特許 6859971 粒子状物質検出システム

(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】6859971

(24)【登録日】2021年3月30日

(45)【発行日】2021年4月14日

(54)【発明の名称】粒子状物質検出システム

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/04 20060101AFI20210405BHJP

   G01N 15/06 20060101ALI20210405BHJP

   F01N 3/023 20060101ALI20210405BHJP

【ＦＩ】

   G01N27/04 Z

   G01N15/06 D

   F01N3/023 K

【請求項の数】14

【全頁数】36

(21)【出願番号】特願2018-44496(P2018-44496)

(22)【出願日】2018年3月12日

(65)【公開番号】特開2018-200299(P2018-200299A)

(43)【公開日】2018年12月20日

【審査請求日】2019年6月5日

(31)【優先権主張番号】特願2017-104788(P2017-104788)

(32)【優先日】2017年5月26日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110000648

【氏名又は名称】特許業務法人あいち国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山越 好太

(72)【発明者】

【氏名】中田 真吾

(72)【発明者】

【氏名】山村 周作

【審査官】 田中 洋介

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０１３６３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第２６５１０５１（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第２８８５４１７（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開平０３−０２９８４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０５８０８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２４２１１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 独国特許出願公開第１０２０１２００１０４４（ＤＥ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２７／００−２７／２４

Ｇ０１Ｎ １５／００−１５／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

排ガスに含まれる粒子状物質（８）を検出するための粒子状物質検出システム（１）であって、
複数の電極（２）と、該複数の電極の間に介在し上記粒子状物質が堆積する堆積面（２２）とを備える検出部（２１）が、少なくとも一つ形成してある粒子状物質検出センサ（２０）と、
上記検出部に直列に接続されたコンデンサ（３）と、
上記検出部と上記コンデンサとからなる直列体（１０）に直流電圧を加える電源（４）と、
上記粒子状物質によって上記複数の電極のうちの少なくともいずれかが導通されたときに、上記電源から上記コンデンサに蓄えられる電荷が増えることによって上昇する上記コンデンサの電圧を測定する電圧測定部（５）と、を備え、
上記電圧測定部によって測定される上記コンデンサの電圧の変化を利用して、上記排ガスに上記粒子状物質が含まれることを検出するよう構成されている、粒子状物質検出システム。

【請求項2】

排ガスに含まれる粒子状物質（８）を検出するための粒子状物質検出システム（１）であって、
複数の電極（２）のうちのいずれかの電極を用いて構成された検出部（２１）と、上記粒子状物質が堆積する堆積面（２２）と、上記複数の電極のうちの残りの電極を用いて構成されたコンデンサ（３）とが形成してある粒子状物質検出センサ（２０）と、
上記検出部と上記コンデンサとからなる直列体（１０）に直流電圧を加える電源（４）と、
上記粒子状物質によって導通されたいずれかの上記電極間の電荷が失われることに伴う上記コンデンサの電圧の変化を測定する電圧測定部（５）と、を備え、
上記電圧測定部によって測定される上記コンデンサの電圧の変化を利用して、上記排ガスに上記粒子状物質が含まれることを検出するよう構成されている、粒子状物質検出システム。

【請求項3】

排ガスに含まれる粒子状物質（８）を検出するための粒子状物質検出システム（１）であって、
少なくとも３つ以上の電極（２）と、該電極同士の間に介在し上記粒子状物質が堆積する堆積面（２２）とを備える検出部（２１）が形成してある粒子状物質検出センサ（２０）と、
上記少なくとも３つ以上の電極における、両端に位置する電極の間に直流電圧を加え、上記少なくとも３つ以上の電極を、電荷を蓄える、直列に接続されたコンデンサとして機能させる電源（４）と、
上記両端に位置する電極を除く残りのいずれかの電極の電圧を測定する電圧測定部（５）と、を備え、
上記粒子状物質によって導通されたいずれかの上記電極間の電荷が失われることに伴う電圧の変化を上記電圧測定部が測定することによって、上記排ガスに上記粒子状物質が含まれることを検出するよう構成されている、粒子状物質検出システム。

【請求項4】

上記少なくとも３つ以上の電極におけるいずれかの電極は、絶縁層（２３）によって被覆される又は上記堆積面を形成する絶縁材料に埋設されることによって、上記粒子状物質によって導通されない、コンデンサ専用の電極を形成している、請求項３に記載の粒子状物質検出システム。

【請求項5】

上記少なくとも３つ以上の電極は、互いに隣り合う一対の上記電極からなる、複数個の電極対（２４）として形成されており、該複数個の電極対のうち一部の上記電極対は、他の上記電極対よりも上記粒子状物質の堆積量が少なくなる位置に配置されている、請求項３に記載の粒子状物質検出システム。

【請求項6】

上記粒子状物質検出センサは、絶縁材料からなる本体部（２９）と、該本体部に埋設された上記複数の電極と、上記電源又は上記電圧測定部が接続された複数の接続端子（２７）と、上記電極と上記接続端子とを繋ぐ複数の配線（２８）とを備え、
上記コンデンサを構成する上記電極は、上記本体部における、上記接続端子が位置する基端側に配置されており、
上記検出部を構成する上記電極は、上記本体部における、上記基端側とは反対側の先端側に配置されている、請求項２に記載の粒子状物質検出システム。

【請求項7】

上記少なくとも３つ以上の電極は、互いに隣り合う一対の上記電極からなる、複数個の電極対（２４）として形成されており、個々の上記電極対は、静電容量が互いに異なるよう構成されている、請求項３に記載の粒子状物質検出システム。

【請求項8】

上記コンデンサは、上記粒子状物質検出センサの外部において、上記複数の電極に直列に接続されている、請求項１に記載の粒子状物質検出システム。

【請求項9】

上記コンデンサに並列に接続したスイッチ（１１）と、該スイッチのオンオフ動作を制御する制御部（７）とをさらに備え、該制御部は、上記スイッチをオンにして、上記電源の直流電圧を上記コンデンサを介さずに上記検出部にのみ印加した後、上記スイッチをオフにして、上記検出部に上記直流電圧による電荷が蓄えられた状態で、上記コンデンサの電圧を測定するよう構成されている、請求項１、２、６又は８のいずれか１項に記載の粒子状物質検出システム。

【請求項10】

上記コンデンサに並列に接続したスイッチと、該スイッチのオンオフ動作を制御する制御部とをさらに備え、上記粒子状物質検出センサは、上記堆積面に堆積した上記粒子状物質を燃焼して除去するヒータを有し、上記制御部は、上記ヒータを用いて上記粒子状物質を除去した後に、上記コンデンサの電圧の時間上昇率（ΔＶ／Δｔ）を測定し、その測定値が予め定められた閾値（Δ_TH）より低い場合は、一定の時間間隔をおいて上記スイッチをオンし、上記コンデンサに蓄えられた電荷を定期的に放電するよう構成されている、請求項１、２、６又は８のいずれか１項に記載の粒子状物質検出システム。

【請求項11】

上記制御部は、上記時間上昇率が上記閾値より高い場合は、上記粒子状物質検出センサが故障していると判定する、請求項１０に記載の粒子状物質検出システム。

【請求項12】

抵抗（１５）と、該抵抗に直列接続したスイッチとからなり、上記コンデンサに並列接続した直列接続体（１６）を備えると共に、上記スイッチの動作制御をする制御部をさらに備え、該制御部は、上記スイッチのオンオフを周期的に切り替え、該スイッチをオンしたときに、上記電圧測定部を用いて上記抵抗の電圧降下を測定し、該電圧降下の時間変化率（ΔＩＲ／Δｔ）が予め定められた値（Δ_IRTH）よりも大きい場合は、粒径が２．５μｍよりも大きい上記粒子状物質である粗大ＰＭ（８’）が上記堆積面に堆積したと判定する、請求項１、２、６又は８のいずれか１項に記載の粒子状物質検出システム。

【請求項13】

上記堆積面に上記粒子状物質が堆積したか否かを判定する制御部をさらに備え、該制御部は、上記コンデンサの電圧の時間上昇率（ΔＶ/Δｔ）を測定し、その測定値を用いて上記電極間の抵抗（Ｒ）を算出すると共に、算出した抵抗値が所定の閾値（Ｒ_TH）よりも小さくなった場合に、上記堆積面に予め定められた量の上記粒子状物質が堆積したと判断するよう構成されている、請求項１、２、６又は８のいずれか１項に記載の粒子状物質検出システム。

【請求項14】

上記堆積面に上記粒子状物質が堆積したか否かを判定する制御部をさらに備え、該制御部は、上記コンデンサの電圧の時間上昇率（ΔＶ/Δｔ）を測定し、その測定値を用いて上記電極間の抵抗（Ｒ）を算出すると共に、該抵抗の算出値が所定の回数（Ｎ_TH）以上変化した場合は、上記堆積面に予め定められた量の上記粒子状物質が堆積したと判断するよう構成されている、請求項１、２、６又は８のいずれか１項に記載の粒子状物質検出システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、排ガスに含まれる粒子状物質を検出するための粒子状物質検出システムに関する。

【背景技術】

【0002】

排ガスに含まれる粒子状物質（Particulate Matter：以下、ＰＭとも記す）を検出するための粒子状物質検出システム（以下、ＰＭ検出システムとも記す）として、一対の電極と、該一対の電極の間に形成され上記粒子状物質が堆積する堆積面とを有する検出部を備えたものが知られている（下記特許文献１参照）。

【0003】

上記堆積面にＰＭが堆積し、上記一対の電極間にＰＭによる電流経路が形成されると、これら一対の電極間に電流が流れる。上記ＰＭ検出システムでは、この一対の電極間に流れる電流を測定することにより、堆積面に堆積したＰＭの量、すなわち排ガスに含まれるＰＭの量を測定している。例えば、上記電極に電流センサを接続しておき、一対の電極がＰＭによって導通したときに流れる電流を、この電流センサによって測定している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特表２００８−５０２８９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記ＰＭ検出システムでは、ＰＭの検出に時間がかかるという問題がある。すなわち、ＰＭの検出を開始すると、堆積面にＰＭが集まり、まず、一対の電極間にＰＭの電流経路が１本形成される。これにより、電極間に電流が僅かに流れ始める。この後、電流経路の数が次第に増え、電流が徐々に増えてくる（図５７参照）。この電流の上昇速度は比較的遅く、電流センサによって測定できる値に達するまで時間がかかる。したがって、ＰＭの検出に時間がかかりやすい。

