DE102011079710A1 - Fine dust detection sensor, control unit for controlling the same and method for detecting an abnormal state thereof - Google Patents

Fine dust detection sensor, control unit for controlling the same and method for detecting an abnormal state thereof Download PDF

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Mitsuru Sakimoto
Takehito Kimata
Yuuki Sakamoto
Mikiyasu Matsuoka
Takashi Sawada
Yuuzou Matsumoto
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Abstract

In einem PM-Erfassungssensor, der in einem Abgasrohr einer Brennkraftmaschine platziert ist, sind paarweise Erfassungselektroden eines Erfassungsteils und Heizelektroden eines Heizerteils an der gleichen Oberfläche eines elektrischen Isolationssubstrats nahe zueinander ausgebildet. Ein Abstand zwischen den Erfassungselektroden und den Heizelektroden liegt innerhalb eines Bereichs von 100 μm bis 1360 μm. Eine externe Steuereinheit weist eine Energiequelle an, elektrische Energie an die Heizelektroden zuzuführen, und den Erfassungsteil auf eine Temperatur von weniger als 600°C zu erhitzen, die es dem PM-Erfassungssensor ermöglicht, PM zu erfassen, der in von der Maschine ausgestoßenem Abgas enthalten ist, und auf eine Temperatur von nicht weniger als 600°C zu erhitzen, um erzwungenermaßen einen Kriechstrom von dem Heizerteil zu dem Erfassungsteil zu erzeugen und einen anormalen Zustand der Erfassungselektroden und entsprechender elektrischer Leitungsteile auf Grundlage eines Kriechstroms zu erfassen.In a PM detection sensor placed in an exhaust pipe of an internal combustion engine, paired detection electrodes of a detection part and heating electrodes of a heater part are formed on the same surface of an electrical insulation substrate close to each other. A distance between the detection electrodes and the heating electrodes is within a range of 100 μm to 1360 μm. An external control unit instructs a power source to supply electric power to the heating electrodes and to heat the detection part to a temperature of less than 600 ° C., which enables the PM detection sensor to detect PM contained in exhaust gas emitted from the engine and heated to a temperature of not less than 600 ° C to forcibly generate a leakage current from the heater part to the detection part and to detect an abnormal state of the detection electrodes and corresponding electric lead parts based on a leakage current.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGCROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATION

Diese Anmeldung steht in Beziehung mit und beansprucht die Priorität aus den japanischen Patentanmeldungen Nr. 2010-167401 , die am 26. Juli 2010 eingereicht wurde, und Nr. 2011-094668 , die am 21. April 2011 eingereicht wurde, wobei deren Inhalte hiermit mittels Bezugnahme eingebunden sind.This application is related to and claims priority from the claims Japanese Patent Application No. 2010-167401 , which was filed on 26 July 2010, and no. 2011-094668 filed on April 21, 2011, the contents of which are hereby incorporated by reference.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

1. Gebiet der Erfindung1. Field of the invention

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Feinstaub-Erfassungssensoren einer Ausführung mit Bezug auf elektrischen Widerstand, Steuereinheiten und Verfahren zum Erfassen einer Menge von Feinstaub PM, der in von einer Brennkraftmaschine ausgestoßenem Abgas enthalten ist, und eines anormalen Zustands eines Feinstaub-Erfassungssensors, der in einem Abgasrohr platziert ist, durch das das Abgas strömt.The present invention relates to particulate matter detection sensors of an electrical resistance type, control units and methods for detecting an amount of particulate matter PM contained in exhaust gas discharged from an internal combustion engine and an abnormal state of a particulate matter detection sensor included in an engine Is placed exhaust pipe through which the exhaust gas flows.

2. Beschreibung der verwandten Technik2. Description of the Related Art

Im Allgemeinen ist ein Dieselmaschine-Abgasreinigungssystem einer Brennkraftmaschine wie etwa einer Dieselmaschine mit einem Dieselpartikelfilter (DPF) ausgestattet. Das DPF ist in einem Abgasrohr des Dieselmaschine-Abgasreinigungssystems platziert. Das DPF kann leitfähigen Feinstaub bzw. Feststoff PM aus dem von der Dieselmaschine ausgestoßenen Abgas einfangen und beseitigen. Zum Beispiel enthält der Feinstaub bzw. Feststoff PM umweltschädliche Stoffe, insbesondere Ruß und einen löslichen organischen Anteil (SOF: „soluble organic fraction”), usw. Das DPF besteht aus poröser Keramik mit hoher Wärmebeständigkeit. Wenn Abgas durch das Abgasrohr strömt, fangen Zellwände mit Poren in dem DPF in dem Abgas enthaltenen Feinstaub bzw. Feststoff ein, um das Abgas zu reinigen.In general, a diesel engine exhaust purification system of an internal combustion engine such as a diesel engine is equipped with a diesel particulate filter (DPF). The DPF is placed in an exhaust pipe of the diesel engine exhaust purification system. The DPF can capture and remove conductive PM from the exhaust gas emitted from the diesel engine. For example, particulate matter PM contains environmentally harmful substances, especially soot and a soluble organic fraction (SOF), etc. The DPF is made of porous ceramics having high heat resistance. When exhaust gas flows through the exhaust pipe, cell walls with pores in the DPF trap particulate matter contained in the exhaust gas to purify the exhaust gas.

Wenn eine Menge von in dem DPF eingefangenem Feinstaub PM eine vorbestimmte zulässige Menge überschreitet, kommt es zu verstopften Zellwänden in dem DPF und wird dadurch ein Druckverlust bzw. -abfall des DPF erhöht. Die verstopften Zellwände in dem DPF ermöglichen es dem in dem Abgas enthaltenen Feinstaub, das DPF zu durchströmen, ohne dass der Feinstaub eingefangen wird. Dies verhindert, dass das Abgas gereinigt wird. Um dies zu vermeiden, ist es für eine Steuereinheit notwendig, das DPF nach jeder vorbestimmten Zeitdauer zu regenerieren, um die Einfangfunktion des DPF wiederherzustellen. Die Zeitdauer zum Ausführen des Schritts einer Regeneration des DPF wird basierend auf einem Grad bzw. Ausmaß der erhöhten Druckdifferenz zwischen einer Vorderseite und einer Rückseite des DPF bestimmt, die durch Feinstaub PM verursacht wird, der durch das DPF eingefangen und in diesem angesammelt ist.When an amount of particulate matter PM trapped in the DPF exceeds a predetermined allowable amount, clogged cell walls in the DPF are generated, thereby increasing a pressure loss of the DPF. The clogged cell walls in the DPF allow the particulate matter contained in the exhaust gas to flow through the DPF without capturing the particulate matter. This prevents the exhaust gas from being cleaned. To avoid this, it is necessary for a controller to regenerate the DPF every predetermined period of time to restore the capture function of the DPF. The period for executing the step of regenerating the DPF is determined based on an amount of the increased pressure difference between a front side and a back side of the DPF caused by particulate matter PM trapped and accumulated in the DPF.

Um die Zeitdauer zum Ausführen des Schritts einer Regeneration des DPF korrekt zu erfassen, ist in einem Abgasreinigungssystem einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs ein Differenzsensor platziert.In order to correctly detect the time period for performing the step of regenerating the DPF, a differential sensor is placed in an exhaust gas purification system of an internal combustion engine of a motor vehicle.

Während des Schritts einer Regeneration des DPF wird ein Verbrennungsabgas mit einer hohen Temperatur gezwungenermaßen in das Innere des DPF eingeführt, indem ein Heizer verwendet wird oder eine Nacheinspritzung ausgeführt wird, um den eingefangenen und angesammelten Feinstaub PM zu verbrennen und aus dem DPF zu beseitigen.During the step of regeneration of the DPF, a high-temperature combustion exhaust gas is forced to be introduced into the inside of the DPF by using a heater or post-injection to burn and remove the trapped and accumulated particulate matter PM from the DPF.

Andererseits wurden verschiedene Arten bzw. Ausführungen von Feinstaub-Erfassungssensoren (die hierin nachstehend als die ”PM-Erfassungssensoren” bezeichnet werden, wobei diese zum Beispiel in verschiedenen Patentdruckschriften offenbart sind, die nachstehend erläutert werden) vorgeschlagen, die im Stande sind, Feinstaub direkt zu erfassen, der in von einer Brennkraftmaschine ausgestoßenem Abgas enthalten ist.On the other hand, there have been proposed various types of particulate matter detection sensors (hereinafter referred to as the "PM detection sensors", for example, disclosed in various patent documents, which will be described later) capable of directing particulate matter directly detect contained in exhaust gas discharged from an internal combustion engine.

Ein derartiger PM-Erfassungssensor ist auf einer stromabwärts liegenden Seite des DPF platziert, um eine Menge von in Abgas enthaltenem Feinstaub PM nach Durchströmen des DPF zu erfassen. Zum Beispiel kann eine bordeigene Diagnosevorrichtung (OBD: „on-board diagnosis device”), die die Betriebsbedingung des DPF überwacht, das Erfassungsergebnis des PM-Erfassungssensors verwenden, um ein Auftreten eines Fehlers und einer Beschädigung an dem DPF zu erfassen.Such a PM detection sensor is placed on a downstream side of the DPF to detect an amount of particulate matter PM contained in exhaust gas after flowing through the DPF. For example, an on-board diagnosis device (OBD) that monitors the operating condition of the DPF may use the detection result of the PM detection sensor to detect occurrence of an error and damage to the DPF.

Ein Platzieren eines derartigen Feinstaub-Erfassungssensors auf der stromaufwärts liegenden Seite des DPF ermöglicht es dem Feinstaub-Erfassungssensor, die Menge von in dem Abgas enthaltenem Feinstaub PM zu erfassen, das in das DPF einzuführen ist. Es ist dadurch möglich, auf Grundlage der erfassten Menge von Feinstaub PM in dem DPF die optimale Zeit zu bestimmen, um den Schritt einer Regeneration des DPF auszuführen, ohne einen Differenzsensor zu verwenden.Placing such a particulate matter detection sensor on the upstream side of the DPF allows the particulate matter detection sensor to detect the amount of particulate matter PM contained in the exhaust gas to be introduced into the DPF. It is thereby possible to determine the optimal time based on the detected amount of particulate matter PM in the DPF to perform the step of regenerating the DPF without using a differential sensor.

Zum Beispiel offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. S59-197847 einen Rauch-/Rußsensor einer Ausführung mit Bezug auf elektrischen Widerstand, der als ein PM-Erfassungssensor arbeitet. Ein derartiger Rauch-/Rußsensor besteht aus einem Paar leitfähiger Erfassungselektroden, einem elektrischen Isolationssubstrat und einem Heizerteil. Die paarweisen Erfassungselektroden sind an der vorderen Oberfläche des elektrischen Isolationssubstrats ausgebildet. Der Heizerteil ist an der hinteren Oberfläche oder dem Inneren des elektrischen Isolationssubstrats ausgebildet. Ein derartiger Rauch-/Rußsensor einer Ausführung mit Bezug auf elektrischen Widerstand verwendet Leitfähigkeitseigenschaften von Rauch. Der Rauch-/Rußsensor erfasst einen elektrischen Widerstand, der gemäß einer Veränderung einer Menge von Rauchpartikeln verändert wird, die zwischen den paarweisen Erfassungselektroden angesammelt ist. Die paarweisen Erfassungselektroden bilden einen Erfassungsteil des Rauch-/Rußsensors. Der Rauch-/Rußsensor einer Ausführung mit Bezug auf elektrischen Widerstand weist einen hohen elektrischen Widerstandswert zwischen den paarweisen Erfassungselektroden auf, bis eine vorbestimmte Menge von Feinstaub PM zwischen den paarweisen Erfassungselektroden gefangen und angesammelt ist.For example, the Japanese Patent Laid-Open Publication No. S59-197847 a smoke / soot sensor of an electrical resistance type that operates as a PM detection sensor. Such a smoke / soot sensor consists of a pair of conductive detection electrodes, an electrical insulation substrate, and a heater portion. The paired detection electrodes are formed on the front surface of the electrical insulation substrate. The heater part is formed on the back surface or the inside of the electrical insulation substrate. Such a smoke / soot sensor of an electrical resistance type uses conductivity characteristics of smoke. The smoke / soot sensor detects an electrical resistance that is changed according to a change in an amount of smoke particles accumulated between the paired detection electrodes. The paired detection electrodes constitute a detection part of the smoke / soot sensor. The smoke / soot sensor of an electrical resistance embodiment has a high electrical resistance between the paired sense electrodes until a predetermined amount of particulate matter PM is trapped and accumulated between the paired sense electrodes.

Ferner gibt es eine weitere Art bzw. Ausführung eines PM-Erfassungssensors, der zusätzlich zu der Funktion des Rauch-/Rußsensors die Anormalitätserfassungsfunktion aufweist, wobei dieser in der europäischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 1925926 offenbart ist. Dieser PM-Erfassungssensor weist einen Aufbau auf, bei dem Heizelektroden von einem Paar elektrischer Isolationsschichten in die Mitte genommen sind und ein Paar leitfähiger Erfassungselektroden an einer elektrischen Isolationsschicht ausgebildet ist und ein Paar leitfähiger Bezugselektroden an der anderen elektrischen Isolationsschicht ausgebildet ist. Da der PM-Erfassungssensor, der in der europäischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 1925926 offenbart ist, die leitfähigen Bezugselektroden aufweist, die an einer gegenüberliegenden Position der leitfähigen Erfassungselektroden über die Heizelektroden hinweg angeordnet sind, ist es möglich, auf Grundlage der Erfassungssignale, die von den leitfähigen Bezugselektroden und den leitfähigen Erfassungselektroden übermittelt werden, zu erfassen, ob sich der PM-Erfassungssensor in einem normalen Zustand oder einem anormalen Zustand befindet.Further, there is another type of PM detection sensor which has the abnormality detection function in addition to the function of the smoke / soot sensor, which is described in US Pat European Patent Publication No. 1925926 is disclosed. This PM detection sensor has a structure in which heating electrodes are taken from a pair of electrical insulation layers in the center, and a pair of conductive detection electrodes are formed on an electrical insulation layer and a pair of conductive reference electrodes are formed on the other electrical insulation layer. Because the PM detection sensor used in the European Patent Publication No. 1925926 is disclosed having conductive reference electrodes disposed at an opposite position of the conductive detection electrodes across the heater electrodes, it is possible to detect whether or not the sensor is being detected based on the detection signals transmitted from the reference conductive electrodes and the detection conductive electrodes PM detection sensor is in a normal state or an abnormal state.

Ferner offenbart die offengelegte japanische Übersetzung der PCT-Anmeldung Nr. JP 2008-138661 einen PM-Erfassungssensor, bei dem ein Paar Erfassungselektroden mit einem vorbestimmten Abstand auf einer Oberfläche eines elektrisch Isolationssubstrats derart ausgebildet ist, dass die paarweisen Erfassungselektroden einander zugewandt sind bzw. gegenüber liegen, und eine leitfähige Schicht mit einer vorbestimmten Leitfähigkeit ausgebildet ist, die die paarweisen Erfassungselektroden abdeckt. Der PM-Erfassungssensor mit dem vorgenannten Aufbau behebt eine nicht erfassbare Zeitdauer und erfasst ein Auftreten eines Bruchs von den paarweisen Erfassungselektroden oder Elektrodenleitungsteilen (oder -drähten) der paarweisen Erfassungselektroden.Further, Japanese Laid-Open Translation discloses PCT application no. JP 2008-138661 a PM detection sensor in which a pair of detection electrodes are formed at a predetermined pitch on a surface of an electrically insulating substrate such that the paired detection electrodes face each other, and a conductive layer having a predetermined conductivity is formed, which pairwise Covering detection electrodes. The PM detection sensor having the aforementioned structure eliminates an unrecognizable time period and detects occurrence of breakage of the paired detection electrodes or electrode line parts (or wires) of the paired detection electrodes.

Im Allgemeinen, wenn bei den vorstehend beschriebenen herkömmlichen PM-Erfassungssensoren einer Ausübung mit Bezug auf elektrischen Widerstand, die in verschiedenen herkömmlichen Patentdruckschriften offenbart sind, die an den Erfassungselektroden eingefangene und angesammelte Menge von Feinstaub PM eine vorbestimmte Menge überschreitet, ist der PM-Erfassungssensor gesättigt und wird es schwierig, die Veränderung eines Widerstands zwischen den Erfassungselektroden korrekt zu erfassen. Um diesen Nachteil zu vermeiden, sind in dem PM-Erfassungssensor Heizelektroden eingebettet. Der Heizerteil wird erhitzt, wenn er elektrische Energie aufnimmt.In general, in the above-described conventional resistance-force-sensing PM detection sensors disclosed in various conventional patent documents, the amount of particulate matter PM trapped and accumulated on the detection electrodes exceeds a predetermined amount, the PM detection sensor is saturated and it becomes difficult to correctly detect the change of a resistance between the detection electrodes. To avoid this disadvantage, heating electrodes are embedded in the PM detection sensor. The heater part is heated when it absorbs electrical energy.

Der in dem PM-Erfassungssensor eingebettete Heizerteil erhitzt die aus den paarweisen Erfassungselektroden bestehenden Erfassungsteile auf eine vorbestimmte Temperatur (zum Beispiel innerhalb eines Temperaturbereichs von 400°C bis 600°C), um zwischen den Erfassungselektroden angesammelten Feinstaub PM zu verbrennen. Der vorgenannte Verbrennungsschritt macht es möglich, die Erfassungsfähigkeit des PM-Erfassungssensors auf Grundlage der Diagnose des elektrischen Widerstands zwischen den paarweisen Erfassungselektroden wiederherzustellen oder zu regenerieren.The heater part embedded in the PM detection sensor heats the detection parts made of the paired detection electrodes to a predetermined temperature (for example, within a temperature range of 400 ° C to 600 ° C) to burn particulate matter PM accumulated between the detection electrodes. The aforementioned combustion step makes it possible to restore or regenerate the detection capability of the PM detection sensor based on the diagnosis of the electrical resistance between the paired detection electrodes.

Im Übrigen, wenn nach Beendigung des vorgenannten Verbrennungsschritts eine gewisse Menge von Feinstaub PM zwischen den paarweisen Erfassungselektroden verbleibt, wenn nämlich ein unzulänglicher Schritt einer Verbrennung des Feinstaubs PM erfolgt ist, beeinflusst der verbleibende Feinstaub PM den PM-Erfassungssensor nachteilig, und zwar verursacht er eine fehlerhafte Erfassung des PM-Erfassungssensors.Incidentally, if a certain amount of particulate matter PM remains between the paired detection electrodes after completion of the above-mentioned combustion step, namely, if an insufficient step of combustion of particulate matter PM has occurred, the remaining particulate matter PM adversely affects the PM detection sensor, causing one erroneous detection of the PM detection sensor.

Um die fehlerhafte Erfassung des PM-Erfassungssensors zu vermeiden, gibt es eine Technik zum Erhöhen der Temperatur des Heizerteils in dem PM-Erfassungssensor. Diese Technik erzeugt jedoch ein Schwingungsrauschen abhängig von einem an den Heizerteil zugeführten elektrischen Puls, wenn die Temperatur des Heizerteils eine vorbestimmte Temperatur überschreitet, und das erzeugte Rauschen wird einem Erfassungssignal des PM-Erfassungssensors überlagert. Das Ergebnis einer Untersuchung eines Erfinders hat nämlich bewiesen, dass ein elektrischer Isolationswiderstand des aus Aluminiumoxid bestehenden elektrischen Isolationssubstrats erheblich verringert ist und dadurch zwischen den paarweisen Erfassungselektroden ein Leitungspfad erzeugt wird, wenn der Heizerteil eines PM-Erfassungssensors erhitzt wird und die Temperatur des Heizerteils dadurch erhöht wird.In order to avoid the erroneous detection of the PM detection sensor, there is a technique for increasing the temperature of the heater part in the PM detection sensor. However, this technique generates vibration noise depending on an electric pulse supplied to the heater part when the temperature of the heater part exceeds a predetermined temperature, and the generated noise is superimposed on a detection signal of the PM detection sensor. Namely, the result of investigation by an inventor has proved that an electrical insulation resistance of the alumina electrical insulating substrate is significantly reduced, thereby creating a conduction path between the paired detection electrodes when the heater portion of a PM detection sensor is heated and thereby raises the temperature of the heater portion becomes.

Zum Beispiel wird bei dem herkömmlichen PM-Erfassungssensor, der in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. JP S59-197847 offenbart ist, der Isolationswiderstand des elektrischen Isolationssubstrats verringert, wenn der PM-Erfassungssensor erhitzt wird und die Temperatur des Heizerteils erhöht wird, und fließt ein Kriechstrom von dem Heizerteil über den Leitungspfad, der zwischen den paarweisen Erfassungselektroden ausgebildet wird, zu dem Erfassungsteil. Da ein derartiger Kriechstrom dem Erfassungssignal des PM-Erfassungssensors überlagert wird, ist es im Allgemeinen jedoch schwierig, einen derartigen Kriechstrom auf Grundlage des von dem PM-Erfassungssensor ausgegebenen Erfassungssignals zu erfassen. Selbst wenn jede der paarweisen Erfassungselektroden und/oder der entsprechenden Elektrodenleitungsteil von diesen beschädigt oder gebrochen ist, ist es unmöglich, ein Auftreten eines anormalen Zustands oder einer Beschädigung an dem PM-Erfassungssensor zu erfassen.For example, in the conventional PM detection sensor disclosed in Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei. JP S59-197847 is disclosed the insulation resistance of the electrical insulation substrate decreases when the PM detection sensor is heated and the temperature of the heater part is increased, and a leakage current flows from the heater part to the detection part via the conduction path formed between the paired detection electrodes. However, since such a leakage current is superimposed on the detection signal of the PM detection sensor, it is generally difficult to detect such a leakage current based on the detection signal output from the PM detection sensor. Even if each of the paired detection electrodes and / or the corresponding electrode lead portion thereof is damaged or broken, it is impossible to detect occurrence of abnormal condition or damage to the PM detection sensor.

Es ist möglich, ein Auftreten eines anormalen Zustands oder einer Beschädigung an den Erfassungselektroden in dem PM-Erfassungssensor zu erfassen, indem zusätzlich zu den paarweisen Erfassungselektroden leitfähige Bezugselektroden ausgebildet werden, wie es in der europäischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 1925926 offenbart ist. Diese Technik erfordert jedoch einen komplizierten Aufbau des PM-Erfassungssensors und erhöht dessen Produktionskosten. Weiterhin weist dieser Fall eine Schwierigkeit beim Erfassen eines Auftretens eines anormalen Zustands oder einer Beschädigung zwischen den paarweisen Erfassungselektroden auf, wenn der Isolationswiderstand des elektrischen Isolators verringert wird und ein Kriechstrom fließt, wenn der Erfassungsteil in dem PM-Erfassungssensor erhitzt wird.It is possible to detect occurrence of abnormal condition or damage to the detection electrodes in the PM detection sensor by forming conductive reference electrodes in addition to the paired detection electrodes, as shown in FIG European Patent Publication No. 1925926 is disclosed. However, this technique requires a complicated structure of the PM detection sensor and increases its production cost. Furthermore, this case has a difficulty in detecting an occurrence of an abnormal state or a damage between the paired detection electrodes when the insulation resistance of the electrical insulator is reduced and leakage current flows when the detection part in the PM detection sensor is heated.

Weiterhin ist es notwendig, die Leitfähigkeit der leitfähigen Schicht mit hoher Genauigkeit anzupassen, um das Erfassungsergebnis des PM-Erfassungssensors mit hoher Genauigkeit zu erhalten, wenn eine leitfähige Schicht mit einer vorbestimmten Leitfähigkeit zwischen den paarweisen Erfassungselektroden ausgebildet ist, wie es bei dem Fall ist, der durch die offengelegte japanische Übersetzung einer PCT-Anmeldung Nr. JP 2008-138661 offenbart ist. Dies erfordert ein kompliziertes Produktionsverfahren und erhöht die Produktionskosten. Weiterhin besteht selbst dann, wenn eine derartige leitfähige Schicht ausgebildet werden kann, eine Möglichkeit darin, dass es schwierig ist, einen anormalen Zustand des PM-Erfassungssensors zu erfassen, und dass die Erfassungsgenauigkeit des PM-Sensors verringert wird, wenn der Isolationswiderstand des elektrischen Isolationssubstrats durch Erhitzung des Heizerteils in dem PM-Erfassungssensor verringert wird. Dieser PM-Erfassungssensor bringt den gleichen Nachteil und das gleiche Problem wie die vorstehend beschriebenen PM-Erfassungssensoren mit sich.Further, it is necessary to adjust the conductivity of the conductive layer with high accuracy to obtain the detection result of the PM detection sensor with high accuracy when a conductive layer having a predetermined conductivity is formed between the paired detection electrodes, as in the case of disclosed by the Japanese Laid-Open Translation of a PCT Application No. JP 2008-138661 is disclosed. This requires a complicated production process and increases production costs. Further, even if such a conductive layer can be formed, there is a possibility that it is difficult to detect an abnormal state of the PM detection sensor, and that the detection accuracy of the PM sensor is lowered when the insulation resistance of the electrical insulation substrate is reduced by heating the heater part in the PM detection sensor. This PM detection sensor involves the same disadvantage and problem as the PM detection sensors described above.

KURZFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Feinstaub-Erfassungssensor, eine Steuereinheit und ein Verfahren zum Erfassen eines Auftretens eines anormalen Zustands oder einer Beschädigung des Feinstaub-Erfassungssensors auf Grundlage eines Kriechstroms, wenn ein Erfassungsteil mit einem Paar Erfassungselektroden in dem Feinstaub-Erfassungssensor auf eine hohe Temperatur von nicht weniger als eine vorbestimmte Kriechstrom-Erzeugungstemperatur erhitzt ist, die ermöglicht, dass ein Kriechstrom von einem Heizerteil zu dem Erfassungsteil fließt, bereitzustellen.It is an object of the present invention to provide a particulate matter detection sensor, a control unit, and a method for detecting an abnormal state or damage of the particulate matter detection sensor based on a leakage current when a detection part having a pair of detection electrodes in the particulate matter detection sensor a high temperature of not less than a predetermined leakage current generation temperature is heated, which allows a leakage current to flow from a heater part to the detection part.

Um die vorgenannten Ziele zu erreichen, stellt eine beispielhafte Ausführungsform eine Steuereinheit bereit. Die Steuereinheit steuert einen Feinstaub-Erfassungssensor, der in einem Abgasrohr eines Abgasreinigungssystems einer Brennkraftmaschine wie etwa einer Dieselmaschine platziert ist. Von der Brennkraftmaschine ausgestoßenes Abgas strömt in dem Abgasrohr und wird durch das Abgasrohr nach außerhalb des Abgasreinigungssystems abgeführt. Der Feinstaub-Erfassungssensor ist mit einem Feinstaub-Sensorelement ausgestattet. Das Feinstaub-Sensorelement beinhaltet ein elektrisches Isolationssubstrat und einen Erfassungsteil. Der Erfassungsteil beinhaltet ein Paar Erfassungselektroden, die an einer Oberfläche des elektrischen Isolationssubstrats ausgebildet sind, und einen Heizerteil mit Heizelektroden zum Erzeugen von Heizenergie, wenn sie elektrische Energie aufnehmen. Die erzeugte Heizenergie erhitzt den Erfassungsteil und erhöht dessen Temperatur auf eine vorbestimmte Temperatur.To achieve the foregoing objects, an exemplary embodiment provides a controller. The control unit controls a particulate matter detection sensor placed in an exhaust pipe of an exhaust purification system of an internal combustion engine such as a diesel engine. Exhaust gas emitted from the internal combustion engine flows in the exhaust pipe and is discharged through the exhaust pipe to the outside of the exhaust gas purification system. The particulate matter detection sensor is equipped with a particulate matter sensor element. The particulate matter sensor element includes an electrical insulation substrate and a detection part. The detection part includes a pair of detection electrodes formed on a surface of the electrical insulation substrate, and a heater part having heating electrodes for generating heating energy when receiving electrical energy. The generated heating energy heats the sensing part and raises its temperature to a predetermined temperature.

Die Steuereinheit passt eine Zuführungsmenge von elektrischer Energie an den Heizerteil an. Die Steuereinheit erfasst elektrische Eigenschaften des Heizerteils, die gemäß einer Veränderung einer Menge von an dem Erfassungsteil angesammeltem Feinstaub PM verändert werden. Die Steuereinheit beinhaltet eine Anormalitätserfassungseinrichtung.The control unit adjusts a supply amount of electric power to the heater part. The control unit detects electrical characteristics of the heater part that are changed in accordance with a change in an amount of particulate matter PM accumulated on the detection part. The control unit includes an abnormality detecting means.

Wenn der Erfassungsteil durch Zuführung von elektrischer Energie an den Heizerteil auf eine Temperatur von nicht weniger als eine vorbestimmte Temperatur überhitzt ist, vergleicht die Anormalitätserfassungseinrichtung eine von dem Erfassungsteil gelieferte Ausgabespannung mit einer Ausgabespannung des Erfassungsteils, die im Voraus erhalten wird, wenn der Erfassungsteil normal arbeitet. Die Anormalitätserfassungseinrichtung der Steuereinheit erfasst das Auftreten eines anormalen Zustands oder einer Beschädigung des Erfassungsteils auf Grundlage einer Veränderung der Ausgabespannung des Erfassungsteils, die durch einen von dem Heizerteil zu dem Erfassungsteil fließenden Kriechstrom verändert wird. Dieser Kriechstrom wird erzeugt, indem ein Isolationswiderstand des elektrischen Isolationssubstrats verringert wird, wenn der Erfassungsteil auf die Temperatur von nicht weniger als die vorbestimmte Temperatur überhitzt ist.When the detection part is overheated to a temperature of not less than a predetermined temperature by supplying electric power to the heater part, the abnormality detection means compares an output voltage supplied from the detection part with an output voltage of the detection part obtained in advance when the detection part is normally operating , The abnormality detecting means of the control unit detects the occurrence of an abnormal condition or damage of the detecting part based on a change in the output voltage of the detecting part which is changed by a leakage current flowing from the heater part to the detecting part. This leakage current is generated by a Insulation resistance of the insulating electrical substrate is reduced when the detection part is overheated to the temperature of not less than the predetermined temperature.

Zum Beispiel wird die Erfassungsausgabespannung des Erfassungsteils auf Grundlage eines Kriechstroms, der von dem Heizerteil zu dem Erfassungsteil fließt, wenn der Erfassungsteil auf eine vorbestimmte Temperatur erhitzt ist, im Voraus erfasst und in einem Speicher als der normale Erfassungsausgabewert gespeichert. Die Steuereinheit vergleicht eine Erfassungsausgabespannung des Erfassungsteils auf einer Temperatur mit dem gespeicherten normalen Erfassungsausgabewert als einen Schwellenwert, um ein Auftreten eines anormalen Zustands des Erfassungsteils des Feinstaub-Erfassungssensors zu erfassen.For example, the detection output voltage of the detection part based on a leakage current flowing from the heater part to the detection part when the detection part is heated to a predetermined temperature is detected in advance and stored in a memory as the normal detection output value. The control unit compares a detection output voltage of the detection part at a temperature with the stored normal detection output value as a threshold value to detect occurrence of an abnormal state of the detection part of the particulate matter detection sensor.

Wenn der Erfassungsteil auf eine Temperatur von nicht weniger als die vorbestimmte Temperatur erhitzt ist, wird Feinstaub verbrannt. Dies macht es möglich, an dem Erfassungsteil angesammelten Feinstaub von dem Erfassungsteil zu beseitigen, und den elektrischen Widerstandswert zwischen den paarweisen Erfassungselektroden in dem Erfassungsteil zu erhöhen. Dies verursacht eine Schwierigkeit im Hinblick auf ein Fließen von Strom zwischen den paarweisen Erfassungselektroden, aber ein Kriechstrom fließt von den Heizelektroden des Heizerteils zu dem Erfassungsteil, da der Isolationswiderstandswert des elektrischen Isolationssubstrats durch den Temperaturanstieg verringert ist. Die Steuereinheit vergleicht die Ausgabespannung des Erfassungsteils, die dem Kriechstrom entspricht, wenn der Erfassungsteil überhitzt ist, mit der Ausgabespannung in dem normalen Zustand, die dem Kriechstrom entspricht, wenn der Erfassungsteil nicht überhitzt ist, nämlich normal arbeitet. Dies macht es möglich, auf einfache Weise ein Auftreten eines anormalen Zustands oder einer Beschädigung des Erfassungsteils des Feinstaub-Erfassungssensors zu erfassen.When the detection part is heated to a temperature not lower than the predetermined temperature, particulate matter is burned. This makes it possible to eliminate particulate matter accumulated on the detection part from the detection part, and to increase the electric resistance value between the paired detection electrodes in the detection part. This causes difficulty in flowing current between the paired detection electrodes, but leakage current flows from the heater electrodes of the heater part to the detection part because the insulation resistance value of the electrical insulation substrate is lowered by the temperature rise. The control unit compares the output voltage of the detection part corresponding to the leak current when the detection part is overheated with the output voltage in the normal state corresponding to the leak current when the detection part is not overheated, namely, operates normally. This makes it possible to easily detect occurrence of abnormal condition or damage of the detection part of the particulate matter detection sensor.

Insbesondere ist es für die Steuereinheit gemäß der beispielhaften Ausführungsform möglich, einen anormalen Zustand oder eine Beschädigung des Erfassungsteils des Feinstaub-Erfassungssensors zu diagnostizieren, ohne dass ein Aufbau eines herkömmlichen Feinstaub-Erfassungssensors verändert wird.In particular, it is possible for the control unit according to the exemplary embodiment to diagnose an abnormal condition or damage of the detection part of the particulate matter detection sensor without changing a structure of a conventional particulate matter detection sensor.

Bei der Steuereinheit gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform erfasst die Anormalitätserfassungseinrichtung ein Auftreten eines anormalen Zustands einer Erfassungselektrode und/oder eines entsprechenden Elektroden(zu)leitungsteils von dieser auf einer Seite einer elektrischen Energiequelle, wenn die Ausgabespannung des Erfassungsteils im Vergleich zu der Ausgabespannung des Erfassungsteils, wenn der Erfassungsteil normal arbeitet, höher ist als ein vorbestimmter Schwellenwert.In the control unit according to another exemplary embodiment, when the output voltage of the detecting part is compared with the output voltage of the detecting part, the abnormality detecting means detects occurrence of an abnormal state of a detecting electrode and / or a corresponding electrode part thereof on one side of an electric power source. when the detection part is normal, is higher than a predetermined threshold.

Ferner erfasst die Anormalitätserfassungseinrichtung ein Auftreten einer Verschlechterung des Erfassungsteils, wenn die Ausgabespannung des Erfassungsteils im Vergleich zu der Ausgabespannung des Erfassungsteils, wenn der Erfassungsteil normal arbeitet, niedriger ist als ein vorbestimmter Schwellenwert. Weiterhin erfasst die Anormalitätserfassungseinrichtung ein Auftreten eines anormalen Zustands einer Erfassungselektrode und/oder eines entsprechenden Elektroden(zu)leitungsteils von dieser auf einer Seite einer Erdung, wenn die Ausgabespannung des Erfassungsteils nicht erfasst wird.Further, the abnormality detecting means detects an occurrence of deterioration of the detecting part when the output voltage of the detecting part is lower than a predetermined threshold value as compared with the output voltage of the detecting part when the detecting part is normal. Further, the abnormality detecting means detects occurrence of an abnormal state of a detection electrode and / or a corresponding electrode (lead) part thereof on one side of a ground when the output voltage of the detection part is not detected.

Wenn die Erfassungselektrode und/oder der entsprechende Elektroden(zu)leitungsteil von dieser auf der Seite der elektrischen Energiequelle beschädigt ist, wird die Ausgabeerfassungsspannung, die von dem Elektroden(zu)leitungsteil und der Erfassungselektrode an der elektrischen Energiequelle erhalten wird, im Vergleich zu der Erfassungsausgabespannung des Erfassungsteils während des normalen Betriebs des Erfassungsteils durch einen Kriechstrom erhöht, der von dem Heizerteil zu dem Erfassungsteil fließt.When the detection electrode and / or the corresponding electrode lead portion thereof is damaged on the side of the electric power source, the output detection voltage obtained from the electrode lead portion and the detection electrode at the electric power source is compared with that of FIG Detection output voltage of the detection part during the normal operation of the detection part increased by a leakage current flowing from the heater part to the detection part.

Ferner, wenn eine Verschlechterung in dem Erfassungsteil durch Trennung der Erfassungselektroden von dem elektrischen Isolationssubstrat, Wanderung von in den Erfassungselektroden enthaltenen Komponenten bzw. Bestandteilen und der Ansammlung von an dem Erfassungsteil angesammeltem Feinstaub PM auftritt, wird die Erfassungsausgabespannung des Erfassungsteils gemäß einer Beförderung bzw. einer Begünstigung bzw. einem Voranschreiten der Verschlechterung verringert.Further, when a deterioration in the detection part occurs by separation of the detection electrodes from the electrical insulation substrate, migration of components contained in the detection electrodes, and accumulation of particulate matter PM accumulated on the detection part, the detection output voltage of the detection part becomes in accordance with a conveyance Reduction or reduction of deterioration.

Weiterhin wird kein Kriechstrom erzeugt, wenn die Erfassungselektrode und/oder der entsprechende Elektroden(zu)leitungsteil von dieser auf der Erdungsseite beschädigt ist.Furthermore, leakage current is not generated when the detection electrode and / or the corresponding electrode (lead) part thereof is damaged at the grounding side.

Gemäß den Sachverhalten, die durch die Erfinder gemäß der vorliegenden Erfindung erkannt wurden, ist es für die Steuereinheit möglich, die Ursachen eines anormalen Zustands oder einer Beschädigung des Feinstaub-Sensorelements zu bestimmen. Dies macht es möglich, die Ursache eines anormalen Zustands des Feinstaub-Erfassungssensors zu beheben, wenn ein anormaler Zustand auftritt. Dies macht es möglich, die Zuverlässigkeit des Feinstaub-Erfassungssensors zu erhöhen.According to the matters recognized by the inventors according to the present invention, it is possible for the control unit to determine the causes of an abnormal condition or damage of the particulate matter sensor element. This makes it possible to eliminate the cause of an abnormal state of the particulate matter detection sensor when an abnormal condition occurs. This makes it possible to increase the reliability of the particulate matter detection sensor.

Bei der Steuereinheit gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform erfasst die Steuereinheit das Vorliegen von in Abgas enthaltenem Feinstaub auf Grundlage der von dem Erfassungsteil des Feinstaub-Erfassungssensors gelieferten Ausgabespannung, die gemäß einer Veränderung des elektrischen Widerstandswert zwischen den paarweisen Erfassungselektroden des Erfassungsteils verändert wird, wenn die elektrische Energie an den Heizerteil zugeführt wird.In the control unit according to another exemplary embodiment, the control unit detects the presence of particulate matter contained in exhaust gas on the basis of the supplied from the sensing part of the particulate matter detection sensor An output voltage that is changed in accordance with a change in the electric resistance value between the paired detection electrodes of the detection part when the electric power is supplied to the heater part.

Dies macht es möglich, das Vorliegen von Feinstaub, der in dem als das Zielerfassungsgas dienenden Abgas enthalten ist, während des normalen Betriebs ohne schädlichen Einfluss von Kriechstrom zu erfassen, wenn der Erfassungsteil eine Temperatur aufweist, die niedriger ist als eine vorbestimmte Temperatur (zum Beispiel 600°C), auf der an dem Erfassungsteil angesammelter Feinstaub verbrannt wird.This makes it possible to detect the presence of particulate matter contained in the exhaust gas serving as the target detection gas during normal operation without deleterious influence of leakage current, when the detection part has a temperature lower than a predetermined temperature (for example 600 ° C), is burned on the accumulated at the detection part fine dust.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist ein Feinstaub-Sensorelement in einem Feinstaub-Erfassungssensor bereitgestellt, das in einem Abgasrohr einer Brennkraftmaschine platziert ist, durch das von der Brennkraftmaschine ausgestoßenes Abgas strömt und nach außen abgeführt wird.According to another exemplary embodiment, a particulate matter sensor element is provided in a particulate matter detection sensor placed in an exhaust pipe of an internal combustion engine through which exhaust gas discharged from the internal combustion engine flows and exhausted to the outside.

Das Feinstaub-Sensorelement weist ein elektrisches Isolationssubstrat, einen Erfassungsteil und einen Heizerteil auf.The fine dust sensor element has an electrical insulation substrate, a detection part and a heater part.

Der Erfassungsteil beinhaltet ein Paar Erfassungselektroden, die an einer Oberfläche des elektrischen Isolationssubstrats ausgebildet sind. Der Heizerteil weist Heizelektroden auf, die Heizenergie erzeugen, wenn sie elektrische Energie von einer äußeren elektrischen Energiequelle aufnehmen. Die erzeugte Heizenergie erhöht den Erfassungsteil auf eine vorbestimmte Temperatur. Der Erfassungsteil beinhaltet die paarweisen Erfassungselektroden. Der Heizerteil beinhaltet die Heizelektroden. Die Erfassungselektroden und die Heizelektroden sind an der gleichen Oberfläche des elektrischen Isolationssubstrats nahe zueinander ausgebildet.The detection part includes a pair of detection electrodes formed on a surface of the electrically insulating substrate. The heater part has heating electrodes that generate heating energy when receiving electric power from an external electric power source. The generated heating energy increases the detection part to a predetermined temperature. The detection part includes the paired detection electrodes. The heater part contains the heating electrodes. The detection electrodes and the heating electrodes are formed close to each other on the same surface of the electrical insulation substrate.

Der Feinstaub-Erfassungssensor mit dem vorgenannten Aufbau weist die überlegenen temperaturgesteuerten Eigenschaften auf, da der Erfassungsteil und der Heizerteil an der gleichen Oberfläche des elektrischen Isolationssubstrats nahe zueinander ausgebildet sind. Dies macht es möglich, die Wärmeleitfähigkeit zwischen dem Heizerteil und dem Erfassungsteil zu erhöhen. Ferner macht es der vorgenannte Aufbau möglich, die Dicke und die Größe des Feinstaub-Erfassungssensors zu verringern. Der Feinstaub-Erfassungssensor weist einen einfachen Aufbau und eine geringe Größe im Vergleich zu einem herkömmlichen Feinstaub-Erfassungssensor auf. Dies macht es weiterhin möglich, die Gesamtzahl an Schritten zum Herstellen des Feinstaub-Erfassungssensors zu verringern und die Kosten einer Herstellung des Feinstaub-Erfassungssensors zu verringern.The particulate matter detection sensor having the aforementioned structure has the superior temperature-controlled characteristics because the detection part and the heater part are formed close to each other on the same surface of the electrical insulation substrate. This makes it possible to increase the thermal conductivity between the heater part and the detection part. Further, the foregoing construction makes it possible to reduce the thickness and size of the particulate matter detection sensor. The particulate matter detection sensor has a simple structure and small size as compared with a conventional particulate matter detection sensor. This further makes it possible to reduce the total number of steps for manufacturing the particulate matter detection sensor and to reduce the cost of producing the particulate matter detection sensor.

Weiterhin ist es im Vergleich zu dem Aufbau des herkömmlichen Feinstaub-Erfassungssensors, bei dem der Erfassungsteil dem Heizerteil über das elektrische Isolationssubstrat hinweg gegenüber liegt (der Erfassungsteil und der Heizerteil nicht an der gleichen Oberfläche ausgebildet sind), für den Feinstaub-Erfassungssensor gemäß einer beispielhaften Ausführungsform möglich, einen Kriechstrom auf einfache Weise zu erzeugen und das Fließen eines Kriechstroms zu erlauben, da der Kriechstrom an der Oberfläche des elektrischen Isolationssubstrats fließt, wenn die Steuereinheit einen anormalen Zustand des Erfassungsteils, wie etwa eine Beschädigung an dem Erfassungsteil, durch Erhitzen des Erfassungsteils auf eine Kriechstrom-Erzeugungstemperatur von nicht weniger als die vorbestimmte Temperatur und durch zwangsweises bzw. erzwungenes Erzeugen eines Kriechstroms erfasst, wobei die vorbestimmte Temperatur die Feinstaub-Erfassungstemperatur ist, und beinhaltet der Erfassungsteil die Erfassungselektroden und die Elektroden(zu)leitungsteile von diesen. Dies macht es möglich, die Temperatur zu verringern, wenn ein anormaler Zustand des Erfassungsteils erfasst wird, und die Art eines anormalen Zustands des Erfassungsteils auf einfache Weise zu bestimmen. Eine Verwendung der vorgenannten niedrigen Kriechstrom-Erzeugungstemperatur macht es möglich, die Haltbarkeit bzw. Lebensdauer der Erfassungselektroden zu erhöhen und den Feinstaub-Erfassungssensor mit hoher Genauigkeit und hoher Erfassungszuverlässigkeit bereitzustellen.Further, as compared with the structure of the conventional particulate matter detection sensor in which the detection part faces the heater part via the electrical insulation substrate (the detection part and the heater part are not formed on the same surface), for the particulate matter detection sensor according to an example Embodiment possible to easily generate a leakage current and to allow the flow of a leakage current, since the leakage current flows on the surface of the electrical insulation substrate, when the control unit an abnormal state of the detection part, such as damage to the detection part, by heating the detection part is detected at a leakage current generation temperature of not less than the predetermined temperature and by compulsorily generating a leakage current, wherein the predetermined temperature is the particulate matter detection temperature, and the detection part includes Detection electrodes and the electrodes (to) line parts of these. This makes it possible to reduce the temperature when an abnormal state of the detecting part is detected, and to easily determine the kind of an abnormal state of the detecting part. Use of the aforementioned low leakage current generation temperature makes it possible to increase the durability of the detection electrodes and to provide the particulate matter detection sensor with high accuracy and high detection reliability.

Bei dem Feinstaub-Erfassungssensor gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform sind die Heizelektroden des Heizerteils nahe zu den paarweisen Erfassungselektroden angeordnet. Der Heizerteil weist einen Heizerleitungsteil auf, durch den die Heizelektroden elektrisch mit der elektrischen Energiequelle verbunden sind.In the particulate matter detection sensor according to another exemplary embodiment, the heater electrodes of the heater part are arranged close to the paired detection electrodes. The heater part has a heater lead part through which the heating electrodes are electrically connected to the electric power source.

Da die Erfassungselektroden des Erfassungsteils und die Heizelektroden des Heizerteils nahe zueinander angeordnet sind, ist es möglich, ein einfaches Fließen eines Kriechstroms zu ermöglichen. Dies macht es möglich, die Heiztemperatur zu verringern, auf der die Steuereinheit einen anormalen Zustand des Erfassungsteils erfasst. Ferner ist es möglich, den Feinstaub-Erfassungssensor mit den überlegenen Funktionen, die vorstehend beschrieben sind, auf einfache Weise bereitzustellen.Since the detection electrodes of the detection part and the heater electrodes of the heater part are arranged close to each other, it is possible to allow easy flow of a leakage current. This makes it possible to reduce the heating temperature at which the control unit detects an abnormal condition of the detection part. Further, it is possible to easily provide the particulate matter detection sensor having the superior functions described above.

Bei dem Feinstaub-Erfassungssensor gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform liegt ein Abstand zwischen den Erfassungselektroden und den Heizelektroden innerhalb eines Bereichs von 100 μm bis 1360 μm.In the particulate matter detection sensor according to another exemplary embodiment, a distance between them Detecting electrodes and the heating electrodes within a range of 100 microns to 1360 microns.

Es ist bevorzugt, dass der Feinstaub-Erfassungssensor den Abstand zwischen den Erfassungselektroden und den Heizelektroden innerhalb eines Bereichs von 100 μm bis 1360 μm aufweist. Dieser Aufbau macht es möglich, die gleichen Wirkungen zu erhalten und zu unterbinden, dass der Kriechstrom die Erfassungsausgabespannung des Erfassungsteils beeinträchtigt.It is preferable that the particulate matter detection sensor has the distance between the detection electrodes and the heating electrodes within a range of 100 μm to 1360 μm. This structure makes it possible to obtain and suppress the same effects that the leak current affects the detection output voltage of the detection part.

Bei dem Feinstaub-Erfassungssensor gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform beinhaltet jede der Erfassungselektroden einen Basisteil und eine Vielzahl von Hilfselektroden einer Kammform. Der Basisteil ist mit dem entsprechenden Elektroden(zu)leitungsteil verbunden.In the particulate matter detection sensor according to another exemplary embodiment, each of the detection electrodes includes a base part and a plurality of auxiliary electrodes of a comb shape. The base part is connected to the corresponding electrode (to) line part.

Da jede der Erfassungselektroden in dem Erfassungsteil des Feinstaub-Erfassungssensors eine Kammform aufweist, ist es möglich, ein Auftreten eines anormalen Zustands oder einer Beschädigung des Erfassungsteils auf Grundlage des erfassten Kriechstroms zu erfassen.Since each of the detection electrodes in the detection part of the particulate matter detection sensor has a comb shape, it is possible to detect occurrence of an abnormal state or damage of the detection part based on the detected leakage current.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist ein Verfahren zum Steuern eines Feinstaub-Erfassungssensors bereitgestellt, der in einem Abgasrohr eines Abgasreinigungssystems einer Brennkraftmaschine platziert ist, durch das von der Brennkraftmaschine ausgestoßenes Abgas strömt und nach außerhalb des Abgasreinigungssystems abgeführt wird. Der Feinstaub-Erfassungssensor weist ein Feinstaub-Sensorelement auf, das ein elektrisches Isolationssubstrat, einen Erfassungsteil und einen Heizerteil beinhaltet. Der Erfassungsteil beinhaltet ein Paar Erfassungselektroden, das an einer Oberfläche des elektrischen Isolationssubstrats ausgebildet ist. Der Heizerteil umfasst Heizelektroden zum Erzeugen von Heizenergie, wenn sie elektrische Energie aufnehmen, um den Erfassungsteil auf eine vorbestimmte Temperatur zu erhitzen.According to another exemplary embodiment, there is provided a method of controlling a particulate matter detection sensor placed in an exhaust pipe of an exhaust purification system of an internal combustion engine through which exhaust gas discharged from the internal combustion engine flows and is exhausted outside the exhaust purification system. The particulate matter detection sensor includes a particulate matter sensor element including an electrical insulation substrate, a detection part, and a heater part. The detection part includes a pair of detection electrodes formed on a surface of the electrically insulating substrate. The heater part includes heating electrodes for generating heating energy when receiving electric power to heat the detection part to a predetermined temperature.

Das Verfahren führt elektrische Energie an die Heizelektroden des Heizerteils zu, um Heizenergie von dem Heizerteil zu erzeugen und den Erfassungsteil auf eine Temperatur von nicht weniger als eine vorbestimmte Kriechstrom-Erzeugungstemperatur zu erhitzen. Auf der vorbestimmten Kriechstrom-Erzeugungstemperatur wird ein Isolationswiderstandswert des elektrischen Isolationssubstrats zwangsweise bzw. erzwungenermaßen verringert, und wird dadurch ein Kriechstrom erzeugt und fließt dieser von dem Heizerteil zu dem Erfassungsteil.The method supplies electrical energy to the heater electrodes of the heater portion to generate heating energy from the heater portion and to heat the sensing portion to a temperature not less than a predetermined leakage current generation temperature. At the predetermined leakage current generation temperature, an insulation resistance value of the electrical insulation substrate is forcibly reduced, and thereby a leak current is generated and flows from the heater part to the detection part.

