狭帯域マイクロ波を用いたDPF中PM堆積量検知技術（第2報）

摘要

環境負荷の低減のため，ディーゼル自動車の排気の規制が年々厳しくなっている.この規制に適合するよう，ディーゼルエンジンの排出ガス後処理装置として，例えばDiesel Oxidation Catalyst (DOC)，Diesel Particulate Filter (DPF)などが導入され，浄化性能を向上することで排出ガス中の規制物質が低減してきた.代表的な環境負荷物質としてはParticulate Matter (PM)があり，主として炭素分で構成されるすすを含hだ状態で，ディーゼルエンジンから排出される.DPFはPM を濾過し，大気へのPMの放出を抑制する.濾過されDPFに堆積したPMは，定期的なDPFの再生により燃焼·除去されるが，再生手法の一つとして，強制再生と言われる方法がある.これは，エンジンの駆動力に関係しない燃料を噴射し，燃料がDOCにおいて酸化される際に発生する酸化熱によりDPFを昇温し，PMを燃焼させるものである.ここで，正確にPM量を測定することで，適切に燃料噴射量を制御できるようになる.この量を正確に測定するために，PMが吸収するマイクロ波を用いる方法が提案されている.また，マイクロ波を用いたセンサーとして，オイル中の残炭濃度を検出する方法が提案されている.これらの方法は，マグネトロンを用いる，もしくは広帯域なマイクロ波を用いるものである.マイクロ波発振源にマグネトロンを用いた場合，サイズが大きいために配置が厳しく，また振動に弱く寿命が短いため定期的な交換が必要となる.一方，広帯域なマイクロ波を用いると，広帯域に対応するためにアンテナや回路の複雑さが必要になるが，高い精度が得られることがわかっている.マイクロ波によるPM堆積量検知方式はコスト等の面から改善の余地があることから，我々は，2.4～2.5 GHz帯の狭帯域のマイクロ波を用いて，PMの堆積量をリアルタイムに測定する検討を行っている.今回，マイクロ波応答からPM堆積量を推定するモデルの改善を行った.新モデルでは，導体中の電磁波の減衰式をベースに，材料の温度特性を取り入れることで推定精度を向上した.本モデルを適用することでPM堆積量の推定精度を0.4 g/L以下に改善することに成功した.