JP6481967B2 - 制御装置 - Google Patents

Description

本発明は制御装置に関し、詳しくは、内燃機関の排気ガス中の粒子状物質を捕集して、捕集した粒子状物質の量に応じた値を出力するセンサの粒子状物質の捕集開始を制御する制御装置に関する。

従来、内燃機関から排出される排気ガス中の粒子状物質（パティキュレートマター、ＰＭ）を捕集するフィルタの故障検出装置の提案がある（例えば特許文献１参照）。特許文献１の故障検出装置では、排気ガス中の粒子状物質の量に応じた出力を発生する電気抵抗式のセンサを利用して、フィルタの故障検出を行っている。電気抵抗式のセンサは、対向する複数の電極を表面に有した絶縁体の素子を有し、それら電極間に電圧が印加されることにより排気ガス中の粒子状物質を素子に捕集させる静電捕集を実施する。粒子状物質は主に導電性を有するＳｏｏｔ（煤）から構成されているので、素子に一定量以上の粒子状物質が捕集されると電極間が導通して、素子に捕集された粒子状物質の量に応じた電流が流れる。センサは、その電流又はそれに相関した値を出力する。

特許文献１では、内燃機関の運転状態に基づいて、故障判定の基準となるフィルタを使用した場合におけるセンサ（素子）に捕集される各時点の粒子状物質量を推定し、推定した各時点の粒子状物質量の積算を行う。その積算値が所定値に達した時期より前にセンサ出力が立ち上がった場合にフィルタ故障と判定している。

特開２０１５−８１５６１号公報

ところで、この種のセンサでは、素子を加熱する加熱部を有して、その加熱部により素子に捕集された粒子状物質を燃焼除去するセンサ再生が行われる。そのセンサ再生後に静電捕集及び、排気管を流れる粒子状物質量又は素子に捕集される粒子状物質量の積算を開始している。しかし、その開始タイミングによっては、素子に捕集された実際の粒子状物質量の積算値（実際値）と、静電捕集の開始と同時に素子への捕集が開始したと想定したときにおける素子に捕集された粒子状物質量の積算値（想定値）との間に誤差が生じる。具体的には、素子近傍には、素子近傍の排気ガスの温度勾配に応じた熱泳動力が作用している。その温度勾配として素子側が高温、素子近傍の排気ガス側が低温の場合には、粒子状物質を素子から遠ざける方向に熱泳動力が作用する。その熱泳動力が大きい時に静電捕集を開始すると、熱泳動力により静電捕集の開始からしばらくの間は素子への捕集が行われず、結果、上記実際値は上記想定値よりも少なくなってしまう。

また、センサの構造によっては、静電捕集を実施していない時にも、排気ガスの流れに乗って移動する粒子状物質の慣性により粒子状物質が素子に捕集されることがある（以下、この捕集を慣性捕集という）。そのため、開始タイミングによっては、静電捕集を開始した時には慣性捕集により素子への粒子状物質の捕集が既に始まっており、その結果、上記実際値が上記想定値よりも多くなってしまう。特許文献１の手法によるフィルタの故障判定では、静電捕集の開始と同時に素子への粒子状物質の捕集が開始されることを想定しているので、実際値と想定値との間に誤差が生じると、フィルタの故障判定の精度が低下してしまう。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、センサ再生後において素子に捕集された実際の粒子状物質量の積算値（実際値）と、静電捕集の開始と同時に素子への捕集が開始したと想定したときにおける素子に捕集された粒子状物質の積算値（想定値）との間の誤差を小さくできる制御装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、第１の発明は、内燃機関（２）の排気管（３）に設けられ、対向する複数の電極（５９）が表面に配置された絶縁体の素子（５７）と前記素子を加熱する加熱部（６５）とを有し、前記電極間に電圧が印加されることにより前記排気管を流れる排気ガス中の粒子状物質を前記素子に捕集させる静電捕集を実施して、前記素子に捕集された粒子状物質の量に応じて前記電極間を流れる電流又はそれに相関する値を出力するセンサ（５）の、前記静電捕集の実施を制御する捕集制御部（１、７）と、
前記素子の温度を取得する素子温取得部（７３、Ｓ１４、１）と、
前記素子の近傍に作用する熱泳動力により前記素子への粒子状物質の捕集が不能となる前記素子の温度の下限である熱泳動力限界温度を取得する限界温度取得部（Ｓ１３、Ｓ２１、１）とを備え、
前記捕集制御部（Ｓ１４〜Ｓ１６、Ｓ２２、Ｓ２４）は、前記加熱部により前記素子に捕集された粒子状物質を燃焼除去するセンサ再生の実施後、前記素子の温度が前記熱泳動力限界温度を下回った時に前記静電捕集を開始する制御装置（１、７）である。

素子の温度が高いときには低いときに比べて熱泳動力により素子への粒子状物質の捕集が抑制され、静電捕集を実施しても素子への粒子状物質の捕集が不能となる素子温度が存在する。本発明は、熱泳動力により素子への粒子状物質の捕集が不能となる素子温度の下限（熱泳動力限界温度）を取得する。そして、センサ再生後に、素子温度が熱泳動力限界温度を下回った時に静電捕集を開始する。これにより、熱泳動力限界温度からかけ離れたタイミングで静電捕集を開始するのを抑制できるので、熱泳動力の影響で静電捕集を開始したにもかかわらず素子への粒子状物質の捕集ができないという状況を抑制できる。また、慣性捕集の影響で、静電捕集の開始時には既に捕集が始まっている状況を抑制できる。よって、上記実際値と上記想定値との間の誤差を小さくできる。

第２の発明は、内燃機関（２）の排気管（３）に設けられ、対向する複数の電極（５９）が表面に配置された絶縁体の素子（５７）と前記素子を加熱する加熱部（６５）とを有し、前記電極間に電圧が印加されることにより前記排気管を流れる排気ガス中の粒子状物質を前記素子に捕集させる静電捕集を実施して、前記素子に捕集された粒子状物質の量に応じて前記電極間を流れる電流又はそれに相関する値を出力するセンサ（５）の、前記静電捕集の実施を制御する捕集制御部（１、７）と、
前記素子の温度を取得する素子温取得部（７３、Ｓ１４１、１）とを備え、
前記捕集制御部（Ｓ１４１〜Ｓ１６）は、前記素子の近傍に作用する熱泳動力により前記素子への粒子状物質の捕集が不能となる前記素子の温度の下限を熱泳動力限界温度として、前記加熱部により前記素子に捕集された粒子状物質を燃焼除去するセンサ再生の実施後、前記素子の温度が、前記熱泳動力限界温度として取り得る範囲の中から予め定められた固定温度を下回った時に前記静電捕集を開始する制御装置（１、７）である。

第２の発明によれば、センサ再生後に、素子温度が、熱泳動力限界温度として取り得る範囲の中から予め定められた固定温度を下回った時に静電捕集を開始する。この固定温度は、取り得る熱泳動力限界温度の範囲に含まれる温度であるので、この範囲外の素子温度で静電捕集を開始してしまうのを抑制できる。これにより、上記実際値と上記想定値との間の誤差を小さくできる。また、固定温度を用いることで処理を簡素化できる。