Das Verfahren vergleicht eine von dem Erfassungsteil erhaltene Erfassungsausgabespannung, die dem zwangsweise bzw. erzwungenermaßen erzeugten Kriechstrom entspricht, mit einer von dem Erfassungsteil erhaltenen Erfassungsausgabespannung, die einem Kriechstrom entspricht, der fließt, wenn der Erfassungsteil normal arbeitet.The method compares a detection output voltage obtained from the detection part corresponding to the creep current forcibly generated with a detection output voltage obtained from the detection part, which corresponds to a leakage current flowing when the detection part is normal.

Das Verfahren erfasst ein Auftreten eines anormalen Zustands oder einer Beschädigung der Erfassungselektrode und des Elektroden(zu)leitungsteils von dieser auf einer Seite einer elektrischen Energiequelle, wenn die Ausgabespannung des Erfassungsteils im Vergleich zu der Ausgabespannung des Erfassungsteils, wenn der Erfassungsteil normal arbeitet, höher ist als ein vorbestimmter Schwellenwert.The method detects occurrence of an abnormal condition or damage of the detection electrode and the electrode (lead) part thereof on a side of an electric power source when the output voltage of the detection part is higher compared to the output voltage of the detection part when the detection part is normal as a predetermined threshold.

Das Verfahren erfasst ein Auftreten einer Verschlechterung oder einer Beschädigung des Erfassungsteils, der die Erfassungselektroden und die Elektroden(zu)leitungsteile von diesen beinhaltet, wenn die Ausgabespannung des Erfassungsteils im Vergleich zu der Ausgabespannung des Erfassungsteils, die während des normalen Zustands des Erfassungsteils erhalten wird, niedriger ist als ein vorbestimmter Schwellenwert.The method detects occurrence of deterioration or damage of the detection part including the detection electrodes and the electrode lead portions thereof when the output voltage of the detection part is compared with the output voltage of the detection part obtained during the normal state of the detection part. is lower than a predetermined threshold.

Das Verfahren erfasst ein Auftreten eines anormalen Zustands oder einer Beschädigung der Erfassungselektrode und des Elektroden(zu)leitungsteils von dieser auf einer Seite einer Erdung, wenn die Ausgabespannung des Erfassungsteils nicht erfasst wird.The method detects occurrence of an abnormal condition or damage of the detection electrode and the electrode (lead) part thereof on one side of a ground when the output voltage of the detection part is not detected.

Das vorgenannte Verfahren macht es möglich, einen anormalen Zustand oder eine Beschädigung des Erfassungsteils, der die Erfassungselektroden und die Elektroden(zu)leitungsteile beinhaltet, zu erfassen und die Art von diesem/dieser zu bestimmen.The above method makes it possible to detect and determine the type of abnormal state or damage of the detection part including the detection electrodes and the electrode (lead) parts.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen wird beispielhaft eine bevorzugte, nicht einschränkende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei gilt:By way of example, a preferred, non-limiting embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, in which:

1A ist eine Darstellung, die die Temperatureigenschaften eines Isolationswiderstandswerts von Aluminiumoxid zeigt; 1A Fig. 10 is a graph showing the temperature characteristics of an insulation resistance of alumina;

1B ist eine schematische Darstellung, die einen Kriechstrom zeigt, der in einem PM-Sensorelement gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung fließt; 1B Fig. 12 is a schematic diagram showing a leakage current flowing in a PM sensor element according to a first exemplary embodiment of the present invention;

2A ist eine vergrößerte Darstellung, die einen Teil des gemäß 1B gezeigten PM-Erfassungssensors gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt, der an einem Abgasrohr einer Brennkraftmaschine installiert ist; 2A is an enlarged view, which is part of the according to 1B shown PM detection sensor according to the first exemplary embodiment, which is installed on an exhaust pipe of an internal combustion engine;

2B ist eine Darstellung, die einen Gesamtaufbau eines Abgasreinigungssystems der Brennkraftmaschine wie etwa einer Dieselmaschine zeigt, das mit dem PM-Erfassungssensor und einer Steuereinheit ausgestattet ist; 2 B FIG. 10 is a diagram showing an overall structure of an exhaust purification system of the internal combustion engine such as a diesel engine shows that is equipped with the PM detection sensor and a control unit;

3 ist eine Darstellung, die die Temperatureigenschaften des PM-Erfassungssensors, sowie Bewertungsbedingungen und eine Schaltungsanordnung zeigt, die zum Vergleichen einer normalen Erfassungsausgabespannung des PM-Erfassungssensors mit einer anormalen Erfassungsausgabespannung des PM-Erfassungssensors verwendet werden, wenn eine Erfassungselektrode oder deren Elektrodenleitungsteil beschädigt ist; 3 Fig. 12 is a diagram showing the temperature characteristics of the PM detection sensor, evaluation conditions, and circuitry used to compare a normal detection output voltage of the PM detection sensor with an abnormal detection output voltage of the PM detection sensor when a detection electrode or its electrode lead part is damaged;

4 ist eine Darstellung, die ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erfassen eines Auftretens eines anormalen Zustands in dem PM-Erfassungssensor gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; 4 FIG. 10 is a diagram showing a flowchart of a method of detecting an abnormal condition occurrence in the PM detection sensor according to the first exemplary embodiment of the present invention; FIG.

5 ist eine Darstellung, die die Temperatureigenschaften der Ausgabespannung des PM-Erfassungssensors zeigt, was die Beziehung zwischen einer Ausgabespannung des PM-Erfassungssensors und der Temperatur des PM-Erfassungssensors gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angibt; 5 FIG. 15 is a graph showing the temperature characteristics of the output voltage of the PM detection sensor, indicating the relationship between an output voltage of the PM detection sensor and the temperature of the PM detection sensor according to the first exemplary embodiment of the present invention; FIG.

6A ist eine perspektivische Darstellung, die eine Konfiguration einer Steuereinheit und des mit dem PM-Sensorelement ausgestatteten PM-Erfassungssensors gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; 6A FIG. 15 is a perspective view showing a configuration of a control unit and the PM detection sensor-equipped PM detection sensor according to a second exemplary embodiment of the present invention; FIG.

6B ist eine perspektivische Darstellung, die eine schematische Konfiguration der Steuereinheit und des PM-Erfassungssensors gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; 6B FIG. 15 is a perspective view showing a schematic configuration of the control unit and the PM detection sensor according to the second exemplary embodiment of the present invention; FIG.

7 ist eine Darstellung, die ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erfassen eines anormalen Zustands des PM-Erfassungssensors gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; 7 FIG. 10 is a diagram showing a flowchart of a method of detecting an abnormal state of the PM detection sensor according to the second exemplary embodiment of the present invention; FIG.

8A und 8B sind Darstellungen, die eine charakteristische Beziehung zwischen einer Ausgabespannung und einer Temperatur des PM-Erfassungssensors gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform zeigen, was das Verfahren zum Erfassen verschiedener Arten eines anormalen Zustands des PM-Erfassungssensors auf Grundlage der Temperatureigenschaften des PM-Erfassungssensors zeigt, wenn sich der PM-Erfassungssensor in dem anormalen Zustand befindet; 8A and 8B FIG. 14 is graphs showing a characteristic relationship between an output voltage and a temperature of the PM detection sensor according to the second exemplary embodiment, showing the method of detecting various types of abnormal state of the PM detection sensor based on the temperature characteristics of the PM detection sensor when. FIG the PM detection sensor is in the abnormal state;

9A ist eine perspektivische Darstellung, die eine Konfiguration des PM-Sensorelements in dem PM-Erfassungssensor gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und 9A FIG. 15 is a perspective view showing a configuration of the PM sensor element in the PM detection sensor according to a third exemplary embodiment of the present invention; FIG. and

9B ist eine frontale Darstellung, die eine schematische Konfiguration des PM-Sensorelements in dem PM-Erfassungssensor gemäß einer vierten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 9B FIG. 10 is a front view showing a schematic configuration of the PM sensor element in the PM detection sensor according to a fourth exemplary embodiment of the present invention. FIG.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

Nachstehend werden hierin unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der folgenden Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen bezeichnen gleiche bzw. ähnliche Bezugszeichen oder -ziffern bei den verschiedenen Darstellungen durchweg gleiche bzw. ähnliche oder äquivalente Bestandteile.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description of the various embodiments, like reference characters or numerals designate the same or similar or equivalent parts throughout the several views.

Erste beispielhafte AusführungsformFirst exemplary embodiment

Unter Bezugnahme auf 1A und 1B bis 5 wird eine Beschreibung eines Feinstaub-Erfassungssensors 1, der mit einem Feinstaub-Sensorelement 10 ausgestattet ist, einer Steuereinheit 2 und eines Verfahrens gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben. Der Feinstaub-Erfassungssensor 1 wird kurz als der ”PM-Erfassungssensor 1” bezeichnet.With reference to 1A and 1B to 5 is a description of a particulate matter detection sensor 1 that with a particulate matter sensor element 10 equipped, a control unit 2 and a method according to a first exemplary embodiment of the present invention. The particulate matter detection sensor 1 is briefly referred to as the "PM detection sensor 1 " designated.

1A ist eine Darstellung, die die Temperatureigenschaften eines Isolationswiderstandswerts von Aluminiumoxid zeigt. Wie es nachstehend ausführlich erläutert wird, besteht ein elektrisches Isolationssubstrat in dem Feinstaub-Sensorelement 10 (kurz PM-Sensorelement 10) des Feinstaub-Erfassungssensors 1 (kurz PM-Erfassungssensor 1) aus Aluminiumoxid. 1B ist eine schematische Darstellung, die einen Kriech- bzw. Leckstrom zeigt, der in dem PM-Sensorelement 10 des PM-Erfassungssensors 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung fließt. 2A ist eine vergrößerte Darstellung, die einen Teil des gemäß 1 gezeigten PM-Erfassungssensors 1 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Gemäß 2A ist der PM-Erfassungssensor 1 an einem Abgasrohr EX einer Brennkraftmaschine E/G wie etwa einer Dieselmaschine oder einem Dieselmotor installiert. 2B ist eine Darstellung, die einen Gesamtaufbau eines Abgasreinigungssystems der Brennkraftmaschine E/G zeigt, das mit dem PM-Erfassungssensor 1 und einer Steuereinheit 2 ausgestattet ist. 1A Fig. 10 is a graph showing the temperature characteristics of an insulation resistance value of alumina. As will be explained in detail below, there is an electrical insulation substrate in the particulate matter sensing element 10 (PM sensor element for short 10 ) of the particulate matter detection sensor 1 (short PM detection sensor 1 ) of alumina. 1B FIG. 12 is a schematic diagram showing a leakage current flowing in the PM sensor element. FIG 10 of the PM detection sensor 1 flows according to the first exemplary embodiment of the present invention. 2A is an enlarged view, which is part of the according to 1 shown PM detection sensor 1 according to the first embodiment shows. According to 2A is the PM detection sensor 1 on an exhaust pipe EX of an internal combustion engine E / G such as a diesel engine or a diesel engine installed. 2 B FIG. 12 is a diagram showing an overall structure of an exhaust purification system of the internal combustion engine E / G provided with the PM detection sensor 1 and a control unit 2 Is provided.

Die folgende Beschreibung wird einen Fall zeigen, bei dem der PM-Erfassungssensor 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform auf ein Abgasreinigungssystem der Brennkraftmaschine E/G wie etwa einer Dieselmaschine oder einem Dieselmotor eines Dieselfahrzeugs angewandt ist.The following description will show a case where the PM detection sensor 1 According to the first exemplary embodiment, it is applied to an exhaust gas purification system of the internal combustion engine E / G such as a diesel engine or a diesel engine of a diesel vehicle.

Der PM-Erfassungssensor 1 ist in dem Abgasrohr EX der Brennkraftmaschine platziert und erfasst eine Menge von Feinstaub PM, der in einem Zielerfassungsgas wie etwa von der Brennkraftmaschine E/G ausgestoßenem Abgas enthalten ist. Die Steuereinheit 2 empfängt eine Ausgabespannung als das Erfassungsergebnis des PM-Erfassungssensors 1 und führt die Verbrennungssteuerung der Brennkraftmaschine E/G, die Regeneration der Abgasreinigungsvorrichtung und die Erfassung eines anormalen Zustands oder einer Beschädigung des PM-Erfassungssensors 1 auf Grundlage der empfangenen Erfassungsergebnisse aus.The PM detection sensor 1 is placed in the exhaust pipe EX of the engine and detects an amount of particulate matter PM contained in a target detection gas such as exhaust gas discharged from the engine E / G. The control unit 2 receives an output voltage as the detection result of the PM detection sensor 1 and performs the combustion control of the internal combustion engine E / G, the regeneration of the exhaust gas purification device, and the detection of an abnormal state or damage of the PM detection sensor 1 based on the received detection results.

Wie es gemäß 1B gezeigt ist, weist das PM-Sensorelement 10 in dem PM-Erfassungssensor 1 ein elektrisches Isolationssubstrat 13 auf. Das elektrische Isolationssubstrat 13 besteht aus Aluminiumoxid. Ein Isolationswiderstand von Aluminiumoxid weist die gemäß 1A gezeigten Temperatureigenschaften auf.As it is according to 1B is shown has the PM sensor element 10 in the PM detection sensor 1 an electrical insulation substrate 13 on. The electrical insulation substrate 13 consists of aluminum oxide. An insulation resistance of alumina has the according to 1A shown temperature characteristics.

Wie es gemäß 1B gezeigt ist, weist der PM-Erfassungssensor 1 das PM-Sensorelement 10 auf. Das PM-Sensorelement 10 beinhaltet einen Erfassungsteil 100 und einen Heizerteil 300. Der Erfassungsteil 100 weist ein Paar Erfassungselektroden 11 und 12 auf. Die paarweisen bzw. gepaarten Erfassungselektroden 11 und 12 sind an/auf einer (Ober-)Fläche des elektrischen Isolationssubstrats 13 ausgebildet. Der Heizerteil 300 weist Heizelektroden 31 auf. Die Heizelektroden 31 sind im Inneren des elektrischen Isolationssubstrats 13 ausgebildet. Die Heizelektroden 31 erzeugen Heizenergie, wenn sie elektrische Energie erhalten.As it is according to 1B is shown, the PM detection sensor 1 the PM sensor element 10 on. The PM sensor element 10 includes a detection part 100 and a heater part 300 , The detection part 100 has a pair of detection electrodes 11 and 12 on. The paired or paired detection electrodes 11 and 12 are on / on a (top) surface of the electrical insulation substrate 13 educated. The heater part 300 has heating electrodes 31 on. The heating electrodes 31 are inside the electrical insulation substrate 13 educated. The heating electrodes 31 generate heating energy when they receive electrical energy.

Der Erfassungsteil 100 des PM-Sensorelements 10 in dem PM-Erfassungssensor 1 ist in dem Abgasrohr EX platziert, so dass das PM-Sensorelement 10 einem als ein Zielerfassungsgas dienenden Abgas ausgesetzt ist, das in dem Abgasrohr EX strömt, was gemäß 2A und 2B gezeigt ist.The detection part 100 of the PM sensor element 10 in the PM detection sensor 1 is placed in the exhaust pipe EX, so that the PM sensor element 10 is exposed to an exhaust gas serving as a target detection gas, which flows in the exhaust pipe EX, according to 2A and 2 B is shown.

Da die elektrischen Eigenschaften des PM-Sensorelements 10 gemäß der Veränderung der Menge von Feinstaub PM verändert werden, die durch die paarweisen Erfassungselektroden 11 und 12 eingefangen und angesammelt wird, ist es möglich, die Menge von in dem Abgas enthaltenem Feinstaub PM auf Grundlage des elektrischen Widerstands zwischen den paarweisen Erfassungselektroden 11 und 12 zu erfassen.Because the electrical properties of the PM sensor element 10 be changed according to the change in the amount of particulate matter PM passing through the paired detection electrodes 11 and 12 It is possible to measure the amount of particulate matter PM contained in the exhaust gas based on the electrical resistance between the paired detection electrodes 11 and 12 capture.

Wenn die Steuereinheit 2 die äußere elektrische Energiequelle VCC anweist, elektrische Energie an den Heizerteil 300 zuzuführen, erzeugen die Heizelektroden 31 des Heizerteils 300 Heizenergie. Die erzeugte Heizenergie erhöht die Temperatur des Erfassungsteils 100. Dies macht es möglich, einen Isolationswiderstand des elektrischen Isolationssubstrats 13 zu verringern, und ein Kriechstrom fließt von dem Heizerteil 300 zu dem Erfassungsteil 100.If the control unit 2 the external electric power source VCC instructs electric power to the heater part 300 to supply, generate the heating electrodes 31 of the heater part 300 Heating energy. The generated heating energy increases the temperature of the detection part 100 , This makes it possible to provide an insulation resistance of the electrical insulation substrate 13 and a leakage current flows from the heater part 300 to the detection part 100 ,

Die Steuereinheit 2 vergleicht den Kriechstrom, wenn der Heizerteil 300 Heizenergie erzeugt, mit einem üblichen Kriechstrom, wenn der PM-Erfassungssensor 1 unter einer gewöhnlichen Bedingung arbeitet. Die Steuereinheit 2 erfasst ein Auftreten eines anormalen Zustands des PM-Erfassungssensors 1, wie etwa eine beschädigte Erfassungselektrode oder einen beschädigten Elektrodenleitungsteil bzw. Elektrodenzuleitungsteil, und einen Grad bzw. ein Ausmaß einer Verschlechterung von jeder der paarweisen Erfassungselektroden in dem PM-Sensorelement 10 auf Grundlage der Vergleichsergebnissen.The control unit 2 compares the leakage current when the heater part 300 Heating energy generated, with a conventional leakage current when the PM detection sensor 1 works under a common condition. The control unit 2 detects an occurrence of an abnormal state of the PM detection sensor 1 , such as a damaged detection electrode or a damaged electrode lead part, and a degree of deterioration of each of the paired detection electrodes in the PM sensor element 10 based on the comparison results.

Obwohl das elektrische Isolationssubstrat 13 aus Aluminiumoxid besteht, ist es zulässig, einen anderen wärmebeständigen Isolator wie etwa Spinell und Titandioxid (Titanoxid) anstelle von Aluminiumoxid zu verwenden, solange der Isolationswiderstand des elektrischen Isolationssubstrats 13 auf einer hohen Temperatur, zum Beispiel einer Temperatur innerhalb eines Bereichs von 100 Grad (°C) bis mehreren hundert Grad (°C), verringert wird und dadurch ein Kriechstrom fließt. In diesem Fall ist es notwendig, die Temperatureigenschaften einer Veränderung des Widerstandswerts des elektrischen Isolationssubstrats 13 im Voraus zu erfassen.Although the electrical insulation substrate 13 is made of alumina, it is permissible to use another heat-resistant insulator such as spinel and titanium dioxide (titanium oxide) in place of alumina, as long as the insulation resistance of the electrical insulating substrate 13 is reduced to a high temperature, for example, a temperature within a range of 100 degrees (° C) to several hundreds degrees (° C), thereby flowing a leakage current. In this case, it is necessary to have the temperature characteristics of a change of the resistance value of the electrical insulation substrate 13 to record in advance.

Die paarweisen Erfassungselektroden 11 und 12 in dem PM-Sensorelement 10 weisen eine Kammstruktur auf, bei der die Erfassungselektrode 11 und die Erfassungselektrode 12 an der (Ober-)Fläche des elektrischen Isolationssubstrats 13 in einer Kammform abwechselnd ausgebildet sind. Das heißt, dass jede der paarweisen Erfassungselektroden 11 und 12 aus einem Basis- bzw. Grundteil und einer Vielzahl von Hilfs- bzw. Neben- bzw. Zusatzelektroden einer Kammform besteht. Der Basis- bzw. Grundteil von jeder der Erfassungselektroden ist elektrisch mit einem entsprechenden Elektrodenleitungsteil bzw. Elektrodenzuleitungsteil verbunden.The paired detection electrodes 11 and 12 in the PM sensor element 10 have a comb structure in which the detection electrode 11 and the detection electrode 12 on the (top) surface of the electrical insulation substrate 13 are formed alternately in a comb shape. That is, each of the paired detection electrodes 11 and 12 consists of a base and a plurality of auxiliary or auxiliary or additional electrodes of a comb shape. The base portion of each of the detection electrodes is electrically connected to a corresponding electrode lead portion and electrode lead portion, respectively.

Bei der ersten beispielhaften Ausführungsform ist es zulässig, dass das PM-Sensorelement 10 des PM-Erfassungssensors 1 einen herkömmlichen Aufbau einer Ausführung mit Bezug auf elektrischen Widerstand, der einen Heizerteil und einen Erfassungsteil beinhaltet, sowie ein elektrisches Isolationssubstrat aufweist. Insbesondere weist die Steuereinheit 2 die äußere elektrische Energiequelle VCC an, elektrische Energie an den Heizerteil 300 zuzuführen, um die Temperatur des elektrischen Isolationssubstrats 13 und die Temperatur des Erfassungsteils 100 zwangsweise bzw. erzwungenermaßen zu erhöhen, die höher ist als die übliche Erfassungstemperatur des Erfassungsteils 100, wenn das PM-Sensorelement wie üblich arbeitet, um das Vorliegen von in dem Zielerfassungsgas enthaltenem Feinstaub PM zu erfassen. Wenn die Temperatur des elektrischen Isolationssubstrats 13 erhöht ist, wird in dem elektrischen Isolationssubstrat 13 zwangsweise ein Kriechstrom erzeugt. Die Steuereinheit 2 vergleicht den zwangsweise erzeugten Kriechstrom mit dem üblichen Kriechstrom, der in dem üblichen Erfassungsprozess des Erfassungsteils 100 erhalten wird, und erfasst ein Auftreten eines anormalen Zustands des Erfassungsteils 100 in dem PM-Sensorelement 10 auf Grundlage der Vergleichsergebnisse.In the first exemplary embodiment, it is permissible that the PM sensor element 10 of the PM detection sensor 1 a conventional structure of an embodiment with respect to electrical resistance, which includes a heater part and a detection part, as well as having an electrical insulation substrate. In particular, the control unit 2 the external electric power source VCC, electrical energy to the heater part 300 to supply the temperature of the electrical insulation substrate 13 and the temperature of the detection part 100 Forcibly or forced to increase, which is higher than the usual Detection temperature of the detection part 100 when the PM sensor element operates as usual to detect the presence of particulate matter PM contained in the target detection gas. When the temperature of the electrical insulation substrate 13 is increased in the electrical insulation substrate 13 Forcibly generates a leakage current. The control unit 2 compares the forcibly generated leakage current with the usual leakage current, which in the usual detection process of the detection part 100 is obtained, and detects occurrence of an abnormal state of the detection part 100 in the PM sensor element 10 based on the comparison results.

2B zeigt schematisch das Abgasreinigungssystem der die Brennkraftmaschine eines (nicht gezeigten) Dieselfahrzeugs darstellenden Dieselmaschine E/G. Insbesondere zeigt 2A eine vergrößerte Darstellung des PM-Erfassungssensors 1, der an dem gemäß 2B gezeigten Abgasrohr EX der Dieselmaschine E/G installiert ist. 2 B 12 schematically shows the exhaust gas purification system of the diesel engine E / G which is the engine of a diesel vehicle (not shown). In particular shows 2A an enlarged view of the PM detection sensor 1 who according to the 2 B shown exhaust pipe EX of the diesel engine E / G is installed.

Die gemäß 2B gezeigte Dieselmaschine E/G ist mit einem Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem bzw. einem Kraftstoffeinspritzsystem mit gemeinsamer Kraftstoffleitung ausgestattet. Das Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem erhöht den Druck von Kraftstoff durch eine Hochdruckpumpe PMP. Die gemeinsame Kraftstoffleitung R speichert den Kraftstoff mit einem konstanten hohen Druck und führt den unter hohem Druck stehenden Kraftstoff mittels eines Einspritzers INJ an jeden der Zylinder zu.The according to 2 B shown diesel engine E / G is equipped with a common rail fuel injection system and a common rail fuel injection system. The common rail fuel injection system increases the pressure of fuel through a high pressure pump PMP. The common rail R stores the fuel at a constant high pressure and supplies the high pressure fuel to each of the cylinders through an injector INJ.

Der PM-Erfassungssensor 1 ist auf der stromabwärts liegenden Seite des Dieselpartikelfilters DPF in dem Abgasrohr EX der Dieselmaschine E/G platziert. Die Steuereinheit 2 und jeder der Teile der Dieselmaschine E/G steuern den Betrieb des PM-Erfassungssensors 1. Die Steuereinheit 2 erfasst Feinstaub PM, der in dem als das Ziel Erfassungsgas dienenden Abgas enthalten ist, auf Grundlage der Ausgabesignale des PM-Erfassungssensors 1. Die Steuereinheit 2 weist die Funktion zum Erfassen eines Auftretens eines anormalen Zustands des PM-Erfassungssensors 1 auf. Die Steuereinheit 2 und das Steuerverfahren von dieser werden nachstehend ausführlich beschrieben.The PM detection sensor 1 is placed on the downstream side of the diesel particulate filter DPF in the exhaust pipe EX of the diesel engine E / G. The control unit 2 and each of the parts of the diesel engine E / G controls the operation of the PM detection sensor 1 , The control unit 2 detects particulate matter PM contained in the exhaust gas serving as the target detection gas based on the output signals of the PM detection sensor 1 , The control unit 2 has the function of detecting an abnormal state occurrence of the PM detection sensor 1 on. The control unit 2 and the control method thereof will be described in detail below.

