(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられ、排気中の粒子状物質量を検出するＰＭ量検出装置において、
自身に堆積した粒子状物質量に対応する信号を出力するＰＭセンサと、
前記ＰＭセンサが内部に設置され且つ排気通路を流れる排気の一部が取り込まれるセンサケースであって、その内部における排気の流速を粒子状物質の熱泳動が可能な程度に低下させる構成、及び粒子状物質が熱泳動によって前記ＰＭセンサに誘導されるような温度差をその内部に生じさせる構成を有するセンサケースと、
を備えるＰＭ量検出装置。
【請求項２】
前記センサケースが、前記センサケースの少なくとも一部の壁面の温度よりも前記ＰＭセンサの温度を低くさせる構成を有する請求項１に記載のＰＭ量検出装置。
【請求項３】
前記センサケースが、前記ＰＭセンサを挟んで対向する壁面間に温度差を生じさせる構成を有する請求項１に記載のＰＭ量検出装置。
【請求項４】
前記センサケースが、その一部が排気通路内に位置し、他の一部が排気通路の外部に位置するように設置されており、且つ、
前記センサケース内における排気通路の外部に位置する部分、又はセンサケース内における排気通路内に位置する部分であって排気通路の壁面の位置付近に、前記ＰＭセンサが配置されている請求項１から３のいずれか一項に記載のＰＭ量検出装置。
【請求項５】
前記センサケースが、前記センサケースの排気通路内に位置する部分の壁面を加熱する加熱装置、又は前記センサケースの排気通路の外部に位置する部分の壁面を冷却する冷却装置の少なくともいずれかを有する請求項４に記載のＰＭ量検出装置。
【請求項６】
前記加熱装置が、排気通路内を流れる排気の熱を受熱する受熱フィンであり、前記冷却装置が、センサケース内の排気の熱を外部に放熱する放熱フィンである請求項５に記載のＰＭ量検出装置。
【請求項７】
前記センサケースが、少なくともその一部が排気通路内に位置するように設置されており、且つ前記センサケースの外壁面の一部であって排気通路内に位置する部分に設けられた酸化機能を有する触媒を有する請求項１から３のいずれか一項に記載のＰＭ量検出装置。
【請求項８】
前記センサケースが、前記センサケースの壁面の一部を加熱する加熱装置を有する請求項１から３のいずれか一項に記載のＰＭ量検出装置。
【請求項９】
前記センサケースが、前記センサケースの壁面における、前記加熱装置によって加熱される部分と前記ＰＭセンサを挟んで対向する部分を冷却する冷却装置をさらに有する請求項８に記載のＰＭ量検出装置。
【請求項１０】
前記センサケースにおいて、排気の出入口が一方向にのみ形成されている請求項１から９のいずれか一項に記載のＰＭ量検出装置。
【請求項１１】
排気の出入口が、前記センサケースの下流側端部にのみ形成されている請求項１０に記載のＰＭ量検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気中の粒子状物質（Particulate Matter：以下、ＰＭと称する）の量を検出するＰＭ量検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気中のＰＭ量をＰＭセンサによって検出する技術が知られている。特許文献１には、少なくとも二つの電極を備えたＰＭセンサ（微粒子センサ）が開示されている。このＰＭセンサは、電極間の交流インピーダンス等の電気的特性の計測データからＰＭセンサにおける微粒子堆積量を検知する。また、特許文献１には、ガス流路に垂直な断面の一部またはガス流路とは異なる第２の流路上でＰＭを捕集する微粒子捕集手段にＰＭセンサを設置する技術が記載されている。【０００３】
特許文献２から５にもＰＭセンサに関する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０６４６２１号公報
【特許文献２】特開２００８−１９０５０２号公報
【特許文献３】国際公開２００８／１１７８５３
【特許文献４】特開２００８−１１５７６５号公報
【特許文献５】特開平８−０６８３１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
内燃機関の排気中のＰＭ量を検出するために、センサ自身に堆積したＰＭ量に対応する信号を出力するＰＭセンサを用いる場合がある。このようなＰＭセンサは一般に排気通路内に設置される。排気通路内に設置されたＰＭセンサには排気中のＰＭが付着する。そして、ＰＭセンサにおいて、付着したＰＭが徐々に堆積する。このＰＭ堆積量の増加に応じてＰＭセンサの出力値が変化する。【０００６】
