JP6665434B2 - Particulate matter detection system - Google Patents

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本発明は、排ガス中の粒子状物質の量を測定する粒子状物質センサと、該粒子状物質に接続した電流測定部と、これらに接続した制御回路部とを備える粒子状物質検出システムに関する。   The present invention relates to a particulate matter detection system including a particulate matter sensor that measures the amount of particulate matter in exhaust gas, a current measuring unit connected to the particulate matter, and a control circuit unit connected to these.

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、これらに接続した制御回路部とを備える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を備える。   Particulate matter sensor for measuring the amount of particulate matter (PM: Particulate Matter) in exhaust gas, a current measuring unit connected to the particulate matter sensor, and a control circuit unit connected to them A system is known (see Patent Document 1 below). The particulate matter sensor includes a pair of electrodes separated from each other and a heater for heating the electrodes.

制御回路部は、測定モードと燃焼モードとを切り替え制御するよう構成されている。測定モードでは、粒子状物質センサの上記一対の電極間に電圧を加える。このようにすると、静電気力によって粒子状物質が集まり、電極間に電流が流れる。この電流値を測定することにより、排ガス中の粒子状物質の量を算出するようになっている。また、測定モードを暫く続けると、電極間に多くの粒子状物質が堆積し、電流が飽和する。したがって、この場合には、上記燃焼モードに切り替えて、ヒータを発熱させ、堆積した粒子状物質を燃焼させる。これにより、粒子状物質センサを再生するよう構成されている。   The control circuit is configured to control switching between the measurement mode and the combustion mode. In the measurement mode, a voltage is applied between the pair of electrodes of the particulate matter sensor. In this case, the particulate matter is collected by the electrostatic force, and a current flows between the electrodes. By measuring this current value, the amount of particulate matter in the exhaust gas is calculated. If the measurement mode is continued for a while, a large amount of particulate matter accumulates between the electrodes, and the current is saturated. Therefore, in this case, the mode is switched to the combustion mode, the heater is heated, and the deposited particulate matter is burned. Thus, the particulate matter sensor is regenerated.

特開特開２０１２−３７３７３号公報JP-A-2012-37373

しかしながら、上記粒子状物質検出システムは、粒子状物質の量を充分正確に測定できない場合があり得る。すなわち、粒子状物質センサは、燃焼モードを行っても、粒子状物質が充分に燃焼されず、電極間に粒子状物質が残ることがある。この状態で測定モードに切り替えると、粒子状物質センサが充分再生していないため、粒子状物質の量を正確に測定できない可能性がある。   However, the particulate matter detection system may not be able to measure the amount of particulate matter sufficiently accurately. That is, even if the particulate matter sensor performs the combustion mode, the particulate matter may not be sufficiently burned, and the particulate matter may remain between the electrodes. If the mode is switched to the measurement mode in this state, there is a possibility that the amount of the particulate matter cannot be measured accurately because the particulate matter sensor is not sufficiently regenerated.

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、排ガス中の粒子状物質の量をより正確に測定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。   The present invention has been made in view of the above background, and has as its object to provide a particulate matter detection system that can more accurately measure the amount of particulate matter in exhaust gas.

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、上記一対の電極と上記ヒータとの間に介在する絶縁部材と、上記一対の電極に電気的に接続した一対の配線とを有する粒子状物質センサと、
上記一対の電極のうち一方の上記電極に上記一対の配線のうち一方の上記配線を介して電気的に接続した電流測定部と、
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、上記ヒータへの通電を停止した状態で上記一対の電極間に電圧を加え、上記一対の電極間に流れる電流を上記電流測定部によって測定する測定モードと、該測定モードよりも上記一対の電極間に加える電圧を低くした状態で上記ヒータを発熱させ、上記被堆積部に堆積した上記粒子状物質を燃焼する燃焼モードと、を切り替え制御し、
上記制御回路部は、上記燃焼モードを終了した後、上記ヒータへの通電を停止して、上記ヒータの温度が低くなってから、上記測定モードに切り替えると共に、上記燃焼モードから上記測定モードへ切り替えた直後における上記電流の測定値が、予め定められた閾値よりも高い場合には、上記被堆積部に上記粒子状物質が残っていると判断し、上記燃焼モードを再び行うことを繰り返すよう構成されており、かつ、
上記燃焼モードを再び行う処理を、予め定められた回数よりも多い回数、連続して行った場合には、上記粒子状物質センサが故障していると判断し、
上記電流の測定値が上記閾値以下であり、上記被堆積部に上記粒子状物質が残っていると判断されない場合には、上記電流の向きと値に基づいて、上記配線の異常の有無を判断し、
上記燃焼モードにおいては、上記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。 One embodiment of the present invention is a deposition portion on which particulate matter in exhaust gas is deposited, a pair of electrodes provided in the deposition portion and separated from each other, a heater for heating the deposition portion, and the pair of electrodes . An insulating member interposed between the electrode and the heater, and a particulate matter sensor having a pair of wires electrically connected to the pair of electrodes ,
A current measuring unit electrically connected to one of the electrodes of the pair of electrodes via one of the pair of wirings ;
A control circuit unit connected to the particulate matter sensor and the current measurement unit,
The control circuit unit applies a voltage between the pair of electrodes in a state in which power supply to the heater is stopped, and a measurement mode in which a current flowing between the pair of electrodes is measured by the current measurement unit. Also, the heater is heated in a state where the voltage applied between the pair of electrodes is reduced, and a combustion mode in which the particulate matter deposited on the deposition target portion is burned is switched and controlled.
After ending the combustion mode, the control circuit unit stops energization of the heater, switches to the measurement mode after the temperature of the heater decreases, and switches from the combustion mode to the measurement mode. If the measured value of the current immediately after the measurement is higher than a predetermined threshold, it is determined that the particulate matter remains in the portion to be deposited, and the combustion mode is repeated. Has been done, and
The process of performing the combustion mode again, the number of times greater than a predetermined number, if continuously performed, it is determined that the particulate matter sensor is broken ,
If the measured value of the current is equal to or less than the threshold and it is not determined that the particulate matter remains in the portion to be deposited, it is determined whether or not the wiring is abnormal based on the direction and value of the current. And
In the combustion mode, it is configured to determine whether the particulate matter sensor has failed based on a measured value of a leak current flowing from the heater to the electrode via the insulating member . And a particulate matter detection system.

上記粒子状物質検出システムは、燃焼モードから測定モードへ切り替えた直後における電流の測定値が、予め定められた閾値よりも高い場合には、被堆積部に粒子状物質が残っていると判断し、燃焼モードを再び行うよう構成されている。
そのため、粒子状物質が燃焼不足で被堆積部に残っている場合は、燃焼モードが再び行われ、被堆積部の粒子状物質が充分に燃焼してから、排ガス中の粒子状物質の測定が行われる。したがって、被堆積部に粒子状物質が残っている状態で、排ガス中の粒子状物質の測定が行われることを抑制でき、排ガス中の粒子状物質の量を、正確に測定することが可能になる。 The particulate matter detection system determines that particulate matter remains in the portion to be deposited if the measured value of the current immediately after switching from the combustion mode to the measurement mode is higher than a predetermined threshold. , The combustion mode is performed again.
Therefore, if the particulate matter remains in the portion to be deposited due to insufficient combustion, the combustion mode is performed again, and the particulate matter in the exhaust gas is measured after the particulate matter in the portion to be deposited is sufficiently burned. Done. Therefore, it is possible to suppress the measurement of the particulate matter in the exhaust gas while the particulate matter remains in the portion to be deposited, and to accurately measure the amount of the particulate matter in the exhaust gas. Become.

以上のごとく、本発明によれば、排ガス中の粒子状物質の量をより正確に測定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。   As described above, according to the present invention, a particulate matter detection system that can more accurately measure the amount of particulate matter in exhaust gas can be provided.

