WO2021054018A1 - 制御装置 - Google Patents

Abstract

制御装置（１０）は、粒子状物質検出センサ（２０）の有する一対の電極（２２１，２３１）に印加されている電圧の値、であるセンサ電圧値を取得する電圧値取得部（１１）と、前記電極の間を流れている電流の値、であるセンサ電流値を取得する電流値取得部（１２）と、前記粒子状物質検出センサの状態を判定する状態判定部（１３）と、前記粒子状物質検出センサの素子部（２００）における粒子状物質の堆積量に応じたＰＭ電流値を出力する出力部（１４）と、を備える。前記状態判定部によって判定される前記粒子状物質検出センサの状態には、センサ故障状態と、堆積状態と、が含まれている。前記状態判定部は、前記センサ電圧値及び前記センサ電流値に基づいて、前記センサ故障状態及び前記堆積状態のいずれであるかを判定する。

Description

制御装置 関連出願の相互参照

　本出願は、2019年9月18日に出願された日本国特許出願2019-169138号に基づくものであって、その優先権の利益を主張するものであり、その特許出願の全ての内容が、参照により本明細書に組み込まれる。

　本開示は、粒子状物質検出センサの制御装置に関する。

　近年の車両には、排ガスと共に外部に排出される粒子状物質を低減することが求められている。このため、排ガスの通る排気配管には、粒子状物質を捕集するためのフィルタや、当該フィルタの下流側において粒子状物質を検出するための粒子状物質検出センサ等が設けられている。粒子状物質検出センサからの出力により、その上流側にあるフィルタが正常に機能しているか否かを判定することができる。

　下記特許文献１に記載されているように、粒子状物質検出センサは、一対の電極を有している。当該電極間に電圧が印加されると、粒子状物質の堆積量に応じた電流が流れる。このため、当該電流の大きさに基づいて粒子状物質の堆積量を検出することができる。

　ところで、粒子状物質検出センサにおいて、例えば電極間が短絡するような故障が生じると、実際には粒子状物質が堆積していない状態であっても、電極間に電流が流れてしまう。このため、粒子状物質が堆積しているとの誤った判定がなされてしまう可能性がある。

　そこで、下記特許文献１に記載された異常診断装置では、素子部に堆積した粒子状物質を予めセンサ再生処理によって燃焼させ除去した後、粒子状物質の検出を開始する前のタイミングで、粒子状物質検出センサが故障しているか否かの判定を行うこととしている。このようなタイミング、すなわち、素子部に粒子状物質が堆積していないと推測されるタイミングで故障の判定を行うことで、上記のような誤った判定を防止することが可能となる。

　また、下記特許文献１では、粒子状物質の検出を行っている期間において、電極間を流れる電流が所定の異常判定値に達すると、それ以降は、電極間への電圧の印加を停止することについても提案されている。これにより、素子部に粒子状物質が過剰に堆積することが防止されるので、その後のセンサ再生処理においては、粒子状物質を確実に除去することが可能となるとしている。

特開２０１８－０８０６５５号公報

　上記特許文献１に記載されている異常診断装置では、粒子状物質の検出を開始するよりも前の時点において、当初から粒子状物質検出センサが故障していた場合であれば、上記のように、故障しているか否かの判定を正しく行うことができる。しかしながら、粒子状物質検出センサが当初においては故障しておらず、粒子状物質の検出を開始した後に、粒子状物質検出センサが故障してしまった場合には、故障しているか否かの判定を正しく行うことができない。この場合、この異常診断装置では、実際にはフィルタは正常に機能しているにもかかわらず、フィルタに異常が生じて粒子状物質の堆積量が大きくなっている、と誤って判定してしまうことになる。

　このように、上記特許文献１に記載されている異常診断装置では、粒子状物質検出センサが故障しているか否かの判定を、故障の発生タイミングによることなく正確に行うことができないものであった。

　本開示は、粒子状物質検出センサが故障しているか否かの判定を、故障の発生タイミングによることなく正確に行うことのできる制御装置、を提供することを目的とする。

　本開示に係る制御装置は、粒子状物質検出センサの制御装置である。粒子状物質検出センサは、対向する一対の電極が形成された素子部を有し、当該素子部における粒子状物質の堆積量に応じた電流が、電極の間を流れるように構成されたものである。この制御装置は、電極に印加されている電圧の値、であるセンサ電圧値を取得する電圧値取得部と、電極の間を流れている電流の値、であるセンサ電流値を取得する電流値取得部と、粒子状物質検出センサの状態を判定する状態判定部と、堆積量に応じたＰＭ電流値を出力する出力部と、を備える。状態判定部によって判定される粒子状物質検出センサの状態には、粒子状物質検出センサが故障している状態であるセンサ故障状態と、素子部に粒子状物質が堆積している状態である堆積状態と、が含まれている。状態判定部は、センサ電圧値及びセンサ電流値に基づいて、センサ故障状態及び堆積状態のいずれであるかを判定する。

　センサ故障状態及び堆積状態のいずれにおいても、粒子状物質検出センサの電極間には電流が流れることとなる。このため、従来のようにセンサ電流値のみに基づいた判定を行っても、センサ故障状態及び堆積状態のいずれであるかを正確に判定することは難しい。

　本発明者らは、センサ故障状態におけるセンサ電圧値は正常時よりも低下する一方で、堆積状態におけるセンサ電圧値は正常時と同程度である、という新たな知見を得ることができた。上記の制御装置は当該知見に基づくものである。上記の制御装置は、センサ電流値のみに基づくのではなく、センサ電圧値及びセンサ電流値の両方に基づいて、センサ故障状態及び堆積状態のいずれであるかを判定する。これにより、粒子状物質検出センサが故障しているか否かの判定を、故障の発生タイミングによることなく正確に行うことが可能となる。

　本開示によれば、粒子状物質検出センサが故障しているか否かの判定を、故障の発生タイミングによることなく正確に行うことのできる制御装置、が提供される。

図１は、第１実施形態に係る制御装置、及び制御装置が搭載される車両の構成を、模式的に示す図である。 図２は、粒子状物質検出センサの構成を示す断面図である。 図３は、粒子状物質検出センサが有する素子部の外観を示す図である。 図４は、粒子状物質検出センサが有する素子部の構成を示す分解組立図である。 図５は、粒子状物質検出センサが有する素子部の温度変化の一例を示すタイムチャートである。 図６は、第１実施形態に係る制御装置により行われる制御の概要を説明するための図である。 図７は、粒子状物質検出センサの故障の態様について説明するための図である。 図８は、第１実施形態に係る制御装置により行われる制御の概要を説明するための図である。 図９は、第１実施形態に係る制御装置により行われる制御の概要を説明するための図である。 図１０は、第１実施形態に係る制御装置により行われる制御の概要を説明するための図である。 図１１は、第１実施形態に係る制御装置により行われる制御の概要を説明するための図である。 図１２は、第１実施形態に係る制御装置により行われる制御の概要を説明するための図である。 図１３は、第１実施形態に係る制御装置により行われる制御の概要を説明するための図である。 図１４は、第１実施形態に係る制御装置により行われる制御の概要を説明するための図である。 図１５は、状態判定部によってなされる判定を条件ごとに纏めて表示する図である。 図１６は、第１実施形態に係る制御装置により実行される処理の流れを示すフローチャートである。 図１７は、内燃機関ＥＣＵにより実行される処理の流れを示すフローチャートである。 図１８は、第１実施形態に係る制御装置により実行される処理の流れを示すフローチャートである。 図１９は、第１実施形態に係る制御装置により実行される処理の流れを示すフローチャートである。 図２０は、第１実施形態に係る制御装置により実行される処理の流れを示すフローチャートである。 図２１は、第１実施形態に係る制御装置により実行される処理の流れを示すフローチャートである。 図２２は、第２実施形態に係る制御装置により実行される処理の流れを示すフローチャートである。

　以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

　第１実施形態について説明する。本実施形態に係る制御装置１０は、粒子状物質検出センサ２０と共に車両ＭＶに搭載され、粒子状物質検出センサ２０の制御を行うための装置として構成されている。図１を参照しながら、車両ＭＶの構成について先ず説明する。

　図１には、車両ＭＶのうち、内燃機関１００及びその排気系の構成のみが模式的に示されている。車両ＭＶは、内燃機関１００と、排気配管１３０と、粒子フィルタ１１０と、排ガス温度センサ１２０と、を備えている。

　内燃機関１００は所謂エンジンである。内燃機関１００は、燃料を燃焼させることにより、車両ＭＶを走行させるための駆動力を発生させる。排気配管１３０は、内燃機関１００の燃焼で生じた排ガスを、外部に排出するための配管である。

　粒子フィルタ１１０は、排気配管１３０の途中に設けられており、排ガスに含まれる粒子状物質を捕集するためのフィルタである。粒子フィルタ１１０は、ＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）やＧＰＦ(Ｇａｓｏｌｉｎｅ　Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ　Ｆｉｌｔｅｒ)とも称される。粒子フィルタ１１０は、多孔質のセラミックスに格子状の通路を多数形成し、その入口側及び出口側を交互に閉塞することにより構成されたものである。尚、このような粒子フィルタ１１０の構成としては公知のものを採用し得るので、その具体的な図示や説明については省略する。

　排ガス温度センサ１２０は、排気配管１３０を通る排ガスの温度を検出するためのセンサである。排ガス温度センサ１２０は、排気配管１３０のうち、排気配管１３０のうち粒子フィルタ１１０よりも下流側となる位置、具体的には、次に述べる粒子状物質検出センサ２０の近傍となる位置に配置されている。排ガス温度センサ１２０によって測定された排ガスの温度は、後述の内燃機関ＥＣＵ３０へと送信される。

　粒子状物質検出センサ２０は、粒子フィルタ１１０を通過した排ガスに含まれる粒子状物質の量を検出するためのセンサである。粒子状物質検出センサ２０は、排気配管１３０のうち粒子フィルタ１１０よりも下流側となる位置に配置されている。このような粒子状物質検出センサ２０が設けられていることで、粒子状物質を多く含む排ガスが外部に排出されてしまうことを検出することができる。これにより、粒子フィルタ１１０に異常が生じた場合には、当該異常を迅速に検知することもできる。粒子状物質検出センサ２０から出力される信号、すなわち、粒子状物質の量を示す信号は、後述の制御装置１０へと送信される。

　粒子状物質検出センサ２０の具体的な構成について、図２を参照しながら説明する。図２において符号１３０が付されているのは、排気配管１３０を構成する管壁の断面である。同図においては、当該管壁よりも上方側が排気配管１３０の外側の空間であり、当該管壁よりも下方側が排気配管１３０の内側の空間である。粒子状物質検出センサ２０は、排気配管１３０に形成された貫通孔１３１に対して外側から挿通されており、その一部が排気配管１３０の内部に向けて突出している。

　粒子状物質検出センサ２０は、その内側に素子部２００を有している。素子部２００は、粒子状物質を検出する部分として構成された素子である。図３には、素子部２００の外観が示されている。図４には、素子部２００の具体的な構成が分解組立図として示されている。

　図４に示されるように、素子部２００は、矩形の板状部材である基板を複数積層することにより構成されている。それぞれの基板はセラミックスにより形成されている。図４において最も下方側に配置された基板２１０は、その上面に、ヒーター２１１と、リード電極２１２、２１３と、センス電極２１４と、が形成されている。これらは全体が一つの電極パターンとなっており、基板２１０の上面に対して、例えばスクリーン印刷により形成されたものである。

