特許 6042643 エンジンから排出される排ガス中のパティキュレート量の検出方法及びその検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6042643

(24)【登録日】2016年11月18日

(45)【発行日】2016年12月14日

(54)【発明の名称】エンジンから排出される排ガス中のパティキュレート量の検出方法及びその検出装置

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/00 20060101AFI20161206BHJP

   F01N 3/02 20060101ALI20161206BHJP

   G01N 27/04 20060101ALI20161206BHJP

   G01N 15/06 20060101ALI20161206BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20161206BHJP

   F01N 11/00 20060101ALI20161206BHJP

【ＦＩ】

   F01N3/00 FZAB

   F01N3/02 201

   G01N27/04 Z

   G01N15/06 D

   F02D45/00 360Z

   F01N11/00

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2012-139643(P2012-139643)

(22)【出願日】2012年6月21日

(65)【公開番号】特開2014-5734(P2014-5734A)

(43)【公開日】2014年1月16日

【審査請求日】2015年5月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005463

【氏名又は名称】日野自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100085372

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 正義

(72)【発明者】

【氏名】川田 吉弘

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 聡

【審査官】 石川 貴志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０３７３７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２８６４１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１４１２０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５４７０３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０８０７８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０１２９６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０８０４３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２４７６５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｎ ３／００ − ３／０２７

Ｆ０１Ｎ １１／００

Ｇ０１Ｎ １５／０６

Ｇ０１Ｎ ２７／０４

Ｆ０２Ｄ ４５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジン(11)の排気管(16)に設けられたフィルタ(19)が前記エンジン(11)から排出される排ガス中のパティキュレートを捕集し、前記フィルタ(19)より排ガス上流側の排気管(16)に設けられたグロープラグ(23)にセラミック製の筒体(24)を嵌着し、前記筒体(24)表面に前記筒体(24)の長手方向に間隔をあけて配設された一対の電極(28,29)間に第１電圧を印加して得られた前記一対の電極(28,29)間の充電電圧に基づいてコントローラ(38)が前記筒体(24)表面に付着したパティキュレート量を検出する、エンジンから排出される排ガス中のパティキュレート量の検出方法であって、
前記エンジン(11)の始動毎に又は前記エンジン(11)の連続運転状態における所定時間経過毎に、前記グロープラグ(23)の発熱体(23b)に第２電圧を印加して、前記筒体(24)表面に付着したパティキュレート又は水分のいずれか一方又は双方を加熱除去した後に、前記発熱体(23b)に前記第２電圧より低い第３電圧を印加して、前記筒体(24)表面を所定温度に保ち、この状態で前記一対の電極(28,29)間に前記第１電圧を印加して、前記一対の電極(28,29)間の充電電圧を前記筒体(24)表面のパティキュレート量がゼロである状態に対応させる補正を行い、
前記排ガス中の酸素濃度をλセンサ又は酸素濃度センサが検出し、
前記エンジン(11)から排出される排ガス中のパティキュレート量が増えたときであって、前記λセンサ又は前記酸素濃度センサによる排ガス中の酸素濃度が変化しないときに、前記コントローラ(38)が、前記一対の電極(28,29)間に前記第１電圧を印加して得られた前記一対の電極間の充電電圧に基づいて前記筒体(24)表面のパティキュレート量が増えたことを検出することにより、前記エンジン(11)に不具合が発生したことを検出することを特徴とするエンジンから排出される排ガス中のパティキュレート量の検出方法。

【請求項2】

エンジン(11)の排気管(16)に設けられ前記エンジン(11)から排出される排ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタ(19)と、
前記フィルタ(19)より排ガス上流側の排気管(16)に設けられたグロープラグ(23)と、
前記グロープラグ(23)に嵌着されたセラミック製の筒体(24)と、
前記筒体(24)表面に前記筒体(24)の長手方向に間隔をあけて配設された一対の電極(28,29)と、
前記一対の電極(28,29)間に第１電圧を印加して得られた前記一対の電極(28,29)間の充電電圧に基づいて前記筒体(24)表面に付着したパティキュレート量を検出するコントローラ(38)と
を備えたエンジンから排出される排ガス中のパティキュレート量の検出装置であって、
前記エンジン(11)の始動毎に又は前記エンジン(11)の連続運転状態における所定時間経過毎に、前記コントローラ(38)が、前記グロープラグ(23)の発熱体(23b)に第２電圧を印加して、前記筒体(24)表面に付着したパティキュレート又は水分のいずれか一方又は双方を加熱除去した後に、前記発熱体(23b)に前記第２電圧より低い第３電圧を印加して、前記筒体(24)表面を所定温度に保ち、この状態で前記一対の電極(28,29)間に前記第１電圧を印加して、前記一対の電極(28,29)間の充電電圧を前記筒体(24)表面のパティキュレート量がゼロである状態に対応させる補正を行い、
前記排ガス中の酸素濃度がλセンサ又は酸素濃度センサにより検出され、
前記エンジン(11)から排出される排ガス中のパティキュレート量が増えたときであって、前記λセンサ又は前記酸素濃度センサによる排ガス中の酸素濃度が変化しないときに、前記コントローラ(38)が、前記一対の電極(28,29)間に前記第１電圧を印加して得られた前記一対の電極間の充電電圧に基づいて前記筒体(24)表面のパティキュレート量が増えたことを検出することにより、前記エンジン(11)に不具合が発生したことを検出するように構成されたことを特徴とするエンジンから排出される排ガス中のパティキュレート量の検出装置。

