粒子状物質検出装置及びパティキュレートフィルタの故障検出装置
【課題】ＰＭセンサの付着部にＰＭ以外の成分が付着した場合であってもＰＭを精度良く検出できる粒子状物質検出装置を提供すること。
【解決手段】ＰＭセンサの基板（付着部）に付着したＰＭを燃焼除去して、ＰＭセンサの再生を行う（Ｓ１１）。再生後のＰＭセンサの出力を確認する（Ｓ１２）。その出力に基づいて、ＰＭセンサの基板に付着しているＰＭ以外の導通成分の付着量を推定する（Ｓ１３）。その導通成分付着量に基づいて、ＰＭセンサの出力をどの程度補正すればよいのかを示した補正係数を算出する（Ｓ１４）。ＰＭセンサの出力に補正係数を乗算して、ＰＭセンサの出力を小さい値に補正する（Ｓ１５）。
【解決手段】ＰＭセンサの基板（付着部）に付着したＰＭを燃焼除去して、ＰＭセンサの再生を行う（Ｓ１１）。再生後のＰＭセンサの出力を確認する（Ｓ１２）。その出力に基づいて、ＰＭセンサの基板に付着しているＰＭ以外の導通成分の付着量を推定する（Ｓ１３）。その導通成分付着量に基づいて、ＰＭセンサの出力をどの程度補正すればよいのかを示した補正係数を算出する（Ｓ１４）。ＰＭセンサの出力に補正係数を乗算して、ＰＭセンサの出力を小さい値に補正する（Ｓ１５）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気中の粒子状物質を検出する粒子状物質検出装置及び粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタの故障検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される煤を抑制するために、煤を構成する粒子状物資（ＰＭ）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ、パティキュレートフィルタ）が排気通路に設けられることがある。そのＤＰＦは、ＤＰＦに堆積したＰＭを燃焼除去する再生処理が定期的に行われることで、繰り返し使用できるようになっている。しかし、その再生処理などが原因でＤＰＦが過昇温する場合があり、その過昇温が原因でＤＰＦが溶損したり割れたりすること（ＤＰＦの故障）がある。ＤＰＦが故障すると、そのＤＰＦを通過してしまうＰＭが多くなってしまうので、排ガス規制を満たさなくおそれがでてくる。また、近年、車両に搭載されるコンピュータが行う自己故障診断（ＯＢＤ：Ｏｎ−ｂｏａｒｄ−ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ）の要請により、ＤＰＦの故障を検出する故障検出装置の開発が望まれている。そして、従来、その故障検出装置として、ＰＭを検出する電極式のＰＭセンサ（特許文献１、２参照）を利用した故障検出装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
電極式のＰＭセンサは、一対の電極が形成された絶縁体の付着部を有する。そのＰＭセンサは、排気通路に設けられ、一対の電極間に電圧が印加されて使用される。排気に含まれるＰＭは、ＰＭセンサの付着部に付着する。ＰＭはカーボン粒子から構成されており導電性を有するので、付着部にＰＭが一定以上付着すると電極間に電流が流れる（通電する）。その電流の値は、ＰＭの付着量に応じた値、つまり、排気に含まれるＰＭ量に応じた値となるので、その電流値（電流値に相当する電極間の抵抗値）を読み取ることでＰＭ量を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１４４５７７号公報
【特許文献２】特開昭６２−３５２５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ＰＭセンサの付着部には、エンジンオイルに由来するアッシュ成分や排気通路を構成する金属成分などＰＭ以外の成分が付着することがある。ＰＭ以外の成分が付着すると、そのＰＭ以外の成分によって電極間の電気的特性が変化するので、ＰＭセンサが通電するタイミングや、ＰＭセンサから出力される検出値が変化してしまう。つまり、ＰＭ量の検出精度が低下してしまう。また、ＰＭ以外の成分が付着したＰＭセンサを用いてパティキュレートフィルタの故障の有無を判定しようとすると、故障であるにもかかわらず正常であると判定したり、逆に正常であるにもかかわらず故障であると判定したりする誤判定をするおそれがある。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、ＰＭセンサの付着部にＰＭ以外の成分が付着した場合であってもＰＭを精度良く検出できる粒子状物質検出装置及びパティキュレートフィルタの故障の有無を精度良く判定できるパティキュレートフィルタの故障検出装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の粒子状物質検出装置は、内燃機関の排気通路に設けられ、一対の電極が形成された絶縁体の付着部を有し、排気中の粒子状物質が前記付着部に一定以上付着したときに前記一対の電極間が通電して、その通電時に前記付着部に付着した粒子状物質の量に応じた検出値を出力するＰＭセンサと、
前記付着部に付着した粒子状物質を除去する除去手段と、
前記除去手段による粒子状物質の除去後に前記ＰＭセンサから出力される検出値である除去後検出値に基づいて、前記付着部に粒子状物質以外の導通成分が付着しているかを判断する第一の付着判断手段と、
前記第一の付着判断手段が前記導通成分が前記付着部に付着していると判断した場合に、前記検出値を所定値分小さい値に補正する第一の補正手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、除去手段によって、付着部に付着した粒子状物質が除去される。ここで、付着部に、粒子状物質以外の導通成分が付着している場合には、その導通成分が電極間を通電させる方向に働くので、ＰＭセンサの出力（除去後検出値）が初期値（粒子状物質が付着していないときの値）に戻らない。よって、第一の付着判断手段は、その除去後検出値を確認することで、付着部に、粒子状物質以外の導通成分が付着しているかを判断することができる。また、付着部に導通成分が付着している場合には、その導通成分によって電極間が通電しやすくなるので、ＰＭセンサの通電タイミングが早くなり、粒子状物質の付着量が同一であってもＰＭセンサの検出値が大きくなる。本発明では、付着部に導通成分が付着している場合には、第一の補正手段が、検出値を所定値分小さい値に補正するので、導通成分の付着によって大きくなった検出値を元の大きさの側に戻すことができる。よって、付着部に導通成分が付着した場合であっても、粒子状物質を精度良く検出できる。
【０００９】
また、本発明の粒子状物質検出装置は、内燃機関の排気通路に設けられ、一対の電極が形成された絶縁体の付着部を有し、排気中の粒子状物質が前記付着部に一定以上付着したときに前記一対の電極間が通電して、その通電時に前記付着部に付着した粒子状物質の量に応じた検出値を出力するＰＭセンサと、
前記内燃機関から排出される所定の非導通成分の排出量を推定する排出量推定手段を含み、その排出量推定手段が推定した前記非導通成分の排出量に基づいて、前記付着部に前記非導通成分が付着しているかを判断する第二の付着判断手段と、
前記第二の付着判断手段が前記非導通成分が前記付着部に付着していると判断した場合に、前記検出値を所定値分大きい値に補正する第二の補正手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
ＰＭセンサの付着部には内燃機関から排出された所定の非導通成分が付着する場合があり、その非導通成分の付着は、内燃機関から排出される非導通成分の排出量と相関があると考えられる。本発明によれば、排出量推定手段が、内燃機関から排出される所定の非導通成分の排出量を推定するので、第二の付着判断手段は、その非導通成分の排出量に基づいて、付着部に非導通成分が付着しているかを判断することができる。また、付着部に非導通成分が付着している場合には、その非導通成分によって電極間が通電しにくくなるので、ＰＭセンサの通電タイミングが遅くなり、粒子状物質の付着量が同一であってもＰＭセンサの検出値が小さくなる。本発明では、付着部に非導通成分が付着している場合には、第二の補正手段が、検出値を所定値分大きい値に補正するので、非導通成分の付着によって小さくなった検出値を元の大きさの側に戻すことができる。よって、付着部に非導通成分が付着した場合であっても、粒子状物質を精度良く検出できる。
【００１１】
また、本発明における第一の付着判断手段は、除去後検出値に基づいて、付着部に付着した導通成分の量である導通成分付着量を推定する第一の付着量推定手段を含み、
第一の補正手段は、第一の付着量推定手段が推定した導通成分付着量に応じた分だけ検出値を小さい値に補正することを特徴とする。
【００１２】
これによれば、付着部に付着している導通成分の量（導通成分付着量）とＰＭセンサの検出値（除去後検出値）とは相関を有すると考えられるので、第一の付着量推定手段は、除去後検出値に基づいて導通成分付着量を推定することができる。そして、第一の補正手段は、導通成分付着量に応じた分だけ検出値を小さくするので、導通成分付着量の分だけ大きくなった検出値を元の大きさに戻すことができる。
【００１３】
また、本発明におけるＰＭセンサは、付着部を加熱するヒータを有し、
除去手段は、ヒータを制御して、粒子状物質が燃焼される温度まで付着部を加熱させるものであることを特徴とする。これによって、付着部に付着した粒子状物質を燃焼除去することができる。
【００１４】
また、本発明における第一の付着判断手段は、除去手段による粒子状物質の除去後に一対の電極間に交流電圧を印加することで除去後検出値を取得する検出値取得手段を含むことを特徴とする。
【００１５】
ＰＭセンサの一対の電極間に導通成分が付着している場合には、導通成分付着量に応じた静電容量が電極間に発生する。検出値取得手段は、一対の電極間に交流を印加しているので、発生した静電容量を除去後検出値として取得することができる。これによって、導通成分付着量が、電極間が通電されない一定量に満たない場合であっても、その導通成分付着量が反映された除去後検出値を取得することができる。
【００１６】
また、本発明における排気通路には排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタが設けられ、
ＰＭセンサはパティキュレートフィルタの下流に設けられたことを特徴とする。これによって、パティキュレートフィルタを通過した粒子状物質を検出できる。
【００１７】
また、本発明における第二の付着判断手段は、非導通成分の排出量に基づいて、付着部に付着した非導通成分の量である非導通成分付着量を推定する第二の付着量推定手段を含み、
第二の補正手段は、第二の付着量推定手段が推定した非導通成分付着量に応じた分だけ検出値を大きい値に補正することを特徴とする。
【００１８】
これによれば、内燃機関から排出された非導通成分の排出量と付着部に付着している非導通成分の量（非導通成分付着量）とは相関を有すると考えられるので、第二の付着量推定手段は、非導通成分の排出量に基づいて非導通成分付着量を推定することができる。非導通成分付着量に応じた分だけ検出値が小さくなると考えられるので、第二の補正手段が、非導通成分付着量に応じた分だけ検出値を大きくすることで、非導通成分付着量の分だけ小さくなった検出値を元の大きさに戻すことができる。
【００１９】
また、本発明において、非導通成分はアッシュであり、
排気通路には排気中の粒子状物質を捕集するとともにアッシュも捕集可能なパティキュレートフィルタが設けられ、
ＰＭセンサは前記パティキュレートフィルタの下流に設けられ、
第二の付着判断手段は、パティキュレートフィルタによるアッシュの捕集率を推定する捕集率推定手段と、
排出量推定手段が推定したアッシュの排出量と捕集率推定手段が推定したアッシュの捕集率とに基づいて、パティキュレートフィルタをすり抜けたアッシュの量であるすり抜け量を推定するすり抜け量推定手段と、を含み、
第二の付着量推定手段は、すり抜け量推定手段が推定したすり抜け量に基づいて、付着部に付着したアッシュの付着量を非導通成分付着量として推定することを特徴とする。
【００２０】
これによれば、ＰＭセンサがパティキュレートフィルタの下流に設けられているので、パティキュレートフィルタを通過した粒子状物質を検出できる。また、第二の付着量推定手段は、付着部に付着したアッシュの付着量を非導通成分付着量として推定するので、付着部にアッシュが付着した場合であっても粒子状物質を精度良く検出できる。
【００２１】
また、本発明において、内燃機関の運転状態と内燃機関から排出されるアッシュの排出量との対応関係が記憶された第一の対応関係記憶手段と、
内燃機関の運転状態を取得する運転条件取得手段と、を備え、
排出量推定手段は、運転状態取得手段が取得した内燃機関の運転状態と第一の対応関係記憶手段に記憶された対応関係とに基づいて、アッシュの排出量を推定することを特徴とする。
【００２２】
アッシュはエンジンオイルに含まれる成分が内燃機関で燃焼されずに排出されたものであるので、アッシュの排出量と内燃機関の運転状態とは相関を有する。本発明によれば、内燃機関の運転状態とアッシュの排出量との対応関係が第一の対応関係記憶手段に記憶されているので、その対応関係を参照することで、内燃機関の運転状態が考慮されたアッシュの排出量を推定することができる。つまり、アッシュの排出量を正確に推定することができる。
【００２３】
また、本発明において、内燃機関が搭載された車両の走行距離と各走行距離を走行するまでに内燃機関から排出されたアッシュの排出量との対応関係が記憶された第二の対応関係記憶手段と、
車両の走行距離を取得する走行距離取得手段と、を備え、
