図面 (/)

技術 粒子状物質処理装置

出願人 トヨタ自動車株式会社
発明者 三谷信一野村啓村瀬栄二
出願日 2011年4月6日 (8年7ヶ月経過) 出願番号 2011-084642
公開日 2012年11月12日 (7年0ヶ月経過) 公開番号 2012-219670
状態 特許登録済
技術分野 排気の固体成分の処理 静電分離
主要キーワード 四通り 接地側電線 電源側電線 中心軸近傍 静電作用 PM粒子 積算運転 故障フラグ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2012年11月12日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

課題

粒子状物質処理装置故障を検出する。

解決手段

内燃機関排気通路に設けられる電極と、電極に接続され電圧印加する電源と、電極よりも下流側の粒子状物質粒子数を検出する粒子数検出装置と、電圧を印加しているときに粒子数検出装置により検出される粒子数と、電圧を印加していないときに粒子数検出装置により検出される粒子数と、に基づいて、電圧を印加しているときの粒子数の低減率を算出する算出装置と、算出装置により算出される粒子数の低減率が閾値未満の場合に故障と判定する判定装置と、を備える。

概要

背景

内燃機関排気通路放電電極を設け、該放電電極からコロナ放電を発生させることにより粒子状物質(以下、PMともいう。)を帯電させてPMを凝集させる技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。このようにPMを凝集させることにより、PMの粒子数を減少させることができる。また、PMの粒子径が大きくなるため、下流側にフィルタを設けたときに該フィルタにてPMを捕集しやすくなる。

ところで、粒子状物質処理装置故障劣化が生じることにより、PMを凝集させることが困難となる場合もある。たとえば、検出される印加電圧電流が正常であっても、PMを凝集させることができない場合もある。

概要

粒子状物質処理装置の故障を検出する。内燃機関の排気通路に設けられる電極と、電極に接続され電圧印加する電源と、電極よりも下流側の粒子状物質の粒子数を検出する粒子数検出装置と、電圧を印加しているときに粒子数検出装置により検出される粒子数と、電圧を印加していないときに粒子数検出装置により検出される粒子数と、に基づいて、電圧を印加しているときの粒子数の低減率を算出する算出装置と、算出装置により算出される粒子数の低減率が閾値未満の場合に故障と判定する判定装置と、を備える。

目的

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、粒子状物質処理装置の故障を検出することを目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

内燃機関排気通路に設けられる電極と、前記電極に接続され電圧印加する電源と、前記電極よりも下流側の粒子状物質粒子数を検出する粒子数検出装置と、前記電源から前記電極へ電圧を印加しているときに前記粒子数検出装置により検出される粒子数と、前記電源から前記電極へ電圧を印加していないときに前記粒子数検出装置により検出される粒子数と、に基づいて、前記電源から前記電極へ電圧を印加しているときの前記粒子数の低減率を算出する算出装置と、前記算出装置により算出される前記粒子数の低減率が閾値未満の場合に故障と判定する判定装置と、を備える粒子状物質処理装置

請求項2

前記排気通路に設けられ前記電極が設置される処理部と、前記処理部と前記排気通路との間で電気絶縁する絶縁部と、前記処理部を接地させる接地部と、前記接地部にて電流を検出する電流検出装置と、前記電流検出装置により検出される電流にパルス電流が発生するときの印加電圧を検出する電圧検出装置と、を備え、前記電源から前記電極へ電圧を印加しているときとは、前記電圧検出手段により検出される印加電圧よりも低い電圧を印加しているときである請求項1に記載の粒子状物質処理装置。

請求項3

前記閾値は、前記粒子数検出装置により検出される粒子数に応じて変更される請求項1または2に記載の粒子状物質処理装置。

請求項4

前記内燃機関からの排出ガス量を検出または推定する排出ガス量検出装置を備え、前記閾値は、前記排出ガス量検出装置により検出される排出ガス量に応じて変更される請求項1から3の何れか1項に記載の粒子状物質処理装置。

技術分野

0001

本発明は、粒子状物質処理装置に関する。

背景技術

0002

内燃機関排気通路放電電極を設け、該放電電極からコロナ放電を発生させることにより粒子状物質(以下、PMともいう。)を帯電させてPMを凝集させる技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。このようにPMを凝集させることにより、PMの粒子数を減少させることができる。また、PMの粒子径が大きくなるため、下流側にフィルタを設けたときに該フィルタにてPMを捕集しやすくなる。

0003

ところで、粒子状物質処理装置に故障劣化が生じることにより、PMを凝集させることが困難となる場合もある。たとえば、検出される印加電圧電流が正常であっても、PMを凝集させることができない場合もある。

