JP6396881B2 - 微粒子測定システム - Google Patents

Description

本発明は、被測定ガスに含まれる煤などの微粒子の量を測定する微粒子測定システムに関する。

従来、被測定ガス（例えば、内燃機関から排出される排気ガスなど）に含まれる微粒子（例えば煤）の量を測定する微粒子測定システムが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

微粒子測定システムは、被測定ガスに晒されて、微粒子を検出する微粒子センサを備えている。微粒子センサは、イオン発生部と、帯電室と、捕捉部と、を備えている。また、微粒子センサは、当該微粒子センサを駆動させるセンサ駆動部と接続されて使用に供される。

そして、微粒子測定システムは、コロナ放電によりイオン発生部で発生させたイオンを用いて、帯電室にて被測定ガス中の少なくとも一部の微粒子にイオンを帯電させて帯電微粒子を生成し、帯電微粒子の量（言い換えれば、捕捉部にて捕捉したイオンの量）に基づいて微粒子の量を測定する。詳細には、センサ駆動部に設けられた微粒子演算部が、センサ制御部にコロナ放電用絶縁トランスにおける一次側コイルの基準電位を示す一次側基準電位と、コロナ放電用絶縁トランスにおける二次側コイルの基準電位を示す二次側基準電位との間に流れる信号電流であって、帯電微粒子の量に応じて流れる信号電流を検出し、この信号電流を用いて微粒子の量を演算（測定）する。

特開２０１３−１９５０６９号公報

しかし、上述のような微粒子測定システムでは、微粒子センサに微粒子（煤など）が付着すると、微粒子量の測定精度が低下したり、微粒子量の測定ができなくなるという問題があった。また、微粒子センサに接続されるセンサ駆動部を構成する回路部品の経時劣化や回路部品間の絶縁劣化等によっても、微粒子量の測定精度が低下したりすることがある。

つまり、例えば、微粒子センサに付着した微粒子等によって、微粒子センサを構成する絶縁部材の絶縁抵抗値が低下すると、一次側基準電位と二次側基準電位との間に流れる信号電流に不正電流が重畳する虞がある。また、センサ駆動部における回路部品の経時劣化や回路部品間の絶縁劣化に起因して、上記信号電流に不正電流が重畳する虞がある。

本発明は、微粒子を測定するにあたり不正電流による測定精度の低下を抑制する微粒子測定システムを提供することを目的とする。

本発明の１つの局面における微粒子測定システムは、微粒子を検出する微粒子センサと、微粒子センサを駆動させるセンサ駆動部と、を備えて、被測定ガス中の前記微粒子の量を測定する微粒子測定システムであって、微粒子センサは、イオン発生部と、帯電室と、捕捉部と、を備えており、センサ駆動部は、コロナ放電用絶縁トランスと、コロナ放電制御部と、微粒子演算部と、電圧変換停止部と、補正情報取得部と、補正部と、を備える。

イオン発生部は、コロナ放電によってイオンを発生する。帯電室は、被測定ガス中の少なくとも一部の微粒子にイオンを用いて帯電させて帯電微粒子を生成するために備えられる。捕捉部は、イオン発生部で発生させたイオンのうち微粒子の帯電に使用されなかったイオンの少なくとも一部を捕捉する。

コロナ放電用絶縁トランスは、一次側コイルおよび二次側コイルを有し、コロナ放電に用いられる電力の電圧変換を行う絶縁トランスであって、二次側コイルがイオン発生部に接続される。

微粒子演算部は、コロナ放電用絶縁トランスにおける一次側コイルの基準電位を示す一次側基準電位とコロナ放電用絶縁トランスにおける二次側コイルの基準電位を示す二次側基準電位との間に流れる信号電流であって、帯電微粒子の量に応じて流れる信号電流を検出し、この信号電流を用いて微粒子の量を演算する。コロナ放電制御部は、捕捉部から二次側基準電位に流れる二次側電流を検出し、二次側電流を用いてイオン発生部から発生されるイオンの量を予め定められた目標値に近づけるように、コロナ放電用絶縁トランスからイオン発生部に供給される電力量を制御する。

電圧変換停止部は、コロナ放電用絶縁トランスによる電圧変換を停止させる。補正情報取得部は、電圧変換停止部による電圧変換の停止時において、微粒子演算部で検出される信号電流または微粒子演算部で演算される微粒子の量を補正用情報として取得する。補正部は、コロナ放電用絶縁トランスによる電圧変換の実行時において、微粒子演算部で検出される信号電流または微粒子演算部で演算された微粒子の量を、補正用情報を用いて補正する。

電圧変換停止部によりコロナ放電用絶縁トランスによる電圧変換が停止されている場合には、イオン発生部でのイオンの発生が停止される。このような状況下では、帯電室にて帯電微粒子が生成されないため、帯電微粒子の量に応じて信号電流が変化することはない。

しかし、微粒子センサに付着した微粒子等を介して不正電流が発生したり、センサ駆動部側の影響によって不正電流が発生すると、その不正電流が信号電流に重畳し、信号電流として検出されることになる。このため、電圧変換停止部による電圧変換の停止時において、微粒子演算部で検出される信号電流または微粒子演算部で演算される演算結果（微粒子の量）は、不正電流に応じて変化することになる。つまり、補正情報取得部で取得される補正用情報は、不正電流が反映されたものである。

このことから、補正用情報を用いて、微粒子演算部で検出される信号電流または微粒子演算部で演算された微粒子の量を補正することで、不正電流の影響を抑えつつ、微粒子を測定することができる。

よって、この微粒子測定システムは、電圧変換停止部と、補正情報取得部と、補正部と、を備えて、補正用情報を用いて微粒子演算部で検出される信号電流または微粒子の量を補正することで、不正電流の影響を抑えつつ微粒子を測定できるため、微粒子を測定するにあたり不正電流による測定精度の低下を抑制することができる。

上述の微粒子測定システムにおいては、電圧変換停止部は、外部からの停止許可信号を受信したときに電圧変換を停止させる構成であってもよい。
外部からの停止許可信号として、例えば、被測定ガス中に微粒子が含まれない時期（あるいは、微粒子が少ない時期）を通知する信号を受信することで、被測定ガス中に微粒子が含まれない時期（あるいは、微粒子が少ない時期）であるか否かを判定することが可能となる。これにより、微粒子が発生しやすい時期（換言すれば、微粒子測定の必要性が高い時期）を避けて、補正用情報を取得することができる。

よって、この微粒子測定システムによれば、微粒子測定の必要性が高い時期における微粒子測定の停止時間が長くなることを回避できるため、微粒子の測定精度が低下することを抑制できる。

次に、上述の微粒子測定システムにおいては、電圧変換停止部は、予め定められた停止周期毎に電圧変換を停止させる構成であってもよい。
このように周期的に電圧変換を停止することで、補正用情報を周期的に取得することができ、停止周期毎に更新される補正用情報に基づいて微粒子の量を補正することができる。これにより、長期間にわたり微粒子を測定する用途においても、補正用情報が停止周期毎に更新されるため、微粒子センサの状態変化（換言すれば、微粒子などの付着状況の変化）が生じても、微粒子の量を適切に補正することができる。

よって、この微粒子測定システムによれば、微粒子センサでの微粒子などの付着状況の変化が生じても、微粒子の量を適切に補正することができ、微粒子の測定精度が低下することを抑制できる。

次に、上述の微粒子測定システムにおいては、微粒子センサは、内燃機関の排気管に取り付けられており、電圧変換停止部は、内燃機関の稼働累積時間が予め定められた停止時間を超えると電圧変換を停止させる構成であってもよい。

内燃機関の排気管に取り付けられた微粒子センサは、排気ガスに含まれる煤などの微粒子が付着することがあり、内燃機関の稼働時間が長くなるほど、このような微粒子の付着が発生しやすくなる。

このため、内燃機関の稼働累積時間が停止時間を超えるタイミングで電圧変換を停止し、補正用情報を取得することで、微粒子センサの経時劣化やセンサ駆動部の経時劣化に応じた補正用情報を取得することができる。これにより、微粒子センサにおける微粒子の付着状況に応じた補正用情報を取得することができ、微粒子の量を適切に補正することができ、内燃機関から排出される被測定ガスとしての排気ガス中の微粒子の量を長期間にわたって精度良く検出することができる。

本発明の微粒子測定システムによれば、補正用情報を用いて微粒子の量を補正することで、不正電流の影響を抑えつつ微粒子を測定できるため、微粒子を測定するにあたり不正電流による測定精度の低下を抑制することができる。