【請求項3】

前記一対の電極間の前記筒体表面に酸化触媒層が形成された請求項１記載のエンジンから排出される排ガス中のパティキュレート量の検出方法。

【請求項4】

前記一対の電極間の前記筒体表面に酸化触媒層が形成された請求項２記載のエンジンから排出される排ガス中のパティキュレート量の検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンジンから排出される排ガス中のパティキュレート量を検出する方法とそのパティキュレート量を検出する装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、グロープラグの棒状のヒータ部先端より基端側に一対の電極が所定の間隔をあけて配設され、グロープラグの先端がディーゼルエンジンの燃焼室に臨みかつ一対の電極間が燃焼室の壁面よりも引っ込んだ位置となるようにグロープラグがシリンダヘッドに設けられ、更に電気抵抗計測手段が計測した一対の電極間の電気抵抗に基づいて演算手段が一対の電極間に付着したスート量を演算するように構成されたディーゼルエンジンのスート検出装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。このディーゼルエンジンのスート検出装置では、演算手段が演算したスート量に基づいて、排気浄化フィルタが再生時期になったか否かを再生時期判断手段が判断するように構成される。また再生時期判断手段の判断に基づいて、排気浄化フィルタの再生が完了したときに、発熱制御手段がヒータ部内の通電発熱体に通電して一対の電極間に付着しているスートを燃焼除去するように構成される。また発熱制御手段は、通電発熱体を制御して、一対の電極間に付着したスートを、排気浄化フィルタの再生時期になるまでに複数回に分けて燃焼除去するように構成される。更に上記電気抵抗計測手段は、ディーゼルエンジンの吸気行程で一対の電極間の電気抵抗の計測を行うように構成される。なお、燃焼室毎に設けられた全てのグロープラグに一対の電極を設ける必要はなく、いずれか１つのグロープラグに一対の電極を設けるだけでよい。また、シリンダヘッドには、その内部にウォータジャケットが形成されており、ポンプによる内部を冷却水が循環しているため、燃焼時における燃焼室内の温度は、シリンダヘッド壁面付近で急激に低下するようになっている。

【0003】

このように構成されたディーゼルエンジンのスート検出装置の動作を説明する。先ず一対の電極間にディーゼルエンジンの燃焼室で発生したスートの一部が付着し、電気抵抗計測手段が一対の電極間の抵抗を計測する。一対の電極間の電気抵抗は一対の電極間に付着したスート量と所定の関係にあるため、演算手段は、上記計測された一対の電極間の電気抵抗に基づいて一対の電極間に付着したスート量を演算する。また一対の電極間に付着したスート量は排気浄化フィルタに捕集されるスート量と所定の関係があるため、排気浄化フィルタに捕集されたスート量が排気浄化フィルタを再生すべき量に達したか否かを、電極間に付着したスート量を検出することにより判断できる。この結果、排気浄化フィルタを適切な時期に再生できる。

