Pm傳感器的制造方法
【專利摘要】提供一種PM傳感器，能夠檢測DPF整體的平均PM堆積量，且能夠確保對于檢測為足夠的大小的靜電電容。該PM傳感器(4)為，在通過由多孔質(zhì)材料形成的壁(2)來包圍縱橫的四面的多個單元(3)被縱橫地層疊、單元(3)的端面被縱橫交替封閉而成的DPF(1)中，設(shè)置第一、第二電極(5、6)，通過由第一、第二電極(5、6)形成的電容器的靜電電容來檢測DPF(1)的PM堆積量，其中，在開放單元(3b)中、在對角方向排成一列的多個開放單元(3b)內(nèi)插入第一電極，在包括從插入有第一電極(5)的各開放單元(3b)起為第二個相鄰接的開放單元(3b)在內(nèi)的、在對角方向排成一列的多個開放單元(3b)內(nèi)插入第二電極(6)。
【專利說明】PM傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種PM傳感器，能夠檢測DPF整體的平均PM堆積量，且能夠確保對于檢測為足夠的大小的靜電電容。
【背景技術(shù)】
[0002]在搭載有柴油機等內(nèi)燃機的車輛中，在從內(nèi)燃機到大氣的廢氣的排出流路上設(shè)置有柴油顆粒過濾器(以下稱為DPF)，該DPF捕集粒子狀物質(zhì)(以下稱為PM)。DPF是在由多孔質(zhì)陶瓷形成的蜂窩細孔狀的過濾器中臨時捕集PM的部件。
[0003]當DPF所捕集的PM的量(以下稱為PM堆積量)變多時，內(nèi)燃機的排氣壓力上升，引起內(nèi)燃機的特性降低，因此進行使所捕集的PM燃燒的處理。將該處理稱為DPF再生。在DPF再生時，進行用于使排氣溫度上升的燃料噴射。當排氣溫度上升時，DPF升溫，DPF所捕集的PM燃燒。
[0004]此時，當PM堆積量過多時，由于DPF再生時的熱而DPF會損傷。為了在PM堆積量未變得過多之前進行DPF再生，需要正確地檢測PM堆積量。
[0005]作為檢測PM堆積量的PM傳感器，已知一種PM傳感器，在DPF上設(shè)置有兩個電極，根據(jù)由兩個電極形成的電容器的靜電電容來檢測PM堆積量。在該種PM傳感器中，作為介質(zhì)與導(dǎo)體的混合物的PM會在電極間堆積，因此相對于PM堆積量而靜電電容線性地增大。
[0006]圖8所示的現(xiàn)有的PM傳感器81為，在圓柱狀的DPF82的外周設(shè)置有形成為半圓筒狀的兩個電極83、84。兩個電極83、84夾著DPF82而對置，因此由兩個電極83、84形成的電容器的靜電電容與DPF82整體的PM堆積量相對應(yīng)地變化(專利文獻I)。
[0007]圖9所示的現(xiàn)有的PM傳感器91為，在圓柱狀的DPF92的外周設(shè)置有一個電極93，在比其靠內(nèi)側(cè)同心狀地設(shè)置有另一個電極94。由兩個電極93、94形成的電容器的靜電電容與兩個電極93、94所夾著的DPF92的一部分的PM堆積量相對應(yīng)地變化(專利文獻2)。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0009]專利文獻
[0010]專利文獻1:日本特開2010-144630號公報
[0011]專利文獻2:日本特開2011-012577號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]發(fā)明要解決的課題
[0013]但是，一般DPF收容在用于保護DPF的金屬制的殼體中，該殼體安裝在車體上。因此，在DPF的外周所設(shè)置的電極與殼體之間也形成電容器。