第１実施形態に係る微粒子測定システムの全体構成を説明するための説明図であり、（ａ）は、微粒子測定システム１０を搭載した車両５００の概略構成を例示した説明図であり、（ｂ）は、車両５００に取り付けられた微粒子測定システム１０の概略構成を例示した説明図である。 微粒子センサの先端部の概略構成を模式的に示した説明図である。 電気回路部の概略構成を例示した説明図である。 イオン電流測定回路の概略構成を例示した説明図である。 コロナ電流測定回路の概略構成を例示した説明図である。 微粒子測定処理の処理内容を表したフローチャートである。 取得時期判定処理の処理内容を表したフローチャートである。 第２微粒子測定処理の処理内容を表したフローチャートである。 第２取得時期判定処理の処理内容を表したフローチャートである。

以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
尚、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。

［１．第１実施形態］
［１−１．全体構成］
本実施形態に係る微粒子測定システムの構成について説明する。

図１は、第１実施形態に係る微粒子測定システム１０の全体構成を説明するための説明図である。図１（ａ）は、微粒子測定システム１０を搭載した車両５００の概略構成を例示した説明図である。図１（ｂ）は、車両５００に取り付けられた微粒子測定システム１０の概略構成を例示した説明図である。

微粒子測定システム１０は、微粒子センサ１００と、ケーブル２００と、センサ駆動部３００とを含んで構成され、内燃機関４００から排出される排ガスに含まれる煤などの微粒子の量を測定する。内燃機関４００とは、車両５００の動力源であり、ディーゼルエンジン等によって構成されている。

微粒子センサ１００は、内燃機関４００から延びる排ガス配管４０２に取り付けられるとともに、ケーブル２００によってセンサ駆動部３００と電気的に接続されている。本実施形態では、微粒子センサ１００は、排ガス配管４０２のうちフィルタ装置４１０（例えば、ＤＰＦ（Diesel particulate filter ））よりも下流側部分に取り付けられている。微粒子センサ１００は、排ガスに含まれる微粒子の量に相関する信号をセンサ駆動部３００に出力する。

センサ駆動部３００は、微粒子センサ１００を駆動させるとともに、微粒子センサ１００から入力される信号に基づいて、排ガス中の微粒子の量を検出（測定）する。センサ駆動部３００が検出する「排ガス中の微粒子の量」とは、排ガス中の微粒子の表面積の合計に比例する値であってもよいし、微粒子の質量の合計に比例する値であってもよい。または、排ガスの単位体積中に含まれる微粒子の個数に比例する値であってもよい。センサ駆動部３００は、車両５００側の車両制御部４２０と電気的に接続されており、検出した排ガス中の微粒子量を示す信号を車両制御部４２０に出力する。

車両制御部４２０は、センサ駆動部３００から入力される信号に応じて、内燃機関４００の燃焼状態や、燃料配管４０５を介して燃料供給部４３０から内燃機関４００に供給される燃料の供給量などを制御する。車両制御部４２０は、例えば、排ガス中の微粒子量が所定量よりも多い場合には、フィルタ装置４１０の劣化や異常を車両５００の運転手に警告するように構成されていてもよい。センサ駆動部３００と車両制御部４２０は、それぞれ電源部４４０に電気的に接続されており、電源部４４０から電力が供給される。

図１（ｂ）に示すように、微粒子センサ１００は、円筒形状の先端部１００ｅを備えており、この先端部１００ｅが排ガス配管４０２の内側に挿入された状態で、排ガス配管４０２の外表面に固定されている。ここでは、微粒子センサ１００の先端部１００ｅは、排ガス配管４０２の延伸方向ＤＬに対してほぼ垂直に挿入されている。先端部１００ｅのケーシングＣＳの表面には、排ガスをケーシングＣＳの内部に取り込むための流入孔４５と、取り込んだ排ガスをケーシングＣＳの外部に排出するための排出孔３５と、が設けられている。排ガス配管４０２の内部を流通する排ガスの一部は、流入孔４５を介して先端部１００ｅのケーシングＣＳの内部に取り込まれる。取り込まれた排ガス中に含まれる微粒子は、微粒子センサ１００が生成するイオン（ここでは、陽イオン）によって帯電する。帯電した微粒子を含む排ガスは、排出孔３５を介してケーシングＣＳの外部に排出される。ケーシングＣＳの内部の構成や、微粒子センサ１００の具体的な構成については後述する。

微粒子センサ１００の後端部１００ｒには、ケーブル２００が取り付けられている。ケーブル２００は、第１配線２２１と、第２配線２２２と、信号線２２３と、空気供給管２２４と、を束ねた構成を備えている。ケーブル２００を構成する配線２２１〜２２３と、空気供給管２２４は、それぞれ可撓性の部材によって構成されている。第１配線２２１、第２配線２２２、および、信号線２２３は、センサ駆動部３００の電気回路部７００に電気的に接続され、空気供給管２２４は、センサ駆動部３００の空気供給部８００に接続されている。

センサ駆動部３００は、センサ制御部６００と、電気回路部７００と、空気供給部８００と、を備えている。センサ制御部６００と電気回路部７００との間、および、センサ制御部６００と空気供給部８００との間はそれぞれ電気的に接続されている。

センサ制御部６００は、マイクロコンピュータを含んで構成されており、電気回路部７００と、空気供給部８００と、を制御する。また、センサ制御部６００は、電気回路部７００から入力される信号から排ガス中の微粒子の量を検出（測定）し、排ガス中の微粒子量を表す信号を車両制御部４２０に出力する。

電気回路部７００は、第１配線２２１および第２配線２２２を介して、微粒子センサ１００を駆動するための電力を供給する。また、電気回路部７００は、信号線２２３を介して微粒子センサ１００から排ガスに含まれる微粒子の量に相関する信号が入力される。電気回路部７００は、信号線２２３から入力される信号を用いて、排ガス中の微粒子量に応じた信号をセンサ制御部６００に出力する。これらの信号の具体的な内容については後述する。

空気供給部８００は、ポンプ（図示しない）を含んで構成されており、センサ制御部６００からの指示に基づいて、空気供給管２２４を介して、高圧空気を微粒子センサ１００に供給する。空気供給部８００から供給される高圧空気は、微粒子センサ１００の駆動に用いられる。なお、空気供給部８００が供給するガスの種類は空気以外であってもよい。

［１−２．微粒子センサ］
図２は、微粒子センサ１００の先端部１００ｅの概略構成を模式的に示した説明図である。

微粒子センサ１００の先端部１００ｅは、イオン発生部１１０と、排ガス帯電部１２０と、イオン捕捉部１３０と、を備えている。ケーシングＣＳは、イオン発生部１１０、排ガス帯電部１２０、および、イオン捕捉部１３０の３つの機構部が、この順に先端部１００ｅの基端側（図２の上方）から先端側（図２の下方）に向かって（微粒子センサ１００の軸線方向に沿って）並んだ構成を有している。ケーシングＣＳは、導電性部材によって形成され、信号線２２３（図１）を介して二次側グランドＳＧＬ（図３）に接続されている。

イオン発生部１１０は、排ガス帯電部１２０に供給するイオン（ここでは陽イオン）を発生するための機構部であり、イオン発生室１１１と、第１電極１１２と、を含んで構成されている。イオン発生室１１１は、ケーシングＣＳの内側に形成された小空間であり、内周面には空気供給孔５５とノズル４１とが設けられ、内部には第１電極１１２が突出した状態で取り付けられている。空気供給孔５５は、空気供給管２２４（図１）と連通しており、空気供給部８００（図１）から供給される高圧空気をイオン発生室１１１に供給する。ノズル４１は、イオン発生部１１０と排ガス帯電部１２０との間を区画する隔壁４２の中心部付近に設けられた微小孔（オリフィス）であり、イオン発生室１１１で発生したイオンを排ガス帯電部１２０の帯電室１２１に供給する。第１電極１１２は、棒状の外形を備え、先端部が隔壁４２と近接するようにして基端部がセラミックパイプ２５を介してケーシングＣＳに固定されている。第１電極１１２は、第１配線２２１（図１）を介して電気回路部７００（図１）に接続されている。

イオン発生部１１０は、電気回路部７００から供給される電力により、第１電極１１２を陽極とし、隔壁４２を陰極として、電圧（例えば、２〜３ｋＶ）が印加されるよう構成されている。イオン発生部１１０は、この電圧の印加によって、第１電極１１２の先端部と、隔壁４２との間にコロナ放電を生じさせることによって、陽イオンＰＩを発生する。イオン発生部１１０において発生した陽イオンＰＩは、空気供給部８００（図１）から供給される高圧空気とともに、ノズル４１を介して排ガス帯電部１２０の帯電室１２１に噴射される。ノズル４１から噴射される空気の噴射速度は音速程度としてもよい。

