JP2011075538A - Apparatus for measurement of fine particle concentration - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fine particle concentration measuring apparatus capable of measuring fine particle concentration correctly, such that because exhaust gas passed through a fine particle detection filter is emitted without retaining or blocking of stream the accurate measurement of differential pressure becomes possible. <P>SOLUTION: The fine particle concentration measuring apparatus includes an exhaust gas sampling line diverged from the exhaust line to have a channel cross section smaller than a channel cross section of the exhaust line, a fine particle detecting filter installed on the exhaust gas sampling line, a differential pressure detection unit detecting differential pressure generated between an entrance and an outlet of the fine particle detecting filter, a passage wall arranged so as to lead exhaust gas to downstream of the fine particle detecting filter, an inflow side passage the exhaust gas flows to the fine particle detecting filter in the passage wall, and an outflow side passage the exhaust gas flows out of the fine particle detecting filter, while the outflow side passage plans a space with an area of 1.0 times or more of the area made by the inflow side passage at a cross section perpendicular to the axis of the fine particle detecting filter. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は内燃エンジンの排ガス浄化技術に係り、特にディーゼルエンジンの排ガス中に含まれる微粒子（ＰＭ）の濃度を測定する微粒子濃度測定装置に関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification technology for an internal combustion engine, and more particularly, to a particulate concentration measuring apparatus that measures the concentration of particulates (PM) contained in exhaust gas from a diesel engine.

従来、ディーゼルエンジンの排ガス中のＣ（炭素）を主とする微粒子（ＰＭ：particulate matter）の濃度を検出する装置として、図１に示す特許文献１の微粒子濃度測定装置２０ＰＭ（PMセンサ）が知られている。この微粒子濃度測定装置２０ＰＭは、排気ライン２１から分岐された副排気ライン２１Ａと、副排気ライン２１Ａに設置された微粒子検出フィルタ２２Ａと、微粒子検出フィルタ２２Ａの入り口と出口の間に生じる差圧を測定する差圧測定部２２Ｂとを含み、さらに副排気ライン２１Ａには、流量測定部２４および温度測定部Ｔ１が設けられ、微粒子検出フィルタ２２Ａにはヒータ２２Ｈが設けられている。   Conventionally, as a device for detecting the concentration of particulate matter (PM) mainly containing C (carbon) in exhaust gas from a diesel engine, the particulate concentration measuring device 20PM (PM sensor) of Patent Document 1 shown in FIG. 1 is known. It has been. This particulate concentration measuring device 20PM is configured to measure the differential pressure generated between the auxiliary exhaust line 21A branched from the exhaust line 21, the particulate detection filter 22A installed in the secondary exhaust line 21A, and the inlet and outlet of the particulate detection filter 22A. A sub-exhaust line 21A is provided with a flow rate measuring unit 24 and a temperature measuring unit T1, and a particulate detection filter 22A is provided with a heater 22H.

特許文献１による微粒子濃度測定装置２０ＰＭでは、微粒子検出フィルタ２２Ａの前後における差圧ΔＰと、副排気ライン２１Ａにおける排ガスの温度Ｔと、副排気ライン２１Ａにおける排ガスの流量Ｑ２とが測定される。測定された差圧ΔＰと排ガス温度Ｔと排ガス流量Ｑ２とから、単位時間あたりに微粒子検出フィルタに捕捉される微粒子の質量ＰＭ［ｇ／ｈ］が算出される。この微粒子（ＰＭ）の質量ＰＭ［ｇ／ｈ］から、排ガス中の微粒子の濃度ＰＭ_conc［ｇ／ｍ³］が算出される。このとき、微粒子検出フィルタ２２Ａに微粒子が大量に蓄積すると、差圧ΔＰの検出精度が低下してしまう。特許文献１の微粒子測定は、ある程度の微粒子（ＰＭ）が微粒子検出フィルタ２２Ａに蓄積した場合にヒータ２２Ｈによって、蓄積した微粒子（ＰＭ）を燃焼除去している。 In the particulate concentration measuring device 20PM according to Patent Document 1, the differential pressure ΔP before and after the particulate detection filter 22A, the exhaust gas temperature T in the auxiliary exhaust line 21A, and the exhaust gas flow rate Q2 in the auxiliary exhaust line 21A are measured. From the measured differential pressure ΔP, exhaust gas temperature T, and exhaust gas flow rate Q2, the mass PM [g / h] of fine particles trapped by the fine particle detection filter per unit time is calculated. From the mass PM [g / h] of the fine particles (PM), the concentration PM _conc [g / m ³ ] of the fine particles in the exhaust gas is calculated. At this time, if a large amount of fine particles accumulates in the fine particle detection filter 22A, the detection accuracy of the differential pressure ΔP decreases. In the fine particle measurement of Patent Document 1, when a certain amount of fine particles (PM) are accumulated in the fine particle detection filter 22A, the accumulated fine particles (PM) are burned and removed by the heater 22H.

また特許文献１には、排ガス浄化装置２０として、排気ライン２１に設けられ多孔質セラミックより構成される微粒子捕捉フィルタ（ＤＰＦ：diesel particulate filter）２２が開示されている。微粒子濃度測定装置２０ＰＭの上記副排気ライン２１Ａは、微粒子捕捉フィルタ（ＤＰＦ）２２の排ガス流れ上流側に接続され、求められた排ガス中の微粒子（ＰＭ）の濃度ＰＭ_conc［ｇ／ｍ³］と、エンジン運転状況もしくは排気ライン２１の微粒子捕捉フィルタ（ＤＰＦ）２２に流入するガス流量Ｑ１とから、微粒子捕捉フィルタ２２に流入する微粒子（ＰＭ）の質量ＰＭ_{enter full filter}［ｇ／ｈ］を算出している。 Patent Document 1 discloses a particulate particulate filter (DPF) 22 that is provided in an exhaust line 21 and is made of porous ceramics as an exhaust gas purification device 20. The sub exhaust line 21A of the particulate concentration measuring device 20PM is connected to the exhaust gas flow upstream side of the particulate capturing filter (DPF) 22, and the obtained concentration PM _conc [g / m ³ ] of particulates (PM) in the exhaust gas is obtained. The mass PM _{enter full filter} [g / h] of the particulates (PM) flowing into the particulate trapping filter 22 is calculated from the engine operating condition or the gas flow rate Q1 flowing into the particulate capturing filter (DPF) 22 in the exhaust line 21. ing.

ところで、微粒子捕捉フィルタ（ＤＰＦ）２２においても、上記した微粒子検出フィルタ２２Ａと同様に、継続的な使用に伴って捕捉した微粒子（ＰＭ）が徐々に堆積する。微粒子捕捉フィルタ２２中における微粒子の堆積を放置すると、排ガスにより生じる圧力が過大になり、燃費の悪化やエンジンの損傷を招くことがある。 このため、微粒子捕捉フィルタ（ＤＰＦ）２２を使った排ガス浄化装置２０においては、堆積した微粒子（ＰＭ）を微粒子捕捉フィルタ２２中において定期的に燃焼させて除去し、微粒子捕捉フィルタ（ＤＰＦ）２２を再生することが行われている。   By the way, also in the particulate trapping filter (DPF) 22, the trapped particulate (PM) gradually accumulates with continuous use, as in the particulate detection filter 22 </ b> A described above. If the deposition of particulates in the particulate trapping filter 22 is left unattended, the pressure generated by the exhaust gas becomes excessive, which may lead to deterioration of fuel consumption and engine damage. For this reason, in the exhaust gas purification device 20 using the particulate trapping filter (DPF) 22, the deposited particulate (PM) is periodically burned and removed in the particulate trapping filter 22 to remove the particulate trapping filter (DPF) 22. Playing is done.