このようなＰＭセンサには、ＰＭセンサに衝突したＰＭが該ＰＭセンサに付着し堆積する。しかしながら、排気中には、ＰＭセンサに衝突しないＰＭ、或いは、ＰＭセンサに衝突しても該ＰＭセンサに付着しないＰＭが存在する。また、排気の流速が上昇するとＰＭの流量も増加する。ＰＭの流量が増加すると、ＰＭセンサに付着するＰＭ量自体は増加するが、ＰＭセンサにおけるＰＭ捕集率（即ち、ＰＭの流量に対するＰＭセンサに付着するＰＭ量の比率）が低下する傾向がある。このようなことに起因して、ＰＭセンサにおけるＰＭ捕集率が不安定なものとなると、ＰＭセンサの出力値に基づいて排気中のＰＭ量を正確に検出することが困難となる虞がある。【０００７】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであって、内燃機関の排気中のＰＭ量をより高精度で検出することが可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。つまり、本発明は、ＰＭセンサをセンサケース内に設置することで、ＰＭセンサの周囲の排気の流速を低下させ且つＰＭが熱泳動によってＰＭセンサに誘導されるようにするものである。【０００９】
より詳しくは、本発明に係るＰＭ量検出装置は、
内燃機関の排気通路に設けられ、排気中の粒子状物質量を検出するＰＭ量検出装置において、
自身に堆積した粒子状物質量に対応する信号を出力するＰＭセンサと、
前記ＰＭセンサが内部に設置され且つ排気通路を流れる排気の一部が取り込まれるセンサケースであって、その内部における排気の流速を粒子状物質の熱泳動が可能な程度に低下させる構成、及び粒子状物質が熱泳動によって前記ＰＭセンサに誘導されるような温度差をその内部に生じさせる構成を有するセンサケースと、
を備える。【００１０】
本発明によれば、センサケース内の排気の流速が低減され、さらにＰＭが熱泳動によってＰＭセンサに誘導される。これによれば、排気中のＰＭがＰＭセンサに付着し易くなる。従って、排気通路内における排気の流速に関わらず、ＰＭセンサにおけるＰＭ捕集率を安定して高く維持することができる。その結果、ＰＭセンサの出力値に基づいて排気中のＰＭ量をより高精度で検出することが可能となる。【００１１】
本発明に係るセンサケースの「その内部における排気の流速を粒子状物質の熱泳動が可能な程度に低下させる構成」は、センサケースの設置位置や形状、若しくはセンサケースに形成される排気の出入口の位置や形状によって実現することができる。【００１２】
例えば、センサケースにおいて、排気の出入口を一方向にのみ形成してもよい。これによれば、センサケースにおいて、ある方向からその内部に流入し他の方向から排気通路内に流出する排気の流れを抑制することができる。そのため、センサケース内における排気の流速をＰＭの熱泳動が可能な程度に低下させることができる。また、排気の出入口をセンサケースの下流側端部にのみ形成してもよい。これによれば、排気通路を流れる排気の主流の圧力の影響をセンサケース８内に存在するＰＭが受け難くなる。従って、該ＰＭがより熱泳動し易くなる。【００１３】
本発明に係るセンサケースの「粒子状物質が熱泳動によって前記ＰＭセンサに誘導されるような温度差をその内部に生じさせる構成」は、センサケースの設置位置、さらにセンサケース内におけるＰＭセンサの設置位置によって実現することができる。また、この構成は、センサケースに加熱装置または冷却装置の少なくともいずれかを設けることによっても実現することができる。【００１４】
上記構成は、「センサケースの少なくとも一部の壁面の温度よりもＰＭセンサの温度を低くさせる構成」であってもよい。この構成によれば、センサケース内の排気に含まれるＰＭが熱泳動によってＰＭセンサに誘導される。また、上記構成は、「ＰＭセンサを挟んで対向する壁面間に温度差を生じさせる構成」であってもよい。この構成によれば、センサケース内の排気に含まれるＰＭが熱泳動によって高温の壁面側から低温の壁面側に移動する。このとき、ＰＭセンサはＰＭの移動経路上に位置するため、ＰＭがＰＭセンサに誘導されることとなる。【００１５】
本発明において、例えば、センサケースは、その一部が排気通路内に位置し、他の一部が排気通路の外部に位置するように設置されてもよい。これによれば、センサケースにおける排気通路内に位置する部分の壁面の温度に比べて、センサケースにおける排気通路の外部に位置する部分の壁面の温度が低くなる。そして、このときに、センサケース内における排気通路の外部に位置する部分にＰＭセンサを配置してもよい。または、センサケース内における排気通路内に位置する部分であって排気通路の壁面の位置付近にＰＭセンサを配置してもよい。これによれば、センサケースにおける排気通路内に位置する部分の壁面の温度に比べてＰＭセンサの温度を低くすることができる。また、センサケースにおけるＰＭセンサを挟んで対向する壁面間に温度差を生じさせることができる。【００１６】
