粒子状物質処理装置
【課題】粒子状物質処理装置の電極の再生が必要か否かをより正確に判定する。
【解決手段】内燃機関の排気通路に設けられる電極と、電極へ通る電流を検出する検出装置と、検出装置により検出される電流が閾値よりも大きい場合に、電極の再生が必要であると判定する判定装置と、を備える。電極に物質が付着することにより絶縁性が低下すると、検出装置により検出される電流が大きくなるため、この電流が閾値を超えたときに電極の再生が必要であると判定している。
【解決手段】内燃機関の排気通路に設けられる電極と、電極へ通る電流を検出する検出装置と、検出装置により検出される電流が閾値よりも大きい場合に、電極の再生が必要であると判定する判定装置と、を備える。電極に物質が付着することにより絶縁性が低下すると、検出装置により検出される電流が大きくなるため、この電流が閾値を超えたときに電極の再生が必要であると判定している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子状物質処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路に放電電極を設け、該放電電極からコロナ放電を発生させることにより粒子状物質（以下、ＰＭともいう。）を帯電させてＰＭを凝集させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。ＰＭを凝集させることにより、ＰＭの粒子数を減少させることができる。また、ＰＭの粒子径が大きくなるため、下流側にフィルタを設けたときに該フィルタにてＰＭを捕集しやすくなる。
【０００３】
そして、放電電極を通る電流が所定値以上のときに、該放電電極にＰＭが付着していると判定し、放電電極からＰＭを除去するために印加電圧を増加させる技術が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
また、電極と該電極が取り付けられるハウジングとの間に電気が流れないように碍子が設けられ、コロナ放電用の電圧の数分の一程度の検査電圧を電極に印加したときの所定期間の平均電流が所定値以上の場合に、碍子にＰＭが付着して絶縁性能が低下していると判定する技術が知られている（例えば、特許文献３参照。）。なお、電極から付着物を除去することを、電極の再生という。
【０００５】
ここで、電極へ電圧を印加すると、排気中に浮遊している物質を介して電気が流れ得る。このため、排気中に浮遊している物質の量が多くなると、電極に物質が付着している場合と同様に、検出される電流が大きくなる。したがって、排気中に浮遊している物質により電流が大きくなっているのか、電極に付着している物質により電流が大きくなっているのか判断する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１９４１１６号公報
【特許文献２】特開２００６−１０５０８１号公報
【特許文献３】特開平６−１７３６３５号公報
【特許文献４】特開平１０−２７４０３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、粒子状物質処理装置の電極の再生が必要か否かをより正確に判定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を達成するために本発明による粒子状物質処理装置は、
内燃機関の排気通路に設けられる電極と、
前記電極へ通る電流を検出する検出装置と、
前記検出装置により検出される電流が閾値よりも大きい場合に、前記電極の再生が必要であると判定する判定装置と、
を備える。
【０００９】
ここで、電極に電圧を印加すると、ＰＭを帯電させることができる。帯電したＰＭは、
クーロン力や排気の流れにより排気通路の内壁へ向かって移動する。排気通路の内壁に到達したＰＭは、排気通路に電子を放出するため、電極よりも接地側に電気が流れる。そして、電子を放出したＰＭは、近くに存在する他のＰＭと凝集するため、粒子数を減少させることができる。
【００１０】
しかし、電極にＰＭや水などの物質が付着すると、これらを介して電気が流れる。このように電極の付着物を介して通る電流は、排気中に浮遊しているＰＭなどを介して通る電流よりも大きい。したがって、検出装置により検出される電流が大きくなって閾値を超えた場合に、電極の再生が必要であると判定することができる。この閾値は、電極に物質が付着していないか又は付着していても電極の再生が必要のない量のときに検出装置により検出される電流の上限値としてもよい。このように、実際に検出される電流と、閾値と、を比較することにより、電極の再生が必要であるか否か判定することができる。
【００１１】
また、本発明においては、前記電極に物質が付着していないと仮定したときの前記検出装置により検出される電流を排気中に浮遊している物質の量から推定する推定装置を備え、
前記判定装置は、前記推定装置により推定される電流に基づいて閾値を決定し、前記検出装置により検出される電流が、該閾値よりも大きい場合に、前記電極の再生が必要であると判定することができる。
【００１２】
推定装置は、電極に物質が付着していないと仮定した場合に、排気中に浮遊している物質を介して通る電流を推定する。排気中に浮遊している物質の量（物質の濃度としてもよい）と、検出装置により検出される電流と、には相関関係があるため、物質の量（物質の濃度としてもよい）を推定または検出することで、電流を推定することができる。
【００１３】
そして、排気中に浮遊している物質を介して通る電流と、電極に付着している物質を介して通る電流と、を判別するために閾値を設定している。この閾値は、推定装置により推定される電流よりも大きな値とされる。たとえば、推定装置により推定される電流よりも、誤差や公差などを考慮した所定値だけ大きな値を閾値とすることができる。このように、推定される電流に基づいて閾値を決定することで、より正確な判定が可能となる。
【００１４】
本発明においては前記判定装置により前記電極の再生が必要であると判定された場合に、前記電極の再生を行う再生装置を備えることができる。
【００１５】
再生装置は、たとえば、電極の温度を上昇させることにより、該電極に付着している物質を酸化させるか又は蒸発させる。また、電極の温度を高くし、且つ、排気中の酸素濃度を高くしてもよい。また、電極を加熱してもよい。
【００１６】
そして、本発明においては、前記再生装置は、前記電極を短絡させることにより該電極の温度を上昇させることで該電極の再生を行うことができる。
【００１７】
電極を短絡させることにより、該電極の温度を速やかに上昇させることができる。これにより、電極に付着している物質の酸化または蒸発を促進させることができる。
【００１８】
本発明においては、前記再生装置は、前記検出装置により検出される電流が、前記閾値以下となった場合に、前記電極の再生を終了することができる。
【００１９】
検出装置により検出される電流が閾値以下となった場合には、該検出装置により検出されるのは、排気中を浮遊している物質を介して通る電流である。この場合、電極の再生を終了することで、エネルギが無駄に消費されることを抑制できる。これにより、燃費の悪
化を抑制できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、粒子状物質処理装置の電極の再生が必要か否かをより正確に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例１に係る粒子状物質処理装置の概略構成を示す図である。
【図２】実施例に係る電極の再生処理のフローを示したフローチャートである。
【図３】実施例２に係る粒子状物質処理装置の概略構成を示す図である。