　ヒーター２１１は、電力の供給を受けて発熱する電気ヒーターとして構成された部分である。ヒーター２１１は、基板２１０の長手方向に沿った一端側の近傍となる位置に形成されている。ヒーター２１１は、素子部２００のうち、特に後述の検出面２０１を加熱するためのものとして設けられている。

　リード電極２１２、２１３は、ヒーター２１１に電力を供給するために形成された一対の電極である。リード電極２１２、２１３は、ヒーター２１１から、基板２１０の長手方向に沿って他方側の端部へと伸びるように形成されている。リード電極２１２の幅及び長さと、リード電極２１３の幅及び長さとは、互いに概ね等しくなっている。リード電極２１２、２１３には、図２に示される電力配線２７が接続されている。電力配線２７は、制御装置１０からヒーター２１１へと電力を供給するために設けられた一対の配線である。電力配線２７は、制御装置１０からヒーター２１１へと電力を供給し得るよう、リード電極２１２、２１３と制御装置１０との間を繋ぐように設けられている。一対の電力配線２７のうちの一方はリード電極２１２に接続されており、他方はリード電極２１３に接続されている。

　図４において符号２１２Ａが付されている部分には、基板２１０を貫くように不図示のスルーホールが形成されている。電力配線２７のうちの一方は、当該スルーホールを介してリード電極２１２に外側から接続されている。同様に、図４において符号２１３Ａが付されている部分には、基板２１０を貫くように不図示のスルーホールが形成されている。電力配線２７のうちの他方は、当該スルーホールを介してリード電極２１３に外側から接続されている。

　センス電極２１４は、その一端が、リード電極２１３とヒーター２１１との接続部ＣＰに対して接続されている。センス電極２１４は、接続部ＣＰから、基板２１０の長手方向に沿って伸びるように形成されている。センス電極２１４は、リード電極２１３とヒーター２１１との接続部ＣＰにおける電位を取得するために形成された電極である。

　センス電極２１４には、図２に示されるセンス配線２８が接続されている。センス配線２８は、接続部ＣＰの電位を制御装置１０が取得し得るよう、センス配線２８と制御装置１０との間を繋ぐように設けられている。図４において符号２１４Ａが付されている部分には、基板２１０を貫くように不図示のスルーホールが形成されている。センス配線２８は、当該スルーホールを介してセンス電極２１４に外側から接続されている。

　基板２１０の上方側に配置される基板２２０のうち、基板２１０とは反対側の面には、電極２２１、２２２が形成されている。これらは全体が一つの電極パターンとなっており、先に述べたヒーター２１１等と同様に、例えばスクリーン印刷により形成されたものである。電極２２１は、基板２２０の長手方向に沿った一端側の縁、具体的にはヒーター２１１が形成されている方と同じ側の縁に沿って伸びるように形成されている。電極２２２は、電極２２１のうち基板２２０の短手方向に沿った端部、具体的には、図４の紙面奥側における端部から、基板２２０の長手方向に沿って伸びるように形成されている。

　基板２２０の更に上方側に配置される基板２３０のうち、基板２２０とは反対側の面には、電極２３１、２３２が形成されている。これらは全体が一つの電極パターンとなっており、先に述べたヒーター２１１等と同様に、例えばスクリーン印刷により形成されたものである。電極２３１は、基板２３０の長手方向に沿った一端側の縁、具体的にはヒーター２１１が形成されている方と同じ側の縁に沿って伸びるように形成されている。電極２３２は、電極２３１のうち基板２３０の短手方向に沿った端部、具体的には、図４の紙面手前側における端部から、基板２３０の長手方向に沿って伸びるように形成されている。

　図４において最も下方側の基板２１０と、最も上方側の基板２４０との間には、上記のような基板２２０及び基板２３０が交互に並ぶように複数ずつ配置されている。このため、図３に示されるように、素子部２００のうち長手方向に沿った端面である検出面２０１には、電極２２１及び電極２３１が露出しており、これらが交互に並ぶように配置された状態となっている。

　図４において最も上方側の基板２４０のうち、基板２３０等とは反対側の面には、一対の電極２４１、２４２が形成されている。これらはいずれも、基板２４０の長手方向に沿った一方側、具体的には、ヒーター２１１が形成されている方とは反対側の端部近傍となる位置に形成されている。

　電極２４１は、電極２２２のうち、図４において符号２２２Ａが付されている部分と上下に重なる位置に形成されている。同様に、電極２４２は、電極２３２のうち、図４において符号２３２Ａが付されている部分と上下に重なる位置に形成されている。

　基板２２０、２３０、２４０のそれぞれのうち、符号２２２Ａと上下に重なる位置には、各基板を貫くようにスルーホールが形成されている。電極２４１は、これらのスルーホールを介して、それぞれの電極２２２及び電極２２１と電気的に接続されている。

　同様に、基板２２０、２３０、２４０のそれぞれのうち、符号２３２Ａと上下に重なる位置には、各基板を貫くようにスルーホールが形成されている。電極２４２は、これらのスルーホールを介して、それぞれの電極２３２及び電極２３１と電気的に接続されている。

　電極２４１、２４２には、図２に示される検出配線２６が接続されている。検出配線２６は、電極２４１、２４２と制御装置１０との間を繋ぐ一対の配線である。一対の検出配線２６のうちの一方は電極２４１に接続されており、他方は電極２４２に接続されている。

　尚、本実施形態では、検出面２０１において電極２２１が複数存在しており、電極２３１も複数存在している。ただし、複数の電極２２１は、上記のように互いに導通するように接続されているので、全体を一つの電極とみなすことのできるものである。複数の電極２３１も同様である。このため、電極２２１及び電極２３１は、互いに対向するように形成された「一対の電極」、ということができる。

　制御装置１０は、一対の検出配線２６を介して、電極２４１と電極２４２との間に所定の電圧を印可する。このとき、検出面２０１に露出している電極２２１と電極２３１との間にも電圧が印加されることとなる。

　検出面２０１に粒子状物質が堆積していないときには、電極２２１と電極２３１との間には電流が流れない。一方、検出面２０１に粒子状物質が堆積すると、粒子状物質は導電性を有するので、電極２２１と電極２３１との間には電流が流れるようになる。検出面２０１における粒子状物質の堆積量が大きくなる程、当該電流も大きくなる。

　このように、本実施形態における粒子状物質検出センサ２０は、対向する一対の電極２２１、２３１が形成された素子部２００を有し、当該素子部２００における粒子状物質の堆積量に応じた電流が、電極２２１、２３１の間を流れるように構成されたものとなっている。

　制御装置１０は、当該電流を、一対の検出配線２６を流れる電流として検出する。制御装置１０は、素子部２００の検出面２０１における粒子状物質の堆積量を、上記電流の大きさに基づいて検出することができる。

　検出面２０１における粒子状物質の堆積量がある適度大きくなると、上記電流の大きさは一定となる。このため、制御装置１０は、新たに堆積する粒子状物質を検知することができなくなってしまう。この場合、制御装置１０は、ヒーター２１１に電力を供給して発熱させ、素子部２００の検出面２０１を加熱することで、検出面２０１に堆積していた粒子状物質を燃焼させる。これにより粒子状物質が検出面２０１から除去されるので、制御装置１０は、引き続き粒子状物質の量を検出することが可能となる。

　図２を再び参照しながら、粒子状物質検出センサ２０のその他の構成について説明する。粒子状物質検出センサ２０は、先に説明した素子部２００の他、保持部２１と、ハウジング２２と、締結部２３と、カバー２４、２５と、を有している。

　保持部２１は、素子部２００を保持するための部材であって、絶縁体であるセラミックスにより形成されている。素子部２００は、その先端にある検出面２０１を排気配管１３０の内側に向けて突出させた状態で、保持部２１によって保持されている。

　ハウジング２２は、金属からなる円筒形状の部材である。ハウジング２２は、粒子状物質検出センサ２０の概ね外形を成す部材であって、保持部２１を外側から囲んでいる。ハウジング２２のうち、排気配管１３０の内側に配置されている方の端部は開放されており、当該端部から素子部２００が突出している。

　締結部２３は、粒子状物質検出センサ２０を排気配管１３０に固定するための部分である。締結部２３は、ハウジング２２の一部を外周側から囲むように配置されている。締結部２３は金属により形成されている。

　締結部２３の外周面には、不図示の雄螺子が形成されている。また、排気配管１３０に形成された貫通孔１３１の内周面には、不図示の雌螺子が形成されている。締結部２３の外周面にある雄螺子は、貫通孔１３１の内周面にある雌螺子に螺合している。これにより、粒子状物質検出センサ２０が排気配管１３０に対して締結固定されている。

　カバー２４、２５は、いずれもハウジング２２の先端に取り付けられており、当該先端から突出する素子部２００の周囲を２重に覆うように設けられている。このうち、カバー２５は内側に設けられており、カバー２４は外側に設けられている。カバー２４、２５のそれぞれには、複数の貫通穴が形成されている。排気配管１３０を通る排ガスは、その一部がこれらの貫通穴を通じてカバー２４、２５の内側に入り込む。当該排ガスに含まれる粒子状物質の一部は、素子部２００の検出面２０１に堆積し、上記のように制御装置１０によって検出されることとなる。

　粒子状物質検出センサ２０のうち、排気配管１３０の外側に向けて突出している部分の先端には、先に述べた検出配線２６、電力配線２７、及びセンス配線２８のそれぞれが接続されている。尚、図２においては、一対の検出配線２６が束ねられており、これらが１本の配線のように描かれている。同様に、一対の電力配線２７とセンス配線２８とが束ねられており、これらが１本の配線のように描かれている。

　図１に戻って説明を続ける。同図に示される内燃機関ＥＣＵ３０は、内燃機関１００の動作を制御するための制御装置である。内燃機関ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するコンピュータシステムとして構成されている。内燃機関ＥＣＵ３０は、不図示のスロットルバルブの開度等を、運転者の行う操作等に応じて調整することで、内燃機関１００から出力される駆動力の大きさを調整する。また、内燃機関ＥＣＵ３０は、排ガスに含まれる窒素酸化物などの濃度が可能な限り小さくなるように、内燃機関１００における空燃比を調整する。内燃機関ＥＣＵ３０によって行われるこれらの制御は、従来と同様のものであるから、その具体的な内容については説明を省略する。内燃機関ＥＣＵ３０と、次に述べる制御装置１０との間では、双方向の通信を行うことができる。

　内燃機関ＥＣＵ３０は、機能的な制御ブロックとして、フィルタ異常判定部３１を備えている。フィルタ異常判定部３１は、後述のＰＭ電流値に基づいて、粒子フィルタ１１０に異常が生じているか否かを判定する部分である。当該判定のために行われる具体的な処理の内容については後に説明する。

　本実施形態に係る制御装置１０は、先に述べたように、粒子状物質検出センサ２０の制御を行うための装置として構成されている。制御装置１０は、上記の内燃機関ＥＣＵ３０と同様に、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するコンピュータシステムとして構成されている。制御装置１０は、粒子状物質検出センサ２０による、粒子状物質の堆積量に応じた電流の検出に必要な処理や、粒子状物質検出センサ２０の状態を判定する処理等を行うものである。

　制御装置１０は、機能的な制御ブロックとして、電圧値取得部１１と、電流値取得部１２と、状態判定部１３と、出力部１４と、ヒーター制御部１５と、故障時処理部１６と、を備えている。