排気浄化システムの構成図である。 ＰＭセンサの先端側の断面図である。 ＰＭセンサの素子構造と、ＳＣＵの内部構成とを示した図である。 ＰＭセンサの素子及び櫛歯電極の断面図を示し、櫛歯電極間に電圧を印加した状態を示した図である。 ＰＭセンサの素子及び櫛歯電極の断面図を示し、素子に捕集されたＰＭにより櫛歯電極間が導通した状態を示した図である。 ＤＰＦの故障判定方法を説明する図であり、（ａ）ＤＰＦ下流のＰＭ量積算値と（ｂ）ＰＭセンサの出力とのタイムチャートを示した図である。 ＰＭセンサの素子近傍に斥力の熱泳動力が作用している様子を示した図である。 ＰＭセンサの素子近傍に引力の熱泳動力が作用している様子を示した図である。 ＰＭセンサのカバー内の排気ガス温度と素子温度との差と、ＰＭセンサの出力が立ち上がるまでの期間に排気管内を流れるＰＭ量積算値との関係を示した図である。 素子近傍の排気ガス温度と熱泳動力限界温度との関係を示した図である。 センサ再生後に、素子温度が熱泳動力限界温度より高い温度の時に、静電捕集及びＰＭ量積算を開始した場合における各パラメータのタイムチャートである。 静電捕集のみでＰＭ捕集を行う形式のＰＭセンサにおける素子に対する排気ガスの流れを示した図である。 センサ再生後に、素子温度が熱泳動力限界温度より十分に低い温度の時に、静電捕集及びＰＭ量積算を開始した場合における各パラメータのタイムチャートである。 静電捕集及び慣性捕集の両方によりＰＭ捕集を行う形式のＰＭセンサにおける素子に対する排気ガスの流れを示した図である。 第１、第２実施形態におけるセンサ再生後の静電捕集及びＰＭ量積算の開始を制御する処理のフローチャートである。 第１実施形態におけるセンサ再生後の静電捕集及びＰＭ量積算の開始タイミングを説明するタイムチャートである。 第１実施形態における排気ガス温度と静電捕集開始の閾値となる素子温度（捕集開始温度）との関係を示した図である。 第２実施形態における捕集開始温度の算出処理を示すフローチャートである。 第２実施形態におけるセンサ再生後の静電捕集及びＰＭ量積算の開始タイミングを説明するタイムチャートである。 第２実施形態における排気ガス温度と静電捕集開始の閾値となる素子温度（捕集開始温度）との関係を示した図である。 第３実施形態におけるセンサ再生後の静電捕集及びＰＭ量積算の開始を制御する処理のフローチャートである。 第３実施形態における排気ガス温度と静電捕集開始の閾値となる素子温度（捕集開始温度）との関係を示した図である。 第３実施形態におけるセンサ再生後の静電捕集及びＰＭ量積算の開始タイミングを説明するタイムチャートである。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明が適用された排気浄化システムの構成図である。図１の排気浄化システムは車両に搭載されて、車両のエンジン２から排出された排気ガス中のＰＭ（粒子状物質）を除去するシステムである。エンジン２は、例えば、筒内に燃料を噴射するインジェクタを備えて、そのインジェクタから噴射された燃料が筒内で自己着火することで、車両を駆動するための動力を生み出すディーゼルエンジンである。

エンジン２の排気管３には、フィルタに相当するディーゼルパティキュレートフィルタ４（以下ＤＰＦという）が設置されている。ＤＰＦ４は公知の構造のセラミック製フィルタであり、例えば、コーディエライト等の耐熱性セラミックスをハニカム構造に成形して、ガス流路となる多数のセルを入口側または出口側が互い違いとなるように目封じして構成される。エンジン２から排出された排気ガスは、ＤＰＦ４の多孔性の隔壁を通過しながら下流へ流れ、その間に排気ガスに含まれるＰＭが捕集されて次第に堆積する。

排気管３のＤＰＦ４よりも下流には、排気ガス中のＰＭ量を検出するセンサとしての電気抵抗式のＰＭセンサ５が設けられている。ここで、図２は、ＰＭセンサ５の先端側の断面図を示している。ＰＭセンサ５は、先端側の一部（図２の部分）が排気管３内に露出する形に設けられる。ＰＭセンサ５は、第１のカバー５１と、第１のカバー５１の内側に設けられた第２のカバー５３と、第２のカバー５３の内側に設けられた素子５７とを備えている。このように、ＰＭセンサ５は、２重のカバー５１、５３により素子５７を収容した構造に構成されている。

第１のカバー５１は、先端面を有した円筒形状に形成されている。第１のカバー５１の側面には円周方向に、排気ガスをカバー５１内に導入するための多数の導入孔５２が形成されている。第１のカバー５１の先端面にはガス排出孔５６が形成されている。

第２のカバー５３は、第１のカバー５１よりも小径の、先端面を有した円筒形状に形成されている。第２のカバー５３は、第１のカバー５１の内側において第１のカバー５１と同軸に配置される。第２のカバー５３の側面には、第１のカバー５１の導入孔５２の軸方向位置と異なる軸方向位置において、円周方向に、排気ガスを第２のカバー５３内に導入するための多数の導入孔５４が形成されている。本実施形態では、導入孔５４は、導入孔５２よりも軸方向の基端側の位置に形成されている。これによれば、導入孔５２から第１のカバー５１内に導入された排気ガスは、一旦、軸方向の基端側に進行方向を変えた後、導入孔５４から第２のカバー５３内に導入される。これにより、第２のカバー５３内に水分が入ってしまうのを抑制でき、つまり素子５７への被水を抑制できる。

また、導入孔５４は、素子５７に形成された櫛歯電極５９に垂直にガスを当てるよう櫛歯電極５９と同じ軸方向位置に形成されている。なお、櫛歯電極５９と異なる軸方向位置にガス導入部を設けて、そのガス導入部を例えばルーバーのように櫛歯電極５９の方に排気ガスが流れるよう排気ガスを案内する形態に構成することで、斜めの方向から排気ガスを櫛歯電極５９に当てるようにしても良い。また、第２のカバー５３の先端面にはガス排出孔５５が形成されている。ガス排出孔５５、５６は同軸上に形成されている。第２のカバー５３内に導入されたガスは、ガス排出孔５５、５６を介して、カバー５１、５３外に排出される。

素子５７は、平板状に形成されて、第２のカバー５３内においてカバー５３の中心軸線に略一致した位置で、素子５７の板面がカバー５３の側面側に向くように、配置されている。素子５７は、セラミックス等の絶縁体により形成された絶縁基板が複数積層された構造を有する。詳しくは、素子５７は、図３に示すように、第１の絶縁基板５８と、第２の絶縁基板６４とを有する。第１の絶縁基板５８の一方の表面には白金等により櫛歯電極５９が形成されている。櫛歯電極５９は、櫛歯状となるよう間隔を空けて並置された複数の電極６０、６１から構成される。各電極６０、６１は、電極リード部６２、６３により後述の検出回路７１に設けられた直流電圧部の正極側、負極側のどちらかに接続されている。そして、電極リード部６２により正極側に接続された電極６０と、電極リード部６３により負極側に接続された電極６１とが互い違い（交互）となるよう配置される。つまり、正極側の電極６０と負極側の電極６１とが互いに向き合うように配置される。また、電極６０、６１の間隔は、どの位置においても同じ間隔となっている。

第２の絶縁基板６４は、第１の絶縁基板５８の櫛歯電極５９が形成されていない面側に積層されている。第２の絶縁基板６４の表面又は内部には、櫛歯電極５９間に捕集（付着）されたＰＭを燃焼除去するなどの目的で第１の絶縁基板５８を加熱する加熱部としてのヒータ６５が設けられている。ヒータ６５は、例えば白金（Ｐｔ）等の電熱線から構成されている。ヒータ６５は、ヒータリード部６６によりＳＣＵ７内に設けられたヒータ電源７２に接続されており、そのヒータ電源７２からの電力供給により発熱する。

