WO2017002462A1 - 粒子状物質検出システム - Google Patents

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WO2017002462A1
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current
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electrodes
detection system
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幸治 安藤
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株式会社デンソー
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Definitions

  • the present invention relates to a particulate matter detection system comprising a particulate matter sensor for measuring the amount of particulate matter in exhaust gas, a current measurement unit connected to the particulate matter sensor, and a control circuit unit connected to the current measurement unit. .
  • Particulate matter comprising a particulate matter sensor for measuring the amount of particulate matter (PM) in the exhaust gas, a current measurement unit connected to the particulate matter sensor, and a control circuit unit connected to the current measurement unit Detection systems are known.
  • Patent Document 1 discloses a conventional particulate matter detection system.
  • the particulate matter sensor includes a pair of electrodes spaced apart from each other and a heater that heats the electrodes.
  • the control circuit unit is configured to switch and control between the measurement mode and the combustion mode.
  • a voltage is applied between the pair of electrodes of the particulate matter sensor.
  • the particulate matter is collected by the electrostatic force generated between the pair of electrodes, and a current flows between the pair of electrodes.
  • the amount of particulate matter in the exhaust gas is calculated by measuring the current value by a current measuring unit.
  • the current measurement unit is composed of a plurality of electronic components such as operational amplifiers.
  • the electrical characteristics of these electronic components vary depending on the temperature and the like. Therefore, there is a deviation (offset value) between the measured current value by the current measuring unit and the correct current value proportional to the amount of the deposited particulate matter. Therefore, if the current measured value by the current measuring unit is used as it is, the amount of particulate matter in the exhaust gas may not be accurately calculated.
  • the present invention has been made in view of such a background, and provides a particulate matter detection system capable of more accurately measuring the amount of particulate matter in exhaust gas.
  • the particulate matter detection system includes a deposition portion on which particulate matter in exhaust gas is deposited, a pair of electrodes provided in the deposition portion and spaced apart from each other, and heating the deposition portion.
  • a particulate matter sensor having a heater, a current measurement unit electrically connected to one of the pair of electrodes, and 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 where energization of the heater is stopped, measures a current flowing between the pair of electrodes by the current measuring unit, and generates heat in the heater. And switching control between the combustion mode for burning the particulate matter deposited on the deposition target portion.
  • the control circuit unit when the control circuit unit switches from the combustion mode to the measurement mode, the control circuit unit applies a voltage between the pair of electrodes that is lower than the voltage applied between the pair of electrodes in the measurement mode.
  • the output of the measurement unit is detected as an offset value that is a difference between the current measurement value and the current value by the current measurement unit, and in the measurement mode, the offset value is determined from the measurement value of the current measurement unit. It is configured to correct the measured value by subtracting.
  • the voltage between the pair of electrodes is made lower than that in the measurement mode, and the output of the current measurement unit in this state is It is configured to detect as a value.
  • the voltage between the pair of electrodes is lower than that in the measurement mode, even if particulate matter remains due to insufficient combustion or the like, almost no current can flow between the electrodes.
  • the voltage between the pair of electrodes in a state where the voltage between the pair of electrodes is lower than the voltage used in the measurement mode varies depending on variations in manufacturing characteristics of the control circuit unit, but the particulate matter remains. However, the voltage is such that almost no current flows between the pair of electrodes 21.
  • the output of the current measuring unit in this state is substantially equal to the offset value. Therefore, an accurate offset value can be obtained by detecting the output of the current measuring unit in this state. Therefore, if the offset value is subtracted from the measured value of the current measuring unit in the measurement mode to correct the measured value, it corresponds to the amount of particulate matter deposited between the pair of electrodes that does not include the offset value. An accurate current value can be calculated. This makes it possible to accurately calculate the amount of particulate matter in the exhaust gas.
  • Example 6 of the present invention (a) the temperature of the heater, (b) the potential of the first electrode when particulate matter remains between the electrodes due to insufficient combustion, It is the graph showing the time change of the electric potential of c) 2nd electrode, and the measured value of the electric current by (d) electric current measurement part.
  • the particulate matter detection system will be described below with respect to a case where the particulate matter detection system is mounted on a diesel vehicle and used as a particulate matter detection system for a diesel vehicle. It can be applied to other internal combustion engines that discharge particulate matter.