　尚、以下において説明する制御装置１０の機能の一部又は全部を、内燃機関ＥＣＵ３０が有しているような態様としてもよい。つまり、内燃機関ＥＣＵ３０が制御装置１０としても機能し、粒子状物質検出センサ２０の制御を行うような態様であってもよい。逆に、内燃機関ＥＣＵ３０の機能の一部又は全部を、制御装置１０が有しているような態様としてもよい。内燃機関ＥＣＵ３０及び制御装置１０における役割の分担や、具体的な装置の構成については、何ら限定されない。

　電圧値取得部１１は、粒子状物質検出センサ２０の電極２２１、２３１の間に印加されている電圧の値、を取得する処理を行う部分である。当該電圧の値のことを、以下では「センサ電圧値」とも称する。

　電流値取得部１２は、粒子状物質検出センサ２０の電極２２１、２３１の間を流れている電流の値、を取得する処理を行う部分である。当該電流の値のことを、以下では「センサ電流値」とも称する。センサ電流値は、先に述べたように、素子部２００における粒子状物質の堆積量に応じて変化する電流値である。

　尚、電極２２１、２３１の間に電圧を印可する処理は、本実施形態ではこの電流値取得部１２が行うのであるが、当該処理は、制御装置１０の他の部分が行うこととしてもよい。

　状態判定部１３は、粒子状物質検出センサ２０の状態を判定する処理を行う部分である。後に詳しく説明するように、状態判定部１３によって判定される粒子状物質検出センサの状態には、粒子状物質検出センサ２０が故障している状態である「センサ故障状態」と、素子部２００に粒子状物質が堆積している状態である「堆積状態」と、が含まれる。状態判定部１３によって行われる判定の方法については、後に詳しく説明する。

　出力部１４は、ＰＭ電流値を出力する処理を行う部分である。「ＰＭ電流値」とは、素子部２００における粒子状物質の堆積量に応じた値であり、制御装置１０から内燃機関ＥＣＵ３０へと送信されるものである。後に説明するように、本実施形態では、電流値取得部１２によって取得されたセンサ電流値が基本的にはそのままＰＭ電流値として出力されるのであるが、取得されたセンサ電流値とは異なるＰＭ電流値が出力される場合もある。ＰＭ電流値は、その数値を示す信号として出力されてもよく、その数値に応じた大きさの電流として出力されてもよい。後者の場合、出力部１４が電流を出力してもよく、出力部１４が粒子状物質検出センサ２０から電流を出力させてもよい。

　ヒーター制御部１５は、ヒーター２１１への通電を制御する部分である。ヒーター制御部１５は、ヒーター２１１により、素子部２００に堆積している粒子状物質を燃焼させ除去する処理を実行する。当該処理のことを、以下では「再生処理」とも称する。

　故障時処理部１６は、状態判定部１３が、上記の「センサ故障状態」と判定した場合に、必要なフェイルセーフ処理を行う部分である。フェイルセーフ処理については後に説明する。

　車両ＭＶの始動時において実行される処理について、図５を参照しながら説明する。図５では、内燃機関１００の始動が行われた以降の期間における、素子部２００の温度の時間変化の一例が示されている。この例では、内燃機関１００が始動された直後から、ヒーター制御部１５によってヒーター２１１への通電が行われ、ヒーター２１１によって素子部２００が加熱される。これにより、素子部２００の温度は上昇した後、常温よりも高い温度Ｔ３に維持される。この状態は、図５に示される時刻ｔ１まで継続される。

　内燃機関１００の始動が行われた直後の期間においては、排気配管１３０の内面には水滴が付着していることが多く、当該水滴の一部が粒子状物質検出センサ２０の素子部２００に到達することがある。このとき、素子部２００の温度が上昇し過ぎていた場合には、被水に伴って素子部２００が破損してしまう可能性がある。一方、素子部２００の温度が低すぎる場合には、素子部２００の表面に水滴が付着して、当該水滴に含まれる汚染物質により素子部２００の被毒が生じてしまう可能性がある。

　そこで、時刻ｔ１までの期間における素子部２００の温度は、被水に伴って素子部２００が破損してしまうような温度よりも低く、且つ、素子部２００の表面で所謂ライデンフロスト効果による撥水が生じる温度であることが好ましい。このため、当該期間における目標温度である温度Ｔ３は、３８０℃から８００℃の範囲内に設定されることが好ましい。

　排気配管１３０の温度が十分に上昇し、例えば１００℃以上になると、排気配管１３０の内面に水分が付着している可能性は低くなる。そこで、制御装置１０は、排気配管１３０の温度が１００℃以上になったことが不図示のセンサにより確認された時点で、再生処理を開始する。上記の時刻ｔ１は、再生処理が開始される時刻である。

　再生処理では、検出面２０１に堆積していた粒子状物質を燃焼させ除去するために、素子部２００の温度を更に上昇させる。このときの素子部２００の目標温度は、温度Ｔ３よりも高い温度Ｔ４に設定される。ただし、目標温度を高く設定し過ぎると、過昇温に伴って素子部２００が破損したり、電極材料が蒸散したり、素子部２００に汚染物質が融着してしまったりする可能性がある。以上のことから再生処理における素子部２００の目標温度は６５０℃から８００℃の範囲に設定されることが好ましい。

　再生処理は、予め設定された一定期間の間だけ行われる。再生処理が行われた後は、ヒーター２１１への通電が停止される。図５の例では、時刻ｔ２においてヒーター２１１への通電が停止されており、以降においては素子部２００の温度が低下している。時刻ｔ３においては、素子部２００の温度は、周囲の排ガスの温度よりも僅かに低い程度の温度まで低下している。時刻ｔ３以降の期間では、粒子状物質検出センサ２０の電極２２１、２３１の間に電圧が印加され、これらの間を流れる電流の値、すなわちセンサ電流値を取得する処理が行われる。当該処理は、電圧が印加され始めた時刻ｔ３から、所定期間が経過したタイミングである時刻ｔ４まで行われる。この期間において行われる処理、すなわち、電流値取得部１２がセンサ電流値を取得する処理は、素子部２００における粒子状物質の堆積量を検出する処理、ということもできる。

　このとき、素子部２００の温度が排ガスの温度よりも高くなっていた場合には、検出面２０１の周囲を漂う粒子状物質は、検出面２０１から遠ざかる方向に熱泳動力を受けてしまう。その結果、検出面２０１における粒子状物質の捕集が妨げられてしまうこととなる。時刻ｔ３以降の期間において、ヒーター２１１に供給される電流が０に維持されるのは、このような現象を防止するためである。

　粒子状物質の堆積量を検出する処理が終了すると、耐被毒制御へと移行する。図５では、このように耐被毒制御への移行が行われる時刻が時刻ｔ４として示されている。

　耐被毒制御とは、ヒーター２１１によって素子部２００の加熱を再び行うことで、新たな粒子状物質や被毒の原因となる汚染物質が、検出面２０１に付着することを防止する制御である。このときの素子部２００の目標温度は、温度Ｔ４よりも低い温度Ｔ２に設定される。当該目標温度は、そのときの排ガスの温度よりも高く、且つ８００℃以下の範囲に設定されることが好ましい。耐被毒制御は、粒子状物質検出センサ２０による堆積量の検出が次に行われるまでの間継続される。

　以上に述べたような素子部２００の温度調整は、素子部２００の温度を定期的に取得しながら、当該温度に基づいて行われる。素子部２００の温度を取得するためには、専用の温度センサを設けてもよいのであるが、本実施形態では、素子部２００の温度がヒーター２１１の温度と概ね一致しているという前提の下、ヒーター２１１の抵抗値に基づいて素子部２００の温度を取得している。

　よく知られているように、素子部２００の温度、すなわちヒーター２１１の温度が高くなる程、それに比例してヒーター２１１の抵抗値も大きくなる。両者の対応関係は予め測定されており、制御装置１０が有する不図示の記憶装置に予め記憶されている。制御装置１０は、ヒーター２１１を流れている電流と、ヒーター２１１に印加されている電圧と、をそれぞれ取得し、これらに基づいてヒーター２１１の抵抗値を算出する。その後、ヒーター２１１の抵抗値と、記憶されている上記の対応関係とを用いて、ヒーター２１１の温度、すなわち素子部２００の温度を取得する。

　尚、ヒーター２１１に印加されている電圧の値は、センス配線２８を介して取得された接続部ＣＰの電位を用いることにより、更に正確に算出することが可能である。その具体的な算出方法としては、既に公知となっている方法を用いることができるので、具体的な説明については省略する。

　本実施形態では上記のように、内燃機関１００の始動が行われた後のタイミングにおいて再生処理が行われる。しかしながら、再生処理は、上記と異なるタイミングで行われてもよい。例えば、内燃機関１００が停止する直前、もしくは停止中のタイミングにおいて、再生処理が行われることとしてもよい。

　制御装置１０によって行われる制御の概要について、図６を参照しながら説明する。図６（Ａ）に示されるのは、素子部２００の温度の時間変化である。図６の例では、ヒーター２１１による再生処理が完了した時刻が、時刻ｔ１０として示されている。時刻ｔ１０から時刻ｔ２０までの期間は、図５における時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間と同様に、素子部２００の温度を低下させる期間となっている。時刻ｔ２０以降の期間は、粒子状物質検出センサ２０の電極２２１、２３１の間に電圧が印加され、粒子状物質の堆積量の検出が行われる期間となっている。先に述べたように、当該期間においてはヒーター２１１への通電が行われないので、素子部２００の温度は概ね一定となっている。

　図６（Ｂ）に示されるのは、電圧値取得部１１によって取得されるセンサ電圧値の時間変化の例である。同図に示されるように、時刻ｔ２０よりも前の期間では、センサ電圧値は０となっている。時刻ｔ２０以降は、上記のように電極２２１、２３１の間に電圧が印加されることに伴い、センサ電圧値は０よりも大きな一定値となっている。

　図６（Ｃ）に示されるのは、電流値取得部１２によって取得されるセンサ電流値の時間変化の例である。時刻ｔ２０においては、その直前まで行われていた再生処理によって、素子部２００における粒子状物質の堆積量は概ね０となっている。このため、時刻ｔ２０において電極２２１、２３１の間に電圧が印加されても、その時点において取得されるセンサ電流値は概ね０となっている。

　その後、素子部２００の検出面２０１における粒子状物質の堆積量が増加して行くと、粒子状物質が有する導電性により、少しずつセンサ電流値が増加して行く。電極２２１、２３１の間への電圧の印加、及びセンサ電流値の取得は、時刻ｔ２０から、所定期間が経過した時刻ｔ９０まで継続される。

　先に述べたように、粒子状物質の堆積量が大きくなる程、取得されるセンサ電流値は大きくなる。本実施形態では、時刻ｔ９０において取得されたセンサ電流値が、予め設定された判定値ＩＴＦよりも大きかった場合には、粒子フィルタ１１０が正常時である場合に比べてセンサ電流値が大きいと判定される。換言すれば、粒子フィルタ１１０において何らかの異常が生じていると判定される。図６（Ｃ）では、粒子フィルタ１１０において異常が生じている場合におけるセンサ電流値の変化が実線で示されている。

　一方、時刻ｔ９０において取得されたセンサ電流値が、予め設定された判定値ＩＴＦ以下であった場合には、粒子フィルタ１１０は正常であると判定される。図６（Ｃ）では、粒子フィルタ１１０が正常である場合におけるセンサ電流値の変化が、一点鎖線ＤＬ１で示されている。以上のような判定は、内燃機関ＥＣＵ３０のフィルタ異常判定部３１が、センサ電流値に対応した値であるＰＭ電流値を判定値ＩＴＦと比較することで行う。当該判定のことを、以下では「フィルタ異常判定」とも称する。図６（Ｄ）では、フィルタ異常判定が、時刻ｔ９０のタイミングで行われることが示されている。

