JP6477303B2

JP6477303B2 - 粒子状物質検出システム

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Publication number: JP6477303B2
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Description

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。

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。

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、上記電流測定部を用いて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。

上記電流測定部は、オペアンプ等の複数の電子部品によって構成されている。これらの電子部品は、温度等によって電気特性が変動する。そのため、電流測定部による電流の測定値と、正確な電流値との間には、ずれ（オフセット値）が存在する。したがって、電流測定部による電流の測定値をそのまま用いていては、排ガス中の粒子状物質の量を正確に算出できない可能性がある。

そのため、上記測定値を補正して、一対の電極間に流れる電流の値を正確に求め、これにより、排ガス中の粒子状物質の量を正確に算出することが検討されている。すなわち、燃焼モードを終了した後、測定モードを開始する前に、電流測定部によって電流を測定し、この測定値を上記オフセット値として記憶する。一対の電極の間に堆積した粒子状物質が、燃焼モードにおいて充分に燃焼されていれば、電極間には殆ど電流が流れない。そのため、この状態における電流測定部の測定値は、オフセット値と略等しいと考えられる。そして、測定モードにおける電流の測定値からオフセット値を減算すれば、電極間を流れる電流を正確に測定でき、排ガス中の粒子状物質の量を正確に測定できると考えられる。

特開２０１２−３７３７３号公報

しかしながら、上述のようにしても、粒子状物質の量を充分正確に測定できない可能性がある。すなわち、燃焼モードを行っても、粒子状物質を完全に燃焼できず、一対の電極間に粒子状物質が残ってしまうことがある。従来の粒子状物質検出システムでは、燃焼モードを行った後、一対の電極間に、測定モードと同じように高い電圧が加わっていた。そのため、電極間に粒子状物質が残ると、電極間に電流が流れてしまい、上記オフセット値を正確に測定できなかった。したがって、このオフセット値を用いても、測定モードにおける電流の測定値を正確に補正できず、排ガス中の粒子状物質の量を充分正確に測定できない可能性があった。

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。

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、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、上記燃焼モードから上記測定モードに切り替える際に、該測定モードよりも上記一対の電極間の電圧を低くし、この状態における上記電流測定部の出力を、該電流測定部による上記電流の測定値と上記電流の値との差であるオフセット値として検出すると共に、上記測定モードにおいて、上記電流測定部の上記測定値から上記オフセット値を減算することにより、上記測定値を補正するよう構成されていることを特徴とする粒子状物質検出システムにある。

上記粒子状物質検出システムの制御回路部は、燃焼モードから測定モードに切り替える際に、該測定モードよりも一対の電極間の電圧を低くし、この状態における電流測定部の出力を、上記オフセット値として検出するよう構成されている。
このように、測定モードよりも一対の電極間の電圧が低い状態にすれば、燃焼不足等により粒子状物質が残っていても、電極間に殆ど電流が流れないようにすることができる。したがって、この状態における電流測定部の出力は、オフセット値と略等しくなる。そのため、上記出力を検出することにより、正確なオフセット値を得ることができる。したがって、測定モードにおける電流測定部の測定値から上記オフセット値を減算して、上記測定値を補正すれば、オフセット値を含まない正確な電流値を算出することができる。これにより、排ガス中の粒子状物質の量を、正確に算出することが可能になる。

