JPH039005Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、内燃機関、特にディーゼルエンジン
の排気ガスのスモーク濃度を測定する光転写式ス
モーク濃度センサ、主として測定用送受光ヘッド
に関する。

〔従来の技術〕

ガス流路を横断する測定光路の始端に発光器を
設け、その終端に受光器を設けて、測定光路に横
切って流れるガスの煙濃度を測定し得るようにな
した光学式スモーク濃度装定装置は知られている
（例えば、特開昭56−129842号）。また、デイーゼ
ルエンジン排気通路内にスモーク濃度検出器を設
け、その検出結果に基いて燃料供給を制御するこ
とも提案されている（例えば、特開昭59−100841
号、特開昭59−101554号）。この種の光透過方式
のスモーク濃度センサにおいて、光伝導体の表面
が排気ガス中にさらされているため、排気ガス中
に含まれるカーボン等のデポジツトによて汚れる
が、この汚れの防止策として、ヒータを取り付
け、このヒータに通電することにより、カーボン
等のデポジツトを焼却除去する方法が有効であ
る。しかし、ヒータにより、光伝導体表面を加熱
するオイルタンク、表面から遠ざけてヒータを取
り付ける（例えば、特開昭59−100841号）と、光
伝導体表面のカーボンの温度を700℃以上に上昇
させることが困難で、カーボン等のデポジツトを
完全に焼いて除去することが困難となる。

〔考案が解決しようとする問題点〕

本考案は、光伝導体の表面に直接ヒータを取り
付けることにより、光伝導体の表面に付着したカ
ーボン等のデポジツトを直接加熱でき、低電力で
デポジツトを焼いて除去し、光伝導体の「汚れ」
を容易に防止できるようにすることである。

〔問題点を解決するための手段〕

このような問題点を解決するために、本考案で
は、一側の光伝導体の端部より送光し、他側の光
伝導体の端部で受光することにより、両光伝導体
の間隔を横断する内燃機関の排気ガスのスモーク
濃度を測定する光透過式のスモーク濃度測定装置
において、前記光伝導体を線熱膨脹係数の大きな
ガラスで構成し、排気ガスのデポジツトの必着し
やすい光伝導体の光伝導体に白金を抵抗パターン
として焼き付けたヒータを形成し、該ヒータ上に
スピネルのコーテイング層を設けたことを特徴と
する内燃機関のスモーク濃度センサが提供され
る。

〔実施例〕

次に、添付図面を参照して本考案の実施例を説
明する。

まず、最初第３図において本考案のスモーク濃
度センサ１を排気管２０に装着したところを示
す。センサ１の送受光ヘツド１０は耐熱ステンレ
ス鋼等から成る例えば中空円柱状のケーシング１
２を有し、フランジ１４等から成る取付部を介し
て例えば植込みボルト１６とナツト１８を用いて
排気管２０に装着される。ケーシング１２は内側
端部２２と外側端部２４を有し、前者２２は排気
管２０の取付孔２６を挿通して排気管２０内に延
長する。

ケーシング１２には内側端部２２の近傍におい
て略Ｕ字形断面の切欠き２８が設けてあり、この
切欠き２８はケーシング１２の長軸に対し横断方
向（第１図の紙面に垂直）に延長している。ケー
シング１２内には、ケーシングの長軸に平行でか
つ互いに平行な２本の線熱膨脹係数の大きなガラ
ス、例えば「バイコアガラス」（商標名）から成
る光伝導体３０，３２が設けてあり、例えば「ア
ロンセラミツク」（商標名）の様な充填材３４で
保持されている。第３図の符号３１の部分は光伝
導体３０，３２を保持するためのセラミツク接着
剤である。一方の光伝導体３０はケーシング１２
の外側端部２４からＵ字形切欠き２８の外側側壁
３６の近くまで延長しており、他方光伝導体３２
は外側端部２４から内側側壁３８の下方近傍まで
延長している。内側端部２２の近傍には光伝導体
３２の内側端に隣接して、前述と同様の線熱膨脹
係数の大きなガラス、例えば「バイコアガラス」
（商標名）から成る光学プリズム４０が設けてあ
り、光伝導体３０と光伝導体３２とがこのプリズ
ム４０を介して１つの光路を形成する様になつて
いる。この光路は切欠き２８によつて切断されて
おり、この切欠２８は光路の欠損部を構成してい
る。この欠損部の長さは約20mmにするのが好まし
い。プリズム４０は光伝導体３０，３２を互いに
光学的に接続するための手段を構成するもので、
このプリズム４０に代えて可撓性の光フアイバ
（図示せず）を用いてもよい。

光伝導体３０の内側端面およびプリズム４０の
表面に、排気ガス中のカーボン等のデポジツトが
付着堆積して光線の透過の障害となるのを防止す
るため、白金（Pt）抵抗体のヒータ４２，４３
のパターンを形成し、ケーシング１２内を貫通す
る導線４４，４５を介してこれらのヒータに通電
してデポジツトを焼却し得るようにする。