ＰＭセンサ５によるＰＭの検出原理を説明する。ＰＭを検出する際には、図４に示すように、櫛歯電極５９間に予め定められた直流電圧（例えば３５Ｖの直流電圧）を印加させる。直流電圧の印加により、櫛歯電極５９間に電界が発生し、その電界により櫛歯電極５９近傍を浮遊するＰＭを引き寄せて素子５７（厳密には第１の絶縁基板５８の電極５９が形成された面）に捕集（付着）させる。以下では、櫛歯電極５９間に電圧を印加することによる素子５７へのＰＭ捕集を静電捕集という。なお、ＰＭセンサ５は、櫛歯電極５９に垂直にガスを当てるよう構成されているので、第２のカバー５３内に導入されたガスの流れに乗って移動するＰＭの慣性により、素子５７にＰＭを捕集しやすくしている。つまり、ＰＭセンサ５においては、静電捕集及び慣性捕集により素子５７にＰＭを捕集している。

ＰＭセンサ５は、素子５７に捕集されたＰＭによって櫛歯電極５９間の抵抗が変化することを利用して、素子５７に捕集されたＰＭ量に応じた出力を発生する。つまり、ＰＭセンサ５は、電極５９間の抵抗値に応じた値をＰＭ量として出力する。詳細には、素子５７へのＰＭ捕集量が少ないうちはセンサ出力は発生しない（厳密には、センサ出力が立ち上がったとみなせる閾値出力よりも小さい出力しか発生しない）。ＰＭに含まれるＳｏｏｔ成分はカーボン粒子から構成されており導電性を有するので、図５に示すように、ＰＭ捕集量が一定以上の量になった時に電極５９間が導通して、センサ出力が立ち上がる（閾値出力以上の出力が発生する）。センサ出力の立ち上がり後は、ＰＭ捕集量が多くなるほど電極５９間の抵抗が小さくなるので、電極５９間に流れる電流、つまりセンサ出力が大きくなっていく。

このように、ＰＭセンサ５は、電極５９間に電圧を印加した時に電極５９間を流れる電流又はそれに相関する値（抵抗値、電圧値）を出力する。ＰＭセンサ５の出力値は、素子５７に捕集されたＰＭ量に相関し、ひいてはＤＰＦ４下流を流れる排気ガス中のＰＭ量に相関する。

図１に示すように、ＰＭセンサ５はＳＣＵ（Ｓｅｎｓｏｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）７に接続されている。ＳＣＵ７は、図３に示すように検出回路７１とヒータ電源７２とを備えている。検出回路７１は、電極５９間に直流電圧を印加する直流電圧部と、直流電圧の印加時に電極５９間を流れる電流又はそれに相関する値を検出する検出部とを有する。

ヒータ電源７２は、ヒータリード部６６を介してヒータ６５への通電を行う部分である。ヒータ電源７２は、ヒータ６５を作動させる際には、ヒータ６５への通電量や通電時間を調整する。また、ヒータ電源７２には、ヒータ６５の温度すなわち素子５７の温度を検出する温度検出部７３が備えられている。温度検出部７３による温度検出原理に関し、ヒータ６５の温度（素子５７の温度）が高いほどヒータ６５を構成する電熱線の抵抗（ヒータ抵抗）が大きくなり、ヒータ６５に供給された通電信号に対してヒータ６５にはヒータ抵抗に応じた電流が流れる。温度検出部７３は、例えば、ヒータ抵抗に応じた電流を検出するためのシャント抵抗を備えて、そのシャント抵抗の両端電圧を、素子５７の温度に相関する値として検出する回路に構成される。ＳＣＵ７のメモリには、温度検出部７３の検出値（シャント抵抗に基づく電圧値）と、素子５７の温度との関係データが記憶されている。ＳＣＵ７は、温度検出部７３の検出値とこの関係データとに基づいて、素子５７の温度が目標温度となるように、ヒータ電源７２にヒータ６５への通電を行わせる。例えば、ＰＭセンサ５の再生においては、素子５７の温度が、ＰＭを構成する各成分（Ｓｏｏｔ、ＳＯＦ等）の全てを燃焼除去できる温度、具体的には例えば６００℃以上の温度（例えば８００℃）となるように、ヒータ６５の通電が制御される。

ＳＣＵ７は、後述のＥＣＵ１にＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信線で接続されており、双方向に通信が可能となっている。

排気浄化システムには、ＰＭセンサ５の他に、エンジン２の運転や排気ガスの浄化に必要な各種センサが設けられている。具体的には、例えば排気ガスの温度を検出する排気温センサ８１、エンジン２の回転数を検出する回転数センサ８２、車両の運転者の要求トルクを車両側に知らせるためのアクセルペダルの操作量（踏み込み量）を検出するアクセルペダルセンサ８３などが設けられている。排気温センサ８１は、例えば排気管３のＤＰＦ４とＰＭセンサ５の間の位置に設けられている。各センサ８１〜８３の検出値はＥＣＵ１に入力されるようになっている。

排気浄化システムは、排気浄化システムの全体制御を司るＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１を備えている。そのＥＣＵ１は、通常のコンピュータの構造を有するものとし、各種演算を行うＣＰＵ（図示外）や各種情報の記憶を行うＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ１１を備えている。ＥＣＵ１は、ＳＣＵ７からＰＭセンサ５の出力値を取得して、その出力値に基づいてＤＰＦ４の故障判定を行う故障判定処理を実行する。この故障判定処理は、例えば、エンジン２の始動後、ＰＭセンサ５（特に素子５７）が被水しない程度に排気管３内が乾燥したか否かの乾燥判定が成立した後、ヒータ６５を通電して素子５７に捕集されたＰＭを燃焼除去するセンサ再生を実施した後に、実行される。なお、乾燥判定においては、例えば排気温センサ８１が検出する排気ガスの温度が、結露水が蒸発により消失する所定温度（例えば１００℃）以上か否かを判定する。

故障判定処理においては、ＥＣＵ１は、先ず、ＳＣＵ７に指令をして、櫛歯電極５９間に電圧を印加させて静電捕集を開始させる。これと同時に、ＤＰＦ４が故障判定の基準となるＤＰＦ（以下基準故障ＤＰＦという）の場合におけるＤＰＦ４を通過する各時点のＰＭ量を推定し、推定した各時点のＰＭ量の積算（図６（ａ）参照）を開始する。ここで、基準故障ＤＰＦとは、故障によりＤＰＦの捕集率が著しく低下し、ＤＰＦを通過するＰＭ量が自己故障診断（ＯＢＤ：Ｏｎ−ｂｏａｒｄ−ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ）の規制値相当の量であるＤＰＦを言う。

ＰＭ量の積算値の推定方法は、具体的には、エンジン２の回転数や負荷（燃料噴射量）等のエンジン２の運転状態に基づいてエンジン２から排出される各時点でのＰＭ量、言い換えると、基準故障ＤＰＦに流入する各時点でのＰＭ量（流入ＰＭ量）を推定する。例えば、エンジン２の運転状態（回転数、負荷等）に対する単位時間当たりの流入ＰＭ量のマップをメモリ１１に予め記憶しておく。そして、そのマップから、今回のエンジン２の運転状態に対応する流入ＰＭ量を読み出せばよい。エンジン回転数は、回転数センサ８２により検出できる。エンジン負荷は、エンジン回転数及びアクセルペダルセンサ８３の検出値に基づいてＥＣＵ１が設定した燃料噴射量の指令値とすれば良い。