【図４】実施例２に係る電極の再生処理のフローを示したフローチャートである。
【図５】参考例に係る電極の再生処理のフローを示したフローチャートである。
【図６】機関回転数と機関負荷とから、ＰＭ粒子数を算出するためのマップの一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る粒子状物質処理装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
【００２３】
（実施例１）
図１は、本実施例に係る粒子状物質処理装置１の概略構成を示す図である。粒子状物質処理装置１は、火花点火式のガソリン機関の排気通路２に設けられる。
【００２４】
粒子状物質処理装置１は、両端が排気通路２に接続されているハウジング３を備えて構成される。ハウジング３の材料には、ステンレス鋼材を用いている。ハウジング３は、排気通路２よりも直径の大きな中空の円柱形に形成されている。ハウジング３の両端は、端部に近くなるほど断面積が小さくなるテーパ状に形成されている。なお、図１においては、排気が排気通路２を矢印の方向に流れて、ハウジング３内に流入する。このため、ハウジング３は排気通路２の一部としてもよい。
【００２５】
排気通路２とハウジング３とは、絶縁部４を介して接続されている。絶縁部４は、電気の絶縁体からなる。絶縁部４は、排気通路２の端部に形成されるフランジ２１と、ハウジング３の端部に形成されるフランジ３１と、に挟まれる。排気通路２とハウジング３とは、たとえばボルト及びナットにより締結される。そして、これらボルト及びナットを介して電気が流れないように、これらボルト及びナットにも絶縁処理を施しておく。このようにして、排気通路２とハウジング３との間に電気が流れないようにしている。
【００２６】
ハウジング３には、電極５が取り付けられている。電極５は、ハウジング３の側面を貫通しており、該ハウジング３の側面から該ハウジング３の中心軸方向へ延びて該中心軸近傍において排気の流れの上流側へ折れ曲がり、該中心軸と平行に排気の流れの上流側へ向かって伸びている。そして、上流側でさらにハウジング３の側面側へ折れ曲がり、該ハウジング３の側面を貫通して外部へ通じている。
【００２７】
そして、電極５とハウジング３との間に電気が流れないように、電極５には電気の絶縁体からなる碍子部５１，５５が設けられている。この碍子部５１，５５は、電極５とハウジング３との間に位置しており、電気を絶縁すると共に、電極５をハウジング３に固定するための機能を有する。
【００２８】
そして、電極５の一端は、電源側電線５２を介して電源６に接続されている。電源６は、電極５へ通電すると共に、印加電圧を変更することができる。この電源６は、電線を介
して制御装置７及びバッテリ８に接続されている。制御装置７は、電源６が電極５に印加する電圧を制御する。また、電源６には、電位の基準点に接続するための接地電線５４が接続されている。この接地電線５４により電源６が接地される。
【００２９】
また、電極５の他端は、短絡電線５６を介して接地電線５４に接続されている。短絡電線５６の途中には、回路を開閉するためのスイッチ５７が設けられている。電源６により電圧を印加しているときにスイッチ５７をＯＮとすることにより、短絡電線５６を電気が流れる。このときには、電極５が短絡している状態となるため、該電極５の温度が上昇する。なお、本実施例においては短絡電線５６及びスイッチ５７が、本発明における再生装置に相当する。また、本実施例では、下流側の碍子部５１に電源側電線５２を接続し、上流側の碍子部５５に短絡電線５６を接続しているが、これに代えて、下流側の碍子部５１に短絡電線５６を接続し、上流側の碍子部５５に電源側電線５２を接続してもよい。
【００３０】
また、ハウジング３には接地側電線５３が接続されており、該ハウジング３は接地側電線５３を介して接地されている。接地側電線５３には、該接地側電線５３を通る電流を検出する検出装置９が設けられている。検出装置９は、例えば、接地側電線５３の途中に設けられる抵抗の両端の電位差を測定することで電流を検出する。この検出装置９は、電線を介して制御装置７に接続されている。そして、検出装置９により検出される電流が制御装置７に入力される。なお、電源側電線５２よりも接地側電線５３のほうが電気的な容量が小さいため、接地側電線５３に検出装置９を設けたほうが電流を検出するときの応答性が高い。
【００３１】
なお、制御装置７には、アクセル開度センサ７１、クランクポジションセンサ７２、温度センサ７３、エアフローメータ７４が接続されている。アクセル開度センサ７１は、内燃機関が搭載されている車両の運転者がアクセルペダルを踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し、機関負荷を検出する。クランクポジションセンサ７２は、機関回転数を検出する。温度センサ７３は、内燃機関の冷却水の温度または潤滑油の温度を検出することで内燃機関の温度を検出する。エアフローメータ７４は、内燃機関の吸入空気量を検出する。
【００３２】
また、制御装置７には、スイッチ５７が電線を介して接続されており、制御装置７はスイッチ５７のＯＮ−ＯＦＦ操作を行う。ここで、電源６から電極５へ電圧が印加されているときにスイッチをＯＮとすることで、短絡電線５６に電流が通る。一方、スイッチをＯＦＦとすることで、短絡電線５６には電流が通らなくなる。
【００３３】
このように構成された粒子状物質処理装置１では、スイッチ５７がＯＦＦのときに電源６から電極５へ負の直流高電圧を印加することで、該電極５から電子が放出される。すなわち、ハウジング３よりも電極５のほうの電位を低くすることで、電極５から電子を放出させている。そして、この電子により排気中のＰＭを負に帯電させることができる。負に帯電したＰＭは、クーロン力とガス流によって移動する。そして、ＰＭがハウジング３へ到達すると、ＰＭを負に帯電させた電子は該ハウジング３へと放出される。ハウジング３へ電子を放出したＰＭは凝集して粒子径が大きくなる。また、ＰＭが凝集することで、ＰＭの粒子数は低減する。すなわち、電極５へ電圧を印加することで、ＰＭの粒子径を大きくし且つＰＭの粒子数を低減させることができる。
【００３４】
ところで、碍子部５１を含む電極５にＰＭまたは水などの物質が付着すると、電極５の絶縁性が低下する。そして、これら付着物を介して電極５とハウジング３との間に電気が流れ得る。そうすると、電極５から放出される電子が減少するため、排気中に浮遊しているＰＭを帯電させることが困難となり、ＰＭを凝集させることが困難となる。このため、電極５に付着している物質を介して電気が流れているか否か判定し、流れていると判定された場合には、電極５の再生処理を実施する。
【００３５】
ここで、電極５の再生処理とは、碍子部５１，５５を含む電極５に付着しているＰＭや水などの付着物を除去するための処理である。本実施例では、スイッチ５７をＯＮとしつつ電源６から電圧を印加することにより電極５の再生処理を行う。すなわち、電極５を短絡させることにより、該電極５の温度を上昇させて付着物を燃焼または蒸発させて除去する。なお、ＰＭを速やかに酸化させるためには、排気中の酸素濃度が高いほうがよい。このため、電極５を短絡させる前または短絡させているときに、排気中の酸素濃度が高くなるようにしてもよい。排気中の酸素濃度を高くするために、たとえば、車両の駆動源として内燃機関及びモータを備えるハイブリッド車においては、内燃機関に燃料を供給せずにモータにより内燃機関のクランク軸を回転させてもよい。これにより、内燃機関から空気を排出することができるため、排気中の酸素濃度を高めることができる。また、内燃機関を停止させる前に機関回転数を一旦上昇させ、該機関回転数が高い状態のときに燃料の供給を停止することで、排気通路内に空気を排出させることができる。そして、その後に内燃機関が停止したときに電極５を短絡させればよい。また、減速運転中のフューエルカット時には、排気中の酸素濃度が高くなるため、このときに電極５を短絡させてもよい。
