粒子状物質センサにおける汚染の識別特性を検出診断するための方法及びシステム
【課題】電気伝導性粒子状物質センサの動作状態を診断するための診断方法及びシステムを提供する。
【解決手段】センサは、温度とともに変化する電気抵抗を有する基板と、電極間の粒子状物質を捕集するように構成される基板上の２つの電極とを含み、それにより電極間で捕集された粒子状物質を介して電気伝導経路を構築し、電気伝導経路は電極間の電気抵抗であるＲｅｌｅｃｔを測定することにより検出される。診断は、基板の電極間の領域を加熱して、電極間の抵抗を用いてセンサ表面上に汚染が存在するかを決定することにより実行される。検出された汚染物質の燃焼除去を試みるために熱はセンサ上で維持され、次に読み取られる抵抗値が、汚染物質が首尾よく燃焼除去されたかを決定するために用いられる。
【解決手段】センサは、温度とともに変化する電気抵抗を有する基板と、電極間の粒子状物質を捕集するように構成される基板上の２つの電極とを含み、それにより電極間で捕集された粒子状物質を介して電気伝導経路を構築し、電気伝導経路は電極間の電気抵抗であるＲｅｌｅｃｔを測定することにより検出される。診断は、基板の電極間の領域を加熱して、電極間の抵抗を用いてセンサ表面上に汚染が存在するかを決定することにより実行される。検出された汚染物質の燃焼除去を試みるために熱はセンサ上で維持され、次に読み取られる抵抗値が、汚染物質が首尾よく燃焼除去されたかを決定するために用いられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001] 本発明は、一般に煤等の電気伝導性粒子状物質を検出するためのセンサに関し、より詳細にはそのようなセンサの故障の可能性を診断するための方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002] 重油、ディーゼル燃料等の重質の炭化水素化合物の不完全燃焼は、粒子状物質の形成（例えば、煤）につながる。内燃機関の動作において、過剰な粒子状物質の形成は、エンジンの「排煙（ｓｍｏｋｉｎｇ）」に至ることがあり、気相状態の排気ガスの一炭化炭素、炭化水素、及び他の汚染物質成分は比較的少ないとしても、大気汚染を生じさせる。排ガス規制により、多くのエンジンには粒子状物質排出レベルの抑制が求められ、ディーゼル微粒子捕集フィルタ（ＤＰＦ）等のさまざまな制御技術がこの目的で採用されている。
【０００３】
[0003] 例えば、ＤＰＦの効率を評価するために、所定のタイプの内燃機関の排気流において粒子状物質の排出をモニタして、排気ガスから排出される粒子濃度のレベルを検出する粒子状物質センサシステムを設けることが知られている。さまざまな粒子状物質センサが提案されており、ユキヒサ（Ｙｕｋｉｈｉｓａ）らによる米国特許番号第４６５６，８３２号、ボッシュ（Ｂｏｓｃｈ）らによる米国特許番号第６，６３４，２１０号、米国特許公開番号第２００８／０２８３３９８号明細書、米国特許公開番号第２００８／０２８２７６９号明細書、及び米国特許公開番号第２００９／０１３９０８１号明細書に示されるものを含み、これらすべての出願の内容全体を参照によってここに援用する。
【０００４】
[0004] 上述したような粒子状物質センサは、基板上に距離をあけて配置される一対の検出電極を有するのが通常である。検出電極は、導電リード線により測定回路に接続される。粒子状物質センサの動作原理は、検出電極上に（又は電極を覆うように）堆積した粒子状物質（例えば、煤）の導電度に基づく。センサが清浄である時には検出電極間の電気抵抗は比較的高いが、この抵抗は煤粒子状物質が堆積するにつれて低下する。これらのセンサは、煤粒子状物質を燃焼除去（バーンオフ）してセンサを既知の基準となる「清浄」状態に「リセット」するために、選択的に作動可能なヒータも有する。
【０００５】
[0005] しかし、診断の目的で、さまざまなエンジン運転状況時に発生し得るさまざまな状態を区別することは難しい。例えば、（ｉ）センサが、電極に堆積した非導電性又は半導電性の汚染物質により「汚染」されて、煤が電極に接触するのを妨げる場合等の故障状態は、検出電極間における非常に高い抵抗として現れ、（ｉｉ）センサが清浄されたばかりの場合等の正常状態も、非常に高い抵抗として現れる。
【０００６】
[0006] したがって、さまざまなエンジン運転状況において、センサの状態を正確に区別することができる粒子状物質センサの診断法が必要とされている。
【発明の概要】
【０００７】
[0007] 本発明は、電気伝導性粒子状物質センサの動作状態を診断する方法に関し、センサは、温度とともに変化する電気抵抗を有する基板と、電極間の粒子状物質を捕集するように構成される基板上の２つの電極とを含み、それにより電極間で捕集された粒子状物質を介して電気伝導経路を構築し、電気伝導経路は電極間の電気抵抗であるＲｅｌｅｃｔを測定することにより検出される。本発明に従う方法は、
（ａ）基板の電気抵抗を修正するのに十分な量の、センサへの熱の供給を命令し、かつＲｅｌｅｃｔが基板上の汚染物質の加熱と整合する形で変化するかを検出するステップと
（ｂ）ステップ（ａ）においてＲｅｌｅｃｔが基板上の汚染物質の加熱と整合する形で変化する場合は、センサの汚染状態を診断するステップと
を含む。
【０００８】
[0008] 本発明の例示的な実施形態はさらに、上記した電気伝導性粒子状物質センサの故障状態を診断するためのマシン可読コンピュータプログラムコードでコード化された記憶媒体に関し、記憶媒体は、コンピュータに上述の方法を実施させる命令を含む。
【０００９】
[0009] 本発明の別の例示的な実施形態は、上記の電気伝導性粒子状物質センサのための診断システムに関し、システムは、センサと通信しているマイクロプロセッサと、マイクロプロセッサに上記の方法を実行させるための命令を含む記憶媒体とを含む。
【００１０】
[0010] これら及び他の利点及び特徴は以下の記載及び図面からより明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
[0011] 本発明とされる主題は、明細書の終わりに請求項において、詳細に指摘されて明確に主張される。上述した特徴及び他の特徴、並びに発明の効果は、以下に記載する発明の詳細な説明及び添付図面から明らかにされる。
【図１】図１は、本発明の診断が実行される対象である粒子状物質検出システムの電気回路図である。
【図２】図２は、本発明の診断が実行される対象である別の粒子状物質検出システムの電気回路図であり、バイアス抵抗器が組み込まれている。
【図３】図３は、図２の粒子状物質検出システムに見られるような検出素子の分解斜視図である。
【図４】図４は図２の粒子状物質検出システムに見られるような検出素子の平面図である。
【図５】図５は、本発明の態様を含む電気回路図である。
【図６】図６は、本発明の態様を取り入れた粒子状物質検出システムで観測されるパラメータの値を示す図である。
【図７】図７は、エンジン制御モジュール及び粒子状物質センサを示す概略図である。
【図８】図８は、本発明の例示的な実施形態において用いるために考えられた制御アルゴリズムの一部を示すフロー概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
[0020] 図を参照して本発明を特定の実施形態に関連して説明するが、これに限定するものではない。
[0021] 本発明によるアルゴリズムを説明し特許請求するに当たり、文字及び命名規則は数値（例えば、ＲＯＢＤ＿ｈｏｔ，ＫＲ＿ＯＢＤ＿ｃｏｎｔ＿ｐｃｔ）を示すために任意に使用される。これらの命名規則は、ただ本発明の記載を読み易くするために使用されるものであり、機能的重要性を持たせる意図は全くない。これらの数値の表現は、例えば、完全に任意の記載（例えば、Ｒ１，Ｒ２，Ｋ１，Ｋ２）が用いられるのと全く同じようなものとする。さらに、本発明の実施において、電極間の抵抗の測定は、当該分野で周知のように、既知の電流を電極間に印加し、電極間の電圧差を測定し、かつオームの法則を用いて抵抗を計算することにより行われる。当然ながら、本発明のアルゴリズムにおいて、さまざまな定抵抗値及び式を電圧へ変換することにより、抵抗値の代わりに単に電圧値を用いることも可能であり、このような代替的な実施形態は本発明の範囲内にあると考えられる。
【００１３】
[0022] 本発明の実施に用いられる例示的な粒子状物質センサは、検出素子及び加熱素子を備えるのが通常であり、検出素子は、基板上で互いに近接し、その間に粒子状物質が蓄積されるように構成された少なくとも２つの検出電極を含むがそれに限定されるものではなく、加熱素子は、温度センサ及びヒータを含むがそれに限定されるものではない。センサは、検出素子、温度センサ、ヒータ、及び上記の少なくとも１つを含む組み合わせを含む多層構造から成り、例えば多層技術により形成されて一つの構造に含められる。
【００１４】
[0023] 検出電極は、金、プラチナ、オスミウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、アルミニウム、チタン、ジルコニウム等の金属、並びに酸化物、サーメット、合金、及び上記金属の少なくとも１つを含む組み合わせを含む。例示的な実施形態では、検出電極は、プラチナ／アルミナのサーメットから成り、プラチナは検出電極の約７０ｗｔ％（重量パーセント）から約９８ｗｔ％である。別の例示的な実施形態では、検出電極はプラチナを約９３ｗｔ％から約９５ｗｔ％含み、ここで重量パーセントは、サーメットの全乾燥重量に基づく。各検出電極は、他方の検出電極と同一又は相違の材質から構成される。
【００１５】
[0024] 検出電極は、任意の方法で形成できる。例示的な一実施形態では、検出電極の形成において、初めに、電極形成用金属粉（例えば、プラチナ、金、オスミウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、等、又は上記のものの少なくとも１つの組み合わせ）と酸化物とを十分な量の溶媒の中で印刷に適する粘度に達するよう混合することにより、インクペーストが調合される。検出電極を形成するために用いられる酸化物は、粒子状物質の酸化を促進しない酸化物並びに粒子状物質が燃焼除去される温度を低下させない酸化物を含み得る。不適当な酸化物は、例えば銅酸化物、セリウム酸化物、及び鉄酸化物である。次に、検出電極形成用のインクペーストが、スパッタリング、化学蒸着、スクリーン印刷、フレーム溶射、ラミネーション、刷り込み、等により電極基板に塗布される。
【００１６】
[0025] 検出電極は、各検出電極間に一定の距離の分離が得られるように電極基板上に配置される。検出電極を分離する距離の幅は、所望の設計パラメータによって大きく異なる。例示的な一実施形態では、この距離は、約０．０１から約０．１２ミリメータ（ｍｍ）の分離の幅を含む。
【００１７】
[0026] 加熱素子の全体又は一部を形成するヒータ及び温度センサはともに、さまざまな材質から成り得る。候補となる材質は、プラチナ、金、パラジウム、等、並びに、合金、酸化物、及び上記の材質の少なくとも１つとプラチナ／アルミナ、プラチナ／パラジウム、プラチナ、及びパラジウムとの組み合わせを含む。ヒータ及び温度センサは、任意の方法、とりわけスパッタリング、化学蒸着、スクリーン印刷、フレーム溶射、ラミネーション、刷り込み、等によりセンサに塗布される。一実施形態では、ヒータは約３から約５０マイクロメータの厚みから成る。別の実施形態では、ヒータの厚みは約５から約３０マイクロメータである。さらに別の実施形態では、ヒータの厚みは約１０から約２０マイクロメータである。
【００１８】
[0027] センサはさらに、自己再生成サイクル時に検出素子及び加熱素子をセンサ周辺の温度及び／又は凝縮された粒子状物質の熱低減から、電気的に隔離及び保護するのに有用なさまざまな基板を備える。基板は、電極保護層、電極基板、絶縁層、断熱基板（ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）、ヒータ基板、絶縁基板、及び上記のものの少なくとも１つを含む組み合わせを含むがこれに限定するものではなく、絶縁基板の数は加熱素子と検出電極との間の破壊的なイオン又は電気の伝達を回避するのに十分な数（例えば、約２から約３枚の絶縁基板）である。
【００１９】
[0028] 基板は、非イオン伝導性の電気的絶縁材質から成り得る。候補となる電気的絶縁材質は、アルミナ、ジルコニア、イットリア、ランタン酸化物、シリカ、及び前記のものの少なくとも１つを含む組み合わせ等の酸化物、又は電気伝達を抑制し物理的保護を与えることができる任意の同様の材質を含む。センサの構成要素間の電気伝達を妨げるために、基板は、例えば不純物が約１０．０ｗｔ％未満の高純度酸化物から構成される。別の実施形態では、基板に含まれる不純物は約８．０ｗｔ％未満である。さらに別の実施形態では、基板に含まれる不純物は約５．０ｗｔ％未満であり、不純物の重量パーセントは基板の全重量に基づくものである。個々の基板の構成は異なっていてもよいが、いくつかの実施形態では、層間剥離及び他の処理の問題を排除できないまでも最小化するために、実質的に類似の熱膨張の係数、収縮特性、及び科学的適合性を有する材質から成る。アルカリ性（例えば、ナトリウム、カリウム、リチウム、等）酸化物は、ヒータ、温度センサ、及び検出電極において不純物を形成して容易に低減してしまう可能性があるので、避けるべきである。