  • the particulate matter detection system 1 includes a particulate matter sensor 2, a current measurement unit 3, and a control circuit unit 4.
  • the particulate matter sensor 2 includes a portion 20 to be deposited on which particulate matter in the exhaust gas is deposited, a pair of electrodes 21 (21 a and 21 b), and a heater 22.
  • the pair of electrodes 21 are provided in the portion 20 to be deposited and are separated from each other.
  • the heater 22 is provided for heating the portion 20 to be deposited.
  • the electrode 21 includes a first electrode 21a and a second electrode 21b. As shown in FIG. 1, the current measuring unit 3 is connected to the second electrode 21b. The first electrode 21a is connected to an auxiliary current measuring unit 3 'described later. Further, the control circuit unit 4 is connected to the particulate matter sensor 2 and the current measuring unit 3.
  • the control circuit unit 4 controls switching between the measurement mode (see FIG. 2) and the combustion mode (see FIG. 3).
  • the measurement mode is a mode in which a voltage is applied between the pair of electrodes 21 in a state where energization of the heater 22 is stopped, and the current flowing between the pair of electrodes 21 is measured by the current measuring unit 3.
  • the combustion mode is a mode in which the particulate matter deposited on the deposition target portion 20 is burned by energizing the heater 22 to generate heat.
  • the control circuit unit 4 when switching from the combustion mode to the measurement mode, the control circuit unit 4 lowers the voltage applied between the pair of electrodes 21 than the voltage applied between the pair of electrodes 21 in the measurement mode.
  • the output of the current measuring unit 3 in this state is detected as an offset value ⁇ I (see FIG. 8), which is the difference between the current measured value Im by the current measuring unit 3 and the current value I.
  • the measurement value Im is corrected by subtracting the offset value ⁇ I from the measurement value Im of the current measurement unit 3.
  • the particulate matter detection system 1 is mounted on a diesel vehicle.
  • the control circuit unit 4 is configured by a microcomputer.
  • the particulate matter detection system 1 of this example includes an auxiliary current measurement unit 3 ′, a high voltage circuit 11, a switch 6, a heater drive circuit 12, and a heater current detection circuit 13.
  • the control circuit unit 4 controls the switch 6 to connect the first electrode 21a to the high voltage circuit 11 in the measurement mode. Thereby, a voltage is applied between the electrodes 21a and 21b, and the particulate matter is attracted by electrostatic force. For example, when particulate matter is deposited on the deposition target portion 20 (see FIG. 4), a current flows between the electrodes 21a and 21b. This current is measured by the current measuring unit 3. Thereby, the amount of particulate matter in the exhaust gas is calculated.
  • control circuit unit 4 switches to the combustion mode (see FIG. 3), causes the heater 22 to generate heat, and burns the accumulated particulate matter.
  • the formula I Im ⁇ I (1) is obtained. That is, the accurate current value I can be obtained by accurately obtaining the offset value ⁇ I and subtracting the offset value ⁇ I from the measured current value Im in the measurement mode. Therefore, it becomes possible to accurately measure the amount of particulate matter in the exhaust gas.
  • the current measurement 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 provided between the inverting input terminal 39 and the output terminal 37 of the operational amplifier OP.
  • the voltage measurement circuit 32 includes a first A / D converter 320.
  • the auxiliary current measuring unit 3 has the same configuration.
  • the control circuit unit 4 stores the values of the non-inverting input terminal voltage Va and the resistance R.
  • the current measurement value Im is calculated using the measurement value of the output voltage Vo.
  • the operational amplifier OP since the operational amplifier OP has an input offset voltage ⁇ V and the like, this causes the offset value ⁇ I.
  • the offset value ⁇ I varies depending on the temperature or the like. Therefore, the control circuit unit 4 according to the first embodiment can periodically measure the offset value ⁇ I and calculate the accurate current value I using the above equation (1).
  • the switch 6 when switching from the combustion mode to the measurement mode, as shown in FIG. 1, the switch 6 is controlled to connect the first electrode 21a to the auxiliary current measurement unit 3 '.