【００３６】
なお、付着物を介して電極５とハウジング３との間に電気が流れているか否かは、検出装置９により検出される電流に基づいて判定する。電極５とハウジング３との間に付着物を介して電気が流れていないときには、排気中に浮遊するＰＭ量に応じて電流が変化する。したがって、排気中のＰＭ量を推定し、該推定されるＰＭ量に応じた電流が検出されれば、電極５とハウジング３との間に付着物を介して電気が流れていないと判定できる。
【００３７】
一方、電極５とハウジング３との間に付着物を介して電気が流れているときには、検出装置９により検出される電流がより大きくなる。すなわち、推定される排気中のＰＭ量に応じた電流（以下、推定電流ともいう。）よりも、検出される電流（以下、検出電流ともいう。）のほうが大きくなる。そうすると、推定電流に基づいて閾値を設定すれば、該閾値と検出電流とを比較することで、付着物を介して電極５とハウジング３との間に電気が流れているか否か判定することができる。なお、閾値は、推定電流に各種センサなどの公差や誤差を考慮して余裕を持たせた値とする。推定電流に所定値を加算しても良いし、推定電流に所定値を乗算してもよい。
【００３８】
そうすると、検出電流のほうが閾値よりも大きければ、電極５とハウジング３との間に付着物を介して電気が流れていると判定できる。なお、排気中のＰＭ量は、内燃機関の運転状態に応じて変化するため、たとえば該内燃機関の運転状態に応じて算出される。また、ＰＭ量を検出するセンサを備えて、該センサにより排気中のＰＭ量を得てもよい。また、所定の運転状態（たとえばアイドル運転状態）のときの閾値を予め実験等により求めておき、該所定の運転状態のときに電極５の再生処理が必要か否か判定してもよい。また、閾値を予め決定しておいてもよい。この場合、運転状態に応じて閾値を変更してもよい。
【００３９】
次に、図２は、本実施例に係る電極５の再生処理のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、制御装置７により実行される。たとえば、車両が所定の距離を走行する毎に実行してもよい。また、１回の走行毎に実行してもよい。
【００４０】
ステップＳ１０１では、検出電流Ｉ１が取得される。すなわち、スイッチ５７がＯＦＦとなっているときであって電極５に対して電圧を印加したときに、検出装置９により実際に検出される電流が取得される。
【００４１】
ステップＳ１０２では、推定電流Ｉ２が算出される。すなわち、電極５に付着物が存在しないと仮定したときに検出装置９により検出されると推定される電流が算出される。この推定電流Ｉ２もスイッチ５７がＯＦＦとなっているときの電流である。
【００４２】
たとえば、機関回転数及び機関負荷と、排気中のＰＭ量とは相関関係にある。そして、排気中のＰＭ量と、推定電流Ｉ２と、にも相関関係がある。したがって、機関回転数及び機関負荷から、推定電流Ｉ２を算出することができる。この関係は予め実験等により求めてマップ化し、制御装置７に記憶させておく。
【００４３】
また、排気中のＰＭ量を検出するセンサを設け、該センサにより得られるＰＭ量に基づいて推定電流Ｉ２を算出することもできる。この関係は予め実験等により求めてマップ化し、制御装置７に記憶させておく。なお、本実施例においてはステップＳ１０２を処理する制御装置７が、本発明における推定装置に相当する。
【００４４】
ステップＳ１０３では、ステップＳ１０１で得られる検出電流Ｉ１が、ステップＳ１０２で得られる推定電流Ｉ２に所定値Ａを加えた値よりも大きいか否か判定される。ここで、推定電流Ｉ２に所定値Ａを加えた値が閾値に相当する。本ステップでは、電極５の再生が必要であるか否か判定している。検出電流Ｉ１が推定電流Ｉ２の近傍であれば、電極５の絶縁は確保されていると判定することができる。
【００４５】
ステップＳ１０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０４へ進み、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０５へ進む。なお、本実施例においてはステップＳ１０３を処理する制御装置７が、本発明における判定装置に相当する。
【００４６】
ステップＳ１０４では、電極５の再生処理が実行される。すなわち、スイッチ５７がＯＮとされ、且つ、電源６から電極５へ電圧が印加される。このときには、排気中の酸素濃度を積極的に高くしてもよい。また、排気中の酸素濃度が高くなるのを待ってから、スイッチ５７をＯＮとしてもよい。このようにして、電極５の温度が上昇し、付着物が除去される。その後、ステップＳ１０３へ戻る。
【００４７】
ステップＳ１０５では、スイッチ５７がＯＦＦとされ、電源６から電極５へＰＭを凝集させるための電圧が印加される。これにより、ＰＭが凝集される。その後、本ルーチンを終了させる。
【００４８】
このように、実際に検出される電流と、電極５に付着物が存在しないと仮定したときに推定される電流と、に基づいて、電極５の絶縁性が低下したか否か判定することができる。そして、電極５の絶縁性が低下しているときには、電極５の再生処理を実施することで、絶縁性を回復させることができる。
【００４９】
（実施例２）
図３は、本参考例に係る粒子状物質処理装置１００の概略構成を示す図である。図１に示す粒子状物質処理装置１と異なる点について説明する。
【００５０】
図３に示す粒子状物質処理装置１００では、電源６と、電極５と、の間の電源側電線５２に、該電源側電線５２を通る電流を検出する検出装置９が設けられている。このように、検出装置９を電源側電線５２に設けることにより、図１に示される絶縁部４は必要ない。すなわち、ハウジング３から排気通路２側へ電気が流れたとしても、検出装置９によれば電極５を通る電流を検出することができる。
【００５１】
また、本実施例に係る粒子状物質処理装置１００は、短絡電線５６及びスイッチ５７を備えていない。そして、電極５は、ハウジング３の側面を貫通しており、該ハウジング３の側面から該ハウジング３の中心軸方向へ延びて該中心軸近傍において排気の流れの上流側へ折れ曲がり、該中心軸と平行に排気の流れの上流側へ向かって伸びている。そして、
電極５の端部が、ハウジング３の中心軸上に位置する。
【００５２】
このように構成された粒子状物質処理装置１００においても、電極５を通る電流を検出装置９により検出することができる。したがって、電極５の絶縁性の低下を実施例１と同様にして判定することができる。
【００５３】
また、短絡電線５６を備えていないため、短絡により電極５の温度を上昇させることができない。しかし、燃料カットなどを行って排気中の酸素濃度を高くしつつ電源６から電圧を印加することにより、電極５に付着しているＰＭなどの酸化を促進させることができる。また、内燃機関から空気を排出させることにより、電極５に付着しているＰＭの酸化を促進させることができる。このように、短絡電線５６を備えていない場合であっても、付着物を除去することができる。
【００５４】