[0014]在圖8的PM傳感器81中，電極83、84與殼體85之間的距離顯著短于兩個電極83,84間的距離，因此由電極83、84和殼體85形成的電容器的靜電電容顯著大于由兩個電極83、84形成的電容器的靜電電容。并且，由電極83、84和殼體85形成的電容器的靜電電容在熱和機械方面都不穩(wěn)定。結(jié)果，PM傳感器81的電路成為由電極83、84和殼體85形成的電容器相對于由兩個電極83、84形成的電容器并聯(lián)連接的電路。在對于用于檢測PM堆積量的電容器并聯(lián)連接了與其相比靜電電容顯著大且不穩(wěn)定的電容器的情況下，不能夠正確地檢測PM堆積量。
[0015]在圖9的PM傳感器91中，由于使外周的電極93與內(nèi)側(cè)的電極94之間的距離接近，因此由兩個電極93、94形成的電容器的靜電電容變大。但是，為此要將內(nèi)側(cè)的電極94配置到DPF92的外周附近，不能夠檢測比內(nèi)側(cè)的電極94更靠內(nèi)側(cè)的DPF92的一部分的PM堆積量。在僅對比內(nèi)側(cè)的電極94更靠外側(cè)的DPF92的一部分檢測PM堆積量的情況下，檢測值有可能與DPF92整體的平均PM堆積量相背離。
[0016]因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種PM傳感器，解決上述課題，能夠檢測DPF整體的平均PM堆積量，且能夠確保對于檢測為足夠的大小的靜電電容。
[0017]用于解決課題的手段
[0018]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的PM傳感器為，在通過由多孔質(zhì)材料形成的壁來包圍縱橫的四面的多個單元被縱橫地層疊、上述單元的端面被縱橫交替地封閉而成的柴油顆粒過濾器(以下稱為DPF)中，設(shè)置有第一、第二電極，通過由上述第一、第二電極形成的電容器的靜電電容來檢測上述DPF的粒子狀物質(zhì)(以下稱為PM)的堆積量，在該PM傳感器中，在未封閉的單元(以下稱為開放單元)中、在對角方向上排成一列的多個開放單元中插入上述第一電極，在包括從插入有上述第一電極的各開放單元起為第二個相鄰接的開放單元在內(nèi)的、在對角方向排成一列的多個開放單元中插入上述第二電極。
[0019]發(fā)明的效果
[0020]本發(fā)明發(fā)揮如下那樣的優(yōu)異效果。
[0021](I)能夠檢測DPF整體的平均PM堆積量。
[0022](2)能夠確保對于檢測為足夠的大小的靜電電容。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是應(yīng)用本發(fā)明的DPF的部分端面圖。
[0024]圖2是應(yīng)用本發(fā)明的DPF的部分側(cè)剖視圖。
[0025]圖3是安裝有在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中想到的PM傳感器的DPF的部分端面圖。
[0026]圖4是圖3的主要部分放大圖。
[0027]圖5是安裝有本發(fā)明的PM傳感器的DPF的部分端面圖。
[0028]圖6是安裝有本發(fā)明的PM傳感器的DPF的立體圖。
[0029]圖7是圖5的主要部分放大圖。
[0030]圖8是現(xiàn)有的PM傳感器的立體圖。
[0031]圖9是現(xiàn)有的PM傳感器的立體圖。
【具體實施方式】
[0032]以下，根據(jù)附圖詳細說明本發(fā)明的一個實施方式。
[0033]首先，作為本發(fā)明的基礎(chǔ)，對DPF的構(gòu)造和功能進行說明。