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。FIG. 2 is a circuit diagram of the particulate matter detection system in the measurement mode in the first embodiment. 実施例１における、燃焼モードでの、粒子状物質検出システムの回路図。FIG. 2 is a circuit diagram of the particulate matter detection system in the combustion mode according to the first embodiment. 実施例１における、粒子状物質センサの分解斜視図。FIG. 2 is an exploded perspective view of the particulate matter sensor according to the first embodiment. 実施例１における、制御回路部のフローチャート。5 is a flowchart of a control circuit unit according to the first embodiment. 図４に続くフローチャート。The flowchart following FIG. 実施例１における、粒子状物質が充分に燃焼したときの、ヒータの温度と、第１電極の電圧と、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。5 is a graph of a heater temperature, a voltage of a first electrode, a measured value of a first current measuring unit, and a measured value of a second current measuring unit when the particulate matter is sufficiently burned in Example 1. 実施例１における、粒子状物質の燃焼不足が生じたときの、ヒータの温度と、第１電極の電圧と、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。Graph of the heater temperature, the voltage of the first electrode, the measurement value of the first current measurement unit, and the measurement value of the second current measurement unit when the insufficient combustion of the particulate matter occurs in the first embodiment. . 実施例１における、ヒータの温度と、電気抵抗との関係を表したグラフ。4 is a graph showing a relationship between a heater temperature and electric resistance in the first embodiment. 実施例２における、制御回路部のフローチャートの一部。9 is a part of a flowchart of a control circuit unit in the second embodiment. 実施例２における、第１配線及び第２配線がＧＮＤにショートしたときの、ヒータの温度と、第１電極の電圧と、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。In Example 2, when the first wiring and the second wiring are short-circuited to GND, the temperature of the heater, the voltage of the first electrode, the measured value of the first current measuring unit, and the measured value of the second current measuring unit And graphs. 実施例３における、制御回路部のフローチャートの一部。9 is a part of a flowchart of a control circuit unit in the third embodiment. 実施例３における、第１配線が断線したときの、ヒータの温度と、第１電極の電圧と、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。13 is a graph of a heater temperature, a voltage of a first electrode, a measured value of a first current measuring unit, and a measured value of a second current measuring unit when the first wiring is disconnected in the third embodiment. 実施例３における、ヒータが故障したときの、ヒータの温度と、第１電極の電圧と、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。13 is a graph of a heater temperature, a voltage of a first electrode, a measured value of a first current measuring unit, and a measured value of a second current measuring unit when the heater fails in the third embodiment. 実施例３における、絶縁部材が劣化したときの、ヒータの温度と、第１電極の電圧と、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。13 is a graph of the temperature of the heater, the voltage of the first electrode, the measured value of the first current measuring unit, and the measured value of the second current measuring unit when the insulating member is deteriorated in the third embodiment. 実施例４における、制御回路部のフローチャートの一部。14 is a part of a flowchart of a control circuit unit in the fourth embodiment. 実施例５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。FIG. 15 is a circuit diagram of a particulate matter detection system in a heat generation mode according to the fifth embodiment.

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。   The particulate matter detection system may be a diesel vehicle particulate matter detection system to be mounted on a diesel vehicle.

（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８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、電流測定部３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。一対の電極２１は、被堆積部２０に設けられており、互いに離間している。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。 (Example 1)
An embodiment of the particulate matter detection system will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the particulate matter detection system 1 of the present example includes a particulate matter sensor 2, a current measuring unit 3, and a control circuit unit 4. As shown in FIG. 3, the particulate matter sensor 2 includes a portion 20 to be deposited, a pair of electrodes 21 (21a, 21b), and a heater 22. Particulate matter in the exhaust gas is deposited on the portion 20 to be deposited. The pair of electrodes 21 are provided on the portion 20 to be deposited, and are separated from each other. The heater 22 is provided to heat the portion 20 to be deposited.

電極２１には、第１電極２１ａと第２電極２１ｂとがある。図１に示すごとく、第２電極２１ｂは、上記電流測定部３に接続している。第１電極２１ａは、後述する補助電流測定部３’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３に接続している。 The electrodes 21 include a first electrode 21a and a second electrode 21b. As shown in FIG. 1, the second electrode 21b is connected to the current measuring unit 3. The first electrode 21a is connected to an auxiliary current measuring unit 3 'described later.
The control circuit unit 4 is connected to the particulate matter sensor 2 and the current measuring unit 3.

制御回路部４は、測定モード（図１参照）と燃焼モード（図２参照）とを切り替え制御するよう構成されている。測定モードでは、図１に示すごとく、ヒータ２２への通電を停止した状態で一対の電極２１間に電圧Ｖｓを加える。これにより、電極２１ａ，２１ｂ間に電界を発生させ、静電気力によって粒子状物質を捕集する。電極２１ａ，２１ｂ間に粒子状物質が堆積すると、電流Ｉが流れる。この電流Ｉを、電流測定部３によって測定する。
燃焼モードでは、上記測定モードよりも一対の電極２１間に加わる電圧を低くした状態で、ヒータ２２を発熱させ、被堆積部２０に堆積した粒子状物質を燃焼する。 The control circuit unit 4 is configured to control switching between a measurement mode (see FIG. 1) and a combustion mode (see FIG. 2). In the measurement mode, as shown in FIG. 1, the voltage Vs is applied between the pair of electrodes 21 while the power supply to the heater 22 is stopped. Thus, an electric field is generated between the electrodes 21a and 21b, and the particulate matter is collected by the electrostatic force. When particulate matter accumulates between the electrodes 21a and 21b, a current I flows. This current I is measured by the current measuring unit 3.
In the combustion mode, the heater 22 generates heat in a state where the voltage applied between the pair of electrodes 21 is lower than in the measurement mode, and the particulate matter deposited on the deposition target portion 20 is burned.

制御回路部４は、燃焼モードから測定モードへ切り替えた直後における電流Ｉの測定値が、予め定められた閾値Ｉｂよりも高い場合には、被堆積部２０に粒子状物質が残っていると判断し、燃焼モードを再び行うよう構成されている。   When the measured value of the current I immediately after switching from the combustion mode to the measurement mode is higher than the predetermined threshold value Ib, the control circuit unit 4 determines that the particulate matter remains in the portion 20 to be deposited. And the combustion mode is performed again.

本例の粒子状物質検出システム１は、ディ−ゼル車に搭載して用いられる。制御回路部４は、マイコンによって構成されている。マイコンには、複数のＡ／Ｄコンバータが形成されている。また、本例の粒子状物質検出システム１は、高電圧回路１１と、スイッチ６と、補助電流測定部３’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。   The particulate matter detection system 1 of this example is used by being mounted on a diesel vehicle. The control circuit unit 4 is configured by a microcomputer. A plurality of A / D converters are formed in the microcomputer. Further, the particulate matter detection system 1 of the present example includes a high voltage circuit 11, a switch 6, an auxiliary current measurement unit 3 ', a heater drive circuit 12, and a heater current detection circuit 13.

図１に示すごとく、電流測定部３は、電流電圧変換回路３１と、電圧測定回路３２とによって構成されている。電流電圧変換回路３１は、オペアンプＯＰと抵抗Ｒとを備える。抵抗Ｒは、オペアンプＯＰの反転入力端子３９と出力端子３７との間に接続している。また、電圧測定回路３２は、Ａ／Ｄコンバータ３２０によって構成されている。電圧測定回路３２は、オペアンプＯＰの出力電圧Ｖｏを測定する。 As shown in FIG. 1, the current measuring unit 3 includes a current-voltage conversion circuit 31 and a voltage measurement circuit 32. The current-voltage conversion circuit 31 includes an operational amplifier OP and a resistor R. The resistor R is connected between the inverting input terminal 39 and the output terminal 37 of the operational amplifier OP. Further, the voltage measurement circuit 32 includes an A / D converter 320. The voltage measuring circuit 32 measures the output voltage Vo of the operational amplifier OP.

オペアンプＯＰの非反転入力端子３８は、所定の電圧（以下、非反転入力端子電圧Ｖａとも記す）に保持される。オペアンプＯＰ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（以下、反転入力端子電圧Ｖａ’とも記す）は、非反転入力端子電圧Ｖａと略等しい値になる。   The non-inverting input terminal 38 of the operational amplifier OP is maintained at a predetermined voltage (hereinafter, also referred to as a non-inverting input terminal voltage Va). Due to the virtual short which is a characteristic of the operational amplifier OP, the voltage of the inverting input terminal 39 (hereinafter also referred to as the inverting input terminal voltage Va ') becomes substantially equal to the non-inverting input terminal voltage Va.

