CN110114660A - 颗粒状物质检测装置 - Google Patents

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Abstract

具备输出与颗粒状物质的量对应的信号的传感器部(1)、以及检测颗粒状物质的颗粒数(N)的传感器控制部(4)。所述传感器控制部具有向一对电极(21)、(22)施加第1电压使颗粒状物质被静电捕集的捕集控制部(41)、以及颗粒数计算部(42)，该颗粒数计算部(42)在所述第1电压下的所述传感器输出达到阈值的状态下，向与所述第1电压不同的第2电压变更后，检测所述一对电极间的电阻值(R)，使用根据所述电阻值推断的颗粒状物质的平均粒径(D)、以及根据所述传感器输出推断的颗粒状物质的质量(M)来计算所述颗粒数。

Description

颗粒状物质检测装置
关联申请的相互参照
本申请基于2016年12月15日申请的日本专利申请号2016－243417号、2017年12月13日申请的日本专利申请号2017－238902号，其专利申请的全部内容通过参照而组入本说明书中。
技术领域
本申请涉及用于检测从内燃机排出的颗粒状物质的颗粒数的颗粒状物质检测装置。
背景技术
汽车废气中包含的颗粒状物质(即，Particulate Matter：以下，适当地称作PM)以导电性的Soot(即，煤)为主成分，是包含源自未燃的燃料、发动机油的SOF(即，SolubleOrganic Fraction：可溶性有机成分)的混合物。颗粒状物质检测装置例如具备电阻式的传感器元件，对设置于绝缘性基体的表面的检测电极部施加电压来形成静电场，并检测由捕集颗粒状物质引起的检测电极部的电阻值变化。
近年来，排出限制变得更加严格，提高颗粒状物质检测装置的检测精度越发重要。通常，在颗粒状物质检测装置中，根据传感器元件的输出，推断颗粒状物质的排出量，进而，研究用颗粒数来限制排出的颗粒状物质。例如，专利文献1中公开了如下的传感器控制装置，配置多个电阻式的PM检测部，设定为附着于各PM检测部的颗粒状物质成为不同的粒径分布。在该装置中，按每个PM检测部设定每个PM的平均颗粒质量，使用根据各PM检测部的传感器输出检测到的PM质量及设定的平均颗粒质量，来计算PM颗粒数。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012－52811号公报
发明内容
在专利文献1的装置中，调整对各PM检测部的施加电压，利用施加电压越高则附着的颗粒状物质的粒径范围越扩大的情况，设定平均颗粒质量，从而能够计算所希望的粒径范围的PM颗粒数。然而，与废气一同排出的颗粒状物质的状态由于发动机运转条件而较大变化。因此，例如存在若在堆积于各PM检测部的颗粒状物质的颗粒直径与设定的颗粒直径之间产生偏差，则由此计算的PM颗粒数的检测精度也降低的问题。此外，还发现了如下的课题，由于使用多个PM检测部，装置结构变得复杂，容易导致大型化、成本增加。
本申请的目的在于提供颗粒状物质检测装置，通过反映发动机运转条件所引起的颗粒状物质的颗粒直径的变化来进行颗粒数的计算，从而提高颗粒状物质的检测精度。
本申请的一方式为颗粒状物质检测装置，对被测定气体中包含的颗粒状物质进行检测，其特征在于，具备：传感器部，具有在暴露于被测定气体的基体的表面配置有相互分离的一对电极的检测部，输出与被所述检测部静电捕集的颗粒状物质的量相应的信号；以及传感器控制部，基于从所述传感器部发送的传感器输出，检测被所述检测部静电捕集到的颗粒状物质的颗粒数，所述传感器控制部具有：捕集控制部，向所述检测部的所述一对电极之间施加第1电压，使所述检测部静电捕集颗粒状物质；以及颗粒数计算部，在所述第1电压下的所述传感器输出达到了阈值的状态下，将向所述一对电极之间施加的施加电压变更为与所述第1电压不同的第2电压之后，检测所述一对电极之间的电阻值，使用根据所述电阻值推断的颗粒状物质的平均粒径、以及根据所述传感器输出推断的颗粒状物质的质量，计算所述颗粒数。
本申请的其他方式为颗粒状物质检测装置，对被测定气体中包含的颗粒状物质进行检测，其特征在于，具备：传感器部，具有在暴露于被测定气体的基体的表面配置有相互分离的一对电极的检测部，输出与被所述检测部静电捕集的颗粒状物质的量相应的信号；以及传感器控制部，基于从所述传感器部发送的传感器输出，检测被所述检测部静电捕集到的颗粒状物质的颗粒数，所述传感器控制部具有：捕集控制部，向所述检测部的所述一对电极之间施加第1电压，使所述检测部静电捕集颗粒状物质；以及颗粒数计算部，在所述第1电压下的所述传感器输出达到了阈值的状态下，将向所述一对电极之间施加的施加电压变更为与所述第1电压不同的第2电压之后，检测大小不同的多个电压下的所述一对电极之间的电阻值，使用根据所述电阻值推断的颗粒状物质的平均粒径、以及根据所述传感器输出推断的颗粒状物质的质量，计算所述颗粒数。
本申请的另一其他方式为颗粒状物质检测装置，对被测定气体中包含的颗粒状物质进行检测，其特征在于，具备：传感器部，具有在暴露于被测定气体的基体的表面配置有相互分离的一对电极的检测部，输出与被所述检测部静电捕集的颗粒状物质的量相应的信号；以及传感器控制部，基于从所述传感器部发送的传感器输出，检测被所述检测部静电捕集到的颗粒状物质的颗粒数，所述传感器控制部具有：捕集控制部，向所述检测部的所述一对电极之间施加第1电压，使所述检测部静电捕集颗粒状物质；以及颗粒数计算部，在所述第1电压下的所述传感器输出达到了阈值的状态下，将向所述一对电极之间施加的施加电压变更为与所述第1电压不同的第2电压之后，检测大小不同的多个电压下的所述一对电极之间的电阻值，使用根据所述多个电压与所述电阻值的关系中的斜率推断的颗粒状物质的平均粒径、以及根据所述传感器输出推断的颗粒状物质的质量，计算所述颗粒数。
本申请的另一其他方式为颗粒状物质检测装置，对被测定气体中包含的颗粒状物质进行检测，其特征在于，具备：传感器部，具有在暴露于被测定气体的基体的表面配置有相互分离的一对电极的检测部，输出与被所述检测部静电捕集的颗粒状物质的量相应的信号；以及传感器控制部，基于从所述传感器部发送的传感器输出，检测被所述检测部静电捕集到的颗粒状物质的颗粒数，所述传感器控制部具有：捕集控制部，向所述检测部的所述一对电极之间施加第1电流，使所述检测部静电捕集颗粒状物质；以及颗粒数计算部，在所述第1电流下的所述传感器输出达到了阈值的状态下，将向所述一对电极之间施加的施加电流变更为与所述第1电流不同的第2电流之后，检测所述一对电极之间的电阻值，使用根据所述电阻值推断的颗粒状物质的平均粒径、以及根据所述传感器输出推断的颗粒状物质的质量，计算所述颗粒数。
发明效果
在所述一方式中的所述颗粒状物质检测装置中，传感器控制部使捕集控制部工作，开始颗粒状物质的静电捕集。若传感器输出达到阈值，则使电压控制部工作，由用于捕集的第1电压向第2电压变更，使捕集状态发生变化后，检测一对电极间的电阻值。此时，已辨明一对电极间的电阻值与颗粒状物质的平均粒径之间存在相关性，平均粒径越大则检测的电阻值越高。利用该关系能够根据检测到的电阻值推断颗粒状物质的平均粒径。进而，使用根据传感器输出推断的颗粒状物质的质量，能够在颗粒数计算部中计算颗粒数。
如上述其他方式那样，向与第1电压不同的第2电压变更后，也能够在多个电压下，检测各电压下的电阻值。在该情况下，能使用多个电压下的电阻值推断颗粒状物质的平均粒径。或者，也能够如上述另一其他方式那样，利用多个电压与电阻值的关系中的斜率，推断颗粒状物质的平均粒径。或者，如上述另一其他方式那样，向一对电极间施加第1电流以及第2电流来代替施加第1电压以及第2电压，也能够推断颗粒状物质的平均粒径。
如以上所述，根据上述方式，能够反映发动机运转条件所引起的颗粒状物质的颗粒直径的变化来进行颗粒数的计算，能够提供提高了颗粒状物质的检测精度的颗粒状物质检测装置。
附图说明
本申请的上述目的以及其他的目的、特征、优点通过参照附图以及下述的详细记叙，而更加明确。其附图为：
图1为表示实施方式1中的构成颗粒状物质检测装置的颗粒状物质检测传感器的一例的主要部位放大图。
图2为表示实施方式1中的构成颗粒状物质检测传感器的传感器元件的构成例的整体立体图。
图3为表示实施方式1中的具备颗粒状物质检测装置的内燃机的废气净化装置的整体结构的概略结构图。
图4为表示实施方式1中的颗粒状物质检测传感器的传感器输出特性的一例的图。
图5为表示实施方式1中的颗粒状物质检测传感器的其他例子的主要部位放大图。
图6为表示实施方式1中的颗粒状物质检测传感器的传感器元件的其他构成例的整体立体图。
图7为表示实施方式1中的由颗粒状物质检测装置的传感器控制部执行的颗粒状物质检测处理的流程图。
图8为表示实施方式1中的对传感器元件的检测部的施加电压与检测时间的关系的图。
图9为表示实施方式1中的对传感器元件的检测部的施加电压与电极间电阻的关系的图。
