JP6515706B2

JP6515706B2 - 粒子状物質検出システム

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Publication number: JP6515706B2
Application number: JP2015131415A
Authority: JP
Inventors: 幸治安藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2015-06-30
Publication date: 2019-05-22
Anticipated expiration: 2035-06-30
Also published as: JP2017015510A

Description

本発明は、排ガス中の粒子状物質の量を検出する粒子状物質センサと、該粒子状物質センサに接続した電流測定部とを備える粒子状物質検出システムに関する。

排ガス中の粒子状物質（PM: Particulate Matter）の量を測定する粒子状物質センサと、該粒子状物質センサに接続した電流測定部とを備えた粒子状物質検出システムが知られている（下記特許文献１参照）。粒子状物質センサは、互いに離間した一対の電極と、該電極を加熱するヒータと、上記電極とヒータとの間に介在する絶縁部材とを備える。

上記一対の電極間に粒子状物質が堆積すると、電極間に電流が流れる。この電流値を、上記電流測定部によって測定することにより、排ガス中の粒子状物質の量を検出するようになっている。上記粒子状物質検出システムでは、一対の電極のうち一方の電極にのみ、上記電流測定部を接続してある。

粒子状物質が多く堆積すると、電極間に流れる電流の量が飽和する。そのため、この場合、上記ヒータを発熱させて、堆積した粒子状物質を除去する必要がある。上記粒子状物質検出システムでは、発熱時におけるヒータの温度を正確に測定するため、ヒータから上記絶縁部材を介して電極に流れるリーク電流を、上記電流測定部を用いて測定している。絶縁部材の温度とリーク電流との間には相関関係があるため、リーク電流を測定することにより、絶縁部材の温度、すなわちヒータの温度を正確に測定することができる。

近年、上記リーク電流を用いて、粒子状物質センサの故障検出を行うことが検討されている。例えば、リーク電流が多すぎる場合は、上記絶縁部材が劣化していると判定できる。また、粒子状物質センサには配線が設けられており、リーク電流は、この配線を流れて、上記電流測定部によって測定される。そのため、リーク電流が少なすぎる場合は、配線が断線していると判定できる。

特開２０１２−８３１２１号公報

しかしながら、上記粒子状物質検出システムを用いて故障検出を行っても、故障を確実に検出できない可能性がある。すなわち、上述したように、上記粒子状物質検出システムでは、一対の電極のうち一方の電極にしか電流測定部を接続していない。そのため、例えば、測定したリーク電流の値を用いて、配線の断線の有無を検出しようとしても、２本の配線のうち一方の配線についてしか、断線の検出ができない。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、粒子状物質センサの故障をより確実に検出できる粒子状物質検出システムを提供しようとするものである。

本発明の一態様は、排ガス中の粒子状物質が堆積する被堆積部と、該被堆積部に設けられ、互いに離間した一対の電極と、上記被堆積部を加熱するヒータと、上記電極と上記ヒータとの間に介在する絶縁部材とを有する粒子状物質センサと、
上記一対の電極にそれぞれ電気的に接続した一対の電流測定部と、
上記粒子状物質センサ及び上記電流測定部に接続した制御回路部とを備え、
該制御回路部は、上記ヒータが発熱しているときに、該ヒータから上記絶縁部材を介して上記電極へ流れるリーク電流を、上記一対の電流測定部を用いてそれぞれ測定し、その測定値に基づいて、上記粒子状物質センサが故障しているか否かを判断するよう構成されていることを特徴とする粒子状物質検出システムにある。

上記粒子状物質検出システムは、一対の上記電流測定部を備える。また、上記制御回路部は、発熱したヒータから絶縁部材を介して電極に流れるリーク電流を、一対の電流測定部を用いてそれぞれ測定し、その測定値に基づいて、粒子状物質センサが故障しているか否かを判断するよう構成されている。
そのため、一対の電流測定部によってそれぞれ測定したリーク電流の値を、両方とも、粒子状物質センサの故障検出に利用することができる。したがって、粒子状物質センサの故障を、より確実に検出することが可能になる。例えば、電極と電流測定部とを繋ぐ配線の断線を検出する場合、２本の配線のうちいずれが断線しても、これを検出することができる。

以上のごとく、本発明によれば、粒子状物質センサの故障をより確実に検出できる粒子状物質検出システムを提供することができる。

なお、本発明では、電流測定部は、上記電極に電気的に接続している。ここで「電流測定部が電極に電気的に接続している」とは、常に接続している場合だけでなく、例えば、電流測定部と電極との間にスイッチを設け、このスイッチを切り替えることにより、電流を測定するときにのみ接続させる場合も含まれる。

