ＰＭセンサの故障検出装置
【課題】本発明は、素子カバーの目詰まりやヒータによるセンサ素子の過剰加熱といったＰＭセンサの故障を、より好適に検出することを目的とする。
【解決手段】本発明に係るＰＭセンサの故障検出装置は、ＰＭセンサのセンサ素子の表面温度を検出する素子温度検出手段を備えており、センサ素子の周囲を排気が通過することで低下するセンサ素子の表面温度の単位時間当たりの低下量を該素子温度検出手段の検出値に基づいて算出する。そして、ヒータによってセンサ素子を加熱した時の、ＰＭセンサの周囲を通過する排気の流量に対するセンサ素子の表面温度の単位時間当たりの低下量の割合に基づいて、ＰＭセンサの故障を検出する。
【解決手段】本発明に係るＰＭセンサの故障検出装置は、ＰＭセンサのセンサ素子の表面温度を検出する素子温度検出手段を備えており、センサ素子の周囲を排気が通過することで低下するセンサ素子の表面温度の単位時間当たりの低下量を該素子温度検出手段の検出値に基づいて算出する。そして、ヒータによってセンサ素子を加熱した時の、ＰＭセンサの周囲を通過する排気の流量に対するセンサ素子の表面温度の単位時間当たりの低下量の割合に基づいて、ＰＭセンサの故障を検出する。
【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（Particulate Matter：以下、ＰＭと称する）の量を検出するＰＭセンサの故障検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、内燃機関の排気中の酸素濃度等のガス成分濃度を検出するガス濃度検出装置が知られている（例えば、特許文献１）。従来技術のガス濃度検出装置は、内燃機関の排気通路中に配置され排気に晒されるセンサ素子を備えている。該センサ素子は素子カバーによって覆われている。該素子カバーは、複数の通気孔が形成された二重筒構造となっている。該素子カバーは、センサ素子を保護する機能と、センサ素子に接触する排気の流れを安定させる機能とを有している。
【０００３】
また、近年では、内燃機関の排気中のＰＭ量を検出するために用いるＰＭセンサが開発されている。該ＰＭセンサも、上述したガス濃度検出装置と同様、内燃機関の排気通路中に配置され排気に晒されるセンサ素子と、該センサ素子を覆う素子カバーとを備えた構造となっている。素子カバーに形成された通気孔を通って排気と共にＰＭが素子カバー内に流入し、該ＰＭがセンサ素子に付着し堆積する。そして、ＰＭセンサは、センサ素子におけるＰＭ堆積量、又は該ＰＭ堆積量の単位時間当たりの変化量に基づいて算出される排気中のＰＭ量に応じた信号を出力する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１７７００５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＰＭセンサにおいては、素子カバーの通気孔に排気中のＰＭが付着することで、該通気孔が閉塞され、目詰まりが生じる場合がある。素子カバーの目詰まりが生じると、素子カバー内にＰＭが流入し難くなる。そのため、ＰＭセンサによって排気中のＰＭ量を正確に検出することが困難となる。
【０００６】
また、ＰＭセンサにおいて、センサ素子に堆積したＰＭ量が過剰となると、その検出感度が低下する。そのため、ＰＭセンサには、センサ素子を加熱するヒータが設けられている。そして、センサ素子におけるＰＭ堆積量がある程度の量に達すると、該ヒータによってセンサ素子を加熱することで、堆積したＰＭを酸化させて除去する。ところが、該ヒータに異常が生じると、該ヒータによってセンサ素子を過剰に加熱する場合がある。
【０００７】
本発明は、上記のような、素子カバーの目詰まりやヒータによるセンサ素子の過剰加熱といったＰＭセンサの故障を、より好適に検出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るＰＭセンサの故障検出装置は、ＰＭセンサのセンサ素子の表面温度を検出する素子温度検出手段を備えており、センサ素子の周囲を排気が通過することで低下するセンサ素子の表面温度の単位時間当たりの低下量を該素子温度検出手段の検出値に基づいて算出する。そして、ヒータによってセンサ素子を加熱した時の、ＰＭセンサの周囲を通過する排気の流量に対するセンサ素子の表面温度の単位時間当たりの低下量の割合に基づいて、ＰＭセンサの故障を検出する。