本例の制御回路部４は、測定モードでは、ヒータ２２への通電を停止し、図１に示すごとく、スイッチ６を制御して、第１電極２１ａを高電圧回路１１に接続する。そのため、電極２１間に電圧Ｖｓが加わり、粒子状物質が捕集されて、電極２１間に電流Ｉが流れる。この電流Ｉを、電流測定部３によって測定する。これにより、排ガスに含まれる粒子状物質の量を測定する。
電流Ｉは、オペアンプＯＰの反転入力端子３９には流れ込まず、抵抗Ｒを流れる。そのため、抵抗Ｒにおいて電圧がＲＩだけ降下する。したがって、オペアンプＯＰの出力電圧Ｖｏは、以下の式で表される値になる。
Ｖｏ＝Ｖａ’−ＲＩ
この式を変形すると、電流Ｉは、下記式（１）によって表されることが分かる。
Ｉ＝（Ｖａ’−Ｖｏ）／Ｒ ・・・（１） In the measurement mode, the control circuit unit 4 of this example stops energization of the heater 22 and controls the switch 6 to connect the first electrode 21a to the high-voltage circuit 11 as shown in FIG. Therefore, the voltage Vs is applied between the electrodes 21, the particulate matter is collected, and the current I flows between the electrodes 21. This current I is measured by the current measuring unit 3. Thereby, the amount of the particulate matter contained in the exhaust gas is measured.
The current I does not flow into the inverting input terminal 39 of the operational amplifier OP, but flows through the resistor R. Therefore, the voltage at the resistor R drops by RI. Therefore, the output voltage Vo of the operational amplifier OP has a value represented by the following equation.
Vo = Va'-RI
By transforming this equation, it can be seen that the current I is represented by the following equation (1).
I = (Va′−Vo) / R (1)

制御回路部４は、反転入力端子電圧Ｖａ’および抵抗Ｒの値を記憶している。そして、電圧測定回路３２によって測定した出力電圧Ｖｏの値を用いて、上記式（１）から、電流Ｉを算出する。これにより、排ガス中の粒子状物質の量を算出するよう構成されている。   The control circuit section 4 stores the inverted input terminal voltage Va 'and the value of the resistor R. Then, using the value of the output voltage Vo measured by the voltage measuring circuit 32, the current I is calculated from the above equation (1). Thereby, it is configured to calculate the amount of the particulate matter in the exhaust gas.

また、上記補助電流測定部３’も、電流測定部３と同様の構成になっている。補助電流測定部３’の反転入力端子３９の電圧は、Ｖｂ’に保持される。補助電流測定部３’の反転入力端子電圧Ｖｂ’は、電流測定部３の反転入力端子電圧Ｖａ’と略等しい値になっている。   The auxiliary current measuring section 3 'has the same configuration as the current measuring section 3. The voltage at the inverting input terminal 39 of the auxiliary current measuring unit 3 'is held at Vb'. The inverted input terminal voltage Vb 'of the auxiliary current measuring unit 3' has a value substantially equal to the inverted input terminal voltage Va 'of the current measuring unit 3.

一方、本例の制御回路部４は、図２に示すごとく、燃焼モードでは、スイッチ６を制御し、第１電極２１ａを補助電流測定部３’に接続する。この状態でヒータ駆動回路１２を駆動し、ヒータ２２を発熱させる。   On the other hand, as shown in FIG. 2, the control circuit unit 4 of this example controls the switch 6 in the combustion mode, and connects the first electrode 21a to the auxiliary current measuring unit 3 '. In this state, the heater drive circuit 12 is driven to cause the heater 22 to generate heat.

また、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ＲＨ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８に示すごとく、ヒータ２２の温度とヒータ抵抗ＲＨとの間には、一定の関係がある。そのため、ヒータ抵抗ＲＨ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。 Further, the particulate matter detection system 1 of the present example includes a temperature measuring unit 5 that measures the temperature of the heater 22. The temperature measurement unit 5 has three A / D converters 33 to 35 and a heater current detection circuit 13. The temperature measuring unit 5 measures the heater resistance RH , which is the electric resistance of the heater 22, and calculates the temperature of the heater 22 using the measured value. As shown in FIG. 8, there is a certain relationship between the temperature of the heater 22 and the heater resistance RH . Therefore, the temperature of the heater 22 can be calculated by measuring the heater resistance RH .

ヒータ２２の温度の測定方法をより詳細に説明する。図２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ＶＨ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ＶＨと電流ｉとの測定値を用いて、ヒータ抵抗ＲＨ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（２）によって表すことができる。
Ｒａ＝ＶＨ／ｉ＝ＲＨ＋２Ｒｐ ・・・（２） A method for measuring the temperature of the heater 22 will be described in more detail. As shown in FIG. 2, a wiring resistance Rp is parasitic on the heater wirings 229a and 229b. The lengths of the two heater wires 229a and 229b are equal. Therefore, the wiring resistances Rp parasitic on the two heater wires 229a and 229b are equal to each other.
In this example, using the first 3A / D converter 33 and a second 5A / D converter 35, the heater wire 229 to measure the voltage V H between the two terminals 226, 227 connected. Further, the current i flowing through the heater 22 is measured using the heater current detection circuit 13. Then, using the measured values of the voltage VH and the current i, the total resistance Ra of the heater resistance RH and the two wiring resistances Rp is measured. The total resistance Ra can be represented by the following equation (2).
Ra = V H / i = R H + 2Rp (2)

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に寄生した配線抵抗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（３）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 ・・・（３） Further, in this example, the voltage Vp applied to the wiring resistance Rp parasitic on one heater wiring 229b is measured using the fourth A / D converter 34 and the fifth A / D converter 35. Using the measured value of the voltage Vp and the current i, the wiring resistance Rp parasitic on one heater wiring 229b can be calculated from the following equation (3).
Rp = Vp / i (3)

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。   The sensing wiring 228 is connected to the fourth A / D converter 34. The sensing wiring 228 is connected near the heater 22. The fourth A / D converter 34 measures the voltage Vp applied to one heater wiring 229b via the sensing wiring 228. Although a resistance is also parasitic on the sensing wiring 228, almost no current flows through the sensing wiring 228. Therefore, the voltage drop due to the sensing wiring 228 is so small that it can be ignored, and the voltage Vp can be measured accurately.

本例の温度測定部５は、上記式（２）、（３）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ＲＨ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ＲＨ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。
ＲＨ＝Ｒａ−２Ｒｐ The temperature measuring section 5 of this example measures the total resistance Ra and the wiring resistance Rp using the above equations (2) and (3), and further calculates the heater resistance RH using the following equation. . That is, two wiring resistances Rp are subtracted from the total resistance Ra. Thus, an accurate value of the heater resistance RH , which is not affected by the wiring resistance Rp, is obtained, and the temperature of the heater 22 is accurately calculated.
R H = Ra-2Rp

次に、制御回路部４の動作について説明する。図４に示すごとく、制御回路部４は、まず、粒子状物質センサ２を再生するか否かを判断する（ステップＳ１）。ここでは、例えば、電極２１間に流れる電流Ｉを測定し、その値が飽和している場合は、再生する（Ｙｅｓ）と判断する。ステップＳ１でＹｅｓと判断された場合は、ステップＳ２に移り、燃焼モードに切り替える。すなわち、スイッチ６を制御して、第１電極２１ａを補助電流測定部３’に接続する（図２参照）と共に、ヒータ２２を発熱させる。   Next, the operation of the control circuit unit 4 will be described. As shown in FIG. 4, the control circuit unit 4 first determines whether or not to regenerate the particulate matter sensor 2 (step S1). Here, for example, the current I flowing between the electrodes 21 is measured, and when the value is saturated, it is determined that reproduction is performed (Yes). If it is determined Yes in step S1, the process proceeds to step S2, and the mode is switched to the combustion mode. That is, the switch 6 is controlled to connect the first electrode 21a to the auxiliary current measuring unit 3 '(see FIG. 2) and to cause the heater 22 to generate heat.