【0004】

一方、発熱制御手段は、排気浄化フィルタの再生が完了したときに、グロープラグの通電発熱体を発熱させ、一対の電極間に付着しているスートを燃焼除去する。この結果、排気浄化フィルタの再生時期の判断が容易になる。また一対の電極間に付着したスート量の増加に伴って一対の電極間の電気抵抗が減少し、その減少割合はスートの付着量の増加に伴って小さくなるので、一対の電極間に付着したスート量が少ない状態の方がスート量を精度良く演算することができる。このため一対の電極間に付着したスートを排気浄化フィルタの再生時期になるまでに複数回に分けて燃焼除去することにより、スート量を精度良く演算できる。更に電気抵抗計測手段は、ディーゼルエンジンの吸気行程で一対の電極間の電気抵抗の計測を行うので、一対の電極間に付着しているスート量が同じであっても、温度が変わると電気抵抗も変わる。燃焼室の温度は、圧縮行程、燃焼行程又は排気行程ではエンジンの出力により変わるけれども、吸気行程では殆ど変わらない。このため、吸気行程で一対の電極間の電気抵抗を計測することにより、他の行程で計測する場合と比較して計測結果の精度を向上できるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００８−２９８０４９号公報（請求項１〜４、段落［０００９］、［００１１］、［００１２］、［００１３］、［００１９］、図１）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、上記従来の特許文献１に示されたディーゼルエンジンのスート検出装置では、エンジンの吸気行程で一対の電極間の電気抵抗を計測しているけれども、冷却水の循環するウォータジャケットの形成により温度が急激に低下するシリンダヘッド壁面付近に一対の電極を設けているため、エンジンの吸気行程における一対の電極間の温度は一定にならずに大きく変化してしまい、一対の電極間の電気抵抗を精度良く計測できない不具合があった。また、上記従来の特許文献１に示されたディーゼルエンジンのスート検出装置では、燃焼室毎に設けられた複数のグロープラグのいずれか１つに一対の電極を設けているため、一対の電極を設けていない燃焼室に不具合が発生しても、この燃焼室の不具合を検出できない問題点もあった。更に、上記従来の特許文献１に示されたディーゼルエンジンのスート検出装置では、一対の電極がエンジンの燃焼室の近くに設置されているため、スートの性状がフィルタに堆積するときと異なることから、フィルタの再生時期を正確に検出することが難しい問題点があった。

【0007】

本発明の第１の目的は、筒体表面に付着したパティキュレートや水分を燃焼除去して、一対の電極間の充電電圧のゼロ点補正を行うことにより、筒体表面に付着したパティキュレート量を精度良く検出できる、エンジンから排出される排ガス中のパティキュレート量の検出方法及びその検出装置を提供することにある。本発明の第２の目的は、エンジンの不具合を速やかに検出でき、これによりフィルタの急激な目詰まりを防止できる、エンジンから排出される排ガス中のパティキュレート量の検出方法及びその検出装置を提供することにある。本発明の第３の目的は、一対の電極間の筒体表面に付着したパティキュレートを短時間で確実に燃焼除去できる、エンジンから排出される排ガス中のパティキュレート量の検出方法及びその検出装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の第１の観点は、図１及び図２に示すように、エンジン１１の排気管１６に設けられたフィルタ１９がエンジン１１から排出される排ガス中のパティキュレートを捕集し、フィルタ１９より排ガス上流側の排気管１６に設けられたグロープラグ２３にセラミック製の筒体２４を嵌着し、筒体２４表面に筒体２４の長手方向に間隔をあけて配設された一対の電極２８，２９間に第１電圧を印加して得られた一対の電極２８，２９間の充電電圧に基づいてコントローラ３８が筒体２４表面に付着したパティキュレート量を検出する、エンジンから排出される排ガス中のパティキュレート量の検出方法であって、エンジン１１の始動毎に又はエンジン１１の連続運転状態における所定時間経過毎に、グロープラグ２３の発熱体２３ｂに第２電圧を印加して、筒体２４表面に付着したパティキュレート又は水分のいずれか一方又は双方を加熱除去した後に、発熱体２３ｂに第２電圧より低い第３電圧を印加して、筒体２４表面を所定温度に保ち、この状態で一対の電極２８，２９間に第１電圧を印加して、一対の電極２８，２９間の充電電圧を筒体２４表面のパティキュレート量がゼロである状態に対応させる補正を行い、排ガス中の酸素濃度をλセンサ又は酸素濃度センサが検出し、エンジン１１から排出される排ガス中のパティキュレート量が増えたときであって、λセンサ又は酸素濃度センサによる排ガス中の酸素濃度が変化しないときに、コントローラ３８が、一対の電極２８，２９間に第１電圧を印加して得られた一対の電極間の充電電圧に基づいて筒体２４表面のパティキュレート量が増えたことを検出することにより、エンジン１１に不具合が発生したことを検出することを特徴とする。

