CN107923860B - 颗粒状物质传感器以及颗粒状物质检测系统 - Google Patents

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Abstract

提供能够降低制造成本并且能够准确地测定加热器的温度的颗粒状物质传感器、以及使用了该颗粒状物质传感器的颗粒状物质检测系统。颗粒状物质传感器具备供排气中的颗粒状物质堆积的被堆积部、设于该被堆积部且相互分离的一对电极、将上述被堆积部加热的加热器、以及与该加热器连接并形成向该加热器供给的电流的路径的一对加热器布线。在该一对加热器布线中的至少一方的加热器布线连接有用于测定该加热器布线的电阻的传感检测线。

Description

颗粒状物质传感器以及颗粒状物质检测系统
技术领域
本发明涉及对排气中的颗粒状物质进行测定的颗粒状物质传感器、以及使用了该颗粒状物质传感器的颗粒状物质检测系统。
背景技术
已知有对排气中的颗粒状物质(PM:Particulate Matter)的量进行测定的颗粒状物质传感器、以及使用了该颗粒状物质传感器的颗粒状物质检测系统(参照美国专利申请公开第2013/0256296号)。颗粒状物质传感器具备相互分离的一对电极、以及加热该电极的加热器。另外，上述颗粒状物质检测系统具有上述颗粒状物质传感器和连接于该颗粒状物质传感器的控制电路部。
控制电路部构成为对测定模式与燃烧模式进行切换控制。在测定模式中，对颗粒状物质传感器的上述一对电极间施加电压。这样，通过静电力聚集颗粒状物质，在电极间流过电流。通过测定该电流值，求出堆积于电极间的颗粒状物质的电阻值，从而计算出排气中的颗粒状物质的量。另外，若暂时持续测定模式，则在电极间堆积较多的颗粒状物质，电流饱和。因此，在该情况下切换为上述燃烧模式，使加热器发热，使堆积的颗粒状物质燃烧。由此，构成为使颗粒状物质传感器再生。
近年来，进行了用于准确地测定加热器的温度的研发。即，由于颗粒状物质的电阻因温度而变化，因此在测定模式中，只要能够准确地测定加热器的温度、即颗粒状物质的温度，就能够校正颗粒状物质的电阻的测定值，并准确地计算出排气中的颗粒状物质的量。另外，在燃烧模式中，只要能够准确地测定加热器的温度，就能够准确地控制加热器的温度，能够抑制加热器的温度变得过高或过低。因此，能够防止加热器的温度过高而加热器劣化、温度过低而颗粒状物质燃烧不足的不良情况。出于这样的理由，期望能够准确地测定加热器的温度。
为了准确地测定加热器的温度，在上述颗粒状物质检测系统中，测定了加热器的电阻。由于加热器的温度与电阻之间存在一定的关系(参照图7)，因此只要测定加热器的电阻，就能够计算出加热器的温度。
发明内容
发明要解决的问题
然而，在上述颗粒状物质传感器中，不能充分准确地计算出加热器的温度。即，在加热器连接有一对加热器布线，经由该加热器布线，在加热器中流过电流。因此，不能仅对加热器的电阻(加热器电阻)进行测定，而只能测定加热器电阻和一对加热器布线的电阻(布线电阻)相加的电阻(合计电阻)。因此，不得不使用该合计电阻的测定值来计算加热器的温度。布线电阻由于加热器布线的温度而大幅度变化。另外，加热器布线的温度受到排气等的温度的影响，导致布线电阻容易出现偏差。因此，若使用上述合计电阻来计算加热器的温度，则合计电阻所含的布线电阻成为误差重要因素，不能准确地计算加热器的温度。
为了解决上述问题，也考虑在颗粒状物质传感器设置专用的温度传感器，并使用该温度传感器测定加热器的温度。然而，这样会产生颗粒状物质检测系统的制造成本上升的问题。
本发明鉴于这种背景而完成，提供能够降低制造成本并且能够准确地测定加热器的温度的颗粒状物质传感器、以及使用了该颗粒状物质传感器的颗粒状物质检测系统。
用于解决课题的手段
本发明的第1方式为一种颗粒状物质传感器，其特征在于，具备：被堆积部，供排气中的颗粒状物质堆积；
一对电极，设于该被堆积部，且相互分离；
加热器，对上述被堆积部进行加热；以及
一对加热器布线，与该加热器连接，并形成向该加热器供给的电流的路径，
在该一对加热器布线中的至少一方的上述加热器布线，连接有用于测定该加热器布线的电阻的传感检测线。
另外，本发明的第2方式为一种颗粒状物质检测系统，具备上述颗粒状物质传感器和连接于该颗粒状物质传感器的控制电路部，其特征在于，
上述控制电路部对测定模式和燃烧模式进行切换控制，在该测定模式中，对堆积于上述一对电极间的上述颗粒状物质的电阻进行测定，并使用该测定值计算上述排气中的上述颗粒状物质的量，在该燃烧模式中，使上述加热器发热，使堆积于上述被堆积部的上述颗粒状物质燃烧，
上述控制电路部构成为，在上述测定模式与上述燃烧模式的至少一方中，使用利用上述传感检测线测定出的上述加热器布线的电阻的值，计算作为各个上述加热器布线的电阻之和的布线电阻，并且测定作为上述加热器的电阻的加热器电阻、与上述布线电阻的合计电阻，并从该合计电阻中减去上述布线电阻，从而计算出上述加热器电阻，并使用该加热器电阻的计算值计算上述加热器的温度。
发明效果
在上述颗粒状物质传感器中，在一对加热器布线中的至少一方的加热器布线连接有用于测定该加热器布线的电阻的传感检测线。
因此，能够使用上述传感检测线测定加热器布线的电阻。因此，能够计算作为各个加热器布线的电阻之和的布线电阻。另外，在上述颗粒状物质传感器中，通过向一对加热器布线之间施加电压，能够测定作为加热器的电阻的加热器电阻、与上述布线电阻的合计电阻。在上述颗粒状物质传感器中，由于能够如上述那样计算上述布线电阻，因此能够从测定出的上述合计电阻中减去计算出的布线电阻。由此，能够求出不包含成为误差重要因素的布线电阻的准确的加热器电阻的值。因此，能够使用该加热器电阻准确地测定加热器的温度。因此，例如在测定颗粒状物质的量时，使用加热器的温度的测定值校正颗粒状物质的电阻值，由此能够准确地计算排气中的颗粒状物质的量。另外，在将颗粒状物质燃烧时，能够准确地控制加热器的温度。
