JP2010229957A

JP2010229957A - 内燃機関の排気システム及びそれに用いる粒子状物質測定センサ

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Publication number: JP2010229957A
Application number: JP2009080888A
Authority: JP
Inventors: Norihiko Nadanami; 紀彦灘浪; Hiroyuki Nishiyama; 寛幸西山; Tomonori Kondo; 智紀近藤; Wataru Matsutani; 渉松谷
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2009-03-30
Filing date: 2009-03-30
Publication date: 2010-10-14

Abstract

【課題】圧力損失の増大を招くことなく、粒子状物質捕集装置の劣化を精度よく検知し、装置の小型化やコストダウンを図ることができる内燃機関の排気システム及びそれに用いる粒子状物質測定センサを提供する。
【解決手段】内燃機関の排気通路１４に設けられた粒子状物質捕集装置１２と、粒子状物質捕集装置の下流側に設置される下流側排気通路４と、下流側排気通路の取付位置２ｃに取付けられるとともに、粒子状物質捕集装置の劣化検知を行う粒子状物質測定センサ２とを備え、粒子状物質捕集装置の下流側端面１２ｅと、粒子状物質測定センサの取付位置２ｃとの間の下流側排気通路の軸方向の長さＬが0.5m以上であり、かつ下流側排気通路の内部４ａに臨む粒子状物質測定センサのうち下流側排気通路の内側に臨む部分２ｔを下流側排気通路の断面に投影した投影面積Ｓ_２ｔは、下流側排気通路の断面積Ｓ_４より小さい内燃機関の排気システム１である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディーゼルエンジン等の内燃機関の排気通路に設けられた粒子状物質捕集装置に設置される内燃機関の排気システム、及びそれに用いる粒子状物質測定センサに関する。

内燃機関、特にディーゼルエンジンから排出される粒子状物質(パティキュレート・マター、以下、適宜「ＰＭ」という)を捕集、浄化する技術として、ディーゼル・パティキュレート・フィルター（Diesel particulate filter；以下、適宜「ＤＰＦ」という）が知られている。このＤＰＦはセラミックやステンレス鋼等から製造され、ハニカム構造等によってＰＭを捕集しているが、ＰＭが堆積し過ぎると目詰まりを起こし、圧力損失を生じるため、必要に応じてＤＰＦを加熱してＰＭを燃焼除去している。ところが、燃焼時の熱による割れ等により、ＤＰＦが破損等してフィルタ能力が劣化することがある。そこで、ＤＰＦの下流側にＰＭを測定するセンサを設置し、ＤＰＦ劣化により漏れ出るＰＭの量を検出して劣化を検知する技術が開発されている（特許文献１、２）。

例えば、特許文献１には、ＤＰＦの下流に設置するセンサとして、２つの電極を有するハニカム構造体が開示されている。このハニカム構造体は排気通路の断面全体を塞ぐ大型のものであり、２つの電極間のインピーダンスを測定することで、ＤＰＦの劣化により漏れ出るＰＭを全量捕集し、検出することができる。
又、特許文献２には、電気絶縁部材上に一対の電極を配設し、導電性のＰＭが付着することによる電気絶縁部材の抵抗変化を利用した検出素子（センサ）が開示されている。このセンサは、特許文献１記載のハニカム構造体より小型であり、排気通路の断面の一部を占めるに過ぎないため、圧力損失の増大を招く心配がなく、またセンサを低コストで製造することができる。

