颗粒状物质检测传感器的制作方法

本申请基于2014年6月16日提出的日本申请2014－123663号，在此引用其记载内容。

技术领域

本发明涉及用于对从内燃机排出的废气中包含的颗粒状物质进行检测的颗粒状物质检测传感器。

背景技术：

在内燃机的排气管设有对废气中包含的颗粒状物质(Particulate Matter：PM)进行捕捉的废气净化装置。该废气净化装置具备具有对废气中包含的颗粒状物质的量进行检测的颗粒状物质检测传感器的颗粒状物质检测装置，基于由该颗粒状物质检测装置得到的信息，进行废气净化装置的故障检测。

作为在废气净化装置中使用的颗粒状物质检测传感器，例如有专利文献1中示出的结构。专利文献1的颗粒状物质检测传感器具有检测部和内包检测部的罩。检测部具备使颗粒状物质堆积的被堆积部，该被堆积部形成在朝向与颗粒状物质检测传感器的轴向正交的方向的侧面。此外，在罩的与被堆积部对置的上游侧的位置上形成有导入孔。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2012－68148号公报

技术实现要素：

但是，专利文献1的颗粒状物质检测传感器有以下的问题。

在专利文献1的颗粒状物质检测传感器中，为了提高颗粒状物质的检测精度，需要将被堆积部以及与其对置的导入孔朝向在排气管中流通的废气的流通方向上游侧来配置。因此，需要对颗粒状物质检测传感器的组装角度进行管理，组装所需要的工时以及成本增大。

本发明是鉴于该背景而做出的，希望提供能够提高组装作业性、并且提高颗粒状物质的检测精度的颗粒状物质检测传感器而得到的。

本发明的一个方式中，提供颗粒状物质检测传感器，其特征在于，具有：颗粒量检测部，具备使从内燃机排出的废气中包含的颗粒状物质的一部分堆积的被堆积部、和在该被堆积部上相互离开而配置的多个检测电极，根据因在上述被堆积部中堆积上述颗粒状物质而引起的电特性的变化，使电信号的输出变化；以及罩部件，具有以包围该颗粒量检测部的周围的方式配设的圆筒状的罩壁部；上述颗粒量检测部的上述被堆积部以朝向上述罩部件的前端侧的方式配置，上述罩部件的上述罩壁部具备形成在比上述被堆积部靠前端侧的位置的多个废气导入孔。

上述颗粒状物质检测传感器中，上述被堆积部以朝向上述罩的前端侧的方式配置。因此，即使在以上述颗粒状物质检测传感器的中心轴为中心的周向上、上述颗粒状物质检测传感器的组装角度变化，相对于废气的流通方向的上述被堆积部的朝向也不变化。此外，上述罩部件中，设有多个上述废气导入孔，因此即使在上述周向上上述颗粒状物质检测传感器的组装角度变化，也能够使废气从各废气导入孔稳定地流入。由此，不需要对上述周向上的上述颗粒状物质检测传感器的组装角度进行管理，能够容易地组装上述颗粒状物质检测传感器。

此外，废气从上述多个废气导入孔向上述被堆积部的前端侧的空间流入。因此，废气容易接触到上述被堆积部，能够使颗粒状物质高效地堆积在上述被堆积部。

如以上那样，根据上述颗粒状物质检测传感器，能够提高组装作业性，能够提高颗粒状物质的检测精度。

此外，优选的是，上述颗粒状物质检测传感器中，从上述轴向观察时，上述多个废气导入孔以等间隔形成。在该情况下，能够平衡良好地配置上述多个废气导入孔。由此，能够使从上述多个废气导入孔向上述罩部件的内侧流入的废气的流量稳定。

此外，优选的是，上述罩部件具有在其前端部开口的废气排出孔。在该情况下，通过将上述罩部件的内部的废气从上述废气排出孔排出，能够从上述多个废气导入孔高效地导入废气。

此外，优选的是，上述废气导入孔具备整流部件，该整流部件以随着朝向上述罩部件的内侧而接近上述被堆积部的方式倾斜。在该情况下，能够使从上述废气导入孔流入的废气高效地接触到上述被堆积部。