排出量推定手段は、走行距離取得手段が取得した車両の走行距離と第二の対応関係記憶手段に記憶された対応関係とに基づいて、アッシュの排出量を推定することを特徴とする。
【００２４】
アッシュはエンジンオイルに由来するものであるので、車両の走行距離が大きくなるほど、アッシュの積算の排出量が増えていくと考えられる。つまり、車両の走行距離とアッシュの排出量とは相関を有すると考えられる。本発明によれば、車両の走行距離とアッシュの排出量との対応関係が第二の対応関係記憶手段に記憶されているので、その対応関係を参照することで、車両の走行距離が考慮されたアッシュの排出量を推定することができる。つまり、アッシュの排出量を正確に推定することができる。
【００２５】
本発明のパティキュレートフィルタの故障検出装置は、
本発明の粒子状物質検出装置と、
第一の補正手段又は第二の補正手段によって補正されたＰＭセンサの出力が発生するタイミングが、所定タイミングより早い場合にはパティキュレートフィルタが故障していると判定し、所定タイミングより遅い場合にはパティキュレートフィルタは正常であると判定する故障有無判定手段と、を備えることを特徴とする。
【００２６】
本発明の故障検出装置によれば、本発明の粒子状物質検出装置を使用しているので、粒子状物質以外に導通成分や非導通成分がＰＭセンサに付着した場合であっても、パティキュレートフィルタの故障の有無を精度良く判定できる。また、故障有無判定手段は、補正後のＰＭセンサの出力が発生するタイミング、つまりＰＭセンサの通電タイミングに基づいて、パティキュレートフィルタの故障の有無を判定しているので、温度等の影響でＰＭセンサの検出値が変動した場合であっても、正確にその判定をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】エンジンシステム１の構成を示した図である。
【図２】ＰＭセンサ４１の構造や機能を説明する図である。
【図３】ＰＭ以外に導通成分が付着した場合に、ＰＭセンサ４１の出力がどのように変化するかを説明する図である。
【図４】ＰＭ以外に非導通成分が付着した場合に、ＰＭセンサ４１の出力がどのように変化するかを説明する図である。
【図５】導通成分付着によって変化したＰＭセンサ４１の出力を補正する補正処理１を示したフローチャートである。
【図６】再生後のＰＭセンサ４１の出力が初期値に戻らないことを示した図である。
【図７】再生後出力ｙ０と導通成分付着量ｚとの関係を例示した図である。
【図８】導通成分付着量ｚと補正係数ｋ１との関係を例示した図である。
【図９】アッシュ成分付着によって変化したＰＭセンサ４１の出力を補正する補正処理２を示したフローチャートである。
【図１０】エンジン１０の運転状態や走行距離に対するアッシュの排出量のマップを示した図である。
【図１１】ＤＰＦ３０への堆積量とアッシュの捕集率との関係を示した図である。
【図１２】アッシュの付着量ｗと補正係数ｋ２との関係を示した図である。
【図１３】ＤＰＦ３０の故障を検出する故障検出処理を示したフローチャートである。
【図１４】ＤＰＦ３０の故障時、正常時におけるＰＭセンサ４１の出力を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
次に、本発明に係る粒子状物質検出装置及びパティキュレートフィルタの故障検出装置の実施形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明が具現化された車両のエンジンシステム１の構成を示した図である。エンジンシステム１は、内燃機関としてのディーゼルエンジン１０（以下エンジンという）を備えている。そのエンジン１０には、燃焼室内に燃料を噴射するインジェクタ１１が設けられている。エンジン１０は、そのインジェクタ１１から噴射された燃料が燃焼室で自己着火することで、動力を生み出している。
【００２９】
エンジン１０の排気通路２１には、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）３０が設置されている。ＤＰＦ３０は公知の構造のセラミック製フィルタであり、例えば、コーディエライト等の耐熱性セラミックスをハニカム構造に成形して、ガス流路となる多数のセルを入口側または出口側が互い違いとなるように目封じして構成される。エンジン１０から排出された排気は、ＤＰＦ３０の多孔性の隔壁を通過しながら下流へ流れ、その間に排気に含まれるＰＭ（粒子状物質）がＤＰＦ３０に捕集されて次第に堆積する。そのＰＭは、煤を構成するものであり、カーボン粒子から構成されている。
【００３０】
ＤＰＦ３０は無尽蔵にＰＭを捕集できるわけではないので、ＤＰＦ３０に堆積されたＰＭの量（ＰＭ堆積量）が多くなると、堆積されたＰＭを燃焼除去してＤＰＦ３０を再生させる再生処理が実行されるようになっている。その再生処理は、例えば、エンジン１０の動力を得る（出力トルクを生成する）ためになされるメインの燃料噴射（主噴射）から所定時間遅れた時期に１回又は多段噴射のポスト噴射を実行することによって行われる。詳しくは、このポスト噴射により、排気温度を上昇させるとともに、ＤＰＦ３０の上流側に設けられた酸化触媒（ＤＯＣ、図示外）に対して未燃燃料（炭化水素、ＨＣ）を添加してその反応熱でＰＭを燃焼させる。
【００３１】
ＤＰＦ３０の再生処理が原因で、ＤＰＦ３０が過昇温する場合がある。詳しくは、再生処理からアイドル状態に変わったときに、アイドル状態では吸気が絞られているためにＤＰＦ３０内にＰＭ燃焼に伴い発生した熱がこもってしまい、それによって、ＤＰＦ３０が過昇温する場合がある。そして、その過昇温によって、ＤＰＦ３０が溶損したり、ＤＰＦ３０内の温度差による熱応力によってＤＰＦ３０が割れたりすること（ＤＰＦ３０の故障）がある。ＤＰＦ３０が故障すると、ＰＭの捕集能力が落ちてしまい、車外に排出されるＰＭ量が増加してしまう。そこで、本実施形態のエンジンシステム１では、車外に排出されるＰＭ量が所定の基準以上になる場合をＤＰＦ３０の故障として、そのＤＰＦ３０の故障を検出している。その検出方法は後述する。
【００３２】
排気通路２１のＤＰＦ３０よりも下流側２１ａには、ＰＭ量を検出するＰＭセンサ４１が設けられている。ここで、図２は、ＰＭセンサ４１の構造や機能を説明する図である。図２（ａ）は、図１のＰＭセンサ４１付近の領域Ａの拡大図を示している。なお、図２（ａ）では、カバー４１１内に設けられた基板４１２を透視して示している。また、図２（ａ）では、基板４１２を横から見た図を示している。図２（ａ）に示すように、ＰＭセンサ４１は、内部が中空にされたカバー４１１を備えており、そのカバー４１１が排気通路２１ａ内に露出される形で設けられている。そのカバー４１１には、カバー４１１内外を連絡する複数の孔４１１ａが形成されており、排気の一部がそれら孔４１１ａからカバー４１１内に侵入できるようになっている。また、カバー４１１にはカバー４１１内に侵入した排気が排出される排出孔４１１ｂが形成されている。なお、図２（ａ）では、カバー４１１の先端に排出孔４１１ｂが形成されている例を示している。
【００３３】
カバー４１１内には基板４１２が設けられる。その基板４１２はアルミナ等の絶縁体で構成された基板である。図２（ｂ）は、基板４１２の一方の基板面４１２ａ（以下、表面という）を上から見た図を示している。図２（ｂ）に示すように、基板４１２の表面４１２ａには、互いに離間し、かつ対向する形で設けられた一対の電極４１３（電極４１３ａ、４１３ｂ）が設けられている。それら電極４１３ａ、４１３ｂ間には電圧源４１５（図２（ｃ）参照）によって一定の電圧Ｖｄが印加されている。カバー４１１内に侵入した排気に含まれるＰＭの一部は基板４１２の表面４１２ａ（厳密には、電極４１３ａ、４１３ｂ間）に付着する。基板４１２に付着しなかったＰＭは、カバー４１１に形成された排出孔４１１ｂから排出される。
【００３４】
また、基板４１２の他方の基板面４１２ｂ（以下、裏面という）側には、基板４１２を加熱する白金Ｐｔ等の電熱線から構成されたヒータ４１４が設けられている（図２（ａ）参照）。そのヒータ４１４は、基板４１２を加熱して、基板４１２に付着したＰＭを燃焼除去するためのものである。これによって、ＰＭセンサ４１で繰り返しＰＭ量を検出できるようにしている。
【００３５】
電極４１３ａ、４１３ｂ及びヒータ４１４は制御回路４１６（図２（ａ）参照）に接続されている。その制御回路４１６は、電極４１３ａ、４１３ｂ間に流れる電流を測定して排気中のＰＭ量を検出したり、ヒータ４１４の温度を制御したりするものである。ここで、図２（ｃ）は、ＰＭセンサ４１の出力を測定する測定回路を示した図である。なお、その測定回路は制御回路４１６内に構成されている。また、図２（ｄ）は、ＰＭセンサ４１の出力を例示した図であり、具体的には、基板４１２に付着したＰＭ量（ＰＭ付着量）に対するＰＭセンサ４１の出力の変化（ＰＭセンサ４１の出力の時間変化でもある）を示したライン１０１を示している。図２（ｃ）に示すように、ＰＭセンサ４１の一対の電極４１３ａ、４１３ｂ間に一定の直流電圧Ｖｄを印加する電圧源４１５が設けられる。基板４１２は絶縁体で構成されており、二つの電極４１３ａ、４１３ｂは離間されているので、ＰＭが付着されていない状態では、それら電極４１３ａ、４１３ｂ間は絶縁されている。
【００３６】
二つの電極４１３ａ、４１３ｂ間にＰＭが付着したとしても直ちに通電されるわけではない。つまり、ＰＭ付着量が少ないうち（図２（ｄ）の不感質量の範囲）は電極４１３ａ、４１３ｂ間は通電されないで、この場合は、ＰＭセンサ４１の出力は発生しない。その後、時間の経過にともなって一定の量以上のＰＭが付着すると、ＰＭはカーボン粒子から構成されており導電性を有するので、二つの電極４１３ａ、４１３ｂ間の抵抗が小さくなって、電極４１３ａ、４１３ｂ間が通電される。通電時に電極４１３ａ、４１３ｂ間に流れる電流をＩ１とすると、図２（ｃ）に示すように、その電流Ｉ１が流れるライン上には電流検出用の抵抗Ｒ１（シャント抵抗）が設けられている。そして、そのシャント抵抗Ｒ１の両端電圧を測定することで、電流Ｉ１に応じた出力（検出値）を得ることができる。
【００３７】
また、基板４１２へのＰＭ付着量が多くなるほど電極４１３ａ、４１３ｂ間に流れる電流Ｉ１が大きくなるので、図２（ｄ）のライン１０１が示すように、ＰＭ付着量が多くなるほどＰＭセンサ４１の出力が大きくなっていく。そして、ＰＭ付着量と排気中のＰＭ量とは相関していると考えられるので、ＰＭセンサ４１の出力から排気中のＰＭ量を検出することができる。なお、図２（ｄ）では、説明の便宜のために、ＰＭ付着量に対して直線的に出力が変化するライン１０１を示しているが、実際は直線的に出力が変化するとは限らない。
【００３８】
また、基板４１２に付着できるＰＭは有限であるので、基板４１２へのＰＭ付着量が一定以上になるとＰＭセンサ４１の出力が飽和する。そこで、制御回路４１６は、定期的に、ヒータ４１４で基板４１２を加熱して、基板４１２に付着したＰＭを燃焼除去している（ＰＭセンサ４１の再生）。なお、制御回路４１６は、ＰＭが燃焼除去される温度として例えば約７００℃で基板４１２を加熱している。この場合、図２（ｄ）に示す点Ｐ１でＰＭセンサ４１の再生が行われたとすると、ＰＭセンサ４１の出力は点Ｐ１から初期値（ゼロ）にリセットされる。
【００３９】
また、ＰＭセンサ４１では、電極４１３ａ、４１３ｂ間の静電容量変化も検出できるようになっている。具体的には、電圧源４１５（図２（ｃ）参照）で交流電圧も印加できるようになっており、その交流電圧によって電極４１３ａ、４１３ｂ間の静電容量に応じた検出値が出力される。
【００４０】
以上では、ＰＭセンサ４１の基板４１２にはＰＭ以外の成分は付着しないものとして説明したが、実際は、基板４１２にＰＭ以外の成分が付着する場合がある。具体的には、ＰＭ以外の成分として、例えば排気通路２１を構成する金属粒子などの導通成分や非導通成分としてのアッシュ（Ａｓｈ）がある。なお、アッシュとは、エンジンオイルに由来する成分であって、具体的には、エンジンオイルに含まれる成分がエンジン１０で燃焼されずに排出されたものである。そして、これら導通成分や非導通成分が基板４１２に付着すると、その付着量によってはＰＭセンサ４１の出力に影響を及ぼす。ここで、図３は、ＰＭ以外に導通成分が付着した場合に、ＰＭセンサ４１の出力がどのように変化するかを説明する図である。具体的には、図３（ａ）は、電極４１３ａ、４１３ｂ間に導通成分５１が付着した状態を模式的に示した図である。なお、図３（ａ）の図示方向は、図２（ｂ）のＢ−Ｂ断面に対応している。また、図３（ｂ）は、導通成分が付着した場合のＰＭセンサ４１の出力（ＰＭ付着量に対する出力変化を示したライン１２０）を示している。なお、図３（ｂ）には、導通成分が付着していないとき（正常時）のＰＭセンサ４１の出力（ＰＭ付着量に対するＰＭセンサ４１の出力変化を示したライン１１０）も示している。
【００４１】
図３（ａ）に示すように、電極４１３ａ、４１３ｂ間に導通成分５１が付着すると、その導通成分５１によって電極４１３ａ、４１３ｂ間が通電しやすくなる。よって、導通成分５１が付着していないときよりも少量のＰＭで電極４１３ａ、４１３ｂ間が通電する。つまり、図３（ｂ）に示すように、導通成分が付着したときには、正常時のＰＭ付着量ｘ１よりも少ないＰＭ付着量ｘ２でＰＭセンサ４１の出力が発生する。別の言い方をすると、ＰＭセンサ４１の出力が発生するタイミング（電極４１３ａ、４１３ｂ間が通電するタイミング）が正常時よりも早くなる。また、通電時においては、電極４１３ａ、４１３ｂ間に流れる電流Ｉ２は、正常時に流れる電流Ｉ１よりも大きくなる。つまり、図３（ｂ）に示すように、ＰＭ付着量が同一であっても、導通成分付着時のＰＭセンサ４１の出力は、正常時の出力よりも大きくなる。なお、ＰＭセンサ４１の出力が発生するタイミング（通電タイミング）がどの程度早くなるか、ＰＭセンサ４１の出力がどの程度大きくなるかは、基板４１２に付着した導通成分の量（導通成分付着量）によって決まると考えられる。