  • the inverting input terminal voltage Vb ′ of the operational amplifier OP ′ configuring the auxiliary current measuring unit 3 ′ is substantially equal to the inverting input terminal voltage Va ′ of the operational amplifier OP configuring the current measuring unit 3. Therefore, the voltage between the first electrode 21a and the second electrode 21b is approximately 0V. In this state, even if particulate matter remains between the electrodes 21a and 21b due to insufficient combustion or the like, almost no current flows. Therefore, the measured value Im of the current measuring unit 3 in this state is substantially equal to the offset value ⁇ I (see FIG. 8).
  • the control circuit unit 4 detects the accurate offset value ⁇ I and stores it.
  • the particulate matter detection system 1 of the first embodiment includes a temperature measurement unit 5 that measures the temperature of the heater 22.
  • the temperature measurement unit 5 includes three A / D converters 33 to 35 and a heater current detection circuit 13.
  • the temperature measurement 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 this measured value.
  • RH the heater resistance of the heater 22
  • FIG. 7 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 .
  • 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 wirings 229a and 229b are equal to each other.
  • the voltage V H between the two terminals 226 and 227 connected to the heater wiring 229 is measured using the third A / D converter 33 and the fifth A / D converter 35. Further, the current i flowing through the heater 22 is measured using the heater current detection circuit 13.
  • the fourth A / D converter 34 and the fifth A / D converter 35 are used to measure the voltage Vp applied to the wiring resistance Rp parasitic on one heater wiring 229b.
  • the wiring resistance Rp parasitic on one heater wiring 229b can be calculated from the following equation (4).
  • Rp Vp / i (4)
  • sensing wiring 228 is connected to the fourth A / D converter 34.
  • the sensing wiring 228 is connected in the vicinity of the heater 22.
  • the fourth A / D converter 34 measures the voltage Vp applied to one heater wiring 229b via the sensing wiring 228.
  • 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 accurately measured.
  • the control circuit unit 4 first sets the particulate matter detection system 1 to the combustion mode in step S1.
  • the process proceeds to step S2, and it is determined whether or not a predetermined time has elapsed (step S2). If it is determined Yes, that is, if it is determined that a predetermined time has elapsed, the process proceeds to step S3, and energization of the heater 22 is stopped (step S3). Thereafter, the process proceeds to step S4, and it is determined whether or not the temperature of the heater 22 has become lower than a predetermined value Ta (step S4). If YES, that is, if it is determined that the heater 22 has cooled sufficiently and the temperature has become lower than the value Ta, the process proceeds to step S5.
  • step S5 the offset value ⁇ I of the current measuring unit 3 is detected and stored. That is, the switch 6 is controlled (see FIG. 1), and the first electrode 21a is connected to the auxiliary current measuring unit 3 '. As a result, the voltage between the pair of electrodes 21a and 21b is set to approximately 0 V so that no current flows between the electrodes 21a and 21b even if the particulate matter remains due to insufficient combustion.
  • the output of the current measuring unit 3 in this state, that is, the measured value Im is detected as the offset value ⁇ I.
  • step S6 the control circuit unit 4 changes the particulate matter detection system 1 from the combustion mode to the measurement mode.
  • the measurement mode energization of the heater 22 is stopped, the switch 6 is controlled (see FIG. 2), and the first electrode 21a is connected to the high voltage circuit 11. Thereby, the voltage Vs of the high voltage circuit 11 is applied between the electrodes 21.
  • the voltage Vs is about 30 to 50V. If it does in this way, an electric field will generate
  • the measured value Im is shifted by an accurate current value I and ⁇ I (see FIG. 8)
  • the measured value Im is corrected using the above equation (1) (step S7). Thereby, an accurate current value I is calculated, and an accurate amount of particulate matter in the exhaust gas is obtained.
  • step S8 determines whether to regenerate the particulate matter sensor 2.
  • whether or not regeneration is necessary is determined by determining whether or not the current value I is saturated.
  • the necessity of reproduction may be determined by determining whether a predetermined time has elapsed. If YES is determined in step S8, the process proceeds to step S1.
  • FIG. 6A in the measurement mode, the temperature of the heater 22 is relatively low.
  • the voltage of the first electrode 21a is Vs as shown in FIG. 6B.