実施例１における、発熱モードでの、粒子状物質検出システムの回路図。実施例１における、測定モードでの、粒子状物質検出システムの回路図。実施例１における、粒子状物質センサの分解斜視図。実施例１における、粒子状物質センサの断面図。実施例１における、粒子状物質検出システムのフローチャート。実施例１における、粒子状物質センサが正常なときの、ヒータの温度と、一対の電極間の電圧と、第１電流測定部の測定値と、第２電流測定部の測定値とのグラフ。実施例１における、第１配線が断線しているときの、ヒータの温度と、一対の電極間の電圧と、第１電流測定部の測定値と、第２電流測定部の測定値とのグラフ。実施例１における、第２配線が断線しているときの、ヒータの温度と、一対の電極間の電圧と、第１電流測定部の測定値と、第２電流測定部の測定値とのグラフ。実施例１における、ヒータが故障しているときの、ヒータの温度と、一対の電極間の電圧と、第１電流測定部の測定値と、第２電流測定部の測定値とのグラフ。実施例１における、絶縁部材が劣化しているとき、又はヒータがショート故障しているときの、ヒータの温度と、一対の電極間の電圧と、第１電流測定部の測定値と、第２電流測定部の測定値とのグラフ。実施例１における、ヒータの抵抗値と、温度との関係を表したグラフ。実施例１における、ヒータの温度と、絶縁部材の抵抗値との関係を表したグラフ。実施例２における、粒子状物質検出システムの回路図。実施例３における、絶縁部材が劣化しているとき、又はヒータがショート故障しているときの、ヒータの温度と、一対の電極間の電圧と、第１電流測定部の測定値と、第２電流測定部の測定値とのグラフ。

上記粒子状物質検出システムは、ディーゼル車に搭載するための、ディーゼル車用粒子状物質検出システムとすることができる。

（実施例１）
上記粒子状物質検出システムに係る実施例について、図１〜図１２を用いて説明する。図１に示すごとく、本例の粒子状物質検出システム１は、粒子状物質センサ２と、一対の電流測定部３（３ａ，３ｂ）と、制御回路部４とを備える。

粒子状物質センサ２は、図３に示すごとく、被堆積部２０と、一対の電極２１（２１ａ，２１ｂ）と、ヒータ２２と、絶縁部材２３とを有する。被堆積部２０には、排ガス中の粒子状物質が堆積する。また、上記一対の電極２１は、被堆積部２０に設けられており、互いに離間した状態で配されている。電極２１には、第１電極２１ａと第２電極２１ｂとがある。ヒータ２２は、被堆積部２０を加熱するために設けられている。絶縁部材２３は、電極２１とヒータ２２との間に介在している。

図１に示すごとく、電流測定部３には、第１電流測定部３ａと第２電流測定部３ｂとがある。一対の電流測定部３ａ，３ｂは、電極２１ａ，２１ｂにそれぞれ電気的に接続している。第１電流測定部３ａは第１電極２１ａに電気的に接続し、第２電流測定部３ｂは第２電極２１ｂに電気的に接続している。

制御回路部４は、粒子状物質センサ２及び電流測定部３ａ，３ｂに接続している。
制御回路部４は、ヒータ２２が発熱しているときに、ヒータ２２から絶縁部材２３を介して電極２１（２１ａ，２１ｂ）に流れるリーク電流Ｉ_Ｌを、一対の電流測定部３ａ，３ｂを用いてそれぞれ測定し、その測定値に基づいて、粒子状物質センサ２が故障しているか否かを判断するよう構成されている。

本例の粒子状物質検出システム１は、ディーゼル車に搭載される。また、本例の制御回路部４は、マイコンによって構成されている。制御回路部４には、複数のＡ／Ｄコンバータが形成されている。

制御回路部４は、排ガス中の粒子状物質の量を測定する測定モード（図２参照）と、ヒータ２２を発熱させることにより、上記被堆積部２０に堆積した粒子状物質を燃焼し、除去する発熱モード（図１参照）との、２つのモードを切り替え制御するよう構成されている。

制御回路部４は、図２に示すごとく、測定モードでは、一対の電極２１ａ，２１ｂ間に電圧Ｖｓを加える。これにより、電極２１ａ，２１間に電界を発生させ、静電気力によって粒子状物質を吸引する。粒子状物質が被堆積部２０に堆積すると、一対の電極２１ａ，２１ｂ間に検出電流Ｉが流れる。この検出電流Ｉを、第２電流測定部３ｂによって測定している。これにより、排ガス中の粒子状物質の量を測定している。

