JP2016053493A - 微粒子検知システム - Google Patents

Abstract

【課題】ヒータの電力を抑えることができる微粒子検知システムを提供する。【解決手段】微粒子検知システム1は、内燃機関ENGの排気ガスEGが流通する排気部材EP,DPFの、接地電位PVEとされた金属部に装着される微粒子センサ10を備え、微粒子センサ10は、第１電位PV1とされ、排気ガスEGを内部に取り入れるガス取入管25を有する内側金具20、内側金具20の径方向周囲を囲み、接地電位PVEとされる外側金具70、内側金具20と外側金具70の間に介在して両者を電気的に絶縁し、排気ガスEGに接触するガス接触部101sを有する絶縁スペーサ100、及び、ガス接触部101sを加熱するヒータ105を有する。微粒子検知システム1は、微粒子センサ10に届く排気ガスEGの温度が所定温度以上になると予測できる予測条件が成立したと判定した場合に、ガス接触部101sに付着した付着物SAを燃焼させるべく、ヒータ105に通電し昇温させる。【選択図】図１０

Description

本発明は、内燃機関の排気管内を流通する排気ガス中の微粒子の量を検知する微粒子検知システムに関する。

従来より、微粒子センサが内燃機関の排気管に装着され、排気ガス中の微粒子の量を検知する微粒子検知システムが知られている（例えば、特許文献１）。この微粒子検知システムの微粒子センサは、排気ガスを内部に取り入れるガス取入管を有する内側金具と、この内側金具の径方向周囲を囲む外側金具とを有している。なお、外側金具は、通気管に導通して接地電位とされ、内側金具は、接地電位とは異なる第１電位とされている。また、内側金具と外側金具との間には、絶縁スペーサが介在して、両者を電気的に絶縁している。また、この絶縁スペーサは、その一部（ガス接触部）が排気管内を流通する排気ガスに接触する。

特開２０１４−１００９９号公報

このような微粒子検知システムでは、微粒子センサの絶縁スペーサのガス接触部に煤などの付着物が付着して、第１電位とされる内側金具と接地電位とされる外側金具との間の絶縁性が低下すると、微粒子を適切に検知できなくなる。そこで、ヒータを設けて、絶縁スペーサのガス接触部に付着した煤などの付着物を燃焼除去することが行うことが考えられる。
しかしながら、煤を燃焼除去するには、煤が付着したガス接触部を６５０℃以上の高温とする必要がある。このため、ガス接触部を昇温させるための熱量をヒータからの加熱でまかなう場合には、発熱量の大きなヒータが必要な上、消費電力も大きくなる。また、自動車の燃費にも悪影響を与える。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、微粒子センサの絶縁スペーサのガス接触部に付着した付着物を燃焼させるのに要するヒータの電力を抑えることができる微粒子検知システムを提供する。

その一態様は、内燃機関の排気ガスが流通する排気部材の、接地電位とされた金属部に装着される微粒子センサを備え、上記排気ガス中の微粒子の量を検知する微粒子検知システムであって、上記微粒子センサは、上記接地電位とは異なる第１電位とされ、上記排気ガスを内部に取り入れるガス取入管を有する内側金具、上記内側金具の径方向周囲を囲み、上記排気部材に装着されて上記接地電位とされる筒状の外側金具、上記内側金具と上記外側金具との間に介在して両者を電気的に絶縁してなり、上記排気部材内を流通する上記排気ガスに接するガス接触部を有する絶縁スペーサ、及び、上記絶縁スペーサの上記ガス接触部を加熱するヒータ、を有してなり、上記微粒子検知システムは、上記ヒータへの通電を制御するヒータ通電制御手段と、上記微粒子センサに届く上記排気ガスの温度が所定温度以上になると予測できる予測条件が成立したか否かを判定する判定手段と、を備え、上記ヒータ通電制御手段は、上記予測条件が成立したと判定した場合に、上記ガス接触部に付着した付着物を燃焼させるべく、上記ヒータに通電し昇温させる通電手段を有する微粒子検知システムである。

この微粒子検知システムでは、排気部材内を流通し、微粒子センサに届く排気ガスの温度が所定温度以上（例えば３００℃以上）になると予測できる予測条件が成立した場合に、ヒータに通電し昇温させる。これにより、ガス接触部に付着した付着物を燃焼させるのに要するヒータの消費電力を抑えることができる。

なお、このように、微粒子センサに届く排気ガスの温度が所定温度以上になる場合としては、例えば、排気部材が、微粒子センサよりも上流側に、排気浄化フィルタを内部に有する排気浄化装置（ＤＰＦ）を備えている場合において、排気浄化フィルタに捕集されたカーボン粒子を燃焼させて、排気浄化フィルタを再生させるフィルタ再生処理を行っているために、微粒子センサに届く排気ガスの温度が所定温度以上になる場合が挙げられる。排気浄化装置（排気浄化フィルタ）の出口における排気ガスの温度は、例えば７００℃〜９００℃に達する。
このため、この場合には、排気浄化装置のフィルタ再生中であることが、予測条件となる。従って、例えば、内燃機関制御装置（ＥＣＵ）から、排気浄化装置のフィルタ再生中であることを示す信号が出力されているか否かによって、予測条件が成立したか否かを判定しても良い。

また、微粒子センサに届く排気ガスの温度が所定温度以上になる他の場合としては、長い坂を登坂する時など、内燃機関が高負荷高回転で所定時間、継続して運転され、高温の排気ガスが継続して排出される場合も挙げられる。従って、内燃機関の運転条件が高負荷高回転であり、これが所定時間（例えば５秒間）継続した場合には、以降も高負荷高回転で運転されると予測できる。そこで、ＥＣＵから取得する内燃機関の回転数やアクセル開度などを含む内燃機関の運転条件が、所定時間にわたり高負荷高回転の運転条件を示していることを予測条件とすることができる。

そのほか、微粒子センサの上流側または下流側の排気部材に、排気ガスの温度を検知する温度センサを備えている場合において、この温度センサが検知する排気ガスの検知温度が、所定時間継続して高温であるときは、微粒子センサに届く排気ガスの温度が所定温度（例えば３００℃）以上になると予測できる。そこで、例えば、温度センサが検知する検知温度が、所定時間（例えば５秒間）にわたり所定検知温度（例えば４００℃）以上であることを、予測条件とすることができる。

さらに、上述の微粒子検知システムであって、前記排気部材は、前記微粒子センサよりも上流側に、排気浄化フィルタを内部に有する排気浄化装置を備えており、前記判定手段は、前記予測条件である、上記排気浄化装置内の上記排気浄化フィルタに捕集されたカーボン粒子を燃焼させて、上記排気浄化フィルタを再生させるフィルタ再生処理中であるか否かを判定する再生処理判定手段であり、前記通電手段は、上記フィルタ再生処理中であると判定された場合に、前記ヒータに通電する再生中通電手段である微粒子検知システムとすると良い。

この微粒子検知システムでは、微粒子センサの上流側に設けた排気浄化装置内の排気浄化フィルタを再生させるフィルタ再生処理中である場合に、ヒータに通電する。フィルタ再生処理では、排気浄化フィルタに捕集されたカーボン粒子を燃焼させるので、再生処理中の排気浄化装置からは非常に高温（例えば７００℃〜９００℃）の排気ガスが排出され続ける。このため、このような排気ガスが届いた微粒子センサの絶縁スペーサのガス接触部も所定温度以上の温度となる。従って、ヒータの発熱量が小さくても、絶縁スペーサのガス接触部に付着した付着物を燃焼させることができる。

さらに、上述の微粒子検知システムであって、前記再生処理判定手段は、前記内燃機関を制御して、前記排気浄化装置の前記フィルタ再生処理を行わせる内燃機関制御装置から、上記排気浄化装置の上記フィルタ再生処理中であることを示す再生中信号が出力されているか否かを判定する微粒子検知システムとすると良い。