なお、本実施例では、電極５を排気の流れの上流側に向けて折り曲げているが、これに代えて、下流側に向けて折り曲げてもよい。ここで、本実施例のように、電極５を排気の流れの上流側に向けて折り曲げると、碍子部５１にＰＭが付着し難い。すなわち、碍子部５１よりも上流側においてＰＭを帯電されることができるため、該ＰＭがハウジング３の内周面に向かう。このため、碍子部５１に衝突するＰＭが減少するので、該碍子部５１にＰＭが付着し難くなる。しかし、電極５を排気の流れの上流側へ向けて折り曲げると、排気の流れから力を受けて電極５が変形し易い。このため、電極５が短い場合に適している。一方、電極５を排気の流れの下流側に向けて折り曲げると、碍子部５１にＰＭが付着し易いが、排気の流れから力を受けても電極５が変形し難い。このため、耐久性及び信頼性が高く、電極５を長くすることができる。
【００５５】
図４は、本実施例に係る電極５の再生処理のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、制御装置７により実行される。たとえば、車両が所定の距離を走行する毎に実行してもよい。また、１回の走行毎に実行してもよい。なお、図２に示すフローと同じ処理がなされるステップについては同じ符号を付して説明を省略する。
【００５６】
ステップＳ１０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０１へ進む。ステップＳ２０１では、電極５の再生処理が実行される。すなわち、上記した手法により、電極５から付着物が除去される。その後、ステップＳ１０３へ戻る。
【００５７】
一方、ステップＳ１０３で否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。すなわち、電極５にすでに電圧が印加されているため、このままＰＭの凝集が続行される。
【００５８】
このようにしても、実際に検出される電流と、電極５に付着物が存在しないと仮定したときに推定される電流と、に基づいて、電極５の絶縁性が低下したか否か判定することができる。そして、電極５の絶縁性が低下しているときには、電極５の再生処理を実施することで、絶縁性を回復させることができる。
【００５９】
（参考例）
本参考例では、内燃機関から排出されるＰＭ粒子数（個／ｃｍ３）をカウントし、該ＰＭ粒子数から電極５の絶縁性の低下を推定する。その他の装置は、実施例１または２と同じため、説明を省略する。
【００６０】
ここで、内燃機関から排出されるＰＭ粒子数が多いほど、電極５にＰＭが付着しやすくなるため、早期に電極５の絶縁性が低下する。したがって、内燃機関から排出されるＰＭ粒子数が多いほど、電極５の再生処理をする時期を早める。
【００６１】
図５は、本参考例に係る電極５の再生処理のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、制御装置７により実行される。たとえば、車両が所定の距離を走行する毎に実行してもよい。また、１回の走行毎に実行してもよい。なお、図４に示すフローと同じ処理がなされるステップについては同じ符号を付して説明を省略する。なお、本ルーチンでは、実施例２で示した粒子状物質処理装置１００の場合について説明する。
【００６２】
ステップＳ３０１からＳ３０３において、ＰＭ粒子数（個／ｃｍ３）を算出している。このＰＭ粒子数は、内燃機関から排出されるＰＭ粒子数であり、ハウジング３に流入する前のＰＭ粒子数である。ＰＭ粒子数は、機関回転数、機関負荷、及び内燃機関の温度（たとえば、潤滑油の温度または冷却水の温度）と相関関係にあるため、これらの値に基づいて算出する。
【００６３】
このため、ステップＳ３０１では、機関回転数及び機関負荷が取得される。機関回転数は、クランクポジションセンサ７２により検出され、機関負荷は、アクセル開度センサ７１により検出される。また、ステップＳ３０２では、内燃機関の温度が取得される。内燃機関の温度は温度センサ７３により検出される。
【００６４】
ステップＳ３０３では、ＰＭ粒子数が算出される。ここで、図６は、機関回転数と機関負荷とから、ＰＭ粒子数を算出するためのマップの一例を示した図である。この関係は、内燃機関の温度に応じて制御装置７が複数記憶している。そして、検出された内燃機関の温度に応じたマップを用いて機関回転数及び機関負荷からＰＭ粒子数を求める。このマップは、予め実験等により求められる。なお、このようなマップを用いてＰＭ粒子数を検出してもよいが、ＰＭ粒子数を検出するセンサをハウジング３よりも上流側の排気通路２に取り付けて、該センサによりＰＭ粒子数を検出してもよい。
【００６５】
そして、ステップＳ３０４では、ステップＳ３０３で算出されるＰＭ粒子数が積算される。本ステップで得られる積算値を、ＰＭ積算値という。ＰＭ積算値ＰＭ１は以下の式により算出する。
【数１】
【００６６】
ただし、ＰＭ１はＰＭ積算値、Ｇｆｉは燃料流量（ｇ／ｓｅｃ）、Ｇａｉは吸入空気量（ｇ／ｓｅｃ）、ＰＭｉはＰＭ粒子数（個／ｍ３）、ρｅｘは排気の密度（ｇ／ｍ３）、Δｔは算出時間最小分解能（ｓｅｃ）である。燃料流量Ｇｆｉは、内燃機関に供給される燃料の流量であり、機関負荷及び機関回転数に基づいて制御装置７により算出される指令値とする。吸入空気量Ｇａｉは、エアフローメータ７４により検出される。また、排気の密度ρｅｘは、周知の技術により求めることができる。
【００６７】
ステップＳ３０５では、ステップＳ３０４で得られるＰＭ積算値が閾値よりも大きいか否か判定される。この閾値は、電極５の再生が必要となるＰＭ積算値として予め実験等により求めておく。すなわち、本ステップでは、電極５の再生が必要か否か判定している。そして、ステップＳ３０５で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０１へ進んで電極５の再生処理が実行される。また、ステップＳ３０５で否定判定がなされた場合には、本ルーチンを終了させる。
【００６８】
なお、実施例１で示した粒子状物質処理装置１の場合には、ステップＳ３０５で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ１０４へ進み、電極５の再生処理が実行される。一方
、ステップＳ３０５で、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０５へ進み、スイッチ５７がＯＦＦとされ、電源６から電極５へＰＭを凝集させるための電圧が印加される。
【００６９】
このように、ＰＭ積算値に基づいて電極５の再生が必要か否か判定することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１ 粒子状物質処理装置
２ 排気通路
３ ハウジング
４ 絶縁部
５ 電極
６ 電源
７ 制御装置
８ バッテリ
９ 検出装置
２１ フランジ
３１ フランジ
５１ 碍子部
５２ 電源側電線
５３ 接地側電線
５４ 接地電線
５５ 碍子部
５６ 短絡電線
５７ スイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子状物質処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路に放電電極を設け、該放電電極からコロナ放電を発生させることにより粒子状物質（以下、ＰＭともいう。）を帯電させてＰＭを凝集させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。ＰＭを凝集させることにより、ＰＭの粒子数を減少させることができる。また、ＰＭの粒子径が大きくなるため、下流側にフィルタを設けたときに該フィルタにてＰＭを捕集しやすくなる。
【０００３】
そして、放電電極を通る電流が所定値以上のときに、該放電電極にＰＭが付着していると判定し、放電電極からＰＭを除去するために印加電圧を増加させる技術が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
