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JP6421617B2 - Particulate matter detection sensor and particulate matter detection device - Google Patents

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JP6421617B2
JP6421617B2 JP2015011908A JP2015011908A JP6421617B2 JP 6421617 B2 JP6421617 B2 JP 6421617B2 JP 2015011908 A JP2015011908 A JP 2015011908A JP 2015011908 A JP2015011908 A JP 2015011908A JP 6421617 B2 JP6421617 B2 JP 6421617B2
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健介 瀧澤
弘宣 下川
弘宣 下川
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彰浩 安藤
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Description

本発明は、内燃機関の排ガスに含まれる粒子状物質を検出する粒子状物質検出センサ及び粒子状物質検出装置に関する。   The present invention relates to a particulate matter detection sensor and a particulate matter detection device that detect particulate matter contained in exhaust gas from an internal combustion engine.

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粒子状物質検出センサを有する粒子状物質検出装置を備えている。排ガス浄化装置においては、粒子状物質検出装置によって得られた情報を基に故障検知が行われている。   An exhaust gas purification apparatus that collects particulate matter (PM) contained in the exhaust gas is provided in an exhaust pipe of the internal combustion engine. This exhaust gas purification apparatus includes a particulate matter detection device having a particulate matter detection sensor that detects the amount of particulate matter contained in the exhaust gas. In the exhaust gas purification device, failure detection is performed based on information obtained by the particulate matter detection device.

排ガス浄化装置に用いられる粒子状物質検出センサとしては、例えば、特許文献１に示されたものがある。
特許文献１の粒子状物質検出センサは、耐熱性電気絶縁部材と一対の電極部とを有しており、耐熱性電気絶縁部材に粒子状物質を堆積させることにより、検出電極間において電気的特性が変化することを利用して、粒子状物質の量を検出することができる。 As a particulate matter detection sensor used in an exhaust gas purification apparatus, for example, there is one disclosed in Patent Document 1.
The particulate matter detection sensor of Patent Document 1 has a heat-resistant electrical insulating member and a pair of electrode portions, and electrical characteristics are detected between the detection electrodes by depositing particulate matter on the heat-resistant electrical insulating member. It is possible to detect the amount of the particulate matter by utilizing the change of the.

特開昭５９−６００１８号公報JP 59-60018 A

しかしながら、特許文献１の粒子状物質検出センサには以下の課題がある。
特許文献１の粒子状物質検出センサは、一対の電極部間に粒子状物質が堆積しても、粒子状物質が電極部間に導通パスを形成するまでの間は粒子状物質の量を検出することができない。そのため、粒子状物質の捕集開始から、粒子状物質検出センサの出力開始までに不感時間が生じ、粒子状物質の検出に遅れが生じる。 However, the particulate matter detection sensor of Patent Document 1 has the following problems.
The particulate matter detection sensor of Patent Document 1 detects the amount of particulate matter until the particulate matter forms a conduction path between the electrode portions even if the particulate matter is deposited between the pair of electrode portions. Can not do it. Therefore, a dead time occurs from the start of the collection of the particulate matter to the start of the output of the particulate matter detection sensor, and a delay occurs in the detection of the particulate matter.

また、自動車においては、内燃機関から発生した排ガスによる環境負荷を低減するための手段の一つとして、排ガスに含まれる粒子状物質の排出量が規制されている。これまでの排ガス規制においては、排ガスにおける粒子状物質の質量を規制していたが、今後、排ガス規制の強化に伴い、排ガスに含まれる粒子状物質の数量の規制が予想される。しかし、特許文献１の粒子状物質検出センサを用いた粒子状物質検出装置においては、粒子状物質の質量を検出できるものの、粒子状物質の数を検出することができない。   In automobiles, the amount of particulate matter contained in exhaust gas is regulated as one of the means for reducing the environmental load caused by the exhaust gas generated from the internal combustion engine. In the past exhaust gas regulations, the mass of particulate matter in the exhaust gas was regulated. However, with the strengthening of the exhaust gas regulation, the quantity of particulate matter contained in the exhaust gas is expected to be regulated in the future. However, in the particulate matter detection device using the particulate matter detection sensor of Patent Document 1, although the mass of the particulate matter can be detected, the number of the particulate matter cannot be detected.

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、粒子状物質の堆積量を速やかに検出可能な粒子状物質検出センサ、及び粒子状物質の数を検出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。   The present invention has been made in view of such a background, and a particulate matter detection sensor capable of quickly detecting the amount of particulate matter deposited, and a particulate matter detection device capable of detecting the number of particulate matter. Is to provide.

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、該被堆積部に配置された少なくとも一対の検出電極とを備え、
該一対の検出電極に捕集電圧を印加することで発生する電界によって上記被堆積部上に上記粒子状物質を静電捕集すると共に、上記粒子状物質が上記被堆積部上に堆積することによる上記一対の検出電極間における電気抵抗値の変化に応じて電気信号の出力を変化させるように構成されており、
上記被堆積部の表面には、上記粒子状物質よりも電気抵抗値が大きい材料からなり、上記一対の検出電極をつなぐように形成された高抵抗部が露出して形成されていることを特徴とする粒子状物質検出センサにある。 One aspect of the present invention includes a deposition portion that deposits part of particulate matter contained in exhaust gas discharged from an internal combustion engine, and at least a pair of detection electrodes disposed in the deposition portion,
The particulate matter is electrostatically collected on the deposition portion by an electric field generated by applying a collection voltage to the pair of detection electrodes, and the particulate matter is deposited on the deposition portion. Is configured to change the output of the electrical signal according to the change in the electrical resistance value between the pair of detection electrodes by
The surface of the deposited portion is made of a material having an electric resistance value larger than that of the particulate matter, and is formed by exposing a high resistance portion formed so as to connect the pair of detection electrodes. It is in the particulate matter detection sensor.

本発明の他の態様は、上記粒子状物質検出センサを備えており、
上記粒子状物質検出センサによって出力された上記電気信号を基に上記排ガス中に含まれる粒子状物質の数を算出するよう構成された粒子数検出手段を備えていることを特徴とする粒子状物質検出装置にある。 Another aspect of the present invention includes the particulate matter detection sensor,
Particulate matter characterized by comprising particle number detection means configured to calculate the number of particulate matter contained in the exhaust gas based on the electrical signal output by the particulate matter detection sensor In the detection device.

上記粒子状物質検出センサは、上記高抵抗部を備えている。そのため、上記粒子状物質検出センサにおける上記一対の検出電極は、上記高抵抗部によって導通した状態にある。したがって、上記高抵抗部に粒子状物質が付着すると、粒子状物質の付着量に応じて、上記高抵抗部の電気抵抗値が低下する。これにより、上記被堆積部上に堆積した上記粒子状物質が導通パスを形成しなくとも、上記粒子状物質の捕集開始時から上記粒子状物質の堆積量を速やかに検出することができる。   The particulate matter detection sensor includes the high resistance portion. Therefore, the pair of detection electrodes in the particulate matter detection sensor are in a state of being conducted by the high resistance portion. Therefore, when particulate matter adheres to the high resistance portion, the electrical resistance value of the high resistance portion decreases according to the amount of particulate matter attached. Thereby, even if the particulate matter deposited on the deposition portion does not form a conduction path, it is possible to quickly detect the amount of the particulate matter deposited from the start of the collection of the particulate matter.

