JPS59196453A - パテイキユレ−ト検出素子 - Google Patents
パテイキユレ−ト検出素子Info
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- JPS59196453A JPS59196453A JP58071013A JP7101383A JPS59196453A JP S59196453 A JPS59196453 A JP S59196453A JP 58071013 A JP58071013 A JP 58071013A JP 7101383 A JP7101383 A JP 7101383A JP S59196453 A JPS59196453 A JP S59196453A
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- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
- F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
- F01N3/027—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using electric or magnetic heating means
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- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N31/00—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、ディーゼルエンジンから排出されるパティキ
ュレート量を測定するパティキュレート検出素子及び、
パティキュレート検出部を内蔵するパティキュレート検
出フィルタに関する。
ュレート量を測定するパティキュレート検出素子及び、
パティキュレート検出部を内蔵するパティキュレート検
出フィルタに関する。
まず、−例としてディーゼル機関の排気ガス中に含まれ
るパティキュレートを捕集するためのパティキュレート
捕集装置ならびにパティキュレート捕集装置内に装置さ
れるフィルタに捕獲されるハテイキュレート捕獲量を測
定するための従来方法について説明する。
るパティキュレートを捕集するためのパティキュレート
捕集装置ならびにパティキュレート捕集装置内に装置さ
れるフィルタに捕獲されるハテイキュレート捕獲量を測
定するための従来方法について説明する。
第１図は、従来のパティキュレート捕集装置を具体的に
図示した全体構成図である。パティキュレート捕集装置
Ａは内燃機関特にディーセル機関１の排気集合管２に接
続される。この装置は排気集合管２に連通ずる排気ガス
流入口３ａ及び同流出口３ｂを持った金属製の容器３を
具備し、その内部にパティキュレート捕集用のフィルタ
部材４と、このフィルタ部材内に溝を設けて装着された
電気ヒータ５とを有する。電気ヒータ５は、フィルタ部
材４に捕集されたパティキュレートを燃焼させてフィル
タ部材を再生するためのもので、バッテリ６による通電
が制御回路７により制御される。制御回路７には、フィ
ルタ部材４の圧力損失を測定する差圧センサ８からの信
号及び機関の回転数を検出する回転数センサ９からの信
号が入力される。
図示した全体構成図である。パティキュレート捕集装置
Ａは内燃機関特にディーセル機関１の排気集合管２に接
続される。この装置は排気集合管２に連通ずる排気ガス
流入口３ａ及び同流出口３ｂを持った金属製の容器３を
具備し、その内部にパティキュレート捕集用のフィルタ
部材４と、このフィルタ部材内に溝を設けて装着された
電気ヒータ５とを有する。電気ヒータ５は、フィルタ部
材４に捕集されたパティキュレートを燃焼させてフィル
タ部材を再生するためのもので、バッテリ６による通電
が制御回路７により制御される。制御回路７には、フィ
ルタ部材４の圧力損失を測定する差圧センサ８からの信
号及び機関の回転数を検出する回転数センサ９からの信
号が入力される。
機関１からの排気ガスは流入口３ａから捕集装置１０の
容器３内に流入し、フィルタ部材４を通過して流出口３
ｂより流出する。排気ガスがフィルク部材４を通過する
際、同排気ガス中のパティキュレートは、フィルタ部材
上に捕集され、除去される。パティキュレートの捕集が
進んでフィルタ部材４の通気抵抗が増大すると、差圧セ
ンサ８が、圧力損失に応じた信号を出す。差圧センサ８
が検知するフィルタ部材の上流側、下流側の圧力差は、
機関回転数に依存しても変化する。そこで制御回路７は
差圧センサ８からの信号と回転数センサ９からの信号と
から、フィルタ部材４の真の通気抵抗、すなわちパティ
キュレートの捕集密度を求め、それが所定量に達すると
、電気ヒータ５への通電を開始する。これによりヒータ
５は赤熱し、パティキュレート （カーボンを主体とす
る）を燃焼し得る温度まで温度上昇する。
容器３内に流入し、フィルタ部材４を通過して流出口３
ｂより流出する。排気ガスがフィルク部材４を通過する