  • the second electrode 21b is connected to the inverting input terminal 39 of the operational amplifier OP, as shown in FIG. 6C, the voltage of the second electrode 21b is always equal to the inverting input terminal voltage Va '.
  • the measurement mode is continued for a while, the particulate matter gradually accumulates between the electrodes 21a and 21b, and accordingly, a current flows, and as shown in FIG. The measured value increases gradually.
  • the heater 22 When the measurement mode is switched to the combustion mode, the heater 22 generates heat and the temperature of the heater 22 starts to rise.
  • the voltage of the first electrode 21a becomes equal to the inverting input terminal voltage Vb ′ of the auxiliary current measuring unit 3 ′.
  • the resistance value of the insulating member 23 (see FIG. 4) is lowered, the leakage current I L flows from the heater 22 electrodes 21a, to 21b. This is measured by the current measuring unit 3.
  • the temperature of the heater 22 gradually decreases.
  • the temperature of the heater 22 is lower than the lower limit value Ta, from down sufficiently the value of the leakage current I L, to detect the offset value [Delta] I.
  • the control circuit unit 4 changes the voltage between the pair of electrodes 21 more than in the measurement mode when switching from the combustion mode to the measurement mode.
  • the output of the current measuring unit 3 in this state is detected as the offset value ⁇ I.
  • the output of the current measuring unit 3 in this state is substantially equal to the offset value ⁇ I. Therefore, an accurate offset value ⁇ I can be obtained by detecting the output.
  • the voltage applied between the pair of electrodes 21a and 21b when measuring the offset value ⁇ I is preferably set to a low value so that no current flows substantially.
  • the voltage between the electrodes 21a and 21b is preferably 1 V or less, and more preferably 0.1 V or less.
  • the control circuit unit 4 of the first embodiment causes the heater 22 to generate heat and burns the particulate matter (step S1), and then the temperature of the heater 22 detected by the temperature measuring unit 5 is increased.
  • the offset value ⁇ I is detected after being lower than a predetermined lower limit value Ta (steps S4 and S5). Therefore, it lowered temperature of the heater 22, from the state where the leakage current I L does not flow hardly can detect the offset value [Delta] I. Therefore, an accurate offset value ⁇ I can be acquired. Therefore, the measurement value Im can be accurately corrected in the measurement mode, and the amount of particulate matter in the exhaust gas can be accurately calculated.
  • the said lower limit Ta is 500 degrees C or less.
  • the first embodiment can provide a particulate matter detection system that can more accurately measure the amount of particulate matter in exhaust gas.
  • Example 2 Hereinafter, the particulate matter detection system according to Example 2 will be described with reference to FIG. 9 and the like.
  • the same reference numerals as those used in the description of the first embodiment are the particulate matter detection system according to the first embodiment unless otherwise specified. These are the same components, and the description thereof is omitted here.
  • the second embodiment is an example in which the process of the flowchart shown in FIG.
  • the process proceeds to step S11.
  • step S11 it is determined whether or not the temperature of the heater 22 is equal to or higher than a predetermined value Tb. If YES is determined here, the process proceeds to step S12 to determine whether or not the particulate matter sensor 2 is out of order.
  • the heater 22 generates heat, the resistance value of the insulating member 23 decreases, and a leak current IL flows between the heater 22 and the electrode 21 (see FIG. 6D).
  • step S12 by using the leakage current I L, it is determined whether or not the particulate matter sensor 2 has failed.
  • the current measuring unit 3 is large leakage current I L than a predetermined value Ib is measured. However, if, when the second wiring 24b (see FIG. 3) is disconnected, the leakage current I L does not flow, the leakage current I L is not detected by the current measuring unit 3. Thus, if lower than the lower limit value Ia of the leakage current I L is predetermined (see FIG. 6 (d)), it can be determined that the second wiring 24b is disconnected. In this case, Yes is determined in step S12, and the process proceeds to step S13. Then, a failure signal is generated to notify the user that the particulate matter sensor 2 has failed.