先行技術

0004

特開2006−194116号公報

発明が解決しようとする課題

0005

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、粒子状物質処理装置の故障を検出することを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

上記課題を達成するために本発明による粒子状物質処理装置は、
内燃機関の排気通路に設けられる電極と、
前記電極に接続され電圧印加する電源と、
前記電極よりも下流側の粒子状物質の粒子数を検出する粒子数検出装置と、
前記電源から前記電極へ電圧を印加しているときに前記粒子数検出装置により検出される粒子数と、前記電源から前記電極へ電圧を印加していないときに前記粒子数検出装置により検出される粒子数と、に基づいて、前記電源から前記電極へ電圧を印加しているときの前記粒子数の低減率を算出する算出装置と、
前記算出装置により算出される前記粒子数の低減率が閾値未満の場合に故障と判定する判定装置と、
を備える。

0007

ここで、電極に電圧を印加すると、PMを帯電させることができる。帯電したPMは、クーロン力排気の流れにより排気通路の内壁へ向かって移動する。排気通路の内壁に到達したPMは、排気通路に電子を放出するため、電極よりも接地側に電気が流れる。そして、電子を放出したPMは、近くに存在する他のPMと凝集するため、粒子数を減少させることができる。

0008

したがって、電極に電圧を印加しているときに粒子数検出装置により検出される粒子状物質の粒子数は、PMが凝集された後の粒子数となる。一方、電極に電圧を印加していないときには、PMが凝集されないため、粒子数検出装置により検出される粒子数は、電極よりも上流側の粒子状物質の粒子数と同じになる。すなわち、PMが凝集される前の粒子数となる。これは、内燃機関から排出されるPM粒子数としてもよい。なお、粒子数は、
排気の単位体積当たりのPM粒子個数とすることができる。

0009

そして、PMが凝集された後の粒子数と、PMが凝集される前の粒子数と、を比較することにより、PM粒子数の低減率が算出される。このPM粒子数の低減率は、凝集する前のPM粒子数に対する、凝集により減少したPM粒子数の比率とすることができる。凝集する前のPM粒子数は、電源から電極へ電圧を印加していないときに粒子数検出装置により検出される粒子数に相当する。また、凝集により減少したPM粒子数は、電源から電極へ電圧を印加していないときに粒子数検出装置により検出される粒子数から、電源から電極へ電圧を印加しているきに粒子数検出装置により検出される粒子数を減算した値に相当する。

0010

しかし、粒子状物質処理装置が故障すると、電圧を印加してもPMが凝集されなかったり、PMの凝集が十分でなかったりすることがある。すなわち、故障している場合には、PM粒子数の低減率が正常の場合よりも低くなる。したがって、PM粒子数の低減率が閾値未満の場合には故障していると判定できる。この閾値は、粒子状物質処理装置が正常な場合の粒子数の低減率の下限値とすることができる。

0011

本発明においては、前記排気通路に設けられ前記電極が設置される処理部と、
前記処理部と前記排気通路との間で電気を絶縁する絶縁部と、
前記処理部を接地させる接地部と、
前記接地部にて電流を検出する電流検出装置と、
前記電流検出装置により検出される電流にパルス電流が発生するときの印加電圧を検出する電圧検出装置と、
を備え、
前記電源から前記電極へ電圧を印加しているときとは、前記電圧検出手段により検出される印加電圧よりも低い電圧を印加しているときであってもよい。

0012

ここで、電極に印加する電圧を大きくすると、電極からより多くの電子が放出される。このため、PMの凝集を促進させることができるので、PMの粒子数をより減少させることができる。すなわち、PM粒子数の低減率が高くなる。しかし、電極への印加電圧を大きくし過ぎると、コロナ放電やアーク放電などの強い放電が起こり得る。このような強い放電が起こると、高速電子によりPMが微細化されてしまう。すなわち、PM粒子数の低減率が低くなる。したがって、印加電圧を大きくすれば良いというものでもない。また、このような強い放電が起こるとPM粒子数の低減率が低くなるため、このときに故障判定を行うと、誤判定の虞がある。

0013

このため、電圧を印加したときに強い放電が発生しないように印加電圧を設定してもよい。なお、コロナ放電やアーク放電などの強い放電を発生させないような印加電圧であっても、PMを凝集させることはできる。ここで、接地部において電流を検出している場合には、電極において強い放電が発生したときに、パルス電流が検出される。すなわち、パルス電流が発生しないように電圧を印加すれば、強い放電が発生することを抑制できる。

