CN110662956B - 颗粒状物质检测系统 - Google Patents

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Abstract

具备具有PM8的检测部(21)的PM传感器(20)、电容器(3)、电源(4)以及电压测定部(5)。检测部(21)具备一对电极(2)以及介于该一对电极(2)之间且堆积PM(8)的堆积面(22)。电容器(3)与检测部(21)串联连接。电源(4)对包括彼此串联连接的检测部(21)和电容器(3)的串联体(10)施加直流电压。电压测定部(5)测定电容器(3)的电压。

Description

颗粒状物质检测系统
关联申请的相互参照
本申请基于2017年5月26日申请的日本申请号2017-104788号和2018年3月12日申请的日本申请号2018-044496号，在此引用其记载内容。
技术领域
本公开涉及一种用于检测废气中包含的颗粒状物质的颗粒状物质检测系统。
背景技术
作为用于检测废气中包含的颗粒状物质(Particulate Matter：以下还记为PM)的颗粒状物质检测系统(以下还记为PM检测系统)，已知一种具备如下检测部的系统，该检测部具有一对电极以及形成于该一对电极之间且堆积上述颗粒状物质的堆积面(参照下述专利文献1)。
当PM堆积于上述堆积面且在上述一对电极间形成利用PM的电流路径时，在这些一对电极间流过电流。在上述PM检测系统中，通过测定流过该一对电极间的电流，测定堆积于堆积面的PM的量、即废气中包含的PM的量。例如，事先对上述电极连接电流传感器，由该电流传感器测定在一对电极因PM导通时流过的电流。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2008-502892号公报
发明内容
在上述PM检测系统中，在PM的检测中容易花费时间。即，当开始PM的检测时，PM堆积于堆积面，首先在一对电极间形成一条PM的电流路径。由此，在电极间开始流过微小的电流。此后，电流路径的数量逐渐增加，电流慢慢增加(参照图57)。该电流的上升速度比较慢，直到达到能够由电流传感器测定的值为止花费时间。因而，在PM的检测中容易花费时间。
另外，PM的电阻率根据排出PM的发动机的运行状态、PM的温度等而大幅变化。因此，如果PM的电阻率不同，则即使PM的堆积量相同，流过一对电极间的电流值也变动(参照图58)。因而，PM的检测精度低。
本公开的目的在于，提供一种能够在短时间内检测PM、且能够提高PM的检测精度的颗粒状物质检测系统。
本公开的第一方式是一种颗粒状物质检测系统，用于检测废气中包含的颗粒状物质，具备：
颗粒状物质检测传感器，形成有至少一个检测部，该检测部具备一对电极以及介于该一对电极之间且堆积上述颗粒状物质的堆积面；
电容器，与上述检测部串联连接；
电源，对包括彼此串联连接的上述检测部和上述电容器的串联体施加直流电压；以及
电压测定部，测定上述电容器的电压。
另外，本公开的第二参考方式是一种颗粒状物质检测系统，用于检测废气中包含的颗粒状物质，具备：
颗粒状物质检测传感器，形成有至少一个检测部，该检测部具备一对电极以及介于该一对电极之间且堆积上述颗粒状物质的堆积面；
电阻，与上述检测部串联连接；
电源，对包括彼此串联连接的上述检测部和上述电阻的串联体施加直流电压；以及
电压测定部，测定上述电阻的电压降，
上述电阻的电阻值被决定为，使得在上述一对电极因上述颗粒状物质而导通时产生的上述电压降为上述电源的直流电压的1/1000以上。
发明效果
在上述第一方式中，将电容器与上述检测部串联连接。而且，使用上述电压测定部来测定电容器的电压。
通过这样，能够在短时间内检测PM，且能够提高PM的检测精度。即，在设为上述结构时，即使在一对电极间形成1条利用PM的电流的路径而流过微小的电流的情况下，也在电容器中蓄积电荷，电容器的电压急剧上升。因此，能够在短时间内检测到一对电极因PM而导通。另外，即使PM的电阻率产生偏差，也只要在一对电极间流过电流，电容器的电压就大幅上升。因此，不会大幅受到PM的电阻率的影响，能够以高精度检测到一对电极因PM而导通。
另外，在上述第二参考方式中，将电阻与检测部串联连接。由电压测定部测定该电阻的电压降。决定电阻的电阻值使得上述电压降为电源的直流电压的1/1000以上。即，将电阻值大的电阻与检测部串联连接。
通过这样，能够在短时间内检测PM，且能够提高PM的检测精度。即，在设为上述结构时，即使在一对电极间形成1条PM的电流路径而流过微小的电流时，也由于连接有大的电阻而能够在电阻中产生大的电压降(＝RI)。因此，能够在短时间内检测到一对电极因PM而导通。另外，即使PM的电阻率产生偏差，也只要在一对电极间流过电流，就能够在电阻中产生大的电压降。因此，不会大幅受到PM的电阻率的影响，能够以高精度检测到一对电极因PM而导通
如上，根据上述方式，能够提供一种能够在短时间内检测PM、且能够提高PM的检测精度的颗粒状物质检测系统。
附图说明
关于本公开的上述目的及其它目的、特征、优点通过参照附图并下述的详细描述，会变得更明确。
图1是实施方式1中的颗粒状物质检测系统的概念图。
图2是实施方式1中的、检测部没有因PM导通的状态下的颗粒状物质检测系统的概念图。
图3是实施方式1中的、检测部因PM导通的状态下的颗粒状物质检测系统的概念图。
图4是表示实施方式1中的电容器的电压的时间变化的图表。
图5是用于说明实施方式1中的PM传感器的安装位置的图。
图6是实施方式1中的变更了PM传感器的构造的颗粒状物质检测系统的概念图。
图7是参考实施方式2中的、检测部没有因PM导通的状态下的颗粒状物质检测系统的概念图。
图8是参考实施方式2中的、检测部因PM导通的状态下的颗粒状物质检测系统的概念图。
图9是表示参考实施方式2中的电阻的电压降的时间变化的图表。
图10是实施方式3中的颗粒状物质检测系统的概念图。
图11是实施方式3中的(a)未堆积PM的情况(b)只有一方的检测部因PM导通的情况(c)两方的检测部因PM导通的情况下的颗粒状物质检测系统的概念图以及表示测定电压的时间变化的图表。
图12是实施方式3中的变更了PM传感器的构造的颗粒状物质检测系统的概念图。
图13是实施方式4中的颗粒状物质检测系统的概念图。
图14是实施方式4中的(a)未堆积PM的情况(b)只有一个检测部因PM导通的情况(c)两个检测部因PM导通的情况下的颗粒状物质检测系统的概念图以及表示测定电压的时间变化的图表。
图15是实施方式5中的颗粒状物质检测系统的概念图。
图16是实施方式5中的颗粒状物质检测系统的电路图。
图17是实施方式5中的变更了PM传感器的构造的颗粒状物质检测系统的概念图。
图18是实施方式6中的颗粒状物质检测系统的概念图。
图19是实施方式6中的变更了PM传感器的构造的颗粒状物质检测系统的概念图。
图20是实施方式7中的颗粒状物质检测系统的概念图。
图21是实施方式7中的变更了PM传感器的构造的颗粒状物质检测系统的概念图。