特開2008-8151号公報特開昭59-060018号公報

しかしながら、特許文献１記載の技術のように、ＤＰＦ下流の排気通路の断面全体を塞ぐような大型のセンサを設置すると、コストアップとなるだけでなく、圧力損失を増大させてしまうという問題がある。
一方、特許文献２記載の技術のように、排気通路の断面の一部を占める小型のセンサを設置すれば、圧力損失の増大を招くことは少ないが、ＤＰＦの劣化状態が同一でＰＭの漏れ量に変化がなくても、ＤＰＦの破損箇所が違うとセンサの検出結果が異なってしまうという問題がある。これは、ＤＰＦの破損箇所が違うとその下流側でＰＭの濃度分布が生じるが、センサが小型であるとＤＰＦの破損箇所に応じてＤＰＦとの相対的な位置関係が変化し、その結果としてＰＭの濃度分布に影響されて検出精度が低下するためと考えられる。
そこで、本発明は、圧力損失の増大を招くことなく、粒子状物質捕集装置の劣化を精度よく検知し、小型化やコストダウンを図ることができる内燃機関の排気システム及びそれに用いる粒子状物質測定センサを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の内燃機関の排気システムは、内燃機関の排気通路に設けられた粒子状物質捕集装置と、前記粒子状物質捕集装置の下流側に設置される下流側排気通路と、前記下流側排気通路の取付位置に取付けられるとともに、前記粒子状物質捕集装置の劣化検知を行う粒子状物質測定センサとを備え、前記粒子状物質捕集装置の下流側端面と、前記粒子状物質測定センサの前記取付位置との間の前記下流側排気通路の軸方向の長さが0.5m以上であり、かつ前記下流側排気通路の内部に臨む前記粒子状物質測定センサのうち前記下流側排気通路の内側に臨む部分を前記下流側排気通路の断面に投影した投影面積は、前記下流側排気通路の断面積より小さい。
通常、粒子状物質捕集装置の破損や劣化した部分の位置は一定でなく、その下流側に漏れた粒子状物質は下流側排気通路の内部で濃度分布が生じるが、粒子状物質捕集装置の下流側端面と粒子状物質測定センサの取り付け位置との距離が0.5m以上になると粒子状物質測定センサの取付位置が粒子状物質捕集装置から遠くなるため、粒子状物質が粒子状物質測定センサに到達するまでに濃度分布が一様になり（場所によらず濃度が一定になり）、劣化検知を精度よく行うことが可能となる。
又、上記した投影面積が下流側排気通路の断面積より小さいので、粒子状物質測定センサが下流側排気通路を完全に閉塞することがなく、下流側排気通路の圧力損失の増大を防止することができる。

前記粒子状物質測定センサは、自身の検出部に付着した粒子状物質を燃焼除去するためのヒータを備えていてもよい。
このようにすると、粒子状物質測定センサが自身で粒子状物質を除去することができるため、エンジン条件等によらず任意なタイミングでの付着した粒子状物質の除去が可能になる。

前記粒子状物質測定センサは、一対の電極と、該電極を支持する絶縁性の支持体とを有し、前記電極間の抵抗又はインピーダンスを検出して粒子状物質の量を検出するものであってもよい。
このようにすると、簡便な構造であるので、粒子状物質測定センサを低コストで製造できると共に、長期に亘って正確に劣化検知ができる。つまり、粒子状物質の物理的性質を利用して検出を行うので、共存ガス等の影響を受け難く、また経時によるセンサ出力変動も小さくなる。

本発明の粒子状物質測定センサは、内燃機関の排気通路に設けられた粒子状物質捕集装置の下流側に設置される下流側排気通路の取付け位置に取り付けられるとともに、前記粒子状物質捕集装置の劣化検知を行うものであって、該粒子状物質測定センサは、前記粒子状物質捕集装置の下流側端面と、前記粒子状物質測定センサの前記取付位置との間の前記下流側排気通路の軸方向の長さが0.5m以上となるように取り付けられると共に、前記下流側排気通路の内部に臨む前記粒子状物質測定センサのうち前記下流側排気通路の内側に臨む部分を前記下流側排気通路の断面に投影した投影面積が、前記下流側排気通路の断面積より小さくなるように取り付けられる。