同样，上述颗粒状物质检测系统能够利用上述控制电路部计算加热器电阻，并能够使用该计算值准确地计算加热器的温度。
另外，上述颗粒状物质传感器以及颗粒状物质检测系统即使不设置专用的温度传感器，也能够测定加热器的温度。因此，能够降低制造成本。
如以上那样，根据本发明，能够提供可降低制造成本并且可准确地测定加热器的温度的颗粒状物质传感器、以及使用了该颗粒状物质传感器的颗粒状物质检测系统。
附图说明
图1是实施例1中的、测定模式下的颗粒状物质检测系统的电路图。
图2是实施例1中的、燃烧模式下的颗粒状物质检测系统的电路图。
图3是实施例1中的、颗粒状物质传感器的分解立体图。
图4是实施例1中的、安装于排气管的颗粒状物质传感器的剖面图。
图5是实施例1中的、切割了传感器元件的一部分的状态下的颗粒状物质传感器的放大俯视图。
图6是图5的等效电路图。
图7是表示实施例1中的加热器电阻和加热器的温度的关系的图。
图8是表示实施例1中的颗粒状物质的电阻和颗粒状物质的温度的关系的图。
图9是实施例1中的、测定模式下的加热器电流的波形图。
图10是实施例1中的、燃烧模式下的加热器电流的波形图。
图11是实施例2中的颗粒状物质传感器的分解立体图。
图12是实施例2中的颗粒状物质检测系统的电路图。
图13是实施例3中的颗粒状物质传感器的分解立体图。
图14是实施例3中的颗粒状物质传感器的立体图。
图15是表示实施例4中的加热器的温度与加热器电阻的关系的图。
图16是实施例4中的颗粒状物质检测系统的流程图。
图17是紧接着图16的流程图。
图18是实施例5中的颗粒状物质检测系统的流程图的一部分。
具体实施方式
上述颗粒状物质传感器以及上述颗粒状物质检测系统能够安装于柴油车。
实施例
(实施例1)
使用图1～图10，对上述颗粒状物质检测系统的实施例进行说明。如图1、图3所示，本例的颗粒状物质传感器2具备被堆积部20、一对电极21(21a、21b)、加热器22、以及一对加热器布线23(23a、23b)。在被堆积部20中堆积排气中的颗粒状物质。两个电极21设于被堆积部20，并相互分离。加热器22将被堆积部20加热。加热器布线23连接于加热器22，并形成向加热器22供给的电流i的路径。
在两个加热器布线23a、23b中的一方(以下，称作第2加热器布线23b)连接有用于测定该加热器布线23的电阻RW的传感检测线24。
另外，如图1所示，本例的颗粒状物质检测系统1具备颗粒状物质传感器2和连接于颗粒状物质传感器2的控制电路4。
控制电路4选择性地切换测定模式(参照图1)与燃烧模式(参照图2)而动作。测定模式是如下模式：测定堆积于一对电极21间的颗粒状物质的电阻RPM，并使用该测定值计算排气中的颗粒状物质的量。另外，燃烧模式是使加热器22发热并将堆积于被堆积部20的颗粒状物质燃烧的模式。
控制电路4在燃烧模式与测定模式的至少一方中，使用利用传感检测线24测定出的加热器布线23b的电阻RW(RWb)的值，计算各个加热器布线23a、23b的电阻RW的和即布线电阻RWab(＝2RWb)。另外，控制电路4测定加热器22的电阻即加热器电阻RH与布线电阻RWab的合计电阻RS。然后，从合计电阻RS中减去布线电阻RWab来计算加热器电阻RH，使用该加热器电阻RH的计算值，计算出加热器22的温度。
颗粒状物质传感器2以及颗粒状物质检测系统1安装于柴油车。如图1所示，控制电路4具备高电压电路11、电流测定部3、辅助电流测定部3’、加热器驱动电路12、加热器电流检测电路13、开关6、以及微型计算机400。
各个加热器布线23具备形成于后述的传感器元件29的布线第1部分231、以及连接于该布线第1部分231的布线第2部分232。同样，传感检测线24具备形成于传感器元件29的传感检测第1部分241、以及连接于该传感检测第1部分241的传感检测第2部分242。
另外，如图4所示，颗粒状物质传感器2具备传感器元件29、保持该传感器元件29的保持部26、壳体211、紧固部212、以及罩213、214。保持部26由陶瓷构成，壳体211以及紧固部212由金属构成。保持部26包围传感器元件29，并保持传感器元件29。利用保持部26使传感器元件29与壳体211之间绝缘。另外，在紧固部212形成有外螺纹部233。将该外螺纹部233螺合于在排气管19形成的内螺纹部191。由此，将颗粒状物质传感器2紧固于排气管19。
如图3所示，传感器元件29具备加热器基板28、电极形成板210、绝缘板25、覆盖板291。这些加热器基板28、电极形成板210、绝缘板25、覆盖板291由陶瓷构成。在加热器基板28的两个主面281、282中的、作为电极21侧的主面的第1主面281上形成有上述加热器22、布线第1部分231、以及传感检测第1部分241。另外，在加热器基板28的第2主面282形成有导通到布线第1部分231或者传感检测第1部分241的多个加热器用连接垫片293(参照图4)。
另外，在上述电极形成板210形成有一对电极21a、21b。在电极形成板210与加热器基板28之间夹设有上述绝缘板25。另外，在覆盖板291形成有用于使被堆积部20露出的开口部292。在覆盖板291的主面形成有导通到电极21a、21b的电极用连接垫片294。