このような微粒子捕捉フィルタ２２の再生は、高温の排ガスを微粒子捕捉フィルタ（ＤＰＦ）２２に流入させることによって行う。これにより、堆積している微粒子（ＰＭ）が燃焼除去される。   Such regeneration of the particulate trapping filter 22 is performed by flowing high-temperature exhaust gas into the particulate trapping filter (DPF) 22. Thereby, the accumulated particulates (PM) are removed by combustion.

特許文献１によれば、微粒子捕捉フィルタ（ＤＰＦ）２２に捕捉された微粒子（ＰＭ）の質量ＰＭ_{enter full filter}［ｇ／ｈ］を求めることによって、微粒子捕捉フィルタ２２に実際に捕捉された微粒子量が、再生が必要な予め定められた閾値を超えているか否かを精確に判断できると記載されている。 According to Patent Document 1, by determining the mass PM _{enter full filter} [g / h] of the fine particles (PM) captured by the fine particle capture filter (DPF) 22, the amount of fine particles actually captured by the fine particle capture filter 22. However, it is described that it is possible to accurately determine whether or not a predetermined threshold value necessary for reproduction is exceeded.

ＥＰ１９１６３９４Ａ１号公報EP1916394A1 publication

本発明は、微粒子濃度測定装置の測定精度を向上させることを課題とする。   An object of the present invention is to improve the measurement accuracy of a fine particle concentration measurement apparatus.

一の側面によれば本発明は、ディーゼルエンジンの排気ラインを流れる排ガス中の微粒子濃度を測定する微粒子濃度測定装置であって、上記排気ラインから分岐され、上記排気ラインの流路断面積よりも小さい流路断面積を有する排ガス採取ラインと、上記排ガス採取ラインに設置された微粒子検出フィルタと、上記微粒子検出フィルタの入口と出口の間に生じる差圧を検知する差圧検知部と、排ガスを微粒子検出フィルタ下流へ導くように配置される通路壁と、前記通路壁内において排ガスが検出フィルタへ流れる流入側通路と、前記排ガスが微粒子検出フィルタから流出する流出側通路と、を備え、上記流入側通路は、上記微粒子検出フィルタの軸に垂直な断面において、上記流出側通路がなす面積の１．０倍以上の面積となる空間を画成することを特徴とする微粒子濃度測定装置、を提供する。   According to one aspect, the present invention is a particulate concentration measuring device for measuring particulate concentration in exhaust gas flowing through an exhaust line of a diesel engine, and is branched from the exhaust line and is more than a cross-sectional area of the exhaust line. An exhaust gas collection line having a small flow path cross-sectional area, a particulate detection filter installed in the exhaust gas collection line, a differential pressure detection unit that detects a differential pressure generated between an inlet and an outlet of the particulate detection filter, and exhaust gas A passage wall disposed so as to lead downstream of the particulate detection filter, an inflow side passage through which exhaust gas flows to the detection filter in the passage wall, and an outflow side passage through which the exhaust gas flows out of the particulate detection filter, the inflow The side passage defines a space having an area of 1.0 times or more of the area formed by the outflow side passage in a cross section perpendicular to the axis of the particulate detection filter. Providing particulate concentration measuring apparatus, which is characterized in that.

本発明によれば、上記微粒子検出フィルタを通過した排ガスが、下流側へと、滞留したり流れを阻止されたりすることなく排出され、その結果、正確な差圧測定が可能となり、正確な微粒子濃度の測定が可能になる。   According to the present invention, the exhaust gas that has passed through the fine particle detection filter is discharged to the downstream side without staying or blocking the flow, and as a result, accurate differential pressure measurement becomes possible and accurate fine particles are obtained. The concentration can be measured.

従来の排ガス浄化装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional exhaust gas purification apparatus. 第１の実施形態による微粒子濃度測定装置を使った排ガス浄化装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the exhaust gas purification apparatus using the fine particle concentration measuring apparatus by 1st Embodiment. 第１の実施形態による微粒子濃度測定装置における微粒子検出フィルタの作用を説明する図である。It is a figure explaining the effect | action of the particulate detection filter in the particulate concentration measuring apparatus by 1st Embodiment. 第１の実施形態による微粒子濃度測定装置における微粒子検出フィルタの変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the microparticle detection filter in the microparticle density | concentration measuring apparatus by 1st Embodiment. 第１の実施形態による微粒子濃度測定装置の構成をより詳細に示す図である。It is a figure which shows the structure of the fine particle concentration measuring apparatus by 1st Embodiment in detail. 図５の微粒子濃度測定装置のＡ−Ａ'断面を示す図である。It is a figure which shows the AA 'cross section of the fine particle concentration measuring apparatus of FIG. 第１の実施形態の課題を説明する図である。It is a figure explaining the subject of 1st Embodiment. 第１の実施形態の課題を説明する図である。It is a figure explaining the subject of 1st Embodiment. 第１の実施形態の濃度測定装置におけるパラメータを定義する図である。It is a figure which defines the parameter in the concentration measuring device of a 1st embodiment. 本発明の第１の実施形態における微粒子濃度の真値を求める実験を説明する図である。It is a figure explaining the experiment which calculates | requires the true value of microparticle density | concentration in the 1st Embodiment of this invention. 第１の実施形態の濃度測定装置における面積比と測定誤差の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the area ratio in the density | concentration measuring apparatus of 1st Embodiment, and a measurement error. 第１の実施形態の一変形例を示す図である。It is a figure which shows one modification of 1st Embodiment. 第１の実施形態の他の変形例を示す図である。It is a figure which shows the other modification of 1st Embodiment. 第１の実施形態のさらに別の変形例を示す図である。It is a figure which shows another modification of 1st Embodiment. 第１の実施形態による微粒子濃度測定装置の全体を示す図である。It is a figure showing the whole particulate concentration measuring device by a 1st embodiment. 第１の実施形態による微粒子濃度測定装置の一変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the fine particle concentration measuring apparatus by 1st Embodiment. 第２の実施形態による微粒子濃度測定装置を使った排ガス浄化装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the exhaust gas purification apparatus using the fine particle concentration measuring apparatus by 2nd Embodiment. 本発明の第１実施形態の微粒子検出フィルタの一変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the particulate detection filter of 1st Embodiment of this invention.

［第１の実施形態］
図２は、本発明の第１の実施形態による微粒子濃度測定装置４０ＰＭの構成を示す。ただし図２中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。図２の微粒子濃度測定装置４０ＰＭ（ＰＭセンサ）は、微粒子捕捉フィルタ（ＤＰＦ）２２に異常が発生し、微粒子（ＰＭ）が排ガスライン２１中を微粒子捕捉フィルタ（ＤＰＦ）２２の下流側に閾値以上に漏れ出した場合に、これを検出し、アラームやランプの点滅、点灯等を発するために使うことができる。 [First Embodiment]
FIG. 2 shows the configuration of the fine particle concentration measurement apparatus 40PM according to the first embodiment of the present invention. However, in FIG. 2, the same reference numerals are given to the parts described above, and the description thereof is omitted. In the particulate concentration measuring device 40PM (PM sensor) of FIG. 2, an abnormality occurs in the particulate trapping filter (DPF) 22, and the particulates (PM) exceed the threshold value in the exhaust gas line 21 downstream of the particulate trapping filter (DPF) 22. If it leaks, it can be used to detect an alarm, flash a lamp, turn on the light, etc.