图22是实施方式8中的颗粒状物质检测系统的概念图。
图23是实施方式9中的颗粒状物质检测系统的概念图。
图24是实施方式10中的颗粒状物质检测系统的概念图。
图25是实施方式10中的变更了PM传感器的构造的颗粒状物质检测系统的概念图。
图26是实施方式10中的进一步变更了PM传感器的构造的颗粒状物质检测系统的概念图。
图27是实施方式11中的颗粒状物质检测系统的概念图。
图28是实施方式12中的颗粒状物质检测系统的概念图。
图29是实施方式12中的变更了PM传感器的构造的颗粒状物质检测系统的概念图。
图30是实施方式13中的(a)未堆积PM的情况(b)只有一个检测部因PM导通的情况(c)两个检测部因PM导通的情况下的颗粒状物质检测系统的概念图以及表示电源电压的时间变化的图表。
图31是实施方式14中的颗粒状物质检测系统的电路图。
图32是表示实施方式14中的检测部的电压的时间变化的图表。
图33是实施方式14中的控制部的流程图。
图34是实施方式15中的颗粒状物质检测系统的概念图。
图35是实施方式15中的针对新的颗粒状物质检测传感器和中毒的颗粒状物质检测传感器调查了电容器电压的时间变化的图表。
图36是表示实施方式15中的颗粒状物质检测传感器正常的情况下的电容器电压的时间变化的图表。
图37是表示实施方式15中的颗粒状物质检测传感器发生故障的情况下的电容器电压的时间变化的图表。
图38是实施方式15中的断开了开关时的颗粒状物质检测系统的概略电路图。
图39是实施方式15中的接通了开关时的颗粒状物质检测系统的概略电路图。
图40是实施方式15中的控制部的流程图。
图41是实施方式16中的在正常测定时断开了开关时的颗粒状物质检测系统的概略电路图。
图42是实施方式16中的在正常测定时接通了开关时的颗粒状物质检测系统的概略电路图。
图43是实施方式16中的在粗大PM附着时断开了开关时的颗粒状物质检测系统的概略电路图。
图44是实施方式16中的在粗大PM附着时接通了开关时的颗粒状物质检测系统的概略电路图。
图45是表示实施方式16中的在正常测定时和粗大PM附着时的电容器电压的时间变化的图表。
图46是实施方式16中的控制部的流程图。
图47是实施例17中的颗粒状物质检测系统的电路图。
图48是表示实施方式18中的电容器电压的时间变化的图表。
图49是实验例1中的作为比较例的颗粒状物质检测系统的电路图。
图50是使用图49的电路测定了新的颗粒状物质检测传感器和附着有灰烬的颗粒状物质检测传感器的输出的时间变化的图表。
图51是实验例1中的颗粒状物质检测系统的电路图。
图52是使用图51的电路测定了新的颗粒状物质检测传感器和附着有灰烬的颗粒状物质检测传感器的输出的时间变化的图表。
图53是实验例2中的使用图56的电路测定了正常的颗粒状物质检测传感器和发生热劣化的颗粒状物质检测传感器的输出的图表。
图54是实验例2中的使用图20的电路测定了正常的颗粒状物质检测传感器和发生热劣化的颗粒状物质检测传感器的输出的图表。
图55是实验例2中的新的颗粒状物质检测传感器和发生了热劣化的颗粒状物质检测传感器的概念图。
图56是比较方式1中的颗粒状物质检测系统的电路图。
图57是表示比较方式1中的PM的堆积量与测定电流的关系的图表。
图58是比较方式1中的针对电阻率不同的PM调查了PM的堆积量与测定电流的关系的图表。
具体实施方式
(实施方式1)
参照图1～图6来说明上述颗粒状物质检测系统所涉及的实施方式。本方式的颗粒状物质检测系统1(即，PM检测系统1)用于检测废气g(参照图5)中包含的PM8。如图1所示，PM检测系统1具备颗粒状物质检测传感器20(即，PM传感器20)、电容器3、电源4以及电压测定部5。
在PM传感器20中形成有检测部21。检测部21具备一对电极2以及介于该一对电极2之间且堆积PM8的堆积面22。
电容器3与检测部21串联连接。
电源4对包括彼此串联连接的检测部21和电容器3的串联体10(参照图2、图3)施加直流电压。
电压测定部5构成为测定电容器3的电压。
本方式的PM检测系统1搭载于车辆。如图5所示，在车辆的发动机12上连接有排管13。在排管13上安装有过滤器14和PM传感器20。过滤器14捕集废气g中的PM8。PM传感器20设置于比过滤器14靠废气g的下游侧的位置。在PM传感器20上连接有上述电容器3等。另外，本方式的PM检测系统1具备控制部7。控制部7使用由电压测定部5测定的电压来计算废气g中的PM8的量。在该计算值超过预先决定的上限值的情况下，判断为过滤器14发生故障。
更详细地说，PM传感器20具备未图示的加热器。控制部7在进行PM8的检测时，首先使上述加热器发热。由此，将堆积于堆积面22的PM8燃烧并去除。之后，停止加热器的发热，开始PM8的测定。在从开始测定起的规定时间以内电容器3的电压超过规定值的情况下，判断为过滤器14发生故障。
如图1所示，PM传感器20具备由绝缘材料形成的主体部29、埋设于该主体部29的一对电极2、布线28以及连接端子27。主体部29形成为四边形板状。从该主体部29的端面S1暴露出上述电极2。另外，电极2经由布线28、连接端子27电连接于电源4及电容器3。
废气g中包含的PM8稍微带电。因此，如图2所示，当对一对电极2间施加电压时，产生电场，PM8被捕集到电极2。当大量的PM8聚集时，如图3所示，形成利用PM8的电流路径80，一对电极2因PM8被电连接。
在本方式中，使一对电极2间的静电电容与电容器3的静电电容相等。因此，如图2所示，在电极2间未形成PM8的电流路径80的情况下，施加到电容器3的电压为电源4的电压V的1/2。另外，如图3所示，在电极2间形成有PM8的电流路径80的情况下，在一对电极2间流过电流I，这些一对电极2间的电位差大约为0。因此，电容器3的电压与电源4的电压V大约相等。
图4中示出PM8的堆积量与电容器3的电压的关系。如该图所示，在一对电极2间形成PM8的电流路径80之前，电容器3的电压为1/2V，当在一对电极2间形成PM8的电流路径80时，电容器3的电压急剧上升，成为V。在本方式中，在从开始进行PM8的检测起的规定时间内电容器3的电压从1/2V变化为V的情况下，判断为由于废气g中的PM8的浓度高而过滤器14(参照图5)发生故障。
说明本方式的作用效果。在本方式中，如图2、图3所示，将电容器3与检测部21串联连接。而且，使用电压测定部5来测定电容器3的电压。
通过这样，能够在短时间内检测PM8，且能够提高PM8的检测精度。即，在设为上述结构时，即使在一对电极2间形成1条利用PM8的电流路径80而流过微小的电流I的情况下，也在电容器3中蓄积电荷，电容器3的电压急剧上升。因此，能够在短时间内检测一对电极2因PM8导通。另外，即使PM8的电阻率产生偏差，也只要在一对电极2间流过电流I，电容器3的电压就大幅上升。因此，不会大幅受到PM8的电阻率的影响，能够以高精度检测一对电极2因PM8导通。
