JP2008002998A - PM measuring apparatus and control system using the PM measuring apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】 簡単かつ安価な構成で、取り扱いも簡便なPM測定装置を提供すること。
【解決手段】 集塵荷電用電源部15と荷電電極部11とを通電し、荷電電極部11に所定の高電圧を印加して、空間20に導入された排気に含まれるPMを所定に帯電させる。帯電されたPMは、付着面12Aに集められる。付着面12Aに配設されたPM処理用電線14にPM処理用電源部16により所定電圧を印加して放電作用を生じさせ、付着面12Aに集められたPMの酸化処理を行う。このとき、電流計17によりPM処理用電線14を流れる電流量を検出し、該検出結果に基づいて付着面12A(延いては測定用電線14)に付着しているPM付着量を測定する。
【選択図】図3PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a PM measuring apparatus having a simple and inexpensive configuration and easy to handle.
Power is supplied to a dust collection charging power supply unit 15 and a charging electrode unit 11, a predetermined high voltage is applied to the charging electrode unit 11, and PM contained in exhaust gas introduced into a space 20 is charged to a predetermined level. Let The charged PM is collected on the adhesion surface 12A. A predetermined voltage is applied to the PM processing wire 14 disposed on the adhesion surface 12A by the PM processing power source 16 to cause a discharge action, and the PM collected on the adhesion surface 12A is oxidized. At this time, the amount of current flowing through the PM processing wire 14 is detected by the ammeter 17, and the amount of PM attached to the attached surface 12A (and thus the measuring wire 14) is measured based on the detection result.
[Selection] Figure 3
Description
本発明は、PM(パティキュレートマター)の量を測定するためのPM測定装置に関する。より詳しくは、例えば燃焼装置から排出されるPMの量を測定するための装置に関する。 The present invention relates to a PM measuring apparatus for measuring the amount of PM (particulate matter). More specifically, the present invention relates to an apparatus for measuring the amount of PM discharged from a combustion apparatus, for example.
燃焼装置からの排気を浄化して大気汚染の拡大を抑制することは重要な課題であり、例えば、ディーゼル燃焼機関に関しては、当該機関から排出されるPM(パティキュレートマター:粒子状物質=主に黒煙(スス)、SOFと称される燃え残った燃料や潤滑油の成分、サルフェートと称される軽油燃料中の硫黄分から生成される成分を含む)の排出量を機関運転中に適宜に把握して、機関の燃焼状態やディーゼルパティキュレートフィルターシステムの作動状態などを把握し、所望のPM排出量となるように制御することは、前記課題を解決するために重要である。 Purifying the exhaust from the combustion device to suppress the expansion of air pollution is an important issue. For example, regarding a diesel combustion engine, PM (particulate matter: particulate matter = mainly emitted from the engine) Appropriately understand the amount of black smoke (soot), unburned fuel called SOF, components of lubricating oil, and components generated from sulfur in diesel fuel called sulfate) during engine operation Thus, it is important to understand the combustion state of the engine, the operating state of the diesel particulate filter system, and the like, and to control the engine so that a desired PM emission amount is obtained.
ここにおいて、非特許文献1に示されているように、PM排出量を測定するPM測定装置として、例えば、PMを荷電中和する荷電中和器と、該荷電中和器を通過したPMを静電帯電し該帯電した粒子の粒径の違いに起因する電気移動度の相違を利用して分級する微分型移動度分析器(DMA:Differential Mobility Analyzer)と、該DMAを通過した粒子を凝縮させて超微粒子を検出可能に構成される凝縮機構付き光散乱式粒子計数器(CNC:Condension Nucleus Counter)と、を含んで構成される走査型移動度粒径測定器(SMPS:Scanning Mobility Particle Sizer)や、PMを荷電し、該PMが、電位計に接続されたフィルタに捕集された際の荷電量を測定して粒度分布を測定する低圧型カスケードインパクタ(ELPI:Electrical Low Pressure Impactor)や、レーザー散乱式のものや、フィルタろ過式のものなどがある。
しかしながら、これら従来のPM測定装置は、構成が複雑かつ高価であり、取り扱いも煩雑となることから、実際に車両に搭載して、上述したようなPM排出量の制御に簡便に利用するのには適していない。 However, these conventional PM measuring devices are complicated and expensive, and are complicated to handle. Therefore, these conventional PM measuring devices are actually mounted on a vehicle and can be easily used for controlling the PM emission amount as described above. Is not suitable.