また、電極と該電極が取り付けられるハウジングとの間に電気が流れないように碍子が設けられ、コロナ放電用の電圧の数分の一程度の検査電圧を電極に印加したときの所定期間の平均電流が所定値以上の場合に、碍子にＰＭが付着して絶縁性能が低下していると判定する技術が知られている（例えば、特許文献３参照。）。なお、電極から付着物を除去することを、電極の再生という。
【０００５】
ここで、電極へ電圧を印加すると、排気中に浮遊している物質を介して電気が流れ得る。このため、排気中に浮遊している物質の量が多くなると、電極に物質が付着している場合と同様に、検出される電流が大きくなる。したがって、排気中に浮遊している物質により電流が大きくなっているのか、電極に付着している物質により電流が大きくなっているのか判断する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１９４１１６号公報
【特許文献２】特開２００６−１０５０８１号公報
【特許文献３】特開平６−１７３６３５号公報
【特許文献４】特開平１０−２７４０３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、粒子状物質処理装置の電極の再生が必要か否かをより正確に判定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を達成するために本発明による粒子状物質処理装置は、
内燃機関の排気通路に設けられる電極と、
前記電極へ通る電流を検出する検出装置と、
前記検出装置により検出される電流が閾値よりも大きい場合に、前記電極の再生が必要であると判定する判定装置と、
を備える。
【０００９】
ここで、電極に電圧を印加すると、ＰＭを帯電させることができる。帯電したＰＭは、
クーロン力や排気の流れにより排気通路の内壁へ向かって移動する。排気通路の内壁に到達したＰＭは、排気通路に電子を放出するため、電極よりも接地側に電気が流れる。そして、電子を放出したＰＭは、近くに存在する他のＰＭと凝集するため、粒子数を減少させることができる。
【００１０】
しかし、電極にＰＭや水などの物質が付着すると、これらを介して電気が流れる。このように電極の付着物を介して通る電流は、排気中に浮遊しているＰＭなどを介して通る電流よりも大きい。したがって、検出装置により検出される電流が大きくなって閾値を超えた場合に、電極の再生が必要であると判定することができる。この閾値は、電極に物質が付着していないか又は付着していても電極の再生が必要のない量のときに検出装置により検出される電流の上限値としてもよい。このように、実際に検出される電流と、閾値と、を比較することにより、電極の再生が必要であるか否か判定することができる。
【００１１】
また、本発明においては、前記電極に物質が付着していないと仮定したときの前記検出装置により検出される電流を排気中に浮遊している物質の量から推定する推定装置を備え、
前記判定装置は、前記推定装置により推定される電流に基づいて閾値を決定し、前記検出装置により検出される電流が、該閾値よりも大きい場合に、前記電極の再生が必要であると判定することができる。
【００１２】
推定装置は、電極に物質が付着していないと仮定した場合に、排気中に浮遊している物質を介して通る電流を推定する。排気中に浮遊している物質の量（物質の濃度としてもよい）と、検出装置により検出される電流と、には相関関係があるため、物質の量（物質の濃度としてもよい）を推定または検出することで、電流を推定することができる。
【００１３】
そして、排気中に浮遊している物質を介して通る電流と、電極に付着している物質を介して通る電流と、を判別するために閾値を設定している。この閾値は、推定装置により推定される電流よりも大きな値とされる。たとえば、推定装置により推定される電流よりも、誤差や公差などを考慮した所定値だけ大きな値を閾値とすることができる。このように、推定される電流に基づいて閾値を決定することで、より正確な判定が可能となる。
【００１４】
本発明においては前記判定装置により前記電極の再生が必要であると判定された場合に、前記電極の再生を行う再生装置を備えることができる。
【００１５】
再生装置は、たとえば、電極の温度を上昇させることにより、該電極に付着している物質を酸化させるか又は蒸発させる。また、電極の温度を高くし、且つ、排気中の酸素濃度を高くしてもよい。また、電極を加熱してもよい。
【００１６】
そして、本発明においては、前記再生装置は、前記電極を短絡させることにより該電極の温度を上昇させることで該電極の再生を行うことができる。
【００１７】
電極を短絡させることにより、該電極の温度を速やかに上昇させることができる。これにより、電極に付着している物質の酸化または蒸発を促進させることができる。
【００１８】
本発明においては、前記再生装置は、前記検出装置により検出される電流が、前記閾値以下となった場合に、前記電極の再生を終了することができる。
【００１９】
検出装置により検出される電流が閾値以下となった場合には、該検出装置により検出されるのは、排気中を浮遊している物質を介して通る電流である。この場合、電極の再生を終了することで、エネルギが無駄に消費されることを抑制できる。これにより、燃費の悪
化を抑制できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、粒子状物質処理装置の電極の再生が必要か否かをより正確に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例１に係る粒子状物質処理装置の概略構成を示す図である。
【図２】実施例に係る電極の再生処理のフローを示したフローチャートである。
【図３】実施例２に係る粒子状物質処理装置の概略構成を示す図である。
【図４】実施例２に係る電極の再生処理のフローを示したフローチャートである。
【図５】参考例に係る電極の再生処理のフローを示したフローチャートである。
【図６】機関回転数と機関負荷とから、ＰＭ粒子数を算出するためのマップの一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る粒子状物質処理装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
【００２３】
（実施例１）
図１は、本実施例に係る粒子状物質処理装置１の概略構成を示す図である。粒子状物質処理装置１は、火花点火式のガソリン機関の排気通路２に設けられる。
【００２４】
粒子状物質処理装置１は、両端が排気通路２に接続されているハウジング３を備えて構成される。ハウジング３の材料には、ステンレス鋼材を用いている。ハウジング３は、排気通路２よりも直径の大きな中空の円柱形に形成されている。ハウジング３の両端は、端部に近くなるほど断面積が小さくなるテーパ状に形成されている。なお、図１においては、排気が排気通路２を矢印の方向に流れて、ハウジング３内に流入する。このため、ハウジング３は排気通路２の一部としてもよい。
【００２５】
排気通路２とハウジング３とは、絶縁部４を介して接続されている。絶縁部４は、電気の絶縁体からなる。絶縁部４は、排気通路２の端部に形成されるフランジ２１と、ハウジング３の端部に形成されるフランジ３１と、に挟まれる。排気通路２とハウジング３とは、たとえばボルト及びナットにより締結される。そして、これらボルト及びナットを介して電気が流れないように、これらボルト及びナットにも絶縁処理を施しておく。このようにして、排気通路２とハウジング３との間に電気が流れないようにしている。
【００２６】