【0009】

本発明の第２の観点は、図１及び図２に示すように、エンジン１１の排気管１６に設けられエンジン１１から排出される排ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタ１９と、フィルタ１９より排ガス上流側の排気管１６に設けられたグロープラグ２３と、グロープラグ２３に嵌着されたセラミック製の筒体２４と、筒体２４表面に筒体２４の長手方向に間隔をあけて配設された一対の電極２８，２９と、一対の電極２８，２９間に第１電圧を印加して得られた一対の電極２８，２９間の充電電圧に基づいて筒体２４表面に付着したパティキュレート量を検出するコントローラ３８とを備えたエンジンから排出される排ガス中のパティキュレート量の検出装置であって、エンジン１１の始動毎に又はエンジン１１の連続運転状態における所定時間経過毎に、コントローラ３８が、グロープラグ２３の発熱体２３ｂに第２電圧を印加して、筒体２４表面に付着したパティキュレート又は水分のいずれか一方又は双方を加熱除去した後に、発熱体２３ｂに第２電圧より低い第３電圧を印加して、筒体２４表面を所定温度に保ち、この状態で一対の電極２８，２９間に第１電圧を印加して、一対の電極２８，２９間の充電電圧を筒体２４表面のパティキュレート量がゼロである状態に対応させる補正を行い、排ガス中の酸素濃度がλセンサ又は酸素濃度センサにより検出され、エンジン１１から排出される排ガス中のパティキュレート量が増えたときであって、λセンサ又は酸素濃度センサによる排ガス中の酸素濃度が変化しないときに、コントローラ３８が、一対の電極２８，２９間に第１電圧を印加して得られた一対の電極間の充電電圧に基づいて筒体２４表面のパティキュレート量が増えたことを検出することにより、エンジン１１に不具合が発生したことを検出するように構成されたことを特徴とする。

【0010】

本発明の第３の観点は、第１の観点に基づく発明であって、更に一対の電極間の筒体表面に酸化触媒層が形成されたことを特徴とする。

【0011】

本発明の第４の観点は、第２の観点に基づく発明であって、更に一対の電極間の筒体表面に酸化触媒層が形成されたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明の第１の観点の検出方法では、エンジンの始動毎に又はエンジンの連続運転状態における所定時間経過毎に、先ずグロープラグの発熱体に第２電圧を印加することにより、筒体表面に付着したパティキュレート又は水分のいずれか一方又は双方を加熱除去する。次に発熱体に第２電圧より低い第３電圧を印加することにより、筒体表面を所定温度に保つ。この状態で一対の電極間に第１電圧を印加することにより、一対の電極間の充電電圧を筒体表面のパティキュレート量がゼロである状態に対応させる補正を行う。即ち、エンジンの始動毎に又はエンジンの連続運転状態における所定時間経過毎に、筒体表面のパティキュレートを燃焼除去した後に、一対の電極間の筒体表面の温度を略一定にして一対の電極間の充電電圧を安定にした状態で、一対の電極間の充電電圧のゼロ点補正を行うので、その後、筒体表面に付着するパティキュレート量を精度良く検出できる。一方、一対の電極を設けていない燃焼室に不具合が発生しても、この燃焼室の不具合を検出できず、またフィルタの再生時期を正確に検出することが難しい従来のディーゼルエンジンのスート検出装置と比較して、本発明では、グロープラグをフィルタより排ガス上流側の排気管に設けることにより、筒体表面に付着したパティキュレート量を精度良く検出できる。この結果、エンジンの不具合を速やかに検出できるので、フィルタの急激な目詰まりを防止できる。また、グロープラグをフィルタより排ガス下流側の排気管に設けることにより、フィルタの故障を速やかに検出することができる。

【0013】

本発明の第２の観点の検出装置では、エンジンの始動毎に又はエンジンの連続運転状態における所定時間経過毎に、先ずコントローラは、グロープラグの発熱体に第２電圧を印加することにより、筒体表面に付着したパティキュレート又は水分のいずれか一方又は双方を加熱除去する。次にコントローラは、発熱体に第２電圧より低い第３電圧を印加することにより、筒体表面を所定温度に保つ。この状態でコントローラは、一対の電極間に第１電圧を印加することにより、一対の電極間の充電電圧を筒体表面のパティキュレート量がゼロである状態に対応させる補正を行う。即ち、コントローラは、エンジンの始動毎に又はエンジンの連続運転状態における所定時間経過毎に、筒体表面のパティキュレートを燃焼除去した後に、一対の電極間の筒体表面の温度を略一定にして一対の電極間の充電電圧を安定にした状態で、一対の電極間の充電電圧のゼロ点補正を行うので、その後、筒体表面に付着するパティキュレート量を精度良く検出できる。一方、一対の電極を設けていない燃焼室に不具合が発生しても、この燃焼室の不具合を検出できず、またフィルタの再生時期を正確に検出することが難しい従来のディーゼルエンジンのスート検出装置と比較して、本発明では、グロープラグをフィルタより排ガス上流側の排気管に設けることにより、筒体表面に付着したパティキュレート量を精度良く検出できる。この結果、エンジンの不具合を速やかに検出できるので、フィルタの急激な目詰まりを防止できる。また、グロープラグをフィルタより排ガス下流側の排気管に設けることにより、フィルタの故障を速やかに検出することができる。