本発明は、上記実情に鑑みなされたもので、簡単かつ安価な構成で、取り扱いも簡便なPM測定装置及び当該PM測定装置を利用した制御システムを提供することを目的とする。また、車両に搭載してPM排出量の制御に貢献可能なPM測定装置及び当該PM測定装置を利用した制御システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a PM measuring device that is simple and inexpensive and easy to handle, and a control system using the PM measuring device. It is another object of the present invention to provide a PM measurement device that can be mounted on a vehicle and can contribute to control of the PM emission amount, and a control system using the PM measurement device.
このため、本発明に係るPM測定装置は、
PMが付着されるPM付着面を有する絶縁体と、
前記PM付着面に配設され、通電されて前記PM付着面に付着したPMに対して酸化処理を施すPM処理要素と、
を含んで構成され、
前記酸化処理を施す際に前記PM処理要素に供給される電流量に基づいて、前記PM付着面に付着したPM量を測定することを特徴とする。
Therefore, the PM measuring apparatus according to the present invention is
An insulator having a PM adhesion surface to which PM is adhered;
A PM processing element that is disposed on the PM adhesion surface and that performs an oxidation process on the PM that is energized and adheres to the PM adhesion surface;
Comprising
The amount of PM adhering to the PM adhering surface is measured based on the amount of current supplied to the PM processing element when the oxidation treatment is performed.
前記酸化処理は、放電作用或いは加熱作用によりなされることを特徴とする。 The oxidation treatment is performed by a discharge action or a heating action.
本発明に係るPM測定装置は、PMを帯電して前記PM付着面にPMが付着し易いようにする帯電手段を含んで構成することができる。 The PM measuring apparatus according to the present invention can include a charging unit that charges the PM so that the PM easily adheres to the PM adhesion surface.
前記PM付着面に付着されるPMは、燃焼装置の排気に含まれるPMであることを特徴とする。 The PM adhering to the PM adhering surface is PM contained in the exhaust gas of the combustion apparatus.
本発明に係る制御システムは、本発明に係るPM測定装置のPM量の測定結果に基づいて、燃焼装置の燃焼状態、或いは燃焼装置の排気に対して所定の処理を施す排気処理装置の作動状態を所望に制御することを特徴とする。 The control system according to the present invention is based on the measurement result of the PM amount of the PM measuring device according to the present invention, the combustion state of the combustion device, or the operating state of the exhaust treatment device that performs a predetermined process on the exhaust of the combustion device Is controlled as desired.
本発明に係るPM測定装置及び制御システムは、車両に搭載されることができる。 The PM measuring device and the control system according to the present invention can be mounted on a vehicle.
本発明によれば、簡単かつ安価な構成で、取り扱いも簡便なPM測定装置及び当該PM測定装置を利用した制御システムを提供することができる。また、車両に搭載してPM排出量の制御に貢献可能なPM測定装置及び当該PM測定装置を利用した制御システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a PM measurement device that is simple and inexpensive and easy to handle, and a control system using the PM measurement device. In addition, it is possible to provide a PM measurement device that can be mounted on a vehicle and contribute to the control of the PM emission amount, and a control system using the PM measurement device.
以下に、本発明に係るPM測定装置の実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態により、本発明が限定されるものではない。 Embodiments of a PM measuring apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below.
本発明に係るPM測定装置の第1の実施の形態について、図1〜図3に基づいて説明する。
図1に示すように、本実施の形態に係るPM測定装置10は、例えばディーゼル燃焼を行うディーゼルエンジンなどの内燃機関1の排気通路2に臨んで配設され、排気処理装置3の排気下流側に設けられる。なお、内燃機関1は、ディーゼルエンジンに限定されるものではなく、排気を伴う燃焼装置であれば、ガソリンエンジンその他の内燃機関の他、燃焼方式に拘わらず、あらゆる車両用或いは定置式の燃焼装置とすることができる。
A first embodiment of a PM measuring apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, a
前記PM測定装置10は、図2に示すように、前記排気通路2に臨んで配設される先端部10Aに、排気が導入される空間20が設けられている。なお、前記空間20は、例えば、排気通路2から分流された通路などに臨ませるようにPM測定装置10を配設することもできる。また、前記空間20の形状は、図2に示したものに限定されるものではなく、排気を所望に導入できる形状であれば他の形状とすることができる。
As shown in FIG. 2, the
本実施の形態に係るPM測定装置10の先端部10Aには、前記空間20に臨んで荷電電極部11が設けられると共に、前記空間20を挟んで前記荷電電極部11と対向して設けられる絶縁体12と、該絶縁体12の背面側に配設される低電圧電極部13と、が設けられている。