際、同排気ガス中のパティキュレートは、フィルタ部材
上に捕集され、除去される。パティキュレートの捕集が
進んでフィルタ部材４の通気抵抗が増大すると、差圧セ
ンサ８が、圧力損失に応じた信号を出す。差圧センサ８
が検知するフィルタ部材の上流側、下流側の圧力差は、
機関回転数に依存しても変化する。そこで制御回路７は
差圧センサ８からの信号と回転数センサ９からの信号と
から、フィルタ部材４の真の通気抵抗、すなわちパティ
キュレートの捕集密度を求め、それが所定量に達すると
、電気ヒータ５への通電を開始する。これによりヒータ
５は赤熱し、パティキュレート （カーボンを主体とす
る）を燃焼し得る温度まで温度上昇する。
この電気ヒータ５の赤熱化により、パティキュレートは
加熱され、燃焼する。燃焼は電気ヒータ５の装着部分か
ら始まり、排気ガス上流側へ燃焼が拡大すると共に、排
気ガスの流れに沿って発熱した熱量が排気ガス下流側へ
伝達されるので、排気ガス下流側へ効率良く燃焼が拡大
する。よって電気ヒータを上流側端面近傍のパティキュ
レート密度が最大なる位置に装着しておけば、着火が容
易になると共に、フィルタ部材全域に渡って効率良く燃
焼を拡大し、捕集されたパティキュレートを除去するこ
とができる。
加熱され、燃焼する。燃焼は電気ヒータ５の装着部分か
ら始まり、排気ガス上流側へ燃焼が拡大すると共に、排
気ガスの流れに沿って発熱した熱量が排気ガス下流側へ
伝達されるので、排気ガス下流側へ効率良く燃焼が拡大
する。よって電気ヒータを上流側端面近傍のパティキュ
レート密度が最大なる位置に装着しておけば、着火が容
易になると共に、フィルタ部材全域に渡って効率良く燃
焼を拡大し、捕集されたパティキュレートを除去するこ
とができる。
このパティキュレートの燃焼除去により、通気抵抗が低
減すると、ヒータ５への通電は停止されフィルタ部材４
が再生される。
減すると、ヒータ５への通電は停止されフィルタ部材４
が再生される。
上記フィルタ４を再生する時期は、次の理由により重要
な意味を有する。フィルタに捕集されたパティキュレー
トに着火させてパティキュレートを燃焼し元のメソシュ
構造を有するフィルタに再生する時、フィルタ内にパテ
ィキュレートが多量に存在すると、パティキュレートの
燃焼が過激になり燃焼温度が高温に達しフィルタを溶損
させてしまう。一方フィルタに捕集されたパティキュレ
ートの量が少量である場合には燃焼が十分に行なわれず
、再生が不十分である。従って、最適燃焼が実現するの
に必要なパティキュレート捕集濃度の適正範囲が存在す
る。パティキュレート濃度がこの範囲内に存在するとき
に着火燃焼させることが重要である。従ってフィルタ内
に捕集されたパティキュレートの量を正確に測定し、こ
れが所定の値に達した時には、タイミング良くヒータに
電流を流し、フィルタを着火燃焼させて再生しなければ
ならない。
な意味を有する。フィルタに捕集されたパティキュレー
トに着火させてパティキュレートを燃焼し元のメソシュ
構造を有するフィルタに再生する時、フィルタ内にパテ
ィキュレートが多量に存在すると、パティキュレートの
燃焼が過激になり燃焼温度が高温に達しフィルタを溶損
させてしまう。一方フィルタに捕集されたパティキュレ
ートの量が少量である場合には燃焼が十分に行なわれず
、再生が不十分である。従って、最適燃焼が実現するの
に必要なパティキュレート捕集濃度の適正範囲が存在す
る。パティキュレート濃度がこの範囲内に存在するとき
に着火燃焼させることが重要である。従ってフィルタ内
に捕集されたパティキュレートの量を正確に測定し、こ
れが所定の値に達した時には、タイミング良くヒータに
電流を流し、フィルタを着火燃焼させて再生しなければ
ならない。
ところが従来の方式による排気ガスのフィルタ前後にお
ける差圧を検出する方法では、正確なパティキュレート
捕集量が測定されていない。
ける差圧を検出する方法では、正確なパティキュレート
捕集量が測定されていない。
即ち、排気ガスのフィルタ前後における差圧の大きさは
、排気ガスの流量に依存する。このため、このｔＪ［ガ
スの流量を見積るのにエンジンの回転数及び排気ガス温
度、又は吸気管負圧等を用いてこの排気ガス量を算定し
ている。このため、正確に差圧を検出しようとすれば、
それを検出するための装置が大掛りになる。さらには、
多くのパラメータから予測しているために必然的に予測
誤差が大きくなるという欠点を有している。
、排気ガスの流量に依存する。このため、このｔＪ［ガ
スの流量を見積るのにエンジンの回転数及び排気ガス温
度、又は吸気管負圧等を用いてこの排気ガス量を算定し
ている。このため、正確に差圧を検出しようとすれば、
それを検出するための装置が大掛りになる。さらには、
多くのパラメータから予測しているために必然的に予測
誤差が大きくなるという欠点を有している。
さらに、フィルタに捕集されたパティキュレートを求め
る方法として概算的に燃料消費量から求める方法がある
。ところが、これは概略の推定値を求めるには適してい
るが、あまりにも誤差が大きすぎて前記の問題を克服す
ることはできない。
る方法として概算的に燃料消費量から求める方法がある