【０００９】
より詳しくは、本発明に係るＰＭセンサの故障検出装置は、
内燃機関の排気通路中に配置され排気に晒されるセンサ素子と、
前記センサ素子を覆うカバーであって、排気が流通する通気孔を有する素子カバーと、
前記センサ素子を加熱するヒータと、
を有するＰＭセンサの故障を検出する故障検出装置であって、
前記センサ素子の表面温度を検出する素子温度検出手段と、
前記センサ素子の周囲を排気が通過することで低下する前記センサ素子の表面温度の単位時間当たりの低下量である素子温度低下量を、前記素子温度検出手段によって検出される前記センサ素子の表面温度に基づいて算出する素子温度低下量算出手段と、
前記ＰＭセンサの周囲を通過する排気の流量を取得する排気流量取得手段と、
前記ヒータによって前記センサ素子を加熱した時の、前記排気流量取得手段によって取得される排気の流量に対する前記素子温度低下量算出手段によって算出される素子温度低下量の割合が、所定の判定値よりも小さいときに、前記ＰＭセンサが故障していると判定する判定手段と、
を備えている。
【００１０】
素子カバーの目詰まりが生じた場合、該素子カバー内を流通する排気の流量が正常時に比べて減少する。そのため、素子カバーの目詰まりが生じると、ヒータによってセンサ素子を加熱した時の、ＰＭセンサの周囲を通過する排気の流量に対する素子温度低下量の割合が、正常時よりも低下する。
【００１１】
また、ヒータによるセンサ素子の過剰加熱が生じた場合、センサ素子の表面温度は低下し難くなる。そのため、ヒータによるセンサ素子の過剰加熱が生じた場合も、ヒータによってセンサ素子を加熱した時の、ＰＭセンサの周囲を通過する排気の流量に対する素子温度低下量の割合が、正常時よりも低下する。
【００１２】
そこで、本発明に係る判定手段は、ヒータによってセンサ素子を加熱した時の、排気流量取得手段によって取得される排気の流量に対する素子温度低下量算出手段によって算出される素子温度低下量の割合が、所定の判定値よりも小さいときは、ＰＭセンサが故障していると判定する。ここで、所定の判定値とは、ＰＭセンサが正常であると判断できる、ＰＭセンサの周囲を通過する排気の流量に対する素子温度低下量の割合の下限値である。
【００１３】
本発明によれば、素子カバーの目詰まりやヒータによるセンサ素子の過剰加熱といったＰＭセンサの故障が生じた場合に、該故障を高精度で検出することができる。
【００１４】
本発明では、ヒータによってセンサ素子を加熱した時の、排気流量取得手段によって取得される排気の流量に対する素子温度低下量算出手段によって算出される素子温度低下量の割合が、前記所定の閾値よりも小さいときにおいて、排気流量取得手段によって取得される排気の流量の変化量に対する温度低下量算出手段によって算出される素子温度低下量の変化量の割合が、正常時よりも小さいときは、判定手段によって、素子カバーの目詰まりが生じていると判定してもよい。
【００１５】
また、本発明では、ヒータによってセンサ素子を加熱した時の、排気流量取得手段によって取得される排気の流量に対する素子温度低下量算出手段によって算出される素子温度低下量の割合が、前記所定の判定値よりも小さいときにおいて、排気流量取得手段によって取得される排気の流量の変化量に対する素子温度低下量算出手段によって算出される素子温度低下量の変化量の割合が、正常時と略同等のときは、判定手段によって、ヒータによるセンサ素子の過剰加熱が生じていると判定してもよい。
【００１６】
上記によれば、素子カバーの目詰まりとヒータによるセンサ素子の過剰加熱とを区別して検出することができる。
【００１７】
また、本発明においては、排気流量取得手段によって取得される排気の流量が所定流量以上のときに、判定手段による故障判定を実行してもよい。ここで、所定流量とは、素子カバーの目詰まりが生じた場合とヒータによるセンサ素子の過剰加熱が生じた場合とで比較したときに、センサ素子を加熱している時の素子温度低下量の正常時との差異が、素子カバーの目詰まりが生じた場合の方がより大きくなる排気の流量であってもよい。
【００１８】