The
前記絶縁体12は、例えばセラミックス等で構成され、当該絶縁体12の前記空間20側の表面は、PMが集められ付着される付着面12Aであり、図3に示すように、PM処理用電線(例えば、ニクロム線)14が、例えば格子状に配設されている。なお、PM処理用電線14の前記付着面12Aにおける配列は、格子状に限定されるものではなく、螺旋状その他の適宜の形状とすることができる。
The
ここで、前記荷電電極部11は、図3に示すように、例えば図示しないスイッチ手段などを介して直流電源である集塵荷電用電源部15の正極に接続され、該集塵荷電用電極15の負極側は、PM測定装置10の本体19などを介して接地されている。
Here, as shown in FIG. 3, the charging electrode unit 11 is connected to a positive electrode of a dust collection charging power source unit 15 which is a DC power source via, for example, a switch means (not shown), and the dust collection charging electrode 15 is connected. The negative electrode side is grounded via the
一方、前記PM処理用電線14は、図3に示すように、例えば図示しないスイッチ手段などを介して交流電源であるPM処理用電源部16に接続されている。
なお、前記PM処理用電線14に供給される電流を測定するために、電流計17が配設されている。また、前記PM処理用電源部16の低電圧側は、低電圧電極部13に接続されている。
On the other hand, as shown in FIG. 3, the PM processing electric wire 14 is connected to a PM processing power supply unit 16 which is an AC power supply via, for example, a switch means (not shown).
An ammeter 17 is provided to measure the current supplied to the PM processing wire 14. The low voltage side of the PM processing power supply unit 16 is connected to the low
上述したような構成を備える本実施の形態に係るPM測定装置10は、以下のように作動する。
The
図示しないスイッチ手段などを介して、本発明に係る帯電手段として機能する前記集塵荷電用電源部15と前記荷電電極部11とを通電し、前記荷電電極部11(高電圧側)に所定の高電圧を印加して、例えばコロナ放電を生じさせ、前記空間20に導入された排気に含まれるPMを所定に帯電させる。
The dust collection charging power supply unit 15 functioning as a charging unit according to the present invention and the charging electrode unit 11 are energized via a switch unit (not shown), and the charging electrode unit 11 (high voltage side) has a predetermined value. For example, corona discharge is generated by applying a high voltage, and PM contained in the exhaust gas introduced into the
該所定に帯電されたPMは、図2、図3に示すように、前記付着面12Aへ向かって移動され、該付着面12Aに集められる。 As shown in FIGS. 2 and 3, the predetermined charged PM is moved toward the adhesion surface 12A and collected on the adhesion surface 12A.
この一方で、前記付着面12Aに配設された前記PM処理用電線14には、前記PM処理用電源部16により所定電圧が印加され、所定量の電流が流れるようになっている。そして、かかる電圧印加により、本発明に係るPM処理要素である前記PM処理用電線14に放電作用を生じさせ、前記付着面12Aに集められたPMの酸化処理を行う。 On the other hand, a predetermined voltage is applied by the PM processing power supply unit 16 to the PM processing electric wire 14 disposed on the adhesion surface 12A so that a predetermined amount of current flows. Then, by applying such a voltage, a discharge action is generated in the PM processing wire 14 which is a PM processing element according to the present invention, and the PM collected on the adhesion surface 12A is oxidized.
ここにおいて、本発明者は、PMの酸化処理に関して種々の研究実験を行ううちに、放電作用によりPMを酸化処理するための電線に付着しているPM量によって、PMの酸化処理のための放電作用が影響を受け、流れる電流に変化が生じるという知見を得た。 Here, while conducting various research experiments on the oxidation treatment of PM, the present inventor performs discharge for PM oxidation treatment according to the amount of PM attached to the electric wire for oxidation treatment of PM by discharge action. It was found that the effect was affected and the current flow changed.
本実施の形態では、かかる知見に基づいて、PM量を測定する。
すなわち、本発明に係る当該第1の実施の形態においては、前記PM処理用電線14に付着しているPM量によって前記放電作用が影響を受け、前記PM処理用電線14を流れる電流が当該PM処理用電線14に付着しているPM量に応じて変化するという現象を利用してPM量を測定する。
In the present embodiment, the PM amount is measured based on such knowledge.
That is, in the first embodiment according to the present invention, the discharge action is affected by the amount of PM adhering to the PM processing wire 14, and the current flowing through the PM processing wire 14 is changed to the PM. The amount of PM is measured by utilizing a phenomenon that changes according to the amount of PM adhering to the processing wire 14.