图10为实施方式1中的用于调查对传感器元件的检测部的施加电压与电极间电阻的关系的模型废气净化装置的整体概略结构图。
图11为表示实施方式1中的被传感器元件的检测部捕集的颗粒状物质的平均粒径与电极间电阻的关系的图。
图12为表示实施方式1中的对传感器元件的检测部的施加电压与表示颗粒状物质的平均粒径和电极间电阻的关系的直线的斜率之间的关系的图。
图13为表示实施方式1中的捕集的颗粒状物质的平均粒径的倒数与电极间电阻的关系的图。
图14为用于说明实施方式1中的颗粒状物质的平均粒径的大小与由施加电压的高低引起的电极间电阻的变化的示意图。
图15为表示实施方式1中的推断出的颗粒状物质的颗粒数与实测出的颗粒状物质的颗粒数的关系的图。
图16为实施方式2中的由颗粒状物质检测装置的传感器控制部执行的颗粒状物质检测处理的流程图。
图17为表示实施方式2中的以检测用电压为一个的条件推断出的颗粒状物质的颗粒数与实测出的颗粒状物质的颗粒数的关系的一例的图。
图18为表示实施方式2中的以检测用电压为多个的条件推断出的颗粒状物质的颗粒数与实测出的颗粒状物质的颗粒数的关系的一例的图。
图19为实施方式3中的由颗粒状物质检测装置的传感器控制部执行的颗粒状物质检测处理的流程图。
图20为表示实施方式3中的对传感器元件的检测部的施加电压与电极间电阻的关系的图。
图21为表示实施方式3中的对传感器元件的检测部的施加电压与电极间电阻的关系的图。
图22为表示实施方式3中的捕集的颗粒状物质的平均粒径的倒数与电极间电阻的关系的图。
图23为表示实施方式3中的捕集的颗粒状物质的平均粒径的倒数与施加电压－电极间电阻的关系式的斜率之间的关系的图。
图24为实施方式4中的由颗粒状物质检测装置的传感器控制部执行的颗粒状物质检测处理的流程图。
图25为表示实施方式4中的传感器元件的加热处理时的元件温度的变化的图。
图26为表示实施方式4中的传感器元件的加热处理的有无、颗粒状物质的平均粒径的倒数、电极间电阻的关系的图。
图27为实施方式5中的由颗粒状物质检测装置的传感器控制部执行的颗粒状物质检测处理的流程图。
图28为表示实施方式6中的颗粒状物质检测传感器的传感器元件的构成例的整体图。
图29为表示实施方式6中的传感器元件的检测部的构成例的截面图，为图28的A－A线截面图。
图30为实施方式6中的构成传感器元件的检测部的高电阻导电材料的表面电阻率与温度的关系的图。
图31为用于说明实施方式6中的表面电阻率的测定方法的图。
图32为用于说明实施方式6中的测定体积电阻率的方法的图。
图33为表示实施方式6中的对传感器元件的检测部的施加电压与电极间电阻的关系的图。
图34为表示实施方式6中的捕集的颗粒状物质的平均粒径的倒数与电极间电阻的关系的图。
图35为示意示出实施方式6中的未在传感器元件的检测部堆积颗粒状物质的初始状态的放大截面图。
图36为示意示出实施方式6中的颗粒状物质附着于传感器元件的检测部的状态的放大截面图。
图37为表示实施方式6中的对传感器元件的检测部的颗粒状物质的堆积量与传感器输出的关系的图。
图38为表示实施方式6中的推断出的颗粒状物质的颗粒数与实测出的颗粒状物质的颗粒数的关系的一例的图。
图39为实施方式7中的由颗粒状物质检测装置的传感器控制部执行的颗粒状物质检测处理的流程图。
图40为表示实施方式7中的颗粒状物质的平均粒径与比重的关系的图。
图41为表示实施方式7中的推断出的颗粒状物质的颗粒数与实测出的颗粒状物质的颗粒数的关系的一例的图。
图42为表示实施方式7中的推断出的颗粒状物质的颗粒数与实测出的颗粒状物质的颗粒数的关系的一例的图。
图43为实施方式8中的由颗粒状物质检测装置的传感器控制部执行的颗粒状物质检测处理的流程图。
图44为表示实施方式8中的捕集的颗粒状物质的平均粒径与电极间电阻的关系的图。
图45为表示实施方式8中的推断出的颗粒状物质的颗粒数与实测出的颗粒状物质的颗粒数的关系的一例的图。
图46为表示实施方式8中的对传感器元件的检测部的施加电压与电极间电阻的关系的图。
图47为表示实施方式8中的对传感器元件的检测部的施加电压与测定电流的关系的图。
图48为表示实施方式8中的对传感器元件的检测部的施加电压与电极间电阻变化量的关系的图。
图49为表示实施方式8中的捕集的颗粒状物质的平均粒径与电极间电阻变化量的关系的图。
图50为表示实施方式8中的捕集的颗粒状物质的平均粒径与电极间电阻变化量的关系的图。
图51为表示实施方式8中的捕集的颗粒状物质的平均粒径与电极间电阻的关系的图。
具体实施方式
(实施方式1)
接下来，参照附图对颗粒状物质检测装置的实施方式进行说明。如图1～图3所示，颗粒状物质检测装置对被测定气体G中包含的颗粒状物质进行检测，具备作为传感器部的颗粒状物质检测传感器1、以及作为基于来自颗粒状物质检测传感器1的传感器输出、检测捕集到的颗粒状物质的颗粒数的传感器控制部的电子控制单元(以下，称作ECU)4。
ECU 4具备捕集控制部41、颗粒数计算部42以及加热控制部43，对颗粒状物质检测传感器1输出控制信号，或者接收检测信号，来控制颗粒状物质的捕集及检测。颗粒数计算部42具备电压控制部421以及电极间电阻检测部422。后述这些各部的详细内容。
如图1所示，颗粒状物质检测传感器1包括电阻型的传感器元件10、以及覆盖其外周的保护罩12。传感器元件10将保护罩12的轴向作为长边方向X(即，图1的上下方向)，在其前端侧(即，图1中的下端侧)的表面具备暴露于被测定气体G的检测部2。检测部2能够被内置于传感器元件10的加热部3加热。保护罩12是由不锈钢等金属材料构成的筒状体形状，在侧面以及前端面具有多个被测定气体流通孔13、14。例如，如图所示，从与检测部2对置的侧面的被测定气体流通孔13向保护罩12内导入被测定气体，形成沿检测部2的表面、朝向前端面的被测定气体流通孔14的被测定气体G的流动。
如图2所示，传感器元件10具有作为基体的长方体形状的绝缘性基体11、形成于绝缘性基体11的长边方向X的前端侧(即，图2中的左右方向的右端侧)表面的检测部2、以及埋设于绝缘性基体11的内部的加热部3。检测部2包括在绝缘性基体11的一侧面(即，图2中的上侧面，图1中的左侧面)印刷形成为梳齿状的一对电极21、22。梳齿状的电极21、22分别包括多个线状电极，极性不同的线状电极交替平行配设而构成多个电极对。电极21、22分别与从绝缘性基体11的前端侧向基端侧(即，图2中的左端侧)延伸的线状的导线电极21a、22a连接。
加热部3包括配置于绝缘性基体11的前端侧的加热电极31、以及与加热电极31连接并向基端侧延伸的导线电极31a、31b。绝缘性基体11例如通过由氧化铝等绝缘性陶瓷材料构成的多个绝缘片的层叠体构成。此时，在绝缘片的表面印刷形成加热电极31以及导线电极31a、31b，并将其他的绝缘片重叠，设为规定的长方体形状的成形体进行烧制。由此，能够形成内置加热部3的传感器元件10。
检测部2的电极21、22、导线电极21a、22a、加热部3的加热电极31、导线电极31a、31b例如由贵金属等导电性材料构成，能够使用丝网印刷等形成为规定的电极形状。另外，也可以不将加热部3埋设在绝缘性基体11内，而是在绝缘性基体11的表面、例如与形成检测部2的一侧面不同的侧面印刷形成加热部3。加热部3只要构成为能够将检测部2加热即可，例如，也能够与绝缘性基体11独立地设置。
从ECU 4分别经由导线电极21a、22a对检测部2的电极21、22施加规定的电压。即，在捕集控制部41工作时对一对电极21、22间施加第1电压，取得与静电捕集的颗粒状物质的量对应的传感器输出V。此外，在颗粒数计算部42工作时，从电压控制部421施加第2电压，利用电极间电阻检测部422测定第2电压下的电极21、22间的电阻值(以下，适当地称作电极间电阻)R。
被测定气体G例如是从图3所示的内燃机E排出的燃烧废气，颗粒状物质(即，PM)是包含作为导电性成分的Soot(即，煤)与作为有机成分的SOF(即，可溶性有机成分)的混合物。颗粒状物质的排出量、颗粒的状态，例如颗粒直径、化学组成根据内燃机E的运转状态而变化。内燃机E例如是柴油发动机，在废气流通的废气通路E1配置成为颗粒状物质捕集部的柴油颗粒过滤器(以下，称作DPF)5。颗粒状物质检测传感器1配置于DPF 5的下游，以前端侧一半位于废气通路E1内的方式安装固定于废气通路E1壁。颗粒状物质检测传感器1与ECU 4连接，向ECU 4输出与DPF 5的下游中的废气中的PM量对应的检测信号。
ECU 4控制颗粒状物质检测传感器1的检测部2以及加热部3的工作，且控制内燃机E的运转状态。在图3中，在颗粒状物质检测传感器1的附近的废气通路E1壁安装固定废气温度传感器51，能够检测DPF 5的下游的废气温度，在内燃机E的吸气通路E2配设空气流量计52，以检测吸气流量。此外，设置有检测内燃机E的转速的转速传感器53、检测油门踏板的动作的油门踏板传感器54、以及其他各种检测装置。向ECU 4输入来自这些各种检测装置的检测信号。