上記によれば、素子カバーの目詰まりとヒータによるセンサ素子の過剰加熱とをより正確に区別して検出することが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、素子カバーの目詰まりやヒータによるセンサ素子の過剰加熱といったＰＭセンサの故障をより好適に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】実施例に係るＰＭセンサの概略構成を示す図である。
【図３】実施例に係るＰＭセンサのセンサ素子の概略構成を示す図である。
【図４】実施例に係る、センサ素子を加熱した時の排気流量Ｑｇａｓと素子温度低下量ＱＴｓとの関係を示す図である。
【図５】実施例に係るＰＭセンサの故障検出処理のフローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２２】
＜実施例＞
［内燃機関の吸排気系の概略構成]
図１は、本実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。内燃機関１は車両駆動用のディーゼルエンジンである。ただし、本発明に係る内燃機関は、ディーゼルエンジンに限られるものではなく、ガソリンエンジンであってもよい。
【００２３】
内燃機関１には吸気通路２及び排気通路３が接続されている。吸気通路２には、エアフローメータ２０及びスロットル弁４が上流側から順に設けられている。エアフローメータ２０は内燃機関１の吸入空気量を検出する。スロットル弁４は、吸気通路２の流路断面積を変更することで、該吸気通路２を流通する吸気の流量を調節する。
【００２４】
排気通路３にはパティキュレートフィルタ６が設けられている。パティキュレートフィルタ６は排気中のＰＭを捕集する。パティキュレートフィルタ６より上流側の排気通路３には前段触媒として酸化触媒５が設けられている。パティキュレートフィルタ６より下流側の排気通路３にはＰＭセンサ７が設けられている。ＰＭセンサ７の構成についての詳細は後述する。
【００２５】
内燃機関１には電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０が併設されている。該ＥＣＵ１０は内燃機関１の運転状態等を制御するユニットである。ＥＣＵ１０には、エアフローメータ２０及びＰＭセンサ７の他、クランク角センサ２１及びアクセル開度センサ２２が電気的に
接続されている。クランク角センサ２１は、内燃機関１のクランク角を検出する。アクセル開度センサ２２は、内燃機関１を搭載した車両のアクセル開度を検出する。各センサの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。ＥＣＵ１０は、クランク角センサ２１の出力値に基づいて内燃機関１の機関回転速度を導出し、アクセル開度センサ２２の出力値に基づいて内燃機関１の機関負荷を導出する。
【００２６】
［ＰＭセンサの概略構成］
図２及び３はＰＭセンサ７の概略構成を示す図である。ＰＭセンサ７は、ハウジング１１、センサ素子８、及び素子カバー９等を備えている。ハウジング１１は、複数の部品により構成されており、全体として段付きの円筒状に形成されている。ハウジング１１の内側には、ロッド状の素子支持部１２が挿入されている。素子支持部１２は、絶縁性のセラミックや樹脂等によって形成されている。素子支持部１２の先端側はハウジング１１から軸方向に突出している。
【００２７】
素子支持部１２の先端側にはセンサ素子８が設けられている。センサ素子８は排気通路３内に配置されており、排気に晒された状態となっている。また、ハウジング１１の先端側には、センサ素子８を覆う素子カバー９が設けられている。素子カバー９は二重筒構造となっている。素子カバー９の側壁には、その内部と外部とを連通する貫通孔である通気孔９ａが複数形成されている。該通気孔９ａを通って排気が素子カバー９内に流入し、また、素子カバー９内に流入した排気が該通気孔９ａを通って外部（排気通路内）に流出する。該素子カバー９によってセンサ素子８を覆うことで、センサ素子８を保護することができ、また、センサ素子８の周囲における排気の流れを安定させることができる。
【００２８】