在以往的PM检测系统1中，如图56所示，对检测部21连接电流传感器9，使用该电流传感器9来测定流过检测部21的电流I。在该情况下，PM8的堆积量与测定电流的关系如图57的图表那样。即，当堆积PM8时，首先，在一对电极2间形成1条PM8的电流路径80(参照图3)，开始流过微小的电流I。然后，当PM8的堆积量增加而电流路径80的数量增加时，电流I逐渐增加。因此，如图57所示，电流值不急剧上升，慢慢上升。因而，直到电流值上升到能够由电流传感器9测定的值为止需要长时间。因此，无法在短时间内检测过滤器14(参照图5)发生故障。
与此相对，如果如本方式那样测定电容器3的电压，则仅通过在一对电极2间形成微小的PM8的电流路径80，就由于电容器3的电压急剧上升(参照图4)而能够在短时间内检测一对电极2间因PM8导通。因而，能够在短时间内检测过滤器14发生故障。
另外，在如以往那样测定电流I的情况下，难以提高PM8的检测精度。即，根据发动机12(参照图5)的状态、PM8的温度等而PM8的电阻率大幅变化。因此，即使排出的PM8的量相同，如果电阻率不同，则也导致电流I的值发生变化。因而，如图58所示，根据PM8的电阻率而电流值大幅变化，难以准确地测定废气g中的PM8的量。
与此相对，在如本方式那样使用电容器3的情况下，即使PM8的电阻率不同，也只要一对电极2间因PM8导通，电容器3的电压就急剧上升。因此，不会大幅受到PM8的电阻率的影响，能够准确地测定废气g中的PM8的量。
另外，在本方式中，如图1所示，将PM传感器20与电容器3相分开地形成。如后述那样，还能够在PM传感器20中形成电容器3(参照图10)，但是在该情况下，有可能发生难以调整电容器3的静电电容等问题。然而，如果如本方式那样将PM传感器20与电容器3相分开地形成，则能够使用具有期望的静电电容的电容器3。
如上，根据本方式，能够提供一种能够在短时间内检测PM、且能够提高PM的检测精度的颗粒状物质检测系统。
此外，在本方式中，如图1所示，将电极2设置于PM传感器20的主体部29的端面S1，但是本发明不限于此。即，也可以如图6所示那样将电极2形成于主体部29的主表面S2。
在以下的实施方式中，只要没有特别指明，则附图中使用的符号中的与在实施方式1中使用的符号相同的符号表示与实施方式1同样的结构要素等。
(参考实施方式2)
本方式是变更了串联体10的结构的例子。如图7所示，在本方式中，将电阻6与检测部21串联连接。构成为由电压测定部5测定该电阻6的电压降。电阻6的电阻值被决定为使在一对电极2因PM8导通时产生的电压降为电源4的直流电压V的1/1000以上。
如图7所示，在一对电极2间未形成电流路径80的情况下，不流过电流I，因此电阻6的电压降为0。另外，如图8所示，当在一对电极2间形成1条电流路径80时，流过电流I，在电阻6中产生电压降。电阻6具有比较大的电阻值，因此即使是微小的电流I，也产生大的电压降。例如，如果将电阻6设为与1条电流路径80大约相同的电阻值，则电阻6的电压降为V/2。
如图9所示，在电极2间未形成电流路径80的情况下，电阻6的电压降为0，但是当在时刻t1形成1条电流路径80时，产生V/2的电压降。在本方式中，在从开始进行PM8的测定起的规定时间内电压降超过阈值Vth的情况下，判断为过滤器14(参照图5)发生故障。
此外，在如实施方式1那样使用电容器3的情况下，电容器3的电压只有1次大幅上升(参照图4)。这是因为，只要在检测部21中形成1条电流路径80，就在电容器3中蓄积电荷，电容器3的电压与电源电压V均衡。与此相对，在如本方式那样使用电阻6的情况下，如图9所示，电压多次阶梯状地变化。即，在时刻t1形成第一条电流路径80，在电压降成为V/2之后，在时刻t2形成第二条电流路径80。此时，流过检测部21的电流I增加，电阻6的电压降增加。另外，当在时刻t3形成第三条电流路径80时，检测部21的电流I进一步增加，电阻6的电压降进一步增加。这样，形成在检测部21的电流路径80的数量越增加，则电流I越增加，电阻6的电压降阶梯状地增加以接近电源4的电压V。
此外，在本方式中，决定电阻6的电阻值使得在检测部21因PM8导通时的电压降为电源4的电压V的1/1000以上。更详细地说，在本方式中，决定电阻6的电阻值使得在检测部21因1条电流路径80导通时的电压降为电源4的电压V的1/1000以上。电源4的电压V例如优选为40(V)以上。如果电阻6的电压降为电源电压V的1/1000以上，则能够由电压测定部5可靠地进行检测。在电压降小于V/1000时，认为有可能无法由电压测定部5进行检测。
说明本方式的作用效果。在设为上述结构时，能够在短时间内检测PM8，且能够提高PM8的检测精度。即，在设为上述结构时，即使在一对电极2间形成1条PM8的电流路径80而流过微小的电流I时，也由于连接有大的电阻6而能够在电阻6中产生大的电压降(＝RI)。因此，能够在短时间内检测一对电极2因PM8导通。另外，即使PM8的电阻率产生偏差，也只要在一对电极2间流过电流I，就能够在电阻6中产生大的电压降。因此，不会大幅受到PM8的电阻率的影响，能够以高精度检测一对电极2因PM8导通。
除此以外，具备与实施方式1同样的结构和作用效果。
(实施方式3)
本方式是变更了PM传感器20的结构的例子。如图10所示，在本方式中，在PM传感器20中将多个电极2以隔着规定间隔排列的方式形成。而且，使用这些多个电极2来形成检测部21和电容器3这两方。
如图10所示，在电极2中存在正电极2p、负电极2n以及测定电极2m。这3个电极2从PM传感器20的主体部29的端面S1暴露。正电极2p连接于电源4的正端子41，负电极2n连接于电源4的负端子42。使用正电极2p和测定电极2m来形成了检测部21。另外，使用测定电极2m和负电极2n来形成了电容器3。由电压测定部5测定该电容器3的电压。
在本方式中，构成为PM8堆积于构成电容器3的一对电极2(2m，2n)之间以及该电极2的表面。另外，使检测部21的静电电容与电容器3的静电电容大约相等。因此，如图11的(a)所示，在PM8未堆积于检测部21和电容器3的状态下，检测部21与电容器3的电压大约相等，分别为电源4的电压V的1/2。因而，在PM8未堆积于检测部21和电容器3的期间，电容器3的电压为V/2。
另外，如图11的(b)所示，在构成检测部21的一对电极2(2p，2m)之间因PM8导通的情况下，检测部21的电位差为0。因此，电容器3的电压急剧上升，成为V。通过检测该电压的变化，能够检测PM8堆积于检测部21。
之后，当经过一段时间时，如图11的(c)所示，构成电容器3的一对电极2(2m，2n)之间因PM8导通。此时，在检测部21和电容器3中分别形成的PM8的电流路径80的电阻值大约相等，这些电流路径80的电压降彼此相等。因而，电容器3的电压降低为V/2。
本方式的控制部7(参照图5)在电容器3的电压在规定时间内大幅变化2次的情况下，即例如在如图11的(b)所示那样电容器3的电压从V/2上升为V之后如图11的(c)所示那样降低为V/2的情况下，判断为废气g中包含大量的PM8而过滤器14发生故障。