Es wird nun unter Bezugnahme auf 2B eine Beschreibung des Aufbaus des Abgasreinigungssystems der fahrzeugseitigen Dieselmaschine eines Kraftfahrzeugs gegeben.It will now be referring to 2 B a description of the structure of the exhaust gas purification system of the vehicle-side diesel engine of a motor vehicle given.

Wie es gemäß 2B gezeigt ist, ist an einem Abgaskrümmer der Dieselmaschine E/G ein Turbinenrad TRB installiert. Wenn ein Turbolader TRBCGR gemäß der Drehung des Turbinenrads TRB arbeitet, wird komprimierte Luft über einen Zwischenkühler CLRINT an den Ansaugkrümmer MHIN zugeführt.As it is according to 2 B 1, a turbine wheel TRB is installed on an exhaust manifold of the diesel engine E / G. When a turbocharger TRB CGR operates according to the rotation of the turbine wheel TRB, compressed air is supplied to the intake manifold MH IN via an intercooler CLR INT .

Ein Teil des Abgases, das von einem Auslasskrümmer MHEX abgeführt wird, wird über ein EGR-Ventil VEGR und einen EGR-Kühler CLREGR an den Ansaugkrümmer MHIN rückgeführt. Eine zwangsweise Zu-/Rückführung erhöht die Menge von Ansaugluft, um eine Verbrennungseffizienz zu erhöhen, und EGR (Abgasrückführung) unterdrückt bzw. dämpft die Verbrennung der Dieselmaschine, um zu unterbinden, dass Stickstoffoxid (NOx) an die Umgebungsluft des Kraftfahrzeugs abgeführt wird.Part of the exhaust gas discharged from an exhaust manifold MH EX is returned to the intake manifold MH IN via an EGR valve V EGR and an EGR cooler CLR EGR . Forcible supply / recirculation increases the amount of intake air to increase combustion efficiency, and EGR (exhaust gas recirculation) suppresses combustion of the diesel engine to prevent nitrogen oxide (NOx) from being discharged to the ambient air of the motor vehicle.

Eine Einheit, die einen Dieseloxidationskatalysator DOC aufweist, und ein Dieselpartikelfilter DPF sind an dem Abgasrohr EX installiert, das mit dem Auslasskrümmer MHEX verbunden ist, um das von der Dieselmaschine ausgestoßene Abgas zu reinigen. Das heißt, dass unverbrannte Bestandteile bzw. Komponenten, wie etwa Kohlenwasserstoff HC, Kohlenstoffmonoxid und Stickstoffoxid NO, oxidiert werden, wenn das Abgas durch das Abgasrohr EX strömt, nachdem es von der Dieselmaschine ausgestoßen wurde, und das Dieselpartikelfilter DPF Ruß, einen löslichen organischen Anteil (SOF) und aus anorganischen Bestandteilen bestehenden Feinstaub PM, die in dem Abgas enthalten sind, einfängt. Das Dieselpartikelfilter DPF ist auf der stromabwärts liegenden Seite der Einheit mit dem Dieseloxidationskatalysator (DOC) platziert, wie es gemäß 2B gezeigt ist.A unit including a diesel oxidation catalyst DOC and a diesel particulate filter DPF are installed on the exhaust pipe EX connected to the exhaust manifold MH EX for purifying exhaust gas discharged from the diesel engine. That is, unburned components such as hydrocarbon HC, carbon monoxide, and nitrogen oxide NO are oxidized as the exhaust gas flows through the exhaust pipe EX after being exhausted from the diesel engine, and the diesel particulate filter DPF soot becomes a soluble organic fraction (SOF) and consisting of inorganic particulate PM, which are contained in the exhaust gas captures. The diesel particulate filter DPF is placed on the downstream side of the diesel oxidation catalyst (DOC) unit, as shown in FIG 2 B is shown.

Im Allgemeinen wird ein derartiger Dieseloxidationskatalysator DOC an/auf einer (Ober-)Fläche eines bekannten monolytischen Trägers getragen, Zum Beispiel einem aus Cordierit bestehenden keramischen Körper mit einer Wabenstruktur. Wenn das Dieselpartikelfilter DPF zwangsweise regeneriert wird, wird Kraftstoff zugeführt und bei einer Oxidation verbrannt. Dies erhöht die Temperatur des Abgases und der Oxide des Dieseloxidationskatalysators DOC und beseitigt Ruß oder in Feinstaub PM enthaltene Fraktionsbestandteile. Durch Oxidation von Stickstoffoxid NO erzeugtes Stickstoffdioxid NO2 wird als Oxidationsmittel von Feinstaub PM verwendet, der in dem DPF angesammelt ist, das auf der stromabwärts liegenden Seite der Einheit mit dem Dieseloxidationskatalysator DOC platziert ist. Dies macht es möglich, eine kontinuierliche Oxidation auszuführen.In general, such a diesel oxidation catalyst DOC is supported on a (top) surface of a known monolithic carrier, for example, a honeycomb ceramic body made of cordierite. When the diesel particulate filter DPF is forcibly regenerated, fuel is supplied and burned upon oxidation. This increases the temperature of the exhaust gas and the oxides of the diesel oxidation catalyst DOC and removes soot or fraction components contained in particulate matter PM. Nitrogen dioxide NO 2 generated by oxidation of nitrogen oxide NO is used as the oxidizer of particulate matter PM accumulated in the DPF placed on the downstream side of the diesel oxidation catalyst DOC unit. This makes it possible to carry out a continuous oxidation.

Das Dieselpartikelfilter DPF weist eine Filterstruktur einer Wall-Flow- bzw. Wandstromausführung auf, die wohlbekannt ist. Zum Beispiel wird ein poröser keramischer Körper mit Wabenstruktur extrudiert ausgeformt. Der poröse keramische Körper mit Wabenstruktur besteht aus wärmebeständiger Keramik wie etwa Cordierit. An der Einlassfläche des Dieselpartikelfilters DPF sind Zellen abwechselnd durch Verschlusselemente verschlossen, so dass die Fläche der Einlassfläche ein Schachbrettmuster aufweist, bei dem eine von benachbarten Zellen verschlossen ist und die andere Zelle offen ist, und die Auslassfläche weist das Schachbrettmuster auf, bei dem eine von benachbarten Zellen verschlossen ist und die andere Zelle offen ist. Das heißt, dass das Dieselpartikelfilter DPF aus einer Vielzahl von Zellen aufgebaut ist, die durch Zellwände ausgebildet sind. Ein Endteil von jeder der Zellen ist offen und der andere Endteil von dieser ist verschlossen, so dass die verschlossenen Teile auf jeder der Einlassfläche und der Auslassfläche des Dieselpartikelfilters DPF abwechselnd ausgebildet sind.The diesel particulate filter DPF has a filter structure of a wall-flow type, which is well known. For example, a honeycomb porous ceramic body is extruded. The honeycomb porous ceramic body is made of heat-resistant ceramics such as cordierite. At the inlet surface of the diesel particulate filter DPF, cells are alternately closed by shutter members so that the area of the inlet surface has a checkerboard pattern in which one of adjacent cells is closed and the other cell is open, and the Outlet surface has the checkerboard pattern in which one of adjacent cells is closed and the other cell is open. That is, the diesel particulate filter DPF is composed of a plurality of cells formed by cell walls. One end part of each of the cells is open, and the other end part thereof is closed, so that the closed parts are alternately formed on each of the inlet surface and the outlet surface of the DPF DPF.

Jede der Zellen ist entlang der Längsrichtung des Dieselpartikelfilters DPF parallel ausgebildet. Insbesondere weisen die Zellwände in den benachbarten Zellen eine poröse Struktur auf, die das Abgas durchströmt. Die poröse Struktur der Zellwände (die porösen Zellwände) fangen in dem Abgas enthaltenen Feinstaub PM ein, wenn das Abgas die porösen Zellwände durchströmt.Each of the cells is formed in parallel along the longitudinal direction of the DPF DPF. In particular, the cell walls in the adjacent cells have a porous structure through which the exhaust gas flows. The porous structure of the cell walls (the porous cell walls) trap particulate matter PM contained in the exhaust gas as the exhaust gas flows through the porous cell walls.

Es ist möglich, ein Dieselpartikelfilter durchgängiger Art auszubilden, das aus dem Dieseloxidationskatalysator DOC und dem Dieselpartikelfilter DPF aufgebaut ist.It is possible to form a diesel particulate filter of the general type composed of the diesel oxidation catalyst DOC and the diesel particulate filter DPF.

In dem Abgasrohr EX ist ein Differenzdrucksensor SP platziert, um die in dem Dieselpartikelfilter DPF angesammelte Menge von Feinstaub PM zu überwachen.In the exhaust pipe EX, a differential pressure sensor SP is placed to monitor the amount of particulate matter PM accumulated in the diesel particulate filter DPF.

Der Differenzdrucksensor SP ist mit dem Abgasrohr EX auf der stromaufwärts liegenden Seite und der stromabwärts liegenden Seite des Dieselpartikelfilters DPF über Druckeinführungsrohre verbunden. Der Differenzdrucksensor SP erfasst den Druck des Abgases auf der stromaufwärts liegenden Seite und der stromabwärts liegenden Seite des Dieselpartikelfilters DPF, und er gibt ein Erfassungssignal aus, das der Druckdifferenz entspricht, die auf der stromaufwärts liegenden Seite und der stromabwärts liegenden Seite des Dieselpartikelfilters DPF erfasst wird.The differential pressure sensor SP is connected to the exhaust pipe EX on the upstream side and the downstream side of the diesel particulate filter DPF via pressure introduction pipes. The differential pressure sensor SP detects the pressure of the exhaust gas on the upstream side and the downstream side of the DPF, and outputs a detection signal corresponding to the pressure difference detected on the upstream side and the downstream side of the DPF DPF ,

Ferner sind Temperatursensoren S1, S2 und S3 auf der stromaufwärts liegenden Seite der Einheit mit dem Dieseloxidationskatalysator DOC, der stromaufwärts liegenden Seite und der stromabwärts liegenden Seite des Dieselpartikelfilters DPF platziert, um die Temperatur des Abgases zu erfassen.Further, temperature sensors S1, S2, and S3 are placed on the upstream side of the unit having the diesel oxidation catalyst DOC, the upstream side, and the downstream side of the diesel particulate filter DPF to detect the temperature of the exhaust gas.

Die Steuereinheit 2 überwacht den Zustand eines Aktivierens des Katalysators in der Einheit mit dem Dieseloxidationskatalysator DOC und den Zustand eines Einfangens des Feinstaubs PM in dem Dieselpartikelfilter DPF auf Grundlage der von den verschiedenen Sensoren SP, S1, S2, S3 usw. übermittelten Erfassungssignale.The control unit 2 monitors the state of activating the catalyst in the unit with the diesel oxidation catalyst DOC and the state of trapping the particulate matter PM in the diesel particulate filter DPF on the basis of the detection signals transmitted from the various sensors SP, S1, S2, S3 and so on.

Wenn die in dem Dieselpartikelfilter DPF angesammelte Menge von Feinstaub PM einen vorbestimmten zulässigen Wert überschreitet, führt die Steuereinheit 2 den Prozess zum Verbrennen des in dem Dieselpartikelfilter DPF angesammelten Feinstaubs zwangsweise aus, um das Dieselpartikelfilter DPF zu regenerieren, und den Feinstaub PM aus dem Dieselpartikelfilter DPF zu beseitigen.When the amount of particulate matter PM accumulated in the diesel particulate filter DPF exceeds a predetermined allowable value, the control unit performs 2 forcibly regenerate the particulate matter accumulated in the diesel particulate filter DPF to regenerate the diesel particulate filter DPF and remove particulate matter PM from the diesel particulate filter DPF.

Weiterhin empfängt die Steuereinheit 2 verschiedene Sensorerfassungssignale, um den Betriebszustand der Brennkraftmaschine E/G zu erfassen, wie etwa Erfassungssignale hinsichtlich einer Ansaugluftmenge und einer Temperatur der Ansaugluft, die von einem Luftmengenmesser AFM übermittelt werden, einer Temperatur von Schmieröl der Brennkraftmaschine, einer Temperatur von Kühlwasser, einer Drehzahl der Brennkraftmaschine und eines Grads einer Öffnung in einem Drosselventil.Furthermore, the control unit receives 2 various sensor detection signals for detecting the operating state of the internal combustion engine E / G, such as intake air quantity and intake air temperature detection signals transmitted from an air flow meter AFM, a temperature of engine lubricating oil, a temperature of cooling water, a rotational speed of the internal combustion engine and a degree of opening in a throttle valve.

Die Steuereinheit 2 berechnet die Kraftstoffeinspritzmenge und die Kraftstoffeinspritzzeit auf Grundlage der empfangenen Sensorerfassungssignale.The control unit 2 calculates the fuel injection amount and the fuel injection time on the basis of the received sensor detection signals.

Zusätzlich zu den vorgenannten Merkmalen weist die Steuereinheit 2 eine (nicht gezeigt) elektrische Energiequelle an, elektrische Energie an den Heizerteil 300 zuzuführen, um den Erfassungsteil 100 auf eine Temperatur von nicht weniger als eine vorbestimmte Temperatur zu erhitzen, erfasst sie eine Veränderung einer Ausgabespannung des Erfassungsteils 100 auf Grundlage eines Kriechstroms, der in dem Erfassungsteil 100 ausgehend von dem Heizerteil 300 fließt, und vergleicht sie die erfasste Veränderung der Ausgabespannung mit der üblichen Veränderung, die bei der üblichen Ausgabe des Erfassungsteils 100 erhalten wird, um ein Auftreten eines anormalen Zustands des Erfassungsteils 100 zu erfassen.In addition to the aforementioned features, the control unit 2 a (not shown) electrical energy source, electrical energy to the heater part 300 to supply the detection part 100 to heat to a temperature of not less than a predetermined temperature, it detects a change of an output voltage of the detecting part 100 based on a leakage current in the detection part 100 starting from the heater part 300 flows, and compares the detected change in the output voltage with the usual change in the usual output of the detection part 100 is obtained to detect an abnormal condition of the detecting part 100 capture.

Als nächstes wird eine Beschreibung des grundlegenden Betriebs des PM-Erfassungssensors 1 gemäß der ersten Beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben.Next, a description will be given of the basic operation of the PM detection sensor 1 according to the first exemplary embodiment of the present invention.

Wie es gemäß 2A und 2B gezeigt ist, wird das als das Zielerfassungsgas dienende Abgas, das von der Brennkraftmaschine E/G ausgestoßen wird, über ein oder mehrere Lochöffnungen 411-1, die in dem Abdeckungsgehäuse 40 des PM-Erfassungssensors 1 ausgebildet sind, in das Innere des PM-Erfassungssensors 1 eingebracht, wobei die Lochöffnungen 411-1 aus Sicht der Strömung des Abgases auf der stromaufwärts liegenden Seite in dem PM-Erfassungssensor 1 ausgebildet sind. Das Abgas kommt mit dem PM-Sensorelement 10 in Berührung und wird durch ein oder mehrere Lochöffnungen 411-2, die in dem Abdeckungsgehäuse 40 des PM-Erfassungssensors 1 ausgebildet sind, nach außerhalb des PM-Erfassungssensors 1 abgegeben, wobei die Lochöffnungen 411-2 aus Sicht der Strömung des Abgases auf der stromabwärts liegenden Seite in dem PM-Erfassungssensor 1 ausgebildet sind.As it is according to 2A and 2 B 11, the exhaust gas serving as the target detection gas discharged from the engine E / G is transmitted through one or more hole openings 411-1 in the cover housing 40 of the PM detection sensor 1 are formed in the interior of the PM detection sensor 1 introduced, with the hole openings 411-1 from the viewpoint of the flow of the exhaust gas on the upstream side in the PM detection sensor 1 are formed. The exhaust gas comes with the PM sensor element 10 in contact and passes through one or more hole openings 411-2 in the cover housing 40 of the PM detection sensor 1 are formed, outside of the PM detection sensor 1 delivered, with the hole openings 411-2 from the perspective of the flow the exhaust gas on the downstream side in the PM detection sensor 1 are formed.

Falls Feinstaub PM nicht durch das Dieselpartikelfilter DPF eingefangen wird und auf dessen stromabwärts liegende Seite strömt, wird der nicht eingefangene Feinstaub PM in das Innere des PM-Erfassungssensors 1 eingeführt und erreicht er den Erfassungsteil 100 des PM-Sensorelements 10. Der Feinstaub PM wird dann an den paarweisen Erfassungselektroden 11 und 12 und der (Ober-)Fläche des elektrischen Isolationssubstrats 13 zwischen den paarweisen Erfassungselektroden 11 und 12 angesammelt.If particulate matter PM is not trapped by the diesel particulate filter DPF and flows on the downstream side thereof, the particulate matter PM not trapped becomes the inside of the PM detection sensor 1 introduced and reached the detection part 100 of the PM sensor element 10 , The particulate matter PM is then applied to the paired detection electrodes 11 and 12 and the (top) surface of the electrical insulation substrate 13 between the paired detection electrodes 11 and 12 accumulated.

Da die Erfassungselektroden 11 und 12 in dem Erfassungsteil 100 eine Kammstruktur aufweisen und abwechselnd mit einem vorbestimmten Abstand zueinander ausgebildet sind, fließt kein Strom zwischen den paarweisen Erfassungselektroden 11 und 12, solange der PM-Erfassungssensor 1 eine Anfangsbedingung beibehält.Since the detection electrodes 11 and 12 in the detection part 100 have a comb structure and are formed alternately at a predetermined distance from each other, no current flows between the paired detection electrodes 11 and 12 as long as the PM detection sensor 1 maintains an initial condition.

Da Feinstaub PM leitfähige Rußpartikel enthält, fließt zwischen den paarweisen Erfassungselektroden 11 und 12 ein Strom, wenn der elektrische Widerstand zwischen den paarweisen Erfassungselektroden 11 und 12 erheblich verringert ist, wenn derartiger Feinstaub PM allmählich angesammelt wird, wenn das Abgas mit den Erfassungselektroden 11 und 12 in dem PM-Sensorelement 10 des PM-Erfassungssensors 1 in Berührung kommt. Da der elektrische Widerstand zwischen den paarweisen Erfassungselektroden 11 und 12 abhängig von der Menge von Feinstaub PM verändert wird, die zwischen den paarweisen Erfassungselektroden 11 und 12 angesammelt wird, ist es möglich, Feinstaub PM, der in dem Abgas enthalten ist, das auf der stromabwärts liegenden Seite des Dieselpartikelfilters DPF strömt, auf Grundlage des elektrischen Widerstands zwischen den paarweisen Erfassungselektroden 11 und 12 in dem PM-Sensorelement 10 zu erfassen. Dies zeigt, dass der PM-Erfassungssensor 1 verwendet werden kann, um ein Auftreten eines anormalen Zustands oder eines Fehlers bzw. einer Störung des Dieselpartikelfilters DPF zu erfassen.Since particulate matter PM contains conductive soot particles, it flows between the paired detection electrodes 11 and 12 a current when the electrical resistance between the paired detection electrodes 11 and 12 is significantly reduced when such particulate matter PM is gradually accumulated when the exhaust gas with the detection electrodes 11 and 12 in the PM sensor element 10 of the PM detection sensor 1 comes into contact. As the electrical resistance between the paired detection electrodes 11 and 12 depending on the amount of particulate matter PM is changed between the paired detection electrodes 11 and 12 is accumulated, it is possible to fine particulate matter PM contained in the exhaust gas flowing on the downstream side of the DPF based on the electrical resistance between the paired detection electrodes 11 and 12 in the PM sensor element 10 capture. This shows that the PM detection sensor 1 may be used to detect an occurrence of an abnormal condition or a failure of the diesel particulate filter DPF.

Um zu gewährleisten, dass Feinstaub PM eingefangen wird, ist es ausreichend, das PM-Sensorelement 10 in dem Abgasrohr EX so anzuordnen, dass der Erfassungsteil 100 auf die stromaufwärts liegende Seite des Stroms des Abgases zeigt. Da die Isolationsschutzschicht 14 an/auf der (Ober-)Fläche des elektrischen Isolationssubstrats mit Ausnahme des Erfassungsteils 100 ausgebildet ist, macht es dies weiterhin möglich zu vermeiden, dass Feinstaub an den Leitungsteilen 111, 112 und dem Heizerteil 300 angesammelt wird.To ensure that particulate matter PM is captured, it is sufficient to use the PM sensor element 10 in the exhaust pipe EX to be arranged so that the detection part 100 to the upstream side of the flow of exhaust gas. As the insulation protective layer 14 on / on the (top) surface of the electrical insulation substrate except for the detection part 100 is formed, it still makes it possible to avoid fine dust on the pipe parts 111 . 112 and the heater part 300 is accumulated.

Die Anschlussteile 121, 122, 321 und 322 sind an dem entfernten Endteil des PM-Sensorelements 10 ausgebildet. Die Anschlussteile 121, 122, 321 und 322 sind außerhalb des Abgasrohrs EX platziert und über Draht-/Kabelstränge mit der Steuereinheit 2 elektrisch verbunden.The connecting parts 121 . 122 . 321 and 322 are at the distal end portion of the PM sensor element 10 educated. The connecting parts 121 . 122 . 321 and 322 are placed outside the exhaust pipe EX and via wire / cable strands with the control unit 2 electrically connected.

Während des Schritts zum Erfassen von in dem Abgas enthaltenem Feinstaub PM ist es bevorzugt, dass die Steuereinheit 2 die elektrische Energiequelle anweist, elektrische Energie an den Heizerteil 300 in den PM-Sensorelement 10 des PM-Erfassungssensors 1 zuzuführen, damit der Erfassungsteil 100 eine Temperatur von weniger als 600°C aufweist, zum Beispiel innerhalb eines Bereichs von 200°C bis 400°C. An dem Erfassungsteil 100 angesammelter Feinstaub PM verbrennt bei einer Temperatur innerhalb dieses Temperaturbereichs nicht.During the step of detecting particulate matter PM contained in the exhaust gas, it is preferable that the control unit 2 the electric power source instructs electric power to the heater part 300 in the PM sensor element 10 of the PM detection sensor 1 supply, so that the detection part 100 a temperature of less than 600 ° C, for example within a range of 200 ° C to 400 ° C. At the detection part 100 Accumulated particulate matter PM does not burn at a temperature within this temperature range.

Wie es bei den gemäß 1A gezeigten Temperatureigenschaften von Aluminiumoxid gezeigt ist, wird der Isolationswiderstandswert von das elektrische Isolationssubstrat 13 bildendem Aluminiumoxid verringert, wenn die Temperatur von Aluminiumoxid, das das elektrische Isolationssubstrat 13 bildet, erhöht wird.As with the according to 1A shown temperature characteristics of alumina, the insulation resistance value of the electrical insulation substrate 13 alumina is reduced when the temperature of alumina forming the electrical insulation substrate 13 forms, is increased.

Bei der ersten beispielhaften Ausführungsform erfasst die Steuereinheit 2 ein Auftreten eines anormalen Zustands des PM-Erfassungssensors 1, insbesondere eines anormalen Zustands des PM-Sensorelements 10, auf Grundlage des Ausgabesignals des PM-Erfassungssensors 1, wenn der Erfassungsteil 100 in dem PM-Sensorelement 10 des PM-Erfassungssensors 1 auf eine Temperatur von nicht weniger als 600°C erhitzt ist, was nicht weniger als eine vorbestimmte Temperatur ist, auf der der Feinstaub PM zu verbrennen beginnt.In the first exemplary embodiment, the control unit detects 2 an occurrence of an abnormal state of the PM detection sensor 1 , in particular an abnormal state of the PM sensor element 10 , based on the output signal of the PM detection sensor 1 when the detection part 100 in the PM sensor element 10 of the PM detection sensor 1 is heated to a temperature of not less than 600 ° C, which is not less than a predetermined temperature at which the particulate matter PM starts to burn.

Wie es vorstehend beschrieben ist, wie es gemäß 1A gezeigt ist, wird der Isolationswiderstandswert von Aluminiumoxid erheblich verringert, wenn die Temperatur des PM-Erfassungssensors 1 erhöht wird. Dies macht es möglich, einen Kriechstrom von den Heizelektroden 31 des Heizerteils 300 über das elektrische Isolationssubstrat 13 zu den Erfassungselektroden 11 und 12 zu erzeugen (wie es durch eine gepunktete Linie in 1B angedeutet ist).As described above, as according to 1A is shown, the insulation resistance of alumina is significantly reduced when the temperature of the PM detection sensor 1 is increased. This makes it possible to get a leakage current from the heating electrodes 31 of the heater part 300 over the electrical insulation substrate 13 to the detection electrodes 11 and 12 to generate (as indicated by a dotted line in 1B is indicated).

Die erste beispielhafte Ausführungsform verwendet das vorgenannte Phänomen hinsichtlich des Kriechstroms. Im Speziellen weist die Steuereinheit 2, die als eine Anormalitätserfassungseinrichtung arbeitet, die elektrische Energieversorgung an, elektrische Energie an die Heizelektroden 31 in dem Heizerteil 300 zuzuführen, um die Temperatur des Erfassungsteils 100 des PM-Sensors 10 zwangsweise zu erhöhen und Kriechstrom fließen zu lassen. Die Steuereinheit 2 empfängt das Ausgabeerfassungssignal des PM-Erfassungssensors 1 und berechnet eine Differenz zwischen dem Ausgabeerfassungssignal, das während des gewöhnlichen Betriebs des PM-Erfassungssensors 1 erhalten wird, und dem Ausgabeerfassungssignal, wenn die Temperatur des PM-Sensorelements 10 zwangsweise erhöht ist. Die Steuereinheit 2 erfasst einen anormalen Zustand des PM-Sensorelements 10, wie etwa eine Verschlechterung bzw. Alterung der Erfassungselektroden 11 und 12 und die beschädigte Erfassungselektrode oder den beschädigten Elektrodenleitungsteil in dem PM-Sensorelement 10, auf Grundlage der berechneten Differenz der Ausgabeerfassungssignale.The first exemplary embodiment uses the aforementioned phenomenon of leakage current. In particular, the control unit 2 serving as an abnormality detecting means, the electric power supply to, electrical energy to the heating electrodes 31 in the heater part 300 to supply the temperature of the detection part 100 of the PM sensor 10 forcibly increase and let leakage current flow. The control unit 2 receives the output detection signal of the PM detection sensor 1 and calculates a difference between the output detection signal generated during the ordinary operation of the PM detection sensor 1 is obtained, and the output detection signal when the temperature of the PM sensor element 10 forcibly increased. The control unit 2 detects an abnormal state of the PM sensor element 10 such as deterioration of the detection electrodes 11 and 12 and the damaged detection electrode or the damaged electrode lead part in the PM sensor element 10 based on the calculated difference of the output detection signals.