如图4所示，在加热器用连接垫片293连接有上述布线第2部分232或者传感检测第2部分242。另外，在电极用连接垫片294连接有电极布线219。
如图4所示，保持部26以使被堆积部20露出的状态保持传感器元件29。被堆积部20暴露于流经排气管19内的排气g中。
另外，如图5所示，加热器22未配置于保持部26内。传感检测线24连接于加热器布线23的加热器22侧的端部239。传感检测线24与加热器布线23的连接部27形成于比保持部26更靠加热器22侧。
接下来，对合计电阻RS以及布线电阻RWab的测定方法进行说明。如图2所示，控制电路4具备多个电压测定部41～46。一对加热器布线23中的作为高电位侧的第1加热器布线23a连接于第1电压测定部41。另外，作为低电位侧的加热器布线23的第2加热器布线23b连接于第2电压测定部42。控制电路4使用第1电压测定部41与第2电压测定部42，测定加热器布线23a、23b的端子237、238间的电压Vs。另外，使用加热器电流检测电路13，测定流经加热器22的电流i。然后，使用下述式，计算合计电阻RS。
RS＝Vs/i···(1)
＝RH+RWab
＝RH+RWa+RWab···(2)
此外，上述式中，RWa是第1加热器布线23a的电阻，RWb是第2加热器布线23b的电阻。
另外，如图2所示，传感检测线24连接于第3电压测定部43。控制电路4使用第3电压测定部43与第2电压测定部42，测定传感检测线24的端子249和第2加热器布线23b的端子238之间的电压。在传感检测线24中几乎不流过电流。因此，能够忽略传感检测线24自身带来的电压下降。因此，上述两个端子249、238间的电压与施加于第2加热器布线23b的连接部27和端子238之间的电压Vw几乎相等。另外，控制电路4使用加热器电流检测电路13，测定流经加热器22的电流i。因此，根据测定出的电压Vw与电流i，能够使用下述式计算出第2加热器布线23b的电阻RWb。
RWb＝Vw/i···(3)
在本例中，第1加热器布线23a与第2加热器布线23b的长度大致相等。因此，第1加热器布线23a与第2加热器布线23b的电阻大致相等。因此，能够近似于RWa＝RWb。因此，上述式(2)能够变形为下述式。
RS＝RH+RWab＝RH+2RWb
根据该式，能够获得下述式(4)。
RH＝RS－RWab＝RS－2RWb···(4)
在本例中，使用上述(1)、(3)测定RS、RWb，使用上述式(4)计算出加热器电阻RH。即，通过从合计电阻RS中减去布线电阻RWab(＝2RWb)，计算出加热器电阻RH。
如图7所示，加热器22的温度与加热器电阻RH之间具有一定的关系。因此，只要求出加热器电阻RH，就能够计算出加热器22的温度。在本例中，使用上述式(4)，计算出不包含布线电阻RWab的准确的加热器电阻RH的值。因此，能够准确地计算加热器22的温度。
另外，在本例中，在上述测定模式(参照图1)与燃烧模式(参照图2)中，分别计算加热器电阻RH，并使用该值计算加热器22的温度。如图9所示，在测定模式中，减小了流经加热器22的电流i的占空比。由此，抑制了加热器22大幅度发热而使堆积于上述被堆积部20的颗粒状物质燃烧。测定模式中的电流i的占空比优选为较低。若占空比提高，则在测定模式中被堆积部20的温度容易上升，颗粒状物质不易聚集于被堆积部20。即，安装有颗粒状物质传感器2的排气管19(参照图4)的热量被向大气散热，因此排气管19的温度变得比排气g的温度低。因此，安装于排气管19的颗粒状物质传感器2的温度也比排气g的温度低。所以，温度较高的排气中的颗粒状物质被作用朝向温度较低的颗粒状物质传感器2的被堆积部20的热泳力。在测定模式下，利用该热泳力将颗粒状物质聚集于被堆积部20。为此，若电流i的占空比变高、被堆积部20的温度变得过高，则排气与被堆积部20的温度差变小，热泳力变小。因此，难以聚集颗粒状物质。所以，在测定模式下，优选的是充分降低占空比，以使被堆积部20的温度比排气的温度低。期望是的测定模式中的占空比为1％以下。另外，在测定模式中，优选的是将占空比降低为，与完全不对加热器22通电的情况相比，温度不会上升30℃以上。
如图8所示，颗粒状物质的电阻RPM与加热器22的温度具有一定的关系。若加热器22的温度、即颗粒状物质的温度上升则颗粒状物质的电阻RPM降低。控制电路4在测定模式中测定流经电极21a、21b间(参照图1)的电流I，并使用该值计算堆积于电极21a、21b间的颗粒状物质的电阻RPM。然后，使用加热器22的温度校正电阻RPM的测定值，并使用该校正后的值，计算出排气中的颗粒状物质的量。
另外，在燃烧模式中，如图10所示，相比于测定模式提高电流i的占空比。在本例中，在燃烧模式中计算加热器电阻RH，并使用该值计算出加热器22的温度。然后，控制向加热器22供给的电流i的量，以使加热器22的温度处于预先确定的范围内。即，控制了电流i的占空比。
接下来，说明在测定模式中测定堆积于电极21a、21b间的颗粒状物质的电阻RPM的方法。在本例中，如图1所示，在测定模式中，使用电流测定部3，测定流经电极21a、21b间的电流I。然后，使用该电流I的测定值和电极21a、21b间的电压(Vt－Va)，根据下述式，计算颗粒状物质的电阻RPM。
RPM＝(Vt－Va)/I
此外，上述式中，Vt是高电压电路11的电压，即第1电极21a的电压，Va是运算放大器OP的反相输入端子39的电压，即第2电极21b的电压。
电流测定部3具备电流电压转换电路31和电压测定部45。电流电压转换电路31由运算放大器OP和电阻r构成。电阻r将运算放大器OP的反相输入端子39与输出端子37之间相连。运算放大器OP的非反相输入端子38被保持为固定的电压Va。利用作为运算放大器OP的特性的虚拟短路，反相输入端子39的电压变得与非反相输入端子38的电压Va大致相等。