図２の本発明の第１の実施形態を参照するに、微粒子捕捉フィルタ（ＤＰＦ）２２が形成されたディーゼルエンジンの排気ライン２１には、微粒子捕捉フィルタ（ＤＰＦ）２２の下流側において、一端に排ガス採取部４１ａを有する排ガス採取ライン４１Ａが接続されており、排ガス採取ライン４１Ａには、図３に示す微粒子検出フィルタ４２Ａと流量計４４とが直列に接続されている。さらに排ガス採取ライン４１Ａは、下流側の端部が、負圧タンクや、エアインテーク部などの微粒子検出フィルタ４１Ａの入口よりも圧力の低い部分に接続され、排気ライン２１中の排ガスが、微粒子検出フィルタ４２Ａに吸引される。これは、排ガス採取ライン４１Ａの下流側に吸引ポンプを接続したのと同じであり、微粒子検出フィルタ４２Ａに排ガスを確実に供給することが可能となる。   Referring to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 2, an exhaust line 21 of a diesel engine having a particulate trapping filter (DPF) 22 is formed at one end on the downstream side of the particulate trapping filter (DPF) 22. An exhaust gas collection line 41A having an exhaust gas collection unit 41a is connected, and a particulate detection filter 42A and a flow meter 44 shown in FIG. 3 are connected in series to the exhaust gas collection line 41A. Further, the exhaust gas collection line 41A is connected at its downstream end to a portion having a lower pressure than the inlet of the particulate detection filter 41A, such as a negative pressure tank or an air intake, and the exhaust gas in the exhaust line 21 detects particulates. It is sucked into the filter 42A. This is the same as connecting a suction pump to the downstream side of the exhaust gas collection line 41A, and the exhaust gas can be reliably supplied to the particulate detection filter 42A.

また、微粒子検出フィルタ４２Ａには、微粒子検出フィルタ４２Ａの温度を測定する温度測定部Ｔ１が設けられ、また差圧測定部４２Ｂが設けられ、差圧測定部４２Ｂにより、微粒子検出フィルタ４２Ａの前後の差圧ΔＰが測定される。排ガス採取部４１ａは、排ガスライン２１の流路断面積よりも小さな流路断面積を有している。   In addition, the particle detection filter 42A is provided with a temperature measurement unit T1 that measures the temperature of the particle detection filter 42A, and is also provided with a differential pressure measurement unit 42B. The differential pressure measurement unit 42B is provided before and after the particle detection filter 42A. The differential pressure ΔP is measured. The exhaust gas sampling part 41 a has a flow path cross-sectional area smaller than the flow path cross-sectional area of the exhaust gas line 21.

なお先に説明した差圧測定部４２Ｂとしてはダイヤフラム圧力計や、例えばゲージ式、ベローズ式、熱式などの公知の圧力計を使うことができ、また流量測定部４４としては、ホットワイヤ流量計やベンチュリ流量計など、公知の流量計を使うことができる。   As the differential pressure measuring section 42B described above, a diaphragm pressure gauge or a known pressure gauge such as a gauge type, bellows type, or thermal type can be used, and the flow rate measuring section 44 can be a hot wire flow meter, A known flow meter such as a venturi flow meter can be used.

図３は本発明の第１の実施形態における微粒子検出フィルタ４２Ａの例を示す。ただし図３の例では、微粒子検出フィルタ４２Ａ中に単一のセル４２ｂのみが形成されているが、図１７に示すように微粒子検出フィルタ４２Ａは、複数のセル４２ｂが積層されて形成されたものであってもよい。   FIG. 3 shows an example of the particulate detection filter 42A in the first embodiment of the present invention. However, in the example of FIG. 3, only a single cell 42b is formed in the particle detection filter 42A. However, as shown in FIG. 17, the particle detection filter 42A is formed by stacking a plurality of cells 42b. It may be.

本実施形態では、微粒子検出フィルタ４２Ａは、全体として、微粒子捕捉フィルタ２２（ＤＰＦ）中における排ガス通路の総容積の５％以下、例えば０．０５〜５％、あるいは６５ｍｌ以下、例えば０．０５〜６５ｍｌの容積、あるいは０．１〜１０００ｃｍ^２の濾過面積（好ましくは１〜１０ｃｍ^２の濾過面積）を有する一または複数のガス通路４２ａ（図３参照）が、例えば矩形断面形状で、またいずれか一端が閉じられた状態（図３の右側では後方が閉じられた状態）で、形成されている。 In the present embodiment, the particulate detection filter 42A as a whole is 5% or less of the total volume of the exhaust gas passage in the particulate capture filter 22 (DPF), for example 0.05 to 5%, or 65 ml or less, for example 0.05 to volume of 65ml or 0.1~1000cm one or more gas passages 42a having a ^second filter area (preferably filtration area of 1 to 10 cm ²⁾ (see FIG. 3), for example, a rectangular cross section, and either It is formed in a state in which one end is closed (a state in which the rear is closed on the right side in FIG. 3).

図３及び図１７の本発明の第１の実施形態を参照するに、多孔質セラミックよりなる各々のセル４２ｂは一端が開放され他端が閉じられた流入側ガス通路４２ａを形成し、流入側ガス通路４２ａに導入された排ガスは、多孔質セラミックよりなるセル壁を通過して隣接する流入側ガス通路４２ａへと移動する。その際、セル４２ｂの内壁面に、微粒子（ＰＭ）が捕捉され、微粒子層４２ｃが形成される。   Referring to the first embodiment of the present invention shown in FIGS. 3 and 17, each cell 42b made of porous ceramic forms an inflow side gas passage 42a having one end opened and the other end closed. The exhaust gas introduced into the gas passage 42a passes through the cell wall made of porous ceramic and moves to the adjacent inflow side gas passage 42a. At that time, fine particles (PM) are trapped on the inner wall surface of the cell 42b, and a fine particle layer 42c is formed.

図４は、図３の本発明の第１の実施形態におけるセル４２ｂの一変形例を示す。図４の本発明の第１の実施形態におけるセルでは、図３とは異なり、排ガスはセル外部の流入側通路からセル壁を通過して、セル内部の流出側ガス通路４２ａへと流れ、その際前記セル４２ｂの外面に前記微粒子層４２ｃの堆積が生じる。前記図１７のフィルタでは、図２のセルと図４のセルが交互に隣接（積層）して形成されている。   FIG. 4 shows a modification of the cell 42b in the first embodiment of the present invention shown in FIG. In the cell according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 4, unlike FIG. 3, the exhaust gas flows from the inflow side passage outside the cell through the cell wall to the outflow side gas passage 42a inside the cell. At the same time, the fine particle layer 42c is deposited on the outer surface of the cell 42b. In the filter of FIG. 17, the cells of FIG. 2 and the cells of FIG. 4 are alternately adjacent (laminated).