【００４２】
次に、非導通成分としてのアッシュが基板４１２に付着したときの影響について説明する。ここで、図４は、アッシュが付着した場合に、ＰＭセンサ４１の出力がどのように変化するかを説明する図である。具体的には、図４（ａ）は、電極４１３ａ、４１３ｂ間にアッシュ５２が付着した状態を模式的に示した図である。また、図４（ｂ）は、アッシュが付着した場合のＰＭセンサ４１の出力（ＰＭ付着量に対する出力変化を示したライン１３０）を示している。なお、図４（ｂ）には、アッシュが付着していないとき（正常時）のＰＭセンサ４１の出力（ＰＭ付着量に対する出力変化を示したライン１１０）も示している。
【００４３】
図４（ａ）に示すように、電極４１３ａ、４１３ｂ間にアッシュ５２が付着すると、そのアッシュ５２によって電極４１３ａ、４１３ｂ間が通電しにくくなる。よって、アッシュ５２が付着していないときよりも多量のＰＭが付着しないと、電極４１３ａ、４１３ｂ間は通電しない。つまり、図４（ｂ）に示すように、アッシュが付着したときには、正常時のＰＭ付着量ｘ１よりも多いＰＭ付着量ｘ３でＰＭセンサ４１の出力が発生する。別の言い方をすると、ＰＭセンサ４１の出力が発生するタイミング（電極４１３ａ、４１３ｂ間が通電するタイミング）が正常時よりも遅くなる。また、通電時においては、電極４１３ａ、４１３ｂ間に流れる電流Ｉ３は、正常時に流れる電流Ｉ１よりも小さくなる。つまり、図４（ｂ）に示すように、ＰＭ付着量が同一であっても、アッシュ付着時のＰＭセンサ４１の出力は、正常時の出力よりも小さくなる。なお、ＰＭセンサ４１の出力が発生するタイミング（通電タイミング）がどの程度遅くなるか、ＰＭセンサ４１の出力がどの程度小さくなるかは、基板４１２に付着したアッシュの量（非導通成分付着量）によって決まると考えられる。
【００４４】
以上のように、基板４１２にＰＭ以外の成分（導通成分、アッシュ）が付着すると、ＰＭセンサ４１の出力が変化してしまうので、その出力に基づいて排気中のＰＭ量を算出したり、ＤＰＦ３０の故障の有無を判定したりすると、正確な算出、判定ができなくなってしまう。そこで、本発明では、ＰＭ以外の成分が付着した場合には、ＰＭセンサ４１の出力を補正している。その補正方法については後に詳細に説明する。
【００４５】
図１の説明に戻り、エンジンシステム１には、ＤＰＦ３０の前後差圧を検出する差圧センサ４２が設けられている。その差圧センサ４２は、一端側がＤＰＦ３０上流の排気通路２１に、他端側はＤＰＦ３０下流の排気通路２１にそれぞれ接続される。また、排気通路２１のＤＰＦ３０の上流側には、排気温を検出する排気温センサ４３が設けられている。エンジンシステム１の吸気通路２２には、新気量を検出するエアフロメータ４４やエンジン１０に取り込まれる新気量の増減を調整するスロットル弁４５（吸気絞り弁）が設けられている。また、エンジンシステム１には、エンジン１０の回転数を検出する回転数センサ４６が設けられている。その回転数センサ４６は、例えばエンジン１０から連結されたクランク１２の回転角度を計測するクランク角センサとすればよい。また、エンジンシステム１には、エンジンシステム１が搭載された車両の走行距離（現時点までの総走行距離）の情報が記憶された走行距離メモリ４７が設けられている。車両の走行距離は、例えば、車輪の回転を計測するロータリーエンコーダの計測値に基づいて算出され、算出された走行距離の情報が走行距離メモリ４７に逐次記憶されるようになっている。それら各センサ４１〜４６やメモリ４７は後述するＥＣＵ６０に接続されている。
【００４６】
エンジンシステム１は、エンジンシステム１の全体制御を司るＥＣＵ６０を備えている。そのＥＣＵ６０は、通常のコンピュータの構造を有するものとし、各種演算を行うＣＰＵ（図示外）や各種情報が記憶されたメモリ６１を備えている。ＥＣＵ６０は、例えば、上記各種センサからの検出信号を基に運転状態を検出し、運転状態に応じた最適な燃料噴射量、噴射時期、噴射圧等を算出して、エンジン１０への燃料噴射を制御する。また、ＥＣＵ６０は、ＰＭセンサ４１の出力を補正する補正処理を実行し、さらに、補正後のＰＭセンサ４１の出力に基づいてＤＰＦ３０の故障を検出する故障検出処理を実行する。以下では、先ず、ＰＭセンサ４１の出力を補正する補正処理の詳細を説明する。
【００４７】
図５は、ＰＭセンサ４１（基板４１２）に、ＰＭ以外の導通成分が付着した場合におけるＰＭセンサ４１の出力を補正する補正処理１の手順を示したフローチャートである。以下、図５を参照して、導通成分付着時の補正について説明する。なお、図５の処理は、ＤＰＦ３０の故障の検出時など、ＰＭセンサ４１の出力が必要な時に実行される。先ず、ＰＭセンサ４１の制御回路４１６（図２（ａ）に指示をして、ヒータ４１４で基板４１２を約７００℃まで加熱させる（Ｓ１１）。つまり、基板４１２に付着したＰＭを燃焼除去して、ＰＭセンサ４１の再生を行う（Ｓ１１）。
【００４８】
ここで、図６は、Ｓ１１の処理によって、ＰＭセンサ４１の出力がどのように変化するかを説明する図であり、具体的には、ＰＭ付着量に対するＰＭセンサ４１の出力のライン１２０を示している。ＰＭセンサ４１の再生が行われると、基板４１２からＰＭが除去される一方で、約７００℃の加熱でも燃焼されなかったＰＭ以外の導通成分が基板４１２に残る。そのため、例えば、図６の点Ｐ２で、ＰＭセンサ４１の再生が行われたとすると、再生後のＰＭセンサ４１の出力（ライン１２１）は初期値（ゼロ）に戻らない。そこで、次いで、再生後のＰＭセンサ４１の出力ｙ０（除去後検出値）を確認する（Ｓ１２）。具体的には、基板４１２に付着した導通成分によって、電極４１３ａ、４１３ｂ間に静電容量が発生するので、その静電容量をＰＭセンサ４１の出力ｙ０として取得する（Ｓ１２）。より具体的には、電圧源４１５（図２（ｃ）参照）で、電極４１３ａ、４１３ｂ間に交流電圧を印加する。すると、電極４１３ａ、４１３ｂ間には静電容量に応じた電流が流れるので、その電流に相当する値を、再生後のＰＭセンサ４１の出力ｙ０として取得する（Ｓ１２）。このように、静電容量を検出することで、電極４１３ａ、４１３ｂ間の抵抗が大きい場合（電極４１３ａ、４１３ｂ間が通電する程度の導通成分が付着していない場合）であっても、導通成分が付着していることを示した情報を得ることができる。
【００４９】
次いで、Ｓ１２で確認した再生後の出力ｙ０に基づいて、ＰＭセンサ４１（基板４１２）に付着している導通成分の量ｚ（導通成分付着量）を推定する（Ｓ１３）。再生後の出力ｙ０と導通成分付着量ｚとは相関があり、具体的には、再生後の出力ｙ０が大きいほど導通成分付着量ｚが多くなると考えられる。そのため、Ｓ１３では、例えば図７に示す再生後の出力ｙ０に対する導通成分付着量ｚのマップ２１０を予めメモリ６１（図１参照）に記憶しておく。そして、そのマップ２１０を参照して、今回の出力ｙ０に対応する導通成分付着量ｚを求める。なお、図７では、再生後の出力ｙ０に対して直線的に導通成分付着量ｚが変化するマップ２１０を示しているが、実際は、直線的に変化するとは限らない。
【００５０】
次いで、Ｓ１３で推定した導通成分付着量ｚに基づいて、ＰＭセンサ４１の出力をどの程度補正するかを示した補正係数ｋ１を算出する（Ｓ１４）。導通成分付着量ｚが多くなるほど、電極４１３ａ、４１３ｂ間が通電しやすくなってＰＭセンサ４１の出力が大きくなる。つまり補正すべき量（補正係数ｋ１）が大きくなると考えられる。そのため、Ｓ１４では、例えば図８に示す導通成分付着量ｚに対する補正係数ｋ１のマップ２２０を予めメモリ６１（図１参照）に記憶しておく。そして、そのマップ２２０を参照して、今回の導通成分付着量ｚに対応する補正係数ｋ１を求める。なお、図８では、導通成分付着量ｚに対して直線的に補正係数ｋ１が変化するマップ２２０を示しているが、実際は、直線的に変化するとは限らない。
【００５１】
次いで、ＰＭセンサ４１の出力（図３（ｂ）のライン１２０）に補正係数ｋ１を乗算して、その出力を小さくする方向に補正する（Ｓ１５）。これによって、導通成分が付着していないときの出力（図３（ｂ）のライン１１０）に補正できる。その後、図５のフローチャートの処理を終了する。なお、以上では、補正係数ｋ１で補正する例について説明したが、Ｓ１４ではＰＭセンサ４１の出力の補正量を算出し、Ｓ１５でその補正量だけ出力を減算しても良い。
【００５２】
次に、ＰＭセンサ４１（基板４１２）に、非導通成分としてのアッシュが付着した場合におけるＰＭセンサ４１の出力の補正について説明する。図９は、その出力を補正する補正処理２の手順を示したフローチャートである。なお、図９の処理は、ＤＰＦ３０の故障の検出時など、ＰＭセンサ４１の出力が必要な時に実行される。先ず、エンジン１０から排出されるアッシュの排出量を推定する（Ｓ２１）。アッシュは、エンジンオイルに含まれる成分がエンジン１０で燃焼されずに排出されるものであり、エンジン１０の運転状態に依るところが大きい。そこで、Ｓ２１では、例えばエンジン１０の運転状態に基づいてアッシュの排出量を推定する。具体的には、図１０（ａ）に示すように、エンジン１０の運転状態としてのエンジン１０の回転数ＮＥ及び燃料噴射量Ｑに対するアッシュの排出量のマップ３０１（対応関係）を予めメモリ６１（図１参照）に記憶しておく。そして、そのマップ３０１を参照して、今回の回転数ＮＥ及び燃料噴射量Ｑに対応するアッシュの排出量を求める。なお、エンジン１０の回転数ＮＥは、回転数センサ４６（図１参照）からの検出値に基づいて算出する。また、燃焼噴射量Ｑは、インジェクタ１１に対する指令値を用いる。
【００５３】
なお、車両の走行距離が長くなるほど、エンジン１０から排出されるアッシュの積算排出量が増えていく。そこで、Ｓ２１では、車両の走行距離に基づいてアッシュの排出量（積算値）を算出するようにしても良い。具体的には、図１０（ｂ）に示すように、走行距離に対するアッシュの排出量のマップ３０２（対応関係）を予めメモリ６１に記憶しておく。そして、そのマップ３０２を参照して、現時点の走行距離に対応するアッシュの排出量を求める。車両の走行距離は、走行距離メモリ４７に記憶された走行距離の情報を用いる。なお、図１０（ｂ）では、走行距離に対して直線的にアッシュの排出量が変化するマップ３０２を示している。
【００５４】
次いで、ＤＰＦ３０が故障していない（正常）場合におけるそのＤＰＦ３０によるアッシュの捕集率を推定する（Ｓ２２）。ＤＰＦ３０はＰＭを捕集するものであるが、アッシュも捕集し得る。このＳ２２では、例えばＤＰＦ３０に堆積しているＰＭやアッシュの堆積量に基づいてアッシュの捕集率を推定する。ここで、図１１は、ＰＭ及びアッシュの堆積量とアッシュの捕集率との関係を示したライン３１０を示している。そのライン３１０が示すように、ＤＰＦ３０への堆積量が少ない領域Ｂ（図１１参照）においては、アッシュの捕集率はそれほど高くなっておらず、堆積量の増加にしたがって捕集率が増加する傾向とされている。これは、ＰＭやアッシュがＤＰＦ３０に捕集されると、その捕集されたＰＭ、アッシュが別のＰＭ、アッシュを捕集するという性質に基づくものである。つまり、堆積量が少ないと、捕集されたＰＭ、アッシュによって別のＰＭ、アッシュが捕集されるということが少なくなるので、捕集率は低くなると考えられる。その領域Ｂを超えると、捕集率は一定のレベル（例えば８０％）に維持されている。Ｓ２２では、図１１のライン３１０（堆積量に対するアッシュの捕集率のマップ）を予め記憶しておく。そして、そのマップ３１０を参照して、現在の堆積量に対応するアッシュの捕集率を求める。なお、ＤＰＦ３０に堆積しているＰＭ及びアッシュの堆積量はＤＰＦ３０の前後差圧と相関を有すると考えられので、その前後差圧に基づいて堆積量を算出すれば良い。ＤＰＦ３０の前後差圧は、差圧センサ４２（図１参照）の検出値を用いる。
【００５５】
次いで、Ｓ２１で推定したアッシュの排出量とＳ２２で推定した捕集率とに基づいて、ＤＰＦ３０をすり抜けたアッシュのすり抜け量を推定する（Ｓ２３）。次いで、Ｓ２３で推定したアッシュのすり抜け量に基づいて、ＰＭセンサ４１（基板４１２）に付着したアッシュの付着量ｗを推定する（Ｓ２４）。具体的には、例えばアッシュのすり抜け量に予め定められた係数を乗算することで、アッシュの付着量ｗを推定する。なお、基板４１２にどの程度付着するかは、基板４１２の温度及び排気温（厳密にはそれら温度差）によって変化すると考えられる。具体的には、基板４１２の温度のほうが排気温より高ければ、基板４１２から離れる方向に熱泳動による力が作用するので、基板４１２への付着率が小さくなると考えられる。反対に、排気温のほうが高ければ基板４１２への付着率が大きくなると考えられる。そこで、Ｓ２４では、その熱泳動による影響を考慮して、アッシュの付着量ｗを推定するようにしても良い。基板４１２の温度は、例えばヒータ４１４（図２（ａ）参照）の抵抗値に基づいて推定すれば良い。また、排気温は、排気温センサ４３（図１参照）の検出値に基づいて推定すれば良い。
【００５６】
さらに、基板４１２にどの程度付着するかは、排気流量によっても変化すると考えられる。具体的には、排気流量が大きいと、排気の流速が速くなり、その結果、基板４１２への付着率が小さくなると考えられる。そこで、Ｓ２４では、排気流量を考慮して、アッシュの付着量ｗを推定するようにしても良い。排気流量を算出するには、先ず、エアフロメータ４４によって吸気量を算出する。そして、その吸気量を、排気温センサ４３で検出される排気温に応じた排気の膨張分や、圧力センサ（図示外）で検出される圧力に応じた排気の圧縮分で補正することで、排気流量（体積流量）を算出すれば良い。
【００５７】