ECU 4是具备微型计算机4A的公知的构成，经由输入输出接口I/F与各种检测装置连接。微型计算机4A具备进行运算处理的CPU、存储程序、数据等的ROM、RAM，周期性地执行程序，控制包括颗粒状物质检测传感器1的内燃机E的各部。例如，ECU 4执行基于预先存储的程序的颗粒状物质检测处理，向颗粒状物质检测传感器1输出控制信号，使颗粒状物质堆积在传感器元件10的检测部2，并基于从传感器元件10发送的输出信号，使检测部2检测静电捕集的颗粒状物质。
这里，向废气通路E1排出的颗粒状物质的颗粒直径根据内燃机E的运转条件而变化。已辨明若排出的颗粒状物质的颗粒直径发生变化，则导电性发生变化，因此被检测部2捕集的颗粒状物质的电阻发生变化，即使是相同的化学组成、相同的捕集量，传感器输出V也不相同。因此，在本方式中，通过预先掌握伴随平均粒径的变化的一对电极21、22间的电阻值变化，从而推断颗粒状物质的颗粒直径，高精度地计算颗粒数。
具体而言，如图1所示，ECU 4具备对检测部2的一对电极21、22间施加第1电压来形成静电场并对被测定气体G中的颗粒状物质进行静电捕集的捕集控制部41、以及计算捕集到的颗粒状物质的颗粒数N的颗粒数计算部42。颗粒数计算部42在第1电压下的传感器输出V达到阈值的状态下，向与第1电压不同的第2电压变更后，检测一对电极21、22间的电阻值R。然后，使用根据检测到的电阻值R推断的颗粒状物质的平均粒径D、以及根据传感器输出V推断的颗粒状物质的质量M，计算颗粒数N。
更具体而言，颗粒数计算部42具备电压控制部421以及对检测用电压下的一对电极21、22间的电阻值R进行检测的电极间电阻检测部422，该电压控制部421在用于静电捕集的第1电压下的传感器输出V达到阈值的时刻，在将对一对电极21、22间的施加电压变更为用于使颗粒状物质的捕集状态变化的第2电压后，控制为检测用电压。检测用电压是与第2电压相同或不同的电压，是用于检测电极间电阻的电压。
如图4中一例所示，关于颗粒状物质检测传感器1的输出特性(例如，这里表示为电流－时间特性)，捕集开始后的一定期间是传感器输出为零的不灵敏期间，之后，若一对电极21、22间由于捕集到的颗粒状物质而电连接，则传感器输出开始上升，根据堆积量的增加，传感器输出增加。在该输出值达到预先设定的阈值的时刻(即，图4中的检测时间t)以后，能够进行颗粒状物质的检测。
在电压控制部421中，第1电压设定为促进由捕集控制部41进行的颗粒状物质的静电捕集，使传感器输出V迅速上升。由此，在颗粒状物质被排出时，能够迅速达到阈值，接着移向由颗粒数计算部42进行的颗粒数N的计算。
另一方面，第2电压设定为达到阈值的时刻的颗粒状物质的捕集状态、例如捕集到的颗粒状物质的接触电阻、接触状态发生变化。第2电压能够设定为与第1电压不同的任意的电压，高于或低于第1电压均可。由于施加电压的变更，捕集到的颗粒状物质的捕集状态根据粒径而变化，从而在电极间电阻检测部422中，能够进行与粒径对应的电阻值R的检测。
此外，检测用电压设定为容易辨别与粒径对应的电阻值R的变化的电压。检测用电压能够设定为适于电阻值R的检测的任意的电压，也可以是与第1电压或者第2电压相同的电压。
优选的是，第2电压相对于第1电压的电压差更大，捕集状态的变化变得更大。检测用电压可以在电阻值R能够被高灵敏度地检测的范围内，以与第1电压的电压差更大的方式设定。
通常，若将施加电压向低于第1电压一侧的电压变更，则一对电极21、22间的电阻值R有增高的趋势，此外，颗粒直径越大，该趋势越明显。因此，例如能够将低于第1电压的电压设定为第2电压，使颗粒状物质的捕集状态发生变化，进而将第2电压作为检测用电压，来检测电阻值R。并且，根据在第2电压下检测到的电阻值R、预先准备的电阻值R与颗粒状物质的平均粒径D的关系式，能够推断平均粒径D。
因此，通过适当设定第1电压以及第2电压(例如，检测用电压＝第2电压)，能够高灵敏度地检测电阻值R，能够根据电阻值R高精度地推断平均粒径D。并且，从传感器输出V得知颗粒状物质的质量M，进而使用根据电阻值R推断的平均粒径D，能够高精度地进行颗粒数N的计算。
此外，ECU 4具备对加热部3的加热电极31供电，将检测部2加热为规定的温度的加热控制部43。加热控制部43例如能够在颗粒状物质的捕集、检测之前使加热部3工作，从而将堆积于检测部2的颗粒状物质燃烧去除。由此，能够使颗粒状物质检测传感器1再生。
如图5、6所示，颗粒状物质检测传感器1的传感器元件10也可以是在绝缘性基体11的前端面具有包括层叠构造的一对电极21、22的检测部2的结构。传感器元件10例如将在成为绝缘性基体11的多个绝缘片之间、交替配设成为电极21或者电极22的电极膜的层叠体进行烧制而形成。此时，在绝缘性基体11的前端面，成为电极21、22的电极膜的端缘部交替露出，构成包含极性不同的线状电极的多个电极对。成为电极21或者电极22的电极膜分别与未图示的导线电极连接，在绝缘性基体11的基端侧相互连接。
在保护罩12内，具有层叠构造的检测部2的传感器元件10以检测部2所在的前端面与在保护罩12的侧面开口的多个被测定气体流通孔13相比，位于稍靠基端侧的方式配置。保护罩12的构成与上述图1示出的例子相同，被测定气体G从侧面的多个被测定气体流通孔13向保护罩12内流入，成为朝向前端面的被测定气体流通孔14的气流。此时，被测定气体G的流动不直接从被测定气体流通孔13朝向检测部2，而是导入保护罩12内的被测定气体G的气流在传感器元件10的前端面的附近合流，成为朝向前端面的被测定气体流通孔14的气流。
在该传感器元件10中，也可以设置未图示的加热部3，能够在绝缘性基体11内埋设形成加热电极31及其导线电极31a、31b，或者在绝缘性基体11的表面印刷形成加热电极31及其导线电极31a、31b。另外，在层叠构造的传感器元件10中，也可以不在前端面形成检测部2，而是配置于前端侧的一侧面。在该情况下，成为电极21、22的绝缘膜配置于成为绝缘性基体11的绝缘片间，绝缘片的厚度成为电极21、22间的距离这一构成是同样的。
这样的颗粒状物质检测装置能够利用于在图3中配置于颗粒状物质检测传感器1的上游的DPF 5的故障诊断。通常，若DPF 5正常，则排出的颗粒状物质被DPF 5捕集，几乎不向其下游排出。在DPF 5中产生某种异常而颗粒状物质的捕集性能降低时，通过在下游侧的颗粒状物质检测传感器1中，对排出的颗粒状物质的颗粒数N进行计测，能够判定异常的有无。此时，通过降低颗粒状物质的颗粒直径的影响所致的检测差异，能够提高颗粒状物质检测传感器1的检测精度，能够迅速地检测异常。
以下，使用流程图详细说明由ECU 4执行的颗粒状物质检测处理。如图7所示，本方式是将第2电压与检测用电压设为相同的电压的例子，此外，第2电压低于第1电压。
在图7中，开始颗粒状物质检测处理后，在步骤S1中，实施向颗粒状物质检测传感器1的检测部2的颗粒状物质的捕集。另外，在捕集开始时，通过由其他途径实施的颗粒状物质检测传感器1的再生处理预先燃烧去除颗粒状物质，设为在检测部2未堆积颗粒状物质。再生处理通过对内置于传感器元件10的加热部3通电，将检测电极部2加热来实施。再生时的检测部2的温度通常设定为能够将Soot燃烧去除的600℃以上。
步骤S1是作为ECU 4的捕集控制部41的处理，对传感器元件10的一对电极21、22间施加预先设定的第1电压，在检测部2堆积向保护罩12内导入的颗粒状物质。颗粒状物质检测传感器1在检测部2中，在一对电极21、22间捕捉颗粒状物质，检测因颗粒状物质的量而变化的电特性。如上所述，颗粒状物质检测传感器1的传感器输出V迅速达到阈值为佳。
为此，捕集控制部41以传感器输出V的检测时间成为最小的方式选定对一对电极21、22间施加的第1电压。阈值例如是成为用于DPF 5的故障诊断的检测基准的规定的输出，能够设为与可检测出的最少的颗粒状物质的堆积量对应的输出值V0。此外，在层叠型的传感器元件10中，一对电极21、22间的距离(即，电极间隔)例如设定于5μm～100μm的范围内，通常距离越小则检测灵敏度越高。
如图8所示，废气的流速恒定时(例如，11.4m/s)，在施加电压较低的区域，检测时间较长，随着施加电压的增加，检测时间减少，例如，施加电压在30V～40V的附近，检测时间为最短。若施加电压更高，则检测时间再次增加。因此，通过将第1电压设定于检测时间最短的30V～40V的范围(例如，35V)内，能够迅速使传感器输出V上升。
这是考虑到由于向检测部2的颗粒状物质的电附着力P如下述式1表示那样，取决于库仑力及斥力。
式1：P∝D2(KEIρ1－E2/32)
其中，
D：平均粒径
K：系数
E：电场强度
I：电晕电流
ρ1：颗粒的电阻率
在所述式1中，括弧内的第1项表示库仑力，第2项表示斥力。换句话说，在低施加电压的区域中，库仑力成为优势，检测时间减少，在高施加电压的区域中，斥力成为优势，检测时间增加。这样，根据库仑力与斥力的平衡决定电附着力P，可推定出存在库仑力较大、斥力较小从而检测时间为最小的施加电压的最佳值。