具体的には、前記PM処理用電線14に前記PM処理用電源部16により所定電圧を印加してPMの酸化処理を施す際に、前記電流計17により前記PM処理用電線14を流れる電流量を検出し、該検出結果に基づいて前記付着面12A(延いては測定用電線14)に付着しているPM付着量を測定する。 Specifically, the amount of current flowing through the PM processing wire 14 by the ammeter 17 when a predetermined voltage is applied to the PM processing wire 14 by the PM processing power supply unit 16 to oxidize the PM. And the amount of PM adhering to the adhering surface 12A (and thus the measuring wire 14) is measured based on the detection result.
例えば、PM付着量に対する電流量の関係を予め測定して得られたテーブルなどを用いることで、容易にPM付着量を測定することができる。また、電子制御などの場合には、例えば、上述したようなテーブルをメモリーに記憶しておいて、検出された電流量に基づいてLUT(Look Up Table)することで、容易にPM付着量を測定することができる。 For example, the PM adhesion amount can be easily measured by using a table or the like obtained by measuring in advance the relationship between the current amount and the PM adhesion amount. In addition, in the case of electronic control, for example, a table as described above is stored in a memory, and a LUT (Look Up Table) is easily performed based on the detected current amount, so that the PM adhesion amount can be easily obtained. Can be measured.
なお、測定したPM付着量に、内燃機関1の運転状態(負荷、回転速度、吸入空気量など)・運転経過時間などを考慮することで、PM排出量やPM濃度を見積もることが可能である。
In addition, it is possible to estimate the PM emission amount and the PM concentration by taking into consideration the operation state (load, rotation speed, intake air amount, etc.), operation elapsed time, etc. of the
このように、本実施の形態によれば、前記PM処理用電線14に放電作用を生じさせた際に、前記付着面12A延いては前記PM処理用電線14に付着したPMの量に応じて、前記PM処理用電線14を流れる電流に変化が生じることを利用して、PM量を測定する構成としたので、軽量、コンパクトかつ安価で簡単な構成で、取り扱いも簡便で、車両などへ搭載してその測定結果を各種制御に提供することが可能なPM測定装置及び該PM測定装置を利用した制御システムを提供することができる。
As described above, according to the present embodiment, when a discharge action is generated in the PM processing wire 14, the
加えて、本実施の形態に係るPM測定装置10は、前記付着面12Aに付着したPMを酸化処理する際の前記PM処理用電線14を流れる電流量に基づいてPM量を測定する構成であるため、PM量の測定と同時に排気中のPMを微量ではあるが酸化除去することになるため、当該PM測定装置10自体が大気汚染の拡大防止という面において直接的に貢献するものである。
In addition, the
ところで、前記PM処理用電線14の放電及びその際の前記電流計17による電流量の検出は、前記荷電電極部11(高電圧側)に所定の高電圧を印加してPMを所定に帯電させ前記付着面12AにPMを集める処理と同時に行わせることができるし、前記PMを集める処理により所定に前記付着面12AにPMを付着させてから当該PMを集める処理とは別のタイミングに単独で所定の運転状態のときに行わせることもできる。 By the way, the discharge of the PM processing wire 14 and the detection of the current amount by the ammeter 17 at that time apply a predetermined high voltage to the charging electrode portion 11 (high voltage side) to charge the PM to a predetermined level. It can be performed simultaneously with the process of collecting PM on the adhesion surface 12A, and it is independently performed at a timing different from the process of collecting PM after the PM is adhered to the adhesion surface 12A in a predetermined manner by the process of collecting PM. It can also be performed in a predetermined operating state.