なお、同様なセル（図１７参照）は図１で説明した微粒子捕捉フィルタ（ＤＰＦ）２２にも形成されているが、ガス通路４２ａおよびセル４２ｂの外形は、必ずしも主微粒子捕捉フィルタ（ＤＰＦ）２２中のガス通路と同一サイズあるいは同一の断面形状で形成される必要はなく、円形、四角形、八角形、だ円等の任意の形状にしてもよい。また微粒子検出フィルタ４２Ａ（セル４２ｂ）を構成する多孔質セラミックの材質が、主微粒子捕捉フィルタ（ＤＰＦ）２２を構成する多孔質セラミックと同一である必要もなく、セラミックでなくてもよいことに注意すべきである。ガス通路４２ａの総容積を、微粒子捕捉フィルタ（ＤＰＦ）２２中における排ガス通路の総容積の５％以下、あるいは６５ｍｌ以下の容積、あるいは０．１〜１０００ｃｍ^２の濾過面積（好ましくは１〜１０ｃｍ^２の濾過面積）を有するように形成することにより、セル４２ｂには微粒子層４２ｃの一様な堆積が生じるため、以下に説明するように、主微粒子捕捉フィルタ（ＤＰＦ）２２における微粒子堆積量を、簡単かつ正確に測定することが可能になる。 A similar cell (see FIG. 17) is also formed in the particulate trapping filter (DPF) 22 described in FIG. 1, but the outer shape of the gas passage 42a and the cell 42b is not necessarily the main particulate capturing filter (DPF) 22. It does not need to be formed in the same size or the same cross-sectional shape as the gas passage inside, and may be any shape such as a circle, a quadrangle, an octagon, an ellipse, or the like. Note that the material of the porous ceramic constituting the particulate detection filter 42A (cell 42b) need not be the same as the porous ceramic constituting the main particulate capturing filter (DPF) 22, and may not be ceramic. Should. The total volume of the gas passage 42a, 5% of the total volume of the exhaust gas passage in the diesel particulate filter (DPF) in 22 or less, or 65ml or less in volume, or the filtration area (preferably 0.1 - ² 1 to 10 cm ² Therefore, since the particulate layer 42c is uniformly deposited in the cell 42b, the amount of particulates accumulated in the main particulate trapping filter (DPF) 22 is set as follows. It becomes possible to measure easily and accurately.

図２の本発明の第１の実施形態における微粒子濃度測定装置４０ＰＭでは、微粒子検出フィルタ４２Ａに捕捉された微粒子（ＰＭ）のスートロード量が、以下の形の式により算出される。   In the particulate concentration measuring apparatus 40PM according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 2, the soot load amount of particulates (PM) trapped by the particulate detection filter 42A is calculated by the following formula.

（式１）
ただしΔＰは［Ｐａ］単位で表した差圧を、μは［Ｐａ・ｓ］単位で表した動粘性係数を、Ｑは［m³／ｈ］単位で表した排ガス流量を、αは［ｍ］単位で表したセルの一辺の長さを、ρ［ｇ／ｍ^３］単位で表した排ガス密度を、Ｖtrapは［ｍ³］単位で表したフィルタ体積を、Ｗsは［ｍ］単位で表した壁厚を、Ｋｗは［ｍ^−１］単位で表した壁のガス透過率（パーマビリティ）を、Ｋsootは［ｍ^−１］単位で表した捕捉微粒子層のガス透過率（パーマビリティ）を、Ｗは［ｍ］単位で表した捕捉微粒子層の厚さを、Ｆは係数（＝２８．４５４）を、Ｌは［ｍ］単位で表した有効フィルタ長さを、βは［ｍ^−１］単位で表した多孔質壁のフォルヒハイマー係数を、ζは［Ｐａ］単位で表したフィルタ通過による差圧を表す。

(Formula 1)
Where ΔP is the differential pressure in [Pa] units, μ is the kinematic viscosity coefficient in [Pa · s] units, Q is the exhaust gas flow rate in [m ³ / h] units, α is [m ] The length of one side of the cell in units, the exhaust gas density in units of ρ [g / m ³ ], Vtrap the filter volume in units of [m ³ ], and Ws in units of [m]. the wall thickness, Kw is [m ^-1] gas permeability expressed wall in units (perm capability), Ksoot the [m ^-1] gas permeability of trapping particulate layer expressed in units of (permanent capability) , W is the thickness of the trapped particulate layer in [m] units, F is the coefficient (= 28.454), L is the effective filter length in [m] units, and β is [m ^−1. ] Represents the Forchheimer coefficient of the porous wall expressed in units, and ζ represents the differential pressure due to passage through the filter expressed in [Pa] units.

次に、微粒子検出フィルタ２２Ａ（セル４２ｂ）に捕捉された微粒子（ＰＭ）の質量ｍ_sootが、式 Next, the mass m _soot of the fine particles (PM) trapped in the fine particle detection filter 22A (cell 42b) is _expressed by the formula

（式２）
により求められる。ただしｍ_sootは、捕捉された微粒子（ＰＭ）の質量［ｇ］、Ｎcellsは、入口側セルの開口数、ρ_sootは、捕捉された微粒子（ＰＭ）の密度である。

(Formula 2)
Is required. Where m _soot is the mass [g] of the captured fine particles (PM), Ncells is the numerical aperture of the inlet side cell, and ρ _soot is the density of the captured fine particles (PM).

そして、ｍ_sootを、微粒子検出フィルタ２２Ａの前回の再生からの経過時間［ｓ］で割れば、単位時間あたりの捕捉量ＰＭ［ｇ／ｓ］が得られる。 Then, by _dividing m _soot by the elapsed time [s] from the previous regeneration of the particulate detection filter 22A, the trapping amount PM [g / s] per unit time can be obtained.

このようにして単位時間当たりで堆積する微粒子（ＰＭ）の質量ＰＭ［ｇ／ｓ］が求められると、排ガス中の微粒子濃度ＰＭconc［ｇ／ｍ^３］が、微粒子検出フィルタ２２Ａを通過する排ガス流量Ｑ２［m³／ｓ］を使って、
ＰＭ［ｇ／ｓ］＝ＰＭconc［ｇ／ｍ^３］×Ｑ２［ｍ³／ｓ］ （式３）
により求められる。 When the mass PM [g / s] of the fine particles (PM) deposited per unit time is obtained in this way, the fine particle concentration PMconc [g / m ³ ] in the exhaust gas passes through the fine particle detection filter 22A. Using Q2 [m ³ / s]
PM [g / s] = PMconc [g / m ³ ] × Q2 [m ³ / s] (Formula 3)
Is required.

図２の本発明の第１の実施形態に示すように、このような微粒子濃度測定装置４０ＰＭを微粒子捕捉フィルタ（ＤＰＦ）２２の下流側に配設することにより、微粒子捕捉フィルタ（ＤＰＦ）２２に異常が生じ微粒子が排気ライン２１中を微粒子捕捉フィルタ（ＤＰＦ）２２の下流側に閾値以上に漏れ出した場合、本実施形態によればこのような異常を直ちに検出してアラームやランプの点滅、点灯を発することができる。   As shown in the first embodiment of the present invention in FIG. 2, such a particulate concentration measuring device 40PM is disposed on the downstream side of the particulate trapping filter (DPF) 22 so that the particulate capturing filter (DPF) 22 In the case where an abnormality occurs and fine particles leak through the exhaust line 21 to the downstream side of the fine particle trapping filter (DPF) 22 above the threshold value, according to the present embodiment, such an abnormality is detected immediately and an alarm or a lamp blinks. Can be lit.

さてこのような微粒子濃度測定装置４０ＰＭにおいても、その測定精度を向上させることができる。   Even in such a fine particle concentration measurement apparatus 40PM, the measurement accuracy can be improved.

図５は、図２の本発明の第１の実施形態の微粒子濃度測定装置４０ＰＭの構成をより詳細に示す図である。   FIG. 5 is a diagram showing in more detail the configuration of the fine particle concentration measurement apparatus 40PM of the first embodiment of the present invention shown in FIG.

図５の本発明の第１の実施形態を参照するに、微粒子検出フィルタ４２Ａは、一端が排ガス採取部４１ａを構成し、排ガス採取ライン４１Ａに連続するハウジング４２Ｅ中に格納されており、差圧検知部４２Ｂを構成するダイヤフラム圧力計は、微粒子検出フィルタの下流側に形成されている。差圧検知部４２Ｂの一端は、微粒子検出フィルタ４２Ａの上流側に接続され、また他端は微粒子検出フィルタ４２Ａの下流側において排ガス採取ライン４１Ａに接続されており、その結果、差圧検知部４２Ｂは微粒子検出フィルタ４２Ａを構成するセル４２ｂの前後の差圧を測定することができる。   Referring to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 5, the particulate detection filter 42A is housed in a housing 42E, one end of which constitutes the exhaust gas collection part 41a and continues to the exhaust gas collection line 41A. The diaphragm pressure gauge constituting the detection unit 42B is formed on the downstream side of the particulate detection filter. One end of the differential pressure detection unit 42B is connected to the upstream side of the particulate detection filter 42A, and the other end is connected to the exhaust gas collection line 41A on the downstream side of the particulate detection filter 42A. As a result, the differential pressure detection unit 42B Can measure the differential pressure across the cell 42b constituting the particulate detection filter 42A.