また、基準故障ＤＰＦのＰＭ捕集率を推定する。具体的には例えば、基準故障ＤＰＦのＰＭ捕集率として予め定められた値αを用いる。また、ＤＰＦのＰＭ捕集率は、ＤＰＦ内に堆積されているＰＭ量（ＰＭ堆積量）や排気流量によっても変わってくるので、それらＰＭ堆積量、排気流量に応じて上記ＰＭ捕集率αを補正しても良い。なお、ＰＭ堆積量は、例えば、ＤＰＦ４の前後差圧に基づいて推定すれば良い。また、排気流量は、例えば、エアフロメータで検出される吸入空気量に基づいて推定すれば良い。

そして、推定した流入ＰＭ量と基準故障ＤＰＦのＰＭ捕集率とに基づいて、基準故障ＤＰＦから流出する各時点でのＰＭ量ｆ（流出ＰＭ量）が得られる。得られた各時点の流出ＰＭ量ｆを、静電捕集開始からの経過時間に亘って積算することで、ＤＰＦ下流のＰＭ量積算値Ｆ１を求める。

なお、排気管３を流れるＰＭ量積算値Ｆ１に代えて、素子５７に捕集されたＰＭ量積算値Ｆ２を推定しても良い。この場合、例えば、ＰＭ量積算値Ｆ１を推定した後、そのＰＭ量積算値Ｆ１に１より小さい所定の捕集率（素子５７へのＰＭ捕集率）を乗じることで、ＰＭ量積算値Ｆ２を求める。この捕集率は、排気ガス流量、λ（空気過剰率）、排気ガスの温度、素子５７の温度等の各種状態にかかわらず一定値としても良いし、各種状態に応じた値を用いても良い。例えば、排気ガス流量が大きいほどＰＭはカバー５１、５３内に導入されにくくなり、カバー５１、５３に導入されたＰＭは素子５７に捕集されにくくなり、捕集されたとしても素子５７から離脱しやすくなる。よって、捕集率は、例えば、排気ガス流量が大きいほど小さい値にする。

推定した排気管３を流れるＰＭ量積算値Ｆ１又は素子５７に捕集されたＰＭ量積算値Ｆ２が所定値に達したタイミングｔ０（図６参照）の時点で既にＰＭセンサ５の出力が発生している場合、言い換えるとＰＭセンサ５の出力値が予め定められた検出閾値以上の場合（図６（ｂ）のライン１０１の場合）には、ＤＰＦ４の故障と判定する。これに対し、タイミングｔ０の時点ではまだＰＭセンサ５の出力が発生していない場合、言い換えるとＰＭセンサ５の出力値が検出閾値未満の場合（図６（ｂ）のライン１０２の場合）には、ＤＰＦ４は正常と判定する。

なお、タイミングｔ０を判定するための上記所定値は、例えば櫛歯電極５９間の導通が開始するＰＭ捕集量に相当する値に設定される。この場合、図６（ａ）のＰＭ量積算値から換算されるＰＭセンサ５の推定出力（図６（ｂ）のライン１０３）の出力発生タイミングｔ０より前に、実際の出力が発生した場合にＤＰＦ故障と判定し、出力発生タイミングｔ０より後に実際の出力が発生した場合にＤＰＦ正常と判定することを意味する。

以下では、センサ再生の実施後に、どのタイミングで静電捕集及び推定のＰＭ量積算を開始するかについて説明する。先ず、図７、図８を参照して素子５７近傍に作用する熱泳動力について説明する。図７に示すように、素子５７の温度の方が素子５７近傍の排気ガス温度よりも高い場合には、素子５７の近傍エリアにおいては素子５７から離れるほど低温となる温度勾配が形成されて、その温度勾配により素子５７から遠ざける熱泳動力（斥力）がＰＭに作用する。反対に、素子５７近傍の排気ガス温度の方が素子５７の温度よりも高い場合には、図８に示すように、素子５７の近傍エリアにおいては素子５７に近づくほど低温となる温度勾配が形成されて、その温度勾配により素子５７に引き寄せる熱泳動力（引力）がＰＭに作用する。熱泳動力は、素子５７の温度Ｔ１と、素子５７近傍の排気ガス温度Ｔ２との温度差が大きいほど大きくなる。なお、素子５７近傍の排気ガスとは、素子５７との間で熱泳動力が作用するエリアに存在する排気ガスをいい、具体的には第２のカバー５３内の排気ガスをいう。

ここで、図９は、素子の温度Ｔ１とＰＭセンサのカバー内の排気ガス温度Ｔ２（カバー内温度）との差ΔＴ（＝Ｔ１−Ｔ２）と、ＰＭセンサの出力が立ち上がるまでの期間に排気管内を流れるＰＭ量積算値ΣＰＭとの関係を示している。また、図９では、カバー内温度が２００℃の場合と、３００℃の場合とで、温度差ΔＴとＰＭ量積算値ΣＰＭとの関係を示している。また、図９の実験では、排気ガスの流速は１０ｍ／ｓ、Ｓｏｏｔ濃度は３ｍｇ／ｍ^３としている。

図９に示すように、温度差ΔＴがマイナス側に大きくなるほど、ＰＭを素子から遠ざける熱泳動力が大きくなり、ＰＭセンサの出力が立ち上がるまでの期間が長くなる（ＰＭの検出感度が低下する）。よって、温度差ΔＴがマイナス側に大きくなるほど、ＰＭ量積算値ΣＰＭが大きくなる。そして、カバー内ガス温度が２００℃の場合では、温度差ΔＴが‐１００℃よりマイナス側に大きくなると、ＰＭを素子から遠ざける熱泳動力により素子へのＰＭ捕集が不能となって、ＰＭセンサの出力の立ち上がりが発生しない。他方、カバー内ガス温度が３００℃の場合では、温度差ΔＴが‐８０℃よりマイナス側に大きくなると、ＰＭセンサの出力が発生しない。以上より、カバー内ガス温度が２００℃の場合では、−１００℃の温度差ΔＴが、熱泳動力により素子へのＰＭ捕集が不能となる温度差ΔＴの領域と、熱泳動力が作用してもＰＭ捕集が可能である温度差ΔＴの領域とを区分する限界温度差となる。同様に、カバー内ガス温度が３００℃の場合では、−８０℃の温度差ΔＴが限界温度差となる。

また、カバー内ガス温度が２００℃の条件で、限界温度差である‐１００℃を与える素子温度は３００℃となる。この３００℃は、カバー内ガス温度が２００℃の条件で、熱泳動力により素子へのＰＭ捕集が不能となる素子温度の下限である熱泳動力限界温度である。また、カバー内ガス温度が３００℃の条件では、限界温度差である‐８０℃を与える素子温度は３８０℃となる。この３８０℃は、カバー内ガス温度が３００℃の条件における熱泳動力限界温度である。