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。

実施例１における、電流測定部のオフセット値を測定している状態での粒子状物質検出システムの回路図。実施例１における、測定モードでの粒子状物質検出システムの回路図。実施例１における、燃焼モードでの粒子状物質検出システムの回路図。実施例１における、粒子状物質センサの分解斜視図。実施例１における、制御回路部のフローチャート。実施例１における、ヒータの温度と、第１電極の電位と、第２電極の電位と、電流検出部による電流の測定値との、時間変化を表したグラフ。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。実施例１における、電流の測定値と、正確な電流値との関係を表したグラフ。実施例２における、制御回路部のフローチャートの一部。実施例３における、電流測定部のオフセット値を測定している状態での、粒子状物質検出システムの回路図。実施例４における、電流測定部のオフセット値を測定している状態での、粒子状物質検出システムの回路図。実施例５における、電流測定部のオフセット値を測定している状態での、粒子状物質検出システムの回路図。実施例６における、粒子状物質検出システムのフローチャートの一部。実施例６における、燃焼不足により粒子状物質が電極間に残っていた場合の、ヒータの温度と、第１電極の電位と、第２電極の電位と、電流検出部による電流の測定値との、時間変化を表したグラフ。

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

（実施例１）
上記粒子状物質検出システムに係る実施例について、図１〜図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４に示すごとく、排ガス中の粒子状物質が堆積する被堆積部２０と、一対の電極２１（２１ａ，２１ｂ）と、ヒータ２２とを備える。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。

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、電流測定部３は、第２電極２１ｂ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。また、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。

制御回路部４は、測定モード（図２参照）と、燃焼モード（図３参照）とを切り替え制御する。測定モードは、ヒータ２２への通電を停止した状態で一対の電極２１間に電圧を加え、一対の電極２１間に流れる電流を電流測定部３によって測定するモードである。また、燃焼モードは、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モードである。

図１に示すごとく、制御回路部４は、燃焼モードから測定モードに切り替える際に、該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、この状態における電流測定部３の出力を、該電流測定部３による電流の測定値Ｉｍと上記電流の値Ｉとの差であるオフセット値ΔＩ（図８参照）として検出する。そして、測定モードにおいて、電流測定部３の測定値Ｉｍからオフセット値ΔＩを減算することにより、上記測定値Ｉｍを補正するよう構成されている。

本例の粒子状物質検出システム１は、ディーゼル車に搭載される。制御回路部４は、マイコンによって構成されている。また、本例の粒子状物質検出システム１は、補助電流測定部３’と、高電圧回路１１と、スイッチ６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。

制御回路部４は図２に示すごとく、測定モードでは、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。これにより、電極２１ａ，２１ｂ間に電圧を加え、静電気力によって粒子状物質を吸引する。粒子状物質が被堆積部２０に堆積すると、電極２１ａ，２１ｂ間に電流が流れる。この電流を、電流測定部３によって測定する。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。

被堆積部２０に多くの粒子状物質が堆積すると、電流が飽和してくる。この場合、制御回路部４は、上記燃焼モードに切り替え（図３参照）、ヒータ２２を発熱させて、堆積した粒子状物質を燃焼させる。

本例の制御回路部４は、燃焼モードを終了し、再び測定モードに切り替える前に、上記オフセット値ΔＩを検出する（図１参照）。正確な電流値をＩ、電流測定部３による電流の測定値をＩｍ、オフセット値をΔＩとすると、図８に示すごとく、これらの間には以下の関係がある。
Ｉｍ＝Ｉ＋ΔＩ

上記式を変形すると、下記式が得られる。
Ｉ＝Ｉｍ−ΔＩ・・・（１）
すなわち、オフセット値ΔＩを正確に求め、測定モードにおける電流の測定値Ｉｍからオフセット値ΔＩを減算すれば、正確な電流値Ｉを求めることができる。したがって、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。

次に、電流の測定方法について説明する。図２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とを備える。電流電圧変換回路３１は、オペアンプＯＰと、該オペアンプＯＰの反転入力端子３９と出力端子３７との間に設けられた抵抗Ｒとを備える。電圧測定回路３２は、第１Ａ／Ｄコンバータ３２０によって構成されている。補助電流測定部３’も同様の構成になっている。