また、本実施の形態に係るPM測定装置10においては、前記荷電電極部11に印加する電圧の値を変えることで、前記付着面12AへのPM付着総量を変化させることが可能である。更に、前記PM処理用電線14に印加する電圧の値を制御することで、PMの酸化速度を所定に制御することが可能であり、時系列的に変化する電流値として検出することもできる。すなわち、本実施の形態に係るPM測定装置10は、前記荷電電極部11や前記PM処理用電線14に印加する電圧の値を、エンジンの状態(例えば、排気流量やPM濃度など)の変化に応じて所望に制御することで、過渡状態を含めて精度良くPM排出量を測定することが可能である。
Further, in the
そして、本実施の形態に係るPM測定装置10においては、前記荷電電極部11に印加する電圧の値を変化させることで、PMの粒子サイズごとに分級して捕集する所謂分級捕集も可能である(非特許文献1など参照)。従って、本実施の形態に係るPM測定装置10によれば、前記荷電電極部11に印加する電圧と前記PM処理用電線14に印加する電圧や電流を最適化することで、PMの粒子サイズごとにおけるPM排出量の測定も可能である。
In the
なお、本実施の形態では、例えば、総排気流量に対するPM排出量が少ない運転領域などにおいても精度良くPM排出量を測定することができるように、排気中のPMを前記付着面12Aに効率良く集めて付着させるべく、前記集塵荷電用電源部15と前記荷電電極部11とを設けて構成したが、これら前記集塵荷電用電源部15と前記荷電電極部11は、状況によっては省略することができる。 In the present embodiment, for example, PM in exhaust gas can be efficiently applied to the attachment surface 12A so that the PM discharge amount can be accurately measured even in an operation region where the PM discharge amount is small relative to the total exhaust flow rate. In order to collect and adhere, the dust collection charging power supply unit 15 and the charging electrode unit 11 are provided, but the dust collection charging power supply unit 15 and the charging electrode unit 11 are omitted depending on the situation. be able to.
また、本実施の形態に係るPM測定装置10は、図1に示したように、排気通路2に配設されることができるが、その配設位置は、本実施の形態のように前記排気処理装置3の排気下流側に設ける場合に限定されるものではなく、前記排気処理装置3の排気上流側に設けることもできるし、排気上流側と下流側の双方に設けることもできる。
Further, the
なお、PM測定装置10を、排気処理装置3の排気下流側に配設した場合には、PM排出量の測定結果は、例えば、内燃機関1の燃焼状態、更には排気処理装置3の作動状態を把握して、所望のPM排出量となるように内燃機関1の燃焼状態や排気処理装置3の作動状態を制御することに貢献することができる。また、PM排出量の測定結果は排気処理装置3の劣化等の故障診断などにも利用することができる。
When the
PM測定装置10を、排気処理装置3の排気上流側に配設した場合には、その測定結果は、内燃機関1の燃焼状態を精度良く把握して、所望のPM排出量となるように内燃機関1の燃焼状態を制御することに貢献することができる。排気上流側と下流側の両方に配設した場合には、内燃機関1の燃焼状態、排気処理装置3の作動状態をともに精度よく把握して、所望のPM排出量となるように内燃機関1の燃焼状態や排気処理装置3の作動状態を精度良く制御することに貢献することができると共に、排気処理装置3の劣化等の故障診断精度を高精度なものとすることができる。
When the
ここで、排気処理装置3としては、例えば、一般的な酸化触媒や三元触媒、NOx吸蔵還元型三元触媒、DPNR触媒(多孔質セラミック構造体に、NOx吸蔵還元型三元触媒を組み合わせたもので、排気がセラミックの隙間を通る間に触媒で酸化や還元することで、PMやNOxを大幅に低減可能にした触媒)、HC−SCR用触媒(炭化水素を還元剤として用いてNOxを浄化する選択的還元型NOx触媒)、尿素SCR(UREA−SCR)用触媒(尿素を還元剤として用いてNOxを浄化する選択的還元型NOx触媒)、ディーゼルパティキュレートフィルターなど、要求に応じて適宜単独で或いはこれらを組み合わせて採用することができる。組み合わせた場合には、PM測定装置10は、組み合わせた排気処理装置3の間に介装することも可能である。
Here, as the
更に、本実施の形態のPM測定装置10は、図2に示したように、コンパクトなサイズとすることができるため、該PM測定装置10を、内燃機関1の各気筒毎に、或いは所定の気筒、特定の気筒に、或いは所定の気筒群(例えば、直列機関であれば前側数気筒、後側数気筒、V型機関であれば右バンク側気筒、左バンク側気筒など)毎に、PM排出量を測定できる部位に配設して、各気筒毎に、或いは所定の気筒、特定の気筒に、或いは所定の気筒群毎にPM排出量を測定することもできる。
Furthermore, since the
かかる構成とすれば、各気筒毎に、或いは所定の気筒、特定の気筒に、或いは所定の気筒群毎にPM排出量を測定することできるため、きめ細かく内燃機関1の燃焼状態を把握することができ、延いては各気筒毎の、或いは所定の気筒、特定の気筒における、或いは所定の気筒群毎の燃焼ばらつきなどを把握して、これを抑制するための各種制御(燃料噴射制御(例えば、燃料噴射時期、燃料噴射量、燃料噴射率)、吸排気バルブ駆動制御(リフト、開閉タイミング制御など)、吸気系の制御(例えば、気筒毎のスワール制御)など)の最適化に貢献することができることになる。
With this configuration, the PM emission amount can be measured for each cylinder, for a predetermined cylinder, for a specific cylinder, or for a predetermined group of cylinders, so that the combustion state of the
次に、本発明に係る排気処理装置の第2の実施の形態について、図4、図5に基づいて説明する。
第2の実施の形態は、当該第2の実施の形態において採用するPM測定装置50の構成が第1の実施の形態に係るPM測定装置10の構成と異なる以外は、図1で説明した第1の実施の形態と同様であり、従って、第1の実施の形態と重複する部分についての説明は省略する。
Next, a second embodiment of the exhaust treatment apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS.