そして、図９の結果から、図１０に示す、素子近傍の排気ガス温度と熱泳動力限界温度との関係が求まる。図１０に示すように、素子近傍の排気ガス温度に応じて熱泳動力限界温度が変化し、具体的には、排気ガス温度が高いほど熱泳動力限界温度が高くなる。なお、素子近傍の排気ガス温度（素子を収容したカバー内の排気ガス温度）は、素子近傍以外（素子遠方）の位置での排気ガス温度（カバー外の排気ガス温度）と同等か、異なっていたとしても素子近傍以外の位置での排気ガス温度に応じて変化する。つまり、素子近傍以外の位置での排気ガス温度が高いと、素子近傍の排気ガス温度も高くなる。よって、素子近傍に作用する熱泳動力の方向や大きさは、素子近傍以外の位置での排気ガス温度と素子温度との大小関係によって決まるとも言える。ひいては、熱泳動力限界温度は、素子近傍以外の位置での排気ガス温度に応じて変化するとも言える。よって、図１０の横軸は、素子近傍以外の排気ガス温度に置き換えることができる。

従来では、熱泳動力を考慮しないで、センサ再生後に静電捕集及びＰＭ量積算を開始していたので、以下に説明する問題がある。ここで、図１１は、センサ再生後に、素子温度が熱泳動力限界温度より高い温度の時に、静電捕集及びＰＭ量積算を開始した場合における各パラメータのタイムチャートを示している。詳しくは、上から、素子温度（同図（ａ））、静電捕集の実行／停止（同図（ｂ））、ＤＰＦ下流の排気管を流れるＰＭ量又はＰＭセンサ（素子）に捕集されたＰＭ量の積算値（同図（ｃ））を示している。図１１（ｃ）では、ＰＭセンサの出力から換算される実際のＰＭ量積算値を実線で示し、エンジン運転状態に基づく推定のＰＭ量積算値を点線で示している。なお、図１１（ｃ）の推定値（点線）は、上記基準故障ＤＰＦの場合におけるＰＭ量積算値を示しているが、静電捕集の開始と同時に素子へのＰＭ捕集が開始したと想定したときにおける素子に捕集されたＰＭ量の積算値（想定値）に相当する。

また、図１１は、図１２に示す、ＰＭセンサのカバー内において、素子の電極形成面に平行に排気ガスを流す形式のＰＭセンサを使用した場合のタイムチャートを示している。図１２のＰＭセンサにおいては慣性捕集が行われず、つまり静電捕集のみで素子へのＰＭ捕集が行われる。

センサ再生の実施後、素子温度は時間経過に伴い次第に低下していき（図１１（ａ）参照）、素子温度の低下がある程度進んだ段階で静電捕集及びＰＭ量積算を開始する。このとき、熱泳動力を考慮しないと、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、素子温度が熱泳動力限界温度より高い時に、静電捕集を開始してしまう場合がある。また、図１１（ｃ）の点線で示すように、静電捕集の開始と同時に、ＰＭ量の積算を開始する。この場合、静電捕集の開始時には素子温度は熱泳動力限界温度より高くなっているので、静電捕集の開始からしばらくの間（素子温度が熱泳動力限界温度を下回るまでの間）は、素子にＰＭを捕集できない。その結果、図１１（ｃ）に示すように、実際のＰＭ量積算値と、推定のＰＭ量積算値との間で誤差が生じ、具体的には、実際のＰＭ量積算値は、推定のＰＭ量積算値よりも小さい。なお、推定のＰＭ量積算値は基準故障ＤＰＦを想定した場合のＰＭ量積算値である一方で、実際のＰＭ量積算値はＤＰＦの故障状態（正常か故障かの違いや故障の場合には故障の程度）によって変化する。ここで言う誤差とは、ＤＰＦの故障状態に起因した実際のＰＭ量積算値と推定のＰＭ量積算値との差は問題にしておらず、素子へのＰＭ捕集の開始が静電捕集の開始からずれることによる実際のＰＭ量積算値と推定のＰＭ量積算値との誤差を意味する。

また、図１３は、センサ再生後に、素子温度が熱泳動力限界温度より十分に低い温度の時に、静電捕集及びＰＭ量積算を開始した場合における各パラメータのタイムチャートを示している。図１３の各パラメータは図１１と同じである。なお、図１３は、図１４に示す、ＰＭセンサのカバー内において、素子の電極に向けて排気ガスの流れを当てる形式のＰＭセンサ（つまり図２のＰＭセンサ５と同様の構造のＰＭセンサ）を使用した場合のタイムチャートを示している。図１４のＰＭセンサにおいては静電捕集に加えて慣性捕集によってもＰＭ捕集が行われる。

図１３の例では、エンジン運転状態に基づくＰＭ量積算値の推定（図１３（ｃ）の点線）は静電捕集の開始と同時に開始する一方で、実際の素子へのＰＭ捕集（図１３（ｃ）の実線）は静電捕集の開始から遅れて開始している。これは、素子温度が熱泳動力限界温度を下回ると静電捕集を実施していなくても慣性捕集により素子へのＰＭ捕集が開始するためである。このように、素子温度が熱泳動力限界温度よりも十分に低温の時に静電捕集及びＰＭ量積算の推定を開始すると、図１３（ｃ）に示すように、実際のＰＭ量積算値と推定のＰＭ量積算値との間に誤差が生じ、具体的には、実際のＰＭ量積算値は推定のＰＭ量積算値よりも大きい。

なお、図１１（ｃ）、図１３（ｃ）の誤差を言い換えると、素子に捕集された実際のＰＭ量積算値（図１１（ｃ）、図１３（ｃ）の実線に相当）と、静電捕集の開始と同時に素子へのＰＭ捕集が開始したと想定したときにおける素子に捕集されたＰＭ量積算値（図１１（ｃ）、図１３（ｃ）の点線に相当）との間に誤差が生じることを意味する。

実際のＰＭ量積算値と推定のＰＭ量積算値との間に誤差が生じるとＤＰＦの故障判定の精度が低下する。以上の問題に鑑み、ＥＣＵ１は、熱泳動力限界温度に基づいて、センサ再生後の静電捕集及びＰＭ量積算の開始を制御している。以下、この制御の詳細を説明する。図１５は、ＥＣＵ１が実行する、センサ再生後の静電捕集及びＰＭ量積算の開始を制御する処理のフローチャートである。図１５の処理は例えばエンジン２の始動と同時に開始し、エンジン２が停止するまで所定周期で繰り返し実行される。また、図１６は、図１５の処理に関連する各パラメータのタイムチャートを示している。詳しくは、上から、素子温度（同図（ａ））、静電捕集の実行／停止（同図（ｂ））、推定のＰＭ量積算値（同図（ｃ））、及び排気ガス温度（同図（ｄ））を示している。図１６（ｃ）では、推定のＰＭ量積算値として、ＤＰＦ４が基準故障ＤＰＦである場合におけるＤＰＦ４下流の排気管を流れるＰＭ量積算値の推定値を実線で示し、ＤＰＦ４が基準故障ＤＰＦである場合における素子５７に捕集されたＰＭ量積算値の推定値を一点鎖線で示している。また、図１６（ｄ）の排気ガス温度として２００℃を例示している。