。ところが、これは概略の推定値を求めるには適してい
るが、あまりにも誤差が大きすぎて前記の問題を克服す
ることはできない。
そこで本発明者らは、このフィルタに捕集されたパティ
キュレート濃度を直接的に測定することによりフィルタ
内のパティキュレート濃度を正確に求め、フィルタを再
生する時期を適正に選定することによって、フィルタの
溶損を防止し、ならびにパティキュレート捕集効率を常
に高く維持することを目的として、研究をしてきた。そ
の結果、耐熱性電気絶縁部材を排気ガス中に設置し、こ
の耐熱性電気絶縁部材に付着又は吸着されたパティキュ
レートの濃度を測定する様にした。そして、その濃度の
測定は、このパティキュレートが一般的にはカーボン粒
子即ち導電性を有する粒子から成りたっていることに着
目し、導電性のパティキュレートを付着又は吸着した電
気絶縁部材の電気抵抗が減少することを利用することに
より電気抵抗を測定すれば、その電気抵抗値に応じて捕
集されたパティキュレートの温度が測定されることにな
る。
キュレート濃度を直接的に測定することによりフィルタ
内のパティキュレート濃度を正確に求め、フィルタを再
生する時期を適正に選定することによって、フィルタの
溶損を防止し、ならびにパティキュレート捕集効率を常
に高く維持することを目的として、研究をしてきた。そ
の結果、耐熱性電気絶縁部材を排気ガス中に設置し、こ
の耐熱性電気絶縁部材に付着又は吸着されたパティキュ
レートの濃度を測定する様にした。そして、その濃度の
測定は、このパティキュレートが一般的にはカーボン粒
子即ち導電性を有する粒子から成りたっていることに着
目し、導電性のパティキュレートを付着又は吸着した電
気絶縁部材の電気抵抗が減少することを利用することに
より電気抵抗を測定すれば、その電気抵抗値に応じて捕
集されたパティキュレートの温度が測定されることにな
る。
また、パティキュレートの主ンｊ成分はカーホンである
が、その他に微量成分として炭化水素や灰分や水分等が
あり、その組成比率は内燃脚間の状態や車両の走行状況
により変化している。そしてカーボンは電気半導体であ
るが炭化水素は電気絶縁体、また水は複雑な伝導機構を
有するのでパティキュレートとしての電気抵抗特性は温
度や圧力や時間に関して複雑にふるまう。そのためパテ
ィキュレートの濃度を抵抗値より読み取るためにはパテ
ィキュレートの比抵抗を安定化させる必要がある。
が、その他に微量成分として炭化水素や灰分や水分等が
あり、その組成比率は内燃脚間の状態や車両の走行状況
により変化している。そしてカーボンは電気半導体であ
るが炭化水素は電気絶縁体、また水は複雑な伝導機構を
有するのでパティキュレートとしての電気抵抗特性は温
度や圧力や時間に関して複雑にふるまう。そのためパテ
ィキュレートの濃度を抵抗値より読み取るためにはパテ
ィキュレートの比抵抗を安定化させる必要がある。
そこで本発明はパティキュレートの比抵抗を安定化させ
てパティキュレート濃度を比抵抗により正確に測定する
ことを目的とし、電気的加熱によりパティキュレート中
から炭化水素や水分を除却してパティキュレートの比抵
抗を安定化させる機構を特に設けている。
てパティキュレート濃度を比抵抗により正確に測定する
ことを目的とし、電気的加熱によりパティキュレート中
から炭化水素や水分を除却してパティキュレートの比抵
抗を安定化させる機構を特に設けている。
即ち、本発明のパティキュレート検出素子は導電性パテ
ィキスレートを捕獲する耐熱性電気絶縁部材と、該耐熱
性電気絶縁部材に配設され、該耐熱性電気絶縁部材の電
気抵抗を測定する相対向する一対の電極部と、捕獲され
たパティキュレートを加熱するための電気発熱体とを備
えることを特徴としている。
ィキスレートを捕獲する耐熱性電気絶縁部材と、該耐熱
性電気絶縁部材に配設され、該耐熱性電気絶縁部材の電
気抵抗を測定する相対向する一対の電極部と、捕獲され
たパティキュレートを加熱するための電気発熱体とを備
えることを特徴としている。
なお、このパティキュレート検出素子は、単独でフィル
タと分離して設ける必要は必ずしもなく、フィルタ内部
又は、その表面に該検出素子と同一構成のパティキュレ
ート検出部を配設し、又はフィルタと一体的にパティキ
ュレート検出部を構成することによって、より直接的に
フィルタ内部のパティキュレート濃度を正確に測定し得
る。
タと分離して設ける必要は必ずしもなく、フィルタ内部
又は、その表面に該検出素子と同一構成のパティキュレ
ート検出部を配設し、又はフィルタと一体的にパティキ
ュレート検出部を構成することによって、より直接的に
フィルタ内部のパティキュレート濃度を正確に測定し得
る。
ここにおいて、導電性パティキュレートとは、主に、カ
ーボンパティキュレートのことである。
ーボンパティキュレートのことである。
素子基板を耐熱性電気絶縁部材とし、耐熱性を必要とし
たのは、フィルタを着火燃焼させて再生する場合にその
燃焼熱のためにこの検出素子が溶損しないためである。
たのは、フィルタを着火燃焼させて再生する場合にその
燃焼熱のためにこの検出素子が溶損しないためである。