【0006】

また、ＰＭの抵抗率は、ＰＭを排出するエンジンの稼働状態や、ＰＭの温度等によって大きく変わる。そのため、ＰＭの抵抗率が異なると、ＰＭの堆積量は同じでも、一対の電極間に流れる電流値が変動する（図５８参照）。したがって、ＰＭの検出精度が低い。

【0007】

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、ＰＭを短時間で検出でき、かつＰＭの検出精度を高くすることが可能な粒子状物質検出システムを提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の第１の態様は、排ガスに含まれる粒子状物質（８）を検出するための粒子状物質検出システム（１）であって、
複数の電極（２）と、該複数の電極の間に介在し上記粒子状物質が堆積する堆積面（２２）とを備える検出部（２１）が、少なくとも一つ形成してある粒子状物質検出センサ（２０）と、
上記検出部に直列に接続されたコンデンサ（３）と、
上記検出部と上記コンデンサとからなる直列体（１０）に直流電圧を加える電源（４）と、
上記粒子状物質によって上記複数の電極のうちの少なくともいずれかが導通されたときに、上記電源から上記コンデンサに蓄えられる電荷が増えることによって上昇する上記コンデンサの電圧を測定する電圧測定部（５）と、を備え、
上記電圧測定部によって測定される上記コンデンサの電圧の変化を利用して、上記排ガスに上記粒子状物質が含まれることを検出するよう構成されている、粒子状物質検出システムにある。
本発明の第２の態様は、排ガスに含まれる粒子状物質（８）を検出するための粒子状物質検出システム（１）であって、
複数の電極（２）のうちのいずれかの電極を用いて構成された検出部（２１）と、上記粒子状物質が堆積する堆積面（２２）と、上記複数の電極のうちの残りの電極を用いて構成されたコンデンサ（３）とが形成してある粒子状物質検出センサ（２０）と、
上記検出部と上記コンデンサとからなる直列体（１０）に直流電圧を加える電源（４）と、
上記粒子状物質によって導通されたいずれかの上記電極間の電荷が失われることに伴う上記コンデンサの電圧の変化を測定する電圧測定部（５）と、を備え、
上記電圧測定部によって測定される上記コンデンサの電圧の変化を利用して、上記排ガスに上記粒子状物質が含まれることを検出するよう構成されている、粒子状物質検出システムにある。
本発明の第３の態様は、排ガスに含まれる粒子状物質（８）を検出するための粒子状物質検出システム（１）であって、
少なくとも３つ以上の電極（２）と、該電極同士の間に介在し上記粒子状物質が堆積する堆積面（２２）とを備える検出部（２１）が形成してある粒子状物質検出センサ（２０）と、
上記少なくとも３つ以上の電極における、両端に位置する電極の間に直流電圧を加え、上記少なくとも３つ以上の電極を、電荷を蓄える、直列に接続されたコンデンサとして機能させる電源（４）と、
上記両端に位置する電極を除く残りのいずれかの電極の電圧を測定する電圧測定部（５）と、を備え、
上記粒子状物質によって導通されたいずれかの上記電極間の電荷が失われることに伴う電圧の変化を上記電圧測定部が測定することによって、上記排ガスに上記粒子状物質が含まれることを検出するよう構成されている、粒子状物質検出システムにある。

【0009】

また、本発明の参考態様は、排ガスに含まれる粒子状物質（８）を検出するための粒子状物質検出システム（１）であって、
一対の電極（２）と、該一対の電極の間に介在し上記粒子状物質が堆積する堆積面（２２）とを備える検出部（２１）を、少なくとも一つ形成してある粒子状物質検出センサ（２０）と、
上記検出部に直列に接続された抵抗（６）と、
互いに直列に接続された、上記検出部と上記抵抗とからなる直列体（１０）に直流電圧を加える電源（４）と、
上記抵抗の電圧降下を測定する電圧測定部（５）とを備え、
上記抵抗は、上記一対の電極が上記粒子状物質によって導通したときに生じる上記電圧降下が、上記電源の直流電圧の１／１０００以上となるように、その抵抗値が定められている、粒子状物質検出システムにある。

【発明の効果】

【0010】

上記第１の態様では、上記検出部にコンデンサを直列接続してある。そして、上記電圧測定部を用いて、コンデンサの電圧を測定している。
このようにすると、ＰＭを短時間で検出でき、かつＰＭの検出精度を高くすることができる。すなわち、上記構成にすると、一対の電極間に、ＰＭによる電流の経路が１本形成され、僅かに電流が流れた場合でも、コンデンサに電荷が蓄えられ、コンデンサの電圧が急に上昇する。そのため、一対の電極がＰＭによって導通したことを、短時間で検出することができる。また、ＰＭの抵抗率がばらついても、一対の電極間に電流が流れさえすれば、コンデンサの電圧は大きく上昇する。そのため、ＰＭの抵抗率の影響を大きく受けることなく、一対の電極がＰＭによって導通したことを、高い精度で検出できる。

【0011】

また、上記参考態様では、検出部に抵抗を直列接続してある。この抵抗の電圧降下を、電圧測定部によって測定している。抵抗は、上記電圧降下が電源の直流電圧の１／１０００以上となるように、抵抗値が定められている。すなわち、抵抗値が大きな抵抗を、検出部に直列接続してある。
このようにすると、ＰＭを短時間で検出でき、かつＰＭの検出精度を高くすることができる。すなわち、上記構成にすると、一対の電極間に、ＰＭの電流経路が１本形成され、僅かに電流が流れたときでも、大きな抵抗を接続しているため、抵抗に大きな電圧降下（＝ＲＩ）を発生させることができる。そのため、一対の電極がＰＭによって導通したことを、短時間で検出できる。また、ＰＭの抵抗率がばらついても、一対の電極間に電流が流れさえすれば、抵抗に大きな電圧降下を発生させることができる。そのため、ＰＭの抵抗率の影響を大きく受けることなく、一対の電極がＰＭによって導通したことを、高い精度で検出できる。

【0012】

以上のごとく、上記態様によれば、ＰＭを短時間で検出でき、かつＰＭの検出精度を高くすることが可能な粒子状物質検出システムを提供できる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施形態１における、粒子状物質検出システムの概念図。

【図2】実施形態１における、ＰＭによって検出部が導通していない状態での、粒子状物質検出システムの概念図。

【図3】実施形態１における、ＰＭによって検出部が導通した状態での、粒子状物質検出システムの概念図。

【図4】実施形態１における、コンデンサの電圧の、時間変化を表したグラフ。

【図5】実施形態１における、ＰＭセンサの取り付け位置を説明するための図。

【図6】実施形態１における、ＰＭセンサの構造を変更した粒子状物質検出システムの概念図。

【図7】参考実施形態２における、ＰＭによって検出部が導通していない状態での、粒子状物質検出システムの概念図。

【図8】参考実施形態２における、ＰＭによって検出部が導通した状態での、粒子状物質検出システムの概念図。

【図9】参考実施形態２における、抵抗の電圧降下の、時間変化を表したグラフ。

【図10】実施形態３における、粒子状物質検出システムの概念図。

【図11】実施形態３における、（ａ）ＰＭが堆積していない場合（ｂ）一方の検出部のみＰＭによって導通した場合（ｃ）両方の検出部がＰＭによって導通した場合の、粒子状物質検出システムの概念図、及び測定電圧の時間変化を表したグラフ。

【図12】実施形態３における、ＰＭセンサの構造を変更した粒子状物質検出システムの概念図。

【図13】実施形態４における、粒子状物質検出システムの概念図。

【図14】実施形態４における、（ａ）ＰＭが堆積していない場合（ｂ）一つの検出部のみＰＭによって導通した場合（ｃ）２つの検出部がＰＭによって導通した場合の、粒子状物質検出システムの概念図、及び測定電圧の時間変化を表したグラフ。

【図15】実施形態５における、粒子状物質検出システムの概念図。

【図16】実施形態５における、粒子状物質検出システムの回路図。

【図17】実施形態５における、ＰＭセンサの構造を変更した粒子状物質検出システムの概念図。

【図18】実施形態６における、粒子状物質検出システムの概念図。

【図19】実施形態６における、ＰＭセンサの構造を変更した粒子状物質検出システムの概念図。

【図20】実施形態７における、粒子状物質検出システムの概念図。

【図21】実施形態７における、ＰＭセンサの構造を変更した粒子状物質検出システムの概念図。

【図22】実施形態８における、粒子状物質検出システムの概念図。

【図23】実施形態９における、粒子状物質検出システムの概念図。

【図24】実施形態１０における、粒子状物質検出システムの概念図。

【図25】実施形態１０における、ＰＭセンサの構造を変更した粒子状物質検出システムの概念図。

【図26】実施形態１０における、ＰＭセンサの構造をさらに変更した粒子状物質検出システムの概念図。

【図27】実施形態１１における、粒子状物質検出システムの概念図。

【図28】実施形態１２における、粒子状物質検出システムの概念図。

【図29】実施形態１２における、ＰＭセンサの構造を変更した粒子状物質検出システムの概念図。

【図30】実施形態１３における、（ａ）ＰＭが堆積していない場合（ｂ）一つの検出部のみＰＭによって導通した場合（ｃ）２つの検出部がＰＭによって導通した場合の、粒子状物質検出システムの概念図、及び電源電圧の時間変化を表したグラフ。

