JP2013003106A - 微粒子検知用センサ及び微粒子検知用センサの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＰＭセンサのガスの流速による出力ばらつきを抑制する。
【解決手段】ＰＭセンサは、ガス中の微粒子量に応じた出力を発する素子部と、素子部を覆うように配置され、かつ、ガスを内部に流通させるための複数の流通孔を有するカバーとを備える。素子部は、第１電圧の印加によりガス中の微粒子量に応じた出力を発する一対の電極からなる第１電極部と、第１電極部とは絶縁された状態で配置され、第１電圧よりも高い第２電圧の印加によりガス中の微粒子量に応じた出力を発する一対の電極からなる第２電極部とを備える。カバーの複数の流通孔は、第２電極部に対向する領域よりも、第１電極部に対向する領域に多く形成されている。
【選択図】図３

Description

この発明は微粒子検知用センサ及び微粒子検知用センサの制御装置に関する。より具体的には、ガス中の微粒子量を検出するための電気抵抗式の微粒子検知用センサとその制御装置として好適なものである。

例えば、特許文献１には、排気ガス中に含まれる微粒子（以下「ＰＭ」）の量を検出するためのセンサとして、電気抵抗式の微粒子検知用センサが開示されている。この微粒子検知用センサでは、素子部の一対の電極間に所定の電圧が印加されると、排気ガス中に含まれるＰＭが静電捕集される。その後、検出部の電気的特性を測定し、測定された電気的特性に基づいて、排気ガス中に含まれるＰＭの量が検出される。

また、特許文献１の微粒子検知用センサは、素子部をカバーするプロテクタを備える。このプロテクタには、排気ガスを素子部に導入するための複数の排気流通孔が形成されている。排気ガスの一部は、この排気流通孔からプロテクタ内に流入し、素子部に導入される。

特開２０１１−０１７２８９号公報

ところで微粒子検知用センサのＰＭ捕集性能は、排気ガスの流速や慣性力に応じて変化する。つまり流速やガスの流通方向が異なる場合、同じ量のＰＭを含むガスに対しても微粒子検知用センサの出力（電気的特性）が同一の値とはならず、ばらつきを生じる場合がある。従って、排気ガスの流速等の影響を抑制し、高い精度でＰＭ堆積量を検出できるセンサが望まれる。この点、上記特許文献１の微粒子検知用センサは、プロテクタに排気流通孔が設けられ、流通孔から排気ガスが流入されるが、この排気流通孔は、電極に供給される排気ガスの流速や流通方向を調整するためのものではない。

この発明は上記課題を解決することを目的とし、排気ガスの流速によるばらつきを抑制するよう改良された微粒子検知用センサ及び微粒子検知用センサの制御装置を提供するものである。

この発明は、上記の目的を達成するため、微粒子検知用センサであって、ガス中の微粒子量に応じた出力を発する素子部と、素子部を覆うように配置され、かつ、ガスを内部に流通させるための複数の流通孔を有するカバーとを備える。素子部は、第１電圧の印加によりガス中の微粒子量に応じた出力を発する一対の電極からなる第１電極部と、第１電極部とは絶縁された状態で配置され、第１電圧よりも高い第２電圧の印加によりガス中の微粒子量に応じた出力を発する一対の電極からなる第２電極部と、を備える。カバーの複数の流通孔は、第２電極部に対向する領域よりも、第１電極部に対向する領域に多く形成されている。

また、本発明は、上記の本発明の微粒子検知用センサを制御する制御装置であって、第１電極部の出力である第１出力と、第２電極部の出力である第２出力と、を検出する出力検出手段と、カバー内に流入するガスの流速を検出又は推定するガス流速検知手段を備える。更に、制御装置は、第１出力と第２出力と、流速とに応じて、微粒子検知用センサの故障を判定する故障判定手段を備える。

また、本発明の制御装置は、流速が、所定の中流速域の範囲内であるか否かを判別する流速域判別手段を備える構成としてもよい。この場合、故障判定手段は、流速が、中流速域の範囲内であると判別された場合であって、かつ、第１出力と第２出力との差が基準値より大きい場合に、微粒子検知用センサの故障と判定する構成としてもよい。