【００２０】
[0029] 一般に、基板のそれぞれは、検出電極、温度センサ、及び／又はヒータの全長を支持するに充分な大きさのものである。各基板の厚みは、自己再生成サイクルの所望の熱応答時間に基づいて決定され、熱応答時間が短ければ必要となる厚みも少ない。各基板の厚みは、最大で約２００マイクロメータまでにできる。例示的な実施形態では、基板の厚みは約５０から約１８０マイクロメータである。別の例示的な実施形態では、基板の厚みは約１４０から約１６０マイクロメータである。基板は、セラミックテープ成形方法等を用いて形成される。
【００２１】
[0030] センサは、センサをセンサ回路と電気的に通信させる役割を担うさまざまなリード線をさらに備える。各検出電極の一端、温度センサの一端、及びヒータの一端は、少なくとも１つのリード線の一端が取り付けられている接続点を有する。各検出電極は、各検出電極の一端から伸長する少なくとも１つのリード線と電気的に接続され、ヒータは、ヒータの一端から伸長する少なくとも１つのリード線と電気的に接続される。
【００２２】
[0031] センサの構成要素が得られたら、センサは、センサの厚みがセンサ再生成の熱サイクルに対する良好な熱応答時間を可能にするように、厚膜多層技術に従って構築される。例示的な一実施形態では、センサ素子の厚みは約０．１から約３．０ミリメータ（ｍｍ）である。
【００２３】
[0032] 図１は粒子状物質検出システム１０の電気回路図を示す。システムは、示されるように、コントローラ部２０、ワイヤリングハーネス部３０、及び素子検出部４０に分割されると考えられるのが一般的である。コントローラ部２０は、そこに接続される回路のインピーダンスを測定する手段を備えている。図１の例示的なコントローラ部２０では、インピーダンス測定手段は、電圧値Ｖｓｕｐｐｌｙをもたらす電圧源２２、抵抗値Ｒｐｕｌｌｕｐを有するプルアップ抵抗器２４、及び電圧測定手段２６を含む。電圧源２２は、図１では所与の極性を有する直流源として示されているが、電圧源２２は、交流源、図示されたものとは反対の極性を有する直流源、又は交流及び直流電圧成分の両方をもたらす電源であっても、本明細書に記載の発明概念から逸脱することはない。コントローラ部２０は、接続手段２７及び２８によりワイヤリングハーネス部３０に電気的に接合する。ワイヤリングハーネス部３０は、導線３２及び３４を含む。ワイヤリングハーネス部３０は、接続手段３７及び３８により、素子検出部４０に電気的に接合する。素子検出部４０は、導線４６により接続手段３７へ電気的に接続される第１の電極４２、及び導線４８により接続手段３８へ電気的に接続される第２の電極４４を含む。
【００２４】
[0033] 検出素子上に形成されるので、第１の電極４２は電極４４から電気的に絶縁されており、そのため検出素子４０は、粒子状物質が存在しない場合には、接続手段３７及び接続手段３８間で測定されると開回路のように電気的には見える。粒子状物質が存在しない場合、測定手段２６により測定される電圧は、電圧源２２により供給される電圧であるＶｓｕｐｐｌｙと本質的に等しくなる。
【００２５】
[0034] 第１の電極４２及び第２の電極４４は、嵌合フィンガの形で相互間にわずかなギャップがあるように形成され得る。動作において、電極４２、４４の間のギャップを埋めるようにして検出素子上に堆積された粒子状物質を検出することができる。なぜなら、粒子状物質は、通常は開いている電極４２、４４間の回路をブリッジする導電性経路を形成するからである。電極をブリッジする粒子状物質の抵抗に値Ｒｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅが与えられるならば、測定手段２６により測定される電圧は次式のようになる。
【００２６】
【数１】
【００２７】
[0035] 粒子状物質が第１の電極４２及び第２の電極４４の間に蓄積するにつれて、抵抗Ｒｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅは低下し、測定手段２６における電圧Ｖｍｅａｓｕｒｅｄは最大値であるＶｓｕｐｐｌｙから低下する。これによりコントローラ部は、接続手段２７及び２８間に接続されたインピーダンスを、ポイント２７及び２８間で測定される電圧の関数として決定することができる。
【００２８】
[0036] 図２は、バイアス抵抗器を組み入れた別の粒子状物質検出システム１００の電気回路図であり、これは２０１０年１１月１７日に出願された“ＳＥＬＦ ＤＩＡＧＮＯＳＴＩＣＳ ＯＦ Ａ ＰＡＲＴＩＣＵＬＡＴＥ ＭＡＴＴＥＲ ＳＥＮＳＯＲ”と題される米国特許出願シリアル番号１２／９４７，８６７に開示されており、その出願の内容全体を参照により援用する。コントローラ部２０及びワイヤリングハーネス部３０は、図１のシステム１０と本質的には同じである。素子検出部１４０は、導線１４６により接続手段３７へ電気的に接続される第１の電極１４２、及び導線１４８により接続手段３８へ電気的に接続される第２の電極１４４を含む。図２の素子検出部１４０は、導線１４６及び１４８間に電気的に接続されＲｂｉａｓの抵抗値を有する追加的なバイアス抵抗器１５０を備える。接続手段３７及び接続手段３８間で測定される検出素子Ｒｓｅｎｓｏｒの抵抗は、Ｒｂｉａｓと第１の電極１４２及び第２の電極１４４の隙間を埋める粒子状物質から生じる抵抗との並列の組み合わせである。Ｒｓｅｎｓｏｒは、数学的に次式のように表すことができる。
【００２９】
【数２】
【００３０】
[0037] 検出素子１４０上に粒子状物質が存在しない場合は、項ＲｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅはＲｂｉａｓと比べて非常に大きくなり、実効センサ抵抗Ｒｓｅｎｓｏｒは、Ｒｂｉａｓと本質的に等しくなる。この条件でＲｓｅｎｓｏｒの最大抵抗値が生じる。粒子状物質が第１の電極１４２及び第２の電極１４４間のギャップを埋めるように蓄積するにつれて、実効センサ抵抗Ｒｓｅｎｓｏｒはその最大値であるＲｂｉａｓから低下する。
【００３１】
[0038] 図２に示される粒子状物質検出システム１００では、測定手段２６により測定される電圧は、次式のようになる。
【００３２】
【数３】
【００３３】
[0039] 粒子状物質が存在しない場合、Ｒｓｅｎｓｏｒの値は最大になり、かつＲｂｉａｓと本質的に同等になる。この条件下では、測定手段２６により測定される電圧は、次式のようになる。
【００３４】
【数４】
【００３５】
[0040] 図３は、図２の検出素子１４０の分解斜視図である。検出素子１４０は、電気的に絶縁している基板１５４を含む。基板１５４は単一の層として示されているが、複数の層を重ね合わせることにより形成されてもよいことが理解されるであろう。基板１５４の片面上に堆積される導電材料は、パターン処理により導線１４６及び１４８、並びに電極１４２及び１４４を形成する。バイアス抵抗器１５０を形成する抵抗材料は、導線１４６及び１４８間に抵抗経路を形成するように堆積される。測定されているガス流内の研磨粒子にさらされる、電極１４２及び１４４並びに導線１４６、１４８の一部を形成する導電材料を保護するために、保護層１６４も含まれ得る。保護層１６４は、電極１４２及び１４４間のギャップを露出して、粒子状物質が電極１４２と１４４とをブリッジできるようにする開口部１６６を含む。保護層１６４は、バイアス抵抗器１５０も覆うように広がっていてもよい。
【００３６】
[0041] 粒子状物質センサは、検出素子上の電極１４２、１４４付近の温度を上昇させるよう制御可能な加熱手段も含み得る。温度を充分に上昇させる結果、粒子状物質が検出素子の表面から除去され、それにより、検出電極１４２、１４４間の領域の抵抗を高抵抗又は本質的には開いている回路の状態に回復させる。この開回路状態は、バイアス抵抗器１５０と並列して電気的に現れるので、接続手段３７及び接続手段３８間で測定される全抵抗は、Ｒｂｉａｓに回復される。図４に示される検出素子１４０は、電極１４２、１４４とは反対側の基板表面上にあるヒータ１６０及びヒータリード１６２を含む。ヒータ１６０は、ヒータ１６０がヒータリード１６２を介する電流の供給により電気的に電力供給されるとき、ヒータ１６０が電極１４２、１４４付近から粒子状物質を取り除くことができるように位置される。
【００３７】
[0042] 図４は、図２及び図３に示された検出素子１４０の導線及び抵抗器パターンの平面図である。バイアス抵抗器１５０は、ヒータ（図示なし）が電極１４２、１４４付近から粒子状物質を取り除くように作動されるときに、バイアス抵抗器１５０の加熱を最小化するために、第１の電極１４２及び第２の電極１４４から離れたところに配設される。
【００３８】
[0043] 上述の記載では、電極が堆積された基板１５４は無限大の抵抗率を有するものとする。実際、基板材料候補は、さらに温度に依存する高抵抗ではあるが測定可能な抵抗率を有するものである。例えば、ＣＲＣ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｒｉｎｇ Ｈａｎｄｂｏｏｋ， Ｔｈｉｒｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ（ＣＲＣ Ｐｒｅｓｓ，２００１）の９５９頁には、下記表１に示されるアルミナ（アルミニウム酸化物，Ａｌ２Ｏ３）の抵抗率データが掲載されている。基板材料の抵抗率の温度感度の影響は、米国特許出願番号１２／６１４，６５４に開示されており、その出願の内容全体を参照によってここに援用する。
【００３９】
【表１】
【００４０】
[0044] ここで図５を参照すると、粒子状物質センサシステム５００の非限定的な例が示されている。システムは、比較基準電圧源２２、プルアップ抵抗器２４、バイアスレジスタ１５０、及び、図２に関連してすでに開示された、検出電極１４２及び１４４間に堆積した物質の抵抗５４２を測定するための装置を含む。図５はさらに、抵抗１５０及び５４２と並列にされた抵抗５５４を含み、抵抗５５４は、電極１４２及び１４４と接触する基板（図３の１５４）を形成する材料の抵抗率から生じる抵抗を表す。実際のセンサには、基板（図３の１５４）を形成する材料の抵抗率により、ヒータ１６０と電極１４２及び１４４との間にも抵抗が存在することが理解されるであろう。ヒータ１６０と電極１４２、１４４との間の抵抗の影響は、基板１５４の厚みが電極１４２及び１４４間の距離よりはるかに大きいために無視できる。図５は、ヒータスイッチ５０４がオンにされるとヒータ１６０に電圧を送るよう構成された電圧源５０２も含む。
【００４１】
[0045] ヒータ１６０に電圧が加えられると、熱が抵抗５４２及び５５４に結合され、これらの抵抗の温度を上昇させる。バイアスレジスタ１５０は、ヒータ１６０から離れた検出素子１４０の端に配置されるので、バイアスレジスタ１５０は抵抗５４２及び５５４よりも受ける加熱が少ない。抵抗素子５４２及び５５４それぞれを形成する材料は異なる抵抗温度係数（ＴＣＲ）を有するので、ヒータに電圧を加えた状態でのセンサの振る舞いを、センサのさまざまな状態を診断するために用いることができる。
【００４２】
[0046] 図６は、さまざまな条件下で粒子状物質センサシステムにおいて観測されるパラメータの、非限定的な例を示すグラフである。図６では、トレース６０２は、グラフ右側のＹ軸目盛についてプロットされた基板温度を表す。図６において、６１０により示される時点でヒータに電圧が加えられると、トレース６０２で示される温度は平衡値に到達するまで上昇する。時点６１２でヒータはオフにされて、その結果基板温度は下降する。
【００４３】
[0047] 図６の残りのトレースは、センサの両端間で測定される抵抗を表し、グラフ左側のＹ軸に示された対数目盛についてプロットされている。１００，０００ｋΩより高い抵抗値は、最大値である１００，０００ｋΩまでクランプされたかのように扱われるが、それは例示的な実施形態では、１００，０００ｋΩより大きな抵抗について正確な値を知る必要がないからである。図６では、トレース６０４は正常な粒子状物質センサの振る舞いを表す。トレース６０４により表される抵抗は高い値から始まっており、これは検出電極（例えば図２から４の電極１４２及び１４４）間に粒子状物質が堆積されていないことを示す。ヒータが時点６１０でオンにされた後にヒータの影響から基板温度が上昇するにつれて、電極間で測定される抵抗は上記表１に示されるような基板材料のＴＣＲにより変化する。この基板抵抗の変化は、基板材料及びセンサの素子の形状等の要因に依存するが、所与のセンサについては正常なヒータ識別特性（signature）を事前に決定することができる。