この発明によれば、圧力損失の増大を招くことなく、粒子状物質捕集装置の劣化を精度よく検知し、小型化やコストダウンを図ることができる。

本発明の実施形態に係る内燃機関の排気システムを含む、車両の排気系統の断面図である。図１の部分拡大図である。ＰＭセンサの長手方向に沿う断面図である。ＰＭセンサのセンサ素子部の構成を示す斜視図である。センサ素子部の長手方向に沿う断面図である。劣化ＤＰＦを用いた場合の、ＰＭセンサの抵抗値と排気管長との関係を示す図である。劣化ＤＰＦを用いた場合の、ＰＭセンサの抵抗値とＤＰＦの封止部の削除数との関係を示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る内燃機関の排気システム１を含む、車両の排気系統の断面図を示す。内燃機関の排気システム１は、粒子状物質捕集装置（ＤＰＦ）１２の下流側に設置される下流側排気通路（排気管）４と、排気管４に設置されてＤＰＦ１２の劣化検知を行う粒子状物質測定センサ（ＰＭセンサ）２とを備えている。又、排気管４の末端にはマフラー（消音装置）６が取り付けられている。
ＤＰＦ１２はハニカム構造の筒状セラミックからなり、車両に搭載された内燃機関（ディーゼルエンジン）１０の排気通路（特許請求の範囲の「内燃機関の排気通路」に相当、以下、「エンジン側排気管」という）１４に接続されている。そして、ディーゼルエンジン１０の排気ポートから排出された排気ガス（及びＰＭ）は、エンジン側排気管１４を通ってＤＰＦ１２の上流側に流れ、このとき煤状のＰＭがＤＰＦ１２に捕集され、浄化された排気ガスがＤＰＦ１２の下流から排気管４を通り、マフラー６で消音されて外部に排出される。
なお、エンジン側排気管１４と排気管４とは別の部品であるのが通常であるが、１つの排気管の内部にＤＰＦ１２を装着する場合には、エンジン側排気管１４と排気管４とを合わせたものを、特許請求の範囲の「下流側排気通路」とみなす。

ＰＭセンサ２は、後述するように一対の電極と支持体とを有し、支持体に導電性のＰＭが付着して電気抵抗が変化するのを利用して、粒子状物質の量を検出する。又、後述するように、ＰＭセンサ２は、検出部を有するセンサ素子部を排気管４にとりつけるための主体金具１３８に保持された形状をなしている。そして、排気管４の壁面に開けられたネジ穴にＰＭセンサ２外面の雄ネジが螺合しつつ、排気管４の内部４ａにＰＭセンサ２先端の検出部が突出している。

本発明においては、ＤＰＦ１２の下流側端面１２ｅと、ＰＭセンサ２の取付位置２ｃとの間の排気管４の軸方向の長さＬが0.5m以上である。ここで、ＤＰＦ１２の「下流側端面１２ｅ」とは、ＤＰＦ１２の下流側（排気ガスの出側）の面であって排気管４の軸方向に垂直な面をいう。又、「ＰＭセンサ２の取付位置２ｃ」とは、排気管４の軸方向に垂直な面がＰＭセンサ２の検出部と交わるときの、当該検出部の排気管４の軸上の位置をいう。
又、排気管４の軸方向とは、排気管４の断面に垂直な方向である。又、長さＬは、下流側端面１２ｅから取付位置２ｃに至る排気管４の各断面の重心同士を結んだ線の長さをいう。さらに、排気管４が直線状でなく屈曲している場合は、排気管４の各断面の重心同士を結んだ線を直線状に延ばしたときの長さをＬとする。

Ｌを0.5m以上とする理由は、以下の通りである。通常、ＤＰＦ１２のうち破損や劣化した部分の位置は一定でなく、ＤＰＦ１２の下流側に漏れたＰＭは、排気管４の内部４ａで濃度分布が生じる。従って、ＰＭセンサ２が排気管４の断面の一部のみを占める（排気管４を完全に閉塞しない）場合、ＤＰＦ１２の破損箇所に応じてＤＰＦ１２とＰＭセンサ２の相対的な位置関係が変化し、その結果としてＰＭの濃度分布に影響されて検出精度が低下する。
しかし、ＰＭセンサ２の取付位置２ｃがＤＰＦ１２から遠くなる（Ｌが0.5m以上となる）と、ＰＭがＰＭセンサ２に到達するまでに濃度分布が一様になる（場所によらず濃度が一定になる）ため、ＤＰＦ１２の劣化検知を精度よく行うことが可能となる。

