本發(fā)明涉及傳感器，特別涉及對排氣氣體中含有的顆粒狀物質(zhì)(以下，稱為pm)的粒徑(每種)總數(shù)的排出量進(jìn)行檢測的pm傳感器。

背景技術(shù)：

已知對從內(nèi)燃機(jī)排出的排氣氣體中含有的pm的粒徑分布和排出量進(jìn)行檢測的傳感器。例如，提出了如下傳感器：將氣孔率不同的過濾器從排氣氣體的流動方向的上游側(cè)起依次按照氣孔率由高到低的順序設(shè)置并劃分室，基于在使被捕集到室內(nèi)的每種粒徑的pm燃燒時(shí)的固體電解質(zhì)層中產(chǎn)生的電動勢，來檢測pm的粒徑分布和排出量(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1:日本國特開2009-42021號公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

需要說明的是，專利文獻(xiàn)1所記載的傳感器由于利用在固體電解質(zhì)層中產(chǎn)生的電動勢，所以，在測定時(shí)，需要阻止排氣氣體的流動并使捕集了pm的室成為閉空間。由于在測定時(shí)阻止排氣氣體的流動，所以，在該傳感器中，未考慮連續(xù)地檢測pm的捕集量。此外，在裝置大型化并作為傳感器而安裝于汽車等時(shí)，因重量、大小、成本等而問題較多，不適當(dāng)。

本發(fā)明是鑒于這樣的點(diǎn)而完成的，其目的在于，提供能夠連續(xù)地推定排氣氣體中含有的pm的每種粒徑的pm量的傳感器。此外，還能夠向汽車等搭載。

用于解決課題的手段

本公開的傳感器包括：捕集部，其將對排氣氣體中的顆粒狀物質(zhì)進(jìn)行捕集的氣孔率互不相同的多個過濾器構(gòu)件從上述排氣氣體的排氣上游向下游按照上述氣孔率由高到低的順序配置；一對電極，其對于多個上述過濾器構(gòu)件的每一個，夾著上述過濾器構(gòu)件地對置配置；以及推定部件，其基于上述一對電極間的靜電電容變化量，對于氣孔率互不相同的上述過濾器構(gòu)件的每一個，分別推定由該過濾器構(gòu)件分別捕集的顆粒狀物質(zhì)量。

此外，本公開的傳感器包括：捕集部，其將對排氣氣體中的顆粒狀物質(zhì)進(jìn)行捕集的平均孔徑互不相同的多個過濾器構(gòu)件從上述排氣氣體的排氣上游向下游按照上述平均孔徑由大到小的順序配置；一對電極，其對于多個上述過濾器構(gòu)件的每一個，夾著上述過濾器構(gòu)件地對置配置；以及推定部件，其基于上述一對電極間的靜電電容變化量，對于平均孔徑互不相同的上述過濾器構(gòu)件的每一個，分別推定由該過濾器構(gòu)件分別捕集的顆粒狀物質(zhì)量。

此外，本公開的傳感器包括：捕集部，其將對排氣氣體中的顆粒狀物質(zhì)進(jìn)行捕集的具有互不相同的物理性質(zhì)值的多個過濾器構(gòu)件從上述排氣氣體的排氣上游向下游按照上述物理性質(zhì)值由高到低的順序配置；一對電極，其對于多個上述過濾器構(gòu)件的每一個，夾著上述過濾器構(gòu)件地對置配置；以及控制單元，其中，上述物理性質(zhì)值是氣孔率或平均孔徑，上述控制單元進(jìn)行動作，以便執(zhí)行以下的處理：基于上述一對電極間的靜電電容變化量，對于具有互不相同的物理性質(zhì)值的上述過濾器構(gòu)件的每一個，分別推定由該過濾器構(gòu)件分別捕集的顆粒狀物質(zhì)量的推定處理。

發(fā)明效果

根據(jù)本公開的傳感器，能夠連續(xù)地推定排氣氣體中含有的pm的每種粒徑的pm量。

附圖說明

圖1是表示應(yīng)用了第一實(shí)施方式的pm傳感器的排氣系統(tǒng)的一個例子的概略結(jié)構(gòu)圖。

圖2是表示第一實(shí)施方式的pm傳感器的示意性的局部剖視圖。

圖3是表示第一實(shí)施方式的pm傳感器的主要部分的局部放大剖視圖。

圖4是說明第一實(shí)施方式的過濾器再生、過濾器溫度的變化、及pm量的累計(jì)的時(shí)序圖。

圖5是表示第二實(shí)施方式的pm傳感器的示意性的局部剖視圖。

圖6是第三實(shí)施方式的pm傳感器的示意性的立體圖。

圖7的(a)是第三實(shí)施方式的各傳感器部的示意性的立體圖，圖7的(b)是第三實(shí)施方式的各傳感器部的示意性的分解立體圖。

圖8是第四實(shí)施方式的pm傳感器的示意性的剖視圖。

圖9是表示應(yīng)用了其他實(shí)施方式的pm傳感器的排氣系統(tǒng)的一個例子的概略結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