また、上記の場合、センサケースの排気通路内に位置する部分の壁面を加熱する加熱装置を設けてもよい。また、上記の場合、センサケースの排気通路の外部に位置する部分の壁面を冷却する冷却装置を設けてもよい。これらによれば、センサケースの壁面間或いはセンサケースの壁面とＰＭセンサとの間の温度差をより大きくすることができる。その結果、熱泳動によるＰＭのＰＭセンサへの誘導を促進させることができる。【００１７】
センサケースの排気通路内に位置する部分に、排気通路内を流れる排気の熱を受熱する受熱フィンを設けることで、前記加熱装置を実現することができる。また、センサケースの排気通路の外部に位置する部分に、センサケース内の排気の熱を外部に放熱する放熱フィンを設けることで、前記冷却装置を実現することができる。【００１８】
また、本発明において、センサケースは、少なくともその一部が排気通路内に位置するように設置されてもよい。そして、センサケースの外壁面の一部であって排気通路内に位置する部分に酸化機能を有する触媒を設けてもよい。この場合、排気通路内を流れる排気中の燃料成分が触媒において酸化される。そのため、センサケースにおける触媒が設けられた部分の壁面が酸化熱によって加熱される。従って、センサケースにおける触媒が設けられた部分の壁面の温度に比べて、センサケースにおける該触媒設置部分にＰＭセンサを挟んで対向する部分の壁面の温度を低くすることができる。また、センサケースにおける触媒が設けられた部分の壁面の温度に比べてＰＭセンサの温度を低くすることができる。【００１９】
また、本発明においては、センサケースに、その壁面の一部を加熱する加熱装置を設けてもよい。これによれば、センサケースの壁面における加熱装置によって加熱される部分の温度に比べて、センサケースの壁面における該加熱部分にＰＭセンサを挟んで対向する部分の温度を低くすることができる。また、センサケースの壁面における加熱装置によって加熱される部分の温度に比べてＰＭセンサの温度を低くすることができる。【００２０】
上記の場合、センサケースに、その壁面における加熱装置によって加熱される部分とＰＭセンサを挟んで対向する部分を冷却する冷却装置をさらに設けてもよい。これによれば、ＰＭセンサを挟んで対向する壁面間の温度差をより大きくすることができる。その結果、熱泳動によるＰＭのＰＭセンサへの誘導を促進させることができる。【００２１】
尚、上記各手段は可能な限り組み合わせることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ＰＭセンサによって内燃機関の排気中のＰＭ量をより高精度で検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施例１に係る内燃機関の排気系の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１に係るＰＭセンサの概略構成を示す図である。
【図３】ＰＭセンサにおけるＰＭ堆積量、ＰＭセンサの電極間の電気抵抗及びＰＭセンサの出力値の関係を示すグラフである。
【図４】排気通路における排気の流速とＰＭセンサにおけるＰＭ捕集率との関係を示す第１のグラフである。
【図５】実施例１の第１の変形例に係るＰＭ量検出装置の概略構成を示す図である。
【図６】排気通路における排気の流速とＰＭセンサにおけるＰＭ捕集率との関係を示す第２のグラフである。
【図７】実施例１の第２の変形例に係るＰＭ量検出装置の概略構成を示す図である。
【図８】実施例１の第３の変形例に係るＰＭ量検出装置の概略構成を示す図である。
【図９】実施例１の第４の変形例に係るＰＭ量検出装置の概略構成を示す第１の図である。
【図１０】実施例１の第４の変形例に係るＰＭ量検出装置の概略構成を示す第２の図である。
【図１１】実施例１の第４の変形例に係るＰＭ量検出装置の概略構成を示す第３の図である。
【図１２】実施例２に係るＰＭ量検出装置の概略構成を示す図である。
【図１３】実施例３に係るＰＭ量検出装置の概略構成を示す図である。
【図１４】実施例３の変形例に係るＰＭ量検出装置の概略構成を示す図である。
【図１５】従来のＰＭ量検出装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２５】
＜実施例１＞
本発明の実施例１について図１〜１０に基づいて説明する。ここでは、本発明を車両駆動用のディーゼルエンジンの排気に含まれるＰＭ量を検出するために本発明を適用した場合について説明する。尚、本発明に係る内燃機関はディーセルエンジンに限られるものではなく、例えばガソリンエンジンでもよい。