控制电路4在测定模式中将开关6接通。由此，将第1电极21a连接于高电压电路11。因此，对电极21a、21b间施加电压。因而，若在电极21a、21b间堆积颗粒状物质，则流过电流I。电流I不流入运算放大器OP的反相输入端子39，而是流经电阻r。因此，运算放大器OP的输出电压Vo比非反相输入端子38的电压Va下降rI量。换句话说，输出电压Vo成为下述式所示的值。
Vo＝Va－rI
据此可知电流I由下述式(5)表示。
I＝(Va－Vo)/r···(5)
控制电路4存储有Va与r的值。然后，使用电压测定部45测定输出电压Vo，并根据上述式(5)计算出电流I。然后，使用该电流I的值，求出堆积于电极21a、21b间的颗粒状物质的电阻RPM。
此外，形成于控制电路4的辅助电流测定部3’也成为与电流测定部3相同的构成。
接下来，对燃烧模式中的颗粒状物质检测系统1的动作进行说明。如图2所示，在燃烧模式中，控制电路4将开关6断开，将第1电极21a与高电压电路11切断。因此，一对电极21a、21b间的电压大致为0V。
在燃烧模式中，控制电路4对加热器驱动电路12进行PWM控制，使加热器22流过电流i。另外，控制电路4如那样上述，测定加热器电阻RH，并使用该值计算加热器22的温度。然后，控制流经加热器22的电流i的量，以使加热器22的温度达到预先确定的范围内。
若加热器22发热，则传感器元件29的绝缘板25(参照图3)的温度上升。因此，绝缘板25的电阻降低，从加热器22向电极21a、21b流过漏电流IL。使用2个电流测定部3、3’测定该漏电流IL。控制电路4使用测定出的漏电流IL的值，判断颗粒状物质传感器2是否故障。例如，在电极布线219未断线的情况下，可利用电流测定部3、3’测定出漏电流IL，但如果电极布线219断线，则漏电流IL不能被测定出。因此，控制电路4在测定出的漏电流IL的值比预先确定的值低的情况下，判断为电极布线219断线。另外，在绝缘板25劣化的情况下，容易流过漏电流IL。因此，控制电路4在漏电流IL比预先确定的值高的情况下，判断为绝缘板25劣化。
接下来，对本例的作用效果进行说明。在颗粒状物质传感器2中，在一对加热器布线23中的一方的加热器布线23(第2加热器布线23b)连接有用于测定该加热器布线23的电阻RW(RWb)的传感检测线24。
因此，能够使用传感检测线24测定加热器布线23(第2加热器布线23b)的电阻RW(RWb)。因此，能够计算各个加热器布线23a、23b的电阻RW(RWa、RWb)的和即布线电阻RWab(＝2RWb)。另外，在本例中，通过对一对加热器布线23a、23b之间施加电压，能够测定合计电阻RS。在本例的颗粒状物质传感器2中，由于能够如上述那样计算布线电阻RWab，因此能够从测定出的上述合计电阻RS中减去计算出的布线电阻RWab。由此，能够求出不包含成为误差重要因素的布线电阻RWab的准确的加热器电阻RH的值。因此，能够使用该加热器电阻RH，准确地计算出加热器22的温度。
同样，上述颗粒状物质检测系统1能够利用控制电路4计算加热器电阻RH，并使用该计算值准确地计算加热器22的温度。
在本例中，如图1所示，将铅蓄电池的端子8连接于加热器布线23。铅蓄电池的电压VB约为14V左右，相对较低。因此，为了利用铅蓄电池使加热器22发热，需要降低加热器22的电阻值以便充分地流过电流i。因此，加热器布线23的电阻(布线电阻RWab)成为与加热器22的电阻(加热器电阻RH)相比而不能够忽略的值。因此，如本例那样，从合计电阻RS中减去布线电阻RWab来计算准确的加热器电阻RH获得的效果较大。
另外，如果采用本例的构成，则即使不设置专用的温度传感器，也能够测定加热器22的温度。因此，能够降低颗粒状物质传感器2以及颗粒状物质检测系统1的制造成本。
另外，在本例中，如图5所示，将传感检测线24与加热器布线23的连接部27形成于比保持部26更靠加热器22侧。
因此，连接部27不再配置于保持部26内，能够更准确地测定加热器22的温度。即，在连接部27与加热器22之间存在作为加热器布线23的一部分的夹设部235。若如上述那样计算出加热器电阻RH，则该计算值将会包含夹设部235的电阻RP(参照图6)。因此，若夹设部235的温度大幅度偏离加热器22的温度，则夹设部235的电阻RP将会成为误差重要因素，难以充分准确地计算加热器22的温度。因此，使夹设部235的温度与加热器22的温度大致相同，易于准确地计算加热器22的温度。
在本例中，如图5所示，连接部27未配置于保持部26内，连接部27形成于比保持部26更靠加热器22侧。因此，夹设部235未配置于保持部26内。保持部26由于热容量较大，所以温度难以变化。与此相对，加热器22由于未被保持部26包围，所以温度容易变化。因此，将夹设部235不形成于保持部26内，而是形成于比保持部26更靠加热器22侧的话，加热器22与夹设部235的温度就不会偏离，能够使两者温度大致相等。因此，夹设部235的电阻RP不易成为误差重要因素，易于准确地计算加热器22的温度。
另外，在本例中，加热器22的电阻比一对加热器布线23a、23b中的任一者都高。即，RH＞RWb≒RWa。
因此，能够提高加热器22的发热效率。此外，上述电阻的意思是加热器22与加热器布线23分别为相同的温度的情况下的电阻。
另外，本例的控制电路4构成为，在测定模式中使用加热器22的温度，对堆积于电极21a、21b间的颗粒状物质的电阻RPM的测定值进行校正，并使用该校正后的值计算排气中的颗粒状物质的量。