0014

たとえば、印加電圧を徐々に増加させていき、パルス電流が発生したときに印加電圧を低減させる。これにより、強い放電が発生することを抑制できるため、PMが微細化されることを抑制できる。

0015

また、パルス電流が発生しない範囲で印加電圧をより大きくすることにより、PMがより凝集しやすくなる。すなわち、パルス電流が発生しない範囲で印加電圧を増加させることにより、PMの凝集を促進させることができる。このため、パルス電流が発生しない範囲で印加電圧が最大となるようにフィードバック制御を行ってもよい。このようにして、
PM粒子数の低減率をより高くすることができる。しかし、粒子状物質処理装置が故障していると、パルス電流が発生しない範囲で印加電圧を大きくしても、PM粒子数の低減率が高くならない。すなわち、PM粒子数の低減率が高くなるはずの電圧を印加しているにもかかわらず、低減率が低い場合には、粒子状物質処理装置が故障していると判定できる。

0016

なお、電流検出装置は、電極よりも電位基準点側において電流を検出している。一般に、電極より電源側では、電極より接地側よりも、配線が長かったり、配線を太くしたりする。また、電極よりも電源側では電荷が蓄えられることもある。そうすると、仮に電極よりも電源側において電流を検出した場合には、電極において強い放電が発生しても、そのときに電流検出装置により検出される電流の上昇および下降緩慢となる。このため、パルス電流を検出することが困難な場合もある。したがって、電極よりも電源側において電流を検出した場合には、強い放電の発生を抑制できない虞がある。このため、PM粒子数の低減率が低くなる虞があるので、故障判定を行うと誤判定の虞がある。

0017

一方、電極より接地側では、相対的に配線を短く且つ細くすることができる。このため、電極より接地側において電流を検出した場合には、強い放電が発生したときにパルス電流を検出しやすい。したがって、電極よりも接地側において電流を検出することで、強い放電が発生したことをより確実に検出することができる。これにより、故障判定の精度を高めることができる。

0018

また、絶縁部を備えることにより、接地部以外に電気が流れることを抑制できる。このため、強い放電が発生したときにパルス電流をより正確に検出することができる。

0019

また、本発明においては、前記閾値は、前記粒子数検出装置により検出される粒子数に応じて変更されてもよい。

0020

これは、電源から電極へ電圧を印加していないときに粒子数検出装置により検出される粒子数に応じて閾値を変更するとしてもよい。ここで、PM粒子数が多いほど、PM粒子間の距離が短くなるために、相対的に静電作用の影響が大きくなる。このためPM粒子数が多いほど、より小さな印加電圧でPMが凝集する。したがって、PM粒子数が多いほど、PM粒子数の低減率が高くなる。これに合わせて、前記閾値を変更することができる。すなわち、PM粒子数が多いほどPMがより凝集し易いため、粒子状物質処理装置が正常ならば、PM粒子数の低減率はより高くなるはずである。このため、PM粒子数が多いほど、閾値を大きくし、PM粒子数が少ないほど、閾値を小さくすることができる。これにより、故障の判定精度をより高めることができる。

0021

本発明においては、前記内燃機関からの排出ガス量を検出または推定する排出ガス量検出装置を備え、
前記閾値は、前記排出ガス量検出装置により検出される排出ガス量に応じて変更されてもよい。

0022

ここで、排出ガス量が少ないほど、PMの慣性力が小さくなるため、相対的に静電作用の影響が大きくなる。このため、PMが凝集しやすくなる。したがって、排出ガス量が少ないほど、より小さな印加電圧でPMが凝集する。このため、排出ガス量が少ないほど、PM粒子数の低減率が高くなる。これに合わせて、前記閾値を変更することができる。すなわち、排出ガス量が少ないほどPMがより凝集し易いため、粒子状物質処理装置が正常ならば、PM粒子数の低減率はより高くなるはずである。このため、排出ガス量が少ないほど、閾値を大きくし、排出ガス量が多いほど、閾値を小さくすることができる。これにより、故障の判定精度をより高めることができる。

発明の効果

0023

本発明によれば、粒子状物質処理装置の故障を検出することができる。

図面の簡単な説明

0024

実施例1に係る粒子状物質処理装置の概略構成を示す図である。
実施例に係る故障判定のフローを示したフローチャートである。
印加電圧と、PM粒子数と、PM粒子数の低減率との関係を示した図である。
印加電圧と、PM粒子数と、PM粒子数の低減率との関係を示した図である。