  • step S12 determination in step S12 shown in FIG. 9, not only the current measurement unit 3, the measurement value of the leakage current I L by the auxiliary current measuring unit 3 'be used, whether or not the particulate matter sensor 2 has failed May be. Further, in step S12, the value of the measured leakage current I L by the two current measuring unit 3, 3 'is, when both lower than the lower limit value Ia is not heater 22 is sufficiently exothermic, the heater It may be determined that 22 is disconnected. Furthermore, the value of the measured leakage current I L by the two current measuring unit 3, 3 'are both, in the case exceeds a predetermined upper limit value Ic (see FIG. 6 (d)), the insulation It may be determined that the member 23 has deteriorated or the heater 22 has failed.
  • a predetermined upper limit value Ic see FIG. 6 (d)
  • step S13 not only that the particulate matter sensor 2 has failed, but also where the particulate matter sensor 2 has failed may be notified.
  • the processing after step S12 is the same as the processing in the first embodiment.
  • the particulate matter detection system according to the second embodiment has the same configuration and operational effects as the particulate matter detection system according to the first embodiment.
  • the third embodiment is an example in which the circuit configuration of the particulate matter detection system 1 is changed.
  • the auxiliary current measuring unit 3 ′ is not provided, but the voltage generating means 100 is provided.
  • the voltage Vb of the voltage generating means 100 is set to a value substantially equal to the inverting input terminal voltage Va ′ of the current measuring unit 3.
  • the control circuit unit 4 is configured to control the switch 6 to connect the first electrode 21 a to the voltage generating means 100.
  • the particulate matter detection system according to the third embodiment has the same configuration and operational effects as the particulate matter detection system according to the first embodiment.
  • Example 4 the particulate matter detection system according to Example 4 will be described with reference to FIG.
  • the fourth embodiment is an example in which the circuit configuration of the particulate matter detection system 1 is changed.
  • the auxiliary current measuring unit 3 ′ is not provided, but the voltage generating means 100 is provided.
  • the voltage Vb of the voltage generating means 100 is set to a value substantially equal to the inverting input terminal voltage Va ′ of the current measuring unit 3.
  • the voltage generating means 100 is always electrically connected to the first electrode 21a via the resistor 101.
  • the switch 6 in the measurement mode, the switch 6 is turned on and the first electrode 21a is connected to the high voltage circuit 11.
  • the switch 6 when detecting the offset value ⁇ I, the switch 6 is turned off. As a result, the voltage of the first electrode 21a is set to the voltage Vb of the voltage generating means 100.
  • the particulate matter detection system according to the fourth embodiment has the same configuration and operational effects as the particulate matter detection system according to the first embodiment.
  • the particulate matter detection system according to Example 5 will be described with reference to FIG.
  • the fifth embodiment is an example in which the configuration of the current measuring unit 3 is changed.
  • the current measurement unit 3 of the particulate matter detection system according to the fifth embodiment includes a voltage measurement circuit 32, a current limiting resistor 106, and a voltage generation unit 105.
  • the voltage V1 at the connection point 109 between the current limiting resistor 106 and the second electrode 21b is measured by the voltage measurement circuit 32, whereby the current flowing between the electrodes 21a and 21b is measured.
  • the particulate matter detection system according to the fifth embodiment has the same configuration and operational effects as the particulate matter detection system according to the first embodiment.
  • Example 6 Hereinafter, the particulate matter detection system according to Example 6 will be described with reference to FIGS.
  • the sixth embodiment is an example in which the flowchart of the control circuit unit 4 shown in FIG. 5 is changed.
  • steps S1 to S6, S7, and S8 are performed as in the first embodiment.
  • step S6 the process proceeds to step S61.
  • step S61 it is determined whether or not the current value I immediately after changing to the measurement mode is greater than a predetermined value Id. If particulate matter remains between the electrodes 21a and 21b due to insufficient combustion, immediately after switching to the measurement mode, a current suddenly flows between the electrodes 21a and 21b as shown in FIGS.
  • step S61 the current value I is calculated by subtracting the offset value ⁇ I from the current measurement value Im measured by the current measurement unit 3, and if this current value I is larger than the predetermined value Id, the particulate shape It is determined that the substance remains between the electrodes 21a and 21b. And it moves to step S62 and performs combustion mode again.
  • step S63 determines whether or not the combustion mode has been performed continuously for a predetermined number of times (N times). If NO is determined here, the process returns to step S6. If YES is determined, the process proceeds to step S64. In step S64, it is determined that the particulate matter sensor 2 has failed and the particulate matter cannot be combusted sufficiently, or that a conductive material that cannot be combusted remains between the electrodes 21a and 21b, and the user is notified.