この微粒子検知システムでは、フィルタ再生処理中であることを容易かつ確実に判定することができる。

さらに、上述のいずれかの微粒子検知システムであって、前記ヒータは、前記微粒子センサに届く前記排気ガスの温度が前記所定温度よりも低い温度のときに、当該ヒータを最大限昇温させるように前記ヒータ通電制御手段で通電制御しても、前記ガス接触部に付着した前記付着物が燃焼する温度まで昇温させ得ない発熱特性を有する補助ヒータである微粒子検知システムとすると良い。

この微粒子検知システムでは、ガス接触部を加熱するヒータとして補助ヒータを用いている。即ち、発熱量の小さい小型のヒータを用いている。これにより、ヒータさらには微粒子センサの小型化やコストダウンを図ることができる。

さらに、上述のいずれかの微粒子検知システムであって、前記ガス取入管の内部に取り入れられた前記排気ガス中に含まれる前記微粒子に、気中放電で発生させたイオンを付着させて、帯電した帯電微粒子を生成し、前記第１電位と前記接地電位との間に上記帯電微粒子の量に応じて流れる信号電流を用いて、上記排気ガス中の上記微粒子の量を検知する微粒子検知システムとすると良い。

この微粒子検知システムでは、上述の帯電微粒子の量に応じて流れる信号電流を用いて排気ガス中の微粒子の量を検知するが、信号電流の大きさは、数μＡ以下の微小な値となる。これに対し、この微粒子検知システムでは、ヒータに通電して、絶縁スペーサのガス接触部に付着した付着物を燃焼させることにより、第１電位とされる内部金具と接地電位とされる外側金具との間に介在する絶縁スペーサの絶縁性の低下を効果的に抑制することができる。このため、第１電位と接地電位との間に流れる漏れ電流が抑制され、微小な信号電流の検知に誤差を生じにくくなり、排気ガス中の微粒子の量を適切に検知することができる。

実施形態に係り、車両に搭載したエンジンの排気管に微粒子検知システムを適用した状態を説明する説明図である。 実施形態に係る微粒子検知システムのうち、微粒子センサの縦断面図である。 実施形態に係る微粒子検知システムのうち、微粒子センサの構造を示す分解斜視図である。 実施形態に係る微粒子検知システムのうち、回路部の概略構成を示す説明図である。 実施形態に係る第１絶縁スペーサの斜視図に関し、（ａ）は基端側から見た斜視図、（ｂ）は先端側から見た斜視図である。 実施形態に係るセラミック素子の斜視図である。 実施形態に係るセラミック素子の分解斜視図である。 実施形態に係る微粒子検知システムの電気的機能及び動作と、排気ガスの取り入れ及び排出の様子を模式的に示した説明図である。 実施形態に係る微粒子検知システムのうち、微粒子検知の処理を行う微粒子検知ルーチンを実行するマイクロプロセッサの動作を示すフローチャートである。 実施形態に係る微粒子検知システムのうち、ヒータ通電の処理を行うヒータ制御ルーチンを実行するマイクロプロセッサの動作を示すフローチャートである。 第１の変形形態に係るヒータ制御ルーチンを示すフローチャートである。 第２の変形形態に係るヒータ制御ルーチンを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態に係る微粒子検知システム１（以下、単にシステム１ともいう）は、図１に示すように、センサ本体をなす微粒子センサ１０と、回路部２００とから構成され、車両ＡＭに搭載したエンジンＥＮＧ（内燃機関）の排気管ＥＰ（排気部材）に、微粒子センサ１０が装着され、排気管ＥＰ（排気部材）内を流通する排気ガスＥＧ中の微粒子Ｓ（煤など）の量を検知する。
このシステム１は、エンジンＥＮＧを制御するエンジン制御ユニットＥＣＵ（内燃機関制御装置）とＣＡＮバスを通じて接続されている。また、微粒子センサ１０よりも上流側には、排気浄化フィルタＰＦを内部に有する排気浄化装置ＤＰＦ（排気部材）が設けられている。
なお、図２及び図３に、システム１のうち微粒子センサ１０の構成を示し、図４に、システム１のうち回路部２００の構成を示す。

まず、図２及び図３を参照して、微粒子センサ１０について説明する。
微粒子センサ１０は、ガス取入管２５を有する内側金具２０、外側金具７０、第１絶縁スペーサ１００、第２絶縁スペーサ１１０、セラミック素子１２０、５本の電線１６１，１６３，１７１，１７３，１７５等から構成される。なお、図２において、微粒子センサ１０の長手方向ＧＨのうち、ガス取入管２５が配置された側（図中、下方）を先端側ＧＳとし、これと反対側の電線１６１，１６３等が延出する側（図中、上方）を基端側ＧＫとする。

この微粒子センサ１０は、接地電位ＰＶＥ（車両ＡＭのシャーシＧＮＤ）とされた金属製の排気管ＥＰ（排気部材の金属部）に、金属製の取付用ボスＢＯを介して装着される（図２参照）。これにより、外側金具７０は、接地電位ＰＶＥとされる。また、内側金具２０の先端側部分をなすガス取入管２５が、排気管ＥＰに設けられた取付開口ＥＰＯを通じて排気管ＥＰ内に配置される。そして、ガス取入口６５ｃからガス取入管２５内に取り入れた取入ガスＥＧＩ中の微粒子Ｓに、イオンＣＰを付着させて帯電微粒子ＳＣとし、取入ガスＥＧＩと共にガス排出口６０ｅから排気管ＥＰへ排出する（図８参照）。

このうち、内側金具２０は、後述する回路部２００のうち第１電位ＰＶ１とされる内側回路ケース２５０等に、後述する電線１６１，１６３の内側外部導体１６１ｇ１，１６３ｇ１を介して導通しており、接地電位ＰＶＥとは異なる第１電位ＰＶ１とされる。この内側金具２０は、主体金具３０と、内筒４０と、内筒接続金具５０と、ガス取入管２５（内側プロテクタ６０及び外側プロテクタ６５）とから構成される。

主体金具３０は、長手方向ＧＨに延びる円筒状でステンレス製の部材である。この主体金具３０は、径方向外側に膨出する円環状のフランジ部３１を有する。主体金具３０の内部には、カップ状の金属カップ３３が配置されている。この金属カップ３３の底部には孔が形成されており、この孔に後述するセラミック素子１２０が挿通されている。また、主体金具３０の内部には、セラミック素子１２０の周囲に、先端側ＧＳから基端側ＧＫに向けて順に、円筒状でアルミナからなるセラミックホルダ３４と、滑石粉末を圧縮して構成した第１粉末充填層３５及び第２粉末充填層３６と、円筒状でアルミナからなるセラミックスリーブ３７とが配置されている。なお、セラミックホルダ３４及び第１粉末充填層３５は、金属カップ３３内に位置している。更に、主体金具３０のうち最も基端側ＧＫの加締部３０ｋｋは、径方向内側に加締められて、加締リング３８を介してセラミックスリーブ３７を先端側ＧＳに押圧している。

内筒４０は、長手方向ＧＨに延びる円筒状でステンレス製の部材である。内筒４０の先端部は、径方向外側に突出する円環状のフランジ部４１となっている。内筒４０は、主体金具３０の基端側部３０ｋに外嵌され、フランジ部４１をフランジ部３１に重ねた状態で、基端側部３０ｋにレーザ溶接されている。
内筒４０の内部には、先端側ＧＳから基端側ＧＫに向けて順に、絶縁ホルダ４３と、第１セパレータ４４と、第２セパレータ４５とが配置されている。このうち絶縁ホルダ４３は、円筒状で絶縁体からなり、セラミックスリーブ３７に基端側ＧＫから当接している。この絶縁ホルダ４３には、セラミック素子１２０が挿通されている。
また、第１セパレータ４４は、絶縁体からなり、挿通孔４４ｃを有する。この挿通孔４４ｃ内には、セラミック素子１２０が挿通されると共に、放電電位端子４６の先端側部分が収容されている。そして、この挿通孔４４ｃ内において、セラミック素子１２０の後述する放電電位パッド１３５（図６及び図７参照）に、放電電位端子４６が接触している。