以下，基于附圖說明本發(fā)明的各實(shí)施方式的傳感器。對同一零件標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記，它們的名稱及功能也相同。因而，不重復(fù)對它們的詳細(xì)的說明。

[第一實(shí)施方式]

圖1是表示應(yīng)用了第一實(shí)施方式的傳感器10a的柴油引擎(以下，簡稱為引擎)100的排氣系統(tǒng)的一個例子的概略結(jié)構(gòu)圖。在引擎100的排氣管110內(nèi)，從排氣上游側(cè)起依次設(shè)置有氧化催化劑210、dpf220、nox凈化催化劑230。本實(shí)施方式的傳感器10a優(yōu)選被設(shè)置在比dpf220靠下游側(cè)的排氣管110中。另外，也可以將傳感器10a設(shè)置在比氧化催化劑210靠上游側(cè)的排氣管110中。

接下來，基于圖2說明本實(shí)施方式的傳感器10a的詳細(xì)構(gòu)成。

傳感器10a包括：外殼構(gòu)件11，其被插入在排氣管110內(nèi)；底座部20，其將外殼構(gòu)件11安裝在排氣管110上；第1傳感器部30l、第2傳感器部30m、和第3傳感器部30s，其被收容在外殼構(gòu)件11內(nèi)；以及控制單元40。

外殼構(gòu)件11被形成為將底部側(cè)(在圖示例中是下端側(cè))封閉的有底圓筒狀。外殼構(gòu)件11的筒軸向的長度l被以與排氣管110的半徑r大致相同的長度形成，使得其底部側(cè)的筒壁部突出到排氣管110的軸中心cl附近。另外，在以下的說明中，將外殼構(gòu)件11的底部側(cè)作為頂端側(cè)，將底部側(cè)的相反側(cè)作為外殼構(gòu)件11的基端側(cè)。

在外殼構(gòu)件11的頂端側(cè)筒壁部，設(shè)置有在周向隔開間隔地配置的多個導(dǎo)入口12。此外，在外殼構(gòu)件11的基端側(cè)筒壁部，設(shè)置有在周向隔開間隔地配置的多個導(dǎo)出口13。導(dǎo)入口12的總開口面積s12被形成得小于導(dǎo)出口13的總開口面積s13(s12＜s13)。即，由于導(dǎo)入口12附近的排氣流速v12比導(dǎo)出口13附近的排氣流速v13慢(v12＜v13)，從而導(dǎo)入口12側(cè)的壓力p12比導(dǎo)出口13側(cè)的壓力p13高(p12＞p13)。由此，從導(dǎo)入口12向外殼構(gòu)件11內(nèi)順暢地引入排氣氣體，同時(shí)，從導(dǎo)出口13向排氣管110內(nèi)順暢地導(dǎo)出外殼構(gòu)件11內(nèi)的排氣氣體。

底座部20包括外螺紋部21、以及螺母部22。外螺紋部21被設(shè)置在外殼構(gòu)件11的基端部，將外殼構(gòu)件11的基端側(cè)開口部封閉。該外螺紋部21與被形成在排氣管110上的凸臺部110a的內(nèi)螺紋部擰合。螺母部22例如是六角螺母，被固定在外螺紋部21的上端部。在這些外螺紋部21及螺母部22上形成有通孔(未圖示)，該通孔使后述的各導(dǎo)電線34l、34m、34s、35l、35m、35s等插過。

第1傳感器部30l包括第1過濾器構(gòu)件31l、以及多對第1電極32l、33l。

第1過濾器構(gòu)件31l構(gòu)成本發(fā)明的捕集部的一部分，是通過對由多孔質(zhì)陶瓷的分隔壁劃分的網(wǎng)格狀的構(gòu)成排氣流路的多個單元的上游側(cè)和下游側(cè)交替地進(jìn)行孔封閉而形成的。該第1過濾器構(gòu)件31l在使單元的流路方向與外殼構(gòu)件11的軸向(圖中上下方向)大致平行的狀態(tài)下，隔著緩沖構(gòu)件cml被保持在外殼構(gòu)件11的內(nèi)周面上。如圖3中以虛線的箭頭所示，由于排氣氣體從下游側(cè)被孔封閉的單元c1l流入到上游側(cè)被孔封閉的單元c2l，從而從導(dǎo)入口12引入到外殼構(gòu)件11內(nèi)的排氣氣體中的pm被分隔壁表面、細(xì)孔捕集。另外，在以下的說明中，將下游側(cè)被孔封閉的單元稱為第1測定用單元c1l，將上游側(cè)被孔封閉的單元稱為第1電極用單元c2l。