図６は、図５中、線Ａ−Ａ'に沿ったハウジング４２Ｅを含む微粒子濃度測定装置４０ＰＭの断面図を示す。   FIG. 6 shows a cross-sectional view of the fine particle concentration measuring device 40PM including the housing 42E along the line AA ′ in FIG.

図６の本発明の第１の実施形態を参照するに、ガス通路４２ａに導入された排ガスは、微粒子検出フィルタ４２Ａを構成するセル４２ｂを通過して、微粒子検出フィルタ４２Ａとハウジング４２Ｅとの間の空間４２ｓへと流れ、さらに排ガス採取ライン４１Ａに沿って下流側へと流れる。   Referring to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 6, the exhaust gas introduced into the gas passage 42a passes through the cell 42b constituting the particulate detection filter 42A, and between the particulate detection filter 42A and the housing 42E. To the space 42s and further to the downstream side along the exhaust gas collection line 41A.

このような微粒子濃度測定装置４０ＰＭでは、ハウジング４２Ｅの外径を縮小すると、これに伴って一般に内径も縮小し、例えば図７Ａに示すようにセル４２ｂの外側空間、すなわちセル４２ｂの外周とハウジング４２Eの内周、すなわちセル４２ｂに対向しセル４２ｂを通過した排ガスの通路を画成する通路壁との間の空間４２ｓが狭くなるという状況が生じる。このような状況では、図７Ｂに示すように自由空間中にセル４２ｂを配設した場合に比べ、外側空間４２ｓの総断面積が減少してしまうため、差圧計が検出する値が、フィルタに堆積したスス以外の影響を受ける。その結果、先の式（１）〜（３）で求めた微粒子濃度ＰＭconcに測定誤差が生じる可能性があることを示している。   In such a particulate concentration measuring apparatus 40PM, when the outer diameter of the housing 42E is reduced, the inner diameter is generally reduced accordingly. For example, as shown in FIG. 7A, the outer space of the cell 42b, that is, the outer periphery of the cell 42b and the housing 42E. 42s, the space 42s between the passage wall defining the exhaust gas passage that faces the cell 42b and passes through the cell 42b is narrowed. In such a situation, as shown in FIG. 7B, the total cross-sectional area of the outer space 42s is reduced as compared with the case where the cell 42b is disposed in the free space, so that the value detected by the differential pressure gauge is applied to the filter. Influenced by other than accumulated soot. As a result, it is shown that there is a possibility that a measurement error may occur in the fine particle concentration PMconc obtained by the above formulas (1) to (3).

そこで本発明の発明者は、本実施形態の基礎となる研究において、図８に定義するハウジング４２Ｅの内径ｄ₀と、セル４２ｂの流入側の矩形断面における一辺の長さａ₀、さらにセル４２ｂの壁厚ｔを変化させ、上記式（１）〜（３）で求めた排ガス中の微粒子濃度を真値と比較し、生じている測定誤差について検討した。 Therefore, the inventor of the present invention, in the research that is the basis of the present embodiment, the inner diameter d _{0 of the} housing 42E defined in FIG. 8, the length a ₀ of one side in the rectangular cross section on the inflow side of the cell 42b, and the cell 42b. The wall thickness t was varied, the fine particle concentration in the exhaust gas determined by the above formulas (1) to (3) was compared with the true value, and the measurement error that occurred was examined.

具体的に測定誤差は、図２の本発明の第１の実施形態の構成において排気ライン２１中の微粒子（ＰＭ）の実測値（後述）を真値とし、式（１）〜（３）で求めた微粒子濃度のこの真値に対するずれを測定誤差として求めている。   Specifically, the measurement error is represented by the formulas (1) to (3) with the actual measurement value (described later) of the fine particles (PM) in the exhaust line 21 in the configuration of the first embodiment of the present invention shown in FIG. The deviation of the obtained fine particle concentration from this true value is obtained as a measurement error.

図９の本発明の第１の実施形態に示すようにディーゼルエンジン１１から排気ライン２１に排出された排ガスを、清浄な空気が導入される希釈トンネル１１１に導き、これを５２℃以下の温度まで希釈および冷却し、１次捕集フィルタ１１５および２次捕集フィルタ１１６上に採取し、その質量をマイクロ天秤で測定することにより、排ガス中の微粒子量を直接に実測し、これを、排気ライン２１の濃度に換算しこれを真値とした。同じ排気ライン２１に設けられた微粒子濃度検出装置４０ＰＭ（ディーセルエンジンＥ／Ｇと微粒子濃度検出装置４０ＰＭの距離１．５〜２．０ｍ）の算出値（ＰＭconc）と真値とを比較することにより測定誤差を求めている。なお図９の本発明の第１の実施形態の構成では、ダイリューショントンネル１１１を通過した後、排ガスは熱交換機１１２および臨界流ベンチュリ管１１３を介してブロワ１１４により吸引される。また１次捕集フィルタ１１５および２次捕集フィルタの下流側にもブロワ１１７が設けられ、排ガスを吸引している。   As shown in the first embodiment of the present invention in FIG. 9, the exhaust gas discharged from the diesel engine 11 to the exhaust line 21 is led to a dilution tunnel 111 into which clean air is introduced, and this is brought to a temperature of 52 ° C. or lower. Diluted and cooled, sampled on the primary collection filter 115 and the secondary collection filter 116, and measured the mass with a microbalance to directly measure the amount of fine particles in the exhaust gas, Converted to a concentration of 21 and made this a true value. By comparing the calculated value (PMconc) of the particulate concentration detector 40PM (distance between the diesel engine E / G and the particulate concentration detector 40PM of 1.5 to 2.0 m) provided in the same exhaust line 21 with the true value. The measurement error is obtained. In the configuration of the first embodiment of the present invention shown in FIG. 9, after passing through the dilution tunnel 111, the exhaust gas is sucked by the blower 114 through the heat exchanger 112 and the critical flow venturi pipe 113. A blower 117 is also provided on the downstream side of the primary collection filter 115 and the secondary collection filter, and sucks exhaust gas.

以下の表１は、このようにして得られた微粒子濃度の算出値と真値との測定誤差を、様々な実施例１〜７および比較例１〜３について示す。ただし、表１において「面積比」とあるのは、ハウジング４２Ｅ中、外周空間４２ｓ、つまり流出側通路の断面積Ａ１に対するセル４２ｂの流入側通路の断面積Ａ２（＝ａ₀ ²）の比（＝Ａ１／Ａ２）を示している。また表１では、測定誤差が１０％を超える実施例は、比較例としている。 Table 1 below shows measurement errors between the calculated value of the fine particle concentration and the true value thus obtained for various Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 3. However, in Table 1, “area ratio” refers to the ratio of the cross-sectional area A2 (= a ₀ ² ) of the inflow side passage of the cell 42b to the outer peripheral space 42s, that is, the cross-sectional area A1 of the outflow side passage in the housing 42E ( = A1 / A2). In Table 1, examples in which the measurement error exceeds 10% are used as comparative examples.

図１０は、表１の測定誤差と面積比の関係を示すグラフである。

FIG. 10 is a graph showing the relationship between the measurement error and the area ratio in Table 1.