The second embodiment is the same as that described in FIG. 1 except that the configuration of the
図4に示すように、本実施の形態に係るPM測定装置50は、第1の実施の形態に係るPM測定装置10の先端部10Aと同様に排気通路に臨んで配設される先端部50Aに、排気が導入される空間70が設けられている。そして、当該空間70に臨んで荷電電極部51が設けられると共に、前記PM測定装置50には、前記空間70を挟んで前記荷電電極部51と対向して設けられる絶縁体52が設けられている。
As shown in FIG. 4, the
前記絶縁体52は、例えばセラミックス等で構成され、当該絶縁体52の前記空間70側の表面は、PMが集められ付着する付着面52Aであり、該付着面52Aには、図5に示すように、PM処理用電線(例えば、ニクロム線)54が、例えば螺旋状に配設されている。なお、PM処理用電線54の前記付着面52Aにおける配列は、螺旋状に限定されるものではなく、格子状その他の適宜の形状とすることができる。
The insulator 52 is made of, for example, ceramics, and the surface on the
ここで、前記荷電電極部51は、図5に示すように、例えば図示しないスイッチ手段などを介して直流電源である集塵荷電用電源部55の正極に接続され、該集塵荷電用電極15の負極側は、PM測定装置50の本体59などを介して接地されている。
Here, as shown in FIG. 5, the charging electrode unit 51 is connected to the positive electrode of the dust collection charging
一方、前記PM処理用電線54は、図5に示すように、例えば図示しないスイッチ手段などを介して交流電源であるPM処理用電源部56に接続されている。そして、前記PM処理用電線54に供給される電流を測定するために、電流計57が配設されている。なお、本実施の形態においては、前記PM処理用電源部56として、直流電源を用いることもできる。 On the other hand, as shown in FIG. 5, the PM processing electric wire 54 is connected to a PM processing power source 56 which is an AC power source via, for example, a switch means (not shown). An ammeter 57 is provided to measure the current supplied to the PM processing wire 54. In the present embodiment, a DC power source may be used as the PM processing power source unit 56.
上述したような構成を備える本実施の形態に係るPM測定装置50は、以下のように作動する。
The
図示しないスイッチ手段などを介して、本発明に係る帯電手段として機能する前記集塵荷電用電源部55と前記荷電電極部51とを通電し、前記荷電電極部51(高電圧側)に所定の高電圧を印加して、例えばコロナ放電を生じさせ、前記空間70に導入された排気に含まれるPMを所定に帯電する。
The dust collecting charging
該所定に帯電されたPMは、図4、図5に示すように、前記付着面52Aへ向かって移動され、該付着面52Aに集められる。 As shown in FIGS. 4 and 5, the predetermined charged PM is moved toward the attachment surface 52A and collected on the attachment surface 52A.
この一方で、前記付着面52Aに配設された前記PM処理用電線54には、前記PM処理用電源部56により所定電圧が印加され、所定量の電流が流される。これにより、本実施の形態では、本発明に係るPM処理要素である前記PM処理用電線54を加熱して、前記付着面52Aに集められたPMの酸化処理を行う。 On the other hand, a predetermined voltage is applied to the PM processing electric wire 54 disposed on the adhesion surface 52A by the PM processing power source 56, and a predetermined amount of current flows. Thereby, in this Embodiment, the said PM process electric wire 54 which is a PM process element which concerns on this invention is heated, and the oxidation process of PM collected on the said adhesion surface 52A is performed.
ここにおいて、本発明者は、PMの酸化処理に関して種々の研究実験を行ううちに、加熱によりPMを酸化処理するための電線に付着しているPM量によって、流れる電流に変化が生じるという知見を得た。 Here, while conducting various research experiments on the oxidation treatment of PM, the present inventor has found that the current flowing changes depending on the amount of PM attached to the wire for oxidizing the PM by heating. Obtained.