  • the particulate matter detection system when the current value I immediately after changing to the measurement mode is larger than the predetermined value Id, it is determined that the particulate matter remains between the electrodes 21a and 21b, and the combustion mode is set. Is performed again (steps S61 and S62). If the measurement mode is continued with the particulate matter remaining between the electrodes 21a and 21b due to insufficient combustion, the amount of particulate matter in the exhaust gas cannot be measured accurately. However, if the configuration of this example is adopted, the particulate matter Since the measurement mode can be performed after the substance is sufficiently burned, such a problem can be prevented.
  • step S61 the current value I is calculated by subtracting the offset value ⁇ I from the measured value Im of the current measuring unit 3. Therefore, an accurate current value I that is not affected by the offset value ⁇ I can be calculated. Therefore, by using this current value I, it is possible to accurately determine whether or not particulate matter remains between the electrodes 21a and 21b.
  • control circuit unit 4 of the particulate matter detection system according to the sixth embodiment determines whether or not the combustion mode has been performed continuously for a predetermined number of times (N times) after performing Step S62 ( Step S63). If the determination is Yes, it is determined that the heater 22 has failed and is notified (step S64). Therefore, it is possible to prevent the problem of continuing to use the particulate matter detection system 1 in a state where the heater 22 has failed.
  • the particulate matter detection system according to the sixth embodiment has the same configuration and operational effects as the particulate matter detection system according to the first embodiment.
  • 1 particulate matter detection system 2 particulate matter sensor, 20 deposited parts, 21 electrodes, 22 heaters, 3 current measuring part, 4 control circuit part, I current value, Im measured value, ⁇ I offset value.

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Abstract

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とを備えている。粒子状物質センサは、粒子状物質が堆積する被堆積部20と、一対の電極21と、ヒータ22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。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、一対の電極間に加わる電圧を、該測定モードで用いる電圧よりも低くし、この状態における電流測定部3の出力をオフセット値ΔIとして検出する。そして、測定モードにおいて、測定値Imからオフセット値ΔIを減算することにより、測定値Imを補正する。

Description

粒子状物質検出システム
 本願発明は、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に関する。
 排ガス中の粒子状物質(Particulate Matter(PM))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。例えば、下記特許文献1は、従来の粒子状物質検出システムを開示している。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。この測定モードでは、一対の電極間に発生する静電気力によって粒子状物質が集まり、一対の電極間に電流が流れる。この電流値を、電流測定部が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、電極間に粒子状物質が堆積し、その結果、電流が飽和する。したがって、電流が飽和した場合には、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除去する。これにより、粒子状物質センサが再生されることになる。
 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。これら複数の電子部品は、温度等によってその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、堆積した粒子状物質の量に比例する正しい電流値との間には、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ると、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、電流測定部による電流の測定値を補正して、一対の電極間に流れる電流の正しい値を正確に求めることで、排ガス中の粒子状物質の量を正確に算出することが提案されている。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、この電流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ことになる。従って、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、上記した構成を有する従来の粒子状物質検出システムにおいても、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させ除去することができずに、一対の電極間に粒子状物質が残ってしまうことがある。上記した構成を有す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るので、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いという課題があった。したがって、上記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。
 本願発明は、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する。