此外，优选的是，在上述罩部件的外周侧，以与该罩部件成为同轴的方式配设有圆筒状的外侧罩部件，该外侧罩部件具有多个外侧导入孔，构成为，从该多个外侧导入孔导入的废气使导入方向变化后，从上述废气导入孔向上述罩部件的内侧导入。在该情况下，在使废气的导入方向变化时，能够从废气分离水分、对电特性的变化不作贡献的粗大的颗粒状物质等混入物。此外，通过使废气在上述罩部件与上述外侧罩部件之间流通，废气被分散，能够使从上述各废气导入孔流入的废气的流入量均匀化。由此，能够进一步提高上述颗粒状物质检测传感器的颗粒状物质的检测精度。

此外，优选的是，上述多个外侧导入孔形成在比上述多个废气导入孔靠上述前端侧的位置。在该情况下，能够使废气的导入方向容易地变化，能够从废气分离水分、对电特性的变化不作贡献的粗大的颗粒状物质等混入物。特别地，在以上述轴向为上下方向、以上述前端侧为下方的情况下，能够更高效地分离重量重的水分、粗大的颗粒状物质。

此外，优选的是，从上述轴向观察时，上述多个外侧导入孔和上述多个废气导入孔形成于在径向上重叠的位置。在该情况下，能够形成从上述多个外侧导入孔侧朝向上述多个废气导入孔侧的废气的流通。由此，能够使废气从上述废气导入孔朝向上述被堆积部流通，能够使废气高效地接触到上述被堆积部。因此，能够进一步提高颗粒状物质检测传感器的检测精度。

此外，优选的是，从上述轴向观察时，上述多个外侧导入孔和上述多个废气导入孔形成于在周向上相互错开的位置。在该情况下，能够使废气在上述罩部件与上述外侧罩部件之间高效地分散。由此，能够使废气从多个废气导入孔向上述罩部件的内侧平衡良好地流入。

关于本发明的上述以及其他目的、特征以及优点，若将与优选的实施方式有关的以下的详细的说明与所附的附图一起阅读，则容易变得明确，能够充分理解。

附图说明

图1是表示实施例1中的颗粒状物质检测传感器的说明图。

图2是图1中的颗粒状物质检测传感器的一部分的部分放大图。

图3是实施例1中的、(A)表示安装角度0°的颗粒状物质检测传感器的截面图，(B)表示安装角度90°的颗粒状物质检测传感器的截面图(相当于图2中的III－III向视截面图)。

图4是表示实施例1中的被堆积部的构造的说明图。

图5是实施例2中的、(A)表示安装角度0°的颗粒状物质检测传感器的截面图，(B)表示安装角度90°的颗粒状物质检测传感器的截面图(相当于图2中的III－III向视截面图)。

图6是表示实施例3中的颗粒状物质检测传感器的说明图。

图7是实施例3中的(A)表示安装角度0°的颗粒状物质检测传感器的截面图，(B)表示安装角度90°的颗粒状物质检测传感器的截面图(相当于图6中的VII－VII向视截面图)。

图8是表示比较例中的颗粒状物质检测传感器的说明图。

图9是比较例中的、(A)表示安装角度0°的颗粒状物质检测传感器的截面图，(B)表示安装角度90°的颗粒状物质检测传感器的截面图(相当于图2中的IX－IX向视截面图)。

图10是表示确认试验中的最小检测量与安装角度之间的关系的图表。

图11是表示实施例4中的颗粒状物质检测传感器的一例的说明图。

图12是表示实施例4中的颗粒状物质检测传感器的其他例的说明图。

具体实施方式

以下，参照所附的附图更详细地说明本发明的实施方式。但是，本发明也可以通过很多不同的形态实施，不应解释为限定于本说明书中说明的实施方式。反而，这些实施方式是为了使该发明的公开彻底且完整、将本发明的范围向本领域技术人员完整地传递而提供的。另外，类似的标号在附图整体中表示类似的构成要素。

(实施例1)

参照图1～图4对涉及上述颗粒状物质检测传感器的实施例进行说明。

如图1及图2所示，颗粒状物质检测传感器1具有：颗粒量检测部2，根据因从内燃机排出的废气G中包含的颗粒状物质堆积而发生的电特性的变化，使电信号的输出变化；以及罩部件3，具有以将颗粒量检测部2的周围包围的方式配设的圆筒状的罩壁部31。颗粒量检测部2具备使颗粒状物质的一部分堆积的被堆积部21、以及在被堆积部21上相互离开而配置的多个检测电极23。颗粒量检测部2的被堆积部21以朝向罩部件3的前端侧的方式配置。罩部件3的罩壁部31具备形成在比被堆积部21靠前端侧的位置的多个废气导入孔311。