3 ist eine Darstellung, die die Temperatureigenschaften des PM-Erfassungssensors 1, sowie Bewertungsbedingungen und eine Schaltungsanordnung zeigt, die zum Vergleichen eines normalen Erfassungssignals des PM-Erfassungssensors 1 mit einem anormalen Erfassungssignal des PM-Erfassungssensors 1 verwendet werden, wenn die Erfassungselektrode oder der Elektrodenleitungsteil von dieser beschädigt oder gebrochen ist. 3 is a representation showing the temperature characteristics of the PM detection sensor 1 and evaluation conditions, and a circuit arrangement for comparing a normal detection signal of the PM detection sensor 1 with an abnormal detection signal of the PM detection sensor 1 be used when the detection electrode or the electrode line part of this is damaged or broken.

Der Widerstand R zwischen den Erfassungselektroden 11 und 12 (den Zahnelektroden einer Kammform) in dem Erfassungsteil 100 ist elektrisch mit der elektrischen Energiequelle VCC von 5 Volt verbunden.The resistance R between the detection electrodes 11 and 12 (the tooth electrodes of a comb shape) in the detection part 100 is electrically connected to the electric power source VCC of 5 volts.

Wie es gemäß 3 gezeigt ist, gibt die Schaltung des PM-Erfassungssensors 1 die Spannung zwischen den Anschlüssen des Teilungswiderstands R2 als das Erfassungssignal des Erfassungsteils 100 aus. Der Teilungswiderstand R2 ist in Reihe mit Erde bzw. Masse geschaltet. Ferner ist die Heizelektrode (der Heizerwiderstand RH) 31 des Heizerteils 300 in Reihe mit der heizerseitigen elektrischen Energiequelle VB (14 Volt) und einem MOS-FET und einem Nebenschlusswiderstand R1 geschaltet. Die Steuereinheit 2 passt die Temperatur des Heizerteils 300 als Grundlage des Heizerstroms an, der durch die Spannung VA zwischen den Anschlüssen des Nebenschlusswiderstands R1 und die Heizerspannung VRH berechnet wird. Der Aluminiumoxid-Isolationswiderstand RAL des elektrischen Isolationssubstrats 13, das aus Aluminiumoxid besteht, ist zwischen dem Widerstand R und dem Heizerwiderstand RH platziert.As it is according to 3 is shown gives the circuit of the PM detection sensor 1 the voltage between the terminals of the dividing resistor R2 as the detection signal of the detection part 100 out. The division resistor R2 is connected in series with earth or ground. Further, the heating electrode (the heater resistance RH) 31 of the heater part 300 connected in series with the heater-side electric power source VB (14 volts) and a MOS-FET and a shunt resistor R1. The control unit 2 adjusts the temperature of the heater part 300 as the basis of the heater current calculated by the voltage VA between the terminals of the shunt resistor R1 and the heater voltage VRH. The alumina insulation resistance RAL of the electrical insulation substrate 13 made of alumina is placed between the resistor R and the heater resistor RH.

Auf Grundlage der Ausgabespannung V-AUSGABE des Erfassungsteils 100 erfasst die Steuereinheit 2 die Veränderung des Erfassungselektrodenwiderstands R gemäß der Menge von Feinstaub PM, die zwischen den Erfassungselektroden 11 und 12 in dem Erfassungsteil 100 angesammelt ist, wenn keine elektrische Energie an den Heizerteil 300 zugeführt wird.Based on the output voltage V-OUT of the detection part 100 detects the control unit 2 the variation of the detection electrode resistance R according to the amount of particulate matter PM between the detection electrodes 11 and 12 in the detection part 100 accumulated when no electrical energy to the heater part 300 is supplied.

Andererseits erfasst die Steuereinheit 2 auf Grundlage der Ausgabespannung V-AUSGABE des Erfassungsteils 100 die Veränderung des Erfassungselektrodenwiderstands R, die durch einen Kriechstrom verursacht wird, der erzeugt wird, wenn der Heizerteil 300 zwangsweise erhitzt wird und der Isolationswiderstand des elektrischen Isolationssubstrats 13, das aus Aluminium besteht, verringert wird.On the other hand, the control unit detects 2 based on the output voltage V-OUT of the detection part 100 the change of the detection electrode resistance R caused by leakage current generated when the heater part 300 is forcibly heated and the insulation resistance of the electrical insulation substrate 13 , which is made of aluminum, is reduced.

Es wird nun unter Bezugnahme auf 4 eine Beschreibung des Verfahrens zum Erfassen eines Auftretens eines anormalen Zustands des Erfassungsteils des PM-Sensorelements 10 in dem PM-Erfassungssensor 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform unter Verwendung eines Kriechstroms durch eine Anormalitätserfassungseinrichtung gegeben.It will now be referring to 4 a description of the method for detecting an occurrence of an abnormal state of the detection part of the PM sensor element 10 in the PM detection sensor 1 according to the first exemplary embodiment, using a leakage current through an abnormality detecting means.

4 ist eine Darstellung, die ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zum Erfassen eines Auftretens eines anormalen Zustands in dem PM-Erfassungssensor 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 4 FIG. 15 is a diagram showing a flowchart of the abnormal state occurrence detection method in the PM detection sensor. FIG 1 according to the first exemplary embodiment of the present invention.

In dem Schritt S100, der die Notwendigkeit einer Ausführung der Anormalitätserfassung erfasst, erfasst die Steuereinheit 2, ob die aktuelle Zeit die Zeit zum Erhitzen des Erfassungsteils 100 durch den Heizerteil 300, um das PM-Sensorelement 10 zu regenerieren, ist oder nicht.In the step S100, which detects the necessity of executing the abnormality detection, the control unit detects 2 Whether the current time is the time to heat the detection part 100 through the heater part 300 to the PM sensor element 10 to regenerate is or is not.

Wenn das Erfassungsergebnis in Schritt 5100 die Notwendigkeit einer Erhitzung und Regeneration des Heizerteils 300 in dem PM-Sensorelement 10 anzeigt (”JA” in Schritt S100), geht der Betriebsablauf zu Schritt S110, um elektrische Energie an den Heizerteil 300 zuzuführen und den an dem Erfassungsteil 100 angesammelten Feinstaub PM zu verbrennen.If the detection result in step 5100 the need for heating and regeneration of the heater part 300 in the PM sensor element 10 indicates ("YES" in step S100), the operation goes to step S110 to supply electric power to the heater part 300 supply and the at the detection part 100 to burn accumulated particulate matter PM.

Andererseits, wenn das Erfassungsergebnis in Schritt S100 keine Notwendigkeit zum Erhitzen und Regenerieren des Erfassungsteils 100 durch den Heizerteil 300 in den PM-Sensorelement 10 anzeigt (”NEIN” in Schritt S100), schließt die Steuereinheit 2 den gemäß 4 gezeigten Anormalitätserfassungsprozess ab.On the other hand, if the detection result in step S100, there is no need to heat and regenerate the detection part 100 through the heater part 300 in the PM sensor element 10 indicates ("NO" in step S100), closes the control unit 2 according to 4 shown abnormality detection process.

In Schritt S110 weist die Steuereinheit 2 die elektrische Energiequelle an, elektrische Energie an den Heizerteil 300 zuzuführen, um den Feinstaub PM zu verbrennen, der an dem Teil zwischen den Erfassungselektroden 11 und 12 in dem PM-Sensorelement 10 angesammelt ist. Dies macht es möglich, ein Erzeugen jeglichen Kriechstroms zu vermeiden und die Temperatur des Erfassungsteils 100 auf eine vorbestimmte PM-Verbrennungstemperatur (zum Beispiel 600°C) zu erhöhen, auf der Feinstaub PM verbrannt und von dem Erfassungsteil 100 beseitigt wird. Der Betriebsablauf geht zu Schritt S120.In step S110, the control unit 2 the electrical energy source, electrical energy to the heater part 300 to burn the particulate matter PM at the part between the detection electrodes 11 and 12 in the PM sensor element 10 is accumulated. This makes it possible to avoid generating any leakage current and the temperature of the detection part 100 to increase to a predetermined PM combustion temperature (for example, 600 ° C), burned on the particulate matter PM and from the detection part 100 is eliminated. The operation goes to step S120.

In Schritt S120 erfasst die Steuereinheit 2, ob der Schritt einer Verbrennung von Feinstaub PM abgeschlossen ist oder nicht. Im Speziellen erfasst die Steuereinheit 2, ob der berechnete Widerstand R zwischen den paarweisen Erfassungselektroden 11 und 12 auf Grundlage der Ausgabespannung V-AUSGABE des Erfassungsteils 100 kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist oder nicht. Die Steuereinheit 2 erfasst, ob die Zeitdauer einer Zuführung elektrischer Energie an den Heizerteil 300 eine vorbestimmte Zeitdauer überschreitet oder nicht. In step S120, the control unit detects 2 whether or not the step of PM PM combustion is completed. In particular, the control unit detects 2 Whether the calculated resistance R between the paired detection electrodes 11 and 12 based on the output voltage V-OUT of the detection part 100 is smaller than a predetermined threshold or not. The control unit 2 detects whether the period of time a supply of electrical energy to the heater part 300 exceeds a predetermined period of time or not.

Wenn das Erfassungsergebnis in Schritt S120 den Abschluss des Schritts einer Verbrennung des Feinstaubs PM anzeigt (”JA” in Schritt S120), geht der Betriebsablauf zu Schritt S130. In Schritt S130 weist die Steuereinheit 2 die elektrische Energiequelle an, elektrische Energie an den Heizerteil 300 in dem PM-Sensorelement 10 zuzuführen, um den Erfassungsteil 100 zwangsweise zu erhitzen und zwangsweise zu ermöglichen, dass ein Kriechstrom in dem PM-Sensorelement 10 erzeugt wird und fließt.When the detection result in step S120 indicates the completion of the step of combustion of particulate matter PM ("YES" in step S120), the operation goes to step S130. In step S130, the control unit indicates 2 the electrical energy source, electrical energy to the heater part 300 in the PM sensor element 10 to supply the detection part 100 Forcibly to heat and forcibly allow a leakage current in the PM sensor element 10 is generated and flows.

Andererseits, wenn das Erfassungsergebnis in Schritt S120 nicht den Abschluss des Schritts einer Verbrennung des Feinstaubs PM anzeigt (”NEIN” in Schritt S130), kehrt der Betriebsablauf zu Schritt S110 zurück. Die Steuereinheit 2 weist die elektrische Energiequelle an, die Zufuhr elektrischer Energie an den Heizerteil 300 fortzusetzen.On the other hand, if the detection result in step S120 does not indicate the completion of the step of combustion of particulate matter PM ("NO" in step S130), the operation returns to step S110. The control unit 2 indicates the electrical energy source, the supply of electrical energy to the heater part 300 continue.

In Schritt S130 weist die Steuereinheit 2 die elektrische Energiequelle an, elektrische Energie an den Heizerteil 300 zuzuführen, um Heizenergie zu erzeugen und die Temperatur des Erfassungsteils 100 auf die vorbestimmte Kriechstrom-Erzeugungstemperatur (zum Beispiel innerhalb eines Bereichs von 800°C bis 1000°C) zu erhöhen, um zwangsweise einen Kriechstrom zu erzeugen. Der Betriebsablauf schreitet zu Schritt S140 voran.In step S130, the control unit indicates 2 the electrical energy source, electrical energy to the heater part 300 supply to generate heating energy and the temperature of the detection part 100 to the predetermined leakage current generation temperature (for example, within a range of 800 ° C to 1000 ° C) to forcibly generate a leakage current. The operation proceeds to step S140.

In Schritt S140 erfasst die Steuereinheit 2 einen Kriechstrom, der zwischen den Erfassungselektroden 11 und 12 in dem PM-Sensorelement 10 in dem PM-Erfassungssensor 1 fließt, während der Erfassungsteil 100 auf der vorbestimmten Kriechstrom-Erzeugungstemperatur gehalten wird. Der Erfassungsteil 100 in dem PM-Sensorelement 10 gibt keinen Strom aus, da kein Feinstaub PM an dem Teil zwischen den paarweisen Erfassungselektroden 11 und 12 in dem Erfassungsteil 100 angesammelt ist und die paarweisen Erfassungselektroden 11 und 12 elektrisch voneinander isoliert sind. Da der Erfassungsteil 100 jedoch auf eine Temperatur von nicht weniger als die vorbestimmte Kriechstrom-Erzeugungstemperatur erhitzt ist, wird der Isolationswiderstandswert RAL des elektrischen Isolationssubstrats 13 dadurch verringert und fließt ein Kriechstrom von dem Heizerteil 300 zu dem Erfassungsteil 100. Die Steuereinheit 2 erfasst die Ausgabespannung V-AUSGABE, die der Größe des vorgenannten Kriechstroms entspricht.In step S140, the control unit detects 2 a leakage current between the detection electrodes 11 and 12 in the PM sensor element 10 in the PM detection sensor 1 flows while the sensing part 100 is maintained at the predetermined leakage current generation temperature. The detection part 100 in the PM sensor element 10 does not emit any current because there is no particulate matter PM at the part between the paired detection electrodes 11 and 12 in the detection part 100 is accumulated and the paired detection electrodes 11 and 12 are electrically isolated from each other. Since the detection part 100 however, when heated to a temperature not lower than the predetermined leakage current generation temperature, the insulation resistance value RAL of the electrical insulation substrate becomes 13 This reduces and flows a leakage current from the heater part 300 to the detection part 100 , The control unit 2 detects the output voltage V-OUT, which corresponds to the magnitude of the aforementioned leakage current.

In Schritt S150 vergleicht die Steuereinheit 2 den erfassten Kriechstrom mit dem Kriechstrom während des gewöhnlichen Betriebs, der im Voraus erfasst wird, und berechnet sie eine Differenz zwischen diesen. Die Steuereinheit 2 erfasst, ob die berechnete Differenz zwischen diesen innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt oder nicht.In step S150, the control unit compares 2 the detected leakage current with the leakage current during the ordinary operation, which is detected in advance, and calculates a difference between them. The control unit 2 detects whether the calculated difference between them is within a predetermined range or not.

Wenn die berechnete Differenz hinsichtlich des Kriechstroms innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt (”JA” in Schritt S150), geht der Betriebsablauf zu Schritt S160. In Schritt S160 führt die Steuereinheit 2 den Prozess zur Beurteilung eines normalen Betriebs aus.When the calculated difference in the leakage current is within a predetermined range ("YES" in step S150), the operation goes to step S160. In step S160, the control unit performs 2 the process of assessing normal operation.

Andererseits, wenn die berechnete Differenz hinsichtlich des Kriechstroms nicht innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt (”NEIN” in Schritt S150), geht der Betriebsablauf zu Schritt S170. In Schritt S170 führt die Steuereinheit 2 den Prozess zur Beurteilung eines anormalen Betriebs aus.On the other hand, if the calculated difference in leakage current is not within the predetermined range ("NO" in step S150), the operation goes to step S170. In step S170, the control unit performs 2 the process of judging an abnormal operation.

Wenn das Erfassungsergebnis in Schritt S150 eine Bejahung anzeigt (”JA” in Schritt S150), beurteilt die Steuereinheit 2 (in Schritt S160), dass der PM-Erfassungssensor 1 korrekt und normal arbeitet. Die Steuereinheit 2 schließt den gemäß 4 gezeigten Anormalitätserfassungsprozess ab. Die Steuereinheit 2 führt den üblichen Erfassungsprozess zum Erfassen einer Menge von Feinstaub PM aus, die in dem als das Zielerfassungsgas dienenden Abgas enthalten ist.When the detection result in step S150 indicates affirmation ("YES" in step S150), the control unit judges 2 (in step S160) that the PM detection sensor 1 works correctly and normally. The control unit 2 closes the according to 4 shown abnormality detection process. The control unit 2 executes the usual detection process for detecting an amount of particulate matter PM contained in the exhaust gas serving as the target detection gas.

Andererseits, wenn das Erfassungsergebnis eine Verneinung anzeigt (”NEIN” in Schritt S150), beurteilt die Steuereinheit 2 (in Schritt S170), dass der PM-Erfassungssensor 1 nicht korrekt arbeitet, und weist sie eine andere Vorrichtung an, ein Anormalitätssignal oder eine Anormalitätswarnung zu erzeugen. Es ist auch möglich, dass die Steuereinheit 2 ein derartiges Anormalitätssignal oder eine derartige Anormalitätswarnung erzeugt. Die Steuereinheit 2 schließt dann den Prozess zur Beurteilung eines anormalen Betriebs ab.On the other hand, if the detection result indicates a negative ("NO" in step S150), the control unit judges 2 (in step S170) that the PM detection sensor 1 does not work properly and instructs it to create another device, an abnormality signal or an abnormality warning. It is also possible that the control unit 2 generates such an abnormality signal or abnormality warning. The control unit 2 then completes the process of judging an abnormal operation.

Es wird nun eine Beschreibung des Prozesses zum Erfassen eines Auftretens eines anormalen Zustands des PM-Erfassungssensors 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform gegeben.A description will now be given of the process of detecting an abnormal state occurrence of the PM detection sensor 1 according to the first exemplary embodiment.

Die Temperatureigenschaften der Ausgabespannung des PM-Erfassungssensors 1 werden im Voraus erfasst, wenn der PM-Erfassungssensor 1 ohne eine Beschädigung und Verschlechterung bzw. Alterung der Erfassungselektroden einer Kammstruktur oder deren Elektrodenleitungsteil innerhalb eines Temperaturbereichs von 400°C bis 1200°C normal arbeitet. Die Steuereinheit 2 erfasst die Verfassung bzw. den Zustand des mit dem PM-Sensorelement 10 ausgestatteten PM-Erfassungssensors 1 durch Verwendung der Temperatureigenschaften der Ausgabespannung, die wie vorgenannt erhalten werden, als den Schwellenwert.The temperature characteristics of the output voltage of the PM detection sensor 1 are detected in advance when the PM detection sensor 1 without damage and deterioration of the detection electrodes of a comb structure or its electrode line part within a temperature range of 400 ° C to 1200 ° C normal is working. The control unit 2 detects the condition of the PM sensor element 10 equipped PM detection sensor 1 by using the temperature characteristics of the output voltage obtained as mentioned above as the threshold value.

Die Steuereinheit 2 erfasst, indem sie die Temperatureigenschaften der Ausgabespannung V-AUSGABE während der normalen Verfassung bzw. dem normalen Zustand des Erfassungsteils 100 als den Schwellenwert verwendet, das Auftreten eines anormalen Zustands des Erfassungsteils 100 in dem PM-Erfassungssensor 1, in dem die Erfassungselektrode einer Kammform und deren Elektrodenleitungsteil auf der Seite einer elektrischen Energiequelle (die durch das in 3 gezeigte Bezugszeichen ”A” bezeichnet ist) gebrochen oder beschädigt sind und die Erfassungselektrode einer Kammform und deren Elektrodenleitungsteil auf der Seite einer Erdung (die durch das in 3 gezeigte Bezugszeichen ”B” bezeichnet ist) gebrochen oder beschädigt sind.The control unit 2 detected by the temperature characteristics of the output voltage V-OUTPUT during the normal state or the normal state of the detection part 100 used as the threshold, the occurrence of an abnormal state of the detecting part 100 in the PM detection sensor 1 in which the detection electrode of a comb shape and its electrode lead part on the side of an electric power source (which is defined by the in FIG 3 is denoted or damaged, and the detection electrode of a comb shape and its electrode lead part on the side of a ground (which is indicated by the in FIG 3 shown reference sign "B" is designated) broken or damaged.

5 ist eine Darstellung, die die Temperatureigenschaften der Ausgabespannung des PM-Erfassungssensors 1 zeigt, was die Beziehung zwischen einer Ausgabespannung V-AUSGABE und der Temperatur des PM-Erfassungssensors 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angibt. 5 Fig. 13 is a graph showing the temperature characteristics of the output voltage of the PM detection sensor 1 shows what the relationship between an output voltage V-OUTPUT and the temperature of the PM detection sensor 1 according to the first exemplary embodiment of the present invention.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben den Mechanismus einer Beschädigung der Erfassungselektroden 11 und 12 untersucht und die folgenden wichtigen Ergebnisse erhalten.The inventors of the present invention have the mechanism of damaging the detection electrodes 11 and 12 examined and obtained the following important results.

Wenn die Erfassungselektrode 11 und/oder der entsprechende Elektrodenleitungsteil von dieser auf der Seite der elektrischen Energiequelle VCC aus Sicht des Widerstands R zwischen den paarweisen Erfassungselektroden 11 und 12 beschädigt oder gebrochen ist, wie es durch das in 3 gezeigte Bezugszeichen ”A” bezeichnet ist, ist/wird die Anstiegsgeschwindigkeit eines Kriechstroms im Vergleich zu derjenigen in dem normalen Betriebszustand gemäß dem Temperaturanstieg erhöht.When the detection electrode 11 and / or the corresponding electrode lead portion thereof on the side of the electric power source VCC as viewed from the resistance R between the paired detection electrodes 11 and 12 damaged or broken, as it is by the in 3 is shown, the rising speed of a leakage current is increased in comparison with that in the normal operating state according to the temperature rise.

Ferner, wenn die Erfassungselektrode 12 und/oder der entsprechende Elektrodenleitungsteil auf der Seite der Erdung aus Sicht des Widerstands R zwischen den paarweisen Erfassungselektroden 11 und 12 beschädigt oder gebrochen ist, wie es durch das in 3 gezeigte Bezugszeichen ”B” bezeichnet ist, wird kein Kriechstrom erfasst.Further, when the detection electrode 12 and / or the corresponding electrode line portion on the side of the ground, as viewed from the resistance R between the paired detection electrodes 11 and 12 damaged or broken, as it is by the in 3 shown reference character "B" is designated, no leakage current is detected.

Weiterhin ist/wird, wenn der Erfassungsteil 100 verschlechtert bzw. gealtert ist/wird, die Erfassungsausgabespannung des PM-Erfassungssensors 1 verringert. Zum Beispiel wird die Verschlechterung des Erfassungsteils 100 durch verschiedene Ursachen verursacht, wie etwa eine Trennung der paarweisen Erfassungselektroden 11 und 12 von dem elektrischen Isolationssubstrat 13 (siehe 6A), eine Wanderung, bei der eine metallische Komponente der paarweisen Erfassungselektroden 11 und 12 bewegt wird, und eine Ansammlung von Asche wie etwa Feinstaub an dem Erfassungsteil 100.Furthermore, if the detection part is / is 100 is deteriorated, the detection output voltage of the PM detection sensor 1 reduced. For example, the deterioration of the detection part becomes 100 caused by various causes, such as separation of the paired detection electrodes 11 and 12 from the electrical insulation substrate 13 (please refer 6A ), a migration in which a metallic component of the paired detection electrodes 11 and 12 is moved, and an accumulation of ash such as particulate matter at the detection part 100 ,

Weiterhin, wie es vorstehend beschrieben ist, wird kein Kriechstrom erfasst, wenn bei den paarweisen Erfassungselektroden 11 und 12 die Erfassungselektrode 12 oder deren Elektrodenleitungsteil auf der Erdungsseite beschädigt oder gebrochen ist.Further, as described above, no leakage current is detected when in the paired detection electrodes 11 and 12 the detection electrode 12 or whose electrode lead portion on the grounding side is damaged or broken.

Es wird nun unter Bezugnahme auf 5 eine Beschreibung der Ergebnisse der vorgenannten Untersuchung gegeben.It will now be referring to 5 a description of the results of the above investigation given.

Wie es gemäß 5 gezeigt ist, wird ein Kriechstrom erzeugt und wird auch die Ausgabespannung des PM-Sensorelements 10 gemäß dem Temperaturanstieg erhöht, wenn die Temperatur des PM-Sensorelements 10 in dem PM-Erfassungssensor 1 eine Temperatur von 800°C überschreitet.As it is according to 5 is shown, a leakage current is generated and also the output voltage of the PM sensor element 10 increases according to the temperature rise when the temperature of the PM sensor element 10 in the PM detection sensor 1 exceeds a temperature of 800 ° C.

Ferner, wie es gemäß 5 gezeigt ist, wird die Ausgabespannung des PM-Erfassungssensors 1 erhöht, wenn die Erfassungselektrode 11 einer Kammform und/oder der entsprechende Elektrodenleitungsteil von dieser auf der Seite der elektrischen Energiequelle VCC (= 5 V) (wie es durch das in 3 gezeigte Bezugszeichen ”A” bezeichnet ist) beschädigt oder gebrochen ist. Andererseits wird die Ausgabespannung des PM-Erfassungssensors 1 auf null Volt (0 V) verringert, wenn die Erfassungselektrode 12 einer Kammform und/oder der entsprechende Elektrodenleitungsteil von dieser auf der Seite der Erdung (GND) (wie es durch das in 3 gezeigte Bezugszeichen ”B” bezeichnet ist) beschädigt oder gebrochen ist.Further, as according to 5 is shown, the output voltage of the PM detection sensor 1 increased when the detection electrode 11 a comb shape and / or the corresponding electrode lead portion thereof on the side of the electric power source VCC (= 5 V) (as represented by the in 3 shown reference sign "A" is designated) is damaged or broken. On the other hand, the output voltage of the PM detection sensor becomes 1 reduced to zero volts (0V) when the sense electrode 12 a comb shape and / or the corresponding electrode line part of this on the side of the ground (GND) (as indicated by the in 3 shown reference sign "B" is designated) is damaged or broken.