図３に示すように、センサ素子８は、互いに噛み合うように配置された一対の櫛歯型電極８ａ，８ｂを有している。素子カバー９の通気孔９ａを通って該素子カバー９内に流入した排気中のＰＭが、電極８ａ，８ｂ間に付着し、徐々に堆積する。電極８ａ，８ｂ間におけるＰＭ堆積量が増加すると、該電極８ａ，８ｂ間の電気抵抗値が低下する。ＰＭセンサ７は、電極８ａ，８ｂ間の電気抵抗値に基づいて、センサ素子８に堆積したＰＭ量を検知し、該検知したＰＭ量に対応する電気信号を出力する。尚、電極８ａ，８ｂ間におけるＰＭ堆積量が変化すれば、該電極８ａ，８ｂ間を流れる電流値等の電気抵抗値以外の電気的特性値も変化する。そのため、ＰＭセンサ７は、電気抵抗以外の電気的特性値に基づいて、センサ素子８に堆積したＰＭ量を検知してもよい。
【００２９】
また、センサ素子８には、該センサ素子８を加熱する電気ヒータ１４が内蔵されている。該電気ヒータ１４によってセンサ素子８を加熱することで、該センサ素子８に堆積したＰＭを酸化させて除去することができる。さらに、センサ素子８には、該センサ素子８の表面温度を検出する素子温度検出部１５が設けられている。
【００３０】
ＰＭセンサ７は複数の配線１３を介してＥＣＵ１０に電気的に接続されており、ＰＭセンサ７の出力信号がＥＣＵ１０に入力される。ＥＣＵ１０は、ＰＭセンサ７の出力信号の単位時間当たりの変化量に基づいて、排気通路３を流れる排気中のＰＭ量を算出する。また、素子温度検出部１５の出力信号もＥＣＵ１０に入力される。
【００３１】
電気ヒータ１４はＥＣＵ１０によって制御される。例えば、センサ素子８におけるＰＭ堆積量がある程度の量に達した場合、ＥＣＵ１０は、電気ヒータ１４に通電することで、センサ素子８を加熱し、センサ素子８に堆積したＰＭの除去するＰＭ除去処理を実行する。これによって、ＰＭセンサ７の感度を回復させることができる。
【００３２】
［ＰＭセンサの故障検出］
ＰＭセンサ７においては、通気孔９ａがＰＭによって閉塞される素子カバー９の目詰ま
りや、ＰＭ除去処理を実行した際の電気ヒータ１４の異常によるセンサ素子８の過剰加熱といった故障が生じる場合がある。本実施例においては、電気ヒータ１４によってセンサ素子８を加熱した際に、これらの故障を検出すべくＰＭセンサの故障検出処理を実行する。
【００３３】
本実施例に係るＰＭセンサの故障検出処理では、エアフローメータ２０によって検出される内燃機関１の吸入空気量及び内燃機関１の機関回転速度等に基づいて、ＰＭセンサ７の周囲を通過する排気の流量（以下、単に排気流量と称する場合もある）を算出する。また、センサ素子８の周囲を排気が通過することで低下するセンサ素子８の表面温度の単位時間当たりの低下量である素子温度低下量を、電気ヒータ１４によってセンサ素子８に与えられる熱量及び素子温度検出部１５によって検出されるセンサ素子８の表面温度に基づいて算出する。そして、排気流量と素子温度低下量とに基づいてＰＭセンサの故障を検出する。
【００３４】
図４は、本実施例に係る排気流量Ｑｇａｓと素子温度低下量ＱＴｓとの関係を示す図である。図４において、実線Ｌ１はＰＭセンサ７が正常である場合の両者の関係を示しており、破線Ｌ２は素子カバー９の目詰まりが生じた場合の両者の関係を示しており、一点鎖線Ｌ３は電気ヒータ１４によるセンサ素子８の過剰加熱が生じた場合の両者の関係を示している。尚、図４において、横軸は排気流量Ｑｇａｓを表しており、縦軸は素子温度低下量ＱＴｓを表している。
【００３５】
素子カバー９の目詰まりが生じた場合、該素子カバー９内を流通する排気の流量、即ちセンサ素子８の周囲を通過する排気の流量が、正常時に比べて減少する。これにより、センサ素子８の表面から排気によって持ち去られる熱量が減少するため、センサ素子８の表面温度が低下し難くなる。また、電気ヒータ１４によるセンサ素子８の過剰加熱が生じた場合、センサ素子８に与えられる熱量が増加する。そのため、この場合も、センサ素子８の表面温度が低下し難くなる。従って、これらの故障が生じた場合、図４に示すように、電気ヒータ１４によってセンサ素子８を加熱した時の排気流量に対する素子温度低下量の割合が正常時よりも低下する。
【００３６】
さらに、素子カバー９の目詰まりが生じた場合は、排気流量が増加しても、センサ素子８の周囲を通過する排気の流量が増加し難い。つまり、排気流量の増加量に対するセンサ素子８の周囲を通過する排気の流量の増加量の割合が小さくなる。そのため、素子カバー９の目詰まりが生じた場合、電気ヒータ１４によってセンサ素子８を加熱した時における、排気流量の変化量に対する素子温度低下量の変化量の割合が正常時よりも小さくなる。
【００３７】