以下更详细地说明。

本例的颗粒状物质检测传感器1用于检测从搭载于汽车的内燃机通过排气管排出的废气G中包含的颗粒状物质。基于由颗粒状物质检测传感器1得到的信息，进行废气净化装置的故障检测。

颗粒状物质检测传感器1以向排气管的内侧突出的方式配设，将颗粒状物质检测传感器1的轴向D的在排气管的内侧配置的端部侧作为前端侧，将其相反侧作为基端侧。另外，在本例中，轴向D与上下方向为同一方向，前端侧位于下方，基端侧位于上方。此外，将废气G在排气管内流通的方向表示为流通方向F。

如图1～图3所示，颗粒状物质检测传感器1具有上述的颗粒量检测部2和罩部件3、覆盖罩部件3的外侧罩部件4、以及将它们进行保持的壳体部件5。

壳体部件5呈大致圆筒状，在内侧将颗粒量检测部2插通并保持，并且在前端面保持罩部件3和外侧罩部件4。此外，在壳体部件5的外周侧面形成有外螺纹部51。通过将该外螺纹部51与在排气管中贯通形成的螺纹孔螺合，能够在使颗粒状物质检测传感器1的前端侧在排气管内露出的状态下将颗粒状物质检测传感器1固定于排气管。此外，颗粒状物质检测传感器1设置在排气管中的废气净化装置的下游侧。

颗粒量检测部2具备使废气G中的颗粒状物质堆积的被堆积部21、以及在被堆积部21上相互离开而配置的多个检测电极23。如图4所示，通过将5片使绝缘性材料以板状成形而成的基材22层叠，颗粒量检测部2形成为棒状。在5片基材22之中的4片中，在主面的前端侧，由导电性材料构成的检测电极23分别以正极231和负极232交替地层叠的方式形成。此外，在形成有检测电极23的4片之中的分别形成有正极231以及负极232的2片，形成有从检测电极23向基端侧延伸的引出电极部24。

在将5片基材22层叠而形成的颗粒量检测部2的前端，形成有被堆积部21。通过在被堆积部21堆积的颗粒状物质，露出到被堆积部21的检测电极23彼此导通，由此检测电极23间的电阻值减小。检测电极23之间被施加电压，随着检测电极23间的电阻值的变化，作为流过检测电极23间的电信号的电流量变化。由此，从颗粒量检测部2输出的电流值变化。也就是说，从颗粒量检测部2输出的电流值根据被堆积部21中的颗粒状物质的堆积量而变化，具有与颗粒状物质的堆积量相关的信息。通过使用该电流值，能够检测被堆积部21中的颗粒状物质的堆积量。本例中，颗粒量检测部中检测到的电流输出至具备分流电阻的控制单元(未图示)，控制单元输出通过电流值与分流电阻的积来计算的电压。该电压成为颗粒状物质检测传感器1的输出。

如图1～图3所示，罩部件3具有包围颗粒量检测部2的圆筒状的罩壁部31、形成在罩壁部31的前端的罩底部32、以及从罩壁部31的基端向外周侧竖立设置的罩凸缘部33。通过在壳体部件5的前端面铆接罩凸缘部33，罩部件3固定于壳体部件5。

在罩壁部31形成有6个废气导入孔311。废气导入孔311的内径呈圆形，在从轴向D观察时，在罩壁部31的圆周方向上以等间隔形成。此外，废气导入孔311形成在比颗粒量检测部2的被堆积部21靠前端侧的位置。

在罩底部32的中心，形成有在轴向D上贯通形成的废气排出孔321。

外侧罩部件4具有包围罩部件3的圆筒状的外侧壁部41、形成在外侧壁部41的前端的外侧底部42、以及从外侧壁部41的基端向外周侧竖立设置的外侧凸缘部43。通过将外侧凸缘部43与罩部件3的罩凸缘部33一起铆接于壳体部件5的前端面，外侧罩部件4固定于壳体部件5。

在外侧壁部41形成有6个外侧导入孔411。外侧导入孔411的内径呈圆形，从轴向D观察时，在外侧壁部41的圆周方向上以等间隔形成，并且各外侧导入孔411和各废气导入孔311形成于在径向上重叠的位置。此外，外侧导入孔411形成在比废气导入孔311靠前端侧的位置。