【0014】

本発明の第３の観点の検出方法又は第４の観点の検出装置では、一対の電極間の筒体表面に酸化触媒層を形成したので、発熱体に第２電圧を印加して筒体表面の温度が上昇したときに、酸化触媒が筒体表面に付着したパティキュレートの燃焼を促進する、即ち酸化触媒がパティキュレートの燃焼開始温度を低くしかつ燃焼速度を速くする。この結果、一対の電極間の筒体表面に付着したパティキュレートを短時間で確実に燃焼除去できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明第１実施形態のパティキュレート量の検出装置を排気管に取付けた状態を示す要部断面構成図である。

【図2】その検出装置を取付けた排気管にエンジンの排ガス浄化装置を設けた状態を示すエンジンの排気系の構成図である。

【図3】その検出装置の筒体表面に付着したパティキュレートや水分を加熱除去して検出装置のゼロ点補正を行う手順を示すフローチャート図である。

【図4】一対の電極間に矩形波状の交流電圧を印加して一対の電極間に流れる電流を測定するための電気回路図である。

【図5】（ａ）は一対の電極間に印加される電圧波形の変化を示す図であり、（ｂ）は一対の電極間に流れる電流波形の変化を示す図である。

【図6】一対の電極間の筒体表面のパティキュレートを燃焼除去するために一対の電極間に第２電圧を印加したときの、一対の電極間における電流の変化、一対の電極間における筒体表面の温度の変化及び一対の電極間における筒体表面のパティキュレート量の変化を示す図である。

【図7】本発明第２実施形態の検出装置の一対の電極間に矩形波状の交流電圧を印加して一対の電極間に充電される電圧を測定するための電気回路図である。

【図8】（ａ）は一対の電極間に印加される電圧波形の変化を示す図であり、（ｂ）は一対の電極間に充電される電圧波形の変化を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

次に本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。（なお、以下に記載の「第１の実施の形態」は「参考の形態」である。）

【0017】

＜第１の実施の形態＞
図２に示すように、ディーゼルエンジン１１の吸気ポートには吸気マニホルド１２を介して吸気管１３が接続され、排気ポートには排気マニホルド１４を介して排気管１６が接続される。吸気管１３には、ターボ過給機１７のコンプレッサハウジング１７ａと、ターボ過給機１７により圧縮された吸気を冷却するインタクーラ１８とがそれぞれ設けられ、排気管１６にはターボ過給機１７のタービンハウジング１７ｂが設けられる。コンプレッサハウジング１７ａにはコンプレッサ回転翼（図示せず）が回転可能に収容され、タービンハウジング１７ｂにはタービン回転翼（図示せず）が回転可能に収容される。コンプレッサ回転翼とタービン回転翼とはシャフト（図示せず）により連結され、エンジン１１から排出される排ガスのエネルギによりタービン回転翼及びシャフトを介してコンプレッサ回転翼が回転し、このコンプレッサ回転翼の回転により吸気管１３内の吸入空気が圧縮されるように構成される。

【0018】

排気管１６の途中には、排ガス中のパティキュレートを捕集可能なフィルタ１９が設けられる。このフィルタ１９は排気管１６より大径のケース２１に収容される。またフィルタ１９は、図示しないが、コージェライトのようなセラミックからなる多孔質の隔壁で仕切られた多角形断面を有する。このフィルタ１９はこれらの隔壁により多数の互いに平行に形成された貫通孔の相隣接する入口部と出口部を封止部材により交互に封止することにより構成される。更に上記フィルタ１９では、フィルタ１９の入口部から導入されたエンジン１１の排ガスが多孔質の隔壁を通過する際に、この排ガスに含まれるパティキュレートが捕集されて、出口部から排出されるようになっている。なお、図２中の符号２２はフィルタ１９より排ガス上流側のケース２１に収容された酸化触媒である。この酸化触媒２２はモノリス触媒であって、コージェライト製のハニカム担体に白金ゼオライト、白金アルミナ、又は白金−パラジウムアルミナ等の貴金属系触媒をコーティングして構成される。