此外，在图11中，检测部21先导通，之后电容器3导通，但是也有可能存在相反的情况。在该情况下，电压的变化相反。即，当电容器3先导通时，电容器3的电压从V/2降低为0。之后，当检测部21导通时，电容器3的电压从0上升为V/2。
说明本方式的作用效果。在本方式中，如图10所示，使用设置于PM传感器20的电极2来形成了检测部21和电容器3这两方。因此，能够减少部件件数，能够降低PM检测系统1的制造成本。
另外，在本方式中，构成为PM8堆积于构成电容器3的一对电极2(2m，2n)之间以及该电极2的表面。即，构成为在PM8堆积于电容器3时因PM8而在一对电极2间流过电流。因此，能够使电容器3的电压分别在检测部21因PM8导通时与电容器3因PM8导通时大幅变化。因而，能够使电压的变化产生多次，能够更可靠地检测废气g中的PM8的量高。
除此以外，具备与实施方式1同样的结构和作用效果。
此外，在本方式中，如图10所示，在PM传感器20的主体部29的端面S1形成有电极2，但是本发明不限于此。即，也可以如图12所示那样在主体部29的主表面S2形成多个电极2，使用这些多个电极2来构成检测部21和电容器3。
(实施方式4)
本方式是变更了PM传感器20的结构的例子。如图13所示，在本方式中，在PM传感器20中形成有多个电极2。而且，使用这些多个电极2来形成了第一检测部21a、第二检测部21b以及第三检测部21c这3个检测部21。另外，将电容器3与上述多个检测部21串联连接。由电压测定部5测定该电容器3的电压。
在本方式中，使3个检测部21与电容器3的静电电容分别相等。因而，如图14的(a)所示，在PM8未堆积于检测部21和电容器3的状态下，电容器3的电压为电源4的电压V的1/4。
此后，如图14的(b)所示，在3个检测部21中的某一个检测部21因PM8导通的情况下，电源4的电压V均等地施加到未导通的2个检测部21和1个电容器3。因此，电容器3的电压上升，成为V/3。
之后，如图14的(c)所示，3个检测部21中的2个检测部21因PM8导通。此时，电源4的电压V均等地施加到未导通的1个检测部21和1个电容器3。因此，电容器3的电压进一步上升，成为V/2。
本方式的控制部7(参照图5)在电容器3的电压在规定时间内多次上升的情况下，判断为废气g中的PM8的浓度高而过滤器14发生故障。
说明本方式的作用效果。在本方式中，在PM传感器20中形成有彼此串联连接的多个检测部21。因此，能够多次检测检测部21因PM8导通。因而，能够更可靠地检测废气g中的PM8的浓度高。
除此以外，具备与实施方式1同样的结构和作用效果。
(实施方式5)
本方式是变更了PM传感器20的结构的例子。如图15、图16所示，在本方式中，在PM传感器20中形成有1个检测部21和2个电容器3。这些检测部21与2个电容器3串联连接。各个电容器3构成为在堆积了PM8时一对电极2间因PM8导通。电压测定部5测定2个电容器3的电压。
如图15所示，在PM传感器20中将多个电极2(2p，2ma，2mb，2n)以隔着规定间隔排列的方式形成。使用这些电极2来形成了1个检测部21和2个电容器3。另外，电极2从PM传感器20的主体部29的端面S1暴露。
说明本方式的作用效果。在本方式中，与实施方式3同样地，在PM传感器20中形成有检测部21和电容器3这两方。因此，能够减少部件件数。另外，在本方式中，形成有多个电容器3。因此，能够多次测定电容器3因PM8导通而电压发生变化。因而，能够可靠地检测废气g中的PM8的浓度高。
除此以外，具备与实施方式1同样的结构和作用效果。
此外，在本方式中，在PM传感器20的主体部29的端面S1形成有电极2，但是本发明不限于此。即，也可以如图17所示那样在主体部29的主表面S2形成电极2。
(实施方式6)
本方式是变更了PM传感器20的结构等的例子。如图18所示，在本方式中，在PM传感器20中形成有第一检测部21a和第二检测部21b这2个检测部21。对各个检测部21连接有各自不同的电容器3。另外，2个检测部21a、21b连接于各自不同的电源4。
在PM传感器20中将多个电极2以排列的方式形成。由这些多个电极2形成了上述2个检测部21a、21b。电极2形成于PM传感器20的主体部29的端面S1。
说明本方式的作用效果。在本方式中，在PM传感器20中形成有相互独立的2个检测部21a、21b。因此，能够进一步提高PM8的检测的可靠性。
除此以外，具备与实施方式1同样的结构和作用效果。
此外，在本方式中，如图18所示，在PM传感器20的主体部29的端面S1形成有电极2，但是本发明不限于此。即，也可以如图19所示那样在主体部29的主表面S2形成电极2。
(实施方式7)
本方式是变更了PM传感器20的构造的例子。如图20所示，本方式的PM传感器20将正电极2p和负电极2n分别具备多个。将这些正电极2p与负电极2n交替地配置。由彼此相邻的正电极2p和负电极2n形成了检测部21。
另外，将电容器3与检测部21串联连接。由电压测定部5测定该电容器3的电压。
说明本方式的作用效果。在设为上述结构时，能够在PM传感器20中形成多个检测部21。因此，能够增加PM8堆积的面积，能够进一步提高PM传感器20的灵敏度。
除此以外，具备与实施方式1同样的结构和作用效果。
此外，在本方式中，在PM传感器20的主体部29的端面S1形成有电极2(2p，2n)，但是本发明不限于此。即，也可以如图21所示那样在主体部29的主表面S2形成电极2。
(实施方式8)
本方式是变更了PM传感器20的结构的例子。如图22所示，本方式的PM传感器20具备1条正电极2p、1条负电极2n以及2条测定电极2ma、2mb。由正电极2p和第一测定电极2ma形成了第一检测部21a。另外，由2条测定电极2ma、2mb形成了电容器3。并且，由第二测定电极2mb和负电极2n形成了第二检测部21b。这些第一检测部21a、电容器3及第二检测部21b串联连接。由电压测定部5测定电容器3的电压。
除此以外，具备与实施方式1同样的结构和作用效果。
(实施方式9)
本方式是变更了PM传感器20的结构的例子。如图23所示，本方式的PM传感器20将正电极2p、负电极2n以及测定电极2m分别具备多条。由正电极2p和测定电极2m形成了检测部21。另外，由负电极2n和测定电极2m形成了电容器3。
除此以外，具备与实施方式1同样的结构和作用效果。
(实施方式10)
本方式是变更了PM传感器20的结构的例子。如图24所示，在本方式中，在PM传感器20中将多个电极2以隔着规定间隔排列的方式形成。由这些多个电极2形成了检测部21和电容器3。各个电极2形成于PM传感器20的主体部29的端面S1。另外，在本方式中，利用绝缘层23覆盖构成电容器3的一对电极2(2m，2n)中的至少一方的电极2(在本方式中为负电极2n)。通过该绝缘层23，即使PM8堆积也避免在构成电容器3的一对电极2(2m，2n)之间流过电流。