実施例

0025

以下、本発明に係る粒子状物質処理装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。

0026

(実施例1)
図1は、本実施例に係る粒子状物質処理装置1の概略構成を示す図である。粒子状物質処理装置1は、例えばガソリン機関の排気通路2に設けられる。なお、ディーゼル機関の排気通路に設けることもできる。

0027

粒子状物質処理装置1は、両端が排気通路2に接続されているハウジング3を備えて構成される。ハウジング3の材料には、ステンレス鋼材を用いている。ハウジング3は、排気通路2よりも直径の大きな中空円柱形に形成されている。ハウジング3の両端は、端部に近くなるほど断面積が小さくなるテーパ状に形成されている。なお、図1においては、排気が排気通路2を矢印の方向に流れて、ハウジング3内に流入する。このため、ハウジング3は排気通路2の一部としてもよい。なお、本実施例においてはハウジング3が、本発明における処理部に相当する。

0028

排気通路2とハウジング3とは、絶縁部4を介して接続されている。絶縁部4は、電気の絶縁体からなる。絶縁部4は、排気通路2の端部に形成されるフランジ21と、ハウジング3の端部に形成されるフランジ31と、に挟まれる。排気通路2とハウジング3とは、たとえばボルト及びナットにより締結される。そして、これらボルト及びナットを介して電気が流れないように、これらボルト及びナットにも絶縁処理を施しておく。このようにして、排気通路2とハウジング3との間に電気が流れないようにしている。

0029

ハウジング3には、電極5が取り付けられている。電極5は、ハウジング3の側面を貫通しており、該ハウジング3の側面から該ハウジング3の中心軸方向へ延びて該中心軸近傍において排気の流れの上流側へ折れ曲がり、該中心軸と平行に排気の流れの上流側へ向かって伸びている。このため、電極5の端部はハウジング3の中心軸近傍に位置する。また、電極5とハウジング3との間に電気が流れないように、電極5には電気の絶縁体からなる碍子部51が設けられている。この碍子部51は、電極5とハウジング3との間に位置しており、電気を絶縁すると共に、電極5をハウジング3に固定するための機能を有する。

0030

そして、電極5は電源側電線52を介して電源6に接続されている。電源6は、電極5へ通電すると共に、印加電圧を変更することができる。この電源6は、電線を介して制御装置7及びバッテリ8に接続されている。制御装置7は、電源6が電極5に印加する電圧を制御する。

0031

また、ハウジング3には接地側電線53が接続されており、該ハウジング3は接地側電線53を介して接地されている。接地側電線53には、該接地側電線53を通る電流を検出する検出装置9が設けられている。検出装置9は、例えば、接地側電線53の途中に設けられる抵抗の両端の電位差を測定することで電流を検出する。この検出装置9は、電線を介して制御装置7に接続されている。そして、検出装置9により検出される電流が制御装置7に入力される。なお、本実施例においては接地側電線53が、本発明における接地部に相当する。また、本実施例では検出装置9が、本発明における電流検出装置に相当する。

0032

また、ハウジング3よりも下流側の排気通路2には、排気中のPMの粒子数を検出する粒子数センサ75が設けられている。この粒子数センサ75は、排気中の単位体積当たりのPMの粒子数を検出する。粒子数センサ75は、電線を介して制御装置7に接続されている。粒子数センサ75により検出されたPMの粒子数は、制御装置7に入力される。なお、本実施例では粒子数センサ75が、本発明における粒子数検出装置に相当する。

0033

なお、制御装置7には、アクセル開度センサ71、クランクポジションセンサ72、温度センサ73、エアフローメータ74が接続されている。アクセル開度センサ71は、内燃機関が搭載される車両の運転者アクセルペダルを踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し、機関負荷を検出する。クランクポジションセンサ72は、機関回転数を検出する。温度センサ73は、内燃機関の冷却水の温度または潤滑油の温度を検出することで内燃機関の温度を検出する。エアフローメータ74は、内燃機関の吸入空気量を検出する。

0034

このように構成された粒子状物質処理装置1では、電源6から電極5へ負の直流高電圧を印加することで、該電極5から電子が放出される。すなわち、ハウジング3よりも電極5のほうの電位を低くすることで、電極5から電子を放出させている。そして、この電子により排気中のPMを負に帯電させることができる。負に帯電したPMは、クーロン力とガス流によって移動する。そして、PMがハウジング3へ到達すると、PMを負に帯電させた電子は該ハウジング3へと放出される。ハウジング3へ電子を放出したPMは凝集して粒子径が大きくなる。また、PMが凝集することで、PMの粒子数は低減する。すなわち、電極5へ電圧を印加することで、PMの粒子径を大きくし且つPMの粒子数を低減させることができる。