第1電極32l、33l例如是導(dǎo)電性的金屬線，被從下游側(cè)(非孔封閉側(cè))交替地插入到夾著第1過濾器構(gòu)件31l的測定用單元c1l對置的電極用單元c2l中，從而形成電容器。這些第1電極32l、33l經(jīng)由第1導(dǎo)電線34l、35l分別與被內(nèi)置在控制單元40中的未圖示的靜電電容檢測電路連接。

如圖2所示，第2傳感器部30m包括第2過濾器構(gòu)件31m、以及多對第2電極32m、33m。

第2過濾器構(gòu)件31m構(gòu)成本發(fā)明的捕集部的一部分，與第1過濾器構(gòu)件31l相比，被配置在排氣氣體的流動方向上的下游側(cè)，隔著緩沖構(gòu)件cmm被保持在外殼構(gòu)件11的內(nèi)周面上。該第2過濾器構(gòu)件31m被設(shè)定為比第1過濾器構(gòu)件31l低的氣孔率(或者，小的平均氣孔徑)。即，在第2過濾器構(gòu)件31m上設(shè)置有與被設(shè)置在第1過濾器構(gòu)件31l上的氣孔相比直徑小的氣孔，并對未由第1過濾器構(gòu)件31l捕集的排氣氣體中的pm進(jìn)行捕集。

如圖3所示，第2過濾器構(gòu)件31m也與第1過濾器構(gòu)件31l同樣，具有下游側(cè)被孔封閉的測定用單元c1m、及上游側(cè)被孔封閉的電極用單元c2m。第2電極32m、33m例如是導(dǎo)電性的金屬線，被從下游側(cè)(非孔封閉側(cè))交替地插入到夾著第2過濾器構(gòu)件31m的測定用單元c1m對置的電極用單元c2m中，從而形成電容器。這些第2電極32m、33m經(jīng)由第2導(dǎo)電線34m、35m分別與靜電電容檢測電路連接。

如圖2所示，第3傳感器部30s包括第3過濾器構(gòu)件31s、以及多對第3電極32s、33s。

第3過濾器構(gòu)件31s構(gòu)成本發(fā)明的捕集部的一部分，與第2過濾器構(gòu)件31m相比，被配置在排氣氣體的流動方向上的下游側(cè)，隔著緩沖構(gòu)件cms被保持在外殼構(gòu)件11的內(nèi)周面上。

該第3過濾器構(gòu)件31s被設(shè)定為比第2過濾器構(gòu)件31m低的氣孔率(或者，小的平均氣孔徑)。即，在第3過濾器構(gòu)件31s上設(shè)置有與被設(shè)置在第2過濾器構(gòu)件31m上的氣孔相比直徑小的氣孔，對也未由第2過濾器構(gòu)件31m捕集的排氣氣體中的pm進(jìn)行捕集。

如圖3所示，第3過濾器構(gòu)件31s也與第1過濾器構(gòu)件31l、第2過濾器構(gòu)件31m同樣，具有下游側(cè)被孔封閉的測定用單元c1s、以及上游側(cè)被孔封閉的電極用單元c2s。

第3電極34s、35s例如是導(dǎo)電性的金屬線，被從下游側(cè)(非孔封閉側(cè))交替地插入到夾著第3過濾器構(gòu)件31s的測定用單元c1s對置的電極用單元c2s中，從而形成電容器。這些第3電極32s、33s經(jīng)由第3導(dǎo)電線34s、35s分別與靜電電容檢測電路連接。

如圖2所示，對這些各傳感器部30l、30m、30s設(shè)置有電加熱器36。該電加熱器36例如是電熱線，構(gòu)成本發(fā)明的再生部件。電加熱器36通過通電而發(fā)熱，以將各過濾器構(gòu)件31l、31m、31s所具備的測定用單元c1l、c1m、c1s加熱，從而執(zhí)行將堆積在測定用單元內(nèi)的pm燃燒除去的所謂過濾器再生(以下，也稱為傳感器再生)。因此，電加熱器36在各過濾器構(gòu)件31l、31m、31s中被彎曲地形成為連續(xù)s字形，相互平行的直線部分被沿著流路插入在各測定用單元c1l、c1m、c1s的內(nèi)部。本實(shí)施方式的電加熱器36由于以環(huán)繞各傳感器部30l、30m、30s的狀態(tài)配置有一系列的電熱線，所以，將這些傳感器部30l、30m、30s一并加熱。