ハウジング３には、電極５が取り付けられている。電極５は、ハウジング３の側面を貫通しており、該ハウジング３の側面から該ハウジング３の中心軸方向へ延びて該中心軸近傍において排気の流れの上流側へ折れ曲がり、該中心軸と平行に排気の流れの上流側へ向かって伸びている。そして、上流側でさらにハウジング３の側面側へ折れ曲がり、該ハウジング３の側面を貫通して外部へ通じている。
【００２７】
そして、電極５とハウジング３との間に電気が流れないように、電極５には電気の絶縁体からなる碍子部５１，５５が設けられている。この碍子部５１，５５は、電極５とハウジング３との間に位置しており、電気を絶縁すると共に、電極５をハウジング３に固定するための機能を有する。
【００２８】
そして、電極５の一端は、電源側電線５２を介して電源６に接続されている。電源６は、電極５へ通電すると共に、印加電圧を変更することができる。この電源６は、電線を介
して制御装置７及びバッテリ８に接続されている。制御装置７は、電源６が電極５に印加する電圧を制御する。また、電源６には、電位の基準点に接続するための接地電線５４が接続されている。この接地電線５４により電源６が接地される。
【００２９】
また、電極５の他端は、短絡電線５６を介して接地電線５４に接続されている。短絡電線５６の途中には、回路を開閉するためのスイッチ５７が設けられている。電源６により電圧を印加しているときにスイッチ５７をＯＮとすることにより、短絡電線５６を電気が流れる。このときには、電極５が短絡している状態となるため、該電極５の温度が上昇する。なお、本実施例においては短絡電線５６及びスイッチ５７が、本発明における再生装置に相当する。また、本実施例では、下流側の碍子部５１に電源側電線５２を接続し、上流側の碍子部５５に短絡電線５６を接続しているが、これに代えて、下流側の碍子部５１に短絡電線５６を接続し、上流側の碍子部５５に電源側電線５２を接続してもよい。
【００３０】
また、ハウジング３には接地側電線５３が接続されており、該ハウジング３は接地側電線５３を介して接地されている。接地側電線５３には、該接地側電線５３を通る電流を検出する検出装置９が設けられている。検出装置９は、例えば、接地側電線５３の途中に設けられる抵抗の両端の電位差を測定することで電流を検出する。この検出装置９は、電線を介して制御装置７に接続されている。そして、検出装置９により検出される電流が制御装置７に入力される。なお、電源側電線５２よりも接地側電線５３のほうが電気的な容量が小さいため、接地側電線５３に検出装置９を設けたほうが電流を検出するときの応答性が高い。
【００３１】
なお、制御装置７には、アクセル開度センサ７１、クランクポジションセンサ７２、温度センサ７３、エアフローメータ７４が接続されている。アクセル開度センサ７１は、内燃機関が搭載されている車両の運転者がアクセルペダルを踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し、機関負荷を検出する。クランクポジションセンサ７２は、機関回転数を検出する。温度センサ７３は、内燃機関の冷却水の温度または潤滑油の温度を検出することで内燃機関の温度を検出する。エアフローメータ７４は、内燃機関の吸入空気量を検出する。
【００３２】
また、制御装置７には、スイッチ５７が電線を介して接続されており、制御装置７はスイッチ５７のＯＮ−ＯＦＦ操作を行う。ここで、電源６から電極５へ電圧が印加されているときにスイッチをＯＮとすることで、短絡電線５６に電流が通る。一方、スイッチをＯＦＦとすることで、短絡電線５６には電流が通らなくなる。
【００３３】
このように構成された粒子状物質処理装置１では、スイッチ５７がＯＦＦのときに電源６から電極５へ負の直流高電圧を印加することで、該電極５から電子が放出される。すなわち、ハウジング３よりも電極５のほうの電位を低くすることで、電極５から電子を放出させている。そして、この電子により排気中のＰＭを負に帯電させることができる。負に帯電したＰＭは、クーロン力とガス流によって移動する。そして、ＰＭがハウジング３へ到達すると、ＰＭを負に帯電させた電子は該ハウジング３へと放出される。ハウジング３へ電子を放出したＰＭは凝集して粒子径が大きくなる。また、ＰＭが凝集することで、ＰＭの粒子数は低減する。すなわち、電極５へ電圧を印加することで、ＰＭの粒子径を大きくし且つＰＭの粒子数を低減させることができる。
【００３４】
ところで、碍子部５１を含む電極５にＰＭまたは水などの物質が付着すると、電極５の絶縁性が低下する。そして、これら付着物を介して電極５とハウジング３との間に電気が流れ得る。そうすると、電極５から放出される電子が減少するため、排気中に浮遊しているＰＭを帯電させることが困難となり、ＰＭを凝集させることが困難となる。このため、電極５に付着している物質を介して電気が流れているか否か判定し、流れていると判定された場合には、電極５の再生処理を実施する。
【００３５】
ここで、電極５の再生処理とは、碍子部５１，５５を含む電極５に付着しているＰＭや水などの付着物を除去するための処理である。本実施例では、スイッチ５７をＯＮとしつつ電源６から電圧を印加することにより電極５の再生処理を行う。すなわち、電極５を短絡させることにより、該電極５の温度を上昇させて付着物を燃焼または蒸発させて除去する。なお、ＰＭを速やかに酸化させるためには、排気中の酸素濃度が高いほうがよい。このため、電極５を短絡させる前または短絡させているときに、排気中の酸素濃度が高くなるようにしてもよい。排気中の酸素濃度を高くするために、たとえば、車両の駆動源として内燃機関及びモータを備えるハイブリッド車においては、内燃機関に燃料を供給せずにモータにより内燃機関のクランク軸を回転させてもよい。これにより、内燃機関から空気を排出することができるため、排気中の酸素濃度を高めることができる。また、内燃機関を停止させる前に機関回転数を一旦上昇させ、該機関回転数が高い状態のときに燃料の供給を停止することで、排気通路内に空気を排出させることができる。そして、その後に内燃機関が停止したときに電極５を短絡させればよい。また、減速運転中のフューエルカット時には、排気中の酸素濃度が高くなるため、このときに電極５を短絡させてもよい。
【００３６】
なお、付着物を介して電極５とハウジング３との間に電気が流れているか否かは、検出装置９により検出される電流に基づいて判定する。電極５とハウジング３との間に付着物を介して電気が流れていないときには、排気中に浮遊するＰＭ量に応じて電流が変化する。したがって、排気中のＰＭ量を推定し、該推定されるＰＭ量に応じた電流が検出されれば、電極５とハウジング３との間に付着物を介して電気が流れていないと判定できる。
【００３７】
一方、電極５とハウジング３との間に付着物を介して電気が流れているときには、検出装置９により検出される電流がより大きくなる。すなわち、推定される排気中のＰＭ量に応じた電流（以下、推定電流ともいう。）よりも、検出される電流（以下、検出電流ともいう。）のほうが大きくなる。そうすると、推定電流に基づいて閾値を設定すれば、該閾値と検出電流とを比較することで、付着物を介して電極５とハウジング３との間に電気が流れているか否か判定することができる。なお、閾値は、推定電流に各種センサなどの公差や誤差を考慮して余裕を持たせた値とする。推定電流に所定値を加算しても良いし、推定電流に所定値を乗算してもよい。
【００３８】
そうすると、検出電流のほうが閾値よりも大きければ、電極５とハウジング３との間に付着物を介して電気が流れていると判定できる。なお、排気中のＰＭ量は、内燃機関の運転状態に応じて変化するため、たとえば該内燃機関の運転状態に応じて算出される。また、ＰＭ量を検出するセンサを備えて、該センサにより排気中のＰＭ量を得てもよい。また、所定の運転状態（たとえばアイドル運転状態）のときの閾値を予め実験等により求めておき、該所定の運転状態のときに電極５の再生処理が必要か否か判定してもよい。また、閾値を予め決定しておいてもよい。この場合、運転状態に応じて閾値を変更してもよい。