如图8所示，颗粒状物质的电阻RPM因温度而变化。因此，只要使用加热器22的温度、即颗粒状物质的温度来校正颗粒状物质的电阻RPM，就能够准确地计算排气中的颗粒状物质的量。
另外，本例的控制电路4构成为，在燃烧模式中控制流经加热器22的电流i的量，以使计算出的加热器22的温度处于预先确定的范围内。
因此，能够抑制加热器22的温度过高而加热器22的寿命降低，或加热器22的温度过低而不能充分燃烧颗粒状物质这些不良情况。
如以上那样，根据本例，能够提供可降低制造成本并且可准确地测定加热器的温度的颗粒状物质传感器、以及使用了该颗粒状物质传感器的颗粒状物质检测系统。
此外，在本例中，将颗粒状物质传感器2以及控制电路4安装于柴油车，但本发明并不限定于此，也可以安装于汽油发动机车辆。
(实施例2)
在以下的实施例中，附图所使用的附图标记中的与在实施例1中使用的附图标记相同者，只要无特别示出，就表示与实施例1相同的构成要素等。
本例是变更了颗粒状物质传感器2的构造的例子。如图11、图12所示，在本例中，在一对加热器布线23a、23b分别连接有传感检测线24(24a、24b)。控制电路4使用这些传感检测线24a、24b，分别测定了一对加热器布线23a、23b的电阻RWa、RWb。然后，使用下述式，计算布线电阻RWab。
RWab＝RWa+RWb
即，将各加热器布线23a、23b的电阻RWa、RWb的和计算作为布线电阻RWab。
另外，与实施例1相同，在本例中，测定上述合计电阻RS(＝RH+RWab)。然后，使用下述式(6)，计算加热器电阻RH。
RH＝RS－RWab＝RS－RWa－RWb···(6)
这样，即使第1加热器布线23a的电阻RWa与第2加热器布线23b的电阻RWb不同，也能够准确地测定加热器电阻RH，能够准确地计算加热器22的温度。
除此以外，具备与实施例1相同的构成以及作用效果。
(实施例3)
本例是变更了传感器元件29的构造的例子。如图13所示，本例的传感器元件29具备由陶瓷构成的多个绝缘薄板295。在这些多个绝缘薄板295之间设有第1电极21a以及第2电极21b。如图14所示，第1电极21a以及第2电极21b从传感器元件29的端面296露出。构成为在该端面296上堆积颗粒状物质。
另外，如图13所示，本例的传感器元件29与实施例1相同，具备加热器22与一对加热器布线23a、23b。而且，在第2加热器布线23b连接有传感检测线24。控制电路4构成为使用该传感检测线24测定第2加热器布线23的电阻RWb，并使用该值计算布线电阻RWab(＝2RWb)。
除此以外，具备与实施例1相同的构成以及作用效果。
(实施例4)
本例是变更了加热器22的温度的计算方法的例子。已知加热器22若长时间使用，则会老化，加热器电阻RH变高。考虑到这是因为，若长时间使用颗粒状物质传感器2，则由于加热器22的热导致构成加热器22的Pt等金属原子凝集。
图15中示出加热器22老化前后的加热器电阻RH与温度T的关系。另外，将加热器22老化前后的加热器布线23的电阻RW与温度T的关系一并示于图15中。如该图所示，加热器电阻RH与温度T的关系成为一次函数。可知相对于加热器22老化前的函数A，老化后的函数B的斜率变大。因此，在加热器22老化的情况下，若使用函数A计算加热器22的温度T，则不能准确地计算。因此，为了准确地求出加热器22的温度T，需要取得老化后的函数B，并使用该函数B计算温度T。
对取得老化后的函数B的方法进行说明。首先，老化前的函数A能够如以下那样表示。
RH0＝a+bT
在上述式中，RH0是加热器22老化前的加热器电阻RH(加热器电阻初始值RH0)，a、b是常数。控制电路4存储有常数a、b。
加热器22老化后的函数B为老化前的函数A乘以劣化率k而得的值。换句话说，
RH＝k(a+bT)···(6)。
劣化率k是比1大的值。只要取得该劣化率k，就能够获得函数B，能够准确地计算加热器22的温度。
在本例中，如以下那样计算出劣化率k。首先，在刚制造出颗粒状物质检测系统1紧后，即加热器22未老化时，在使加热器22与加热器布线23为相同的温度(例如温度T0)的状态下，测定加热器电阻初始值RH0与加热器布线23的电阻RW(布线电阻初始值RW0)。然后，将该测定值存储于控制电路4。
在将颗粒状物质检测系统1安装于车辆并出厂后，由控制电路4定期地对加热器电阻RH和加热器布线23的电阻RW进行测定。此时，控制电路4在使车辆的发动机停止并经过规定时间之后进行测定。由此，在使加热器22与加热器布线23为相同的温度(例如T1)的状态下，测定上述2个电阻RH、RW。
如图15所示，加热器布线23的电阻RW与温度T的函数C即使加热器22老化也几乎不变化。考虑到这是因为，在颗粒状物质传感器2的使用中，相对于加热器22温度变高，加热器布线23的温度相对较低，构成加热器布线23的金属原子不易凝集。
控制电路4测定上述2个电阻RH、RW之后，使用下式(7)，计算劣化率k。
k＝(RH/RW)/(RH0/RW0)···(7)
测定老化后的电阻RH、RW时的加热器22以及加热器布线23的温度T1，可能与老化前测定电阻初始值RH0、RW0时的温度T0不同。但是，上述式(7)的分子RH/RW与测定温度无关地大致恒定。因此，即使视作以与测定电阻初始值RH0、RW0时相同的温度T0测定了上述分子RH/RW，RH/RW的值也几乎不会变化。如上述那样，由于加热器布线23几乎不会老化，因此以相同的温度T0测定时的电阻RW、RW0成为几乎相同的值。因此，RW0/RW＝1。因此，上述式(7)能够变形为