次いで、Ｓ２４で推定したアッシュの付着量ｗに基づいて、ＰＭセンサ４１の出力をどの程度補正するかを示した補正係数ｋ２を算出する（Ｓ２５）。アッシュの付着量ｗが多くなるほど、電極４１３ａ、４１３ｂ間が通電しにくくなってＰＭセンサ４１の出力が小さくなる。つまり補正すべき量（補正係数ｋ２）が大きくなると考えられる。そのため、Ｓ２５では、例えば図１２に示すアッシュの付着量ｗに対する補正係数ｋ２のマップ３２０を予めメモリ６１（図１参照）に記憶しておく。そして、そのマップ３２０を参照して、今回のアッシュの付着量ｗに対応する補正係数ｋ２を求める。なお、図１２では、アッシュの付着量ｗに対して直線的に補正係数ｋ２が変化するマップ３２０を示しているが、実際は、直線的に変化するとは限らない。
【００５８】
次いで、ＰＭセンサ４１の出力（図４（ｂ）のライン１３０）に補正係数ｋ２を乗算して、その出力を大きくする方向に補正する（Ｓ２６）。これによって、アッシュが付着していないときの出力（図４（ｂ）のライン１１０）に補正できる。その後、図９のフローチャートの処理を終了する。なお、以上では、補正係数ｋ２で補正する例について説明したが、Ｓ２５ではＰＭセンサ４１の出力の補正量を算出し、Ｓ２６でその補正量だけ出力を加算しても良い。
【００５９】
以上説明したように、図５の補正処理１及び図９の補正処理２を実行することで、基板４１２に導通成分及び非導通成分（アッシュ）が付着していたとしても、それら成分が付着していないときの出力に補正することができる。よって、補正後のＰＭセンサ４１の出力に基づいて、排気中のＰＭ量を正確に推定できるとともに、ＤＰＦ３０の故障の有無を正確に判定することができる。次に、ＤＰＦ３０の故障の有無の判定方法について説明する。図１３は、ＥＣＵ６０が実行する、ＤＰＦ３０の故障を検出する故障検出処理の手順を示したフローチャートである。なお、図１３のフローチャートの処理は、例えばＥＣＵ６０起動時に開始され、その後定期的に実行される。
【００６０】
先ず、先に説明した補正処理１（図５参照）及び補正処理２（図９参照）を実行して、ＰＭセンサ４１の出力を補正する（Ｓ３１）。次いで、補正後のＰＭセンサ４１の出力に基づいて、ＤＰＦ３０の故障の有無を判定する（Ｓ３２）。具体的には、ＰＭセンサ４１の出力が発生するタイミング（電極４１３ａ、４１３ｂ間が通電する通電タイミング）に基づいて、ＤＰＦ３０の故障の有無を判定する。ここで、図１４は、その判定の考え方を説明する図であり、具体的には、時間に対するＰＭセンサ４１の出力変化を示している。なお、図１４の横軸の時間は、ＰＭセンサ４１が再生されてからの時間である。ＤＰＦ３０が故障すると、ＤＰＦ３０を通過するＰＭ量が多くなるので、ＰＭセンサ４１の基板４１２にはより早く多くのＰＭが付着する。つまり、ＤＰＦ３０が故障すると、電極４１３ａ、４１３ｂ間が通電する通電タイミングが早くなって、その結果、ＰＭセンサ４１の出力が早く発生する。そこで、Ｓ３２では、所定のタイミングよりも早く出力が発生した場合にＤＰＦ３０が故障していると判定し、遅く出力が発生した場合にＤＰＦ３０は故障していない（正常）と判定する。
【００６１】
なお、ここで言う「ＤＰＦ３０の故障」とは、具体的には、故障によりＤＰＦ３０の捕集率が著しく低下し、ＯＢＤ（Ｏｎ−ｂｏａｒｄ−ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ）の規制値を満足することができない場合を言う。ＯＢＤの規制値は、ＥＵＲＯ６等の法による規制値より厳しめに設定される。例えば、特定の走行モードにおいて、法による規制値がＰＭ＝４．５ｍｇ／ｋｍとしたときに、ＯＢＤの規制値は例えばその２倍のＰＭ＝９．０ｍｇ／ｋｍに設定される。そこで、図１４に示すように、故障の有無を分ける閾値として、ＯＢＤの規制値（ＰＭ＝９．０ｍｇ／ｋｍ）のライン７０１を設定する。そして、ＰＭセンサ４１の出力が閾値のライン７０１よりも左側のライン７０２で示される場合、つまり通電タイミングｔ１が閾値の通電タイミングｔ０より早い場合には、ＤＰＦ３０が故障していると判定する（Ｓ３２）。この場合には、例えば故障している旨をユーザに報知する。これに対し、ＰＭセンサ４１の出力が閾値のライン７０１よりも右側のライン７０３で示される場合、つまり通電タイミングｔ２が閾値の通電タイミングｔ０より遅い場合には、ＤＰＦ３０は故障していない（正常である）と判定する（Ｓ３２）。
【００６２】
なお、Ｓ３１の補正処理を行っていないとすると、ＰＭ以外の導通成分がＰＭセンサ４１に付着していることによって、ＰＭセンサ４１の出力が、正常時のライン７０３から故障時のライン７０２に変化してしまう場合がある。この場合には、ＤＰＦ３０が正常であるにもかかわらず故障していると誤判定してしまう。反対に、ＰＭセンサ４１にアッシュ成分が付着していることによって、ＰＭセンサ４１の出力が、故障時のライン７０２から正常時のライン７０３に変化してしまう場合がある。この場合には、ＤＰＦ３０が故障しているにもかかわらず正常であると誤判定をしてしまう。本発明では、Ｓ３１で補正処理を行っているので、そのような誤判定を防止できる。Ｓ３２の処理の後、図１３のフローチャートの処理を終了する。
【００６３】
このように、ＰＭセンサ４１の出力が発生するタイミングでＤＰＦ３０の故障の有無を判定することで、精度良くその判定をすることができる。これに対し、ＰＭセンサ４１の出力の絶対値に基づいてＤＰＦ３０の故障の有無を判定すると、電極４１３ａ、４１３ｂ間に付着したＰＭの電気抵抗は温度の影響によって大きく変化するので、誤判定をする場合がある。
【００６４】
なお、本発明に係る粒子状物質検出装置及びパティキュレートフィルタの故障検出装置は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない限度で種々変形することができる。例えば、上記実施形態では、ＤＰＦの故障を検出するためにＰＭセンサを使用していたが、ＤＰＦの上流側にＰＭセンサを設けて、そのＰＭセンサの出力に基づいてＤＰＦに堆積しているＰＭの堆積量を推定するようにしても良い。これによれば、ＰＭセンサの出力が補正されるので、ＰＭの堆積量を正確に推定できる。
【００６５】
なお、上記実施形態において、図５のＳ１１の処理を実行するＥＣＵ６０及びヒータ４１４が本発明の「除去手段」に相当する。図５のＳ１２及びＳ１３の処理を実行するＥＣＵ６０が本発明の「第一の付着判断手段」に相当する。図５のＳ１４及びＳ１５の処理を実行するＥＣＵ６０が本発明の「第一の補正手段」に相当する。図５のＳ１２の処理を実行するＥＣＵ６０が本発明の「検出値取得手段」に相当する。図５のＳ１３の処理を実行するＥＣＵ６０が本発明の「第一の付着量推定手段」に相当する。図９のＳ２１の処理を実行するＥＣＵ６０が本発明の「排出量推定手段」、「運転状態取得手段」及び「走行距離取得手段」に相当する。図９のＳ２１〜Ｓ２４の処理を実行するＥＣＵ６０が本発明の「第二の付着判断手段」に相当する。図９のＳ２５及びＳ２６を実行するＥＣＵ６０が本発明の「第二の補正手段」に相当する。図９のＳ２２の処理を実行するＥＣＵ６０が本発明の「捕集率推定手段」に相当する。図９のＳ２３の処理を実行するＥＣＵ６０が本発明の「すり抜け量推定手段」に相当する。図９のＳ２４の処理を実行するＥＣＵ６０が本発明の「第二の付着量推定手段」に相当する。メモリ６１が本発明の「第一の対応関係記憶手段」及び「第二の対応関係記憶手段」に相当する。図１３のＳ３２の処理を実行するＥＣＵ６０が本発明の「故障有無判定手段」に相当する。
【符号の説明】
【００６６】
１ エンジンシステム
１０ ディーゼルエンジン（内燃機関）
２１ 排気通路
３０ ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）
４１ ＰＭセンサ
４１１ カバー
４１１ａ 孔
４１２ 基板
４１３、４１３ａ、４１３ｂ 電極
４１４ ヒータ
４１５ 電圧源
４１６ 制御回路
６０ ＥＣＵ
６１ メモリ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気中の粒子状物質を検出する粒子状物質検出装置及び粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタの故障検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される煤を抑制するために、煤を構成する粒子状物資（ＰＭ）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ、パティキュレートフィルタ）が排気通路に設けられることがある。そのＤＰＦは、ＤＰＦに堆積したＰＭを燃焼除去する再生処理が定期的に行われることで、繰り返し使用できるようになっている。しかし、その再生処理などが原因でＤＰＦが過昇温する場合があり、その過昇温が原因でＤＰＦが溶損したり割れたりすること（ＤＰＦの故障）がある。ＤＰＦが故障すると、そのＤＰＦを通過してしまうＰＭが多くなってしまうので、排ガス規制を満たさなくおそれがでてくる。また、近年、車両に搭載されるコンピュータが行う自己故障診断（ＯＢＤ：Ｏｎ−ｂｏａｒｄ−ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ）の要請により、ＤＰＦの故障を検出する故障検出装置の開発が望まれている。そして、従来、その故障検出装置として、ＰＭを検出する電極式のＰＭセンサ（特許文献１、２参照）を利用した故障検出装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
電極式のＰＭセンサは、一対の電極が形成された絶縁体の付着部を有する。そのＰＭセンサは、排気通路に設けられ、一対の電極間に電圧が印加されて使用される。排気に含まれるＰＭは、ＰＭセンサの付着部に付着する。ＰＭはカーボン粒子から構成されており導電性を有するので、付着部にＰＭが一定以上付着すると電極間に電流が流れる（通電する）。その電流の値は、ＰＭの付着量に応じた値、つまり、排気に含まれるＰＭ量に応じた値となるので、その電流値（電流値に相当する電極間の抵抗値）を読み取ることでＰＭ量を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１４４５７７号公報
【特許文献２】特開昭６２−３５２５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ＰＭセンサの付着部には、エンジンオイルに由来するアッシュ成分や排気通路を構成する金属成分などＰＭ以外の成分が付着することがある。ＰＭ以外の成分が付着すると、そのＰＭ以外の成分によって電極間の電気的特性が変化するので、ＰＭセンサが通電するタイミングや、ＰＭセンサから出力される検出値が変化してしまう。つまり、ＰＭ量の検出精度が低下してしまう。また、ＰＭ以外の成分が付着したＰＭセンサを用いてパティキュレートフィルタの故障の有無を判定しようとすると、故障であるにもかかわらず正常であると判定したり、逆に正常であるにもかかわらず故障であると判定したりする誤判定をするおそれがある。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、ＰＭセンサの付着部にＰＭ以外の成分が付着した場合であってもＰＭを精度良く検出できる粒子状物質検出装置及びパティキュレートフィルタの故障の有無を精度良く判定できるパティキュレートフィルタの故障検出装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の粒子状物質検出装置は、内燃機関の排気通路に設けられ、一対の電極が形成された絶縁体の付着部を有し、排気中の粒子状物質が前記付着部に一定以上付着したときに前記一対の電極間が通電して、その通電時に前記付着部に付着した粒子状物質の量に応じた検出値を出力するＰＭセンサと、
前記付着部に付着した粒子状物質を除去する除去手段と、
前記除去手段による粒子状物質の除去後に前記ＰＭセンサから出力される検出値である除去後検出値に基づいて、前記付着部に粒子状物質以外の導通成分が付着しているかを判断する第一の付着判断手段と、
前記第一の付着判断手段が前記導通成分が前記付着部に付着していると判断した場合に、前記検出値を所定値分小さい値に補正する第一の補正手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、除去手段によって、付着部に付着した粒子状物質が除去される。ここで、付着部に、粒子状物質以外の導通成分が付着している場合には、その導通成分が電極間を通電させる方向に働くので、ＰＭセンサの出力（除去後検出値）が初期値（粒子状物質が付着していないときの値）に戻らない。よって、第一の付着判断手段は、その除去後検出値を確認することで、付着部に、粒子状物質以外の導通成分が付着しているかを判断することができる。また、付着部に導通成分が付着している場合には、その導通成分によって電極間が通電しやすくなるので、ＰＭセンサの通電タイミングが早くなり、粒子状物質の付着量が同一であってもＰＭセンサの検出値が大きくなる。本発明では、付着部に導通成分が付着している場合には、第一の補正手段が、検出値を所定値分小さい値に補正するので、導通成分の付着によって大きくなった検出値を元の大きさの側に戻すことができる。よって、付着部に導通成分が付着した場合であっても、粒子状物質を精度良く検出できる。
【０００９】
また、本発明の粒子状物質検出装置は、内燃機関の排気通路に設けられ、一対の電極が形成された絶縁体の付着部を有し、排気中の粒子状物質が前記付着部に一定以上付着したときに前記一対の電極間が通電して、その通電時に前記付着部に付着した粒子状物質の量に応じた検出値を出力するＰＭセンサと、
前記内燃機関から排出される所定の非導通成分の排出量を推定する排出量推定手段を含み、その排出量推定手段が推定した前記非導通成分の排出量に基づいて、前記付着部に前記非導通成分が付着しているかを判断する第二の付着判断手段と、