【００３９】
次に、図２は、本実施例に係る電極５の再生処理のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、制御装置７により実行される。たとえば、車両が所定の距離を走行する毎に実行してもよい。また、１回の走行毎に実行してもよい。
【００４０】
ステップＳ１０１では、検出電流Ｉ１が取得される。すなわち、スイッチ５７がＯＦＦとなっているときであって電極５に対して電圧を印加したときに、検出装置９により実際に検出される電流が取得される。
【００４１】
ステップＳ１０２では、推定電流Ｉ２が算出される。すなわち、電極５に付着物が存在しないと仮定したときに検出装置９により検出されると推定される電流が算出される。この推定電流Ｉ２もスイッチ５７がＯＦＦとなっているときの電流である。
【００４２】
たとえば、機関回転数及び機関負荷と、排気中のＰＭ量とは相関関係にある。そして、排気中のＰＭ量と、推定電流Ｉ２と、にも相関関係がある。したがって、機関回転数及び機関負荷から、推定電流Ｉ２を算出することができる。この関係は予め実験等により求めてマップ化し、制御装置７に記憶させておく。
【００４３】
また、排気中のＰＭ量を検出するセンサを設け、該センサにより得られるＰＭ量に基づいて推定電流Ｉ２を算出することもできる。この関係は予め実験等により求めてマップ化し、制御装置７に記憶させておく。なお、本実施例においてはステップＳ１０２を処理する制御装置７が、本発明における推定装置に相当する。
【００４４】
ステップＳ１０３では、ステップＳ１０１で得られる検出電流Ｉ１が、ステップＳ１０２で得られる推定電流Ｉ２に所定値Ａを加えた値よりも大きいか否か判定される。ここで、推定電流Ｉ２に所定値Ａを加えた値が閾値に相当する。本ステップでは、電極５の再生が必要であるか否か判定している。検出電流Ｉ１が推定電流Ｉ２の近傍であれば、電極５の絶縁は確保されていると判定することができる。
【００４５】
ステップＳ１０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０４へ進み、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０５へ進む。なお、本実施例においてはステップＳ１０３を処理する制御装置７が、本発明における判定装置に相当する。
【００４６】
ステップＳ１０４では、電極５の再生処理が実行される。すなわち、スイッチ５７がＯＮとされ、且つ、電源６から電極５へ電圧が印加される。このときには、排気中の酸素濃度を積極的に高くしてもよい。また、排気中の酸素濃度が高くなるのを待ってから、スイッチ５７をＯＮとしてもよい。このようにして、電極５の温度が上昇し、付着物が除去される。その後、ステップＳ１０３へ戻る。
【００４７】
ステップＳ１０５では、スイッチ５７がＯＦＦとされ、電源６から電極５へＰＭを凝集させるための電圧が印加される。これにより、ＰＭが凝集される。その後、本ルーチンを終了させる。
【００４８】
このように、実際に検出される電流と、電極５に付着物が存在しないと仮定したときに推定される電流と、に基づいて、電極５の絶縁性が低下したか否か判定することができる。そして、電極５の絶縁性が低下しているときには、電極５の再生処理を実施することで、絶縁性を回復させることができる。
【００４９】
（実施例２）
図３は、本参考例に係る粒子状物質処理装置１００の概略構成を示す図である。図１に示す粒子状物質処理装置１と異なる点について説明する。
【００５０】
図３に示す粒子状物質処理装置１００では、電源６と、電極５と、の間の電源側電線５２に、該電源側電線５２を通る電流を検出する検出装置９が設けられている。このように、検出装置９を電源側電線５２に設けることにより、図１に示される絶縁部４は必要ない。すなわち、ハウジング３から排気通路２側へ電気が流れたとしても、検出装置９によれば電極５を通る電流を検出することができる。
【００５１】
また、本実施例に係る粒子状物質処理装置１００は、短絡電線５６及びスイッチ５７を備えていない。そして、電極５は、ハウジング３の側面を貫通しており、該ハウジング３の側面から該ハウジング３の中心軸方向へ延びて該中心軸近傍において排気の流れの上流側へ折れ曲がり、該中心軸と平行に排気の流れの上流側へ向かって伸びている。そして、
電極５の端部が、ハウジング３の中心軸上に位置する。
【００５２】
このように構成された粒子状物質処理装置１００においても、電極５を通る電流を検出装置９により検出することができる。したがって、電極５の絶縁性の低下を実施例１と同様にして判定することができる。
【００５３】
また、短絡電線５６を備えていないため、短絡により電極５の温度を上昇させることができない。しかし、燃料カットなどを行って排気中の酸素濃度を高くしつつ電源６から電圧を印加することにより、電極５に付着しているＰＭなどの酸化を促進させることができる。また、内燃機関から空気を排出させることにより、電極５に付着しているＰＭの酸化を促進させることができる。このように、短絡電線５６を備えていない場合であっても、付着物を除去することができる。
【００５４】
なお、本実施例では、電極５を排気の流れの上流側に向けて折り曲げているが、これに代えて、下流側に向けて折り曲げてもよい。ここで、本実施例のように、電極５を排気の流れの上流側に向けて折り曲げると、碍子部５１にＰＭが付着し難い。すなわち、碍子部５１よりも上流側においてＰＭを帯電されることができるため、該ＰＭがハウジング３の内周面に向かう。このため、碍子部５１に衝突するＰＭが減少するので、該碍子部５１にＰＭが付着し難くなる。しかし、電極５を排気の流れの上流側へ向けて折り曲げると、排気の流れから力を受けて電極５が変形し易い。このため、電極５が短い場合に適している。一方、電極５を排気の流れの下流側に向けて折り曲げると、碍子部５１にＰＭが付着し易いが、排気の流れから力を受けても電極５が変形し難い。このため、耐久性及び信頼性が高く、電極５を長くすることができる。
【００５５】
図４は、本実施例に係る電極５の再生処理のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、制御装置７により実行される。たとえば、車両が所定の距離を走行する毎に実行してもよい。また、１回の走行毎に実行してもよい。なお、図２に示すフローと同じ処理がなされるステップについては同じ符号を付して説明を省略する。
【００５６】
ステップＳ１０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０１へ進む。ステップＳ２０１では、電極５の再生処理が実行される。すなわち、上記した手法により、電極５から付着物が除去される。その後、ステップＳ１０３へ戻る。
【００５７】
一方、ステップＳ１０３で否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。すなわち、電極５にすでに電圧が印加されているため、このままＰＭの凝集が続行される。
【００５８】
このようにしても、実際に検出される電流と、電極５に付着物が存在しないと仮定したときに推定される電流と、に基づいて、電極５の絶縁性が低下したか否か判定することができる。そして、電極５の絶縁性が低下しているときには、電極５の再生処理を実施することで、絶縁性を回復させることができる。
【００５９】
（参考例）
本参考例では、内燃機関から排出されるＰＭ粒子数（個／ｃｍ３）をカウントし、該ＰＭ粒子数から電極５の絶縁性の低下を推定する。その他の装置は、実施例１または２と同じため、説明を省略する。