 本願発明の一態様である粒子状物質検出システムは、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る。上記制御回路部は、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、を切り替え制御する。また上記制御回路部は、上記燃焼モードから上記測定モードに切り替える際に、該測定モードにおいて上記一対の電極間に加える電圧よりも、低い電圧を上記一対の電極間に加え、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。
 上記粒子状物質検出システムにおける上記制御回路部は、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。なお、測定モードで用いる電圧よりも一対の電極間の電圧が低い状態における一対の電極間の電圧とは、制御回路部の製造上の特性のばらつきによっても変動するが、粒子状物質が残っていても、一対の電極21間に殆ど電流が流れなくなる電圧である。このように、測定モードで用いる電圧よりも、一対の電極21間に殆ど電流が流れなくなる低い電圧を用いれば、燃焼不足等により粒子状物質が一対の電極21間に残っていても、一対の電極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、この状態における上記電流測定部の出力は、オフセット値と略等しくなる。よって、この状態における上記電流測定部の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、上記一対の電極間に堆積した粒子状物質の量に対応する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、本願発明によれば、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。
本願発明の実施例1に係る粒子状物質検出システムの回路図であり、電流測定部のオフセット値を測定している状態を示している。 本願発明の実施例1に係る粒子状物質検出システムの回路図であり、測定モードの状態を示している。 本願発明の実施例1に係る粒子状物質検出システムの回路図であり、燃焼モードの状態を示している。 本願発明の実施例1に係る粒子状物質検出システムにおける、粒子状物質センサの分解斜視図である。 本願発明の実施例1に係る粒子状物質検出システムにおける制御回路部の動作を示すフローチャートである。 本願発明の実施例1に係る粒子状物質検出システムにおける、(a)ヒータの温度と、(b)第1電極の電位と、(c)第2電極の電位と、(d)電流測定部による電流の測定値との、時間変化を表したグラフである。 本願発明の実施例1に係る粒子状物質検出システムにおける、ヒータの温度と電気抵抗との関係を表したグラフである。 本願発明の実施例1に係る粒子状物質検出システムにおける、電流の測定値と、正確な電流値との関係を表したグラフである。 本願発明の実施例2に係る粒子状物質検出システムにおける制御回路部のフローチャートの一部である。 本願発明の実施例3に係る粒子状物質検出システムの回路図であり、電流測定部のオフセット値を測定している状態を示している。 本願発明の実施例4に係る粒子状物質検出システムの回路図であり、電流測定部のオフセット値を測定している状態を示している。 本願発明の実施例5に係る粒子状物質検出システムの回路図であり、電流測定部のオフセット値を測定している状態を示している。 本願発明の実施例6に係る粒子状物質検出システムの動作を示すフローチャートの一部である。 本願発明の実施例6に係る粒子状物質検出システムにおいて、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、(a)ヒータの温度と、(b)第1電極の電位と、(c)第2電極の電位と、(d)電流測定部による電流の測定値との、時間変化を表したグラフである。
 本願発明の一態様として、粒子状物質検出システムをディーゼル車に搭載し、ディーゼル車用の粒子状物質検出システムとする場合に関して以下で説明するが、本願発明に係る粒子状物質検出システムは、粒子状物質を排出する他の内燃機関、その他に適用可能である。
(実施例1)
 実施例1に係る上記粒子状物質検出システムについて、図1~図8を用いて説明する。図1に示すごとく、本実施例1に係る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への通電を行いヒータ22を発熱させて、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、該測定モードにおける一対の電極21間に加える電圧よりも、当該一対の電極21間に加える電圧を低くし、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。
 本実施例1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。
 図2に示すごとく、制御回路部4は、測定モードでは、スイッチ6を制御して、第1電極21a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。例えば、粒子状物質が被堆積部20(図4参照)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。
 本実施例1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、これらの間には式Im=I+ΔIの関係がある。
 上記式を変形すると式I=Im-ΔI・・・(1)が得られる。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、Va’=Va-ΔVの関係がある。
 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、式Vo=Va’-RI=Va-ΔV-RIによって表すことができる。
 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である。
 制御回路部4は、非反転入力端子電圧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、本実施例1の制御回路部4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を算出することができる。
 次に、オフセット値ΔIの検出方法について説明する。本実施例1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、本実施例1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との間には、一定の関係がある。そのため、ヒータ抵抗R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、以下で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。本実施例1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と電流iとの測定値を用いて、ヒータ抵抗R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/i=R+2Rp・・・(3)
 また、本実施例1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、下記の式(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、例えば図3に示すように、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。
 本実施例1の制御回路部4における温度測定部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、式R=Ra-2Rpを用いて、ヒータ抵抗R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。
