JPH0614018B2 - スモ−ク検出装置 - Google Patents

スモ−ク検出装置

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JPH0614018B2
JPH0614018B2 JP60175344A JP17534485A JPH0614018B2 JP H0614018 B2 JPH0614018 B2 JP H0614018B2 JP 60175344 A JP60175344 A JP 60175344A JP 17534485 A JP17534485 A JP 17534485A JP H0614018 B2 JPH0614018 B2 JP H0614018B2
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smoke
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signal
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愼治 池田
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は内燃機関等、各種燃焼機器の排ガス中に存在す
るカーボン粒子の量、即ちスモーク濃度を検出するスモ
ーク検出装置に関するものである。
[従来の技術] 従来より内燃機関、特にディーゼル機関において、排ガ
ス中に残ったカーボン粒子に起因するスモークの発生を
防止するため、排ガス中のスモーク濃度に応じた信号を
出力するスモーク検出装置を用いて排ガス中のスモーク
濃度を直接検出し、その検出されたスモーク濃度に応じ
て着火時期や燃料供給量を最適に制御し、スモークの発
生を防止するといった、いわゆるフィードバック制御を
行なう制御装置がある。
そして、上記制御装置に用いられるスモーク検出装置と
しては、スモークの光透過率の変化からスモーク濃度を
検出する光透過式のものや、スモークによるイオン電流
の変化によりスモーク濃度を検出するイオン電流式のも
の、あるいは排気中のCO発生増加とスモーク濃度との
相関性を利用して、CO濃度の変化量を検出することに
よりスモーク濃度を検出するCOセンサを用いたもの等
がある。
[発明が解決しようとする問題点] ところで上記のように排ガス中のスモーク濃度を検出
し、着火時期や燃料供給量をフィードバック制御するた
めには、制御装置としてマイクロコンピュータ等からな
る制御回路を用いることとなるのであるが、上記従来の
スモーク検出装置においてはスモーク濃度に応じて検出
レベルの変化するアナログ信号を出力するよう構成され
ていることから、制御回路の入力部にはその信号を検出
レベルに応じたデジタル信号に変換するA/D変換器が必
要となり、回路が複雑になるといった問題が生ずること
となる。
また、カーボン形成状態によって変化する抵抗値の、一
定しきい値に対する超過の有無を判断し、それを燃料供
給の調節に利用しようとするものもあるが、この場合
は、単にカーボン形成の有無を判断可能な信号が出力さ
れるだけであり、スモーク濃度に応じたものではなかっ
た。つまり、その信号に基づいても、どれだけのスモー
ク濃度であるかといったスモーク濃度の高低は判らなか
った。
そこで、本発明は、上記問題点を解決するために、検出
信号をA/D変換器等を介さずそのまま制御回路に入力す
れば、スモーク濃度の高低が判断可能なスモーク検出装
置を提供することを目的としてなされたものであって、
以下の如き構成をとった。
[問題点を解決するための手段] 即ち上記問題点を解決するための手段としての本発明の
構成は、 排ガス中に設けられ、耐熱性絶縁基板と該基板上に設け
られた一対の電極とからなる検出部と、 該検出部の上記電極間に所定の電圧を印加する電圧印加
手段と、 上記電極間に流れる電流を検出する電流検出手段と、 該電流検出手段で検出された電流の周期的変化から、上
記電圧印加手段の電圧の印加によって生ずる上記電極間
への排ガス中のカーボン粒子の付着一焼却周期を検出
し、該周期に応じたパルス信号を出力するパルス信号出
力手段と、 を備えることにより、該パルス信号出力手段から出力さ
れたパルス信号の周期の長短によってスモーク濃度を検
出可能に構成されたことを特徴とするスモーク検出装置
を要旨としている。
[作用] 以上のように構成された本発明のスモーク検出装置にお
いては、まず検出部が排ガス中に設けられているため、
スモーク発生の原因となる排ガス中のカーボン粒子が耐
熱性絶縁基板上に付着する。すると耐熱性絶縁基板上の
電極間には電圧印加手段によって電圧が印加されている
ことから、カーボン粒子の導電性により電極間に電流が
流れ出す。この電流は付着したカーボン粒子の増加に伴
い上昇するが、この電流の増加によってカーボン粒子が
自己着火し、焼却される。すると電極間には電流は流れ
なくなり、再度電極間にカーボンが付着し始め、電流が