また、上記粒子状物質検出センサは、上記高抵抗部に上記粒子状物質を堆積させることで、上記粒子状物質の量を検出することができる。そのため、排ガスに含まれる灰分（Ａｓｈ）の影響を抑制し、上記粒子状物質検出センサの耐久性を向上することができる。すなわち、排ガス中の灰分は、上記一対の検出電極の一方に堆積していき、該検出電極の表面を覆っていく。この灰分は絶縁体であるため、上記高抵抗部を備えていない粒子状物質検出センサにおいては、灰分によって検出電極と上記粒子状物質との導通が阻害され検出感度が低下する。一方、上記粒子状物質検出センサは、上記高抵抗部における電気抵抗値の変化を検出することができる。そのため、上記検出電極が上記灰分によって覆われたとしても、上記粒子状物質の量を検出することができる。それゆえ、上記粒子状物質検出センサにおける検出感度の低下を抑制し、耐久性を向上することができる。   Further, the particulate matter detection sensor can detect the amount of the particulate matter by depositing the particulate matter on the high resistance portion. Therefore, the influence of ash (Ash) contained in the exhaust gas can be suppressed, and the durability of the particulate matter detection sensor can be improved. That is, ash in the exhaust gas accumulates on one of the pair of detection electrodes and covers the surface of the detection electrode. Since this ash is an insulator, in the particulate matter detection sensor not provided with the high resistance portion, conduction between the detection electrode and the particulate matter is inhibited by the ash, and the detection sensitivity is lowered. On the other hand, the particulate matter detection sensor can detect a change in electrical resistance value in the high resistance portion. Therefore, even if the detection electrode is covered with the ash, the amount of the particulate matter can be detected. Therefore, a decrease in detection sensitivity in the particulate matter detection sensor can be suppressed, and durability can be improved.

また、上記粒子状物質検出センサは、上記一対の検出電極に捕集電圧を印加することで、上記被堆積部上に上記粒子状物質を引き寄せることができる。これにより、上記粒子状物質を効率良く捕集し、より速やかに上記粒子状物質の堆積量を検出することができる。   Further, the particulate matter detection sensor can attract the particulate matter onto the deposition target portion by applying a collection voltage to the pair of detection electrodes. Thereby, the particulate matter can be efficiently collected, and the amount of the particulate matter deposited can be detected more quickly.

また、上記粒子状物質検出装置は、上記粒子状物質検出センサと上記粒子数検出手段とを備えている。上記粒子状物質検出センサにおいては、上述のごとく、上記粒子状物質の堆積量に応じて、電気信号の出力値が変化する。したがって、上記粒子状物質検出センサの出力値は、上記粒子状物質の堆積量に関する情報を備えたものであり、その経時的変化から、上記被堆積部上に堆積した上記粒子状物質の数を精度よく算出することができる。   The particulate matter detection device includes the particulate matter detection sensor and the particle number detection means. In the particulate matter detection sensor, as described above, the output value of the electrical signal changes according to the amount of the particulate matter deposited. Therefore, the output value of the particulate matter detection sensor is provided with information on the amount of particulate matter deposited, and from the change over time, the number of particulate matter deposited on the deposition portion is calculated. It can be calculated with high accuracy.

以上のごとく、本発明によれば、粒子状物質の堆積量を速やかに検出可能な粒子状物質検出センサ及び粒子状物質の数を検出することができる粒子状物質検出装置を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a particulate matter detection sensor capable of quickly detecting the amount of particulate matter deposited and a particulate matter detection device capable of detecting the number of particulate matter. .

実施例１における、粒子状物質検出センサを示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a particulate matter detection sensor according to the first embodiment. 図１における、II-II矢視断面図。II-II arrow sectional drawing in FIG. 実施例１における、粒子状物質検出装置を示す説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory diagram showing a particulate matter detection device according to a first embodiment. 実施例１における、粒子状物質検出センサにおける出力電圧を示すグラフ。3 is a graph showing an output voltage in a particulate matter detection sensor in Example 1. FIG. 比較試験の試験条件１における、（ａ）定置型スート測定装置の検出結果を示すグラフ、（ｂ）粒子状物質検出センサ及び粒子状物質検出装置の検出結果を示すグラフ。(A) The graph which shows the detection result of a stationary soot measuring device in the test conditions 1 of a comparative test, (b) The graph which shows the detection result of a particulate matter detection sensor and a particulate matter detection device. 比較試験の試験条件２における、（ａ）定置型スート測定装置の検出結果を示すグラフ、（ｂ）粒子状物質検出センサ及び粒子状物質検出装置の検出結果を示すグラフ。(A) The graph which shows the detection result of a stationary soot measuring device in the test conditions 2 of a comparative test, (b) The graph which shows the detection result of a particulate matter detection sensor and a particulate matter detection device. 実施例２における粒子状物質検出センサを示す説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a particulate matter detection sensor according to a second embodiment. 実施例３における粒子状物質検出センサを示す説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a particulate matter detection sensor according to a third embodiment. 図８における、IX−IX矢視断面図。IX-IX arrow sectional drawing in FIG. 実施例４における、粒子状物質検出センサを示す説明図。Explanatory drawing which shows the particulate matter detection sensor in Example 4. FIG. 図１０における、XI−XI矢視断面図。XI-XI arrow sectional drawing in FIG. 実施例４における、粒子状物質検出センサの構成を示す説明図。Explanatory drawing which shows the structure of the particulate matter detection sensor in Example 4. FIG.

上記粒子状物質検出センサにおいて、上記高抵抗部がセラミック材料により形成されていることが好ましい。この場合には、上記高抵抗部における耐熱性及び耐久性を向上することができる。   In the particulate matter detection sensor, the high resistance portion is preferably formed of a ceramic material. In this case, the heat resistance and durability in the high resistance portion can be improved.

また、上記高抵抗部を形成する材料の電気抵抗値が、１０7Ω〜１０15Ωであることが好ましい。この場合には、上記高抵抗部が、上記粒子状物質よりも十分に大きな電気抵抗値を有し、上記高抵抗部における上記粒子状物質の堆積に伴う電気抵抗値の変化を効率良く検出することができる。
上記高抵抗部における材料の電気抵抗値が１０7Ω未満の場合、上記高抵抗部における導電性が高くなり、上記粒子状物質の電気抵抗値の変化を検出できない場合がある。また、上記高抵抗部における材料の電気抵抗値が１０15Ωを超える場合、上記高抵抗部が絶縁体となり、不感時間が増大する場合がある。 Moreover, it is preferable that the electrical resistance value of the material which forms the said high resistance part is 10 < 7 > (omega | ohm) -10 < 15 > (omega | ohm). In this case, the high resistance portion has an electric resistance value sufficiently larger than that of the particulate matter, and the change in the electric resistance value accompanying the deposition of the particulate matter in the high resistance portion is efficiently detected. be able to.
When the electrical resistance value of the material in the high resistance portion is less than 10 7 Ω, the conductivity in the high resistance portion becomes high, and the change in the electrical resistance value of the particulate matter may not be detected. Moreover, when the electrical resistance value of the material in the high resistance portion exceeds 10 15 Ω, the high resistance portion becomes an insulator, and the dead time may increase.

また、上記検出電極の表面は、電極保護層によって被覆されていることが好ましい。排ガス中の灰分（Ａｓｈ）が溶融した状態で上記被堆積部上に付着すると上記検出電極と上記被堆積部との間に浸入する場合がある。溶融した灰分が上記検出電極と上記被堆積部との間において固化すると、上記検出電極が上記灰分によって押上げられる。さらに、上記検出電極と上記被堆積部との間において、灰分の浸入が繰り返されると、上記検出電極の脱落や破損に到るおそれがある。上記粒子状物質検出センサは、上述のごとく、上記検出電極を露出させなくとも上記粒子状物質の量を検出することができる。したがって、上記検出電極が上記電極保護層によって覆われていても上記粒子状物質を検出することが可能であり、上記電極保護層を設けることにより、上記検出電極と上記被堆積部との間への灰分の浸入を抑制し耐久性を向上することができる。   The surface of the detection electrode is preferably covered with an electrode protective layer. If the ash content (Ash) in the exhaust gas adheres to the deposition portion in a molten state, it may enter between the detection electrode and the deposition portion. When the molten ash is solidified between the detection electrode and the portion to be deposited, the detection electrode is pushed up by the ash. Furthermore, if the infiltration of ash is repeated between the detection electrode and the portion to be deposited, the detection electrode may fall off or be damaged. As described above, the particulate matter detection sensor can detect the amount of the particulate matter without exposing the detection electrode. Therefore, it is possible to detect the particulate matter even if the detection electrode is covered with the electrode protective layer. By providing the electrode protective layer, the detection electrode and the deposition target portion are provided. It is possible to suppress the infiltration of ash and improve durability.

