CN108138619B - 粒子状物质检测装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种检测粒子状物质的装置。在该装置中，由推测部(60、70)推测内燃机的排气通路中的水量。通过第1温度控制部(60B)，在推测出的水量比排水阈值多的情况下，由加热器将元件部加热到不论沾水量如何都不发生沾水破裂的温度域。此外，通过排水判定部(70C)，在推测出的水量不到排水阈值的情况下，判定为排气通路的排水完成。进而，通过第2温度控制部(60C)，在判定为上述排水完成的情况下，由加热器将元件部在疏水温度域中加热规定期间，该疏水温度域比粒子状物质开始燃烧的温度低且在该疏水温度域中附着在元件部上的水疏水。
Description
技术领域
本发明涉及检测粒子状物质的粒子状物质检测装置，特别涉及检测内燃机的排气中包含的粒子状物质的量的粒子状物质检测装置。
背景技术
以往，已知搭载有粒子状物质传感器的装置，该粒子状物质传感器检测柴油发动机等的排气中含有的粒子状物质(Particulate Matter，以下称作“PM”)。在该装置中，已知如下结构，即：在检测到粒子状物质后，将粒子状物质传感器的元件部控制在使PM燃烧的规定的温度域，使堆积到元件部的PM燃烧而将其除去。此外，应用这种装置的发动机有在使PM燃烧而除去之前停止的情况。在此情况下，保持堆积而留下的PM的性状根据发动机停止中或再启动时的环境而变化，当从发动机停止前的状态持续地继续PM的检测，则检测误差有可能变大。
因此，专利文献1记载的粒子状物质检测传感器在发动机启动时，实施将堆积在元件部的表面上的PM燃烧除去的燃烧控制。但是，当加热中的元件部由于排气管中或排气中的水而沾水，则元件部有可能破裂。因此，专利文献1记载的粒子状物质检测传感器根据发动机的运转状态计算沾水危险度，进行等待直到水干燥而沾水危险度成为容许范围，然后实施上述燃烧控制。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012－12960号公报
发明内容
发明要解决的课题
在排气中含有的冷凝水中，有时会含有燃料、发动机油及来源于排气管等的金属成分或添加剂成分等污染物质。在发动机启动后，当随着排气温度的上升而水分蒸发，则冷凝水中的污染物质的浓度逐渐变高。在包含高浓度的污染物质的冷凝水附着到元件部的表面的情况下，污染物质干燥而残留在元件部的表面，有元件部的功能下降或丧失的问题。
本发明鉴于上述情况，主要的目的在于提供一种在使元件部干燥时防止元件部的沾水破裂、并且能够抑制因污染物质造成的元件部的受害的粒子状物质检测装置。
用来解决课题的手段
本发明是一种粒子状物质检测装置，具备：元件部(41)，使内燃机(20)的排气中包含的粒子状物质附着；加热器(44)，将上述元件部加热；检测部(70A)，基于上述元件部的电气特性，检测上述粒子状物质的量；推测部(60、70)，推测上述内燃机的排气通路中的水量；第1温度控制部(60B)，在推测出的上述水量比排水阈值多的情况下，通过上述加热器将上述元件部加热到不论沾水量如何都不发生沾水破裂的温度域；排水判定部(70C)，在推测出的上述水量不到上述排水阈值的情况下，判定为上述排气通路的排水已完成；以及第2温度控制部(60C)，在判定为上述排水已完成的情况下，通过上述加热器将上述元件部在疏水温度域中加热规定期间，该疏水温度域比上述粒子状物质开始燃烧的温度低且在该疏水温度域中附着在上述元件部上的上述水疏水。
根据本发明，在判定为排气通路中的水量比排水阈值多的情况下，由加热器将元件部加热，将元件部控制为不论沾水量如何都不发生沾水破裂的温度域。在排气通路中的水量比排水阈值多的情况下，排气通路成为浸水状态，排气的温度也比较低。因此，即使将元件部加热到不论沾水量如何都不发生沾水破裂的温度域，也能够使元件部的温度比排气的温度高或接近于排气的温度。结果，能够抑制污染物质从元件部向排气热泳、或污染物质向元件部热泳。由此，能够防止元件部的沾水破裂，并抑制由污染物质带来的元件部的受害。