従って燃焼温度以上の耐熱性を必要とする。素子基板を
電気絶縁部材としたのは、カーボンが付着していない場
合には抵抗値が大きくカーボイが付着するに共なって抵
抗値が極度に小さくなることによって濃度測定の感度を
大きくするためである。従って、この両特性を満す材料
としては、セラミックス等の耐熱性電気絶縁部材が有効
である。耐熱性電気絶縁部材により導電性パティキュレ
ートを捕獲するのは耐熱性電気絶縁部材の表面に導電性
パティキュレートを付着させるようにしても良く、又、
素子全体を多孔質性のセラミックスで構成し、その内部
に捕獲されたパティキュレート捕集密度に応じた電気抵
抗変化を測定するようにしてもよい。従って、この電気
絶縁部材に配設する一対の電極部は、表面に導電性パテ
ィキュレートを付着させた場合には、それに伴い電気絶
縁部材の表面に配設することになる。又、素子内部に捕
獲したパティキュレートを検出する場合には素子内部に
相対向する一対の電極部を設けることになる。
電気絶縁部材としたのは、カーボンが付着していない場
合には抵抗値が大きくカーボイが付着するに共なって抵
抗値が極度に小さくなることによって濃度測定の感度を
大きくするためである。従って、この両特性を満す材料
としては、セラミックス等の耐熱性電気絶縁部材が有効
である。耐熱性電気絶縁部材により導電性パティキュレ
ートを捕獲するのは耐熱性電気絶縁部材の表面に導電性
パティキュレートを付着させるようにしても良く、又、
素子全体を多孔質性のセラミックスで構成し、その内部
に捕獲されたパティキュレート捕集密度に応じた電気抵
抗変化を測定するようにしてもよい。従って、この電気
絶縁部材に配設する一対の電極部は、表面に導電性パテ
ィキュレートを付着させた場合には、それに伴い電気絶
縁部材の表面に配設することになる。又、素子内部に捕
獲したパティキュレートを検出する場合には素子内部に
相対向する一対の電極部を設けることになる。
以上の構成から成るパティキュレート検出素子は、前述
したフィルタ部の設置される近傍ならば排気ガスの上流
部あるいは下流部のどちらにおいてもかまわない。
したフィルタ部の設置される近傍ならば排気ガスの上流
部あるいは下流部のどちらにおいてもかまわない。
本発明にかかるパティキュレート検出素子によるパティ
キュレート捕集密度の測定方法は、パティキュレート検
出素子内部に捕獲された導電性パティキュレートの濃度
が、フィルタ内部に捕獲された導電性パティキュレート
の濃度に比例するということを前提としている。従って
現実には誤差がある。そこで本発明者らはフィルタの内
部又は、表面付近にこの構成からなるパテイキュレーＩ
・検出部を内蔵させること、あるいは、フィルタの一部
分を構成する部材に相対向する電極を接合させてパティ
キュレート検出部をフィルタと一体的に構成した。これ
によって、フィルタ内部に捕獲されたパティキュレート
濃度をきわめて正確に且つ直接的に読みとることができ
る。
キュレート捕集密度の測定方法は、パティキュレート検
出素子内部に捕獲された導電性パティキュレートの濃度
が、フィルタ内部に捕獲された導電性パティキュレート
の濃度に比例するということを前提としている。従って
現実には誤差がある。そこで本発明者らはフィルタの内
部又は、表面付近にこの構成からなるパテイキュレーＩ
・検出部を内蔵させること、あるいは、フィルタの一部
分を構成する部材に相対向する電極を接合させてパティ
キュレート検出部をフィルタと一体的に構成した。これ
によって、フィルタ内部に捕獲されたパティキュレート
濃度をきわめて正確に且つ直接的に読みとることができ
る。
以下、本発明を実施例に晶づいて詳細に説明する。
第２図ないし第７図は本発明の第１実施例に関するもの
で、第２図は担体フィルタへのパティキュレート付着量
と比抵抗との関係を示す特性図、第３図（ａｌはパティ
キュレ−１・検出素子を装着したパティキュレート検出
器全体の縦断面図−１第３図（ｂｌは第３図（ａｌの断
面Ａ−Ａ部の横断面図、第３図−（Ｃ）は第３図ｆａ）
の断面Ｂ−Ｂ部の横断面図、第４図（ａ）はパティキュ
レート検出用電極のパターン図、第４図（ｂｌはパティ
キュレート加熱用ヒータのパターン図、第５図はパティ
キュレート検出器の要部の構成を示す斜視図、第６図は
パティキュレート検出素子を用いたフィルタ再生制御方
式の一例を示す回路図、第７図は本発明のパティキュレ
ート検出素子を用いたバティキコレート捕集装置の全体
構成図である。
で、第２図は担体フィルタへのパティキュレート付着量
と比抵抗との関係を示す特性図、第３図（ａｌはパティ
キュレ−１・検出素子を装着したパティキュレート検出
器全体の縦断面図−１第３図（ｂｌは第３図（ａｌの断
面Ａ−Ａ部の横断面図、第３図−（Ｃ）は第３図ｆａ）
の断面Ｂ−Ｂ部の横断面図、第４図（ａ）はパティキュ
レート検出用電極のパターン図、第４図（ｂｌはパティ
キュレート加熱用ヒータのパターン図、第５図はパティ
キュレート検出器の要部の構成を示す斜視図、第６図は
パティキュレート検出素子を用いたフィルタ再生制御方
式の一例を示す回路図、第７図は本発明のパティキュレ
ート検出素子を用いたバティキコレート捕集装置の全体