【図31】実施形態１４における、粒子状物質検出システムの回路図。

【図32】実施形態１４における、検出部の電圧の時間変化を表したグラフ。

【図33】実施形態１４における、制御部のフローチャート。

【図34】実施形態１５における、粒子状物質検出システムの概念図。

【図35】実施形態１５における、コンデンサ電圧の時間変化を、新品の粒子状物質検出センサと、被毒した粒子状物質検出センサとについて調べたグラフ。

【図36】実施形態１５における、粒子状物質検出センサが正常な場合での、コンデンサ電圧の時間変化を表したグラフ。

【図37】実施形態１５における、粒子状物質検出センサが故障している場合での、コンデンサ電圧の時間変化を表したグラフ。

【図38】実施形態１５における、スイッチをオフしたときの、粒子状物質検出システムの概略回路図。

【図39】実施形態１５における、スイッチをオンしたときの、粒子状物質検出システムの概略回路図。

【図40】実施形態１５における、制御部のフローチャート。

【図41】実施形態１６における、正常測定時でスイッチをオフしたときの、粒子状物質検出システムの概略回路図。

【図42】実施形態１６における、正常測定時でスイッチをオンしたときの、粒子状物質検出システムの概略回路図。

【図43】実施形態１６における、粗大ＰＭ付着時に、スイッチをオフしたときの、粒子状物質検出システムの概略回路図。

【図44】実施形態１６における、粗大ＰＭ付着時に、スイッチをオンしたときの、粒子状物質検出システムの概略回路図。

【図45】実施形態１６における、正常測定時と、粗大ＰＭ付着時とでの、コンデンサ電圧の時間変化を表したグラフ。

【図46】実施形態１６における、制御部のフローチャート。

【図47】実施例１７における、粒子状物質検出システムの回路図。

【図48】実施形態１８における、コンデンサ電圧の時間変化を表したグラフ。

【図49】実験例１における、比較例としての粒子状物質検出システムの回路図。

【図50】新品の粒子状物質検出センサと、アッシュが付着した粒子状物質検出センサとの出力の時間変化を、図４９の回路を用いて測定したグラフ。

【図51】実験例１における、粒子状物質検出システムの回路図。

【図52】新品の粒子状物質検出センサと、アッシュが付着した粒子状物質検出センサとの出力の時間変化を、図５１の回路を用いて測定したグラフ。

【図53】実験例２における、正常な粒子状物質検出センサと、熱劣化した粒子状物質検出センサとの出力を、図５６の回路を用いて測定したグラフ。

【図54】実験例２における、正常な粒子状物質検出センサと、熱劣化した粒子状物質検出センサとの出力を、図２０の回路を用いて測定したグラフ。

【図55】実験例２における、新品の粒子状物質検出センサと、熱劣化した粒子状物質検出センサの概念図。

【図56】比較形態１における、粒子状物質検出システムの回路図。

【図57】比較形態１における、ＰＭの堆積量と、測定電流との関係を表したグラフ。

【図58】比較形態１における、ＰＭの堆積量と、測定電流との関係を、抵抗率が異なるＰＭについて調べたグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0014】

（実施形態１）
上記粒子状物質検出システムに係る実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。本形態の粒子状物質検出システム１（ＰＭ検出システム１）は、排ガスｇ（図５参照）に含まれるＰＭ８を検出するために用いられる。図１に示すごとく、ＰＭ検出システム１は、粒子状物質検出センサ２０（ＰＭセンサ２０）と、コンデンサ３と、電源４と、電圧測定部５とを備える。

【0015】

ＰＭセンサ２０には、検出部２１を形成してある。検出部２１は、一対の電極２と、該一対の電極２の間に介在しＰＭ８が堆積する堆積面２２とを備える。
コンデンサ３は、検出部２１に直列に接続されている。

【0016】

電源４は、互いに直列に接続された、検出部２１とコンデンサ３とからなる直列体１０（図２、図３参照）に直流電圧を加える。
電圧測定部５は、コンデンサ３の電圧を測定するよう構成されている。

【0017】

本形態のＰＭ検出システム１は、車両に搭載される。図５に示すごとく、車両のエンジン１２には排管１３が接続している。排管１３には、フィルタ１４とＰＭセンサ２０が取り付けられている。フィルタ１４は、排ガスｇ中のＰＭ８を捕集する。ＰＭセンサ２０は、フィルタ１４よりも排ガスｇの下流側に設けられている。ＰＭセンサ２０には、上記コンデンサ３等が接続している。また、本形態のＰＭ検出システム１は、制御部７を備える。制御部７は、電圧測定部５によって測定した電圧を用いて、排ガスｇ中のＰＭ８の量を算出する。この算出値が、予め定められた上限値を超えた場合は、フィルタ１４が故障していると判断する。

【0018】

より詳しくは、ＰＭセンサ２０は、図示しないヒータを備える。制御部７は、ＰＭ８の検出を行う際、まず、上記ヒータを発熱させる。これにより、堆積面２２に堆積したＰＭ８を燃焼し、除去する。その後、ヒータの発熱を停止し、ＰＭ８の測定を開始する。測定を開始してから所定時間以内に、コンデンサ３の電圧が所定値を超えた場合は、フィルタ１４が故障したと判断する。

【0019】

図１に示すごとく、ＰＭセンサ２０は、絶縁材料からなる本体部２９と、該本体部２９に埋設された一対の電極２と、配線２８と、接続端子２７とを備える。本体部２９は四辺形板状に形成されている。この本体部２９の端面Ｓ１から、上記電極２が露出している。また、電極２は、配線２８、接続端子２７を介して、電源４及びコンデンサ３に電気接続されている。

【0020】

排ガスｇに含まれるＰＭ８は、僅かに帯電している。そのため、図２に示すごとく、一対の電極２間に電圧を加えると、電界が生じ、ＰＭ８が電極２に捕集される。多くのＰＭ８が集まると、図３に示すごとく、ＰＭ８による電流経路８０が形成され、一対の電極２がＰＭ８によって電気接続される。

【0021】

本形態では、一対の電極２間の静電容量と、コンデンサ３の静電容量とを等しくしてある。そのため、図２に示すごとく、電極２間にＰＭ８の電流経路８０が形成されていない場合、コンデンサ３に加わる電圧は、電源４の電圧Ｖの１／２になる。また、図３に示すごとく、電極２間にＰＭ８の電流経路８０が形成された場合、一対の電極２間に電流Ｉが流れ、これら一対の電極２間の電位差は略０になる。そのため、コンデンサ３の電圧は、電源４の電圧Ｖと略等しくなる。

【0022】

図４に、ＰＭ８の堆積量と、コンデンサ３の電圧との関係を示す。同図に示すごとく、一対の電極２間にＰＭ８の電流経路８０が形成される前は、コンデンサ３の電圧は１／２Ｖであり、一対の電極２間にＰＭ８の電流経路８０が形成されると、コンデンサ３の電圧は急に上昇し、Ｖになる。本形態では、ＰＭ８の検出を開始してから所定時間内に、コンデンサ３の電圧が１／２ＶからＶに変化した場合は、排ガスｇ中のＰＭ８の濃度が高いため、フィルタ１４（図５参照）が故障していると判断する。

【0023】

本形態の作用効果について説明する。本形態では、図２、図３に示すごとく、検出部２１にコンデンサ３を直列接続してある。そして、電圧測定部５を用いて、コンデンサ３の電圧を測定している。
このようにすると、ＰＭ８を短時間で検出でき、かつＰＭ８の検出精度を高くすることができる。すなわち、上記構成にすると、一対の電極２間に、ＰＭ８による電流経路８０が１本形成され、僅かに電流Ｉが流れた場合でも、コンデンサ３に電荷が蓄えられ、コンデンサ３の電圧が急に上昇する。そのため、一対の電極２がＰＭ８によって導通したことを、短時間で検出することができる。また、ＰＭ８の抵抗率がばらついても、一対の電極２間に電流Ｉが流れさえすれば、コンデンサ３の電圧は大きく上昇する。そのため、ＰＭ８の抵抗率の影響を大きく受けることなく、一対の電極２がＰＭ８によって導通したことを、高い精度で検出できる。

【0024】

従来のＰＭ検出システム１では、図５６に示すごとく、検出部２１に電流センサ９を接続し、この電流センサ９を用いて、検出部２１を流れる電流Ｉを測定していた。この場合、ＰＭ８の堆積量と測定電流との関係は、図５７のグラフのようになる。すなわち、ＰＭ８が堆積すると、まず、一対の電極２間にＰＭ８の電流経路８０（図３参照）が１本形成され、電流Ｉが僅かに流れ始める。そして、ＰＭ８の堆積量が増え、電流経路８０の数が増えると、電流Ｉが次第に増加する。そのため、図５７に示すごとく、電流値は急に上昇せず、徐々に上昇する。したがって、電流センサ９によって測定できる値まで電流値が上昇するのに、長時間を要する。そのため、フィルタ１４（図５参照）が故障したことを短時間で検出できない。
これに対して、本形態のように、コンデンサ３の電圧を測定すれば、一対の電極２間にＰＭ８の電流経路８０が僅かに形成されただけで、コンデンサ３の電圧が急に上昇するため（図４参照）、一対の電極２間がＰＭ８によって導通したことを短時間で検出できる。したがって、フィルタ１４が故障したことを短時間で検出できる。

【0025】

また、従来のように電流Ｉを測定する場合は、ＰＭ８の検出精度を高くしにくい。すなわち、エンジン１２（図５参照）の状態やＰＭ８の温度等によって、ＰＭ８の抵抗率は大きく変化する。そのため、排出されるＰＭ８の量は同じでも、抵抗率が異なると、電流Ｉの値が変わってしまう。したがって図５８に示すごとく、ＰＭ８の抵抗率によって、電流値が大きく変化してしまい、排ガスｇ中のＰＭ８の量を正確に測定しにくい。
これに対して、本形態のようにコンデンサ３を用いた場合は、ＰＭ８の抵抗率が異なっても、一対の電極２間がＰＭ８によって導通しさえすれば、コンデンサ３の電圧が急に上昇する。そのため、ＰＭ８の抵抗率の影響を大きく受けることなく、排ガスｇ中のＰＭ８の量を正確に測定することができる。

【0026】

また、本形態では図１に示すごとく、ＰＭセンサ２０とコンデンサ３とを別体に形成してある。後述するように、ＰＭセンサ２０にコンデンサ３を形成することも可能であるが（図１０参照）、この場合、コンデンサ３の静電容量を調整しにくい等の問題が生じ得る。しかしながら、本形態のようにＰＭセンサ２０とコンデンサ３を別体に形成すれば、所望の静電容量を有するコンデンサ３を用いることが可能になる。

