(57)【要約】【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３
2008002998.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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ＰＭ測定装置。
【請求項２】
前記酸化処理が、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請求項１に記載のＰＭ測定装置。
【請求項３】
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したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＰＭ測定装置。
【請求項４】
前記ＰＭ付着面に付着されるＰＭが、燃焼装置の排気に含まれるＰＭであることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１つに記載のＰＭ測定装置。
【請求項５】
車両に搭載されることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１つに記載のＰＭ測定装置。
【請求項６】
請求項１から請求項４の何れか１つに記載の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制御システム。
【請求項７】
車両に搭載されることを特徴とする請求項６に記載の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【非特許文献１】「ＪＣＡＰ技術報告書  ２−４−２  試験法（３）超微粒子計測に関する技術報告書」、（財）石油産業活性化センター  ＪＣＡＰ推進室、ＰＥＣ−２００１ＪＣ−０７、平成１４年３月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【発明の効果】
【００１２】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態の全体構成を概略的に示す図である。
【図２】同上実施の形態に係るＰＭ測定装置の構成例を示す図である。
【図３】図２のＰＭ測定装置を部分的に拡大して示す模式図である。
【図４】第２の実施の形態に係るＰＭ測定装置の構成例を示す図である。
【図５】図４のＰＭ測定装置を部分的に拡大して示す模式図である。
【符号の説明】
【００６５】
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
【図１】
2008002998.tif 000003
【図２】
2008002998.tif 000004
【図３】
2008002998.tif 000005
【図４】
2008002998.tif 000006
【図５】
2008002998.tif 000007