温度は、３００℃〜８００℃に設定することができる。本例においては、予備加熱の温度を５００℃とした。予備加熱は、温度検出手段３によって検出された排ガスの温度が１００℃以下の状態において行われる。
また、高温加熱の温度は、８００℃に設定してある。高温加熱は、粒子状物質６の堆積量を検出した後や、被堆積部２２に粒子状物質６が十分堆積せずに内燃機関５の運転が停止した場合等に、新たに粒子状物質６を堆積させる前のタイミングにおいて行われる。
本例のコントロールユニット４は、加熱手段２４による加熱の制御と、電気信号の出力に基づいて被堆積部２２における粒子状物質６の堆積量及び、捕集時間中に排出された粒子状物質６の総排出量の算出を行う。
図４に示すごとく、本例において、コントロールユニット４による加熱手段２４の制御は、温度検出手段３によって検出された温度情報を利用して行われる。図４は、横軸を内燃機関の運転時間として、縦軸を加熱手段２４における加熱温度としたグラフである。内燃機関５の始動時（ｔｓ）、温度検出手段３によって内燃機関５から排出される排ガスの温度を検出する。このとき、排ガスの温度が１００℃以下であった場合、コントロールユニット４は、冷間始動と判断し、加熱手段２４を予備加熱状態とする。そして、内燃機関５の始動から所定の運転時間ｔ１を超えるまでの間、加熱手段２４による被堆積部２２の予備加熱を継続する。本例においては、所定の運転時間ｔ１を６００秒とした。所定の運転時間ｔ１が６００秒を超えた際に、加熱手段２４の予備加熱を終了する。本例においては、予備加熱が終了した後、加熱手段２４を高温加熱状態として、被堆積部２２上に堆積した粒子状物質６を燃焼除去する。運転時間ｔ２において、被堆積部２２の粒子状物質６の燃焼除去が完了すると、加熱手段２４は加熱を終了し、捕集部２１への粒子状物質６の補修を開始する。
また、コントロールユニット４は、電気信号の出力と被堆積部２２における粒子状物質６の堆積量との関係を示した堆積量関係データと、被堆積部２２における粒子状物質６の堆積量と排ガスに含まれる粒子状物質６の総排出量との関係を示した排出量関係データとを記憶している。堆積量関係データ及び排出量関係データは、内燃機関５において確認試験を実施し、予め求めたものである。コントロールユニット４は、電気信号の出力を基に堆積量関係データを用いて粒子状物質６の堆積量を算出する。そして、算出された堆積量を基に排出量関係データを用いて粒子状物質６の総排出量を算出することができる。これにより、算出された粒子状物質６の総排出量が、コントロールユニット４に出力される。
次に本例の作用効果について説明する。
粒子状物質検出装置１においては、内燃機関５の冷間始動時に、加熱手段２４によって、被堆積部２２を３００℃〜８００℃に加熱する制御を行う。そのため、粒子量検出手段２における被水割れ及び凝集水の付着を抑制することができる。すなわち、被堆積部２２を３００℃〜８００℃の間に加熱すると、被堆積部２２と凝集水との間において、ライデンフロスト現象を生じさせることができる。
粒子状物質検出装置１においては、内燃機関５の冷間始動時に、加熱手段２４によって、被堆積部２２を３００℃〜８００℃に加熱する制御を行う。そのため、粒子量検出手段２における被水割れ及び凝集水の付着を抑制することができる。すなわち、被堆積部２２を３００℃〜８００℃の間に加熱すると、被堆積部２２と凝集水との間において、ライデンフロスト現象を生じさせることができる。
そのため、被堆積部２２が被水したとしても、ライデンフロスト現象によって被堆積部２２と凝集水とは接触することなく、被堆積部２２から凝集水が滑り落ちる。したがって、被堆積部２２における凝集水の付着を防止すると共に、凝集水が付着することによって被堆積部２２が急冷されることを抑制できる。これにより、被堆積部２２に、凝集水に含まれた種々の成分が残留物として付着すること、及び被堆積部２２における被水割れを抑制することができる。