Das heißt, dass dies möglich macht, die Position der beschädigten Erfassungselektrode oder deren Elektrodenleitungsteil auf Grundlage des Vergleichsergebnisses zwischen der Ausgabespannung, wenn die Beschädigung aufgetreten ist, und der Ausgabespannung während der normalen Verfassung bzw. des normalen Zustands der Erfassungselektroden, die im Voraus erfasst wird, korrekt zu erfassen und zu bestimmen.That is, this makes it possible to detect the position of the damaged detection electrode or its electrode lead part based on the comparison result between the output voltage when the damage has occurred and the output voltage during the normal state of the detection electrodes detected in advance to correctly detect and determine.

Bei der ersten beispielhaften Ausführungsform beurteilt die Steuereinheit 2, die als eine Anormalitätserfassungseinrichtung arbeitet, dass die Erfassungselektrode 11 und/oder der entsprechende Elektrodenleitungsteil von dieser auf der Seite der elektrischen Energiequelle (VCC) (die in 3 durch das Bezugszeichen ”A” bezeichnet ist) beschädigt oder gebrochen ist, wenn die Ausgabespannung des Erfassungsteils 100 in dem PM-Sensorelement 10 des PM-Erfassungssensors 1 nicht kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist. Andererseits beurteilt die als eine Anormalitätserfassungseinrichtung dienende Steuereinheit 2, dass die Erfassungselektrode 12 und/oder der entsprechende Elektrodenleitungssteil von dieser auf der Seite der Erdung (GND) (die in 3 durch das Bezugszeichen ”B” bezeichnet ist) beschädigt oder gebrochen ist, wenn keine Ausgabespannung des Erfassungsteils 100 erfasst wird.In the first exemplary embodiment, the control unit judges 2 acting as an abnormality detecting means that the detection electrode 11 and / or the corresponding electrode lead portion thereof on the side of the electric power source (VCC) (which is shown in FIG 3 denoted by the reference "A") is damaged or broken when the output voltage of the detecting part 100 in the PM sensor element 10 of the PM detection sensor 1 is not less than a predetermined threshold. On the other hand, the control unit serving as an abnormality detecting means judges 2 in that the detection electrode 12 and / or the corresponding electrode lead portion thereof at the grounding (GND) side (which in FIG 3 denoted by the reference "B") is damaged or broken when no output voltage of the detecting part 100 is detected.

Zweite beispielhafte AusführungsformSecond exemplary embodiment

Unter Bezugnahme auf 6A und 6B wird eine Beschreibung des PM-Erfassungssensors 1 gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben.With reference to 6A and 6B will become a description of the PM detection sensor 1 according to the second exemplary embodiment of the present invention.

Der PM-Erfassungssensor 1 gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform, der auf der stromabwärts liegenden Seite eines Dieselpartikelfilters DPF platziert ist, erfasst Feinstaub PM, der in Abgas enthalten Ist, das das Dieselpartikelfilter DPF durchströmt hat.The PM detection sensor 1 According to the second exemplary embodiment, which is placed on the downstream side of a diesel particulate filter DPF, particulate matter PM contained in exhaust gas that has passed through the DPF DPF is detected.

6A ist eine perspektivische Darstellung, die eine Konfiguration der Steuereinheit 2 und des mit dem PM-Sensorelement 10 ausgestatteten PM-Erfassungssensors 1 gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 6A is a perspective view showing a configuration of the control unit 2 and that with the PM sensor element 10 equipped PM detection sensor 1 according to the second exemplary embodiment of the present invention.

6B ist eine perspektivische Darstellung, die eine schematische Konfiguration der Steuereinheit 2 und des PM-Erfassungssensors 1 gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 6B is a perspective view showing a schematic configuration of the control unit 2 and the PM detection sensor 1 according to the second exemplary embodiment of the present invention.

Das PM-Sensorelement 10 weist das elektrische Isolationssubstrat 13, den Erfassungsteil 100 und den Heizerteil 300-1 auf. Der Erfassungsteil 100 und der Heizerteil 300-1 sind an/auf der Vorderseite des PM-Sensorelements 10 ausgebildet.The PM sensor element 10 has the electrical insulation substrate 13 , the detection part 100 and the heater part 300-1 on. The detection part 100 and the heater part 300-1 are on / on the front of the PM sensor element 10 educated.

Der Erfassungsteil 100 beinhaltet die paarweisen bzw. gepaarten Erfassungselektroden 11 und 12 und die Elektrodenleitungsteile 111 und 112. Die paarweisen Erfassungselektroden 11 und 12 und die Elektrodenleitungsteile 111 und 112 sind so ausgebildet, dass sie einander gegenüberliegen bzw. zugewandt sind, wie es gemäß 6A und 6B gezeigt ist.The detection part 100 includes the paired detection electrodes 11 and 12 and the electrode lead parts 111 and 112 , The paired detection electrodes 11 and 12 and the electrode lead parts 111 and 112 are formed so that they face each other or facing, as in accordance with 6A and 6B is shown.

Die Anschlussteile 121 und 122 sind an den Endteilen der Elektrodenleitungen 111 und 112 ausgebildet. Durch die Anschlussteile 121 und 122 sind die paarweisen Erfassungselektroden 11 und 12 elektrisch mit der Steuereinheit 2 verbunden. Die Steuereinheit 2 erfasst den elektrischen Widerstandswert zwischen den paarweisen Erfassungselektroden 11 und 12 durch die Anschlussteile 121 und 122.The connecting parts 121 and 122 are at the end parts of the electrode leads 111 and 112 educated. Through the connection parts 121 and 122 are the paired detection electrodes 11 and 12 electrically with the control unit 2 connected. The control unit 2 detects the electrical resistance between the paired detection electrodes 11 and 12 through the connecting parts 121 and 122 ,

Der Heizerteil 300-1 beinhaltet die Heizelektroden 31 und Heizerleitungsteilen 311 und 312, die rund um die paarweisen Erfassungselektroden 11 und 12 des Erfassungsteils 100 und die Elektrodenleitungsteile 111 und 112 ausgebildet sind.The heater part 300-1 includes the heating electrodes 31 and heater line parts 311 and 312 around the paired detection electrodes 11 and 12 of the detection part 100 and the electrode lead parts 111 and 112 are formed.

Die Anschlussteile 321 und 322 sind an den Endteilen der Heizerleitungsteile 311 und 312 ausgebildet. Durch die Anschlussteile 321 und 322 sind sie elektrisch mit der Steuereinheit 2 verbunden. Elektrische Energie der elektrischen Energiequelle VCC wird über die Anschlussteile 321 und 322 sowie die Heizerleitungsteile 311 und 312 an die Heizelektroden 31 des Heizerteils 300-1 zugeführt.The connecting parts 321 and 322 are at the end parts of the Heizerleitungsteile 311 and 312 educated. Through the connection parts 321 and 322 they are electric with the control unit 2 connected. Electrical energy of the electrical power source VCC is transmitted via the connection parts 321 and 322 and the Heizerleitungsteile 311 and 312 to the heating electrodes 31 of the heater part 300-1 fed.

Die Anschlussteile 121 und 122 sind im Vergleich zu der Position der Anschlussteile 321 und 322 an den Seiten des entfernten Endes des PM-Sensorelements 10 entlang der Längsrichtung des PM-Sensorelements 10 ausgebildet.The connecting parts 121 and 122 are compared to the position of the connecting parts 321 and 322 on the sides of the distal end of the PM sensor element 10 along the longitudinal direction of the PM sensor element 10 educated.

Der Erfassungsteil 100 wird durch Verwendung des folgenden Verfahrens hergestellt, Zum Beispiel wird ein keramisches Material mit Aluminiumoxid hoher elektrischer Isolation und hoher Wärmebeständigkeit auf dem elektrischen Isolationssubstrat 13 einer Plattenform durch Verwendung eines Streich-/Abstreifmessers bzw. einer Rakelklinge und eines Pressformungsverfahrens ausgebildet. Die paarweisen Erfassungselektroden 11 und 12 werden an/auf der Vorderseite des elektrischen Isolationssubstrats 13 derart ausgebildet, dass die Erfassungselektroden 11 und 12 eine Kammstruktur aufweisen, die eine Vielzahl von Hilfs- bzw. neben- bzw. Zusatzelektroden beinhaltet. Die Hilfs- bzw. neben- bzw. Zusatzelektroden erstrecken sich ausgehend von dem Basis- bzw. Grundteil der Erfassungselektroden 11 und 12 und sind einander mit einem vorbestimmten Abstand gegenüberliegend bzw. zugewandt. Die Erfassungselektroden 11 und 12 werden durch Aufdrucken einer Leitpaste, die ein Edelmetall wie etwa Platin Pt enthält, in einem vorbestimmten Muster an/auf eine Oberfläche (oder eine Vorderfläche) des elektrischen Isolationssubstrats 13 ausgebildet. Die Erfassungselektroden 11 und 12 werden mit einem Endanschluss von jeder der Elektrodenleitungen 111 und 121 verbunden, die an/auf der Oberfläche des elektrischen Isolationssubstrats 13 ausgebildet sind.The detection part 100 For example, a ceramic material having alumina of high electrical insulation and high heat resistance will be formed on the electrical insulation substrate 13 a plate shape formed by using a doctor blade / doctor blade and a press forming method. The paired detection electrodes 11 and 12 are on / on the front of the electrical insulation substrate 13 formed such that the detection electrodes 11 and 12 a comb structure including a plurality of auxiliary electrodes. The auxiliary electrodes extend from the base of the detection electrodes 11 and 12 and are opposed to each other by a predetermined distance. The detection electrodes 11 and 12 are printed by printing a conductive paste containing a noble metal such as platinum Pt in a predetermined pattern on a surface (or a front surface) of the electrical insulating substrate 13 educated. The detection electrodes 11 and 12 be with an end terminal of each of the electrode lines 111 and 121 connected to / on the surface of the electrical insulation substrate 13 are formed.

Der Basis- bzw. Grundteil von jeder der Erfassungselektroden 11 und 12 erstreckt sich in Richtung der Längsrichtung des elektrischen Isolationssubstrats 13 und ist elektrisch mit den entsprechenden Elektrodenleitungsteilen 111 und 112 verbunden. Die Hilfs- bzw. neben- bzw. Zusatzelektroden der Erfassungselektroden 11 und 12 sind derart abwechselnd angeordnet, dass zwischen den Erfassungselektroden 11 und 12 ein vorbestimmter Abstand ausgebildet ist.The base of each of the detection electrodes 11 and 12 extends in the direction of the longitudinal direction of the electrical insulation substrate 13 and is electrically connected to the corresponding electrode lead parts 111 and 112 connected. The auxiliary or auxiliary electrodes of the detection electrodes 11 and 12 are alternately arranged such that between the detection electrodes 11 and 12 a predetermined distance is formed.

Der Heizerteil 300-1 wird durch Aufdrucken der Heizelektroden 31 und der Heizerleitungen 311 und 312 im einem vorbestimmten Muster an dem vorderen Endteil an/auf der Oberfläche des elektrischen Isolationssubstrats 13, an/auf der der Erfassungsteil 100 ausgebildet ist, durch Verwendung des gleichen Verfahrens hergestellt, das vorstehend beschrieben ist. Die Heizelektroden 31 des Heizerteils 300-1 weisen die Form des Buchstabens ”C” auf und sind so ausgebildet, dass sie den äußeren Umfang bzw. Rand der Erfassungselektroden 11 und 12 aufnehmen, um den Erfassungsteil 100 mit guter Effizienz auf eine vorbestimmte Temperatur zu erhitzen. The heater part 300-1 is by printing the heating electrodes 31 and the heater wires 311 and 312 in a predetermined pattern on the front end part on / on the surface of the electrical insulation substrate 13 , on / at the detection part 100 is formed by using the same method described above. The heating electrodes 31 of the heater part 300-1 have the shape of the letter "C" and are formed so as to be the outer periphery of the detection electrodes 11 and 12 record to the detection part 100 with good efficiency to a predetermined temperature to heat.

Die Heizelektroden 31 bestehen aus Wolfram (W), Titan (Ti), Kupfer (Cu), Aluminium (Al), Nickel (Ni), Chrom (Cr), Blei (Pb), Silber (Ag), Platin (Pt), Gold (Au) oder einer Legierung von diesen. Mit Blick auf eine Reduzierung der Größe des PM-Sensorelements 10 ist es bevorzugt, ein hochgradig wärmebeständiges Material mit Wanderungsbeständigkeit zu verwenden. Es ist bevorzugt, dass die Heizelektroden 31 eine Breite innerhalb eines Bereichs von 2 μm bis 100 μm, eine Dicke innerhalb eines Bereichs von 0.2 μm bis 100 μm aufweisen. Da das PM-Sensorelement 100 gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform eine Struktur aufweist, bei der der Erfassungsteil 100 und der Heizerteil 300-1 an/auf der gleichen Oberfläche des elektrischen Isolationssubstrats 31 und nahe zueinander ausgebildet sind, ist es möglich, den Erfassungsteil 100 mit hoher Genauigkeit auf eine vorbestimmte Temperatur zu erhitzen.The heating electrodes 31 consist of tungsten (W), titanium (Ti), copper (Cu), aluminum (Al), nickel (Ni), chromium (Cr), lead (Pb), silver (Ag), platinum (Pt), gold (Au ) or an alloy of these. With a view to reducing the size of the PM sensor element 10 For example, it is preferable to use a highly heat-resistant material having migration resistance. It is preferred that the heating electrodes 31 have a width within a range of 2 μm to 100 μm, a thickness within a range of 0.2 μm to 100 μm. Because the PM sensor element 100 According to the second exemplary embodiment, has a structure in which the detection part 100 and the heater part 300-1 on / on the same surface of the electrical insulation substrate 31 and formed close to each other, it is possible to the detection part 100 with high accuracy to a predetermined temperature to heat.

Da der PM-Erfassungssensor 1 gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die verbesserte Struktur aufweist, bei der der Erfassungsteil 100 und der Heizerteil 300-1 nahe zueinander platziert sind und an/auf der gleichen Oberfläche des elektrischen Isolationssubstrats 13 ausgebildet sind, ist es möglich, die Temperatur des Erfassungsteils 100 zu verringern. Dies unterbindet, dass ein durch eine hohe Temperatur des Erfassungsteils 100 verursachter nachteiliger Einfluss auf andere Teile des PM-Erfassungssensors 1 fortgepflanzt wird. Die Struktur des PM-Sensorelements 10 des PM-Erfassungssensors 1 verringert den elektrischen Verbrauch und ermöglicht, dass der Erfassungsteil 100 einfach erhitzt wird.Because the PM detection sensor 1 According to the second exemplary embodiment of the present invention has the improved structure in which the detection part 100 and the heater part 300-1 are placed close to each other and on / on the same surface of the electrical insulation substrate 13 are formed, it is possible, the temperature of the detection part 100 to reduce. This prevents that due to a high temperature of the detection part 100 caused adverse influence on other parts of the PM detection sensor 1 is propagated. The structure of the PM sensor element 10 of the PM detection sensor 1 reduces the electrical consumption and allows the sensing part 100 is simply heated.

Zusätzlich ist es bevorzugt, dass zwischen den Erfassungselektroden 11 und 12 des Erfassungsteils 100 und den Heizelektroden 31 ein Abstand innerhalb eines Bereichs von 100 μm bis 1360 μm vorliegt.In addition, it is preferable that between the detection electrodes 11 and 12 of the detection part 100 and the heating electrodes 31 there is a distance within a range of 100 μm to 1360 μm.

Die Struktur der Erfassungselektroden 11 und 12 und der Heizelektroden 31 mit dem Abstand von nicht weniger als 100 μm ermöglicht, dass die Steuereinheit 2 die Verfassung bzw. den Zustand des PM-Erfassungssensors 1 auf einer Temperatur innerhalb eines Niedertemperaturbereichs mit hoher Genauigkeit ohne einen Einfluss auf die Erfassungsausgabespannung des PM-Erfassungssensors 1 erfasst.The structure of the detection electrodes 11 and 12 and the heating electrodes 31 with the distance of not less than 100 microns allows the control unit 2 the condition or state of the PM detection sensor 1 at a temperature within a low-temperature region with high accuracy without affecting the detection output voltage of the PM detection sensor 1 detected.

Andererseits ist es schwierig, die Größe des elektrischen Isolationssubstrats 13 zu verringern, wenn der Abstand größer als 1360 μm ist, da der Erfassungsteil 100 und der Heizerteil 300-1 an/auf der gleichen Oberfläche des elektrischen Isolationssubstrats 13 ausgebildet sind.On the other hand, it is difficult to size the electrical insulation substrate 13 decrease if the distance is greater than 1360 microns, since the detection part 100 and the heater part 300-1 on / on the same surface of the electrical insulation substrate 13 are formed.

Die Oberfläche des elektrischen Isolationssubstrats 13 ist mit der Isolationsschutzschicht 14 abgedeckt. Die Isolationsschutzschicht 14 weist einen Ausschnitts- bzw. Öffnungsteil auf, der dem an/auf dem elektrischen Isolationssubstrat 13 ausgebildeten Erfassungsteil 100 entspricht. Der Erfassungsteil 100 ist durch den Ausschnitts- bzw. Öffnungsteil der Isolationsschutzschicht 14 dem Zielerfassungsgas ausgesetzt. Die Isolationsschutzschicht 14 vermeidet, dass sich Feinstaub PM, der in als das Zielerfassungsgas dienendem Abgas enthalten ist, an dem Teil zwischen den Elektrodenleitungsteilen 111 und 112 ansammelt. Dies macht es möglich, dass die Steuereinheit 2 Fehler erfasst. Ferner sind die Heizelektroden 31 und die Heizerleitungsteile 311 und 312 in dem Heizerteil 300-1 mit der Isolationsschutzschicht 14 abgedeckt. Dies macht es möglich, den Heizerteil 300-1 elektrisch von dem Erfassungsteil 100 zu isolieren. Die Isolationsschutzschicht 14 wird durch Verwendung einer Pulverpaste, die zum Beispiel aus einem anorganischen Pulver mit hoher Wärmebeständigkeit oder dem gleichen Material wie das elektrische Isolationssubstrat 13 wie etwa Aluminiumoxid besteht, ausgebildet.The surface of the electrical insulation substrate 13 is with the insulation protection layer 14 covered. The insulation protection layer 14 has a cutout portion which is adjacent to the on / on the electrical insulation substrate 13 trained detection part 100 equivalent. The detection part 100 is through the cutout or opening part of the insulation protective layer 14 exposed to the target detection gas. The insulation protection layer 14 prevents particulate matter PM contained in the exhaust gas serving as the target detection gas from dividing at the part between the electrode line 111 and 112 accumulates. This makes it possible for the control unit 2 Error detected. Further, the heating electrodes 31 and the Heizerleitungsteile 311 and 312 in the heater part 300-1 with the insulation protection layer 14 covered. This makes it possible for the heater part 300-1 electrically from the detection part 100 to isolate. The insulation protection layer 14 is made by using a powder paste composed of, for example, an inorganic powder having high heat resistance or the same material as the electrical insulating substrate 13 such as alumina is formed.

Wie es gemäß 2A gezeigt ist, weist der PM-Erfassungssensor 1 ein zylindrisches Einhausungsgehäuse 50 auf, das in die Wand des Abgasrohrs EX geschraubt ist. Der PM-Erfassungssensor 1 beherbergt die obere Hälfte des PM-Sensorelements 10, die in einen zylindrischen Isolator 60 eingeführt und in diesem fixiert ist. Die untere Hälfte des PM-Sensorelements 10 ist an dem Unterteil des zylindrischen Einhausungsgehäuses 50 fixiert und in einem hohlen Verkleidungs- bzw. Hülsenkörper 40 platziert. Der hohle Verkleidungs- bzw. Hülsenkörper 40 mit der unteren Hälfte des PM-Sensorelements 10 ragt in das Innere des Abgasrohrs EX hinein. In dem Unterteil und dem Seitenteil des hohlen Verkleidungs- bzw. Hülsenkörpers 40 sind Einlasslöcher 410 und 411 ausgebildet, um das Abgas in dem Abgasrohr EX einzuführen. Das Abgas strömt von dem Dieselpartikelfilter DPF heran und enthält Feinstaub PM.As it is according to 2A is shown, the PM detection sensor 1 a cylindrical housing housing 50 on, which is screwed into the wall of the exhaust pipe EX. The PM detection sensor 1 accommodates the upper half of the PM sensor element 10 placed in a cylindrical insulator 60 introduced and fixed in this. The lower half of the PM sensor element 10 is at the lower part of the cylindrical housing housing 50 fixed and in a hollow cladding or sleeve body 40 placed. The hollow panel or sleeve body 40 with the lower half of the PM sensor element 10 protrudes into the interior of the exhaust pipe EX inside. In the lower part and the side part of the hollow lining or sleeve body 40 are inlet holes 410 and 411 configured to introduce the exhaust gas in the exhaust pipe EX. The exhaust gas flows from the diesel particulate filter DPF and contains particulate matter PM.

Es wird nun unter Bezugnahme auf 7 eine Beschreibung des Verfahrens zum Erfassen eines anormalen Zustands des PM-Sensorelements 10 in dem PM-Erfassungssensor 1 gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben.It will now be referring to 7 a description of the method for detecting an abnormal state of the PM sensor element 10 in the PM detection sensor 1 according to the second given exemplary embodiment of the present invention.

7 ist eine Darstellung, die ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zum Erfassen eines anormalen Zustands des PM-Erfassungssensors gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 7 FIG. 10 is a diagram showing a flowchart of the abnormal state detection method of the PM detection sensor according to the second exemplary embodiment of the present invention. FIG.

Da die paarweise Erfassungselektroden 11 und 12 und die Heizelektroden 31 in dem PM-Sensorelement 10 an/auf der gleichen Oberfläche des elektrischen Isolationssubstrats 13 ausgebildet sind, ist es möglich, die Temperatur des Erfassungsteils 100 zum Ermöglichen eines Flusses eines Kriechstroms zu verringern. Daher ist es möglich, dass die Steuereinheit 2, zusätzlich zu einem Erfassen des Auftretens eines anormalen Zustands in dem Erfassungsteil 100, die Art eines anormalen Zustands der Erfassungselektrode und deren Elektrodenleitungsteil in den Erfassungsteil 100 erfasst, indem sie die Größe eines erzeugten Kriechstroms genau erfasst und den erfassten Kriechstrom mit dem vorbestimmten Schwellenwert vergleicht.Because the paired detection electrodes 11 and 12 and the heating electrodes 31 in the PM sensor element 10 on / on the same surface of the electrical insulation substrate 13 are formed, it is possible, the temperature of the detection part 100 to enable a flow of a leakage current to be reduced. Therefore, it is possible for the control unit 2 in addition to detecting the occurrence of an abnormal condition in the detection part 100 , the kind of an abnormal state of the detection electrode and its electrode line part in the detection part 100 detected by accurately detecting the magnitude of a generated leakage current and comparing the detected leakage current with the predetermined threshold value.

In Schritt s200 erfasst die Steuereinheit, ob die Zeit zum Brennen bzw. Heizen des PM-Sensorelements 10 (das als das PM-Erfassungselement dient), um dieses zu regenerieren, ist oder nicht.In step s200, the control unit detects whether the time for burning or heating the PM sensor element 10 (which serves as the PM detection element) to regenerate it is or is not.

Wenn das Erfassungsergebnis in Schritt S200 eine Bejahung angibt (”JA” in Schritt S200), es nämlich notwendig ist, elektrische Energie an den Heizerteil 300-1 des PM-Sensorelements 10 zuzuführen, um an dem Erfassungselement 100 angesammelten Feinstaub PM zu verbrennen, geht der Betriebsablauf zu Schritt S210.Namely, if the detection result in step S200 indicates affirmative ("YES" in step S200), it is necessary to supply electric power to the heater part 300-1 of the PM sensor element 10 feed to the sensing element 100 The operation proceeds to step S210 to burn accumulated particulate matter PM.

Andererseits, wenn das Erfassungsergebnis in Schritt S200 eine Verneinung anzeigt (”NEIN” in Schritt S200), es nämlich nicht notwendig ist, elektrische Energie an das PM-Sensorelement 10 zuzuführen, schließt die Steuereinheit 2 den Prozess zum Erfassen des anormalen Zustands des PM-Erfassungssensors 1 ab, der gemäß 7 gezeigt ist.On the other hand, if the detection result in step S200 indicates a negative ("NO" in step S200), namely, it is not necessary to supply electric power to the PM sensor element 10 to supply, closes the control unit 2 the process for detecting the abnormal state of the PM detection sensor 1 according to 7 is shown.

Als nächstes weist die Steuereinheit 2 in Schritt S210 die elektrische Energiequelle an, elektrische Energie an den Heizerteil 300-1 in dem PM-Sensorelement 10 zuzuführen, um an dem Erfassungsteil 100 angesammelten Feinstaub PM zu verbrennen. Dies macht es möglich, die Temperatur des Erfassungsteils 100 des PM-Sensorelements 10 auf eine vorbestimmte Temperatur (zum Beispiel 600°C) zu erhöhen, ohne einen Kriechstrom zu erzeugen. Der Betriebsablauf geht zu Schritt S220.Next, the control unit points 2 in step S210, the electric power source, electric power to the heater part 300-1 in the PM sensor element 10 supply to the detection part 100 to burn accumulated particulate matter PM. This makes it possible the temperature of the detection part 100 of the PM sensor element 10 to increase to a predetermined temperature (for example, 600 ° C) without generating a leakage current. The operation goes to step S220.