说明本方式的作用效果。在设为上述结构时，能够抑制电容器3因PM8导通。因此，能够更可靠地检测废气g中包含大量的PM8。即，虽然也可以如实施方式3(参照图11的(c))那样构成为在堆积了PM8时电容器3导通，但是在该情况下，如果检测部21与电容器3因PM8同时导通则测定电压的变化几乎不产生，因此存在无法检测它们导通的可能性。与此相对，如果采用本方式的结构，则能够抑制电容器3因PM8导通，能够仅使检测部21导通。因此，能够可靠地检测检测部21因PM8导通而产生电压的大的变化、即废气g中包含大量的PM8。
另外，在本方式中，在PM传感器20中形成有检测部21和电容器3这两方，因此与将电容器3设为另一部件的情况相比，能够减少部件件数。因此，能够降低PM检测系统1的制造成本。
除此以外，具备与实施方式1同样的结构和作用效果。
此外，在本方式中，如图24所示，在PM传感器20的主体部29的端面S1形成有电极2，但是本发明不限于此，也可以如图25所示那样在主体部29的主表面S2形成电极2。
另外，也可以如图26所示那样将构成电容器3的一部分电极2n埋设于PM传感器20的主体部29内。在该情况下，主体部29的一部分兼作上述绝缘层23。
(实施方式11)
本方式是变更了PM传感器20的结构的例子。如图27所示，在本方式中，在PM传感器20中形成有多个电极2。由相邻的一对电极2构成了电极对24。在本方式中，形成有第一电极对24a和第二电极对24b这2个电极对24。由第一电极对24a构成了电容器3。另外，由第二电极对24b构成了检测部21。
电容器3构成为在堆积了PM8时在一对电极2间流过电流。另外，在主体部29的长边方向(以下还记为X方向)上的设置有连接端子27的一侧(以下还记为基端侧)设置有电容器3(即第一电极对24a)。并且，在X方向上的与设置有连接端子27的一侧相反的一侧(以下还记为顶端侧)设置有检测部21(即第二电极对24b)。
顶端侧相比于基端侧更容易堆积PM8。因此，多个电极对24(24a，24b)中的一部分电极对24(在本方式中为第一电极对24a)相比于其它电极对24(在本方式中为第二电极对24b)而言，PM8的堆积量少。
说明本方式的作用效果。在本方式中，多个电极对24(24a，24b)中的一部分电极对24a被设为相比于其它电极对24b而言PM8的堆积量少。因此，能够抑制构成检测部21或电容器3的多个电极对24因PM8同时导通。因而，能够可靠地检测废气g中包含大量的PM8。即，如果多个电极对24因PM8同时导通，则如上述那样有可能电压测定部5的测定电压几乎不变化。然而，如果如本方式那样构成为使一部分电极对24a相比于其它电极对24b而言PM8的堆积量少，则能够减少多个电极对24同时因PM8导通的可能性。因此，能够使测定电压大幅变动，能够可靠地检测废气g中包含大量的PM8。
除此以外，具备与实施方式1同样的结构和作用效果。
此外，在本方式中，在PM传感器20中形成有2个电极对24，但是本发明不限于此。即，也可以在PM传感器20中形成3个以上的电极对24。另外，也可以使用这些电极对24来将检测部21、电容器3分别形成多个。并且，也可以构成为使多个电极对24中的构成检测部21的电极对24相比于其它电极对24而言PM8的堆积量少。
(实施方式12)
本方式是变更了PM传感器20的结构的例子。如图28所示，在本方式中，在PM传感器20中形成有多个电极2。由此，形成有多个电极对24(24a～24d)。另外，一部分电极2的长度短。由此，使各个电极对24的静电电容互不相同。
说明本方式的作用效果。在本方式中，在形成于PM传感器20的各个电极对24中，一对电极2间的静电电容互不相同。通过这样，能够使施加到各个电极对24的电压互不相同。因而，能够使被捕集于各个电极对24的PM8的量互不相同，能够抑制多个电极对24同时因PM8导通。因此，能够仅使一部分电极对24因PM8导通，能够使测定电压大幅变化。因而，能够可靠地检测废气g中包含大量的PM8。
除此以外，具备与实施方式1同样的结构和作用效果。
此外，在本方式中，如图28所示，通过调整电极2的长度来使各个电极对24的静电电容互不相同，但是本发明不限于此。即，也可以如图29所示那样通过调整一对电极2的X方向间隔来使各个电极对24的静电电容互不相同。
(实施方式13)
本方式是变更了控制部7(参照图5)和电源4的结构的例子。在本方式中，由控制部7进行控制使得即使在多个检测部21中的某一个因PM8导通的情况下也使施加到其余的检测部21的电压固定。
如图30所示，在本方式中，作为电源4使用可变电压源。例如能够由DC-DC转换器等构成该电源4。另外，在本方式中，将3个检测部21彼此串联连接。将电容器3与这些3个检测部21串联连接。各个检测部21与电容器3的静电电容彼此相等。
如图30的(a)所示，在刚开始PM8的检测之后，3个检测部21中的任一个均不会因PM8导通。此时，由控制部7(参照图5)将电源4的电压控制为V。电容器3的电压为V/4。
另外，在3个检测部21中的某一个因PM8导通的情况下，电源4的电压V施加到其余的2个检测部21和电容器3。因此，电容器3的电压上升为V/3。此后，控制部7如图30的(b)所示那样降低电源4的电压，设为3/4V。通过这样，施加到各个检测部21和电容器3的电压分别维持为1/4V。
另外，在另一个检测部21因PM8导通的情况下，电源4的电压施加到其余的1个检测部21和电容器3。因此，电容器3的电压急剧上升。此后，控制部7如图30的(c)所示那样进一步降低电源4的电压，设为2/4V。通过这样，施加到其余的1个检测部21和电容器3的电压分别维持为1/4V。
说明本方式的作用效果。本方式的控制部7控制电源4的电压，使得即使在多个检测部21中的某一个因PM8导通的情况下也使施加到其余的检测部21的电压固定。通过这样，能够使施加到未导通的检测部21的电压固定。因此，能够使由各个检测部21捕集PM8的速度固定。
除此以外，具备与实施方式1同样的结构和作用效果。
(实施方式14)
本方式是变更了控制部7(参照图5)的控制方法的例子。如图31所示，本方式的PM检测系统1具备与电容器3并联连接的开关11。另外，在电源4上连接有电源投入部89。而且，由控制部7控制这些开关11和电源投入部89的接通断开动作。
控制部7进行施加行程、放电行程以及测定行程。在施加行程中，在断开了开关11的状态下接通电源投入部89。由此，对检测部21与电容器3的串联体10施加电源4的电压V。在本方式中，使检测部21与电容器3的静电电容彼此相等。因此，当接通电源投入部89时，对检测部21和电容器3分别施加V/2的电压。
之后，控制部7进行上述放电行程。在放电行程中，接通开关11。由此，放出蓄积在电容器3中的电荷。另外，当接通开关11时，电源4的电压V全部施加到检测部21。因此，如图32所示，在接通了开关11的瞬间(时刻t1)，检测部21的电压从V/2上升为V。另外，检测部21为与电容器相同的构造，因此当施加电压V时，在检测部21中蓄积电荷Q。