被堆積部２０に多くの粒子状物質が堆積すると、検出電流Ｉが飽和してくる。この場合、制御回路部４は、図１に示すごとく、上記発熱モードに切り替え、ヒータ２２を発熱させて、堆積した粒子状物質を燃焼させる。このとき、粒子状物質センサ２の絶縁部材２３（図３参照）が加熱される。図１２に示すごとく、絶縁部材２３の電気抵抗と温度との間には、一定の関係がある。すなわち、ヒータ２２によって加熱され、絶縁部材２３の温度が上昇すると、絶縁部材２３の電気抵抗は低下する。そのため、図１に示すごとく、ヒータ２２と電極２１（２１ａ，２１ｂ）との間にリーク電流Ｉ_Ｌが流れる。このリーク電流Ｉ_Ｌを、一対の電流測定部３ａ，３ｂを用いてそれぞれ測定している。

また、本例の粒子状物質システム１は、高電圧回路１１と、スイッチ６と、２個のオペアンプＯＰ１，ＯＰ２と、２個の抵抗Ｒ１，Ｒ２と、ヒータ駆動回路１２と、ヒータ電流検出回路１３とを備える。第１オペアンプＯＰ１と第１抵抗Ｒ１と第１Ａ／Ｄコンバータ３１とによって、上記第１電流測定部３ａが形成されている。また、第２オペアンプＯＰ２と第２抵抗Ｒ２と第２Ａ／Ｄコンバータ３２とによって、上記第２電流測定部３ｂが形成されている。

図１に示すごとく、第１オペアンプＯＰ１の非反転入力端子３８は、一定の電圧Ｖａに保持される。そのため、オペアンプの特性であるバーチャルショートにより、反転入力端子３９の電圧もＶａに保持される。また、リーク電流Ｉ_Ｌが第１抵抗Ｒ１を流れるため、第１オペアンプＯＰ１の出力電圧Ｖ_Ｏは、反転入力端子３９の電圧ＶａよりもＩ_ＬＲ１だけ低下する。したがって、
Ｖ_Ｏ＝Ｖａ−Ｉ_ＬＲ１
となる。この出力電圧ＶＯを第１Ａ／Ｄコンバータ３１によって測定することにより、リーク電流Ｉ_Ｌを測定することができる。リーク電流Ｉ_Ｌは、下記の式によって表される。
Ｉ_Ｌ＝（Ｖａ−Ｖ_Ｏ）／Ｒ１

第２電流測定部３ｂも、同様の原理によって、リーク電流Ｉ_Ｌを測定するようになっている。また、上記測定モード（図２参照）においても、第２電流測定部３ｂは、上記原理を用いて、検出電流Ｉを測定する。

一方、粒子状物質センサ２は、第１配線２４ａと第２配線２４ｂとの、２本の配線２４を備える。第１配線２４ａは第１電極２１ａに接続しており、第２配線２４ｂは第２電極２１ｂに接続している。第１電流測定部３ａは、第１配線２４ａとスイッチ６とを介して、第１電極２１ａに電気的に接続している。また、第２電流測定部３ｂは、第２配線２４ｂを介して、第２電極２１ｂに電気的に接続している。

配線２４（２４ａ，２４ｂ）は、後述する絶縁基体２９に形成された第１部分２４１と、該第１部分２４１に接続した第２部分２４２とを備える。第２部分２４２は、第１部分２４１と電流測定部３との間の電流経路をなしている。

図４に示すごとく、粒子状物質センサ２は、セラミック等からなる絶縁基体２９と、該絶縁基体２９を保持する保持部２８と、ハウジング２７と、締結部２６とを備える。図３に示すごとく、絶縁基体２９は、被覆部２９１と、電極基板２９２と、絶縁部材２３と、ヒータ基板２９３とを備える。電極基板２９２に、一対の電極２１ａ，２１ｂが形成されている。また、電極基板２９２には、配線２４（２４ａ，２４ｂ）の第１部分２４１が形成されている。被覆部２９１は、被堆積部２０を露出させた状態で、電極基板２９２を覆っている。また、ヒータ基板２９３には、上記ヒータ２２が形成されている。ヒータ基板２９３と電極基板２９２との間に、絶縁部材２３が介在している。

図４に示すごとく、ハウジング２７は、締結部２６内に配されている。このハウジング２７内に、保持部２８及び絶縁基体２９が設けられている。締結部２６の雄螺子部２６１を排管１９の雌螺子部１９１に螺合することにより、粒子状物質センサ２を排管１９に固定してある。また、上記被堆積部２０を覆うように、カバー２５１，２５２が取り付けられている。

上述したように、絶縁基体２９には、配線２４ａ，２４ｂの第１部分２４１が形成されている。この第１部分２４１に、第２部分２４２が接続している。第２部分２４２は、粒子状物質センサ２の封止ゴム２９９を貫通している。第１部分２４１と第２部分２４２とにより、上記配線２４（２４ａ，２４ｂ）が形成されている。