【００４４】
[0048] トレース６０４に示されるように、ヒータに電圧が加えられる前において読み取られる高抵抗値は、正常なセンサ状態を示す。しかし、通常の排気温度（例えば１５０°Ｃから４５０°Ｃ）では電気伝導性のない汚染物質が、センサ表面上に堆積されている可能性がある。このような汚染物質は、センサがさらされているガス流に入る燃料又は潤滑油内の添加物からの物質を含む。このような汚染物質が粒子状物質センサの表面上に存在することで、センサが検出しようとする導電性粒子状物質を検出電極が受け取れなくなり、したがってセンサが排気流内の煤を確認できなくなることがある。
【００４５】
[0049] ある種の汚染物質は、低温では電気的に非導電性であり高温で導電性を帯びる。このタイプの汚染物質に汚染されたセンサの振る舞いを図６のトレース６０６に示す。汚染物質の抵抗は基板による抵抗と電気的に並列に現れるので、時点６１０でヒータに電圧が加えられて汚染物質の抵抗が低下すると、トレース６０６に示される電極の両端間で測定される全抵抗は、トレース６０４に示される正常なヒータ識別特性よりも急速に低下する。さらに、ヒータに電圧が加えられている状態で得られるトレース６０６における最低の抵抗レベルは、正常なヒータ識別特性６０４において到達される最低の抵抗レベルよりも低い。抵抗の時間応答の減少、抵抗の大きさの減少、及び応答時間及び大きさの組み合わせ、のいずれか１つが汚染されたセンサを正常なセンサから区別するために使用される。例えば、図６のレベル６１４として示される抵抗レベルは検出閾値を示し、ヒータ作動状態におけるセンサ抵抗が閾値６１４を下回ればセンサが汚染されていると診断される。閾値６１４に対応する抵抗値は、センサ素子の実際の温度に依存する。素子が熱いほど汚染及び煤は導電性になり、汚染されたセンサを識別するためにはより低い閾値６１４が必要になる。
【００４６】
[0050] 検出素子上に存在する汚染物質は、センサの温度が上昇するにつれて燃焼除去されるが、これは汚染物質の酸化温度に依存する。この振る舞いもトレース６０６に示されており、最初の最低値の後、検出される抵抗は継続的な加熱による汚染物質の除去により上昇する。汚染物質の燃焼除去は、トレース６０６が正常なヒータ識別特性トレース６０４の振る舞いに近づくことにより証明される。
【００４７】
[0051] また、汚染物質は、ヒータエネルギにより達成された基板温度では燃焼除去されない性質を持つ場合がある。このような汚染物質であれば、トレース６０８により示される抵抗識別特性を有し、抵抗は時点６１２でヒータがオフにされるまで低いままである。燃焼除去されない汚染物質を検出するために、センサの抵抗が図６のレベル６１６等の第２の検出閾値と比較される。センサ抵抗が第１の検出閾値６１４を下回り、ヒータに電圧が加えられている間に第２の検出閾値６１６より上に一度も上昇しない場合、センサは燃焼除去されなかった汚染物質微粒子すなわち汚染物質の被膜を有すると診断される。この汚染物質は、より高温及び／又はより長い時間の再生成により燃焼除去することができる。
【００４８】
[0052] 本発明の方法及びシステムは、任意の種類の導電性粒子状物質のためのセンサとともに、多様な環境で使用することができる。例示的な一実施形態では、センサはディーゼルエンジン等の内燃機関の排気流における煤センサである。次に図７を参照すると、粒子状物質センサ診断システム２００の非限定的な例が示されており、粒子状物質センサ２１０が含まれている。診断システムは、コントローラすなわちエンジン制御モジュール（ＥＣＭ）２０２を備える。ＥＣＭから排気温度、エンジン運転状態等の情報を取得するためにＥＣＭと通信できるのであれば、ＥＣＭの代わりに独立型の診断又は複合センサ及び診断制御モジュールが使用されてもよい。ＥＣＭ２０２が備える素子の中でも、とりわけマイクロプロセッサは、車両性能を示す信号を受信し、かつ、さまざまなシステム構成要素、プログラム又はアルゴリズム、及びキャリブレーション値又は定数を実行するための電子記憶媒体の形の読み取り専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、並びに既知の技術に従いＥＣＭとの必要な通信（例えば、入力、出力、及びＥＣＭ内のもの）を可能にするデータバスを制御するための信号を与える。
【００４９】
[0053] 例示的な実施形態によると、コントローラは、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、又は、制御アルゴリズムを実行するためのコンピュータ可読データ又はプログラムのコマンドを実行できる他の同等の処理装置を備える。規定の関数及び所望の処理及びそのための計算（例えば、本明細書で規定される制御処理等）を実行するために、コントローラは、プロセッサ、コンピュータ、メモリ、記憶装置、レジスタ、タイミング、インタラプト、通信インターフェース、及び入力／出力信号インターフェース、並びに上記のものの少なくとも１つを含む組み合わせ、を含むがこれに限定するものではない。例えば、コントローラは、通信インターフェースからの信号の正確なサンプリング及び変換又は取得を可能にする入力信号フィルタリングを含んでもよい。上述のように、本発明の例示的な実施形態は、コンピュータにより実施される処理及びそれらの処理を実行する装置を介して実施される。
【００５０】
[0054] ＥＣＭは、エンジンの状態を決定し、かつ動作状態を変更して診断を実行するために、さまざまなセンサからさまざまな信号を受信する。例えば、ＥＣＭは、他のセンサ２０５並びに論理及び制御アルゴリズムからの入力に基づいて、エンジンが「冷間始動」状態で始動されているかを決定し、かつ車両の他の動作を実行及び／又は制御することができる。ＥＣＭ２０２に入力を与えるセンサ２０５に含まれるセンサのいくつかは、エンジンクーラント温度センサ、エンジン速度センサ、排気酸素センサ、エンジン温度センサ、エンジン質量空気流量センサ等を含むがこれに限定するものではない。使用されるセンサは、使用されているエンジンのタイプ（例えば、水冷式、空冷式、ディーゼル、ガス、ハイブリッド、等）にも一部関係する。ＥＣＭ２０２はさらに排気温度センサ２１５からの入力を受信し、排気温度センサ２１５は、粒子状物質センサ付近の排気流内に配設される温度プローブ又は排気温度を測定する他の同等の手段又は方法である。
【００５１】
[0055] ＥＣＭのマイクロコンピュータ上にある動作プログラム、アルゴリズム、ルックアップテーブル及び定数に従い、ヒータ素子１６０の制御及び診断信号２２０を含むさまざまな出力信号がＥＣＭにより与えられる。本発明の実行に関係するのはヒータ素子１６０の制御信号及び診断信号２２０であるが、ＥＣＭはエンジンを制御する（例えば、燃料流量の制限又は遮断、並びにエンジンの吸気弁及び排気弁の開閉）ための他の制御信号も与えることができ、さらに他の車両動作を実行することができ、これは必要なトルク出力、スパークタイミング、エンジン出力を提供するために必要とされる最適、リーン、又はリッチな化学量論を維持するための燃料／空気流量の制御、及び車載式故障診断（ＯＢＤ）手段の車両運転者への提供を含むがこれに限定しない。
【００５２】
[0056] 次に図８に進むと、本発明の非限定的な例示的実施形態に従う、センサ基板の加熱に対する応答に基づいて粒子状物質センサの診断を実行するための制御アルゴリズム４００の一部を示すフロー図が示されている。この例示的な実施形態では、制御アルゴリズム４００は、ＥＣＭにより開始された診断の結果を受けて実施される。診断ルーチンは、ステップ４０２においてセンサ電極間の初期抵抗を測定し、その値をＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔとしてＥＣＭに記憶する。
【００５３】
[0057] アルゴリズムの論理パスは次にノード４０４に進み、そこでアルゴリズムは、状態がヒータによる粒子状物質の再生成が生じる限度内にあるかを評価する。この評価の目的は、基板の測定可能な電気導電度の変化を生じさせるために用いられる厳しい加熱が充分可能な状態にあるかを確認することである。このような加熱プロフィールは、センサ再生成時に蓄積された粒子状物質を燃焼除去するために使用される加熱プロフィールと類似又は同一であってもよい。充分な状態かを評価するために使用される判定基準は、上流ディーゼル微粒子捕集フィルタ（ＤＰＦ）自体が再生成モードではないこと（なぜなら、ヒータ識別特性を検出する粒子状物質センサの診断においてヒータが作動している状態での再生成は、センサの過剰加熱を生じさせ、さらにＤＰＦの再生成は、粒子状物質センサの診断を妨害するＤＰＦからの汚染物質の放出を生じ得るため）、及び／又は空気排気流量が高すぎてヒータが満足に再生成できない（例えば、７５ｍ／ｓｅｃ）、又は低すぎてヒータ回路に損傷を与えるリスクがある（例えば、５ｍ／ｓｅｃ）ことを含むがこれに限定するものではない。決定ノード４０４において判定基準が満たされない場合、アルゴリズムはそれらが満たされるまで待つ。決定ノード４０４において判定基準が満たされると、アルゴリズムはボックス４０６へ進み診断アルゴリズムを続ける。試験中の任意時点に車両の状態が範囲外だと決定されると、ヒータがオフにされ診断アルゴリズムが再開される。
【００５４】
[0058] ボックス４０６において、アルゴリズムはセンサヒータをオンにし、ＥＣＭの内部クロックを用いてタイマを開始する。ボックス４０６において、ヒータはまずプロフィールに従って給電され、ここで生成される熱は、電極間に存在してしまうことがある水蒸気凝縮液等の任意の液体水を蒸発させるには充分であるが、凝縮液が蒸発する前に高熱が加えられると発生し得るクラッキング又はセンサ基板に対する他の損傷を生じさせるほどは大きくないものである。任意の凝縮液を一掃できる時間にわたり徐々に加熱した後、より大量の熱、すなわち基板の電気導電度の変化を生じさせるに充分な量の熱が加えられる。基板がおよそ４％のＳｉＯ２ガラス添加物を含むアルミナ基板である例示的な一実施形態では、熱は約５００°Ｃから８００°Ｃの間の温度を生じさせるのに充分な熱であり、これは、このような物質の抵抗における測定可能な低減は、温度が５００°Ｃに接近して超過するにつれて観測され、８００°Ｃは例示的なヒータにより達成される最大温度に近いためである。
【００５５】
[0059] ステップ４０６の後、アルゴリズムは決定分岐を開始するボックス４０８に進み、ここでは電極間の抵抗が観測されて、それがセンサ素子の加熱と整合する形で変化するかが確かめられる。ボックス４０８ではセンサ電極間の抵抗が測定され、その結果の値がＲＯＢＤ＿ｈｏｔとして保存されると、アルゴリズムは決定ノード４１０に進む。
【００５６】
[0060] 決定ノード４１０において、アルゴリズムは、測定された抵抗値ＲＯＢＤ＿ｈｏｔ及びＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔに基づく所定の閾値間の差の大きさを評価する。ＲＯＢＤ＿ｈｏｔが所定のレベル未満である場合、すなわちヒータにより加熱された結果生じる抵抗の変化が、センサ基板の電気抵抗率の変化から予期される変化に満たない場合は、アルゴリズムはステップ４１６でヒータをオフにし、ステップ４１８でセンサの故障を診断する。このようなセンサ故障は、例えば、ヒータ又は回路内で回路が開いていること又はヒータを駆動する配線により発生し得る。この診断についてのさらなる記載は、米国特許出願公開第２０１１／０１０９３３１号として公開された米国特許出願シリアル番号第１２／６１４，６５４号に開示されており、その出願の内容全体を参照によってここに援用する。
[0061] ステップ４１０における決定が、測定された抵抗値ＲＯＢＤ＿ｈｏｔが正しく動作するヒータと整合するＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔからの変化を示すものであれば、アルゴリズムはステップ４１２でヒータをオフにする。アルゴリズムはステップ４１４に進み、ここでアルゴリズムはセンサが正常動作状態にあるという確認を診断し、それをＥＣＭシステム診断関数に伝える。
【００５７】
[0062] ステップ４１０の決定が、測定された抵抗値ＲＯＢＤ＿ｈｏｔが、正しく動作するヒータと整合することになる値（例えば図６の閾値６１４）を超えるＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔからの変化を示すものであれば、これはセンサ上の汚染を示している。この場合、アルゴリズムはステップ４２０に進み、そこでヒータは、汚染物質の燃焼除去を試みるのに充分な所定の時間期間はオンに維持される。ステップ４２０の時間期間が終了すると、抵抗がステップ４２２で再び測定される。アルゴリズムは次に決定ノード４２４に進み、抵抗が、汚染物質の除去に整合してステップ４２０の加熱の間に所定量（例えば図６の閾値６１６）増大したかを決定する。決定ノード４２４の結果が、抵抗が充分に増大したというものであれば、アルゴリズムはステップ４２６に進み、そこでアルゴリズムは、センサに上に汚染が存在したが効果的に除去されたことをＥＣＭに表示する。決定ノード４２４の結果が、抵抗が充分には増大しなかったというものであれば、アルゴリズムはステップ４２８に進み、そこでアルゴリズムは、センサ上に汚染があり、ステップ４２０の加熱処理により除去されなかったことをＥＣＭに表示する。汚染の判定が完了すると、ヒータはオフにされる。