又、拡大図２に示すように、排気管４の内部４ａに突出したＰＭセンサ２の先端部２ｔは排気管４の直径より短く、又、ＰＭセンサ２自身が細い形状である。このため、ＰＭセンサ２が排気管４の断面を完全に閉塞することはなく、排気管４の断面に対し、ＰＭセンサ２の投影面積はその一部のみを占めることになる。
具体的には、ＰＭセンサ２のうち排気管４の内部４ａに臨む先端２ｔを、排気管４の断面に投影した投影面積Ｓ_２ｔは、排気管４の断面積Ｓ_４より小さくなっている。好ましくは、（ＰＭセンサ２の投影面積Ｓ_２ｔ）／（排気管４の断面積Ｓ_４）で表される値が0.25以下が良い。
このようにすると、ＰＭセンサ２によって排気管４内での圧力損失の増大を招くことなく、ＤＰＦ１２の劣化検知が可能となる。
なお、本発明において、「排気管４の断面」とは、排気管４の断面がＰＭセンサ２の最も上流側と交わる位置Ｐｆでの断面（図２のハッチング部分）をいう。又、投影面積Ｓ_２ｔは、排気管４の内部４ａに臨むＰＭセンサ２の全ての部分を、上記した位置Ｐｆでの排気管４の断面に投影した面積である。

以上のように、本発明においては、Ｓ_２ｔ＜Ｓ_４となるようにＰＭセンサ２の大きさを設定しつつ、これによってＰＭセンサ２の検出精度が低下する問題を、Ｌを0.5m以上とすることで防止している。
その結果として、圧力損失の増大を招くことなく、ＤＰＦ１２（粒子状物質捕集装置）の劣化を精度よく検出し、ＰＭセンサ２の小型化やコストダウンを図ることができる。
なお、上記した実施形態では、ＰＭセンサ２より下流の排気管４の末端にマフラー６が取り付けられているが、ＤＰＦ１２とＰＭセンサ２との間の排気管４に各種の装置（例えばSCR（選択触媒還元）装置や、マフラー（サイレンサー）など）が設けられていてもよい。この場合、ＤＰＦ１２とＰＭセンサ２との間のこれら装置の長さ（これら装置の軸方向の異なる位置にある各断面の重心同士を結んだ線の長さ）を、上記長さＬに加算した値を真のＬとする。

次に、図３、図４を参照してＰＭセンサ２の構成について説明する。
図３は、ＰＭセンサ２の長手方向に沿う断面図を示す。ＰＭセンサ２は、粒子状物質を検出するセンサ素子部２０を組み付けたアッセンブリである。ＰＭセンサ２は、軸線方向に延びる板状のセンサ素子部２０と、排気管に固定されるための雄ねじ部１３９が外表面に形成された筒状の主体金具１３８と、センサ素子部２０の径方向周囲を取り囲むように配置される筒状のセラミックスリーブ１０６と、軸線方向に貫通するコンタクト挿通孔１６８の内壁面がセンサ素子部２０の後端部の周囲を取り囲む状態で配置される絶縁コンタクト部材１６６と、センサ素子部２０と絶縁コンタクト部１６６との間に配置される複数個（図３では２つのみ図示）の接続端子１１０とを備えている。

主体金具１３８は、軸線方向に貫通する貫通孔１５４を有し、貫通孔１５４の径方向内側に突出する棚部１５２を有する略筒状形状に構成されている。また、主体金具１３８は、センサ素子部２０の先端側を貫通孔１５４の先端側外部に配置し、電極端子部４０Ａ〜４３Ａを貫通孔１５４の後端側外部に配置する状態で、センサ素子部２０を貫通孔１５４に保持している。さらに、棚部１５２は、軸線方向に垂直な平面に対して傾きを有する内向きのテーパ面として形成されている。

なお、主体金具１３８の貫通孔１５４の内部には、センサ素子部２０の径方向周囲を取り囲む状態で環状形状のセラミックホルダ１５１、粉末充填層１５３、１５６（以下、滑石リング１５３、１５６ともいう）、および上述のセラミックスリーブ１０６がこの順に先端側から後端側にかけて積層されている。また、セラミックスリーブ１０６と主体金具１３８の後端部１４０との間には、加締めパッキン１５７が配置されており、セラミックホルダ１５１と主体金具１３８の棚部１５２との間には、滑石リング１５３やセラミックホルダ１５１を保持し、気密性を維持するための金属ホルダ１５８が配置されている。なお、主体金具１３８の後端部１４０は、加締めパッキン１５７を介してセラミックスリーブ１０６を先端側に押し付けるように、加締められている。