また、本発明の制御装置は、流速が、所定の中流速域の上限値よりも高い、高流速域であるか否かを判別する流速域判別手段を備える構成としてもよい。この場合、故障判定手段は、流速が、高流速域であると判別された場合であって、かつ、第１出力が第２出力より小さい場合に、微粒子検知用センサの故障と判定する構成としてもよい。

また、本発明の制御装置は、流速が、所定の中流速域の下限値よりも低い、低流速域であるか否かを判別する流速域判別手段を備える構成としてもよい。この場合、故障判定手段は、流速が、低流速域であると判別された場合であって、かつ、第１出力が第２出力より大きい場合に、微粒子検知用センサの故障と判定する構成としてもよい。

また、本発明の制御装置は、本発明の微粒子検知用センサを制御する制御装置であって、第１電極部の出力である第１出力と、第２電極部の出力である第２出力とを検出する出力検出手段と、第１出力と第２出力とに基づいて平均出力を算出する平均出力算出手段と、平均出力に基づいて、ガス中の微粒子量を検出する微粒子量検出手段と、を備えるものであってもよい。

本発明においては、第１電極部には、低い電圧が印加されるが、カバー４の第１電圧に対面する部分には、より多くのガスを流通させる流通孔が設けられている。第１電極部には多くのガスが当たり、主に慣性力により微粒子が補正される。従って、第１電極部はガスの流れが早いほど、その捕集性が高くなる。一方、微粒子検知用センサの第２電極部には第１電極部より高い電圧が印加され、主に、クーロン力により微粒子を捕集する。従って、第２電極部付近を流れるガスの流れが遅いほど、その捕集性が高くなる。このように、本発明の微粒子検知用センサは、ガス流速に対して逆の変化を示す第１電極部と第２電極部とを設けることで、微粒子検知用センサ全体としては、ガスの流速の微粒子捕集性に対する影響が抑制されたものとなっている。従って、より高い精度で、微粒子量の検出を行うことができる。

また、本発明において、第１電極部と第２電極部との２つの電極部の出力と、流速とに応じて微粒子検知用センサの故障判定を実行するものについては、故障判定のためのセンサ等を別途設けることなく、簡便な構成で、微粒子検知用センサの故障判定を実現することができる。

この発明の実施の形態におけるＰＭセンサについて説明するための模式図である。 この発明の実施の形態におけるＰＭセンサの素子部について説明するための模式図である。 この発明の実施の形態におけるＰＭセンサについて説明するための模式図である。 この発明の実施の形態における排気ガスの流速とＰＭセンサの出力との関係について説明するための図である。 この発明の実施の形態におけるＰＭセンサの出力に基づくＰＭ堆積量について説明するための図である。 この発明の実施の形態におけるＰＭセンサの各電極部の出力に基づく劣化判定法について説明するための図である。 この発明の実施の形態におけるＰＭセンサの各電極部の出力に基づく劣化判定法について説明するための図である。 この発明の実施の形態における制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。また以下、本実施の形態においては、微粒子検知用センサを「ＰＭセンサ」と称することとし、微粒子を「ＰＭ」と称することとする。

実施の形態．
［本実施の形態のＰＭセンサの全体構成］
図１は本発明の実施の形態におけるＰＭセンサについて説明するための模式図である。図１に示されるＰＭセンサ２は、例えば車両に搭載された内燃機関の排気経路に設置され、排気ガス中のＰＭ（微粒子；particulate matter）の検出に用いられる。図１に示されるように、ＰＭセンサ２は、プロテクタであるカバー４と、カバー４内の空間に設置された素子部６とを備えている。カバー４は気体を通過させる複数の流通孔を有している。ＰＭセンサ２使用時は、カバー４が内燃機関の排気通路に設置され、カバー４の複数の流通孔からカバー４内部に排気ガスが流入し、素子部６が排気ガスに接した状態となる。

図２は、本実施の形態のＰＭセンサ２の素子部６を説明するための拡大図である。図２に示されるように、素子部６の表面には第１電極部８及び第２電極部１０の２組の電極部が設置されている。第１電極部８及び第２電極部１０は互いに電気的に絶縁された状態で配置されている。