また、上記粒子状物質検出装置は、上記粒子状物質検出センサによって出力された上記電気信号を基に上記排ガス中に含まれる粒子状物質の数を算出するよう構成された粒子数検出手段を備えており、該粒子数検出手段は、上記粒子状物質検出センサにおける電気信号の出力値を時間微分して得られた時間微分値を基に、排ガス中における単位体積あたりの上記粒子状物質の数を算出することが好ましい。この場合には、上記電気信号を基に、上記粒子状物質の数を正確かつ速やかに検出することができる。   Further, the particulate matter detection device includes particle number detection means configured to calculate the number of particulate matter contained in the exhaust gas based on the electrical signal output by the particulate matter detection sensor. The particle number detecting means is based on the time differential value obtained by time differentiation of the output value of the electrical signal in the particulate matter detection sensor, and the number of the particulate matter per unit volume in the exhaust gas. Is preferably calculated. In this case, the number of the particulate matter can be accurately and quickly detected based on the electrical signal.

また、予め計測された排ガスにおける単位体積あたりの上記粒子状物質の数と上記時間微分値との関係を示す粒子数補正データを有し、上記粒子数補正データを用いて上記粒子状物質の数を算出することが好ましい。この場合には、粒子数補正データを用いることで上記時間微分値を基に、上記粒子状物質の数をより容易に検出することができる。   In addition, it has particle number correction data indicating the relationship between the number of the particulate matter per unit volume in the exhaust gas measured in advance and the time differential value, and the number of the particulate matter is calculated using the particle number correction data. Is preferably calculated. In this case, the number of the particulate matter can be more easily detected based on the time differential value by using the particle number correction data.

また、排ガスの温度を検出する温度検出手段と、
上記高抵抗部の温度と、上記高抵抗部の電気抵抗値との関係を示す温度特性データを有する抵抗値補正手段とを有しており、
該抵抗値補正手段は、上記温度検出手段によって検出された温度を基に、上記温度特性データを用いて上記高抵抗部における補正抵抗値を算出し、
上記補正抵抗値を用いて、上記粒子状物質検出センサから出力される電気信号を補正することが好ましい。排ガス等の影響により、上記高抵抗部の温度が変化した際に、該高抵抗部の電気抵抗値が変化する。上記補正抵抗値を用いて上記電気信号を補正することにより、上記電気信号から上記高抵抗部の電気抵抗値の変化による影響を除外することができる。これにより、上記粒子状物質の堆積に伴う上記一対の検出電極間における電気抵抗値の変化を正確に検出することができる。 A temperature detecting means for detecting the temperature of the exhaust gas;
Resistance value correcting means having temperature characteristic data indicating the relationship between the temperature of the high resistance portion and the electrical resistance value of the high resistance portion;
The resistance value correcting means calculates a corrected resistance value in the high resistance portion using the temperature characteristic data based on the temperature detected by the temperature detecting means,
It is preferable to correct the electric signal output from the particulate matter detection sensor using the correction resistance value. When the temperature of the high resistance portion changes due to the influence of exhaust gas or the like, the electrical resistance value of the high resistance portion changes. By correcting the electrical signal using the corrected resistance value, it is possible to eliminate the influence of the change in the electrical resistance value of the high resistance portion from the electrical signal. Thereby, the change of the electrical resistance value between the pair of detection electrodes accompanying the deposition of the particulate matter can be accurately detected.

（実施例１）
上記粒子状物質検出センサ及び上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。
粒子状物質検出センサ１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２と、該被堆積部２に配置された少なくとも一対の検出電極３とを備えている。粒子状物質検出センサ１は、一対の検出電極３に捕集電圧を印加することで発生する電界によって被堆積部２上に粒子状物質を静電捕集する。また、粒子状物質検出センサ１は、粒子状物質が被堆積部２上に堆積することによる一対の検出電極３間における電気抵抗値の変化に応じて電気信号の出力を変化させるように構成されている。
被堆積部２の表面には、粒子状物質よりも電気抵抗値が大きい材料からなり、一対の検出電極３をつなぐように形成された高抵抗部５が露出して形成されている。 Example 1
Examples relating to the particulate matter detection sensor and the upper particulate matter detection device will be described with reference to FIGS.
The particulate matter detection sensor 1 includes a deposition part 2 for depositing a part of particulate matter contained in exhaust gas discharged from an internal combustion engine, and at least a pair of detection electrodes 3 arranged in the deposition part 2. I have. The particulate matter detection sensor 1 electrostatically collects particulate matter on the deposition target portion 2 by an electric field generated by applying a collection voltage to the pair of detection electrodes 3. The particulate matter detection sensor 1 is configured to change the output of the electrical signal in accordance with the change in the electrical resistance value between the pair of detection electrodes 3 due to the particulate matter being deposited on the deposition target portion 2. ing.
On the surface of the portion 2 to be deposited, a high resistance portion 5 made of a material having an electric resistance value larger than that of the particulate substance and formed so as to connect the pair of detection electrodes 3 is exposed.

以下、さらに詳細に説明する。
図３に示すごとく、粒子状物質検出装置１００は、自動車に搭載された内燃機関８から、排気管８１を通じて排出される排ガスに含まれる粒子状物質を検出するためのものである。本例の内燃機関８は、過給器を搭載したディーゼルエンジンである。また、内燃機関８に接続された排気管５１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。 This will be described in more detail below.
As shown in FIG. 3, the particulate matter detection device 100 is for detecting particulate matter contained in the exhaust gas discharged through the exhaust pipe 81 from the internal combustion engine 8 mounted on the automobile. The internal combustion engine 8 of this example is a diesel engine equipped with a supercharger. The exhaust pipe 51 connected to the internal combustion engine 8 is provided with a purification system 52 including an oxidation catalyst 521 (DOC) and a particulate filter 522 (DPF).

粒子状物質検出装置１００は、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センサ１と、粒子状物質検出センサ１から出力された電気信号を受信するコントロールユニット１０１とを備えている。   The particulate matter detection device 100 includes a particulate matter detection sensor 1 that detects the amount of particulate matter contained in exhaust gas, and a control unit 101 that receives an electrical signal output from the particulate matter detection sensor 1. Yes.

図１及び図３に示すごとく、粒子状物質検出センサ１は、排気管における浄化システムの下流側に設けてある。粒子状物質検出センサ１は、粒子状物質の量を検出するＰＭセンサであり、粒子状物質の一部を堆積させる被堆積部２と、被堆積部２を加熱する加熱手段６とを備えている。   As shown in FIGS. 1 and 3, the particulate matter detection sensor 1 is provided on the downstream side of the purification system in the exhaust pipe. The particulate matter detection sensor 1 is a PM sensor that detects the amount of particulate matter, and includes a deposition portion 2 that deposits a part of the particulate matter, and a heating unit 6 that heats the deposition portion 2. Yes.

被堆積部２は、略長方形の板状をなしており、絶縁性材料によって形成されている。被堆積部２における粒子状物質を堆積させる一面には、互いに離れて配置された一対の検出電極３と、一対の検出電極３同士をつなぐ高抵抗部５とが形成されている。一対の検出電極３は、導電性材料からなり、被堆積部２の表面にパターン印刷によって形成されている。一対の検出電極３は、被堆積部２における長手方向と平行に形成された電極基部３１と、電極基部３１から長手方向と直交して延設された複数の櫛歯部３２とをそれぞれ有している。各検出電極３は、電極基部３１が互いに向かい合うように配置されると共に、一方の検出電極３における櫛歯部３２の間に、他方の検出電極３における櫛歯部３２が入り込むように配置されている。粒子状物質の捕集時に一対の検出電極３には、捕集電圧が印加され、検出電極３の周囲に形成される電界によって、検出電極３へと粒子状物質を誘引することができる。   The deposited portion 2 has a substantially rectangular plate shape and is formed of an insulating material. A pair of detection electrodes 3 disposed apart from each other and a high resistance portion 5 that connects the pair of detection electrodes 3 are formed on one surface of the deposition target portion 2 on which the particulate matter is deposited. The pair of detection electrodes 3 is made of a conductive material, and is formed on the surface of the deposition target portion 2 by pattern printing. Each of the pair of detection electrodes 3 includes an electrode base 31 formed in parallel with the longitudinal direction of the portion to be deposited 2 and a plurality of comb teeth 32 extending from the electrode base 31 perpendicular to the longitudinal direction. ing. Each of the detection electrodes 3 is arranged so that the electrode base portions 31 face each other, and is arranged so that the comb tooth portions 32 of the other detection electrode 3 enter between the comb tooth portions 32 of the one detection electrode 3. Yes. A collection voltage is applied to the pair of detection electrodes 3 at the time of collecting the particulate matter, and the particulate matter can be attracted to the detection electrode 3 by an electric field formed around the detection electrode 3.