また、粒子量検出手段２は、一対の対向電極２３間における電気抵抗の変化に応じて電気信号の出力を変化させる。一対の対向電極２３間における電気抵抗値の変化を利用する電気抵抗式の粒子量検出手段２は、他の形式の粒子量検出手段２と比べて粒子状物質６の検出精度が高く、ばらつきが少ない。したがって、粒子状物質６の堆積量の検出精度をより向上することができる。
また、加熱手段２４による被堆積部２２の加熱は、内燃機関５の始動時ｔｓから所定の運転時間ｔ１を経過するまで継続する。そのため、排ガスにおいて凝集水が発生しなくなる所定の運転時間ｔ１まで加熱を継続し、被堆積部２２における凝集水の付着を確実に防止することができる。
また、本例においては、加熱手段２４による被堆積部２２の予備加熱のタイミングを、運転時間によって制御したが、排ガス又は排気管の温度によって制御してもよい。このとき、内燃機関５の始動時から、温度検出手段３によって検出される排ガス温度が１００℃を超えるまで、又は温度検出手段３によって検出される排気管５３温度が６０℃を超えるまで継続する。この場合には、排ガスにおいて凝集水が発生しなくなる温度まで排ガス又は排気管５３の温度が上昇するまで加熱を継続するため、被堆積部２２における被水割れ及び凝集水の付着を確実に防止することができる。
また、被堆積部２２は、セラミックス材料からなる。そのため、被堆積部２２における耐熱性を向上すると共に、被堆積部２２の加熱時における凝集水の付着をより防止することができる。
また、被堆積部２２の表面粗度Ｒｚは、１０点平均粗さにおいて、０．０１μｍ≦Ｒｚ≦４．０μｍである。そのため、被堆積部２２における凝集水の付着をより確実に防止することができる。尚、表面粗度Ｒｚが０．０１μｍ未満の場合には、凝集水の付着を防止するためには有利であるが、加工により所望の表面粗度を得られない場合がある。また、表面粗度Ｒｚが４．０μｍを超える場合、凝集水と被堆積部２２との接触角が大きくなり、濡れ性が増し、ライデンフロスト現象が発生しなくなる場合がある。
以上のごとく、本例の粒子状物質検出装置１によれば、粒子量検出手段２における被水割れ及び残留物の付着を抑制することができる。
（確認試験１）
本確認試験においては、加熱手段２４による加熱温度を変更した際の残留物及び被水割れの有無の確認を行った。
残留物の確認試験は、実施例１に示した粒子量検出手段２において、加熱手段２４の加熱温度を１００℃〜９００℃の間において１００℃刻みで設定し、各温度に加熱された被堆積部２２に凝集水を滴下する。尚、凝集水は、Ｍｎ(Ｎｏ3)2、ＭｇＳＯ4等の不純物を約６ｗｔ％含むものである。凝集水の滴下量は、１μｌ及び２μｌの２パターンとした。
本確認試験においては、加熱手段２４による加熱温度を変更した際の残留物及び被水割れの有無の確認を行った。
残留物の確認試験は、実施例１に示した粒子量検出手段２において、加熱手段２４の加熱温度を１００℃〜９００℃の間において１００℃刻みで設定し、各温度に加熱された被堆積部２２に凝集水を滴下する。尚、凝集水は、Ｍｎ(Ｎｏ3)2、ＭｇＳＯ4等の不純物を約６ｗｔ％含むものである。凝集水の滴下量は、１μｌ及び２μｌの２パターンとした。
被堆積部２２に凝集水を滴下した後、被堆積部２２表面における成分分析を実施し、残留物の有無を確認した。表１における残留物に関する判定における「◎」は、１μｌ及び２μｌのいずれにおいても残留物が検出されなかったことを示す。また、「○」は、１μｌでは残留物が検出されず、２μｌでは残留物が検出されたことを示す。また、「×」は、１μｌ及び２μｌのいずれにおいても残留物が検出されたことを示す。
被水割れの確認試験は、残留物の確認試験と同様に、実施例１に示した粒子量検出手段２において、加熱手段２４の加熱温度を１００℃〜９００℃の間において１００℃刻みで設定し、各温度に加熱された被堆積部２２に凝集水を滴下する。凝集水の滴下量は、１μｌ及び１．５μｌの２パターンとした。