【0027】

以上のごとく、本形態によれば、ＰＭを短時間で検出でき、かつＰＭの検出精度を高くすることが可能な粒子状物質検出システムを提供することができる。

【0028】

なお、本形態では、図１に示すごとく、電極２を、ＰＭセンサ２０の本体部２９の端面Ｓ１に設けたが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、図６に示すごとく、電極２を、本体部２９の主表面Ｓ２に形成してもよい。

【0029】

以下の実施形態においては、図面に用いた符号のうち、実施形態１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施形態１と同様の構成要素等を表す。

【0030】

（参考実施形態２）
本形態は、直列体１０の構成を変更した例である。図７に示すごとく、本形態では、検出部２１に直列に、抵抗６を接続してある。この抵抗６の電圧降下を、電圧測定部５によって測定するよう構成してある。抵抗６は、一対の電極２がＰＭ８によって導通したときに生じる電圧降下が、電源４の直流電圧Ｖの１／１０００以上となるように、その抵抗値が定められている。

【0031】

図７に示すごとく、一対の電極２間に電流経路８０が形成されていない場合は、電流Ｉが流れないため、抵抗６の電圧降下は０になる。また、図８に示すごとく、一対の電極２間に１本の電流経路８０が形成されると、電流Ｉが流れ、抵抗６に電圧降下が発生する。抵抗６は比較的大きな抵抗値を有するため、電流Ｉが僅かであっても、大きな電圧降下が生じる。例えば抵抗６を、１本の電流経路８０と略同じ抵抗値にしておけば、抵抗６の電圧降下はＶ／２になる。

【0032】

図９に示すごとく、電極２間に電流経路８０が形成されていない場合は、抵抗６の電圧降下は０であるが、時刻t₁において電流経路８０が１本形成されると、Ｖ／２の電圧降下が発生する。本形態では、ＰＭ８の測定を開始してから、所定時間内に電圧降下が閾値Ｖ_thを超えた場合には、フィルタ１４（図５参照）が故障していると判断する。

【0033】

なお、実施形態１のようにコンデンサ３を用いた場合は、コンデンサ３の電圧は１回だけ大きく上昇する（図４参照）。これは、検出部２１に１本でも電流経路８０が形成されると、コンデンサ３に電荷が蓄えられ、コンデンサ３の電圧が電源電圧Ｖと均衡するからである。これに対して、本形態のように抵抗６を用いた場合は、図９に示すごとく、電圧は複数回、階段状に変化する。すなわち、時刻ｔ₁において１本目の電流経路８０が形成され、電圧降下がＶ／２になった後、時刻t₂において２本目の電流経路８０が形成される。このとき、検出部２１を流れる電流Ｉが増加し、抵抗６の電圧降下が増加する。また、時刻ｔ₃において３本目の電流経路８０が形成されると、検出部２１の電流Ｉが更に増加し、抵抗６の電圧降下がさらに増加する。このように、検出部２１に形成された電流経路８０の数が増えるほど、電流Ｉが増加し、抵抗６の電圧降下は、電源４の電圧Ｖに近づくように階段状に増加する。

【0034】

なお、本形態では、検出部２１がＰＭ８によって導通したときの電圧降下が電源４の電圧Ｖの１／１０００以上になるように、抵抗６の抵抗値を定めている。より詳しくは、本形態では、検出部２１が１本の電流経路８０によって導通したときの電圧降下が、電源４の電圧Ｖの１／１０００以上となるように、抵抗６の抵抗値を定めている。電源４の電圧Ｖは、例えば、４０（Ｖ）以上とすることが好ましい。抵抗６の電圧降下が電源電圧Ｖの１／１０００以上であれば、電圧測定部５によって確実に検出することが可能である。電圧降下がＶ／１０００未満のときは、電圧測定部５によって検出できない可能性が考えられる。

【0035】

本形態の作用効果について説明する。上記構成にすると、ＰＭ８を短時間で検出でき、かつＰＭ８の検出精度を高くすることができる。すなわち、上記構成にすると、一対の電極２間に、ＰＭ８の電流経路８０が１本形成され、僅かに電流Ｉが流れたときでも、大きな抵抗６を接続しているため、抵抗６に大きな電圧降下（＝ＲＩ）を発生させることができる。そのため、一対の電極２がＰＭ８によって導通したことを、短時間で検出できる。また、ＰＭ８の抵抗率がばらついても、一対の電極２間に電流Ｉが流れさえすれば、抵抗６に大きな電圧降下を発生させることができる。そのため、ＰＭ８の抵抗率の影響を大きく受けることなく、一対の電極２がＰＭ８によって導通したことを、高い精度で検出できる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

【0036】

（実施形態３）
本形態は、ＰＭセンサ２０の構成を変更した例である。図１０に示すごとく、本形態では、ＰＭセンサ２０に複数の電極２を、所定間隔をおいて配列するように形成してある。そして、これら複数の電極２を用いて、検出部２１とコンデンサ３とを両方とも形成してある。

【0037】

図１０に示すごとく、電極２には、正電極２_pと、負電極２_nと、測定電極２_mとがある。これら３個の電極２は、ＰＭセンサ２０の本体部２９の端面Ｓ１から露出している。正電極２_pは、電源４の正端子４１に接続しており、負電極２_nは、電源４の負端子４２に接続している。正電極２_pと測定電極２_mとを用いて、検出部２１を形成してある。また、測定電極２_mと負電極２_nとを用いて、コンデンサ３を形成してある。このコンデンサ３の電圧を、電圧測定部５によって測定している。

【0038】

本形態では、コンデンサ３を構成する一対の電極２（２_m，２_n）の間、及び該電極２の表面に、ＰＭ８が堆積するよう構成してある。また、検出部２１の静電容量と、コンデンサ３の静電容量とを、略等しくしてある。そのため、図１１（ａ）に示すごとく、検出部２１及びコンデンサ３にＰＭ８が堆積していない状態では、検出部２１とコンデンサ３の電圧は略等しくなり、それぞれ、電源４の電圧Ｖの１／２になる。したがって、ＰＭ８が検出部２１及びコンデンサ３に堆積していない期間は、コンデンサ３の電圧はＶ／２になる。

【0039】

また、図１１（ｂ）に示すごとく、検出部２１を構成する一対の電極２（２_p，２_m）の間が、ＰＭ８によって導通した場合、検出部２１の電位差は０になる。そのため、コンデンサ３の電圧は急に上昇し、Ｖになる。この電圧の変化を検出することにより、検出部２１にＰＭ８が堆積したことを検出できる。

【0040】

その後、暫く経過すると、図１１（ｃ）に示すごとく、コンデンサ３を構成する一対の電極２（２_m，２_n）の間が、ＰＭ８によって導通する。このとき、検出部２１とコンデンサ３にそれぞれ形成された、ＰＭ８の電流経路８０の抵抗値は略等しいため、これらの電流経路８０の電圧降下は互いに等しくなる。したがって、コンデンサ３の電圧は、Ｖ／２に低下する。

【0041】

本形態の制御部７（図５参照）は、所定時間内にコンデンサ３の電圧が２回、大きく変化した場合、すなわち、例えば図１１（ｂ）に示すごとく、コンデンサ３の電圧がＶ／２からＶに上昇し、その後、図１１（ｃ）に示すごとく、Ｖ／２に低下した場合は、排ガスｇ中に多くのＰＭ８が含まれており、フィルタ１４が故障していると判断する。

【0042】

なお、図１１では、検出部２１が先に導通し、その後、コンデンサ３が導通しているが、逆になる場合も有り得る。この場合、電圧の変化が逆になる。すなわち、先にコンデンサ３が導通すると、コンデンサ３の電圧がＶ／２から０に低下する。その後、検出部２１が導通すると、コンデンサ３の電圧が０からＶ／２に上昇する。

【0043】

本形態の作用効果について説明する。本形態では図１０に示すごとく、ＰＭセンサ２０に設けた電極２を用いて、検出部２１とコンデンサ３とを両方とも形成している。そのため、部品点数を低減することができ、ＰＭ検出システム１の製造コストを低減できる。

【0044】

また、本形態では、コンデンサ３を構成する一対の電極２（２_m，２_n）の間、及び該電極２の表面に、ＰＭ８が堆積するよう構成してある。すなわち、コンデンサ３にＰＭ８が堆積したときに、ＰＭ８によって一対の電極２間に電流が流れるように構成してある。そのため、検出部２１がＰＭ８によって導通したときと、コンデンサ３がＰＭ８によって導通したときとの、それぞれにおいて、コンデンサ３の電圧を大きく変化させることができる。したがって、電圧の変化を複数回、発生させることができ、排ガスｇ中のＰＭ８の量が高いことを、より確実に検出することができる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

【0045】

なお、本形態では、図１０に示すごとく、ＰＭセンサ２０の本体部２９の端面Ｓ１に電極２を形成したが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、図１２に示すごとく、本体部２９の主表面Ｓ２に複数の電極２を形成し、これら複数の電極２を用いて、検出部２１とコンデンサ３とを構成してもよい。

【0046】

（実施形態４）
本形態は、ＰＭセンサ２０の構成を変更した例である。図１３に示すごとく、本形態では、ＰＭセンサ２０に複数の電極２を形成してある。そして、これら複数の電極２を用いて、第１検出部２１_aと、第２検出部２１_bと、第３検出部２１_cとの、３個の検出部２１を形成してある。また、上記複数の検出部２１に直列に、コンデンサ３を接続してある。このコンデンサ３の電圧を、電圧測定部５によって測定している。

【0047】

本形態では、３個の検出部２１とコンデンサ３の静電容量を、それぞれ等しくしてある。したがって図１４（ａ）に示すごとく、検出部２１とコンデンサ３にＰＭ８が堆積していない状態では、コンデンサ３の電圧は、電源４の電圧Ｖの１／４になる。