一方、図２に示すごとく、制御回路部４は、測定モードでは、スイッチ６を制御して、第１電極２１ａと高電圧回路１１とを接続する。また、図１に示すごとく、発熱モードでは、スイッチ６を切り替えて、第１電極２１ａを第１電流測定部３ａに接続する。

また、粒子状物質２のヒータ２２は、バッテリ端子１４と、ヒータ駆動回路１２とに接続している。バッテリ端子１４の電圧は、１０〜１６Ｖ程度である。上記高電圧回路１１は、バッテリ端子１４の電圧を昇圧し、３０〜５０Ｖにしている。

また、図１に示すごとく、本例の粒子状物質検出システム１は、ヒータ２２の温度を測定する温度測定部５を備える。温度測定部５は、３つのＡ／Ｄコンバータ３３〜３５と、ヒータ電流検出回路１３とを有する。温度測定部５は、ヒータ２２の電気抵抗であるヒータ抵抗Ｒ_Ｈを測定し、この測定値を用いて、ヒータ２２の温度を算出している。図１１に示すごとく、ヒータ２２の温度とヒータ抵抗Ｒ_Ｈとの間には、一定の関係がある。そのため、ヒータ抵抗Ｒ_Ｈを測定することにより、ヒータ２２の温度を算出することができる。

ヒータ２２の温度の測定方法をより詳細に説明する。図１に示すごとく、ヒータ配線２２９ａ，２２９ｂには、配線抵抗Ｒｐが寄生している。２本のヒータ配線２２９ａ，２２９ｂの長さは等しくされている。そのため、２本のヒータ配線２２９ａ，２２９ｂにそれぞれ寄生する配線抵抗Ｒｐは、互いに等しい。
本例では、第３Ａ／Ｄコンバータ３３と第５Ａ／Ｄコンバータ３５とを用いて、ヒータ配線２２９が接続した２つの端子２２６，２２７間の電圧Ｖ_Ｈを測定する。また、ヒータ電流検出回路１３を用いて、ヒータ２２を流れる電流ｉを測定する。そして、電圧Ｖ_Ｈと電流ｉとの測定値を用いて、ヒータ抵抗Ｒ_Ｈと２つの配線抵抗Ｒｐとの合計抵抗Ｒａを測定する。合計抵抗Ｒａは下記式（１）によって表すことができる。
Ｒａ＝Ｖ_Ｈ／ｉ＝Ｒ_Ｈ＋２Ｒｐ・・・（１）

また、本例では、第４Ａ／Ｄコンバータ３４と第５Ａ／Ｄコンバータ３５とを用いて、一方のヒータ配線２２９ｂの配線抵抗Ｒｐに加わる電圧Ｖｐを測定している。この電圧Ｖｐと上記電流ｉとの測定値を用いて、下記式（２）から、一方のヒータ配線２２９ｂに寄生する配線抵抗Ｒｐを算出することができる。
Ｒｐ＝Ｖｐ／ｉ・・・（２）

第４Ａ／Ｄコンバータ３４にはセンシング配線２２８が接続している。センシング配線２２８は、ヒータ２２の近傍に接続している。第４Ａ／Ｄコンバータ３４は、このセンシング配線２２８を介して、一方のヒータ配線２２９ｂに加わる電圧Ｖｐを測定している。センシング配線２２８にも抵抗が寄生するが、センシング配線２２８には電流が殆ど流れない。そのため、センシング配線２２８による電圧降下は無視できるほど小さく、上記電圧Ｖｐを正確に測定できるよう構成されている。

本例の温度測定部５は、上記式（１）、（２）を用いて、合計抵抗Ｒａと配線抵抗Ｒｐを測定し、さらに、下記式を用いて、ヒータ抵抗Ｒ_Ｈを算出している。つまり、合計抵抗Ｒａから２つの配線抵抗Ｒｐを減算している。これにより、配線抵抗Ｒｐの影響を受けない、ヒータ抵抗Ｒ_Ｈの正確な値を求め、ヒータ２２の温度を正確に算出するよう構成されている。
Ｒ_Ｈ＝Ｒａ−２Ｒｐ

次に、制御回路部４のフローチャートについて説明する。図５に示すごとく、制御回路部４は、まず、ステップＳ１を行う。ここでは、粒子状物質検出システム１を、上記測定モード（図２参照）にする。すなわち、ヒータ２２への通電を停止した状態で、一対の電極２１ａ，２１ｂ間に、高電圧回路１１の電圧Ｖｓを加える。これにより、排ガス中の粒子状物質を捕集し、粒子状物質の量を測定する。