構成図である。
第２図は、フィルタ内に蓄積された１ ００ ｃｃ担体
当りのパティキュレートの重量を横軸にとり、縦軸にこ
の実施例のパティキュレート検出素子を用いて抵抗を測
定し、その値から換算した比抵抗をとったものである。
当りのパティキュレートの重量を横軸にとり、縦軸にこ
の実施例のパティキュレート検出素子を用いて抵抗を測
定し、その値から換算した比抵抗をとったものである。
図から明らかな様に捕獲されたパティキュレートの重量
が多くなるにつれて比抵抗は、付着量の逆数の指数関数
に比例して小さくなることがわかる。ここで、パティキ
ュレートの捕獲量が２ ｇ ／ １０ Ｑ ｃｃフィル
タ体積（以下「／ １００ ｃｃフィルタ体積」を省略
し、単に２ｇ−という）以下の時には、フィルタを着火
させて再生してもパティキュレートの苺積量が少ないた
めに燃焼の伝搬が行なわれない。従ってフィルタの下流
端面まで再生することは不可能であった。一方パティキ
ュレートの蓄積量が約５ｇ以上になった場合にヒータに
通電してフィルタを再生すると燃焼部材であるパティキ
ュレートが過剰に蓄積しているために再生時の燃焼温度
が１４００°Ｃ以上に達し、その結果フィルタは溶損し
た。従って、５ｇ以上に達してからでは、着火するのが
遅すぎる。また、２ｇ以下の場合には着火しないので着
火するのが早すぎるということがわかった。従って２ｇ
と５ｇの間で適正に再生する領域が存在することがわか
った。従って、この場合にはパティキュレート検出素子
の検出する比抵抗値が１０の４乗Ωｃｍ以下になった時
に着火する必要がある。
が多くなるにつれて比抵抗は、付着量の逆数の指数関数
に比例して小さくなることがわかる。ここで、パティキ
ュレートの捕獲量が２ ｇ ／ １０ Ｑ ｃｃフィル
タ体積（以下「／ １００ ｃｃフィルタ体積」を省略
し、単に２ｇ−という）以下の時には、フィルタを着火
させて再生してもパティキュレートの苺積量が少ないた
めに燃焼の伝搬が行なわれない。従ってフィルタの下流
端面まで再生することは不可能であった。一方パティキ
ュレートの蓄積量が約５ｇ以上になった場合にヒータに
通電してフィルタを再生すると燃焼部材であるパティキ
ュレートが過剰に蓄積しているために再生時の燃焼温度
が１４００°Ｃ以上に達し、その結果フィルタは溶損し
た。従って、５ｇ以上に達してからでは、着火するのが
遅すぎる。また、２ｇ以下の場合には着火しないので着
火するのが早すぎるということがわかった。従って２ｇ
と５ｇの間で適正に再生する領域が存在することがわか
った。従って、この場合にはパティキュレート検出素子
の検出する比抵抗値が１０の４乗Ωｃｍ以下になった時
に着火する必要がある。
又、１０の２乗ΩＣＩＴ＋よりも小さくなった場合に、
着火するとフィルタが溶損する危険があるということを
示している。この様にパティキュレート検出素子に付着
したカーボン゛によって電気抵抗が変化する度合を測定
することによってフィルタ内のパティキュレート捕獲量
を測定することが可能である。現実に、各種のパティキ
ュレートフィルタを用いる場合には、各種のパティキュ
レート検出素子とその設置位置とから、具体的に特性曲
線を求め、その実験値から、上記思想に基づいて着火再
生時を制御する必要がある。
着火するとフィルタが溶損する危険があるということを
示している。この様にパティキュレート検出素子に付着
したカーボン゛によって電気抵抗が変化する度合を測定
することによってフィルタ内のパティキュレート捕獲量
を測定することが可能である。現実に、各種のパティキ
ュレートフィルタを用いる場合には、各種のパティキュ
レート検出素子とその設置位置とから、具体的に特性曲
線を求め、その実験値から、上記思想に基づいて着火再
生時を制御する必要がある。
第３図（ａ）は以上の様なパティキュレート検出素子１
０を装着したパティキュレート検出器の縦断面図である
。第３図（ｂｌはその断面Ａ−Ａ部の横断面図、第３図
（Ｃ１は第３図（ａｌの断面Ｂ−Ｂ部の横断面図である
。
０を装着したパティキュレート検出器の縦断面図である
。第３図（ｂｌはその断面Ａ−Ａ部の横断面図、第３図
（Ｃ１は第３図（ａｌの断面Ｂ−Ｂ部の横断面図である
。
パティキュレート検出器の一部を構成する耐熱性電気絶
縁部材１１ （以下単に基盤という）は絶縁碍子３５に
一体的に接合されている。基盤の外面には第４図（ａ）
に示したようなパティキュレート検出様電極１２ａ、１
２ｂがペースト等の印刷によって構成されている。また
基盤と絶縁碍子３５との間には第４図（ｂｌに示したよ
うなパティキュレート加熱用ヒータ２２がはさみ込まれ
て形成されている。そのパティキュレート検出器の要部
の構成を第５図に斜視図で示す。第３図（ａｌに示すよ
うに電極１２ａはリード線１３ａに接続され、さらに外
部端子１４ａに接続されている。そして外部端子１４．
２より電気抵抗を測定する様に構成されている。
縁部材１１ （以下単に基盤という）は絶縁碍子３５に
一体的に接合されている。基盤の外面には第４図（ａ）
に示したようなパティキュレート検出様電極１２ａ、１
２ｂがペースト等の印刷によって構成されている。また