　尚、上記の所定期間、すなわち、電圧が印加される時刻ｔ２０から時刻ｔ９０までの期間の長さは、常に一定なのではなく、内燃機関１００の運転状態等に応じて適宜変更されることが好ましい。例えば、素子部２００の温度が比較的高くなっている場合のように、粒子状物質の捕集効率が低くなっている場合には、上記の所定期間を通常時よりも長めに変更することとすればよい。

　図６に示されるようなセンサ電圧値やセンサ電流値の時間変化は、粒子状物質検出センサ２０において故障が生じておらず、粒子状物質検出センサ２０が正常に動作している場合における時間変化となっている。粒子状物質検出センサ２０において生じ得る故障の態様の例について、図７を参照しながら説明する。

　図７（Ａ）では、制御装置１０と、粒子状物質検出センサ２０と、両者の間を繋ぐ一対の検出配線２６とが、それぞれ模式的に示されている。図７（Ｂ）、図７（Ｃ）においても同様である。先に説明したように、検出配線２６は、電極２２１と電極２３１との間に電圧を印可するための配線である。図７では、一対の検出配線２６のうちの一方が、検出配線２６１として示されており、他方が検出配線２６２として示されている。検出配線２６２は、常に接地電位に保たれる方の配線となっている。

　図７（Ａ）には、粒子状物質検出センサ２０において天絡故障が生じている場合の例が示されている。天絡故障においては、検出配線２６１と、電源ラインＶＢとの間において短絡が生じた状態となっている。電源ラインＶＢは、ヒーター２１１等に印加される電圧の供給源である。本実施形態では、電源ラインＶＢの電位は１３Ｖとなっている。尚、電極２２１と電極２３１との間に電圧が印加された状態における、正常時の検出配線２６１の電位は３５Ｖとなっている。このため、図７（Ａ）のように天絡故障が生じているときには、矢印で示されるように、検出配線２６１から電源ラインＶＢへと過剰な電流が流れてしまう。その結果、素子部２００に粒子状物質が堆積していない状態であっても、比較的大きなセンサ電流値が取得されてしまうこととなる。

　図７（Ｂ）には、粒子状物質検出センサ２０において地絡故障が生じている場合の例が示されている。地絡故障においては、検出配線２６１と、接地部ＧＮＤとの間において短絡が生じた状態となっている。接地部ＧＮＤは接地電位、すなわち０Ｖとなっている部分である。このため、図７（Ｂ）のように地絡故障が生じているときには、矢印で示されるように、検出配線２６１から接地部ＧＮＤへと過剰な電流が流れてしまう。その結果、素子部２００に粒子状物質が堆積していない状態であっても、比較的大きなセンサ電流値が取得されてしまうこととなる。

　図７（Ｃ）には、粒子状物質検出センサ２０において電極間短絡故障が生じている場合の例が示されている。電極間短絡故障においては、検出配線２６１と検出配線２６２との間において短絡が生じた状態となっている。先に述べたように、検出配線２６２は常に接地電位に保たれる配線である。このため、図７（Ｃ）のように電極間短絡故障が生じているときには、矢印で示されるように、検出配線２６１から検出配線２６２へと過剰な電流が流れてしまう。その結果、素子部２００に粒子状物質が堆積していない状態であっても、比較的大きなセンサ電流値が取得されてしまうこととなる。

　以上に述べたように、天絡故障、地絡故障、及び電極間短絡故障のいずれが生じている場合でも、比較的大きなセンサ電流値が取得される。このため、センサ電流値の値に基づけば、粒子状物質検出センサ２０において故障が生じている状態か否かを判定することができるようにも思われる。

　しかしながら、センサ電流値は、粒子状物質検出センサ２０において故障が生じている状態のほか、素子部２００における粒子状物質の堆積量が大きくなっている状態においても、大きな値として取得されてしまう。このため、センサ電流値の値のみに基づいて、故障が生じている状態か否かを正確に判定することは困難である。

　尚、特許文献１として挙げた特開２０１８－０８０６５５号公報には、再生処理が完了した直後のタイミング、すなわち、素子部２００に粒子状物質が堆積していないと推測されるタイミングにおいて、センサ電流値に基づく故障の判定を行うことが記載されている。しかしながら、そのような判定方法では、電極間に電圧が印加され始めた後に粒子状物質検出センサ２０に故障が生じると、当該故障が生じたことを正確に判定することができないという問題がある。

　上記特許文献１に記載の方法では、再生処理が完了した直後のタイミングにおいて、一部の粒子状物質が燃焼されずに燃え残った状態になっていると、やはり、粒子状物質検出センサ２０に故障が生じたか否かを正確に判定することができなくなる。そこで、特許文献１では、そのような燃え残りが生じないように、取得されたセンサ電流値が所定値まで上昇すると、その時点で電極間への電圧の印加を停止し、粒子状物質がそれ以上捕集されないようにすることについても記載されている。

　しかしながら、そのような方法では、粒子状物質検出センサ２０の周囲における粒子状物質の濃度の高低によることなく、取得されたセンサ電流値は、常に上記の所定値以下の値となる。このため、粒子状物質の量を正確に検出することができないという問題もある。

　そこで、本実施形態に係る制御装置１０の状態判定部１３では、センサ電流値のみに基づくのではなく、センサ電流値及びセンサ電圧値の両方に基づいて、粒子状物質検出センサ２０の状態を判定することとしている。

　先に述べたように、正常時の検出配線２６１の電位は３５Ｖとなっている。この電位は、電源ラインＶＢの電位（１３Ｖ）、接地部ＧＮＤの電位（０Ｖ）、及び検出配線２６２の電位（０Ｖ）のいずれよりも高い電位である。このため、図７に示されたいずれの故障が生じているときでも、取得されるセンサ電圧値は、正常時に比べて低くなる。

　一方、図７に示されるような故障が生じておらず、素子部２００に粒子状物質が堆積していることに伴ってセンサ電流値が高くなっているときには、取得されるセンサ電圧値は上記のように低くならない。このため、センサ電流値及びセンサ電圧値の両方に基づけば、状態判定部１３は、粒子状物質検出センサ２０が故障している状態と、素子部２００に粒子状物質が堆積している状態と、のいずれが生じているのかを判定することが可能となる。前者の状態を、以下では「センサ故障状態」とも称する。後者の状態を、以下では「堆積状態」とも称する。

　センサ故障状態は、粒子状物質検出センサ２０において、図７を参照しながら説明した天絡故障、地絡故障、及び電極間短絡故障のいずれかが生じており、これによりセンサ電流値が大きくなっている状態である。一方、堆積状態は、粒子状物質検出センサ２０には上記のような故障が生じておらず、粒子状物質検出センサ２０の素子部２００に粒子状物質が堆積し、これによりセンサ電流値が大きくなっている状態である。

　図８には、粒子状物質検出センサ２０に故障が生じているとき、すなわちセンサ故障状態となっているときにおける、センサ電圧値等の時間変化の例が示されている。図８の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示されている各項目は、図６の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示されている各項目と同じである。

　図８の例でも、時刻ｔ２０において、粒子状物質検出センサ２０の電極２２１、２３１の間に電圧が印加される。図８（Ｂ）に示されるように、センサ故障状態においては、取得されるセンサ電圧値は、図６（Ｂ）の場合に比べて小さくなっている。

　図８（Ｂ）に示される電圧閾値ＶＴ１は、センサ故障状態であるか否かを判定するために、センサ電圧値について予め設定されている閾値である。図８（Ｂ）のようにセンサ故障状態となっているときには、センサ電圧値は電圧閾値ＶＴ１未満となる。一方、図６（Ｂ）のようにセンサ故障状態となっていないときには、センサ電圧値は電圧閾値ＶＴ１以上となる。換言すれば、センサ故障状態となっているときのセンサ電圧値と、センサ故障状態となっていないときのセンサ電圧値と、の間となるように、電圧閾値ＶＴ１が予め設定されている。

　図８（Ｃ）に示されるように、センサ故障状態においては、粒子状物質検出センサ２０の電極２２１、２３１の間に電圧が印加された時刻ｔ２０から大きなセンサ電流値が取得される。

　図８（Ｃ）に示される電流閾値ＩＴＳは、センサ故障状態であるか否かを判定するために、センサ電流値について予め設定されている閾値である。図８（Ｃ）のようにセンサ故障状態となっているときには、センサ電流値は電流閾値ＩＴＳ以上となる。一方、図６（Ｃ）のようにセンサ故障状態となっておらず、且つ粒子状物質の堆積量が小さいときには、センサ電流値は電流閾値ＩＴＳ未満となる。換言すれば、センサ故障状態となっているときのセンサ電流値と、センサ故障状態となっていないときのセンサ電流値と、の間となるように、電流閾値ＩＴＳが予め設定されている。本実施形態では、センサ電流値として取得され得る値の最大値、よりも僅かに小さい値となるように、電流閾値ＩＴＳが設定されている。

　センサ電流値が所定の電流閾値ＩＴＳ以上であり、且つ、センサ電圧値が所定の電圧閾値ＶＴ１未満である場合には、状態判定部１３は、図７の例のようなセンサ故障状態であると判定することができる。センサ故障状態であるか否かを上記のように判定する処理のことを、以下では「センサ故障判定」とも称する。図６（Ｄ）に示されるように、センサ故障判定は、粒子状物質検出センサ２０の電極２２１、２３１の間に電圧が印加された時刻ｔ２０から継続的に実行される。つまり、粒子状物質の堆積量を検出する処理が行われている期間において、上記のセンサ故障判定が継続的に実行される。

　図８（Ｅ）には、センサ故障判定の結果の時間変化が示されている。図８の例では、時刻ｔ２０の直後の時刻ｔ２１において、同時刻に取得されたセンサ電圧値及びセンサ電流値に基づき、センサ故障状態であるとの判定がなされている。

　図９には、粒子状物質検出センサ２０において、再生処理の完了時点に粒子状物質の燃え残りが生じている場合における、センサ電圧値等の時間変化の例が示されている。このように、再生処理が実行された際に、除去されなかった粒子状物質が素子部２００に残っている状態のことを、以下では「燃え残り状態」とも称する。燃え残り状態は、先に述べた堆積状態に含まれる一つの態様ということができる。図９の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示されている各項目は、図６の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示されている各項目と同じである。尚、図９の例では、粒子状物質検出センサ２０に故障は生じていないものとする。

　図９の例でも、時刻ｔ２０において、粒子状物質検出センサ２０の電極２２１、２３１の間に電圧が印加される。このとき、センサ故障状態ではないので、図８（Ｂ）に示されるように、取得されるセンサ電圧値は電圧閾値ＶＴ１以上となっている。

　図９（Ｃ）に示されるように、燃え残り状態においては、粒子状物質検出センサ２０の電極２２１、２３１の間に電圧が印加された時刻ｔ２０から大きなセンサ電流値が取得される。

　図９（Ｃ）に示される電流閾値ＩＴＢは、燃え残り状態であるか否かを判定するために、センサ電流値について予め設定されている閾値である。図９（Ｃ）のように燃え残り状態となっているときには、時刻ｔ２０におけるセンサ電流値は電流閾値ＩＴＢ以上となる。一方、図６（Ｃ）のように燃え残り状態となっていないときには、時刻ｔ２０におけるセンサ電流値は電流閾値ＩＴＢ未満となる。換言すれば、燃え残り状態となっているときのセンサ電流値と、燃え残り状態となっていないときのセンサ電流値と、の間となるように、電流閾値ＩＴＢが予め設定されている。