[0034]如圖1所示，DPFl為，通過由多孔質(zhì)材料形成的壁2包圍了縱橫的四面的多個單元3被縱橫地層疊、且單元3的端面被縱橫交替地封閉。在圖中，用影線表示封閉。將所封閉的單元3稱為封閉單元3a，將未封閉的單元3稱為開放單元3b。如圖示那樣，封閉單元3a的縱向相鄰的兩個單元和橫向相鄰的兩個單元為開放單元3b，開放單元3b的縱向相鄰的兩個單元和橫向相鄰的兩個單元為封閉單元3a。另外，單元3的端面形狀在此處成為正方形，但只要是長方形、平行四邊形等能夠連續(xù)排列的形狀即可。
[0035]在一側(cè)端面和相反側(cè)端面，封閉和開放相反。即，一個單元3為，如果一側(cè)端面被封閉、則相反側(cè)端面必然為開放，如果一側(cè)端面為開放、則相反側(cè)端面必然被封閉。因而，同一個單元3如果從一側(cè)觀察則成為封閉單元3a，如果從相反側(cè)觀察則成為開放單元3b。
[0036]如圖2所示，DPFl設(shè)置在廢氣的排出流路上，某個端面朝向上游，相反的端面朝向下游。在朝向上游的面，廢氣不流入封閉單元3a，而廢氣僅流入開放單元3b。流入了廢氣的開放單元3b為，在朝向下游的相反側(cè)端面被封閉而成為封閉單元3a，因此廢氣穿過由多孔質(zhì)材料形成的壁2而向相鄰的封閉單元3a移動。相鄰的封閉單元3a為，朝向下游的相反側(cè)端面被開放而成為開放單元3b，因此廢氣從該開放單元3b流出。如此，在廢氣穿過壁2時，廢氣中的PM被吸附在由多孔質(zhì)材料形成的壁2上。在圖2中表示為流入一個開放單元3b的廢氣向鄰接的兩個封閉單元3a移動，但實際上流入一個開放單元3b的廢氣向縱橫地鄰接的四個封閉單元3a移動，因此PM被吸附在縱橫四個壁2上。
[0037]本發(fā)明人在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，想到了圖3所示的PM傳感器4。該PM傳感器4為,在DPFl中設(shè)置有第一、第二電極5、6，通過由第一、第二電極5、6形成的電容器的靜電電容來檢測DPFl的PM堆積量。
[0038]在PM傳感器4中，在全部開放單元3b中、在對角方向排成一列的多個開放單元3b中插入第一電極5，在與插入有第一電極5的多個開放單元3b相鄰接而在對角方向排成一列的多個開放單元3b中插入第二電極6。由于開放單元3b與封閉單元3a交替地配置，因此與開放單元3b相鄰接的開放單元3b是指縱橫地跳過一個封閉單元3a而相鄰接的開放單元3b。
[0039]插入開放單元3b的電極5、6例如是金屬線。在一列開放單元3b中插入的多個第一電極5彼此通過短路線7而短路。同樣，在另一列開放單元3b中插入的多個第二電極6彼此通過另外的短路線8而短路。電極5、6從端面插入的深度是任意的，但插入越深則電極5、6的長度越長，有助于電極對置面積的增加。因而，例如優(yōu)選為，電極5、6達到開放單元3b的相反側(cè)端面的被封閉的部位附近。
[0040]電極5、6所插入的端面既可以是朝向廢氣的排出流路的上游的端面，也可以是朝向下游的端面，電極5、6被插入到相同的端面。
[0041]在圖3的PM傳感器4中，著眼于多個第一電極5中的一個電極PO。離電極PO最近的第二電極6為處于相對于第一電極5所形成的列交叉的對角線上的電極Q0，當設(shè)單元3的間距(縱橫寬度)為b時，電極PO與電極QO間的距離成為V 2d。因而，通過電極PO和電極QO形成電極間距離為V 2d、具有與電極徑成正比例的電極對置面積的電容器。離電極PO第二近的第二電極6為在第二電極6所形成的列上位于緊挨著電極QO的位置的電極Q+l、Q-1,電極PO與電極Q±1之間的距離成為2d。通過電極PO和電極Q± I形成兩個電極間距離為2d、具有與電極徑成正比例的電極對置面積的電容器。同樣，通過電極PO和第三個以后依次接近的多個第二電極6也分別形成電容器。將這些綜合而成的由多個第一電極5和多個第二電極6形成的電容器，視為電極間距離為V 2d、由具有規(guī)定的電極對置面積的兩個電極板形成的平行平板電容器。