0035

なお、本実施例では、電極5を排気の流れの上流側に向けて折り曲げているが、これに代えて、下流側に向けて折り曲げてもよい。ここで、本実施例のように、電極5を排気の流れの上流側に向けて折り曲げると、碍子部51にPMが付着し難い。すなわち、碍子部51よりも上流側においてPMを帯電されることができるため、該PMがハウジング3の内周面に向かう。このため、碍子部51に衝突するPMが減少するので、該碍子部51にPMが付着し難くなる。しかし、電極5を排気の流れの上流側へ向けて折り曲げると、排気の流れから力を受けて電極5が変形し易い。このため、電極5が短い場合に適している。一方、電極5を排気の流れの下流側に向けて折り曲げると、碍子部51にPMが付着し易いが、排気の流れから力を受けても電極5が変形し難い。このため、耐久性及び信頼性が高く、電極5を長くすることができる。

0036

そして、制御装置7は、電極5へ電圧を印加しているときと、電極5へ電圧を印加していないときと、で夫々粒子数センサ75により検出されるPM粒子数に基づいて、粒子状物質処理装置1の故障を判定する。

0037

ここで、電極5へ電圧を印加していない場合には、電極5から電子が放出されないため、PMは凝集しない。このため、粒子数センサ75により検出されるPM粒子数は、ハウジング3に流入する排気中のPM粒子数と同じになる。これは、内燃機関から排出される
PM粒子数とすることもできる。また、電極5へ電圧を印加していない場合に検出されるPM粒子数を、PMが凝集する前のPM粒子数とすることができる。

0038

一方、電極5へ電圧を印加している場合には、粒子状物質処理装置1が正常であれば、電極5から電子が放出されてPMが凝集する。すなわち、電極5へ電圧を印加していない場合と比較して、粒子数センサ75により検出されるPM粒子数は、少なくなる。すなわち、PM粒子数の低減率が高くなる。

0039

ここで、PM粒子数の低減率は、ハウジング3に流入するPM粒子数に対して、ハウジング3内で減少するPM粒子数の比である。ハウジング3内で減少するPM粒子数は、電極5へ電圧を印加していないときに粒子数センサ75により検出されるPM粒子数から、電極5へ電圧を印加しているときに粒子数センサ75により検出されるPM粒子数を減算して得ることができる。そして、ハウジング3内で減少するPM粒子数を、電極5へ電圧を印加していないときに検出されるPM粒子数で除算することにより、PM粒子数の低減率を算出することができる。

0040

しかし、粒子状物質処理装置1が故障している場合には、電極5へ電圧を印加しても、電極5から電子が放出されなかったり、電子の放出が十分でなかったりする。このため、粒子状物質処理装置1が故障している場合には、正常な場合よりも、PM粒子数の減少量が小さいために、粒子数センサ75により検出されるPM粒子数は多くなる。すなわち、PM粒子数の低減率が低くなる。

0041

そして、制御装置7は、PM粒子数の低減率を閾値と比較することで、故障を判定する。すなわち、粒子状物質処理装置1が故障している場合にはPM粒子数の低減率が低くなるため、該低減率が閾値未満となった場合に粒子状物質処理装置1が故障していると判定する。なお、閾値は、粒子状物質処理装置1が正常な場合のPM粒子数の低減率として予め実験等により求めておく。

0042

図2は、本実施例に係る故障判定のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、制御装置7により所定の時間毎に繰り返し実行される。

0043

テップS101では、内燃機関の運転状態が取得される。たとえば、機関回転数、機関負荷、内燃機関の温度など、これ以降の処理に必要となる値が読み込まれる。機関回転数は、クランクポジションセンサ72により検出され、機関負荷は、アクセル開度センサ71により検出される。また、内燃機関の温度(たとえば、潤滑油の温度または冷却水の温度)を温度センサ73により検出する。

0044

ステップS102では、電極5への印加電圧が算出される。印加電圧は、推定されるPM粒子数(個/cm3)に応じて設定する。このPM粒子数は、内燃機関から排出されるPM粒子数であり、ハウジング3に流入する前のPM粒子数である。PM粒子数は、機関回転数、機関負荷、及び内燃機関の温度(たとえば、潤滑油の温度または冷却水の温度)と相関関係にあるため、これらの値に基づいて算出する。機関回転数と機関負荷とから、PM粒子数を算出するためのマップを内燃機関の温度に応じて複数記憶しておき、該マップに基づいてPM粒子数を算出してもよい。