基盤と絶縁碍子３５との間には第４図（ｂｌに示したよ
うなパティキュレート加熱用ヒータ２２がはさみ込まれ
て形成されている。そのパティキュレート検出器の要部
の構成を第５図に斜視図で示す。第３図（ａｌに示すよ
うに電極１２ａはリード線１３ａに接続され、さらに外
部端子１４ａに接続されている。そして外部端子１４．
２より電気抵抗を測定する様に構成されている。
一方、加熱用ヒータ２２はリード線２３に接続し、さら
に外部端子２４に接続している。また、絶縁碍子３５は
金属型のハウジング３２内に装着されている。ハウジン
グ３２はフランジ３１を有しており、このフランジ３１
より第１図に示されるフィルタ容器３に取り付けられて
外部端子１４ａ、１４ｂから抵抗値を測定する。
に外部端子２４に接続している。また、絶縁碍子３５は
金属型のハウジング３２内に装着されている。ハウジン
グ３２はフランジ３１を有しており、このフランジ３１
より第１図に示されるフィルタ容器３に取り付けられて
外部端子１４ａ、１４ｂから抵抗値を測定する。
第６図にはパティキュレート検出素子を用いたフィルタ
再生の制御方式の位置例を示し、第７図には検出素子を
実車に装着した一例を示す。
再生の制御方式の位置例を示し、第７図には検出素子を
実車に装着した一例を示す。
装着位置についてはこれらの例で示した他に、内燃機関
の近くでもよいし一ラッパの容器に装着してもよい。
の近くでもよいし一ラッパの容器に装着してもよい。
第６図において制御装置はパティキュレート検出用電極
１２、検出素子加熱用ヒータ２２、温度検出素子４１、
温度検出制御器４２、フィルタ再生用ヒータ５、電源６
、定電圧電源６１、検出素子加熱用ヒータ電源６２、フ
ィルタ再生用ヒータ電源６３、抵抗検出装置７１、中央
制御装置７よりなる。
１２、検出素子加熱用ヒータ２２、温度検出素子４１、
温度検出制御器４２、フィルタ再生用ヒータ５、電源６
、定電圧電源６１、検出素子加熱用ヒータ電源６２、フ
ィルタ再生用ヒータ電源６３、抵抗検出装置７１、中央
制御装置７よりなる。
制御方法について説明する。中央制御装置は温度検出制
御器４２からの信号により電源６２を調節してヒータ２
２の出力を制御し、検出素子及びパティキュレ−１・検
出素子１２ａ、１２ｂ間のパティキュレートを安定化す
る。検出素子１２には定電圧電源６１より定電圧が供給
され、検出素子に付着したパティキュレ−１・の量に応
じて電極間に電流が流れる。その電極間の電流を抵抗検
出装置７１で検出し、その検出値を中央制御装置７に送
る。中央制御装置７は抵抗検出値、温度等の車両条件よ
り再生時期を判定しフィルタ再生用ヒータ電源６３に再
生信号を送る。再生信号に基づいて電源６３によりフィ
ルタ再生用ヒータ５？こ通電し、第７図に示すフィルタ
３を再生する。同時Ｇこ検出素子加熱用ヒータの調節に
より検出電極１２も再生される。
御器４２からの信号により電源６２を調節してヒータ２
２の出力を制御し、検出素子及びパティキュレ−１・検
出素子１２ａ、１２ｂ間のパティキュレートを安定化す
る。検出素子１２には定電圧電源６１より定電圧が供給
され、検出素子に付着したパティキュレ−１・の量に応
じて電極間に電流が流れる。その電極間の電流を抵抗検
出装置７１で検出し、その検出値を中央制御装置７に送
る。中央制御装置７は抵抗検出値、温度等の車両条件よ
り再生時期を判定しフィルタ再生用ヒータ電源６３に再
生信号を送る。再生信号に基づいて電源６３によりフィ
ルタ再生用ヒータ５？こ通電し、第７図に示すフィルタ
３を再生する。同時Ｇこ検出素子加熱用ヒータの調節に
より検出電極１２も再生される。
本実施例においてはパティキュレート検出素子において
電気的加熱手段をなす加熱用ヒータ２２によりパティキ
ュレート検出用電極１２ａ、１２ｂ間に存在するパティ
キュレート中から炭化水素や水分を除去してパティキュ
レート比抵抗を安定化させる機構を特に設けているから
、ノくティキュレート検出素子が受ける車両状態の影響
を小さくすることができるので測定誤差を小さくするこ
とができる。また、加熱により電気的絶縁体１１付近の
パティキュレート中から炭化水素や水分が除却されるの
でパティキュレートの比抵抗が十分の一以下と大きく下
がるので測定抵抗が小さくなり、検出しやすく、しかも
誤差も極めて小さくなるという優れた効果を奏する。
電気的加熱手段をなす加熱用ヒータ２２によりパティキ
ュレート検出用電極１２ａ、１２ｂ間に存在するパティ
キュレート中から炭化水素や水分を除去してパティキュ
レート比抵抗を安定化させる機構を特に設けているから
、ノくティキュレート検出素子が受ける車両状態の影響
を小さくすることができるので測定誤差を小さくするこ
とができる。また、加熱により電気的絶縁体１１付近の
パティキュレート中から炭化水素や水分が除却されるの
でパティキュレートの比抵抗が十分の一以下と大きく下
がるので測定抵抗が小さくなり、検出しやすく、しかも
誤差も極めて小さくなるという優れた効果を奏する。
本発明の第２実施例について説明する。第８図にパティ
キュレート検出素子の電極部の１＜ターン図を示す。電