【００５８】
[0063] 本発明をわずかな限定された数の実施形態に関連して説明してきたが、本発明は開示された実施形態に限定されるものではないことが容易に理解されるであろう。むしろ、本発明は任意数の変更、代替、置換又は同等構成を含むために修正可能であり、ここに記載されていなくとも本発明の精神及び範囲に含まれる。さらに、本発明のさまざまな実施形態が記載されたが、本発明の態様は、記載された実施形態のいくつかのみを含むものでもよい。したがって、本発明は前述の記載により限定されると見なされるものではない。
【技術分野】
【０００１】
[0001] 本発明は、一般に煤等の電気伝導性粒子状物質を検出するためのセンサに関し、より詳細にはそのようなセンサの故障の可能性を診断するための方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002] 重油、ディーゼル燃料等の重質の炭化水素化合物の不完全燃焼は、粒子状物質の形成（例えば、煤）につながる。内燃機関の動作において、過剰な粒子状物質の形成は、エンジンの「排煙（ｓｍｏｋｉｎｇ）」に至ることがあり、気相状態の排気ガスの一炭化炭素、炭化水素、及び他の汚染物質成分は比較的少ないとしても、大気汚染を生じさせる。排ガス規制により、多くのエンジンには粒子状物質排出レベルの抑制が求められ、ディーゼル微粒子捕集フィルタ（ＤＰＦ）等のさまざまな制御技術がこの目的で採用されている。
【０００３】
[0003] 例えば、ＤＰＦの効率を評価するために、所定のタイプの内燃機関の排気流において粒子状物質の排出をモニタして、排気ガスから排出される粒子濃度のレベルを検出する粒子状物質センサシステムを設けることが知られている。さまざまな粒子状物質センサが提案されており、ユキヒサ（Ｙｕｋｉｈｉｓａ）らによる米国特許番号第４６５６，８３２号、ボッシュ（Ｂｏｓｃｈ）らによる米国特許番号第６，６３４，２１０号、米国特許公開番号第２００８／０２８３３９８号明細書、米国特許公開番号第２００８／０２８２７６９号明細書、及び米国特許公開番号第２００９／０１３９０８１号明細書に示されるものを含み、これらすべての出願の内容全体を参照によってここに援用する。
【０００４】
[0004] 上述したような粒子状物質センサは、基板上に距離をあけて配置される一対の検出電極を有するのが通常である。検出電極は、導電リード線により測定回路に接続される。粒子状物質センサの動作原理は、検出電極上に（又は電極を覆うように）堆積した粒子状物質（例えば、煤）の導電度に基づく。センサが清浄である時には検出電極間の電気抵抗は比較的高いが、この抵抗は煤粒子状物質が堆積するにつれて低下する。これらのセンサは、煤粒子状物質を燃焼除去（バーンオフ）してセンサを既知の基準となる「清浄」状態に「リセット」するために、選択的に作動可能なヒータも有する。
【０００５】
[0005] しかし、診断の目的で、さまざまなエンジン運転状況時に発生し得るさまざまな状態を区別することは難しい。例えば、（ｉ）センサが、電極に堆積した非導電性又は半導電性の汚染物質により「汚染」されて、煤が電極に接触するのを妨げる場合等の故障状態は、検出電極間における非常に高い抵抗として現れ、（ｉｉ）センサが清浄されたばかりの場合等の正常状態も、非常に高い抵抗として現れる。
【０００６】
[0006] したがって、さまざまなエンジン運転状況において、センサの状態を正確に区別することができる粒子状物質センサの診断法が必要とされている。
【発明の概要】
【０００７】
[0007] 本発明は、電気伝導性粒子状物質センサの動作状態を診断する方法に関し、センサは、温度とともに変化する電気抵抗を有する基板と、電極間の粒子状物質を捕集するように構成される基板上の２つの電極とを含み、それにより電極間で捕集された粒子状物質を介して電気伝導経路を構築し、電気伝導経路は電極間の電気抵抗であるＲｅｌｅｃｔを測定することにより検出される。本発明に従う方法は、
（ａ）基板の電気抵抗を修正するのに十分な量の、センサへの熱の供給を命令し、かつＲｅｌｅｃｔが基板上の汚染物質の加熱と整合する形で変化するかを検出するステップと
（ｂ）ステップ（ａ）においてＲｅｌｅｃｔが基板上の汚染物質の加熱と整合する形で変化する場合は、センサの汚染状態を診断するステップと
を含む。
【０００８】
[0008] 本発明の例示的な実施形態はさらに、上記した電気伝導性粒子状物質センサの故障状態を診断するためのマシン可読コンピュータプログラムコードでコード化された記憶媒体に関し、記憶媒体は、コンピュータに上述の方法を実施させる命令を含む。
【０００９】
[0009] 本発明の別の例示的な実施形態は、上記の電気伝導性粒子状物質センサのための診断システムに関し、システムは、センサと通信しているマイクロプロセッサと、マイクロプロセッサに上記の方法を実行させるための命令を含む記憶媒体とを含む。
【００１０】
[0010] これら及び他の利点及び特徴は以下の記載及び図面からより明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
[0011] 本発明とされる主題は、明細書の終わりに請求項において、詳細に指摘されて明確に主張される。上述した特徴及び他の特徴、並びに発明の効果は、以下に記載する発明の詳細な説明及び添付図面から明らかにされる。
【図１】図１は、本発明の診断が実行される対象である粒子状物質検出システムの電気回路図である。
【図２】図２は、本発明の診断が実行される対象である別の粒子状物質検出システムの電気回路図であり、バイアス抵抗器が組み込まれている。
【図３】図３は、図２の粒子状物質検出システムに見られるような検出素子の分解斜視図である。
【図４】図４は図２の粒子状物質検出システムに見られるような検出素子の平面図である。
【図５】図５は、本発明の態様を含む電気回路図である。
【図６】図６は、本発明の態様を取り入れた粒子状物質検出システムで観測されるパラメータの値を示す図である。
【図７】図７は、エンジン制御モジュール及び粒子状物質センサを示す概略図である。
【図８】図８は、本発明の例示的な実施形態において用いるために考えられた制御アルゴリズムの一部を示すフロー概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
[0020] 図を参照して本発明を特定の実施形態に関連して説明するが、これに限定するものではない。
[0021] 本発明によるアルゴリズムを説明し特許請求するに当たり、文字及び命名規則は数値（例えば、ＲＯＢＤ＿ｈｏｔ，ＫＲ＿ＯＢＤ＿ｃｏｎｔ＿ｐｃｔ）を示すために任意に使用される。これらの命名規則は、ただ本発明の記載を読み易くするために使用されるものであり、機能的重要性を持たせる意図は全くない。これらの数値の表現は、例えば、完全に任意の記載（例えば、Ｒ１，Ｒ２，Ｋ１，Ｋ２）が用いられるのと全く同じようなものとする。さらに、本発明の実施において、電極間の抵抗の測定は、当該分野で周知のように、既知の電流を電極間に印加し、電極間の電圧差を測定し、かつオームの法則を用いて抵抗を計算することにより行われる。当然ながら、本発明のアルゴリズムにおいて、さまざまな定抵抗値及び式を電圧へ変換することにより、抵抗値の代わりに単に電圧値を用いることも可能であり、このような代替的な実施形態は本発明の範囲内にあると考えられる。
【００１３】
[0022] 本発明の実施に用いられる例示的な粒子状物質センサは、検出素子及び加熱素子を備えるのが通常であり、検出素子は、基板上で互いに近接し、その間に粒子状物質が蓄積されるように構成された少なくとも２つの検出電極を含むがそれに限定されるものではなく、加熱素子は、温度センサ及びヒータを含むがそれに限定されるものではない。センサは、検出素子、温度センサ、ヒータ、及び上記の少なくとも１つを含む組み合わせを含む多層構造から成り、例えば多層技術により形成されて一つの構造に含められる。
【００１４】
[0023] 検出電極は、金、プラチナ、オスミウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、アルミニウム、チタン、ジルコニウム等の金属、並びに酸化物、サーメット、合金、及び上記金属の少なくとも１つを含む組み合わせを含む。例示的な実施形態では、検出電極は、プラチナ／アルミナのサーメットから成り、プラチナは検出電極の約７０ｗｔ％（重量パーセント）から約９８ｗｔ％である。別の例示的な実施形態では、検出電極はプラチナを約９３ｗｔ％から約９５ｗｔ％含み、ここで重量パーセントは、サーメットの全乾燥重量に基づく。各検出電極は、他方の検出電極と同一又は相違の材質から構成される。
【００１５】
[0024] 検出電極は、任意の方法で形成できる。例示的な一実施形態では、検出電極の形成において、初めに、電極形成用金属粉（例えば、プラチナ、金、オスミウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、等、又は上記のものの少なくとも１つの組み合わせ）と酸化物とを十分な量の溶媒の中で印刷に適する粘度に達するよう混合することにより、インクペーストが調合される。検出電極を形成するために用いられる酸化物は、粒子状物質の酸化を促進しない酸化物並びに粒子状物質が燃焼除去される温度を低下させない酸化物を含み得る。不適当な酸化物は、例えば銅酸化物、セリウム酸化物、及び鉄酸化物である。次に、検出電極形成用のインクペーストが、スパッタリング、化学蒸着、スクリーン印刷、フレーム溶射、ラミネーション、刷り込み、等により電極基板に塗布される。
【００１６】
[0025] 検出電極は、各検出電極間に一定の距離の分離が得られるように電極基板上に配置される。検出電極を分離する距離の幅は、所望の設計パラメータによって大きく異なる。例示的な一実施形態では、この距離は、約０．０１から約０．１２ミリメータ（ｍｍ）の分離の幅を含む。
【００１７】
[0026] 加熱素子の全体又は一部を形成するヒータ及び温度センサはともに、さまざまな材質から成り得る。候補となる材質は、プラチナ、金、パラジウム、等、並びに、合金、酸化物、及び上記の材質の少なくとも１つとプラチナ／アルミナ、プラチナ／パラジウム、プラチナ、及びパラジウムとの組み合わせを含む。ヒータ及び温度センサは、任意の方法、とりわけスパッタリング、化学蒸着、スクリーン印刷、フレーム溶射、ラミネーション、刷り込み、等によりセンサに塗布される。一実施形態では、ヒータは約３から約５０マイクロメータの厚みから成る。別の実施形態では、ヒータの厚みは約５から約３０マイクロメータである。さらに別の実施形態では、ヒータの厚みは約１０から約２０マイクロメータである。
【００１８】
[0027] センサはさらに、自己再生成サイクル時に検出素子及び加熱素子をセンサ周辺の温度及び／又は凝縮された粒子状物質の熱低減から、電気的に隔離及び保護するのに有用なさまざまな基板を備える。基板は、電極保護層、電極基板、絶縁層、断熱基板（ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）、ヒータ基板、絶縁基板、及び上記のものの少なくとも１つを含む組み合わせを含むがこれに限定するものではなく、絶縁基板の数は加熱素子と検出電極との間の破壊的なイオン又は電気の伝達を回避するのに十分な数（例えば、約２から約３枚の絶縁基板）である。
【００１９】
[0028] 基板は、非イオン伝導性の電気的絶縁材質から成り得る。候補となる電気的絶縁材質は、アルミナ、ジルコニア、イットリア、ランタン酸化物、シリカ、及び前記のものの少なくとも１つを含む組み合わせ等の酸化物、又は電気伝達を抑制し物理的保護を与えることができる任意の同様の材質を含む。センサの構成要素間の電気伝達を妨げるために、基板は、例えば不純物が約１０．０ｗｔ％未満の高純度酸化物から構成される。別の実施形態では、基板に含まれる不純物は約８．０ｗｔ％未満である。さらに別の実施形態では、基板に含まれる不純物は約５．０ｗｔ％未満であり、不純物の重量パーセントは基板の全重量に基づくものである。個々の基板の構成は異なっていてもよいが、いくつかの実施形態では、層間剥離及び他の処理の問題を排除できないまでも最小化するために、実質的に類似の熱膨張の係数、収縮特性、及び科学的適合性を有する材質から成る。アルカリ性（例えば、ナトリウム、カリウム、リチウム、等）酸化物は、ヒータ、温度センサ、及び検出電極において不純物を形成して容易に低減してしまう可能性があるので、避けるべきである。
【００２０】