在放电行程之后，控制部7进行上述测定行程。在测定行程中，再次断开开关11。如上述那样，在检测部21中蓄积了电荷，因此在检测部21中继续产生电压V(＝Q/C)。由此，在检测部21中产生高的电场，使得容易捕集PM8。在测定行程中，在断开了开关11的状态、即在检测部21中产生电压V的状态下，使用电压测定部5来测定电容器3的电压。当检测部21因PM8导通时，电容器3的电压从0上升为V。控制部7在电容器3的电压在规定时间内从0上升为V的情况下，判断为废气g中的PM8的浓度高而过滤器14(参照图5)发生故障。
接着，使用图33来说明控制部7的流程图。如该图所示，控制部7首先进行步骤S1。在此，接通电源投入部89，对串联体10施加电源4的电压V(即，进行施加行程)。之后，转移到步骤S2。在此，接通开关11，放出蓄积在电容器3中的电荷(即，进行放电行程)。由此，使检测部21的电压从V/2上升为V。
接着，转移到步骤S3，断开开关11。之后，进行步骤S4。在此，在断开了开关11的状态下，测定电容器的电压(即，进行测定行程)。
接着，进行步骤S5。在步骤S5中，判定在规定时间内测定电压是否超过阈值。在此判断为“是”时，转移到步骤S6，判断为过滤器14发生故障。另外，在步骤S5中判断为“否”时结束。
说明本方式的作用效果。在本方式中，进行上述施加行程、放电行程以及测定行程。通过这样，能够在检测部21中产生高的电压。因此，能够提高PM8的捕集效率。
除此以外，具备与实施方式1同样的结构和作用效果。
(实施方式15)
本方式是变更了控制部7的控制方法的例子。如图34所示，本方式的PM检测系统1具备与电容器3并联连接的开关11以及控制该开关11的接通断开动作的控制部7。另外，PM传感器20具备将堆积于堆积面22的PM8燃烧来去除的加热器(未图示)。
在堆积面22上有时堆积导电性的中毒物质18。例如，有时从排管13(参照图5)产生铁粉而其堆积于堆积面22。另外，还有时堆积发动机12的机油中包含的硫黄。即使将上述加热器加热到通常的PM去除温度，也无法去除这些中毒物质18。另外，当堆积了中毒物质18时，在一对电极2间流过微小的电流。因此，如图35所示，在开始PM8的测定之后，因流过中毒物质18的电流而电容器3的电压上升。因而，有可能控制部7错误地判断为堆积了PM8。在本方式中，使用上述开关11等来解决了该问题。
如图36所示，本方式的控制部7在使用加热器来去除PM8之后，测定电容器3的电压V的时间上升率ΔV/Δt。更详细地说，控制部7在去除PM8之后，待机规定时间Δt，测定电压V的上升量ΔV。将该上升量ΔV除以Δt来计算时间上升率ΔV/Δt。然后，判断时间上升率ΔV/Δt是否低于预先决定的阈值ΔTH。能够将阈值ΔTH例如设定为在一对电极2间仅形成了1条PM8的电流路径80时的电容器电压的时间上升率(即，时间上升率的最低值)。
在时间上升率ΔV/Δt低于阈值ΔTH的情况下，判定为PM传感器20正常，开始PM8的测定。但是，在该情况下，也有可能附着有微量的中毒物质18而在一对电极2间流过微小的电流I。在该情况下，电容器3的电压慢慢增加。因此，控制部7隔着固定的时间间隔来接通开关11(参照图38、图39)，定期地放出蓄积在电容器3中的电荷Q。由此，抑制因流过中毒物质18的电流I而电容器3的电压上升、从而错误地判断为形成了PM8的电流路径80。
如图36所示，在形成了PM8的电流路径80的情况下，电容器3的电压急剧上升。控制部7在从开始进行PM8的测定起的规定期间T1以内电容器3的电压的时间上升率ΔV/Δt超过阈值ΔTH的情况下，判定为过滤器14发生故障。
另外，本方式的控制部7如图37所示那样使用加热器来去除PM8之后测定上述电压的时间上升率ΔV/Δt，在其测定值超过上述阈值ΔTH的情况下，判断为PM传感器20发生故障(即，中毒)。
接着，使用图40来说明控制部7的流程图。如该图所示，控制部7首先进行步骤S11。在此，使加热器发热，去除PM8。之后，转移到步骤S12。在此，判断PM8的去除是否完成。例如，判断加热器的发热是否持续了规定时间以上。在此判断为“是”的情况下，转移到步骤S13，开始PM8的测定。
之后，转移到步骤S14。在此，判断刚去除PM8之后测定的电容器3的电压的时间上升率ΔV/Δt是否为阈值ΔTH以下。在此判断为“否”(即，超过阈值ΔTH：参照图37)的情况下，转移到步骤S18，判断为PM传感器20发生故障。然后，转移到步骤S19，进行中毒再生控制。例如，将加热器加热到比通常的PM去除温度高的温度，去除中毒物质18。
另外，在步骤S14中判断为“是”(即，电压上升率ΔV/Δt为阈值ΔTH以下：图36参照)的情况下，转移到步骤S15。在此，接通开关11，放出蓄积在电容器3中的电荷Q。之后，转移到步骤S16。在此，判断在从开始进行PM8的测定起的规定期间T1以内电容器3的电压的时间上升率ΔV/Δt是否为阈值ΔTH以上。在此判断为“是”的情况下，转移到步骤S17，判定为过滤器14发生故障。另外，在判定为“否”的情况下，返回到步骤S15。
说明本方式的作用效果。在本方式中，如图36、图40所示，在去除PM8之后测定电压的时间上升率ΔV/Δt，在其测定值低于阈值ΔTH的情况下，每隔固定期间接通开关11。由此，定期地放出蓄积在电容器3中的电荷。
通过这样，即使在PM传感器20上附着有微量的中毒物质18而流过微小的电流I的情况下，也能够将电容器3的电压定期地复位，因此能够抑制错误地判断为附着有PM8。
另外，在本方式中，如图37、图40所示，在上述时间上升率ΔV/Δt高于阈值ΔTH的情况下，判断为PM传感器20发生故障。
因此，能够检测PM传感器20中毒而发生故障。
除此以外，具备与实施方式1同样的结构和作用效果。
(实施方式16)
本方式是变更了控制部7的控制方法的例子。如图41所示，本方式的PM检测系统1与实施方式15同样地具备开关11。将电阻15与该开关11串联连接来构成串联连接体16。串联连接体16与电容器3并联连接。
如图41、图42所示，控制部7周期性地切换开关11的接通断开。在通常的PM8(例如粒径0.1μm左右)堆积于堆积面22的情况下，在一对电极2间流过电流I。因此，在断开了开关11的期间电容器3的电压上升的情况下，能够判定为通常的PM8堆积于堆积面22。
另外，如图43、图44所示，有时粒径比通常的PM8大的粗大PM8’堆积于堆积面22。粗大PM8’有可能是例如在PM8堆积于排管13(参照图15)的内表面且其由于某些原因而剥离的情况下产生的。粗大PM8’大于一对电极2的间隔。能够将粗大PM8’定义为粒径大于2.5μm的PM8。
由于粗大PM8’的粒径大，因此当附着了粗大PM8’时，在电极2间流过大的电流。因而，电容器3的电压急剧上升，控制部7有可能错误地判断为PM8堆积于堆积面22。为了解决该问题，在本方式中，使用上述开关11、电阻15等来检测附着有粗大PM8’。
即，如上述那样，控制部7周期性地切换开关11的接通断开。如图44所示，在粗大PM8’堆积于堆积面22的情况下流过大的电流I。当此时开关11变为接通时，电流I流向电阻15，产生电压降(＝IR)。由电压测定部5测定该电压降。在电压降的时间变化率ΔIR/Δt大于预先决定的值ΔIRTH的情况下，判定为粗大PM8’堆积于堆积面22。