次いで、ステップＳ３に移り、ヒータ２２の温度が充分上昇したか否かを判断する。ここでは、温度検出部５によってヒータ２２の温度を測定し、その測定値が、予め定められた第２の値Ｔｂよりも高くなったか否かを判断する。ステップＳ３においてＹｅｓと判断された場合は、ステップＳ４に移る。ここでは、所定時間経過したか否かを判断する。このように、ヒータ２２の温度が充分高い状態を所定時間、維持することにより、被堆積部２０に堆積した粒子状物質２を燃焼するようにしている。 Next, the process proceeds to step S3, where it is determined whether the temperature of the heater 22 has been sufficiently increased. Here, the temperature of the heater 22 is measured by the temperature detector 5, and it is determined whether or not the measured value has become higher than a predetermined second value Tb. If it is determined Yes in step S3, the process proceeds to step S4. Here, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed. In this manner, by maintaining the state where the temperature of the heater 22 is sufficiently high for a predetermined time, the particulate matter 2 deposited on the deposition target portion 20 is burned.

ステップＳ４でＹｅｓと判断された場合は、ステップＳ５に移り、ヒータ２２の通電を停止する。そして、ステップＳ６に進み、ヒータ２２の温度が充分に低下したか否かを判断する。すなわち、ヒータ２２に短時間通電することにより、温度検出部５によってヒータ２２の温度を測定し、その測定値が、予め定められた第１の値Ｔａ（Ｔｂ＞Ｔａ）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Ｓ７に移る。 If it is determined to be Yes in step S4, the process proceeds to step S5, and the energization of the heater 22 is stopped. Then, the process proceeds to step S6, where it is determined whether the temperature of the heater 22 has been sufficiently reduced. That is, by supplying electricity to the heater 22 for a short time, the temperature of the heater 22 is measured by the temperature detection unit 5, and whether the measured value is lower than a predetermined first value Ta (Tb> Ta) is determined. Judge. If the determination here is Yes, the process moves to step S7.

ステップＳ７では、測定モードへの切り替えを行う。すなわち、スイッチ６を切り替えて、第１電極２１ａを高電圧回路１１に接続する（図１参照）と共に、電流測定部３を用いて、電流Ｉを測定する。その後、図５に示すごとく、ステップＳ８に移る。ここでは、測定モードに切り替えた直後の電流Ｉが、予め定められた閾値Ｉｂよりも多いか否かを判断する。すなわち、燃焼モードにおいて粒子状物質が充分に燃焼されておらず、被堆積部２０に粒子状物質が残っている場合は、測定モードに切り替えると、電極２１ａ，２１ｂ間に大きな電流が流れる。この電流値に基づいて、粒子状物質が残っているか否かを判断する。   In step S7, switching to the measurement mode is performed. That is, the switch 6 is switched to connect the first electrode 21a to the high-voltage circuit 11 (see FIG. 1), and the current I is measured using the current measuring unit 3. Thereafter, as shown in FIG. 5, the process proceeds to step S8. Here, it is determined whether the current I immediately after switching to the measurement mode is larger than a predetermined threshold value Ib. That is, when the particulate matter is not sufficiently burned in the combustion mode and the particulate matter remains in the portion 20 to be deposited, switching to the measurement mode causes a large current to flow between the electrodes 21a and 21b. Based on this current value, it is determined whether or not particulate matter remains.

ステップＳ８においてＹｅｓ、すなわち粒子状物質が残っていると判断した場合は、ステップＳ１０に移る。ここでは、燃焼モードを予め定められた回数よりも多い回数、連続して行ったか否かを判断する。ステップＳ１０でＮｏと判断された場合は、ステップＳ２に移り、燃焼モードを再び行う。このように本例では、ステップＳ８において粒子状物質が残っている（Ｙｅｓ）と判断した場合は、燃焼モードを再び行い、残っている粒子状物質を燃焼させる。これにより、粒子状物質を充分に燃焼してから、測定モードを行うようにしている。また、ステップＳ１０では、燃焼モードをＮ回連続して行った場合（Ｙｅｓ）は、粒子状物質センサ２のヒータ２２が故障していると判断する。そして、ステップＳ１１に移り、故障信号を発生する。これにより、ユーザ等に、粒子状物質センサ２の交換を促す。   If Yes in step S8, that is, if it is determined that the particulate matter remains, the process proceeds to step S10. Here, it is determined whether or not the combustion mode has been performed continuously more times than the predetermined number. If No is determined in step S10, the process proceeds to step S2, and the combustion mode is performed again. Thus, in this example, when it is determined in step S8 that the particulate matter remains (Yes), the combustion mode is performed again to burn the remaining particulate matter. Thereby, the measurement mode is performed after the particulate matter is sufficiently burned. In step S10, when the combustion mode has been performed N times consecutively (Yes), it is determined that the heater 22 of the particulate matter sensor 2 has failed. Then, the process proceeds to step S11, where a failure signal is generated. This prompts the user or the like to replace the particulate matter sensor 2.

また、ステップＳ８においてＮｏ、すなわち粒子状物質が残っていないと判断した場合は、ステップＳ９に移り、測定モードを続ける。そして、ステップＳ１（図４参照）に戻る。   If No in step S8, that is, if it is determined that no particulate matter remains, the process proceeds to step S9 and the measurement mode is continued. Then, the process returns to step S1 (see FIG. 4).

次に、図６、図７を用いて、ヒータ２２の温度と、第１電極２１ａの電圧と、補助電流測定部３’の測定値と、電流測定部３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、燃焼モードにおいて粒子状物質が充分に燃焼した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の温度は比較的低い。このときは、第１電極２１ａは高電圧回路１１に接続しているため（図１参照）、第１電極２１ａの電圧は、高電圧回路１１の電圧Ｖｓと等しくなる。また、測定モードでは、補助電流測定部３’は第１電極２１ａに接続していないため、補助電流測定部３’によって電流は測定されない。測定モードを暫く続けると、粒子状物質が被堆積部２０に徐々に堆積するため、電極２１間に流れる電流が増加してくる。そのため、電流測定部３の測定値が徐々に上昇する。   Next, using FIG. 6 and FIG. 7, the time change of the temperature of the heater 22, the voltage of the first electrode 21a, the measured value of the auxiliary current measuring unit 3 ', and the measured value of the current measuring unit 3 will be described. The illustrated graph will be described. FIG. 6 is a graph when the particulate matter has sufficiently burned in the combustion mode. As shown in the figure, in the measurement mode, the temperature of the heater 22 is relatively low. At this time, since the first electrode 21a is connected to the high voltage circuit 11 (see FIG. 1), the voltage of the first electrode 21a becomes equal to the voltage Vs of the high voltage circuit 11. In the measurement mode, the auxiliary current measuring unit 3 'is not connected to the first electrode 21a, and therefore, no current is measured by the auxiliary current measuring unit 3'. If the measurement mode is continued for a while, the current flowing between the electrodes 21 increases because the particulate matter is gradually deposited on the deposition target portion 20. Therefore, the measurement value of the current measurement unit 3 gradually increases.

測定モードを終了し、燃焼モードに切り替えると、ヒータ２２の温度が上昇し始める。ヒータ２２の温度が充分に上昇すると、被堆積部２０に堆積した粒子状物質が燃焼する。また、ヒータ２２の温度が上昇すると、ヒータ２２と電極２１との間に配された絶縁部材２３（図３参照）の温度も上昇し、絶縁部材２３の電気抵抗が低下する。そのため、ヒータ２２から電極２１ａ，２１ｂにリーク電流ＩＬ（図２参照）が流れる。このリーク電流ＩＬが、電流測定部３および補助電流測定部３’によって測定される。 When the measurement mode is ended and the mode is switched to the combustion mode, the temperature of the heater 22 starts to increase. When the temperature of the heater 22 rises sufficiently, the particulate matter deposited on the deposition target portion 20 burns. When the temperature of the heater 22 increases, the temperature of the insulating member 23 (see FIG. 3) disposed between the heater 22 and the electrode 21 also increases, and the electrical resistance of the insulating member 23 decreases. Therefore, a leak current IL (see FIG. 2) flows from the heater 22 to the electrodes 21a and 21b. The leak current IL is measured by the current measuring unit 3 and the auxiliary current measuring unit 3 '.