排ガス帯電部１２０は、排ガスに含まれる微粒子を陽イオンＰＩによって帯電させるための部位であり、帯電室１２１を備えている。帯電室１２１は、イオン発生室１１１と隣接する小空間であり、ノズル４１を介してイオン発生室１１１と連通している。また、帯電室１２１は、流入孔４５を介して、ケーシングＣＳの外部と連通し、ガス流路３１を介してイオン捕捉部１３０の捕捉室１３１と連通している。帯電室１２１は、ノズル４１から陽イオンＰＩを含む空気が噴射されたときに内部が負圧になり、流入孔４５を介してケーシングＣＳの外部の排ガスが流入するように構成されている。そのため、ノズル４１から噴射された陽イオンＰＩを含む空気と、流入孔４５から流入した排ガスとは、帯電室１２１の内部において混合される。このとき、流入孔４５から流入した排ガスに含まれる煤Ｓ（微粒子）の少なくとも一部には、ノズル４１から供給される陽イオンＰＩが帯電される。帯電した煤Ｓと帯電に供されなかった陽イオンＰＩとを含む空気は、ガス流路３１を介してイオン捕捉部１３０の捕捉室１３１に供給される。

イオン捕捉部１３０は、煤Ｓ（微粒子）の帯電に使用されなかったイオンを捕捉するための部位であり、捕捉室１３１と、第２電極１３２と、を含んで構成されている。捕捉室１３１は、帯電室１２１と隣接する小空間であり、ガス流路３１を介して帯電室１２１と連通している。また、捕捉室１３１は、排出孔３５を介して、ケーシングＣＳの外部と連通している。第２電極１３２は、略棒状の外形を備え、長手方向がガス流路３１を流通する空気の流通方向（ケーシングＣＳの延伸方向）に沿うようにしてケーシングＣＳに固定されている。第２電極１３２は、第２配線２２２（図１）を介して電気回路部７００（図１）に接続されている。第２電極１３２は、ケーシングＣＳとは電気的に絶縁されている。

第２電極１３２は、１００Ｖ程度の電圧が印加されており、煤Ｓの帯電に供されなかった陽イオンの捕捉を補助する補助電極として機能する。具体的には、イオン捕捉部１３０は、電気回路部７００から供給される電力によって、第２電極１３２を陽極とし、帯電室１２１及び捕捉室１３１を構成するケーシングＣＳを陰極とした電圧が印加されている。これにより、煤Ｓの帯電に用いられなかった陽イオンＰＩは、第２電極１３２から斥力を受けて、その移動方向が第２電極１３２から離れる方向へと反らされる。移動方向が反らされた陽イオンＰＩは、陰極として機能する捕捉室１３１やガス流路３１の内周壁に捕捉される。一方、陽イオンＰＩが帯電された煤Ｓは、陽イオンＰＩの単体と同様に第２電極１３２から斥力を受けるが、質量が陽イオンＰＩと比較して大きいため、斥力によってその進行方向に与えられる影響が、単体の陽イオンＰＩに比較して小さい。そのため、帯電した煤Ｓは、排ガスの流れに従って、排出孔３５からケーシングＣＳの外部へと排出される。

微粒子センサ１００は、イオン捕捉部１３０における陽イオンＰＩの捕捉量に応じた電流の変化を示す信号を出力する。センサ制御部６００（図１）は、微粒子センサ１００から出力された信号に基づいて、排ガス中に含まれる煤Ｓの量を検出する。微粒子センサ１００から出力される信号から排ガス中に含まれる煤Ｓの量を算出する方法については後述する。

［１−３．電気回路部］
図３は、電気回路部７００の概略構成を例示した説明図である。
電気回路部７００は、電源回路７１０と、絶縁トランス７２０と、コロナ電流測定回路７３０と、イオン電流測定回路７４０と、第１整流回路７５１と、第２整流回路７５２と、を備えている。

電源回路７１０は、第１電源回路７１０ａと、第２電源回路７１０ｂと、を備える。絶縁トランス７２０は、第１絶縁トランス７２０ａと、第２絶縁トランス７２０ｂと、を備える。

第１電源回路７１０ａは、電源部４４０から供給される電力を昇圧して第１絶縁トランス７２０ａに供給するとともに、第１絶縁トランス７２０ａを駆動させる。第１電源回路７１０ａは、第１放電電圧制御回路７１１ａと、第１トランス駆動回路７１２ａと、を備えている。第１放電電圧制御回路７１１ａは、センサ制御部６００の制御によって、第１絶縁トランス７２０ａに供給される電力の電圧値を任意に変更可能に構成されている。ここでは、センサ制御部６００は、第１配線２２１を介して微粒子センサ１００の第１電極１１２に供給される入力電流Ｉinの電流値が予め設定された目標電流値Ｉta（例えば、５μＡ）となるように第１絶縁トランス７２０ａに供給される電力の電圧値を制御する。この制御の方法については後述する。これにより、イオン発生部１１０において、コロナ放電によって発生する陽イオンＰＩの発生量を一定にすることができる。

第１トランス駆動回路７１２ａは、第１絶縁トランス７２０ａの一次側のコイルに流れる電流の方向を切り換え可能なスイッチを含んで構成されており、このスイッチの切り換えによって第１絶縁トランス７２０ａを駆動させる。本実施形態では、第１絶縁トランス７２０ａの回路方式は、プッシュプルとして構成されているが、第１絶縁トランス７２０ａの回路方式は、これに限定されず、例えば、ハーフブリッジやフルブリッジなどであってもよい。

第１絶縁トランス７２０ａは、第１電源回路７１０ａから供給される電力に対して電圧変換をおこない、変換後の電力を二次側の第１整流回路７５１に供給する。本実施形態の第１絶縁トランス７２０ａは、一次側のコイルと二次側のコイルとが物理的に接触しておらず、磁気によって結合するように構成されている。第１絶縁トランス７２０ａの一次側の回路としては、第１電源回路７１０ａのほか、センサ制御部６００や電源部４４０が含まれる。第１絶縁トランス７２０ａの二次側の回路としては、微粒子センサ１００や第１整流回路７５１が含まれる。

第２電源回路７１０ｂは、電源部４４０から供給される電力を昇圧して第２絶縁トランス７２０ｂに供給するとともに、第２絶縁トランス７２０ｂを駆動させる。第２電源回路７１０ｂは、第２放電電圧制御回路７１１ｂと、第２トランス駆動回路７１２ｂと、を備えている。第２放電電圧制御回路７１１ｂは、センサ制御部６００の制御によって、第２絶縁トランス７２０ｂに供給される電力の電圧値を任意に変更可能に構成されている。ここでは、センサ制御部６００は、第２配線２２２を介して微粒子センサ１００の第２電極１３２に印加される電圧が予め定められた目標電圧値（例えば、１００Ｖ）となるように、第２絶縁トランス７２０ｂに供給される電力の電圧値を制御する。

第２トランス駆動回路７１２ｂは、第２絶縁トランス７２０ｂの一次側のコイルに流れる電流の方向を切り換え可能なスイッチを含んで構成されており、このスイッチの切り換えによって第２絶縁トランス７２０ｂを駆動させる。本実施形態では、第２絶縁トランス７２０ｂの回路方式は、プッシュプルとして構成されているが、第２絶縁トランス７２０ｂの回路方式は、これに限定されず、例えば、ハーフブリッジやフルブリッジなどであってもよい。

第２絶縁トランス７２０ｂは、第２電源回路７１０ｂから供給される電力に対して電圧変換をおこない、変換後の電力を二次側の第２整流回路７５２に供給する。本実施形態の第２絶縁トランス７２０ｂは、一次側のコイルと二次側のコイルとが物理的に接触しておらず、磁気によって結合するように構成されている。第２絶縁トランス７２０ｂの一次側の回路としては、第２電源回路７１０ｂのほか、センサ制御部６００や電源部４４０が含まれる。第２絶縁トランス７２０ｂの二次側の回路としては、微粒子センサ１００や第２整流回路７５２が含まれる。

コロナ電流測定回路７３０、イオン電流測定回路７４０は、絶縁トランス７２０（第１絶縁トランス７２０ａ，第２絶縁トランス７２０ｂ）の一次側の回路と二次側の回路との間に跨がる回路であり、両方の回路にそれぞれ電気的に接続されている。コロナ電流測定回路７３０は、後述するように、絶縁トランス７２０（第１絶縁トランス７２０ａ，第２絶縁トランス７２０ｂ）の一次側の回路に電気的に接続される回路部分と、二次側の回路に電気的に接続されている回路部分との間が物理的に絶縁されている。ここでは、一次側の回路の基準電位を示すグランド（接地配線）を「一次側グランドＰＧＬ」とも呼び、二次側の回路の基準電位を示すグランドを「二次側グランドＳＧＬ」とも呼ぶ。