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）に保持されている。オペアンプＯＰの特性であるバーチャルショートにより、反転入力端子電圧Ｖａ’は、非反転入力端子電圧Ｖａに近い値になる。２つの入力端子３８，３９の間には入力オフセット電圧ΔＶが発生している。２つの入力端子電圧Ｖａ，Ｖａ’と入力オフセット電圧ΔＶとの間には、下記の関係がある。
Ｖａ’＝Ｖａ−ΔＶ

粒子状物質センサ２に粒子状物質が堆積すると、電極２１ａ，２１ｂ間に電流が流れる。電流は、オペアンプＯＰの反転入力端子３９には流れ込まず、抵抗Ｒを通る。このとき、抵抗ＲにおいてＲＩだけ電圧が降下する。したがって、出力電圧Ｖｏは、下記式によって表すことができる。
Ｖｏ＝Ｖａ’−ＲＩ＝Ｖａ−ΔＶ−ＲＩ

上記式を変形すると、電流値Ｉは、下記式（２）によって表されることが分かる。
Ｉ＝（Ｖａ−ΔＶ−Ｖｏ）／Ｒ
＝（Ｖａ−Ｖｏ）／Ｒ−ΔＶ／Ｒ・・・（２）
＝Ｉｍ−ΔＩ・・・（１）
ここで、
Ｉｍ＝（Ｖａ−Ｖｏ）／Ｒ
ΔＩ＝ΔＶ／Ｒ

制御回路部４は、非反転入力電圧Ｖａと抵抗Ｒの値を記憶している。そして、出力電圧Ｖｏの測定値を用いて、電流の測定値Ｉｍを算出するよう構成されている。しかしながら、オペアンプＯＰには入力オフセット電圧ΔＶ等が存在するため、これが原因となって、オフセット値ΔＩが発生する。オフセット値ΔＩは温度等によって変化する。そのため、本例では、オフセット値ΔＩを定期的に測定し、上記式（１）を用いて、正確な電流値Ｉを算出するようにしている。

次に、オフセット値ΔＩの検出方法について説明する。本例では、上記燃焼モードから上記測定モードに切り替える際に、図１に示すごとく、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。補助電流測定部３’を構成するオペアンプＯＰ’の反転入力端子電圧Ｖｂ’は、電流測定部３を構成するオペアンプＯＰの反転入力端子電圧Ｖａ’と略等しい。そのため、第１電極２１ａと第２電極２１ｂとの間の電圧は略０Ｖになる。この状態では、燃焼不足等によって電極２１ａ，２１ｂ間に粒子状物質が残留していても、電流が殆ど流れない。したがって、この状態における電流測定部３の測定値Ｉｍは、オフセット値ΔＩと略等しくなる（図８参照）。制御回路部４は、このように正確なオフセット値ΔＩを検出した後、これを記憶する。

一方、図３に示すごとく、本例の粒子状物質検出システム１は、ヒータ２２の温度を測定する温度測定部５を備える。温度測定部５は、３つのＡ／Ｄコンバータ３３〜３５と、ヒータ電流検出回路１３とを有する。温度測定部５は、ヒータ２２の電気抵抗であるヒータ抵抗Ｒ_Ｈを測定し、この測定値を用いて、ヒータ２２の温度を算出している。図７に示すごとく、ヒータ２２の温度とヒータ抵抗Ｒ_Ｈとの間には、一定の関係がある。そのため、ヒータ抵抗Ｒ_Ｈを測定することにより、ヒータ２２の温度を算出することができる。

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

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（４）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・・・（４）

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

本例の温度測定部５は、上記式（３）、（４）を用いて、合計抵抗Ｒａと配線抵抗Ｒｐを測定し、さらに、下記式を用いて、ヒータ抵抗Ｒ_Ｈを算出している。つまり、合計抵抗Ｒａから２つの配線抵抗Ｒｐを減算している。これにより、配線抵抗Ｒｐの影響を受けない、ヒータ抵抗Ｒ_Ｈの正確な値を求め、ヒータ２２の温度を正確に算出するよう構成されている。
Ｒ_Ｈ＝Ｒａ−２Ｒｐ