在外侧底部42的中心，形成有在轴向D上贯通形成的外侧排出孔421。

在本例的颗粒状物质检测传感器1中构成为，从多个外侧导入孔411导入的废气G使导入方向变化后，从上述废气导入孔311向上述罩部件3的内侧导入。即，沿着在排气管内流通的废气G的流通方向F从外侧导入孔411向外侧罩部件4的内侧流入的废气G通过与罩部件3的罩壁部31碰撞，将导入方向变化为沿着罩壁部31。并且，流通罩部件3与外侧罩部件4之间的空隙，从废气导入孔311向罩部件3的内侧流入。

接着，对本例的作用效果进行说明。

颗粒状物质检测传感器1中，被堆积部21以朝向罩部件3的前端侧的方式配置。因此，即使在以颗粒状物质检测传感器1的中心轴为中心的周向上颗粒状物质检测传感器1的组装角度变化，相对于废气G的流通方向F的被堆积部21的朝向也不变化。此外，罩部件3中，设有多个废气导入孔311，因此即使在周向上颗粒状物质检测传感器1的组装角度变化，也能够使废气G从各废气导入孔311稳定地流入。由此，不需要对周向上的颗粒状物质检测传感器1的组装角度进行管理，能够容易地组装颗粒状物质检测传感器1。

此外，废气G从多个废气导入孔311向被堆积部21的前端侧的空间流入。因此，废气G容易接触到被堆积部21，能够使颗粒状物质有效地堆积在被堆积部21中。

此外，从轴向D观察时，多个废气导入孔311以等间隔形成。因此，能够将多个废气导入孔311平衡良好地配置。由此，能够使从多个废气导入孔311向罩部件3的内侧流入的废气G的流入量稳定。

此外，罩部件3在其前端部具有开口的废气排出孔321。因此，通过将罩部件3的内部的废气G从废气排出孔321排出，能够从多个废气导入孔311高效地导入废气G。

此外，在罩部件3的外周侧，以与该罩部件3成为同轴的方式配设有圆筒状的外侧罩部件4，该外侧罩部件4具有多个外侧导入孔411，构成为从该多个外侧导入孔411导入的废气G在使导入方向变化后，从废气导入孔311向罩部件3的内侧导入。因此，在使废气G的导入方向变化时，能够从废气分离水分、对电特性的变化不作贡献的粗大的颗粒状物质等混入物。此外，废气G在罩部件3与外侧罩部件4之间流通，由此废气G被分散，能够将从各废气导入孔311流入的废气G的流入量均匀化。由此，能够进一步提高颗粒状物质检测传感器1的颗粒状物质的检测精度。

此外，多个外侧导入孔411形成在比多个废气导入孔311靠前端侧的位置。因此，能够使废气G的导入方向容易地变化，能够从废气G分离水分、对电特性的变化不作贡献的粗大的颗粒状物质等混入物。本例中，以轴向D为上下方向，以前端侧为下方，因此能够更高效地分离重量重的水分、粗大的颗粒状物质。

此外，在从轴向D观察时，多个外侧导入孔411和多个废气导入孔311形成于在径向上重叠的位置。因此，能够形成从多个外侧导入孔411侧朝向多个废气导入孔311侧的废气G的流通。由此，能够使废气G从废气导入孔311向被堆积部21流通，能够使废气G高效地接触到被堆积部21。因此，能够进一步提高颗粒状物质检测传感器1的检测精度。

此外，外侧罩部件4在其前端部具有开口的外侧排出孔421。因此，通过将外侧罩部件4的内部的废气G从外侧排出孔421排出，能够从多个外侧导入孔411高效地导入废气G。

此外，颗粒量检测部2根据检测电极23间的电阻的变化，使电信号的输出变化。利用检测电极23间的电阻值的变化的电阻式的颗粒量检测部2与其他形式的颗粒量检测部2相比，颗粒状物质的检测精度高、不均匀少。因此，能够进一步提高颗粒状物质的堆积量的检测精度。

如以上那样，根据本例的颗粒状物质检测传感器1，能够提高组装作业性，并且提高颗粒状物质的检测精度。

(实施例2)

本例是将实施例1中的颗粒状物质检测传感器1的构造的一部分变更而得到的。

本例的颗粒状物质检测传感器1中，从轴向D观察时，罩部件3的废气导入孔311和外侧罩部件4的外侧导入孔411配置于在圆周方向上相互错开的位置。本例中，各外侧导入孔411配置在相邻配设的废气导入孔311的中间位置。

