(57)【要約】【課題】ディーゼルエンジンから排出された排気ガス中の微粒子スート量を、リアルタイムでセンシングすることができるディーゼルエンジンのスートセンシングシステムを提供する。【解決手段】排気ガス中のスートと燃焼反応が起きる触媒物質を多孔質セラミック構造体に担持させた燃焼要素と、スートと燃焼反応が起きない不活性物質を多孔質セラミック構造体に担持させた比較要素と、燃焼要素と比較要素それぞれの温度を検出しそれらの温度差を利用して排気ガス中のスート発生量を導き出す検出部と、を有して構成される。さらに、燃焼要素を加熱するヒーター部を有することができる。ここで、触媒物質は、代表的にＴｉＯ２を支持体としてスートと燃焼反応が起きる元素が固定された構成であり、不活性物質は、代表的にＴｉＯ２を主成分とする組成であり、多孔質セラミック構造体は、代表的にＡｌ２Ｏ３あるいはＳｉＯ２を含む組成である。【選択図】図１
2014010146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンの排気ガス中のスートと燃焼反応が起きる触媒物質を多孔質セラミック構造体に担持させた燃焼要素と、
ディーゼルエンジンの排気ガス中のスートと燃焼反応が起きない不活性物質を前記多孔質セラミック構造体に担持させた比較要素と、
前記燃焼要素と前記比較要素それぞれの温度を検出し、それらの温度差を利用して排気ガス中のスート発生量を導き出す検出部と、
を有して構成されることを特徴とするディーゼルエンジンのスートセンシングシステム。
【請求項２】
前記多孔質セラミック構造体が、Ａｌ２Ｏ３を含む組成で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンのスートセンシングシステム。
【請求項３】
前記多孔質セラミック構造体が、ＳｉＯ２を含む組成で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンのスートセンシングシステム。
【請求項４】
前記不活性物質が、ＴｉＯ２を主成分とする組成で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンのスートセンシングシステム。
【請求項５】
前記触媒物質が、ＴｉＯ２を支持体として、スートと燃焼反応が起きる元素が固定された構成であることを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンのスートセンシングシステム。
【請求項６】
さらに、少なくとも前記燃焼要素を加熱するヒーター部をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンのスートセンシングシステム。
【請求項７】
前記ヒーター部が、燃焼要素と比較要素を同時に加熱することを特徴とする請求項６に記載のディーゼルエンジンのスートセンシングシステム。
【請求項８】
前記検出部が、前記燃焼要素と前記比較要素との温度差を電気的信号に転換して排気ガス中のスート発生量を導き出すことを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンのスートセンシングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンのスートセンシングシステムに関し、より詳細には、ディーゼルエンジンから排出されるスートの発生量を導き出すことができるディーゼルエンジンのスートセンシングシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般にディーゼル微粒子捕集フィルター（ＤＰＦ；ＤＩＥＳＥＬ  ＰＡＲＴＩＣＵＬＡＴＥ  ＦＩＬＴＥＲ）システムは、ディーゼルエンジンの排気ガス中の微粒子（ＰＭ；ＰＡＲＴＩＣＵＬＡＴＥ  ＭＡＴＴＥＲＳ）をフィルターで物理的に捕集し、一定距離走行後に排気ガスの温度をＰＭの発火温度以上に上昇させてＰＭを燃焼させている。
【０００３】
このようなＤＰＦシステムは、ＰＭ中のスート（ｓｏｏｔ）を最も効果的に除去することができる技術であるが、ＤＰＦシステム上、排気ガスの温度を上昇させなければならないため、エンジンに追加的に背圧を印加しなければならず、周期的に捕集されたスートを燃焼させるに追加的な燃料消耗を伴い、車両の燃費に悪影響を及ぼすことになる。また、排出されるスートは、エンジン動作に大きく影響を受ける。
【０００４】
したがって、効率的なエンジン動作及びＤＰＦ周期の最適化のために、リアルタイムでスートの排出量をセンシングすることができる技術が要求される。
【０００５】
そこで、ガス中のスートを水素炎イオン化検出器によって測定する〔特許文献１参照〕、ガス中のスートを圧電材料の振動状態の変化に基いて検出する〔特許文献２参照〕、