次に、制御回路部４の動作について、図５のフローチャートを用いて説明する。同図に示すごとく、制御回路部４は、まず、ステップＳ１を行い、粒子状物質測定システム１を燃焼モードにする。次いで、ステップＳ２に移り、所定時間経過したか否かを判断する。ここでＹｅｓ、すなわち所定時間経過したと判断した場合は、ステップＳ３に移り、ヒータ２２への通電を停止する。その後、ステップＳ４に移る。ステップＳ４では、ヒータ２２の温度が、予め定められた値Ｔａより低くなったか否かを判断する。ここでＹｅｓ、すなわちヒータ２２が充分に冷えて、温度が上記値Ｔａよりも低くなったと判断した場合には、ステップＳ５に移る。

ステップＳ５では、電流測定部３のオフセット値ΔＩを検出し、記憶する。すなわち、スイッチ６を制御して（図１参照）、第１電極２１ａを補助電流測定部３’に接続する。これにより、一対の電極２１ａ，２１ｂ間の電圧を略０Ｖにし、粒子状物質が燃焼不足で残っていても、電極２１ａ，２１ｂ間に電流が流れないようにする。この状態における電流測定部３の出力、すなわち測定値Ｉｍを、上記オフセット値ΔＩとして検出する。

次いで、ステップＳ６に移り、測定モードに変更する。測定モードでは、ヒータ２２への通電を停止すると共に、スイッチ６を制御して（図２参照）、第１電極２１ａを高電圧回路１１に接続する。これにより、電極２１間に高電圧回路１１の電圧Ｖｓを加える。電圧Ｖｓは、３０〜５０Ｖ程度である。このようにすると、電極２１間に電界が発生し、排ガス中の粒子状物質が集まる。そのため、電極２１間に電流が流れる。そして、この電流の値を、電流測定部３によって測定する。測定値Ｉｍは、上述したように、正確な電流値ＩとΔＩだけずれているため（図８参照）、上記式（１）を用いて、測定値Ｉｍを補正する（ステップＳ７）。これにより、正確な電流値Ｉを算出し、排ガス中の粒子状物質の正確な量を求める。

図５に示すごとく、ステップＳ７の後、ステップＳ８を行い、粒子状物質センサ２を再生するか否かを判断する。ここでは、電流値Ｉが飽和したか否かを判断することにより、再生の要否を判断する。または、所定時間経過したか否かを判断することにより、再生の要否を判断してもよい。ステップＳ８においてＹｅｓと判断した場合は、ステップＳ１に移る。

次に、図６を用いて、ヒータ２２の温度と、電極２１ａ，２１ｂの電圧と、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。同図に示すごとく、測定モードでは、ヒータ２２の温度は比較的低い。また、測定モードでは、第１電極２１ａが高電圧回路１１に接続されるため（図２参照）、第１電極２１ａの電圧はＶｓとなる。第２電極２１ｂはオペアンプＯＰの反転入力端子３９に接続しているため、第２電極２１ｂの電圧は、反転入力端子電圧Ｖａ’と常に等しい。また、測定モードを暫く続けると、電極２１ａ，２１ｂ間に徐々に粒子状物質が堆積してくるため、これに伴って電流が流れ、電流測定部３の測定値が徐々に増加する。

測定モードから燃焼モードに切り替えると、ヒータ２２が発熱し、ヒータ２２の温度が上昇し始める。また、燃焼モードでは、第１電極２１ａは補助電流測定部３’に接続するため、第１電極２１ａの電圧は、補助電流測定部３’の反転入力端子電圧Ｖｂ’と等しくなる。ヒータ２２の温度が充分上昇すると、絶縁部材２３（図４参照）の抵抗値が低下するため、ヒータ２２から電極２１ａ，２１ｂに上記リーク電流Ｉ_Ｌが流れる。これが電流測定部３によって測定される。