此外，在判定为排气通路的排水完成的情况下，将元件部在疏水温度域中加热规定期间，疏水温度域比粒子状物质开始燃烧的温度低并且在疏水温度域中附着在元件部上的水由于莱顿弗罗斯特现象而疏水。在排气通路的排水完成后，即使使元件部的温度上升到水疏水的疏水温度域，也能够防止元件部的沾水破裂。进而，由于附着在元件部上的水疏水，污染物质不附着到元件部，能够抑制由污染物质造成的元件部的受害。由此，在使元件部干燥时能够防止元件部的沾水破裂，并且抑制由污染物质造成的元件部的受害。
附图说明
图1是表示各实施方式的发动机系统的概略结构的框图。
图2是表示在各实施方式中采用的ECU的概略结构的框图。
图3是表示在发动机的排气通路中安装着PM传感器的状态的概略剖视图。
图4是PM传感器的元件部及加热器部的概略结构图。
图5是例示ECU的功能的功能框图。
图6是表示控制电路的功能的功能框图。
图7是第1实施方式的车速(图7(a))、排气通路中的水量(图7(b))及元件温度(图7(c))的时间图。
图8是以往的元件温度的时间图。
图9是表示元件温度与耐沾水量之间的对应的图。
图10是表示排气通路中的水量与元件部的最大沾水量之间的对应的图。
图11是将元件部进行了加热时的、浸水时和非浸水时的元件温度的时间图。
图12是表示检测PM的量的处理次序的流程图。
图13是第2实施方式的车速(图13的(a))、排气通路中的水量(图13的(b))及元件温度(图13的(c))的时间图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明将粒子状物质检测装置(以下称作PM检测装置)应用于搭载在车辆中的发动机系统的各实施方式。另外，在以下的各实施方式中，对于相互相同或等同的部分在图中赋予相同的标号，关于相同标号的部分援引其说明。
(第1实施方式)
首先，对本实施方式的发动机系统10的结构进行说明。如图1所示，发动机系统10具备发动机20。发动机20(内燃机)例如是柴油发动机。发动机20连接着吸气通路12和排气通路13。在排气通路13中装接着排气净化装置14。排气净化装置14构成为，从被从发动机20排出的排气中将有害成分除去。有害成分是氮氧化物、由于燃料的未燃或不完全燃烧而产生的HC(Hydrocarbon)、CO(Carbon Monoxide)等碳化合物、PM等。特别是，在本实施方式中，在排气净化装置14中设置有PM捕获过滤器15。排气净化装置14的结构是周知的所以详细的说明省略。
此外，在发动机系统10中，设置有温度传感器16及PM检测装置80。温度传感器16配设在比排气净化装置14更靠排气通路13的上游侧，监视排气温度。后述的ECU(Electricalcontrol unit)70基于排气温度监视排气净化装置14及PM捕获过滤器15的状态，当PM捕获量超过容许量，则进行修复控制。
PM检测装置80具备PM传感器50、SCU60(传感器控制单元)及ECU70。
PM传感器50配设在比排气净化装置14更靠排气通路13的下游侧，检测在PM捕获过滤器15中通过而混入到下游侧的PM。以下，参照图3及图4对PM传感器50的结构进行说明。PM传感器50具备传感器部40、罩体400、筒状壳体500及筒状隔离体(insulator)600。筒状壳体500螺合于排气通路13的通路壁。筒状隔离体600被保持在筒状壳体500的内部。罩体400内部被形成为中空，罩体400固定在筒状壳体500的下端部，突出到排气通路13内。传感器部40的上半部被插入固定在筒状隔离体600中。传感器部40的下半部位于罩体400的中空部分。在罩体400的底部及侧部穿设有通孔410、411，以供含有在PM捕获过滤器15中通过的PM的排气流入流出。