図１０のグラフを参照するに、微粒子濃度測定装置４０ＰＭの測定誤差は主として面積比に依存して変化し、面積比が１．０を切ると１０％を超えて急激に増大することがわかる。これは、ハウジング４２Ｅとセル４２ｂとの間の容積が減少し、微粒子検出フィルタ４２Ａに堆積するスス以外の要因が差圧に影響を与えるためと考えられる。   Referring to the graph of FIG. 10, it can be seen that the measurement error of the fine particle concentration measuring device 40PM changes mainly depending on the area ratio, and rapidly increases beyond 10% when the area ratio is less than 1.0. This is presumably because the volume between the housing 42E and the cell 42b decreases, and factors other than the soot accumulated on the particulate detection filter 42A affect the differential pressure.

図１０のグラフの結果から本実施形態では、図２，図５の微粒子検出装置４０ＰＭにおいて、中心軸Ｃ（例えば、図１２に示すようにセル４２ｂの長手方向に垂直断面の中心でセル４２ｂの長手に延びている）に垂直な断面における面積比を１．０以上、好ましくは１．５以上に設定することが望ましい。   From the result of the graph of FIG. 10, in the present embodiment, in the particle detector 40PM of FIGS. 2 and 5, the center axis C (for example, the center of the cell 42b at the center of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the cell 42b as shown in FIG. It is desirable to set the area ratio in a cross section perpendicular to (longitudinal) to 1.0 or more, preferably 1.5 or more.

特に本実施形態では、セル４２ｂの中心軸Ｃをハウジング４２Ｅの中心軸Ｃと実質的に一致させている。このような構成では、面積比を１．０以上、好ましくは１．５以上とすることにより、差圧計４２Ｂが検出する値が微粒子検出フィルタ４２Ａに堆積するスス以外から影響を受けるという問題を回避することができる。   In particular, in the present embodiment, the center axis C of the cell 42b is substantially aligned with the center axis C of the housing 42E. In such a configuration, by setting the area ratio to 1.0 or more, preferably 1.5 or more, the problem that the value detected by the differential pressure gauge 42B is influenced by other than the soot accumulated on the particulate detection filter 42A is avoided. can do.

本実施形態では、微粒子検出フィルタ４２Ａを、中央部に中心軸Ｃに沿った矩形断面形状の開口部４１ａを有する矩形断面形状のセル４２ｂとして形成し、またハウジング４２Ｅ内周の断面形状を略円形にした。ハウジング４２Ｅの外周は、微粒子濃度測定装置４０ＰＭが使われる車両の設計に応じた任意形状とすることができる。   In the present embodiment, the particulate detection filter 42A is formed as a rectangular cross-section cell 42b having a rectangular cross-section opening 41a along the central axis C at the center, and the cross-sectional shape of the inner periphery of the housing 42E is substantially circular. I made it. The outer periphery of the housing 42E can have an arbitrary shape according to the design of the vehicle in which the particle concentration measuring device 40PM is used.

ただし、矩形断面形状のセル４２ｂが、極端に示した図１１の本発明の第１の実施形態のように中心軸Ｃがハウジング４２Ｅの中心軸Ｃからずれており、セル４２ｂの一部がハウジング４２Ｅの内周に当接するような場合でも、面積比が１．０以上、好ましくは１．５以上あれば、十分な精度で微粒子濃度測定が可能であり、従って本発明は図１１のような場合を排除するものではない。図１２中の点線４２Ｖは、セル４２ｂと同軸かつ相似形状の仮想的な空間を示している。   However, in the cell 42b having a rectangular cross section, the central axis C is deviated from the central axis C of the housing 42E as in the first embodiment of the present invention shown in FIG. 11, and a part of the cell 42b is a housing. Even when contacting the inner circumference of 42E, if the area ratio is 1.0 or more, preferably 1.5 or more, the fine particle concentration can be measured with sufficient accuracy. Therefore, the present invention is as shown in FIG. The case is not excluded. A dotted line 42V in FIG. 12 indicates a virtual space that is coaxial with the cell 42b and has a similar shape.

さらに本実施形態においてセル４２ｂの断面形状を五角形、六角形など、多角形形状とすることも可能である。このような場合には、ハウジング４２Ｅの内周も、十分な外周空間４２ｓが確保できるように図１３に示すようにセル４２ｂの形状に対応した相似形状としてもよい。また、円滑なガス流れを実現する円形形状とするのが好ましい。ただし図１２，１３中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。   Furthermore, in the present embodiment, the cross-sectional shape of the cell 42b can be a polygonal shape such as a pentagon or a hexagon. In such a case, the inner periphery of the housing 42E may have a similar shape corresponding to the shape of the cell 42b as shown in FIG. 13 so that a sufficient outer peripheral space 42s can be secured. Moreover, it is preferable to set it as the circular shape which implement | achieves a smooth gas flow. However, in FIGS. 12 and 13, the same reference numerals are given to the portions described above, and description thereof is omitted.

一方、面積比の上限について考察すると、セル４２ｂを通過した排ガスのガス流れの観点からは、面積比に上限が課せられることはないが、セル４２ｂの外周には、後の実施形態で説明するが、セル４２ｂの再生のため、ヒータ４２ｈが形成されることがあり、面積比が大きすぎると再生のためヒータ４２ｈを駆動しても、熱が外周空間４２ｓに逃げてしまい、所望のセル４２ｂの昇温が十分に生じなくなるおそれがある。このような観点から、面積比は１０．０を超えないのが好ましい。   On the other hand, considering the upper limit of the area ratio, from the viewpoint of the gas flow of the exhaust gas that has passed through the cell 42b, the upper limit is not imposed on the area ratio, but the outer periphery of the cell 42b will be described in a later embodiment. However, the heater 42h may be formed for the regeneration of the cell 42b. If the area ratio is too large, even if the heater 42h is driven for the regeneration, the heat escapes to the outer peripheral space 42s, and the desired cell 42b. There is a risk that the temperature will not be sufficiently increased. From such a viewpoint, it is preferable that the area ratio does not exceed 10.0.

なお、図１４に示す本実施形態の微粒子濃度測定装置４０ＰＭは、図２に示す排気ライン２１に微粒子捕捉フィルタ（ＤＰＦ）２２の下流側において差し込まれ、固定されるヘッド部４２ｅを形成された例えばステンレスなどの耐熱金属よりなるパイプ形状のハウジング４２Ｅを含み、ハウジング４２Ｅ中には微粒子検出フィルタ４２Ａが、好ましくはＳｉＣ（炭化珪素）などの多孔質セラミックにより構成され配設されている。ここでヘッド部４２ｅは、排気ライン２１に挿入される排ガス採取ラインの一部を構成する。   The particulate concentration measuring device 40PM of this embodiment shown in FIG. 14 is inserted into the exhaust line 21 shown in FIG. 2 on the downstream side of the particulate trapping filter (DPF) 22, and a fixed head portion 42e is formed, for example. A pipe-shaped housing 42E made of a heat-resistant metal such as stainless steel is included. In the housing 42E, a particulate detection filter 42A is preferably constructed and disposed of a porous ceramic such as SiC (silicon carbide). Here, the head portion 42 e constitutes a part of the exhaust gas collection line inserted into the exhaust line 21.

図１４の本発明の第１の実施形態に示すようにハウジング４２Ｅからは排ガスが通る可撓性ホース４２Ｆが延在し、可撓性ホース４２Ｆの下流側端には、差圧測定部４２Ｂおよび流量測定部４４を格納した制御ユニット４２Ｇが形成されている。制御ユニット４２Ｇを通過した排ガスは、排気管４２ｇへと排出される。   As shown in the first embodiment of the present invention in FIG. 14, a flexible hose 42F through which exhaust gas passes extends from the housing 42E, and a differential pressure measuring unit 42B and a downstream end of the flexible hose 42F are provided. A control unit 42G storing the flow rate measuring unit 44 is formed. The exhaust gas that has passed through the control unit 42G is discharged to the exhaust pipe 42g.