試験試料は、各温度に１０個ずつ用意し、被堆積部２２に凝集水を滴下した後、被水割れの有無を確認した。表１の被水割れに関する判定における「◎」は、１μｌ及び１．５μｌのいずれにおいても被水割れが確認されなかったことを示す。また、「○」は、１μｌでは被水割れが確認されず、１．５μｌでは１つ以上の試験試料において被水割れが確認されたことを示す。また、「×」は、１μｌ及び２μｌのいずれにおいても１つ以上の試験試料において被水割れが確認されたことを示す。
また、表１の総合判定について、「◎」は、残留物の判定及び被水割れの判定のいずれも「◎」であったことを示す。また、「○」は、残留物の判定及び被水割れの判定のいずれか一方が「◎」で他方が「○」であったことを示す。また、「×」は、残留物の判定及び被水割れの判定のいずれか一方が「×」であったことを示す。
表１に示すごとく、残留物の確認試験においては、加熱手段２４における加熱温度を３００℃〜９００℃とした場合には、１μｌの凝集水を滴下しても残留物が確認されなかった。また、加熱手段２４における加熱温度を４００℃〜９００℃とした場合には、２μｌの凝集水を滴下しても残留物が確認されなかった。つまり、加熱手段２４における加熱温度を３００℃〜９００℃とすることで残留物の付着を抑制できることが確認された。また、加熱手段２４における加熱温度を４００℃〜９００℃とすることで、残留物の付着を抑制する効果が向上し、より多くの凝集水を滴下した場合にも、残留物の付着を抑制できることが確認された。
また、残留物の確認試験においては、加熱手段２４における加熱温度が１００℃〜８００℃の範囲では、１μｌの凝集水を滴下しても被水割れが確認されなかった。また、加熱手段２４における加熱温度が１００℃〜７００℃の範囲では、１．５μｌの凝集水を滴下しても被水割れが確認されなかった。つまり、加熱手段２４における加熱温度を１００℃〜８００℃とすることで被水割れの発生を抑制できることが確認された。また、加熱手段２４における加熱温度を１００℃〜７００℃とすることで、被水割れの発生を抑制する効果が向上し、より多くの凝集水を滴下した場合にも、被水割れの発生を抑制できることが確認された。
このように、加熱手段２４における加熱温度を３００℃〜８００℃の範囲内に設定することで、残留物の付着の抑制効果と、及び被水割れの発生の抑制効果を得ることができる。また、加熱手段２４における加熱温度を４００℃〜７００℃の範囲内に設定することで、残留物の付着の抑制効果と、及び被水割れの発生の抑制効果をさらに向上することができる。
（確認試験２）
本確認試験においては、被堆積部２２における表面粗度を変化させた際の残留物の有無の確認を行った。
残留物の確認試験は、表面粗度Ｒｚを２．０μｍ、２．５μｍ、４．０μｍ、４．５μｍ、５．０μｍとした粒子量検出手段を用いた。各粒子量検出手段は、加熱手段２４の加熱温度を２５０℃〜５００℃の間においては５０℃刻みで、５００℃〜８００℃の間においては１００℃刻みで設定し、各温度に加熱された被堆積部２２に凝集水を滴下する。尚、凝集水は、Ｍｎを約６ｗｔ％含むものである。凝集水の滴下量は、０．３μｌとした。
本確認試験においては、被堆積部２２における表面粗度を変化させた際の残留物の有無の確認を行った。
残留物の確認試験は、表面粗度Ｒｚを２．０μｍ、２．５μｍ、４．０μｍ、４．５μｍ、５．０μｍとした粒子量検出手段を用いた。各粒子量検出手段は、加熱手段２４の加熱温度を２５０℃〜５００℃の間においては５０℃刻みで、５００℃〜８００℃の間においては１００℃刻みで設定し、各温度に加熱された被堆積部２２に凝集水を滴下する。尚、凝集水は、Ｍｎを約６ｗｔ％含むものである。凝集水の滴下量は、０．３μｌとした。