前記第二の付着判断手段が前記非導通成分が前記付着部に付着していると判断した場合に、前記検出値を所定値分大きい値に補正する第二の補正手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
ＰＭセンサの付着部には内燃機関から排出された所定の非導通成分が付着する場合があり、その非導通成分の付着は、内燃機関から排出される非導通成分の排出量と相関があると考えられる。本発明によれば、排出量推定手段が、内燃機関から排出される所定の非導通成分の排出量を推定するので、第二の付着判断手段は、その非導通成分の排出量に基づいて、付着部に非導通成分が付着しているかを判断することができる。また、付着部に非導通成分が付着している場合には、その非導通成分によって電極間が通電しにくくなるので、ＰＭセンサの通電タイミングが遅くなり、粒子状物質の付着量が同一であってもＰＭセンサの検出値が小さくなる。本発明では、付着部に非導通成分が付着している場合には、第二の補正手段が、検出値を所定値分大きい値に補正するので、非導通成分の付着によって小さくなった検出値を元の大きさの側に戻すことができる。よって、付着部に非導通成分が付着した場合であっても、粒子状物質を精度良く検出できる。
【００１１】
また、本発明における第一の付着判断手段は、除去後検出値に基づいて、付着部に付着した導通成分の量である導通成分付着量を推定する第一の付着量推定手段を含み、
第一の補正手段は、第一の付着量推定手段が推定した導通成分付着量に応じた分だけ検出値を小さい値に補正することを特徴とする。
【００１２】
これによれば、付着部に付着している導通成分の量（導通成分付着量）とＰＭセンサの検出値（除去後検出値）とは相関を有すると考えられるので、第一の付着量推定手段は、除去後検出値に基づいて導通成分付着量を推定することができる。そして、第一の補正手段は、導通成分付着量に応じた分だけ検出値を小さくするので、導通成分付着量の分だけ大きくなった検出値を元の大きさに戻すことができる。
【００１３】
また、本発明におけるＰＭセンサは、付着部を加熱するヒータを有し、
除去手段は、ヒータを制御して、粒子状物質が燃焼される温度まで付着部を加熱させるものであることを特徴とする。これによって、付着部に付着した粒子状物質を燃焼除去することができる。
【００１４】
また、本発明における第一の付着判断手段は、除去手段による粒子状物質の除去後に一対の電極間に交流電圧を印加することで除去後検出値を取得する検出値取得手段を含むことを特徴とする。
【００１５】
ＰＭセンサの一対の電極間に導通成分が付着している場合には、導通成分付着量に応じた静電容量が電極間に発生する。検出値取得手段は、一対の電極間に交流を印加しているので、発生した静電容量を除去後検出値として取得することができる。これによって、導通成分付着量が、電極間が通電されない一定量に満たない場合であっても、その導通成分付着量が反映された除去後検出値を取得することができる。
【００１６】
また、本発明における排気通路には排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタが設けられ、
ＰＭセンサはパティキュレートフィルタの下流に設けられたことを特徴とする。これによって、パティキュレートフィルタを通過した粒子状物質を検出できる。
【００１７】
また、本発明における第二の付着判断手段は、非導通成分の排出量に基づいて、付着部に付着した非導通成分の量である非導通成分付着量を推定する第二の付着量推定手段を含み、
第二の補正手段は、第二の付着量推定手段が推定した非導通成分付着量に応じた分だけ検出値を大きい値に補正することを特徴とする。
【００１８】
これによれば、内燃機関から排出された非導通成分の排出量と付着部に付着している非導通成分の量（非導通成分付着量）とは相関を有すると考えられるので、第二の付着量推定手段は、非導通成分の排出量に基づいて非導通成分付着量を推定することができる。非導通成分付着量に応じた分だけ検出値が小さくなると考えられるので、第二の補正手段が、非導通成分付着量に応じた分だけ検出値を大きくすることで、非導通成分付着量の分だけ小さくなった検出値を元の大きさに戻すことができる。
【００１９】
また、本発明において、非導通成分はアッシュであり、
排気通路には排気中の粒子状物質を捕集するとともにアッシュも捕集可能なパティキュレートフィルタが設けられ、
ＰＭセンサは前記パティキュレートフィルタの下流に設けられ、
第二の付着判断手段は、パティキュレートフィルタによるアッシュの捕集率を推定する捕集率推定手段と、
排出量推定手段が推定したアッシュの排出量と捕集率推定手段が推定したアッシュの捕集率とに基づいて、パティキュレートフィルタをすり抜けたアッシュの量であるすり抜け量を推定するすり抜け量推定手段と、を含み、
第二の付着量推定手段は、すり抜け量推定手段が推定したすり抜け量に基づいて、付着部に付着したアッシュの付着量を非導通成分付着量として推定することを特徴とする。
【００２０】
これによれば、ＰＭセンサがパティキュレートフィルタの下流に設けられているので、パティキュレートフィルタを通過した粒子状物質を検出できる。また、第二の付着量推定手段は、付着部に付着したアッシュの付着量を非導通成分付着量として推定するので、付着部にアッシュが付着した場合であっても粒子状物質を精度良く検出できる。
【００２１】
また、本発明において、内燃機関の運転状態と内燃機関から排出されるアッシュの排出量との対応関係が記憶された第一の対応関係記憶手段と、
内燃機関の運転状態を取得する運転条件取得手段と、を備え、
排出量推定手段は、運転状態取得手段が取得した内燃機関の運転状態と第一の対応関係記憶手段に記憶された対応関係とに基づいて、アッシュの排出量を推定することを特徴とする。
【００２２】
アッシュはエンジンオイルに含まれる成分が内燃機関で燃焼されずに排出されたものであるので、アッシュの排出量と内燃機関の運転状態とは相関を有する。本発明によれば、内燃機関の運転状態とアッシュの排出量との対応関係が第一の対応関係記憶手段に記憶されているので、その対応関係を参照することで、内燃機関の運転状態が考慮されたアッシュの排出量を推定することができる。つまり、アッシュの排出量を正確に推定することができる。
【００２３】
また、本発明において、内燃機関が搭載された車両の走行距離と各走行距離を走行するまでに内燃機関から排出されたアッシュの排出量との対応関係が記憶された第二の対応関係記憶手段と、
車両の走行距離を取得する走行距離取得手段と、を備え、
排出量推定手段は、走行距離取得手段が取得した車両の走行距離と第二の対応関係記憶手段に記憶された対応関係とに基づいて、アッシュの排出量を推定することを特徴とする。
【００２４】
アッシュはエンジンオイルに由来するものであるので、車両の走行距離が大きくなるほど、アッシュの積算の排出量が増えていくと考えられる。つまり、車両の走行距離とアッシュの排出量とは相関を有すると考えられる。本発明によれば、車両の走行距離とアッシュの排出量との対応関係が第二の対応関係記憶手段に記憶されているので、その対応関係を参照することで、車両の走行距離が考慮されたアッシュの排出量を推定することができる。つまり、アッシュの排出量を正確に推定することができる。
【００２５】
本発明のパティキュレートフィルタの故障検出装置は、
本発明の粒子状物質検出装置と、
第一の補正手段又は第二の補正手段によって補正されたＰＭセンサの出力が発生するタイミングが、所定タイミングより早い場合にはパティキュレートフィルタが故障していると判定し、所定タイミングより遅い場合にはパティキュレートフィルタは正常であると判定する故障有無判定手段と、を備えることを特徴とする。
【００２６】
本発明の故障検出装置によれば、本発明の粒子状物質検出装置を使用しているので、粒子状物質以外に導通成分や非導通成分がＰＭセンサに付着した場合であっても、パティキュレートフィルタの故障の有無を精度良く判定できる。また、故障有無判定手段は、補正後のＰＭセンサの出力が発生するタイミング、つまりＰＭセンサの通電タイミングに基づいて、パティキュレートフィルタの故障の有無を判定しているので、温度等の影響でＰＭセンサの検出値が変動した場合であっても、正確にその判定をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】エンジンシステム１の構成を示した図である。
【図２】ＰＭセンサ４１の構造や機能を説明する図である。
【図３】ＰＭ以外に導通成分が付着した場合に、ＰＭセンサ４１の出力がどのように変化するかを説明する図である。
【図４】ＰＭ以外に非導通成分が付着した場合に、ＰＭセンサ４１の出力がどのように変化するかを説明する図である。
【図５】導通成分付着によって変化したＰＭセンサ４１の出力を補正する補正処理１を示したフローチャートである。
【図６】再生後のＰＭセンサ４１の出力が初期値に戻らないことを示した図である。
【図７】再生後出力ｙ０と導通成分付着量ｚとの関係を例示した図である。
【図８】導通成分付着量ｚと補正係数ｋ１との関係を例示した図である。
【図９】アッシュ成分付着によって変化したＰＭセンサ４１の出力を補正する補正処理２を示したフローチャートである。
【図１０】エンジン１０の運転状態や走行距離に対するアッシュの排出量のマップを示した図である。
【図１１】ＤＰＦ３０への堆積量とアッシュの捕集率との関係を示した図である。
【図１２】アッシュの付着量ｗと補正係数ｋ２との関係を示した図である。
【図１３】ＤＰＦ３０の故障を検出する故障検出処理を示したフローチャートである。
【図１４】ＤＰＦ３０の故障時、正常時におけるＰＭセンサ４１の出力を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
次に、本発明に係る粒子状物質検出装置及びパティキュレートフィルタの故障検出装置の実施形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明が具現化された車両のエンジンシステム１の構成を示した図である。エンジンシステム１は、内燃機関としてのディーゼルエンジン１０（以下エンジンという）を備えている。そのエンジン１０には、燃焼室内に燃料を噴射するインジェクタ１１が設けられている。エンジン１０は、そのインジェクタ１１から噴射された燃料が燃焼室で自己着火することで、動力を生み出している。
【００２９】
エンジン１０の排気通路２１には、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）３０が設置されている。ＤＰＦ３０は公知の構造のセラミック製フィルタであり、例えば、コーディエライト等の耐熱性セラミックスをハニカム構造に成形して、ガス流路となる多数のセルを入口側または出口側が互い違いとなるように目封じして構成される。エンジン１０から排出された排気は、ＤＰＦ３０の多孔性の隔壁を通過しながら下流へ流れ、その間に排気に含まれるＰＭ（粒子状物質）がＤＰＦ３０に捕集されて次第に堆積する。そのＰＭは、煤を構成するものであり、カーボン粒子から構成されている。
【００３０】
ＤＰＦ３０は無尽蔵にＰＭを捕集できるわけではないので、ＤＰＦ３０に堆積されたＰＭの量（ＰＭ堆積量）が多くなると、堆積されたＰＭを燃焼除去してＤＰＦ３０を再生させる再生処理が実行されるようになっている。その再生処理は、例えば、エンジン１０の動力を得る（出力トルクを生成する）ためになされるメインの燃料噴射（主噴射）から所定時間遅れた時期に１回又は多段噴射のポスト噴射を実行することによって行われる。詳しくは、このポスト噴射により、排気温度を上昇させるとともに、ＤＰＦ３０の上流側に設けられた酸化触媒（ＤＯＣ、図示外）に対して未燃燃料（炭化水素、ＨＣ）を添加してその反応熱でＰＭを燃焼させる。
【００３１】
ＤＰＦ３０の再生処理が原因で、ＤＰＦ３０が過昇温する場合がある。詳しくは、再生処理からアイドル状態に変わったときに、アイドル状態では吸気が絞られているためにＤＰＦ３０内にＰＭ燃焼に伴い発生した熱がこもってしまい、それによって、ＤＰＦ３０が過昇温する場合がある。そして、その過昇温によって、ＤＰＦ３０が溶損したり、ＤＰＦ３０内の温度差による熱応力によってＤＰＦ３０が割れたりすること（ＤＰＦ３０の故障）がある。ＤＰＦ３０が故障すると、ＰＭの捕集能力が落ちてしまい、車外に排出されるＰＭ量が増加してしまう。そこで、本実施形態のエンジンシステム１では、車外に排出されるＰＭ量が所定の基準以上になる場合をＤＰＦ３０の故障として、そのＤＰＦ３０の故障を検出している。その検出方法は後述する。
【００３２】
排気通路２１のＤＰＦ３０よりも下流側２１ａには、ＰＭ量を検出するＰＭセンサ４１が設けられている。ここで、図２は、ＰＭセンサ４１の構造や機能を説明する図である。図２（ａ）は、図１のＰＭセンサ４１付近の領域Ａの拡大図を示している。なお、図２（ａ）では、カバー４１１内に設けられた基板４１２を透視して示している。また、図２（ａ）では、基板４１２を横から見た図を示している。図２（ａ）に示すように、ＰＭセンサ４１は、内部が中空にされたカバー４１１を備えており、そのカバー４１１が排気通路２１ａ内に露出される形で設けられている。そのカバー４１１には、カバー４１１内外を連絡する複数の孔４１１ａが形成されており、排気の一部がそれら孔４１１ａからカバー４１１内に侵入できるようになっている。また、カバー４１１にはカバー４１１内に侵入した排気が排出される排出孔４１１ｂが形成されている。なお、図２（ａ）では、カバー４１１の先端に排出孔４１１ｂが形成されている例を示している。
【００３３】