高抵抗部５は、被堆積部２において、一対の検出電極３の電極基部３１の外縁及び長手方向の両端に配設された櫛歯部３２の外縁よりも内側の範囲の全面に形成されている。したがって、本例の粒子状物質検出センサ１は、上述の範囲内において、一対の検出電極３の表面が高抵抗部５によって覆われている。したがって、本例の粒子状物質検出センサ１において、高抵抗部５は、検出電極３の表面を覆う電極保護層５１を兼ねるものである。
高抵抗部５は、粒子状物質よりも電気抵抗値が大きく、かつわずかな導電性を備えた材料からなり、例えば、ジルコニア等のセラミック材料を用いることができる。また、高抵抗部５における電気抵抗値は、１０7Ω〜１０15Ωであることが好ましく、本例においては、１０12Ωである。 The high resistance portion 5 is formed on the entire surface of the deposition target portion 2 in the range inside the outer edge of the electrode base portion 31 of the pair of detection electrodes 3 and the outer edge of the comb tooth portion 32 disposed at both ends in the longitudinal direction. Yes. Therefore, in the particulate matter detection sensor 1 of this example, the surfaces of the pair of detection electrodes 3 are covered with the high resistance portion 5 within the above-described range. Therefore, in the particulate matter detection sensor 1 of this example, the high resistance portion 5 also serves as the electrode protection layer 51 that covers the surface of the detection electrode 3.
The high resistance portion 5 is made of a material having an electric resistance value larger than that of the particulate material and having a slight electrical conductivity, and for example, a ceramic material such as zirconia can be used. Moreover, it is preferable that the electrical resistance value in the high resistance part 5 is 10 7 Ω to 10 15 Ω, and in this example, it is 10 12 Ω.

粒子状物質検出センサ１において、高抵抗部５に粒子状物質が堆積すると、一対の検出電極３間の電気抵抗値が低下する。このとき、高抵抗部５によって、一対の検出電極３間が導通しているため、粒子状物質が一対の検出電極３間を繋ぐ導通パスを形成しなくとも、高抵抗部５上に粒子状物質が付着することによって一対の検出電極３間における電気抵抗値の低下が生じる。一対の検出電極３の間には電圧が印加されており、一対の検出電極３間の電気抵抗値の変化に伴い、検出電極３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、粒子状物質検出センサ１からコントロールユニット１０１へと出力される電流値が変化する。つまり、粒子状物質検出センサ１から出力される電流値は、高抵抗部５における粒子状物質の堆積質量に応じて変化するものであり、粒子状物質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１０１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ＥＣＵ１０２（エンジンコントロールユニット）へと出力する。   In the particulate matter detection sensor 1, when particulate matter is deposited on the high resistance portion 5, the electrical resistance value between the pair of detection electrodes 3 decreases. At this time, since the pair of detection electrodes 3 is electrically connected by the high resistance portion 5, the particulate matter is formed on the high resistance portion 5 without forming a conduction path connecting the pair of detection electrodes 3. The adhesion of the substance causes a decrease in the electrical resistance value between the pair of detection electrodes 3. A voltage is applied between the pair of detection electrodes 3, and the amount of current as an electric signal flowing between the detection electrodes 3 changes with a change in the electrical resistance value between the pair of detection electrodes 3. Thereby, the current value output from the particulate matter detection sensor 1 to the control unit 101 changes. That is, the current value output from the particulate matter detection sensor 1 changes in accordance with the particulate matter deposition mass in the high resistance portion 5 and has information on the particulate matter deposition amount. The control unit 101 includes a shunt resistor, and outputs a voltage calculated by the product of the output current value and the shunt resistor to the ECU 102 (engine control unit).

加熱手段６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６２と、熱線６２が配設された絶縁性材料からなる加熱基部６１とを有している。加熱手段６は、被堆積部２における一対の検出電極３が配置された側と反対側に、被堆積部２と積層して配置されている。加熱手段６は、被堆積部２に捕集された粒子状物質を除去するための加熱を行うように構成されている。   The heating means 6 includes a heat wire 62 that generates heat by passing a current supplied from a power source, and a heating base 61 made of an insulating material provided with the heat wire 62. The heating means 6 is disposed so as to be stacked with the deposition target portion 2 on the side opposite to the side where the pair of detection electrodes 3 is disposed in the deposition target portion 2. The heating means 6 is configured to perform heating for removing the particulate matter collected in the deposition target portion 2.

粒子状物質検出装置１００は、上述の粒子状物質検出センサ１と、排ガス中の単位体積あたりの粒子状物質の数を算出する粒子数検出手段７１と、排ガスの温度を検出する温度検出手段７２と、排ガスの温度に応じて高抵抗部５の電気抵抗値を補正する抵抗値補正手段７３とを有している。尚、粒子数検出手段７１及び抵抗値補正手段７３は、コントロールユニット１０１に内蔵されている。   The particulate matter detection device 100 includes the particulate matter detection sensor 1 described above, a particle number detection unit 71 that calculates the number of particulate matter per unit volume in the exhaust gas, and a temperature detection unit 72 that detects the temperature of the exhaust gas. And resistance value correcting means 73 for correcting the electrical resistance value of the high resistance portion 5 in accordance with the temperature of the exhaust gas. Note that the particle number detection means 71 and the resistance value correction means 73 are built in the control unit 101.

粒子数検出手段７１は、粒子状物質検出センサ１における電気信号の出力値である出力電圧を受信すると共に、出力電圧を時間微分して時間微分値を算出する。この時間微分値は、高抵抗部５に堆積した粒子状物質の数を示すものである。本例の粒子数検出手段７１は、排ガス中の単位体積あたりの粒子状物質の数と時間微分値との関係を示す粒子数補正データを有しており、時間微分値を基に粒子数補正データを用いて、排ガス中の単位体積当たりの粒子状物質の数を算出することができる。   The particle number detection means 71 receives an output voltage that is an output value of an electric signal from the particulate matter detection sensor 1 and calculates a time differential value by differentiating the output voltage with respect to time. This time differential value indicates the number of particulate matter deposited on the high resistance portion 5. The particle number detection means 71 of this example has particle number correction data indicating the relationship between the number of particulate matter per unit volume in the exhaust gas and the time differential value, and the particle number correction based on the time differential value. Using the data, the number of particulate matter per unit volume in the exhaust gas can be calculated.

温度検出手段７２は、排ガスの温度を検出する温度センサからなり、排気管８１内の粒子状物質検出センサ１近傍に配設してあり、粒子状物質検出センサ１の高抵抗部５の温度を検出している。
抵抗値補正手段７３は、高抵抗部５の温度と高抵抗部５の電気抵抗値との関係を示す温度特性データを有している。抵抗値補正手段７３は、温度検出手段７２によって検出された温度を基に、温度特性データを用いて高抵抗部５における補正抵抗値を算出することができる。この補正抵抗値を用いて、粒子状物質検出センサ１の電気信号から高抵抗部５の電気抵抗値の変化による影響を除外するよう補正を行う。 The temperature detection means 72 includes a temperature sensor that detects the temperature of the exhaust gas, and is disposed in the vicinity of the particulate matter detection sensor 1 in the exhaust pipe 81, and the temperature of the high resistance portion 5 of the particulate matter detection sensor 1 Detected.
The resistance value correcting means 73 has temperature characteristic data indicating the relationship between the temperature of the high resistance portion 5 and the electrical resistance value of the high resistance portion 5. The resistance value correcting unit 73 can calculate the corrected resistance value in the high resistance unit 5 using the temperature characteristic data based on the temperature detected by the temperature detecting unit 72. Using this correction resistance value, correction is performed so as to exclude the influence of the change in the electric resistance value of the high resistance portion 5 from the electric signal of the particulate matter detection sensor 1.