絶縁トランス７２０（第１絶縁トランス７２０ａ，第２絶縁トランス７２０ｂ）は、一次側のコイルの端部が一次側グランドＰＧＬに接続され、二次側のコイルの端部が二次側グランドＳＧＬに接続されている。信号線２２３は、一方の端部がケーシングＣＳに接続され、他方の端部が二次側グランドＳＧＬに接続されている。

第１整流回路７５１は、ショート保護用抵抗７５３を介して第１電極１１２に接続されており、変換した電力を第１配線２２１を介して第１電極１１２に供給する。すなわち、第１整流回路７５１から供給される電圧は、ほぼ第１電極１１２における放電電圧となり、第１整流回路７５１から供給される電流は、第１電極１１２に入力される入力電流Ｉinとなる。第２整流回路７５２は、ショート保護用抵抗７５４を介して第２電極１３２に接続されており、変換した電圧を第２配線２２２を介して第２電極１３２に印加する。

イオン電流測定回路７４０は、イオン捕捉部１３０において捕捉されずに流出した陽イオンＰＩに相当する電流（Ｉesc）の電流値を検出するとともに、流出した陽イオンＰＩに相当する電流（補償電流Ｉc）を二次側の回路に供給する。イオン電流測定回路７４０は、配線７７１を介して二次側の信号線２２３（詳細には、信号線２２３のうちケーシングＣＳとシャント抵抗２３０との間）に接続されるとともに、配線７７２および配線７７３を介して一次側のセンサ制御部６００に接続される。また、イオン電流測定回路７４０は、配線７７５を介して一次側グランドＰＧＬに接続されている。イオン電流測定回路７４０は、配線７７２を介して、イオン捕捉部１３０において捕捉されずに流出した陽イオンＰＩの量に相当する電流値を示す信号ＳＷescをセンサ制御部６００に出力する。また、イオン電流測定回路７４０は、配線７７３を介して、信号ＳＷescを増幅させた高感度信号としての信号ＳＳescをセンサ制御部６００に出力する。

コロナ電流測定回路７３０は、配線７６１、７６２を介して信号線２２３に接続され、配線７６３を介してセンサ制御部６００に接続されている。配線７６１と配線７６２は、信号線２２３に設けられたシャント抵抗２３０を間に挟んでそれぞれ信号線２２３に接続されている。コロナ電流測定回路７３０は、信号線２２３をケーシングＣＳから二次側グランドＳＧＬに向けて流れる二次側電流（Ｉdc＋Ｉtrp＋Ｉc）の電流値を示す信号Ｓdc+trp+cをセンサ制御部６００に出力する。ここで「電流値を示す信号」とは、電流値を直接的に示す信号に限定されず、電流値を間接的に示す信号も該当する。例えば、信号から得られる情報に演算式やマップを適用することによって電流値を特定できる信号も「電流値を示す信号」に含まれる。なお、イオン電流測定回路７４０から供給（補充）される補償電流Ｉcは、ケーシングＣＳから流出した陽イオンＰＩに相当する電流に相当するため、この補償電流Ｉcを加えた形でケーシングＣＳから二次側グランドＳＧＬに流れる二次側電流の電流値、即ちシャント抵抗２３０に流れる二次側電流（Ｉdc＋Ｉtrp＋Ｉc）の電流値は、入力電流Ｉinの電流値と等しくなる。

センサ制御部６００は、コロナ電流測定回路７３０から入力される信号Ｓdc+trp+cを用いて、入力電流Ｉinの電流値が目標電流値Ｉtaとなるように、第１放電電圧制御回路７１１ａを制御する。すなわち、コロナ電流測定回路７３０とセンサ制御部６００は、コロナ電流（＝入力電流Ｉin）の電流値を一定にするための定電流回路を構成する。コロナ電流の電流値は、イオン発生部１１０における陽イオンＰＩの発生量と相関するため、この定電流回路によってイオン発生部１１０における陽イオンＰＩの発生量が一定に保たれる。

イオン捕捉部１３０で捕捉されずに流出した陽イオンＰＩに相当する電流の電流値を、イオン電流測定回路７４０で検出する方法について説明する。
ここでは、第１配線２２１から第１電極１１２に供給される電流を「入力電流Ｉin」と呼ぶほか、コロナ放電により、第１電極１１２から隔壁４２を介してケーシングＣＳに流れる電流を「放電電流Ｉdc」と呼び、コロナ放電により発生した陽イオンＰＩのうち、煤Ｓの帯電に用いられ、ケーシングＣＳの外部へと漏洩する陽イオンＰＩの電荷に相当する電流を「信号電流Ｉesc」と呼び、ケーシングＣＳに捕捉された陽イオンＰＩの電荷に相当する電流を「捕捉電流Ｉtrp」と呼ぶ。これらの４つの電流は、下記の［数１］に示す式（１）の関係が成り立つ。

ここで、信号電流Ｉescは、イオン電流測定回路７４０が出力する、流出した陽イオンＰＩに相当する電流（補償電流Ｉc）に相当する電流値を示す信号である。そこで、イオン電流測定回路７４０が、この補償電流Ｉcを検出することで、イオン捕捉部１３０において捕捉されずに流出した陽イオンＰＩに相当する電流（Ｉesc）の電流値を検出することができる。なお、補償電流Ｉcは、一次側グランドＰＧＬと二次側グランドＳＧＬとの差分値を示す信号でもある。

［１−４．イオン電流測定回路］
図４は、イオン電流測定回路７４０の概略構成を例示した説明図である。
イオン電流測定回路７４０は、第１オペアンプＡＭＰ１と、第２オペアンプＡＭＰ２と、第３オペアンプＡＭＰ３と、抵抗値が既知の抵抗ＲＥ１〜ＲＥ５と、を含んで構成されている。

第１オペアンプＡＭＰ１の一方の入力端子は、配線７７１および信号線２２３（シャント抵抗２３０を含む）を介して二次側グランドＳＧＬに接続されており、他方の入力端子は、配線７７５を介して一次側グランドＰＧＬに接続されている。第１オペアンプＡＭＰ１の出力端子は、配線７７２を介してセンサ制御部６００に接続されている。なお、第１オペアンプＡＭＰ１の他方の入力端子には、一次側グランドＰＧＬに対して一定の基準電圧（例えば、０．５Ｖ）を与える電源Ｖｒｅｆが接続されている。第１オペアンプＡＭＰ１に基準電圧を入力することで、第１オペアンプＡＭＰ１の２つの入力端子間の電位差を、誤差（バイアス電流やオフセット電圧等による誤差）の生じにくい電位差範囲に近づけることができる。また、第１オペアンプＡＭＰ１の出力端子は、配線７７２の一部と配線ＬＩ１を介して第２オペアンプＡＭＰ２の一方の入力端子に接続され、配線７７２の一部と配線ＬＩ２を介して配線７７１に接続されている。配線ＬＩ１には、抵抗ＲＥ１が設けられ、配線ＬＩ２には、抵抗ＲＥ２が設けられている。

第２オペアンプＡＭＰ２の一方の入力端子は、配線ＬＩ１の一部と配線７７２を介して第１オペアンプＡＭＰ１に接続され、他方の入力端子は、配線ＬＩ３と配線７７５を介して一次側グランドＰＧＬに接続されている。配線ＬＩ３には、抵抗ＲＥ３と第３オペアンプＡＭＰ３とが設けられており、抵抗ＲＥ３と第３オペアンプＡＭＰ３との間には、配線ＬＩ４が接続されている。配線ＬＩ３は、抵抗ＲＥ４が設けられた配線ＬＩ４を介して配線ＬＩ１に接続されている。第３オペアンプＡＭＰ３は、出力側の電流変化による電圧変化を抑えるためのボルテージフォロアとして構成されている。第２オペアンプＡＭＰ２の出力端子は、配線７７３を介してセンサ制御部６００に接続されるとともに、配線７７３と配線ＬＩ５を介して配線ＬＩ３に接続されている。配線ＬＩ５には、抵抗ＲＥ５が設けられている。

信号電流Ｉescの発生により、二次側グランドＳＧＬの基準電位と一次側グランドＰＧＬの基準電位との間に差異が生じると第１オペアンプＡＭＰ１は、この差異に応じた電圧を出力する。第１オペアンプＡＭＰ１が出力する電圧は、信号電流Ｉescの電流値に相関するため、この電圧値は、信号電流Ｉescの電流値を示す信号ＳＷescとして、配線７７２を介してセンサ制御部６００に出力される。