一方、第２セパレータ４５は、絶縁体からなり、第１挿通孔４５ｃ及び第２挿通孔４５ｄを有する。第１挿通孔４５ｃ内に収容された放電電位端子４６の基端側部分と後述する放電電位リード線１６２の先端部とは、この第１挿通孔４５ｃ内で接続されている。また、第２挿通孔４５ｄ内には、セラミック素子１２０の素子基端部１２０ｋが配置されているほか、補助電位端子４７、第２−１ヒータ端子４８及び第２−２ヒータ端子４９が互いに絶縁された状態で収容されている。そして、この第２挿通孔４５ｄ内において、セラミック素子１２０の補助電位パッド１４７に補助電位端子４７が接触し、セラミック素子１２０の第２−１ヒータパッド１５６に第２−１ヒータ端子４８が接触し、セラミック素子１２０の第２−２ヒータパッド１５８に第２−２ヒータ端子４９が接触している（図６及び図７も参照）。更に、第２挿通孔４５ｄ内には、後述する補助電位リード線１６４、第２−１ヒータリード線１７４及び第２−２ヒータリード線１７６の先端部がそれぞれ配置されている。そして、第２挿通孔４５ｄ内において、補助電位端子４７と補助電位リード線１６４が接続され、第２−１ヒータ端子４８と第２−１ヒータリード線１７４が接続され、第２−２ヒータ端子４９と第２−２ヒータリード線１７６が接続されている。

内筒接続金具５０は、ステンレス製の部材で、第２セパレータ４５の基端側部分を包囲しつつ、内筒４０の基端部４０ｋに外嵌され、内筒接続金具５０の先端部５０ｓが内筒４０の基端部４０ｋにレーザ溶接されている。この内筒接続金具５０には、電線１７１を除く、４本の電線１６１，１６３，１７３，１７５がそれぞれ挿通されている。このうち、後述する三重同軸ケーブルの電線１６１，１６３の内側外部導体１６１ｇ１，１６３ｇ１は、この内筒接続金具５０に接続されている。

ガス取入管２５は、内側プロテクタ６０と外側プロテクタ６５とから構成される。内側プロテクタ６０は、有底円筒状でステンレス製の部材であり、外側プロテクタ６５は、円筒状でステンレス製の部材である。外側プロテクタ６５は、内側プロテクタ６０の径方向周囲に配置されている。これら内側プロテクタ６０及び外側プロテクタ６５は、主体金具３０の先端部３０ｓに外嵌され、その先端部３０ｓにレーザ溶接されている。ガス取入管２５は、主体金具３０から先端側ＧＳに突出するセラミック素子１２０の先端側部分を径方向外側から包囲しており、セラミック素子１２０を水滴や異物から保護する一方、排気ガスＥＧをセラミック素子１２０の周囲に導く。

外側プロテクタ６５の先端側部分には、排気ガスＥＧを外側プロテクタ６５の内部に取り入れるための矩形状のガス取入口６５ｃが複数形成されている。また、内側プロテクタ６０には、外側プロテクタ６５内に取り入れた取入ガスＥＧＩを更に内側プロテクタ６０の内部に導入するため、その基端側部分に円形の第１内側導入孔６０ｃが複数形成されている。また、内側プロテクタ６０の先端側部分にも、三角形の第２内側導入孔６０ｄが複数形成されている。更に、内側プロテクタ６０の底部には、取入ガスＥＧＩを排気管ＥＰへ排出するための円形のガス排出口６０ｅが形成されており、このガス排出口６０ｅを含む先端部６０ｓは、外側プロテクタ６５の先端開口部６５ｓから先端側ＧＳに突出している。

ここで、微粒子センサ１０の使用時における内側プロテクタ６０及び外側プロテクタ６５への排気ガスＥＧの取り入れ及び排出について説明する（図８参照）。図８において、排気ガスＥＧは、排気管ＥＰ内を、図中、左から右に向けて流通している。この排気ガスＥＧが、外側プロテクタ６５及び内側プロテクタ６０の周囲を通ると、その流速が内側プロテクタ６０のガス排出口６０ｅの外側で上昇し、いわゆるベンチュリ効果により、ガス排出口６０ｅ付近に負圧が生じる。

すると、この負圧により内側プロテクタ６０内に取り入れられた取入ガスＥＧＩが、ガス排出口６０ｅから排気管ＥＰへ排出される。これと共に、外側プロテクタ６５のガス取入口６５ｃ周囲の排気ガスＥＧが、このガス取入口６５ｃから外側プロテクタ６５内に取り入れられ、更に、内側プロテクタ６０の第１内側導入孔６０ｃを通じて、内側プロテクタ６０内に取り入れられる。そして、内側プロテクタ６０内の取入ガスＥＧＩは、ガス排出口６０ｅから排出される。このため、内側プロテクタ６０内には、破線矢印で示すように、基端側ＧＫの第１内側導入孔６０ｃから先端側ＧＳのガス排出口６０ｅに向けて流れる取入ガスＥＧＩの気流が生じる。

次に、外側金具７０について説明する。この外側金具７０は、円筒状で金属からなり、内側金具２０の径方向周囲を内側金具２０とは離間した状態で囲むと共に、接地電位ＰＶＥ（車両ＡＭのシャーシＧＮＤ）とされた排気管ＥＰに装着されて接地電位ＰＶＥとされる。外側金具７０は、取付金具８０と外筒９０とから構成される。

取付金具８０は、長手方向ＧＨに延びる円筒状でステンレス製の部材である。この取付金具８０は、内側金具２０のうち、主体金具３０及び内筒４０の先端側部分の径方向周囲に、これらとは離間して配置されている。この取付金具８０は、径方向外側に膨出して外形六角形状をなすフランジ部８１を有する。また、取付金具８０の内側には、段状をなす段状部８３が設けられている。また、取付金具８０のうちフランジ部８１よりも先端側ＧＳの先端側部８０ｓの外周には、排気管ＥＰへの固定に用いる雄ネジ（不図示）が形成されている。微粒子センサ１０は、この先端側部８０ｓの雄ネジによって、排気管ＥＰに別途固定された金属製の取付用ボスＢＯに取り付けられ、この取付用ボスＢＯを介して排気管ＥＰに固定される。

取付金具８０と内側金具２０との間には、後述する第１絶縁スペーサ１００及び第２絶縁スペーサ１１０が配置されている。更に、取付金具８０と内側金具２０との間には、後述するヒータ接続金具８５と、これに接続する電線１７１の第１−１ヒータリード線１７２の先端部１７２ｓが配置されている。取付金具８０のうち最も基端側ＧＫの加締部８０ｋｋは、径方向内側に加締められて、線パッキン８７を介して第２絶縁スペーサ１１０を先端側ＧＳに押圧している。

外筒９０は、長手方向ＧＨに延びる筒状でステンレス製の部材である。この外筒９０の先端部９０ｓは、取付金具８０の基端側部８０ｋに外嵌され、この基端側部８０ｋにレーザ溶接されている。外筒９０のうち基端側ＧＫに位置する小径部９１の内部には、外筒接続金具９５が配置され、更にその基端側ＧＫには、フッ素ゴム製のグロメット９７が配置されている。これら外筒接続金具９５及びグロメット９７には、後述する５本の電線１６１，１６３，１７１，１７３，１７５がそれぞれ挿通されている。これらのうち、後述する三重同軸ケーブルの電線１６１，１６３の外側外部導体１６１ｇ２，１６３ｇ２は、それぞれ外筒接続金具９５に接続されている。この外筒接続金具９５は、外筒９０の小径部９１と共に加締めによって径方向内側に縮径され、これにより外筒接続金具９５及びグロメット９７は、外筒９０の小径部９１内に固定されている。

次に、第１絶縁スペーサ１００について説明する（図５も参照）。この第１絶縁スペーサ１００は、長手方向ＧＨに延びる円筒状でアルミナ製の部材である。第１絶縁スペーサ１００は、内側金具２０と外側金具７０との間に介在して両者を電気的に絶縁する。具体的には、内側金具２０のうち主体金具３０及び内筒４０の先端側部分と、外側金具７０のうち取付金具８０との間に配置されている。この第１絶縁スペーサ１００は、先端側ＧＳに位置する径小なスペーサ先端側部１０１と、基端側ＧＫに位置する径大なスペーサ基端側部１０３と、これらの間を結ぶスペーサ中間部１０２とからなる。

