JPH0426426B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ ガス中例えば化石燃料排気ガス中の、粒子含
有量、例えばデイーゼル機関等の排気ガス中の煤
濃度の検出および／または測定方法において、 −ガス流中に粒子沈着のされるように配された２
つの電気加熱面１１，１２を有するセンサ１０
を用い、 −前記２つの電気加熱面１１，１２を、ホイート
ストンブリツジ回路１７の２つの並列なブリツ
ジ分岐中に配して使用し、 −まず一方の加熱面１１を、該加熱面１１の表面
にて粒子沈着が最小になるように予熱し、 −さらに加熱期間に亘つて両加熱面を加熱し、 −加熱期間の間ホイートストンブリツジ回路１７
の対角線分岐において電圧または電流またはそ
れらの増加を測定し、電圧ないし電流の最大
値、または電圧ないし電流の増大の急峻度から
警報信号または粒子含有量に対する測定値を取
り出すことを特徴とする、ガス中の粒子含有量
の検出および／または測定方法。

２ 粒子含有量−測定値から、機関調整のための
制御量を取出す、請求の範囲第１項記載の方法。

３ 加熱期間は、電圧ないし電流の最大値に達す
る期間長に少なくとも相応するようにする、請求
の範囲第１項または第２項記載の方法。

４ その都度加熱期間に時間的に先行する時間間
隔の大きさを少なくとも、予熱されていない加熱
面１２上に所定の微小の粒子沈着が形成され得る
ような値に選定した、請求の範囲第１項から第３
項までのいずれかに記載の方法。

５ 一方の加熱面１１の予熱を該加熱面１１の表
面温度が200℃より大の値に達するように行う、
請求の範囲第１項から第４項までのいずれかに記
載の方法。

６ 加熱期間中の加熱電力を、２つの加熱面１
１，１２の表面温度が少くとも400℃に達するよ
うに選定した、請求の範囲第１項から第５項まで
のいずれかに記載の方法。

７ ガス中、例えば化石燃料排気ガス中の粒子含
有量、例えばデイーゼル機関等の排気ガス中の煤
濃度の検出および／または測定装置において、 ２つの電気加熱面を有するセンサが、粒子沈着
のためガス流中に設けられており、 ２つの並列ブリツジ分岐と１つの対角線分岐を
有するホイートストンブリツジ回路が設けられ、 前記２つの電気加熱面は、前記ホイートストン
ブリツジ回路の２つの並列ブリツジ分岐に設けら
れており、 前記２つの加熱面のうちの１つを、当該加熱面
の表面にて粒子沈着が最小になるように予熱し、
さらに前記２つの電気加熱面を加熱期間に亘つて
加熱するための手段が設けられており、 前記ホイートストンブリツジ回路の対角線分岐
において電圧ないし電流、またはそれらの増大
を、前記加熱期間の間測定する手段が設けられて
おり、電圧ないし電流の最大値、または電圧ない
し電流の増大の急峻度から警報信号あるいは粒子
含有量の測定値を導出する手段が設けられている
ことを特徴とする、ガス中の粒子含有量の検出お
よび／または測定装置。

８ 電圧ないし電流測定器２１に信号処理装置３
０が接続されており、該信号処理装置３０は、測
定値の最大値および／または測定値の時間的な増
大に基づいて警報信号および／または制御信号を
発生する、請求の範囲第７項記載の装置。

９ ２つの加熱面１１，１２が楔形に配置されて
おり、しかもこれら２つの加熱面１１，１２は、
その楔形の尖つたほうの側がガス流の流れ方向に
対向するようにしてガス流１３内に方向づけられ
ている、請求の範囲第７項または第８項記載の装
置。

１０ 各加熱面１１，１２が電熱線１４，１４′
例えば白金線を有しており、該電熱線は長く延び
た形にあるいは螺旋体１５として構成されてい
る、請求の範囲第７項から第９項までのいずれか
１項記載の装置。

１１ 電熱線１４，１４′がセラミツクサブスト
レート１６，１６′上に例えばスクリーン印刷方
法で被着されている、請求の範囲第１０項記載の
装置。

明細書 本発明は、ガス流中に設けたセンサを用い、こ
のセンサ上に形成される粒子の沈着を検出する、
ガス中例えば化石燃料排気ガス中の粒子含有量例
えばデイーゼル機関等の排気ガス中の煤濃度の検
出および／または測定方法および装置に関する。