本例の粒子状物質検出装置においては、まず、粒子状物質検出センサ１の電気信号を、抵抗値補正手段７３によって補正し、補正電気信号を算出する。そして、粒子数検出手段７１において、補正された補正電気信号を時間微分して時間微分値を算出すると共に、粒子数補正データを用いて排ガス中の単位体積当たりの粒子状物質の数を算出する。   In the particulate matter detection device of this example, first, the electrical signal of the particulate matter detection sensor 1 is corrected by the resistance value correcting means 73 to calculate a corrected electrical signal. Then, in the particle number detection means 71, the corrected electric signal is time differentiated to calculate a time differential value, and the number of particulate matter per unit volume in the exhaust gas is calculated using the particle number correction data. .

次に、本例の作用効果について説明する。
粒子状物質検出センサ１は、高抵抗部５を備えている。そのため、粒子状物質検出センサ１における一対の検出電極３は、高抵抗部５によって導通した状態にある。したがって、高抵抗部５に粒子状物質が付着すると、粒子状物質の付着量に応じて、高抵抗部５の電気抵抗値が低下する。これにより、被堆積部２上に堆積した粒子状物質が導通パスを形成しなくとも、粒子状物質の捕集開始時から粒子状物質の堆積量を速やかに検出することができる。 Next, the function and effect of this example will be described.
The particulate matter detection sensor 1 includes a high resistance portion 5. Therefore, the pair of detection electrodes 3 in the particulate matter detection sensor 1 are in a state of being conducted by the high resistance portion 5. Therefore, when particulate matter adheres to the high resistance portion 5, the electrical resistance value of the high resistance portion 5 decreases according to the amount of particulate matter attached. Thereby, even if the particulate matter deposited on the deposition target part 2 does not form a conduction path, it is possible to quickly detect the amount of particulate matter deposited from the start of collection of particulate matter.

また、粒子状物質検出センサ１は、高抵抗部５に粒子状物質を堆積させることで、粒子状物質の量を検出することができる。そのため、排ガスに含まれる灰分（Ａｓｈ）の影響を抑制し、粒子状物質検出センサ１の耐久性を向上することができる。すなわち、排ガス中の灰分は、一対の検出電極３の一方に選択的に堆積していき、該検出電極３の表面を覆っていく。この灰分は絶縁体であるため、高抵抗部５を備えていない粒子状物質検出センサ１においては、灰分によって検出電極３と粒子状物質との導通が阻害され検出感度が低下する。一方、粒子状物質検出センサ１は、高抵抗部５における電気抵抗値の変化を検出することができる。そのため、検出電極３が灰分によって覆われたとしても、粒子状物質の量を検出することができる。それゆえ、粒子状物質検出センサ１における検出感度の低下を抑制し、耐久性を向上することができる。   Further, the particulate matter detection sensor 1 can detect the amount of the particulate matter by depositing the particulate matter on the high resistance portion 5. Therefore, the influence of the ash (Ash) contained in the exhaust gas can be suppressed, and the durability of the particulate matter detection sensor 1 can be improved. That is, ash in the exhaust gas is selectively deposited on one of the pair of detection electrodes 3 and covers the surface of the detection electrode 3. Since the ash is an insulator, in the particulate matter detection sensor 1 that does not include the high resistance portion 5, the conduction between the detection electrode 3 and the particulate matter is hindered by the ash, and the detection sensitivity is lowered. On the other hand, the particulate matter detection sensor 1 can detect a change in electrical resistance value in the high resistance portion 5. Therefore, even if the detection electrode 3 is covered with ash, the amount of particulate matter can be detected. Therefore, a decrease in detection sensitivity in the particulate matter detection sensor 1 can be suppressed and durability can be improved.

また、粒子状物質検出センサ１は、一対の検出電極３に捕集電圧を印加することで、被堆積部２上に粒子状物質を引き寄せることができる。これにより、粒子状物質を効率良く捕集し、より速やかに粒子状物質の堆積量を検出することができる。   Further, the particulate matter detection sensor 1 can attract the particulate matter onto the deposition target portion 2 by applying a collection voltage to the pair of detection electrodes 3. Thereby, particulate matter can be collected efficiently and the amount of particulate matter deposited can be detected more quickly.

また、高抵抗部５は、セラミック材料により形成されている。そのため、耐熱性に優れ、適度な電気抵抗値を備えた高抵抗部５を得ることができる。   Further, the high resistance portion 5 is formed of a ceramic material. Therefore, the high resistance part 5 which is excellent in heat resistance and has an appropriate electric resistance value can be obtained.

また、高抵抗部５を形成する材料の電気抵抗値が、１０7Ω〜１０15Ωである。そのため、高抵抗部５が粒子状物質よりも十分に大きな電気抵抗値を有し、高抵抗部５における粒子状物質の堆積に伴う電気抵抗値の変化を効率良く検出することができる。 The electric resistance value of the material forming the high resistance portion 5 is 10 7 Ω to 10 15 Ω. Therefore, the high resistance part 5 has an electrical resistance value sufficiently larger than that of the particulate matter, and the change in the electrical resistance value accompanying the deposition of the particulate matter in the high resistance part 5 can be detected efficiently.

また、検出電極３の表面は、電極保護層５１によって被覆されている。排ガス中の灰分（Ａｓｈ）が溶融した状態で被堆積部２上に付着すると検出電極３と被堆積部２との間に浸入する場合がある。溶融した灰分が検出電極３と被堆積部２との間において固化すると、検出電極３が灰分に押上げられる。そのため、灰分の浸入が繰り返されると、検出電極３の脱落や破損に到るおそれがある。粒子状物質検出センサ１は、上述のごとく、検出電極３を露出させなくとも粒子状物質の量を検出することができる。したがって、電極保護層５１を形成しても粒子状物質を検出することができる。したがって、検出電極３が電極保護層５１によって覆われていても粒子状物質を検出することが可能であり、電極保護層５１を設けることにより、検出電極３と被堆積部５との間への灰分の浸入を抑制し耐久性を向上することができる。   The surface of the detection electrode 3 is covered with an electrode protective layer 51. If the ash (Ash) in the exhaust gas adheres to the deposition portion 2 in a molten state, it may enter between the detection electrode 3 and the deposition portion 2. When the molten ash is solidified between the detection electrode 3 and the portion 2 to be deposited, the detection electrode 3 is pushed up to the ash. For this reason, if the infiltration of ash is repeated, the detection electrode 3 may fall off or be damaged. As described above, the particulate matter detection sensor 1 can detect the amount of the particulate matter without exposing the detection electrode 3. Therefore, the particulate matter can be detected even if the electrode protective layer 51 is formed. Therefore, it is possible to detect the particulate matter even if the detection electrode 3 is covered with the electrode protective layer 51. Infiltration of ash can be suppressed and durability can be improved.

図４は、粒子状物質検出センサに灰分を付着させるＡｓｈ耐久試験前後の出力電圧を示すグラフであり、縦軸を出力電圧とし、横軸を検出時間とした。図４において、実線Ｌ１は、粒子状物質検出センサ１におけるＡｓｈ耐久試験後の出力電圧、実線Ｌ２は検出電極５が電極保護層５１によって被覆されていない粒子状物質検出センサの出力電圧を示している。尚、耐久試験前の粒子状物質検出センサの出力電圧は、いずれも破線Ｂ１によって示している。図４の実線Ｌ２に示すごとく、電極保護層５１を設けていない粒子状物質検出センサにおいては、Ａｓｈ耐久試験後に出力電圧の大幅な低下が見られた。また、図４の実線Ｌ１に示すごとく、電極保護層５１を設けた粒子状物質検出センサ１においては、Ａｓｈ耐久試験後の出力電圧の低下量は、電極保護層５１を設けていない粒子状物質検出センサに比べて極めて小さく、粒子状物質検出センサ１の耐久性が向上していることが確認された。   FIG. 4 is a graph showing the output voltage before and after the Ash durability test in which ash is attached to the particulate matter detection sensor, where the vertical axis is the output voltage and the horizontal axis is the detection time. In FIG. 4, the solid line L1 indicates the output voltage after the Ash durability test in the particulate matter detection sensor 1, and the solid line L2 indicates the output voltage of the particulate matter detection sensor in which the detection electrode 5 is not covered with the electrode protective layer 51. Yes. Note that the output voltage of the particulate matter detection sensor before the durability test is all indicated by a broken line B1. As indicated by the solid line L2 in FIG. 4, in the particulate matter detection sensor not provided with the electrode protective layer 51, a significant decrease in the output voltage was observed after the Ash durability test. Further, as shown by the solid line L1 in FIG. 4, in the particulate matter detection sensor 1 provided with the electrode protective layer 51, the amount of decrease in the output voltage after the Ash durability test is the particulate matter where the electrode protective layer 51 is not provided. It was extremely small compared to the detection sensor, and it was confirmed that the durability of the particulate matter detection sensor 1 was improved.