　本実施形態では、電流閾値ＩＴＳよりも小さな値として電流閾値ＩＴＢが設定されている。このような態様に替えて、故障状態であるか否かを判定するための閾値である電流閾値ＩＴＳと、燃え残り状態であるか否かを判定するための閾値である電流閾値ＩＴＢとが、互いに同じ値として設定されてもよい。

　図９の例のように、センサ電流値が所定の電流閾値ＩＴＢ以上であり、且つ、センサ電圧値が所定の電圧閾値ＶＴ１以上である場合には、状態判定部１３は、粒子状物質が堆積した堆積状態であると判定することができる。特に、電極２２１、２３１の間に電圧が印加された時刻ｔ２０の直後のタイミングにおいて、センサ故障状態ではなく堆積状態であると判定した場合には、状態判定部１３は、その堆積状態が、詳細には燃え残り状態であると判定する。尚、上記のタイミングは、電流値取得部１２によるセンサ電流値の取得が開始されたタイミング、すなわち、粒子状物質の堆積量の検出が開始された直後のタイミング、ということもできる。

　燃え残り状態であるか否かを上記のように判定する処理のことを、以下では「燃え残り判定」とも称する。図６（Ｄ）に示されるように、燃え残り判定は、粒子状物質検出センサ２０の電極２２１、２３１の間に電圧が印加された時刻ｔ２０のタイミングで実行される。

　図９（Ｆ）には、燃え残り判定の結果の時間変化が示されている。図９の例では、時刻ｔ２０の直後の時刻ｔ２１において、同時刻に取得されたセンサ電圧値及びセンサ電流値に基づき、燃え残り状態であるとの判定がなされている。

　状態判定部１３が燃え残り状態と判定した場合には、ヒーター制御部１５は、素子部２００から粒子状物質を除去するよう、再生処理を再び実行する。図９の例では、図９（Ａ）に示されるように、２回目の再生処理が時刻ｔ２１から時刻ｔ２２までの期間において実行されている。時刻ｔ２１において、電極２２１、２３１の間への電圧の印加は停止されている。

　その後、素子部２００の温度が低下すると、時刻ｔ２３において、電極２２１、２３１の間に電圧が印加される。図９の例では、図９（Ｂ）に示されるように、時刻ｔ２３の直後の時刻ｔ２４に取得されたセンサ電圧値が電圧閾値ＶＴ１以上となっており、図９（Ｃ）に示されるように、時刻ｔ２４に取得されたセンサ電流値が電流閾値ＩＴＢ未満となっている。この場合、２回目の再生処理によって、燃え残っていた粒子状物質が完全燃焼し除去されたものと推測される。図９（Ｆ）に示されるように、状態判定部１３は、時刻ｔ２４以降においては燃え残り状態ではなく、完全燃焼した状態であると判定する。

　仮に、再生処理を実行した後に再び燃え残り状態であると判定された場合には、燃え残り判定及び再生処理が再度実行される。本実施形態では、燃え残り状態と判定されなくなるまで、燃え残り判定及び再生処理が繰り返される。

　ところで、素子部２００には、粒子状物質のほか、燃焼によっては除去することのできない物質が付着してしまうことがある。このような物質としては、例えば鉄粉が挙げられる。素子部２００に鉄粉等が付着すると、取得されるセンサ電流値はやはり大きくなるので、図９に示される場合と同様に燃え残りと判定され、再度の再生処理が実行されることとなる。

　図１０には、上記のように素子部２００に鉄粉が付着した状態となり、再生処理が複数回繰り返された場合の例が示されている。図１０の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｆ）に示されている各項目は、図９の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｆ）に示されている各項目と同じである。図１０の例では、時刻ｔ２１、ｔ２４、ｔ２７、ｔ３０のそれぞれにおいて、再度の再生処理が実行されている。図１０（Ｂ）に示されるように、それぞれの再生処理の後、電極２２１、２３１の間に電圧が印加されたタイミングで取得されたセンサ電圧値は、いずれも、電圧閾値ＶＴ１以上となっている。

　ただし、このとき素子部２００に付着しているのは不燃性の物質であるから、再生処理が繰り返されても当該物質は除去されない。このため、上記の各タイミングで取得されたセンサ電流値は、いずれも電流閾値ＩＴＢ以上となっており、図１０（Ｆ）に示されるように、燃え残りが生じているとの判定がなされて続けてしまうこととなる。

　本実施形態では、再生処理が永遠に繰り返し実行されてしまうことを防止するために、再生処理の実行回数に制限が設けられている。本実施形態では、状態判定部１３による燃え残り状態との判定、及び、ヒーター制御部１５による再生処理の実行が、所定回数繰り返された後も、燃え残り状態であると判定された場合には、状態判定部１３は、不燃性の物質が素子部２００に付着している状態であると判定する。上記の所定回数として、本実施形態では「５」が設定されている。

　図１０（Ｇ）には、再生処理の実行回数のカウント値の推移が示されている。状態判定部１３は、当該カウント値が５となった時点で、不燃性の物質が素子部２００に付着していると判定する。当該判定のことを、以下では「燃焼不可物質付着判定」とも称する。図１０（Ｈ）には、燃焼不可物質付着判定の結果の時間変化が示されている。図８の例では、上記のカウント値が５となった時刻ｔ３３において、不燃性の物質が素子部２００に付着していると状態判定部１３が判定する。このように判定された以降は、ヒーター制御部１５は再生処理を実行しない。

　図１１には、粒子状物質の堆積量を検出する処理の途中の時刻、具体的には時刻ｔ４０において、粒子状物質検出センサ２０に故障が生じた場合の例が示されている。図１１の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｅ）に示されている各項目は、図８の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｅ）に示されている各項目と同じである。

　時刻ｔ４０よりも前の期間においては、粒子状物質検出センサ２０には故障が生じていない。このため、図１１（Ｂ）に示されるように、同期間に取得されるセンサ電圧値は電圧閾値ＶＴ１以上となっている。また、図１１（Ｃ）に示されるように、同期間に取得されるセンサ電流値は電流閾値ＩＴＳ未満となっている。

　時刻ｔ４０において粒子状物質検出センサ２０に故障が生じると、図１１（Ｂ）に示されるようにセンサ電圧値は電圧閾値ＶＴ１未満となり、図１１（Ｃ）に示されるようにセンサ電流値は電流閾値ＩＴＳ以上となる。

　粒子状物質の堆積量を検出する処理が行われている期間においては、センサ故障判定が継続的に実行されている。図１１の例では、図１１（Ｅ）に示されるように、時刻ｔ４０の直後の時刻ｔ４１において、同時刻に取得されたセンサ電圧値及びセンサ電流値に基づき、センサ故障状態であるとの判定がなされている。

　図１２には、粒子状物質検出センサ２０の周囲に存在する粒子状物質の量が比較的大きく、素子部２００への堆積速度が速い場合の例が示されている。図１２の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示されている各項目は、図６の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示されている各項目と同じである。

　尚、図１２の例では、粒子状物質検出センサ２０に故障は生じていないものとする。このため、図１２（Ｂ）に示されるように、電極２２１、２３１の間に電圧が印加された時刻ｔ２０以降においては、センサ電圧値は電圧閾値ＶＴ１以上となっている。

　図１２（Ｃ）に示されるように、センサ電流値は速い速度で上昇しており、時刻ｔ５０において電流閾値ＩＴＳを超えている。この時刻ｔ５０は、図６に示される時刻ｔ９０よりも前の時刻である。つまり、図１２の例では、粒子状物質の堆積量を検出する処理のための所定期間が経過するよりも前のタイミングで、センサ電流値が電流閾値ＩＴＳを超えている。

　図１２（Ｃ）に示される最大値ＩＭは、センサ電流値として取得され得る値の最大値である。先に述べたように、本実施形態の電流閾値ＩＴＳは、この最大値ＩＭよりも僅かに小さな値として設定されている。このため、センサ電流値が電流閾値を超えた状態においては、素子部２００における粒子状物質が更に増加しても、センサ電流値がそれ以上増加し得ない状態、ということができる。このような状態のことを、以下では「過堆積状態」とも称する。過堆積状態は、先に述べた堆積状態に含まれる一つの態様ということができる。

　センサ故障状態ではないとの判定がなされた後、粒子状物質の堆積量を検出する処理が行われている期間において、センサ電圧値が所定の電圧閾値ＶＴ１以上となった場合には、状態判定部１３は、上記のように過堆積状態であると判定することができる。過堆積状態であるか否かを上記のように判定する処理のことを、以下では「過堆積判定」とも称する。図６（Ｄ）に示されるように、過堆積判定は、燃え残り判定が完了した直後から継続的に実行される。つまり、粒子状物質の堆積量を検出する処理が行われている期間であって、且つ燃え残り判定が完了した後の期間に、上記の過堆積判定が継続的に実行される。

　状態判定部１３は、取得されたセンサ電流値が所定の上限値以上である場合に、過堆積状態であると判定する。この「上限値」として、本実施形態では上記のように電流閾値ＩＴＳが用いられている。このような態様に替えて、過堆積判定に用いられる上限値と、センサ故障判定に用いられる電流閾値ＩＴＳとが、互いに異なる値として設定されている態様であってもよい。

　図１２（Ｅ）には、過堆積判定の結果の時間変化が示されている。図１２の例では、時刻ｔ５０の直後の時刻ｔ５１において、同時刻に取得されたセンサ電圧値及びセンサ電流値に基づき、過堆積状態であるとの判定がなされている。

　電極２２１、２３１の間に電圧を印可するための電源回路（不図示）において異常が生じると、粒子状物質検出センサ２０に故障が生じていなくても、電極２２１、２３１の間に十分な電圧を印可し得ない状態となってしまうことがある。このような状態のことを、以下では「電圧異常状態」とも称する。

　図１３には、このような電圧異常状態が生じている場合の例が示されている。図１３の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示されている各項目は、図６の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示されている各項目と同じである。尚、図１３の例では、粒子状物質検出センサ２０に故障は生じていないものとする。

　図１３の例では、図１３（Ｂ）に示されるように、電極２２１、２３１の間に電圧が印加された時刻ｔ２０以降において、センサ電圧値は、電源回路等の異常に起因して電圧閾値ＶＴ１未満となっている。また、図１３（Ｂ）に示されるように、時刻ｔ２０以降におけるセンサ電流値は概ね０となっており、電流閾値ＩＴＳよりも小さくなっている。

　センサ電流値が所定の電流閾値ＩＴＳ未満であり、且つ、センサ電圧値が所定の電圧閾値ＶＴ１未満である場合には、状態判定部１３は、電極２２１、２３１の間に十分な電圧を印可し得ない状態、すなわち電圧異常状態であると判定することができる。電圧異常状態であるか否かを上記のように判定する処理のことを、以下では「電圧異常判定」とも称する。図６（Ｄ）に示されるように、電圧異常判定は、粒子状物質検出センサ２０の電極２２１、２３１の間に電圧が印加された時刻ｔ２０から継続的に実行される。つまり、粒子状物質の堆積量を検出する処理が行われている期間において、上記の電圧異常判定が継続的に実行される。

　図１３（Ｊ）には、電圧異常判定の結果の時間変化が示されている。図１３の例では、時刻ｔ２０の直後の時刻ｔ２１において、同時刻に取得されたセンサ電圧値及びセンサ電流値に基づき、電圧異常状態であるとの判定がなされている。