また、図１５の処理の前提として、図１７に示す、排気ガス温度と静電捕集開始の閾値となる素子温度（捕集開始温度）との関係が記憶されているものとする。図１７には、捕集開始温度（実線）の他に、（１）ＰＭ燃焼温度下限、（２）絶縁限界温度、（３）熱泳動力限界温度を図示している。（１）のＰＭ燃焼温度下限はＰＭが燃焼する温度の下限を意味し、具体的には例えば６００℃である。（２）の絶縁限界温度は、素子５７が絶縁体としての性質を確保できる上限温度を意味し、素子５７の材質に応じた値（例えば３００℃〜５００℃程度）となる。絶縁限界温度より素子５７が高温となると、素子５７の絶縁抵抗が著しく低下して、櫛歯電極５９間に電圧を印加した時に素子５７内に電流が流れてしまう。結果、素子５７に同一のＰＭ量が捕集されていたとしても、素子温度が絶縁限界温度未満の正常時に対してＰＭセンサ５の出力が変化してしまい、ＤＰＦ４の故障判定の精度が低下してしまう。

また、（３）の熱泳動力限界温度は、図１０の熱泳動力限界温度と同じである。図１７の捕集開始温度（実線）は、（３）の熱泳動力限界温度に一致した温度に設定されている。つまり、図１７の関係は図１０の関係と同じであり、メモリ１１には図１０の関係が記憶されていることと同義である。なお、図１７の横軸の排気ガスは、素子５７近傍の排気ガス温度、具体的には第２のカバー５３内の排気ガス温度であっても良いし、素子５７近傍以外の位置での排気ガス温度、具体的には排気温センサ８１（図１参照）が設置された位置での排気ガス温度であっても良い。また、本実施形態においては、（３）の熱泳動力限界温度は、（１）のＰＭ燃焼温度下限、（２）の絶縁限界温度よりも低温であることを想定している。

図１５の処理を開始すると、センサ再生が完了したか否かを判断する（Ｓ１１）。センサ再生が未だ完了していない場合、具体的にはセンサ再生を未だ実施していない、又はセンサ再生の実施中の場合には（Ｓ１１：Ｎｏ）、図１５の処理を終了する。センサ再生を完了した場合には（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、次に、静電捕集が未実施か否かを判断する（Ｓ１２）。静電捕集を実施中の場合には（Ｓ１２：Ｎｏ）、図１５の処理を終了する。

静電捕集の未実施の場合には（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、静電捕集及びＰＭ量積算を開始させる閾値となる素子５７の温度である捕集開始温度を算出する（Ｓ１３）。具体的には、排気温センサ８１が検出する排気ガス温度を取得する。この場合、図１７の横軸の排気ガス温度は、排気温センサ８１が設置された位置での排気ガス温度であるものとする。なお、素子５７近傍の排気ガス温度を検出する手段を設けて、Ｓ１３では、その手段により素子５７近傍の排気ガス温度を取得しても良い。その手段としては、例えばＰＭセンサ５内に温度センサを設けて、その温度センサの検出値を取得する。また、素子５７近傍の排気ガス温度は、排気温センサ８１が検出する排気ガス温度に相関すると考えられる。よって、排気温センサ８１が検出する排気ガス温度と素子５７近傍の排気ガス温度との相関関係を予め調べてメモリ１１に記憶しておく。そして、その相関関係と排気温センサ８１が検出する排気ガス温度とに基づいて、素子５７近傍の排気ガス温度を推定しても良い。なお、排気温センサ８１が検出する排気ガス温度と、素子５７近傍の排気ガス温度とが同等である場合には、排気温センサ８１が検出する排気ガス温度を、素子５７近傍の排気ガス温度として取得する。Ｓ１３では、取得した排気ガス温度と図１７の関係とに基づいて、排気ガス温度に応じた熱泳動力限界温度を捕集開始温度として算出する。例えば、図１６（ｄ）のように排気ガス温度が２００℃の場合には、その２００℃に応じた熱泳動力限界温度（例えば３００℃）を求めて、この熱泳動力限界温度（例えば３００℃）を捕集開始温度とする。

次に、素子５７の温度がＳ１３で求めた捕集開始温度（熱泳動力限界温度）を下回ったか否かを判断する（Ｓ１４）。ここで、「素子５７の温度が捕集開始温度を下回った」とは、素子５７の温度が捕集開始温度を下回った瞬間を想定しており、具体的には、前回時点で検出した素子５７の温度が捕集開始温度以上であり、今回時点で検出した素子５７の温度が捕集開始温度未満の場合を言う。前回時点で検出した素子５７の温度が既に捕集開始温度を下回っている場合は、ここでいう「素子５７の温度が捕集開始温度を下回った」には含まない。つまり、「素子５７の温度が捕集開始温度を下回った」とは、素子５７の温度が捕集開始温度より低温であるものの、捕集開始温度に可能な限り近い温度の時を想定している。Ｓ１４では、素子５７の温度が、捕集開始温度以上の状態から捕集開始温度未満の状態に変わったか否かを判断することを意味する。

図１６（ａ）に示すようにセンサ再生の完了後は時間の経過にしたがって徐々に素子５７の温度が低下していく。ＥＣＵ１は、ＳＣＵ７に指令をして、温度検出部７３（図３参照）によりセンサ再生後の素子温度を継続的に検出させて、検出させた素子温度を取得する。ＳＣＵ７は、素子温度を検出する際には、素子５７が昇温しない程度にヒータ６５を微通電して、その微通電時にヒータ６５に流れる電流（ヒータ抵抗）を温度検出部７３に検出させて、その検出値から素子温度を求める（Ｓ１４）。

素子温度が捕集開始温度以上の場合には（Ｓ１４：Ｎｏ）、静電捕集及びＰＭ量積算を停止して（Ｓ１６）、図１５の処理を終了する。素子温度が捕集開始温度を下回った時に（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、静電捕集及びＰＭ量積算を開始する（Ｓ１５）（図１６も参照）。Ｓ１５の後、図１５の処理を終了する。

このように、本実施形態では、排気ガス温度に応じた熱泳動力限界温度を求めて、センサ再生後に素子５７の温度がこの熱泳動力限界温度を下回った時（瞬間）に、静電捕集及びＰＭ量積算を開始する。これによって、熱泳動力限界温度からかけ離れたタイミングで、静電捕集及びＰＭ量積算が開始されてしまうのを抑制できる。その結果、熱泳動力により静電捕集を開始したにもかかわらず素子５７へのＰＭ捕集が行われないという状況を抑制できる。また、慣性捕集により静電捕集を開始した時には既に素子５７へのＰＭ捕集が開始しているという状況を抑制できる。ゆえに、実際に素子５７に捕集されたＰＭ量積算値（実際値）と、静電捕集の開始と同時に素子５７へのＰＭ捕集が開始したと想定したときの素子５７に捕集されたＰＭ量積算値（想定値）との誤差を小さくできる。また、上記実際値と、図１６（ｃ）のＰＭ量積算値の推定値との誤差を小さくでき、ＤＰＦ４の故障判定の精度が低下してしまうのを抑制できる。また、排気ガス温度に基づいて熱泳動力限界温度を取得するので、今回の排気ガス温度に応じた正確な熱泳動力限界温度を取得できる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を上記実施形態と異なる部分を中心に説明する。本実施形態では、図１５のＳ１３の内容が第１実施形態と異なっており、それ以外は第１実施形態と同じである。以下、図１５のＳ１３の詳細を説明する。Ｓ１３では、具体的には図１８のフローチャートの処理を実行する。図１８の処理に移行すると、先ず、素子５７近傍の排気ガス温度又は素子５７近傍以外の位置での排気ガス温度（排気温センサ８１の検出値）を取得して、取得した排気ガス温度と、メモリ１１に記憶された図１０の関係とに基づいて、排気ガス温度に応じた熱泳動力限界温度を算出する（Ｓ２１）。