また、被堆積部２に堆積した粒子状物質を除去する加熱手段６を備えている。そのため、検出開始時における誤差を低減し、高抵抗部５に堆積した粒子状物質の量を正しく検出することができる。   Moreover, the heating means 6 which removes the particulate matter deposited on the to-be-deposited part 2 is provided. Therefore, the error at the start of detection can be reduced, and the amount of particulate matter deposited on the high resistance portion 5 can be detected correctly.

また、粒子状物質検出装置１００は、粒子状物質検出センサ１と粒子数検出手段７１とを備えている。粒子状物質検出センサ１においては、上述のごとく、粒子状物質の堆積量に応じて、電気信号の出力値が変化する。したがって、粒子状物質検出センサ１の出力値は、粒子状物質の堆積量に関する情報を備えたものであり、その経時的変化から、被堆積部２上に堆積した粒子状物質の数を精度よく算出することができる。   The particulate matter detection device 100 includes a particulate matter detection sensor 1 and a particle number detection means 71. In the particulate matter detection sensor 1, as described above, the output value of the electrical signal changes according to the amount of particulate matter deposited. Therefore, the output value of the particulate matter detection sensor 1 is provided with information on the amount of particulate matter deposited, and the number of particulate matter deposited on the portion to be deposited 2 is accurately determined from the change over time. Can be calculated.

また、粒子状物質検出センサ１によって出力された電気信号を基に排ガス中に含まれる粒子状物質の数を算出するよう構成された粒子数検出手段７１を備えており、粒子数検出手段７１は、粒子状物質検出センサ１における電気信号の出力値を時間微分して得られた時間微分値を基に、排ガス中における単位体積あたりの粒子状物質の数を算出する。そのため、電気信号を基に、粒子状物質の数を正確かつ速やかに検出することができる。   Further, the apparatus includes a particle number detection means 71 configured to calculate the number of particulate substances contained in the exhaust gas based on the electrical signal output from the particulate matter detection sensor 1, and the particle number detection means 71 includes: Then, the number of particulate matter per unit volume in the exhaust gas is calculated based on the time differential value obtained by time differentiation of the output value of the electrical signal in the particulate matter detection sensor 1. Therefore, the number of particulate matter can be detected accurately and promptly based on the electrical signal.

また、予め計測された粒子状物質の数と時間微分値との関係を示す粒子数補正データを有し、粒子数補正データを用いて粒子状物質の数を算出する。そのため、電気信号を基に、粒子状物質の数をより容易に検出することができる。   Moreover, it has the particle number correction data which shows the relationship between the number of particulate matter measured beforehand, and a time differential value, and calculates the number of particulate matter using particle number correction data. Therefore, the number of particulate substances can be detected more easily based on the electrical signal.

また、排ガスの温度を検出する温度検出手段７２と、高抵抗部５の温度と、高抵抗部５の電気抵抗値との関係を示す温度特性データを有する抵抗値補正手段７３とを有しており、該抵抗値補正手段７３は、温度検出手段７２によって検出された温度を基に、温度特性データを用いて高抵抗部５における補正抵抗値を算出し、補正抵抗値を用いて、粒子状物質検出センサ１から出力される電気信号を補正している。排ガス中において高抵抗部５の温度が変化した際に、高抵抗部５の電気抵抗値が変化する。補正抵抗値を用いて上記電気信号を補正することにより、電気信号から高抵抗部５の電気抵抗値の変化による影響を除外することができる。これにより、粒子状物質の堆積に伴う一対の検出電極３間における電気信号の変化を正確に検出することができる。   Moreover, it has the temperature detection means 72 which detects the temperature of waste gas, and the resistance value correction | amendment means 73 which has the temperature characteristic data which show the relationship between the temperature of the high resistance part 5, and the electrical resistance value of the high resistance part 5. The resistance value correction means 73 calculates a correction resistance value in the high resistance portion 5 using temperature characteristic data based on the temperature detected by the temperature detection means 72, and uses the correction resistance value to form a particulate shape. The electric signal output from the substance detection sensor 1 is corrected. When the temperature of the high resistance portion 5 changes in the exhaust gas, the electrical resistance value of the high resistance portion 5 changes. By correcting the electrical signal using the corrected resistance value, it is possible to exclude the influence of the change in the electrical resistance value of the high resistance portion 5 from the electrical signal. Thereby, the change of the electrical signal between a pair of detection electrodes 3 accompanying the deposition of the particulate matter can be accurately detected.

以上のごとく、本例によれば、粒子状物質の堆積量を速やかに検出可能な粒子状物質検出センサ１及び粒子状物質の数を検出することができる粒子状物質検出装置１００を提供することができる。   As described above, according to the present example, it is possible to provide the particulate matter detection sensor 1 that can quickly detect the amount of particulate matter deposited and the particulate matter detection device 100 that can detect the number of particulate matter. Can do.

（比較試験）
本試験においては、粒子状物質検出装置１００における検出結果と、定置型スート計測装置における検出結果との比較を行った。
本試験に用いた粒子状物質検出装置１００は、実施例１に示したものと同一である。尚、時間微分値は、粒子状物質検出センサ１によって検出された出力電圧を時間微分したものであり、粒子数補正データによる補正を行う前のデータである。
定置型スート計測装置としては、ＴＳＩ社製ＥＥＰＳ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｅｘｈａｕｓｔ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｓｉｚｅｒ）を用いた。 (Comparative test)
In this test, the detection result in the particulate matter detection device 100 was compared with the detection result in the stationary soot measurement device.
The particulate matter detection device 100 used in this test is the same as that shown in Example 1. The time differential value is obtained by time differentiation of the output voltage detected by the particulate matter detection sensor 1 and is data before correction by the particle number correction data.
As the stationary soot measuring device, an EPS (Engine Exhaust Particle Sizer) manufactured by TSI was used.

本試験は、以下の２種類の試験条件１、２によって実施した。
試験条件１は、排ガスの温度を２００℃、流量を３５Ｌ／ｓｅｃ、粒子状物質濃度を約１．６×１０13個／ｍ3として、排ガス中に含まれる粒子状物質の数を検出した。
試験条件２は、排ガスの温度を２００℃、流量を３５Ｌ／ｓｅｃとし、排ガス中の粒子状物質濃度を一定時間おきに変化させ、粒子状物質の数を検出した。尚、排ガス中の粒子状物質濃度は、約２．０×１０13個／ｍ3と約１．０×１０13個／ｍ3に変化させた。 This test was carried out under the following two types of test conditions 1 and 2.
In test condition 1, the temperature of exhaust gas was 200 ° C., the flow rate was 35 L / sec, the concentration of particulate matter was about 1.6 × 10 13 particles / m 3 , and the number of particulate matter contained in the exhaust gas was detected.
Test condition 2 was that the temperature of the exhaust gas was 200 ° C., the flow rate was 35 L / sec, the concentration of the particulate matter in the exhaust gas was changed at regular intervals, and the number of particulate matter was detected. The particulate matter concentration in the exhaust gas was changed to about 2.0 × 10 13 pieces / m 3 and about 1.0 × 10 13 pieces / m 3 .