控制單元40進(jìn)行各種控制，被構(gòu)成為包括公知的cpu、rom、ram、輸入接口、輸出接口等。此外，控制單元40作為各功能要素，包括過濾器再生控制部41、第1pm量推定部42、第2pm量推定部43、第3pm量推定部44、以及總pm量推定部45。這些功能要素視為被包含在一體的硬件即控制單元40中來進(jìn)行說明，但是，也能夠設(shè)置在相互獨(dú)立的硬件中。

過濾器再生控制部41是本發(fā)明的再生部件的一個例子，執(zhí)行根據(jù)由靜電電容檢測電路(未圖示)檢測的各電極32l、32m、32s和與之成對的各電極33l、33m、33s之間的靜電電容cpl、cpm、cps來接通(通電)電加熱器36的過濾器再生控制。

此處，第1電極32l、33l間的靜電電容cpl由以下的數(shù)學(xué)公式(1)表示，在該數(shù)學(xué)公式(1)中，第1電極32l、33l間的介質(zhì)的介電常數(shù)設(shè)為εl，第1電極32l、33l的表面積設(shè)為sl，第1電極32l、33l間的距離設(shè)為dl。

[數(shù)學(xué)公式1]

在數(shù)學(xué)公式(1)中，第1電極32l、33l的表面積sl是一定的，若介電常數(shù)εl及距離dl根據(jù)被測定用單元c1l捕集到的pm而變化，則靜電電容cpl也會隨此而變化。即，在第1電極32l、33l間的靜電電容cpl與第1過濾器構(gòu)件31l的pm堆積量之間，比例關(guān)系成立。

此外，第2電極32m、33m間的靜電電容cpm由以下的數(shù)學(xué)公式(2)表示，在該數(shù)學(xué)公式(2)中，第2電極32m、33m間的介質(zhì)的介電常數(shù)設(shè)為εm，第2電極32m、33m的表面積設(shè)為sm，第2電極32m、33m間的距離設(shè)為dm。

[數(shù)學(xué)公式2]

在數(shù)學(xué)公式(2)中，第2電極32m、33m的表面積sm是一定的，若介電常數(shù)εm及距離dm因被測定用單元c1m捕集到的pm而變化，則靜電電容cpm也會隨此而變化。因此，與第1電極32l、33l同樣，在第2電極32m、33m間的靜電電容cpm與第2過濾器構(gòu)件31m的pm堆積量之間，比例關(guān)系成立。

此外，第3電極32s、33s間的靜電電容cps由以下的數(shù)學(xué)公式(3)表示，在該數(shù)學(xué)公式(3)中，第3電極32s、33s間的介質(zhì)的介電常數(shù)設(shè)為εs，第3電極32s、33s的表面積設(shè)為ss，第3電極32s、33s間的距離設(shè)為ds。

[數(shù)學(xué)公式3]

在數(shù)學(xué)公式(3)中，第3電極32s、33s的表面積ss是一定的，若介電常數(shù)εs及距離ds因被測定用單元c1s捕集到的pm而變化，則靜電電容cps也會隨此而變化。因此，與第1電極32l、33l等同樣，在第3電極32s、33s間的靜電電容cps與第2過濾器構(gòu)件31s的pm堆積量之間，比例關(guān)系成立。

在本實(shí)施方式中，用第1pm量推定部42、第2pm量推定部43、及第3pm量推定部44推定各過濾器構(gòu)件31l、31m、31s的pm堆積量。

第1pm量推定部42是本發(fā)明的推定部件的一個例子，基于第1電極32l、33l間的靜電電容變化量δcpl，來推定運(yùn)算在從過濾器再生結(jié)束到下一次過濾器再生開始為止的再生間隔期間中由第1過濾器構(gòu)件31l捕集的pm量。

第2pm量推定部43是本發(fā)明的推定部件的一個例子，基于第2電極32m、33m間的靜電電容變化量δcpm，來推定運(yùn)算在從過濾器再生結(jié)束到下一次過濾器再生開始為止的再生間隔期間中由第2過濾器構(gòu)件31m捕集的pm量。

第3pm量推定部44是本發(fā)明的推定部件的一個例子，基于第3電極32s、33s間的靜電電容變化量δcps，來推定運(yùn)算在從過濾器再生結(jié)束到下一次過濾器再生開始為止的再生間隔期間中由第3過濾器構(gòu)件31s捕集的pm量。