第１電極部８は一対の電極８ａ、８ｂと、これに直列に接続するシャント抵抗とを含む電気回路を有している。第１電極部８の一対の電極８ａ、８ｂは、それぞれ互いに接触しない状態で一定の間隔を開けて配置され、かつ、櫛歯形状に形成された部分を有し、この部分において互いに噛み合わされるように配置されている。同様に、第２電極部１０は一対の電極１０ａ、１０ｂと、これに直列に接続するシャント抵抗とを含む電気回路を有している。一対の電極１０ａ、１０ｂは、互いに一定の間隔を開けて配置され、それぞれの櫛歯形状の部分が互いに噛み合わされるように配置されている。第１、第２電極部８、１０は、絶縁層１２の一面に接するように配置されている。絶縁層１２には、電極１０ａ、１０ｂに接続する取り出し電極１４等が埋め込まれている。

第１電極部８は、一対の電極８ａ、８ｂを含む電気回路に集塵用の所定の低電圧を供給する電源（図示せず）及び、シャント抵抗の電圧を検出するための検出器（図示せず）に電気的に接続されている。また、第２電極部１０は、一対の電極１０ａ、１０ｂに集塵用の所定の高電圧を供給する電源（図示せず）及び、シャント抵抗の電圧を検出するための検出器（図示せず）に電気的に接続されている。第２電極部１０に供給される電圧（第２電圧）は、第１電極部８に供給される電圧（第１電圧）に比べ十分に高い電圧となっている。

絶縁層１２内部の電極８、１０の下層には、図示しないヒータ（除去手段）が埋め込まれている。ヒータには、電源回路等を介して電源（図示せず）に接続されており、ヒータに所定の電力が供給されることで第１、第２電極部８、１０を含む素子部６が加熱される。

なお、本実施の形態では、ＰＭセンサ２の第１、第２電極部８、１０、ヒータ等はそれぞれ電気的に制御装置（図示せず）に接続されている。制御装置から発生される制御信号により第１、第２電極部８、１０やヒータには電力が供給される。また、制御装置は、第１、第２電極部８、１０の出力を受けて、ＰＭ堆積量の検出等、必要な制御を実行する。

図３は、本実施の形態におけるＰＭセンサ２の素子部６付近の構成を拡大した模式図である。図３に示されるように、カバー４には複数の流通孔１６が設置されている。より具体的に、絶縁層１２の第１、第２電極部８、１０が配置された電極形成面１２ａに対面する、カバー４の面４ａであって、第１電極部８と対面する領域内には、複数の流通孔１６が設けられ、一方、第２電極部１０に対面する領域内には流通孔１６は設けられていない。また、カバー４の底部にも流通孔１６が設けられている。なお、図３においては、カバー４の面４ａと底面とに１つずつの流通孔１６が記載されているが、実際には複数の流通孔１６が設けられている。なおここでは、正確なＰＭセンサ出力が得られるように通過させるべきＰＭの粒子径が考慮され、これに応じて流通孔１６が最適な大きさに形成されている。

ＰＭセンサ２は、第１、第２電極部８、１０が形成された電極形成面１２ａとカバー４の面４ａとが、排気ガスの流れの上流側に向くように、かつ、排気ガスの流れに対して概ね垂直になるように設置される。即ち、図３では、排気ガスが左から右に向かって流れる方向となるようにＰＭセンサ２が設置される。従って図３に示されるように、カバー４内に、第１電極部８に対面する領域にある流通孔１６から排気ガスが流入し、流入した排気ガスは底面に配置された流通孔１６側に向かって流れることとなる。

ところで、第１、第２電極部８、１０にＰＭが堆積することにより、一対の電極８ａ、８ｂ間又は電極１０ａ、１０ｂ間の電気抵抗値が次第に小さくなる。即ち、電極８ａ、８ｂ又は電極１０ａ、１０ｂ間の抵抗値と、堆積したＰＭの量とは相関を有する。また、抵抗値の変化に従い、第１電極部８及び第２電極部１０それぞれのシャント抵抗の電圧が変化する。従って、本実施の形態において、第１、第２電極部８、１０それぞれのシャント抵抗の電圧を、出力として受けて、それに基づいて、ＰＭセンサ２の故障判定や、ＰＭ堆積量の検出等を行う。