このような構成によれば、所望の微粒子濃度測定装置を小型に構成でき、その結果、微粒子濃度測定装置を車両の任意の部位に、必要に応じて取り付けることが可能となる。   According to such a configuration, a desired particle concentration measuring device can be configured in a small size, and as a result, the particle concentration measuring device can be attached to any part of the vehicle as required.

なお本実施形態において、図１５の本発明の第１の実施形態に示すように、図１４の構成において流量制御ユニット４２Ｇから排ガスを排出する排気管４２ｇにポンプ４２Ｐを接続し、排ガスを強制的に排気するように構成することもできる。かかる構成では、ヘッド部４２ｅが静止した、すなわち流れのない排ガス雰囲気中に設けられても、排ガスが、ポンプ４２Ｐが発生する負圧により吸い込まれ、所望の微粒子濃度測定を行うことが可能となる。
［第２の実施形態］
図１６は、本発明の第２の実施形態による微粒子濃度検出装置６０ＰＭ（ＰＭセンサ）を有するディーゼルエンジンの排ガス浄化装置６０の構成を示す。 In this embodiment, as shown in the first embodiment of the present invention shown in FIG. 15, a pump 42P is connected to an exhaust pipe 42g that discharges exhaust gas from the flow rate control unit 42G in the configuration shown in FIG. It can also be configured to exhaust to the In such a configuration, even if the head portion 42e is stationary, that is, provided in an exhaust gas atmosphere without a flow, the exhaust gas is sucked in by the negative pressure generated by the pump 42P, and a desired fine particle concentration measurement can be performed. .
[Second Embodiment]
FIG. 16 shows a configuration of a diesel engine exhaust gas purification device 60 having a particulate concentration detection device 60PM (PM sensor) according to a second embodiment of the present invention.

図１６の本発明の第２の実験形態を参照するに、排ガス浄化装置６０は図１の排ガス浄化装置２０と類似した構成を有し、排気ライン２１から微粒子捕捉フィルタ（ＤＰＦ）２２の上流側に配設された排ガス採取部４１ａにおいて分岐した採取排ガスライン４１Ａを有している。   Referring to the second experimental form of the present invention shown in FIG. 16, the exhaust gas purification device 60 has a configuration similar to that of the exhaust gas purification device 20 of FIG. 1, and is upstream of the particulate trapping filter (DPF) 22 from the exhaust line 21. The sampled exhaust gas line 41 </ b> A is branched at the exhaust gas sampling part 41 a disposed in FIG.

図１６の本発明の第２の実施形態の構成では、本発明の第２の微粒子加速機構微粒子捕捉フィルタ２２を通過していない排ガスが微粒子検出フィルタ４２Ａに捕捉され、微粒子検出フィルタ４２Ａに捕捉された微粒子（ＰＭ）の量をもとに、先の式（１）〜（３）に加えて、以下の処理を行っている。   In the configuration of the second embodiment of the present invention shown in FIG. 16, the exhaust gas not passing through the second particle acceleration mechanism particle capturing filter 22 of the present invention is captured by the particle detection filter 42A and captured by the particle detection filter 42A. In addition to the above formulas (1) to (3), the following processing is performed based on the amount of fine particles (PM).

排ガス中の微粒子濃度ＰＭconcは、排ガス採取ライン４１Ａ中においても排ガスライン２１中においても同じであり、従って、排ガスライン２１を通過する微粒子（ＰＭ）の量（ＰＭ enter full filter ［ｇ／ｈ］）は、
ＰＭ enter full filter ［ｇ/ｈ］＝ＰＭconc［ｇ／ｍ^３］×Ｑ１［ｍ³／ｈ］
（式４）
により求められる。ここでＱ１は排ガスライン２１の排ガス流量を表す。 The fine particle concentration PMconc in the exhaust gas is the same in the exhaust gas collection line 41A and in the exhaust gas line 21. Therefore, the amount of particulates (PM) passing through the exhaust gas line 21 (PM enter full filter [g / h]) Is
PM enter full filter [g / h] = PMconc [g / m ³ ] × Q1 [m ³ / h]
(Formula 4)
Is required. Here, Q1 represents the exhaust gas flow rate of the exhaust gas line 21.

これにより、微粒子捕捉フィルタ（ＤＰＦ）２２中に蓄積した微粒子（ＰＭ）の量を推定することができる。ただしＱ１は微粒子捕捉フィルタ（ＤＰＦ）２２を通過する排ガスの流量である。Ｑ１は、実測して求めてもよいし、エンジンの運転状態から見積もってもよい。   Thereby, the amount of particulates (PM) accumulated in the particulate trapping filter (DPF) 22 can be estimated. Where Q1 is the flow rate of exhaust gas passing through the particulate trapping filter (DPF) 22. Q1 may be obtained by actual measurement or may be estimated from the operating state of the engine.

図１６の本発明の第２の実施形態の構成では、さらに排ガス採取ライン４１Ａ中にバルブ４３が設けられ、バルブ４３は、図１の従来の排ガス浄化装置２０のバルブ２３の場合と同様に、流量計４４により制御され、採取排ガス流路４１Ａ中の排ガス流量が所定値Ｑ２に制御される。   In the configuration of the second embodiment of the present invention in FIG. 16, a valve 43 is further provided in the exhaust gas collection line 41A, and the valve 43 is similar to the case of the valve 23 of the conventional exhaust gas purification apparatus 20 in FIG. Controlled by the flow meter 44, the exhaust gas flow rate in the collected exhaust gas passage 41A is controlled to a predetermined value Q2.

一方、かかる構成では、経時的に微粒子捕捉フィルタ４２Ａ中に微粒子（ＰＭ）の堆積が生じるため、微粒子検出フィルタ４２Ａの再生を行っている。   On the other hand, in such a configuration, since particulates (PM) are accumulated in the particulate trapping filter 42A over time, the particulate detection filter 42A is regenerated.

このため本実施形態では微粒子検出フィルタ４２Ａ（セル４２ｂ）上にヒータ４２ｈが形成されており、ヒータ４２ｈを駆動ラインからの電力により必要に応じて駆動することにより、セル４２ｂに捕捉されたカーボン（Ｃ）を主とする微粒子を燃焼させ、微粒子検出フィルタ４２Ａを再生する。   For this reason, in this embodiment, the heater 42h is formed on the particulate detection filter 42A (cell 42b), and the carbon (captured by the cell 42b is driven by driving the heater 42h as necessary with the electric power from the drive line). The fine particles mainly composed of C) are burned to regenerate the fine particle detection filter 42A.

本実施形態においても、本発明の第１の実施形態と同様の効果を発揮することができる。   Also in this embodiment, the same effect as that of the first embodiment of the present invention can be exhibited.

以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。たとえば、上記実施形態における流量測定部４４は、予め排ガス採取ライン４１Ａを流れる流量が判っていれば、無くすことができる。また、温度測定部Ｔ１は排ガスの特性を一定と考えれば無くしてもよい。さらに、本発明の第２の実施形態におけるヒータ４２ｈは、再生処理の必要が無ければ、廃止してもよい。さらにまた、流量を精確に測定していれば、バルブ４３を無くすことができる。また、本発明の第１実施形態の微粒子濃度測定装置に、本発明の第２実施形態で説明したヒータを配置してもよい。   Although the present invention has been described with reference to the preferred embodiments, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope described in the claims. For example, the flow rate measurement unit 44 in the above embodiment can be eliminated if the flow rate flowing through the exhaust gas collection line 41A is known in advance. Further, the temperature measuring unit T1 may be eliminated if the exhaust gas characteristics are considered constant. Furthermore, the heater 42h in the second embodiment of the present invention may be eliminated if there is no need for regeneration processing. Furthermore, if the flow rate is accurately measured, the valve 43 can be eliminated. In addition, the heater described in the second embodiment of the present invention may be arranged in the fine particle concentration measurement apparatus of the first embodiment of the present invention.