次に、Ｓ２１で算出した熱泳動力限界温度と、素子５７が絶縁体としての性質を確保できる上限温度として予め定められた絶縁限界温度とを比較する（Ｓ２２）。熱泳動力限界温度が絶縁限界温度より小さい場合には、捕集開始温度を熱泳動力限界温度に設定する（Ｓ２４）。熱泳動力限界温度が絶縁限界温度以上の場合には、捕集開始温度を絶縁限界温度に設定する（Ｓ２３）。Ｓ２３又はＳ２４の後、図１８の処理を終了して、図１５の処理に戻る。

ここで、図１９は、本実施形態を適用した場合の、図１６と同じパラメータのタイムチャートを示している。図１９では、排気ガス温度を３００℃として（図１９（ｄ）参照）、その３００℃に応じた熱泳動力限界温度が絶縁限界温度よりも高い場合におけるタイムチャートを例示している。また、図２０は、本実施形態における排気ガス温度と捕集開始温度との関係を示している。図２０には、捕集開始温度（実線）の他に、（１）ＰＭ燃焼温度下限、（２）絶縁限界温度、（３）熱泳動力限界温度を図示している。本実施形態では、図２０に示すように、排気ガス温度がある温度Ｔ０より低温範囲では、絶縁限界温度のほうが熱泳動力限界温度より高温となっているのに対し、ある温度Ｔ０より高温範囲では、熱泳動力限界温度のほうが絶縁限界温度よりも高温となることを想定している。捕集開始温度は、絶縁限界温度のほうが熱泳動力限界温度より高温となる範囲では熱泳動力限界温度に設定され、熱泳動力限界温度のほうが絶縁限界温度よりも高温となる範囲では絶縁限界温度に設定される。

図２０の例では、排気ガス温度が３００℃の場合には、熱泳動力限界温度のほうが絶縁限界温度よりも高温であるので、絶縁限界温度が捕集開始温度に設定される。この場合、図１５のＳ１４では、素子温度が捕集開始温度としての絶縁限界温度を下回ったか否かを判断し、下回っていない間は（Ｓ１４：Ｎｏ）静電捕集及びＰＭ量積算を停止し（Ｓ１６）、下回った時に静電捕集及びＰＭ量積算を開始する（Ｓ１５）（図１９も参照）。

これによって、第１実施形態と同様の効果が得られることに加えて、絶縁限界温度以上の温度で静電捕集を開始してしまうことによるＰＭセンサ５の出力の精度低下及びＤＰＦ４の故障判定の精度低下を抑制できる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態を上記実施形態と異なる部分を中心に説明する。本実施形態では、ＥＣＵ１は、図１５の処理に代えて、図２１の処理を実行する。図２１において、図１５の処理と同一の処理には同一の符号を付している。図２１の処理においては、センサ再生が完了し、静電捕集が未実施の場合には（Ｓ１１：Ｙｅｓ、Ｓ１２：Ｙｅｓ）、次に、素子５７の温度が予め定められた捕集開始温度を下回ったか否かを判断する（Ｓ１４１）。第１実施形態では、排気ガス温度に応じて変化する熱泳動力限界温度を算出して、この熱泳動力限界温度を捕集開始温度に設定していたが、本実施形態の捕集開始温度は、排気ガス温度にかかわらず一定の固定温度に設定される。

ここで、図２２は、本実施形態における排気ガス温度と捕集開始温度との関係を示している。図２２には、捕集開始温度（実線）の他に、（１）ＰＭ燃焼温度下限、（２）絶縁限界温度、（３）熱泳動力限界温度を図示している。図２２に示すように、排気ガス温度が取り得る範囲（例えば８００℃以下の範囲）をＰＭセンサ５の使用領域として定める。そして、この使用領域に対して取り得る熱泳動力限界温度の範囲を予め調べて、その熱泳動力限界温度の範囲に含まれる温度のうち最高温度を捕集開始温度として予め定めておく。言い換えると、排気ガス温度として取り得る範囲のうち最高排気ガス温度Ｔｍａｘ（例えば８００℃）での熱泳動力限界温度を予め調べておき、その熱泳動力限界温度を捕集開始温度として定める。例えば排気ガス温度が２００℃の場合には、捕集開始温度は、熱泳動力限界温度よりも高温となっている。また、捕集開始温度は、ＰＭ燃焼温度下限及び絶縁限界温度よりも低温に設定される。このようにして予め定めた捕集開始温度はメモリ１１に記憶しておく。

Ｓ１４１では、素子温度がメモリ１１に記憶された捕集開始温度を下回ったか否かを判断する。下回っていない場合には（Ｓ１４１：Ｎｏ）静電捕集及びＰＭ量積算を停止し（Ｓ１６）、下回った時に（Ｓ１４１：Ｙｅｓ）静電捕集及びＰＭ量積算を開始する（Ｓ１５）。

図２３には、本実施形態を適用した場合の、図１６と同じパラメータのタイムチャートを示している。図２３では、排気ガス温度を２００℃としている（図２３（ｄ）参照）。図２３に示すように、排気ガス温度が２００℃の時の熱泳動力限界温度よりも高温の捕集開始温度が予め定められて（図２３（ａ）参照）、その捕集開始温度を閾値として静電捕集及びＰＭ量積算を開始している（図２３（ｂ）、（ｃ）参照）。

このように、本実施形態では、素子温度が実際の熱泳動力限界温度よりも高温（捕集開始温度）の時に静電捕集及びＰＭ量積算を開始する。このようにするのは以下の理由によるものである。

すなわち、素子温度が熱泳動力限界温度より高温の時に静電捕集及びＰＭ量積算を開始すると、素子温度が熱泳動力限界温度を下回るまでの間は、素子へのＰＭ捕集が開始されない。これにより、実際に素子に捕集されたＰＭ量積算値（実際値）と、静電捕集の開始と同時に素子へのＰＭ捕集が開始したと想定したときの素子に捕集されたＰＭ量積算値（想定値）との間で誤差Ａが生じる。

一方、素子温度が熱泳動力限界温度より十分に低い温度の時に静電捕集及びＰＭ量積算を開始したとする。この場合、素子温度が熱泳動力限界温度を下回った瞬間に慣性捕集により素子へのＰＭ捕集が開始され、つまり静電捕集の開始時には慣性捕集により既に素子へのＰＭ捕集が開始されている。これによっても、上記実際値と上記想定値との間で誤差Ｂが生じる。

ここで、誤差Ａと誤差Ｂを比較した場合、エンジン運転状態に応じて排気ガス流速やＳｏｏｔ濃度が大きく変化（変化の速度も速い）するため、誤差Ａのばらつきより誤差Ｂのばらつきのほうが大きい。

以上より、誤差Ｂをできるだけ小さくするために、ＰＭセンサの使用領域において取り得る熱泳動力限界温度の範囲のうち最高温度を捕集開始温度に設定している。これによれば、誤差Ａを含むことになるが、誤差Ｂを可能なかぎり小さくでき、結果として、実際値と想定値との間の誤差を小さくできる。また、捕集開始温度は、ＰＭセンサの使用領域において取り得る熱泳動力限界温度の範囲に含まれる温度であるので、その範囲外の素子温度で静電捕集を開始してしまう場合に比べて、実際値と想定値との間の誤差を小さくできる。よって、ＤＰＦの故障判定の精度が低下するのを抑制できる。