　図１３の例では、電極２２１、２３１の間に電圧が印加された時刻ｔ２０の当初から、電圧異常状態となっていた場合の例である。しかしながら、電圧異常状態は、電極２２１、２３１の間に電圧が印加された後のタイミングで生じることもある。図１４には、粒子状物質の堆積量を検出する処理の途中の時刻、具体的には時刻ｔ６０において、電圧異常状態が生じた場合の例が示されている。図１４の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｊ）に示されている各項目は、図１３の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｊ）に示されている各項目と同じである。

　時刻ｔ６０よりも前の期間においては、電源回路には故障が生じていない。このため、図１４（Ｂ）に示されるように、同期間に取得されるセンサ電圧値は電圧閾値ＶＴ１以上となっている。また、図１４（Ｃ）に示されるように、同期間に取得されるセンサ電流値は電流閾値ＩＴＳ未満となっている。

　時刻ｔ６０において粒子状物質検出センサ２０に故障が生じると、図１４（Ｂ）に示されるようにセンサ電圧値は電圧閾値ＶＴ１未満となる。一方、図１４（Ｃ）に示されるように、時刻ｔ６０以降においてもセンサ電流値は電流閾値ＩＴＳ未満のままである。

　粒子状物質の堆積量を検出する処理が行われている期間においては、電圧異常判定が継続的に実行されている。図１４の例では、図１４（Ｊ）に示されるように、時刻ｔ６０の直後の時刻ｔ６１において、同時刻に取得されたセンサ電圧値及びセンサ電流値に基づき、電圧異常状態であるとの判定がなされている。

　以上に述べたように、状態判定部１３は、粒子状物質検出センサ２０がとり得る各種状態を判定するために、様々な処理を行っている。図１５には、各種判定の内容を、条件ごとに簡潔に纏めた表が示されている。

　図１５の（Ａ）の行に示されるように、粒子状物質の堆積量の検出が行われている期間において、センサ電流値が電流閾値ＩＴＳ以上（つまり「過剰」）となっており、センサ電圧値が電圧閾値ＶＴ１未満（つまり「低下」）となっている場合には、センサ故障状態であるとの判定がなされる。

　図１５の（Ｂ）の行に示されるように、粒子状物質の堆積量の検出が開始された直後のタイミングにおいて、センサ電流値が電流閾値ＩＴＢ以上（つまり「過剰」）となっており、センサ電圧値が電圧閾値ＶＴ１以上（つまり「通常」）となっている場合には、燃え残り状態であるとの判定がなされる。また、図１５の（Ｃ）の行に示されるように、燃え残り状態であるとの判定が複数回繰り返される場合には、不燃性の物質が素子部２００に付着しているとの判定がなされる。

　図１５の（Ｄ）の行に示されるように、粒子状物質の堆積量の検出が行われている期間であって、当該検出が開始された直を除く期間において、センサ電流値が電流閾値ＩＴＳ以上（つまり「過剰」）となっており、センサ電圧値が電圧閾値ＶＴ１以上（つまり「通常」）となっている場合には、過堆積状態であるとの判定がなされる。

　図１５の（Ｅ）の行に示されるように、粒子状物質の堆積量の検出が行われている期間において、センサ電流値が電流閾値ＩＴＳ未満（つまり「通常」）となっており、センサ電圧値が電圧閾値ＶＴ１未満（つまり「低下」）となっている場合には、電圧異常状態であるとの判定がなされる。

　図１５の（Ｆ）の行に示されるように、粒子状物質の堆積量の検出が行われている期間において、センサ電流値が電流閾値ＩＴＳ未満（つまり「通常」）となっており、センサ電圧値が電圧閾値ＶＴ１以上（つまり「通常」）となっている場合、すなわち、これまでに説明したいずれの異常状態も生じていない場合には、粒子状物質検出センサ２０等が正常であるとの判定がなされる。

　以上に説明した各種の判定を実現するために、制御装置１０によって実行される処理の具体的な流れについて、図１６を参照しながら説明する。図１６に示される一連の処理は、所定の制御周期が経過する毎に、制御装置１０によって繰り返し実行されるものである。

　最初のステップＳ０１では、検出要求の有無が判定される。「検出要求」とは、粒子状物質検出センサ２０による粒子状物質の検出を行うことを要求する信号である。本実施形態では、内燃機関ＥＣＵ３０から検出要求が送信される。この検出要求を制御装置１０が受信した場合にのみ、粒子状物質の検出に必要な以下の処理が実行される。内燃機関ＥＣＵ３０から検出要求が送信されている場合には、ステップＳ０２に移行する。

　ステップＳ０２では、再生処理が完了しているか否かが判定される。制御装置１０では、再生処理が完了しているか否かを記憶しておくための変数として、再生完了フラグが設けられている。再生処理が完了している場合には、再生完了フラグの値として１が記憶され、再生処理が完了していない場合には、再生完了フラグの値として０が記憶される。

　再生完了フラグの値が０である場合には、ステップＳ０３に移行する。ステップＳ０３では、ヒーター制御部１５によって再生処理が実行される。図５を参照しながら説明したように、再生処理では、予め設定された一定期間の間、ヒーター２１１により素子部２００が加熱され高温に保たれる。

　上記の一定期間が経過すると、ステップＳ０４に移行する。ステップＳ０４では、ヒーター２１１への通電が停止されると共に、再生完了フラグの値が１に変更される。その後、再びステップＳ０２へと移行する。

　ステップＳ０２において、再生完了フラグの値が１である場合には、ステップＳ０５に移行する。ステップＳ０５では、素子部２００の冷却が完了したか否かが判定される。制御装置１０では、素子部２００の冷却が完了しているか否かを記憶しておくための変数として、冷却完了フラグが設けられている。素子部２００の冷却が完了している場合には、冷却完了フラグの値として１が記憶され、素子部２００の冷却が完了していない場合には、冷却完了フラグの値として０が記憶される。

　冷却完了フラグの値が０である場合には、ステップＳ０６に移行する。ステップＳ０６では、素子部２００の温度を取得し、当該温度が所定の目標温度以下に低下するまで待機する処理が行われる。この目標温度としては、排ガスの温度よりも低い温度が予め設定されている。素子部２００の温度が目標温度以下に低下すると、ステップＳ０７に移行する。ステップＳ０７では、冷却完了フラグの値が１に変更される。その後、再びステップＳ０５へと移行する。

　ステップＳ０５において、冷却完了フラグの値が１である場合には、ステップＳ０８に移行する。ステップＳ０８では、電極２２１、２３１の間に電圧を印可する処理が行われる。ステップＳ０８に続くステップＳ０９では、状態判定部１３によるセンサ故障判定が行われる。センサ故障判定は、先に述べたように、センサ故障状態であるか否かを判定する処理のことである。センサ故障判定における具体的な処理の内容については後述する。

　ステップＳ０９に続くステップＳ１０では、ステップＳ０９におけるセンサ故障判定の結果が、センサ故障状態であったか否かが判定される。センサ故障状態であった場合には、後述のステップＳ２５に移行する。センサ故障状態でなかった場合にはステップＳ１１に移行する。

　ステップＳ１１では、状態判定部１３による電圧異常判定が行われる。電圧異常判定は、先に述べたように、電圧異常状態であるか否かを判定する処理のことである。電圧異常判定における具体的な処理の内容については後述する。

　ステップＳ１１に続くステップＳ１２では、ステップＳ１１における電圧異常判定の結果が、電圧異常状態であったか否かが判定される。電圧異常状態であった場合には、後述のステップＳ２５に移行する。電圧異常状態でなかった場合にはステップＳ１３に移行する。

　ステップＳ１３では、粒子状物質の堆積量の検出が開始された直後のタイミングであるか否か判定される。ここでは、ステップＳ０８における電圧の印加が開始されてから、最初にステップＳ１３に移行したタイミングであれば、堆積量の検出が開始された直後であると判定され、ステップＳ１７に移行する。ステップＳ０８における電圧の印加が開始されてから、最初にステップＳ１３に移行したタイミングでない場合、すなわち、次に述べるステップＳ１７の処理が既に行われている場合には、後述のステップＳ１４に移行する。

　ステップＳ１７では、燃え残り判定が行われる。燃え残り判定は、先に述べたように、燃え残り状態であるか否かを判定する処理のことである。燃え残り判定における具体的な処理の内容については後述する。

　ステップＳ１７に続くステップＳ１８では、ステップＳ１７における燃え残り判定の結果が、燃え残り状態であったか否かが判定される。燃え残り状態であった場合にはステップＳ１９に移行する。燃え残り状態でなかった場合には、後述のステップＳ１４に移行する。

　ステップＳ１９では、再生処理の実行回数のカウント値を、１増加させる処理が行われる。このカウント値は、図１０（Ｇ）を参照しながら説明したものである。ステップＳ１９に続くステップＳ２０では、上記のカウント値が所定回数に到達したか否かが判定される。先に述べたように、この所定回数として、本実施形態では５が設定されている。カウント値が所定回数に到達している場合にはステップＳ２１に移行する。

　ステップＳ２１では、不燃性の物質が素子部２００に付着していると判定される。ステップＳ２０及びステップＳ２１において実行される処理が、図１０を参照しながら説明した燃焼不可物質付着判定に該当する。ステップＳ２１の後は、後述のステップＳ２５に移行する。

　ステップＳ２０において、再生処理の実行回数のカウント値が所定回数に到達していない場合には、ステップＳ２２に移行する。ステップＳ２２では、電極２２１、２３１の間への電圧の印可を停止する処理が行われる。ステップＳ２２に続くステップＳ２３では、再生完了フラグの値をリセットし０に戻す処理が行われる。ステップＳ２３に続くステップＳ２４では、冷却完了フラグの値をリセットし０に戻す処理が行われる。ステップＳ２４の後は、ステップＳ０２以降の処理が再度実行される。このように、再生処理の実行回数のカウント値が所定回数に到達しておらず、且つ燃え残り状態であると判定される間は、再生処理が繰り返し実行されることとなる。

　ステップＳ１３において、粒子状物質の堆積量の検出が開始された直後のタイミングではなかった場合、すなわち、最初にステップＳ１３に移行したタイミングでなかった場合には、ステップＳ１４に移行する。ステップＳ１４では、状態判定部１３による過堆積判定が行われる。過堆積判定は、先に述べたように、過堆積状態であるか否かを判定する処理のことである。過堆積判定における具体的な処理の内容については後述する。

　ステップＳ１４に続くステップＳ１５では、ステップＳ１４における過堆積判定の結果が、過堆積状態であったか否かが判定される。過堆積状態でなかった場合には、後述のステップＳ１６に移行する。過堆積状態であった場合にはステップＳ２６に移行する。ステップＳ２６では、この時点において電流値取得部１２により取得されたセンサ電流値を、制御装置１０が有する不図示の記憶装置に記憶する処理が行われる。ステップＳ２６に続くステップＳ２７では、電極２２１、２３１の間への電圧の印可を停止する処理が行われる。その後、ステップＳ１６に移行する。

　ステップＳ１６では、出力部１４によって、内燃機関ＥＣＵのフィルタ異常判定部３１へとＰＭ電流値を出力する処理が行われる。ステップＳ１５からステップＳ１６へと直接移行した場合には、電流値取得部１２によって取得されたセンサ電流値が、そのままＰＭ電流値として出力される。尚、センサ電流値は、以前のステップで取得されたものであってもよいが、ステップＳ１６に移行した時点で改めて取得されたものであってもよい。また、出力されるＰＭ電流値は、取得されたセンサ電流値と同じ値であってもよいが、センサ電流値に基づく値であれば、センサ電流値とは異なる値であってもよい。例えば、ＰＭ電流値は、取得されたセンサ電流値に補正を加えた後の値等、取得されたセンサ電流値に基づく値であればよい。