0045

なお、PM粒子数を検出するセンサをハウジング3よりも上流側の排気通路2に取り付けて、該センサによりPM粒子数を検出してもよい。また、電極5に電圧を印加していないときの粒子数センサ75の検出値を用いることもできる。

0046

そして、該PM粒子数及び内燃機関の排出ガス量(g/sec)に基づいて印加電圧を
算出する。この関係は予め実験等により求めてマップ化しておいてもよい。内燃機関の排出ガス量は、内燃機関の吸入空気量と相関関係にあるため、エアフローメータ74により検出される吸入空気量に基づいて求めることができる。

0047

ここで、排出ガス量が少ないほど、PMの慣性力が小さくなるため、相対的に静電作用の影響が大きくなる。このため、PMが凝集しやすくなる。したがって、排出ガス量が少ないほど、より小さな印加電圧でPMが凝集する。このため、排出ガス量が少ないほど、印加電圧を小さくする。また、PM粒子数が多いほど、PM粒子間の距離が短くなるために、相対的に静電作用の影響が大きくなる。このためPM粒子数が多いほど、より小さな印加電圧でPMが凝集する。このため、PM粒子数が多いほど、印加電圧を小さくする。

0048

また、印加電圧は、たとえば、PM粒子数の低減率が所定値(たとえば40%)となるような値としてもよい。また、印加電圧を予め定めておいた規定値としてもよい。さらに、パルス電流が発生しない範囲で印加電圧を可及的に大きくしても良い。すなわち、以下のようにして印加電圧を算出しても良い。

0049

ここで、電極5に印加する負の電圧を大きくすると、電極5からより多くの電子が放出される。このため、PMの凝集を促進させることができるので、PMの粒子数をより減少させることができる。しかし、電極5への印加電圧を大きくし過ぎると、コロナ放電やアーク放電などの強い放電が起こり得る。このような強い放電が起こると、高速電子によりPMが微細化されてしまう。したがって、PMの凝集を促進させるためには、コロナ放電などの強い放電が起こるよりも低い電圧に調節するとよい。ここで、コロナ放電などの強い放電が発生すると、検出装置9によりパルス電流が検出される。

0050

そこで、印加電圧をパルス電流が発生しない範囲に調節する。この場合、パルス電流が発生する印加電圧よりも小さな電圧を電極5に印加する。これにより、パルス電流が発生することを抑制し、PMの粒子数が増加することを抑制する。このため、パルス電流が発生するまで印加電圧を大きくし、該パルス電流が発生し始める印加電圧を検出する。なお、本実施例ではパルス電流が発生し始める印加電圧を検出する制御装置7が、本発明における電圧検出装置に相当する。そして、パルス電流が発生した場合に電極5に印加する電圧を低減させることで、該電極5に印加する電圧をパルス電流が発生する電圧よりも低く調整する。なお、パルス電流が発生する前に、パルス電流が発生する予兆を電流から読み取って、パルス電流が発生する印加電圧を検出してもよい。また、パルス電流が発生するか否かの境界となる印加電圧としてもよい。

0051

なお、本実施例では絶縁部4を備えており、さらに接地側電線53において電流を検出しているため、より正確にパルス電流を検出することができる。

0052

このようにして印加電圧が算出された後、この電圧を印加して、ステップS103へ進み、検出電流が取得される。この検出電流は、検出装置9により検出される値である。

0053

ステップS104では、印加電圧及び検出電流が正常の範囲内か否か判定される。ここで、印加電圧または検出電流が異常の数値を示しているのならば、PM粒子数を検出するまでもなく故障であると判定できる。印加電圧及び検出電流の正常な範囲は、予め設定しておく。ステップS104で肯定判定がなされた場合にはステップS105へ進み、否定判定がなされた場合にはステップS112へ進む。

0054

ステップS105では、故障判定を行う時期となっているか否か判定される。たとえば、前回に故障判定が行われてからの内燃機関の運転時間の積算値が所定値に達しているか否かにより判定を行う。すなわち、運転時間の積算値が所定値に達する毎に、故障判定が
行われる。たとえば、内燃機関の積算運転時間が、所定値の倍数となっているときに、故障判定を行う時期になっていると判定してもよい。また、内燃機関を搭載する車両の走行距離が、所定値の倍数となっているときに、故障判定を行う時期になっていると判定してもよい。これら所定値は、故障判定が必要となる値として予め設定しておく。そして、ステップS105で肯定判定がなされた場合にはステップS106へ進み、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。