ステップＳ１の後、ステップＳ２に移り、粒子状物質センサ２を再生するか否かを判断する。すなわち、ヒータ２２を発熱させて、堆積した粒子状物質を燃焼するか否かを判断する。ここでは、例えば、第２電流測定部３ｂによって測定された検出電流Ｉ（図２参照）の値に基づいて、粒子状物質センサ２を再生する必要があるか否かを判断する。または、一定の時間が経過した後、強制的に燃焼するようにしてもよい。

ステップＳ２においてＹｅｓと判断された場合は、ステップＳ３に移り、発熱モードに切り替える（図１参照）。すなわち、ヒータ２２に通電して発熱させる。その後、ステップＳ４に移り、ヒータ２２の温度が十分上昇したか否かを判断する。ここでは、上記温度測定部５を用いてヒータ２２の温度を測定し、その温度が、予め定められた温度Ｔｂよりも高くなったか否かを判断する。

ステップＳ４においてＹｅｓと判断した場合は、ステップＳ５に移る。ここでは、一対の電流測定部３ａ，３ｂを用いて、リーク電流Ｉ_Ｌを測定する。すなわち、ヒータ２２から、絶縁部材２３を介して第１電極２１ａへ流れた第１リーク電流Ｉ_Ｌ１（図１参照）を、第１電流測定部３ａによって測定すると共に、ヒータ２２から、絶縁部材２３を介して第２電極２１ｂへ流れた第２リーク電流Ｉ_Ｌ２を、第２電流測定部３ｂによって測定する。

ステップＳ５の後、ステップＳ６に移る。ここでは、測定したリーク電流Ｉ_Ｌの値を用いて、粒子状物質センサ２が故障しているか否かを判断する。例えば、リーク電流Ｉ_Ｌが、予め定められた下限値Ｉａよりも少ない場合（図７、図８参照）は、配線２４が断線していると判断する。すなわち、配線２４（２４ａ，２４ｂ）を構成する第１部分２４１と第２部分２４２（図３参照）との少なくとも一方が断線していると判断する。また、リーク電流Ｉ_Ｌが、予め定められた上限値Ｉｂよりも多い場合（図１０参照）には、絶縁部材２３の劣化と、ヒータ６の故障との、少なくとも一方が発生していると判断する。

ステップＳ６でＹｅｓ、すなわち粒子状物質センサ２が故障していると判断した場合は、ステップＳ９に移り、故障信号を発生する。これにより、ユーザに、粒子状物質センサ２の交換を促す。ここでは、単に、粒子状物質センサ２が故障したと報知することもできるが、粒子状物質センサ２のどの部位が故障したのか報知する方が好ましい。例えば、どの配線２４が断線したとか、ヒータ２２が断線したとか、故障した部位を詳細に報知することが望ましい。

ステップＳ６でＮｏ、すなわち粒子状物質センサ２が故障していないと判断した場合は、ステップＳ７に移り、ヒータ２２への通電を停止する。その後、ステップＳ８に移り、ヒータ２２の温度が充分に下がったか否かを判断する。すなわち、ヒータ２２の温度が、予め定められた温度Ｔｂ（図６参照）よりも低くなったか否かを判断する。ここでＹｅｓと判断した場合は、ステップＳ１に移り、再び測定モードを開始する。

次に、図６〜図１０を用いて、ヒータ２２の温度と、電極２１ａ，２１ｂ間の電圧と、第１電流測定部３ａの測定値と、第２電流測定部３ｂの測定値との、時間変化を表したグラフについて説明する。図６は、粒子状物質センサ２が故障していない場合のグラフである。同図に示すごとく、測定モードにおいては、ヒータ２２の温度は低くなっており、電極２１ａ，２１ｂ間に、高電圧回路１１（図２参照）の電圧Ｖｓが加わっている。このとき、第１電流測定部３ａは第１電極２１ａに接続していないため、第１電流測定部３ａによって電流は測定されない。また、第２電流測定部３ｂは、一対の電極２１ａ，２１ｂ間に流れる検出電流Ｉを測定する。粒子状物質センサ２に堆積する粒子状物質の量が増えるに従って、検出電流Ｉの値は、徐々に高くなる。

測定モードを終了した後、上述したように、発熱モードに切り替える。発熱モードでは、ヒータ２２に通電するため、ヒータ２２の温度が徐々に上昇する。これに伴い、絶縁部材２３（図１、図３参照）の抵抗値が徐々に低下する。そのため、リーク電流Ｉ_Ｌの測定値が上昇する。配線２４が断線していない場合は、一対の電流測定部３ａ，３ｂによって、比較的大きなリーク電流Ｉ_Ｌが測定される。