更詳細(xì)而言，各pm量推定部42～44基于對在再生間隔期間由靜電電容檢測電路(未圖示)檢測的各電極32l、32m、32s和與之成對的各電極33l、33m、33s之間的靜電電容變化量δcpl、δcpm、δcps分別乘以一次系數(shù)β的以下的數(shù)學(xué)公式(4)～(6)，來依次運(yùn)算間隔期間pm量mpm＿int＿l、mpm＿int＿m、mpm＿int＿s。

[數(shù)學(xué)公式4]

mpm_int_l＝β·δcpl…(4)

mpm_int_m＝β·δcpm…(5)

mpm_int_s＝β·δcps…(6)

如圖4所示，若第1過濾器構(gòu)件31l所具備的第1電極32l、33l的靜電電容cpl、第2過濾器構(gòu)件31m所具備的第2電極32m、33m的靜電電容cpm、第3過濾器構(gòu)件所具備的第3電極32s、33s的靜電電容cps的任何一者達(dá)到表示pm上限堆積量的預(yù)定的靜電電容上限閾值cpl＿max、cpm＿max、cps＿max，則過濾器再生控制部41開始將電加熱器36接通的過濾器再生。如上所述，該過濾器再生被針對所有的過濾器部30l、30m、30s進(jìn)行，并被持續(xù)到成為對象的電極的靜電電容降低到表示pm完全除去的預(yù)定的靜電電容下限閾值cpl＿min、cpm＿min、cps＿min為止。

在圖4所示的例子中，由于在從過濾器再生時(shí)刻t0到過濾器再生時(shí)刻t1的第1間隔期間t1中，第1過濾器構(gòu)件31l的靜電電容cpl達(dá)到了靜電電容上限閾值cpl＿max，所以，對各過濾器構(gòu)件31l、31m、31s進(jìn)行了過濾器再生。

同樣，由于在從過濾器再生時(shí)刻t1到過濾器再生時(shí)刻t2的第2間隔期間t2中，第3過濾器構(gòu)件31s的靜電電容cps達(dá)到了靜電電容上限閾值cps＿max，在從過濾器再生時(shí)刻t2到過濾器再生時(shí)刻t3的第3間隔期間t3中，第2過濾器構(gòu)件31m的靜電電容cpm達(dá)到了靜電電容上限閾值cpm＿max，所以，對各過濾器構(gòu)件31l、31m、31s進(jìn)行了過濾器再生。

總pm量推定部45是對被堆積在傳感器10a的整體上的pm量進(jìn)行推定的部分。因此，總pm量推定部45實(shí)時(shí)接收來自第1pm量推定部42、第2pm量推定部43、及第3pm量推定部44的推定值并進(jìn)行合計(jì)，取得總pm量的推定值。

這樣，在本實(shí)施方式的傳感器10a中，通過在再生間隔期間tn基于靜電電容變化量δcpl、δcpm、δcps來運(yùn)算間隔pm量mpm＿int＿l、mpm＿int＿m、mpm＿int＿s，從而能夠?qū)崟r(shí)且高精度地推定從引擎100排出的排氣氣體中的pm量。

此外，傳感器10a包括包含孔徑不同的3種類的過濾器構(gòu)件31l、31m、31s的傳感器部30l、30m、30s。而且，各傳感器部30l、30m、30s被配置為，氣孔率較低的孔徑較小的過濾器構(gòu)件與氣孔率較高的孔徑較大的過濾器構(gòu)件相比在排氣氣體的流動方向的下游側(cè)。由此，能夠使排氣氣體中的pm在按照粒徑分開的狀態(tài)下堆積在各過濾器構(gòu)件31l、31m、31s中，能夠?qū)崟r(shí)且高精度地推定每種粒徑的pm量。

此外，由于電加熱器36被以環(huán)繞各過濾器構(gòu)件31l、31m、31s的狀態(tài)一連串地配置，所以，能夠抑制因在1個過濾器構(gòu)件中的再生處理而使被堆積在其他過濾器構(gòu)件中的pm燒掉的不良。由此，能夠更高精度到推定每種粒徑的pm量。

此外，在本實(shí)施方式的pm傳感器10a中，收容有傳感器部30的外殼構(gòu)件11使其頂端部在排氣管110內(nèi)突出到排氣流速最快的軸中心cl附近。在該外殼構(gòu)件11的頂端側(cè)筒壁部，設(shè)置有向外殼構(gòu)件11內(nèi)引入排氣氣體的導(dǎo)入口12。此外，在外殼構(gòu)件11的基端側(cè)筒壁部，設(shè)置有與導(dǎo)入口12相比開口面積形成得更大的導(dǎo)出口13。即，根據(jù)本實(shí)施方式的pm傳感器10a，通過將導(dǎo)入口12配置在排氣流速較快的排氣管110的軸中心cl附近，并加大導(dǎo)出口13的開口面積，從而能夠確保導(dǎo)入口12與導(dǎo)出口13的靜壓差較大，能夠有效地促進(jìn)通過傳感器部30的排氣氣體的流動。