　一方、ステップＳ１５から、ステップＳ２６、Ｓ２７を経てステップＳ１６に移行した場合には、ステップＳ２６で記憶されたセンサ電流値がＰＭ電流値として出力される。この場合も、出力されるＰＭ電流値は、記憶されたセンサ電流値と同じ値であってもよいが、記憶されたセンサ電流値に基づく値であれば、センサ電流値とは異なる値であってもよい。例えば、ＰＭ電流値は、記憶されたセンサ電流値に補正を加えた後の値等、記憶されたセンサ電流値に基づく値であればよい。

　ステップＳ０１において、内燃機関ＥＣＵ３０から検出要求が送信されていなかった場合には、ステップＳ２８に移行する。ステップＳ２８では、電極２２１、２３１の間への電圧の印可を停止する処理が行われる。このとき、既に電圧の印加が停止されていた場合には、その状態が維持される。

　ステップＳ２８に続くステップＳ２９では、再生完了フラグの値をリセットし０に戻す処理が行われる。ステップＳ２９に続くステップＳ３０では、冷却完了フラグの値をリセットし０に戻す処理が行われる。ステップＳ３０に続くステップＳ３１では、再生処理の実行回数のカウント値をリセットし０に戻す処理が行われる。その後、図１６に示される一連の処理を終了する。

　ステップＳ０９においてセンサ故障状態と判定されていた場合、ステップＳ１１において電圧異常状態と判定されていた場合、及び、ステップＳ２１において不燃性の物質が素子部２００に付着していると判定されていた場合には、いずれもステップＳ２５に移行する。ステップＳ２５では、故障時処理部１６によってフェイルセーフ処理が行われる。フェイルセーフ処理は、生じている異常の態様に応じ実行される処理である。フェイルセーフ処理としては、異常が生じている旨、及び当該異常の態様を、車両ＭＶの乗員に報知する処理が行われる。また、現時点におけるセンサ電流値やセンサ電圧値等のパラメータを、異常発生時の情報として記憶する処理も行われる。更に、以降におけるヒーター２１１の通電等を禁止する処理も含まれる。ステップＳ２５においてフェイルセーフ処理が行われた以降は、図１６に示される一連の処理は行われなくなる。

　図１７に示される一連の処理は、内燃機関ＥＣＵ３０により実行される処理である。この処理は、図１６に示される一連の処理と並行して、所定の制御周期が経過する毎に、内燃機関ＥＣＵ３０のフィルタ異常判定部３１により繰り返し実行される。ただし、図１７の処理が繰り返し実行されるのは、図１６のステップＳ０８において、電極２２１、２３１の間への電圧の印可が開始された以降の期間のみである。ステップＳ２２やステップＳ２７等において、電極２２１、２３１の間への電圧の印可が停止されると、それ以降は図１７の処理は実行されなくなる。

　図１７の最初のステップＳ４１では、図１６のステップＳ０８において電圧の印加が開始されたタイミングから、所定期間が経過したか否かが判定される。この「所定期間」とは、図６（Ｃ）の例における、時刻ｔ２０から時刻ｔ９０までの期間のことである。所定期間が経過していなければ、ステップＳ４１の処理が繰り返し実行される。所定期間が経過していればステップＳ４２に移行する。

　ステップＳ４２では、ＰＭ電流値を取得する処理が行われる。ここで取得されるＰＭ電流値は、図１６のステップＳ１６において出力されているＰＭ電流値である。先に述べたように、ステップＳ４２で取得されるＰＭ電流値は、基本的には、電流値取得部１２によって取得された現在のセンサ電流値である。しかし、粒子状物質検出センサ２０が過堆積状態となっている場合には、電圧の印加の停止前において予め記憶されていたセンサ電流値が、ＰＭ電流値としてステップＳ４２において取得される。

　ステップＳ４２に続くステップＳ４３では、ステップＳ４２で取得されたＰＭ電流値に基づいて、粒子フィルタ１１０に異常が生じているか否かを判定する処理、すなわち、先に述べた「フィルタ異常判定」の処理が行われる。図６（Ｃ）を参照しながら説明したように、センサ電流値に基づくＰＭ電流値が判定値ＩＴＦよりも大きかった場合には、粒子フィルタ１１０が正常時である場合に比べて、センサ電流値が大きい、すなわち、検出された堆積量が大きいと判定される。この場合、フィルタ異常判定では、粒子フィルタ１１０において何らかの異常が生じているとの判定がなされることとなる。このとき、図１６のステップＳ２５において実行されるものと同様のフェイルセーフ処理が行われてもよい。一方、センサ電流値に基づくＰＭ電流値が判定値ＩＴＦ以下であった場合には、検出された堆積量は小さいと判定される。この場合、フィルタ異常判定では、粒子フィルタ１１０は正常であると判定される。

　このように、状態判定部１３が、燃え残り状態であると判定しなかった場合、すなわち、図１６のステップＳ１８においてＮｏと判定した場合には、内燃機関ＥＣＵ３０のフィルタ異常判定部３１は、電極２２１、２３１に電圧が印加され始めてから所定期間が経過したタイミング、で取得されたセンサ電流値であるＰＭ電流値に基づいて、フィルタ異常判定の処理を行う。

　また、状態判定部１３が、過堆積状態と判定した場合、すなわち、図１６のステップＳ１５においてＹｅｓと判定した場合には、センサ電流値を記憶した後に、電極２２１、２３１に印加されている電圧を０とする処理が、制御装置１０の例えば電流値取得部１２によって行われる（図１６のステップＳ２６、Ｓ２７）。これにより、過堆積状態となった素子部２００の電極２２１、２３１に、電圧が印加され続けてしまうことが防止される。

　電極２２１、２３１に印加されている電圧を０とする処理が行われた後は、電流値取得部１２によって取得されるセンサ電流値も０となる。このため、常に、電流値取得部１２によって取得されるセンサ電流値と同じＰＭ電流値に基づいてフィルタ異常判定が行われるとした場合には、ＰＭ電流値が判定値ＩＴＦを下回ることとなるので、実際には過堆積状態となっているにも拘らず、堆積状態ではないと誤って判定されてしまう可能性がある。

　そこで、本実施形態における出力部１４は、図１６のステップＳ２７において電圧の印加が停止された後は、記憶されたセンサ電流値に基づいてＰＭ電流値を出力することとしている。このため、実際には過堆積状態となっているにも拘らず、堆積状態ではないと誤って判定されてしまうことが防止される。

　尚、先に述べた特許文献１に記載の方法では、燃え残りが生じないように、取得されたセンサ電流値が所定値まで上昇すると、その時点で電極間への電圧の印加を停止し、粒子状物質がそれ以上捕集されないようにしている。これに対し本実施形態では、燃え残りが生じて再度の再生処理が実行される場合や、過堆積状態となった場合を除き、粒子状物質の堆積量が検出されている期間の途中において、電極２２１、２３１への電圧の印加が停止されてしまうことは無い。このため、粒子状物質検出センサ２０の周囲における粒子状物質の量を、正確に検出することが可能となる。

　センサ故障判定において実行される具体的な処理の流れについて、図１８を参照しながら説明する。図１８に示されるフローチャートは、図１６のステップＳ０９において、センサ故障判定のために実行される処理の具体的な流れを示すものである。図１８に示される一連の処理は、状態判定部１３によって実行される。

　センサ故障判定の最初のステップＳ５１では、電流値取得部１２によりセンサ電流値を取得する処理が行われる。ステップＳ５１に続くステップＳ５２では、電圧値取得部１１によりセンサ電圧値を取得する処理が行われる。

　ステップＳ５２に続くステップＳ５３では、ステップＳ５１で取得されたセンサ電流値が、電流閾値ＩＴＳ以上であるか否かが判定される。センサ電流値が電流閾値ＩＴＳ未満となっていた場合には、ステップＳ５４に移行する。ステップＳ５４では、センサ故障状態ではないと判定される。

　ステップＳ５３において、センサ電流値が電流閾値ＩＴＳ以上となっていた場合には、ステップＳ５５に移行する。ステップＳ５５では、ステップＳ５２で取得されたセンサ電圧値が、電圧閾値ＶＴ１未満であるか否かが判定される。センサ電圧値が電圧閾値ＶＴ１以上であった場合にはステップＳ５６に移行する。

　ステップＳ５６に移行したということは、センサ電流値が過剰であり、且つ、センサ電圧値は通常であるということである。このため、ステップＳ５６では、粒子状物質検出センサ２０が堆積状態であるとの判定がなされる。尚、この堆積状態は、具体的には過堆積状態である可能性もあるのであるが、ここでは、過堆積状態であるか否かの判定までは行われない。ステップＳ５６の後は、先に述べたステップＳ５４へと移行する。

　ステップＳ５５において、センサ電圧値が電圧閾値ＶＴ１未満であった場合には、ステップＳ５７に移行する。ステップＳ５７では、センサ故障状態であると判定される。

　以上のように、状態判定部１３は、センサ電流値が所定の電流閾値ＩＴＳ以上であり、且つ、センサ電圧値が所定の電圧閾値ＶＴ１未満である場合に、センサ故障状態であると判定する。また、状態判定部１３は、センサ電流値が電流閾値ＩＴＳ以上であり、且つ、センサ電圧値が所定の電圧閾値ＶＴ１以上である場合に、ステップＳ５６において堆積状態であると判定する。つまり、状態判定部１３は、センサ電圧値及びセンサ電流値に基づいて、センサ故障状態及び堆積状態のいずれが生じているのか、もしくはどちらも生じていないのかを判定することができる。

　電圧異常判定において実行される具体的な処理の流れについて、図１９を参照しながら説明する。図１９に示されるフローチャートは、図１６のステップＳ１１において、電圧異常判定のために実行される処理の具体的な流れを示すものである。図１９に示される一連の処理は、状態判定部１３によって実行される。

　電圧異常判判定の最初のステップＳ６１では、センサ電圧値が、電圧閾値ＶＴ１未満となっているか否かが判定される。尚、ここで用いられるセンサ電圧値は、図１８のステップＳ５２において取得されていたセンサ電圧値である。このような態様に替えて、電圧異常判定の処理が行われる際に、電圧値取得部１１により改めてセンサ電圧値が取得されることとしてもよい。

　ステップＳ６１において、センサ電圧値が電圧閾値ＶＴ１以上となっている場合にはステップＳ６２に移行する。ステップＳ６２では、電圧異常状態ではないとの判定がなされる。ステップＳ６１において、センサ電圧値が電圧閾値ＶＴ１未満となっている場合にはステップＳ６３に移行する。ステップＳ６３では、電圧異常状態であるとの判定がなされる。

　尚、図１９に示される電圧異常判定がなされるのは、図１６のステップＳ１０においてセンサ故障状態ではないと判定された場合である。このため、図１９の処理の開始時におけるセンサ電流値は、電流閾値ＩＴＳ未満となっている。

　以上のように、センサ電流値が所定の電流閾値ＩＴＳ未満であり、且つ、センサ電圧値が所定の電圧閾値ＶＴ１未満である場合には、状態判定部１３は、電極２２１、２３１に十分な電圧を印可し得ない状態、である電圧異常状態であると判定する。