PM传感器50的传感器部40包括元件部41和加热器部47。元件部41构成为，在绝缘基板45的一个表面45a上形成有隔开规定的电极间距离而对置的梳齿形状的一对电极42、43。一对电极42、43连接于SCU60的控制电路61。绝缘基板45通过将氧化铝、氧化锆、氧化铍、莫来石、氮化硅等电绝缘性及热耐性良好的陶瓷材料用刮刀法(doctor blade method)、压力成型法等周知方法做成平板状而形成。从通孔410、411流入的排气中含有的PM附着于元件部41。由于PM包含具有导电性的煤粒子等，所以如果PM附着在电极42与电极43之间，则电极间的电阻下降到规定的程度。即，如果PM附着到电极间，则元件部41的电气特性变化。
加热器部47构成为，在用与绝缘基板45同样的方法形成的绝缘基板46的一个表面46a上形成有加热器44。加热器44连接于SCU60的加热器电源。加热器部47以使加热器44在电极42、43的正下方的方式配置，将元件部41效率良好地加热到规定温度。另外，绝缘基板45和绝缘基板46也可以一体化。即，也可以是，加热器44内置在元件部41的绝缘基板45中，传感器部40仅包括元件部41。
SCU60具备控制电路61及加热器电源62。加热器电源62成为向加热器44供给的电力的电源。控制电路61检测电极42、43间的电阻，将与检测出的电阻对应的电信号向ECU70发送。控制电路61适当地与ECU70交换信息。此外，控制电路61控制加热器电源62的驱动，控制加热器44的温度即被加热器44加热的元件部41的温度。详细地讲，控制电路61实现后述的第2推测部60A、第1温度控制部60B、第2温度控制部C及第3温度控制部D的功能。
ECU70以具备CPU(central processing unit)70E、ROM(read only memory)70F等存储器、RAM(random access memory)70G等存储器、以及I/O 70H等的微型计算机70I为主体而构成。ROM70F作为非移动性的实体的记录介质发挥功能。如图5所示，ECU70实现检测部70A、后述的第1推测部70B、排水判定部70C以及干燥判定部D的功能。其功能框图如后述那样，CPU70E将预先保存在ROM70F中的程序读出，并按其次序执行，从而实现上述功能。该程序包括承担后述的图12中表示的检测PM的量的处理的程序。在该执行中，RAM70G在CPU70E的管理下，被用于执行中的数据的暂时保存等。I/O70H作为与发动机20及SCU60之间的信息的输入及输出的接口发挥功能。
检测部70A基于元件部41的电气特性来检测PM的量。详细地讲，检测部70A根据从控制电路61发送来的电信号、和表示电信号与PM的量之间的对应的映射表等，检测PM的量。此外，ECU70实施发动机20的控制、PM捕获过滤器15的修复控制。
接着，适当参照附图，对PM检测装置80的详细动作进行说明。当在PM捕获过滤器15中发生某种异常而正常的捕获变得困难，则被释放到PM捕获过滤器15的下游侧的PM的量急增。ECU70监视检测到的PM的量，在明显比正常时多的情况下，判定PM捕获过滤器15的异常。但是，即使PM捕获过滤器15是正常的，在元件部41的PM的堆积量超过一定量的情况下，电极间电阻变小，PM的检测精度也下降。因此，优选的是，在PM以某种程度堆积到元件部41的情况下，实施使堆积的PM燃烧而将其除去的传感器修复控制。
但是，有在实施传感器修复控制之前发动机20停止的情况。在这样的情况下，在发动机20再启动时，有与发动机20停止时相比残留于元件部41的PM的性状变化的情况。例如，可以认为，在排气通路13为高温状态下发动机20停止的情况下，残留于元件部41的PM的仅可溶性有机成分(SOF)蒸发。因此，可以认为，在PM残留于元件部41的状态下发动机20停止并再启动的情况下，PM传感器50的输出产生误差。
因此，可以考虑，在发动机20启动时，向加热器44通电，将元件部41加热到PM燃烧的燃烧温度域(例如650℃～)内的燃烧温度T2，将残留的PM燃烧除去后，再次开始PM的检测。将元件部41的温度看作加热器44的温度，加热器44的温度能够根据加热器44的电阻值来计算，或将温度传感器设置于元件部41进行检测来取得。