【0019】

一方、フィルタ１９より排ガス上流側の排気管１６にはグロープラグ２３が設けられる（図１及び図２）。このグロープラグ２３は、エンジン１１に不具合が発生したときであって、この不具合をエンジン１１に設けられたセンサ（例えば、λセンサ、酸素濃度センサ等）で検出できなかったときに、フィルタ１９が急激に目詰まりすることを抑制するために設けられる。またグロープラグ２３は、図１に詳しく示すように、両端が閉止された金属管２３ａと、この金属管２３ａに螺旋状に巻回された状態で遊挿されかつニクロム線等により形成された発熱体２３ｂと、金属管２３ａと発熱体２３ｂとの隙間に充填された無機物の粉末２３ｃとを有する。金属管２３ａはステンレス等の耐熱性を有する金属により形成されることが好ましく、無機物の粉末２３ｃは耐熱性及び電気絶縁性を有しかつ良好な熱導電性を有する窒化ケイ素やマグネシア等のセラミックにより形成されることが好ましい。またグロープラグ２３にはアルミナや窒化アルミ等のセラミックにより形成された筒体２４が嵌着される。この筒体２４の長手方向中央には、外周面に雄ねじ２６ａが形成されたブッシュ２６が嵌着され、排気管１６には、内周面に雌ねじ２７ａが形成されたソケット２７が溶着される。上記筒体２４が嵌着されたグロープラグ２３は、ブッシュ２６の雄ねじ２６ａをソケット２７の雌ねじ２７ａに螺合することにより、排気管１６に取付けられる。このときグロープラグ２３及び筒体２４は、これらの先端が排気管１６の内部中央まで延びるように排気管１６に挿入される。更に筒体２４表面には筒体２４の長手方向に間隔をあけて一対の電極２８，２９が配設される。これらの電極２８，２９は、筒体２４表面の全周にわたって形成されるとともに、一対の電極２８，２９の間に一対の電極２８，２９を分割するように位置しかつ一対の電極２８，２９から等距離にある基準平面３１（一方の電極２８と他方の電極２９とが面対称となる基準平面３１）が排気管１６の孔１６ａの中心線１６ｂを含むように形成されることが好ましい。

【0020】

上記一対の電極２８，２９のうち一方の電極２８は変圧回路３４及びインバータ３２を介してバッテリ３３に電気的に接続され、他方の電極３９は接地される（図１）。また上記発熱体２３ｂの一端は金属管２３ａ内を通るワイヤハーネスを介して一方の端子２３ｄに電気的に接続され、この一方の端子２３ｄは駆動回路３５を介してバッテリ３３に電気的に接続される。発熱体２３ｂの他端は金属管２３ａを介して他方の端子２３ｅに電気的に接続され、この他方の端子２３ｅは接地される。一方の電極２８と変圧回路３４とを接続するワイヤハーネス３６にはこのワイヤハーネス３６に流れる電流を測定する電流計３７が設けられる（図１及び図４）。電流計３７の測定値（検出出力）はコントローラ３８の制御入力に接続され、コントローラ３８の制御出力は上記インバータ３２及び駆動回路３５にそれぞれ接続される（図１）。このコントローラ３８は、インバータ３２を制御することにより、直流電圧（バッテリ電圧）が矩形波状の交流電圧（０．０１〜１００Ｈｚ程度）に変換され、更に変圧回路３４によりその電圧が第１電圧（例えば、ＡＣ ０．５ｋＶ〜ＡＣ ４ｋＶ程度）に変圧されて一対の電極２８，２９間に印加されるように構成される。また発熱体２３ｂに第２電圧（例えば、ＤＣ ０Ｖ〜ＤＣ ２４Ｖ程度）が印加されると、筒体２４表面に付着したパティキュレート又は水分のいずれか一方又は双方を加熱除去され、発熱体２３ｂに第２電圧より低い第３電圧が印加されると、筒体２４表面に付着したパティキュレートを燃焼させずに、一対の電極２８，２９間への第１電圧の印加時に一対の電極２８，２９間の電気抵抗を安定させる所定温度（１３０〜２５０℃の範囲内の所定温度（例えば、２００℃程度））に筒体２４表面が保たれるようになっている。更にコントローラ３８にはメモリ３９が接続される。このメモリ３９には、電流計３７が測定した電流（ピーク電流）に対応する、一対の電極２８，２９間の筒体２４表面に付着したパティキュレート量がマップとして記憶される。なお、一対の電極間に矩形波状の交流電圧ではなく、直流電圧を印加してもよい。