一方、電気ヒータ１４によるセンサ素子８の過剰加熱が生じた場合であっても、素子カバー９の目詰まりが生じていなければ、排気流量の増加量に対するセンサ素子８の周囲を通過する排気の流量の増加量の割合は、正常時と同等である。そのため、この場合は、電気ヒータ１４によってセンサ素子８を加熱した時における、排気流量の変化量に対する素子温度低下量の変化量の割合は正常時と略同等となる。
【００３８】
つまり、ＰＭセンサ７の故障が素子カバー９の目詰まりである場合は、図４のＬ２に示すように、排気流量の変化に対する素子温度低下量の変化特性にオフセット異常が生じ、ＰＭセンサ７の故障が電気ヒータ１４によるセンサ素子８の過剰加熱である場合は、図４のＬ３に示すように、排気流量の変化に対する素子温度低下量の変化特性にゲイン異常が生じる。
【００３９】
そこで、本実施例に係るＰＭセンサの故障検出処理では、電気ヒータ１４によってセンサ素子８を加熱した時に、排気流量に対する素子温度低下量の割合を算出すると共に、排
気流量の変化量に対する素子温度低下量の変化量の割合を算出する。そして、これらの値に基づいて、ＰＭセンサ７の故障が生じているか否かを判別し、さらに、素子カバー９の目詰まりと電気ヒータ１４によるセンサ素子８の過剰加熱とを区別して検出する。
【００４０】
［ＰＭセンサの故障検出処理のフロー］
図５は、本実施例に係るＰＭセンサの故障検出処理のフローを示すフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、ＥＣＵ１０によって繰り返し実行される。
【００４１】
本フローでは、先ずステップＳ１０１において、排気流量Ｑｇａｓが算出される。ＥＣＵ１０には、内燃機関１の吸入空気量及び内燃機関１の機関回転速度等のパラメータと排気流量Ｑｇａｓとの関係がマップ又は関数として予め記憶されている。ステップＳ１０１では、該マップ又は関数を用いて排気流量Ｑｇａｓが算出される。
【００４２】
次に、ステップＳ１０２において、排気流量Ｑｇａｓが所定流量Ｑｇａｓ０以上であるか否かが判別される。ここで、所定流量Ｑｇａｓ０とは、センサ素子８を加熱している時の素子温度低下量の正常時との差異が、電気ヒータ１４によるセンサ素子８の過剰加熱が生じた場合よりも素子カバー９の目詰まりが生じた場合の方がより大きくなる排気流量である。該所定流量Ｑｇａｓ０は、実験等に基づいて求められ、ＥＣＵ１０に予め記憶されている。ステップＳ１０２において、否定判定された場合、本フローの実行が一旦終了され、肯定判定された場合、ステップＳ１０３以降の処理が実行される。
【００４３】
ステップＳ１０３においては、電気ヒータ１４への通電が実行される。つまり、電気ヒータ１４によるセンサ素子８の加熱が行われる。次に、ステップ１０４において、電気ヒータ１４によってセンサ素子８に与えられる熱量及び素子温度検出部１５によって検出されるセンサ素子８の表面温度に基づいて素子温度低下量ＱＴｓが算出される。ＥＣＵ１０には、電気ヒータ１４によってセンサ素子８に与えられる熱量及びセンサ素子８の表面温度と素子温度低下量ＱＴｓとの関係がマップ又は関数として予め記憶されている。ステップＳ１０４では、該マップ又は関数を用いて素子温度低下量ＱＴｓが算出される。
【００４４】
次に、ステップＳ１０５において、排気流量に対する素子温度低下量の割合ＱＴｓ／Ｑｇａｓが算出される。次に、ステップＳ１０６において、排気流量に対する素子温度低下量の割合ＱＴｓ／Ｑｇａｓが所定の判定値よりも小さいか否かが判別される。ここで、所定の判定値とは、ＰＭセンサが正常であると判断できる排気流量に対する素子温度低下量の割合の下限値である。該所定の判定値は、実験等に基づいて求められ、ＥＣＵ１０に予め記憶されている。
【００４５】
ステップＳ１０６において否定判定された場合、即ち排気流量に対する素子温度低下量の割合ＱＴｓ／Ｑｇａｓが所定の判定値以上である場合、ステップＳ１１１において、ＰＭセンサ７は正常であると判定され、本フローの実行が一旦終了される。一方、ステップＳ１０６において肯定判定された場合、次にステップＳ１０７の処理が実行される。
【００４６】