【００２６】
［内燃機関の排気系の概略構成]
図１は、本実施例に係る内燃機関の排気系の概略構成を示す図である。内燃機関１は車両駆動用のディーゼルエンジンである。内燃機関１には排気通路２が接続されている。
【００２７】
排気通路２には、排気中のＰＭを捕集するパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦと称する）３が設けられている。排気通路２におけるＤＰＦ３より上流側には酸化触媒４が設けられている。排気通路２におけるＤＰＦ３よりも下流側の排気通路２には、排気の温度を検出する温度センサ５及び排気中のＰＭ量を検出するためのＰＭ量検出装置６が設けられている。ＰＭ量検出装置６はＰＭセンサ７及びセンサケース８を備えている。ＰＭ量検出装置６の詳細については後述する。
【００２８】
内燃機関１には電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０が併設されている。該ＥＣＵ１０は内燃機関１の運転状態等を制御するユニットである。ＥＣＵ１０には、温度センサ５及びＰＭセンサ７が電気的に接続されている。また、ＥＣＵ１０には、これらの他、エアフローメータ、クランクポジションセンサ及びアクセル開度センサ（図示略）等の各種センサが電気的に接続されている。
【００２９】
本実施例においては、所定の条件が成立したときに、ＤＰＦ３に堆積したＰＭを酸化させて除去するフィルタ再生処理が行なわれる。フィルタ再生処理においては、堆積したＰＭを酸化させることが可能な目標温度までＤＰＦ３を昇温させる。ＤＰＦ３を昇温させる方法としては、内燃機関１において副燃料噴射を行なうことで酸化触媒４に燃料を供給し、酸化触媒４における燃料の酸化によって生じる酸化熱を用いてＤＰＦ３に流入する排気を昇温させる方法等がある。フィルタ再生処理の実行時においては、ＤＰＦ３の温度が温度センサ５の検出値に基づいて推定される。
【００３０】
また、ＤＰＦ３においては、熱劣化や経時劣化により破損又は溶損等の異常が生じる場合がある。ＤＰＦ３においてこのような異常が生じると、ＤＰＦ３に捕集されずに、その下流側に流出するＰＭの量が増加する。そこで、本実施例では、ＰＭ量検出装置６によって検出される排気中のＰＭ量に基づいてＤＰＦ３の異常検出を実施する。そのため、ＤＰＦ３の異常を正確に検出するためには、ＰＭ量検出装置６によって排気中のＰＭ量を高精度で検出する必要がある。
【００３１】
［ＰＭ量検出装置の概略構成]
図２は、ＰＭセンサ７の概略構成を示す図である。図２に示すように、ＰＭセンサ７は一対の電極７ａ，７ｂを備えている。図３は、ＰＭセンサ７におけるＰＭ堆積量、ＰＭセンサ７の電極７ａ，７ｂ間の電気抵抗及びＰＭセンサ７の出力値の関係を示すグラフである。図３において、横軸はＰＭセンサ７におけるＰＭ堆積量を表しており、下段縦軸はＰＭセンサ７の電極７ａ，７ｂ間の電気抵抗を表しており、上段縦軸はＰＭセンサ７の出力値を表している。
【００３２】
ＰＭセンサ７には排気中のＰＭが付着し、電極７ａ，７ｂ間に該ＰＭが堆積する。図３に示すように、ＰＭセンサ７におけるＰＭ堆積量が増加するにつれて、電極７ａ，７ｂ間の電気抵抗が低下する。そして、電極７ａ，７ｂ間の電気抵抗が低下するにつれて、ＰＭセンサ７の出力値が増加する。そのため、該ＰＭセンサ７の出力値は、ＰＭ流量の積算値に対応した値となる。また、該ＰＭセンサ７の出力値を微分することでＰＭ流量を算出することもできる。
【００３３】
尚、ＰＭセンサ７には電気ヒータ９が設けられている。ＰＭセンサ７にＰＭが過剰に堆積すると、その出力値に基づいて排気中のＰＭ量を正確に検出することが困難となる。そこで、ＰＭセンサ７におけるＰＭ堆積量がある程度の量に達すると、電気ヒータ９によってＰＭセンサ７を加熱することで、該ＰＭセンサ７に堆積したＰＭを酸化させて除去する。電気ヒータ９はＥＣＵ１０に電気的に接続されており、ＥＣＵ１０によってその作動が制御される。
【００３４】
本実施例においては、上記のようなＰＭセンサ７がセンサケース８内に設置されている。ここで、センサケース８は、図１に示すように、その一部が排気通路２内に位置し、他の一部が排気通路２の外部に位置するように設置されている。そして、センサケース８における排気通路２内に位置する部分の下流側端部に排気の出入口８ａが形成されている。排気通路２を流れる排気の一部が該出入口８ａからセンサケース８内に流入する。また、一旦センサケース８内に流入した排気が該出入口８ａから排気通路２内に流出する（図１において、矢印は排気の流れを表している）。本実施例に係るセンサケース８の排気の入口及び出口は該出入口８ａのみである。尚、排気通路２内を流れる排気は脈動しているため、排気の出入口８ａがセンサケース８の下流側端部形成されていても、排気は排気通路２とセンサケース８との間を出入りすることができる。