これに対して、第１配線２４ａが断線していた場合、図７に示すごとく、ヒータ２２の温度が充分に高くなっても、第１電流測定部３ａによってリーク電流Ｉ_Ｌが測定されなくなる。制御回路部４は、第１電流測定部３ａによって測定されるリーク電流Ｉ_Ｌが下限値Ｉａよりも少ない場合は、第１配線２４ａ（図１参照）が断線していると判断する。

同様に、第２配線２４ｂが断線していた場合、図８に示すごとく、ヒータ２２の温度が充分に高くなっても、第２電流測定部３ｂによってリーク電流Ｉ_Ｌが測定されなくなる。制御回路部４は、第２電流測定部３ｂによって測定されるリークＩ_Ｌが下限値Ｉａよりも少ない場合は、第２配線２４ｂが断線していると判断する。

また、ヒータ２２がオープン故障したり、オープン故障しかかったりしている場合は、ヒータ２２に充分に電流が流れず、図９に示すごとく、ヒータ２２の温度が十分に上昇しなくなる。そのため、絶縁部材２３（図３参照）が充分に加熱されず、絶縁部材２３の電気抵抗が低下しなくなる。したがって、一対の電流測定部３ａ，３ｂによって測定されるリーク電流Ｉ_Ｌの値が低下し、両方とも、下限値Ｉａよりも低くなる。この場合は、制御回路部４は、ヒータ２２が故障していると判断する。

絶縁部材２３が劣化している場合は、図１０に示すごとく、リーク電流Ｉ_Ｌの値が上昇する。また、ヒータ２２がショート故障し、ヒータ２２の電気抵抗が低くなった場合も、同様に、リーク電流Ｉ_Ｌの値が上昇する。すなわち、この場合には、ヒータ２２に流れる電流が増えるため、ヒータ２２の発熱量が増加する。そのため、絶縁部材２３の温度が上昇し過ぎて、リーク電流Ｉ_Ｌの値が上昇する。本例の制御回路部４は、リーク電流Ｉ_Ｌが、予め定められた上限値Ｉｂよりも多い場合は、絶縁部材２３の劣化と、ヒータ２２の故障との、少なくとも一方が発生していると判断する。

本例の作用効果について説明する。図１、図２に示すごとく、本例の粒子状物質検出システム１は、一対の電流測定部３ａ，３ｂを備える。また、上記制御回路部４は、発熱したヒータ２２から絶縁部材２３を介して電極２１ａ，２１ｂに流れるリーク電流Ｉ_Ｌ（Ｉ_Ｌ１，Ｉ_Ｌ２）を、一対の電流測定部３ａ，３ｂを用いてそれぞれ測定し、その測定値に基づいて、粒子状物質センサ２が故障しているか否かを判断するよう構成されている。
そのため、一対の電流測定部３ａ，３ｂによってそれぞれ測定したリーク電流Ｉ_Ｌ（Ｉ_Ｌ１，Ｉ_Ｌ２）の値を、両方とも、粒子状物質センサ２の故障検出に用いることができる。したがって、粒子状物質センサ２が故障したことを、より確実に検出することができる。

また、図１、図３に示すごとく、本例の粒子状物質センサ２は、２本の配線２４ａ，２４ｂを備える。個々の電流測定部３ａ，３ｂは、配線２４ａ，２４ｂを介して電極２１に電気的に接続している。制御回路部４は、測定されたリーク電流Ｉ_Ｌが、予め定められた下限値Ｉａよりも少ない場合には、配線２４が断線していると判断する。
本例では、一対の電流測定部３ａ，３ｂを用いてそれぞれリーク電流Ｉ_Ｌ（Ｉ_Ｌ１，Ｉ_Ｌ２）を測定しているため、上記構成にすると、２本の配線２４ａ，２４ｂのうち、いずれか一方が断線した場合でも、検出することができる。

また、本例の粒子状物質検出システム１は、温度検出部５（図１参照）を備える。図５に示すごとく、制御回路部４は、温度検出部５によって検出されたヒータ２２の温度が、予め定められた温度Ｔｂよりも高くなったと判断した後に、リーク電流Ｉ_Ｌを測定するよう構成されている。
そのため、ヒータ２２の温度が充分上昇してから、リーク電流Ｉ_Ｌを測定することができる。したがって、粒子状物質センサ２の故障判断を、より正確に行うことができる。

また、上記温度検出部５は、ヒータ２２の電気抵抗を測定することにより、ヒータ２２の温度を検出するよう構成されている。
そのため、専用の温度センサを設ける必要が無くなり、粒子状物質検出システム１を安価に製造することが可能になる。