[本実施の形態のＰＭセンサの各電極部のＰＭ捕集性について]
上記のカバー４の構成により、第１電極部８には、カバー４内に流れ込んだ排気ガスが、主に垂直な方向で当たる。一方、第２電極部１０付近では、流通孔１６から流れ込んだ排気ガスが、電極形成面１２ａに水平な方向に流れる。つまり第２電極部１０は、主に、素子部６の表面に対して水平な方向に流れる排気ガスに接触する。

ここで、第１、第２電極部８、１０は、共に電圧が印加された状態でＰＭを静電捕集する。第１電極部８に印加される電圧はごく低い電圧であり、これによるクーロン力も小さなものとなる。第１電極部８には垂直方向に流れ込んだ排気ガスが当たる。第１電極部８の一対の電極８ａ、８ｂ間には、この排気ガスの慣性力によってＰＭが堆積して捕集される。

一方、第２電極部１０には高電圧が印加されることで発生する強いクーロン力が発生する。第２電極部１０の一対の電極１０ａ、１０ｂには、この強いクーロン力により、第２電極部１０表面を水平方向に流れる排気ガス中のＰＭが捕集される。

このようなＰＭ捕集の原理の違いから、第１電極部８と第２電極部１０とのＰＭ捕集力の排気ガス流速への依存性は互いに異なっている。具体的に、排気ガスの流速が高速である場合には、第１電極部８に当たる排気ガスの流れが強く、慣性力が大きくなり、低速である場合には排気ガスの慣性力が小さくなる。このため第１電極部８のＰＭの捕集性は、排気ガスの流速が高速である場合ほど高くなり、排気ガスの流速が低速である場合ほど低くなる。

一方、第２電極部１０は、水平方向に流れる排気ガス中のＰＭを、強いクーロン力により捕集する。従って、排気ガスの流速が高流速である場合ほど、第２電極部１０のＰＭ捕集性が低くなり、低流速である場合ほど第２電極部１０は高い捕集性を発揮する。

図４は、本実施の形態における、第１、第２電極部８、１０それぞれの出力の、流速との関係を説明するための図である。図４において、横軸は流速、縦軸は出力を表す。また、図４においてＶａは、実際のＰＭ堆積量に応じた出力の理論値（実出力）であり、Ｖ１は第１電極部８の出力（第１出力）、Ｖ２は第２電極部１０の出力（第２出力）を表している。

図４に示されるように、本実施の形態では、第１電極部８の出力である第１出力Ｖ１は、ＰＭ捕集性が低下する低流速域においては、実出力Ｖａより低くなり、ＰＭ捕集性が高くなる高流速域では、実出力Ｖａより高くなる。一方、第２電極部１０の出力である第２出力Ｖ２は、ＰＭ捕集性が向上する低流速域では実出力Ｖａより高くなり、高流速域では実出力Ｖａより低くなる。

なお、本実施の形態では、第１電極部８と第２電極部１０との抵抗値が同レベルとなるように調整されている。つまり、第１電極部８と第２電極部１０とのそれぞれに付着したＰＭ堆積量が同一である場合には、同じ出力を発するように調整されている。また、中流速の出力一致点Ａにおいて第１出力Ｖ１と第２出力Ｖ２と、実出力Ｖａとが一致し、更に、この一致点Ａを中心に、実出力Ｖａに対し、第１電極部８の第１出力Ｖ１と第２電極部１０の第２出力Ｖ２とが対称となるようにその捕集性が調整されている。即ち、第１電極部８と第２電極部１０とのＰＭ捕集性の、排気ガス流速に対する変化率の絶対値が同一となるように、印加電圧や電極の構成等により調整されている。