【００３５】
さらに、図１に示すように、ＰＭセンサ７は、センサケース８内における排気通路２の外部に位置する部分に配置されている。また、センサケース８内においては、ＰＭセンサ７が、その軸方向が排気通路２の軸方向と略平行となるような状態（即ち、図１における横方向に倒れた状態）で設定されている。
【００３６】
［本実施例に係るＰＭ量検出装置の効果］
ここで、本実施例に係るＰＭ量検出装置の優れた点について、従来の場合と比較して説明する。図１５は、従来のＰＭ量検出装置の概略構成を示す図である。従来の場合においても、本実施例と同様、ＰＭセンサはセンサケース内に設置されている。しかしながら、従来の場合、センサケースはその全てが排気通路内に位置している。また、センサケースの上流側の壁面に排気の入口が形成されており、センサケースの下流側の壁面に排気の出口が形成されている（図１５において、矢印は排気の流れを表している）。
【００３７】
このような従来の構成によれば、センサケース内においても、排気通路内における排気の流れと同方向の、上流側から下流側への排気の流れが生じる。そのため、センサケース内に流入してもＰＭセンサに衝突又は付着せずにセンサケースから流出するＰＭが多く存在する。また、排気通路内における排気の流速が上昇すると、センサケース内における排気の流速も同様に上昇するため、ＰＭセンサにおけるＰＭ捕集率が低下する。
【００３８】
これに対し、本実施例に係るＰＭ量検出装置６では、センサケース８において排気の出入口８ａはその下流側端部にのみ形成されている。これによれば、センサケース８内における排気の流速を排気通路２内における排気の流速に比べて非常に小さくすることができる。また、排気通路２内における排気の流速が上昇した場合であっても、センサケース８内における排気の流速の上昇を抑えることができる。つまり、このようなセンサケース８の構成によれば、センサケース８内における排気の流速を、後述するＰＭの熱泳動が可能な程度に低下させることができる。
【００３９】
また、センサケース８において排気の出入口を一方向にのみ形成することで、ＰＭセンサ７に衝突することなく単にセンサケース８内を通過するのみとなるＰＭの流れを抑制することができる。また、該出入口をセンサケース８の下流側端部に形成することで、センサケース８内に存在するＰＭが排気通路２内における排気の主流の圧力の影響を受け難くなる。そのため、後述するＰＭの熱泳動がより容易となる。
【００４０】
さらに、本実施例に係るＰＭ量検出装置６においては、上述したように、ＰＭセンサ７がセンサケース８内における排気通路２の外部に位置するように設置されている。センサケース８の排気通路２の外部に位置する部分は外気によって冷却される。そのため、ＰＭセンサ７の温度上昇が抑制される。従って、センサケース８の排気通路２内に位置する部分の壁面（以下、排気通路側壁面と称する）の温度よりもＰＭセンサ７の温度が低くなり、且つこの温度差を維持することができる。センサケース８内の排気の流速が十分に低下した状態で、このような温度差が生じると、ＰＭセンサ７と排気通路側壁面との間に存在するＰＭが熱泳動によってＰＭセンサ７に誘導される。
【００４１】
尚、ＰＭセンサ７の温度がセンサケース８の排気通路側壁面の温度よりも十分に低くなるのであれば、ＰＭセンサ７は、センサケース８内において、必ずしも排気通路２の外部に位置する必要はない。センサケース８内における排気通路２内に位置する部分であっても、排気通路２の壁面の位置に近い位置にＰＭセンサ７を設置すれば、ＰＭセンサ７の温度を排気通路側壁面の温度よりも十分に低くすることができる。
【００４２】
また、センサケース８においては、排気通路２の外部に位置する壁面であって排気通路側壁面とＰＭセンサ７を挟んで対向する壁面（以下、外部側壁面と称する）と排気通路側壁面との間にも温度差が生じる。つまり、排気通路側壁面の温度よりも外部側壁面の温度が低くなる。そして、この温度差が維持される。センサケース８内の排気の流速が十分に低下した状態で、このような温度差が生じると、熱泳動によって排気通路側壁面側から外部側壁面側に向かうＰＭの移動も生じる。このとき、ＰＭセンサ７は、その軸が両壁面に沿うように設置されているため、該ＰＭの移動経路上に位置することになる。従って、このように移動するＰＭもＰＭセンサ７に誘導されることになる。
【００４３】
上記のように熱泳動によってＰＭがＰＭセンサ７に誘導されることで、ＰＭのＰＭセンサ７への付着を促進させることができる。従って、本実施例に係るＰＭ量検出装置によれば、排気通路２内における排気の流速に関わらず、ＰＭセンサ７におけるＰＭ捕集率を安定して高く維持することができる。その結果、ＰＭセンサ７の出力値に基づいて排気中のＰＭ量をより高精度で検出することが可能となる。