図６に示すごとく、燃焼モードを終了すると、ヒータ２２の温度が徐々に低下する。ヒータ２２の温度が充分に低下した後、測定モードに切り替わる。燃焼モードにおいて粒子状物質が十分に燃焼し、被堆積部２０に粒子状物質が残っていない場合は、図６に示すごとく、測定モードに切り替えても、電流Ｉは急には流れない。測定モードに切り替えた後、時間が経過して粒子状物質が堆積すると、電流Ｉが徐々に流れ始める。   As shown in FIG. 6, when the combustion mode ends, the temperature of the heater 22 gradually decreases. After the temperature of the heater 22 has sufficiently decreased, the mode is switched to the measurement mode. When the particulate matter is sufficiently burned in the combustion mode and no particulate matter remains in the portion 20 to be deposited, as shown in FIG. 6, even when the mode is switched to the measurement mode, the current I does not suddenly flow. When the particulate matter accumulates after a lapse of time after switching to the measurement mode, the current I starts to flow gradually.

これに対して、図７に示すごとく、燃焼モードにおいて粒子状物質が充分に燃焼されなかった場合は、測定モードに切り替えると、電流Ｉが急に流れる。これは、導電性を有する粒子状物質が電極２１間に残っており、かつ、電極２１間に電圧Ｖｓが加わるためである。この電流Ｉが、電流測定部３によって測定される。測定された電流Ｉの値は、上記閾値Ｉｂを超える。   On the other hand, as shown in FIG. 7, when the particulate matter is not sufficiently burned in the combustion mode, when the mode is switched to the measurement mode, the current I suddenly flows. This is because the particulate matter having conductivity remains between the electrodes 21 and the voltage Vs is applied between the electrodes 21. This current I is measured by the current measuring unit 3. The value of the measured current I exceeds the threshold value Ib.

本例の作用効果について説明する。図５に示すごとく、本例の制御回路部４は、燃焼モードから測定モードへ切り替えた直後における電流Ｉの測定値が、予め定められた閾値Ｉｂよりも高い場合には、被堆積部２０に粒子状物質が残っていると判断し、燃焼モードを再び行うよう構成されている（ステップＳ８，Ｓ１０，Ｓ２）。
そのため、粒子状物質が燃焼不足で被堆積部２０に残っている場合は、燃焼モードが再び行われ、被堆積部２０の粒子状物質が充分に燃焼してから、排ガス中の粒子状物質の測定が行われる。したがって、被堆積部２０に粒子状物質が残っている状態で、排ガス中の粒子状物質の測定が行われることを抑制でき、排ガス中の粒子状物質の量を、正確に測定することが可能になる。 The operation and effect of this example will be described. As shown in FIG. 5, when the measured value of the current I immediately after switching from the combustion mode to the measurement mode is higher than a predetermined threshold value Ib, the control circuit unit 4 It is configured that it is determined that the particulate matter remains, and the combustion mode is performed again (steps S8, S10, S2).
Therefore, when the particulate matter remains in the portion to be deposited 20 due to insufficient combustion, the combustion mode is performed again, and after the particulate matter in the portion to be deposited 20 is sufficiently burned, the particulate matter in the exhaust gas is removed. A measurement is taken. Therefore, it is possible to suppress the measurement of the particulate matter in the exhaust gas while the particulate matter remains in the portion 20 to be deposited, and to accurately measure the amount of the particulate matter in the exhaust gas. become.

また、図５に示すごとく、本例の制御回路部４は、被堆積部２０に粒子状物質が残っていると判断し燃焼モードを再び行う処理を、予め定められた回数よりも多い回数、連続して行った場合には、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（ステップＳ８，Ｓ１０）。
そのため、粒子状物質センサ２が故障したことを検出でき、ユーザ等に粒子状物質センサ２の交換を促すことができる。 Further, as shown in FIG. 5, the control circuit unit 4 of the present embodiment determines that the particulate matter remains in the portion 20 to be deposited, and performs the process of performing the combustion mode again more times than the predetermined number of times. If the detection is performed continuously, it is determined that the particulate matter sensor 2 has failed (steps S8 and S10).
Therefore, the failure of the particulate matter sensor 2 can be detected, and the user or the like can be prompted to replace the particulate matter sensor 2.

また、図４に示すごとく、本例の制御回路部４は、燃焼モードを終了した後、温度検出部５によって測定されたヒータ２２の温度が、予め定められた第１の値Ｔａよりも低くなってから、測定モードに切り替えるよう構成されている（ステップＳ６，Ｓ７）。
ヒータ２２の温度が高い状態では、上述したように、ヒータ２２から電極２１にリーク電流ＩＬが流れる。このように、ヒータ２２の温度が高く、リーク電流ＩＬが流れる状態で測定モードに切り替えると、電流測定部３によって測定された電流値が、リーク電流ＩＬによるものか、電極２１間を流れる電流Ｉによるものか区別できなくなる。したがって、電極２１間を流れる電流Ｉの値を正確に測定できず、被堆積部２０に粒子状物質が未燃焼で残っているか否かを判断しにくくなる。これに対して、本例のように、ヒータ２２の温度が充分に下がってから測定モードに切り替えれば、リーク電流ＩＬが殆ど流れないため、電極２１間に電流Ｉが流れた場合、この値を正確に測定できる。そのため、被堆積部２０に粒子状物質が残っているか否かを正確に判断できる。 Further, as shown in FIG. 4, after ending the combustion mode, the control circuit unit 4 of the present embodiment sets the temperature of the heater 22 measured by the temperature detection unit 5 to be lower than a predetermined first value Ta. Then, the mode is switched to the measurement mode (steps S6 and S7).
When the temperature of the heater 22 is high, the leak current IL flows from the heater 22 to the electrode 21 as described above. Thus, flow high temperature of the heater 22, switching to the measurement mode with the leakage current I L flows, the current value measured by the current measurement unit 3, or by the leakage current I L, between electrodes 21 It cannot be distinguished whether it is due to the current I. Therefore, the value of the current I flowing between the electrodes 21 cannot be accurately measured, and it becomes difficult to determine whether or not the particulate matter remains in the portion 20 to be deposited without being burned. In contrast, as in this example, be switched to the measurement mode from the lowered sufficiently temperature of the heater 22, the leakage current I L does not flow hardly, if the current I flows between the electrodes 21, the value Can be measured accurately. Therefore, it can be accurately determined whether or not the particulate matter remains in the portion 20 to be deposited.

以上のごとく、本例によれば、排ガス中の粒子状物質の量をより正確に測定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。   As described above, according to this example, it is possible to provide a particulate matter detection system that can more accurately measure the amount of particulate matter in exhaust gas.

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の温度を測定しているが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、別途専用の温度センサを設けても良い。   In this example, the temperature of the heater 22 is measured by measuring the electric resistance of the heater 22, but the present invention is not limited to this. That is, a dedicated temperature sensor may be separately provided.

（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、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。 (Example 2)
In the following embodiments, among the reference numerals used in the drawings, the same reference numerals as those used in the first embodiment represent the same components and the like as those in the first embodiment unless otherwise specified.

本例は、制御回路部４の動作を変更した例である。図９に、本例の制御回路部４のフローチャートを示す。このフローチャートは、実施例１の図４に記載したステップＳ７から続いている。ステップＳ８〜Ｓ１１については、実施例１と同様なので、詳細な説明を省略する。本例では、ステップＳ８においてＮｏと判断された場合、すなわち、測定モードに切り替えた直後の電流Ｉが閾値Ｉｂよりも低く、被堆積部２０に粒子状物質が残っていないと判断した場合、ステップＳ８１に進む。ここでは、粒子状物質センサ２の配線２４（図３参照）がＧＮＤにショートしたか否かを判断する。すなわち、図１に示すごとく、電流測定部３に含まれるオペアンプＯＰの反転入力端子３９は、正の電圧（反転入力端子電圧Ｖａ’）に保持されている。そのため、配線２４がＧＮＤにショートした場合、通常とは逆向きに電流Ｉが流れる。例えば図１０に示すごとく、ある時刻ｔ１において第１配線２４ａがＧＮＤにショートした場合、補助電流測定部３’の測定値がマイナスの値となる。同様に、時刻ｔ２において第２配線２４ｂがＧＮＤにショートすると、電流測定部３の測定値がマイナスの値となる。   This example is an example in which the operation of the control circuit unit 4 is changed. FIG. 9 shows a flowchart of the control circuit unit 4 of the present example. This flowchart is continued from step S7 described in FIG. 4 of the first embodiment. Steps S8 to S11 are the same as in the first embodiment, and a detailed description thereof will be omitted. In this example, when it is determined as No in step S8, that is, when it is determined that the current I immediately after switching to the measurement mode is lower than the threshold value Ib and no particulate matter remains in the portion 20 to be deposited, Proceed to S81. Here, it is determined whether or not the wiring 24 (see FIG. 3) of the particulate matter sensor 2 is short-circuited to GND. That is, as shown in FIG. 1, the inverting input terminal 39 of the operational amplifier OP included in the current measuring unit 3 is held at a positive voltage (inverting input terminal voltage Va '). Therefore, when the wiring 24 is short-circuited to GND, the current I flows in a direction opposite to the normal direction. For example, as shown in FIG. 10, when the first wiring 24a is short-circuited to GND at a certain time t1, the measured value of the auxiliary current measuring unit 3 'becomes a negative value. Similarly, when the second wiring 24b is short-circuited to GND at time t2, the value measured by the current measuring unit 3 becomes a negative value.