0055

ステップS106では、内燃機関が定常運転中であるか否か判定される。PM粒子数は、内燃機関の運転状態によって変化するため、故障判定の途中で内燃機関の運転状態が変化すると、故障判定が困難となる虞がある。したがって、本実施例では、内燃機関の定常運転中に故障判定を行う。クランクポジションセンサ72により得られる機関回転数及びアクセル開度センサ71により得られる機関負荷の所定期間における変化量が定常状態といえる所定の範囲内のときに、内燃機関が定常運転中であると判定される。ステップS106で肯定判定がなされた場合にはステップS107へ進み、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。

0056

ステップS107では、粒子数センサ75により検出されるPMの粒子数が取得される。本ステップでは、電圧を印加しているときのPMの粒子数を検出している。本ステップで取得されるPMの粒子数を、印加電圧停止前粒子数PM1とする。

0057

ステップS108では、電圧の印加が停止される。すなわち、印加電圧が0とされる。これにより、PMが凝集しなくなる。

0058

ステップS109では、粒子数センサ75により検出されるPMの粒子数が取得される。本ステップでは、電圧を印加していないときのPMの粒子数を検出している。本ステップで取得されるPMの粒子数を、印加電圧停止後粒子数PM2とする。

0059

ステップS110では、PM粒子数の低減率が算出される。この低減率は以下の式により算出される。
低減率=(PM2−PM1)/PM2
なお、本実施例においてはステップS110を処理する制御装置7が、本発明における算出装置に相当する。

0060

ステップS111では、ステップS110で算出されるPM粒子数の低減率が閾値未満であるか否か判定される。本ステップでは、電圧を印加することによりPM粒子数が十分に減少しているか否か判定している。閾値は、粒子状物質処理装置1が正常な場合のPM粒子数の低減率の下限値であり、予め実験等により求めておく。ステップS111で肯定判定がなされた場合にはステップS112へ進み、否定判定がなされた場合には粒子状物質処理装置1に故障はないため本ルーチンを終了させる。なお、本実施例においてはステップS111を処理する制御装置7が、本発明における判定装置に相当する。

0061

ステップS112では、故障フラグがONとされる。この故障フラグは、粒子状物質処理装置1が故障しているときにONとされ、故障していないときにはOFFとされるフラグである。故障フラグの初期値は、OFFである。そして、故障フラグがONとされると、たとえば、車両の運転者に故障があることを知らせる警告灯点灯させる。

0062

以上説明したように、本実施例によれば、電圧の印加を停止させる前後のPM粒子数から算出されるPM粒子数の低減率に基づいて、粒子状物質処理装置1の故障を判定することができる。また、パルス電流が発生する電圧よりも低い電圧を印加することで、故障検出の精度を高めることができる。

0063

(実施例2)
本実施例においては、前記図2のステップS111で用いられる閾値を、PM粒子数または内燃機関の排出ガス量の少なくとも一方に基づいて変更する。その他の装置などは実施例1と同じため説明を省略する。

0064

図3は、印加電圧と、PM粒子数と、PM粒子数の低減率との関係を示した図である。この図3は、ハウジング3に流入するPM粒子数が異なる四通り円形三角形菱形逆三角形)の関係を示している。印加電圧が0(kV)のときが、電極5への電圧の印加を停止したときに相当する。すなわち、印加電圧0(kV)のときのPM粒子数が、ハウジング3に流入するPM粒子数に相当する。ハウジング3に流入するPM粒子数は、円形の場合が最も多く、三角形、菱形、逆三角形の順に少なくなる。

0065

そして、ハウジング3に流入するPM粒子数が最も多い円形では、PM粒子数低減率が最も高くなっている。一方、ハウジング3に流入するPM粒子数が最も少ない逆三角形では、PM粒子数低減率が最も低くなっている。そして、図3によれば、ハウジング3に流入するPM粒子数が多いほど、PM粒子数低減率が高くなることが分かる。

0066

ここで、PM粒子数が多いほど、PM粒子間の距離が短くなるために、相対的に静電作用の影響が大きくなる。このためPM粒子数が多いほど、より小さな印加電圧でPMが凝集する。このため、PM粒子数が多いほど、PM粒子数の低減率が高くなる。そして、PM粒子数は、内燃機関の個体差経年変化により変化し得る。

0067

したがって、PM粒子数に応じて閾値を変更することで、故障検出の精度を高めることができる。ここで、粒子状物質処理装置1が正常ならば、PM粒子数が多いほどPM粒子数の低減率は高くなるはずである。このため、PM粒子数が多いほど、閾値を大きくする。たとえば、PM粒子数と、補正係数との関係を予め実験等により求めておく。そして、検出される印加電圧停止後粒子数PM2から補正係数を求めて、閾値に乗算することにより、閾値を変更する。なお、補正係数は、閾値が、図3に示したPM粒子数低減率から所定の範囲となるように設定してもよい。