振動型の質量検知方法により測定する〔特許文献３参照〕などのスート測定装置が提案されている。その他、最近は高周波（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）を利用したセンサーが提案されているが、これは、リアルタイムの選択的なスートセンシングが不可能で、装置が高価で嵩が大きいなど、実際の車両に搭載するに制限がある。
【０００６】
したがって、車両に装備可能であり、リアルタイムでスートを検出できる簡易なスートセンシングシステムが要望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−５２９９号公報
【特許文献２】特開２００６−２０８１２３号公報
【特許文献３】米国特許公開２００３−０１２３０５９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような要望に応えるためになされた本発明の目的は、ディーゼルエンジンから排出された排気ガス中のＰＭスート量を、リアルタイムでセンシングすることができるディーゼルエンジンのスートセンシングシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明によるディーゼルエンジンのスートセンシングシステムは、ディーゼルエンジンの排気ガス中のスートと燃焼反応が起きる触媒物質を多孔質セラミック構造体に担持させた燃焼要素と、ディーゼルエンジンの排気ガス中のスートと燃焼反応が起きない不活性物質を多孔質セラミック構造体に担持させた比較要素と、燃焼要素と比較要素それぞれの温度を検出し、それらの温度差を利用して排気ガス中のスート発生量を導き出す検出部と、を有して構成される。
【００１０】
ここで、多孔質セラミック構造体は、代表的にＡｌ２Ｏ３あるいはＳｉＯ２を含む組成である。
【００１１】
不活性物質は、代表的にＴｉＯ２を主成分とする組成である。
【００１２】
触媒物質は、代表的にＴｉＯ２を支持体として、スートと燃焼反応が起きる元素が固定された構成である。
【００１３】
本発明のディーゼルエンジンのスートセンシングシステムは、さらに、少なくとも燃焼要素を加熱するヒーター部を有することができる。そして、ヒーター部は、好ましくは燃焼要素と比較要素を同時に加熱する。
【００１４】
そして、検出部は、燃焼要素と比較要素との温度差を電気的信号に転換して排気ガス中のスート発生量を導き出すことができる。
【発明の効果】
【００１５】
上述したような構造からなるディーゼルエンジンのスートセンシングシステムは、ディーゼルエンジンからの排気ガス中のスートに対し高い燃焼促進活性を有した触媒物質を用いることによって、スートの発生量を導き出し、リアルタイムでスートをセンシングすることができる。
【００１６】
具体的には、スートに対して燃焼活性が高い触媒物質から構成された燃焼要素と、スートに対して燃焼活性がない比較要素が備えられて、これら要素間の温度差を利用してスートの発生量をセンシングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態によるディーゼルエンジンのスートセンシングシステムの概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明によるディーゼルエンジンのスートセンシングシステムの望ましい実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明によるディーゼルエンジンのスートセンシングシステムの概念図である。スートセンシングシステムは、ガス中のスートと燃焼反応が起きる触媒物質を多孔質セラミック構造体に担持させた燃焼要素１００と、スートと燃焼反応が起きない不活性物質をセラミック構造体に担持させた比較要素２００をそれぞれディーゼルエンジンからの排気ガス中に設置し、燃焼要素１００と比較要素２００それぞれに対して検出部３００が接続されて、燃焼要素１００と比較要素２００の温度を検出し、それらの間の温度差から排気ガス中のスート発生量を導き出している。この方式により、ディーゼルエンジンからの排気ガスのＰＭ中のスート量をリアルタイムで導き出すことができる。
【００２０】
具体的に、ディーゼルエンジンのスートセンシングシステムは、スートに対して燃焼活性が高い触媒物質が固定された燃焼要素１００と、スートに対して燃焼活性がない不活性物質が固定された比較要素２００から構成されていることで、燃焼要素１００がスートによって発熱反応して温度が上昇し、一方、比較要素２００ではスートに対して不活性であるので温度は上昇せず、従って、スートが多いと温度差が大きくなることを利用している。
【００２１】