このうちスペーサ先端側部１０１の先端部は、微粒子センサ１０を排気管ＥＰに装着した状態で、排気管ＥＰ内に露出し（排気管ＥＰ内を臨み）、排気管ＥＰ内を流通する排気ガスＥＧに接するガス接触部１０１ｓとなっている。
また、スペーサ中間部１０２は、先端側ＧＳを向く外側段面１０２ｓと、基端側ＧＫを向く内側段面１０２ｋとを有する。これら外側段面１０２ｓ及び内側段面１０２ｋは、いずれも第１絶縁スペーサ１００の周方向に延びる円環状をなす。外側段面１０２ｓは、取付金具８０の段状部８３に、基端側ＧＫから全周にわたり当接している。一方、内側段面１０２ｋには、主体金具３０のフランジ部３１が基端側ＧＫから当接している。

この第１絶縁スペーサ１００は、ガス接触部１０１ｓを加熱するスペーサ用ヒータ１０５を、第１絶縁スペーサ１００の内部に有する。具体的には、このスペーサ用ヒータ１０５は、タングステンからなる発熱抵抗体１０６と、この発熱抵抗体１０６の両端に導通する一対の第１−１ヒータ端子１０７及び第１−２ヒータ端子１０８とを有する。このうち発熱抵抗体１０６は、スペーサ先端側部１０１の部材内部に、蛇行状をなしながら全周にわたり形成されている。また、第１−１ヒータ端子１０７は、スペーサ中間部１０２の外側段面１０２ｓに形成されており、取付金具８０に導通している。具体的には、この第１−１ヒータ端子１０７は、外側段面１０２ｓの全面に、第１絶縁スペーサ１００の周方向に延びる円環状に形成されており、全周にわたり取付金具８０の段状部８３に当接している。

一方、第１−２ヒータ端子１０８は、スペーサ基端側部１０３の内周面１０３ｎの基端側部分に、第１絶縁スペーサ１００の周方向に延びる円筒状に形成されている。スペーサ基端側部１０３の径方向内側には、円筒状のヒータ接続金具８５が配置されており、スペーサ基端側部１０３の内周面１０３ｎの第１−２ヒータ端子１０８に接触している。このヒータ接続金具８５には、後述する電線１７１の第１−１ヒータリード線１７２の先端部１７２ｓが接続されている。この電線１７１は、ヒータ接続金具８５から、内側金具２０と外側金具７０との間を基端側ＧＫに延び、更に外側金具７０の外部に延出している。

次に、第２絶縁スペーサ１１０について説明する。この第２絶縁スペーサ１１０は、長手方向ＧＨに延びる筒状でアルミナ製の部材である。第２絶縁スペーサ１１０は、内側金具２０と外側金具７０との間に介在して両者を電気的に絶縁する。具体的には、第２絶縁スペーサ１１０は、内側金具２０のうち内筒４０の先端側部分と、外側金具７０のうち取付金具８０との間に配置されている。この第２絶縁スペーサ１１０は、先端側ＧＳに位置する先端側部１１１と、基端側ＧＫに位置する基端側部１１３とからなる。

このうち先端側部１１１は、基端側部１１３よりも外径が小さく肉薄とされている。この先端側部１１１は、第１絶縁スペーサ１００のスペーサ基端側部１０３と内筒４０との間に配置されている。また、この先端側部１１１の外周面１１１ｍには、第２絶縁スペーサ１１０の周方向に延びる凹溝１１１ｖが全周にわたり形成されており、この凹溝１１１ｖには、前述のヒータ接続金具８５が配置されている。一方、基端側部１１３は、第１絶縁スペーサ１００のスペーサ基端側部１０３よりも基端側ＧＫに位置し、取付金具８０と内筒４０との間に配置されている。

前述のように、取付金具８０の加締部８０ｋｋは、線パッキン８７を介して第２絶縁スペーサ１１０を先端側ＧＳに押圧している。これにより、第２絶縁スペーサ１１０の先端側部１１１は、内筒４０のフランジ部４１及び主体金具３０のフランジ部３１を先端側ＧＳに押圧する。更にこれらのフランジ部４１，３１は、第１絶縁スペーサ１００のスペーサ中間部１０２を先端側ＧＳに押圧して、このスペーサ中間部１０２が、取付金具８０の段状部８３に係合する。かくして、第１絶縁スペーサ１００及び第２絶縁スペーサ１１０が、内側金具２０（主体金具３０及び内筒４０の先端側部分）と外側金具７０（取付金具８０）との間に固定されている。

次に、セラミック素子１２０について説明する（図６，図７も参照）。このセラミック素子１２０は、長手方向ＧＨに延びる板状でアルミナからなる絶縁性のセラミック基体１２１を有しており、このセラミック基体１２１内に、放電電極体１３０、補助電極体１４０及び素子用ヒータ１５０が埋設されて一体焼結されている。具体的には、セラミック基体１２１は、アルミナグリーンシート由来のアルミナからなる３つのセラミック層１２２，１２３，１２４を積層してなり、これらの層間には印刷により形成されたアルミナからなる２つの絶縁被覆層１２５，１２６がそれぞれ介在している。このうちセラミック層１２２及び絶縁被覆層１２５は、セラミック層１２３，１２４及び絶縁被覆層１２６よりも、先端側ＧＳ及び基端側ＧＫでそれぞれ長手方向ＧＨに短くされている。そして、絶縁被覆層１２５とセラミック層１２３の間に放電電極体１３０が配置されている。また、セラミック層１２３と絶縁被覆層１２６の間に補助電極体１４０が配置され、絶縁被覆層１２６とセラミック層１２４の間に素子用ヒータ１５０が配置されている。

放電電極体１３０は、長手方向ＧＨに延びる形態を有しており、先端側ＧＳに位置する針状の針状電極部１３１と、基端側ＧＫに位置する放電電位パッド１３５と、これらの間を結ぶリード部１３３とからなる。針状電極部１３１は、白金線からなる。一方、リード部１３３及び放電電位パッド１３５は、パターン印刷されたタングステンからなる。放電電極体１３０のうち、針状電極部１３１の基端側部１３１ｋとリード部１３３の全体は、セラミック基体１２１内に埋設されている。一方、針状電極部１３１のうち先端側部１３１ｓは、セラミック基体１２１のうち、セラミック層１２２よりも先端側ＧＳで、セラミック基体１２１から突出している。また、放電電位パッド１３５は、セラミック基体１２１のうち、セラミック層１２２よりも基端側ＧＫで露出している。この放電電位パッド１３５には、前述したように、第１セパレータ４４の挿通孔４４ｃ内で放電電位端子４６が接触する。

補助電極体１４０は、長手方向ＧＨに延びる形態を有しており、パターン印刷により形成されて、その全体がセラミック基体１２１内に埋設されている。この補助電極体１４０は、先端側ＧＳに位置し、矩形状をなす補助電極部１４１と、この補助電極部１４１に接続し基端側ＧＫに延びるリード部１４３とからなる。リード部１４３の基端部１４３ｋは、絶縁被覆層１２６の貫通孔１２６ｃを通じて、セラミック層１２４の一方の主面１２４ａに形成された導通パターン１４５に接続している。更に、この導通パターン１４５は、セラミック層１２４に貫通形成されたスルーホール導体１４６を通じて、セラミック層１２４の他方の主面１２４ｂに形成された補助電位パッド１４７に接続している。この補助電位パッド１４７には、前述したように、第２セパレータ４５の第２挿通孔４５ｄ内で補助電位端子４７が接触する。