流れるようになる。このようなカーボン粒子の付着−焼
却動作は、排ガス中のカーボン粒子量、即ちスモーク濃
度に応じた周期で以ってくり返し行なわれることとな
る。一方本発明では上記電極間に流れる電流を検出する
電流検出手段が設けられ、パルス信号出力手段によって
その電流の周期的変化に応じたパルス信号を出力するよ
う構成されている。従ってパルス信号出力手段から出力
されるパルス信号は排ガス中のスモーク濃度に応じた信
号となり、このパルス信号を検出信号として直接制御回
路に入力すれば、その検出信号の周期の長短によってス
モーク濃度を検出することができる。すなわち、従来の
ように検出信号に対してA/D変換器等を介する必要もな
く、それでいて、そのパルス信号によって、例えばパル
ス信号の周期が短い程スモーク濃度が高いと判定するこ
とができる。つまりスモーク濃度を連続的に検出して、
種々の制御に用いることができるのである。
ここで上記検出部を構成する耐熱性絶縁基板としては、
例えば板状のアルミナ(Al)、マグネシア(M
gO)、ベリリア(BeO)、ムライト(3Al
・2SiO)、スピネル(MgO・Al)等の
絶縁性磁器を用いればよく、これによって従来の検出装
置に比べ、検出素子部の耐熱性、耐腐蝕性を向上するこ
とができる。
またこの耐熱性絶縁基板上に設けられる一対の電極とし
ては、プラチナ(Pt)等の耐熱性、耐腐蝕性の金属を
用い、所望のパターンで上記基板上に印刷すればよく、
これによって検出部の構造を簡単にし、生産性を向上す
ることができる。
次に電圧印加手段は上記電極間に電圧を印加するもので
あるが、これには例えばスモーク制御対象となる燃焼機
器が車両のディーゼル機関であれば、その車両に搭載さ
れたバッテリをそのまま用いればよい。また電流検出手
段は上記カーボン粒子の付着により上記電極間に流れる
電流を検出するるものであるが、これには例えば電圧印
加手段から電極までの信号線に直列に抵抗器を設け、そ
の両端に生ずる電圧を検出するようすればよい。
パルス信号検出手段は、上記電流検出手段で検出された
電流値の周期的変化をパルス信号として出力するもので
あるが、これには例えば上記電流検出手段で検出された
電流値(具体的には電流値に応じた電圧値)が所定値以
上となった時Highレベルの信号を出力するよう構成され
た単なる比較回路を用いればよい。
[実施例] 以下に本発明の一実施例を図面と共に説明する。
第1図は本実施例のスモーク検出装置全体の構成を表わ
す概略構成図、第2図は検出部を表わす一部を破断正面
図である。
第1図に示す如く、本スモーク検出装置は、図示しない
ディーゼルエンジンの排気管1に設けられた検出部2
と、該検出部2を動作させ、排ガス中のスモーク濃度に
応じたパルス信号を出力する検出回路3とから構成され
ている。
検出部2は第2図に示す如く、一対の白金電極11及び
12が設けられたアルミナ基板13を、排気管1内部に
固定し、検出回路3によって排ガス中のカーボン粒子を
各白金電極11、12間で付着−焼却させるため、アル
ミナ基板13を把持して排気管1に固定するハウジング
14と、各白金電極11、12と上記検出回路3との間
を結ぶリード線15及び16を備えている。またハウジ
ング14はアルミナ基板13を把持すると共に、その内
部でアルミナ基板13上の各白金電極11及び12とリ
ード線15及び16との接続部分を絶縁保護するため
に、円筒状に形成され、その中空部排気管1側先端部に
はアルミナ基板13を把持するためのスペーサ17が、
また白金電極11及び12とリード線15及び16との
接続部分周囲には絶縁材18が、設けられている。更に
このハウジング14の絶縁材18上部の中空部にはガラ
ス等からなるシール材19が充填され、排ガスが外部に
漏れないようにされている。尚図において20はシール
材19を保護するための保護キャップ、21はハウジン
グ14周囲の周囲に刻設され、当該検出部2を排気管1
に気密状に固定するためのねじ部を表わしている。
次に検出回路3は、上記アルミナ基板13上の白金電極
11及び12間に電圧を印加するバッテリ31と、該バ
ッテリ31の電圧印加によって各白金電極11及び12
間に流れる電流を電圧信号として検出する抵抗器32
と、この抵抗器32により検出された電圧信号Vをオ
ペアンプOP1により構成された比較器33に入力する
バッファ回路34とを備え、比較器33にて所定の基準
電圧Vと上記電圧信号Vとを比較して、V>V
である場合にHighレベルとなるパルス信号Vを出力す
るよう構成されている。尚バッファ回路34はオペアン
プOP2を用いて構成されている。
以上のように構成された本実施例のスモーク検出装置に
おいては、第3図(イ)に示す如く排ガス中のスモー
ク、即ちカーボン粒子が白金電極11及び12間に付着
すると、その間に電流が流れ出し、付着したカーボン粒
子の量に応じて電圧信号Vが増加する。そしてその電
圧信号Vが所定レベルに達すると、つまり電流が所定
の電流以上となるカーボン粒子が自己着火し、焼却さ