また、本実施形態では、捕集開始温度を予め定められた固定温度とすることで、排気ガス温度に応じた熱泳動力限界温度をその都度求める必要がなく、処理を簡素化できる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載を逸脱しない限度で種々の変更が可能である。例えば、第２実施形態では、ＰＭ燃焼温度下限より絶縁限界温度が低温であることを想定していた。仮に、絶縁限界温度のほうがＰＭ燃焼温度下限（例えば６００℃）より高温の場合には、熱泳動力限界温度がＰＭ燃焼温度下限より高温となる領域ではＰＭ燃焼温度下限を捕集開始温度に設定しても良い。

また、上記実施形態では静電捕集及び慣性捕集の両方でＰＭ捕集を行うＰＭセンサを用いた例を示したが、静電捕集のみでＰＭ捕集を行うＰＭセンサ（図１２に示すＰＭセンサ）を用いても良い。この場合、第３実施形態においては、慣性捕集を考慮する必要がない、つまり上記誤差Ｂを考慮する必要がないので、上記誤差Ａを可能なかぎり小さくすることを狙って、ＰＭセンサの使用領域（排気ガス温度の取り得る範囲）において取り得る熱泳動力限界温度の範囲のうち最低温度を捕集開始温度に設定しても良い。

また、第３実施形態では、誤差Ａのばらつきより誤差Ｂのばらつきのほうが大きいことを前提としていた。逆に、誤差Ｂのばらつきのほうが誤差Ａのばらつきより大きい場合や、誤差Ａのばらつきと誤差Ｂのばらつきとが同等である場合には、ＰＭセンサの使用領域において取り得る熱泳動力限界温度の範囲のうち最高温度以外の温度（例えば最低温度や中間温度）に捕集開始温度を設定しても良い。

また、第１、第２実施形態では、排気ガス温度に基づいて熱泳動力限界温度を求めていたが、排気ガス温度に加えて、排気ガス流速やＳｏｏｔ濃度に基づいて熱泳動力限界温度を求めても良い。これによれば、より正確な熱泳動力限界温度が得られる。排気ガス流速やＳｏｏｔ濃度は、例えばエンジンの運転状態（エンジン回転数、燃料噴射量等）から推定すれば良い。

なお、上記実施形態において、ＥＣＵ１及びＳＣＵ７が制御装置に相当する。また、図１５のＳ１４〜Ｓ１６、図１８のＳ２２〜Ｓ２４、図２１のＳ１４１〜Ｓ１６の処理を実行するＥＣＵ１及びＳＣＵ７が捕集制御部に相当する。温度検出部７３及び図１５のＳ１４の処理、図２１のＳ１４１の処理を実行するＥＣＵ１が素子温取得部に相当する。図１５のＳ１３、図１８のＳ２１の処理を実行するＥＣＵ１が限界温度取得部、ガス温取得部に相当する。ＥＣＵ１が推定部及び判定部に相当する。

１ ＥＣＵ
２ エンジン（内燃機関）
３ 排気管
４ ＤＰＦ（フィルタ）
５ ＰＭセンサ（センサ）
５７ 素子
５９ 櫛歯電極（電極）
６５ ヒータ（加熱部）
７３ 温度検出部

Claims (8)

1. 内燃機関（２）の排気管（３）に設けられ、対向する複数の電極（５９）が表面に配置された絶縁体の素子（５７）と前記素子を加熱する加熱部（６５）とを有し、前記電極間に電圧が印加されることにより前記排気管を流れる排気ガス中の粒子状物質を前記素子に捕集させる静電捕集を実施して、前記素子に捕集された粒子状物質の量に応じて前記電極間を流れる電流又はそれに相関する値を出力するセンサ（５）の、前記静電捕集の実施を制御する捕集制御部（１、７）と、
   前記素子の温度を取得する素子温取得部（７３、Ｓ１４、１）と、
   前記素子の近傍に作用する熱泳動力により前記素子への粒子状物質の捕集が不能となる前記素子の温度の下限である熱泳動力限界温度を取得する限界温度取得部（Ｓ１３、Ｓ２１、１）とを備え、
   前記捕集制御部（Ｓ１４〜Ｓ１６、Ｓ２２、Ｓ２４）は、前記加熱部により前記素子に捕集された粒子状物質を燃焼除去するセンサ再生の実施後、前記素子の温度が前記熱泳動力限界温度を下回った時に前記静電捕集を開始する制御装置（１、７）。
2. 排気ガスの温度を取得するガス温取得部（Ｓ１３、Ｓ２１、１）を備え、
   前記限界温度取得部は、前記ガス温取得部が取得した排気ガスの温度に応じた前記熱泳動力限界温度を取得する請求項１に記載の制御装置。
3. 前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記センサが設けられた位置での前記排気管を流れる各時点の粒子状物質量又は前記素子に捕集される各時点の粒子状物質量を推定し、推定した各時点の粒子状物質量の積算を行う推定部（１）を備え、
   前記推定部（Ｓ１５）は、前記センサ再生の実施後、前記静電捕集の開始と同時に前記積算を開始する請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記捕集制御部（Ｓ１４〜Ｓ１６、Ｓ２２、Ｓ２３）は、前記熱泳動力限界温度が、粒子状物質が燃焼する燃焼温度の下限と、前記素子の絶縁体としての性質を確保できる上限温度として予め定められた絶縁限界温度のうち低い方よりも高い場合には、前記センサ再生の実施後、前記素子の温度が前記低い方の温度を下回った時に前記静電捕集を開始する請求項１〜３のいずれか１項に記載の制御装置。
5. 内燃機関（２）の排気管（３）に設けられ、対向する複数の電極（５９）が表面に配置された絶縁体の素子（５７）と前記素子を加熱する加熱部（６５）とを有し、前記電極間に電圧が印加されることにより前記排気管を流れる排気ガス中の粒子状物質を前記素子に捕集させる静電捕集を実施して、前記素子に捕集された粒子状物質の量に応じて前記電極間を流れる電流又はそれに相関する値を出力するセンサ（５）の、前記静電捕集の実施を制御する捕集制御部（１、７）と、
   前記素子の温度を取得する素子温取得部（７３、Ｓ１４１、１）とを備え、
   前記捕集制御部（Ｓ１４１〜Ｓ１６）は、前記素子の近傍に作用する熱泳動力により前記素子への粒子状物質の捕集が不能となる前記素子の温度の下限を熱泳動力限界温度として、前記加熱部により前記素子に捕集された粒子状物質を燃焼除去するセンサ再生の実施後、前記素子の温度が、前記熱泳動力限界温度として取り得る範囲の中から予め定められた固定温度を下回った時に前記静電捕集を開始する制御装置（１、７）。
6. 前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記センサが設けられた位置での前記排気管を流れる各時点の粒子状物質量又は前記素子に捕集される各時点の粒子状物質量を推定し、推定した各時点の粒子状物質量の積算を行う推定部（１）を備え、
   前記推定部（Ｓ１５）は、前記センサ再生の実施後、前記静電捕集の開始と同時に前記積算を開始する請求項５に記載の制御装置。
7. 前記固定温度は前記範囲の最高温度である請求項５又は６に記載の制御装置。
8. 前記センサは、前記排気管に配置された粒子状物質を捕集するフィルタ（４）より下流に設けられ、
   前記推定部は、前記フィルタが故障判定の基準となるフィルタである場合における粒子状物質量の積算を行い、
   前記推定部が推定した積算値と前記センサの出力値とに基づいて前記フィルタの故障判定を行う判定部（１）を備える請求項３又は６に記載の制御装置。

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