 次に、本実施例1に係る制御回路部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で、粒子状物質検出システム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(ステップS2)。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(ステップS3)。その後、ステップS4に移り、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(ステップS4)。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、制御回路部4は、粒子状物質検出システム1を燃焼モードから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、ステップS7に移り、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、制御回路部4は、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(a)~(d)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。図6(a)に示すように、測定モードでは、ヒータ22の温度は比較的低い。また、図2に示す測定モードでは、第1電極21aが高電圧回路11に接続されるため、図6(b)に示すように、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、図6(c)に示すように、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、図6(d)に示すように、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、本実施例1の作用効果について説明する。本実施例1の制御回路部4は、図5、図6(a)~(d)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、一対の電極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、一対の電極21a,21b間に加える電圧は、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、本実施例1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)、温度測定部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、本実施例1では、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、実施例2に係る粒子状物質検出システムについて、図9等を用いて説明する。以下の実施例2に関する説明においては、図面に用いた符号のうち、実施例1の説明で用いた符号と同一符号のものは、特に示さない限り、実施例1に係る粒子状物質検出システムでの同一の構成要素を表すものであり、ここではその説明を省略する。
 本実施例2は、制御回路部4の図5に示すフローチャートの処理を変更した例である。本実施例2では、図9に示すごとく、実施例1の場合と同様に、ステップS1を実行した後、ステップS11に移る。ステップS11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が流れる(図6(d)参照)。本例では、ステップS12において、このリーク電流I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(d)に示すごとく、電流測定部3によって所定の値Ibよりも多いリーク電流I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が流れなくなり、電流測定部3によってリーク電流Iが検出されなくなる。したがって、リーク電流Iが予め定められた下限値Ia(図6(d)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、本実施例2では、ステップS12において、式I=Im-ΔIを用いて、リーク電流Iを算出する。従って、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を測定でき、粒子状物質センサ2の故障判定を正確に行うことができる。
 また、図9に示すステップ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の値が、両方とも、予め定められた上限値Ic(図6(d)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以降の処理は、実施例1における処理と同様である。その他、実施例2に係る粒子状物質検出システムは、実施例1に係る粒子状物質検出システムと同様の構成および作用効果を有する。
(実施例3)
 以下、実施例2に係る粒子状物質検出システムについて、図10等を用いて説明する。本実施例3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、本実施例3に係る粒子状物質検出システムは、実施例1に係る粒子状物質検出システムと同様の構成および作用効果を有する。
(実施例4)
 以下、実施例4に係る粒子状物質検出システムについて、図11等を用いて説明する。本実施例4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。本実施例4に係る粒子状物質検出システムの制御回路部4において、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、本実施例4に係る粒子状物質検出システムは、実施例1に係る粒子状物質検出システムと同様の構成および作用効果を有する。
(実施例5)
 以下、実施例5に係る粒子状物質検出システムについて、図12等を用いて説明する。本実施例5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、本実施例5に係る粒子状物質検出システムの電流測定部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、本実施例5に係る粒子状物質検出システムは、実施例1に係る粒子状物質検出システムと同様の構成および作用効果を有する。
(実施例6)
 以下、実施例6に係る粒子状物質検出システムについて、図13、図14等を用いて説明する。本実施例6は、制御回路部4の図5に示すフローチャートを変更した例である。本実施例6では、実施例1の場合と同様に、ステップS1~S6、S7、S8を行う。本実施例6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。ステップS61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(a)~(d)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(図14(d)参照)。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。
 本実施例6に係る粒子状物質検出システムの作用効果について説明する。本実施例6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、本実施例6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、本実施例6に係る粒子状物質検出システムの制御回路部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検出システム1を使用し続ける不具合を防止できる。その他、本実施例6に係る粒子状物質検出システムは、実施例1に係る粒子状物質検出システムと同様の構成および作用効果を有する。
 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 (5)

  1.  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、
     上記一対の電極のうち一方の上記電極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、及び上記電流測定部に接続した制御回路部(4)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、を切り替える制御を行い、
     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、該測定モードにおいて上記一対の電極間に加える電圧よりも、低い電圧を上記一対の電極間に加え、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(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)。
  2.  上記ヒータ(22)の温度を検出する温度測定部(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、上記温度測定部によって検出された上記ヒータの温度が、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)。
  3.  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)。
  4.  上記オフセット値ΔIを測定するときの、上記一対の電極間に加える電圧は、1V以下であ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)。
  5.  上記オフセット値ΔIを測定するときの、上記一対の電極間に加える電圧は、0.1V以下であ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)。
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