k＝(RH/RH0)×(RW0/RW)＝RH/RH0。
然后，可知通过式(7)计算出的劣化率k表示老化后的加热器电阻RH相对于加热器电阻初始值RH0的上升率。另外，可知通过使用上述式(7)，即使老化后的电阻RH、RW的测定温度T1和老化前的电阻初始值RH0、RW0的测定温度T0不同，也能够计算出劣化率k。
此外，假设不使用上述式(7)，而是使用加热器电阻初始值RH0和老化后的加热器电阻RH的测定值，直接计算出劣化率k(＝RH/RH0)，则存在不能以相同的温度测定加热器电阻初始值RH0与加热器电阻RH的可能性，因此产生不能准确地计算劣化率k的可能性。然而，只要使用上述式(7)，即使测定温度不同，也能够准确地求出劣化率k。
另外，只要计算出劣化率k，就能求出图15的函数B即上述式(6)。因此，将该式(6)变形，获得下述式(8)。
T＝(RH/k－a)/b···(8)
在本例中，在上述测定模式以及燃烧模式中，如实施例1中说明那样求出加热器电阻RH，并使用上述式(8)计算出加热器22的温度T。由此，即使加热器22老化，也能够准确地计算出加热器22的温度。
接下来，对控制电路4的流程图进行说明。如图16所示，在本例中，执行劣化率计算模式(步骤S1、S2)、测定模式(步骤S4～S8)、以及燃烧模式(步骤S9～S13)。首先，进入劣化率计算模式后，在步骤S1中，控制电路4首先判断是否在使发动机停止后经过了规定时间。这里，在判断为Yes的情况下，移至步骤S2。在步骤S2中测定加热器电阻RH和加热器布线23的电阻RW。然后，使用上述式(7)，计算劣化率k。
之后，进入步骤S3，使发动机起动。接着，移至步骤S4，使用颗粒状物质传感器2，测定颗粒状物质的电阻RPM。之后，移至步骤S5。这里，测定加热器布线23的电阻RW与合计电阻RS，从合计电阻RS中减去布线电阻RWab(＝2RW)，计算出加热器电阻RH。
之后，进入步骤S6，使用加热器电阻RH与劣化率k，根据上述式(8)计算加热器22的温度T。接下来，进入步骤S7，使用加热器22的温度T的计算值，校正颗粒状物质的电阻RPM的测定值，计算出排气中的颗粒状物质的量。
之后，进入图17所示的步骤S8，判断是否移至燃烧模式。在步骤S8中，例如在流经颗粒状物质传感器2的电极21间的电流饱和的情况下，判断为移至燃烧模式。
在步骤S8中判断为“是”的情况下，移至步骤S9。这里，使加热器22发热。由此，使堆积于电极21间的颗粒状物质燃烧。接着，移至步骤S10。这里，测定加热器布线23的电阻RW与合计电阻RS，从合计电阻RS中减去布线电阻RWab(＝2RW)，来计算加热器电阻RH。之后，进入步骤S11，使用加热器电阻RH与劣化率k，根据上述式(8)，计算加热器22的温度T。
接着，移至步骤S12。这里，控制流经加热器22的电流的量，以使加热器22的温度T处于预先确定的范围。之后，移至步骤S13，判断是否使加热器22发热了规定时间。这里，在判断为“是”的情况下，即，已将堆积于电极21间的颗粒状物质充分燃烧并去除的情况下，返回步骤S4。然后，再次进行测定模式。
对本例的作用效果进行说明。控制电路4如上述那样进行劣化率计算模式(步骤S1、S2)。即，控制电路4在使发动机停止起经过了规定时间之后，测定加热器布线23的电阻RW和加热器电阻RH，使用上述式(7)，计算劣化率k。然后，在测定模式(步骤S4～S8)以及燃烧模式(步骤S9～步骤S13)中，控制电路4使用加热器电阻RH与劣化率k，计算加热器22的温度T(步骤S6、S11)。
因此，即使加热器22老化，也可准确地计算加热器22的温度T。因此，在测定模式中，能够更准确地测定排气中的颗粒状物质的量，在燃烧模式中，能够更准确地控制加热器22的温度。
除此以外，具备与实施例1相同的构成以及作用效果。
此外，在本例中，在测定模式与燃烧模式这两个模式中，使用加热器电阻RH以及劣化率k计算了加热器22的温度T，但本发明并不限于此。即，也可以仅以测定模式与燃烧模式中的一个模式计算加热器22的温度T。
(实施例5)
本例是变更了控制电路4的流程图的例子。在本例中，如图18所示，与实施例4相同，由控制电路4进行劣化率计算模式(步骤S1、S2)。在结束了步骤S2之后，移至步骤S21。这里，判断劣化率k是否超过了预先确定的阈值。这里，在判断为“是”时，判断为加热器22故障。然后，移至步骤S22，向用户等报告加热器22故障。另外，在步骤S21中判断为“否”时，移至步骤S3(参照图16)。步骤S3～S13与实施例4相同，因此省略说明。
对本例的作用效果进行说明。在本例中，在劣化率k超过了预先确定的阈值的情况下，向用户等报告加热器22已故障(步骤S21、S22)。因此，用户等能够立即认识到加热器22已故障，能够尽早更换颗粒状物质传感器2。
除此以外，具备与实施例4相同的构成以及作用效果。
此外，在本例中，与实施例4相同，使用劣化率k计算了加热器22的温度，但本发明并不限定于此，也可以将劣化率k仅使用于加热器22的故障判断。

Claims (10)

1.一种颗粒状物质检测系统(1)，具备颗粒状物质传感器(2)和连接于该颗粒状物质传感器(2)的控制电路部(4)，其特征在于，
所述颗粒状物质传感器(2)具备：
被堆积部(20)，供排气中的颗粒状物质堆积；
一对电极(21)，设于该被堆积部(20)，且相互分离；
加热器(22)，对所述被堆积部(20)进行加热；以及
一对加热器布线(23)，与该加热器(22)连接，并形成向该加热器(22)供给的电流的路径，
在该一对加热器布线(23)中的至少一方的所述加热器布线(23)，连接有用于测定该加热器布线(23)的电阻的传感检测线(24)，