そして、主体金具１３８の後端側外周には、外筒１４４が固定されている。また、外筒１４４の後端側（図３における上方）の開口部には、センサ素子部２０の電極端子部４０Ａ〜４３Ａとそれぞれ電気的に接続される４本のリード線１４６（図３では３本のみ）が挿通されるリード線挿通孔１６１が形成されたグロメット１５０が配置されている。

また、主体金具１３８の後端部１４０より突出されたセンサ素子部２０の後端側（図３における上方）には、絶縁コンタクト部材１６６が配置される。なお、この絶縁コンタクト部材１６６は、センサ素子部２０の後端側の表面に形成される電極端子部４０Ａ〜４３Ａの周囲に配置される。この絶縁コンタクト部材１６６は、軸線方向に貫通するコンタクト挿通孔１６８を有する筒状形状に形成されると共に、外表面から径方向外側に突出する鍔部１６７が備えられている。絶縁コンタクト部材１６６は、鍔部１６７が保持部材１６９を介して外筒１４４に当接することで、外筒１４４の内部に配置される。そして、絶縁コンタクト部材１６６側の接続端子１１０と、センサ素子部２０の電極端子部４０Ａ〜４３Ａとが電気的に接続され、リード線１４６により外部と導通するようになっている。
なお、主体金具１３８ｍの先端側（図３における下方）外周に、センサ素子部２０の突出部分を覆うように、孔部を有するプロテクタを取り付けても良い。

次に、センサ素子部２０の構成について図４を用いて説明する。センサ素子部２０は長尺板状のアルミナ製の絶縁層２４Ａ、２６Ａを積層してなり、絶縁層２４Ａ表面の先端部に一対の櫛歯電極２１、２２が配置されている。各櫛歯電極２１、２２から絶縁層２４Ａの長手方向に沿ってリード部が延びている。又、各リード部上には、ＰＭの付着により検出部（後述）以外の部分での短絡を防止するため、アルミナからなる絶縁保護層２３が覆われている。
なお、各リード部の右端は絶縁保護層２３で被覆されずに露出し、それぞれ電極端子部４０Ａ、４１Ａを形成している。
一対の櫛歯電極２１、２２は、例えば白金を主成分とし、それぞれ櫛状の２つの電極が離間して配置されている。また、各リード部も、例えば白金を主成分とする材料で構成している。

一対の櫛歯電極２１、２２、及びその下層部分の絶縁層２４Ａは、排気ガス中のＰＭを検出する検出部２０Ａを構成している。そして、電極端子部４０Ａ、４１Ａは所定のリード線を介して抵抗測定回路(図示せず)に接続され、櫛歯電極２１、２２間の抵抗が測定される。
櫛歯電極２１、２２近傍の絶縁層２４Ａに導電性のＰＭが堆積すると絶縁層２４Ａの電気抵抗が変化するので、櫛歯電極２１、２２間の抵抗又はインピーダンスを検出することにより、ＰＭの量を検出することができる。
なお、絶縁層２４Ａが特許請求の範囲の「絶縁性の支持体」に相当し、一対の櫛歯電極２１、２２が特許請求の範囲の「一対の電極」に相当する。
センサ素子部２０が櫛歯電極２１、２２と絶縁層２４Ａとを備えた簡便な構造であるので、センサを低コストで製造できると共に、長期に亘って正確にＤＰＦの劣化検知ができる。つまり、ＰＭが導電性微粒子であることに着目し、絶縁層２４Ａ表面又は/及び内部にＰＭが付着した際の一対の電極間の抵抗又はインピーダンス変化を出力としているので、ＰＭの物理的性質を利用し、共存ガス等の影響を受け難く、また経時によるセンサ出力変動も小さくなる。

なお、支持体としては上記したようにアルミナ等のセラミックスからなる絶縁体が好ましく、又、支持体は緻密であっても多孔質状であっても良い。
一対の電極はPt等からなる貴金属や、耐熱性のある導電性酸化物で形成するのが好ましい。一対の電極の電極形状は、支持体が緻密な基板構造の場合は上記した櫛歯形状が好ましく、支持体が多孔質状の場合はプレート形状でも良い。支持体の内部又は表面に、温度検知用の温測抵抗体を設けても良い。