本実施の形態においても、かかる知見に基づいて、PM量を測定する。
すなわち、本発明に係る当該第2の実施の形態においては、前記PM処理用電線54に付着しているPM量によって加熱処理時に前記PM処理用電線54を流れる電流が、当該PM処理用電線54に付着しているPM量に応じて変化するという現象を利用してPM量を測定する。
Also in the present embodiment, the PM amount is measured based on such knowledge.
That is, in the second embodiment according to the present invention, the current flowing through the PM processing wire 54 during the heat treatment by the amount of PM adhering to the PM processing wire 54 is changed to the PM processing wire 54. The amount of PM is measured using a phenomenon that changes according to the amount of PM attached to the surface.
具体的には、前記PM処理用電線54に前記PM処理用電源部56により所定電圧を印加して加熱によりPMの酸化処理を施す際に、前記電流計57により前記PM処理用電線54を流れる電流量を検出し、該検出結果に基づいて前記付着面52A(延いては測定用電線54)に付着しているPM量を検出する。 Specifically, when applying a predetermined voltage to the PM processing wire 54 by the PM processing power supply unit 56 and subjecting it to oxidation treatment of PM by heating, the ammeter 57 flows through the PM processing wire 54. The amount of current is detected, and the amount of PM adhering to the adhering surface 52A (and thus the measuring wire 54) is detected based on the detection result.
例えば、PM付着量に対する電流量の関係を予め測定して得られたテーブルなどを用いることで、容易にPM付着量を測定することができる。また、電子制御などの場合には、例えば、上述したようなテーブルをメモリーに記憶しておいて、検出された電流量に基づいてLUT(Look Up Table)することで、容易にPM付着量を測定することができる。 For example, the PM adhesion amount can be easily measured by using a table or the like obtained by measuring in advance the relationship between the current amount and the PM adhesion amount. In addition, in the case of electronic control, for example, a table as described above is stored in a memory, and a LUT (Look Up Table) is easily performed based on the detected current amount, so that the PM adhesion amount can be easily obtained. Can be measured.
なお、測定したPM付着量に、内燃機関1の運転状態(負荷、回転速度、吸入空気量など)・運転経過時間などを考慮することで、PM排出量やPM濃度を見積もることが可能である。
In addition, it is possible to estimate the PM emission amount and the PM concentration by taking into consideration the operation state (load, rotation speed, intake air amount, etc.), operation elapsed time, etc. of the
このように、本実施の形態によれば、前記PM処理用電線54を加熱してPMの酸化処理を行う際に、前記付着面52A延いては前記PM処理用電線54に付着したPMの量に応じて、前記PM処理用電線54を流れる電流に変化が生じることを利用して、PM量を測定する構成としたので、軽量、コンパクトかつ安価で簡単な構成で、取り扱いも簡便で、車両などへ搭載してその測定結果を各種制御に提供することが可能なPM測定装置及び該PM測定装置を利用した制御システムを提供することができる。 Thus, according to the present embodiment, when the PM treatment wire 54 is heated to oxidize PM, the amount of PM attached to the adhesion surface 52A and thus to the PM treatment wire 54 is increased. Accordingly, since the PM amount is measured by utilizing the change in the current flowing through the PM processing wire 54, the vehicle is light, compact, inexpensive, simple and easy to handle. It is possible to provide a PM measurement device that can be mounted on a device and the like and provide the measurement results to various controls and a control system using the PM measurement device.
加えて、本実施の形態に係るPM測定装置50は、前記付着面52Aに付着したPMを酸化処理する際の前記PM処理用電線54を流れる電流量に基づいてPM量を測定する構成であるため、PM量の測定と同時に排気中のPMを微量ではあるが酸化除去することになるため、当該PM測定装置50自体が大気汚染の拡大防止という面において直接的に貢献するものである。
In addition, the
ところで、前記PM処理用電線54による加熱処理及びその際の前記電流計57による電流量の検出は、前記荷電電極部51(高電圧側)に所定の高電圧を印加してPMを所定に帯電させ前記付着面52AにPMを集める処理と同時に行わせることができるし、前記PMを集める処理により所定に前記付着面52AにPMを付着させてから、当該PMを集める処理とは別のタイミングで所定の運転状態のときに行わせることもできる。 By the way, the heat treatment by the PM processing wire 54 and the detection of the current amount by the ammeter 57 at that time are performed by charging a predetermined PM by applying a predetermined high voltage to the charging electrode portion 51 (high voltage side). The process can be performed simultaneously with the process of collecting PM on the attachment surface 52A, and the PM is attached to the attachment surface 52A in a predetermined manner by the process of collecting PM, and at a timing different from the process of collecting the PM. It can also be performed in a predetermined operating state.