Als nächstes erfasst die Steuereinheit 2 in Schritt S220, ob an dem Erfassungsteil 100 angesammelter PM vollständig verbrannt ist oder nicht. Im Speziellen berechnet die Steuereinheit 2 den Widerstand R zwischen den Erfassungselektroden 11 und 12 auf Grundlage der Erfassungsausgabespannung V-AUSGABE, die von dem PM-Sensorelement 10 in dem PM-Erfassungssensor 1 übermittelt wird, und erfasst sie, ob der berechnete Widerstand R nicht geringer ist als der vorbestimmte Schwellenwert oder nicht, oder die Zeitdauer zum Zuführen von elektrischer Energie an den Heizerteil 300-1 eine vorbestimmte Zeitdauer überschreitet oder nicht.Next, the control unit detects 2 in step S220, whether at the detection part 100 accumulated PM is completely burned or not. In particular, the control unit calculates 2 the resistance R between the detection electrodes 11 and 12 based on the detection output voltage V OUT output from the PM sensor element 10 in the PM detection sensor 1 is transmitted, and detects whether the calculated resistance R is not less than the predetermined threshold value or not, or the time period for supplying electric power to the heater part 300-1 exceeds a predetermined period of time or not.

Wenn das Erfassungsergebnis in Schritt S220 eine Bejahung anzeigt (”JA” in Schritt S220), nämlich den Abschluss einer Verbrennung von angesammeltem Feinstaub PM, geht der Betriebsablauf zu Schritt S230.When the detection result in step S220 indicates affirmative ("YES" in step S220), namely, completion of combustion of particulate matter PM accumulated, the operation goes to step S230.

Wenn das Erfassungsergebnis in Schritt S220 eine Verneinung anzeigt (”NEIN” in Schritt S220), kehrt der Betriebsablauf zu Schritt S210 zurück. Die Steuereinheit 2 setzt die Zuführung von elektrischer Energie an den Heizerteil 300-1 in dem PM-Sensorelement 10 des PM-Erfassungssensors 1 fort.If the detection result indicates a negative ("NO" in step S220) in step S220, the operation returns to step S210. The control unit 2 sets the supply of electrical energy to the heater part 300-1 in the PM sensor element 10 of the PM detection sensor 1 continued.

In Schritt S230 passt die Steuereinheit 2 die Temperatur des Heizerteils 300-1 auf eine Temperatur innerhalb eines Bereichs von 600°C bis 800°C an, um zwangsweise einen Kriechstrom zu erzeugen. Diese Temperatur wird als die ”Kriechstrom-Erzeugungstemperatur” bezeichnet.In step S230, the control unit fits 2 the temperature of the heater part 300-1 to a temperature within a range of 600 ° C to 800 ° C to forcibly generate a leakage current. This temperature is referred to as the "leakage current generation temperature".

Das heißt, dass bei der zweiten beispielhaften Ausführungsform ein Kriechstrom in dem PM-Sensorelement 10 auf einer Temperatur von nicht weniger als 600°C erzeugt wird, die niedriger ist als die Temperatur zum Erzeugen eines Kriechstroms bei der ersten beispielhaften Ausführungsform, die vorstehend beschrieben ist.That is, in the second exemplary embodiment, a leakage current in the PM sensor element 10 is generated at a temperature of not less than 600 ° C, which is lower than the temperature for generating a leakage current in the first exemplary embodiment described above.

In Schritt S240 erfasst die Steuereinheit 2 einen Kriechstrom unter der Bedingung, dass der Erfassungsteil 100 auf der Kriechstrom-Erzeugungstemperatur innerhalb des Bereichs von 600°C bis 800°C gehalten wird.In step S240, the control unit detects 2 a leakage current on the condition that the detection part 100 is kept at the leakage current generation temperature within the range of 600 ° C to 800 ° C.

Wenn an dem Erfassungsteil 100 kein Feinstaub PM angesammelt ist und die Temperatur des Erfassungsteils 100 niedriger ist als die Kriechstrom-Erzeugungstemperatur, isoliert der Abstand zwischen den paarweisen Erfassungselektroden 11 und 12 diese vollständig voneinander. In diesem Fall erzeugt der PM-Erfassungssensor 1 die Erfassungsausgabe von ungefähr null.If at the detection part 100 no particulate matter PM is accumulated and the temperature of the detection part 100 is lower than the leakage current generation temperature, the distance between the paired detection electrodes is isolated 11 and 12 these completely from each other. In this case, the PM detection sensor generates 1 the detection output of about zero.

Andererseits, da die Temperatur des Erfassungsteils 100 in dem Schritt S230 zum Erfassen eines Kriechstroms auf einer Temperatur innerhalb eines Bereichs von 600°C bis 800°C gehalten wird, der Isolationswiderstand RAL des elektrischen Isolationssubstrats 13 verringert wird und ein Kriechstrom von dem Heizerteil 300 in dem Erfassungsteil 100 fließt, erfasst die Steuereinheit 2 die von dem PM-Erfassungssensor 1 übermittelte Erfassungsausgabespannung V-AUSGABE. Der Betriebsablauf geht zu Schritt S250. In Schritt S250 führt die Steuereinheit 2 einen ersten Beurteilungsprozess aus.On the other hand, because the temperature of the detection part 100 is held at a temperature within a range of 600 ° C to 800 ° C in the step S230 for detecting a leakage current, the insulation resistance RAL of the electric insulating substrate 13 is reduced and a leakage current from the heater part 300 in the detection part 100 flows, the control unit detects 2 that of the PM detection sensor 1 transmitted detection output voltage V-OUTPUT. The operation goes to step S250. In step S250, the control unit performs 2 a first assessment process.

In Schritt S250 vergleicht die Steuereinheit 2 die Erfassungsausgabespannung V-AUSGABE, die dem erfassten Kriechstrom entspricht, mit einem ersten Kriechstrom-Schwellenwert VREF1, der während des normalen Betriebs im Voraus erfasst wurde. Das heißt, dass die Steuereinheit 2 erfasst, ob die dem erfassten Kriechstrom entsprechende Erfassungsausgabespannung V-AUSGABE nicht geringer als der erste Kriechstrom-Schwellenwert VREF1 ist oder nicht. Wenn das Vergleichsergebnis in Schritt S250 eine Bejahung anzeigt (”JA” in Schritt S250), das heißt, wenn die dem erfassten Kriechstrom entsprechende Erfassungsausgabespannung V-AUSGABE größer als der erste Kriechstrom-Schwellenwert VREF1 ist, geht der Betriebsablauf zu Schritt S260. In Schritt S260 führt die Steuereinheit 2 einen Beschädigungserfassungsprozess der Erfassungselektrode 11 und/oder des entsprechenden Elektrodenleitungsteils von dieser auf der Seite der elektrischen Energiequelle aus.In step S250, the control unit compares 2 the detection output voltage V OUT corresponding to the detected leak current with a first leakage current threshold V REF1 detected in advance during the normal operation. That is, the control unit 2 detects whether or not the detection output voltage V OUTPUT corresponding to the detected leak current is not less than the first creepage current threshold value V REF1 . When the comparison result in step S250 indicates affirmative ("YES" in step S250), that is, if the detection output voltage V OUTPUT corresponding to the detected leakage current is greater than the first creepage current threshold value V REF1 , the operation flow goes to step S260. In step S260, the control unit performs 2 a damage detection process of the detection electrode 11 and / or the corresponding electrode line part thereof on the side of the electric power source.

Andererseits, wenn das Vergleichsergebnis in Schritt S250 eine Verneinung anzeigt (”NEIN” in Schritt S250), das heißt, wenn die dem erfassten Kriechstrom entsprechende Erfassungsausgangspannung V-AUSGABE nicht größer als der erste Kriechstrom-Schwellenwert VREF1 ist, geht der Betriebsablauf zu Schritt S270. In Schritt S270 führt die Steuereinheit 2 einen zweiten Beurteilungsprozess aus.On the other hand, if the comparison result in step S250 indicates a negative ("NO" in step S250), that is, if the detection output voltage V-OUTPUT corresponding to the detected leakage current is not greater than the first leakage current threshold V REF1 , the operation goes to step S270. In step S270, the control unit performs 2 a second assessment process.

Wie es gemäß 7 gezeigt ist, zeigt das Vergleichsergebnis in Schritt S270 eine Bejahung an (”JA” in Schritt S270), wenn die Erfassungsausgabespannung V-AUSGABE nicht größer als der erste Kriechstrom-Schwellenwert VREF1 ist (V ≤ VREF1) und einen zweiten Kriechstrom-Schwellenwert VREF2 überschreitet (V ≥ VREF2) und eine Beziehung VREF1 ≥ V > VREF2 besteht. Der Betriebsablauf geht zu Schritt S280. In Schritt S280 führt die Steuereinheit 2 einen Prozess zur Beurteilung eines normalen Betriebs aus.As it is according to 7 is shown, the comparison result in step S270 indicates affirmative ("YES" in step S270) when the detection output voltage V OUTPUT is not greater than the first leakage current threshold V REF1 (V ≦ V REF1 ) and a second leakage current threshold V REF2 exceeds (V ≥ V REF2 ) and a relationship V REF1 ≥ V> V REF2 exists. The operation goes to step S280. In step S280, the control unit performs 2 a process for judging a normal operation.

Andererseits zeigt das Vergleichsergebnis in Schritt S270 eine Verneinung an (”NEIN” in Schritt S270) und geht der Betriebsablauf zu Schritt S290, wenn die Erfassungsausgabespannung V-AUSGABE nicht größer als der zweite Kriechstrom-Schwellenwert VREF2 ist (V ≤ VREF2). In Schritt S290 führt die Steuereinheit 2 einen dritten Beurteilungsprozess aus.On the other hand, the comparison result in step S270 indicates a negative ("NO" in step S270), and the operation goes to step S290 if the detection output voltage V OUTPUT is not greater than the second leakage current threshold V REF2 (V ≦ V REF2 ). In step S290, the control unit performs 2 a third assessment process.

Wenn die Erfassungsausgabespannung V-AUSGABE nicht größer als der zweite Kriechstrom-Schwellenwert VREF2 ist (V ≤ VREF2) und einen dritten Kriechstrom-Schwellenwert VREF3 überschreitet und eine Beziehung VREF2 ≥ V > VREF3 besteht, zeigt das Vergleichsergebnis in Schritt S290 eine Bejahung an (”JA” in Schritt S290). Der Betriebsablauf geht zu Schritt S300. In Schritt S300 führt die Steuereinheit 2 einen Beschadigungserfassungsprozess des Erfassungsleitungsteils auf eine Erdungsseite aus.If the detection output voltage V OUT is not greater than the second leakage current threshold V REF2 (V ≦ V REF2 ) and exceeds a third leakage current threshold V REF3 and a relationship V REF2 ≥ V> V REF3 , the comparison result in step S290 an affirmative ("YES" in step S290). The operation goes to step S300. In step S300, the control unit performs 2 a damage detection process of the detection line part to a grounding side.

Andererseits, wenn die Erfassungsausgabespannung V-AUSGABE nicht größer als der dritte Kriechstrom-Schwellenwert VREF3 ist (V ≤ VREF3), zeigt das Vergleichsergebnis in Schritt S290 eine Verneinung an (”NEIN” in Schritt S290) und geht der Betriebsablauf zu Schritt S310. In Schritt S310 führt die Steuereinheit 2 den Verschlechterungserfassungsprozess aus.On the other hand, when the detection output voltage V OUTPUT is not larger than the third leakage current threshold V REF3 (V ≦ V REF3 ), the comparison result in step S290 indicates a negative ("NO" in step S290), and the operation goes to step S310 , In step S310, the control unit performs 2 the deterioration detection process.

Die Steuereinheit 2 führt jeden des Beschädigungserfassungsprozesses eines Elektrodenleitungsteils auf der Seite der elektrischen Energiequelle (Schritt S260), des Prozesses zur Beurteilung eines normalen Betriebs (Schritt S280), des Beschädigungserfassungsprozesses eines Elektrodenleitungsteils auf einer Erdungsseite (Schritt S300) und des Verschlechterungserfassungsprozesses (Schritt S310) aus. Daraufhin schließt die Steuereinheit 2 das Verfahren zum Erfassen eines anormalen Zustands des PM-Erfassungssensors 1 gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform ab, der gemäß 7 gezeigt ist.The control unit 2 executes each of the damage detection process of an electrode lead part on the side of the electric power source (step S260), the normal operation judgment process (step S280), the damage detection process of an electrode lead part on a ground side (step S300), and the deterioration detection process (step S310). Then the control unit closes 2 the method for detecting an abnormal state of the PM detection sensor 1 according to the second exemplary embodiment, according to 7 is shown.

Insbesondere werden jeder des ersten Kriechstrom-Schwellenwerts VREF1, des zweiten Kriechstrom-Schwellenwerts VREF2 und des dritten Kriechstrom-Schwellenwerts VREF3 im Voraus erfasst und als Kennfelddatenelemente in einem (nicht gezeigten) Speicher gespeichert. Die Steuereinheit 2 liest die in dem Speicher gespeicherten Kennfelddatenelemente gemäß der Heiztemperatur des Erfassungsteils 100 in dem PM-Sensorelement 10.Specifically, each of the first leakage current threshold V REF1 , the second leakage current threshold V REF2 and the third leakage current threshold V REF3 are detected in advance and stored as map data items in a memory (not shown). The control unit 2 reads the map data items stored in the memory according to the heating temperature of the detecting part 100 in the PM sensor element 10 ,

Es ist auch möglich, eine tatsächliche/eigentliche Vergleichseinrichtung auszubilden, indem eine analoge Logikschaltung verwendet wird, die mit einem Komparator usw. ausgestattet ist. Es ist auch möglich, dass die Steuereinheit 2 eine arithmetische Schaltung bzw. Rechenschaltung aufweist, um ein Auftreten eines anormalen Zustands des PM-Sensorelements 10 zu erfassen. In diesem Fall wird die in analogen Daten vorliegende Erfassungsausgabespannung V-AUSGABE in digitale Daten gewandelt und führt die arithmetische Schaltung bzw. Rechenschaltung in der Steuereinheit 2 einen arithmetischen Betrieb bzw. Rechenbetrieb der gewandelten digitalen Daten aus.It is also possible to form an actual comparator by using an analog logic circuit equipped with a comparator, etc. It is also possible that the control unit 2 an arithmetic circuit for detecting an abnormal state occurrence of the PM sensor element 10 capture. In this case, the detection output voltage V OUT output in analog data is converted into digital data and supplies the arithmetic circuit in the control unit 2 an arithmetic operation or computing operation of the converted digital data.

8A und 8B sind Darstellungen, die eine charakteristische Beziehung zwischen der Ausgabespannung des PM-Sensorelements 10 und der Temperatur des Erfassungsteils 100 in dem PM-Sensorelements 10 gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform zeigen, was das Verfahren zum Erfassen der Ursache eines anormalen Zustands des PM-Sensorelements 10 in dem PM-Erfassungssensor 1 auf Grundlage der Temperatureigenschaften des PM-Erfassungssensors 1 zeigt, wenn sich der PM-Erfassungssensor 1 in dem anormalen Zustand befindet. 8A and 8B FIG. 15 are diagrams showing a characteristic relationship between the output voltage of the PM sensor element. FIG 10 and the temperature of the detection part 100 in the PM sensor element 10 According to the second exemplary embodiment, what the method for detecting the cause of an abnormal state of the PM sensor element shows 10 in the PM detection sensor 1 based on the temperature characteristics of the PM detection sensor 1 indicates when the PM detection sensor 1 is in the abnormal state.

Wie es gemäß 8A gezeigt ist, wird die Ausgabespannung des PM-Sensorelements 10 in Richtung des Falls der niedrigen Temperatur verschoben, wenn die Erfassungselektrode 11 und/oder der entsprechende Elektrodenleitungsteil von dieser auf der Seite der elektrischen Energiequelle VCC beschädigt oder gebrochen ist. Der vorgenannte Fall, der gemäß 8A gezeigt ist, weist die gleiche Temperatur von 600°C zum Starten einer Verbrennung von Feinstaub PM und das gleiche Phänomen der Struktur auf, wenn der Abstand zwischen den Erfassungselektroden 11 und 12 und dem Heizerteil 300-1 geschlossener bzw. enger ist.As it is according to 8A is shown, the output voltage of the PM sensor element 10 shifted toward the case of the low temperature when the detection electrode 11 and / or the corresponding electrode lead portion thereof is damaged or broken on the side of the electric power source VCC. The aforementioned case, according to 8A is shown has the same temperature of 600 ° C for starting a PM fine PM combustion and the same phenomenon of the structure when the distance between the detection electrodes 11 and 12 and the heater part 300-1 closed or narrower.

Weiterhin weist der PM-Erfassungssensor gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie es gemäß 8A gezeigt ist, eine verringerte Temperatur zum Erzeugen eines Kriechstroms auf. Das heißt, dass es die Struktur der zweiten beispielhaften Ausführungsform möglich macht, einen Kriechstrom auf einer Temperatur von nicht weniger als 600°C zu erfassen.Furthermore, the PM detection sensor according to the second exemplary embodiment of the present invention, as shown in FIG 8A is shown to have a reduced temperature for generating a leakage current. That is, the structure of the second exemplary embodiment makes it possible to detect a leakage current at a temperature of not lower than 600 ° C.

Wie es gemäß 8B gezeigt ist, ist es möglich, dass die Steuereinheit 2 beurteilt, dass die Erfassungselektrode 11 und/oder der entsprechende Elektrodenleitungsteil von dieser auf der Seite der elektrischen Energiequelle VCC geschädigt oder gebrochen ist, wenn die Ausgabespannung V-AUSGABE nicht kleiner als der erste vorbestimmte Schwellenwert (VREF1) ist.As it is according to 8B It is possible that the control unit 2 judges that the detection electrode 11 and / or the corresponding electrode lead portion thereof is damaged or broken at the side of the electric power source VCC when the output voltage V OUTPUT is not smaller than the first predetermined threshold value (V REF1 ).

Weiterhin ist es möglich, dass die Steuereinheit 2 ein Auftreten eines anormalen Verschlechterungszustands beurteilt, in dem die Erfassungselektroden 11 und 12 in dem PM-Sensorelement 10 verschlechtert bzw. geschädigt sind, wenn der Widerstandswert zwischen den Erfassungselektroden 11 und 12 erhöht ist und es schwierig ist, dass ein Kriechstrom von dem Heizerteil 300-1 fließt, und die Ausgabespannung V-AUSGABE verringert ist. Diese Verschlechterung wird verursacht durch:

  • (a) wiederholtes Heizen des Erfassungsteils 100, um das PM-Sensorelement 10 zu regenerieren;
  • (b) wiederholtes Aufnehmen von Heizenergie von einem Zielerfassungsgas auf einer hohen Temperatur;
  • (c) Anhaften von Feinstaub PM; und
  • (d) Trennung der Erfassungselektroden 11 und 12 von dem elektrischen Isolationssubstrat 13, Wanderung, usw.
Furthermore, it is possible that the control unit 2 judges an occurrence of an abnormal deterioration state in which the detection electrodes 11 and 12 in the PM sensor element 10 are deteriorated when the resistance value between the detection electrodes 11 and 12 is increased and it is difficult that a leakage current from the heater part 300-1 flows, and the output voltage V-OUTPUT is reduced. This deterioration is caused by:
  • (a) repeated heating of the detection part 100 to the PM sensor element 10 to regenerate;
  • (b) repeatedly receiving heating energy from a target detection gas at a high temperature;
  • (c) adhering particulate matter PM; and
  • (d) separation of the detection electrodes 11 and 12 from the electrical insulation substrate 13 , Hike, etc.

Weiterhin beurteilt die Steuereinheit 2, dass die Erfassungselektrode 12 und/oder der entsprechende Elektrodenleitungsteil von dieser auf der Seite der Erdung GND beschädigt oder gebrochen ist, wenn die Ausgabespannung V-AUSGABE nicht größer als der dritte Schwellenwert VREF3 und nahe bei null (0 V) ist.Furthermore, the control unit judges 2 in that the detection electrode 12 and / or the corresponding electrode lead portion thereof on the ground GND side is damaged or broken when the output voltage V OUTPUT is not greater than the third threshold value V REF3 and close to zero (0 V).

Wie es vorstehend ausführlich beschrieben ist, ist es möglich, dass die Steuereinheit 2 die verschiedenen Arten von Ursachen des anormalen Zustands des PM-Erfassungssensors 1 erfasst, der mit dem PM-Sensorelement 10 mit der vorgenannten verbesserten Struktur ausgestattet ist.As described in detail above, it is possible for the control unit 2 the various types of causes of the abnormal state of the PM detection sensor 1 detected with the PM sensor element 10 equipped with the aforementioned improved structure.

Dritte beispielhafte AusführungsformThird exemplary embodiment

Unter Bezugnahme auf 9A wird eine Beschreibung des PM-Sensorelements in dem PM-Erfassungssensor gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben.With reference to 9A A description will be given of the PM sensor element in the PM detection sensor according to the third exemplary embodiment of the present invention.

9A ist eine perspektivische Darstellung, die eine Konfiguration des PM-Sensorelements in dem PM-Erfassungssensor gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 9A FIG. 15 is a perspective view showing a configuration of the PM sensor element in the PM detection sensor according to the third exemplary embodiment of the present invention. FIG.

Wie es gemäß 9A gezeigt ist, sind der Heizerteil 300-1 und der Erfassungsteil 100 an/auf der gleichen Oberfläche (oder der Vorderfläche) des elektrischen Isolationssubstrats 13 durch das gleiche Verfahren wie bei der zweiten beispielhaften Ausführungsform ausgebildet, das vorstehend beschrieben ist. Das heißt, dass der Erfassungsteil 100 und der Heizerteil 300-1 ähnlich der Struktur des elektrischen Isolationssubstrats 13 in dem PM-Sensorelement 10 gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform an/auf der vorderen (Ober-)Fläche des elektrischen Isolationssubstrats 13 ausgebildet sind.As it is according to 9A shown are the heater part 300-1 and the detection part 100 on the same surface (or front surface) of the electrical insulation substrate 13 formed by the same method as in the second exemplary embodiment described above. That is, the detection part 100 and the heater part 300-1 similar to the structure of the electrical insulation substrate 13 in the PM sensor element 10 according to the second exemplary embodiment, on / on the front (top) surface of the electrical insulation substrate 13 are formed.

Bei der Struktur des PM-Sensorelements gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform sind in dem elektrischen Isolationssubstrat 13 Durchrechungen bzw. Durchgangslöcher 341 und 342 ausgebildet. Die Anschlussteile 331 und 332 sind durch die Durchbrechungen 341 und 342 elektrisch mit den Anschlussteilen 321 und 322 verbunden, die an/auf der vorderen (Ober-)Fläche des elektrischen Isolationssubstrats 13 ausgebildet sind.In the structure of the PM sensor element according to the third exemplary embodiment, in the electrical insulation substrate 13 Reviews or through holes 341 and 342 educated. The connecting parts 331 and 332 are through the openings 341 and 342 electrically with the connection parts 321 and 322 connected to / on the front (top) surface of the electrical insulation substrate 13 are formed.

Bei der Struktur des PM-Sensorelements 10 gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform sind der Erfassungsteil 100 und der Heizerteil 300-1 an/auf der gleichen (Ober-)Fläche des elektrischen Isolationssubstrats 13 ausgebildet. Diese Struktur macht es möglich, die Anschlussteile 321 und 322 sowie die Anschlussteile 331 und 332 an/auf unterschiedlichen (Ober-)Flächen des elektrischen Isolationssubstrats 13 auszubilden. Diese Struktur des PM-Sensorelements 10 gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform kann auf einen Fall einer zu begrenzenden Gesamtgröße angewandt werden und macht es möglich, den Draht-/Kabelstrang des Ausgabeerfassungssignals und die elektrische Energiequelle auf einfach Weise mit dem Erfassungsteil 100 und dem Heizerteil 300-1 zu verbinden.In the structure of the PM sensor element 10 According to the third exemplary embodiment, the detection part 100 and the heater part 300-1 on / on the same (top) surface of the electrical insulation substrate 13 educated. This structure makes it possible, the connecting parts 321 and 322 as well as the connecting parts 331 and 332 on / on different (top) surfaces of the electrical insulation substrate 13 train. This structure of the PM sensor element 10 According to the third exemplary embodiment, it can be applied to a case of a total size to be limited, and makes it possible to easily connect the wire / harness of the output detection signal and the electric power source with the detection part 100 and the heater part 300-1 connect to.

Obwohl dies nicht notwendig ist, ist es aber möglich, die Isolationsschutzschicht 14 an einem Teil des elektrischen Isolationssubstrats 13 auszubilden, der von dem Teil abweicht, an dem der Erfassungsteil 100 und der Heizerteil 300-1 ausgebildet sind. Dies macht es möglich zu vermeiden, dass eine fehlerhafte Erfassung erfolgt, die durch den angesammelten Feinstaub PM an dem von dem Erfassungsteil 100 abweichenden Teil verursacht wird.Although this is not necessary, it is possible to use the insulation protection layer 14 on a part of the electrical insulation substrate 13 form, which differs from the part to which the detection part 100 and the heater part 300-1 are formed. This makes it possible to prevent erroneous detection by the particulate PM accumulated at the detection part 100 deviating part is caused.