本實(shí)施方式的pm傳感器10a被構(gòu)成為，能夠用各過濾器構(gòu)件31l、31m、31s可靠地捕集排氣氣體中的pm。因而，根據(jù)該pm傳感器10a，即使在排氣流量變多的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，也能夠有效地確保pm量的推定精度。

[第二實(shí)施方式]

接下來，基于圖5，說明第二實(shí)施方式的pm傳感器10b的細(xì)節(jié)。第二實(shí)施方式的pm傳感器10b是在第一實(shí)施方式的pm傳感器10a中將外殼構(gòu)件11設(shè)定成雙重管構(gòu)造而成的傳感器。對于其他構(gòu)成要素，由于是相同構(gòu)造，所以，省略詳細(xì)的說明。此外，對于控制單元40等一部分構(gòu)成要素，省略圖示。

第二實(shí)施方式的外殼構(gòu)件11包括：有底圓筒狀的內(nèi)側(cè)殼部11a；以及將內(nèi)側(cè)殼部11a的圓筒外周面包圍的圓筒狀的外側(cè)殼部11b。

內(nèi)側(cè)殼部11a將其軸向長度形成得比外側(cè)殼部11b長，使得頂端側(cè)比外側(cè)殼部11b突出。此外，在內(nèi)側(cè)殼部11a的底部，設(shè)置有將內(nèi)側(cè)殼部11a內(nèi)的排氣氣體向排氣管110內(nèi)導(dǎo)出的導(dǎo)出口13。并且，在內(nèi)側(cè)殼部11a的基端側(cè)的筒壁部，設(shè)置有在周向隔開間隔地配置的多個通過口14。該通過口14使由內(nèi)側(cè)殼部11a的外周面與外側(cè)殼部11b的內(nèi)周面劃定的流路15內(nèi)的排氣氣體向內(nèi)側(cè)殼部11a內(nèi)通過。

在流路15的下游端，形成有由內(nèi)側(cè)殼部11a的頂端側(cè)筒壁部與外側(cè)殼部11b的頂端部劃定的圓環(huán)狀的導(dǎo)入口12。導(dǎo)入口12的開口面積s12被形成得比導(dǎo)出口13的開口面積s13小(s12＜s13)。

即，流過排氣管110的排氣氣體碰撞到比外側(cè)殼部11b向頂端側(cè)突出的內(nèi)側(cè)殼部11a的筒壁面，被從在排氣管110的軸中心cl附近配置的導(dǎo)入口12順暢地引入到流路15內(nèi)。進(jìn)一步，流過流路15內(nèi)的排氣氣體被從通過口14引入到內(nèi)側(cè)殼部11a，在通過了過濾器構(gòu)件31后，被從在排氣管110的軸中心cl附近配置的導(dǎo)出口13順暢地導(dǎo)出到排氣管110內(nèi)。這樣，在第二實(shí)施方式的pm傳感器10b中，通過將導(dǎo)入口12和導(dǎo)出口13在排氣管110內(nèi)配置在排氣流速最快的軸中心cl附近，從而能夠有效地提高通過過濾器構(gòu)件31的排氣流量。

[第三實(shí)施方式]

接下來，說明第三實(shí)施方式的傳感器10c的細(xì)節(jié)。如圖6所示，第三實(shí)施方式的傳感器10c是將第一實(shí)施方式的各傳感器部30l、30m、30s設(shè)定成層疊類型的傳感器部60l、60m、60s而成的傳感器。

此處，傳感器部60l、60m、60s之間的不同在于各過濾器層61l、61m、61s的氣孔率。因此，各過濾器層61l、61m、61s的外觀相同。此外，各第1電極板62l、62m、62s、及各第2電極板63l、63m、63s是相同的構(gòu)件。

因此，在以下的說明中，將各過濾器層61l、61m、61s作為過濾器層61來說明，將各第1電極板62l、62m、62s作為第1電極板62來說明，將各第2電極板63l、63m、63s作為第2電極板63來說明。同樣，對于各導(dǎo)電線64l、64m、64s和與之成對的導(dǎo)電線65l、65m、65s，也作為導(dǎo)電線64、65來說明。另外，對于各傳感器部60l、60m、60s以外的其他構(gòu)成要素，由于是相同構(gòu)造，所以省略詳細(xì)的說明及圖示。