素子用ヒータ１５０は、パターン印刷により形成されて、その全体がセラミック基体１２１内に埋設されている。素子用ヒータ１５０は、先端側ＧＳに位置しこのセラミック素子１２０を加熱する発熱抵抗体１５１と、この発熱抵抗体１５１の両端に接続し基端側ＧＫに延びる一対のヒータリード部１５２，１５３とからなる。一方のヒータリード部１５２の基端部１５２ｋは、セラミック層１２４に貫通形成されたスルーホール導体１５５を介して、セラミック層１２４の他方の主面１２４ｂに形成された第２−１ヒータパッド１５６に接続している。この第２−１ヒータパッド１５６には、前述したように、第２セパレータ４５の第２挿通孔４５ｄ内で第２−１ヒータ端子４８が接触する。また、他方のヒータリード部１５３の基端部１５３ｋは、セラミック層１２４に貫通形成されたスルーホール導体１５７を介して、セラミック層１２４の他方の主面１２４ｂに形成された第２−２ヒータパッド１５８に接続している。この第２−２ヒータパッド１５８には、前述したように、第２セパレータ４５の第２挿通孔４５ｄ内で第２−２ヒータ端子４９が接触する。

次に、電線１６１，１６３，１７１，１７３，１７５について説明する。これら５本の電線のうち、２本の電線１６１，１６３は、三重同軸ケーブル（トライアキシャルケーブル）であり、残り３本の電線１７１，１７３，１７５は、細径で単芯の絶縁電線である。
このうち電線１６１は、芯線（中心導体）として放電電位リード線１６２を有し、この放電電位リード線１６２は、前述のように、第２セパレータ４５の第１挿通孔４５ｃ内で放電電位端子４６に接続している。また、電線１６３は、芯線（中心導体）として補助電位リード線１６４を有し、この補助電位リード線１６４は、第２セパレータ４５の第２挿通孔４５ｄ内で補助電位端子４７に接続している。また、これらの電線１６１，１６３の同軸二重の外部導体のうち、内側の内側外部導体１６１ｇ１，１６３ｇ１は、内側金具２０の内筒接続金具５０に接続しており、第１電位ＰＶ１とされる。一方、外側の外側外部導体１６１ｇ２，１６３ｇ２は、外側金具７０に導通する外筒接続金具９５に接続しており、接地電位ＰＶＥとされる。

また、電線１７１は、芯線として第１−１ヒータリード線１７２を有する。この第１−１ヒータリード線１７２は、前述のように、取付金具８０の内部でヒータ接続金具８５に接続している。また、電線１７３は、芯線として第２−１ヒータリード線１７４を有する。この第２−１ヒータリード線１７４は、第２セパレータ４５の第２挿通孔４５ｄ内で第２−１ヒータ端子４８に接続している。また、電線１７５は、芯線として第２−２ヒータリード線１７６を有する。この第２−２ヒータリード線１７６は、第２セパレータ４５の第２挿通孔４５ｄ内で第２−２ヒータ端子４９に接続している。

次に、回路部２００について説明する（図４参照）。この回路部２００は、微粒子センサ１０の電線１６１，１６３，１７１，１７３，１７５に接続されており、微粒子センサ１０を駆動すると共に、後述する信号電流Ｉｓを検知する回路を有する。回路部２００は、イオン源電源回路２１０と、補助電極電源回路２４０と、計測制御回路２２０とを有する。

このうちイオン源電源回路２１０は、第１電位ＰＶ１とされる第１出力端２１１と、第２電位ＰＶ２とされる第２出力端２１２とを有する。第２電位ＰＶ２は、第１電位ＰＶ１に対して、正の高電位とされる。
補助電極電源回路２４０は、第１電位ＰＶ１とされる補助第１出力端２４１と、補助電極電位ＰＶ３とされる補助第２出力端２４２とを有する。この補助電極電位ＰＶ３は、第１電位ＰＶ１に対して、正の直流高電位であるが、第２電位ＰＶ２のピーク電位よりも低い電位とされる。

計測制御回路２２０は、信号電流検知回路２３０と、第１ヒータ通電回路２２３と、第２ヒータ通電回路２２５とを有する。このうち信号電流検知回路２３０は、第１電位ＰＶ１とされる信号入力端２３１と、接地電位ＰＶＥとされる接地入力端２３２とを有する。なお、接地電位ＰＶＥと第１電位ＰＶ１とは、互いに絶縁されており、信号電流検知回路２３０は、信号入力端２３１（第１電位ＰＶ１）と接地入力端２３２（接地電位ＰＶＥ）との間を流れる信号電流Ｉｓを検知する回路である。

また、第１ヒータ通電回路２２３は、ＰＷＭ制御により第１絶縁スペーサ１００のスペーサ用ヒータ１０５に通電してこれを加熱する回路であり、電線１７１の第１−１ヒータリード線１７２に接続される第１−１ヒータ通電端２２３ａと、接地電位ＰＶＥとされる第１−２ヒータ通電端２２３ｂとを有する。

なお、スペーサ用ヒータ１０５の第１−１ヒータ端子１０７は、ヒータ接続金具８５及び電線１７１の第１−１ヒータリード線１７２を介して、第１ヒータ通電回路２２３の第１−１ヒータ通電端２２３ａに導通している。また、スペーサ用ヒータ１０５の第１−２ヒータ端子１０８は、外側金具７０及び外筒接続金具９５を介して、接地電位ＰＶＥとされる第１ヒータ通電回路２２３の第１−２ヒータ通電端２２３ｂに導通している。

このため、第１ヒータ通電回路２２３から、スペーサ用ヒータ１０５の第１−１ヒータ端子１０７と第１−２ヒータ端子１０８との間に所定のヒータ通電電圧を印加すると、スペーサ用ヒータ１０５の発熱抵抗体１０６が通電により発熱する。これにより、第１絶縁スペーサ１００のスペーサ先端側部１０１を加熱して、スペーサ先端側部１０１のガス接触部１０１ｓに付着した煤などの付着物ＳＡ（図２参照）を燃焼させる。

但し、本実施形態のスペーサ用ヒータ１０５は、発熱量の小さい小型のヒータ（補助ヒータ）であり、ガス接触部１０１ｓに付着した付着物ＳＡ（煤など）を適切に燃焼させるためには、微粒子センサ１０に届く排気ガスＥＧの温度（ガス接触部１０１ｓが接する排気ガスＥＧの温度）が所定温度以上（本実施形態では、３００℃以上）になる場合に、スペーサ用ヒータ１０５に通電し昇温させる必要がある。即ち、発熱量の小さい補助ヒータであるスペーサ用ヒータ１０５は、微粒子センサ１０に届く排気ガスＥＧの温度が、所定温度（＝３００℃）よりも低い温度のときに通電し昇温させても、ガス接触部１０１ｓに付着した付着物ＳＡが燃焼する温度まで燃焼する温度まで昇温させ得ない発熱特性を有する。

また、第２ヒータ通電回路２２５は、ＰＷＭ制御によりセラミック素子１２０の素子用ヒータ１５０に通電してこれを加熱する回路であり、電線１７３の第２−１ヒータリード線１７４に接続される第２−１ヒータ通電端２２５ａと、電線１７５の第２−２ヒータリード線１７６に接続されて接地電位ＰＶＥとされる第２−２ヒータ通電端２２５ｂとを有する。

なお、素子用ヒータ１５０の第２−１ヒータパッド１５６は、第２−１ヒータ端子４８及び電線１７３の第２−１ヒータリード線１７４を介して、第２ヒータ通電回路２２５の第２−１ヒータ通電端２２５ａに導通している。また、素子用ヒータ１５０の第２−２ヒータパッド１５８は、第２−２ヒータ端子４９及び電線１７５の第２−２ヒータリード線１７６を介して、第２ヒータ通電回路２２５の第２−２ヒータ通電端２２５ｂに導通している。

このため、第２ヒータ通電回路２２５から、素子用ヒータ１５０の第２−１ヒータパッド１５６と第２−２ヒータパッド１５８との間に所定のヒータ通電電圧を印加すると、素子用ヒータ１５０の発熱抵抗体１５１が通電により発熱する。これにより、セラミック素子１２０を加熱して、セラミック素子１２０に付着した水滴や煤等の異物を除去する。