［本実施の形態のＰＭ堆積量の検出］
図５は、本実施の形態におけるＰＭ堆積量の検出について説明するための図である。上記のように、本実施の形態では、第１電極部８と第２電極部１０との抵抗値が同レベルとなるように調整され、かつ、流速に対するＰＭ捕集性の変化率の絶対値が同一となるように調整されている。従って、本実施の形態では、図５に示されるように、第１出力Ｖ１と第２出力Ｖ２との平均出力に基づいてＰＭ堆積量を算出する。これにより、第１電極部８と第２電極部１０との間でＰＭ捕集性の流速による影響が相殺され、より正確にＰＭ堆積量が算出される。

[本実施の形態のＰＭセンサの故障判定]
図６及び図７は、本実施の形態におけるＰＭセンサの故障判定について説明するための図である。ＰＭセンサ２は、正常であれば、第１出力Ｖ１と第２出力Ｖ２とが中流速域において一致するように調整されている。そして、出力一致点Ａを中心に、ある程度の領域では、第１出力Ｖ１と第２出力Ｖ２との差は小さなものとなる（図４参照）。従って、排気ガスの流速が、第１出力Ｖ１と第２出力Ｖ２との出力差が比較的近くなる中流速域にある場合には、図６に示されるように、第１出力Ｖ１と第２電極部１０の出力Ｖ２との差が、判別基準値Ｖｒｅｆより大きくなる場合に、ＰＭセンサ２の故障を判別する。

また、ＰＭセンサ２が正常であれば、中流速域より排気ガス流速が早い高流速域では、確実に第１出力Ｖ１が第２出力Ｖ２より大きくなると考えられる。従って、図７に示されるように、排気ガスの流速が高流速域にある場合において、第１出力Ｖ１と第２出力Ｖ２との値が逆転し、第１出力Ｖ１≦第２出力Ｖ２となっているような場合には、ＰＭセンサ２に何らかの異常が発生していると考えられ、ＰＭセンサ２の異常と判別する。

同様に、ＰＭセンサ２が正常であれば、中流速域より排気ガスの流速が遅い低流速では、確実に第１出力より第２出力が大きくなると考えられる。従って、排気ガスの流速が低流速域である場合において、第１出力Ｖ１と第２出力Ｖ２との値が逆転し、第１出力≧第２出力Ｖ２となっているような場合にはＰＭセンサ２の異常と判別する。

なお、上記の判別方法における排気ガスの流速の領域、即ち中流速域、高流速域、低流速域は、第１出力Ｖ１と第２出力Ｖ２の初期の出力特性に基づいて、適宜設定される。具体的には、例えば、出力ばらつきの許容範囲等を考慮しても、確実に第１出力Ｖ１＞第２出力Ｖ２となる流速域、確実に、第１出力Ｖ１＜第２出力となる流速域を実験等により求め、これらを高流速域、低流速域とし、この間の領域を中流速域として設定する。設定された流速域は制御装置に記憶しておく。また、判別基準値Ｖｒｅｆは、設定された中流速域内において当然に生じる第１出力Ｖ１と第２出力Ｖ２との出力差の最大値に、それぞれ許容範囲となる余裕度を加えた値である。判別基準値Ｖｒｅｆは実験等により求められ、予め制御装置に記憶しておく。

[本実施の形態の具体的な制御のルーチン]
図８は、この発明の実施の形態において制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。図８のルーチンは一定時間ごとに繰り返し実行されるルーチンである。このルーチンでは、まずＰＭセンサ２の第１出力Ｖ１、第２出力Ｖ２がそれぞれ検出される（Ｓ１０２）。次に、排気ガスの流速が推定される（Ｓ１０４）。排気ガスの流速は、例えば吸入空気量に基づき推定される。

次に、第１、第２出力Ｖ１、Ｖ２が共に基準出力Ｖ０以上であるか否かが判別される（Ｓ１０６）。ここでは、素子部６にある程度のＰＭが堆積し、センサ出力が得られる状態となっているか否かが判別される。即ち、基準出力Ｖ０は、第１、第２電極部８、１０の電極間にある程度のＰＭが堆積し、ＰＭ堆積量の計測が可能となったか否かを判別するための基準値である。この基準出力Ｖ０は、予め実験等により求められ、制御装置に記憶されている。