カバー４１１内には基板４１２が設けられる。その基板４１２はアルミナ等の絶縁体で構成された基板である。図２（ｂ）は、基板４１２の一方の基板面４１２ａ（以下、表面という）を上から見た図を示している。図２（ｂ）に示すように、基板４１２の表面４１２ａには、互いに離間し、かつ対向する形で設けられた一対の電極４１３（電極４１３ａ、４１３ｂ）が設けられている。それら電極４１３ａ、４１３ｂ間には電圧源４１５（図２（ｃ）参照）によって一定の電圧Ｖｄが印加されている。カバー４１１内に侵入した排気に含まれるＰＭの一部は基板４１２の表面４１２ａ（厳密には、電極４１３ａ、４１３ｂ間）に付着する。基板４１２に付着しなかったＰＭは、カバー４１１に形成された排出孔４１１ｂから排出される。
【００３４】
また、基板４１２の他方の基板面４１２ｂ（以下、裏面という）側には、基板４１２を加熱する白金Ｐｔ等の電熱線から構成されたヒータ４１４が設けられている（図２（ａ）参照）。そのヒータ４１４は、基板４１２を加熱して、基板４１２に付着したＰＭを燃焼除去するためのものである。これによって、ＰＭセンサ４１で繰り返しＰＭ量を検出できるようにしている。
【００３５】
電極４１３ａ、４１３ｂ及びヒータ４１４は制御回路４１６（図２（ａ）参照）に接続されている。その制御回路４１６は、電極４１３ａ、４１３ｂ間に流れる電流を測定して排気中のＰＭ量を検出したり、ヒータ４１４の温度を制御したりするものである。ここで、図２（ｃ）は、ＰＭセンサ４１の出力を測定する測定回路を示した図である。なお、その測定回路は制御回路４１６内に構成されている。また、図２（ｄ）は、ＰＭセンサ４１の出力を例示した図であり、具体的には、基板４１２に付着したＰＭ量（ＰＭ付着量）に対するＰＭセンサ４１の出力の変化（ＰＭセンサ４１の出力の時間変化でもある）を示したライン１０１を示している。図２（ｃ）に示すように、ＰＭセンサ４１の一対の電極４１３ａ、４１３ｂ間に一定の直流電圧Ｖｄを印加する電圧源４１５が設けられる。基板４１２は絶縁体で構成されており、二つの電極４１３ａ、４１３ｂは離間されているので、ＰＭが付着されていない状態では、それら電極４１３ａ、４１３ｂ間は絶縁されている。
【００３６】
二つの電極４１３ａ、４１３ｂ間にＰＭが付着したとしても直ちに通電されるわけではない。つまり、ＰＭ付着量が少ないうち（図２（ｄ）の不感質量の範囲）は電極４１３ａ、４１３ｂ間は通電されないで、この場合は、ＰＭセンサ４１の出力は発生しない。その後、時間の経過にともなって一定の量以上のＰＭが付着すると、ＰＭはカーボン粒子から構成されており導電性を有するので、二つの電極４１３ａ、４１３ｂ間の抵抗が小さくなって、電極４１３ａ、４１３ｂ間が通電される。通電時に電極４１３ａ、４１３ｂ間に流れる電流をＩ１とすると、図２（ｃ）に示すように、その電流Ｉ１が流れるライン上には電流検出用の抵抗Ｒ１（シャント抵抗）が設けられている。そして、そのシャント抵抗Ｒ１の両端電圧を測定することで、電流Ｉ１に応じた出力（検出値）を得ることができる。
【００３７】
また、基板４１２へのＰＭ付着量が多くなるほど電極４１３ａ、４１３ｂ間に流れる電流Ｉ１が大きくなるので、図２（ｄ）のライン１０１が示すように、ＰＭ付着量が多くなるほどＰＭセンサ４１の出力が大きくなっていく。そして、ＰＭ付着量と排気中のＰＭ量とは相関していると考えられるので、ＰＭセンサ４１の出力から排気中のＰＭ量を検出することができる。なお、図２（ｄ）では、説明の便宜のために、ＰＭ付着量に対して直線的に出力が変化するライン１０１を示しているが、実際は直線的に出力が変化するとは限らない。
【００３８】
また、基板４１２に付着できるＰＭは有限であるので、基板４１２へのＰＭ付着量が一定以上になるとＰＭセンサ４１の出力が飽和する。そこで、制御回路４１６は、定期的に、ヒータ４１４で基板４１２を加熱して、基板４１２に付着したＰＭを燃焼除去している（ＰＭセンサ４１の再生）。なお、制御回路４１６は、ＰＭが燃焼除去される温度として例えば約７００℃で基板４１２を加熱している。この場合、図２（ｄ）に示す点Ｐ１でＰＭセンサ４１の再生が行われたとすると、ＰＭセンサ４１の出力は点Ｐ１から初期値（ゼロ）にリセットされる。
【００３９】
また、ＰＭセンサ４１では、電極４１３ａ、４１３ｂ間の静電容量変化も検出できるようになっている。具体的には、電圧源４１５（図２（ｃ）参照）で交流電圧も印加できるようになっており、その交流電圧によって電極４１３ａ、４１３ｂ間の静電容量に応じた検出値が出力される。
【００４０】
以上では、ＰＭセンサ４１の基板４１２にはＰＭ以外の成分は付着しないものとして説明したが、実際は、基板４１２にＰＭ以外の成分が付着する場合がある。具体的には、ＰＭ以外の成分として、例えば排気通路２１を構成する金属粒子などの導通成分や非導通成分としてのアッシュ（Ａｓｈ）がある。なお、アッシュとは、エンジンオイルに由来する成分であって、具体的には、エンジンオイルに含まれる成分がエンジン１０で燃焼されずに排出されたものである。そして、これら導通成分や非導通成分が基板４１２に付着すると、その付着量によってはＰＭセンサ４１の出力に影響を及ぼす。ここで、図３は、ＰＭ以外に導通成分が付着した場合に、ＰＭセンサ４１の出力がどのように変化するかを説明する図である。具体的には、図３（ａ）は、電極４１３ａ、４１３ｂ間に導通成分５１が付着した状態を模式的に示した図である。なお、図３（ａ）の図示方向は、図２（ｂ）のＢ−Ｂ断面に対応している。また、図３（ｂ）は、導通成分が付着した場合のＰＭセンサ４１の出力（ＰＭ付着量に対する出力変化を示したライン１２０）を示している。なお、図３（ｂ）には、導通成分が付着していないとき（正常時）のＰＭセンサ４１の出力（ＰＭ付着量に対するＰＭセンサ４１の出力変化を示したライン１１０）も示している。
【００４１】
図３（ａ）に示すように、電極４１３ａ、４１３ｂ間に導通成分５１が付着すると、その導通成分５１によって電極４１３ａ、４１３ｂ間が通電しやすくなる。よって、導通成分５１が付着していないときよりも少量のＰＭで電極４１３ａ、４１３ｂ間が通電する。つまり、図３（ｂ）に示すように、導通成分が付着したときには、正常時のＰＭ付着量ｘ１よりも少ないＰＭ付着量ｘ２でＰＭセンサ４１の出力が発生する。別の言い方をすると、ＰＭセンサ４１の出力が発生するタイミング（電極４１３ａ、４１３ｂ間が通電するタイミング）が正常時よりも早くなる。また、通電時においては、電極４１３ａ、４１３ｂ間に流れる電流Ｉ２は、正常時に流れる電流Ｉ１よりも大きくなる。つまり、図３（ｂ）に示すように、ＰＭ付着量が同一であっても、導通成分付着時のＰＭセンサ４１の出力は、正常時の出力よりも大きくなる。なお、ＰＭセンサ４１の出力が発生するタイミング（通電タイミング）がどの程度早くなるか、ＰＭセンサ４１の出力がどの程度大きくなるかは、基板４１２に付着した導通成分の量（導通成分付着量）によって決まると考えられる。
【００４２】
次に、非導通成分としてのアッシュが基板４１２に付着したときの影響について説明する。ここで、図４は、アッシュが付着した場合に、ＰＭセンサ４１の出力がどのように変化するかを説明する図である。具体的には、図４（ａ）は、電極４１３ａ、４１３ｂ間にアッシュ５２が付着した状態を模式的に示した図である。また、図４（ｂ）は、アッシュが付着した場合のＰＭセンサ４１の出力（ＰＭ付着量に対する出力変化を示したライン１３０）を示している。なお、図４（ｂ）には、アッシュが付着していないとき（正常時）のＰＭセンサ４１の出力（ＰＭ付着量に対する出力変化を示したライン１１０）も示している。
【００４３】
図４（ａ）に示すように、電極４１３ａ、４１３ｂ間にアッシュ５２が付着すると、そのアッシュ５２によって電極４１３ａ、４１３ｂ間が通電しにくくなる。よって、アッシュ５２が付着していないときよりも多量のＰＭが付着しないと、電極４１３ａ、４１３ｂ間は通電しない。つまり、図４（ｂ）に示すように、アッシュが付着したときには、正常時のＰＭ付着量ｘ１よりも多いＰＭ付着量ｘ３でＰＭセンサ４１の出力が発生する。別の言い方をすると、ＰＭセンサ４１の出力が発生するタイミング（電極４１３ａ、４１３ｂ間が通電するタイミング）が正常時よりも遅くなる。また、通電時においては、電極４１３ａ、４１３ｂ間に流れる電流Ｉ３は、正常時に流れる電流Ｉ１よりも小さくなる。つまり、図４（ｂ）に示すように、ＰＭ付着量が同一であっても、アッシュ付着時のＰＭセンサ４１の出力は、正常時の出力よりも小さくなる。なお、ＰＭセンサ４１の出力が発生するタイミング（通電タイミング）がどの程度遅くなるか、ＰＭセンサ４１の出力がどの程度小さくなるかは、基板４１２に付着したアッシュの量（非導通成分付着量）によって決まると考えられる。
【００４４】
以上のように、基板４１２にＰＭ以外の成分（導通成分、アッシュ）が付着すると、ＰＭセンサ４１の出力が変化してしまうので、その出力に基づいて排気中のＰＭ量を算出したり、ＤＰＦ３０の故障の有無を判定したりすると、正確な算出、判定ができなくなってしまう。そこで、本発明では、ＰＭ以外の成分が付着した場合には、ＰＭセンサ４１の出力を補正している。その補正方法については後に詳細に説明する。
【００４５】
図１の説明に戻り、エンジンシステム１には、ＤＰＦ３０の前後差圧を検出する差圧センサ４２が設けられている。その差圧センサ４２は、一端側がＤＰＦ３０上流の排気通路２１に、他端側はＤＰＦ３０下流の排気通路２１にそれぞれ接続される。また、排気通路２１のＤＰＦ３０の上流側には、排気温を検出する排気温センサ４３が設けられている。エンジンシステム１の吸気通路２２には、新気量を検出するエアフロメータ４４やエンジン１０に取り込まれる新気量の増減を調整するスロットル弁４５（吸気絞り弁）が設けられている。また、エンジンシステム１には、エンジン１０の回転数を検出する回転数センサ４６が設けられている。その回転数センサ４６は、例えばエンジン１０から連結されたクランク１２の回転角度を計測するクランク角センサとすればよい。また、エンジンシステム１には、エンジンシステム１が搭載された車両の走行距離（現時点までの総走行距離）の情報が記憶された走行距離メモリ４７が設けられている。車両の走行距離は、例えば、車輪の回転を計測するロータリーエンコーダの計測値に基づいて算出され、算出された走行距離の情報が走行距離メモリ４７に逐次記憶されるようになっている。それら各センサ４１〜４６やメモリ４７は後述するＥＣＵ６０に接続されている。
【００４６】
エンジンシステム１は、エンジンシステム１の全体制御を司るＥＣＵ６０を備えている。そのＥＣＵ６０は、通常のコンピュータの構造を有するものとし、各種演算を行うＣＰＵ（図示外）や各種情報が記憶されたメモリ６１を備えている。ＥＣＵ６０は、例えば、上記各種センサからの検出信号を基に運転状態を検出し、運転状態に応じた最適な燃料噴射量、噴射時期、噴射圧等を算出して、エンジン１０への燃料噴射を制御する。また、ＥＣＵ６０は、ＰＭセンサ４１の出力を補正する補正処理を実行し、さらに、補正後のＰＭセンサ４１の出力に基づいてＤＰＦ３０の故障を検出する故障検出処理を実行する。以下では、先ず、ＰＭセンサ４１の出力を補正する補正処理の詳細を説明する。
【００４７】
図５は、ＰＭセンサ４１（基板４１２）に、ＰＭ以外の導通成分が付着した場合におけるＰＭセンサ４１の出力を補正する補正処理１の手順を示したフローチャートである。以下、図５を参照して、導通成分付着時の補正について説明する。なお、図５の処理は、ＤＰＦ３０の故障の検出時など、ＰＭセンサ４１の出力が必要な時に実行される。先ず、ＰＭセンサ４１の制御回路４１６（図２（ａ）に指示をして、ヒータ４１４で基板４１２を約７００℃まで加熱させる（Ｓ１１）。つまり、基板４１２に付着したＰＭを燃焼除去して、ＰＭセンサ４１の再生を行う（Ｓ１１）。
【００４８】
ここで、図６は、Ｓ１１の処理によって、ＰＭセンサ４１の出力がどのように変化するかを説明する図であり、具体的には、ＰＭ付着量に対するＰＭセンサ４１の出力のライン１２０を示している。ＰＭセンサ４１の再生が行われると、基板４１２からＰＭが除去される一方で、約７００℃の加熱でも燃焼されなかったＰＭ以外の導通成分が基板４１２に残る。そのため、例えば、図６の点Ｐ２で、ＰＭセンサ４１の再生が行われたとすると、再生後のＰＭセンサ４１の出力（ライン１２１）は初期値（ゼロ）に戻らない。そこで、次いで、再生後のＰＭセンサ４１の出力ｙ０（除去後検出値）を確認する（Ｓ１２）。具体的には、基板４１２に付着した導通成分によって、電極４１３ａ、４１３ｂ間に静電容量が発生するので、その静電容量をＰＭセンサ４１の出力ｙ０として取得する（Ｓ１２）。より具体的には、電圧源４１５（図２（ｃ）参照）で、電極４１３ａ、４１３ｂ間に交流電圧を印加する。すると、電極４１３ａ、４１３ｂ間には静電容量に応じた電流が流れるので、その電流に相当する値を、再生後のＰＭセンサ４１の出力ｙ０として取得する（Ｓ１２）。このように、静電容量を検出することで、電極４１３ａ、４１３ｂ間の抵抗が大きい場合（電極４１３ａ、４１３ｂ間が通電する程度の導通成分が付着していない場合）であっても、導通成分が付着していることを示した情報を得ることができる。
【００４９】
次いで、Ｓ１２で確認した再生後の出力ｙ０に基づいて、ＰＭセンサ４１（基板４１２）に付着している導通成分の量ｚ（導通成分付着量）を推定する（Ｓ１３）。再生後の出力ｙ０と導通成分付着量ｚとは相関があり、具体的には、再生後の出力ｙ０が大きいほど導通成分付着量ｚが多くなると考えられる。そのため、Ｓ１３では、例えば図７に示す再生後の出力ｙ０に対する導通成分付着量ｚのマップ２１０を予めメモリ６１（図１参照）に記憶しておく。そして、そのマップ２１０を参照して、今回の出力ｙ０に対応する導通成分付着量ｚを求める。なお、図７では、再生後の出力ｙ０に対して直線的に導通成分付着量ｚが変化するマップ２１０を示しているが、実際は、直線的に変化するとは限らない。
【００５０】