【0048】

この後、図１４（ｂ）に示すごとく、３個の検出部２１のうちいずれか一つの検出部２１が、ＰＭ８によって導通した場合、電源４の電圧Ｖは、導通していない２個の検出部２１と、１個のコンデンサ３とに均等に加わることになる。そのため、コンデンサ３の電圧は上昇し、Ｖ／３になる。

【0049】

その後、図１４（ｃ）に示すごとく、３個の検出部２１のうち２個の検出部２１が、ＰＭ８によって導通する。このとき、電源４の電圧Ｖは、導通していない１個の検出部２１と、１個のコンデンサ３とに均等に加わることになる。そのため、コンデンサ３の電圧はさらに上昇し、Ｖ／２になる。

【0050】

本形態の制御部７（図５参照）は、所定時間内に、コンデンサ３の電圧が複数回上昇した場合は、排ガスｇ中のＰＭ８の濃度が高く、フィルタ１４が故障していると判断する。

【0051】

本形態の作用効果について説明する。本形態ではＰＭセンサ２０に、互いに直列に接続された複数の検出部２１を形成してある。そのため、検出部２１がＰＭ８によって導通したことを、複数回検出できる。したがって、排ガスｇ中のＰＭ８の濃度が高いことを、より確実に検出することができる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

【0052】

（実施形態５）
本形態は、ＰＭセンサ２０の構成を変更した例である。図１５、図１６に示すごとく、本形態では、ＰＭセンサ２０に１個の検出部２１と、２個のコンデンサ３とを形成してある。これら検出部２１と２個のコンデンサ３とは、直列に接続されている。個々のコンデンサ３は、ＰＭ８が堆積したとき、一対の電極２間がＰＭ８によって導通するよう構成されている。電圧測定部５は、２個のコンデンサ３の電圧を測定する。

【0053】

図１５に示すごとく、ＰＭセンサ２０には、複数の電極２（２_p，２_ma，２_mb，２_n）を、所定間隔をおいて配列するように形成してある。これらの電極２を用いて、１個の検出部２１と、２個のコンデンサ３とを形成してある。また、電極２は、ＰＭセンサ２０の本体部２９の端面Ｓ１から露出している。

【0054】

本形態の作用効果について説明する。本形態では実施形態３と同様に、ＰＭセンサ２０に、検出部２１とコンデンサ３とを両方とも形成してある。そのため、部品点数を低減することができる。また、本形態では、コンデンサ３を複数個形成してある。そのため、コンデンサ３がＰＭ８によって導通し、電圧が変化したことを、複数回、測定することができる。したがって、排ガスｇ中のＰＭ８の濃度が高いことを、確実に検出できる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

【0055】

なお、本形態では、ＰＭセンサ２０の本体部２９の端面Ｓ１に電極２を形成したが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、図１７に示すごとく、本体部２９の主表面Ｓ２に電極２を形成してもよい。

【0056】

（実施形態６）
本形態は、ＰＭセンサ２０の構成等を変更した例である。図１８に示すごとく、本形態ではＰＭセンサ２０に、第１検出部２１_aと第２検出部２１_bとの、２個の検出部２１を形成してある。個々の検出部２１に、それぞれ別のコンデンサ３を接続している。また、２個の検出部２１_a，２１_bは、それぞれ別の電源４に接続している。

【0057】

ＰＭセンサ２０には、複数の電極２を、配列するように形成してある。これら複数の電極２によって、上記２個の検出部２１_a，２１_bを形成してある。電極２は、ＰＭセンサ２０の本体部２９の端面Ｓ１に形成されている。

【0058】

本形態の作用効果について説明する。本形態ではＰＭセンサ２０に、互いに独立した２個の検出部２１_a，２１_bを形成してある。そのため、ＰＭ８の検出の信頼性をより高めることができる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

【0059】

なお、本形態では図１８に示すごとく、ＰＭセンサ２０の本体部２９の端面Ｓ１に電極２を形成したが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、図１９に示すごとく、本体部２９の主表面Ｓ２に電極２を形成しても良い。

【0060】

（実施形態７）
本形態は、ＰＭセンサ２０の構造を変更した例である。図２０に示すごとく、本形態のＰＭセンサ２０は、正電極２_pと負電極２_nとをそれぞれ複数個、備える。これら正電極２_pと負電極２_nとを、交互に配置してある。互いに隣り合う正電極２_pと負電極２_nとによって、検出部２１が形成されている。

【0061】

また、検出部２１に直列に、コンデンサ３を接続してある。このコンデンサ３の電圧を、電圧測定部５によって測定している。

【0062】

本形態の作用効果について説明する。上記構成にすると、ＰＭセンサ２０に複数の検出部２１を形成することができる。そのため、ＰＭ８が堆積する面積を多くすることができ、ＰＭセンサ２０の感度をより高めることができる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

【0063】

なお、本形態では、ＰＭセンサ２０の本体部２９の端面Ｓ１に電極２（２_p，２_n）を形成したが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、図２１に示すごとく、本体部２９の主表面Ｓ２に電極２を形成してもよい。

【0064】

（実施形態８）
本形態は、ＰＭセンサ２０の構成を変更した例である。図２２に示すごとく、本形態のＰＭセンサ２０は、１本の正電極２_pと、１本の負電極２_nと、２本の測定電極２_ma，２_mbとを備える。正電極２_pと第１測定電極２_maとによって第１検出部２１_aを形成してある。また、２本の測定電極２_ma，２_mbによってコンデンサ３を形成してある。さらに、第２測定電極２_mbと負電極２_nとによって第２検出部２１_bを形成してある。これら第１検出部２１_aと、コンデンサ３と、第２検出部２１_bとは直列に接続されている。コンデンサ３の電圧を、電圧測定部５によって測定している。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

【0065】

（実施形態９）
本形態は、ＰＭセンサ２０の構成を変更した例である。図２３に示すごとく、本形態のＰＭセンサ２０は、正電極２_pと負電極２_nと測定電極２_mとを、それぞれ複数本備える。正電極２_pと測定電極２_mとによって、検出部２１を形成してある。また、負電極２_nと測定電極２_mとによって、コンデンサ３を形成してある。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

【0066】

（実施形態１０）
本形態は、ＰＭセンサ２０の構成を変更した例である。図２４に示すごとく、本形態ではＰＭセンサ２０に、複数の電極２を、所定間隔をおいて配列するように形成してある。これら複数の電極２によって、検出部２１とコンデンサ３とを形成してある。個々の電極２は、ＰＭセンサ２０の本体部２９の端面Ｓ１に形成されている。また、本形態では、コンデンサ３を構成する一対の電極２（２_m，２_n）のうち、少なくとも一方の電極２（本形態では負電極２_n）を、絶縁層２３によって被覆してある。この絶縁層２３によって、ＰＭ８が堆積しても、コンデンサ３を構成する一対の電極２（２_m，２_n）の間に電流が流れないようにしている。

【0067】

本形態の作用効果について説明する。上記構成にすると、コンデンサ３がＰＭ８によって導通することを抑制できる。そのため、排ガスｇに多くのＰＭ８が含まれていることを、より確実に検出できる。すなわち、実施形態３（図１１（ｃ）参照）のように、ＰＭ８が堆積したときにコンデンサ３が導通するように構成することも可能であるが、この場合、検出部２１とコンデンサ３とが、ＰＭ８によって同時に導通すると、測定電圧の変化がほとんど生じないため、これらが導通したことを検出できない可能性が考えられる。これに対して、本形態の構成を採用すれば、コンデンサ３がＰＭ８によって導通することを抑制でき、検出部２１のみ導通させることができる。そのため、検出部２１がＰＭ８によって導通し、電圧の大きな変化が生じたこと、すなわち排ガスｇに多くのＰＭ８が含まれていることを、確実に検出することができる。

【0068】

また、本形態では、ＰＭセンサ２０に検出部２１とコンデンサ３とを両方とも形成しているため、コンデンサ３を別部品にした場合と比べて、部品点数を低減できる。そのため、ＰＭ検出システム１の製造コストを低減できる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

【0069】

なお、本形態では、図２４に示すごとく、ＰＭセンサ２０の本体部２９の端面Ｓ１に電極２を形成したが、本発明はこれに限るものではなく、図２５に示すごとく、本体部２９の主表面Ｓ２に電極２を形成してもよい。

【0070】

また、図２６に示すごとく、コンデンサ３を構成する一部の電極２_nを、ＰＭセンサ２０の本体部２９内に埋設してもよい。この場合、本体部２９の一部が、上記絶縁層２３を兼ねることになる。

【0071】

（実施形態１１）
本形態は、ＰＭセンサ２０の構成を変更した例である。図２７に示すごとく、本形態では、ＰＭセンサ２０に複数の電極２を形成してある。隣り合う一対の電極２により、電極対２４が構成されている。本形態では、第１電極対２４_aと第２電極対２４_bとの、２個の電極対２４を形成してある。第１電極対２４_aによって、コンデンサ３が構成されている。また、第２電極対２４_bによって、検出部２１が構成されている。

【0072】

コンデンサ３は、ＰＭ８が堆積したときに、一対の電極２間に電流が流れるよう構成されている。また、本体部２９の長手方向（以下、Ｘ方向とも記す）における、接続端子２７を設けた側（以下、基端側とも記す）に、コンデンサ３（すなわち第１電極対２４_a）を設けてある。さらに、Ｘ方向における、接続端子２７を設けた側とは反対側（以下、先端側とも記す）に、検出部２１（すなわち第２電極対２４_b）を設けてある。

【0073】

先端側は、基端側よりもＰＭ８が堆積しやすい。そのため、複数の電極対２４（２４_a，２４_b）のうち、一部の電極対２４（本形態では第１電極対２４_a）は、他の電極対２４（本形態では第２電極対２４_b）よりも、ＰＭ８の堆積量が少なくなっている。