接着，在步骤S2中，获取来自传感器元件10的传感器输出V，判断是否达到作为阈值的输出值V0。在传感器输出V小于输出值V0的情况下，步骤S2被判定为否，返回步骤S1，继续静电捕集以及传感器输出V的获取。
在步骤S2中，若传感器输出V达到输出值V0，则认为达到对颗粒状物质的颗粒数进行计算的定时，进入步骤S3，通过以下的处理，计算颗粒状物质的颗粒数N。在该时刻，一对电极21、22间成为颗粒状物质堆积而电连接的状态。步骤S3～S7是作为ECU 4的颗粒数计算部42的处理。其中的步骤S3是作为电压控制部421的处理，步骤S4是作为电极间电阻检测部422的处理。
在步骤S3中，将对传感器元件10的一对电极21、22间施加的电压由第1电压向比其低的第2电压变更。此时，堆积的颗粒状物质电连接的状态发生变化。进而，在步骤S4中，测定作为检测用电压的第2电压下的一对电极21、22间的电极间电阻R。之后，进入步骤S5，基于测定出的电极间电阻R推断颗粒状物质的平均粒径D。
如上所述，在步骤S3施加的第2电压只要是不同于第1电压的电压即可，例如是低于第1电压的电压。优选的是，第1电压与第2电压之差较大为佳，例如使用图9示出的施加电压与电极间电阻R的关系，预先设定。该关系使用图10示出的模型废气净化装置测定而得，产生主要由Soot构成的颗粒状物质的PM产生装置100与设置了DPF 5的模型废气流路101连接。颗粒状物质检测传感器1配置于DPF 5的上游侧，在颗粒状物质检测传感器1的上游侧配置市售的粒径分布计测装置(即，EEPS；Engine Exhaust Particle Sizer)102。
使用该模型废气净化装置，使模型废气中含有的颗粒状物质的平均粒径D发生变化，进行基于颗粒状物质检测传感器1的PM捕集。在传感器输出V达到预先设定的规定的输出值V0(例如，0.12V)的时刻，停止PM捕集，停止PM产生装置100。在该状态下，使向颗粒状物质检测传感器1的施加电压发生变化，测定了一对电极21、22间的电极间电阻R。测定条件如以下那样设定。
模型气体温度：200℃
模型气体流量：15m/s
平均粒径D：74nm、63nm、58nm
PM捕集时施加电压：35V
测定时的施加电压：1V(无法测定)、5V、10V、20V、30V、35V
电极间隔：20μm
如图9所示，测定时的施加电压(即，检测用电压＝第2电压)相对于PM捕集时的施加电压(即，第1电压)越低，则平均粒径D所致的电极间电阻R的差异越大。例如，在不使第2电压变化、PM捕集时与测定时的施加电压保持相同(即，35V)的情况下，没有足够大的差异。与之相比，随着测定时施加电压变得低于35V，电极间电阻R变大，并且，平均粒径D所致的电极间电阻R之差变大。这样，通过变更为更低的第2电压，能够根据电极间电阻R推断平均粒径D。
具体而言，如图11所示，颗粒状物质的平均粒径D(单位：nm)与电极间电阻R(单位：Ω)处于比例关系，表示其关系的直线的斜率(单位：Ω/nm)如图12所示，施加电压越低则越大。特别是，在测定时施加电压为20V左右至比其低的区域中，斜率急剧变大。因此，更优选的是，第2电压可以设定为第1电压的60％(例如，第1电压为35V时，第2电压为20V)左右至其以下。由此，能够进一步提高基于电极间电阻R进行的平均粒径D的推断精度。
另外，测定时的施加电压在极其低的区域中(例如，检测用电压＝1V)，测定偏差变大，因此在图12中未记载，设为无法测定。因此，在选定作为检测用电压的第2电压时，例如优选将在电阻测定时在一对电极21、22间流动的电流成为1μA左右的电压设为下限值，不低于该下限值地进行设定，以成为根据电路构成等能够测定的范围。由此，能够提高步骤S4中的电极间电阻R的测定精度，能够降低电路成本。
在步骤S5中，基于测定出的电极间电阻R，例如使用图13示出的关系，推断颗粒状物质的平均粒径D。在图13中，横轴表示平均粒径D(即，中位粒径)的倒数，平均粒径D越大，则纵轴的电极间电阻R越高。此外，作为测定时的施加电压的第2电压越低，则电极间电阻R越高。
如图14所示，认为这是由于在平均粒径D较小的情况与较大的情况下，捕集到的颗粒状物质的排列根据施加电压的高低而产生变化时的、变化的方式不同。即，在第1电压下捕集的状态下，施加电压较高，一对电极21、22间的电场强度成为较高的状态。在该情况下，配置于两电极间的颗粒状物质(即，图中的PM)整齐排列、将两电极电连接的状态，不会由于平均粒径D的大小产生较大的差异。此外，在第2电压为较高的电压的情况下，电场强度的变化较小，捕集状态的变化也较小。换句话说，颗粒状物质的排列与PM捕集时的传感器输出V达到规定的输出值V0的状态几乎相同。因此，对测定的电极间电阻R也不产生较大的差异。
与此相对，若施加电压变得更低，则一对电极21、22间的电场强度进一步降低，因此约束颗粒状物质的力减弱。于是，如图示那样，认为颗粒状物质的排列状态杂乱，邻接的颗粒状物质彼此的接触电阻变高。此外，将一对电极21、22间连接的颗粒状物质的接触状态(例如，导电通路的形成状态)发生变化，与平均粒径D较小的情况相比，在平均粒径D较大的情况下其变化容易变得显著。
这里，由于颗粒状物质的粒径越小则电阻越高，因此在达到规定的传感器输出V0的时刻，颗粒状物质的粒径越小则越捕集到越多的颗粒状物质。由于电极间电阻R为颗粒状物质的接触电阻、或基于接触状态的电阻的合成电阻，因此捕集到大量颗粒状物质的粒径越小，则电极间电阻R的变化越小。
这样，由于电极间电阻R的变化因捕集到的颗粒状物质的粒径而改变，因此通过在向与颗粒状物质的捕集时不同的第2电压变更，使捕集状态变化后，测定电极间电阻R，能够推断颗粒状物质的平均粒径D。
因此，能够按运转条件、测定条件预先调查这些关系，并作为关系式、映射等存储于作为ECU 4的存储区域的ROM中，根据测定出的电极间电阻R推断平均粒径D。由该处理得到的平均粒径D是从步骤S1进行的静电捕集的开始至达到步骤S2的判定定时为止在捕集期间向DPF 5的下游排出的颗粒状物质的平均粒径。
接着，进入步骤S6，根据传感器输出V推断在捕集期间排出的颗粒状物质的质量M。传感器输出V具有与在捕集期间由传感器元件10的检测部2捕集到的颗粒状物质的质量M几乎正的相关，这里，使用步骤S2为肯定判定的时刻的传感器输出V，即规定的输出值V0。这是因为在步骤S2中，判定传感器输出V是否达到输出值V0，肯定判定的时刻的传感器输出V与作为阈值的输出值V0实质上相等。
进而，进入步骤S7，使用推断出的颗粒状物质的质量M、平均粒径D，通过下述式2、式3，计算颗粒状物质的颗粒数N。
式2：颗粒数N＝质量M/PM平均体积×PM比重
式3：PM平均体积＝4π(D/2)3/3
这里，颗粒状物质的比重(即，PM比重)能够设为预先设定的固定值(例如，1g/cm3)。颗粒状物质的平均体积(即，PM平均体积)根据推断出的颗粒状物质的平均粒径D，将颗粒状物质视作球状、通过上述式3来计算。
将经过该一系列的步骤计算出的颗粒状物质的颗粒数N与实际测定的颗粒数进行比较，如图15所示，确认到处于推断PM个数与实测PM个数几乎一致的关系。这样，通过考虑颗粒状物质的平均粒径D，能够高精度地推断颗粒状物质的颗粒数N。
(实施方式2)
在实施方式2的颗粒状物质检测装置中，作为传感器部的颗粒状物质检测传感器1、以及作为传感器控制部的ECU 4的基本构成与上述实施方式1相同。在上述实施方式1中，基于作为检测用电压的第2电压下的电极间电阻R，推断出颗粒状物质的平均粒径D，但也可以设定低于第1电压的多个电压作为检测用电压，在大小不同的多个电压下分别测定电极间电阻R。多个电压也可以包含与第2电压相同的大小的电压。在这种情况下，使用图16说明由ECU 4执行的颗粒状物质检测处理的详细情况。
另外，实施方式2以后所使用的附图标记中的与已述的实施方式中使用的附图标记相同者，只要未特别示出，则表示与已述的实施方式中的构成要素相同的构成要素等。
如图16中示出的流程图，在本方式中，由作为传感器控制部的ECU 4执行的颗粒状物质检测处理对图7所示的实施方式1的步骤的一部分进行了变更。具体而言，步骤S11～S14是与图7的步骤S1～S4相同的处理故简略说明，主要针对不同点的步骤S15以后进行说明。
在步骤S11～S14中，对检测部2的一对电极21、22施加第1电压进行静电捕集，若传感器输出V达到输出值V0，则向第2电压变更使捕集状态发生变化，之后在第2电压下测定电极间电阻R。接下来，进入步骤S15，将向一对电极21、22的施加电压变更为低于第2电压的第3电压，进而进入步骤S16，测定第3电压下的电极间电阻R1。
这里，作为检测用电压的第2电压以及第3电压只要是分别低于第1电压的电压，且彼此大小不同的电压即可。优选的是，第2电压以及第3电压中的至少一方或者双方可以是第1电压的60％左右至其以下的电压，施加电压越低，则平均粒径D的推断精度越高。此外，若使第2电压与第3电压之差较大则更佳。