また、第１オペアンプＡＭＰ１が出力する電圧は、配線ＬＩ２から抵抗ＲＥ２を介することによって、補償電流Ｉcとして配線７７１に供給される。この補償電流Ｉcは、上述したように信号電流Ｉescと電流値が等しく、二次側の回路を構成する配線７７１に供給されることで、二次側グランドＳＧＬの基準電位と一次側グランドＰＧＬの基準電位との間の差異を補償する。

第２オペアンプＡＭＰ２は、第１オペアンプＡＭＰ１から入力される信号ＳＷescを増幅させた信号ＳＳescをセンサ制御部６００に出力する。第２オペアンプＡＭＰ２は、差動増幅回路として構成されており、一方の入力端子から入力される信号ＳＷescとしての電圧と、他方の入力端子から入力される一次側グランドＰＧＬの基準電位との差分に応じた電圧を出力する。すなわち、第２オペアンプＡＭＰ２は、入力された信号ＳＷescの電圧値に対して所定の増幅率（例えば、１０^３倍）で増幅させた電圧を信号ＳＳescとしてセンサ制御部６００に出力する。

センサ制御部６００は、イオン電流測定回路７４０から入力される低感度信号としての信号ＳＷescと、高感度信号としての信号ＳＳescと、を用いて排ガス中に含まれる煤Ｓの量を検出する。信号電流Ｉescの電流値を示すこれらの信号を用いて排ガス中に含まれる煤Ｓの量を検出する方法については、特に限定されない。例えば、センサ制御部６００は、信号の電圧値と排ガス中の煤Ｓの量との対応関係が示されているマップや、信号の電圧値と排ガス中の煤Ｓの量との関係式を記憶していれば、これらを用いることによって、排ガス中に含まれる煤Ｓの量を算出することができる。

本実施形態のセンサ制御部６００は、信号ＳＷescおよび信号ＳＳescとして入力されるアナログ信号としての電圧値を所定の分解能（例えば、８ビット）によってデジタル値として取得する。また、センサ制御部６００は、入力される信号ＳＳescと信号ＳＷescのいずれにおいても電圧値の読み取り可能な範囲（フルスケールの範囲）が同じ大きさとなるように構成されている。

高感度信号としての信号ＳＳescは、低感度信号としての信号ＳＷescに比べて、信号電流Ｉescの電流値に対する感度（分解能）が高い。例えば、信号ＳＷescの１Ｖが信号電流Ｉescの１ｎＡに相当するのに対して、信号ＳＳescの１Ｖは信号電流Ｉescの１ｐＡに相当する。一方、センサ制御部６００における信号ＳＳesc，ＳＷescの電圧の分解能（最小識別可能電位差）は等しい（例えば、０．０２Ｖ）。従って、センサ制御部６００の電圧分解能に相当する信号電流Ｉescの電流値は、信号ＳＳescでは小さく（例えば、０．０２ｐＡ）、信号ＳＷescでは大きい（例えば、０．０２ｎＡ）。換言すれば、センサ制御部６００は、信号ＳＳescから、信号ＳＷescに比べて、信号電流Ｉescのより小さな変動を検出することが可能である。

よって、信号ＳＳescを用いて取得できる排ガス中の煤Ｓの量は、信号ＳＷescを用いて取得できる排ガス中の煤Ｓの量よりも最小識別可能単位が小さく精度が高い。一方、センサ制御部６００の読み取り可能な電圧範囲（例えば、０〜５Ｖ）は、信号ＳＷescの電圧範囲の全体が含まれるように設定されている。そのため、信号ＳＷescを用いて測定可能な排ガス中の煤Ｓの量の範囲は、信号ＳＳescを用いて測定可能な排ガス中の煤Ｓの量の範囲よりも広く、排ガス中の煤Ｓの量が、信号ＳＷescの全電圧範囲に相当する範囲内であれば、その全範囲において煤Ｓの量を測定することができる。

このことから、センサ制御部６００は、信号ＳＳescの電圧値が読み取り可能範囲にある場合には、信号ＳＳescを用いて排ガス中の煤Ｓの量を精度良く測定し、信号ＳＳescの電圧値が読み取り可能範囲にない場合には、広い範囲で測定可能な信号ＳＷescを用いて排ガス中の煤Ｓの量を測定することができる。

［１−５．コロナ電流測定回路］
図５は、コロナ電流測定回路７３０の概略構成を例示した説明図である。
コロナ電流測定回路７３０は、入力側と出力側との間が絶縁されたいわゆる光結合式のアイソレーションアンプとして構成されている。コロナ電流測定回路７３０の入力側は電気回路部７００（図３）の二次側に属し、出力側は電気回路部７００の一次側に属している。コロナ電流測定回路７３０は、二次側オペアンプ７３１と、Ａ／Ｄコンバータ７３２と、発光部７３３と、受光部７３４と、一次側オペアンプ７３５と、Ｄ／Ａコンバータ７３６と、を備えている。

二次側オペアンプ７３１の２つの入力端子は、配線７６１と配線７６２にそれぞれ接続されており、出力端子は、Ａ／Ｄコンバータ７３２に接続されている。二次側オペアンプ７３１は、配線７６１と配線７６２との電位差を増幅してＡ／Ｄコンバータ７３２に出力する。配線７６１と配線７６２との電位差は、抵抗値が既知のシャント抵抗２３０（図３）の両側の電位差であり、信号線２２３（図３）を流れる電流（二次側電流（Ｉdc＋Ｉtrp＋Ｉc））の電流値と相関する。すなわち、二次側オペアンプ７３１は、信号線２２３（図３）を流れる電流の電流値を示すアナログの電圧信号を増幅させてＡ／Ｄコンバータ７３２に出力する。

Ａ／Ｄコンバータ７３２は、二次側オペアンプ７３１と発光部７３３に接続されており、二次側オペアンプ７３１から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して発光部７３３に出力する。

発光部７３３は、ＬＥＤを含んで構成されており、Ａ／Ｄコンバータ７３２と二次側グランドＳＧＬに接続されている。発光部７３３は、Ａ／Ｄコンバータ７３２から出力されたデジタルの電圧信号を光信号に変換する。

受光部７３４は、フォトダイオードを含んで構成されており、一次側オペアンプ７３５と一次側グランドＰＧＬに接続されている。受光部７３４は、発光部７３３から出力される光信号を電流信号に変換して一次側オペアンプ７３５に出力する。このように、発光部７３３と受光部７３４との間は、電気的、物理的に絶縁されており、光によって信号の伝達がおこなわれる。

一次側オペアンプ７３５は、受光部７３４とＤ／Ａコンバータ７３６に接続されており、電流−電圧変換回路を含んで構成されている。一次側オペアンプ７３５は、受光部７３４から出力された電流信号を電圧信号に変換してＤ／Ａコンバータ７３６に出力する。Ｄ／Ａコンバータ７３６は、一次側オペアンプ７３５と配線７６３に接続されており、一次側オペアンプ７３５から出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換して配線７６３を介してセンサ制御部６００（図３）に出力する。コロナ電流測定回路７３０は、上述の構成を備えることによって、一次側と二次側との間の絶縁を保ちつつ、二次側の信号線２２３から入力された信号を一次側のセンサ制御部６００に出力することができる。

［１−６．センサ制御部で実行される処理］
センサ制御部６００は、マイクロコンピュータを含んで構成されており、各種処理を実行する。

センサ制御部６００は、各種処理の１つとして、イオン電流測定回路７４０からの信号ＳＳescおよび信号ＳＷescを用いて煤Ｓの量を演算する微粒子測定処理を実行する。なお、微粒子測定処理には、イオン電流測定回路７４０からの信号に基づいて測定したイオン電流Ａを、補正用情報Ｂを用いて補正するステップが含まれている。

ここで、微粒子測定処理の処理内容について説明する。図６は、微粒子測定処理の処理内容を表したフローチャートである。微粒子測定処理は、センサ制御部６００が起動されると、予め定められた周期（例えば、１００ｍＳｅｃ周期）で繰り返し実行される。

微粒子測定処理が実行されると、まず、Ｓ１１０（Ｓはステップを表す）では、補正情報取得フラグＦａがセット状態（Ｆａ＝１）であるか否かを判断し、肯定判定する場合にはＳ１５０に移行し、否定判定する場合にはＳ１２０に移行する。

なお、補正情報取得フラグＦａは、イオン電流を補正するための補正用情報を取得するタイミングであるか否かを表す内部フラグである。補正情報取得フラグＦａは、取得時期判定処理にて補正用情報の取得時期であると判定されると、セット状態（Ｆａ＝１）に設定される。

ここで、取得時期判定処理の処理内容について説明する。図７は、取得時期判定処理の処理内容を表したフローチャートである。取得時期判定処理は、センサ制御部６００が起動されると、予め定められた周期（例えば、１００ｍＳｅｃ周期）で繰り返し実行される。