【0021】

一方、フィルタ１９に捕集されたパティキュレートの捕集量は捕集量検出手段（図示せず）により検出される。この捕集量検出手段は、図示しないが、エンジン１１の回転速度及びエンジン１１への燃料噴射量に対するパティキュレートの排出量の積算に基づいてフィルタ１９に捕集されたパティキュレートの捕集量を検出するか、或いはフィルタ１９前後の排ガスの圧力差に基づいてパティキュレートの捕集量を検出するように構成される。なお、図２中の符号４１は、排気マニホルド１４及び吸気管１３をエンジン１１をバイパスして連通接続するＥＧＲ管である。このＥＧＲ管４１は排気マニホルド１４の枝管部から分岐し、インタクーラ１８より吸気下流側の吸気管１３に合流する。また、図２中の符号４２は、ＥＧＲ管４１に設けられこのＥＧＲ管４１から吸気管１３に還流される排ガス（ＥＧＲガス）の流量を調整するＥＧＲバルブである。更に、図２中の符号４３は、ＥＧＲ管４１を通る排ガス（ＥＧＲガス）を冷却するＥＧＲクーラである。

【0022】

このように構成された排ガス中のパティキュレート量の検出装置の動作を図３のフローチャート図に基づいて説明する。電源をオンしてエンジン１１を始動すると、先ずコントローラ３８は、グロープラグ２３の発熱体２３ｂに第２電圧を印加する。これにより発熱体２３ｂの発生した熱が無機物の粉末２３ｃ及び金属管２３ａを通って筒体２４に伝達され、筒体２４表面の温度が極めて高くなるので、筒体２４表面に付着したパティキュレート及び水分が加熱除去される。このとき上記第２電圧を例えば２４Ｖとすると、一対の電極２８，２９間に流れる電流は、図６（ａ）に示すように、筒体２４表面の温度が低いため１０Ａ程度まで急激に上昇した後、次第に低下し、約３０秒で略一定（例えば４Ａ程度）になり、一対の電極２８，２９間の筒体２４表面の温度は、図６（ｂ）に示すように、次第に上昇し、３０秒程度で例えば７００℃程度まで上昇し、一対の電極２８，２９間の筒体表面に付着したパティキュレートは、図６（ｃ）に示すように、徐々に燃焼して、約３０秒程度で略完全に加熱除去される。一対の電極２８，２９間に第２電圧を印加してから３０秒経過すると、コントローラ３８は、発熱体２３ｂに第２電圧より低い第３電圧（例えば、１２Ｖ程度）を印加する。これにより、筒体２４表面が所定温度（１３０〜２５０℃の範囲内の所定温度（例えば、２００℃程度））に保たれる。この状態でコントローラ３８は、一対の電極２８，２９間に第１電圧（例えば、図５（ａ）に示すような周波数が１Ｈｚである矩形波状の交流電圧）を印加し、このときの一対の電極２８，２９間の電気抵抗を筒体２４表面のパティキュレート量がゼロである状態に対応させる補正を行う。具体的には、コントローラ３８は、一対の電極２８，２９間に第１電圧を印加したときに、電流計３７の測定した例えば図５（ｂ）に示すような電流波形を検出出力として取込み、上記第１電圧をこの電流波形のピーク電流で除して一対の電極２８，２９間の電気抵抗を求め、この電気抵抗を筒体２４表面のパティキュレート量がゼロである状態に対応させる補正を行う。その後、所定時間毎（例えば、１０分毎）に、コントローラが発熱体に第３電圧を印加して、筒体表面の温度を１３０〜２５０℃の範囲内の所定温度（例えば、２００℃程度）に安定させた状態で、一対の電極２８，２９間に第１電圧を印加して得られた一対の電極２８，２９間の電気抵抗をメモリ３９のマップと比較して、筒体２４表面に付着したパティキュレート量を求めることにより、筒体２４表面に付着するパティキュレート量を精度良く検出できる。