其他结构与实施例1相同。另外，只要没有特别说明，则本例或与本例有关的附图中使用的标号之中的、与实施例1中使用的标号相同的标号表示与实施例1相同的构成要素等。

本例的颗粒状物质检测传感器1中，从轴向D观察时，多个外侧导入孔411和多个废气导入孔311形成于在周向上相互错开的位置。因此，能够在罩部件3与外侧罩部件4之间使废气G高效地分散。由此，能够使废气G从多个废气导入孔311向罩部件3的内侧平衡良好地流入。

(实施例3)

本例是将实施例1中的颗粒状物质检测传感器1的构造的一部分变更而得到的。

如图5以及图6所示，本例的颗粒状物质检测传感器1中的废气导入孔311具备整流部件312。整流部件312通过将罩壁部31的一部分以使前端侧朝向罩部件3的外侧的方式切出而形成。整流部件312以随着从前端侧朝向罩部件3的内侧而接近被堆积部21的方式倾斜。此外，整流部件312的前端形成为大致半圆状。

其他结构与实施例1相同。另外，只要没有特别说明，在本例或有关本例的附图中使用的标号之中的与实施例1中使用的标号相同的标号表示与实施例1相同的构成要素等。

本例的颗粒状物质检测传感器1中，废气导入孔311具备以随着朝向罩部件3的内侧而接近被堆积部21的方式倾斜的整流部件312。因此，能够使从废气导入孔311流入的废气G高效地接触到被堆积部21。

(确认试验)

本确认试验中，进行了实施例以及比较例的颗粒状物质检测传感器1的因组装角度而异的检测精度的比较。

作为实施例，使用了实施例1～实施例3所示的颗粒状物质检测传感器1。

如图8以及图9所示，作为比较例的颗粒状物质检测传感器10使用了具有在与颗粒状物质检测传感器10的轴向D正交的方向上形成有被堆积部210的颗粒量检测部20、与实施例1相同的罩部件3以及外侧罩部件4的颗粒状物质检测传感器10。另外，罩部件3的废气导入孔311之中的一个以与被堆积部210对置的方式配设。

其他结构与实施例1相同。另外，只要没有特别说明，在本例或有关本例的附图中使用的标号之中的、与实施例1中使用的标号相同的标号表示与实施例1相同的构成要素等。

将实施例1～实施例3以及比较例的颗粒状物质检测传感器1、10组装到排气管，使废气G在排气管中流通。并且，计测了各颗粒状物质检测传感器1、10的、可检测的堆积量的最小值即最小检测量。

图3(A)、图5(A)、图7(A)以及图9(A)表示各颗粒状物质检测传感器1、10的组装角度为0°的状态。此外，图3(B)、图5(B)、图7(B)以及图9(B)是使各颗粒状物质检测传感器1、10以中心轴为中心相对于0°的组装角度旋转90°的图，表示组装角度为90°的状态。实施例1～实施例3以及比较例的颗粒状物质检测传感器中，进行了使组装角度为0°和90°时的检测精度的比较。

图10是以纵轴为最小检测量、以横轴为颗粒状物质检测传感器1、10的组装角度的图表。此外，图10中分别是实线L1表示实施例1，实线L2表示实施例2，实线L3表示实施例3，实线L4表示比较例的颗粒状物质检测传感器1、10。

如图10所示，确认到：与比较例的颗粒状物质检测传感器10相比，实施例1～实施例3的颗粒状物质检测传感器1中，由组装角度带来的最小检测量的变化量更小。也就是说，实施例1～实施例3中，由组装角度带来的检测精度的不均匀较小。

此外，确认到：实施例3的颗粒状物质检测传感器1中，与实施例1、实施例2以及比较例的颗粒状物质检测传感器1、10相比，最小检测量更小。也就是说，实施例3中检测精度得到了提高。

(实施例4)

本例是将实施例3的颗粒状物质检测传感器中的整流部件的形状的一部分变更而得到的。

在图11所示的颗粒状物质检测传感器1中的废气导入孔311中形成的整流部件312通过将罩壁部31的一部分从基端侧朝向罩部件3的外侧切出而形成。

在图12所示的颗粒状物质检测传感器1中的废气导入孔311中形成的整流部件312在从轴向D观察时形成为大致四边状。

其他结构与实施例3相同。另外，只要没有特别说明，在本例或有关本例的附图中使用的标号之中的与实施例3中使用的标号相同的标号表示与实施例3相同的构成要素等。

此外，本例中也能够得到与实施例3相同的作用效果。