また、回路部２００において、イオン源電源回路２１０及び補助電極電源回路２４０は、第１電位ＰＶ１とされる内側回路ケース２５０に包囲されている。また、この内側回路ケース２５０は、絶縁トランス２７０の二次側鉄心２７１ｂを収容して包囲すると共に、電線１６１，１６３のうち、第１電位ＰＶ１とされる内側外部導体１６１ｇ１，１６３ｇ１に導通している。絶縁トランス２７０は、その鉄心２７１が、一次側コイル２７２を捲回した一次側鉄心２７１ａと、電源回路側コイル２７３及び補助電極電源側コイル２７４を捲回した二次側鉄心２７１ｂとに、分離して構成される。このうち一次側鉄心２７１ａは、接地電位ＰＶＥに導通し、二次側鉄心２７１ｂは、第１電位ＰＶ１に導通している。

更に、イオン源電源回路２１０、補助電極電源回路２４０、内側回路ケース２５０、及び計測制御回路２２０は、接地電位ＰＶＥとされる外側回路ケース２６０に包囲されている。また、この外側回路ケース２６０は、絶縁トランス２７０の一次側鉄心２７１ａを収容して包囲すると共に、電線１６１，１６３のうち、接地電位ＰＶＥとされる外側外部導体１６１ｇ２，１６３ｇ２に導通している。

計測制御回路２２０は、レギュレータ電源ＰＳを内蔵している。このレギュレータ電源ＰＳは、電源配線ＢＣを通じて外部のバッテリＢＴで駆動される。レギュレータ電源ＰＳを通じて計測制御回路２２０に入力された電力の一部は、絶縁トランス２７０を介して、イオン源電源回路２１０及び補助電極電源回路２４０に分配される。また、計測制御回路２２０は、マイクロプロセッサ２２１を有し、通信線ＣＣを介して（具体的には、図１に示すようにＣＡＮバスを通じて）エンジン制御ユニットＥＣＵ（以下、単にＥＣＵともいう）と通信可能となっており、前述した信号電流検知回路２３０の測定結果（信号電流Ｉｓの大きさ）などの信号を、ＥＣＵに送信可能となっている。

次いで、微粒子検知システム１の電気的機能及び動作について説明する（図８，図４参照）。セラミック素子１２０の放電電極体１３０は、電線１６１の放電電位リード線１６２を介して、イオン源電源回路２１０の第２出力端２１２に接続、導通しており、第２電位ＰＶ２とされる。一方、セラミック素子１２０の補助電極体１４０は、電線１６３の補助電位リード線１６４を介して、補助電極電源回路２４０の補助第２出力端２４２に接続、導通しており、補助電極電位ＰＶ３とされる。更に、内側金具２０は、電線１６１，１６３の内側外部導体１６１ｇ１，１６３ｇ１を介して、内側回路ケース２５０等に接続、導通しており、第１電位ＰＶ１とされる。加えて、外側金具７０は、電線１６１，１６３の外側外部導体１６１ｇ２，１６３ｇ２を介して、外側回路ケース２６０等に接続、導通しており、接地電位ＰＶＥとされる。

ここで、放電電極体１３０の針状電極部１３１に、回路部２００のイオン源電源回路２１０から、電線１６１の放電電位リード線１６２、放電電位端子４６、及び放電電位パッド１３５を通じて、正の高電圧（例えば、１〜２ｋＶ）の第２電位ＰＶ２を印加する。すると、この針状電極部１３１の針状先端部１３１ｓｓと、第１電位ＰＶ１とされた内側プロテクタ６０との間で、気中放電、具体的にはコロナ放電を生じ、針状先端部１３１ｓｓの周囲でイオンＣＰが生成される。前述したように、ガス取入管２５の作用により、内側プロテクタ６０内には、排気ガスＥＧが取り入れられ、セラミック素子１２０付近において、基端側ＧＫから先端側ＧＳに向かう取入ガスＥＧＩの気流が生じている。このため、生成されたイオンＣＰは、取入ガスＥＧＩ中の微粒子Ｓに付着する。これにより、微粒子Ｓは、正に帯電した帯電微粒子ＳＣとなって、取入ガスＥＧＩと共に、ガス排出口６０ｅに向けて流れ、排気管ＥＰへ排出される。

一方、補助電極体１４０の補助電極部１４１には、回路部２００の補助電極電源回路２４０から、電線１６３の補助電位リード線１６４、補助電位端子４７、及び補助電位パッド１４７を通じて、所定の電位（例えば、１００〜２００Ｖの正の直流電位）とされた補助電極電位ＰＶ３を印加する。これにより、生成したイオンＣＰのうち、微粒子Ｓに付着しなかった浮遊イオンＣＰＦに、補助電極部１４１からその径方向外側の内側プロテクタ６０（捕集極）に向かう斥力を与える。そして、浮遊イオンＣＰＦを、捕集極（内側プロテクタ６０）の各部に付着させて捕集を補助する。かくして、確実に浮遊イオンＣＰＦを捕集することができ、浮遊イオンＣＰＦまでもがガス排出口６０ｅから排出されるのを防止する。

そして、この微粒子検知システム１では、ガス排出口６０ｅから排出された帯電微粒子ＳＣに付着していた排出イオンＣＰＨの電荷量に対応する信号（信号電流Ｉｓ）を、信号電流検知回路２３０で検知する。これにより、排気ガスＥＧ中に含まれる微粒子Ｓの量（濃度）を検知できる。

ところで、第１絶縁スペーサ１００のガス接触部１０１ｓに煤などの付着物ＳＡが付着して、第１電位ＰＶ１とされる内側金具２０と接地電位ＰＶＥとされる外側金具７０との間の絶縁性が低下すると、数μＡ以下となる微小な信号電流Ｉｓの検知に誤差を生じ、微粒子Ｓを適切に検知できなくなる。このため、スペーサ用ヒータ１０５に通電して、ガス接触部１０１ｓを加熱し昇温させることにより、ガス接触部１０１ｓに付着した煤などの付着物ＳＡを、定期的に燃焼除去する必要がある。

しかしながら、煤を燃焼除去するには、煤が付着したガス接触部１０１ｓを６５０℃以上の高温に昇温させる必要がある。この昇温のための熱量をスペーサ用ヒータ１０５からの加熱でまかなう場合には、スペーサ用ヒータ１０５を発熱量の大きなヒータとする必要があり、消費電力も大きくなる。

そこで、本実施形態のシステム１では、スペーサ用ヒータ１０５を、発熱量の小さい小型のヒータ（補助ヒータ）としているが、前述したように、ガス接触部１０１ｓに付着した付着物ＳＡを適切に燃焼させるためには、微粒子センサ１０に届く排気ガスＥＧの温度（ガス接触部１０１ｓが接する排気ガスＥＧの温度）が所定温度（＝３００℃）以上になる場合に、スペーサ用ヒータ１０５に通電し昇温させる必要がある。

一方、微粒子センサ１０よりも排気管ＥＰの上流側には、排気浄化装置ＤＰＦが設けられている。この排気浄化装置ＤＰＦは、排気ガスＥＧ中のカーボン粒子を、排気浄化装置ＤＰＦ内に設けられた排気浄化フィルタＰＦに捕集する。これにより、排気浄化フィルタＰＦを通過した排気ガスＥＧからカーボン粒子が除去される。そして、排気浄化装置ＤＰＦは、排気浄化フィルタＰＦに捕集されたカーボン粒子を酸化燃焼させて、排気浄化フィルタＰＦを再生させるフィルタ再生処理を、ＥＣＵからの指示により、車両ＡＭの走行距離などに応じて定期的に行う。

なお、この排気浄化装置ＤＰＦの排気浄化フィルタＰＦを再生させるフィルタ再生処理中には、付着したカーボン粒子が燃焼し、７００℃〜９００℃の排気ガスＥＧが排出される。即ち、フィルタ再生処理中には、高温の排気ガスＥＧが、排気浄化装置ＤＰＦから排出され続ける。