このような白金（Pt）抵抗体ヒータ４２，４
３のパターンは、第１図および第２図に示すよう
に、光伝導体３０の端面（又は同じく光伝導体で
あるプリズム４０の表面）の同囲部にジグザグ形
状で輪を描くように、公知の厚膜技術により直接
焼き付けることができる。更に、本考案では、こ
のヒータ４２の保護のために白金パターン上にス
ピネル（MgAl₂04）のコーテイング層５０を形
成する。光伝導体３０の直径が約２〜３mm程度で
あるのに対し、白金抵抗体ヒータ４２の厚さは約
１〜3μm程度、スピネルコーテイング層５０の厚
さは100μm程度であるのが望ましい。また、ヒー
タ４２を形成する光伝導体３０の表面は20μm程
度の粗面にしておき、ヒータ４２の白金抵抗体パ
ターンの表面積を出来るだけ大きくするのが望ま
しい。なお、プリズム４０の表面に形成したヒー
タ４３についても同様である。

光伝導体を形成している「バイコアガラス」
（商標名）は耐熱性（約900℃以上）、耐薬品性に
優れ、線熱膨脹係数αが平均４×10^-6で、ヒータ
４２，４３を形成している白金（pt）の線熱膨脹
係数（α＝10×10^-6）に比較的近く、従つて通
電、燃焼時の熱衝撃により白金抵抗体のパターン
が光伝導体から剥離する等の問題は発生しにくく
なる。ちなみに、一般の石英ガラスの線熱膨脹係
数αは0.5×10^-6であり、白金との差が大きい。
また、白金（pt）の抵抗体は化学的に安定してお
り、排気ガスによるシリンダリング（凝集）や腐
食も少ない。しかも、本考案では、白金（pt）の
パターン上にスピネルのコーデイング層５０を形
成しているので、白金パターンは排気ガスによる
前述のシリンダリング（凝集）や腐食が更に防止
される。

送受光ヘツド１０はコネクタ４６付きのケーブ
ル４８を介して発光素子（例えば、LED）（図示
せず）および受光素子（例えば、フオトダイオー
ド）（図示せず）に接続される。このため、ケー
シング１２の外側端部近傍においてその外周に溝
を設け、コネクタ４６をスナツプ嵌合する。ケー
ブル４８は夫々光伝導体３０，３２に光学接続す
る光フアイバ５４，５６を備えており、発光素子
（図示せず）からの光線が切欠き２８から成る測
定用ギヤツプを横切つて受光素子（図示せず）に
回帰する様になつている。光線は測定用ギヤツプ
を流れる排気ガスのスモーク濃度に応じて吸収さ
れ、入射光と受光素子（図示ず）で受光した透過
光との強度の比によりスモーク濃度が検出され
る。このスモーク濃度に応じてデイーゼルエンジ
ンの燃料噴射量を電子的に制御することができ
る。なお、第３図の符号５１の部分は充填材３４
と同様のセラミツク充填材であり、また符号５３
はコネクタ４６のガイドロツク部分である。

〔考案の効果〕

本考案によれば、ヒータの通電してカーボン等
のデポジツトを焼却する際の熱衝撃により白金抵
抗体パターンのヒータが剥離又は短絡することが
少なく、かつヒータは排気ガスによつてシリンダ
リング（凝集）や腐食等の影響を受けないので、
光伝導体に直接ヒータを形成し、少電力でもつて
有効にデポジツトを焼却することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のスモーク濃度センサに用いる
光伝導体端部の側面断面図、第２図は第１図矢印
から見た図、第３図は本考案のスモーク濃度セ
ンサの断面図である。 １０……送受光ヘツド、１２……ケーシング、
１４……フランジ（取付部）、２０……排気管、
２２……ケーシングの内側端部、２４……ケーシ
ングの外側端部、２８……切欠き、３０，３２…
…光伝導体、４０……プリズム（光学的接続手
段）、４２，４３……白金ヒータ、４４，４５…
…導線、４６……コネクタ、４８……ケーブル、
５０……スピネルコーテイング層。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 一側の光伝導体の端部より送光し、他側の光伝
   導体の端部で受光することにより、両光伝導体の
   間隔を横断する内燃機関の排気ガスのスモーク濃
   度を測定する光透過方式のスモーク濃度測定装置
   において、前記光伝導体を線熱膨脹係数の大きな
   ガラスで構成し、排気ガスのデポジツトの必着し
   やすい光伝導体の表面に白金を抵抗パターンとし
   て焼き付けたヒータを形成し、該ヒータ上にスピ
   ネルのコーテイング層を設けたことを特徴とする
   内燃機関のスモーク濃度センサ。