図９に示すごとく、上記ステップＳ８１では、電流Ｉが逆向きに流れ、予め定められた値−Ｉａよりも低い値になったか否かを判断する。ここでＹｅｓと判断した場合、ステップＳ８２に移り、配線２４がＧＮＤにショートしたと判断する。その後、ステップＳ１１に移り、故障信号を発生する。これにより、ユーザ等に、粒子状物質センサ２の交換を促す。
その他、実施例１と同様の構成および作用効果を備える。 As shown in FIG. 9, in the above-mentioned step S81, it is determined whether or not the current I flows in the opposite direction and becomes lower than a predetermined value -Ia. If the determination is Yes here, the process proceeds to step S82, and it is determined that the wiring 24 is short-circuited to GND. Thereafter, the process proceeds to step S11, where a failure signal is generated. This prompts the user or the like to replace the particulate matter sensor 2.
In addition, the second embodiment has the same configuration, operation and effect as those of the first embodiment.

（実施例３）
本例は、制御回路部４の動作を変更した例である。本例の制御回路部４は、燃焼モード等において、電流測定部３等を用いて、ヒータ２２から電極２１へ流れる上記リーク電流ＩＬを測定し、その測定値を用いて、粒子状物質センサ２が故障しているか否かを判断するよう構成されている。例えば、仮に、粒子状物質センサ２の第１配線２４ａ（図３参照）が断線したとすると、リーク電流ＩＬが第１配線２４ａを流れなくなる。そのため、図１２に示すごとく、燃焼モード中に、補助電流測定部３’によってリーク電流ＩＬが測定されなくなり、予め定められた判定値Ｉｃよりも低くなる。この場合には、第１配線２４ａが断線していると判定できる。 (Example 3)
This example is an example in which the operation of the control circuit unit 4 is changed. The control circuit unit 4 of this embodiment, the combustion mode or the like, using a current measuring unit 3 or the like, and measuring the leakage current I L that flows from the heater 22 to the electrode 21, using the measured value, the particulate matter sensor 2 is configured to determine whether or not it has failed. For example, if, when the first wire 24a of the particulate matter sensor 2 (see FIG. 3) is disconnected, the leakage current I L does not flow to the first wire 24a. Therefore, as shown in FIG. 12, during the combustion mode, the leakage current IL is no longer measured by the auxiliary current measurement unit 3 ', and becomes lower than the predetermined determination value Ic. In this case, it can be determined that the first wiring 24a is disconnected.

また、仮に、粒子状物質センサ２のヒータ２２が故障していたとすると、燃焼モード中にヒータ２２の温度が充分に上昇せず、絶縁部材２３の温度も充分に上昇しなくなる。そのため、絶縁部材２３の電気抵抗が充分に低下せず、図１３に示すごとく、燃焼モード中にリーク電流ＩＬが充分に流れなくなる。したがって、燃焼モード中のリーク電流ＩＬが、予め定められた判定値Ｉｃよりも低い値になる。電流測定部３と補助電流測定部３’とによってそれぞれ測定されたリーク電流ＩＬの値が、両方とも上記判定値Ｉｃよりも低い場合は、ヒータ２２が故障していると判断できる。 Further, if the heater 22 of the particulate matter sensor 2 is out of order, the temperature of the heater 22 does not sufficiently increase during the combustion mode, and the temperature of the insulating member 23 does not sufficiently increase. Therefore, not lowered sufficiently the electrical resistance of the insulating member 23, as shown in FIG. 13, the leakage current I L does not flow sufficiently during the combustion mode. Therefore, the leakage current I L during the combustion mode becomes the value lower than the determination value Ic predetermined. The value of the leakage current I L measured respectively by the current measurement unit 3 and the auxiliary current measurement unit 3 'is, when both lower than the determination value Ic, it can be determined that the heater 22 has failed.

また、仮に、絶縁部材２３が劣化していたとすると、図１４に示すごとく、燃焼モードが終了し、ヒータ２２の温度が下がっても、大きなリーク電流ＩＬが流れる。そのため、燃焼モードが終了した後、電流測定部３と補助電流測定部３’とによってそれぞれ測定されたリーク電流ＩＬの値が、両方とも予め定められた値Ｉｄよりも高い場合は、絶縁部材２３が劣化していると判断できる。 Further, assuming that the insulating member 23 has deteriorated, as shown in FIG. 14, the combustion mode ends, and even if the temperature of the heater 22 decreases, a large leak current IL flows. Therefore, after the combustion mode has been completed, if the value of the leakage current I L measured respectively by the current measurement unit 3 and the auxiliary current measurement unit 3 'are both higher than a predetermined value Id, the insulating member 23 can be determined to be degraded.

次に、図１１のフローチャートを用いて、本例の制御回路部４の動作について説明する。同図のフローチャートは、実施例１の図４に記載したステップＳ３から続いている。ステップＳ３においてＹｅｓと判断された後、ステップＳ３１に移り、上記リーク電流ＩＬを測定する。その後、ステップＳ３２に移り、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、電流測定部３と補助電流測定部３’とによってそれぞれ測定されたリーク電流ＩＬの値のうち、一方の値が、上記判定値Ｉｃよりも低い場合は、配線２４が断線していると判断する。また、測定されたリーク電流ＩＬが両方とも、上記判定値Ｉｃよりも低い場合は、ヒータ２２が故障していると判断する。そして、ステップＳ３３に移り、故障信号を発生する。これにより、ユーザ等に、粒子状物質センサ２の交換を促す。 Next, the operation of the control circuit unit 4 of the present example will be described with reference to the flowchart of FIG. The flowchart in FIG. 17 is continued from step S3 described in FIG. 4 of the first embodiment. After the determination is Yes in step S3, the process proceeds to step S31, where the leak current IL is measured. Thereafter, the process proceeds to step S32, where it is determined whether or not the particulate matter sensor 2 has failed. For example, among the values of the leakage current I L measured respectively by the current measurement unit 3 and the auxiliary current measurement unit 3 ', one of the values is lower than the determination value Ic, the wiring 24 is disconnected Judge. Further, both the measured leakage current I L is lower than the determination value Ic, it is determined that the heater 22 has failed. Then, the process proceeds to step S33, where a failure signal is generated. This prompts the user or the like to replace the particulate matter sensor 2.

また、ステップＳ３２において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Ｓ４、Ｓ５を行い、続いてステップＳ５１を行う。ここでは、ヒータ２２の温度が、予め定められた第３の値Ｔｃ（Ｔｂ＞Ｔｃ＞Ｔａ）；図１４参照）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Ｓ５２に移り、リーク電流ＩＬを再び測定する。その後、ステップＳ５３に移る。ここでは、電流測定部３と補助電流測定部３’とによってそれぞれ測定されたリーク電流ＩＬの値が両方とも、予め定められた値Ｉｄ（図１４参照）よりも高いか否かを判断する。ここでＹｅｓと判断した場合は、ステップＳ５４に移り、絶縁部材２３が劣化していると判断する。その後、ステップＳ３３に進み、故障信号を発生する。また、ステップＳ５３においてＮｏと判断された場合は、ステップＳ６（図４参照）に進む。
If No in step S32, that is, if it is determined that the particulate matter sensor 2 has not failed, steps S4 and S5 are performed, and then step S51 is performed. Here, it is determined whether the temperature of the heater 22 has become lower than a predetermined third value Tc ( Tb>Tc>Ta); see FIG. 14). Here determined Yes moves to step S52, again measure the leakage current I L. After that, it moves to step S53. Here, the value of the leakage current I L measured respectively by the current measurement unit 3 and the auxiliary current measurement unit 3 'are both to determine higher or not than a predetermined value Id (see FIG. 14) . If the determination is Yes here, the process proceeds to step S54, and it is determined that the insulating member 23 has deteriorated. Thereafter, the process proceeds to step S33, where a failure signal is generated. If it is determined No in step S53, the process proceeds to step S6 (see FIG. 4).