[0042]由多個第一電極5和多個第二電極6形成的電容器為，與現(xiàn)有的PM傳感器81、91相比，電極間距離為V 2d而較短，因此靜電電容較大，而且電極5、6遠離殼體，因此能夠期待減少殼體帶來的影響。
[0043]然而，在PM傳感器4中，作為電極5、6而在開放單元3b中插入金屬線，但所插入的金屬線，為了確保對于DPF再生時的高溫和車輛行駛時的機械振動的耐久性，而需要某種程度較粗的線徑。在考慮壁2的厚度和間隙的同時，相對于單元3的間距d來決定盡量粗的線徑。
[0044]圖4進一步放大地表示DPFl的端面。
[0045]對于電極5、6所插入的開放單元3b中、電極PO、QO的開放單元3b，用箭頭表示從封閉單元3a穿過壁2而流入的廢氣的流動。該箭頭是從端面觀察在圖2的側(cè)截面中觀察到的箭頭時的箭頭。但是，實際上廢氣從縱橫四個封閉單元3a穿過縱橫四個壁2而流入一個開放單元3b，但此處僅對位于由電極5、6形成的電容器的內(nèi)側(cè)(電極板間)的壁2示出箭頭。如上述那樣，在廢氣穿過壁2時，PM吸附在壁2上，因此PM堆積在電極PO、QO間的壁2上。同樣,廢氣也從縱橫四個封閉單兀3a流入未插入電極5、6的一般的開放單兀R,PM堆積在縱橫四個壁2上。
[0046]此時，電極P0、Q0的開放單元3b為，由于插入有電極5、6，因此作為流路而有效的截面積變小，與一般的開放單元R相比，廢氣的流量被制約而變少。當設(shè)廢氣中的PM含有量與場所無關(guān)而為均勻時，廢氣流量越少的場所則PM流動的量越少。因而，與一般的開放單元R的壁2相比，電極PO、QO的開放單元3b的壁2的PM堆積量變少。該情況在所有插入有電極5、6的開放單元3b中是共通的。當在圖3中觀察時，由電極5、6形成的電容器的內(nèi)側(cè)的壁2,全部成為在圖4中說明了的PM堆積量較少的壁2。相對于此,未插入電極5、6的全部開放單元3b都相當于在圖4中說明了的一般的開放單元R，包圍四方的所有壁2成為PM堆積量較多的壁2。
[0047]結(jié)果，由PM傳感器4檢測的PM堆積量，比開放單元R中的PM堆積量少，比DPFl整體的PM堆積量的平均少。
[0048]因此，本發(fā)明人為了能夠檢測DPFl整體的平均PM堆積量，對電極配置進行研究而實現(xiàn)了本發(fā)明。即，如圖5所示，本發(fā)明的PM傳感器9為，在未封閉的單元3b中、在對角方向排成一列的多個開放單元3b中插入第一電極5，在包括從插入有第一電極5的各開放單元3b起為第二個相鄰接的開放單元3b在內(nèi)的、在對角方向排成一列的多個開放單元3b中插入第二電極6。第二個相鄰接的開放單元3b是指，縱橫地跳過兩個封閉單元3a和一個開放單元3b而相鄰接的開放單元3b。
[0049]如圖6所示，本發(fā)明的PM傳感器9為，沿著DPFl的端面布設(shè)有沿著插入有電極5、6的開放單元3b的列的短路線7、8。該列的長度越長(單元3的個數(shù)越多)，則電極5、6的個數(shù)越增加，而越有助于電極對置面積的增加，因此是優(yōu)選的。例如，當以列通過圓柱狀的DPFl的直徑附近的方式在開放單元3b中插入電極5、6時，電極5、6的個數(shù)變得最多。例如，如果DPFl的直徑為200mm、單元3的間距(縱橫寬度)d為1mm，則在直徑附近傾斜地排列近140個單元3,因此插入電極5、6的開放單元3b各接近140個。