極部は電気発熱体よりなる串型をした電極１２０ａ、１
２０ｂが対面した一対の電極部により構成され、電極間
のすきまの基盤上に付着したパティキュレートの電気抵
抗を測定する。
キュレート検出素子の電極部の１＜ターン図を示す。電
極部は電気発熱体よりなる串型をした電極１２０ａ、１
２０ｂが対面した一対の電極部により構成され、電極間
のすきまの基盤上に付着したパティキュレートの電気抵
抗を測定する。
各電極には２つのリード線取り付は部分１２１ａ、１２
１ｂがありこの間に電源を接続すれば各電極を電気発熱
体としても利用できるので電極部と電気発熱体とを兼用
することができる。
１ｂがありこの間に電源を接続すれば各電極を電気発熱
体としても利用できるので電極部と電気発熱体とを兼用
することができる。
第９図に前記第２実施例のパティキュレート検出素子を
用いたフィルタ再生装置の制御回路の一例を示す。
用いたフィルタ再生装置の制御回路の一例を示す。
温度検出素子４１及び温度検出素子制御器より温度検出
値が中央制御装置７に送られ、検出素子加熱用ヒータ制
御装置６４．６５を制御して検出素子電極部１２０ａ、
１２０ｂの温度を制御する。
値が中央制御装置７に送られ、検出素子加熱用ヒータ制
御装置６４．６５を制御して検出素子電極部１２０ａ、
１２０ｂの温度を制御する。
さらに中央制御装置７により検出素子加熱用ヒータ制御
装置６４．６５及び検出用定電圧電源６６を制御してパ
ティキュレート検出用電極１２０ａ、１２０ｂ間のパテ
ィキュレートの電気抵抗を測定し、抵抗検出Ｐ置７１を
通して、パティキュレート量検出値を中央制御装置７に
送る。中央制御装置７はパティキュレ−１・量が再生可
能域に達したら再生信号をフィルタ再生用ヒータｆａ＃
ｉ６７に送り、フィルタ再生用ヒータ５に通電してフィ
ルタを再生する。
装置６４．６５及び検出用定電圧電源６６を制御してパ
ティキュレート検出用電極１２０ａ、１２０ｂ間のパテ
ィキュレートの電気抵抗を測定し、抵抗検出Ｐ置７１を
通して、パティキュレート量検出値を中央制御装置７に
送る。中央制御装置７はパティキュレ−１・量が再生可
能域に達したら再生信号をフィルタ再生用ヒータｆａ＃
ｉ６７に送り、フィルタ再生用ヒータ５に通電してフィ
ルタを再生する。
第２実施例では検出用電極と加熱用ヒータとが一体化さ
れているので、直接加熱すべき部分の熱容量が小さくな
ると共にパティキュレ−１・の加熱処理を直接行なえる
。このため温度上昇が速くなると共に温度制御が正確に
できるのでパティキュレート検出用電極間のパティキュ
レートを安定化させるための加熱用の電力を小さくでき
ると共にパティキュレート量検出の度差を小さくできる
という極めて優れた効果を奏する。
れているので、直接加熱すべき部分の熱容量が小さくな
ると共にパティキュレ−１・の加熱処理を直接行なえる
。このため温度上昇が速くなると共に温度制御が正確に
できるのでパティキュレート検出用電極間のパティキュ
レートを安定化させるための加熱用の電力を小さくでき
ると共にパティキュレート量検出の度差を小さくできる
という極めて優れた効果を奏する。
以上詳細に説明したように、本発明においては電気的加
熱により炭化水素や水分を除去してパティキュレートの
比抵抗を安定化させる機構を特に設けているので、パテ
ィキュレート捕集量を極めて正確に測定可能という優れ
た効果がある。
熱により炭化水素や水分を除去してパティキュレートの
比抵抗を安定化させる機構を特に設けているので、パテ
ィキュレート捕集量を極めて正確に測定可能という優れ
た効果がある。
第１図は従来のパティキュレート捕集装置を示す全体構
成図である。 第２図ないし第７図は本発明の第１実施例に関するもの
で、第２図は担体フィルタへのパティキュレート付着量
と比抵抗との関係を示す特性図、第３図（ａｌはパティ
キュレート検出素子を装着したパティキュレート検出器
全体の縦断面図、第３図（ｂ）は第３図（ａ）の断面Ａ
−Ａ部の横断面図、第３図（Ｃ１は第３図（ａｌの断面
Ｂ−Ｂ部の横断面図、第４図（ａ）はパティキュレート
検出用電極のパターン図、第４図（ｂｌはパティキュレ
ート加熱用ヒータのパターン図、第５図はパティキュレ
ート検出器の要部の構成を示す斜視図、第６図はパティ
キュレート検出素子を用いたフィルタ再生制御方式の一
例を示す回路図、第７図は本発明のパティキュレ−１・
検出素子を用いたパティキュレート捕集装置の全体構成
図である。 第８図および第９図は本発明の第２実施例に関するもの
であり、第８図はパティキュレート検出素子の電極部の
パターン図、第９図はパティキュレート検出素子を用い
たフィルタ再往装置の制御装置の回路である。 １１・・・耐熱性電気絶縁部材、１２ａ、１２ｂ・・・
電極部、２２−・・電気発熱体、１２０ａ、１２０ｂ・
・・電気発熱体を兼用する電極部。 代理人弁理士 岡 部 隆 第１図 第２図 １２３４５ フィル′ヲノやティキュし一トイテｉｆ （９／１ｏ
ｏｃｃキ舅イネ）第４図 （ａ）（ｂ） 第５図 第６図 第７図
成図である。 第２図ないし第７図は本発明の第１実施例に関するもの
で、第２図は担体フィルタへのパティキュレート付着量