また、本例の制御回路部４は、一対の電流測定部３ａ，３ｂによってそれぞれ測定されたリーク電流Ｉ_Ｌが、両方とも、予め定められた下限値Ｉａよりも少ない場合には、ヒータ２２が故障していると判断するよう構成されている。
そのため、粒子状物質センサ２のヒータ２２が故障したことを検出でき、粒子状物質の燃焼が不完全になることを抑制できる。特に本例では、上述したように、ヒータ２２の電気抵抗を測定することにより、ヒータ２２の温度を測定している。ヒータ２２が断線しかかっていると、通電したときに、ヒータ２２が充分に発熱していないのに電気抵抗が高くなることがある。そのため、ヒータ２２の電気抵抗を測定するだけでは、ヒータ２２に通電して電気抵抗が高くなったときに、ヒータ２２が正常で充分発熱したため電気抵抗が高くなったのか、充分発熱していないがヒータ２２が断線しかかっているため電気抵抗が高くなったのか、区別がつかない。しかしながら、本例のようにリーク電流Ｉ_Ｌを測定すれば、ヒータ２２が断線しかかって発熱量が少ない場合は、リーク電流Ｉ_Ｌが低減するため、ヒータ２２が断線しかかっていることを検出できる。したがって、粒子状物質センサ２を早めに交換でき、発熱モードにおいて粒子状物質の燃焼が不完全になることを抑制できる。

また、本例の制御回路部４は、リーク電流Ｉ_Ｌが予め定められた上限値Ｉｂよりも多い場合には、絶縁部材２３の劣化と、ヒータ２２の故障との、少なくとも一方が発生していると判断するよう構成されている。
そのため、粒子状物質センサ２の絶縁部材２３が劣化したり、ヒータ２２がショート故障したりした場合に、これを検出することができる。

また、本例の粒子状物質検出システム１は、図１に示すごとく、高電圧回路１１とスイッチ６とを備える。高電圧回路１１は、一対の電極２１ａ，２１ｂのうち高電位側の電極２１である第１電極２１ａに加える電圧を発生する。また、スイッチ６は、第１電極２１ａと高電圧回路１１との間に設けられている。制御回路部４は、スイッチ６を制御することにより、粒子状物質の量を測定する際（図２参照）には、第１電極２１ａと高電圧回路１１とを接続する。また、制御回路部４は、ヒータ２２を発熱させるとき（図１参照）には、第１電極２１ａと高電圧回路１１とを切り離す。
このようにすると、粒子状物質の量を測定する際（図２参照）には、第１電極２１ａに、高電圧回路１１の電圧Ｖｓを加えることができる。そのため、排ガスに含まれる粒子状物質の量を測定することができる。また、ヒータ２２を発熱させるとき（図１参照）には、高電圧回路１１と第１電極２１ａとを切り離すため、第１電極２１ａに高電圧が加わらなくなる。そのため、ヒータ２２から第１電極２１ａにリーク電流Ｉ_Ｌが流れるようになり、このリーク電流Ｉ_Ｌを第１電流測定部３ａによって測定することが可能になる。

以上のごとく、本例によれば、粒子状物質センサの故障をより確実に検出できる粒子状物質検出システムを提供することができる。

なお、上述したように本例では、一対の電流測定部３ａ，３ｂによって測定されたリーク電流Ｉ_Ｌ（Ｉ_Ｌ１，Ｉ_Ｌ２）が両方とも、下限値Ｉａよりも低い場合（図９参照）は、ヒータ２２が故障していると判断しているが、２本の配線２４が両方とも断線していると判断してもよい。

なお、本例では、ヒータ２２の電気抵抗を測定することにより、ヒータ２２の温度を検出しているが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、専用の温度センサを設けてもよい。

（実施例２）
以下の実施例においては、図面に用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものは、特に記さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。

本例は、電極２１と電流測定部３との接続方法を変更した例である。図１３に示すごとく、本例では、第１電流測定部３ａを第１電極２１ａに、常に電気接続している。本例では、発熱モードにする場合は、スイッチ６をオフにし、ヒータ２２を発熱させ、一対の電流測定部３ａ，３ｂを用いて、リーク電流Ｉ_Ｌを測定する。また、測定モードにする場合は、スイッチ６をオンにし、第１電極２１ａを高電圧回路１１に接続する。これにより、一対の電極２１ａ，２１ｂ間に、高電圧回路１１の電圧Ｖｓを加え、粒子状物質を捕集する。

本例では、測定モードにすると、高電圧回路１１から第１電流測定部３ａに電流が流れる。そのため、流れる電流の量を抑制できるように、制限抵抗Ｒ_Ｌを設けてある。また、第１抵抗Ｒ１の抵抗値を高くしてある。
その他、実施例１と同様の構成および作用効果を備える。