取得時期判定処理が実行されると、まず、Ｓ２１０（Ｓはステップを表す）では、車両制御部４２０から停止許可信号Ｓｓｔを受信したか否かを判定しており、肯定判定するとＳ２２０に移行し、否定判定すると本処理を終了する。

なお、車両制御部４２０は、内燃機関４００の運転状態が排ガス中に煤が発生しがたい運転状態である時に、センサ制御部６００に対して停止許可信号Ｓｓｔを送信する。
Ｓ２１０で肯定判定されてＳ２２０に移行すると、Ｓ２２０では、補正情報取得フラグＦａをセット状態（Ｆａ＝１）に設定する。

Ｓ２１０で否定判定されるか、Ｓ２２０の処理が終了すると、取得時期判定処理が終了する。このような取得時期判定処理は、予め定められた周期毎に繰り返し実行される。
微粒子測定処理の説明に戻り、Ｓ１１０で否定判定されてＳ１２０に移行すると、Ｓ１２０では、イオン電流測定回路７４０から入力される低感度信号ＳＷescと高感度信号ＳＳescとを用いて、信号電流Ｉescに相当するイオン電流Ａを測定する。

次のＳ１３０では、Ｓ１２０で得られたイオン電流Ａを補正用情報Ｂを用いて補正することで、補正後イオン電流Ａ’を演算する。なお、補正用情報Ｂは、センサ制御部６００の記憶部（ＲＡＭなど）に記憶されており、Ｓ１３０で記憶部から補正用情報Ｂを読み取り、補正後イオン電流Ａ’の演算に利用している。なお、後述するＳ１６０にて補正用情報Ｂが得られていない場合には、補正用情報Ｂとしてデフォルト値（例えば、Ｂ＝５００［ｐＡ］）を用いて補正する。

次のＳ１４０では、補正後イオン電流Ａ’を用いて排ガス中に含まれる煤Ｓの量を演算する。
なお、センサ制御部６００の記憶部（ＲＡＭなど）には、例えば、補正後イオン電流Ａ’と排ガス中の煤Ｓの量との対応関係が示されているマップや、補正後イオン電流Ａ’と排ガス中の煤Ｓの量との関係式などが記憶されている。Ｓ１４０では、記憶部に記憶されたマップや関係式などを用いて、排ガス中に含まれる煤Ｓの量を演算することができる。

センサ制御部６００は、演算により得られた煤Ｓの量（微粒子の量）に関する情報を、車両制御部４２０に対して出力する。
Ｓ１１０で肯定判定されてＳ１５０に移行すると、Ｓ１５０では、絶縁トランス７２０（第１絶縁トランス７２０ａ，第２絶縁トランス７２０ｂ）をＯＦＦ状態に設定し、第１絶縁トランス７２０ａおよび第２絶縁トランス７２０ｂによる電圧変換を停止させる。

これにより、イオン発生部１１０での陽イオンＰＩの発生が停止されるともに、第２電極１３２への電圧の印加が停止される。このような状況下では、帯電室１２１にて陽イオンＰＩによる煤Ｓ（微粒子）への帯電が行われない（つまり、帯電微粒子が生成されない）ため、信号電流Ｉescが変化することはない。

次のＳ１６０では、イオン電流測定回路７４０から入力される低感度信号ＳＷescと高感度信号ＳＳescとを用いて、信号電流Ｉescに相当する電流値を演算して、その演算結果を補正用情報Ｂとして取得する。また、Ｓ１６０では、得られた補正用情報Ｂをセンサ制御部６００の記憶部（ＲＡＭなど）に記憶する処理を行う。

次のＳ１７０では、絶縁トランス７２０（第１絶縁トランス７２０ａ，第２絶縁トランス７２０ｂ）をＯＮ状態に設定し、第１絶縁トランス７２０ａおよび第２絶縁トランス７２０ｂによる電圧変換を再開させる。

これにより、イオン発生部１１０での陽イオンＰＩの発生が再開されるともに、第２電極１３２への電圧の印加が再開される。そして、煤Ｓの帯電に使用されたイオンに応じて変化する信号電流Ｉesc（換言すれば、帯電微粒子の量に応じて変化する信号電流Ｉesc）が発生する。

次のＳ１８０では、補正情報取得フラグＦａをリセット状態（Ｆａ＝０）に設定する。
Ｓ１４０またはＳ１８０の処理が終了すると、微粒子測定処理が終了する。このような微粒子測定処理は、予め定められた周期毎に繰り返し実行される。

上述のように、微粒子測定処理および取得時期判定処理を実行することで、車両制御部４２０からの停止許可信号Ｓｓｔの受信タイミングに応じて補正用情報Ｂを取得するとともに、その補正用情報Ｂを用いてイオン電流Ａを補正することで、補正後イオン電流Ａ’を得ることができる。

［１−７．効果］
以上説明したように、本実施形態の微粒子測定システム１０は、センサ制御部６００において微粒子測定処理を実行する。

微粒子測定処理には、第１絶縁トランス７２０ａおよび第２絶縁トランス７２０ｂによる電圧変換を停止させるステップ（Ｓ１５０）と、補正用情報Ｂを取得するステップ（Ｓ１６０）と、イオン電流Ａを補正用情報Ｂを用いて補正するステップ（Ｓ１３０）と、が含まれている。

Ｓ１５０が実行されて、第１絶縁トランス７２０ａおよび第２絶縁トランス７２０ｂによる電圧変換が停止されている場合には、イオン発生部１１０での陽イオンＰＩの発生が停止されるともに、第２電極１３２への電圧の印加が停止される。

しかし、微粒子センサ１００に付着した微粒子等（煤など）を介して不正電流が発生すると、その不正電流が信号電流として検出されることになる。このため、第１絶縁トランス７２０ａおよび第２絶縁トランス７２０ｂによる電圧変換の停止時に、イオン電流測定回路７４０から入力される低感度信号ＳＷescと高感度信号ＳＳescは、不正電流に応じて変化することになる。このため、Ｓ１６０で取得される補正用情報Ｂは、不正電流が反映されたものである。

このことから、補正用情報Ｂを用いて、Ｓ１２０で検出されるイオン電流Ａ（信号電流Ｉesc）を補正し、補正後イオン電流Ａ’を用いて煤Ｓの量を演算する（Ｓ１４０）ことで、不正電流の影響を抑えつつ、煤Ｓの量（微粒子の量）を測定することができる。

よって、微粒子測定システム１０は、補正用情報Ｂを用いてイオン電流Ａを補正して補正後イオン電流Ａ’を取得することで、不正電流の影響を抑えつつ煤Ｓの量（微粒子の量）を測定できるため、煤Ｓの量を測定するにあたり不正電流による測定精度の低下を抑制することができる。

次に、微粒子測定システム１０は、センサ制御部６００にて取得時期判定処理および微粒子測定処理を実行している。取得時期判定処理では、車両制御部４２０から停止許可信号Ｓｓｔを受信した場合に、補正情報取得フラグＦａをセット状態（Ｆａ＝１）に設定する。微粒子測定処理では、補正情報取得フラグＦａがセット状態に設定されると、絶縁トランス７２０（第１絶縁トランス７２０ａ，第２絶縁トランス７２０ｂ）をＯＦＦ状態に設定し（Ｓ１５０）、信号電流Ｉescに相当する電流値の演算結果を補正用情報Ｂとして取得する。

つまり、微粒子測定システム１０においては、取得時期判定処理および微粒子測定処理を実行するセンサ制御部６００が、車両制御部４２０から停止許可信号Ｓｓｔを受信した場合に、絶縁トランス７２０をＯＦＦ状態に設定して、絶縁トランス７２０による電圧変換を停止させるように構成されている。

なお、車両制御部４２０は、内燃機関４００の燃焼状態や燃料の供給量などを制御しており、内燃機関の運転状態が、排ガス中に煤Ｓが含まれない運転状態（あるいは、煤Ｓが少ない運転状態）であるか否かを判定できる。そして、車両制御部４２０は、排ガス中に煤Ｓが含まれない時（あるいは、煤Ｓが少ない時）に、センサ制御部６００に対して停止許可信号Ｓｓｔを送信する。このようにして、車両制御部４２０は、絶縁トランス７２０による電圧変換の停止許可時期をセンサ制御部６００に対して通知する。

このため、センサ制御部６００は、車両制御部４２０から停止許可信号Ｓｓｔを受信することで、排ガス中に煤Ｓが含まれない時期（あるいは、煤Ｓが少ない時期）であるか否かを判定することが可能となる。これにより、センサ制御部６００は、煤Ｓが発生しやすい時期（換言すれば、煤Ｓの量を測定する必要性が高い時期）を避けて、補正用情報Ｂを取得することができる。