ステップＳ１０７においては、排気流量の変化量に対する素子温度低下量の変化量の割合ΔＱＴｓ／ΔＱａｓが算出される。次に、ステップＳ１０８において、排気流量の変化量に対する素子温度低下量の変化量の割合ΔＱＴｓ／ΔＱｇａｓが、ＰＭセンサ７が正常である時の値と略同等であるか否かが判別される。ＰＭセンサ７が正常である時における排気流量の変化量に対する素子温度低下量の変化量の割合は、実験等に基づいて求められ、ＥＣＵ１０に予め記憶されている。
【００４７】
ステップＳ１０８において肯定判定された場合、ステップＳ１０９において、電気ヒー
タ１４に異常が発生することで、該電気ヒータ１４によるセンサ素子８の過剰加熱が生じていると判定される。一方、ステップＳ１０８において否定判定された場合、即ち排気流量の変化量に対する素子温度低下量の変化量の割合ΔＱＴｓ／ΔＱｇａｓが、ＰＭセンサ７が正常である時の値よりも小さい場合は、ステップＳ１１０において、素子カバー９の目詰まりが生じていると判定される。
【００４８】
上記フローによれば、ＰＭセンサ７の故障を高精度で検出できる。さらに、素子カバー９の目詰まりと電気ヒータ１４によるセンサ素子８の過剰加熱とを区別して検出することができる。
【００４９】
また、上記フローのように、排気流量Ｑｇａｓが所定流量Ｑｇａｓ０以上の場合にのみＰＭセンサの故障検出を行うことで、素子カバー９の目詰まりと電気ヒータ１４によるセンサ素子８の過剰加熱とをより正確に区別して検出することが可能となる。
【００５０】
尚、上記フローでは、ＰＭセンサの故障検出を行うために、ステップＳ１０３において電気ヒータ１４への通電を実行し、センサ素子８の加熱を開始するようにした。しかしながら、センサ素子８に堆積したＰＭの除去するＰＭ除去処理の実行時に、ＰＭセンサの故障検出を行ってもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１・・・内燃機関
２・・・吸気通路
３・・・排気通路
７・・・ＰＭセンサ
８・・・センサ素子
８ａ，８ｂ・・電極
９・・・素子カバー
９ａ・・通気孔
１０・・ＥＣＵ
１４・・電気ヒータ
１５・・素子温度検出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気中の粒子状物質（Particulate Matter：以下、ＰＭと称する）の量を検出するＰＭセンサの故障検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、内燃機関の排気中の酸素濃度等のガス成分濃度を検出するガス濃度検出装置が知られている（例えば、特許文献１）。従来技術のガス濃度検出装置は、内燃機関の排気通路中に配置され排気に晒されるセンサ素子を備えている。該センサ素子は素子カバーによって覆われている。該素子カバーは、複数の通気孔が形成された二重筒構造となっている。該素子カバーは、センサ素子を保護する機能と、センサ素子に接触する排気の流れを安定させる機能とを有している。
【０００３】
また、近年では、内燃機関の排気中のＰＭ量を検出するために用いるＰＭセンサが開発されている。該ＰＭセンサも、上述したガス濃度検出装置と同様、内燃機関の排気通路中に配置され排気に晒されるセンサ素子と、該センサ素子を覆う素子カバーとを備えた構造となっている。素子カバーに形成された通気孔を通って排気と共にＰＭが素子カバー内に流入し、該ＰＭがセンサ素子に付着し堆積する。そして、ＰＭセンサは、センサ素子におけるＰＭ堆積量、又は該ＰＭ堆積量の単位時間当たりの変化量に基づいて算出される排気中のＰＭ量に応じた信号を出力する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１７７００５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＰＭセンサにおいては、素子カバーの通気孔に排気中のＰＭが付着することで、該通気孔が閉塞され、目詰まりが生じる場合がある。素子カバーの目詰まりが生じると、素子カバー内にＰＭが流入し難くなる。そのため、ＰＭセンサによって排気中のＰＭ量を正確に検出することが困難となる。
【０００６】
また、ＰＭセンサにおいて、センサ素子に堆積したＰＭ量が過剰となると、その検出感度が低下する。そのため、ＰＭセンサには、センサ素子を加熱するヒータが設けられている。そして、センサ素子におけるＰＭ堆積量がある程度の量に達すると、該ヒータによってセンサ素子を加熱することで、堆積したＰＭを酸化させて除去する。ところが、該ヒータに異常が生じると、該ヒータによってセンサ素子を過剰に加熱する場合がある。