0068

このように、PM粒子数が多いほど、閾値を大きくすることにより、故障の判定精度をより高めることができる。

0069

また、内燃機関の排出ガス量によっても、PM粒子数低減率が変わる。ここで、排出ガス量が少ないほど、PMの慣性力が小さくなるため、相対的に静電作用の影響が大きくなる。このため、PMが凝集しやすくなる。したがって、排出ガス量が少ないほど、より小さな印加電圧でPMが凝集する。このため、排出ガス量が少ないほど、PM粒子数の低減率が高くなる。

0070

図4は、印加電圧と、PM粒子数と、PM粒子数の低減率との関係を示した図である。この図4は、内燃機関からの排出ガス量が異なる四通り(円形、三角形、菱形、逆三角形)の関係を示している。排出ガス量は、円形の場合が最も多く、三角形、菱形、逆三角形の順に少なくなる。印加電圧が0(kV)のときが、電極5への電圧の印加を停止したときに相当する。そして、印加電圧0(kV)のときのPM粒子数が、どの排出ガス量であっても略等しい値となるように内燃機関の運転状態を調整している。

0071

そして、排出ガス量が最も多い円形では、PM粒子数低減率が最も低くなっている。一方、排出ガス量が最も少ない逆三角形では、PM粒子数低減率が最も高くなっている。そして、図4によれば、排出ガス量が少ないほど、PM粒子数低減率が高くなることが分か
る。

0072

したがって、排出ガス量に応じて閾値を変更することで、故障検出の精度を高めることができる。ここで、粒子状物質処理装置1が正常ならば、排出ガス量が少ないほどPM粒子数の低減率は高くなるはずである。このため、排出ガス量が少ないほど、閾値を大きくする。たとえば、排出ガス量と、補正係数との関係を予め実験等により求めておく。そして、検出される排出ガス量から補正係数を求めて、閾値に乗算することにより、閾値を変更する。なお、内燃機関の排出ガス量(g/sec)は、内燃機関の吸入空気量と相関関係にあるため、エアフローメータ74により検出される吸入空気量に基づいて求めることができる。なお、本実施例においては排出ガス量を算出する制御装置7が、本発明における排出ガス量検出装置に相当する。

0073

このように、排出ガス量が少ないほど、閾値を大きくすることにより、故障の判定精度をより高めることができる。

0074

さらに、PM粒子数及び排出ガス量の両方に基づいて、閾値を変更してもよい。たとえば、PM粒子数と排出ガス量と補正係数との関係を予め実験等により求めておく。そして、検出されるPM粒子数と排出ガス量とから補正係数を求めて、閾値に乗算することにより、閾値を変更する。これにより、故障検出の精度をさらに高めることができる。

0075

以上説明したように本実施例によれば、PM粒子数または内燃機関の排出ガス量の少なくとも一方に基づいて閾値を変更することにより、故障検出の精度をより高めることができる。

0076

1粒子状物質処理装置
2排気通路
3ハウジング
4絶縁部
5電極
6電源
7制御装置
8バッテリ
9検出装置
21フランジ
31 フランジ
51碍子部
52電源側電線
53接地側電線
71アクセル開度センサ
72クランクポジションセンサ
73温度センサ
74エアフローメータ
75粒子数センサ

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • パナソニックIPマネジメント株式会社の「 集塵装置」が 公開されました。( 2019/09/12)

    【課題】圧力損失の上昇を防ぎながら直径1μm以下の粉塵を高い集塵効率で集塵することができ、また、構造が簡単で、常に新品同様の集塵効率を維持することができる集塵装置を提供する。【解決手段】上流側から順に... 詳細

  • ナブテスコオートモーティブ株式会社の「 圧縮空気乾燥装置」が 公開されました。( 2019/09/05)

    【課題】圧縮空気に含まれるオイルの除去率を向上させることができる圧縮空気乾燥装置を提供する。【解決手段】圧縮空気に含まれるオイルの除去率を向上させることができる圧縮空気乾燥装置を提供する。圧縮空気乾燥... 詳細

  • ブルーエアー・エービーの「 イオン化手段を備えた空気清浄装置」が 公開されました。( 2019/09/05)

    【解決手段】 空気浄化装置(1)は、空気浄化装置を通る空気流を案内するように、側面(43)により囲まれたチャンバを有する。空気浄化装置は、更に、空気中の粒子をイオン化するための少なくとも1つのエミッ... 詳細

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