内燃機関または油燃焼装置からの排気ガス中の
煤濃度を検出するためのこの種の公知の方法にお
いては、排気ガスの流れにさらされる煤フイルタ
の黒化度が、煤含有量に対する尺度として用いら
れ、評価される。しかしこうした公知の方法は、
測定過程の開始時には煤フイルタに煤が沈着して
いないことを前提としている。従つて測定の後で
はフイルタを清掃するかあるいは新しいフイルタ
と交換しなければならない。その際フイルタを清
掃するためにしばしばフイルタは加熱され、それ
により煤の堆積は焼却される。

フイルタの交換もまたフイルタの清掃も非常に
費用がかかるのみならず、著しい組付時間を要す
る。従つて公知の方法は、使用前（ないし作動
前）動作においてのみ、例えば、機関製造者（メ
ーカー）自身のもとでの機関調整のためあるいは
油燃焼装置において使用できるにすぎない。

これに反し、請求の範囲第１項に記載の特徴を
備えた方法による方法は、例えば車両自身におけ
る使用中（作動中）の動作にも適するという利点
を有する。本発明による方法は、次の事実に着目
している。即ち、センサ上に形成される粒子沈
着、例えば煤等の除去は、吸熱過程であり、従つ
て熱を消費するという事実に着目している。従つ
て、粒子沈着を除去する目的で加熱面を加熱する
ために必要な加熱エネルギーは、加熱面が粒子沈
着で覆われている場合には、加熱面の表面がきれ
いな場合よりも大きくしなければならない。従つ
て本発明による方法では、センサの従来付加的に
必要であつた清掃処理が、粒子含有量の測定のた
めに用いられる。このようにセンサに沈着した粒
子の焼却と測定過程とを時間的に結合することに
より、総じて必要とされる測定時間は著しく短縮
される。しかもこの測定時間の著しい短縮のた
め、測定に基づいて機関調整に対する連続的ない
し常時の調整過程のための調節（ないし操作）量
を取出すことができる。加熱面としてプラチナ螺
旋体（コイル）を用いる際、本発明により測定さ
れた電圧ないし電流の最大値は、50ｍｓ未満の時
間において既に達することが測定によつて明らか
になつた。それにより、測定過程は、小さな周期
で連続的かつ自動的に行われ得る。このことによ
り、本方法の使用中（ないし作動中）例えば本方
法の車両自体における適用のための必要条件が与
えられ、機関調整状態の制御も可能となる。

本発明による方法を実施するための装置に関し
ては、請求の範囲第７項に記載の装置が特に有利
である。この装置においては、ホイートストンブ
リツジ回路の並列な各ブリツジ分岐に２つの加熱
面が設けられている。このホイートストンブリツ
ジ回路は、二極双投スイツチにより次のように作
動される。即ち：一方のスイツチ位置において
は、一つの加熱面のみが取るに足る加熱電力で作
動され、この加熱電力によりその加熱面の200℃
以上の表面温度が達成され、また、他方のスイツ
チ位置においては、双方の加熱面が完全な加熱電
力で加熱され、それによりこれら２つの加熱面の
400℃以上の表面温度が達成されるのである。前
記の二極双投スイツチは、制御装置により自動的
に操作される。その際、一方の切換時点は、設定
時間により決定され、他方の切換時点は、電圧な
いし電流最大値を到達通過するまでの時間間隔に
より決定される。

実施例 次に本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明
する。

第１図は、デイーゼル機関の排気ガス中の煤濃
度を検出および／または測定する装置の電気配線
図、第２図は、第１図に示すホイートストンブリ
ツジ回路の対角線分岐における電圧ないし電流の
時間的経過を表わす線図、第３図は、第１図に示
したセンサのガス流中における配置を示す略図、
第４図および第５図は、第３図に示すセンサの部
分素子を図示の矢印Ａの方向から見た場合の第１
および第２実施例の平面図を示す。

第１図に図示の配線図は、デイーゼル機関から
の排気ガス中の煤濃度を検出および／または測定
する装置を表わす。この装置は、排気ガスにさら
されるセンサ１０を有している。第１図および第
３図からわかるように、このセンサ１０は２つの
加熱面１１および１２を有している。これらの加
熱面は楔形に配置されており、しかもその際これ
ら加熱面は、それらの楔形の尖つたほうの側が、
ガス流の流れ方向に対向するようにしてガス流１
３（第３図参照）内に方向づけられている。各加
熱面１１および１２は、プラチナより成る電熱線
１４および１４′で構成されている。この電熱線
は、第５図に示す実施例では長く延びた形に構成
されており、また第４図に示す実施例では螺旋体
１５として構成されている。電熱線１４，１４′
は、セラミツクサブストレート板１６，１６′上
に例えばスクリーン印刷方法で被着されている。