【0074】

本形態の作用効果について説明する。本形態では、複数の電極対２４（２４_a，２４_b）のうち、一部の電極対２４_aは、他の電極対２４_bよりも、ＰＭ８の堆積量が少なくされている。そのため、検出部２１又はコンデンサ３を構成する複数の電極対２４が、ＰＭ８によって同時に導通することを抑制できる。したがって、排ガスｇ中にＰＭ８が多く含まれていることを確実に検出できる。すなわち、複数の電極対２４がＰＭ８によって同時に導通すると、上述したように、電圧測定部５による測定電圧が殆ど変化しなくなる可能性がある。しかしながら、本形態のように、一部の電極対２４_aを、他の電極対２４_bよりもＰＭ８の堆積量が少なくなるように構成すれば、複数の電極対２４が同時にＰＭ８によって導通する可能性が低減する。そのため、測定電圧を大きく変動させることができ、排ガスｇに多くのＰＭ８が含まれていることを確実に検出できる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

【0075】

なお、本形態では、ＰＭセンサ２０に２個の電極対２４を形成したが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、ＰＭセンサ２０に３個以上の電極対２４を形成してもよい。また、これらの電極対２４を用いて、検出部２１やコンデンサ３をそれぞれ複数個、形成してもよい。さらに、複数の電極対２４のうち、検出部２１を構成する電極対２４を、他の電極対２４よりも、ＰＭ８の堆積量が少なくするように構成してもよい。

【0076】

（実施形態１２）
本形態は、ＰＭセンサ２０の構成を変更した例である。図２８に示すごとく、本形態では、ＰＭセンサ２０に複数の電極２を形成してある。これにより、複数の電極対２４（２４_a〜２４_d）を形成してある。また、一部の電極２の長さは短くなっている。これにより、個々の電極対２４の静電容量を、互いに異ならせている。

【0077】

本形態の作用効果について説明する。本形態では、ＰＭセンサ２０に形成された個々の電極対２４は、一対の電極２間の静電容量が互いに異なっている。このようにすると、個々の電極対２４に加わる電圧を、互いに異ならせることができる。したがって、個々の電極対２４に捕集されるＰＭ８の量を互いに異ならせることができ、複数の電極対２４が同時にＰＭ８によって導通することを抑制できる。そのため、一部の電極対２４のみをＰＭ８によって導通させることができ、測定電圧を大きく変化させることができる。したがって、排ガスｇ中に多くのＰＭ８が含まれていることを確実に検出できる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

【0078】

なお、本形態では、図２８に示すごとく、電極２の長さを調整することにより、個々の電極対２４の静電容量を互いに異ならせたが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、図２９に示すごとく、一対の電極２のＸ方向間隔を調整することにより、個々の電極対２４の静電容量を互いに異ならせても良い。

【0079】

（実施形態１３）
本形態は、制御部７（図５参照）、及び電源４の構成を変更した例である。本形態では、複数の検出部２１のうちいずれかが、ＰＭ８によって導通した場合でも、残りの検出部２１に加わる電圧が一定になるように、制御部７によって制御している。

【0080】

図３０に示すごとく、本形態では、電源４として、可変電圧源を用いている。この電源４は、例えばＤＣ−ＤＣコンバータ等によって構成することができる。また、本形態では、３個の検出部２１を互いに直列に接続してある。これら３個の検出部２１に直列に、コンデンサ３を接続してある。個々の検出部２１とコンデンサ３とは、静電容量が互いに等しい。

【0081】

図３０（ａ）に示すごとく、ＰＭ８の検出を開始した直後は、３個の検出部２１のいずれも、ＰＭ８によって導通していない。このとき、制御部７（図５参照）によって、電源４の電圧はＶに制御される。コンデンサ３の電圧は、Ｖ／４になる。

【0082】

また、３個の検出部２１のいずれか一つがＰＭ８によって導通した場合、残りの２個の検出部２１とコンデンサ３とに電源４の電圧Ｖが加わる。そのため、コンデンサ３の電圧はＶ／３に上昇する。この後、制御部７は、図３０（ｂ）に示すごとく、電源４の電圧を下げ、３／４Ｖにする。このようにすると、個々の検出部２１とコンデンサ３に加わる電圧は、それぞれ１／４Ｖに維持される。

【0083】

また、さらに別の検出部２１がＰＭ８によって導通した場合、残りの１個の検出部２１とコンデンサ３とに電源４の電圧が加わる。そのた、コンデンサ３の電圧は急に上昇する。この後、制御部７は、図３０（ｃ）に示すごとく、電源４の電圧をさらに下げ、２／４Ｖにする。このようにすると、残りの１個の検出部２１とコンデンサ３に加わる電圧は、それぞれ１／４Ｖに維持される。

【0084】

本形態の作用効果について説明する。本形態の制御部７は、複数の検出部２１のいずれかがＰＭ８により導通した場合でも、残りの検出部２１に加わる電圧が一定になるように、電源４の電圧を制御している。このようにすると、導通していない検出部２１に加わる電圧を一定にすることができる。そのため、個々の検出部２１がＰＭ８を捕集する速度を一定にすることができる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

【0085】

（実施形態１４）
本形態は、制御部７（図５参照）の制御方法を変更した例である。図３１に示すごとく、本形態のＰＭ検出システム１は、コンデンサ３に並列に接続したスイッチ１１を備える。また、電源４には電源投入部８９が接続している。そして、制御部７によって、これらスイッチ１１及び電源投入部８９のオンオフ動作を制御している。

【0086】

制御部７は、印加行程と、放電行程と、測定行程とを行う。印加行程では、スイッチ１１をオフにした状態で、電源投入部８９をオンする。これにより、検出部２１とコンデンサ３との直列体１０に、電源４の電圧Ｖを加える。本形態では、検出部２１とコンデンサ３の静電容量を、互いに等しくしてある。そのため、電源投入部８９をオンすると、検出部２１とコンデンサ３とに、それぞれＶ／２の電圧が加わる。

【0087】

その後、制御部７は、上記放電行程を行う。放電行程では、スイッチ１１をオンする。これにより、コンデンサ３に蓄えられた電荷を放電する。また、スイッチ１１をオンすると、電源４の電圧Ｖが全て検出部２１に加わる。そのため、図３２に示すごとく、スイッチ１１をオンした瞬間（時刻ｔ₁）、検出部２１の電圧はＶ／２からＶに上昇する。また、検出部２１はコンデンサと同じ構造になっているため、電圧Ｖが加わると、検出部２１に電荷Ｑが蓄えられる。

【0088】

放電行程の後、制御部７は、上記測定行程を行う。測定行程では、スイッチ１１を再びオフする。上述したように、検出部２１には電荷が蓄えられているため、検出部２１に電圧Ｖ（＝Ｑ／Ｃ）が発生し続ける。これにより、検出部２１に高い電界を発生させ、ＰＭ８を捕集しやすくしている。測定行程では、スイッチ１１をオフにした状態、すなわち検出部２１に電圧Ｖを発生させた状態で、電圧測定部５を用いて、コンデンサ３の電圧を測定する。検出部２１がＰＭ８によって導通すると、コンデンサ３の電圧が０からＶに上昇する。制御部７は、所定時間内にコンデンサ３の電圧が０からＶに上昇した場合は、排ガスｇ中のＰＭ８の濃度が高く、フィルタ１４（図５参照）が故障していると判断する。

【0089】

次に、図３３を用いて、制御部７のフローチャートの説明をする。同図に示すごとく、制御部７は、まずステップＳ１を行う。ここでは、電源投入部８９をオンし、直列体１０に電源４の電圧Ｖを加える（印加行程）。その後、ステップＳ２に移る。ここでは、スイッチ１１をオンし、コンデンサ３に蓄えられた電荷を放電する（放電行程）。これにより、検出部２１の電圧をＶ／２からＶに上昇させる。

【0090】

次いで、ステップＳ３に移り、スイッチ１１をオフする。その後、ステップＳ４を行う。ここでは、スイッチ１１をオフした状態で、コンデンサの電圧を測定する（測定行程）。

【0091】

次いで、ステップＳ５を行う。ステップＳ５では、所定時間内に測定電圧が閾値を超えたか否かを判断する。ここでＹｅｓと判断したときは、ステップＳ６に移り、フィルタ１４が故障していると判断する。また、ステップＳ５でＮｏと判断したときは、終了する。

【0092】

本形態の作用効果について説明する。本形態では、上記印加行程と、放電行程と、測定行程とを行う。このようにすると、検出部２１に高い電圧を発生させることができる。そのため、ＰＭ８の捕集効率を高めることができる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

【0093】

（実施形態１５）
本形態は、制御部７の制御方法を変更した例である。図３４に示すごとく、本形態のＰＭ検出システム１は、コンデンサ３に並列に接続したスイッチ１１と、該スイッチ１１のオンオフ動作を制御する制御部７とを備える。また、ＰＭセンサ２０は、堆積面２２に堆積したＰＭ８を燃焼して除去するヒータ（図示しない）を備える。

【0094】

堆積面２２には、導電性の被毒物質１８が堆積することがある。例えば、排管１３（図５参照）から鉄粉が発生し、これが堆積面２２に堆積することがある。また、エンジン１２のオイルに含まれる硫黄が堆積することもある。これらの被毒物質１８は、上記ヒータを通常のＰＭ除去温度まで加熱しても、除去できない。また、被毒物質１８が堆積すると、一対の電極２間に僅かに電流が流れる。そのため、図３５に示すごとく、ＰＭ８の測定を開始した後、被毒物質１８を流れた電流によってコンデンサ３の電圧が上昇する。したがって、制御部７が、ＰＭ８が堆積したと誤って判断する可能性がある。本形態では、上記スイッチ１１等を用いて、この問題を解決している。

【0095】

図３６に示すごとく、本形態の制御部７は、ヒータを用いてＰＭ８を除去した後、コンデンサ３の電圧Ｖの時間上昇率ΔＶ／Δｔを測定する。より詳しくは、制御部７は、ＰＭ８を除去した後、所定時間Δｔ待機し、電圧Ｖの上昇量ΔＶを測定する。この上昇量ΔＶをΔｔで除して、時間上昇率ΔＶ／Δｔを算出する。そして、時間上昇率ΔＶ／Δｔが予め定められた閾値Δ_THより低か否かを判断する。閾値Δ_THは、例えば、一対の電極２間にＰＭ８の電流経路８０が１本だけ形成されたときにおける、コンデンサ電圧の時間上昇率（すなわち、時間上昇率の最低値）を設定することができる。