这里，在发动机20启动时，在发动机20的停止过程中包含在排气中的水蒸气冷凝、冷凝水积存在排气通路13中的情况较多。如果冷凝水积存在排气通路13中，则冷凝水从通孔410、411向罩体400内流入，元件部41及加热器部47沾水。在元件部41及加热器部47沾水的状态下，如果将元件部41加热到燃烧温度域，则元件部41的绝缘基板45及加热器部47的绝缘基板46发生沾水破裂。因此，为了防止沾水破裂，在等待传感器部40干燥后进行PM的燃烧除去。以往，如图8所示，在发动机20启动后，随着排气温度的上升，水分向蒸发进展，传感器部40干燥后，进行PM的燃烧除去。
但是，冷凝水有时包含硫酸钙、硫酸镁等金属成分等污染物质。这些污染物质通常被称作灰(Ash)，是来源于发动机油中含有的钙等金属成分、燃料中含有的硫等的绝缘性物质。如果冷凝水的水分蒸发，则冷凝水中的污染物质的浓度逐渐变高。如果在元件部41沾水的状态下水分蒸发，则污染物质干燥而残留在设置有电极42、43的元件部41的表面45a，元件部41受害。如果元件部41受害，则有可能PM传感器50的功能劣化或丧失。
作为抑制元件部41的受害的方法，可以考虑产生莱顿弗罗斯特现象(Leidenfrostphenomenon)而使冷凝水疏水的方法。当发生莱顿弗罗斯特现象，则在元件部41的面41a与冷凝水之间形成水蒸气的相，面41a与冷凝水不接触，冷凝水在面41a上滑落。由此，如图7所示，在进行PM的燃烧除去之前，通过将元件部41加热到发生莱顿弗罗斯特现象的疏水温度域内的疏水温度T1，能够抑制元件部41的受害，并且能够抑制因冷凝水的附着造成的元件部41的急冷。疏水温度域是比PM开始燃烧的温度低且附着在元件部41上的水疏水的温度域，是300℃～800℃，例如是350℃～600℃。
但是，发生莱顿弗罗斯特现象的疏水温度域是比较高温域。因此，在排气通路13成为浸水状态的情况下，元件部41的沾水量多，当将元件部41加热到疏水温度域，则元件部41或加热器部47有可能沾水破裂。这里的浸水状态，是水积存在排气通路13中那样的状态。作为排气通路13成为浸水状态的状况，是在大雨等灾害时水从外部向排气通路13流入、流入到排气通路13内的水积存的情况。进而，作为这样的状况，可以考虑排气通路13的温度低、通过结露产生的冷凝水的量比较多的情况。另外，沾水量是滴落在元件部41上的水滴的量。除此以外，在元件部41的沾水量与包括元件部41和加热器部47的传感器部40的沾水量之间有一定的关系。
如上述那样，当在元件部41沾水的状态下水分蒸发，则元件部41有可能受害。由此，在元件部41的沾水量非常多的情况下，通过伴随着排气温度的上升的进展，当使沾水量减少到不发生疏水温度域中的沾水破裂的程度，则元件部41有可能受害。这里，图9用曲线表示元件温度与作为不引起沾水破裂的沾水量的上限值(引起沾水破裂的下限值)的耐沾水量之间的关系。曲线的内侧(下侧)即原点侧是不沾水破裂的区域。另一方面，曲线的外侧(上侧)是沾水破裂的区域。如在图9中用阴影表示的那样，存在不论元件部41的沾水量如何元件部41都不破裂的温度域。由此，如图7所示，在元件部41的沾水量非常多的情况下，只要在元件部41的沾水量减少到某个程度之前的期间中，将元件部41加热到不破裂的温度域内的不破裂的温度T0就可以。作为不破裂的温度域的温度T0例如是140℃～200℃。
在元件部41成为浸水状态的情况下，排气温度也比较低。因此，即使将元件部41加热到不破裂的温度域，也能够使元件部41的温度比排气温度高或接近排气温度。结果，能够抑制污染物质从元件部41向排气热泳、或污染物质从排气向元件部41热泳。由此，能够在防止传感器部40的沾水破裂的同时抑制由污染物质造成的元件部41的受害。以下，对控制电路61及ECU70的各功能的详细情况进行说明。