図５は、センサ素子部２０の長手方向に沿う断面図である。絶縁層２４Ａ、２６Ａの間に、センサ素子部２０を加熱する抵抗体であるヒータ２８が介装されている。また、ヒータ２８から絶縁層２６Ａの長手方向に沿ってそれぞれリード３５Ａ、３６Ａが延びており、絶縁層２６Ａに形成されたスルーホール（図示せず）を介して、電極端子部４２Ａ、４３Ａに接続している。
ヒータ２８は、所定の条件（例えば、検出部２０ＡにＰＭが多く堆積し、櫛歯電極２１、２２間の抵抗が閾値以下となったとき）に基づいて加熱され、検出部２０Ａを昇温して検出部２０Ａに付着した粒子状物質を燃焼除去する。又、ヒータ２８によってセンサ素子部２０を一定温度に制御してもよい。
ヒータ２８、リード３５Ａ、３６Ａは、それぞれ例えば白金を主成分とする。

図３〜５に示した構造のＰＭセンサ２を、公知のセンサの製造方法により製造した。このＰＭセンサ２を、図１に示す排気システム１の排気管４に取り付けた。この排気システム１を、車両に搭載された排気量２Ｌのディーゼルエンジン１０の排気系統（ＤＰＦ１２の下流側）に取り付けた。ここで、ディーゼルエンジン１０の排気ポートにはエンジン側排気管１４が接続され、エンジン側排気管１４の末端にＳｉＣからなるハニカム構造のＤＰＦ１２が接続されており、排気システム１（排気管４）の先端をＤＰＦ１２の下流側に取り付け、ＰＭセンサ２を排気管４の壁面から内部４ａに検出部が突出するように取り付けた。なお、排気管４の長手方向の種々の位置にＰＭセンサ２を取り付け、長さＬを変化させた。
排気管４の断面積Ｓ_４は1960mm²であり、排気管４の内部４ａに突出したＰＭセンサ２の投影面積Ｓ_２ｔは65mm²であった。

＜実施例１＞
ＤＰＦ１２の下流側端面１２ｅにおけるハニカム構造の目封止部の一部を故意に削除し、模擬的に劣化ＤＰＦを作製した。具体的には、ＤＰＦ１２の下流側端面１２ｅの3500個の目封止部のうち150箇所を削除し、削除数を一定としつつ削除箇所のみをそれぞれ変えて３種類(模擬A、模擬B、模擬C)の劣化ＤＰＦを作製した。このようにすると、ＤＰＦ１２からのＰＭの漏れ量が同一であるが、削除箇所が異なるためにＤＰＦ１２下流のＰＭの濃度分布が変化することになる。
各劣化ＤＰＦ（模擬Ａ〜Ｃ）を用い、車両の車速を60km/h一定とし、試験時間(センサさらし時間)を50分とし、ＰＭセンサ２の抵抗値を測定した。抵抗値の測定は、ＰＭセンサ２の電極端子部４０Ａ、４１Ａを所定のリード線を介して抵抗測定回路(図示せず)に接続し、櫛歯電極２１、２２間の抵抗を測定して行った。

得られた結果を図６に示す。
長さＬが0.5m未満の場合、各劣化ＤＰＦ（模擬Ａ〜Ｃ）が同じ劣化の程度であるにもかかわらず、各劣化ＤＰＦでセンサ抵抗値のばらつきが大きくなった。これは、センサが小型であるために、ＤＰＦとの相対的な位置関係が変化すると、排気通路内でのＰＭの濃度分布の影響を受けてセンサの検出精度が低下するためと考えられる。
一方、長さＬが0.5m以上の場合、各劣化ＤＰＦによらず（破損箇所の位置に寄らず）、同じＰＭの漏れ量に対して同じセンサ出力(抵抗値)を示すことがわかる。
つまり、長さＬを0.5m以上とすれば、ＤＰＦの破損箇所によらず、排気通路内でのＰＭの濃度分布がセンサの取り付け位置では一様になるため、ＤＰＦの劣化を精度よく検知することができる。