圖7的(a)表示傳感器10c所具備的各傳感器部60l、60m、60s的立體圖，圖7的(b)表示各傳感器部60l、60m、60s的分解立體圖。

各傳感器部60l、60m、60s包括多個過濾器層61、多張第1電極板62及第2電極板63、以及導(dǎo)電線64、65。

過濾器層61例如被形成為通過對由多孔質(zhì)陶瓷等的分隔壁劃分并構(gòu)成排氣流路的多個單元的上游側(cè)和下游側(cè)交替地進(jìn)行孔封閉，并將這些單元在一個方向并列地配置而成的長方體狀。如在圖7的(b)中以虛線箭頭所示，由于排氣氣體從下游側(cè)被孔封閉的單元c11流入到上游側(cè)被孔封閉的單元c12，從而排氣氣體中含有的pm被單元c11的分隔壁表面、細(xì)孔捕集。另外，在以下的說明中，將單元流路方向設(shè)定為各傳感器部60l、60m、60s的長度方向(圖7的(a)中的箭頭l)，將與單元流路方向正交的方向設(shè)定為各傳感器部60l、60m、60s的寬度方向(圖7的(a)中的箭頭w)。

第1電極板62及第2電極板63例如是平板狀的導(dǎo)電性構(gòu)件，其長度方向l及寬度方向w的外形尺寸被形成為與過濾器層61大致相同。這些第1電極板62及第2電極板63夾著過濾器層61被交替地層疊，并且，經(jīng)由導(dǎo)電線64、65分別與被內(nèi)置在控制單元40中的未圖示的靜電電容檢測電路連接。

即，通過將第1電極板62和第2電極板63對置配置，并在這些電極板62、63間夾持過濾器層61，從而單元c11整體形成電容器。這樣，在第三實(shí)施方式的傳感器10c中，通過平板狀的電極板62、63而使單元c11整體成為電容器，從而能夠有效地確保電極表面積s，并且能夠提高可檢測的靜電電容絕對值。此外，由于電極間距離d為單元間距且被均勻化，從而能夠有效地抑制初期靜電電容的偏差。

另外，在將堆積在單元c11中的pm燃燒除去的情況下，直接在電極板62、63上施加電壓，或者，在過濾器層61與電極板62、63之間夾設(shè)未圖示的加熱器基板等即可。

[第四實(shí)施方式]

接下來，說明第四實(shí)施方式的傳感器10d的細(xì)節(jié)。如圖8所示，第四實(shí)施方式的傳感器10d是通過將第一實(shí)施方式的各傳感器部30l、30m、30s設(shè)定成由氣孔率、及平均氣孔徑不同的陶瓷形成的傳感器部70l、70m、70s而成的傳感器。

圖8表示傳感器10d所具備的各傳感器部70l、70m、70s的排氣流動方向的剖視圖。

各傳感器部70l、70m、70s包括過濾器層71l、71m、71s、第1電極板72l、72m、72s和第2電極板73l、73m、73s、以及導(dǎo)電線74、75。

各過濾器層71l、71m、71s由多孔質(zhì)陶瓷構(gòu)成，具有：捕集pm的多個孔76l、76m、76s；以及分別形成各孔76l、76m、76s的壁部77l、77m、77s。

過濾器層71l的氣孔率大于過濾器層71m、及過濾器層71s的氣孔率。此外，過濾器層71l的將各孔76l的孔徑取平均的平均氣孔徑被形成得大于其他過濾器層71m、71s的平均氣孔徑。也就是說，在本實(shí)施方式中，從排氣氣體的排氣上游向下游按照氣孔率高到低的(或者，平均氣孔徑大到小的)順序配置有過濾器層71l、71m、71s。

流入到各傳感器部70l、70m、70s的排氣氣體中含有的pm向由上述的壁部77l、77m、77s劃分形成的孔76l、76m、76s內(nèi)流動。直徑比各傳感器部70l、70m、70s的孔76l、76m、76s的直徑大的pm被孔76l、76m、76s捕集，另一方面，直徑比孔76l、76m、76s的直徑小的pm通過孔76l、76m、76s，流動到過濾器層71l、71m、71s的下游。這樣，直徑比與過濾器層71l、71m、71s各自的氣孔率對應(yīng)的孔徑大的pm被各傳感器部70l、70m、70s的過濾器層71l、71m、71s捕集，其中，該過濾器層71l、71m、71s被配置為從排氣氣體的排氣上游側(cè)起依次氣孔率變小(或者平均氣孔徑變小)。

第1電極板72l、72m、72s及第2電極板73l、73m、73s例如是平板狀的導(dǎo)電性構(gòu)件，其外形尺寸被形成為與過濾器層71l、71m、71s大致相同。這些第1電極板72l、72m、72s及第2電極板73l、73m、73s被夾著過濾器層71l、71m、71s配置，并且，經(jīng)由導(dǎo)電線74、75分別與被內(nèi)置在控制單元40中的未圖示的靜電電容檢測電路連接。

