[发明专利]颗粒物数量检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种在安装在车辆中的内燃机的排气道中用于检测存在于废气中的颗粒物(PM)的数量的技术。

背景技术

通常，使用这样的方法检测废气中的颗粒物(PM)的数量，所述方法为使用包括氧化催化剂的传感器、加热氧化催化剂的加热器和检测氧化催化剂的温度的温度传感器(例如，参见日本专利申请公报No.2008-261322(JP-A-2008-261322))。

上述引证的参考文献将在被氧化催化剂收集或沉积在氧化催化剂上的颗粒物的氧化期间所产生的热量作为参数。相关技术旨在确定被氧化催化剂收集或沉积在氧化催化剂上的颗粒物的数量。

然而，废气净化的最新进展已经发展到减小从内燃机排放的颗粒物的直径。具体地，当检测装置布置在排气道中并且位于颗粒过滤器下游时，从颗粒物中泄漏的颗粒物的直径将减小。

因此，氧化催化剂不能捕获废气中的所有颗粒物。在这种情况下，废气中的颗粒物的数量与被氧化催化剂所收集的颗粒物的数量相互不紧密关联。因此，降低了检测颗粒物的数量的准确度。

发明内容

本发明提供了一种技术，所述技术能够更加准确地检测存在于内燃机的废气中的颗粒物的数量。

在本发明中，多孔结构布置在内燃机的排气道中，所述多孔结构包括沿着废气流动方向布置的一对电极和插置在电极之间的固体电解质，并且根据电极之间所产生的电势差来确定废气中的颗粒物的数量。

根据本发明的一方面的颗粒物数量检测系统包括：多孔的第一电极，所述第一电极设置在内燃机的排气道中；多孔的第二电极，所述第二电极布置在排气道中并且位于第一电极下游；多孔固体电解质，所述多孔固体电解质插置在第一电极和第二电极之间；测量部分，所述测量部分测量第一电极和第二电极之间的电势差；以及确定部分，所述确定部分根据测量得到的电势差来确定废气中颗粒物的数量。

本结构的孔隙收集存在于废气中的颗粒物。在这种情况下，存在于废气中的颗粒物被本结构的相对于废气流动方向的上游区域所收集(第一电极和固体电解质)。因此，第一电极的至少一部分被颗粒物所覆盖。结果，在第一电极和第二电极之间产生氧分压的差。上述氧分压的差随着覆盖第一电极的颗粒物的数量的增加而增大(由于第一电极的没有被颗粒物覆盖的区域的面积减小)。

在这种情况下，当在第一电极和第二电极之间产生氧分压差时，发生对应于氧分压差的极化。由此，在第一电极和第二电极之间产生电势差。因此，通过测量电极之间的电势差能够计算出被本结构所收集的颗粒物的数量。

应当注意的是，由于根据本发明的上述方面的结构由多孔固体电解质和多孔电极所形成，所以本结构也收集废气中的小直径颗粒物。结果，存在于废气中的颗粒物的数量与被本结构所收集的颗粒物的数量相互紧密关联。因此，随着存在于废气中的颗粒物的数量增多，被本结构所收集的颗粒物的数量也增多。换言之，存在于废气中的颗粒物的数量增多，电极之间的氧分压差(电势差)增大。

在这种情况下，事先通过利用实验等的调配操作(adaptation operation)，获得电极之间的电势差和废气中的颗粒物的数量之间的关系(例如，用于将电势差转化为颗粒物数量的函数表达式、示出了电势差的绝对值和颗粒物数量的绝对值之间的关系的图表，等)，由此通过电极之间的电势差来确定废气中的颗粒物的数量。

相应地，根据本发明的上述方面的颗粒物数量检测系统使得能够更加准确地确定存在于废气中的颗粒物的数量。应当注意的是，当固体电解质的温度等于或高于活化温度时，固体电解质作为电解质的功能被激活。因此，在内燃机冷起动之后的短时间内或者在持续一种废气温度较低(例如，减速运转状态，空转运转状态，等)的运转状态之后的短时间内，固体电解质的温度可能变得低于活化温度。因此，根据本发明的上述方面的颗粒物数量检测系统可以装配有温度调节部分，所述温度调节部分保持固体电解质的温度等于或高于活化温度。

同时，当被本结构所收集的颗粒物的数量增加时，第一电极的无遮蔽区域(没有被颗粒物所覆盖或能够与废气相接触)的面积减小，并且在第一电极中以及周围的氧分压相应地下降。然而，当所收集的颗粒物的数量超过某一定量时，氧分压不再下降。结果，在被本结构所收集的颗粒物的数量超过某一定量时(例如，在第一电极的全部区域都被颗粒物覆盖时所收集的颗粒物的数量)，电极之间的电势差和被本结构所收集的颗粒物的数量相互不关联。因此，需要保持被本结构所收集的颗粒物的数量小于某一定量。