本例の作用効果について説明する。リーク電流ＩＬの測定値を用いて故障判定を行えば、配線２４が断線した場合や、ヒータ２２が故障した場合、又は絶縁部材２３が劣化した場合等、様々な理由によって粒子状物質センサ２が故障した場合でも、これを検出できる。そのため、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。
その他、実施例１と同様の構成および作用効果を備える。 The operation and effect of this example will be described. By performing the failure determination by using the measured value of the leakage current I L, and when the wiring 24 is broken, when the heater 22 has failed, or the like when the insulation member 23 is deteriorated, the particulate matter sensor 2 for various reasons This can be detected even when a failure occurs. Therefore, the failure of the particulate matter sensor 2 can be more reliably detected.
In addition, the second embodiment has the same configuration, operation and effect as those of the first embodiment.

（実施例４）
本例は、制御回路部４の動作を変更した例である。図１５に、本例のフローチャートを示す。本例のフローチャートは、実施例１の図５に記載したステップＳ８から続いている。図１５に示すごとく、本例では、上記ステップＳ８を行った後、ステップＳ８３を行う。ここでは、オペアンプＯＰ（図２参照）の反転入力端子電圧Ｖａ’を測定する。すなわち、ステップＳ８３を行う際には、既にステップＳ６（図４参照）を行っており、ヒータ２２の温度が充分に低下している。そのため、このときには、絶縁部材２３の劣化等がない限り、リーク電流ＩＬが殆ど流れない。したがって、電流測定部３の抵抗Ｒにリーク電流ＩＬが流れず、この抵抗Ｒにおいて電圧が降下しない。そのため、オペアンプＯＰの出力電圧Ｖｏは、反転入力端子電圧Ｖａ’と略等しい値になる。したがって、電圧測定回路３２を用いて出力電圧Ｖｏを測定することにより、反転入力端子電圧Ｖａ’（＝Ｖｏ）を正確に測定することができる。 (Example 4)
This example is an example in which the operation of the control circuit unit 4 is changed. FIG. 15 shows a flowchart of this example. The flowchart of this example is continued from step S8 described in FIG. 5 of the first embodiment. As shown in FIG. 15, in this example, after performing the above step S8, step S83 is performed. Here, the inverting input terminal voltage Va ′ of the operational amplifier OP (see FIG. 2) is measured. That is, when performing step S83, step S6 (see FIG. 4) has already been performed, and the temperature of the heater 22 has been sufficiently reduced. Therefore, at this time, the leak current IL hardly flows unless the insulating member 23 is deteriorated. Therefore, does not flow the leakage current I L to the resistor R of the current measuring unit 3, the voltage does not drop at the resistor R. Therefore, the output voltage Vo of the operational amplifier OP has a value substantially equal to the inverted input terminal voltage Va ′. Therefore, by measuring the output voltage Vo using the voltage measurement circuit 32, the inverted input terminal voltage Va '(= Vo) can be accurately measured.

ステップＳ８３を行った後、ステップＳ８４に移る。ここでは、上記式（１）中の反転入力端子電圧Ｖａ’の値を変更する。その後、ステップＳ９（図５参照）に移る。ステップＳ９では、測定モードを続け、上記式（１）を用いて電流Ｉを算出する。   After performing step S83, the process moves to step S84. Here, the value of the inverted input terminal voltage Va 'in the above equation (1) is changed. Thereafter, the process proceeds to step S9 (see FIG. 5). In step S9, the measurement mode is continued, and the current I is calculated using the above equation (1).

本例の作用効果について説明する。オペアンプＯＰの反転入力端子電圧Ｖａ’は、非反転入力端子電圧Ｖａと厳密に一致しておらず、これらは、オフセット電圧ΔＶだけ異なる。また、オフセット電圧ΔＶは、温度等によって変化する。そのため、反転入力端子電圧Ｖａ’は、常に一定の値ではなく、温度等によって変化する値である。本例では、この反転入力端子電圧Ｖａ’を測定し、その測定値を、電流Ｉの値を算出する際に用いている。そのため、電流Ｉを正確に算出することができる。   The operation and effect of this example will be described. The inverting input terminal voltage Va 'of the operational amplifier OP does not exactly match the non-inverting input terminal voltage Va, and they differ by an offset voltage [Delta] V. Further, the offset voltage ΔV changes depending on the temperature or the like. Therefore, the inverting input terminal voltage Va 'is not always a constant value, but a value that changes depending on temperature or the like. In this example, the inverted input terminal voltage Va 'is measured, and the measured value is used when calculating the value of the current I. Therefore, the current I can be accurately calculated.

特に、本例では、ヒータ２２の温度が充分に下がってから反転入力端子電圧Ｖａ’を測定している。そのため、リーク電流ＩＬが抵抗Ｒを流れない状態で、反転入力端子電圧Ｖａ’（＝Ｖｏ）を測定できる。また、本例では、反転入力端子電圧Ｖａ’を測定する際には、第１電極２１ａを補助オペアンプＯＰ’（図２参照）の反転入力端子３９’に接続している。補助オペアンプＯＰ’の反転入力端子電圧Ｖｂ’は、オペアンプＯＰの反転入力端子電圧Ｖａ’と略等しい。したがって、一対の電極２１間の電位差が殆ど０Ｖになり、粒子状物質が残っていても、電極２１間に電流Ｉが殆ど流れなくなる。このように、本例では、電極２１間の電流Ｉやリーク電流ＩＬが殆ど流れない状態で、出力電圧Ｖｏ、すなわち反転入力端子電圧Ｖａ’を測定している。したがって、抵抗Ｒにおいて電圧が降下せず、反転入力端子電圧Ｖａ’を正確に測定することができる。
その他、実施例１と同様の構成および作用効果を備える。 In particular, in this example, the inverting input terminal voltage Va 'is measured after the temperature of the heater 22 has sufficiently decreased. Therefore, in a state in which the leakage current I L does not flow through resistor R, you can measure the inverting input terminal voltage Va '(= Vo). In this example, when measuring the inverted input terminal voltage Va ', the first electrode 21a is connected to the inverted input terminal 39' of the auxiliary operational amplifier OP '(see FIG. 2). The inverting input terminal voltage Vb 'of the auxiliary operational amplifier OP' is substantially equal to the inverting input terminal voltage Va 'of the operational amplifier OP. Therefore, the potential difference between the pair of electrodes 21 becomes almost 0 V, and the current I hardly flows between the electrodes 21 even if the particulate matter remains. As described above, in this example, the output voltage Vo, that is, the inverting input terminal voltage Va 'is measured in a state where the current I between the electrodes 21 and the leak current IL hardly flow. Therefore, the voltage at the resistor R does not drop, and the inverted input terminal voltage Va ′ can be accurately measured.
In addition, the second embodiment has the same configuration, operation and effect as those of the first embodiment.

（実施例５）
本例は、第１電極２１ａと補助電流測定部３’の接続方法を変更した例である。図１６に示すごとく、本例では、第１電極２１ａを補助電流測定部３’に、常に接続している。また、これらの接続点１０９と高電圧回路１１との間に、スイッチ６を設けてある。本例では、燃焼モードにする場合は、スイッチ６をオフにする。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を印加し、排ガス中の粒子状物質を捕集する。
その他、実施例１と同様の構成および作用効果を備える。 (Example 5)
This example is an example in which the connection method between the first electrode 21a and the auxiliary current measuring unit 3 'is changed. As shown in FIG. 16, in this example, the first electrode 21a is always connected to the auxiliary current measuring unit 3 '. The switch 6 is provided between the connection point 109 and the high voltage circuit 11. In this example, when the combustion mode is set, the switch 6 is turned off. When the measurement mode is set, the switch 6 is turned on, and the first electrode 21 a is connected to the high voltage circuit 11. As a result, the voltage Vs of the high voltage circuit 11 is applied between the pair of electrodes 21a and 21b, and the particulate matter in the exhaust gas is collected.
In addition, the second embodiment has the same configuration, operation and effect as those of the first embodiment.