【００６０】
ここで、内燃機関から排出されるＰＭ粒子数が多いほど、電極５にＰＭが付着しやすくなるため、早期に電極５の絶縁性が低下する。したがって、内燃機関から排出されるＰＭ粒子数が多いほど、電極５の再生処理をする時期を早める。
【００６１】
図５は、本参考例に係る電極５の再生処理のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、制御装置７により実行される。たとえば、車両が所定の距離を走行する毎に実行してもよい。また、１回の走行毎に実行してもよい。なお、図４に示すフローと同じ処理がなされるステップについては同じ符号を付して説明を省略する。なお、本ルーチンでは、実施例２で示した粒子状物質処理装置１００の場合について説明する。
【００６２】
ステップＳ３０１からＳ３０３において、ＰＭ粒子数（個／ｃｍ３）を算出している。このＰＭ粒子数は、内燃機関から排出されるＰＭ粒子数であり、ハウジング３に流入する前のＰＭ粒子数である。ＰＭ粒子数は、機関回転数、機関負荷、及び内燃機関の温度（たとえば、潤滑油の温度または冷却水の温度）と相関関係にあるため、これらの値に基づいて算出する。
【００６３】
このため、ステップＳ３０１では、機関回転数及び機関負荷が取得される。機関回転数は、クランクポジションセンサ７２により検出され、機関負荷は、アクセル開度センサ７１により検出される。また、ステップＳ３０２では、内燃機関の温度が取得される。内燃機関の温度は温度センサ７３により検出される。
【００６４】
ステップＳ３０３では、ＰＭ粒子数が算出される。ここで、図６は、機関回転数と機関負荷とから、ＰＭ粒子数を算出するためのマップの一例を示した図である。この関係は、内燃機関の温度に応じて制御装置７が複数記憶している。そして、検出された内燃機関の温度に応じたマップを用いて機関回転数及び機関負荷からＰＭ粒子数を求める。このマップは、予め実験等により求められる。なお、このようなマップを用いてＰＭ粒子数を検出してもよいが、ＰＭ粒子数を検出するセンサをハウジング３よりも上流側の排気通路２に取り付けて、該センサによりＰＭ粒子数を検出してもよい。
【００６５】
そして、ステップＳ３０４では、ステップＳ３０３で算出されるＰＭ粒子数が積算される。本ステップで得られる積算値を、ＰＭ積算値という。ＰＭ積算値ＰＭ１は以下の式により算出する。
【数１】
【００６６】
ただし、ＰＭ１はＰＭ積算値、Ｇｆｉは燃料流量（ｇ／ｓｅｃ）、Ｇａｉは吸入空気量（ｇ／ｓｅｃ）、ＰＭｉはＰＭ粒子数（個／ｍ３）、ρｅｘは排気の密度（ｇ／ｍ３）、Δｔは算出時間最小分解能（ｓｅｃ）である。燃料流量Ｇｆｉは、内燃機関に供給される燃料の流量であり、機関負荷及び機関回転数に基づいて制御装置７により算出される指令値とする。吸入空気量Ｇａｉは、エアフローメータ７４により検出される。また、排気の密度ρｅｘは、周知の技術により求めることができる。
【００６７】
ステップＳ３０５では、ステップＳ３０４で得られるＰＭ積算値が閾値よりも大きいか否か判定される。この閾値は、電極５の再生が必要となるＰＭ積算値として予め実験等により求めておく。すなわち、本ステップでは、電極５の再生が必要か否か判定している。そして、ステップＳ３０５で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０１へ進んで電極５の再生処理が実行される。また、ステップＳ３０５で否定判定がなされた場合には、本ルーチンを終了させる。
【００６８】
なお、実施例１で示した粒子状物質処理装置１の場合には、ステップＳ３０５で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ１０４へ進み、電極５の再生処理が実行される。一方
、ステップＳ３０５で、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０５へ進み、スイッチ５７がＯＦＦとされ、電源６から電極５へＰＭを凝集させるための電圧が印加される。
【００６９】
このように、ＰＭ積算値に基づいて電極５の再生が必要か否か判定することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１ 粒子状物質処理装置
２ 排気通路
３ ハウジング
４ 絶縁部
５ 電極
６ 電源
７ 制御装置
８ バッテリ
９ 検出装置
２１ フランジ
３１ フランジ
５１ 碍子部
５２ 電源側電線
５３ 接地側電線
５４ 接地電線
５５ 碍子部
５６ 短絡電線
５７ スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられる電極と、
前記電極へ通る電流を検出する検出装置と、
前記検出装置により検出される電流が閾値よりも大きい場合に、前記電極の再生が必要であると判定する判定装置と、
を備える粒子状物質処理装置。
【請求項２】
前記電極に物質が付着していないと仮定したときの前記検出装置により検出される電流を排気中に浮遊している物質の量から推定する推定装置を備え、
前記判定装置は、前記推定装置により推定される電流に基づいて閾値を決定し、前記検出装置により検出される電流が、該閾値よりも大きい場合に、前記電極の再生が必要であると判定する請求項１に記載の粒子状物質処理装置。
【請求項３】
前記判定装置により前記電極の再生が必要であると判定された場合に、前記電極の再生を行う再生装置を備える請求項１に記載の粒子状物質処理装置。
【請求項４】
前記再生装置は、前記電極を短絡させることにより該電極の温度を上昇させることで該電極の再生を行う請求項３に記載の粒子状物質処理装置。
【請求項５】
前記再生装置は、前記検出装置により検出される電流が、前記閾値以下となった場合に、前記電極の再生を終了する請求項３または４に記載の粒子状物質処理装置。
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられる電極と、
前記電極へ通る電流を検出する検出装置と、
前記検出装置により検出される電流が閾値よりも大きい場合に、前記電極の再生が必要であると判定する判定装置と、
を備える粒子状物質処理装置。
【請求項２】
前記電極に物質が付着していないと仮定したときの前記検出装置により検出される電流を排気中に浮遊している物質の量から推定する推定装置を備え、
前記判定装置は、前記推定装置により推定される電流に基づいて閾値を決定し、前記検出装置により検出される電流が、該閾値よりも大きい場合に、前記電極の再生が必要であると判定する請求項１に記載の粒子状物質処理装置。
【請求項３】
前記判定装置により前記電極の再生が必要であると判定された場合に、前記電極の再生を行う再生装置を備える請求項１に記載の粒子状物質処理装置。
【請求項４】
前記再生装置は、前記電極を短絡させることにより該電極の温度を上昇させることで該電極の再生を行う請求項３に記載の粒子状物質処理装置。
【請求項５】
前記再生装置は、前記検出装置により検出される電流が、前記閾値以下となった場合に、前記電極の再生を終了する請求項３または４に記載の粒子状物質処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１９３７０４（Ｐ２０１２−１９３７０４Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５９４３２（Ｐ２０１１−５９４３２）
【出願日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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