よって、微粒子測定システム１０によれば、煤Ｓの量を測定する必要性が高い時期における煤Ｓの測定停止時間が長くなることを回避できるため、煤Ｓの測定精度が低下することを抑制できる。

［１−８．文言の対応関係］
ここで、文言の対応関係について説明する。
微粒子測定システム１０が微粒子測定システムの一例に相当し、微粒子センサ１００が微粒子センサの一例に相当し、センサ駆動部３００がセンサ駆動部の一例に相当し、イオン発生部１１０がイオン発生部の一例に相当し、帯電室１２１が帯電室の一例に相当し、イオン捕捉部１３０が捕捉部の一例に相当する。

第１絶縁トランス７２０ａがコロナ放電用絶縁トランスの一例に相当し、センサ制御部６００およびコロナ電流測定回路７３０がコロナ放電制御部の一例に相当する。
Ｓ１２０を実行するセンサ制御部６００およびイオン電流測定回路７４０が微粒子演算部の一例に相当し、Ｓ１１０およびＳ１５０を実行するセンサ制御部６００が電圧変換停止部の一例に相当し、Ｓ１６０を実行するセンサ制御部６００が補正情報取得部の一例に相当し、Ｓ１３０を実行するセンサ制御部６００が補正部の一例に相当する。

［２．第２実施形態］
上記実施形態では、微粒子測定処理での判定処理（絶縁トランスをＯＦＦ状態に設定するか否か、あるいは、補正用情報Ｂを取得するか否かの判定処理（Ｓ１１０））が、補正情報取得フラグＦａの状態のみに基づいて判定する判定処理であるが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。

判定方法が異なる微粒子測定処理としては、例えば、補正情報取得フラグＦａの状態に加えて、装置の初期起動時であるか否かに基づいて判定する判定処理を有する第２微粒子測定処理が挙げられる。

そこで、第２実施形態として、第１実施形態の微粒子測定システムにおいて、微粒子測定処理に代えて第２微粒子測定処理を実行するセンサ制御部を有する微粒子測定システムについて説明する。

なお、第２実施形態の微粒子測定システムは、第１実施形態と比べて、微粒子測定処理が第２微粒子測定処理に置き換えられた点以外には相違が無いため、第２微粒子測定処理を中心に説明し、同一の構成については説明を省略する。

ここで、第２微粒子測定処理の処理内容について説明する。図８は、第２微粒子測定処理の処理内容を表したフローチャートである。第２微粒子測定処理は、第１実施形態の微粒子測定処理と同様に、センサ制御部６００が起動されると、予め定められた周期（例えば、１００ｍＳｅｃ周期）で繰り返し実行される。

第２微粒子測定処理が実行されると、まず、Ｓ３１０（Ｓはステップを表す）では、補正情報取得フラグＦａがセット状態（Ｆａ＝１）であるか否か、およびこの微粒子測定システム（またはセンサ制御部）の初期起動時であるか否かを判断し、補正情報取得フラグＦａがセット状態（Ｆａ＝１）の場合、または微粒子測定システム（またはセンサ制御部）の初期起動時である場合には肯定判定し、それ以外の場合には否定判定する。そして、Ｓ３１０にて肯定判定する場合にはＳ１５０に移行し、Ｓ３１０にて否定判定する場合にはＳ１２０に移行する。

ここで、微粒子測定システム（またはセンサ制御部）の初期起動時であるか否かの判定は、微粒子測定システム（またはセンサ制御部）の起動後、Ｓ３１０の初回実行時であるか否かに基づいて判定しており、Ｓ３１０の初回実行時である場合にはＳ３１０での判定結果は肯定判定となる。

この後のＳ１２０〜Ｓ１８０での各処理内容は、第１実施形態の微粒子測定処理のＳ１２０〜Ｓ１８０と同様であるため、説明を省略する。
このような第２微粒子測定処理を実行するセンサ制御部を有する微粒子測定システムにおいては、微粒子測定システム（またはセンサ制御部）の起動後、第２微粒子測定処理のＳ３１０の初回実行時である場合には、補正情報取得フラグＦａの状態に関わらず、補正用情報Ｂを取得する処理（Ｓ１６０）を実行する。

なお、微粒子測定システム（センサ制御部）は、内燃機関の起動に伴い起動することから、第２微粒子測定処理のＳ３１０では、内燃機関４００の起動直後であるか否かを判定することができる。

これにより、第２微粒子測定処理を実行する微粒子測定システムは、車両制御部４２０からの停止許可信号Ｓｓｔを待つことなく、自身の起動直後（換言すれば、内燃機関の起動直後）に、補正用情報Ｂを取得することができる。このため、前回起動時から長期間が経過した後の起動であっても、起動直後に微粒子センサの最新状態に応じた補正用情報Ｂを取得することができ、イオン電流Ａを適切に補正することができる。

また、この微粒子測定システムは、起動直後に補正用情報Ｂを取得するのみならず、車両制御部４２０から停止許可信号Ｓｓｔを受信した場合にも補正用情報Ｂを取得することから、微粒子センサの状態変換（不正電流の変化）に応じて補正用情報Ｂを更新することができる。

よって、この微粒子測定システムは、起動直後の微粒子センサの状態やその後の微粒子センサの状態変化（不正電流の変化）に応じて、補正用情報Ｂを取得できるとともに補正後イオン電流Ａ’を取得できるため、煤Ｓの量を測定するにあたり不正電流による測定精度の低下を抑制することができる。

［３．第３実施形態］
上記実施形態では、取得時期判定処理において、補正情報取得フラグＦａをセット状態（Ｆａ＝１）に設定するか否かを、車両制御部４２０から停止許可信号Ｓｓｔを受信したか否かに基づき判定しているが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。

判定方法が異なる取得時期判定処理としては、例えば、微粒子測定システム（センサ制御部）の稼働時間に基づいて、補正情報取得フラグＦａをセット状態（Ｆａ＝１）に設定するか否かを判定する第２取得時期判定処理が挙げられる。

そこで、第３実施形態として、第１実施形態の微粒子測定システムにおいて、取得時期判定処理に代えて第２取得時期判定処理を実行するセンサ制御部を有する微粒子測定システムについて説明する。

なお、第３実施形態の微粒子測定システムは、第１実施形態と比べて、取得時期判定処理が第２取得時期判定処理に置き換えられた点以外には相違が無いため、第２取得時期判定処理を中心に説明し、同一の構成については説明を省略する。

ここで、第２取得時期判定処理の処理内容について説明する。図９は、第２取得時期判定処理の処理内容を表したフローチャートである。第２取得時期判定処理は、第１実施形態と同様に、センサ制御部６００が起動されると、予め定められた周期（例えば、１００ｍＳｅｃ周期）で繰り返し実行される。

第２取得時期判定処理が実行されると、まず、Ｓ４１０（Ｓはステップを表す）では、累積時間カウンタＮを１加算する処理（Ｎ＝Ｎ＋１）を実行する。
なお、累積時間カウンタＮは、微粒子測定システム（センサ制御装置）の記憶部のうち、システム停止時にも記憶内容を保持できる不揮発性の記憶部に記憶されており、第２取得時期判定処理のＳ４１０が実行される毎に値が加算される。このため、累積時間カウンタＮは、微粒子測定システム（センサ制御装置）の稼働累積時間に応じた値を示すと共に、内燃機関の稼働累積時間に応じた値を示す。

次のＳ４２０では、累積時間カウンタＮと予め定められた累積判定値Ｎｔｈとを比較し、累積時間カウンタＮが累積判定値Ｎｔｈよりも大きい場合には肯定判定し、累積時間カウンタＮが累積判定値Ｎｔｈと同じか小さい場合には否定判定する。そして、Ｓ４２０にて肯定判定する場合にはＳ４３０に移行し、Ｓ４２０にて否定判定する場合には第２取得時期判定処理を終了する。

なお、本実施形態の累積判定値Ｎｔｈには「１×１０^６」が設定されている。これにより、累積判定値Ｎｔｈと第２取得時期判定処理の実行周期（１００ｍＳｅｃ）との乗算で得られる停止時間Ｔｔｈ（＝Ｎｔｈ×１００ｍＳｅｃ）が経過する毎に、Ｓ４２０で肯定判定される。

Ｓ４２０で肯定判定されてＳ４３０に移行すると、Ｓ４３０では、補正情報取得フラグＦａをセット状態（Ｆａ＝１）に設定する。
次のＳ４４０では、累積時間カウンタＮをリセットする（Ｎ＝０）。

Ｓ４２０で否定判定されるか、Ｓ４４０の処理が終了すると、第２取得時期判定処理が終了する。このような第２取得時期判定処理は、第１実施形態と同様に、予め定められた周期毎に繰り返し実行される。