また、本実施の形態に係るPM測定装置50においては、前記荷電電極部51に印加する電圧の値を変えることで、前記付着面52AへのPM付着総量を変化させることが可能である。更に、前記PM処理用電線54に印加する電圧の値を制御することで、PMの酸化速度を所定に制御することが可能であり、時系列的に変化する電流値として検出することもできる。すなわち、本実施の形態に係るPM測定装置50は、前記荷電電極部11や前記PM処理用電線14に印加する電圧の値を、エンジンの状態(例えば、排気流量やPM濃度など)の変化に応じて所望に制御することで、過渡状態を含めて精度良くPM排出量を測定することが可能である。
In the
そして、本実施の形態に係るPM測定装置50においては、前記荷電電極部51に印加する電圧の値を変化させることで、PMの粒子サイズごとに分級して捕集する所謂分級捕集も可能である(非特許文献1など参照)。従って、本実施の形態に係るPM測定装置50によれば、前記荷電電極部51に印加する電圧と前記PM処理用電線54に印加する電圧や電流を最適化することで、PMの粒子サイズごとにおけるPM排出量の測定も可能である。
In the
また、本実施の形態では、例えば、総排気流量に対するPM排出量が少ない運転領域などにおいても精度良くPM排出量を測定することができるように、排気中のPMを前記付着面52Aに効率良く集めて付着させるべく、前記集塵荷電用電源部55と前記荷電電極部51とを設けて構成したが、これら前記集塵荷電用電源部55と前記荷電電極部51は、状況によっては省略することができる。
Further, in the present embodiment, for example, PM in exhaust gas can be efficiently applied to the attachment surface 52A so that the PM discharge amount can be accurately measured even in an operation region where the PM discharge amount is small with respect to the total exhaust flow rate. The dust collection charging
そして、本実施の形態に係るPM測定装置50も、第1の実施の形態と同様に、排気通路2に対するその配設位置は、図1に示した排気処理装置3の排気下流側に設ける場合に限定されるものではなく、排気処理装置3の排気上流側に設けることもできるし、排気上流側と下流側の双方に設けることもできる。
And the
また、本実施の形態においても、第1の実施の形態と同様に、排気処理装置3として各種の排気処理装置を採用することができる。
Also in the present embodiment, various exhaust treatment devices can be employed as the
更に、本実施の形態に係るPM測定装置50は、第1の実施の形態と同様に、コンパクトなサイズとすることができるため、該PM測定装置50を、内燃機関1の各気筒毎に、或いは所定の気筒、特定の気筒に、或いは所定の気筒群毎に、PM排出量を測定できる部位に配設して、各気筒毎に、或いは所定の気筒、特定の気筒に、或いは所定の気筒群毎にPM排出量を測定することができ、この測定結果を利用することで、第1の実施の形態と同様に、各種制御の最適化に貢献することができる。
Furthermore, since the
1 内燃機関
2 排気通路
3 排気処理装置
10、50 PM測定装置
11、51 荷電電極部
12、52 絶縁体
12A、52A 付着面
14、54 PM処理用電線
15、55 集塵荷電用電源部
16、56 PM処理用電源部
17、57 電流計
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記PM付着面に配設され、通電されて前記PM付着面に付着したPMに対して酸化処理を施すPM処理要素と、
を含んで構成され、
前記酸化処理を施す際に前記PM処理要素に供給される電流量に基づいて、前記PM付着面に付着したPM量を測定することを特徴とするPM測定装置。 An insulator having a PM adhesion surface to which PM is adhered;
A PM treatment element that is disposed on the PM adhesion surface, and that performs an oxidation process on the PM that is energized and adhered to the PM adhesion surface;
Comprising
A PM measuring device that measures the amount of PM adhering to the PM adhering surface based on the amount of current supplied to the PM processing element when performing the oxidation treatment.
The control system according to claim 6, wherein the control system is mounted on a vehicle.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006174218A JP2008002998A (en) | 2006-06-23 | 2006-06-23 | PM measuring apparatus and control system using the PM measuring apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2006174218A JP2008002998A (en) | 2006-06-23 | 2006-06-23 | PM measuring apparatus and control system using the PM measuring apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008002998A true JP2008002998A (en) | 2008-01-10 |
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ID=39007500
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Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP2008002998A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110214266A (en) * | 2017-01-26 | 2019-09-06 | 日本碍子株式会社 | Particle number detector |
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2006
- 2006-06-23 JP JP2006174218A patent/JP2008002998A/en not_active Withdrawn
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