また、システム１は、排気浄化装置ＤＰＦのフィルタ再生処理中であることを示す再生中信号ＳＲを、通信線ＣＣ（具体的にはＣＡＮバス）を介してＥＣＵから受け取る（図４参照）。即ち、フィルタ再生処理中であるか否かを、ＥＣＵから再生中信号ＳＲが出力されているか否かにより判定する。
そこで、本実施形態のシステム１では、スペーサ用ヒータ１０５を発熱量の小さい補助ヒータとする一方、フィルタ再生処理中である場合（即ち、ＥＣＵから再生中信号ＳＲが出力されている場合）に、排気ガスＥＧが所定温度（＝３００℃）以上になると予測できる予測条件が成立したと判定して、このフィルタ再生処理中である場合に、スペーサ用ヒータ１０５に通電し、ガス接触部１０１ｓを昇温させて、付着物ＳＡを燃焼させる。

上述したように、フィルタ再生処理中は、排気浄化装置ＤＰＦから非常に高温（７００℃〜９００℃）の排気ガスＥＧが排出され続ける。このため、この排気ガスＥＧが届いた微粒子センサ１０の第１絶縁スペーサ１００のガス接触部１０１ｓも高温となる。
このため、微粒子センサ１０に届いた排気ガスＥＧが所定温度（＝３００℃）以上になると予測できる予測条件である、フィルタ再生処理中であると判定された場合に、スペーサ用ヒータ１０５に通電することにより、スペーサ用ヒータ１０５が発熱量の小さい補助ヒータであっても、ガス接触部１０１ｓに付着した付着物ＳＡを燃焼させることが可能になる。また、このようにすることで、スペーサ用ヒータ１０５の発熱量を抑えて、省電力化を図ることができる。

以下、本実施形態のシステム１のうち、微粒子検知の処理及びスペーサ用ヒータ１０５へのヒータ通電の処理を実行するマイクロプロセッサ２２１の動作について、図９に示す微粒子検知ルーチンのフローチャート及び図１０に示すヒータ制御ルーチンのフローチャートを参照して説明する。なお、マイクロプロセッサ２２１は、これら微粒子検知ルーチン及びヒータ制御ルーチンを、並行して実行する。
まず、図９に示す微粒子検知ルーチンについて説明する。
エンジンＥＮＧのキースイッチ（図示しない）がＯＮにされると、本システム１（計測制御回路２２０のマイクロプロセッサ２２１）が起動され、まず、ステップＳ１で、微粒子検知に必要な初期設定がなされる。その後、ステップＳ２において、ＥＣＵからの微粒子検知開始の指示信号ＳＴ（図４参照）の有無を検知する。

ＥＣＵからの微粒子検知開始の指示信号ＳＴが無い場合（Ｎｏ）には、ステップＳ２を繰り返して、ＥＣＵからの微粒子検知開始の指示信号ＳＴの入力を待つ。そして、ＥＣＵからの微粒子検知開始の指示信号ＳＴを検知した場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、イオン源電源回路２１０で生成した高電圧を、セラミック素子１２０の放電電極体１３０に印加して、コロナ放電によりイオンＣＰを生成し、排出イオンＣＰＨの電荷量に対応する信号電流Ｉｓを信号電流検知回路２３０で検知するなど、所定の微粒子検知の処理を行う。

続くステップＳ４では、エンジンＥＮＧのキースイッチがＯＦＦになったか否かを判断する。そして、エンジンＥＮＧのキースイッチがＯＦＦになっていない場合（Ｎｏ）には、ステップＳ３に戻り、微粒子検知の処理を継続する。一方、エンジンＥＮＧのキースイッチがＯＦＦになった場合（Ｙｅｓ）には、微粒子検知の処理を終了する。

次いで、図１０に示すヒータ制御ルーチンについて説明する。
マイクロプロセッサ２２１が起動されると、まず、ステップＳ１１で、スペーサ用ヒータ１０５へのヒータ通電に必要な初期設定がなされる。

次いで、ステップＳ１２では、ＥＣＵから出力された再生中信号ＳＲがＣＡＮバスを通じて入力されるのを検知する。これにより、排気浄化装置ＤＰＦのフィルタ再生処理中であるか否かを判定する。そして、再生中信号ＳＲが入力されていない場合（Ｎｏ）、即ち、フィルタ再生処理中でない場合には、ステップＳ１３のヒータ通電処理をスキップしてステップＳ１４に進む。

一方、再生中信号ＳＲが入力されている場合（Ｙｅｓ）、即ち、フィルタ再生処理中である場合には、ステップＳ１３に進み、第１ヒータ通電回路２２３により、スペーサ用ヒータ１０５への通電処理を行う。具体的には、ＰＷＭ制御したパルス電圧をスペーサ用ヒータ１０５に印加して、第１絶縁スペーサ１００のガス接触部１０１ｓに付着した付着物ＳＡ（煤など）が燃焼可能な温度（６５０℃程度）まで昇温させる。
その後、ステップＳ１４に進み、エンジンＥＮＧのキースイッチがＯＦＦになったか否かを判断する。そして、エンジンＥＮＧのキースイッチがＯＦＦになっていない場合（Ｎｏ）には、ステップＳ１２に戻り、再度、再生中信号ＳＲの入力を検知して、ヒータ通電の処理を継続する。一方、エンジンＥＮＧのキースイッチがＯＦＦになった場合（Ｙｅｓ）には、ヒータ通電の処理を終了する。

本実施形態において、ＥＣＵからの再生中信号ＳＲの入力を検知している計測制御回路２２０のマイクロプロセッサ２２１（即ち、ステップＳ１２を実行しているマイクロプロセッサ２２１）が、判定手段及び再生処理判定手段に相当する。また、再生中信号ＳＲに従ってスペーサ用ヒータ１０５に通電する計測制御回路２２０のマイクロプロセッサ２２１（即ち、ステップＳ１３を実行しているマイクロプロセッサ２２１）及び計測制御回路２２０の第１ヒータ通電回路２２３が、ヒータ通電制御手段、通電手段及び再生中通電手段に相当する。

このように、本実施形態のシステム１では、微粒子センサ１０の上流側に設けた排気浄化装置ＤＰＦ内の排気浄化フィルタＰＦを再生させるフィルタ再生処理中である場合に、スペーサ用ヒータ１０５に通電させる。フィルタ再生処理中には、排気浄化装置ＤＰＦから非常に高温の排気ガスＥＧが排出され続けるため、微粒子センサ１０の第１絶縁スペーサ１００のガス接触部１０１ｓも高温となる。

即ち、本実施形態のシステム１では、微粒子センサ１０に届く排気ガスＥＧの温度が所定温度（＝３００℃）以上になると予測できる予測条件である、フィルタ再生処理中であると判定された場合に、スペーサ用ヒータ１０５に通電する。
これにより、ガス接触部１０１ｓに付着した付着物ＳＡを燃焼させるのに要するスペーサ用ヒータ１０５の消費電力を抑えることができる。さらには、エンジンＥＮＧ（内燃機関）の燃費への影響も抑制できる。

さらに、本実施形態のシステム１では、ＥＣＵから排気浄化装置ＤＰＦのフィルタ再生処理中であることを示す再生中信号ＳＲを受け取り、再生中信号ＳＲが出力されているか否かを判定するので、フィルタ再生処理中であるか否かを簡易かつ確実に判定することができる。

さらに、本実施形態のシステム１では、ガス接触部１０１ｓを加熱するスペーサ用ヒータ１０５として、発熱量の小さい小型の補助ヒータを用いている。これにより、微粒子センサ１０のコストダウンを図ることができる。

さらに、本実施形態のシステム１では、スペーサ用ヒータ１０５に通電して、第１絶縁スペーサ１００のガス接触部１０１ｓに付着した付着物ＳＡを燃焼させることにより、第１電位ＰＶ１とされる内側金具２０と接地電位ＰＶＥとされる外側金具７０との間に介在する第１絶縁スペーサ１００の絶縁性の低下を効果的に抑制することができる。このため、第１電位ＰＶ１と接地電位ＰＶＥとの間に流れる漏れ電流が抑制され、微小な信号電流Ｉｓの検知に誤差を生じにくくなるので、排気ガスＥＧ中の微粒子Ｓの量を適切に検知することができる。