第1推测部70B推测排气通路13中的水量。存在于排气通路13的冷凝水由燃烧了的燃料的量及吸气中含有的水分决定。具体而言，第1推测部70B基于发动机20上次停止前的运转状态、距发动机20上次运转停止的时间、发动机20本次启动后的运转状态、距发动机20本次启动的时间、以及发动机20本次启动时的外气温度中的至少某个，来推测排气通路13中的水量。这里所推测的水量为冷凝水的量。通过考虑停止前的发动机20的运转状态，发动机20刚刚再启动后的排气通路13内的冷凝水的量的推测精度变好。此外，通过考虑发动机20刚刚再启动后的运转状态，当前时点的冷凝水的量的推测精度变好。
第2推测部60A基于PM传感器50的信息，推测排气通路13中的水量。具体而言，第2推测部60A在加热器44将元件部41进行了加热时，在元件部41的升温速度不到规定速度的情况下，将排气通路13内的水量推测为比后述的阈值L1(排水阈值)多的量，在元件部41的升温速度比规定速度大的情况下，将水量推测为阈值L1以下。另外，规定速度可以使用排气温度和排气流速、根据投放电力而推测的元件部41的升温速度。
如图11所示，在排气通路13成为浸水状态的情况下，有元件部41也浸渍在水中的情况。在元件部41浸渍在水中的情况下，与元件部41没有浸渍在水中的情况相比，将元件部41加热时的元件部41的升温速度变慢。由此，在元件部41的升温速度不到规定速度的情况下，能够将水量推测为比阈值L1多的量即浸水状态。这里推测的水量是存在于排气通路13内的全部水量，在从外部向排气通路13内有水的流入的情况下，推测将来自外部的流入量与冷凝水的量加在一起的水量。
或者，第2推测部60A在通过对元件部41施加规定电压而流过的电流超过规定电流的情况下，将排气通路13内的水量推测为比阈值L1多的量即浸水状态，在电流不到规定电流的情况下，将水量推测为阈值L1以下。这里推测的水量也为存在于排气通路13内的全部水量。
由于包含杂质的水具有导电性，所以在元件部41浸渍在水中的情况下，当对元件部41施加规定电压，则流过超过规定电流的电流。由此，在通过对元件部41施加规定电压而流过的电流超过规定电流的情况下，能够将水量推测为比阈值L1多的量。另外，如上述那样，由于PM也具有导电性，所以在PM堆积在元件部41的电极42、43间的情况下，当施加规定电压也流过电流。由此，在发动机20上次停止时，在元件部41处的PM的堆积量比规定的堆积量少、通过PM的堆积而流过元件部41的电流比较小的情况下，第2推测部60A基于流过元件部41的电流推测水量。另外，在本实施方式中，由第1推测部70B及第2推测部60A构成推测部。
这里，对阈值L1进行说明。设当将元件部41加热到疏水温度域时、发生沾水破裂的元件部41的沾水量为排水沾水量。如图9所示，当将元件部41加热到疏水温度域的下限值时，发生沾水破裂的沾水量的下限值是沾水量W1。该沾水量W1是排水沾水量。
此外，图10用曲线表示排气通路13中的水量与元件部41的最大沾水量之间的关系。最大沾水量是滴落到元件部41上的水量的最大值。具体而言，是在对应的水量存在于排气通路13中的状态下、车辆急加速或急停止时滴落的水量的最大值。能够将排气通路13中的水量进行换算，来计算最大沾水量。如图10所示，在将最大沾水量设为沾水量W1的情况下，阈值L1为与最大沾水量对应的水量以下的值。即，阈值L1是能够判定为即使将元件部41加热到疏水温度域、在排气通路13中也仅有元件部41不发生沾水破裂之程度的水量的阈值。阈值L1例如是1L(升)。1L是在排气中包含的冷凝水的量比较多的情况下的量。通过这样设定阈值L1，在排气通路13中的水量不到阈值L1的情况下，即使将元件部41加热到疏水温度域内的疏水温度T1，元件部41的沾水破裂及受害也得以抑制。
另外，图9及图10中表示的对应关系预先通过实验等取得。此外，在图10中，当排气通路13中的水量成为某种程度以上则最大沾水量饱和是因为，当因某种程度的水量而元件部41的暴露在排气中的部分的整面沾水，则即使排气通路13中的水量进一步增加，最大沾水量也不增加。