【０００７】
本発明は、上記のような、素子カバーの目詰まりやヒータによるセンサ素子の過剰加熱といったＰＭセンサの故障を、より好適に検出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るＰＭセンサの故障検出装置は、ＰＭセンサのセンサ素子の表面温度を検出する素子温度検出手段を備えており、センサ素子の周囲を排気が通過することで低下するセンサ素子の表面温度の単位時間当たりの低下量を該素子温度検出手段の検出値に基づいて算出する。そして、ヒータによってセンサ素子を加熱した時の、ＰＭセンサの周囲を通過する排気の流量に対するセンサ素子の表面温度の単位時間当たりの低下量の割合に基づいて、ＰＭセンサの故障を検出する。
【０００９】
より詳しくは、本発明に係るＰＭセンサの故障検出装置は、
内燃機関の排気通路中に配置され排気に晒されるセンサ素子と、
前記センサ素子を覆うカバーであって、排気が流通する通気孔を有する素子カバーと、
前記センサ素子を加熱するヒータと、
を有するＰＭセンサの故障を検出する故障検出装置であって、
前記センサ素子の表面温度を検出する素子温度検出手段と、
前記センサ素子の周囲を排気が通過することで低下する前記センサ素子の表面温度の単位時間当たりの低下量である素子温度低下量を、前記素子温度検出手段によって検出される前記センサ素子の表面温度に基づいて算出する素子温度低下量算出手段と、
前記ＰＭセンサの周囲を通過する排気の流量を取得する排気流量取得手段と、
前記ヒータによって前記センサ素子を加熱した時の、前記排気流量取得手段によって取得される排気の流量に対する前記素子温度低下量算出手段によって算出される素子温度低下量の割合が、所定の判定値よりも小さいときに、前記ＰＭセンサが故障していると判定する判定手段と、
を備えている。
【００１０】
素子カバーの目詰まりが生じた場合、該素子カバー内を流通する排気の流量が正常時に比べて減少する。そのため、素子カバーの目詰まりが生じると、ヒータによってセンサ素子を加熱した時の、ＰＭセンサの周囲を通過する排気の流量に対する素子温度低下量の割合が、正常時よりも低下する。
【００１１】
また、ヒータによるセンサ素子の過剰加熱が生じた場合、センサ素子の表面温度は低下し難くなる。そのため、ヒータによるセンサ素子の過剰加熱が生じた場合も、ヒータによってセンサ素子を加熱した時の、ＰＭセンサの周囲を通過する排気の流量に対する素子温度低下量の割合が、正常時よりも低下する。
【００１２】
そこで、本発明に係る判定手段は、ヒータによってセンサ素子を加熱した時の、排気流量取得手段によって取得される排気の流量に対する素子温度低下量算出手段によって算出される素子温度低下量の割合が、所定の判定値よりも小さいときは、ＰＭセンサが故障していると判定する。ここで、所定の判定値とは、ＰＭセンサが正常であると判断できる、ＰＭセンサの周囲を通過する排気の流量に対する素子温度低下量の割合の下限値である。
【００１３】
本発明によれば、素子カバーの目詰まりやヒータによるセンサ素子の過剰加熱といったＰＭセンサの故障が生じた場合に、該故障を高精度で検出することができる。
【００１４】
本発明では、ヒータによってセンサ素子を加熱した時の、排気流量取得手段によって取得される排気の流量に対する素子温度低下量算出手段によって算出される素子温度低下量の割合が、前記所定の閾値よりも小さいときにおいて、排気流量取得手段によって取得される排気の流量の変化量に対する温度低下量算出手段によって算出される素子温度低下量の変化量の割合が、正常時よりも小さいときは、判定手段によって、素子カバーの目詰まりが生じていると判定してもよい。
【００１５】
また、本発明では、ヒータによってセンサ素子を加熱した時の、排気流量取得手段によって取得される排気の流量に対する素子温度低下量算出手段によって算出される素子温度低下量の割合が、前記所定の判定値よりも小さいときにおいて、排気流量取得手段によって取得される排気の流量の変化量に対する素子温度低下量算出手段によって算出される素子温度低下量の変化量の割合が、正常時と略同等のときは、判定手段によって、ヒータによるセンサ素子の過剰加熱が生じていると判定してもよい。
【００１６】