[0029] 一般に、基板のそれぞれは、検出電極、温度センサ、及び／又はヒータの全長を支持するに充分な大きさのものである。各基板の厚みは、自己再生成サイクルの所望の熱応答時間に基づいて決定され、熱応答時間が短ければ必要となる厚みも少ない。各基板の厚みは、最大で約２００マイクロメータまでにできる。例示的な実施形態では、基板の厚みは約５０から約１８０マイクロメータである。別の例示的な実施形態では、基板の厚みは約１４０から約１６０マイクロメータである。基板は、セラミックテープ成形方法等を用いて形成される。
【００２１】
[0030] センサは、センサをセンサ回路と電気的に通信させる役割を担うさまざまなリード線をさらに備える。各検出電極の一端、温度センサの一端、及びヒータの一端は、少なくとも１つのリード線の一端が取り付けられている接続点を有する。各検出電極は、各検出電極の一端から伸長する少なくとも１つのリード線と電気的に接続され、ヒータは、ヒータの一端から伸長する少なくとも１つのリード線と電気的に接続される。
【００２２】
[0031] センサの構成要素が得られたら、センサは、センサの厚みがセンサ再生成の熱サイクルに対する良好な熱応答時間を可能にするように、厚膜多層技術に従って構築される。例示的な一実施形態では、センサ素子の厚みは約０．１から約３．０ミリメータ（ｍｍ）である。
【００２３】
[0032] 図１は粒子状物質検出システム１０の電気回路図を示す。システムは、示されるように、コントローラ部２０、ワイヤリングハーネス部３０、及び素子検出部４０に分割されると考えられるのが一般的である。コントローラ部２０は、そこに接続される回路のインピーダンスを測定する手段を備えている。図１の例示的なコントローラ部２０では、インピーダンス測定手段は、電圧値Ｖｓｕｐｐｌｙをもたらす電圧源２２、抵抗値Ｒｐｕｌｌｕｐを有するプルアップ抵抗器２４、及び電圧測定手段２６を含む。電圧源２２は、図１では所与の極性を有する直流源として示されているが、電圧源２２は、交流源、図示されたものとは反対の極性を有する直流源、又は交流及び直流電圧成分の両方をもたらす電源であっても、本明細書に記載の発明概念から逸脱することはない。コントローラ部２０は、接続手段２７及び２８によりワイヤリングハーネス部３０に電気的に接合する。ワイヤリングハーネス部３０は、導線３２及び３４を含む。ワイヤリングハーネス部３０は、接続手段３７及び３８により、素子検出部４０に電気的に接合する。素子検出部４０は、導線４６により接続手段３７へ電気的に接続される第１の電極４２、及び導線４８により接続手段３８へ電気的に接続される第２の電極４４を含む。
【００２４】
[0033] 検出素子上に形成されるので、第１の電極４２は電極４４から電気的に絶縁されており、そのため検出素子４０は、粒子状物質が存在しない場合には、接続手段３７及び接続手段３８間で測定されると開回路のように電気的には見える。粒子状物質が存在しない場合、測定手段２６により測定される電圧は、電圧源２２により供給される電圧であるＶｓｕｐｐｌｙと本質的に等しくなる。
【００２５】
[0034] 第１の電極４２及び第２の電極４４は、嵌合フィンガの形で相互間にわずかなギャップがあるように形成され得る。動作において、電極４２、４４の間のギャップを埋めるようにして検出素子上に堆積された粒子状物質を検出することができる。なぜなら、粒子状物質は、通常は開いている電極４２、４４間の回路をブリッジする導電性経路を形成するからである。電極をブリッジする粒子状物質の抵抗に値Ｒｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅが与えられるならば、測定手段２６により測定される電圧は次式のようになる。
【００２６】
【数１】
【００２７】
[0035] 粒子状物質が第１の電極４２及び第２の電極４４の間に蓄積するにつれて、抵抗Ｒｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅは低下し、測定手段２６における電圧Ｖｍｅａｓｕｒｅｄは最大値であるＶｓｕｐｐｌｙから低下する。これによりコントローラ部は、接続手段２７及び２８間に接続されたインピーダンスを、ポイント２７及び２８間で測定される電圧の関数として決定することができる。
【００２８】
[0036] 図２は、バイアス抵抗器を組み入れた別の粒子状物質検出システム１００の電気回路図であり、これは２０１０年１１月１７日に出願された“ＳＥＬＦ ＤＩＡＧＮＯＳＴＩＣＳ ＯＦ Ａ ＰＡＲＴＩＣＵＬＡＴＥ ＭＡＴＴＥＲ ＳＥＮＳＯＲ”と題される米国特許出願シリアル番号１２／９４７，８６７に開示されており、その出願の内容全体を参照により援用する。コントローラ部２０及びワイヤリングハーネス部３０は、図１のシステム１０と本質的には同じである。素子検出部１４０は、導線１４６により接続手段３７へ電気的に接続される第１の電極１４２、及び導線１４８により接続手段３８へ電気的に接続される第２の電極１４４を含む。図２の素子検出部１４０は、導線１４６及び１４８間に電気的に接続されＲｂｉａｓの抵抗値を有する追加的なバイアス抵抗器１５０を備える。接続手段３７及び接続手段３８間で測定される検出素子Ｒｓｅｎｓｏｒの抵抗は、Ｒｂｉａｓと第１の電極１４２及び第２の電極１４４の隙間を埋める粒子状物質から生じる抵抗との並列の組み合わせである。Ｒｓｅｎｓｏｒは、数学的に次式のように表すことができる。
【００２９】
【数２】
【００３０】
[0037] 検出素子１４０上に粒子状物質が存在しない場合は、項ＲｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅはＲｂｉａｓと比べて非常に大きくなり、実効センサ抵抗Ｒｓｅｎｓｏｒは、Ｒｂｉａｓと本質的に等しくなる。この条件でＲｓｅｎｓｏｒの最大抵抗値が生じる。粒子状物質が第１の電極１４２及び第２の電極１４４間のギャップを埋めるように蓄積するにつれて、実効センサ抵抗Ｒｓｅｎｓｏｒはその最大値であるＲｂｉａｓから低下する。
【００３１】
[0038] 図２に示される粒子状物質検出システム１００では、測定手段２６により測定される電圧は、次式のようになる。
【００３２】
【数３】
【００３３】
[0039] 粒子状物質が存在しない場合、Ｒｓｅｎｓｏｒの値は最大になり、かつＲｂｉａｓと本質的に同等になる。この条件下では、測定手段２６により測定される電圧は、次式のようになる。
【００３４】
【数４】
【００３５】
[0040] 図３は、図２の検出素子１４０の分解斜視図である。検出素子１４０は、電気的に絶縁している基板１５４を含む。基板１５４は単一の層として示されているが、複数の層を重ね合わせることにより形成されてもよいことが理解されるであろう。基板１５４の片面上に堆積される導電材料は、パターン処理により導線１４６及び１４８、並びに電極１４２及び１４４を形成する。バイアス抵抗器１５０を形成する抵抗材料は、導線１４６及び１４８間に抵抗経路を形成するように堆積される。測定されているガス流内の研磨粒子にさらされる、電極１４２及び１４４並びに導線１４６、１４８の一部を形成する導電材料を保護するために、保護層１６４も含まれ得る。保護層１６４は、電極１４２及び１４４間のギャップを露出して、粒子状物質が電極１４２と１４４とをブリッジできるようにする開口部１６６を含む。保護層１６４は、バイアス抵抗器１５０も覆うように広がっていてもよい。
【００３６】
[0041] 粒子状物質センサは、検出素子上の電極１４２、１４４付近の温度を上昇させるよう制御可能な加熱手段も含み得る。温度を充分に上昇させる結果、粒子状物質が検出素子の表面から除去され、それにより、検出電極１４２、１４４間の領域の抵抗を高抵抗又は本質的には開いている回路の状態に回復させる。この開回路状態は、バイアス抵抗器１５０と並列して電気的に現れるので、接続手段３７及び接続手段３８間で測定される全抵抗は、Ｒｂｉａｓに回復される。図４に示される検出素子１４０は、電極１４２、１４４とは反対側の基板表面上にあるヒータ１６０及びヒータリード１６２を含む。ヒータ１６０は、ヒータ１６０がヒータリード１６２を介する電流の供給により電気的に電力供給されるとき、ヒータ１６０が電極１４２、１４４付近から粒子状物質を取り除くことができるように位置される。
【００３７】
[0042] 図４は、図２及び図３に示された検出素子１４０の導線及び抵抗器パターンの平面図である。バイアス抵抗器１５０は、ヒータ（図示なし）が電極１４２、１４４付近から粒子状物質を取り除くように作動されるときに、バイアス抵抗器１５０の加熱を最小化するために、第１の電極１４２及び第２の電極１４４から離れたところに配設される。
【００３８】
[0043] 上述の記載では、電極が堆積された基板１５４は無限大の抵抗率を有するものとする。実際、基板材料候補は、さらに温度に依存する高抵抗ではあるが測定可能な抵抗率を有するものである。例えば、ＣＲＣ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｒｉｎｇ Ｈａｎｄｂｏｏｋ， Ｔｈｉｒｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ（ＣＲＣ Ｐｒｅｓｓ，２００１）の９５９頁には、下記表１に示されるアルミナ（アルミニウム酸化物，Ａｌ２Ｏ３）の抵抗率データが掲載されている。基板材料の抵抗率の温度感度の影響は、米国特許出願番号１２／６１４，６５４に開示されており、その出願の内容全体を参照によってここに援用する。
【００３９】
【表１】
【００４０】
[0044] ここで図５を参照すると、粒子状物質センサシステム５００の非限定的な例が示されている。システムは、比較基準電圧源２２、プルアップ抵抗器２４、バイアスレジスタ１５０、及び、図２に関連してすでに開示された、検出電極１４２及び１４４間に堆積した物質の抵抗５４２を測定するための装置を含む。図５はさらに、抵抗１５０及び５４２と並列にされた抵抗５５４を含み、抵抗５５４は、電極１４２及び１４４と接触する基板（図３の１５４）を形成する材料の抵抗率から生じる抵抗を表す。実際のセンサには、基板（図３の１５４）を形成する材料の抵抗率により、ヒータ１６０と電極１４２及び１４４との間にも抵抗が存在することが理解されるであろう。ヒータ１６０と電極１４２、１４４との間の抵抗の影響は、基板１５４の厚みが電極１４２及び１４４間の距離よりはるかに大きいために無視できる。図５は、ヒータスイッチ５０４がオンにされるとヒータ１６０に電圧を送るよう構成された電圧源５０２も含む。
【００４１】
[0045] ヒータ１６０に電圧が加えられると、熱が抵抗５４２及び５５４に結合され、これらの抵抗の温度を上昇させる。バイアスレジスタ１５０は、ヒータ１６０から離れた検出素子１４０の端に配置されるので、バイアスレジスタ１５０は抵抗５４２及び５５４よりも受ける加熱が少ない。抵抗素子５４２及び５５４それぞれを形成する材料は異なる抵抗温度係数（ＴＣＲ）を有するので、ヒータに電圧を加えた状態でのセンサの振る舞いを、センサのさまざまな状態を診断するために用いることができる。
【００４２】
[0046] 図６は、さまざまな条件下で粒子状物質センサシステムにおいて観測されるパラメータの、非限定的な例を示すグラフである。図６では、トレース６０２は、グラフ右側のＹ軸目盛についてプロットされた基板温度を表す。図６において、６１０により示される時点でヒータに電圧が加えられると、トレース６０２で示される温度は平衡値に到達するまで上昇する。時点６１２でヒータはオフにされて、その結果基板温度は下降する。
【００４３】
[0047] 図６の残りのトレースは、センサの両端間で測定される抵抗を表し、グラフ左側のＹ軸に示された対数目盛についてプロットされている。１００，０００ｋΩより高い抵抗値は、最大値である１００，０００ｋΩまでクランプされたかのように扱われるが、それは例示的な実施形態では、１００，０００ｋΩより大きな抵抗について正確な値を知る必要がないからである。図６では、トレース６０４は正常な粒子状物質センサの振る舞いを表す。トレース６０４により表される抵抗は高い値から始まっており、これは検出電極（例えば図２から４の電極１４２及び１４４）間に粒子状物質が堆積されていないことを示す。ヒータが時点６１０でオンにされた後にヒータの影響から基板温度が上昇するにつれて、電極間で測定される抵抗は上記表１に示されるような基板材料のＴＣＲにより変化する。この基板抵抗の変化は、基板材料及びセンサの素子の形状等の要因に依存するが、所与のセンサについては正常なヒータ識別特性（signature）を事前に決定することができる。
【００４４】
[0048] トレース６０４に示されるように、ヒータに電圧が加えられる前において読み取られる高抵抗値は、正常なセンサ状態を示す。しかし、通常の排気温度（例えば１５０°Ｃから４５０°Ｃ）では電気伝導性のない汚染物質が、センサ表面上に堆積されている可能性がある。このような汚染物質は、センサがさらされているガス流に入る燃料又は潤滑油内の添加物からの物質を含む。このような汚染物質が粒子状物質センサの表面上に存在することで、センサが検出しようとする導電性粒子状物質を検出電極が受け取れなくなり、したがってセンサが排気流内の煤を確認できなくなることがある。