第1温度控制部60B在所推测出的排气通路13内的水量被判定为比阈值L1多的情况下，即在判定为排气通路13为浸水状态的情况下，由加热器44将元件部41加热到不破裂的温度域。此时，不需要使元件部41成为一定温度，只要包含在不破裂的温度域内，元件部41的温度也可以变动。结果，冷凝水中包含的污染物质通过热泳而从元件部41向排气移动。
排水判定部70C所推测出的排气通路13内的水量为阈值L1以下的情况下，判定为排气通路13的排水完成。所谓排水完成的状态，不是指元件部41的表面整体地沾水的状态，而是指在排气通路13的表面局部地附着有水滴的状态。
在判定为排气通路13的排水完成的情况下，第2温度控制部60C由加热器44将元件部41在疏水温度域中加热规定期间。元件部41的温度可以在疏水温度域内变动。该规定期间是从判定为排水完成时、到由干燥判定部D判定为排气通路13的干燥完成时的期间。
干燥判定部70D在所推测出的水量变得比阈值L2(干燥阈值)小的情况下，判定为排气通路13的干燥完成。
这里，对阈值L2进行说明。设在将元件部41加热到疏水温度域时、发生沾水破裂的元件部41的沾水量为干燥沾水量。如图9所示，当将元件部41加热到燃烧温度域的下限值时，发生沾水破裂的沾水量的下限值是沾水量W2。该沾水量W2是干燥沾水量。如图10所示，在设最大沾水量为沾水量W2的情况下，阈值L2为与最大沾水量对应的水量以下的值。即，阈值L2是能够判定为即使将元件部41加热到燃烧温度域、在排气通路13中也仅有元件部41不沾水破裂之程度的水量的阈值。阈值L2例如是0.1L。通过这样设定阈值L2，在排气通路13中的水量不到阈值L2的情况下，即使将元件部41加热到燃烧温度域内的燃烧温度T2，抑制元件部41的沾水破裂及受害也得以抑制。
在判定为排气通路13的干燥完成的情况下，第3温度控制部60D由加热器44将元件部41在燃烧温度域中加热规定期间。元件部41的温度可以在燃烧温度域内变动。该规定期间是足够将堆积的PM除去的期间。如图7所示，在将堆积的PM燃烧除去后，停止加热器44的加热，继续PM的检测直到发动机20停止。另外，在发动机20启动时，在排气通路13内的水量不到阈值L2的情况下，不将元件部41在不破裂的温度域中加热，从最初起在疏水温度域中加热就可以。
接着，参照图12的流程图对检测PM的量的处理次序进行说明。本处理次序随着发动机20的启动而由ECU70及控制电路61适当协同工作来执行。
首先，在图12的步骤S10中，对元件部41的电极42、43施加规定电压，并将加热器44通电。并且，根据发动机20的运转状态等、元件部41的升温速度、流过元件部41的电流，分别推测排气通路13内的水量。接着，在步骤S11中，判定推测出的水量是否比阈值L1多。详细地讲，在步骤S11中，判定是否根据发动机20的运转状态等、元件部41的升温速度、流过元件部41的电流分别推测出的水量的至少1个比阈值L1多。另外，在步骤S11中，也可以在推测出的3个水量中的至少2个或全部比阈值L1多的情况下做出肯定判定。
在步骤S11中，在判定为推测出的水量比阈值L1多的情况下，即在判定为浸水状态的情况下，接着，在步骤S12中，控制加热器44的通电，将元件部41加热到不破裂的温度T0，向步骤S10返回。在步骤S11中，在判定为推测出的水量为阈值L1以下的情况下，即在判定为排气通路13的排水完成的情况下，接着，在步骤S13中，控制加热器44的通电，将元件部41加热到疏水温度T1。
接着，在步骤S14中，通过第1推测部70B，基于发动机20的运转状态、气温条件等，推测排气通路13内的水量，判定推测出的水量是否不到阈值L2。
在步骤S14中，在判定为推测出的水量为阈值L2以上的情况下，即在判定为排气通路13的干燥没有完成的情况下，向步骤S13返回。另一方面，在步骤S14中，在判定为推测出的水量不到阈值L2的情况下，即在判定为排气通路13的干燥完成的情况下，接着，在步骤S15中，控制加热器44的通电，将元件部41加热到燃烧温度T2，将堆积于元件部41的PM燃烧除去。
接着，在步骤S16中，使PM附着于元件部41而将其捕获，检测PM，在步骤S17中，随着发动机20的停止而结束PM的检测。并且，在步骤S18中，将发动机20的停止时的运转状态、停止时刻等信息记录到ECU70的存储器中。以上，结束本处理。