【００４４】
図４は、排気通路における排気の流速とＰＭセンサにおけるＰＭ捕集率との関係を示すグラフである。図４において、破線Ｌ１は図１５に示す従来のＰＭセンサにおけるＰＭ捕集率を表しており、実線Ｌ２は本実施例に係るＰＭセンサにおけるＰＭ捕集率を表している。図４に示すように、本実施例によれば、従来に比べて、ＰＭセンサにおけるＰＭ捕集率を向上させることができる。特に、排気通路における排気の流速が上昇した場合においは、従来に比べて、ＰＭセンサにおけるＰＭ捕集率を大きく向上させることができる。
【００４５】
［変形例］
本実施例の変形例について図５〜１１について説明する。ここでは、上記実施例と異なる点についてのみ説明する。尚、図５、７〜１０において、矢印は排気の流れを表している。
【００４６】
図５は本実施例の第１の変形例に係るＰＭ量検出装置の概略構成を示す図である。本変形例においては、センサケース８の排気通路側壁面に受熱フィン１１が設けられている。該受熱フィン１１は、排気通路２内を流れる排気の熱を受熱する。これにより、センサケース８の排気通路側壁面の排気による加熱を促進させることができる。
【００４７】
また、センサケース８の外部側壁面に放熱フィン１２が設けられている。該放熱フィン１２は、センサケース８内の排気の熱を外部に放熱する。これにより、センサケース８の外部側壁面の外気による冷却を促進させることができる。尚、冷却水等と熱交換させることで、センサケース８の外部側壁面の冷却効果を増大させてもよい。
【００４８】
本変形例によれば、センサケース８の排気通路側壁面とＰＭセンサ７との間の温度差、及びセンサケース８における排気通路側壁面と外部側壁面との間の温度差をより大きくすることができる。その結果、熱泳動によるＰＭのＰＭセンサ７への誘導を促進させることができる。
【００４９】
図６は、排気通路における排気の流速とＰＭセンサにおけるＰＭ捕集率との関係を示すグラフである。図６において、破線Ｌ１は図１５に示す従来のＰＭセンサにおけるＰＭ捕集率を表しており、実線Ｌ２は上記実施例に係るＰＭセンサにおけるＰＭ捕集率を表しており、一点鎖線Ｌ３は本変形例に係るＰＭセンサにおけるＰＭ捕集率を表している。図６に示すように、本変形例によれば、受熱フィン１１及び放熱フィン１２をセンサケース８に設けない場合に比べて、ＰＭセンサ７におけるＰＭ捕集率をさらに向上させることができる。
【００５０】
尚、必ずしも受熱フィン１１及び放熱フィン１２の両方をセンサケース８に設ける必要はない。受熱フィン１１又は放熱フィン１２のいずれか一方のみをセンサケース８に設けた場合であっても、フィン１１、１２を設けていない構成に比べて、センサケース８の排気通路側壁面とＰＭセンサ７との間の温度差、及びセンサケース８における排気通路側壁面と外部側壁面との間の温度差を大きくすることは可能である。
【００５１】
図７は本実施例の第２の変形例に係るＰＭ量検出装置の概略構成を示す図である。本変形例においては、センサケース８の排気通路側壁面の外側に触媒１３が設けられている。触媒１３は酸化機能を有する触媒（例えば、酸化触媒）である。触媒１３においては、排気通路２内を流れる排気中の燃料成分（ＨＣ）が酸化される。このときに生じる酸化熱によってセンサケース８の排気通路側壁面の加熱が促進される。
【００５２】
本変形例によっても、第１の変形例と同様、センサケース８の排気通路側壁面とＰＭセンサ７との間の温度差、及びセンサケース８における排気通路側壁面と外部側壁面との間の温度差をより大きくすることができる。その結果、熱泳動によるＰＭのＰＭセンサ７への誘導を促進させることができる。よって、触媒１３をセンサケース８に設けない場合に比べて、ＰＭセンサ７におけるＰＭ捕集率をさらに向上させることができる。
【００５３】
図８は本実施例の第３の変形例に係るＰＭ量検出装置の概略構成を示す図である。本変形例においては、センサケース８の排気通路側壁面を加熱する電気ヒータ１４が設けられている。この電気ヒータ１４はＥＣＵ１０に電気的に接続されており、ＥＣＵ１０によってその作動が制御される。
【００５４】
本変形例によっても、電気ヒータ１４によって排気通路側壁面を加熱することで、第１及び第２の変形例と同様、センサケース８の排気通路側壁面とＰＭセンサ７との間の温度差、及びセンサケース８における排気通路側壁面と外部側壁面との間の温度差をより大きくすることができる。その結果、熱泳動によるＰＭのＰＭセンサ７への誘導を促進させることができる。よって、電気ヒータ１４をセンサケース８に設けない場合に比べて、ＰＭセンサ７におけるＰＭ捕集率をさらに向上させることができる。