＜実施例２＞
次に、図１に示す排気システム１を、実施例１と同じ車両の排気系統に取り付けた。Ｌ＝0.8mに固定してＰＭセンサ２を取り付けた。又、ＤＰＦ１２の劣化の程度を種々に変え、実施例１と同様にしてＰＭセンサ２の抵抗値を測定した。
なお、車両の車速を60km/h一定とし、試験時間(センサさらし時間)を60分とした。又、ＤＰＦ１２の下流側端面１２ｅにおけるハニカム構造の目封止部の一部を故意に削除し、模擬的に劣化ＤＰＦを作製した。具体的には、ＤＰＦ１２の下流側端面１２ｅの3500個の封止部のうち、それぞれ削除数を0(正常品)、50、100、150箇所とした４種類の劣化ＤＰＦを模擬的に作製した。
得られた結果を図７に示す。劣化ＤＰＦの封止部の削除数、つまり劣化程度に応じてセンサ抵抗値が変化しており、ＰＭセンサ２の投影面積（65mm²）が排気管４の断面積（1960mm²）より小さい場合であっても、ＤＰＦの劣化検知を精度よく行えることが分かる。

本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。
例えば、粒子状物質測定センサとしては、支持体にＰＭを捕集（堆積）して支持体の物性変化を測定するタイプの他、放電式（一対の電極間に放電させるときの電圧がＰＭによって変化）のものを用いることもできる。
又、排気管４の末端に取り付けたマフラー６の下流に粒子状物質測定センサを取り付けてもよい。

１内燃機関の排気システム
２粒子状物質測定センサ
２ｃ取付位置
２ｔ粒子状物質測定センサのうち下流側排気通路の内側に臨む部分
４下流側排気通路
４ａ下流側排気通路の内部
１２粒子状物質捕集装置
１２ｅ粒子状物質捕集装置の下流側端面
１４内燃機関の排気通路
２０Ａ粒子状物質測定センサの検出部
２８ヒータ
Ｌ下流側排気通路の軸方向の長さ
Ｓ_４下流側排気通路の断面積
Ｓ_２ｔ粒子状物質測定センサの投影面積

Claims

内燃機関の排気通路に設けられた粒子状物質捕集装置と、前記粒子状物質捕集装置の下流側に設置される下流側排気通路と、前記下流側排気通路の取付位置に取付けられるとともに、前記粒子状物質捕集装置の劣化検知を行う粒子状物質測定センサとを備え、
前記粒子状物質捕集装置の下流側端面と、前記粒子状物質測定センサの前記取付位置との間の前記下流側排気通路の軸方向の長さが0.5m以上であり、かつ前記下流側排気通路の内部に臨む前記粒子状物質測定センサのうち前記下流側排気通路の内側に臨む部分を前記下流側排気通路の断面に投影した投影面積は、前記下流側排気通路の断面積より小さい内燃機関の排気システム。
前記粒子状物質測定センサは、自身の検出部に付着した粒子状物質を燃焼除去するためのヒータを備えている請求項１記載の内燃機関の排気システム。
前記粒子状物質測定センサは、一対の電極と、該電極を支持する絶縁性の支持体とを有し、前記電極間の抵抗又はインピーダンスを検出して粒子状物質の量を検出する請求項１又は２記載の内燃機関の排気システム。
内燃機関の排気通路に設けられた粒子状物質捕集装置の下流側に設置される下流側排気通路の取付け位置に取り付けられるとともに、前記粒子状物質捕集装置の劣化検知を行う粒子状物質測定センサであって、
該粒子状物質測定センサは、前記粒子状物質捕集装置の下流側端面と、前記粒子状物質測定センサの前記取付位置との間の前記下流側排気通路の軸方向の長さが0.5m以上となるように取り付けられると共に、前記下流側排気通路の内部に臨む前記粒子状物質測定センサのうち前記下流側排気通路の内側に臨む部分を前記下流側排気通路の断面に投影した投影面積が、前記下流側排気通路の断面積より小さくなるように取り付けられる粒子状物質測定センサ。