【0096】

時間上昇率ΔＶ／Δｔが閾値Δ_THより低い場合は、ＰＭセンサ２０が正常だと判定し、ＰＭ８の測定を開始する。しかし、この場合でも、被毒物質１８が僅かに付着し、一対の電極２間に僅かに電流Ｉが流れている可能性がある。この場合、コンデンサ３の電圧が徐々に増加する。そのため、制御部７は、一定の時間間隔をおいてスイッチ１１をオンし（図３８、図３９参照）、コンデンサ３に蓄えられた電荷Ｑを定期的に放電させる。これにより、被毒物質１８を流れた電流Ｉによってコンデンサ３の電圧が上昇し、ＰＭ８の電流経路８０が形成されたと誤って判断することを抑制する。

【0097】

図３６に示すごとく、ＰＭ８の電流経路８０が形成された場合、コンデンサ３の電圧が急に上昇する。制御部７は、ＰＭ８の測定を開始してから所定期間Ｔ₁以内に、コンデンサ３の電圧の時間上昇率ΔＶ／Δｔが閾値Δ_THを超えた場合は、フィルタ１４が故障していると判定する。

【0098】

また、本形態の制御部７は、図３７に示すごとく、ヒータを用いてＰＭ８を除去した後に上記電圧の時間上昇率ΔＶ／Δｔを測定し、その測定値が上記閾値Δ_THを超えた場合は、ＰＭセンサ２０が故障している（すなわち、被毒している）と判断する。

【0099】

次に、図４０を用いて、制御部７のフローチャートの説明をする。同図に示すごとく、制御部７は、まずステップＳ１１を行う。ここでは、ヒータを発熱させ、ＰＭ８を除去する。その後、ステップＳ１２に移る。ここでは、ＰＭ８の除去が完了したか否かを判断する。例えば、ヒータの発熱が所定時間以上続いたか否かを判断する。ここでＹｅｓと判断した場合は、ステップＳ１３に移り、ＰＭ８の測定を開始する。

【0100】

その後、ステップＳ１４に移る。ここでは、ＰＭ８を除去した直後に測定した、コンデンサ３の電圧の時間上昇率ΔＶ／Δｔが、閾値Δ_TH以下であるか否かを判断する。ここでＮｏ（閾値Δ_THを超えている：図３７参照）と判断した場合は、ステップＳ１８に移り、ＰＭセンサ２０が故障していると判断する。そして、ステップＳ１９に移り、被毒再生制御を行う。例えば、ヒータを通常のＰＭ除去温度よりも高い温度まで加熱し、被毒物質１８を除去する。

【0101】

また、ステップＳ１４でＹｅｓ（電圧上昇率ΔＶ／Δｔが閾値Δ_TH以下である：図３６参照）と判断した場合は、ステップＳ１５に移る。ここでは、スイッチ１１をオンし、コンデンサ３に蓄えられた電荷Ｑを放電させる。その後、ステップＳ１６に移る。ここでは、ＰＭ８の測定を開始してから所定期間Ｔ₁以内に、コンデンサ３の電圧の時間上昇率ΔＶ／Δｔが閾値Δ_TH以上になったか否かを判断する。ここでＹｅｓと判断した場合は、ステップＳ１７に移り、フィルタ１４が故障したと判定する。また、Ｎｏと判定した場合は、ステップＳ１５に戻る。

【0102】

本形態の作用効果について説明する。本形態では図３６、図４０に示すごとく、ＰＭ８を除去した後に電圧の時間上昇率ΔＶ／Δｔを測定し、その測定値が閾値Δ_THより低い場合は、一定期間ごとにスイッチ１１をオンする。これにより、コンデンサ３に蓄えられた電荷を定期的に放電させる。
このようにすると、ＰＭセンサ２０に被毒物質１８が僅かに付着しており、電流Ｉが僅かに流れる場合でも、コンデンサ３の電圧を定期的にリセットできるため、ＰＭ８が付着したと誤って判断することを抑制できる。

【0103】

また、本形態では図３７、図４０に示すごとく、上記時間上昇率ΔＶ／Δｔが閾値Δ_THより高い場合は、ＰＭセンサ２０が故障していると判断する。
そのため、ＰＭセンサ２０が被毒し、故障していることを検出できる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

【0104】

（実施形態１６）
本形態は、制御部７による制御方法を変更した例である。図４１に示すごとく、本形態のＰＭ検出システム１は、実施形態１５と同様に、スイッチ１１を備える。このスイッチ１１に抵抗１５を直列に接続し、直列接続体１６を構成してある。直列接続体１６は、コンデンサ３に並列接続されている。

【0105】

図４１、図４２に示すごとく、制御部７は、スイッチ１１のオンオフを周期的に切り替える。堆積面２２に通常のＰＭ８（例えば粒径０．１μｍ程度）が堆積した場合は、一対の電極２間に電流Ｉが流れる。そのため、スイッチ１１をオフしている間に、コンデンサ３の電圧が上昇した場合は、堆積面２２に通常のＰＭ８が堆積したと判定できる。

【0106】

また、図４３、図４４に示すごとく、堆積面２２には、通常のＰＭ８よりも粒径が大きい粗大ＰＭ８’が堆積することがある。粗大ＰＭ８’は、例えば、排管１３（図１５参照）の内面にＰＭ８が堆積し、これが何らかの原因で剥離した場合に生じ得る。粗大ＰＭ８’は、一対の電極２の間隔よりも大きい。粗大ＰＭ８’は、粒径が２．５μｍよりも大きいＰＭ８であると定義することができる。

【0107】

粗大ＰＭ８’は粒径が大きいため、粗大ＰＭ８’が付着すると、電極２間に大きな電流が流れる。したがって、コンデンサ３の電圧が急に上昇し、制御部７が、堆積面２２にＰＭ８が堆積したと誤って判断する可能性がある。この問題を解決するため、本形態では、上記スイッチ１１、抵抗１５等を用いて、粗大ＰＭ８’が付着したことを検出する。

【0108】

すなわち、上述したように、制御部７は、スイッチ１１のオンオフを周期的に切り替えている。図４４に示すごとく、堆積面２２に粗大ＰＭ８’が堆積した場合は大きな電流Ｉが流れる。このときスイッチ１１がオンになっていると、電流Ｉは抵抗１５へ流れ、電圧降下（＝ＩＲ）が生じる。この電圧降下を電圧測定部５によって測定する。電圧降下の時間変化率ΔＩＲ／Δｔが予め定められた値Δ_IRTHよりも大きい場合は、堆積面２２に粗大ＰＭ８’が堆積したと判定する。

【0109】

図４５に示すごとく、本形態では、スイッチ１１を予め定められたオン時間ｔ₁オンし、その後、予め定められたオフ時間ｔ₂オフする。このオンオフ動作を繰り返す。通常のＰＭ８が堆積した場合は、電流Ｉが僅かであるため、スイッチ１１をオンしたときに抵抗１５に生じる電圧降下は小さい。そのため、スイッチ１１をオンしたときには、通常のＰＭ８が堆積したか否かは検出できない。しかし、スイッチ１１をオフすると、ＰＭ８を流れた僅かな電流Ｉによってコンデンサ３が充電され、コンデンサ３の電圧Ｖが急に上昇する。そのため、通常のＰＭ８が堆積したことを検出できる。本形態では、スイッチ１１をオフした期間にコンデンサ３の電圧ＶがＰＭ検出閾値Ｖ_PMを超えた場合は、通常のＰＭ８が堆積したと判定する。

【0110】

また、上述したように、粗大ＰＭ８’が堆積すると大きな電流Ｉが流れ、スイッチ１１をオンしたときにこの電流Ｉが抵抗１５へ流れて電圧降下が発生する。制御部７は、この電圧降下の時間変化率ΔＩＲ／Δｔが予め定められた値Δ_IRTHよりも高い場合は、粗大ＰＭ８’が堆積したと判定する。

【0111】

次に、図４６を用いて、制御部７のフローチャートの説明を行う。同図に示すごとく、制御部７は、まずステップＳ２１を行う。ここでは、スイッチ１１をオンする。その後、ステップＳ２２に移り、抵抗１５に生じた電圧降下の時間変化率ΔＩＲ／Δｔが、閾値Δ_IRTHより高いか否かを判断する。ここでＹｅｓと判断した場合は、ステップＳ２７に移り、粗大ＰＭ８’が付着したと判定する。その後、例えば、ヒータを発熱させ、粗大ＰＭ８’を除去する処理を行う。また、ステップＳ２２でＮｏと判断した場合は、ステップＳ２３に移る。そして、オンしている時間ｔが上記オン時間ｔ₁より長いか否かを判断する。ここでＮｏと判断した場合はステップＳ２２に戻り、Ｙｅｓと判断した場合はステップＳ２４に移る。

【0112】

ステップＳ２４では、スイッチ１１を上記オフ時間ｔ₂だけオフする。その後、ステップＳ２５に移り、測定した電圧Ｖが閾値Ｖ_PMを超えたか否かを判断する。ここでＮｏと判断した場合はステップＳ２１に戻り、Ｙｅｓと判断した場合はステップＳ２６に移る。ステップＳ２６では、通常のＰＭ８が堆積面２２に堆積した（すなわち、ＰＭ８による電流経路８０が形成された）と判定する。そして、ＰＭ８の測定を開始してから所定時間以内に、ＰＭ８の電流経路８０が形成されたと判断した場合は、フィルタ１４が故障していると判断する。

【0113】

本形態の作用効果について説明する。図４５に示すごとく、本形態の制御部７は、スイッチ１１のオンオフを周期的に切り替える。そして、スイッチ１１をオンしたときに、電圧測定部５を用いて抵抗１５の電圧降下を測定し、電圧降下の時間変化率ΔＩＲ／Δｔが予め定められた値Δ_IRTHより大きい場合は、粗大ＰＭ８’が堆積面２２に堆積したと判定する。
このようにすると、粗大ＰＭ８’が付着した場合に、通常のＰＭ８が堆積したと誤って判断することを抑制できる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