図５（ａ）及び図５（ｂ）は、試験条件１の結果を示すグラフである。
図５（ａ）は、縦軸を排ガス中の単位体積あたりの粒子状物質の数とし、横軸を検出時間としたグラフである。図５（ａ）における実線Ｌ３は、定置型スート計測装置における検出結果を示すものである。定置型スート計測装置において、粒子状物質の捕集を開始すると出力値が増大した後、一定の出力値にて安定する。そして、捕集を終了すると出力値が低下し０となる。 5A and 5B are graphs showing the results of test condition 1. FIG.
FIG. 5 (a) is a graph in which the vertical axis represents the number of particulate matter per unit volume in the exhaust gas, and the horizontal axis represents the detection time. A solid line L3 in FIG. 5A indicates the detection result in the stationary soot measuring device. In the stationary soot measuring device, when the collection of particulate matter is started, the output value increases and then stabilizes at a constant output value. When the collection is finished, the output value is reduced to zero.

図５（ｂ）は、縦軸を出力電圧及び時間微分値とし、横軸を検出時間としたグラフである。
図５（ｂ）における破線Ｂ２は、粒子状物質検出センサ１の出力電圧を示すグラフであり、実線Ｌ４は、出力電圧を基に粒子状物質検出装置１００において算出された時間微分値を示すグラフである。 FIG. 5B is a graph in which the vertical axis represents the output voltage and the time differential value, and the horizontal axis represents the detection time.
A broken line B2 in FIG. 5B is a graph showing the output voltage of the particulate matter detection sensor 1, and a solid line L4 is a graph showing the time differential value calculated in the particulate matter detection device 100 based on the output voltage. It is.

破線Ｂ２に示すごとく、検出電極３に捕集電圧を印加した直後に出力電圧の上昇を開始した。これにより、粒子状物質検出センサ１によって、粒子状物質の堆積による電気抵抗値の減少を検出可能であることが確認された。また、実線Ｌ４に示すごとく、時間微分値は、定置型スート計測装置によって検出された粒子状物質の数と同様の挙動を示している。   As indicated by the broken line B2, the output voltage started to rise immediately after the collection voltage was applied to the detection electrode 3. Thereby, it was confirmed that the decrease in the electric resistance value due to the accumulation of the particulate matter can be detected by the particulate matter detection sensor 1. Further, as indicated by the solid line L4, the time differential value shows the same behavior as the number of particulate matter detected by the stationary soot measuring device.

図６（ａ）及び図６（ｂ）は、試験条件２の結果を示すグラフである。
図６（ａ）は、縦軸を単位体積あたりの粒子状物質の数とし、横軸を検出時間としたグラフである。図６（ａ）における実線Ｌ５は、定置型スート計測装置における検出結果を示すものである。定置型スート計測装置において、検出を開始すると出力値が上昇した後、一定の出力値にて安定する。そして、検出を終了すると出力値が低下する。また、再度、検出を開始すると出力値が上昇し、検出を開始すると出力値が低下する。 6 (a) and 6 (b) are graphs showing the results of test condition 2. FIG.
FIG. 6A is a graph in which the vertical axis represents the number of particulate matter per unit volume and the horizontal axis represents the detection time. A solid line L5 in FIG. 6A shows a detection result in the stationary soot measuring device. In the stationary soot measuring device, when detection is started, the output value rises and then stabilizes at a constant output value. When the detection ends, the output value decreases. Further, when the detection is started again, the output value increases, and when the detection is started, the output value decreases.

図６（ｂ）は、縦軸を出力電圧及び時間微分値とし、横軸を検出時間としたグラフである。
図６（ｂ）における破線Ｂ３は、粒子状物質検出センサ１の出力電圧を示すグラフであり、実線Ｌ６は、出力電圧を基に粒子状物質検出装置１００において算出された時間微分値を示すグラフである。
破線Ｂ３に示すごとく、検出電極３に捕集電圧を印加すると出力電圧が上昇し、捕集電圧を停止すると出力電圧が停滞し、再度捕集電圧を印加すると出力電圧が上昇した。また、実線Ｌ６に示すごとく、時間微分値は、定置型スート計測装置によって検出された粒子状物質の数と同様の挙動を示している。 FIG. 6B is a graph in which the vertical axis represents the output voltage and the time differential value, and the horizontal axis represents the detection time.
The broken line B3 in FIG. 6B is a graph showing the output voltage of the particulate matter detection sensor 1, and the solid line L6 is a graph showing the time differential value calculated in the particulate matter detection device 100 based on the output voltage. It is.
As indicated by the broken line B3, the output voltage increased when the collection voltage was applied to the detection electrode 3, the output voltage stagnated when the collection voltage was stopped, and the output voltage increased when the collection voltage was applied again. Further, as indicated by the solid line L6, the time differential value shows the same behavior as the number of particulate matter detected by the stationary soot measuring device.

上述のごとく、粒子状物質検出センサ１においては、粒子状物質の捕集開始から速やかに出力電圧の上昇が確認された。本例の粒子状物質検出センサ１においては、捕集開始から、数秒〜数分で、出力電圧の上昇が見られた。したがって、粒子状物質検出センサ１によれば、被堆積部２上に導通パスが形成されていなくとも、粒子状物質の量を検出することができる。また、出力電圧の時間微分値は、定置型スート計測装置の出力値と同様の挙動を示しており、粒子数補正データを用いて時間微分値を補正することにより、排ガス中に含まれる粒子状物質の単位体積あたりの数を算出することが可能となる。   As described above, in the particulate matter detection sensor 1, an increase in output voltage was confirmed promptly from the start of collection of particulate matter. In the particulate matter detection sensor 1 of this example, an increase in output voltage was observed within a few seconds to a few minutes from the start of collection. Therefore, the particulate matter detection sensor 1 can detect the amount of particulate matter even if no conduction path is formed on the deposition target portion 2. In addition, the time differential value of the output voltage shows the same behavior as the output value of the stationary soot measuring device, and by correcting the time differential value using the particle number correction data, the particulate form contained in the exhaust gas It is possible to calculate the number of substances per unit volume.

（実施例２）
本例は、図７に示すごとく、実施例１の粒子状物質検出センサ１における構造を一部変更した例である。
本例の粒子状物質検出センサ１の高抵抗部５は、一対の検出電極３の上面には形成されておらず、一対の検出電極３間にのみ形成されている。一対の検出電極３の表面には、電気絶縁性及び排ガス温度に耐える耐熱性を備えた絶縁性材料からなる電極保護層５１が形成されている。
その他の構成は実施例１と同様である。尚、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。
本例においても実施例１と同様の作用効果を得ることができる。 (Example 2)
In this example, as shown in FIG. 7, the structure of the particulate matter detection sensor 1 of Example 1 is partially changed.
The high resistance portion 5 of the particulate matter detection sensor 1 of this example is not formed on the upper surfaces of the pair of detection electrodes 3, but is formed only between the pair of detection electrodes 3. On the surface of the pair of detection electrodes 3, an electrode protection layer 51 made of an insulating material having electric insulation and heat resistance that can withstand exhaust gas temperature is formed.
Other configurations are the same as those of the first embodiment. Of the reference numerals used in this example or the drawings relating to this example, the same reference numerals as those used in the first embodiment represent the same components as in the first embodiment unless otherwise specified.
Also in this example, it is possible to obtain the same effect as that of the first embodiment.

（実施例３）
本例は、図８及び図９に示すごとく、実施例１の粒子状物質検出センサ１における構造を一部変更した例である。
本例の粒子状物質検出センサ１の高抵抗部５は、一対の検出電極３の上面には形成されておらず、一対の検出電極３間にのみ形成されている。
その他の構成は実施例１と同様である。尚、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。
本例においても実施例１と同様の作用効果を得ることができる。 (Example 3)
This example is an example in which the structure of the particulate matter detection sensor 1 of Example 1 is partially changed as shown in FIGS.
The high resistance portion 5 of the particulate matter detection sensor 1 of this example is not formed on the upper surfaces of the pair of detection electrodes 3, but is formed only between the pair of detection electrodes 3.
Other configurations are the same as those of the first embodiment. Of the reference numerals used in this example or the drawings relating to this example, the same reference numerals as those used in the first embodiment represent the same components as in the first embodiment unless otherwise specified.
Also in this example, it is possible to obtain the same effect as that of the first embodiment.