【００４５】
[0049] ある種の汚染物質は、低温では電気的に非導電性であり高温で導電性を帯びる。このタイプの汚染物質に汚染されたセンサの振る舞いを図６のトレース６０６に示す。汚染物質の抵抗は基板による抵抗と電気的に並列に現れるので、時点６１０でヒータに電圧が加えられて汚染物質の抵抗が低下すると、トレース６０６に示される電極の両端間で測定される全抵抗は、トレース６０４に示される正常なヒータ識別特性よりも急速に低下する。さらに、ヒータに電圧が加えられている状態で得られるトレース６０６における最低の抵抗レベルは、正常なヒータ識別特性６０４において到達される最低の抵抗レベルよりも低い。抵抗の時間応答の減少、抵抗の大きさの減少、及び応答時間及び大きさの組み合わせ、のいずれか１つが汚染されたセンサを正常なセンサから区別するために使用される。例えば、図６のレベル６１４として示される抵抗レベルは検出閾値を示し、ヒータ作動状態におけるセンサ抵抗が閾値６１４を下回ればセンサが汚染されていると診断される。閾値６１４に対応する抵抗値は、センサ素子の実際の温度に依存する。素子が熱いほど汚染及び煤は導電性になり、汚染されたセンサを識別するためにはより低い閾値６１４が必要になる。
【００４６】
[0050] 検出素子上に存在する汚染物質は、センサの温度が上昇するにつれて燃焼除去されるが、これは汚染物質の酸化温度に依存する。この振る舞いもトレース６０６に示されており、最初の最低値の後、検出される抵抗は継続的な加熱による汚染物質の除去により上昇する。汚染物質の燃焼除去は、トレース６０６が正常なヒータ識別特性トレース６０４の振る舞いに近づくことにより証明される。
【００４７】
[0051] また、汚染物質は、ヒータエネルギにより達成された基板温度では燃焼除去されない性質を持つ場合がある。このような汚染物質であれば、トレース６０８により示される抵抗識別特性を有し、抵抗は時点６１２でヒータがオフにされるまで低いままである。燃焼除去されない汚染物質を検出するために、センサの抵抗が図６のレベル６１６等の第２の検出閾値と比較される。センサ抵抗が第１の検出閾値６１４を下回り、ヒータに電圧が加えられている間に第２の検出閾値６１６より上に一度も上昇しない場合、センサは燃焼除去されなかった汚染物質微粒子すなわち汚染物質の被膜を有すると診断される。この汚染物質は、より高温及び／又はより長い時間の再生成により燃焼除去することができる。
【００４８】
[0052] 本発明の方法及びシステムは、任意の種類の導電性粒子状物質のためのセンサとともに、多様な環境で使用することができる。例示的な一実施形態では、センサはディーゼルエンジン等の内燃機関の排気流における煤センサである。次に図７を参照すると、粒子状物質センサ診断システム２００の非限定的な例が示されており、粒子状物質センサ２１０が含まれている。診断システムは、コントローラすなわちエンジン制御モジュール（ＥＣＭ）２０２を備える。ＥＣＭから排気温度、エンジン運転状態等の情報を取得するためにＥＣＭと通信できるのであれば、ＥＣＭの代わりに独立型の診断又は複合センサ及び診断制御モジュールが使用されてもよい。ＥＣＭ２０２が備える素子の中でも、とりわけマイクロプロセッサは、車両性能を示す信号を受信し、かつ、さまざまなシステム構成要素、プログラム又はアルゴリズム、及びキャリブレーション値又は定数を実行するための電子記憶媒体の形の読み取り専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、並びに既知の技術に従いＥＣＭとの必要な通信（例えば、入力、出力、及びＥＣＭ内のもの）を可能にするデータバスを制御するための信号を与える。
【００４９】
[0053] 例示的な実施形態によると、コントローラは、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、又は、制御アルゴリズムを実行するためのコンピュータ可読データ又はプログラムのコマンドを実行できる他の同等の処理装置を備える。規定の関数及び所望の処理及びそのための計算（例えば、本明細書で規定される制御処理等）を実行するために、コントローラは、プロセッサ、コンピュータ、メモリ、記憶装置、レジスタ、タイミング、インタラプト、通信インターフェース、及び入力／出力信号インターフェース、並びに上記のものの少なくとも１つを含む組み合わせ、を含むがこれに限定するものではない。例えば、コントローラは、通信インターフェースからの信号の正確なサンプリング及び変換又は取得を可能にする入力信号フィルタリングを含んでもよい。上述のように、本発明の例示的な実施形態は、コンピュータにより実施される処理及びそれらの処理を実行する装置を介して実施される。
【００５０】
[0054] ＥＣＭは、エンジンの状態を決定し、かつ動作状態を変更して診断を実行するために、さまざまなセンサからさまざまな信号を受信する。例えば、ＥＣＭは、他のセンサ２０５並びに論理及び制御アルゴリズムからの入力に基づいて、エンジンが「冷間始動」状態で始動されているかを決定し、かつ車両の他の動作を実行及び／又は制御することができる。ＥＣＭ２０２に入力を与えるセンサ２０５に含まれるセンサのいくつかは、エンジンクーラント温度センサ、エンジン速度センサ、排気酸素センサ、エンジン温度センサ、エンジン質量空気流量センサ等を含むがこれに限定するものではない。使用されるセンサは、使用されているエンジンのタイプ（例えば、水冷式、空冷式、ディーゼル、ガス、ハイブリッド、等）にも一部関係する。ＥＣＭ２０２はさらに排気温度センサ２１５からの入力を受信し、排気温度センサ２１５は、粒子状物質センサ付近の排気流内に配設される温度プローブ又は排気温度を測定する他の同等の手段又は方法である。
【００５１】
[0055] ＥＣＭのマイクロコンピュータ上にある動作プログラム、アルゴリズム、ルックアップテーブル及び定数に従い、ヒータ素子１６０の制御及び診断信号２２０を含むさまざまな出力信号がＥＣＭにより与えられる。本発明の実行に関係するのはヒータ素子１６０の制御信号及び診断信号２２０であるが、ＥＣＭはエンジンを制御する（例えば、燃料流量の制限又は遮断、並びにエンジンの吸気弁及び排気弁の開閉）ための他の制御信号も与えることができ、さらに他の車両動作を実行することができ、これは必要なトルク出力、スパークタイミング、エンジン出力を提供するために必要とされる最適、リーン、又はリッチな化学量論を維持するための燃料／空気流量の制御、及び車載式故障診断（ＯＢＤ）手段の車両運転者への提供を含むがこれに限定しない。
【００５２】
[0056] 次に図８に進むと、本発明の非限定的な例示的実施形態に従う、センサ基板の加熱に対する応答に基づいて粒子状物質センサの診断を実行するための制御アルゴリズム４００の一部を示すフロー図が示されている。この例示的な実施形態では、制御アルゴリズム４００は、ＥＣＭにより開始された診断の結果を受けて実施される。診断ルーチンは、ステップ４０２においてセンサ電極間の初期抵抗を測定し、その値をＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔとしてＥＣＭに記憶する。
【００５３】
[0057] アルゴリズムの論理パスは次にノード４０４に進み、そこでアルゴリズムは、状態がヒータによる粒子状物質の再生成が生じる限度内にあるかを評価する。この評価の目的は、基板の測定可能な電気導電度の変化を生じさせるために用いられる厳しい加熱が充分可能な状態にあるかを確認することである。このような加熱プロフィールは、センサ再生成時に蓄積された粒子状物質を燃焼除去するために使用される加熱プロフィールと類似又は同一であってもよい。充分な状態かを評価するために使用される判定基準は、上流ディーゼル微粒子捕集フィルタ（ＤＰＦ）自体が再生成モードではないこと（なぜなら、ヒータ識別特性を検出する粒子状物質センサの診断においてヒータが作動している状態での再生成は、センサの過剰加熱を生じさせ、さらにＤＰＦの再生成は、粒子状物質センサの診断を妨害するＤＰＦからの汚染物質の放出を生じ得るため）、及び／又は空気排気流量が高すぎてヒータが満足に再生成できない（例えば、７５ｍ／ｓｅｃ）、又は低すぎてヒータ回路に損傷を与えるリスクがある（例えば、５ｍ／ｓｅｃ）ことを含むがこれに限定するものではない。決定ノード４０４において判定基準が満たされない場合、アルゴリズムはそれらが満たされるまで待つ。決定ノード４０４において判定基準が満たされると、アルゴリズムはボックス４０６へ進み診断アルゴリズムを続ける。試験中の任意時点に車両の状態が範囲外だと決定されると、ヒータがオフにされ診断アルゴリズムが再開される。
【００５４】
[0058] ボックス４０６において、アルゴリズムはセンサヒータをオンにし、ＥＣＭの内部クロックを用いてタイマを開始する。ボックス４０６において、ヒータはまずプロフィールに従って給電され、ここで生成される熱は、電極間に存在してしまうことがある水蒸気凝縮液等の任意の液体水を蒸発させるには充分であるが、凝縮液が蒸発する前に高熱が加えられると発生し得るクラッキング又はセンサ基板に対する他の損傷を生じさせるほどは大きくないものである。任意の凝縮液を一掃できる時間にわたり徐々に加熱した後、より大量の熱、すなわち基板の電気導電度の変化を生じさせるに充分な量の熱が加えられる。基板がおよそ４％のＳｉＯ２ガラス添加物を含むアルミナ基板である例示的な一実施形態では、熱は約５００°Ｃから８００°Ｃの間の温度を生じさせるのに充分な熱であり、これは、このような物質の抵抗における測定可能な低減は、温度が５００°Ｃに接近して超過するにつれて観測され、８００°Ｃは例示的なヒータにより達成される最大温度に近いためである。
【００５５】
[0059] ステップ４０６の後、アルゴリズムは決定分岐を開始するボックス４０８に進み、ここでは電極間の抵抗が観測されて、それがセンサ素子の加熱と整合する形で変化するかが確かめられる。ボックス４０８ではセンサ電極間の抵抗が測定され、その結果の値がＲＯＢＤ＿ｈｏｔとして保存されると、アルゴリズムは決定ノード４１０に進む。
【００５６】
[0060] 決定ノード４１０において、アルゴリズムは、測定された抵抗値ＲＯＢＤ＿ｈｏｔ及びＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔに基づく所定の閾値間の差の大きさを評価する。ＲＯＢＤ＿ｈｏｔが所定のレベル未満である場合、すなわちヒータにより加熱された結果生じる抵抗の変化が、センサ基板の電気抵抗率の変化から予期される変化に満たない場合は、アルゴリズムはステップ４１６でヒータをオフにし、ステップ４１８でセンサの故障を診断する。このようなセンサ故障は、例えば、ヒータ又は回路内で回路が開いていること又はヒータを駆動する配線により発生し得る。この診断についてのさらなる記載は、米国特許出願公開第２０１１／０１０９３３１号として公開された米国特許出願シリアル番号第１２／６１４，６５４号に開示されており、その出願の内容全体を参照によってここに援用する。
[0061] ステップ４１０における決定が、測定された抵抗値ＲＯＢＤ＿ｈｏｔが正しく動作するヒータと整合するＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔからの変化を示すものであれば、アルゴリズムはステップ４１２でヒータをオフにする。アルゴリズムはステップ４１４に進み、ここでアルゴリズムはセンサが正常動作状態にあるという確認を診断し、それをＥＣＭシステム診断関数に伝える。
【００５７】
[0062] ステップ４１０の決定が、測定された抵抗値ＲＯＢＤ＿ｈｏｔが、正しく動作するヒータと整合することになる値（例えば図６の閾値６１４）を超えるＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔからの変化を示すものであれば、これはセンサ上の汚染を示している。この場合、アルゴリズムはステップ４２０に進み、そこでヒータは、汚染物質の燃焼除去を試みるのに充分な所定の時間期間はオンに維持される。ステップ４２０の時間期間が終了すると、抵抗がステップ４２２で再び測定される。アルゴリズムは次に決定ノード４２４に進み、抵抗が、汚染物質の除去に整合してステップ４２０の加熱の間に所定量（例えば図６の閾値６１６）増大したかを決定する。決定ノード４２４の結果が、抵抗が充分に増大したというものであれば、アルゴリズムはステップ４２６に進み、そこでアルゴリズムは、センサに上に汚染が存在したが効果的に除去されたことをＥＣＭに表示する。決定ノード４２４の結果が、抵抗が充分には増大しなかったというものであれば、アルゴリズムはステップ４２８に進み、そこでアルゴリズムは、センサ上に汚染があり、ステップ４２０の加熱処理により除去されなかったことをＥＣＭに表示する。汚染の判定が完了すると、ヒータはオフにされる。