　燃え残り判定において実行される具体的な処理の流れについて、図２０を参照しながら説明する。図２０に示されるフローチャートは、図１６のステップＳ１７において、燃え残り判定のために実行される処理の具体的な流れを示すものである。図２０に示される一連の処理は、状態判定部１３によって実行される。

　燃え残り判定の最初のステップＳ７１では、センサ電流値が、電流閾値ＩＴＢ未満となっているか否かが判定される。尚、ここで用いられるセンサ電流値は、図１８のステップＳ５１において取得されていたセンサ電流値である。このような態様に替えて、燃え残り判定の処理が行われる際に、電流値取得部１２により改めてセンサ電流値が取得されることとしてもよい。

　ステップＳ７１において、センサ電流値が電流閾値ＩＴＢ未満となっている場合にはステップＳ７２に移行する。ステップＳ７２では、燃え残り状態ではないとの判定がなされる。ステップＳ７１において、センサ電流値が電流閾値ＩＴＢ以上となっている場合にはステップＳ７３に移行する。ステップＳ７３では、燃え残り状態であるとの判定がなされる。

　尚、図２０に示される燃え残り判定がなされるのは、図１６のステップＳ１０においてセンサ故障状態ではないと判定された場合である。ステップＳ７３に移行した場合には、センサ故障状態ではないにも拘らず、センサ電流値が電流閾値ＩＴＢ以上となっているということである。このような過剰なセンサ電流値は、センサ故障状態ではなく堆積状態に起因して生じていると判定することができる。

　このため、状態判定部１３は、ステップＳ７３に移行した場合には、先ず堆積状態であると判定する。ただし、その判定タイミングが、粒子状物質の堆積量の検出が開始された直後のタイミングであることから、状態判定部１３は、上記の堆積状態が、具体的には燃え残り状態であると判定する。電流値取得部１２によるセンサ電流値の取得、すなわち、粒子状物質の堆積量の検出が開始された直後のタイミングにおいて、センサ故障状態ではなく堆積状態であると判定した場合には、状態判定部１３は、当該堆積状態が燃え残り状態であると判定する。これにより、センサ電流値が過剰になっている原因を正確に特定することができる。

　過堆積判定において実行される具体的な処理の流れについて、図２１を参照しながら説明する。図２１に示されるフローチャートは、図１６のステップＳ１４において、過堆積判定のために実行される処理の具体的な流れを示すものである。図２１に示される一連の処理は、状態判定部１３によって実行される。

　過堆積判定の最初のステップＳ８１では、センサ電流値が、所定の上限値である電流閾値ＩＴＳ以上となっているか否かが判定される。尚、ここで用いられるセンサ電流値は、図１８のステップＳ５１において取得されていたセンサ電流値である。このような態様に替えて、過堆積判定の処理が行われる際に、電流値取得部１２により改めてセンサ電流値が取得されることとしてもよい。

　ステップＳ８１において、センサ電流値が電流閾値ＩＴＳ未満となっている場合にはステップＳ８２に移行する。ステップＳ８２では、過堆積状態ではないとの判定がなされる。ステップＳ８１において、センサ電流値が電流閾値ＩＴＳ以上となっている場合にはステップＳ８３に移行する。ステップＳ８３では、過堆積状態であるとの判定がなされる。このように、取得されたセンサ電流値が所定の上限値である電流閾値ＩＴＳ以上となっている場合には、状態判定部１３は、過堆積状態であると判定する。

　過堆積状態であると判定された場合には、先に述べたように、電極２２１、２３１への電圧の印加が停止される。このため、粒子状物質をこれ以上捕集することができないにも拘らず、電圧の印加が無駄に継続されてしまうような事態を防止することができる。

　第２実施形態について、図２２を参照しながら説明する。本実施形態では、センサ故障判定のために実行される処理の具体的な内容においてのみ、第１実施形態と異なっている。図２２に示される一連の処理は、図１８に示される一連の処理に替えて、状態判定部１３により実行されるものである。図２２において、図１８に示されるものと同一のステップについては、図１８の場合と同じ符号（Ｓ５１等）を付してある。

　ステップＳ５３において、センサ電流値が電流閾値ＩＴＳ以上となっていた場合には、本実施形態ではステップＳ１５４に移行する。ステップＳ５４では、ステップＳ５２で取得されたセンサ電圧値が、第１電圧閾値未満であるか否かが判定される。この第１電圧閾値は、電圧閾値ＶＴ１よりも小さな値の閾値として、予め設定されていたものである。センサ電圧値が第１電圧閾値未満である場合には、ステップＳ１５７に移行する。ステップＳ１５７では、センサ故障状態であるとの判定がなされると共に、そのセンサ故障状態が、図７（Ｂ）に示される地絡、又は、図７（Ｃ）に示される電極間短絡に起因して生じているとの判定もなされる。

　ステップＳ１５４において、センサ電圧値が第１電圧閾値以上であった場合には、ステップＳ１５５に移行する。ステップＳ１５５では、ステップＳ５２で取得されたセンサ電圧値が、第２電圧閾値未満であるか否かが判定される。この第１電圧閾値は、電圧閾値ＶＴ１と同じ値の閾値として、予め設定されていたものである。センサ電圧値が第２電圧閾値以上である場合には、ステップＳ５６に移行する。

　センサ電圧値が第２電圧閾値未満である場合には、ステップＳ１５６に移行する。ステップＳ１５６では、センサ故障状態であるとの判定がなされると共に、そのセンサ故障状態が、図７（Ａ）に示される天絡に起因して生じているとの判定もなされる。

　センサ故障状態においては、先に述べたように、センサ電圧値が通常時に比べて低下する。低下した後のセンサ電圧値は、故障の態様に応じて異なるものとなる。例えば、天絡が生じた場合には、センサ電圧値は当初の３５Ｖから、３０Ｖ程度まで低下する。また、地絡若しくは電極間短絡が生じた場合には、センサ電圧値は当初の３５Ｖから、２７Ｖ程度まで低下する。

　そこで、第１電圧閾値としては、正常時におけるセンサ電圧値と、地絡の発生時におけるセンサ電圧値と、の間の値を設定しておけばよい。また、第２電圧閾値としては、地絡の発生時におけるセンサ電圧値と、天絡の発生時におけるセンサ電圧値との、の間の値を設定しておけばよい。これにより、センサ故障状態であるか否かの判定に加えて、故障の発生状況も判定することが可能となる。

　以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

　本開示に記載の制御装置及び制御方法は、コンピュータプログラムにより具体化された１つ又は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された１つ又は複数の専用コンピュータにより、実現されてもよい。本開示に記載の制御装置及び制御方法は、１つ又は複数の専用ハードウェア論理回路を含むプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。本開示に記載の制御装置及び制御方法は、１つ又は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと１つ又は複数のハードウェア論理回路を含むプロセッサとの組み合わせにより構成された１つ又は複数の専用コンピュータにより、実現されてもよい。コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。専用ハードウェア論理回路及びハードウェア論理回路は、複数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路により実現されてもよい。

Claims (13)

1. 　粒子状物質検出センサ（２０）の制御装置（１０）であって、
   　前記粒子状物質検出センサは、対向する一対の電極（２２１，２３１）が形成された素子部（２００）を有し、当該素子部における粒子状物質の堆積量に応じた電流が、前記電極の間を流れるように構成されたものであり、
   　前記電極に印加されている電圧の値、であるセンサ電圧値を取得する電圧値取得部（１１）と、
   　前記電極の間を流れている電流の値、であるセンサ電流値を取得する電流値取得部（１２）と、
   　前記粒子状物質検出センサの状態を判定する状態判定部（１３）と、
   　前記堆積量に応じたＰＭ電流値を出力する出力部（１４）と、を備え、
   　前記状態判定部によって判定される前記粒子状物質検出センサの状態には、
   　前記粒子状物質検出センサが故障している状態であるセンサ故障状態と、
   　前記素子部に前記粒子状物質が堆積している状態である堆積状態と、が含まれており、
   　前記状態判定部は、
   　前記センサ電圧値及び前記センサ電流値に基づいて、前記センサ故障状態及び前記堆積状態のいずれであるかを判定する制御装置。
2. 　前記状態判定部は、
   　前記センサ電流値が所定の電流閾値以上であり、且つ、前記センサ電圧値が所定の電圧閾値未満である場合に、前記センサ故障状態であると判定する、請求項１に記載の制御装置。
3. 　前記状態判定部は、
   　前記センサ電流値が所定の電流閾値以上であり、且つ、前記センサ電圧値が所定の電圧閾値以上である場合に、前記堆積状態であると判定する、請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 　前記粒子状物質検出センサは、前記素子部を加熱するためのヒーター（２１１）を有するものであり、
   　前記ヒーターにより、前記素子部に堆積している前記粒子状物質を燃焼させ除去する処理である再生処理、を実行するヒーター制御部（１５）を更に備える、請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置。
5. 　前記堆積状態には、
   　前記再生処理が実行された際に、除去されなかった前記粒子状物質が前記素子部に残っている状態である燃え残り状態、が含まれており、
   　前記状態判定部は、
   　前記電流値取得部による前記センサ電流値の取得が開始された直後のタイミングにおいて、前記センサ故障状態ではなく前記堆積状態であると判定した場合には、当該堆積状態が前記燃え残り状態であると判定する、請求項４に記載の制御装置。
6. 　前記状態判定部が、前記燃え残り状態と判定した場合には、前記ヒーター制御部は前記再生処理を実行する、請求項５に記載の制御装置。
7. 　前記状態判定部による前記燃え残り状態との判定、及び、前記ヒーター制御部による前記再生処理の実行が、所定回数繰り返された後も、燃え残り状態であると判定された場合には、
   　前記状態判定部は、不燃性の物質が前記素子部に付着している状態であると判定する、請求項５又は６に記載の制御装置。
8. 　前記状態判定部が、不燃性の物質が前記素子部に付着している状態であると判定した後は、前記ヒーター制御部は前記再生処理を実行しない、請求項７に記載の制御装置。
9. 　前記状態判定部が、前記燃え残り状態であると判定しなかった場合には、
   　前記出力部は、取得された前記センサ電流値に基づいて前記ＰＭ電流値を出力する、請求項５に記載の制御装置。
10. 　前記堆積状態には、
    　前記素子部における前記粒子状物質が更に増加しても、前記センサ電流値がそれ以上増加し得ない状態である過堆積状態、が更に含まれており、
    　前記状態判定部が、前記燃え残り状態であると判定しなかった場合であって、且つ、取得された前記センサ電流値が所定の上限値以上である場合には、
    　前記状態判定部は、前記過堆積状態であると判定する、請求項５又は９に記載の制御装置。
11. 　前記状態判定部が、前記過堆積状態と判定した場合には、
    　前記センサ電流値を記憶した後に、前記電極に印加されている電圧を０とする処理を行い、
    　前記出力部は、記憶された前記センサ電流値に基づいて前記ＰＭ電流値を出力する、請求項１０に記載の制御装置。
12. 　前記状態判定部は、
    　前記センサ電流値が所定の電流閾値未満であり、且つ、前記センサ電圧値が所定の電圧閾値未満である場合には、前記電極に十分な電圧を印可し得ない状態、である電圧異常状態であると判定する、請求項１から１１のいずれか１項に記載の制御装置。
13. 　前記状態判定部が、前記センサ故障状態と判定した場合に、フェイルセーフ処理を行う故障時処理部（１６）を更に備える、請求項１から１２のいずれか１項に記載の制御装置。

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