次に、現在の流速が高流速域であるか否かが判別される（Ｓ１０８）。高流速域の範囲は、上記のように予め制御装置に記憶されている。ここでは、ステップＳ１０４で推定された流速が、高流速域の範囲内であるか否かが判別される。

ステップＳ１０８で高流速域であることが認められた場合、第１出力Ｖ１が第２出力Ｖ２より大きいか否かが判別される（Ｓ１１０）。高流速域では第１電極部８の方が、ＰＭ捕集性が高くなるため、ＰＭセンサ２が正常に機能していれば第１出力Ｖ１が第２出力Ｖ２よりも大きくなる。

従って、ステップＳ１０８において第１出力Ｖ１＞第２出力Ｖ２の成立が認められた場合には、ステップＳ１１２において、ＰＭセンサ２が正常であると判定される。一方、第１出力Ｖ１＞第２出力Ｖ２の成立が認められない場合、ステップＳ１１４においてＰＭセンサ２の異常と判定され、ＰＭセンサ２の故障を示す警告灯が表示される。この場合、今回の処理は終了する。

また、ステップＳ１０８において、高流速域であることが認められない場合、次に、現在の流速が低流速域であるか否かが判別される（Ｓ１１６）。即ち、ステップＳ１０４で推定された流速が、制御装置に記憶された低流速域の範囲内であるか否かが判別される。

ステップＳ１１６において低流速域であることが認められた場合、次に、第１出力Ｖ１が第２出力Ｖ２より小さいか否かが判別される（Ｓ１１８）。低流速域では、第２電極部１０のＰＭ捕集性が高くなる。従って、ＰＭセンサ２が正常に機能していれば、第１出力Ｖ１より第２出力Ｖ２の方が大きくなる。

従って、ステップＳ１１８において、第１出力Ｖ１＜第２出力Ｖ２の成立が認められた場合には、ステップＳ１１２に進み、ＰＭセンサ２が正常であると判定される。一方、第１出力Ｖ１＜第２出力Ｖ２の成立が認められない場合、ステップＳ１１４において、ＰＭセンサ２が異常と判定され、ＰＭセンサ２の故障を示す警告灯が表示される。この場合、今回の処理は終了する。

またステップＳ１１６において、低流速域であることが認められない場合には、現在の流速は中流速域であると考えられる。従って、この場合には次に、第１出力Ｖ１と第２出力Ｖ２の出力差（絶対値）が、判別基準値Ｖｒｅｆより小さいか否かが判別される（Ｓ１２０）。ここで判別基準値Ｖｒｅｆは予め制御装置に記憶された値である。中流速域は、第１電極部８と第２電極部１０との捕集性の差が小さくなる領域であり、ＰＭセンサ２が正常であれば、両者の出力差は小さくなると考えられる。

従って、ステップＳ１２０において、｜第１出力Ｖ１−第２出力Ｖ２｜＜判別値Ｖｒｅｆの成立が認められた場合、ステップＳ１１２に進み、ＰＭセンサ２が正常であると判定される。一方、｜第１出力Ｖ１−第２出力Ｖ２｜＜判別値Ｖｒｅｆの成立が認められない場合、ステップＳ１１４において、ＰＭセンサ２が異常と判定され、ＰＭセンサ２の故障を示す警告灯が表示される。この場合、今回の処理は終了する。

以上の処理でステップＳ１１２においてＰＭセンサ２が正常であると判定された場合には、次に、ＰＭ堆積量が算出される（Ｓ１２４）。ここでＰＭ堆積量は、第１出力Ｖ１と第２出力Ｖ２との平均値に基づいて算出される。これにより、流速によるばらつきを抑え、高い精度でＰＭ堆積量が算出される。