れ、再び電圧信号Vが「0」となる。このようなカー
ボン粒子の付着−焼却周期は排ガス中のカーボン粒子
量、即ちスモーク濃度に応じて変化し、スモーク濃度が
高いと第3図(イ)に点線で示すように電圧信号V
変化周期が短くなる。ところで本実施例では比較器33
にてこの電圧信号Vと基準電圧Vとを比較し第3図
(ロ)又は(ハ)に示す如く、V>Vとなった時、
Highレベルとなるパルス信号Vを出力するようされて
いる。従ってこのパルス信号Vはスモーク濃度と対応
した周期で以って変化することとなり、このパルス信号
をそのままスモーク制御装置への入力信号として用
いることができるようになる。尚第3図(ロ)は第3図
(イ)に実線で示す電圧信号Vと基準電圧Vとを比
較して得られるパルス信号Vを、第3図(ハ)は第3
図(イ)に点線で示す電圧信号Vと基準電圧Vとを
比較して得られるパルス信号Vを夫々示し、スモーク
濃度の違いによってその周期が異なることを表わしてい
る。従って、パルス信号V,V′をそのままスモー
ク制御装置への入力信号とすれば、その信号の周期の長
短によってスモーク濃度を連続的に検出することができ
る。すなわち、従来のように検出することができる。す
なわち、従来のように検出信号に対してA/D変換器等を
介する必要もなく、それでいて、その入力したパルス信
号に基づき、例えばパルス信号の周期が短い程スモーク
濃度が高いと判定することができる。
以上説明したように本実施例のスモーク検出装置におい
ては、検出信号が排ガス中のスモーク濃度に応じて周期
の変化するパルス信号となることから、この検出装置を
用いてスモーク制御を実行すれば制御回路に入力する際
従来のようにA/D変換器等の入力回路を設ける必要がな
く、回路を簡単にすることができ、かつ、その入力した
パルス信号に基づき、例えばパルス信号の周期が短い程
スモーク濃度が高いと判定することができる。また検出
部は、セラミック基板上に白金電極を設けるといった簡
単な構成で実現でき、生産性を向上できる。更に排ガス
中のカーボンを付着−焼却させるため、検出信号の経時
的変化はなく、スモーク濃度の検出を常時精度高く行な
うことができる。
尚上記実施例ではアルミナ基板上の白金電極を単に対向
配設したものを図に示し、説明したが、この白金電極と
しては一対のものであればどのような形状にしてもよ
く、例えば2本の電極パターンを平行に蛇行状に形成し
てもよい。
また上記実施例の検出部ではアルミナ基板をそのまま外
部(排気管内)に突出するようしているが、例えばその
周囲に網目状の保護カバーを設けることによって、排気
管への取り付け作業時にアルミナ基板を破損するといっ
たことを防止でき、取り付け作業の作業性を向上するこ
とができる。
[発明の効果] 以上詳述した如く、本発明のスモーク検出装置によれ
ば、検出信号を排ガス中のスモーク濃度に応じて周期の
変化するパルス信号とすることができ、制御回路に入力
する際A/D変換器等の入力回路を介さずそのまま入力す
るだけでよく、その検出信号の周期の長短によってスモ
ーク濃度を検出でき、制御回路では、その入力したパル
ス信号に基つぎ、例えばパルス信号の周期が短い程スモ
ーク濃度が高いと判定することができる。また検出部で
は排ガス中のカーボン粒子の付着−焼却が行なわれるた
め、カーボン粒子によって検出特性が劣化するといった
ことはなく、常時精度の高い検出ができる。更に検出部
としては耐熱性絶縁基板上に一対の電極を設けるだけで
よく、構造が簡単で生産性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】 第1図ないし第3図は本発明の一実施例を示し、第1図
は本実施例のスモーク検出装置の全体を表わす概略構成
図、第2図は検出部1の構成を表わす一部破断正面図、
第3図は本実施例の動作及び検出信号を説明するタイム
チャートである。 1…排気管 2…検出部 3…検出回路 11、12…白金電極 13…アルミナ基板 31…バッテリ 32…抵抗器 33…比較器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】排気ガス中に設けられ、耐熱性絶縁基板と
    該基板上に設けられた一対の電極とからなる検出部と、 該検出部の上記電極間に所定の電圧を印加する電圧印加
    手段と、 上記電極間に流れる電流を検出する電流検出手段と、 該電流検出手段で検出された電流の周期的変化から、上
    記電圧印加手段の電圧の印加によって生ずる上記電極間
    への排ガス中のカーボン粒子の付着−焼却周期を検出
    し、該周期に応じたパルス信号を出力するパルス信号出
    力手段と、 を備えることにより、該パルス信号出力手段から出力さ
    れたパルス信号の周期の長短によってスモーク濃度を検
    出可能に構成されたことを特徴とするスモーク検出装
    置。
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