在步骤S17中，基于成为检测用电压的多个电压下的电阻值即第2电压下的电极间电阻R、以及第3电压下的电极间电阻R1，进行平均粒径D的推断。例如，与上述的图7的步骤S5相同，能够使用图13示出的关系，分别对电极间电阻R、R1推断平均粒径D，并计算它们的平均值。优选的是，在推断平均粒径D时，通过对各电压加权，能够使推断精度提高。具体而言，可以以在越是在施加电压较低的状态下进行测定的情况，则越增加权重的方式，对电极间电阻R、R1加权。
之后的步骤S18、步骤S19与上述的图7的步骤S6、步骤S7相同。即，在步骤S18中，使用作为步骤12为肯定判定的时刻的传感器输出V的输出值V0，推断颗粒状物质的质量M。进而，在步骤S19中，使用推断出的颗粒状物质的质量M、以及平均粒径D，通过上述式2、式3，计算颗粒状物质的颗粒数N。
这样，通过测定多个电压下的电极间电阻R、R1，能够高精度地进行平均粒径D的推断。多个电压不仅能够如本方式那样设为2个不同的电压，还能够设定3个以上的不同电压，并分别测定电极间电阻R。如图17中所示的一例，在测定电极间电阻R的施加电压为一个的施加电压条件(即，实施方式1的颗粒状物质检测处理)下，在推断粒径与实测粒径产生的差最大为16％左右。与此相对，如图18所示，在多个施加电压条件下测定电极间电阻R的情况下，在推断粒径与实测粒径产生的差最大能够缩小为5％左右。
(实施方式3)
在实施方式3的颗粒状物质检测装置中，作为传感器部的颗粒状物质检测传感器1、以及作为传感器控制部的ECU 4的基本构成与上述实施方式2相同。在本方式中，也设定低于第1电压的多个电压作为检测用电压，在这些多个电压下分别测定电极间电阻R。此时，在上述实施方式2中，根据测定出的电极间电阻R分别推断出平均粒径D，但也可以基于多个电压与测定出的电极间电阻R的关系中的斜率I，推断平均粒径D。
在该情况下，图1示出的ECU 4的颗粒数计算部42除了具备电压控制部421以及电极间电阻检测部422之外，还具备计算多个电压与电极间电阻R的关系中的斜率的省略图示的斜率计算部。在该情况下，使用图19说明由ECU 4执行的颗粒状物质检测处理的详细内容。
如图19中示出的流程图，在本方式中，由作为传感器控制部的ECU 4执行的颗粒状物质检测处理对图16示出的实施方式2的步骤的一部分进行了变更。具体而言，不同点仅在于将用于推断平均粒径D的步骤S17由步骤S171、S172这2阶段来进行。步骤S171是作为斜率计算部的处理，步骤S11～S16、S18～S19是与图16相同的处理，故赋予相同的附图标记。
这里，如图20、图21比较示出那样，由于测定温度等干扰的影响，有时被测定的电极间电阻R发生变动。图21是测定温度均为正确设定温度的情况，即使颗粒状物质的平均粒径D处于比较接近的范围(例如，65.2nm、54.7nm、52.3nm、48.5nm)，也可观察到施加电压与电极间电阻R的关系与平均粒径D的大小呈良好的相关。在图中，示出各施加电压下的电极间电阻R的偏差范围，例如，对于平均粒径D的差为较小的54.7nm、52.3nm，也几乎无偏差范围的重叠，能够进行基于上述的实施方式2的步骤的平均粒径D的推断。
但是，这些关系具有温度依赖性，例如，受到测定时的传感器元件10的温度从设定温度偏离等干扰的影响，有时电极间电阻R从原本的值偏离。图20示出平均粒径D仅为52.3nm的情况下，示出在50℃较低的测定温度下测定电极间电阻R而得的结果，与图21相比，接近平均粒径D为54.7nm的电极间电阻R的值。因此，如图22中施加电压5V的情况所示，平均粒径D的倒数与电极间电阻R虽然整体示出良好的相关，但在温度较低的条件下(即，图22中白圆圈所示)，相对于无干扰的情况，电极间电阻R的值增大，因此担心推断精度降低。
在上述的情况下，对施加电压与电极间电阻R的关系进行直线拟合而得的近似式(即，图20中分别示出的拟合直线的式子)的斜率I为固定值。这是由于因干扰的影响而在各施加电压下的电极间电阻R产生相同程度的偏离，如图23中与平均粒径D的倒数的关系所示，温度较低的条件中的拟合直线的斜率I(即，图23中由白圆圈示出)不受干扰的影响。因此，通过使用该斜率I推断平均粒径D，能够提高推断精度。
在图19所示的流程图中，按照步骤S11～S16，利用第1电压进行静电捕集，在传感器输出V达到输出值V0后，向第2电压变更，进而，测定第2电压、第3电压下的电极间电阻R、R1。接着，进入步骤S171，根据该第2电压、第3电压以及电极间电阻R、R1，计算对他们的关系进行直线拟合而得的近似式的斜率I。然后，在步骤S172中，能够根据计算出的近似式的斜率I，基于图23的关系，高精度地推断颗粒状物质的平均粒径D。
之后，进入步骤S18～S19，基于输出值V0推断颗粒状物质的质量M，并使用该质量M及平均粒径D，能计算颗粒状物质的颗粒数N。
(实施方式4)
在实施方式4的颗粒状物质检测装置中，作为传感器部的颗粒状物质检测传感器1、以及作为传感器控制部的ECU 4的基本构成与上述实施方式1相同。在上述实施方式1、2中，将颗粒状物质检测传感器1的加热部3用于颗粒状物质的捕集之前的检测部2的再生，但在检测颗粒数N时，也能够用于对在检测部2堆积的颗粒状物质进行加热处理。此时，ECU 4的加热控制部43对加热部3通电，加热保持为低于将检测部2再生时的温度，例如堆积的颗粒状物质中的SOF能够挥发且Soot不燃烧那样的温度。在这种情况下，使用图24说明由ECU4执行的颗粒状物质检测处理的详细内容。
如图24示出的流程图，在本方式中，由作为传感器控制部的ECU 4执行的颗粒状物质检测处理对图7示出的实施方式1的步骤的一部分进行了变更。具体而言，步骤S21～S22是与图7的步骤S1～S2相同的处理，省略说明。在步骤S23中，对传感器元件10的加热部3供电，将检测部2加热，使其升温至仅SOF被挥发去除而Soot不被去除的第1温度。
如图25示出的加热处理模式的一例，作为加热处理温度的第1温度在200℃以上、400℃以下的范围内选择(例如，350℃)。此时，加热控制部43在达到输出值V0的时刻以后开始加热，以向预先决定的第1温度收敛的方式控制升温速度。例如，可以到第1温度的附近将升温速度设为固定直，之后逐渐降低升温速度向第1温度收敛。
此时，通过加热部3的工作使检测部2的温度上升，随着向第1温度收敛，传感器输出V也描绘出同样的曲线，向第1温度下的第1输出值V1收敛。此时，检测部2被加热使SOF挥发而仅剩下Soot，从而使导电率提高，因此通常第1输出值V1大于输出值V0。这也包含温度上升引起的Soot的电阻降低的温度特性的效果。
因此，在步骤S24中，达到第1温度后，获取第1温度下的第1输出值V1。达到第1温度所需要的时间是达到第1温度、SOF充分挥发为止进行加热保持所需的时间，能够预先进行试验等而任意设定。
之后的步骤S25～步骤S27是与上述的图7的步骤S3～S5相同的处理。在步骤S25中，将对检测部2的一对电极21、22的施加电压由第1电压向第2电压变更，进而进入步骤S26，测定作为检测用电压的第2电压下的电极间电阻R。之后，进入步骤S27，基于测定出的电极间电阻R，推断颗粒状物质的平均粒径D。
如上所述，在颗粒状物质的检测时，排出的颗粒状物质中的SOF的影响并非一定较大。但是，由于例如在排气温度较低的条件下，SOF难以挥发，因此颗粒状物质中的SOF比例容易变高。如图26中示出的在加热处理前后测定的电极间电阻R与平均粒径D的关系，可知加热处理的有无导致的电阻值之差变大，通过进行加热处理来使高电阻的SOF挥发，能够减小检测误差。
接下来，进入步骤S28，基于第1输出值V1，推断捕集期间被传感器元件10的检测部2捕集到的颗粒状物质的质量M。第1输出值V1是基于Soot主体的颗粒状物质的传感器输出V，与颗粒状物质的质量M具有正的相关。通过预先调查该关系并存储于作为ECU 4的存储区域的ROM中，从而能够推断质量M。
之后，进入步骤S29，以与上述图7的步骤S7相同的步骤，根据推断出的颗粒状物质的质量M及平均粒径D计算颗粒状物质的颗粒数N。这样，通过在捕集后进行检测部2的加热处理，能够排除SOF及排气温度的影响。
(实施方式5)
在实施方式5的颗粒状物质检测装置中，作为传感器部的颗粒状物质检测传感器1、以及作为传感器控制部的ECU 4的基本构成与上述实施方式1相同。此外，通过由ECU 4的加热控制部43在捕集后进行检测部2的加热处理，来排除SOF的影响的步骤与上述实施方式4相同，仅推断颗粒状物质的质量M的步骤不同。
具体而言，在图27所示的流程图中，由ECU 4执行的颗粒状物质检测处理中的步骤S31～S37为止是与图24示出的实施方式4的步骤S21～S27相同的处理，通过在加热处理后向第2电压变更，来测定电极间电阻R，能够高精度地推断颗粒状物质的平均粒径D。