【００５８】
[0063] 本発明をわずかな限定された数の実施形態に関連して説明してきたが、本発明は開示された実施形態に限定されるものではないことが容易に理解されるであろう。むしろ、本発明は任意数の変更、代替、置換又は同等構成を含むために修正可能であり、ここに記載されていなくとも本発明の精神及び範囲に含まれる。さらに、本発明のさまざまな実施形態が記載されたが、本発明の態様は、記載された実施形態のいくつかのみを含むものでもよい。したがって、本発明は前述の記載により限定されると見なされるものではない。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気伝導性粒子状物質センサの動作状態を診断する方法であって、該センサは、温度とともに変化する電気抵抗を有する基板と、前記基板上の２つの電極であって電極間の粒子状物質を捕集するように構成される電極とを含み、それにより、前記電極間で捕集された粒子状物質を介して導電性経路を構築し、導電性経路は前記電極間の電気抵抗であるＲｅｌｅｃｔを測定することにより検出されるものであり、前記方法は、
（ａ）前記基板の電気抵抗を変更するのに十分な量の、前記センサへの熱の供給を命令し、かつＲｅｌｅｃｔが前記基板上の汚染物質の加熱と整合する形で変化するかを検出するステップと、
（ｂ）ステップ（ａ）においてＲｅｌｅｃｔが前記基板上の汚染物質の加熱と整合する形で変化する場合は、前記センサの汚染状態を診断するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記センサは、前記電極間の領域を加熱するよう構成されるヒータ素子を含み、かつ、ステップ（ａ）は、
（１）前記ヒータ素子を作動させる前にＲｅｌｅｃｔを測定し、その値をＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔとして記憶するステップと、
（２）前記ヒータ素子を第１の時間期間の間作動させ、その間にＲｅｌｅｃｔを周期的に測定し、その値をＲＯＢＤ＿ｈｏｔとして記憶するステップと、
（３）ＲＯＢＤ＿ｈｏｔをＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔの所定パーセンテージＫＲ＿ＯＢＤ＿ｃｏｎｔ＿ｐｃｔと比較するステップと、
（４）ＲＯＢＤ＿ｈｏｔがＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔの前記所定パーセンテージＫＲ＿ＯＢＤ＿ｃｏｎｔ＿ｐｃｔ以上である場合は、Ｒｅｌｅｃｔが汚染された基板の加熱と整合する形で変化しなかったことを決定するステップと、
（５）ステップ（３）における前記第１の時間期間中の決定により、ＲＯＢＤ＿ｈｏｔがＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔの前記所定パーセンテージＫＲ＿ＯＢＤ＿ｃｏｎｔ＿ｐｃｔ未満である場合は、Ｒｅｌｅｃｔが汚染された基板の加熱と整合する形で変化したことを決定するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法において、該方法はさらに、
（ｃ）ステップ（ａ）において基板上の汚染物質の加熱と整合する形でＲｅｌｅｃｔが変化する場合、（ｉ）熱の前記供給を所定時間維持し、（ｉｉ）前記所定時間の経過後、前記汚染物質が前記センサから除去されていることと整合する形でＲｅｌｅｃｔが変化するかを決定する、（ｉｉｉ）前記汚染物質が前記センサから除去されていることと整合する形でＲｅｌｅｃｔが変化する場合、前記汚染物質が前記センサから除去されたと診断し、または、前記汚染物質が前記センサから除去されていることと整合する形でＲｅｌｅｃｔが変化しない場合は、前記汚染物質が前記センサから除去されなかったと診断するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３記載の方法において、前記センサは、前記電極間の領域を加熱するよう構成されるヒータ素子を含み、ここでステップ（ａ）は、
（１）前記ヒータ素子を作動させる前にＲｅｌｅｃｔを測定し、その値をＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔとして記憶するステップと、
（２）前記ヒータ素子を第１の時間期間の間作動させ、その間にＲｅｌｅｃｔを周期的に測定し、その値をＲＯＢＤ＿ｈｏｔとして記憶するステップと、
（３）ＲＯＢＤ＿ｈｏｔをＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔの所定パーセンテージＫＲ＿ＯＢＤ＿ｃｏｎｔ＿ｐｃｔ１と比較するステップと、
（４）ＲＯＢＤ＿ｈｏｔがＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔの前記所定パーセンテージＫＲ＿ＯＢＤ＿ｃｏｎｔ＿ｐｃｔ１以上である場合は、汚染された基板の加熱と整合する形でＲｅｌｅｃｔが変化しなかったことを決定するステップと、
（５）ステップ（３）における前記第１の時間期間中の決定により、ＲＯＢＤ＿ｈｏｔがＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔの前記所定パーセンテージＫＲ＿ＯＢＤ＿ｃｏｎｔ＿ｐｃｔ１未満である場合は、汚染された基板の加熱と整合する形でＲｅｌｅｃｔが変化したことを決定するステップと
を含み、ステップ（ｃ）は、
（１）前記ヒータ素子の作動を第２の時間期間維持し、その間にＲｅｌｅｃｔを周期的に測定し、その値をＲＯＢＤ＿ｈｏｔとして記憶するステップと
（２）ＲＯＢＤ＿ｈｏｔをＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔの所定パーセンテージＫＲ＿ＯＢＤ＿ｃｏｎｔ＿ｐｃｔ２と比較するステップと、
（３）ＲＯＢＤ＿ｈｏｔがＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔの前記所定パーセンテージＫＲ＿ＯＢＤ＿ｃｏｎｔ＿ｐｃｔ２未満である場合は、汚染物質が前記基板から除去されていることと整合する形でＲｅｌｅｃｔが変化しなかったことを決定するステップと、
（４）ステップ（３）における前記第１の時間期間中の決定により、ＲＯＢＤ＿ｈｏｔがＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔの前記所定パーセンテージＫＲ＿ＯＢＤ＿ｃｏｎｔ＿ｐｃｔ２以上である場合は、汚染物質が前記基板から除去されていることと整合する形でＲｅｌｅｃｔが変化したことを決定するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
導電性粒子状物質センサのための診断システムであって、該センサは、基板と、前記基板上の２つの電極であって電極間の粒子状物質を捕集するように構成される電極とを含み、それにより、前記電極間で捕集された粒子状物質を介して導電性経路を構築し、導電性経路は前記電極間の電気抵抗であるＲｅｌｅｃｔを測定することにより検出されるものであり、前記システムは、前記センサと通信しているマイクロプロセッサと、マイクロプロセッサに方法を実施させる命令を含む記憶媒体とを備え、該方法は、
（ａ）前記基板の電気抵抗を変更するのに十分な量の、前記センサへの熱の供給を命令し、かつＲｅｌｅｃｔが前記基板上の汚染物質の加熱と整合する形で変化するかを検出するステップと、
（ｂ）ステップ（ａ）においてＲｅｌｅｃｔが前記基板上の汚染物質の加熱と整合する形で変化する場合は、前記センサの汚染状態を診断するステップと
を含むことを特徴とする診断システム。
【請求項６】
請求項５記載の診断システムにおいて、前記センサは、前記電極間の領域を加熱するよう構成されるヒータ素子を含み、かつ、ステップ（ａ）は、
（１）前記ヒータ素子を作動させる前にＲｅｌｅｃｔを測定し、その値をＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔとして記憶するステップと、
（２）前記ヒータ素子を第１の時間期間の間作動させ、その間にＲｅｌｅｃｔを周期的に測定し、その値をＲＯＢＤ＿ｈｏｔとして記憶するステップと、
（３）ＲＯＢＤ＿ｈｏｔをＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔの所定パーセンテージＫＲ＿ＯＢＤ＿ｃｏｎｔ＿ｐｃｔと比較するステップと、
（４）ＲＯＢＤ＿ｈｏｔがＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔの前記所定パーセンテージＫＲ＿ＯＢＤ＿ｃｏｎｔ＿ｐｃｔ以上である場合は、Ｒｅｌｅｃｔが汚染された基板の加熱と整合する形で変化しなかったことを決定するステップと、
（５）ステップ（３）における前記第１の時間期間中の決定により、ＲＯＢＤ＿ｈｏｔがＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔの前記所定パーセンテージＫＲ＿ＯＢＤ＿ｃｏｎｔ＿ｐｃｔ未満である場合は、Ｒｅｌｅｃｔが汚染された基板の加熱と整合する形で変化したことを決定するステップと
を含むことを特徴とする診断システム。
【請求項７】
請求項５記載の診断システムにおいて、該方法はさらに、
（ｃ）ステップ（ａ）において基板上の汚染物質の加熱と整合する形でＲｅｌｅｃｔが変化する場合、（ｉ）熱の前記供給を所定時間維持し、（ｉｉ）前記所定時間の経過後、前記汚染物質が前記センサから除去されていることと整合する形でＲｅｌｅｃｔが変化するかを決定し、（ｉｉｉ）前記汚染物質が前記センサから除去されていることと整合する形でＲｅｌｅｃｔが変化する場合、前記汚染物質が前記センサから除去されたと診断し、または、前記汚染物質が前記センサから除去されていることと整合する形でＲｅｌｅｃｔが変化しない場合は、前記汚染物質が前記センサから除去されなかったと診断するステップを含むことを特徴とする診断システム。
【請求項８】
請求項７記載の診断システムにおいて、前記センサは、前記電極間の領域を加熱するよう構成されるヒータ素子を含み、ここでステップ（ａ）は、
（１）前記ヒータ素子を作動させる前にＲｅｌｅｃｔを測定し、その値をＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔとして記憶するステップと、
（２）前記ヒータ素子を第１の時間期間の間作動させ、その間にＲｅｌｅｃｔを周期的に測定し、その値をＲＯＢＤ＿ｈｏｔとして記憶するステップと、
（３）ＲＯＢＤ＿ｈｏｔをＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔの所定パーセンテージＫＲ＿ＯＢＤ＿ｃｏｎｔ＿ｐｃｔ１と比較するステップと、
（４）ＲＯＢＤ＿ｈｏｔがＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔの前記所定パーセンテージＫＲ＿ＯＢＤ＿ｃｏｎｔ＿ｐｃｔ１以上である場合は、汚染された基板の加熱と整合する形でＲｅｌｅｃｔが変化しなかったことを決定するステップと、
（５）ステップ（３）における前記第１の時間期間中の決定により、ＲＯＢＤ＿ｈｏｔがＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔの前記所定パーセンテージＫＲ＿ＯＢＤ＿ｃｏｎｔ＿ｐｃｔ１未満である場合は、汚染された基板の加熱と整合する形でＲｅｌｅｃｔが変化したことを決定するステップと
を含み、ステップ（ｃ）は、
（１）前記ヒータ素子の作動を第２の時間期間維持し、その間にＲｅｌｅｃｔを周期的に測定し、その値をＲＯＢＤ＿ｈｏｔとして記憶するステップと
（２）ＲＯＢＤ＿ｈｏｔをＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔの所定パーセンテージＫＲ＿ＯＢＤ＿ｃｏｎｔ＿ｐｃｔ２と比較するステップと、
（３）ＲＯＢＤ＿ｈｏｔがＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔの前記所定パーセンテージＫＲ＿ＯＢＤ＿ｃｏｎｔ＿ｐｃｔ２未満である場合は、汚染物質が前記基板から除去されていることと整合する形でＲｅｌｅｃｔが変化しなかったことを決定するステップと、
（４）ステップ（３）における前記第１の時間期間中の決定により、ＲＯＢＤ＿ｈｏｔがＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔの前記所定パーセンテージＫＲ＿ＯＢＤ＿ｃｏｎｔ＿ｐｃｔ２以上である場合は、汚染物質が前記基板から除去されていることと整合する形でＲｅｌｅｃｔが変化したことを決定するステップと
を含むことを特徴とする診断システム。
【請求項１】