所述控制电路部(4)对测定模式和燃烧模式进行切换控制，在该测定模式中，对堆积于所述一对电极(21)间的所述颗粒状物质的电阻RPM进行测定，并使用该测定值计算所述排气中的所述颗粒状物质的量，在该燃烧模式中，使所述加热器(22)发热，使堆积于所述被堆积部(20)的所述颗粒状物质燃烧，
所述控制电路部(4)构成为，在所述测定模式与所述燃烧模式的至少一方中，使用利用所述传感检测线(24)测定出的所述加热器布线(23)的电阻RW的值，对作为各个所述加热器布线(23)的电阻RW之和的布线电阻RWab进行计算，并且对作为所述加热器(22)的电阻的加热器电阻RH与所述布线电阻RWab的合计电阻RS进行测定，并从该合计电阻RS中减去所述布线电阻RWab，从而计算出所述加热器电阻RH，并使用该加热器电阻RH的计算值计算所述加热器(22)的温度，
所述控制电路部(4)存储有在所述加热器(22)老化之前以相互相同的温度测定出的作为所述加热器电阻RH的值的加热器电阻初始值RH0、以及作为所述加热器布线(23)的电阻RW的值的布线电阻初始值RW0，
所述控制电路部(4)进行如下劣化率计算模式：在使排出所述排气的发动机停止起经过了规定时间之后，测定所述加热器布线(23)的电阻RW与所述加热器电阻RH，并使用下述式计算所述加热器(22)的劣化率k，
k＝(RH/RW)/(RH0/RW0)
所述控制电路部(4)构成为，在所述燃烧模式与所述测定模式的至少一方中，使用所述劣化率k与所述加热器电阻RH的计算值，计算所述加热器(22)的温度。
2.根据权利要求1所述的颗粒状物质检测系统(1)，其特征在于，
所述控制电路部(4)存储有在所述加热器(22)老化之前以相互相同的温度测定出的作为所述加热器电阻RH的值的加热器电阻初始值RH0、以及作为所述加热器布线(23)的电阻RW的值的布线电阻初始值RW0，
所述控制电路部(4)进行如下劣化率计算模式：在使排出所述排气的发动机停止起经过了规定时间之后，测定所述加热器布线(23)的电阻RW与所述加热器电阻RH，并使用下述式计算所述加热器(22)的劣化率k，
k＝(RH/RW)/(RH0/RW0)
所述控制电路部(4)构成为，在所述劣化率k超过了预先确定的阈值的情况下，判断为所述加热器(22)故障。
3.一种颗粒状物质检测系统(1)，具备颗粒状物质传感器(2)和连接于该颗粒状物质传感器(2)的控制电路部(4)，其特征在于，
所述颗粒状物质传感器(2)具备：
被堆积部(20)，供排气中的颗粒状物质堆积；
一对电极(21)，设于该被堆积部(20)，且相互分离；
加热器(22)，对所述被堆积部(20)进行加热；以及
一对加热器布线(23)，与该加热器(22)连接，并形成向该加热器(22)供给的电流的路径，
在该一对加热器布线(23)中的至少一方的所述加热器布线(23)，连接有用于测定该加热器布线(23)的电阻的传感检测线(24)，
所述控制电路部(4)对测定模式和燃烧模式进行切换控制，在该测定模式中，对堆积于所述一对电极(21)间的所述颗粒状物质的电阻RPM进行测定，并使用该测定值计算所述排气中的所述颗粒状物质的量，在该燃烧模式中，使所述加热器(22)发热，使堆积于所述被堆积部(20)的所述颗粒状物质燃烧，
所述控制电路部(4)构成为，在所述测定模式与所述燃烧模式的至少一方中，使用利用所述传感检测线(24)测定出的所述加热器布线(23)的电阻RW的值，对作为各个所述加热器布线(23)的电阻RW之和的布线电阻RWab进行计算，并且对作为所述加热器(22)的电阻的加热器电阻RH与所述布线电阻RWab的合计电阻RS进行测定，并从该合计电阻RS中减去所述布线电阻RWab，从而计算出所述加热器电阻RH，并使用该加热器电阻RH的计算值计算所述加热器(22)的温度，
所述控制电路部(4)存储有在所述加热器(22)老化之前以相互相同的温度测定出的作为所述加热器电阻RH的值的加热器电阻初始值RH0、以及作为所述加热器布线(23)的电阻RW的值的布线电阻初始值RW0，
所述控制电路部(4)进行如下劣化率计算模式：在使排出所述排气的发动机停止起经过了规定时间之后，测定所述加热器布线(23)的电阻RW与所述加热器电阻RH，并使用下述式计算所述加热器(22)的劣化率k，
k＝(RH/RW)/(RH0/RW0)
所述控制电路部(4)构成为，在所述劣化率k超过了预先确定的阈值的情况下，判断为所述加热器(22)故障。
4.根据权利要求3所述的颗粒状物质检测系统(1)，其特征在于，
所述控制电路部(4)存储有在所述加热器(22)老化之前以相互相同的温度测定出的作为所述加热器电阻RH的值的加热器电阻初始值RH0、以及作为所述加热器布线(23)的电阻RW的值的布线电阻初始值RW0，
所述控制电路部(4)进行如下劣化率计算模式：在使排出所述排气的发动机停止起经过了规定时间之后，测定所述加热器布线(23)的电阻RW与所述加热器电阻RH，并使用下述式计算所述加热器(22)的劣化率k，
k＝(RH/RW)/(RH0/RW0)
所述控制电路部(4)构成为，在所述燃烧模式与所述测定模式的至少一方中，使用所述劣化率k与所述加热器电阻RH的计算值，计算所述加热器(22)的温度。
5.一种颗粒状物质检测系统(1)，具备颗粒状物质传感器(2)和连接于该颗粒状物质传感器(2)的控制电路部(4)，其特征在于，
所述颗粒状物质传感器(2)具备：
被堆积部(20)，供排气中的颗粒状物质堆积；
一对电极(21)，设于该被堆积部(20)，且相互分离；
加热器(22)，对所述被堆积部(20)进行加热；以及