次いで、Ｓ１３で推定した導通成分付着量ｚに基づいて、ＰＭセンサ４１の出力をどの程度補正するかを示した補正係数ｋ１を算出する（Ｓ１４）。導通成分付着量ｚが多くなるほど、電極４１３ａ、４１３ｂ間が通電しやすくなってＰＭセンサ４１の出力が大きくなる。つまり補正すべき量（補正係数ｋ１）が大きくなると考えられる。そのため、Ｓ１４では、例えば図８に示す導通成分付着量ｚに対する補正係数ｋ１のマップ２２０を予めメモリ６１（図１参照）に記憶しておく。そして、そのマップ２２０を参照して、今回の導通成分付着量ｚに対応する補正係数ｋ１を求める。なお、図８では、導通成分付着量ｚに対して直線的に補正係数ｋ１が変化するマップ２２０を示しているが、実際は、直線的に変化するとは限らない。
【００５１】
次いで、ＰＭセンサ４１の出力（図３（ｂ）のライン１２０）に補正係数ｋ１を乗算して、その出力を小さくする方向に補正する（Ｓ１５）。これによって、導通成分が付着していないときの出力（図３（ｂ）のライン１１０）に補正できる。その後、図５のフローチャートの処理を終了する。なお、以上では、補正係数ｋ１で補正する例について説明したが、Ｓ１４ではＰＭセンサ４１の出力の補正量を算出し、Ｓ１５でその補正量だけ出力を減算しても良い。
【００５２】
次に、ＰＭセンサ４１（基板４１２）に、非導通成分としてのアッシュが付着した場合におけるＰＭセンサ４１の出力の補正について説明する。図９は、その出力を補正する補正処理２の手順を示したフローチャートである。なお、図９の処理は、ＤＰＦ３０の故障の検出時など、ＰＭセンサ４１の出力が必要な時に実行される。先ず、エンジン１０から排出されるアッシュの排出量を推定する（Ｓ２１）。アッシュは、エンジンオイルに含まれる成分がエンジン１０で燃焼されずに排出されるものであり、エンジン１０の運転状態に依るところが大きい。そこで、Ｓ２１では、例えばエンジン１０の運転状態に基づいてアッシュの排出量を推定する。具体的には、図１０（ａ）に示すように、エンジン１０の運転状態としてのエンジン１０の回転数ＮＥ及び燃料噴射量Ｑに対するアッシュの排出量のマップ３０１（対応関係）を予めメモリ６１（図１参照）に記憶しておく。そして、そのマップ３０１を参照して、今回の回転数ＮＥ及び燃料噴射量Ｑに対応するアッシュの排出量を求める。なお、エンジン１０の回転数ＮＥは、回転数センサ４６（図１参照）からの検出値に基づいて算出する。また、燃焼噴射量Ｑは、インジェクタ１１に対する指令値を用いる。
【００５３】
なお、車両の走行距離が長くなるほど、エンジン１０から排出されるアッシュの積算排出量が増えていく。そこで、Ｓ２１では、車両の走行距離に基づいてアッシュの排出量（積算値）を算出するようにしても良い。具体的には、図１０（ｂ）に示すように、走行距離に対するアッシュの排出量のマップ３０２（対応関係）を予めメモリ６１に記憶しておく。そして、そのマップ３０２を参照して、現時点の走行距離に対応するアッシュの排出量を求める。車両の走行距離は、走行距離メモリ４７に記憶された走行距離の情報を用いる。なお、図１０（ｂ）では、走行距離に対して直線的にアッシュの排出量が変化するマップ３０２を示している。
【００５４】
次いで、ＤＰＦ３０が故障していない（正常）場合におけるそのＤＰＦ３０によるアッシュの捕集率を推定する（Ｓ２２）。ＤＰＦ３０はＰＭを捕集するものであるが、アッシュも捕集し得る。このＳ２２では、例えばＤＰＦ３０に堆積しているＰＭやアッシュの堆積量に基づいてアッシュの捕集率を推定する。ここで、図１１は、ＰＭ及びアッシュの堆積量とアッシュの捕集率との関係を示したライン３１０を示している。そのライン３１０が示すように、ＤＰＦ３０への堆積量が少ない領域Ｂ（図１１参照）においては、アッシュの捕集率はそれほど高くなっておらず、堆積量の増加にしたがって捕集率が増加する傾向とされている。これは、ＰＭやアッシュがＤＰＦ３０に捕集されると、その捕集されたＰＭ、アッシュが別のＰＭ、アッシュを捕集するという性質に基づくものである。つまり、堆積量が少ないと、捕集されたＰＭ、アッシュによって別のＰＭ、アッシュが捕集されるということが少なくなるので、捕集率は低くなると考えられる。その領域Ｂを超えると、捕集率は一定のレベル（例えば８０％）に維持されている。Ｓ２２では、図１１のライン３１０（堆積量に対するアッシュの捕集率のマップ）を予め記憶しておく。そして、そのマップ３１０を参照して、現在の堆積量に対応するアッシュの捕集率を求める。なお、ＤＰＦ３０に堆積しているＰＭ及びアッシュの堆積量はＤＰＦ３０の前後差圧と相関を有すると考えられので、その前後差圧に基づいて堆積量を算出すれば良い。ＤＰＦ３０の前後差圧は、差圧センサ４２（図１参照）の検出値を用いる。
【００５５】
次いで、Ｓ２１で推定したアッシュの排出量とＳ２２で推定した捕集率とに基づいて、ＤＰＦ３０をすり抜けたアッシュのすり抜け量を推定する（Ｓ２３）。次いで、Ｓ２３で推定したアッシュのすり抜け量に基づいて、ＰＭセンサ４１（基板４１２）に付着したアッシュの付着量ｗを推定する（Ｓ２４）。具体的には、例えばアッシュのすり抜け量に予め定められた係数を乗算することで、アッシュの付着量ｗを推定する。なお、基板４１２にどの程度付着するかは、基板４１２の温度及び排気温（厳密にはそれら温度差）によって変化すると考えられる。具体的には、基板４１２の温度のほうが排気温より高ければ、基板４１２から離れる方向に熱泳動による力が作用するので、基板４１２への付着率が小さくなると考えられる。反対に、排気温のほうが高ければ基板４１２への付着率が大きくなると考えられる。そこで、Ｓ２４では、その熱泳動による影響を考慮して、アッシュの付着量ｗを推定するようにしても良い。基板４１２の温度は、例えばヒータ４１４（図２（ａ）参照）の抵抗値に基づいて推定すれば良い。また、排気温は、排気温センサ４３（図１参照）の検出値に基づいて推定すれば良い。
【００５６】
さらに、基板４１２にどの程度付着するかは、排気流量によっても変化すると考えられる。具体的には、排気流量が大きいと、排気の流速が速くなり、その結果、基板４１２への付着率が小さくなると考えられる。そこで、Ｓ２４では、排気流量を考慮して、アッシュの付着量ｗを推定するようにしても良い。排気流量を算出するには、先ず、エアフロメータ４４によって吸気量を算出する。そして、その吸気量を、排気温センサ４３で検出される排気温に応じた排気の膨張分や、圧力センサ（図示外）で検出される圧力に応じた排気の圧縮分で補正することで、排気流量（体積流量）を算出すれば良い。
【００５７】
次いで、Ｓ２４で推定したアッシュの付着量ｗに基づいて、ＰＭセンサ４１の出力をどの程度補正するかを示した補正係数ｋ２を算出する（Ｓ２５）。アッシュの付着量ｗが多くなるほど、電極４１３ａ、４１３ｂ間が通電しにくくなってＰＭセンサ４１の出力が小さくなる。つまり補正すべき量（補正係数ｋ２）が大きくなると考えられる。そのため、Ｓ２５では、例えば図１２に示すアッシュの付着量ｗに対する補正係数ｋ２のマップ３２０を予めメモリ６１（図１参照）に記憶しておく。そして、そのマップ３２０を参照して、今回のアッシュの付着量ｗに対応する補正係数ｋ２を求める。なお、図１２では、アッシュの付着量ｗに対して直線的に補正係数ｋ２が変化するマップ３２０を示しているが、実際は、直線的に変化するとは限らない。
【００５８】
次いで、ＰＭセンサ４１の出力（図４（ｂ）のライン１３０）に補正係数ｋ２を乗算して、その出力を大きくする方向に補正する（Ｓ２６）。これによって、アッシュが付着していないときの出力（図４（ｂ）のライン１１０）に補正できる。その後、図９のフローチャートの処理を終了する。なお、以上では、補正係数ｋ２で補正する例について説明したが、Ｓ２５ではＰＭセンサ４１の出力の補正量を算出し、Ｓ２６でその補正量だけ出力を加算しても良い。
【００５９】
以上説明したように、図５の補正処理１及び図９の補正処理２を実行することで、基板４１２に導通成分及び非導通成分（アッシュ）が付着していたとしても、それら成分が付着していないときの出力に補正することができる。よって、補正後のＰＭセンサ４１の出力に基づいて、排気中のＰＭ量を正確に推定できるとともに、ＤＰＦ３０の故障の有無を正確に判定することができる。次に、ＤＰＦ３０の故障の有無の判定方法について説明する。図１３は、ＥＣＵ６０が実行する、ＤＰＦ３０の故障を検出する故障検出処理の手順を示したフローチャートである。なお、図１３のフローチャートの処理は、例えばＥＣＵ６０起動時に開始され、その後定期的に実行される。
【００６０】
先ず、先に説明した補正処理１（図５参照）及び補正処理２（図９参照）を実行して、ＰＭセンサ４１の出力を補正する（Ｓ３１）。次いで、補正後のＰＭセンサ４１の出力に基づいて、ＤＰＦ３０の故障の有無を判定する（Ｓ３２）。具体的には、ＰＭセンサ４１の出力が発生するタイミング（電極４１３ａ、４１３ｂ間が通電する通電タイミング）に基づいて、ＤＰＦ３０の故障の有無を判定する。ここで、図１４は、その判定の考え方を説明する図であり、具体的には、時間に対するＰＭセンサ４１の出力変化を示している。なお、図１４の横軸の時間は、ＰＭセンサ４１が再生されてからの時間である。ＤＰＦ３０が故障すると、ＤＰＦ３０を通過するＰＭ量が多くなるので、ＰＭセンサ４１の基板４１２にはより早く多くのＰＭが付着する。つまり、ＤＰＦ３０が故障すると、電極４１３ａ、４１３ｂ間が通電する通電タイミングが早くなって、その結果、ＰＭセンサ４１の出力が早く発生する。そこで、Ｓ３２では、所定のタイミングよりも早く出力が発生した場合にＤＰＦ３０が故障していると判定し、遅く出力が発生した場合にＤＰＦ３０は故障していない（正常）と判定する。
【００６１】
なお、ここで言う「ＤＰＦ３０の故障」とは、具体的には、故障によりＤＰＦ３０の捕集率が著しく低下し、ＯＢＤ（Ｏｎ−ｂｏａｒｄ−ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ）の規制値を満足することができない場合を言う。ＯＢＤの規制値は、ＥＵＲＯ６等の法による規制値より厳しめに設定される。例えば、特定の走行モードにおいて、法による規制値がＰＭ＝４．５ｍｇ／ｋｍとしたときに、ＯＢＤの規制値は例えばその２倍のＰＭ＝９．０ｍｇ／ｋｍに設定される。そこで、図１４に示すように、故障の有無を分ける閾値として、ＯＢＤの規制値（ＰＭ＝９．０ｍｇ／ｋｍ）のライン７０１を設定する。そして、ＰＭセンサ４１の出力が閾値のライン７０１よりも左側のライン７０２で示される場合、つまり通電タイミングｔ１が閾値の通電タイミングｔ０より早い場合には、ＤＰＦ３０が故障していると判定する（Ｓ３２）。この場合には、例えば故障している旨をユーザに報知する。これに対し、ＰＭセンサ４１の出力が閾値のライン７０１よりも右側のライン７０３で示される場合、つまり通電タイミングｔ２が閾値の通電タイミングｔ０より遅い場合には、ＤＰＦ３０は故障していない（正常である）と判定する（Ｓ３２）。
【００６２】
なお、Ｓ３１の補正処理を行っていないとすると、ＰＭ以外の導通成分がＰＭセンサ４１に付着していることによって、ＰＭセンサ４１の出力が、正常時のライン７０３から故障時のライン７０２に変化してしまう場合がある。この場合には、ＤＰＦ３０が正常であるにもかかわらず故障していると誤判定してしまう。反対に、ＰＭセンサ４１にアッシュ成分が付着していることによって、ＰＭセンサ４１の出力が、故障時のライン７０２から正常時のライン７０３に変化してしまう場合がある。この場合には、ＤＰＦ３０が故障しているにもかかわらず正常であると誤判定をしてしまう。本発明では、Ｓ３１で補正処理を行っているので、そのような誤判定を防止できる。Ｓ３２の処理の後、図１３のフローチャートの処理を終了する。
【００６３】
このように、ＰＭセンサ４１の出力が発生するタイミングでＤＰＦ３０の故障の有無を判定することで、精度良くその判定をすることができる。これに対し、ＰＭセンサ４１の出力の絶対値に基づいてＤＰＦ３０の故障の有無を判定すると、電極４１３ａ、４１３ｂ間に付着したＰＭの電気抵抗は温度の影響によって大きく変化するので、誤判定をする場合がある。
【００６４】
なお、本発明に係る粒子状物質検出装置及びパティキュレートフィルタの故障検出装置は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない限度で種々変形することができる。例えば、上記実施形態では、ＤＰＦの故障を検出するためにＰＭセンサを使用していたが、ＤＰＦの上流側にＰＭセンサを設けて、そのＰＭセンサの出力に基づいてＤＰＦに堆積しているＰＭの堆積量を推定するようにしても良い。これによれば、ＰＭセンサの出力が補正されるので、ＰＭの堆積量を正確に推定できる。
【００６５】
なお、上記実施形態において、図５のＳ１１の処理を実行するＥＣＵ６０及びヒータ４１４が本発明の「除去手段」に相当する。図５のＳ１２及びＳ１３の処理を実行するＥＣＵ６０が本発明の「第一の付着判断手段」に相当する。図５のＳ１４及びＳ１５の処理を実行するＥＣＵ６０が本発明の「第一の補正手段」に相当する。図５のＳ１２の処理を実行するＥＣＵ６０が本発明の「検出値取得手段」に相当する。図５のＳ１３の処理を実行するＥＣＵ６０が本発明の「第一の付着量推定手段」に相当する。図９のＳ２１の処理を実行するＥＣＵ６０が本発明の「排出量推定手段」、「運転状態取得手段」及び「走行距離取得手段」に相当する。図９のＳ２１〜Ｓ２４の処理を実行するＥＣＵ６０が本発明の「第二の付着判断手段」に相当する。図９のＳ２５及びＳ２６を実行するＥＣＵ６０が本発明の「第二の補正手段」に相当する。図９のＳ２２の処理を実行するＥＣＵ６０が本発明の「捕集率推定手段」に相当する。図９のＳ２３の処理を実行するＥＣＵ６０が本発明の「すり抜け量推定手段」に相当する。図９のＳ２４の処理を実行するＥＣＵ６０が本発明の「第二の付着量推定手段」に相当する。メモリ６１が本発明の「第一の対応関係記憶手段」及び「第二の対応関係記憶手段」に相当する。図１３のＳ３２の処理を実行するＥＣＵ６０が本発明の「故障有無判定手段」に相当する。
【符号の説明】
【００６６】
１ エンジンシステム
１０ ディーゼルエンジン（内燃機関）