之后，进入步骤S38，基于步骤32中的作为传感器输出V的输出值V0，推断在捕集期间被传感器元件10的检测部2捕集到的颗粒状物质的质量M。由于SOF占颗粒状物质的质量M的比例较小，因此与上述实施方式1相同，也能够基于输出值V0推断颗粒状物质的质量M。之后，在步骤S39中，能够使用推断出的颗粒状物质的质量M以及平均粒径D，计算颗粒状物质的颗粒数N。
(实施方式6)
在以上各实施方式中的颗粒状物质检测处理中，主要说明了将颗粒状物质检测传感器1设为具有层叠构造的检测部2的层叠型的传感器元件10的情况，但如图2所示，也能够设为在长方体形状的绝缘性基体11的表面印刷形成有一对电极21、22的印刷型的传感器元件10。此时，一对电极21、22间的距离、即电极间隔比层叠型的传感器元件10更宽，例如，能够在50μm～500μm的范围内适当选择。
此外，在设为印刷型的传感器元件10的情况下，如图28～图29所示，也能够在成为基体的绝缘性基体11的表面配置检测用导电部23。检测用导电部23是电阻率高于颗粒状物质的导电性材料，由后述的高电阻导电材料构成。
由ECU 4执行的颗粒状物质检测处理如上述各实施方式那样，不仅对传感器元件10的一对电极21、22间由绝缘材料形成的构成有效，还对由高电阻导电材料形成的构成有效，以下进行说明。
检测用导电部23配置于成为检测部2的长边方向X的前端侧(即，图28中的一端侧)的表面。一对电极21、22在检测用导电部23的表面(即，与基体11相反的一侧的表面)隔开间隔地分别沿长边方向X延伸地配置。一对电极21、22分别与从绝缘性基体11的前端侧向基端侧(即，图28中的另一端侧)延伸的线状的导线电极21a、22a连接。另外，一对电极21、22也可以与图2示出的传感器元件10同样，为多组电极对例如配设为梳齿状的构成。
这里，如图30中所示，检测用导电部23中使用的高电阻导电材料20优选在100～500℃的温度范围中，表面电阻率处于1.0×107～1.0×1010Ω·cm的范围中的导电性材料。作为表面电阻率满足上述数值范围的导电性材料，例如能够使用具有分子式由ABO3表示的钙钛矿构造的陶瓷。在上述分子式中，A位是从La、Sr、Ca、Mg中选择的至少一种，B位是从Ti、Al、Zr、Y中选择的至少一种。优选的是，使用A位的主成分为Sr，副成分为La，B位为Ti的钙钛矿型陶瓷(即，Sr1-XLaXTiO3)。
如图30中示出的钙钛矿型陶瓷的表面电阻率ρ与温度的关系，在将(Sr1-XLaXTiO3)中的x设为0.016～0.036的范围的情况下，表面电阻率ρ在100～500℃的温度范围中，成为1.0×107～1.0×1010Ω·cm。因此，这样的陶瓷(例如，Sr0.984La0.016TiO3、Sr0.98La0.02TiO3、Sr0.964La0.036TiO3)能够优选用作用于构成检测用导电部23的材料。
这里，“表面电阻率ρ”是指，制作图31所示的样品S，对测定电极101、102间的电阻(即，电极间电阻)进行测定，并使用下述式4计算出的值。
在本方式中，如以下所述，测定导电性材料的表面电阻率ρ。即，首先，制作图31所示的样品S。该样品S具有由导电性材料构成、厚度T为1.4mm的板状基板100以及形成于该板状基板100的主表面、长度为L、间隔为D的一对测定电极101、102。形成这样的样品S，并测定一对测定电极101、102间的电阻R(单位：Ω)。表面电阻率ρ由下述式4计算。
式4：ρ＝R×L×T/D
另外，在本说明书中，在仅记载为“电阻率”的情况下，意指所谓的体积电阻率。其能够通过例如如图32所示，制作具备由导电性材料构成的基板部200、以及形成于该基板部200的侧面的一对测定电极201、202的块体用样品S1，并测定所述一对测定电极201、202间的电阻来进行计算。
如图30所示，在未添加La的情况(SrTiO3)下，在100～500℃的温度范围中，表面电阻率ρ为约1.0×105～1.0×1011Ω·cm，在低温侧以及高温侧从1.0×107～1.0×1010Ω·cm的范围偏离。根据其结果可知，不使所述陶瓷含有La的一方，温度所致的表面电阻率ρ的变化较少。
另外，在取得图30的图表之际，表面电阻率ρ的测定更详细而言如以下那样进行。即，制作将Sr1-XLaXTiO3中的x设为0、0.016、0.02、0.36的陶瓷，使用这些陶瓷制作出样品S(例如，参照图31)。各样品S具备厚度T为1.4mm的板状基板100、形成于该板状基板100的主表面的长度L为16mm、间隔D为800μm的一对测定电极101、102。并且，将该样品S在大气中加热为100～500℃，对测定电极101、102间施加5～1000V的电压，来测定出电阻R。然后，使用上述式4计算出表面电阻率ρ。
在本方式中，由作为传感器控制部的ECU 4执行的颗粒状物质检测处理也可以适用上述实施方式1～5中的任一个。即，能够在颗粒状物质的捕集时施加第1电压而迅速达到阈值，接着，例如向低于第1电压的第2电压变更后，利用在第2电压或者多个电压下检测到的电阻值，高精度地推断平均粒径D。进而，能够根据使用输出值V0或者加热处理后的第1输出值V1推断出的颗粒状物质的质量M、以及已知的作为常量的PM比重，计算捕集期间中的颗粒数N。
具体而言，能够进行与图7示出的实施方式1的步骤S1～S7相同的处理。
即，在步骤S1～S3中，对检测部2的一对电极21、22施加第1电压来进行静电捕集，若传感器输出V达到输出值V0，则向第2电压变更使捕集状态发生变化，之后，在步骤S4中，测定作为检测用电压的第2电压下的电极间电阻R，通过步骤S5，根据电极间电阻R推断颗粒状物质的平均粒径D。然后，在步骤S6～S7中，基于输出值V0推断颗粒状物质的质量M，使用颗粒状物质的比重、推断出的颗粒状物质的质量M，来计算颗粒状物质的颗粒数N。
如图33所示，在使用了检测用导电部23的检测部2中，施加电压与电极间电阻的关系也示出了施加电压越低则平均粒径D(例如，56.9nm、65.4nm、80.0nm)所致的电极间电阻R的差异越大的趋势。
另外，测定条件为以下所述。
模型气体温度：200℃
模型气体流量：15m/s
PM浓度：10mg/m3
表面电阻率ρ：2.4×108Ω·cm
平均粒径D：56.9nm、65.4nm、80.0nm
电极间隔：60μm×5组
颗粒数N：1～2×1014个左右
因此，若相对于PM捕集时的施加电压(即，第1电压：例如，35V)，向更低的第2电压(例如，5V)变化，则平均粒径D越大则电极间电阻R越大。如图34所示，在平均粒径D的倒数与电极间电阻R的关系中，平均粒径D的倒数越变小则电极间电阻R越大。使用该关系，能够高精度地推断颗粒状物质的平均粒径D。
如图35所示，本方式的检测部2在成为检测用导电部23的高电阻导电材料20的表面配置一对电极21、22，因此即使在未堆积颗粒状物质(即，图中的PM)的初始状态下，微小的电流(例如，图中箭头所示)也经由高电阻导电材料20在电极21、22间流动。在该状态下，如图36所示，若颗粒状物质附着于高电阻导电材料20的表面，则一对电极21、22间的电极间电阻R成为高电阻导电材料20与颗粒状物质的合成电阻。因此，电极间电阻R变化颗粒状物质附着的量，由于高电阻导电材料20的电阻率高于颗粒状物质，因此如图37所示，传感器输出与颗粒状物质的堆积量成比例地增加。
图38将经由上述一系列的步骤计算出的颗粒状物质的颗粒数N与实际测定出的颗粒数进行比较，确认到推断PM个数与实测PM个数具有相关性。如上述各实施方式那样，在通过绝缘体形成电极间的情况下，如上述的图4那样，至颗粒状物质将电极间短路为止无法获得传感器输出，但在本方式中，与将电极间短路的情况相比，能够在少许的堆积量下检测颗粒状物质。因此，即使是微量的颗粒状物质也能够计算颗粒数N。
(实施方式7)
在实施方式7的颗粒状物质检测装置中，作为传感器部的颗粒状物质检测传感器1、以及作为传感器控制部的ECU 4的基本构成与上述实施方式1相同。在上述各实施方式中，均将颗粒状物质的比重设为固定值来计算颗粒状物质的质量M，但也可以基于推断出的平均粒径D推断PM比重，来代替将PM比重设为已知的常量。在该情况下，使用图39说明由ECU4执行的颗粒状物质检测处理的详细内容。
如图39示出的流程图，在本方式中，由作为传感器控制部的ECU 4执行的颗粒状物质检测处理的步骤S41～S45为止，是与图7示出的实施方式1的步骤S1～S5相同的处理。即，对检测部2的一对电极21、22施加第1电压来进行静电捕集，若传感器输出V达到输出值V0，则向第2电压变更使捕集状态发生变化。之后，进入步骤S44，测定作为检测用电压的第2电压下的电极间电阻R，通过步骤S45，根据电极间电阻R推断颗粒状物质的平均粒径D。
之后，在步骤S46中，根据推断出的平均粒径D，推断捕集到的颗粒状物质的比重。如图40所示，辨明了平均粒径D(单位：nm)与比重(单位：g/cm3)存在相关性，平均粒径D越大则PM比重越变小。因此，基于该关系，根据预先准备的平均粒径D与PM比重的关系式，能够高精度地计算推断出的平均粒径下的比重。