ヒータ２２を停止すると、ヒータ２２の温度が徐々に低下する。本例では、ヒータ２２の温度が下限値Ｔａよりも低くなり、リーク電流Ｉ_Ｌの値が充分に下がってから、オフセット値ΔＩを検出する。

次に、本例の作用効果について説明する。本例の制御回路部４は、図５、図６に示すごとく、燃焼モードから測定モードに切り替える際に、該測定モードよりも一対の電極２１間の電圧を低くし、この状態における電流測定部３の出力を、上記オフセット値ΔＩとして検出するよう構成されている。
このように、測定モードよりも一対の電極２１間の電圧が低い状態にすれば、燃焼不足等により粒子状物質が残っていても、電極２１間に殆ど電流が流れないようにすることができる。したがって、この状態における電流測定部３の出力は、オフセット値ΔＩと略等しくなる。そのため、上記出力を検出することにより、正確なオフセット値ΔＩを得ることができる。したがって、測定モードにおける電流測定部３の測定値Ｉｍから上記オフセット値ΔＩを減算して、上記測定値Ｉｍを補正すれば、オフセット値ΔＩを含まない正確な電流値Ｉを算出することができる。これにより、排ガス中の粒子状物質の量を、正確に算出することが可能になる。

なお、オフセット値ΔＩを測定するときの、電極２１ａ，２１ｂ間の電圧は、実質的に電流が流れない程度の、低い値にすることが望ましい。電極２１ａ，２１ｂ間の電圧は、１Ｖ以下にすることが好ましく、０．１Ｖ以下にすることが更に好ましい。

また、本例の制御回路部４は、図５に示すごとく、ヒータ２２を発熱させて粒子状物質を燃焼した後（ステップＳ１）、温度検出部５によって検出されたヒータ２２の温度が、予め定められた下限値Ｔａよりも低くなってから、オフセット値ΔＩを検出するよう構成されている（ステップＳ４，Ｓ５）。
そのため、ヒータ２２の温度が下がって、上記リーク電流Ｉ_Ｌが殆ど流れない状態になってから、オフセット値ΔＩを検出することができる。したがって、正確なオフセット値ΔＩを取得できる。そのため、測定モードにおいて測定値Ｉｍを正確に補正でき、排ガス中の粒子状物質の量を正確に算出できる。
なお、絶縁部材２３としてアルミナを用いる場合、上記下限値Ｔａは、５００℃以下にすることが好ましい。

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。

（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。

本例は、制御回路部４のフローチャートを変更した例である。本例では図９に示すごとく、実施例１と同様にステップＳ１を行った後、ステップＳ１１に移る。ここでは、ヒータ２２の温度が、予め定められた値Ｔｂ以上になったか否かを判断する。ここでＹｅｓと判断された場合、ステップＳ１２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。ヒータ２２が発熱すると、上記絶縁部材２３の抵抗値が低下し、ヒータ２２と電極２１との間にリーク電流Ｉ_Ｌが流れる（図６参照）。本例では、ステップＳ１２において、このリーク電流Ｉ_Ｌ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。

粒子状物質センサ２が正常であれば、図６に示すごとく、電流検出部３によって所定の値Ｉｂよりも多いリーク電流Ｉ_Ｌが測定される。しかし、仮に、第２配線２４ｂ（図３参照）が断線したとすると、リーク電流Ｉ_Ｌが流れなくなり、電流測定部３によってリーク電流Ｉ_Ｌが検出されなくなる。したがって、リーク電流Ｉ_Ｌが予め定められた下限値Ｉａ（図６参照）よりも低い場合には、第２配線２４ｂが断線していると判断できる。この場合、ステップＳ１２においてＹｅｓと判断され、ステップＳ１３に移る。そして、故障信号を発生し、粒子状物質センサ２が故障していることをユーザに報知する。