根据以上说明的第1实施方式，起到以下效果。
·在排气通路13内的水量比阈值L1多的情况下，将元件部41加热到不破裂的温度域，在水量是阈值L1以下且阈值L2以上的情况下，将元件部41加热到疏水温度域。由此，当使元件部41干燥时，能够防止元件部41的沾水破裂，并且抑制因污染物质造成的元件部41的受害。
■在将元件部41加热时的元件部41的升温速度不到规定速度的情况下，能够推测为排气通路13中的水量为比阈值L1多的量即浸水状态。
■在通过对元件部41施加规定电压而流过的电流超过规定电流的情况下，能够推测为排气通路13中的水量为比阈值L1多的量即浸水状态。
■通过适当地设定阈值L1，在判定为即使将元件部41加热到疏水温度域、在排气通路13中也仅有元件部41不沾水破裂之程度的水量的情况下，将元件部41加热到疏水温度域。由此，能够防止元件部41的沾水破裂并且抑制受害。
■通过在排气通路13的干燥完成后将元件部41的温度加热到燃烧温度域，能够可靠地防止元件部41的沾水破裂。
■通过适当地设定阈值L2，在判定为即使将元件部41加热到燃烧温度域、在排气通路13中也仅有元件部41不沾水破裂之程度的水量的情况下，将元件部41加热到燃烧温度域。由此，能够防止元件部41的沾水破裂并且抑制受害。
■基于发动机20的上次停止前的运转状态、距上次运转停止时的时间、发动机20再启动后的运转状态、温度条件等，能够精度良好地推测排气通路13中的水量。
·通过使用具备热稳定性及化学稳定性的陶瓷材料作为绝缘基板45、46的材料，能够使PM堆积的元件部41的耐久性提高。
(第2实施方式)
接着，关于第2实施方式，参照图13对与第1实施方式不同的点进行说明。
在发动机20是柴油发动机的情况下，与汽油发动机相比，吸气量较多而排气温度较低。例如，相对于柴油发动机的排气温度上升到400℃左右的情况而言，汽油发动机的排气温度上升到800℃左右。因此，在发动机20是柴油发动机的情况下，与汽油发动机的情况相比，在燃料断供(cut)时排气通路13更容易急速冷却，有发生冷凝水的情况。进而，有元件部41成为浸水状态的情况。此外，在发动机20是混合动力车辆的发动机的情况下，在怠速熄火(idling stop)时或再生时燃料断供时，排气通路13被急速冷却而发生冷凝水，有元件部41成为浸水状态的情况。
此外，在大雨等灾害时，有在发动机20的运转过程中水进入到排气通路13中、元件部41成为浸水状态的情况。
所以，在第2实施方式中，在PM捕获期间中，始终监视排气通路13中的水量是否比阈值L1多。在图13的(a)、图13的(b)、图13的(c)中，表示在PM捕获期间水积存在排气通路13中而元件部41成为浸水状态的情况下的车速、排气通路13内的水量、以及元件温度的时间图。
在PM捕获期间中，当判定为排气通路13内的水量比阈值L1多、排气通路13为浸水状态，则通过加热器44将元件部41再次加热到不破裂的温度T0。然后，如果排气通路13内的水量成为阈值L1以下，则判定为排气通路13的排水完成，将元件部41再次加热到疏水温度T1。并且，如果排气通路13内的水量变得不到阈值L2，则判定为排气通路13内的干燥完成，将元件部41再次加热到燃烧温度T2，将堆积的PM燃烧除去。然后，再次开始PM的检测。
根据以上说明的第2实施方式，在PM检测期间中排气通路13浸水了的情况下，能够抑制沾水破裂，并且能够将PM传感器50重置而再开始PM的检测。
(其他实施方式)
·在步骤S14中，也可以由第2推测部60A推测水量。详细地讲，在元件部41的升温速度不到规定速度的情况下，推测为水量为阈值L2以上，在升温速度比规定速度大的情况下，推测为水量不到阈值L2。这里的规定速度设为比S10中的规定速度大的值。此外，在通过对元件部41施加规定电压而流过的电流超过规定电流的情况下，推测为水量为阈值L2以上，在电流不到规定电流的情况下，推测为水量不到阈值L2。这里的规定电流设为比S10中的规定电流小的值。