次に、ＰＭセンサ２のセンサ出力に基づき算出されるＰＭ堆積量が、ＰＭ排出量推定値より少ないか否かが判別される（Ｓ１２６）。ここで、ＰＭ排出量推定値は、前回のＤＰＦリセット後、ＤＰＦに堆積したＰＭの量の推定値であり、内燃機関の運転条件等に応じてモデル等によって別ルーチンで算出される値である。ＰＭ排出量推定値＞ＰＭ堆積量の成立が認められた場合、排気ガス中のＰＭ堆積量が推定値より少ない状態であると判別される。従って、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）は正常であると考えられ、今回の処理は終了する。

一方、ステップＳ１２６においてＰＭ排出量推定値＞ＰＭ堆積量の成立が認められない場合、ＤＰＦが正常に機能していないと考えられる。従って、次に、ＤＰＦの故障と判定され、ＤＰＦの故障を示す警告灯が表示される（Ｓ１２８）。その後、今回の処理は終了する。

以上説明したように、本実施の形態によれば、ＰＭセンサ２は流速が高くなるほどＰＭ捕集性が高くなる第１電極部８と、逆に、流速が低くなるほどＰＭ捕集性が高くなる第２電極部１０とが配置される。これにより流速の差による捕集性のばらつきを相殺し、高い精度でＰＭ量を計測し、ＤＰＦの故障判定等をより適正に実行することができる。

また、本実施の形態では、第１電極部８と第２電極部１０の２つの電極部の出力に応じて、ＰＭセンサ２の故障判定を実行することができる。従って、ＰＭセンサ２故障判定のためのセンサ等を別途設けることなく、簡便な構成で、故障判定を実現することができる。

なお、本実施の形態において、ＰＭセンサ２のカバー４は、第１電極部８に対面する領域に流通孔１６を有し、第２電極部１０に対面する領域に流通孔を有していない。しかし、この発明においてカバーはこれに限るものではない。この発明において、カバーの流通孔は、低電圧が印加され主にＰＭの慣性力でＰＭを捕集する第１電極部８と、高電圧が印加され主にクーロン力でＰＭを捕集する第２電極部１０との間で、流速に対する捕集性の変化が互いに相殺されるよう調整して設ければよい。従って、例えば、第２電極部１０に対面する領域に、第１電極部８に対面する領域よりも少ない数の流通孔が設けられたものであってもよい。

また、本実施の形態においては、絶縁層１２の電極形成面１２ａに、上下に並べて第１電極部８と第２電極部１０とを設置する場合について説明した。しかし、この発明において電極部の位置関係はこれに限るものではない。例えば、絶縁層１２の排気ガスの流通方向に垂直な面に低電圧が印加される第１電極部を設け、流通方向に平行な面に、高電圧が第２電極部を設けるなど、絶縁層１２の異なる面に、２組の電極部をそれぞれ設置するようにしてもよい。この場合にも、第１電極部と第２電極部との配置位置に応じて、流速に対するＰＭ捕集性の変化が相殺されるように調整して、カバー４に流通孔を設ければよい。

また、本実施の形態においては、高流速域、低流速域、中流速域それぞれの場合にわけて、劣化判定を行う場合について説明した。しかし、この発明はこれに限るものではなく、例えば、いずれかの流速域の場合に限定して上記の劣化判定を行うこととしてもよい。

また本実施の形態においては、第１電極部８の出力として、一対の電極８ａ、８ｂに直列接続するシャント抵抗の電圧、第２電極部１０の出力として、一対の電極１０ａ、１０ｂに直列接続するシャント抵抗の電圧を検出する場合について説明した。しかし、この発明においては、これに限るものではなく、第１電極部８及び第２電極部１０それぞれの、ＰＭ堆積量と相関の有する他の電気的特性（例えば電流値等）を検出するものであってもよい。

また本実施の形態では、排気ガスの流速を推定する場合について説明したが、この発明において排気ガスの流速の検出方法はこれに限るものではなく、流速計を設置して直接検出するものや、他のパラメータから流速を推定するものなどであってもよい。