燃焼要素１００に使用される触媒物質は、スートに対して選択的に燃焼反応を起こすことができる物質、代表的には銀（Ａｇ）であり、このような触媒物質を、多孔質のセラミック構造体に担持させて固定させている。一方、比較要素２００は、燃焼要素１００がスートによって燃焼反応して発生した燃焼熱の大きさを測定するための比較手段であり、スートに対し燃焼反応が起こさない不活性物質、代表的に酸化チタン（ＴｉＯ２）を主成分とした物質を、多孔質のセラミック構造体に担持させている。
【００２２】
検出部３００は、ディーゼルエンジンの排気ガス中のスートと燃焼反応が起きる触媒物質から構成された燃焼要素１００と、スートと燃焼反応が起きない不活性物質から構成された比較要素２００との温度変化及び温度差を測定し、これからスート量を導き出し、電気的信号に転換してリアルタイムでセンシングできるものである。
【００２３】
燃焼要素１００と比較要素２００の構成物質であるセラミック構造体は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、あるいはこれらの混合物を含む組成で構成され、多孔質構造を有するものである。
【００２４】
もちろん、セラミック構造体は、その他の物質で構成することもできるが、Ａｌ２Ｏ３とＳｉＯ２は、構造体として安定的であり、かつスートに対して触媒活性がなく、その他物質に対しても反応活性がないので好ましい。また、セラミック構造体は、触媒物質及び不活性物質を担持して固定するに容易なように多孔質構造とする。
【００２５】
本発明は、ディーゼルエンジンの排気ガス中のスートと選択的に燃焼反応が起きる燃焼要素１００と、スートと燃焼反応が起きない比較要素２００の温度差を利用してスートの発生量を導き出すものであり、比較要素２００にはスートと燃焼反応が起きない物質を使用しなければならない。従って、スートと燃焼反応が起きない物質として、ＴｉＯ２を主成分とした物質が選ばれるが、好ましくはＴｉＯ２単独で用いる。
【００２６】
触媒物質は、代表的にＴｉＯ２を支持体として使用し、スートと燃焼反応が起きる元素としてＡｇが固定されて構成される。燃焼要素１００に固定される触媒物質の支持体と比較要素２００に固定される不活性物質を、ともにＴｉＯ２で構成することにより、スートとの燃焼反応して発生した燃焼熱の大きさを定量化するに有利である。触媒物質に使用されるＡｇは、スートに対し選択的に触媒的活性を有するため、燃焼要素の触媒物質に固定される元素として望ましいのである。
【００２７】
これによって、燃焼要素１００と比較要素２００は、温度差が発生してスートの排出量を導き出すことができ、燃焼要素１００に固定される触媒物質の支持体と比較要素２００に固定される不活性物質をＴｉＯ２で構成することによって、燃焼反応による温度差を正確に測定することができる。
【００２８】
本発明は、触媒物質が排気ガス中のスートとより良く燃焼反応することができるように燃焼要素１００を加熱するヒーター部４００をさらに有することができる。一般に、ディーゼルエンジンの排気ガス温度は、スートを充分に燃焼させることができる温度でないことが多く、従って、燃焼要素１００の温度を一定温度に加熱して排気ガス中のスートと触媒物質との燃焼反応を円滑にするのがよい。
【００２９】
これによって、温度上昇した燃焼要素１００がスートと触媒燃焼活性が起き、比較要素２００の温度差を利用して排気ガス中のスート発生量を導き出すことができるのである。
【００３０】
ヒーター部４００は、燃焼要素１００と比較要素２００を同時に加熱するのが望ましい。燃焼要素１００のみを加熱すると、燃焼要素１００ではヒーター部４００による温度上昇と燃焼反応による温度上昇とがあり、比較要素２００との温度差が大きくなり、燃焼反応による温度上昇を正確に把握するに不正確になることがある。
【００３１】
検出部３００は、燃焼要素１００と比較要素２００の発生した温度差を電気的信号に転換して排気ガス中のスート発生量を導き出すことができる。
【００３２】
具体的に説明すれば、燃焼要素１００と比較要素２００の温度差は、接触燃焼式センサーを利用して導き出すことができる。燃焼要素１００が排気ガス中のスートと接触して燃焼反応が起きれば温度が上昇して電気抵抗が増加するようになり、抵抗の変化を電気信号に変換してこれを比較要素２００の電気信号と比較測定することによってスートの発生量を導き出すのである。これによって、排気ガス中のスート発生量をリアルタイムで確認することができ、これに伴う早急な対処が可能になる。
【００３３】
以上、本発明に係るディーゼルエンジンのスートセンシングシステムを、特定の実施形態を挙げ、関連する図面で説明したが、本発明は、以下の特許請求の範囲によって提供される本発明の技術的思想を外れない限度内で、多様に改良及び変形することができるということは、当業界で通常の知識を有する者にとって自明なことである。
【符号の説明】
【００３４】
１００：燃焼要素
２００：比較要素
３００：検出部
４００：ヒーター部
【図１】
2014010146.tif 000003