【００５５】
尚、第２及び第３の変形例においても、センサケース８の外部側壁面に、第１の変形例と同様の放熱フィンを設けてもよい。これにより、センサケース８における上記温度差をさらに大きくすることができる。
【００５６】
図９〜１１は本実施例の第４の変形例に係るＰＭ量検出装置の概略構成を示す図である。本変形例においては、図９に示すように、センサケース８における排気通路２内に位置する部分の上流側端部に排気の出入口８ａが形成されている。本変形例に係るセンサケース８の排気の入口及び出口は該出入口８ａのみである。
【００５７】
このような構成であっても、出入口８ａからセンサケース８内に流入した排気が、そのままセンサケース８内を通過してセンサケース８の下流側から排気通路２内に流出することが抑制される。そのため、排気の出入口８ａがセンサケース８の下流側端部に形成されている場合と同様、センサケース８内における排気の流速を排気通路２内における排気の流速に比べて小さくすることができる。また、排気通路２内における排気の流速が上昇した場合であっても、センサケース８内における排気の流速の上昇を抑えることができる。つまり、センサケース８内における排気の流速を、ＰＭの熱泳動が可能な程度に低下させることができる。さらに、ＰＭセンサ７に衝突することなく単にセンサケース８内を通過するのみとなるＰＭの流れを抑制することができる。
【００５８】
本変形例のように、排気の出入口８ａをセンサケース８における排気通路２内に位置する部分の上流側端部に形成した場合、図１０に示すように、センサケース８を上流側に傾けて設置してもよい（即ち、上流側端部の位置を下流側端部の位置よりも低くする）。これによれば、センサケース８内において凝縮水が発生した場合、該凝縮水を排気の出入口８ａから排出させることができる。
【００５９】
また、排気通路２におけるＰＭ量検出装置６の設置位置によっては、図１１に示すように、内燃機関１を搭載した車両が平地を走行している時に排気通路２が傾いた状態となるためにセンサケース８も下流側に傾いた状態となる場合がある（即ち、上流側端部の位置が下流側端部の位置よりも高くなる）。この場合、センサケース８における排気通路２内に位置する部分の下流側端部に、センサケース８内から凝縮水を排出するための排出口８ｂを設けてもよい。
【００６０】
尚、この場合、該排出口８ｂからの排気通路２内への排気の流出を抑制すべく、排気の出入口８ａに比べて該排出口８ｂの大きさを非常に小さくする。これにより、センサケース８に排出口８ｂを設けることに起因してセンサケース８内における排気の流速が上昇することを抑制することができる。
【００６１】
＜実施例２＞
本発明の実施例２について図１２に基づいて説明する。ここでは、実施例１と異なる点についてのみ説明する。
【００６２】
図１２は、本実施例に係るＰＭ量検出装置の概略構成を示す図である。図１２に示すように、本実施例においては、ＰＭ量検出装置６が排気通路２の外部に設けられている。即ち、センサケース８の全てが排気通路２の外部に位置している。そして、センサケース８の排気通路２側の壁面が排気通路２の外壁に接している。また、センサケース８の壁面の排気通路２の外壁に接している部分に排気の出入口８ａが形成されている（図１２において、矢印は排気の流れを表している）。ＰＭセンサ７は、センサケース８内において、その軸方向が排気通路２の軸方向と略垂直に交わるような状態で設置されている。
【００６３】
ＰＭ量検出装置６を上記のような構成とした場合であっても、センサケース８内に流入する排気及びセンサケース８から流出する排気はいずれも出入口８ａを通る。そのため、実施例１に係るＰＭ量検出装置と同様、センサケース８内における排気の流速を排気通路２内における排気の流速に比べて小さくすることができる。また、排気通路２内における排気の流速が上昇した場合であっても、センサケース８内における排気の流速の上昇を抑えることができる。つまり、センサケース８内における排気の流速をＰＭの熱泳動が可能な程度に低下させることができる。また、ＰＭセンサ７に衝突することなく単にセンサケース８内を通過するのみとなるＰＭの流れを抑制される。
【００６４】
さらに、本実施例においては、排気通路２内における排気の主流の方向と、センサケース８内に流入する排気の流れる方向とが異なる。そのため、センサケース８内に存在するＰＭが排気通路２内における排気の主流の圧力の影響を受け難くい。
【００６５】
また、本実施例においても、ＰＭセンサ７は排気通路２の外部に位置しているため、ＰＭセンサ７の温度上昇が抑制される。そのため、センサケース８の排気通路２と接している部分の壁面の温度よりもＰＭセンサ７の温度が低くなり、且つこの温度差を維持することができる。