Vierte beispielhafte AusführungsformFourth exemplary embodiment

Unter Bezugnahme auf 9B wird eine Beschreibung des PM-Sensorelements gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben.With reference to 9B A description will be given of the PM sensor element according to the fourth exemplary embodiment of the present invention.

9B ist eine frontale Darstellung, die eine schematische Konfiguration des PM-Sensorelements in dem PM-Erfassungssensor gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 9B FIG. 10 is a front view showing a schematic configuration of the PM sensor element in the PM detection sensor according to the fourth exemplary embodiment of the present invention. FIG.

Wie es gemäß 9B gezeigt ist, ist es zulässig, einen Heizerteil 300-2 so auszubilden, dass der Erfassungsteil 100 den Heizerteil 300-2 aufnimmt. Das heißt, dass der Heizerteil 300-2 im Inneren des Erfassungsteils 100 ausgebildet ist.As it is according to 9B is shown, it is permissible to use a heater part 300-2 form so that the detection part 100 the heater part 300-2 receives. That is, the heater part 300-2 inside the detection part 100 is trained.

Bei der Struktur des PM-Sensorelements 10 gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform weisen die Heizelektroden 31 des Heizerteils 300-2 eine Form eines Buchstabens ”C” auf und sind entlang der Innenseite der Erfassungselektroden 11 und 12 und der Elektrodenleitungsteile 111 und 112 des Erfassungsteils 100 ausgebildet. Wie es gemäß 9B gezeigt ist, sind die Anschlussteile 121 und 122 elektrisch mit den Elektrodenleitungsteilen 111 und 112 verbunden und im Vergleich zu der Position der Anschlüsse 321 und 322 auf der Seite des vorderen Endes (gemäß 9B auf der rechten Seite) ausgebildet, und sind die Elektrodenleitungsteile 111 und 112 sowie die Anschlussteile 121 und 122 mit der Isolationsschutzschicht 14 abgedeckt.In the structure of the PM sensor element 10 According to the fourth exemplary embodiment, the heating electrodes 31 of the heater part 300-2 a shape of a letter "C" and are along the inside of the detection electrodes 11 and 12 and the electrode lead parts 111 and 112 of the detection part 100 educated. As it is according to 9B shown are the connecting parts 121 and 122 electrically with the electrode line parts 111 and 112 connected and compared to the position of the connections 321 and 322 on the side of the front end (according to 9B on the right side), and are the electrode lead parts 111 and 112 as well as the connecting parts 121 and 122 with the insulation protection layer 14 covered.

Diese Struktur des PM-Sensorelements 10, die gemäß 9B gezeigt ist, erfordert keinerlei Durchtritt bzw. Öffnung in der Isolationsschutzschicht 14, durch die der Erfassungsteil 100 dem Zielerfassungsgas ausgesetzt wird. Es ist möglich, dass das PM-Sensorelement 10 eine einfache Struktur aufweist und das PM-Sensorelement 10 auf einfache Weise gebildet wird.This structure of the PM sensor element 10 according to 9B is shown, does not require any passage or opening in the insulation protective layer 14 through which the detection part 100 is exposed to the target detection gas. It is possible that the PM sensor element 10 has a simple structure and the PM sensor element 10 is formed in a simple manner.

Weiterhin sind die mit den Elektrodenleitungsteilen 111 und 112 verbundenen Anschlussteile 121 und 122 durch die (nicht gezeigten) Durchbrechungen bzw. Durchgangslöcher elektrisch mit den Anschlüssen verbunden, die an/auf der rückseitigen (Ober-)Fläche der Isolationsschicht 13 ausgebildet sind. Es ist auch möglich, keine Isolationsschutzschicht 14 auf den Anschlussteilen 121 und 122 auszubilden.Furthermore, those with the electrode line parts 111 and 112 connected connecting parts 121 and 122 through the holes (not shown) electrically connected to the terminals on / on the back (top) surface of the insulating layer 13 are formed. It is also possible, no insulation protection layer 14 on the connecting parts 121 and 122 train.

Da das PM-Sensorelement 10 gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform die Struktur aufweist, bei der der Erfassungsteil 100 und der Heizerteil 300-2 an/auf der Vorderfläche des elektrischen Isolationssubstrats 13 ausgebildet sind, ist es möglich, die Wärmeleitfähigkeitseffizienz zu erhöhen und die Temperatur des Erfassungsteils 100 auf einfache Weise zu steuern. Insbesondere ist es möglich, die Temperatur des Erfassungsteils 10 durch den Heizerteil 300-2 schnell auf eine zulässige Erfassungstemperatur zu erhöhen, wenn in dem Zielerfassungsgas enthaltener Feinstaub PM in dem üblichen Betrieb erfasst wird. Dies macht es möglich, den mit dem PM-Sensorelement 10 ausgestatteten PM-Erfassungssensor mit hoher Effizienz und schnellem Ansprechverhalten bereitzustellen.Because the PM sensor element 10 According to the fourth exemplary embodiment, has the structure in which the detection part 100 and the heater part 300-2 on / on the front surface of the electrical insulation substrate 13 are formed, it is possible to increase the thermal conductivity efficiency and the temperature of the detection part 100 easy to control. In particular, it is possible to control the temperature of the detection part 10 through the heater part 300-2 rapidly increase to an allowable detection temperature when particulate matter PM contained in the target detection gas is detected in the usual operation. This makes it possible with the PM sensor element 10 equipped PM detection sensor with high efficiency and fast response.

Da es nicht notwendig ist, irgendein weiteres elektrisches Isolationssubstrat zu stapeln bzw. zu schichten, um den Heizerteil an/auf der rückseitiges (Ober-) Fläche des elektrischen Isolationssubstrats 13 auszubilden, ist es weiterhin möglich, die Gesamtzahl an Herstellungsschritten und die Kosten zu verringern, und das PM-Sensorelement 10 des PM-Erfassungssensors 1 mit einer einfachen Struktur bereitzustellen. Da die Struktur des PM-Sensorelements 10 des PM-Erfassungssensors 1 gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform kein weiteres elektrisches Isolationssubstrat verwendet, um den Heizerteil auszubilden, ist es weiterhin möglich, die Dicke des PM-Sensorelements zu verringern und dieses in einen begrenzten Raum einzubringen.Since it is not necessary to stack any other electrical insulation substrate to the heater part at the backside (top) surface of the electrical insulation substrate 13 Furthermore, it is possible to reduce the total number of manufacturing steps and the costs, and the PM sensor element 10 of the PM detection sensor 1 to provide with a simple structure. Because the structure of the PM sensor element 10 of the PM detection sensor 1 According to the fourth exemplary embodiment, no further electrically insulating substrate is used to form the heater part, it is further possible to reduce the thickness of the PM sensor element and to introduce it into a limited space.

(Gewerbliche Anwendbarkeit)(Industrial Applicability)

Das PM-Sensorelement und der mit dem PM-Sensorelement ausgestattete PM-Erfassungssensor können auf verschiedene Arten von Anwendungen angewandt werden, zum Beispiel auf ein Abgasreinigungssystem einer Brennkraftmaschine, um Feinstaub PM zu erfassen, der in von der Brennkraftmaschine ausgestoßenem Abgas enthalten ist. Im Speziellen ist es möglich, den mit dem PM-Sensorelement ausgestatteten PM-Erfassungssensor auf der stromabwärts liegenden Seite eines Dieselpartikelfilters DPF zu platzieren, um einen anormalen Zustand des Dieselpartikelfilters DPF zu erfassen. Weiterhin ist es möglich, den mit dem PM-Sensorelement ausgestatteten PM-Erfassungssensor auf der stromaufwärts liegenden Seite des Dieselpartikelfilters DPF zu platzieren, um Feinstaub PM, der in das Dieselpartikelfilter DPF eingebracht wird, direkt zu erfassen.The PM sensor element and the PM detection element equipped with the PM sensor element can be applied to various kinds of applications, for example, an exhaust emission control system of an internal combustion engine to detect particulate matter PM included in the Internal combustion engine exhaust gas is contained. Specifically, it is possible to place the PM detection sensor equipped with the PM sensor element on the downstream side of a diesel particulate filter DPF to detect an abnormal condition of the DPF DPF. Further, it is possible to place the PM detection sensor equipped with the PM sensor element on the upstream side of the DPF so as to directly detect particulate matter PM introduced into the DPF DPF.

Während spezielle Ausführungsformen bzw. -beispiele der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben wurden, wird es von einem Fachmann anerkannt werden, dass verschiedene Modifikationen und Alternativen zu diesen Einzelheiten im Lichte der Gesamtlehre der Offenbarung entwickelt werden können. Dementsprechend sind die offenbarten besonderen Anordnungen lediglich als veranschaulichend und nicht als den Umfang der vorliegenden Erfindung einschränkend zu verstehen, dem die volle Breite der folgenden Patentansprüche und all ihrer Äquivalente zuzugestehen ist.While particular embodiments of the present invention have been described in detail, it will be appreciated by those skilled in the art that various modifications and alternatives to those details may be developed in light of the overall teachings of the disclosure. Accordingly, the particular arrangements disclosed are to be considered as illustrative only and not restrictive of the scope of the present invention, which is to be accorded the full breadth of the following claims and all equivalents thereof.

In einem PM-Erfassungssensor, der in einem Abgasrohr einer Brennkraftmaschine platziert ist, sind paarweise Erfassungselektroden eines Erfassungsteils und Heizelektroden eines Heizerteils an der gleichen Oberfläche eines elektrischen Isolationssubstrats nahe zueinander ausgebildet. Ein Abstand zwischen den Erfassungselektroden und den Heizelektroden liegt innerhalb eines Bereichs von 100 μm bis 1360 μm. Eine externe Steuereinheit weist eine Energiequelle an, elektrische Energie an die Heizelektroden zuzuführen, und den Erfassungsteil auf eine Temperatur von weniger als 600°C zu erhitzen, die es dem PM-Erfassungssensor ermöglicht, PM zu erfassen, der in von der Maschine ausgestoßenem Abgas enthalten ist, und auf eine Temperatur von nicht weniger als 600°C zu erhitzen, um erzwungenermaßen einen Kriechstrom von dem Heizerteil zu dem Erfassungsteil zu erzeugen und einen anormalen Zustand der Erfassungselektroden und entsprechender elektrischer Leitungsteile auf Grundlage eines Kriechstroms zu erfassen.In a PM detection sensor placed in an exhaust pipe of an internal combustion engine, pair detection electrodes of a detection part and heating electrodes of a heater part are formed on the same surface of an electrically insulating substrate close to each other. A distance between the detection electrodes and the heating electrodes is within a range of 100 μm to 1360 μm. An external control unit instructs a power source to supply electric power to the heating electrodes, and to heat the detection part to a temperature of less than 600 ° C, which enables the PM detection sensor to detect PM contained in exhaust gas discharged from the engine is to heat and to a temperature of not less than 600 ° C to forcibly generate a leakage current from the heater part to the detection part and to detect an abnormal state of the detection electrodes and corresponding electric line parts based on a leakage current.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (11)

Steuereinheit, die einen Feinstaub-Erfassungssensor steuert, der in einem Abgasrohr eines Abgasreinigungssystems einer Brennkraftmaschine platziert ist, durch das von der Brennkraftmaschine ausgestoßenes Abgas strömt und nach außerhalb des Abgasreinigungssystems abgeführt wird, wobei der Feinstaub-Erfassungssensor ein Feinstaub-Sensorelement aufweist, das ein elektrisches Isolationssubstrat, einen Erfassungsteil und einen Heizerteil beinhaltet, wobei der Erfassungsteil ein Paar Erfassungselektroden beinhaltet, die an einer Oberfläche des elektrischen Isolationssubstrats ausgebildet sind, und wobei der Heizerteil Heizelektroden zum Erzeugen von Heizenergie aufweist, wenn sie elektrische Energie aufnehmen, um den Erfassungsteil auf eine vorbestimmte Temperatur zu erhitzen, wobei die Steuereinheit eine Zuführungsmenge von elektrischer Energie an den Heizerteil anpasst und elektrische Eigenschaften des Heizerteils erfasst, die gemäß einer Veränderung einer Menge von an dem Erfassungsteil angesammeltem Feinstaub verändert werden, und wobei die Steuereinheit eine Anormalitätserfassungseinrichtung aufweist, die konfiguriert ist, eine Ausgabespannung, die von dem Erfassungsteil geliefert wird, wenn der Erfassungsteil unter der Steuerung der Steuereinheit auf die Temperatur von nicht weniger als eine vorbestimmte Temperatur überhitzt ist, mit einer Ausgabespannung des Erfassungsteils zu vergleichen, die im Voraus erhalten wird, wenn der Erfassungsteil normal arbeitet, um ein Auftreten eines anormalen Zustands des Erfassungsteils auf Grundlage der Veränderung der Ausgabespannung des Erfassungsteils zu erfassen, die durch einen Kriechstrom verändert wird, wobei der Kriechstrom von dem Heizerteil zu dem Erfassungsteil fließt, wobei der Kriechstrom durch Verringerung eines Isolationswiderstands des elektrischen Isolationssubstrats erzeugt wird, wenn der Erfassungsteil überhitzt ist.A control unit that controls a particulate matter detection sensor placed in an exhaust pipe of an exhaust gas purification system of an internal combustion engine through which exhaust gas discharged from the internal combustion engine is exhausted and discharged to the outside of the exhaust gas purification system, the particulate matter detection sensor comprising a particulate matter sensor element having an electric Wherein the detection part includes a pair of detection electrodes formed on a surface of the electric insulation substrate, and wherein the heater part has heating electrodes for generating heating energy when absorbing electrical energy to make the detection part a predetermined one To heat the temperature, wherein the control unit adjusts a supply amount of electric power to the heater part and detects electrical properties of the heater part that are changed in accordance with a change in an amount of particulate matter accumulated on the detection part, and wherein the control unit has an abnormality detecting means configured to compare an output voltage supplied from the detecting part when the detecting part is overheated to the temperature of not less than a predetermined temperature under the control of the control unit with an output voltage of the detecting part; which is obtained in advance when the detection part operates normally to detect occurrence of an abnormal state of the detection part based on the variation of the output voltage of the detection part, which is changed by a leakage current, the leakage current flows from the heater part to the detection part the leak current is generated by reducing an insulation resistance of the electrical insulation substrate when the detection part is overheated. Steuereinheit gemäß Anspruch 1, wobei die Anormalitätserfassungseinrichtung erfasst: ein Auftreten eines anormalen Zustands einer Erfassungselektrode und/oder eines entsprechenden Elektrodeleitungsteils von dieser auf einer Seite einer elektrischen Energiequelle, wenn die Ausgabespannung des Erfassungsteils im Vergleich zu der Ausgabespannung des Erfassungsteils, wenn der Erfassungsteil normal arbeitet, höher ist als ein vorbestimmter Schwellenwert; ein Auftreten einer Verschlechterung des Erfassungsteils, wenn die Ausgabespannung des Erfassungsteils im Vergleich zu der Ausgabespannung des Erfassungsteils, wenn der Erfassungsteil normal arbeitet, niedriger ist als ein vorbestimmter Schwellenwert; und ein Auftreten eines anormalen Zustands einer Erfassungselektrode und/oder eines entsprechenden Elektrodenleitungsteils von dieser auf einer Seite einer Erdung, wenn die Ausgabespannung des Erfassungsteils nicht erfasst wird.A control unit according to claim 1, wherein said abnormality detecting means detects: occurrence of an abnormal condition of a detection electrode and / or a corresponding electrode line portion thereof on a side of an electric power source when the output voltage of the detection portion is higher than a predetermined threshold value as compared with the output voltage of the detection portion when the detection portion operates normally; occurrence of deterioration of the detection part when the output voltage of the detection part is lower than a predetermined threshold value as compared with the output voltage of the detection part when the detection part is normally operating; and occurrence of an abnormal state of a detection electrode and / or a corresponding electrode line part thereof on one side of a ground when the output voltage of the detection part is not detected. Steuereinheit gemäß Anspruch 1, wobei die Steuereinheit das Vorliegen von in Abgas enthaltenem Feinstaub auf Grundlage der von dem Erfassungsteil des Feinstaub-Erfassungssensors gelieferten Ausgabespannung erfasst, die sich gemäß einer Veränderung des elektrischen Widerstandswerts zwischen den paarweisen Erfassungselektroden des Erfassungsteils verändert, wenn die elektrische Energie an den Heizerteil zugeführt wird.The control unit according to claim 1, wherein the control unit detects the presence of particulate matter contained in exhaust gas based on the output voltage supplied from the particulate matter detection part that changes according to a change in the electrical resistance between the paired detection electrodes of the detection part when the electric power is on the heater part is supplied. Feinstaub-Erfassungssensor, der mit einem Feinstaub-Sensorelement ausgestattet ist, wobei dieser in einem Abgasrohr einer Brennkraftmaschine platziert ist, durch das von der Brennkraftmaschine ausgestoßenes Abgas strömt und nach außerhalb des Abgasrohrs abgeführt wird, wobei das Feinstaub-Sensorelement aufweist: ein elektrisches Isolationssubstrat; einen Erfassungsteil, der ein Paar Erfassungselektroden beinhaltet, die an einer Oberfläche des elektrischen Isolationssubstrats ausgebildet sind; und einen Heizerteil mit Heizelektroden zum Erzeugen von Heizenergie, wenn sie elektrische Energie von einer äußeren elektrischen Energiequelle aufnehmen, um den Erfassungsteil auf eine vorbestimmte Temperatur zu erhitzen, wobei der die paarweisen Erfassungselektroden beinhaltende Erfassungsteil und der die Heizelektroden beinhaltende Heizerteil an der gleichen Oberfläche des elektrischen Isolationssubstrats nahe zueinander ausgebildet sind.A particulate matter detection sensor equipped with a particulate matter sensor element placed in an exhaust pipe of an internal combustion engine through which exhaust gas discharged from the internal combustion engine flows and exhausted outside the exhaust pipe, the particulate matter sensor element comprising: an electrical insulation substrate; a detection part including a pair of detection electrodes formed on a surface of the electrical insulation substrate; and a heater part having heating electrodes for generating heating energy when receiving electric power from an external electric power source to heat the detection part to a predetermined temperature, wherein the detection part including the paired detection electrodes and the heater part including the heating electrodes are formed close to each other on the same surface of the electrical insulation substrate. Feinstaub-Erfassungssensor gemäß Anspruch 4, wobei die Heizelektroden des Heizerteils nahe zu den paarweisen Erfassungselektroden angeordnet sind, und wobei der Heizerteil einen Heizerleitungsteil aufweist, durch den die Heizelektroden elektrisch mit der äußeren elektrischen Energiequelle verbunden sind.The particulate matter detecting sensor according to claim 4, wherein the heater electrodes of the heater part are located close to the paired detection electrodes, and wherein the heater part has a heater lead part through which the heater electrodes are electrically connected to the external electric power source. Feinstaub-Erfassungssensor gemäß Anspruch 4, wobei ein Abstand zwischen den Erfassungselektroden und den Heizelektroden innerhalb eines Bereichs von 100 μm bis 1360 μm liegt.The particulate matter detection sensor according to claim 4, wherein a distance between the detection electrodes and the heating electrodes is within a range of 100 μm to 1360 μm. Feinstaub-Erfassungssensor gemäß Anspruch 4, wobei jede der paarweisen Erfassungselektroden einen Basisteil und eine Vielzahl von Hilfselektroden einer Kammform beinhaltet, und wobei der Basisteil mit dem entsprechenden Elektrodenleitungsteil verbunden ist.The particulate matter detection sensor according to claim 4, wherein each of the paired detection electrodes includes a base part and a plurality of auxiliary electrodes of a comb shape, and wherein the base part is connected to the corresponding electrode lead part. Verfahren zum Steuern eines Feinstaub-Erfassungssensors, der in einem Abgasrohr eines Abgasreinigungssystems einer Brennkraftmaschine platziert ist, durch das von der Brennkraftmaschine ausgestoßenes Abgas strömt und nach außerhalb des Abgasreinigungssystems abgeführt wird, wobei der Feinstaub-Erfassungssensor mit einem Feinstaub-Sensorelement ausgestattet ist, das ein elektrisches Isolationssubstrat, einen ein Paar Erfassungselektroden beinhaltenden Erfassungsteil und einen Heizelektroden beinhaltenden Heizerteil beinhaltet, wobei die Heizelektroden Heizenergie erzeugen, wenn sie elektrische Energie aufnehmen, um den Erfassungsteil auf eine vorbestimmte Temperatur zu erhitzen, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Zuführen von elektrischer Energie an die Heizelektroden des Heizerteils, um den Erfassungsteil auf eine Temperatur von nicht weniger als eine vorbestimmte Kriechstrom-Erzeugungstemperatur zu erhitzen, auf der ein Isolationswiderstandswert des elektrischen Isolationssubstrats erzwungenermaßen verringert wird und ein Kriechstrom erzeugt wird und von dem Heizerteil zu dem Erfassungsteil fließt; Vergleichen einer Erfassungsausgabespannung des Erfassungsteils, die dem erzwungenermaßen erzeugten Kriechstrom entspricht, mit einer Erfassungsausgabespannung des Erfassungsteils, die einem Kriechstrom entspricht, der fließt, wenn der Erfassungsteil normal arbeitet; Erfassen eines Auftretens eines anormalen Zustands der Erfassungselektrode und/oder des entsprechenden Elektrodenleitungsteils von dieser auf einer Seite einer elektrischen Energiequelle, wenn die Ausgabespannung des Erfassungsteils im Vergleich zu der Ausgabespannung des Erfassungsteils, wenn der Erfassungsteil normal arbeitet, höher ist als ein vorbestimmter Schwellenwert; Erfassen eines Auftretens einer Verschlechterung des Erfassungsteils, wenn die Ausgabespannung des Erfassungsteils im Vergleich zu der Ausgabespannung des Erfassungsteils, wenn der Erfassungsteil normal arbeitet, niedriger ist als ein vorbestimmter Schwellenwert; und Erfassen eines Auftretens eines anormalen Zustands der Erfassungselektrode und/oder des entsprechenden Elektrodenleitungsteils von dieser auf einer Seite einer Erdung, wenn die Ausgabespannung des Erfassungsteils nicht erfasst wird.A method of controlling a particulate matter detection sensor placed in an exhaust pipe of an exhaust purification system of an internal combustion engine by the engine discharged exhaust gas flows and is discharged to the outside of the exhaust gas purification system, the particulate matter detection sensor being equipped with a particulate matter sensing element including an electrical insulation substrate, a sensing part including a pair of detection electrodes, and a heater part including heating electrodes, the heating electrodes generating heating energy as they are receiving electrical energy to heat the sensing portion to a predetermined temperature, the method comprising the steps of: supplying electrical energy to the heater electrodes of the heater portion to heat the sensing portion to a temperature not less than a predetermined leakage current generation temperature an insulation resistance of the electrical insulation substrate is forcibly reduced and a leakage current is generated and flows from the heater part to the detection part; Comparing a detection output voltage of the detection part corresponding to the creepage current forcibly generated with a detection output voltage of the detection part corresponding to a leakage current flowing when the detection part is normally operating; Detecting an abnormal condition of the detection electrode and / or the corresponding electrode line part therefrom on a side of an electric power source when the output voltage of the detection part is higher than a predetermined threshold value as compared with the output voltage of the detection part when the detection part is normally operating; Detecting an occurrence of deterioration of the detection part when the output voltage of the detection part is lower than a predetermined threshold value as compared with the output voltage of the detection part when the detection part is normally operating; and detecting an occurrence of an abnormal condition of the detection electrode and / or the corresponding electrode line portion thereof on one side of a ground when the output voltage of the detection portion is not detected. Feinstaub-Erfassungssensor gemäß Anspruch 4, wobei der Erfassungsteil und der Heizerteil an der gleichen Oberfläche des elektrischen Isolationssubstrats derart ausgebildet sind, dass der Heizerteil den Erfassungsteil an der gleichen Oberfläche des elektrischen Isolationssubstrats umgibt.The particulate matter detection sensor according to claim 4, wherein the detection part and the heater part are formed on the same surface of the electrical insulation substrate such that the heater part surrounds the detection part on the same surface of the electrical insulation substrate. Feinstaub-Erfassungssensor gemäß Anspruch 9, zusätzlich mit Durchbrechungen, die in dem elektrischen Isolationssubstrat derart ausgebildet sind, dass die Heizelektroden und Leitungsteile von diesen an der gleichen Oberfläche ausgebildet sind, auf der der Erfassungsteil ausgebildet ist, und Elektrodenanschlüsse an der rückseitigen Oberfläche des elektrischen Isolationssubstrats ausgebildet sind, und wobei die Elektrodenanschlüsse durch die Durchbrechungen elektrisch mit den Leitungsteilen der Heizelektroden des Heizerteils verbunden sind, und wobei die Elektrodenanschlüsse des Heizerteils elektrisch mit der äußeren elektrischen Energiequelle verbunden sind.The fine dust detection sensor according to claim 9, further comprising openings formed in the electrical insulation substrate such that the heating electrodes and lead portions thereof are formed on the same surface on which the detection portion is formed, and electrode terminals on the back surface of the electrical insulation substrate are formed, and wherein the electrode terminals are electrically connected through the openings with the line parts of the heating electrodes of the heater part, and wherein the electrode terminals of the heater part are electrically connected to the external electric power source. Feinstaub-Erfassungssensor gemäß Anspruch 4, wobei der Erfassungsteil und der Heizerteil an der gleichen Oberfläche des elektrischen Isolationssubstrats derart ausgebildet sind, dass der Erfassungsteil den Heizerteil an der gleichen Oberfläche des elektrischen Isolationssubstrats umgibt.The particulate matter detection sensor according to claim 4, wherein the detection part and the heater part are formed on the same surface of the electrical insulation substrate such that the detection part surrounds the heater part on the same surface of the electrical insulation substrate.
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