と比抵抗との関係を示す特性図、第３図（ａｌはパティ
キュレート検出素子を装着したパティキュレート検出器
全体の縦断面図、第３図（ｂ）は第３図（ａ）の断面Ａ
−Ａ部の横断面図、第３図（Ｃ１は第３図（ａｌの断面
Ｂ−Ｂ部の横断面図、第４図（ａ）はパティキュレート
検出用電極のパターン図、第４図（ｂｌはパティキュレ
ート加熱用ヒータのパターン図、第５図はパティキュレ
ート検出器の要部の構成を示す斜視図、第６図はパティ
キュレート検出素子を用いたフィルタ再生制御方式の一
例を示す回路図、第７図は本発明のパティキュレ−１・
検出素子を用いたパティキュレート捕集装置の全体構成
図である。 第８図および第９図は本発明の第２実施例に関するもの
であり、第８図はパティキュレート検出素子の電極部の
パターン図、第９図はパティキュレート検出素子を用い
たフィルタ再往装置の制御装置の回路である。 １１・・・耐熱性電気絶縁部材、１２ａ、１２ｂ・・・
電極部、２２−・・電気発熱体、１２０ａ、１２０ｂ・
・・電気発熱体を兼用する電極部。 代理人弁理士 岡 部 隆 第１図 第２図 １２３４５ フィル′ヲノやティキュし一トイテｉｆ （９／１ｏ
ｏｃｃキ舅イネ）第４図 （ａ）（ｂ） 第５図 第６図 第７図
Claims (1)
- 導電性パティキュレートを捕獲する耐熱性電気絶縁部材
と、該耐熱性電気絶縁部材の電気抵抗を測定する相対向
する一対の電極部と、捕獲されたパティキュレートを加
熱するための電気発熱体とを備えることを特徴とするパ
ティキュレート検出素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58071013A JPS59196453A (ja) | 1983-04-21 | 1983-04-21 | パテイキユレ−ト検出素子 |
| US06/871,146 US4656832A (en) | 1982-09-30 | 1986-06-03 | Detector for particulate density and filter with detector for particulate density |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58071013A JPS59196453A (ja) | 1983-04-21 | 1983-04-21 | パテイキユレ−ト検出素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59196453A true JPS59196453A (ja) | 1984-11-07 |
Family
ID=13448194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58071013A Pending JPS59196453A (ja) | 1982-09-30 | 1983-04-21 | パテイキユレ−ト検出素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59196453A (ja) |
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005093233A1 (de) * | 2004-02-12 | 2005-10-06 | Daimlerchrysler Ag | Vorrichtung zur feststellung des zustands eines russpartikelfilters |
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| JP2008512661A (ja) * | 2004-09-07 | 2008-04-24 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 粒子センサに対するセンサ素子および該センサ素子を作動する方法 |
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| DE102011080540A1 (de) | 2010-08-06 | 2012-02-09 | Denso Corporation | Sensorsteuereinheit |
| DE102011080541A1 (de) | 2010-08-06 | 2012-02-09 | Denso Corporation | Sensorsteuereinheit |
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| CN109404106A (zh) * | 2017-08-17 | 2019-03-01 | 康明斯公司 | 用于审核后处理安装质量的系统和方法 |
-
1983
- 1983-04-21 JP JP58071013A patent/JPS59196453A/ja active Pending
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