また、本実施の形態では、第１出力Ｖ１と第２出力Ｖ２との平均値に基づきＰＭ堆積量を検出し、これによりＤＰＦの故障判定を行う場合について説明した。しかし本発明において、故障判定の方法はこれに限るものではなく、例えばいずれかの出力のみに基づいて、ＤＰＦ故障判定を行うものであってもよい。また、例えば、運転状態の偏りなどにより、一方の電極部（８又は１０）の出力しか得られない状態の場合、図８のルーチンとは別に、その一方の出力のみに基づきＤＰＦの故障判定を行うこともできる。これによりＰＭセンサリセット後、より早い段階でＤＰＦの故障検出を行うことができる。また、この場合、一方の出力に基づくＤＰＦの故障判定を仮判定とし、両出力Ｖ１、Ｖ２が得られた段階で平均出力に基づいた本判定を行う設定とすることもできる。

また、以上の実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、この実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

２ ＰＭセンサ
４ カバー
６ 素子部
８ 第１電極部
８ａ、８ｂ 電極
１０ 第２電極部
１０ａ、１０ｂ 電極
１２ 絶縁層
１６ 流通孔

Claims (7)

1. ガス中の微粒子量に応じた出力を発する素子部と、
   前記素子部を覆うように配置され、かつ、前記ガスを内部に流通させるための複数の流通孔を有するカバーと、
   を備える微粒子検知用センサであって、
   前記素子部は、
   第１電圧の印加によりガス中の微粒子量に応じた出力を発する一対の電極からなる第１電極部と、
   前記第１電極部とは絶縁された状態で配置され、第１電圧よりも高い第２電圧の印加によりガス中の微粒子量に応じた出力を発する一対の電極からなる第２電極部と、を備え、
   前記カバーの前記複数の流通孔は、前記第２電極部に対向する領域よりも、前記第１電極部に対向する領域に多く形成されていることを特徴とする微粒子検知用センサ。
2. 請求項１記載の微粒子検知用センサを制御する制御装置であって、
   前記第１電極部の出力である第１出力と、前記第２電極部の出力である第２出力と、を検出する出力検出手段と、
   前記カバー内に流入するガスの流速を検出又は推定するガス流速検知手段と、
   前記第１出力と前記第２出力と、前記流速とに応じて、前記微粒子検知用センサの故障を判定する故障判定手段と、
   を備えることを特徴とする微粒子検知用センサの制御装置。
3. 前記流速が、所定の中流速域の範囲内であるか否かを判別する流速域判別手段を、備え、
   前記故障判定手段は、
   前記流速が、前記中流速域の範囲内であると判別された場合であって、かつ、前記第１出力と前記第２出力との差が基準値より大きい場合に、前記微粒子検知用センサの故障と判定することを特徴とする請求項２に記載の微粒子検知用センサの制御装置。
4. 前記流速が、所定の中流速域の上限値よりも高い、高流速域であるか否かを判別する流速域判別手段を、備え、
   前記故障判定手段は、
   前記流速が、前記高流速域であると判別された場合であって、かつ、前記第１出力が前記第２出力より小さい場合に、前記微粒子検知用センサの故障と判定することを特徴とする請求項２又は３に記載の微粒子検知用センサの制御装置。
5. 前記流速が、所定の中流速域の下限値よりも低い、低流速域であるか否かを判別する流速域判別手段を、備え、
   前記故障判定手段は、
   前記流速が、前記低流速域であると判別された場合であって、かつ、前記第１出力が前記第２出力より大きい場合に、前記微粒子検知用センサの故障と判定することを特徴とする請求項２から４のいずれか１項記載の微粒子検知用センサの制御装置。
6. 前記第１出力と前記第２出力とに基づいて平均出力を算出する平均出力算出手段と、
   前記平均出力に基づいて、ガス中の微粒子量を検出する微粒子量検出手段と、
   を備えることを特徴とする請求項２から５のいずれか１項記載の微粒子検知用センサの制御装置。
7. 請求項１に記載の微粒子検知用センサを制御する制御装置であって、
   前記第１電極部の出力である第１出力と、前記第２電極部の出力である第２出力とを検出する出力検出手段と、
   前記第１出力と前記第２出力とに基づいて平均出力を算出する平均出力算出手段と、
   前記平均出力に基づいて、ガス中の微粒子量を検出する微粒子量検出手段と、
   を備えることを特徴とする微粒子検知用センサの制御装置。

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