【0023】

一方、電源をオンしてエンジン１１を始動し、エンジン１１を連続運転して所定時間経過すると（例えば、３０時間）、上記と同様に、先ずコントローラ３８は、グロープラグ２３の発熱体２３ｂに第２電圧を印加することにより、筒体２４表面に付着したパティキュレートを加熱除去する。次にコントローラ３８は、発熱体２３ｂに第２電圧より低い第３電圧を印加することにより、筒体２４表面を所定温度に保つ。この状態でコントローラ３８は、一対の電極２８，２９間に第１電圧を印加することにより、一対の電極２８，２９間の電気抵抗を筒体２４表面のパティキュレート量がゼロである状態に対応させる補正を行う。このように、コントローラ３８は、エンジン１１の始動毎に又はエンジン１１の連続運転状態における所定時間経過毎に、筒体２４表面のパティキュレートを燃焼除去した後に、一対の電極２８，２９間の筒体表面の温度を略一定にして一対の電極２８，２９間の電気抵抗を安定にした状態で、一対の電極２８，２９間の電気抵抗のゼロ点補正を行うので、その後、所定時間毎（例えば、１０分毎）に、コントローラ３８が筒体表面の温度を１３０〜２５０℃の範囲内の所定温度（例えば、２００℃程度）に安定させた状態で、一対の電極２８，２９間に第１電圧を印加して得られた一対の電極２８，２９間の電気抵抗をメモリ３９のマップと比較して、筒体２４表面に付着したパティキュレート量を求めることにより、筒体２４表面に付着するパティキュレート量を精度良く検出できる。この結果、エンジン１１に不具合が発生して排ガス中のパティキュレート量が急激に多くなっても、本発明のパティキュレート量の検出装置が筒体２４表面に付着したパティキュレート量が急激に多くなったことを検出するので、エンジン１１の不具合を速やかに検出でき、フィルタ１９の急激な目詰まりを防止できる。

【0024】

＜第２の実施の形態＞
図７及び図８は第２の実施の形態を示す。図７及び図８において図４及び図５と同一符号は同一部品を示す。この実施の形態では、電流計が用いられずに、一対の電極２８，２９のうち他方の電極２９を接地するワイヤハーネス６１に設けられたコンデンサ６２と、このワイヤハーネス６１にコンデンサ６２と並列になるように接続された電圧計６３とが用いられる。この電圧計６３の測定するコンデンサ６２の充電電圧はコントローラの制御入力に接続される。またメモリには、電圧計６３が測定した充電電圧（ピーク電圧）に対応する、一対の電極２８，２９間の筒体表面に付着したパティキュレート量がマップとして記憶される。上記以外は第１の実施の形態と同一に構成される。

【0025】

このように構成された排ガス中のパティキュレート量の検出装置では、コントローラは、エンジンの始動毎に又はエンジンの連続運転状態における所定時間経過毎に、筒体表面のパティキュレートを燃焼除去した後に、一対の電極２８，２９間の筒体表面の温度を略一定にして一対の電極２８，２９間の充電電圧を安定にした状態で、一対の電極２８，２９間の充電電圧のゼロ点補正を行うので、その後、所定時間毎（例えば、１０分毎）にコントローラが一対の電極２８，２９間に第１電圧を印加して得られた一対の電極２８，２９間の充電電圧をメモリのマップと比較して筒体表面に付着したパティキュレート量を求めることにより、筒体表面に付着するパティキュレート量を精度良く検出できる。上記以外の動作は第１の実施の形態の動作と略同様であるので、繰返しの説明を省略する。

【0026】

なお、上記第１及び第２実施の形態では、本発明の検出方法及び検出装置をディーゼルエンジンに適用したが、本発明の検出方法及び検出装置をガソリンエンジンに適用してもよい。また、上記第１及び第２の実施の形態では、本発明の検出方法及び検出装置をターボ過給機付ディーゼルエンジンに適用したが、本発明の検出方法及び検出装置を自然吸気型ディーゼルエンジン又は自然吸気型ガソリンエンジンに適用してもよい。また、上記第１及び第２実施の形態では、一対の電極間の筒体表面に酸化触媒層を形成しなかったが、一対の電極間の筒体表面に酸化触媒層を形成してもよい。この場合、発熱体に第２電圧を印加して筒体表面の温度が上昇したときに、酸化触媒が筒体表面に付着したパティキュレートの燃焼を促進する、即ち酸化触媒がパティキュレートの燃焼開始温度を低くしかつ燃焼速度を速くするので、一対の電極間の筒体表面に付着したパティキュレートを短時間で確実に燃焼除去できる。上記酸化触媒層としては、白金を担持したアルミナやゼオライトを筒体表面にコーティングして得られた白金系の酸化触媒層や、銀を担持した酸化セリウムを筒体表面にコーティングして得られた銀系の酸化触媒層などが挙げられる。更に、上記第１及び第２の実施の形態では、グロープラグをフィルタより排ガス上流側の排気管に設けたが、グロープラグをフィルタより排ガス下流側の排気管に設けてもよい。これによりフィルタの故障を速やかに検出することができる。

【符号の説明】

【0027】

１１ ディーゼルエンジン（エンジン）
１６ 排気管
１９ フィルタ
２３ グロープラグ
２３ｂ 発熱体
２４ 筒体
２８，２９ 電極
３８ コントローラ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】