接着，在步骤S47中，基于输出值V0推断颗粒状物质的质量M，进而，在步骤S48中，能够使用推断出的颗粒状物质的比重、以及颗粒状物质的质量M，计算颗粒状物质的颗粒数N。
另外，成为计算比重的基础的颗粒状物质的平均粒径D的推断方法，不限于这里示出的根据电极间电阻R进行推断的方法，也能够使用根据加热所致的传感器输出的放大率进行推断的方法，根据高频阻抗进行推断的方法等。
图41示出不实施上述一系列的步骤中的步骤S46的PM比重的推断、而是使用已知的PM比重计算出的颗粒状物质的颗粒数N与实测颗粒数的关系，推断PM个数几乎处于实测PM个数±20％的范围内。与此相对，如图42所示，在使用通过步骤S46推断出的PM比重的情况下，推断PM个数与实测PM个数之差变得更小，能够提高颗粒数N的检测精度。
(实施方式8)
在实施方式8的颗粒状物质检测装置中，作为传感器部的颗粒状物质检测传感器1、以及作为传感器控制部的ECU 4的基本构成与上述实施方式6相同。传感器元件10具备使用了能够检测微量的颗粒状物质的检测用导电部23的检测部2。在上述实施方式6中，与上述实施方式1相同，由第1电压向第2电压变更后，通过作为检测用电压的第2电压测定出电极间电阻R，但在本方式中，进而向不同于第2电压的检测用电压(例如，第3电压)变更，来测定电极间电阻R。在这种情况下，使用图43说明由ECU 4执行的颗粒状物质检测处理的详细内容。
如图43中示出的流程图，在本方式中，由作为传感器控制部的ECU 4执行的颗粒状物质检测处理对图7示出的实施方式1的步骤的一部分进行了变更。具体而言，步骤S51～S53为止是与图7的步骤S1～S3相同的处理，对检测部2的一对电极21、22施加第1电压来进行静电捕集，若传感器输出V达到输出值V0，则向第2电压变更使捕集状态发生变化。接着，进入步骤S54，将向检测部2的一对电极21、22的施加电压由第2电压向第3电压变更。
这里，如上所述，相对于PM捕集时的第1电压(例如，35V)，第2电压越低，则颗粒状物质的捕集状态变化而电极间电阻R的变化越大。但是，由于检测用电压变低则传感器输出也变小，因此在该情况下，可以向容易辨别电极间电阻R的变化的第3电压变更，来测定电极间电阻R。如图44所示，在设定了比第2电压(例如，0V)更高的第3电压(例如，20V)的情况下，平均粒径D与电极间电阻R示出明确的比例关系。另外，测定条件如以下所述。
模型气体温度：200℃
模型气体流量：15m/s
PM浓度：1mg/m3
表面电阻率ρ：3.8×108Ω·cm
电极间隔：60μm×9组
因此，根据图44示出的关系，将步骤S53、S54中的第2电压、第3电压例如设定为0V、20V，进入步骤S55，测定作为检测用电压的第3电压下的电极间电阻R。进而，进入步骤S56，基于测定出的电极间电阻R及图44示出的关系，能够高精度地推断颗粒状物质的平均粒径D。之后，在步骤S57中，根据输出值V0推断出颗粒状物质的质量M后，在步骤S58中，计算颗粒状物质的颗粒数N。
图45示出通过上述一系列的步骤计算出的颗粒状物质的颗粒数N与实测颗粒数的关系，可观察到推断PM个数与实测PM个数具有良好的相关性。
图46～图49为本方式的变形例，在检测极微量的颗粒状物质的情况下，也可以根据传感器输出特性，例如将作为检测用电压的第3电压设为高于PM捕集时的第1电压(例如，35V)的电压。本例中的测定条件为以下所述。
模型气体温度：200℃
模型气体流量：15m/s
PM浓度：1mg/m3
表面电阻率ρ：1.0×1010Ω·cm
平均粒径D：55nm、61nm、66nm
电极间隔：80μm×9组
颗粒数N：1×1013个左右
如图46所示，在颗粒数N为微量的情况下，若施加电压变低则电极间电阻R增大的趋势虽然也相同，但平均粒径D的大小所致的电极间电阻R之差变小。因此，如图47所示，PM捕集时刻的传感器输出(即，测定电流)变小，若降低检测用电压则测定的电流进一步变小而达到测定极限，无法再观察到平均粒径D之差。
在该情况下，向第2电压(例如，0V)变更后，如图48所示，在比第1电压(例如，35V)高的一侧，能够将可辨别平均粒径D所致的测定电流(即，电极间电阻变化量)之差的任意电压设定为第3电压。例如，如图49所示，在将第3电压设为60V的情况下，相对于平均粒径D而言，电极间电阻R的变化量之差足够大。因此，使用该关系能够推断平均粒径D，能够计算颗粒数N。
图50为本方式的变形例，针对相对于第1电压(例如，35V)，将第2电压(例如，70V)、第3电压(例如，70V)设定为更高的电压的情况，示出了平均粒径D与电极间电阻R的变化量的关系。
与检测用电压同样，第2电压也能够设为比第1电压高的电压，通过增大其差，能够增大捕集状态的变化。在该情况下，也能够将第2电压与检测用电压设为相同的电压，能够不改变施加电压地测定电极间电阻R。
如图50所示，在颗粒数N为微量的情况下，通过将第2电压、第3电压与第1电压相比足够大地设定，能够充分辨别平均粒径D所致的电极间电阻R的变化量之差。因此，使用该关系能够推断平均粒径D，能够计算颗粒数N。
图51为本方式的变形例，针对在由第1电压(例如，35V)向更低的第2电压(例如，0V)变更后，进一步向更高的检测用电压(即，第3电压：例如，35V)变更的情况，示出了平均粒径D与电极间电阻R的关系。本例中的测定条件为以下所述，颗粒状物质检测传感器1使用了传感器元件10，该传感器元件10具备不使用检测用导电部23的印刷型的检测部2。
模型气体温度：200℃
模型气体流量：15m/s
PM浓度：10mg/m3
如图51所示，在检测用电压与第1电压为相同电压的情况下，也能够通过暂时向第2电压变更，使捕集状态发生变化，从而充分辨别平均粒径D所致的电极间电阻R之差。因此，使用该关系，能够推断平均粒径D，能够计算颗粒数N。
这样，使颗粒状物质的捕集状态发生变化的第2电压是比第1电压高的电压或低的电压，电位差更大的一方为佳。但是，设为高电压的话则与吸引颗粒状物质的吸引力相比，斥力变大，因此担心颗粒状物质剥离或产生放电，优选不发生上述情况的程度的电压。此外，在设为低电压的情况下，由于电极间的静电场的强度变弱，故接触状态容易变化，施加电压为0V、静电场的强度也成为0，因此使接触状态变化的效果变得最大。
测定电极间电阻R的检测用电压只要是能够读取粒径所致的电极间电阻R的差异的电压即可，高电压更易读取。特别是，在微量的颗粒状物质的平均粒径D的推断、颗粒数N的计算的情况下，在低电压下粒径所致的电极间电阻的差异不明确，因此高电压为佳。但是，需要抑制为不产生颗粒状物质的剥离、放电的电压，只要粒径所致的电极间电阻R的差异能够被读取到，则第2电压与检测用电压也可以相同。此外，由于电极间电阻R的变化包含不可逆的变化，因此只要夹着使颗粒状物质的捕集状态变化的第2电压，则也可以将作为捕集电压的第1电压与测定电极间电阻的检测用电压设为相同。
如以上的各实施方式所示，通过对颗粒状物质检测传感器1的检测部2施加电压来捕集颗粒状物质，且变更施加电压来测定电极间电阻R，并设置计算颗粒状物质的颗粒数的传感器控制部，从而能够高精度地检测颗粒状物质的颗粒数。此外，能够将这样的颗粒状物质检测装置用于内燃机的排气净化装置等，来实施配置于上游的DPF 5的故障诊断。
在以上的各实施方式中，根据通过使电压变化而求出的电阻值，推断出颗粒状物质的平均粒径，但也可以使用通过使电流变化而求出的电阻值，来推断颗粒状物质的平均粒径D。即，也可以对颗粒状物质检测传感器1的检测部2施加第1电流来捕集颗粒状物质，且在传感器输出达到阈值的状态下，将施加电流向不同于第1电流的第2电流变更，对检测部2中的电极间电阻R进行检测。
此外，在上述实施方式中，关于阈值，在捕集控制部41中设为成为检测基准的规定的输出值V0，但不限于此，能够基于能够进行颗粒状物质的检测的传感器输出V来任意设定。
或者，不限于传感器输出V，只要是成为表示已达到能够进行颗粒状物质的检测的状态的基准的值即可。例如，也能够基于通过在捕集控制部41中施加第1电压而开始静电捕集后，至成为能够进行颗粒状物质的检测为止的经过时间(例如，图4中的检测时间t)，来设定阈值。
另外，传感器输出既可以是输出电压也可以是输出电流。
具备颗粒状物质检测传感器1及ECU 4的本申请的颗粒状物质检测装置不限于上述实施方式，在不超过本申请的主旨的范围内，能够进行各种的变更。例如，在上述实施方式1中，将覆盖颗粒状物质检测传感器1的传感器元件10的保护罩12设为单层筒构造，但也能够设为包括内筒及外筒的双层筒构造。设置于保护罩12的被测定气体流通孔13、14的配置、数量也能够任意设定。另外，构成颗粒状物质检测传感器1的传感器元件10、保护罩12的各部的形状、材质等也能够适当变更。