即，通過將第1電極板72l、72m、72s和第2電極板73l、73m、73s對置配置，并在這些第1電極板72l、72m、72s與第2電極板73l、73m、73s間夾持過濾器層71l、71m、71s，從而孔76l、76m、76s整體形成電容器。

另外，在將堆積在孔76l、76m、76s中的pm燃燒除去的情況下，在電極板第1電極板72l、72m、72s及第2電極板73l、73m、73s上直接施加電壓，或者，在過濾器層71l、71m、71s與第1電極板72l、72m、72s及第2電極板73l、73m、73s之間夾設(shè)未圖示的加熱器基板等即可。

本實(shí)施方式的過濾器層71l、71m、71s優(yōu)選由堇青石的陶瓷形成，但是，如果是具有耐熱性、排氣氣體能夠通過、且氣孔率可掌握的構(gòu)件，則能夠?qū)⑦@些構(gòu)件作為構(gòu)成過濾器層的構(gòu)件來應(yīng)用。

[其他]

本發(fā)明不限于上述的各實(shí)施方式，能夠在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)適當(dāng)變形而實(shí)施。

例如，如圖9所示，也可以在排氣管110上連接有從氧化催化劑210與dpf220之間分支并在比nox凈化催化劑230靠上游側(cè)的位置合流的旁路管190，并將第一實(shí)施方式的傳感器部30l、30m、30s、或第三實(shí)施方式的傳感器部60l、60m、60s配置在旁路管190內(nèi)來構(gòu)成。

此外，在上述的實(shí)施方式中，使用單一的電加熱器36將多個傳感器部30l、30m、30s統(tǒng)一加熱，但是，也可以對各傳感器部30l、30m、30s個別地設(shè)置電加熱器并進(jìn)行再生控制。在此情況下，優(yōu)選對于成為再生對象的傳感器部、和比該傳感器部位于排氣氣體的流動方向上的下游側(cè)的傳感器部，統(tǒng)一進(jìn)行再生處理。也就是說，在被堆積在1個過濾器構(gòu)件的上述單元中的顆粒狀物質(zhì)量達(dá)到了預(yù)定量以上的情況下，執(zhí)行如下過濾器再生：對包含該過濾器構(gòu)件及與該過濾器構(gòu)件在下游側(cè)相鄰的過濾器構(gòu)件的多個過濾器構(gòu)件進(jìn)行加熱以將顆粒狀物質(zhì)燃燒除去。這是因?yàn)?，有可能利用在上游?cè)的傳感器部的再生處理時(shí)產(chǎn)生的加熱后的排氣氣體將被堆積在下游側(cè)的pm燒掉。

此外，在上述的實(shí)施方式中，具備氣孔的大小不同的3種類的過濾器構(gòu)件31l、31m、31s，但是，過濾器構(gòu)件的種類的數(shù)量不限于此。具備2種類以上的過濾器構(gòu)件即可。

此外，雖然省略圖示，但是，在第一實(shí)施方式(或第二實(shí)施方式)中，也可以將導(dǎo)入口12和導(dǎo)出口13的位置替換，并使被導(dǎo)入到外殼構(gòu)件11內(nèi)的排氣氣體的流動為逆向。在該情況下，將過濾器構(gòu)件31l、31m、31s在外殼構(gòu)件11內(nèi)顛倒地收容即可。

本申請基于2015年01月20日申請的日本國專利申請(日本特愿2015-008668)、及2016年01月13日申請的日本國專利申請(日本特愿2016-004641)，將其內(nèi)容作為參照援引于此。

工業(yè)實(shí)用性

本發(fā)明的傳感器在能夠連續(xù)地推定排氣氣體中含有的pm的每種粒徑的pm量這一點(diǎn)是有用的。

附圖標(biāo)記說明

10a、10b、10c、10d傳感器

11外殼構(gòu)件

12導(dǎo)入口

13導(dǎo)出口

20底座部

21外螺紋部

22螺母部

30l第1傳感器部

30m第2傳感器部

30s第3傳感器部

31l第1過濾器構(gòu)件(捕集部)

31m第2過濾器構(gòu)件(捕集部)

31s第3過濾器構(gòu)件(捕集部)

32l、33l第1電極

32m、33m第2電極

32s、33s第3電極

36電加熱器(再生部件)

40控制單元

41過濾器再生控制部(再生部件)

42第1pm量推定部(推定部件)

43第2pm量推定部(推定部件)

44第3pm量推定部(推定部件)

45總pm量運(yùn)算部