·也可以是，ECU70实现SCU60的控制电路61的功能，将加热器电源62装入在ECU70中。即，也可以是，电极42、43及加热器44被直接连接到ECU70，PM检测装置80包括PM传感器50和ECU70。此外，在PM检测装置80具备SCU60及ECU70的情况下，既可以由ECU70实现控制电路61的一部分功能，也可以由控制电路61实现ECU70的一部分功能。此外，ECU70也可以不实施发动机20的控制。
·PM检测装置80的应用对象并不限定于柴油发动机。PM检测装置80对于使用汽油、乙醇、天然气等燃料的发动机也能够应用。
标号说明
20 发动机；41 元件部；44 加热器；60 SCU；70 ECU。
Claims (10)
1.一种粒子状物质检测装置，其特征在于，具备：
元件部(41)，使内燃机(20)的排气中包含的粒子状物质附着；
加热器(44)，将上述元件部加热；
检测部(70A)，基于上述元件部的电气特性，检测上述粒子状物质的量；
推测部(60、70)，推测上述内燃机的排气通路中的水量；
第1温度控制部(60B)，在推测出的上述水量比排水阈值多的情况下，通过上述加热器将上述元件部加热到不论沾水量如何都不发生沾水破裂的温度域；
排水判定部(70C)，在推测出的上述水量不到上述排水阈值的情况下，判定为上述排气通路的排水已完成；以及
第2温度控制部(60C)，在判定为上述排水已完成的情况下，通过上述加热器将上述元件部在疏水温度域中加热规定期间，该疏水温度域比上述粒子状物质开始燃烧的温度低且在该疏水温度域中附着在上述元件部上的上述水疏水。
2.如权利要求1所述的粒子状物质检测装置，其特征在于，
在由上述加热器将上述元件部加热时，在上述元件部的升温速度不到规定速度的情况下，上述推测部将上述水量推测为比上述排水阈值多的量。
3.如权利要求1或2所述的粒子状物质检测装置，其特征在于，
在通过对上述元件部施加规定电压而流过的电流超过规定电流的情况下，上述推测部将上述水量推测为比上述排水阈值多的量。
4.如权利要求1或2所述的粒子状物质检测装置，其特征在于，
在将上述元件部加热到上述疏水温度域时，在将发生上述沾水破裂的上述元件部的沾水量设为排水沾水量、并且将根据上述水量换算的上述元件部的最大沾水量设为上述排水沾水量的情况下，上述排水阈值设为与上述最大沾水量对应的上述水量以下的值。
5.如权利要求1或2所述的粒子状物质检测装置，其特征在于，
具备：
干燥判定部(70D)，在推测出的上述水量变得比小于上述排水阈值的干燥阈值小的情况下，判定为上述排气通路的干燥已完成；以及
第3温度控制部(60D)，在判定为上述干燥已完成的情况下，通过上述加热器将上述元件部加热到上述粒子状物质燃烧的燃烧温度域；
上述规定期间是从判定为上述排水已完成时到判定为上述干燥已完成时的期间。
6.如权利要求5所述的粒子状物质检测装置，其特征在于，
在将上述元件部加热到上述燃烧温度域时，在将发生上述沾水破裂的上述元件部的沾水量设为干燥沾水量、并且将根据上述水量换算的上述元件部的最大沾水量设为上述干燥沾水量的情况下，上述干燥阈值设为与上述最大沾水量对应的上述水量以下的值。
7.如权利要求1或2所述的粒子状物质检测装置，其特征在于，
上述不论沾水量如何都不发生沾水破裂的温度域是140℃～200℃。
8.如权利要求1或2所述的粒子状物质检测装置，其特征在于，
上述疏水温度域是350℃～600℃。
9.如权利要求1或2所述的粒子状物质检测装置，其特征在于，
上述推测部基于上述内燃机上次停止前的运转状态、距上述内燃机上次运转停止的时间、上述内燃机本次启动后的运转状态、距上述内燃机本次启动的时间、以及上述内燃机本次启动时的气温中的至少某个，来推测上述水量。
10.如权利要求1或2所述的粒子状物质检测装置，其特征在于，
上述元件部由陶瓷材料构成。
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