此外，在上述实施方式1中，将内燃机E设为柴油发动机，配置了成为颗粒状物质捕集部的DPF 5，但也能够将内燃机E设为汽油发动机，并配置汽油颗粒过滤器。此外，不限于内燃机E的燃烧废气，只要是包含颗粒状物质的被测定气体，则均可适用。
本申请不限于所述各实施方式，在不脱离其主旨的范围中能够适用于各种实施方式。

Claims (22)

1.一种颗粒状物质检测装置，对被测定气体中包含的颗粒状物质进行检测，其特征在于，具备：
传感器部(1)，具有在暴露于被测定气体的基体(11)的表面配置有相互分离的一对电极(21、22)的检测部(2)，输出与被所述检测部静电捕集的颗粒状物质的量相应的信号；以及
传感器控制部(4)，基于从所述传感器部发送的传感器输出(V)，检测被所述检测部静电捕集到的颗粒状物质的颗粒数(N)，
所述传感器控制部具有：
捕集控制部(41)，向所述检测部的所述一对电极之间施加第1电压，使所述检测部静电捕集颗粒状物质；以及
颗粒数计算部(42)，在所述第1电压下的所述传感器输出达到了阈值的状态下，将向所述一对电极之间施加的施加电压变更为与所述第1电压不同的第2电压之后，检测所述一对电极之间的电阻值(R)，使用根据所述电阻值推断的颗粒状物质的平均粒径(D)、以及根据所述传感器输出推断的颗粒状物质的质量(M)，计算所述颗粒数。
2.如权利要求1所述的颗粒状物质检测装置，其中，
所述颗粒数计算部具有：
电压控制部(421)，在用于静电捕集的所述第1电压下的所述传感器输出达到所述阈值的时刻，将向所述一对电极之间施加的施加电压变更为用于使颗粒状物质的捕集状态发生变化的所述第2电压之后，控制为与所述第2电压相同或不同的、用于检测电极间电阻的检测用电压；以及
电极间电阻检测部(422)，检测所述检测用电压下的所述一对电极之间的电阻值(R)。
3.一种颗粒状物质检测装置，对被测定气体中包含的颗粒状物质进行检测，其特征在于，具备：
传感器部(1)，具有在暴露于被测定气体的基体(11)的表面配置有相互分离的一对电极(21、22)的检测部(2)，输出与被所述检测部静电捕集的颗粒状物质的量相应的信号；以及
传感器控制部(4)，基于从所述传感器部发送的传感器输出(V)，检测被所述检测部静电捕集到的颗粒状物质的颗粒数(N)，
所述传感器控制部具有：
捕集控制部(41)，向所述检测部的所述一对电极之间施加第1电压，使所述检测部静电捕集颗粒状物质；以及
颗粒数计算部(42)，在所述第1电压下的所述传感器输出达到了阈值的状态下，将向所述一对电极之间施加的施加电压变更为与所述第1电压不同的第2电压之后，检测大小不同的多个电压下的所述一对电极之间的电阻值(R，R1)，使用根据所述电阻值推断的颗粒状物质的平均粒径(D)、以及根据所述传感器输出推断的颗粒状物质的质量(M)，计算所述颗粒数。
4.如权利要求3所述的颗粒状物质检测装置，其中，
所述颗粒数计算部具有：
电压控制部(421)，在用于静电捕集的所述第1电压下的所述传感器输出达到所述阈值的时刻，将向所述一对电极之间施加的施加电压变更为用于使颗粒状物质的捕集状态发生变化的所述第2电压之后，依次控制为成为用于检测电极间电阻的检测用电压的所述多个电压；以及
电极间电阻检测部(422)，分别检测所述多个电压下的所述一对电极之间的电阻值。
5.如权利要求3或4所述的颗粒状物质检测装置，其中，
所述颗粒数计算部对在所述多个电压下检测的各所述电阻值进行加权，来推断所述平均粒径。
6.一种颗粒状物质检测装置，对被测定气体中包含的颗粒状物质进行检测，其特征在于，具备：
传感器部(1)，具有在暴露于被测定气体的基体(11)的表面配置有相互分离的一对电极(21、22)的检测部(2)，输出与被所述检测部静电捕集的颗粒状物质的量相应的信号；以及
传感器控制部(4)，基于从所述传感器部发送的传感器输出(V)，检测被所述检测部静电捕集到的颗粒状物质的颗粒数(N)，
所述传感器控制部具有：
捕集控制部(41)，向所述检测部的所述一对电极之间施加第1电压，使所述检测部静电捕集颗粒状物质；以及
颗粒数计算部(42)，在所述第1电压下的所述传感器输出达到了阈值的状态下，将向所述一对电极之间施加的施加电压变更为与所述第1电压不同的第2电压之后，检测大小不同的多个电压下的所述一对电极之间的电阻值(R，R1)，使用根据所述多个电压与所述电阻值的关系中的斜率推断的颗粒状物质的平均粒径(D)、以及根据所述传感器输出推断的颗粒状物质的质量(M)，计算所述颗粒数。
7.如权利要求6所述的颗粒状物质检测装置，其中，
所述颗粒数计算部具备：
电压控制部(421)，在用于静电捕集的所述第1电压下的所述传感器输出达到所述阈值的时刻，将向所述一对电极之间施加的施加电压变更为用于使颗粒状物质的捕集状态发生变化的所述第2电压之后，依次控制为成为用于检测电极间电阻的检测用电压的所述多个电压；
电极间电阻检测部(422)，分别检测所述多个电压下的所述一对电极之间的电阻值；以及
斜率计算部，计算所述多个电压与所述电阻值的关系中的斜率。
8.如权利要求3～7中任一项所述的颗粒状物质检测装置，其中，
所述多个电压包含与所述第2电压相同大小的电压。
9.一种颗粒状物质检测装置，对被测定气体中包含的颗粒状物质进行检测，其特征在于，具备：
传感器部(1)，具有在暴露于被测定气体的基体(11)的表面配置有相互分离的一对电极(21、22)的检测部(2)，输出与被所述检测部静电捕集的颗粒状物质的量相应的信号；以及
传感器控制部(4)，基于从所述传感器部发送的传感器输出(V)，检测被所述检测部静电捕集到的颗粒状物质的颗粒数(N)，
所述传感器控制部具有：
捕集控制部(41)，向所述检测部的所述一对电极之间施加第1电流，使所述检测部静电捕集颗粒状物质；以及
颗粒数计算部(42)，在所述第1电流下的所述传感器输出达到了阈值的状态下，将向所述一对电极之间施加的施加电流变更为与所述第1电流不同的第2电流之后，检测所述一对电极之间的电阻值(R)，使用根据所述电阻值推断的颗粒状物质的平均粒径(D)、以及根据所述传感器输出推断的颗粒状物质的质量(M)，计算所述颗粒数。
10.如权利要求1～9中任一项所述的颗粒状物质检测装置，其中，
所述阈值基于在所述捕集控制部中能够检测颗粒状物质的所述传感器输出、或者从静电捕集的开始至能够检测颗粒状物质为止的经过时间而被设定。
11.如权利要求1～10中任一项所述的颗粒状物质检测装置，其中，
所述阈值是在所述捕集控制部中成为颗粒状物质的检测基准的输出值(V0)，
所述颗粒数计算部使用成为所述检测基准的输出值来计算颗粒状物质的所述质量。
12.如权利要求1～11中任一项所述的颗粒状物质检测装置，其中，
所述传感器部具有加热部(3)，该加热部(3)设置有对所述检测部进行加热的加热电极(31)，
所述传感器控制部具有加热控制部(43)，该加热控制部(43)向所述加热部供电并加热保持为颗粒状物质中的SOF能够挥发且Soot不燃烧的温度。
13.如权利要求12所述的颗粒状物质检测装置，其中，
所述温度为200℃以上且400℃以下的温度。
14.如权利要求12或13所述的颗粒状物质检测装置，其中，
所述阈值是在所述捕集控制部中成为颗粒状物质的检测基准的输出值(V0)，
所述颗粒数计算部使用成为所述检测基准的输出值、或者由所述加热控制部进行加热保持时的所述传感器输出即第1输出值(V1)来计算颗粒状物质的所述质量。
15.如权利要求1～14中任一项所述的颗粒状物质检测装置，其中，
所述颗粒数计算部根据颗粒状物质的所述质量、颗粒状物质的所述平均粒径、以及颗粒状物质的比重，来计算所述颗粒数。
16.如权利要求15所述的颗粒状物质检测装置，其中，
所述颗粒状物质的比重为固定值、或者基于由所述颗粒数计算部推断的颗粒状物质的平均粒径而推断出的值。
17.如权利要求1～16中任一项所述的颗粒状物质检测装置，其中，
所述基体由绝缘性材料构成。
18.如权利要求1～17中任一项所述的颗粒状物质检测装置，其中，
所述检测部在所述基体的表面配置检测用导电部(23)，在该检测用导电部的与所述基体相反的一侧的表面，具有相互分离的所述一对电极。
19.如权利要求18所述的颗粒状物质检测装置，其中，
所述检测用导电部由电阻率比所述颗粒状物质高的导电性材料构成。
20.如权利要求18或19所述的颗粒状物质检测装置，其中，
所述检测用导电部由在100～500℃的温度范围中表面电阻率ρ为1.0×107～1.0×1010Ω·cm的导电性材料构成。
21.如权利要求20所述的颗粒状物质检测装置，其中，
所述导电性材料是具有分子式由ABO3表示的钙钛矿构造的陶瓷，所述分子式中的A位是从La、Sr、Ca、Mg中选择的至少一种，B位是从Ti、Al、Zr、Y中选择的至少一种。
22.如权利要求21所述的颗粒状物质检测装置，其中，
所述A位的主成分为Sr，副成分为La，所述B位为Ti。
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