如图45所示，在本方式中，将开关11在预先决定的接通时间t1内接通，之后，在预先决定的断开时间t2内断开。反复进行该接通断开动作。在堆积了通常的PM8的情况下，电流I微小，因此在接通了开关11时在电阻15中产生的电压降小。因此，在接通了开关11时，无法检测是否堆积了通常的PM8。但是，当断开开关11时，因流过PM8的微小的电流I而电容器3被充电，电容器3的电压V急剧上升。因此，能够检测堆积了通常的PM8。在本方式中，在断开了开关11的期间电容器3的电压V超过PM检测阈值VPM的情况下，判定为堆积了通常的PM8。
另外，如上述那样，当堆积了粗大PM8’时流过大的电流I，在接通了开关11时该电流I流向电阻15而产生电压降。控制部7在该电压降的时间变化率ΔIR/Δt高于预先决定的值ΔIRTH的情况下，判定为堆积了粗大PM8’。
接着，使用图46来说明控制部7的流程图。如该图所示，控制部7首先进行步骤S21。在此，接通开关11。之后，转移到步骤S22，判断在电阻15中产生的电压降的时间变化率ΔIR/Δt是否高于阈值ΔIRTH。在此判断为“是”的情况下，转移到步骤S27，判定为附着了粗大PM8’。之后，例如进行使加热器发热来去除粗大PM8’的处理。另外，在步骤S22中判断为“否”的情况下，转移到步骤S23。然后，判断接通的时间t是否比上述接通时间t1长。在此判断为“否”的情况下返回到步骤S22，在判断为“是”的情况下转移到步骤S24。
在步骤S24中，将开关11仅断开上述断开时间t2。之后，转移到步骤S25，判断测定出的电压V是否超过阈值VPM。在此判断为“否”的情况下返回到步骤S21，在判断为“是”的情况下转移到步骤S26。在步骤S26中，判定为通常的PM8堆积于堆积面22(即，形成了利用PM8的电流路径80)。然后，在从开始进行PM8的测定起的规定时间以内判断为形成了PM8的电流路径80的情况下，判断为过滤器14发生故障。
说明本方式的作用效果。如图45所示，本方式的控制部7周期性地切换开关11的接通断开。然后，在接通了开关11时，使用电压测定部5来测定电阻15的电压降，在电压降的时间变化率ΔIR/Δt大于预先决定的值ΔIRTH的情况下，判定为粗大PM8’堆积于堆积面22。
通过这样，能够抑制在附着有粗大PM8’的情况下错误地判断为堆积了通常的PM8。
除此以外，具备与实施方式1同样的结构和作用效果。
(实施方式17)
本方式是变更了控制部7的控制方法的例子。如图47所示，在本方式中，使用静电电容比较大的电容器3。当这样使用静电电容大的电容器3时，即使在一对电极2间形成PM8的电流路径80，电容器3也不是立即被充电，电压V慢慢升高。另外，在电流路径80的数量少的情况下，流过的电流I少，因此电容器3的电压V的时间上升率ΔV/Δt小。当电流路径80的数量增加时，电流I增加，因此电压的时间上升率ΔV/Δt变大。本方式的控制部7测定电容器3的电压V的时间上升率ΔV/Δt，使用其测定值来计算一对电极2间的电阻R(即，PM8的电阻)。
例如，在将蓄积在电容器3中的电荷设为Q、将静电电容设为C、将电源4的电压设为VB、将电容器3的电压设为V、将流过电容器3的电流设为I、将PM8的电阻设为R、将电容器3的电压V的微小变化量设为ΔV、将微小时间设为Δt的情况下，
I＝dQ/dt≒ΔQ/Δt＝CΔV/Δt
＝(VB-V)/R
因而，
R＝(VB-V)Δt/(CΔV)
能够使用上述式来计算电阻R。
控制部7在电阻R的计算值小于规定的阈值RTH的情况下，判断为预先决定的量的PM8堆积于堆积面22。另外，在从开始进行PM8的测定起的规定时间内电阻R小于阈值RTH的情况(即，判断为在规定时间内预先决定的量的PM8堆积于堆积面22的情况)下，判断为过滤器14发生故障。
说明本方式的作用效果。在设为上述结构时，能够计算堆积于一对电极2间的PM8的电阻R。因此，能够准确地检测PM8堆积于堆积面22。
除此以外，具备与实施方式1同样的结构和作用效果。
(实施方式18)
本方式是变更了控制部7的控制方法的例子。在本方式中，与实施方式17同样地使用静电电容足够大的电容器3(参照图47)。在图48中示出电容器3的静电电容大的情况下的电容器3的电压的变化。如该图所示，当在一对电极2间形成1条PM8的电流路径80时，流过微小的电流I。在本方式中，使电容器3的静电电容大，因此电压V的时间上升率ΔV/Δt小。此后，当形成第二条电流路径80时，电流I增加，电压的时间上升率ΔV/Δt稍微升高。进一步地，当形成第三条电流路径80时，电流I进一步增加，时间上升率ΔV/Δt进一步升高。
本方式的控制部7与实施方式17同样地使用电压V的时间上升率ΔV/Δt来计算一对电极2间的电阻R(即，PM8的电阻)。然后，在该电阻R的计算值变化了规定的次数NTH(在本方式中为3次)以上的情况下，判断为预先决定的量的PM8堆积于堆积面22。另外，在从开始进行PM8的测定起的规定时间内电阻R的计算值变化了NTH以上的情况(即，判断为在规定时间内预先决定的量的PM8堆积于堆积面22的情况)下，判断为过滤器14发生故障。
说明本方式的作用效果。通过这样，在形成了多条电流路径80的情况下，能够判定为堆积了PM8。因此，能够抑制PM8的误检测。
另外，形成第一条电流路径80的时机根据PM8的附着方式而产生偏差，但是通过将多条电流路径80的形成时间进行平均，能够抑制偏差。因此，能够高精度地检测形成电流路径80的时间。
除此以外，具备与实施方式1同样的结构和作用效果。
(实验例1)
进行了用于确认本发明的效果的实验。首先，如图49所示，构成了作为比较例的PM检测系统1。在该PM检测系统1中，由电流传感器9测定检测部21的电流I。另外，作为使用于该PM检测系统1的PM传感器20，准备了新的PM传感器20和附着有灰烬17的PM传感器20。如图49所示，附着有灰烬17的PM传感器20难以形成电流路径80，因此难以流过电流。
此外，作为上述PM传感器20，使用从端面S1(参照图20)暴露出电极2的PM传感器。
使用上述两个PM传感器20来测定了废气中的PM8。废气中的PM8的浓度为7mg/m3，废气的温度为200℃。在图50中示出测定结果。在该图中，纵轴是在电流传感器9内的分流电阻中产生的电压降。如图50所示，附着有灰烬17的PM传感器20由于电流I少，因此与新的PM传感器20相比检测值低。因此可知，在如以往那样使用电流传感器9的PM检测系统1中，在长期使用PM传感器20而附着有灰烬17的情况下，有可能难以准确地检测PM8。
接着，如图51所示，准备了使用电容器3的本发明所涉及的PM检测系统1。另外，准备新的PM传感器20和附着有灰烬17的PM传感器20，使用图51的PM检测系统1来进行了PM8的测定。PM传感器20使用了与比较例相同的PM传感器20。另外，电容器3使用与PM传感器20相分开的电容器(参照图20)。更详细地说，作为电容器3使用静电电容为0.1(μF)的陶瓷电容器。