以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施形態では、判定手段が、ＥＣＵから排気浄化装置ＤＰＦのフィルタ再生処理中であることを示す再生中信号ＳＲが出力されているか否かを判定する再生処理判定手段であり、フィルタ再生処理中にスペーサ用ヒータ１０５に通電する例を示した。しかし、微粒子センサ１０に届く排気ガスＥＧの温度が所定温度以上（例えば３００℃以上）になると予測できる予測条件が成立する場合は、フィルタ再生処理中に限られない。

例えば、長い坂を登坂する時など、エンジンＥＮＧ（内燃機関）が所定時間継続して高負荷高回転で運転され、高温の排気ガスＥＧが継続して排出される場合も挙げられる。そこで、ＥＣＵから取得するエンジンＥＮＧの回転数やアクセル開度などを含むエンジンＥＮＧの運転条件から、所定時間（例えば５秒間）にわたり高負荷高回転の運転条件を示している場合に、予測条件が成立したと判定して、スペーサ用ヒータ１０５に通電するようにしても良い。
そして、この場合には、図１０のステップＳ１２では、再生中信号ＳＲが入力されているか否かを判定していたのに代えて、図１１に示すヒータ制御ルーチンのステップＳ１２Ａにおいて、予測条件である、エンジンＥＮＧの運転条件が、所定時間継続して高負荷高回転の運転条件を示しているか否かを判定すれば良い。そして、エンジンＥＮＧの運転条件が、所定時間継続して高負荷高回転の運転条件を示し、予測条件が成立した場合（Ｙｅｓ）に、ステップＳ１３に進み、スペーサ用ヒータ１０５への通電処理を行う。

なお、一旦、エンジンＥＮＧの運転条件が予測条件を満たして、スペーサ用ヒータ１０５の通電処理を開始した後に、エンジンＥＮＧの運転条件が高負荷高回転でなくなった場合（ステップＳ１２ＡでＮｏ）には、通電処理をそのまま所定時間（例えば６０秒）継続しても良いが、図１１で破線で示すように、ステップＳ１５Ａで、通電処理を停止するようにしても良い。

そのほか、微粒子センサ１０の上流側または下流側の排気管ＥＰ（排気部材）に、排気ガスＥＧの温度を検知する温度センサ（例えば、図１に破線で示す温度センサ３０１あるいは３０２）を備えている場合には、この温度センサの検知する検知温度が、所定時間（例えば５秒間）にわたり所定検知温度（例えば４００℃）以上である場合も、予測条件とすることができる。
そして、この場合には、図１２に示すヒータ制御ルーチンのステップＳ１２Ｂにおいて、予測条件である、温度センサが検知する検知温度が、所定時間継続して所定検知温度以上であるか否かを判定すれば良い。そして、温度センサが検知する検知温度が、所定時間継続して所定温度以上となり、予測条件が成立した場合（Ｙｅｓ）に、ステップＳ１３に進み、スペーサ用ヒータ１０５への通電処理を行う。

なお、この場合にも、一旦、スペーサ用ヒータ１０５の通電処理を開始した後に、温度センサが検知する検知温度が所定検知温度よりも低くなり、予測条件が成立しなくなった場合（ステップＳ１２ＢでＮｏ）には、通電処理をそのまま所定時間（例えば６０秒）継続しても良いが、図１２で破線で示すように、ステップＳ１５Ｂで、通電処理を停止するようにしても良い。

１ 微粒子検知システム
１０ 微粒子センサ
２０ 内側金具
２５ ガス取入管
３０ 主体金具
４０ 内筒
５０ 内筒接続金具
６０ 内側プロテクタ
６０ｅ ガス排出口
６５ 外側プロテクタ
６５ｃ ガス取入口
７０ 外側金具
８０ 取付金具
９０ 外筒
１００ 第１絶縁スペーサ（絶縁スペーサ）
１０１ スペーサ先端側部
１０１ｓ ガス接触部
１０５ スペーサ用ヒータ（ヒータ）
１０６ 発熱抵抗体
１０７ 第１−１ヒータ端子
１０８ 第１−２ヒータ端子
１２０ セラミック素子
１３０ 放電電極体
１４０ 補助電極体
２００ 回路部
２１０ イオン源電源回路
２２０ 計測制御回路
２２１ マイクロプロセッサ
２２３ 第１ヒータ通電回路（ヒータ通電制御手段，再生中通電手段，通電手段）
２２５ 第２ヒータ通電回路
２３０ 信号電流検知回路
２４０ 補助電極電源回路
ＡＭ 車両
ＥＮＧ エンジン（内燃機関）
ＥＰ 排気管（排気部材）
ＥＧ 排気ガス
ＥＧＩ 取入ガス
Ｓ 微粒子
ＥＣＵ エンジン制御ユニット（内燃機関制御装置）
ＤＰＦ 排気浄化装置（排気部材）
ＰＦ 排気浄化フィルタ
３０１，３０２ 温度センサ
ＰＶＥ 接地電位
ＰＶ１ 第１電位
ＳＡ 付着物
ＳＲ 再生中信号
Ｓ１２ 再生処理判定手段，判定手段
Ｓ１３ ヒータ通電制御手段，再生中通電手段，通電手段

Claims (5)

1. 内燃機関の排気ガスが流通する排気部材の、接地電位とされた金属部に装着される微粒子センサを備え、
   上記排気ガス中の微粒子の量を検知する微粒子検知システムであって、
   上記微粒子センサは、
   上記接地電位とは異なる第１電位とされ、上記排気ガスを内部に取り入れるガス取入管を有する内側金具、
   上記内側金具の径方向周囲を囲み、上記排気部材に装着されて上記接地電位とされる筒状の外側金具、
   上記内側金具と上記外側金具との間に介在して両者を電気的に絶縁してなり、上記排気部材内を流通する上記排気ガスに接するガス接触部を有する絶縁スペーサ、及び、
   上記絶縁スペーサの上記ガス接触部を加熱するヒータ、を有してなり、
   上記微粒子検知システムは、
   上記ヒータへの通電を制御するヒータ通電制御手段と、
   上記微粒子センサに届く上記排気ガスの温度が所定温度以上になると予測できる予測条件が成立したか否かを判定する判定手段と、を備え、
   上記ヒータ通電制御手段は、
   上記予測条件が成立したと判定した場合に、上記ガス接触部に付着した付着物を燃焼させるべく、上記ヒータに通電し昇温させる通電手段を有する
   微粒子検知システム。
2. 請求項１に記載の微粒子検知システムであって、
   前記排気部材は、前記微粒子センサよりも上流側に、排気浄化フィルタを内部に有する排気浄化装置を備えており、
   前記判定手段は、
   前記予測条件である、上記排気浄化装置内の上記排気浄化フィルタに捕集されたカーボン粒子を燃焼させて、上記排気浄化フィルタを再生させるフィルタ再生処理中であるか否かを判定する再生処理判定手段であり、
   前記通電手段は、
   上記フィルタ再生処理中であると判定された場合に、前記ヒータに通電する再生中通電手段である
   微粒子検知システム。
3. 請求項２に記載の微粒子検知システムであって、
   前記再生処理判定手段は、
   前記内燃機関を制御して、前記排気浄化装置の前記フィルタ再生処理を行わせる内燃機関制御装置から、上記排気浄化装置の上記フィルタ再生処理中であることを示す再生中信号が出力されているか否かを判定する
   微粒子検知システム。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の微粒子検知システムであって、
   前記ヒータは、
   前記微粒子センサに届く前記排気ガスの温度が前記所定温度よりも低い温度のときに、当該ヒータを最大限昇温させるように前記ヒータ通電制御手段で通電制御しても、前記ガス接触部に付着した前記付着物が燃焼する温度まで昇温させ得ない発熱特性を有する補助ヒータである
   微粒子検知システム。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の微粒子検知システムであって、
   前記ガス取入管の内部に取り入れられた前記排気ガス中に含まれる前記微粒子に、気中放電で発生させたイオンを付着させて、帯電した帯電微粒子を生成し、前記第１電位と前記接地電位との間に上記帯電微粒子の量に応じて流れる信号電流を用いて、上記排気ガス中の上記微粒子の量を検知する
   微粒子検知システム。

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