なお、本例では、ステップＳ１２において、下記式を用いて、リーク電流Ｉ_Ｌを算出する。
Ｉ_Ｌ＝Ｉｍ−ΔＩ
そのため、オフセット値ΔＩの影響を受けることなく、正確にリーク電流Ｉ_Ｌを測定でき、センサ２の故障判定を正確に行うことができる。

また、ステップＳ１２において、電流測定部３だけでなく、補助電流測定部３’によるリーク電流Ｉ_Ｌの測定値も用いて、粒子状物質センサ２が故障しているか否かを判断してもよい。また、ステップＳ１２において、２つの電流測定部３，３’によって測定されたリーク電流Ｉ_Ｌの値が、両方とも下限値Ｉａよりも低い場合には、ヒータ２２が充分発熱しておらず、ヒータ２２が断線していると判断してもよい。さらには、２つの電流測定部３，３’によって測定されたリーク電流Ｉ_Ｌの値が、両方とも、予め定められた上限値Ｉｃ（図６参照）を超えた場合には、絶縁部材２３が劣化したり、ヒータ２２が故障したりしていると判断してもよい。また、ステップＳ１３において、単に粒子状物質センサ２が故障していると報知するのではなく、粒子状物質センサ２のどこが故障しているかを報知してもよい。
ステップＳ１２以降は、実施例１と同様である。その他、実施例１と同様の構成および作用効果を備える。

（実施例３）
本例は、粒子状物質検出システム１の回路構成を変更した例である。図１０に示すごとく、本例では、補助電流測定部３’を設けておらず、電圧発生手段１００を設けてある。電圧発生手段１００の電圧Ｖｂは、電流測定部３の反転入力端子電圧Ｖａ’と略等しい値にされている。制御回路部４は、オフセット値ΔＩを検出する際には、スイッチ６を制御して、第１電極２１ａを電圧発生手段１００に接続するよう構成されている。
その他、実施例１と同様の構成および作用効果を備える。

（実施例４）
本例は、粒子状物質検出システム１の回路構成を変更した例である。図１１に示すごとく、本例では、補助電流測定部３’を設けておらず、電圧発生手段１００を設けてある。電圧発生手段１００の電圧Ｖｂは、電流測定部３の反転入力端子電圧Ｖａ’と略等しい値にされている。電圧発生手段１００は、抵抗１０１を介して、第１電極２１ａに常に電気的に接続されている。本例の制御回路部４は、測定モードでは、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。また、オフセット値ΔＩを検出する際には、スイッチ６をオフにする。これにより、第１電極２１ａの電圧を、電圧発生手段１００の電圧Ｖｂにする。
その他、実施例１と同様の構成および作用効果を備える。

（実施例５）
本例は、電流測定部３の構成を変更した例である。図１２に示すごとく、本例の電流測定部３は、電圧測定回路３２と、電流制限抵抗１０６と、電圧発生手段１０５とによって構成されている。電流制限抵抗１０６と第２電極２１ｂとの接続点１０９の電圧Ｖ１を、電圧測定回路３２によって測定することにより、電極２１ａ，２１ｂ間を流れる電流を測定するよう構成されている。
その他、実施例１と同様の構成および作用効果を備える。

（実施例６）
本例は、制御回路部４のフローチャートを変更した例である。本例では、実施例１と同様に、ステップＳ１〜Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８を行う。本例では図１３に示すごとく、ステップＳ６の後、ステップＳ６１に移る。ここでは、測定モードに変更した直後における電流値Ｉが、予め定められた値Ｉｄより多いか否かを判断する。燃焼不足により、電極２１ａ，２１ｂ間に粒子状物質が残っている場合、図１４に示すごとく、測定モードに切り替えた直後、電極２１ａ，２１ｂ間に急に電流が流れ、これが電流測定部３によって測定される。ステップＳ６１では、電流測定部３によって測定した電流の測定値Ｉｍからオフセット値ΔＩを減算して電流値Ｉを算出し、この電流値Ｉが予め定められた値Ｉｄよりも多い場合は、粒子状物質が電極２１ａ，２１ｂ間に残っていると判断する。そして、ステップＳ６２に移り、燃焼モードを再び行う。