【0114】

（実施形態１７）
本形態は、制御部７の制御方法を変更した例である。図４７に示すごとく、本形態では、静電容量が比較的大きいコンデンサ３を用いている。このように静電容量が大きいコンデンサ３を用いると、一対の電極２間にＰＭ８の電流経路８０が形成されても、コンデンサ３はすぐに充電されず、電圧Ｖが徐々に高くなる。また、電流経路８０の数が少ない場合は、流れる電流Ｉが少ないため、コンデンサ３の電圧Ｖの時間上昇率ΔＶ／Δｔは小さい。電流経路８０の数が増えると、電流Ｉが増加するため、電圧の時間上昇率ΔＶ／Δｔは大きくなる。本形態の制御部７は、コンデンサ３の電圧Ｖの時間上昇率ΔＶ／Δｔを測定し、その測定値を用いて、一対の電極２間の抵抗Ｒ（すなわち、ＰＭ８の抵抗）を算出する。

【0115】

例えば、コンデンサ３に蓄えられた電荷をＱ、静電容量をＣ、電源４の電圧をＶ_B、コンデンサ３の電圧をＶ、コンデンサ３に流れる電流をＩ、ＰＭ８の抵抗をＲ、コンデンサ３の電圧Ｖの微小変化量をΔＶ、微小時間をΔｔとした場合、
Ｉ＝ｄＱ／ｄｔ≒ΔＱ／Δｔ＝ＣΔＶ／Δｔ
＝（Ｖ_B−Ｖ)／Ｒ
したがって、
Ｒ＝（Ｖ_B−Ｖ）Δｔ／（ＣΔＶ）
上記式を用いて、抵抗Ｒを算出することができる。

【0116】

制御部７は、抵抗Ｒの算出値が所定の閾値Ｒ_THより小さくなった場合は、堆積面２２に予め定められた量のＰＭ８が堆積したと判断する。また、ＰＭ８の測定を開始してから所定時間内に、抵抗Ｒが閾値Ｒ_THより小さくなった場合（すなわち、所定時間内に、堆積面２２に予め定められた量のＰＭ８が堆積したと判断した場合）は、フィルタ１４が故障したと判断する。

【0117】

本形態の作用効果について説明する。上記構成にすると、一対の電極２間に堆積したＰＭ８の抵抗Ｒを算出できる。そのため、堆積面２２にＰＭ８が堆積したことを、正確に検出することができる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

【0118】

（実施形態１８）
本形態は、制御部７の制御方法を変更した例である。本形態では、実施形態１７と同様に、静電容量が充分に大きいコンデンサ３（図４７参照）を用いている。コンデンサ３の静電容量が大きい場合の、コンデンサ３の電圧の変化を図４８に示す。同図に示すごとく、一対の電極２間にＰＭ８の電流経路８０が１本形成されると、電流Ｉが僅かに流れる。本形態ではコンデンサ３の静電容量を大きくしてあるため、電圧Ｖの時間上昇率ΔＶ／Δｔは小さい。この後、２本目の電流経路８０が形成されると、電流Ｉが増加し、電圧の時間上昇率ΔＶ／Δｔが若干高くなる。さらに、３本目の電流経路８０が形成されると、電流Ｉがさらに増加し、時間上昇率ΔＶ／Δｔがさらに高くなる。

【0119】

本形態の制御部７は、実施形態１７と同様に、電圧Ｖの時間上昇率ΔＶ／Δｔを用いて、一対の電極２間の抵抗Ｒ（すなわち、ＰＭ８の抵抗）を算出する。そして、この抵抗Ｒの算出値が所定の回数Ｎ_TH（本形態では３回）以上変化した場合は、堆積面２２に、予め定められた量のＰＭ８が堆積したと判断する。また、ＰＭ８の測定を開始してから所定時間内に、抵抗Ｒの算出値がＮ_TH以上変化した場合（すなわち、所定時間内に、堆積面２２に予め定められた量のＰＭ８が堆積したと判断した場合）は、フィルタ１４が故障したと判断する。

【0120】

本形態の作用効果について説明する。このようにすると、電流経路８０が複数本形成された場合に、ＰＭ８が堆積したと判定することができる。そのため、ＰＭ８の誤検出を抑制できる。
また、１本目の電流経路８０が形成されるタイミングはＰＭ８の付着の仕方によってばらつくが、複数本分の電流経路８０の形成時間を平均することで、バラツキを抑えることが可能になる。そのため、電流経路８０が形成される時間を精度よく検出することができる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

【0121】

（実験例１）
本発明の効果を確認するための実験を行った。まず、図４９に示すとごく、比較例としてのＰＭ検出システム１を構成した。このＰＭ検出システム１では、検出部２１の電流Ｉを電流センサ９によって測定する。また、このＰＭ検出システム１に用いられるＰＭセンサ２０として、新品のものと、アッシュ１７が付着したものとを用意した。図４９に示すごとく、アッシュ１７が付着したＰＭセンサ２０は、電流経路８０が形成されにくいため、電流が流れにくい。

【0122】

なお、上記ＰＭセンサ２０としては、端面Ｓ１（図２０参照）から電極２が露出したものを用いた。

【0123】

上記２つのＰＭセンサ２０を用いて、排ガス中のＰＭ８を測定した。排ガス中のＰＭ８の濃度は７ｍｇ／ｍ³であり、排ガスの温度は２００℃であった。図５０に測定結果を示す。同図において、縦軸は、電流センサ９内のシャント抵抗に発生する電圧降下を意味する。図５０に示すごとく、アッシュ１７が付着したＰＭセンサ２０は、電流Ｉが少ないため、新品のＰＭセンサ２０と比較して、検出値が低い。そのため、従来のように電流センサ９を用いるＰＭ検出システム１では、ＰＭセンサ２０を長期間使用し、アッシュ１７が付着した場合、ＰＭ８を正確に検出しにくくなる可能性があることが分かる。

【0124】

次に、図５１に示すごとく、コンデンサ３を用いた、本発明に係るＰＭ検出システム１を用意した。また、新品のＰＭセンサ２０と、アッシュ１７が付着したＰＭセンサ２０とを用意し、図５１のＰＭ検出システム１を用いてＰＭ８の測定を行った。ＰＭセンサ２０は、比較例と同一のものを用いた。また、コンデンサ３は、ＰＭセンサ２０とは別体のもの（図２０参照）を用いた。より詳しくは、コンデンサ３として、静電容量が０．１（μＦ）のセラミックコンデンサを用いた。

【0125】

ＰＭ８の測定結果を図５２に示す。アッシュ１７が付着したＰＭセンサ２０は、上述したように電流Ｉが流れにくくなるが、コンデンサ３を用いれば、電流Ｉが僅かであっても電圧が急に上昇することが分かる。また、アッシュ１７が付着したＰＭセンサ２０と新品のＰＭセンサ２０とで、電圧の測定値が殆ど同じであることが分かる。これから、本発明を用いると、アッシュ１７が付着して劣化したＰＭセンサ２０であっても、ＰＭ８を正確に測定できることが分かる。また、図５２から、コンデンサ３を用いる場合は、電流センサ９を用いる場合（図５０参照）と比較して、測定値の立ち上がりが急峻であることが分かる。これから、コンデンサ３を用いた方が、ＰＭ８の検出感度が高いことが分かる。

【0126】

（実験例２）
本発明の効果を確認するための、別の実験を行った。まず、新品のＰＭセンサ２０を用意した。さらに、ヒータを長時間発熱させ、電極２を劣化させたＰＭセンサ２０を用意した。

【0127】

これらのＰＭセンサ２０を、電流センサ９を用いた従来のＰＭ検出システム１（図５６参照）に取り付け、ＰＭ８の検出を行った。測定をする際の条件は、実験例１と同一であった。すなわち、排ガスのＰＭ濃度を７ｍｇ／ｍ³にし、排ガスの温度を２００℃にした。測定結果を図５３に示す。

【0128】

同図から、新品のＰＭセンサ２０は、ＰＭ８の測定を開始してから暫く経過すると、電流が流れることが分かる。これに対して、熱によって劣化したＰＭセンサ２０は、ＰＭ８の測定を開始してから時間が経過しても、電流が殆ど流れないことが分かる。これは、図５５に示すごとく、新品のＰＭセンサ２０は、電極２が蒸発していないため、多くの電流経路８０が形成され、多くの電流Ｉが流れるが、熱によって劣化したＰＭセンサ２０は、電極２を構成する導電性物質（例えばＰｔ等）が蒸発してスポンジ状になっているため、電流経路８０の数が少なく（すなわち、電流Ｉが少なく）、電流センサ９によって電流Ｉを検出できないからだと考えられる。

【0129】

次に、同様の実験を、本発明に係るＰＭ検出システム１を用いて行った。すなわち、ＰＭセンサ２０にコンデンサ３を直列接続し（図２０参照）、このコンデンサ３の電圧を測定した。コンデンサ３は、ＰＭセンサ２０とは別体に設けた。コンデンサ３には、静電容量が０．１（μＦ）のセラミックコンデンサを用いた。測定結果を図５４に示す。

【0130】

同図から、新品のＰＭセンサ２０と熱劣化したＰＭセンサ２０は、コンデンサ３の電圧が略同時に立ち上がることが分かる。これは、熱劣化したＰＭセンサ２０は電極２が蒸発してスポンジ状になっているため、電流Ｉが流れにくいが、コンデンサ３を用いた場合は、僅かな電流Ｉでもコンデンサ３の電圧が急に上昇するからだと考えられる。

【0131】

本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。

【符号の説明】

【0132】

１ 粒子状物質検出システム
１０ 直列体
２ 電極
２０ 粒子状物質検出センサ
２１ 検出部
２２ 堆積面
３ コンデンサ
４ 電源
５ 電圧測定部
８ 粒子状物質

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【図37】

【図38】

【図39】

【図40】

【図41】

【図42】

【図43】

【図44】

【図45】

【図46】

【図47】

【図48】

【図49】

【図50】

【図51】

【図52】

【図53】

【図54】

【図55】

【図56】

【図57】

【図58】