以上、本発明を好ましい実施形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。   As mentioned above, although this invention was described about preferable embodiment, this invention is not limited to this specific embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the summary described in the claim.

１１ ディーゼルエンジン
２０ 排ガス浄化装置
２０PM 微粒子濃度測定装置
２１ 排気ライン
２１Ａ 副排気ライン
２２ 微粒子捕捉フィルタ
２２Ａ，４２Ａ 微粒子検出フィルタ
２２Ｂ，４２Ｂ 差圧測定部
４２Ｈ，４２ｈ ヒータ
２３，４３ 流量調整バルブ
２４，４４ 流量測定部
４１Ａ 排ガス採取ライン
４１ａ 排ガス採取部
４２Ｅ ハウジング
４２Ｆ 可撓性ホース
４２Ｇ 制御ユニット
４２Ｐ ポンプ
４２Ｖ 仮想的空間
４２ａ 排ガス通路
４２ｂ セル
４２ｃ 微粒子層
４２ｅ ヘッド部
４２ｇ 排気管
４２ｓ 空間
６０ＰＭ 微粒子濃度検出装置
１１１ 希釈トンネル
１１２ 熱交換器
１１３ 臨界流ベンチュリ管
１１４，１１７ ブロワ
１１５ １次捕集フィルタ
１１６ ２次捕集フィルタ
Ｃ 中心軸 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Diesel engine 20 Exhaust gas purification device 20PM Particulate concentration measuring device 21 Exhaust line 21A Sub exhaust line 22 Particulate capture filter 22A, 42A Particulate detection filter 22B, 42B Differential pressure measurement part 42H, 42h Heater 23, 43 Flow control valve 24, 44 Flow rate Measurement part 41A Exhaust gas collection line 41a Exhaust gas collection part 42E Housing 42F Flexible hose 42G Control unit 42P Pump 42V Virtual space 42a Exhaust gas passage 42b Cell 42c Fine particle layer 42e Head part 42g Exhaust pipe 42s Space 60PM Fine particle concentration detector 111 Dilution tunnel 112 Heat exchanger 113 Critical flow venturi 114, 117 Blower 115 Primary collection filter 116 Secondary collection filter C Central axis

Claims (8)

ディーゼルエンジンの排気ラインを流れる排ガス中の微粒子濃度を測定する微粒子濃度測定装置であって、
前記排気ラインから分岐され、前記排気ラインの流路断面積よりも小さい流路断面積を有する排ガス採取ラインと、
前記排ガス採取ラインに設置された微粒子検出フィルタと、
前記微粒子検出フィルタの入口と出口の間に生じる差圧を検知する差圧検知部と、
排ガスを微粒子検出フィルタ下流へ導くように配置される通路壁と、
前記通路壁内において前記排ガスが前記微粒子検出フィルタへ流れる流入側通路と、
前記排ガスが前記微粒子検出フィルタから流出する流出側通路と、
を備え、
前記流出側通路は、前記微粒子検出フィルタの軸に垂直な断面において、前記流入側通路がなす面積の１．０倍以上の面積となる空間を画成することを特徴とする微粒子濃度測定装置。 A fine particle concentration measuring device for measuring a fine particle concentration in exhaust gas flowing through an exhaust line of a diesel engine,
An exhaust gas collection line branched from the exhaust line and having a flow passage cross-sectional area smaller than the flow passage cross-sectional area of the exhaust line;
A particulate detection filter installed in the exhaust gas collection line;
A differential pressure detector for detecting a differential pressure generated between an inlet and an outlet of the particulate detection filter;
A passage wall arranged to guide the exhaust gas downstream of the particulate detection filter;
An inflow side passage through which the exhaust gas flows into the particulate detection filter in the passage wall;
An outflow side passage through which the exhaust gas flows out of the particulate detection filter;
With
The particulate concentration measuring apparatus, wherein the outflow side passage defines a space having an area of 1.0 times or more of an area formed by the inflow side passage in a cross section perpendicular to the axis of the particulate detection filter. 前記流出側通路は、前記微粒子検出フィルタの軸方向に垂直な断面において、前記流入側通路がなす面積の１．５倍以上の面積となる空間を画成することを特徴とする請求項１記載の微粒子濃度測定装置。   The said outflow side channel | path defines the space which becomes an area 1.5 times or more of the area which the said inflow side channel | path makes in the cross section perpendicular | vertical to the axial direction of the said particle | grain detection filter. Fine particle concentration measuring device. 前記通路壁は、前記微粒子検出フィルタの軸方向に垂直な断面において、前記微粒子検出フィルタと同軸でかつ相似形状の仮想的な空間上、またはその外側に位置し、
前記仮想的な空間が、前記微粒子フィルタの外形がなす面積の１．０倍以上の面積を有することを特徴とする請求項１または２記載の微粒子濃度測定装置。 The passage wall is located on or outside a virtual space that is coaxial with the particulate detection filter and has a similar shape in a cross section perpendicular to the axial direction of the particulate detection filter,
3. The particle concentration measuring apparatus according to claim 1, wherein the virtual space has an area that is 1.0 times or more an area formed by an outer shape of the particle filter. 前記通路壁が画成する空間は、前記微粒子検出フィルタに対し、同軸的に設けられることを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか一項記載の微粒子濃度測定装置。   The particulate concentration measuring device according to any one of claims 1 to 3, wherein the space defined by the passage wall is provided coaxially with respect to the particulate detection filter. 前記微粒子検出フィルタは、前記軸方向に延在する円筒形状または多角形断面を有する筒状形状を有し、前記通路壁は、前記軸方向に延在する円筒形状または多角形断面を有する筒状形状の空間を画成することを特徴とする請求項１〜４のうち、いずれか一項記載の微粒子濃度測定装置。   The particulate detection filter has a cylindrical shape having a cylindrical shape or a polygonal cross section extending in the axial direction, and the passage wall has a cylindrical shape having a cylindrical shape or a polygonal cross section extending in the axial direction. The fine particle concentration measuring device according to any one of claims 1 to 4, wherein a space of a shape is defined. 前記排気ラインに前記微粒子検出フィルタよりもフィルタ容積が大きい微粒子捕捉フィルタが配置される請求項１〜５のうち、いずれか一項記載の微粒子濃度測定装置。   The particulate concentration measuring device according to any one of claims 1 to 5, wherein a particulate capturing filter having a filter volume larger than that of the particulate detecting filter is disposed in the exhaust line. 前記排気ラインにおいて、前記排ガス採取ラインが前記微粒子捕捉フィルタの下流側に接続されることを特徴とする請求項６記載の微粒子濃度測定装置。   7. The particulate concentration measuring apparatus according to claim 6, wherein in the exhaust line, the exhaust gas collecting line is connected to a downstream side of the particulate trapping filter. 前記排気ラインにおいて、前記排ガス採取ラインが前記微粒子捕捉フィルタの上流側に接続されることを特徴とする請求項６記載の微粒子濃度測定装置。   7. The particulate concentration measuring apparatus according to claim 6, wherein the exhaust gas collecting line is connected to the upstream side of the particulate trapping filter in the exhaust line.

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