２１ 排気通路
３０ ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）
４１ ＰＭセンサ
４１１ カバー
４１１ａ 孔
４１２ 基板
４１３、４１３ａ、４１３ｂ 電極
４１４ ヒータ
４１５ 電圧源
４１６ 制御回路
６０ ＥＣＵ
６１ メモリ
【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、一対の電極が形成された絶縁体の付着部を有し、排気中の粒子状物質が前記付着部に一定以上付着したときに前記一対の電極間が通電して、その通電時に前記付着部に付着した粒子状物質の量に応じた検出値を出力するＰＭセンサと、
前記付着部に付着した粒子状物質を除去する除去手段と、
前記除去手段による粒子状物質の除去後に前記ＰＭセンサから出力される検出値である除去後検出値に基づいて、前記付着部に粒子状物質以外の導通成分が付着しているかを判断する第一の付着判断手段と、
前記第一の付着判断手段が前記導通成分が前記付着部に付着していると判断した場合に、前記検出値を所定値分小さい値に補正する第一の補正手段と、を備えることを特徴とする粒子状物質検出装置。
【請求項２】
内燃機関の排気通路に設けられ、一対の電極が形成された絶縁体の付着部を有し、排気中の粒子状物質が前記付着部に一定以上付着したときに前記一対の電極間が通電して、その通電時に前記付着部に付着した粒子状物質の量に応じた検出値を出力するＰＭセンサと、
前記内燃機関から排出される所定の非導通成分の排出量を推定する排出量推定手段を含み、その排出量推定手段が推定した前記非導通成分の排出量に基づいて、前記付着部に前記非導通成分が付着しているかを判断する第二の付着判断手段と、
前記第二の付着判断手段が前記非導通成分が前記付着部に付着していると判断した場合に、前記検出値を所定値分大きい値に補正する第二の補正手段と、を備えることを特徴とする粒子状物質検出装置。
【請求項３】
前記第一の付着判断手段は、前記除去後検出値に基づいて、前記付着部に付着した前記導通成分の量である導通成分付着量を推定する第一の付着量推定手段を含み、
前記第一の補正手段は、前記第一の付着量推定手段が推定した前記導通成分付着量に応じた分だけ前記検出値を小さい値に補正することを特徴とする請求項１に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項４】
前記ＰＭセンサは、前記付着部を加熱するヒータを有し、
前記除去手段は、前記ヒータを制御して、粒子状物質が燃焼される温度まで前記付着部を加熱させるものであることを特徴とする請求項１又は３に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項５】
前記第一の付着判断手段は、前記除去手段による粒子状物質の除去後に前記一対の電極間に交流電圧を印加することで前記除去後検出値を取得する検出値取得手段を含むことを特徴とする請求項１、３、４のいずれか１項に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項６】
前記排気通路には排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタが設けられ、
前記ＰＭセンサは前記パティキュレートフィルタの下流に設けられたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項７】
前記第二の付着判断手段は、前記非導通成分の排出量に基づいて、前記付着部に付着した前記非導通成分の量である非導通成分付着量を推定する第二の付着量推定手段を含み、
前記第二の補正手段は、前記第二の付着量推定手段が推定した前記非導通成分付着量に応じた分だけ前記検出値を大きい値に補正することを特徴とする請求項２に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項８】
前記非導通成分はアッシュであり、
前記排気通路には排気中の粒子状物質を捕集するとともにアッシュも捕集可能なパティキュレートフィルタが設けられ、
前記ＰＭセンサは前記パティキュレートフィルタの下流に設けられ、
前記第二の付着判断手段は、前記パティキュレートフィルタによるアッシュの捕集率を推定する捕集率推定手段と、
前記排出量推定手段が推定したアッシュの排出量と前記捕集率推定手段が推定したアッシュの捕集率とに基づいて、前記パティキュレートフィルタをすり抜けたアッシュの量であるすり抜け量を推定するすり抜け量推定手段と、を含み、
前記第二の付着量推定手段は、前記すり抜け量推定手段が推定した前記すり抜け量に基づいて、前記付着部に付着したアッシュの付着量を前記非導通成分付着量として推定することを特徴とする請求項７に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項９】
前記内燃機関の運転状態と前記内燃機関から排出されるアッシュの排出量との対応関係が記憶された第一の対応関係記憶手段と、
前記内燃機関の運転状態を取得する運転状態取得手段と、を備え、
前記排出量推定手段は、前記運転状態取得手段が取得した前記内燃機関の運転状態と前記第一の対応関係記憶手段に記憶された前記対応関係とに基づいて、前記アッシュの排出量を推定することを特徴とする請求項８に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項１０】
前記内燃機関が搭載された車両の走行距離と各走行距離を走行するまでに前記内燃機関から排出されたアッシュの排出量との対応関係が記憶された第二の対応関係記憶手段と、
前記車両の走行距離を取得する走行距離取得手段と、を備え、
前記排出量推定手段は、前記走行距離取得手段が取得した前記車両の走行距離と前記第二の対応関係記憶手段に記憶された前記対応関係とに基づいて、前記アッシュの排出量を推定することを特徴とする請求項８又は９に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項１１】
請求項６、８〜１０のいずれか１項に記載の粒子状物質検出装置と、
前記第一の補正手段又は前記第二の補正手段によって補正された前記ＰＭセンサの出力が発生するタイミングが、所定タイミングより早い場合には前記パティキュレートフィルタが故障していると判定し、前記所定タイミングより遅い場合には前記パティキュレートフィルタは正常であると判定する故障有無判定手段と、を備えることを特徴とするパティキュレートフィルタの故障検出装置。
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられ、一対の電極が形成された絶縁体の付着部を有し、排気中の粒子状物質が前記付着部に一定以上付着したときに前記一対の電極間が通電して、その通電時に前記付着部に付着した粒子状物質の量に応じた検出値を出力するＰＭセンサと、
前記付着部に付着した粒子状物質を除去する除去手段と、
前記除去手段による粒子状物質の除去後に前記ＰＭセンサから出力される検出値である除去後検出値に基づいて、前記付着部に粒子状物質以外の導通成分が付着しているかを判断する第一の付着判断手段と、
前記第一の付着判断手段が前記導通成分が前記付着部に付着していると判断した場合に、前記検出値を所定値分小さい値に補正する第一の補正手段と、を備えることを特徴とする粒子状物質検出装置。
【請求項２】
内燃機関の排気通路に設けられ、一対の電極が形成された絶縁体の付着部を有し、排気中の粒子状物質が前記付着部に一定以上付着したときに前記一対の電極間が通電して、その通電時に前記付着部に付着した粒子状物質の量に応じた検出値を出力するＰＭセンサと、
前記内燃機関から排出される所定の非導通成分の排出量を推定する排出量推定手段を含み、その排出量推定手段が推定した前記非導通成分の排出量に基づいて、前記付着部に前記非導通成分が付着しているかを判断する第二の付着判断手段と、
前記第二の付着判断手段が前記非導通成分が前記付着部に付着していると判断した場合に、前記検出値を所定値分大きい値に補正する第二の補正手段と、を備えることを特徴とする粒子状物質検出装置。
【請求項３】
前記第一の付着判断手段は、前記除去後検出値に基づいて、前記付着部に付着した前記導通成分の量である導通成分付着量を推定する第一の付着量推定手段を含み、
前記第一の補正手段は、前記第一の付着量推定手段が推定した前記導通成分付着量に応じた分だけ前記検出値を小さい値に補正することを特徴とする請求項１に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項４】
前記ＰＭセンサは、前記付着部を加熱するヒータを有し、
前記除去手段は、前記ヒータを制御して、粒子状物質が燃焼される温度まで前記付着部を加熱させるものであることを特徴とする請求項１又は３に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項５】
前記第一の付着判断手段は、前記除去手段による粒子状物質の除去後に前記一対の電極間に交流電圧を印加することで前記除去後検出値を取得する検出値取得手段を含むことを特徴とする請求項１、３、４のいずれか１項に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項６】
前記排気通路には排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタが設けられ、
前記ＰＭセンサは前記パティキュレートフィルタの下流に設けられたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項７】
前記第二の付着判断手段は、前記非導通成分の排出量に基づいて、前記付着部に付着した前記非導通成分の量である非導通成分付着量を推定する第二の付着量推定手段を含み、
前記第二の補正手段は、前記第二の付着量推定手段が推定した前記非導通成分付着量に応じた分だけ前記検出値を大きい値に補正することを特徴とする請求項２に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項８】
前記非導通成分はアッシュであり、
前記排気通路には排気中の粒子状物質を捕集するとともにアッシュも捕集可能なパティキュレートフィルタが設けられ、
前記ＰＭセンサは前記パティキュレートフィルタの下流に設けられ、
前記第二の付着判断手段は、前記パティキュレートフィルタによるアッシュの捕集率を推定する捕集率推定手段と、
前記排出量推定手段が推定したアッシュの排出量と前記捕集率推定手段が推定したアッシュの捕集率とに基づいて、前記パティキュレートフィルタをすり抜けたアッシュの量であるすり抜け量を推定するすり抜け量推定手段と、を含み、
前記第二の付着量推定手段は、前記すり抜け量推定手段が推定した前記すり抜け量に基づいて、前記付着部に付着したアッシュの付着量を前記非導通成分付着量として推定することを特徴とする請求項７に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項９】
前記内燃機関の運転状態と前記内燃機関から排出されるアッシュの排出量との対応関係が記憶された第一の対応関係記憶手段と、
前記内燃機関の運転状態を取得する運転状態取得手段と、を備え、
前記排出量推定手段は、前記運転状態取得手段が取得した前記内燃機関の運転状態と前記第一の対応関係記憶手段に記憶された前記対応関係とに基づいて、前記アッシュの排出量を推定することを特徴とする請求項８に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項１０】
前記内燃機関が搭載された車両の走行距離と各走行距離を走行するまでに前記内燃機関から排出されたアッシュの排出量との対応関係が記憶された第二の対応関係記憶手段と、
前記車両の走行距離を取得する走行距離取得手段と、を備え、
前記排出量推定手段は、前記走行距離取得手段が取得した前記車両の走行距離と前記第二の対応関係記憶手段に記憶された前記対応関係とに基づいて、前記アッシュの排出量を推定することを特徴とする請求項８又は９に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項１１】
請求項６、８〜１０のいずれか１項に記載の粒子状物質検出装置と、
前記第一の補正手段又は前記第二の補正手段によって補正された前記ＰＭセンサの出力が発生するタイミングが、所定タイミングより早い場合には前記パティキュレートフィルタが故障していると判定し、前記所定タイミングより遅い場合には前記パティキュレートフィルタは正常であると判定する故障有無判定手段と、を備えることを特徴とするパティキュレートフィルタの故障検出装置。
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
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【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１】
【公開番号】特開２０１２−１８９０４９（Ｐ２０１２−１８９０４９Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５５５２５（Ｐ２０１１−５５５２５）
【出願日】平成２３年３月１４日（２０１１．３．１４）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１４日（２０１１．３．１４）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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