一对加热器布线(23)，与该加热器(22)连接，并形成向该加热器(22)供给的电流的路径，
在该一对加热器布线(23)中的至少一方的所述加热器布线(23)，连接有用于测定该加热器布线(23)的电阻的传感检测线(24)，
所述控制电路部(4)对测定模式和燃烧模式进行切换控制，在该测定模式中，对堆积于所述一对电极(21)间的所述颗粒状物质的电阻RPM进行测定，并使用该测定值计算所述排气中的所述颗粒状物质的量，在该燃烧模式中，使所述加热器(22)发热，使堆积于所述被堆积部(20)的所述颗粒状物质燃烧，
所述控制电路部(4)构成为，在所述测定模式与所述燃烧模式的至少一方中，使用利用所述传感检测线(24)测定出的所述加热器布线(23)的电阻RW的值，对作为各个所述加热器布线(23)的电阻RW之和的布线电阻RWab进行计算，并且对作为所述加热器(22)的电阻的加热器电阻RH与所述布线电阻RWab的合计电阻RS进行测定，并从该合计电阻RS中减去所述布线电阻RWab，从而计算出所述加热器电阻RH，并使用该加热器电阻RH的计算值计算所述加热器(22)的温度，
所述控制电路部(4)存储有在所述加热器(22)老化之前以相互相同的温度测定出的作为所述加热器电阻RH的值的加热器电阻初始值RH0、以及作为所述加热器布线(23)的电阻RW的值的布线电阻初始值RW0，
所述控制电路部(4)进行如下劣化率计算模式：在将所述加热器(22)与所述加热器布线(23)设为相同的温度的状态下，测定所述加热器布线(23)的电阻RW与所述加热器电阻RH，并使用下述式计算所述加热器(22)的劣化率k，
k＝(RH/RW)/(RH0/RW0)
所述控制电路部(4)构成为，在所述燃烧模式与所述测定模式的至少一方中，使用所述劣化率k与所述加热器电阻RH的计算值，计算所述加热器(22)的温度。
6.一种颗粒状物质检测系统(1)，具备颗粒状物质传感器(2)和连接于该颗粒状物质传感器(2)的控制电路部(4)，其特征在于，
所述颗粒状物质传感器(2)具备：
被堆积部(20)，供排气中的颗粒状物质堆积；
一对电极(21)，设于该被堆积部(20)，且相互分离；
加热器(22)，对所述被堆积部(20)进行加热；以及
一对加热器布线(23)，与该加热器(22)连接，并形成向该加热器(22)供给的电流的路径，
在该一对加热器布线(23)中的至少一方的所述加热器布线(23)，连接有用于测定该加热器布线(23)的电阻的传感检测线(24)，
所述控制电路部(4)对测定模式和燃烧模式进行切换控制，在该测定模式中，对堆积于所述一对电极(21)间的所述颗粒状物质的电阻RPM进行测定，并使用该测定值计算所述排气中的所述颗粒状物质的量，在该燃烧模式中，使所述加热器(22)发热，使堆积于所述被堆积部(20)的所述颗粒状物质燃烧，
所述控制电路部(4)构成为，在所述测定模式与所述燃烧模式的至少一方中，使用利用所述传感检测线(24)测定出的所述加热器布线(23)的电阻RW的值，对作为各个所述加热器布线(23)的电阻RW之和的布线电阻RWab进行计算，并且对作为所述加热器(22)的电阻的加热器电阻RH与所述布线电阻RWab的合计电阻RS进行测定，并从该合计电阻RS中减去所述布线电阻RWab，从而计算出所述加热器电阻RH，并使用该加热器电阻RH的计算值计算所述加热器(22)的温度，
所述控制电路部(4)存储有在所述加热器(22)老化之前以相互相同的温度测定出的作为所述加热器电阻RH的值的加热器电阻初始值RH0、以及作为所述加热器布线(23)的电阻RW的值的布线电阻初始值RW0，
所述控制电路部(4)进行如下劣化率计算模式：在将所述加热器(22)与所述加热器布线(23)设为相同的温度的状态下，测定所述加热器布线(23)的电阻RW与所述加热器电阻RH，并使用下述式计算所述加热器(22)的劣化率k，
k＝(RH/RW)/(RH0/RW0)
所述控制电路部(4)构成为，在所述劣化率k超过了预先确定的阈值的情况下，判断为所述加热器(22)故障。
7.根据权利要求1、3、5、6中的任一项所述的颗粒状物质检测系统(1)，其特征在于，
所述颗粒状物质传感器(2)具备传感器元件(29)和保持部(26)，该传感器元件(29)形成有所述被堆积部(20)、所述电极(21)、所述加热器(22)、所述加热器布线(23)、以及所述传感检测线(24)，该保持部(26)以使所述被堆积部(20)露出的状态包围所述传感器元件(29)，并对该传感器元件(29)进行保持，所述加热器(22)未配置于所述保持部(26)内，所述传感检测线(24)与所述加热器布线(23)的连接部(27)形成于比所述保持部(26)更靠所述加热器(22)侧的位置。
8.根据权利要求1、3、5、6中的任一项所述的颗粒状物质检测系统(1)，其特征在于，
所述加热器(22)的电阻比所述一对加热器布线(23)中的任意一方的电阻都高。
9.根据权利要求1、3、5、6中的任一项所述的颗粒状物质检测系统(1)，其特征在于，
所述控制电路部(4)构成为，在所述测定模式中，使用计算出的所述加热器(22)的温度，对所述颗粒状物质的电阻RPM的测定值进行校正，并使用该校正后的值计算所述颗粒状物质的量。
10.根据权利要求1、3、5、6中的任一项所述的颗粒状物质检测系统(1)，其特征在于，
所述控制电路部(4)构成为，在所述燃烧模式中，控制流经所述加热器(22)的电流的量，以使计算出的所述加热器(22)的温度处于预先确定的范围内。
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