【００６６】
従って、本実施例に係るＰＭ量検出装置においても、センサケース８内において、ＰＭが熱泳動によってＰＭセンサ７に誘導される。よって、排気通路２内における排気の流速に関わらず、ＰＭセンサ７におけるＰＭ捕集率を安定して高く維持することができる。
【００６７】
＜実施例３＞
本発明の実施例３について図１３及び１４に基づいて説明する。ここでは、実施例２と異なる点についてのみ説明する。
【００６８】
図１３は、本実施例に係るＰＭ量検出装置の概略構成を示す図である。図１３に示すように、本実施例においては、ＰＭ量検出装置６が排気通路２の内部に設けられている。即ち、センサケース８の全てが排気通路２の内部に位置している。センサケース８における排気通路２の内壁側の壁面が排気通路２の内壁に接している。そして、センサケース８における排気通路２の内壁に接している壁面と対向する壁面に排気の出入口８ａが形成されている（図１３において、矢印は排気の流れを表している）。
【００６９】
また、センサケース８の上流側壁面の外側に触媒１５が設けられている。触媒１５は酸化機能を有する触媒（例えば、酸化触媒）である。触媒１５においては、排気通路２内を流れる排気中の燃料成分（ＨＣ）が酸化される。このときに生じる酸化熱によってセンサケース８の上流側壁面の加熱が促進される。
【００７０】
本実施例に係る上記構成によっても、実施例２の場合と同様の理由から、センサケース８内における排気の流速をＰＭの熱泳動が可能な程度に低下させることができる。また、ＰＭセンサ７に衝突することなく単にセンサケース８内を通過するのみとなるＰＭの流れを抑制される。さらに、センサケース８内に存在するＰＭが排気通路２内における排気の主流の圧力の影響を受け難くくなる。
【００７１】
また、触媒１５において生じる酸化熱によってセンサケース８の上流側壁面の加熱が加熱されることで、該壁面とＰＭセンサ７との間に温度差が生じる。つまり、センサケース８の上流側壁面の温度よりもＰＭセンサ７の温度が低くなり、且つこの温度差を維持することができる。また、センサケース８において、上流側壁面と、上流側壁面とＰＭセンサ７を挟んで対向する下流側壁面との間にも温度差が生じ、且つこの温度差を維持することができる。
【００７２】
従って、本実施例に係るＰＭ量検出装置においても、センサケース８内において、ＰＭが熱泳動によってＰＭセンサ７に誘導される。よって、排気通路２内における排気の流速に関わらず、ＰＭセンサ７におけるＰＭ捕集率を安定して高く維持することができる。
【００７３】
尚、本実施例においては、センサケース８の下流側壁面に、該壁面を冷却水等との熱交換によって冷却する冷却装置をさらに設けてもよい。これによれば、上流側壁面とＰＭセンサ７を挟んで対向する下流側壁面との間の温度差をより大きくすることができる。そのため、熱泳動によるＰＭのＰＭセンサ７への誘導をより促進させることができる。
【００７４】
［変形例］
図１４は、本実施例の変形例に係るＰＭ量検出装置の概略構成を示す図である。図１４に示すように、本実施例においては、触媒１５に代えて、センサケース８内に、該センサケース８の壁面の一部を加熱する電気ヒータ１６を設けてもよい。該電気ヒータ１６はＥＣＵ１０に電気的に接続されており、ＥＣＵ１０によってその作動が制御される。
【００７５】
電気ヒータ１６によってセンサケース８の壁面の一部を加熱することで、該壁面とＰＭセンサ７との間、及び、センサケース８におけるＰＭセンサ７を挟んで対向する壁面間に、上記と同様の温度差を生じさせることができ、且つこの温度差を維持することができる。
【００７６】
本変形例においても、センサケース８における電気ヒータ１６によって加熱される壁面とＰＭセンサ７を挟んで対向する壁面に、該壁面を冷却水等との熱交換によって冷却する冷却装置をさらに設けてもよい。これにより、センサケース８におけるＰＭセンサ７を挟んで対向する壁面間の温度差をより大きくすることができる。
【００７７】
尚、上記各実施例は可能な限り組み合わせることができる。
【符号の説明】
【００７８】
１・・・内燃機関
２・・・排気通路
３・・・パティキュレートフィルタ
４・・・酸化触媒
５・・・温度センサ
６・・・ＰＭ量検出装置
７・・・ＰＭセンサ
７ａ，７ｂ・・電極
８・・・センサケース
９，１４，１６・・電気ヒータ
１０・・ＥＣＵ
１１・・受熱フィン
１２・・放熱フィン
１３，１５・・触媒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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