図１３に示すごとく、制御回路部４は、ステップＳ６２を行った後、ステップＳ６３に移り、予め定められた回数（Ｎ回）連続して燃焼モードを行ったか否かを判断する。ここでＮｏと判断した場合はステップＳ６に戻り、Ｙｅｓと判断した場合はステップＳ６４に移る。ステップＳ６４では、粒子状物質センサ２が故障して粒子状物質を充分に燃焼できなくなったか、又は電極２１ａ，２１ｂ間に燃焼できない導電性物質が残っていると判断し、ユーザ等に報知する。

本例の作用効果について説明する。本例では、測定モードに変更した直後における電流値Ｉが、予め定められた値Ｉｄより多い場合には、電極２１ａ，２１ｂ間に粒子状物質が残っていると判断して、燃焼モードを再び行うよう構成されている（ステップＳ６１，Ｓ６２）。燃焼不足により電極２１ａ，２１ｂ間に粒子状物質が残った状態で測定モードを続けると、排ガス中の粒子状物質の量を正確に測定できなくなるが、本例の構成を採用すれば、粒子状物質を充分に燃焼させてから測定モードを行うことができるため、このような不具合を防止できる。

また、本例では、ステップＳ６１において、電流測定部３の測定値Ｉｍからオフセット値ΔＩを減算して、電流値Ｉを算出している。そのため、オフセット値ΔＩの影響を受けない、正確な電流値Ｉを算出することができる。したがって、この電流値Ｉを用いることにより、電極２１ａ，２１ｂ間に粒子状物質が残っているか否かの判断を正確に行うことが可能になる。

また、本例の制御回路部４は、ステップＳ６２を行った後、予め定められた回数（Ｎ回）連続して燃焼モードを行ったか否かを判断する（ステップＳ６３）。ここでＹｅｓと判断した場合は、ヒータ２２が故障していると判断し、報知するよう構成されている（ステップＳ６４）。
そのため、ヒータ２２が故障した状態で粒子状物質測定システム１を使用し続ける不具合を防止できる。
その他、実施例１と同様の構成および作用効果を備える。

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電流値
Ｉｍ測定値
ΔＩオフセット値

Claims

排ガス中の粒子状物質が堆積する被堆積部（２０）と、該被堆積部（２０）に設けられ、互いに離間した一対の電極（２１）と、上記被堆積部（２０）を加熱するヒータ（２２）と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（２１）に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）間に流れる電流を上記電流測定部（３）によって測定する測定モードと、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、上記燃焼モードから上記測定モードに切り替える際に、該測定モードよりも上記一対の電極（２１）間の電圧を低くし、この状態における上記電流測定部（３）の出力を、該電流測定部（３）による上記電流の測定値（Ｉｍ）と上記電流の値（Ｉ）との差であるオフセット値（ΔＩ）として検出すると共に、上記測定モードにおいて、上記電流測定部（３）の上記測定値（Ｉｍ）から上記オフセット値（ΔＩ）を減算することにより、上記測定値（Ｉｍ）を補正するよう構成されていることを特徴とする粒子状物質検出システム（１）。
上記ヒータ（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、上記燃焼モードを行った後、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、予め定められた値（Ｔａ）よりも低くなってから、上記オフセット値（ΔＩ）を検出するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の粒子状物質検出システム（１）。
上記制御回路部（４）は、上記測定モードに切り替えた直後における、上記測定値（Ｉｍ）を補正した値が、予め定められた値（Ｉｄ）よりも多い場合には、上記一対の電極（２１）間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よう構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の粒子状物質検出システム（１）。