（実施例３）
本例は、絶縁部材２３を構成する材料を変更した例である。絶縁部材２３の材質によっては、絶縁部材２３が劣化しときに、第１電流測定部３ａおよび第２電流測定部３ｂの測定値が、図１４のグラフに示すように変化することがある。すなわち、発熱モードでは、リーク電流Ｉ_Ｌは上限値Ｉｂを超えないが、冷却モードになっても、リーク電流Ｉ_Ｌが充分に下がらず、予め定められた閾値Ｉｃよりも低くならないのである。また、ヒータ２２がショート故障した場合も、リーク電流Ｉ_Ｌは同様に変化する。

本例の制御回路部４は、この場合には、粒子状物質センサ２が故障していると判断するよう構成されている。すなわち、冷却モードになり、ヒータ２２の温度が所定値Ｔｃ以下になった後における、第１電流測定部３ａと第２電流測定部３ｂとによるリーク電流Ｉ_Ｌの測定値が、予め定められた閾値Ｉｃよりも高いと判断した場合は、絶縁部材２３の劣化と、ヒータ２２の故障との、少なくとも一方が発生していると判断する。
その他、実施例１と同様の構成および作用効果を備える。

１粒子状物質検出システム
２粒子状物質センサ
２０被堆積部
２１電極
２２ヒータ
２３絶縁部
３電流測定部
４制御回路部
Ｉ_Ｌリーク電流

Claims

排ガス中の粒子状物質が堆積する被堆積部（２０）と、該被堆積部（２０）に設けられ、互いに離間した一対の電極（２１）と、上記被堆積部（２０）を加熱するヒータ（２２）と、上記電極（２１）と上記ヒータ（２２）との間に介在する絶縁部材（２３）とを有する粒子状物質センサ（２）と、
上記一対の電極（２１）にそれぞれ電気的に接続した一対の電流測定部（３）と、
上記粒子状物質センサ（２）及び上記電流測定部（３）に接続した制御回路部（４）とを備え、
該制御回路部（４）は、上記ヒータ（２２）が発熱しているときに、該ヒータ（２２）から上記絶縁部材（２３）を介して上記電極（２１）へ流れるリーク電流（Ｉ_Ｌ）を、上記一対の電流測定部（３）を用いてそれぞれ測定し、その測定値に基づいて、上記粒子状物質センサ（２）が故障しているか否かを判断するよう構成されていることを特徴とする粒子状物質検出システム（１）。
上記粒子状物質センサ（２）は２本の配線（２４）を備え、上記電流測定部（３）は、上記配線（２４）を介して上記電極（２１）に電気的に接続しており、上記制御回路部（４）は、上記リーク電流（Ｉ_Ｌ）が予め定められた下限値（Ｉａ）よりも少ない場合には、上記配線（２４）が断線していると判断するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の粒子状物質検出システム（１）。
上記制御回路部（４）は、上記一対の電流測定部（３）によってそれぞれ測定された上記リーク電流（Ｉ_Ｌ）が両方とも、予め定められた下限値（Ｉａ）よりも少ない場合には、上記ヒータ（２２）が故障していると判断するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の粒子状物質検出システム（１）。
上記制御回路部（４）は、上記リーク電流（Ｉ_Ｌ）が予め定められた上限値（Ｉｂ）よりも多い場合には、上記絶縁部材（２３）の劣化と、上記ヒータ（２２）の故障との、少なくとも一方が発生していると判断するよう構成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の粒子状物質検出システム（１）。
上記ヒータ（２２）の温度を検出する温度検出部（５）を備え、上記制御回路部（４）は、上記温度検出部（５）によって検出された上記ヒータ（２２）の温度が、予め定められた温度（Ｔｂ）よりも高くなったと判断した後に、上記リーク電流（Ｉ_Ｌ）を測定するよう構成されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の粒子状物質検出システム（１）。
上記温度検出部（５）は、上記ヒータ（２２）の電気抵抗を測定することにより、上記ヒータ（２２）の温度を検出するよう構成されていることを特徴とする請求項５に記載の粒子状物質検出システム（１）。
上記一対の電極（２１）のうち高電位側の電極（２１）である第１電極（２１ａ）に加える電圧を発生する高電圧回路（１１）と、上記第１電極（２１ａ）と上記高電圧回路（１１）との間に設けられたスイッチ（６）とを備え、上記制御回路部（４）は、上記スイッチ（６）を制御することにより、上記粒子状物質の量を測定する際には、上記第１電極（２１ａ）と上記高電圧回路（１１）とを接続し、上記ヒータ（２２）を発熱させるときには、上記第１電極（２１ａ）と上記高電圧回路（１１）とを切り離すよう構成されていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の粒子状物質検出システム（１）。