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
３ 電流測定部
４ 制御回路部
Ｉ 電流 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Particulate matter detection system 2 Particulate matter sensor 20 Deposition part 21 Electrode 22 Heater 3 Current measurement part 4 Control circuit part I Current

Claims (3)

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、上記一対の電極（２１）と上記ヒータ（２２）との間に介在する絶縁部材（２３）と、上記一対の電極（２１）に電気的に接続した一対の配線（２４）とを有する粒子状物質センサ（２）と、
上記一対の電極（２１）のうち一方の上記電極（２１ｂ）に上記一対の配線（２４）のうち一方の上記配線（２４ｂ）を介して電気的に接続した電流測定部（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）への通電を停止した状態で上記一対の電極（２１）間に電圧を加え、上記一対の電極（２１）間に流れる電流（Ｉ）を上記電流測定部（３）によって測定する測定モードと、該測定モードよりも上記一対の電極（２１）間に加える電圧を低くした状態で上記ヒータ（２２）を発熱させ、上記被堆積部（２０）に堆積した上記粒子状物質を燃焼する燃焼モードと、を切り替え制御し、
上記制御回路部（４）は、上記燃焼モードを終了した後、上記ヒータ（２２）への通電を停止して、上記ヒータ（２２）の温度が低くなってから、上記測定モードに切り替えると共に、上記燃焼モードから上記測定モードへ切り替えた直後における上記電流（Ｉ）の測定値が、予め定められた閾値（Ｉｂ）よりも高い場合には、上記被堆積部（２０）に上記粒子状物質が残っていると判断し、上記燃焼モードを再び行うことを繰り返すよう構成されており、かつ、
上記燃焼モードを再び行う処理を、予め定められた回数よりも多い回数、連続して行った場合には、上記粒子状物質センサ（２）が故障していると判断し、
上記電流（Ｉ）の測定値が上記閾値（Ｉｂ）以下であり、上記被堆積部（２０）に上記粒子状物質が残っていると判断されない場合には、上記電流（Ｉ）の向きと値に基づいて、上記配線（２４ｂ）の異常の有無を判断し、
上記燃焼モードにおいては、上記ヒータ（２２）から上記絶縁部材（２３）を介して、上記電極（２１ｂ）へ流れるリーク電流（Ｉ Ｌ ）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）。 A deposition portion (20) on which particulate matter in exhaust gas is deposited, a pair of electrodes (21) provided on the deposition portion (20) and separated from each other, and a heater for heating the deposition portion (20) (22) , an insulating member (23) interposed between the pair of electrodes (21) and the heater (22), and a pair of wirings (24) electrically connected to the pair of electrodes (21). Removing and particulate matter sensor (2) having,
A current measuring section (3) electrically connected to one of the electrodes ( 21b ) of the pair of electrodes (21) via one of the wirings (24b) of the pair of wirings (24) ;
A control circuit unit (4) connected to the particulate matter sensor (2) and the current measuring unit (3);
The control circuit section (4) applies a voltage between the pair of electrodes (21) in a state where the power supply to the heater (22) is stopped, and generates a current (I) flowing between the pair of electrodes (21). The heater (22) generates heat in a measurement mode measured by the current measuring section (3) and in a state in which a voltage applied between the pair of electrodes (21) is lower than that in the measurement mode. And combustion mode for burning the particulate matter deposited in
After terminating the combustion mode, the control circuit section (4) stops energizing the heater (22) and switches to the measurement mode after the temperature of the heater (22) decreases, If the measured value of the current (I) immediately after switching from the combustion mode to the measurement mode is higher than a predetermined threshold (Ib), the particulate matter is deposited on the portion to be deposited (20). It is configured to judge that there is remaining, and to repeat performing the combustion mode again, and
If the process of performing the combustion mode again is performed continuously more times than the predetermined number, it is determined that the particulate matter sensor (2) has failed ,
If the measured value of the current (I) is equal to or less than the threshold value (Ib) and it is not determined that the particulate matter remains in the portion to be deposited (20), the direction and the value of the current (I) are determined. Based on the above, it is determined whether the wiring (24b) is abnormal,
In the combustion mode, the particulate matter sensor (2) is measured based on a measured value of a leak current (I L ) flowing from the heater (22) to the electrode (21b) via the insulating member (23 ). A particulate matter detection system (1), characterized in that it is configured to determine whether or not there is a failure . 上記一対の電極（２１）のうちのもう一方の上記電極（２１ａ）に、上記一対の配線（２４）のうちのもう一方の上記配線（２４ａ）を介して電気的に接続した補助電流測定部（３’）を、さらに備えており、
上記制御回路部（４）は、上記補助電流測定部（３’）に接続されると共に、上記燃焼モードにおいて、上記ヒータ（２２）から上記絶縁部材（２３）を介して、上記補助電流測定部（３’）の上記電極（２１ａ）へ流れるリーク電流（Ｉ Ｌ ）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おり、かつ、
上記電流測定部（３）と上記補助電流測定部（３’）とによって、それぞれ測定されたリーク電流（Ｉ Ｌ ）の測定値の一方が、予め定められた閾値（Ｉｃ）よりも低い場合には、該測定値の一方に対応する上記配線（２４）が断線していると判断し、
上記リーク電流（Ｉ Ｌ ）の測定値の両方が、予め定められた判定値（Ｉｃ）よりも低い場合には、上記ヒータ（２２）が故障していると判断し、
上記リーク電流（Ｉ Ｌ ）の測定値の両方が、予め定められた値（Ｉｄ）よりも高い場合には、上記絶縁部材（２３）が劣化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）。 An auxiliary current measuring unit electrically connected to the other electrode (21a) of the pair of electrodes (21) via the other wiring (24a) of the pair of wirings (24); (3 ') is further provided,
The control circuit section (4) is connected to the auxiliary current measuring section (3 '), and in the combustion mode, from the heater (22) via the insulating member (23). And (3 ') determining whether or not the particulate matter sensor (2) has failed based on the measured value of the leak current (I L ) flowing to the electrode (21a) , and ,
When one of the measured values of the leak current (I L ) measured by the current measuring unit (3) and the auxiliary current measuring unit (3 ′) is lower than a predetermined threshold (Ic), Determines that the wiring (24) corresponding to one of the measured values is disconnected,
Both measured values of the leakage current (I L) is lower than a predetermined judgment value (Ic), it is determined that the heater (22) is faulty,
That both of the measured values of the leakage current (I L) is higher than a predetermined value (Id) is configured to determine that the insulating member (23) is degraded The particulate matter detection system (1) according to claim 1, characterized in that: 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、上記燃焼モードを終了した後、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、予め定められた第１の値（Ｔａ）よりも低くなってから、上記測定モードに切り替えるよう構成されており、かつ、上記燃焼モードにおいては、上記ヒータ（２２）の温度が、予め定められた第２の値（Ｔｂ）よりも高くなってから、上記リーク電流（ＩＬ）を測定し、上記ヒータ（２２）への通電を停止して、上記ヒータ（２２）の温度が、予め定められた第３の値（Ｔｃ）よりも低くなってから、上記リーク電流（ＩＬ）を再度測定するよう構成されていると共に、第２の値（Ｔｂ）＞第３の値（Ｔｃ）＞第１の値（Ｔａ）の関係にあることを特徴とする請求項１又は２に記載の粒子状物質検出システム（１）。 A temperature detector (5) for detecting a temperature of the heater (22), wherein the control circuit (4) terminates the combustion mode and detects the heater (5) detected by the temperature detector (5). The measurement mode is switched to the measurement mode after the temperature of 22) becomes lower than a predetermined first value (Ta), and the temperature of the heater (22) is set in the combustion mode. Is higher than a predetermined second value (Tb), the leak current (I L ) is measured , the power supply to the heater (22) is stopped, and the heater (22) is turned off. After the temperature becomes lower than a predetermined third value (Tc), the leak current (IL) is measured again , and the second value (Tb)> the third value (Tc)> the child at the relationship between the first value (Ta) Particulate matter detection system according to claim 1 or 2, characterized in (1).
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