（実施例４）
本例は、図１０〜１２に示すごとく、実施例１とは構造の異なる粒子状物質検出センサ１の例を示すものである。
本例の粒子状物質検出センサ１において、被堆積部２は、絶縁性材料からなる６つの絶縁部材２１と、絶縁部材２１の間に配置された５つの検出電極３とを有している。 Example 4
This example shows an example of the particulate matter detection sensor 1 having a structure different from that of the first embodiment, as shown in FIGS.
In the particulate matter detection sensor 1 of the present example, the portion to be deposited 2 has six insulating members 21 made of an insulating material and five detection electrodes 3 arranged between the insulating members 21.

絶縁部材２１は、アルミナ、ジルコニア、マグネシア、ベリリアなどのセラミック材料を平板状に形成してなる。検出電極３は、焼結前の絶縁部材２１の一面に白金ペーストや銀ペースト等を用いたスクリーン印刷により形成されている。この検出電極３が形成された絶縁部材２１を積層することにより、絶縁部材２１と検出電極３とを交互に積層した積層部４が形成されている。   The insulating member 21 is formed by forming a ceramic material such as alumina, zirconia, magnesia, or beryllia into a flat plate shape. The detection electrode 3 is formed on one surface of the insulating member 21 before sintering by screen printing using a platinum paste, a silver paste, or the like. By laminating the insulating members 21 on which the detection electrodes 3 are formed, a laminated portion 4 in which the insulating members 21 and the detection electrodes 3 are alternately laminated is formed.

積層部４においては、正極と負極とが交互に配置されており、隣り合う検出電極３同士が一対の検出電極３を形成している。被堆積部２は、粒子状物絶縁部材２１及び検出電極３の積層方向Ｄと直交する方向に配置された側面に、検出電極３の端面を露出して形成されている。本例の粒子状物質検出センサ１における被堆積部２には、検出電極３の表面と検出電極３の間の被堆積部２の表面を覆うように高抵抗部５が形成されている。
その他の構成は実施例１と同様である。尚、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。
本例においても実施例１と同様の作用効果を得ることができる。 In the stacked portion 4, positive electrodes and negative electrodes are alternately arranged, and adjacent detection electrodes 3 form a pair of detection electrodes 3. The deposited portion 2 is formed by exposing the end surface of the detection electrode 3 on the side surface arranged in the direction orthogonal to the stacking direction D of the particulate matter insulating member 21 and the detection electrode 3. A high resistance portion 5 is formed on the portion to be deposited 2 in the particulate matter detection sensor 1 of this example so as to cover the surface of the portion to be deposited 2 between the surface of the detection electrode 3 and the detection electrode 3.
Other configurations are the same as those of the first embodiment. Of the reference numerals used in this example or the drawings relating to this example, the same reference numerals as those used in the first embodiment represent the same components as in the first embodiment unless otherwise specified.
Also in this example, it is possible to obtain the same effect as that of the first embodiment.

１ 粒子状物質検出センサ
２ 被堆積部
３ 検出電極
５ 高抵抗部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Particulate matter detection sensor 2 Deposited part 3 Detection electrode 5 High resistance part

Claims (9)

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（２）と、該被堆積部（２）に配置された少なくとも一対の検出電極（３）とを備え、
該一対の検出電極（３）に捕集電圧を印加することで発生する電界によって上記被堆積部（２）上に上記粒子状物質を静電捕集すると共に、上記粒子状物質が上記被堆積部（２）上に堆積することによる上記一対の検出電極（３）間における電気抵抗値の変化に応じて電気信号の出力を変化させるように構成されており、
上記被堆積部（２）の表面には、上記粒子状物質よりも電気抵抗値が高い材料からなり、上記一対の検出電極（３）をつなぐように形成された高抵抗部（５）が形成されていることを特徴とする粒子状物質検出センサ（１）。 A deposition part (2) for depositing a part of the particulate matter contained in the exhaust gas discharged from the internal combustion engine, and at least a pair of detection electrodes (3) disposed in the deposition part (2);
The particulate matter is electrostatically collected on the deposition portion (2) by an electric field generated by applying a collection voltage to the pair of detection electrodes (3), and the particulate matter is deposited. An output of an electric signal is changed according to a change in an electric resistance value between the pair of detection electrodes (3) by being deposited on the part (2),
A high resistance portion (5) made of a material having an electric resistance higher than that of the particulate matter and formed so as to connect the pair of detection electrodes (3) is formed on the surface of the deposition portion (2). Particulate matter detection sensor (1) characterized by being made. 上記高抵抗部（５）がセラミック材料により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の粒子状物質検出センサ（１）。   The particulate matter detection sensor (1) according to claim 1, wherein the high resistance portion (5) is made of a ceramic material. 上記高抵抗部（５）を形成する材料の電気抵抗値が、１０7Ω〜１０15Ωであ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センサ（１）。 The particulate matter detection sensor (1) according to claim 1 or 2, wherein an electrical resistance value of a material forming the high resistance part (5) is 10 7 Ω to 10 15 Ω. 上記検出電極（３）の表面は、電極保護層（５１）によって被覆されてい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センサ（１）。   The particulate matter detection sensor (1) according to any one of claims 1 to 3, wherein the surface of the detection electrode (3) is covered with an electrode protective layer (51). 上記被堆積部（２）に堆積した上記粒子状物質を除去する加熱手段（６）を備えてい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センサ（１）。   The particulate matter detection sensor (1) according to any one of claims 1 to 4, further comprising a heating means (6) for removing the particulate matter deposited on the deposition part (2). 1). 請求項１〜５のいずれか一項に記載の粒子状物質検出センサ（１）を備えていることを特徴とする粒子状物質検出装置（１００）。   A particulate matter detection device (100) comprising the particulate matter detection sensor (1) according to any one of claims 1-5. 上記粒子状物質検出センサ（１）によって出力された上記電気信号を基に上記排ガス中に含まれる粒子状物質の数を算出するよう構成された粒子数検出手段（７１）を備えており、該粒子数検出手段（７１）は、上記粒子状物質検出センサ（１）における電気信号の出力値を時間微分して得られた時間微分値を基に、排ガス中における単位体積あたりの上記粒子状物質の数を算出することを特徴とする請求項６に記載の粒子状物質検出装置（１００）。   Particle number detection means (71) configured to calculate the number of particulate matter contained in the exhaust gas based on the electrical signal output by the particulate matter detection sensor (1), The particle number detection means (71) is based on the time differential value obtained by time differentiation of the output value of the electrical signal in the particulate matter detection sensor (1), and the particulate matter per unit volume in the exhaust gas. The particulate matter detection device (100) according to claim 6, wherein the number of particles is calculated. 予め計測された上記粒子状物質の数と上記時間微分値との関係を示す粒子数補正データを有し、上記粒子数補正データを用いて上記粒子状物質の数を算出することを特徴とする請求項７に記載の粒子状物質検出装置（１００）。 It has particle number correction data indicating the relationship between the number of the particulate matter measured in advance and the time differential value, and the number of the particulate matter is calculated using the particle number correction data. The particulate matter detection device (100) according to claim 7 . 排ガスの温度を検出する温度検出手段（７２）と、
上記高抵抗部（５）の温度と、上記高抵抗部（５）の電気抵抗値との関係を示す温度特性データを有する抵抗値補正手段（７３）とを有しており、
該抵抗値補正手段（７３）は、上記温度検出手段（７２）によって検出された温度を基に、上記温度特性データを用いて上記高抵抗部（５）における補正抵抗値を算出し、
該補正抵抗値を用いて、上記粒子状物質検出センサ（１）から出力される電気信号を補正することを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の粒子状物質検出装置（１００）。 Temperature detection means (72) for detecting the temperature of the exhaust gas;
Resistance value correction means (73) having temperature characteristic data indicating the relationship between the temperature of the high resistance portion (5) and the electrical resistance value of the high resistance portion (5);
The resistance value correcting means (73) calculates a corrected resistance value in the high resistance portion (5) using the temperature characteristic data based on the temperature detected by the temperature detecting means (72).
The particulate matter detection device according to any one of claims 6 to 8, wherein the electrical signal output from the particulate matter detection sensor (1) is corrected using the correction resistance value. 100).
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