在图52中示出PM8的测定结果。可知，附着有灰烬17的PM传感器20如上述那样难以流过电流I，但是如果使用电容器3，则即使电流I微小，电压也急剧上升。另外可知，在附着有灰烬17的PM传感器20与新的PM传感器20中电压的测定值几乎相同。据此可知，在使用本发明时，即使是附着有灰烬17而劣化的PM传感器20，也能够准确地测定PM8。另外，从图52可知，在使用电容器3的情况下，与使用电流传感器9的情况(参照图50)相比，测定值的上升急剧。据此可知，在使用电容器3时，PM8的检测灵敏度更高。
(实验例2)
进行了用于确认本发明的效果的其它实验。首先，准备了新的PM传感器20。并且，准备了使加热器长时间发热来使电极2劣化的PM传感器20。
将这些PM传感器20安装于使用电流传感器9的以往的PM检测系统1(参照图56)来进行了PM8的检测。进行测定时的条件与实验例1相同。即，将废气的PM浓度设为7mg/m3，将废气的温度设为200℃。在图53中示出测定结果。
从该图可知，新的PM传感器20在从开始进行PM8的测定起经过短暂时间时，流过电流。可知，与此相对，由于热而劣化的PM传感器20即使从开始进行PM8的测定起经过时间也几乎不流过电流。认为这是因为，如图55所示，在新的PM传感器20中，电极2未蒸发，因此形成大量的电流路径80，流过大量的电流I，但是在由于热而劣化的PM传感器20中，构成电极2的导电性物质(例如Pt等)蒸发而成为海绵状，因此电流路径80的数量少(即，电流I少)，无法由电流传感器9检测电流I。
接着，使用本发明所涉及的PM检测系统1来进行了同样的实验。即，将电容器3与PM传感器20串联连接(参照图20)，测定了该电容器3的电压。电容器3被设置成与PM传感器20相分开。作为电容器3使用静电电容为0.1(μF)的陶瓷电容器。在图54中示出测定结果。
从该图可知，在新的PM传感器20和发生热劣化的PM传感器20中，电容器3的电压大约同时上升。认为这是因为，发生热劣化的PM传感器20由于电极2蒸发而成为海绵状，因此难以流过电流I，但是在使用电容器3的情况下，即使是微小的电流I，电容器3的电压也急剧上升。
本公开不限定于上述各实施方式，在不脱离其宗旨的范围内能够应用于各种实施方式。
依据实施方式描述了本公开，但是应理解为本公开不限定于该实施方式、构造。本公开还包括各种变形方式、均等范围内的变形。除此以外，各种组合、方式以及在这些组合、方式中仅包含一个要素、或其以上或者其以下的其它组合、方式也包括在本公开的范畴、思想范围内。

Claims (13)

1.一种颗粒状物质检测系统(1)，用于检测废气中包含的颗粒状物质(8)，其特征在于，具备：
颗粒状物质检测传感器(20)，形成有至少一个检测部(21)，该检测部(21)具备一对电极(2)以及介于该一对电极之间且堆积上述颗粒状物质的堆积面(22)；
电容器(3)，与上述检测部串联连接；
电源(4)，对包括彼此串联连接的上述检测部和上述电容器的串联体(10)施加直流电压；以及
电压测定部(5)，测定当多个上述电极中的至少某一个因上述颗粒状物质而导通时由于从上述电源向上述电容器中蓄积的电荷增加从而上升的上述电容器的电压；
该颗粒状物质检测系统利用上述电压测定部所测定的上述电容器的电压的变化，对在上述废气中包含上述颗粒状物质这一情况进行检测。
2.根据权利要求1所述的颗粒状物质检测系统，其特征在于，
在上述颗粒状物质检测传感器中，以隔着规定间隔排列的方式形成有多个上述电极，使用多个上述电极来形成上述检测部和上述电容器这两方。
3.根据权利要求2所述的颗粒状物质检测系统，其特征在于，
上述颗粒状物质堆积于构成上述电容器的上述一对电极之间以及该一对电极的表面。
4.根据权利要求2所述的颗粒状物质检测系统，其特征在于，
构成上述电容器的一对上述电极中的至少一个上述电极被绝缘层(23)覆盖。
5.根据权利要求2所述的颗粒状物质检测系统，其特征在于，
在上述颗粒状物质检测传感器中，形成有多个包括彼此相邻的一对上述电极的电极对(24)，该多个电极对中的一部分上述电极对相比于其它上述电极对而言上述颗粒状物质的堆积量少。
6.根据权利要求2所述的颗粒状物质检测系统，其特征在于，
在上述颗粒状物质检测传感器中形成有多个包括彼此相邻的一对上述电极的电极对，各上述电极对构成为上述一对电极间的静电电容互不相同。
7.根据权利要求1所述的颗粒状物质检测系统，其特征在于，
上述颗粒状物质检测传感器与上述电容器相分开地形成。
8.根据权利要求4所述的颗粒状物质检测系统，其特征在于，
还具备与上述电容器并联连接的开关(11)以及控制该开关的接通断开动作的控制部(7)，该控制部构成为进行如下行程：施加行程，将上述电源的直流电压施加到上述串联体；放电行程，在该施加行程之后，接通上述开关来放出蓄积在上述电容器中的电荷；以及测定行程，在该放电行程之后，断开上述开关，测定上述电容器的电压。
9.根据权利要求4所述的颗粒状物质检测系统，其特征在于，
还具备与上述电容器并联连接的开关以及控制该开关的接通断开动作的控制部，上述颗粒状物质检测传感器具有将堆积于上述堆积面的上述颗粒状物质燃烧来去除的加热器，上述控制部构成为在使用上述加热器来去除上述颗粒状物质之后，测定上述电容器的电压的时间上升率，在测定的上述时间上升率低于预先决定的阈值的情况下，隔着固定的时间间隔来接通上述开关，定期地放出蓄积在上述电容器中的电荷。
10.根据权利要求9所述的颗粒状物质检测系统，其特征在于，
上述控制部在上述时间上升率高于上述阈值的情况下，判定为上述颗粒状物质检测传感器发生故障。
11.根据权利要求4所述的颗粒状物质检测系统，其特征在于，
还具备控制部，该控制部具备包括电阻(15)以及与该电阻串联连接的开关且与上述电容器并联连接的串联连接体(16)，并且进行上述开关的动作控制，该控制部周期性地切换上述开关的接通断开，在接通了该开关时，使用上述电压测定部来测定上述电阻的电压降，在该电压降的时间变化率大于预先决定的值的情况下，判定为粒径大于2.5μm的上述颗粒状物质即粗大PM(8’)堆积到了上述堆积面。
12.根据权利要求4所述的颗粒状物质检测系统，其特征在于，
还具备判定在上述堆积面是否堆积有上述颗粒状物质的控制部，该控制部构成为测定上述电容器的电压的时间上升率，使用测定的上述时间上升率来计算上述一对电极间的电阻，并且在计算出的电阻值小于规定的阈值的情况下，判断为预先决定的量的上述颗粒状物质堆积到了上述堆积面。
13.根据权利要求4或7所述的颗粒状物质检测系统，其特征在于，
还具备判定在上述堆积面是否堆积有上述颗粒状物质的控制部，该控制部构成为测定上述电容器的电压的时间上升率，使用测定的上述时间上升率来计算上述一对电极间的电阻，并且在计算出的该电阻的值变化了规定的次数以上的情况下，判断为预先决定的量的上述颗粒状物质堆积到了上述堆积面。
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