電気伝導性粒子状物質センサの動作状態を診断する方法であって、該センサは、温度とともに変化する電気抵抗を有する基板と、前記基板上の２つの電極であって電極間の粒子状物質を捕集するように構成される電極とを含み、それにより、前記電極間で捕集された粒子状物質を介して導電性経路を構築し、導電性経路は前記電極間の電気抵抗であるＲｅｌｅｃｔを測定することにより検出されるものであり、前記方法は、
（ａ）前記基板の電気抵抗を変更するのに十分な量の、前記センサへの熱の供給を命令し、かつＲｅｌｅｃｔが前記基板上の汚染物質の加熱と整合する形で変化するかを検出するステップと、
（ｂ）ステップ（ａ）においてＲｅｌｅｃｔが前記基板上の汚染物質の加熱と整合する形で変化する場合は、前記センサの汚染状態を診断するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記センサは、前記電極間の領域を加熱するよう構成されるヒータ素子を含み、かつ、ステップ（ａ）は、
（１）前記ヒータ素子を作動させる前にＲｅｌｅｃｔを測定し、その値をＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔとして記憶するステップと、
（２）前記ヒータ素子を第１の時間期間の間作動させ、その間にＲｅｌｅｃｔを周期的に測定し、その値をＲＯＢＤ＿ｈｏｔとして記憶するステップと、
（３）ＲＯＢＤ＿ｈｏｔをＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔの所定パーセンテージＫＲ＿ＯＢＤ＿ｃｏｎｔ＿ｐｃｔと比較するステップと、
（４）ＲＯＢＤ＿ｈｏｔがＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔの前記所定パーセンテージＫＲ＿ＯＢＤ＿ｃｏｎｔ＿ｐｃｔ以上である場合は、Ｒｅｌｅｃｔが汚染された基板の加熱と整合する形で変化しなかったことを決定するステップと、
（５）ステップ（３）における前記第１の時間期間中の決定により、ＲＯＢＤ＿ｈｏｔがＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔの前記所定パーセンテージＫＲ＿ＯＢＤ＿ｃｏｎｔ＿ｐｃｔ未満である場合は、Ｒｅｌｅｃｔが汚染された基板の加熱と整合する形で変化したことを決定するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法において、該方法はさらに、
（ｃ）ステップ（ａ）において基板上の汚染物質の加熱と整合する形でＲｅｌｅｃｔが変化する場合、（ｉ）熱の前記供給を所定時間維持し、（ｉｉ）前記所定時間の経過後、前記汚染物質が前記センサから除去されていることと整合する形でＲｅｌｅｃｔが変化するかを決定する、（ｉｉｉ）前記汚染物質が前記センサから除去されていることと整合する形でＲｅｌｅｃｔが変化する場合、前記汚染物質が前記センサから除去されたと診断し、または、前記汚染物質が前記センサから除去されていることと整合する形でＲｅｌｅｃｔが変化しない場合は、前記汚染物質が前記センサから除去されなかったと診断するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３記載の方法において、前記センサは、前記電極間の領域を加熱するよう構成されるヒータ素子を含み、ここでステップ（ａ）は、
（１）前記ヒータ素子を作動させる前にＲｅｌｅｃｔを測定し、その値をＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔとして記憶するステップと、
（２）前記ヒータ素子を第１の時間期間の間作動させ、その間にＲｅｌｅｃｔを周期的に測定し、その値をＲＯＢＤ＿ｈｏｔとして記憶するステップと、
（３）ＲＯＢＤ＿ｈｏｔをＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔの所定パーセンテージＫＲ＿ＯＢＤ＿ｃｏｎｔ＿ｐｃｔ１と比較するステップと、
（４）ＲＯＢＤ＿ｈｏｔがＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔの前記所定パーセンテージＫＲ＿ＯＢＤ＿ｃｏｎｔ＿ｐｃｔ１以上である場合は、汚染された基板の加熱と整合する形でＲｅｌｅｃｔが変化しなかったことを決定するステップと、
（５）ステップ（３）における前記第１の時間期間中の決定により、ＲＯＢＤ＿ｈｏｔがＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔの前記所定パーセンテージＫＲ＿ＯＢＤ＿ｃｏｎｔ＿ｐｃｔ１未満である場合は、汚染された基板の加熱と整合する形でＲｅｌｅｃｔが変化したことを決定するステップと
を含み、ステップ（ｃ）は、
（１）前記ヒータ素子の作動を第２の時間期間維持し、その間にＲｅｌｅｃｔを周期的に測定し、その値をＲＯＢＤ＿ｈｏｔとして記憶するステップと
（２）ＲＯＢＤ＿ｈｏｔをＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔの所定パーセンテージＫＲ＿ＯＢＤ＿ｃｏｎｔ＿ｐｃｔ２と比較するステップと、
（３）ＲＯＢＤ＿ｈｏｔがＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔの前記所定パーセンテージＫＲ＿ＯＢＤ＿ｃｏｎｔ＿ｐｃｔ２未満である場合は、汚染物質が前記基板から除去されていることと整合する形でＲｅｌｅｃｔが変化しなかったことを決定するステップと、
（４）ステップ（３）における前記第１の時間期間中の決定により、ＲＯＢＤ＿ｈｏｔがＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔの前記所定パーセンテージＫＲ＿ＯＢＤ＿ｃｏｎｔ＿ｐｃｔ２以上である場合は、汚染物質が前記基板から除去されていることと整合する形でＲｅｌｅｃｔが変化したことを決定するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
導電性粒子状物質センサのための診断システムであって、該センサは、基板と、前記基板上の２つの電極であって電極間の粒子状物質を捕集するように構成される電極とを含み、それにより、前記電極間で捕集された粒子状物質を介して導電性経路を構築し、導電性経路は前記電極間の電気抵抗であるＲｅｌｅｃｔを測定することにより検出されるものであり、前記システムは、前記センサと通信しているマイクロプロセッサと、マイクロプロセッサに方法を実施させる命令を含む記憶媒体とを備え、該方法は、
（ａ）前記基板の電気抵抗を変更するのに十分な量の、前記センサへの熱の供給を命令し、かつＲｅｌｅｃｔが前記基板上の汚染物質の加熱と整合する形で変化するかを検出するステップと、
（ｂ）ステップ（ａ）においてＲｅｌｅｃｔが前記基板上の汚染物質の加熱と整合する形で変化する場合は、前記センサの汚染状態を診断するステップと
を含むことを特徴とする診断システム。
【請求項６】
請求項５記載の診断システムにおいて、前記センサは、前記電極間の領域を加熱するよう構成されるヒータ素子を含み、かつ、ステップ（ａ）は、
（１）前記ヒータ素子を作動させる前にＲｅｌｅｃｔを測定し、その値をＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔとして記憶するステップと、
（２）前記ヒータ素子を第１の時間期間の間作動させ、その間にＲｅｌｅｃｔを周期的に測定し、その値をＲＯＢＤ＿ｈｏｔとして記憶するステップと、
（３）ＲＯＢＤ＿ｈｏｔをＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔの所定パーセンテージＫＲ＿ＯＢＤ＿ｃｏｎｔ＿ｐｃｔと比較するステップと、
（４）ＲＯＢＤ＿ｈｏｔがＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔの前記所定パーセンテージＫＲ＿ＯＢＤ＿ｃｏｎｔ＿ｐｃｔ以上である場合は、Ｒｅｌｅｃｔが汚染された基板の加熱と整合する形で変化しなかったことを決定するステップと、
（５）ステップ（３）における前記第１の時間期間中の決定により、ＲＯＢＤ＿ｈｏｔがＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔの前記所定パーセンテージＫＲ＿ＯＢＤ＿ｃｏｎｔ＿ｐｃｔ未満である場合は、Ｒｅｌｅｃｔが汚染された基板の加熱と整合する形で変化したことを決定するステップと
を含むことを特徴とする診断システム。
【請求項７】
請求項５記載の診断システムにおいて、該方法はさらに、
（ｃ）ステップ（ａ）において基板上の汚染物質の加熱と整合する形でＲｅｌｅｃｔが変化する場合、（ｉ）熱の前記供給を所定時間維持し、（ｉｉ）前記所定時間の経過後、前記汚染物質が前記センサから除去されていることと整合する形でＲｅｌｅｃｔが変化するかを決定し、（ｉｉｉ）前記汚染物質が前記センサから除去されていることと整合する形でＲｅｌｅｃｔが変化する場合、前記汚染物質が前記センサから除去されたと診断し、または、前記汚染物質が前記センサから除去されていることと整合する形でＲｅｌｅｃｔが変化しない場合は、前記汚染物質が前記センサから除去されなかったと診断するステップを含むことを特徴とする診断システム。
【請求項８】
請求項７記載の診断システムにおいて、前記センサは、前記電極間の領域を加熱するよう構成されるヒータ素子を含み、ここでステップ（ａ）は、
（１）前記ヒータ素子を作動させる前にＲｅｌｅｃｔを測定し、その値をＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔとして記憶するステップと、
（２）前記ヒータ素子を第１の時間期間の間作動させ、その間にＲｅｌｅｃｔを周期的に測定し、その値をＲＯＢＤ＿ｈｏｔとして記憶するステップと、
（３）ＲＯＢＤ＿ｈｏｔをＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔの所定パーセンテージＫＲ＿ＯＢＤ＿ｃｏｎｔ＿ｐｃｔ１と比較するステップと、
（４）ＲＯＢＤ＿ｈｏｔがＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔの前記所定パーセンテージＫＲ＿ＯＢＤ＿ｃｏｎｔ＿ｐｃｔ１以上である場合は、汚染された基板の加熱と整合する形でＲｅｌｅｃｔが変化しなかったことを決定するステップと、
（５）ステップ（３）における前記第１の時間期間中の決定により、ＲＯＢＤ＿ｈｏｔがＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔの前記所定パーセンテージＫＲ＿ＯＢＤ＿ｃｏｎｔ＿ｐｃｔ１未満である場合は、汚染された基板の加熱と整合する形でＲｅｌｅｃｔが変化したことを決定するステップと
を含み、ステップ（ｃ）は、
（１）前記ヒータ素子の作動を第２の時間期間維持し、その間にＲｅｌｅｃｔを周期的に測定し、その値をＲＯＢＤ＿ｈｏｔとして記憶するステップと
（２）ＲＯＢＤ＿ｈｏｔをＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔの所定パーセンテージＫＲ＿ＯＢＤ＿ｃｏｎｔ＿ｐｃｔ２と比較するステップと、
（３）ＲＯＢＤ＿ｈｏｔがＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔの前記所定パーセンテージＫＲ＿ＯＢＤ＿ｃｏｎｔ＿ｐｃｔ２未満である場合は、汚染物質が前記基板から除去されていることと整合する形でＲｅｌｅｃｔが変化しなかったことを決定するステップと、
（４）ステップ（３）における前記第１の時間期間中の決定により、ＲＯＢＤ＿ｈｏｔがＲＯＢＤ＿ｉｎｉｔの前記所定パーセンテージＫＲ＿ＯＢＤ＿ｃｏｎｔ＿ｐｃｔ２以上である場合は、汚染物質が前記基板から除去されていることと整合する形でＲｅｌｅｃｔが変化したことを決定するステップと
を含むことを特徴とする診断システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−１１６０５（Ｐ２０１３−１１６０５Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−１４５２６０（Ｐ２０１２−１４５２６０）
【出願日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【出願人】（５９９０２３９７８）デルファイ・テクノロジーズ・インコーポレーテッド (281)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１４５２６０（Ｐ２０１２−１４５２６０）
【出願日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【出願人】（５９９０２３９７８）デルファイ・テクノロジーズ・インコーポレーテッド (281)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]