第１図からわかるように、電気加熱面１１，１
２は、ホイートストンブリツジ回路１７の並列な
ブリツジ分岐に設けられている。ホイートストン
ブリツジ回路１７の対角線分岐２０に測定値検出
器２１が設けられている。この測定値検出器２１
は、電圧測定器または電流測定器である。電気加
熱面１１，１２の抵抗１８，１９とは接続されて
いない双方の端部は、直流電流２２のマイナス極
と接続されている。他方、抵抗１８，１９の、加
熱面１１，１２とは接続されていない双方の端部
は、それぞれ二極双投スイツチ２３の２つの出力
側のうちの各１つに接続されている。二極双投ス
イツチ２３の４つの入力側２４〜２７はそれぞれ
直流電源２２のプラス極に接続されている。しか
もその際第１の入力側２４は抵抗２８を介して、
また第２の入力側２６は抵抗２９を介して直流電
源２２のプラス極に接続されておりその際抵抗２
９の抵抗値は、抵抗２８の抵抗値より著しく大き
く選定されている。また二極双投スイツチ２３の
他方のスイツチ位置に対応する２つの入力側２
５，２７は、直接に直流電源２２のプラス極に接
続されている。

排気ガス中の煤濃度の測定ないし検出方法は、
上述の装置を用いて次のように実施される。二極
双投スイツチ２３は、まず第１図に示す位置をと
る。抵抗２８，２９を前述のごとく選定すること
により、加熱面１１に加熱電流が流れる。この加
熱電流は、加熱面１１を約200℃まで予熱し、そ
の結果、加熱面１１の表面にはこの加熱のおかげ
で煤の沈着は大して生じない。これに反し、加熱
面１２には、抵抗２９の抵抗値が非常に大きいた
め、加熱電流はたいして供給されない。そのため
加熱面１２の温度はたいして高められないか、あ
るいはまつたく高められない。

殆ど加熱されていない冷い加熱面１２上に微小
の所定の煤が沈着した期間の後、二極双投スイツ
チは切換り、それにより２つの加熱面１１，１２
はある期間の間全面的に加熱電力を供給される。
この加熱期間の間に、ホイートストンブリツジ回
路１７の対角線分岐２０を通つて流れる電流、ま
たは対角線分岐２０を介して降下する電圧が測定
される。第２図に、対角線分岐２０における時間
に関する電圧経過の任意に選択した例を示す。曲
線ａに示す電圧経過の場合、加熱面１２には、二
極双投スイツチ２３の切換時点において非常に多
くの煤が沈着していたことを示している。加熱面
１２上における煤の沈着が比較的少い場合には、
曲線ｂに示すような電圧経過が現われ、加熱面１
２に煤の沈着が生じない場合には、曲線ｃに示す
ような電圧経過が現われる。時点t_Oにおいて二極
双投スイツチ２３のスイツチ位置は、第１図に図
示した位置から他方の位置へ切換る。抵抗１８，
１９の抵抗値が等しい値に選定されている場合、
曲線ａおよびｂの出発点t_Oおよび終点t_Eはｔ軸上
にある。同様に、曲線ｃはｔ軸と重なる。２つの
加熱面１１，１２への加熱電力は、加熱期間の間
に２つの加熱面１１，１２の表面温度が少くとも
400℃に達するように選定されている。

その際、加熱期間、即ち２つの加熱面１１，１
２が抵抗１８，１９を介して直接に直流電源２２
に接続されている間の時間は、少くとも電流ない
し電圧の最大値に達するように選定されている。
この加熱期間に先立つて設けられる時間間隔は、
時間的に少くとも次のような大きさに選定されて
いる。即ち、所定の微小の煤の沈着が加熱されて
いない加熱面１２上に形成され得るような大きさ
に選定されている。

測定値受信器２１によつて検出された測定値、
即ち、第２図に示すような電流経過ないし電圧経
過は、信号処理装置３０に供給される。この信号
処理装置３０は、電流ないし電圧の最大値、ある
いは電流ないし電圧の時間的な高まりを検出し、
これに基づき指示装置３１に対する警報信号を発
生したり、機関調節装置の調整のための制御量を
発生する。この制御量は線路３２を介して機関調
節のための図示されていない調整回路に供給され
る。指示装置３１の点燈は、デイーゼル機関の排
気ガス中の煤濃度が所定の最大許容濃度を上まわ
つたことを示す。

制御装置３３により、上述の測定過程の自動的
な経過が制御される。その際、信号処理装置３０
は、制御装置３３に測定期間の終了を指示し、制
御装置３３は、個々の測定過程が反復されるに至
るまでの周期を定め、その都度の測定過程の開始
および終了のため、二極双投スイツチ２３を切換
制御する。