[0050]如此，插入到DPFl的開放單元3b中的第一、第二電極5、6分別通過短路線7、8而短路，短路線7、8與未圖示的檢測電路連接。檢測電路與以往相同，因此省略說明。
[0051]以下，說明本發(fā)明的PM傳感器9的動作。
[0052]當在圖6的DPFl中PM堆積時，在圖5所示的部分中，在處于多個第一電極5與多個第二電極6之間的單元3的壁2上堆積的PM的堆積量也增加。因而，由電極5、6形成的電容器的靜電電容變大。
[0053]此時，在本發(fā)明的PM傳感器9中，插入有第一電極5的在對角方向排成一列的多個開放單元3b與插入有第二電極6的在對角方向排成一列的多個開放單元3b，夾著兩個封閉單元3a和一個開放單元而鄰接，因此由電極5、6形成的電容器為，電極間距離成為
2V 2d，與圖8的PM傳感器81那樣、由夾著DPF82的電極83、84形成的電容器相比，靜電電容顯著變大。同時，當與由電極5、6和未圖示的殼體形成的電容器的靜電電容相比時，由于電極5、6遠離殼體，因此由電極5、6形成的電容器的靜電電容顯著變大。因而，能夠正確地檢測PM堆積量。
[0054]此外,在本發(fā)明的PM傳感器9中，電極5、6分別插入在對角方向排成一列的多個開放單元3b中，因此與圖9的PM傳感器91那樣、電極93、94偏向DPF62的外周附近的配置不同，電極5、6成為不偏向DPFl的外周附近的配置，能夠檢測DPFl整體的平均PM堆積量。尤其是，在本實施方式那樣、電極5、6的列沿著DPFl的直徑的配置中，能夠檢測從DPFl的中心部到外周部的范圍的PM堆積量。
[0055]進一步，在本發(fā)明的PM傳感器9中，如圖7所示，在插入有電極PO的開放單元3b和插入有電極QO的開放單兀3b之間,存在一個未插入電極5、6的開放單兀3b。S卩，在由電極5、6形成的電容器的內(nèi)側(cè)存在未插入電極5、6的開放單元3b。將該開放單元3b稱為檢測用開放單元S。
[0056]包圍檢測用開放單元S的四個壁2，與一般的開放單元R的四個壁2同樣、是廢氣的流量未被制約的壁2。因而，在檢測用開放單元S中能夠得到與開放單元R相同量的PM堆積量。
[0057]當在圖5中觀察時，在由電極5、6形成的電容器的內(nèi)側(cè)排列有PM堆積量與開放單元R相同的檢測用開放單元S。因而，由PM傳感器9檢測的PM堆積量能夠視為DPFl整體的平均PM堆積量。
[0058]符號的說明
[0059]I柴油顆粒過濾器(DPF)
[0060]2 壁
[0061]3 單元
[0062]3a封閉單元
[0063]3b開放單元
[0064]4 PM傳感器
[0065]5第一電極
[0066]6第二電極
[0067]7短路線
[0068]8短路線
【權(quán)利要求】
1.一種PM傳感器，在通過由多孔質(zhì)材料形成的壁來包圍縱橫的四面的多個單元被縱橫地層疊、上述單元的端面被縱橫交替地封閉而成的柴油顆粒過濾器(以下稱為DPF)中，設(shè)置有第一、第二電極，通過由上述第一、第二電極形成的電容器的靜電電容來檢測上述DPF的粒子狀物質(zhì)(以下稱為PM)的堆積量，該PM傳感器的特征在于， 在未封閉的單元(以下稱為開放單元)中、在對角方向上排成一列的多個開放單元中插入上述第一電極， 在包括從插入有上述第一電極的各開放單元起為第二個相鄰接的開放單元在內(nèi)的、在對角方向排成一列的多個開放單元中插入上述第二電極。
【文檔編號】G01N27/22GK103502588SQ201280022122
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月20日
【發(fā)明者】野田正文, 內(nèi)山正, 阿曾充宏 申請人:五十鈴自動車株式會社