被堆積部２２に凝集水を滴下した後、被堆積部２２の表面における成分分析による残留物の有無の確認と、電極間における短絡の有無の確認を行った。表２は、各温度及び各表面粗度Ｒｚにおける試験結果を示すものである。表２において、「○」は、残留物及び電極間の短絡のいずれも確認されなかったことを示す。また、「×」は、残留物及び電極間の短絡のいずれか一方又は両方が確認されたことを示す。
加熱温度が３５０℃〜８００℃の範囲においては、いずれの表面粗度Ｒｚにおいても、残留物及び電極間の短絡は確認されなかった。また、加熱温度が３００℃の場合には、表面粗度Ｒｚが４．０μｍ以下において、残留物及び電極間の短絡は確認されなかった。また、加熱温度が２５０度の場合には、いずれの表面粗度Ｒｚにおいても残留物及び電極間の短絡の少なくとも一方が生じた。
このように、表面粗度Ｒｚを４．０μｍ以下とすることにより、加熱温度を３００℃〜８００℃の範囲内において、残留物の付着の抑制効果をより確実に得ることができる。また、表面粗度Ｒｚは、４．０μｍ以下でより小さいことが望ましいが、生産性の観点から０．０１μｍ以上とすることが好ましい。
１ 粒子状物質検出装置
２ 粒子量検出手段
２２ 被堆積部
２３ 対向電極
２４ 加熱手段
３ 温度検出手段
４ コントロールユニット
５ 内燃機関
５３ 排気管
６ 粒子状物質
２ 粒子量検出手段
２２ 被堆積部
２３ 対向電極
２４ 加熱手段
３ 温度検出手段
４ コントロールユニット
５ 内燃機関
５３ 排気管
６ 粒子状物質
Claims (5)
- 内燃機関（５）から排出される排ガスに含まれる粒子状物質（６）の一部を堆積させる被堆積部（２２）と、該被堆積部（２２）上に互いに離れて配置された一対の対向電極（２３）とを備えており、上記被堆積部（２２）に上記粒子状物質（６）が堆積することによる電気的特性の変化に応じて電気信号の出力を変化させる粒子量検出手段（２）と、
排ガス又は排ガスを流通する排気管（５３）の温度を検出する温度検出手段（３）と、
上記粒子量検出手段（２）によって出力された上記電気信号を基に、上記被堆積部（２２）における上記粒子状物質（６）の堆積量を判定すると共に、上記温度検出手段（３）によって検出された排ガス又は排気管（５３）の温度に関する情報を受信するコントロールユニット（４）と、
上記被堆積部（２２）を加熱するための加熱手段（２４）とを備えており、
上記コントロールユニット（４）は、上記温度検出手段（３）によって検出される排ガス温度が１００℃以下、又は上記温度検出手段（３）によって検出される排気管（５３）温度が６０℃以下となる内燃機関（５）の冷間始動時において、該加熱手段（２４）によって、上記被堆積部（２２）を３００℃〜８００℃に加熱する制御を行い、
上記コントロールユニット（４）は、上記内燃機関（５）が始動してから、上記加熱手段（２４）による上記被堆積部（２２）の加熱を開始するよう構成されていることを特徴とする粒子状物質検出装置（１）。 - 上記粒子量検出手段（２）は、上記一対の対向電極（２３）間における電気抵抗の変化に応じて上記電気信号の出力を変化させることを特徴とする請求項１に記載の粒子状物質検出装置（１）。
- 上記加熱手段（２４）による上記被堆積部（２２）の加熱は、内燃機関（５）の始動時から所定の運転時間を経過するまで継続することを特徴とする請求項１又は２に記載の粒子状物質検出装置（１）。
- 上記被堆積部（２２）は、セラミックス材料からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の粒子状物質検出装置（１）。
- 上記被堆積部（２２）における表面粗度（Ｒｚ）が、１０点平均粗さにおいて、０．０１μｍ≦Ｒｚ≦４．０μｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の粒子状物質検出装置（１）。
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