このような第２取得時期判定処理を実行するセンサ制御部を有する微粒子測定システムにおいては、内燃機関の稼働累積時間Ｔ１（＝Ｎ×１００ｍＳｅｃ）が停止時間Ｔｔｈを超えると（Ｓ４２０で肯定判定）、補正情報取得フラグＦａをセット状態に設定する（Ｓ４３０）。すると、微粒子測定処理にて、絶縁トランス７２０による電圧変換を停止させる処理（Ｓ１５０）と、補正用情報Ｂを取得する処理（Ｓ１６０）が実行される。

内燃機関４００の排ガス配管４０２に取り付けられた微粒子センサ１００は、排気ガスに含まれる煤などの微粒子が付着することがあり、内燃機関４００の稼働時間が長くなるほど、このような微粒子の付着が発生しやすくなる。

このため、内燃機関４００の稼働累積時間Ｔ１が停止時間Ｔｔｈを超えるタイミングで、電圧変換を停止し、補正用情報Ｂを取得することで、微粒子センサ１００における煤Ｓ（微粒子）の付着状況や微粒子センサ１００の経年劣化状態に応じた補正用情報Ｂを取得することができる。これにより、微粒子センサ１００における煤Ｓの付着状況に応じた補正用情報Ｂを取得することができ、微粒子センサ１００における煤Ｓの付着状況や経年劣化状態に応じて、煤Ｓの量を適切に補正することができる。

よって、第３実施形態の微粒子測定システムによれば、微粒子センサ１００での煤Ｓなどの付着状況や経年劣化状態に応じて煤Ｓの量を適切に補正することができ、煤Ｓの測定精度が低下することを抑制できる。

［４．他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。

例えば、微粒子測定処理での判定処理（絶縁トランスをＯＦＦ状態に設定するか否か、あるいは、補正用情報Ｂを取得するか否かの判定処理（Ｓ１１０））は、上記の各形態に限定されるものではない。上記以外の判定処理としては、例えば、微粒子測定システム（センサ制御装置）の１回の稼働期間中において、予め定められた停止周期毎に補正用情報Ｂを取得するように判定を行う判定処理が挙げられる。

このように周期的に電圧変換を停止することで、補正用情報Ｂを周期的に取得することができ、停止周期毎に更新される補正用情報Ｂに基づいて微粒子（煤Ｓ）の量を補正することができる。これにより、長期間にわたり微粒子を測定する用途においても、補正用情報が停止周期毎に更新されるため、微粒子センサの状態変化（換言すれば、微粒子などの付着状況の変化）が生じても、微粒子の量を適切に補正することができる。

よって、この微粒子測定システムによれば、微粒子センサでの微粒子などの付着状況の変化が生じても、微粒子の量を適切に補正することができ、微粒子の測定精度が低下することを抑制できる。

次に、上記実施形態では、補正用情報Ｂに関して、絶縁トランス７２０がＯＦＦ状態時の信号電流Ｉesc（イオン電流Ａ）を補正用情報Ｂとして取得する形態について説明したが、このような形態に限定されるものではない。例えば、信号電流Ｉesc（イオン電流Ａ）ではなく、微粒子の量（煤Ｓの量）を補正用情報Ｂとして取得し、補正用情報Ｂを用いて微粒子の量（煤Ｓの量）を補正する形態であってもよい。

具体的には、絶縁トランス７２０による電圧変換停止時には、信号電流Ｉesc（イオン電流Ａ）を用いて微粒子の量を演算するとともに、その微粒子の量を補正用情報Ｂとして設定する。そして、絶縁トランス７２０による電圧変換実行時には、信号電流Ｉesc（イオン電流Ａ）を用いて微粒子の量を演算するとともに、その微粒子の量を補正用情報Ｂを用いて補正することで、「補正後微粒子の量」を得るという形態であってもよい。

また、上記実施形態では、微粒子センサ１００として第２電極１３２を有する形態について説明したが、第２電極１３２を省略して微粒子センサを構成するようにしてもよい。第２電極１３２を省略しても、帯電微粒子の量に応じて微粒子の量を測定することは可能であり、第２電極１３２を省略した分だけ微粒子センサをシンプルな構成にできる。その場合には、電気回路部７００から、第２電源回路７１０ｂ、第２絶縁トランス７２０ｂ、第２整流回路７５２、ショート保護用抵抗７５４、第２配線２２２についても省略してもよい。

また、微粒子測定システムを構成する微粒子センサは、イオン発生部が排ガス帯電部の外側に並んで設けられる構成に限られることはなく、例えば、イオン発生部が排ガス帯電部内に配置される構成であってもよい。さらに、微粒子測定システムを構成する微粒子センサとしてイオン発生部を排ガス帯電部内に配置する場合には、センサ駆動部から空気供給部を省略し、微粒子センサは、帯電室に空気供給部による高圧空気の供給を行わない構成を採るようにしてもよい。このような微粒子センサとしては、例えば、本願の出願人が出願している特開２０１５−１２９７１１号公報に開示されたセンサ構造を適用することが可能であり、その開示内容の全体は参照によりここに組み込まれる。また、コロナ電流測定回路は、光結合式のアイソレーションアンプに限られることはなく、例えば、磁気結合式や容量結合式のアイソレーションアンプであってもよい。

１０…微粒子測定システム、１００…微粒子センサ、１１０…イオン発生部、１１１…イオン発生室、１１２…第１電極、１２０…排ガス帯電部、１２１…帯電室、１３０…イオン捕捉部、１３１…捕捉室、１３２…第２電極、３００…センサ駆動部、４００…内燃機関、４０２…排ガス配管、４２０…車両制御部、６００…センサ制御部、７００…電気回路部、７１０…電源回路、７１０ａ…第１電源回路、７１０ｂ…第２電源回路、７１１ａ…第１放電電圧制御回路、７１１ｂ…第２放電電圧制御回路、７１２ａ…第１トランス駆動回路、７１２ｂ…第２トランス駆動回路、７２０…絶縁トランス、７２０ａ…第１絶縁トランス、７２０ｂ…第２絶縁トランス、７３０…コロナ電流測定回路、７４０…イオン電流測定回路、ＣＳ…ケーシング、ＰＧＬ…一次側グランド、ＰＩ…陽イオン、ＳＧＬ…二次側グランド。

Claims (1)

1. 微粒子を検出する微粒子センサと、前記微粒子センサを駆動させるセンサ駆動部と、を備えて、被測定ガス中の前記微粒子の量を測定する微粒子測定システムであって、
   前記微粒子センサは、
   コロナ放電によってイオンを発生するイオン発生部と、
   前記被測定ガス中の少なくとも一部の微粒子に前記イオンを用いて帯電させて帯電微粒子を生成するための帯電室と、
   前記イオン発生部で発生させた前記イオンのうち前記微粒子の帯電に使用されなかった前記イオンの少なくとも一部を捕捉する捕捉部と、
   を備えており、
   前記センサ駆動部は、
   一次側コイルおよび二次側コイルを有し、前記コロナ放電に用いられる電力の電圧変換を行う絶縁トランスであって、前記二次側コイルが前記イオン発生部に接続されるコロナ放電用絶縁トランスと、
   前記コロナ放電用絶縁トランスにおける前記一次側コイルの基準電位を示す一次側基準電位と前記コロナ放電用絶縁トランスにおける前記二次側コイルの基準電位を示す二次側基準電位との間に流れる信号電流であって、前記帯電微粒子の量に応じて流れる信号電流を検出し、前記信号電流を用いて前記微粒子の量を演算する微粒子演算部と、
   前記捕捉部から前記二次側基準電位に流れる二次側電流を検出し、前記二次側電流を用いて前記イオン発生部から発生されるイオンの量を予め定められた目標値に近づけるように、前記コロナ放電用絶縁トランスから前記イオン発生部に供給される電力量を制御するコロナ放電制御部と、
   を備えており、
   さらに、前記センサ駆動部は、
   前記コロナ放電用絶縁トランスによる電圧変換を停止させる電圧変換停止部と、
   前記電圧変換停止部による電圧変換の停止時において、前記微粒子演算部で検出される前記信号電流または前記微粒子演算部で演算される前記微粒子の量を、補正用情報として取得する補正情報取得部と、
   前記コロナ放電用絶縁トランスによる電圧変換の実行時において、前記微粒子演算部で検出される前記信号電流または前記微粒子演算部で演算された前記微粒子の量を、前記補正用情報を用いて補正する補正部と、
   を備え、
   前記微粒子センサは、内燃機関の排気管に取り付けられており、
   前記電圧変換停止部は、前記内燃機関の稼働累積時間が予め定められた停止時間を超えると前記電圧変換を停止させる、
   微粒子測定システム。

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