上記によれば、素子カバーの目詰まりとヒータによるセンサ素子の過剰加熱とを区別して検出することができる。
【００１７】
また、本発明においては、排気流量取得手段によって取得される排気の流量が所定流量以上のときに、判定手段による故障判定を実行してもよい。ここで、所定流量とは、素子カバーの目詰まりが生じた場合とヒータによるセンサ素子の過剰加熱が生じた場合とで比較したときに、センサ素子を加熱している時の素子温度低下量の正常時との差異が、素子カバーの目詰まりが生じた場合の方がより大きくなる排気の流量であってもよい。
【００１８】
上記によれば、素子カバーの目詰まりとヒータによるセンサ素子の過剰加熱とをより正確に区別して検出することが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、素子カバーの目詰まりやヒータによるセンサ素子の過剰加熱といったＰＭセンサの故障をより好適に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】実施例に係るＰＭセンサの概略構成を示す図である。
【図３】実施例に係るＰＭセンサのセンサ素子の概略構成を示す図である。
【図４】実施例に係る、センサ素子を加熱した時の排気流量Ｑｇａｓと素子温度低下量ＱＴｓとの関係を示す図である。
【図５】実施例に係るＰＭセンサの故障検出処理のフローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２２】
＜実施例＞
［内燃機関の吸排気系の概略構成]
図１は、本実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。内燃機関１は車両駆動用のディーゼルエンジンである。ただし、本発明に係る内燃機関は、ディーゼルエンジンに限られるものではなく、ガソリンエンジンであってもよい。
【００２３】
内燃機関１には吸気通路２及び排気通路３が接続されている。吸気通路２には、エアフローメータ２０及びスロットル弁４が上流側から順に設けられている。エアフローメータ２０は内燃機関１の吸入空気量を検出する。スロットル弁４は、吸気通路２の流路断面積を変更することで、該吸気通路２を流通する吸気の流量を調節する。
【００２４】
排気通路３にはパティキュレートフィルタ６が設けられている。パティキュレートフィルタ６は排気中のＰＭを捕集する。パティキュレートフィルタ６より上流側の排気通路３には前段触媒として酸化触媒５が設けられている。パティキュレートフィルタ６より下流側の排気通路３にはＰＭセンサ７が設けられている。ＰＭセンサ７の構成についての詳細は後述する。
【００２５】
内燃機関１には電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０が併設されている。該ＥＣＵ１０は内燃機関１の運転状態等を制御するユニットである。ＥＣＵ１０には、エアフローメータ２０及びＰＭセンサ７の他、クランク角センサ２１及びアクセル開度センサ２２が電気的に
接続されている。クランク角センサ２１は、内燃機関１のクランク角を検出する。アクセル開度センサ２２は、内燃機関１を搭載した車両のアクセル開度を検出する。各センサの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。ＥＣＵ１０は、クランク角センサ２１の出力値に基づいて内燃機関１の機関回転速度を導出し、アクセル開度センサ２２の出力値に基づいて内燃機関１の機関負荷を導出する。
【００２６】
［ＰＭセンサの概略構成］
図２及び３はＰＭセンサ７の概略構成を示す図である。ＰＭセンサ７は、ハウジング１１、センサ素子８、及び素子カバー９等を備えている。ハウジング１１は、複数の部品により構成されており、全体として段付きの円筒状に形成されている。ハウジング１１の内側には、ロッド状の素子支持部１２が挿入されている。素子支持部１２は、絶縁性のセラミックや樹脂等によって形成されている。素子支持部１２の先端側はハウジング１１から軸方向に突出している。
【００２７】
素子支持部１２の先端側にはセンサ素子８が設けられている。センサ素子８は排気通路３内に配置されており、排気に晒された状態となっている。また、ハウジング１１の先端側には、センサ素子８を覆う素子カバー９が設けられている。素子カバー９は二重筒構造となっている。素子カバー９の側壁には、その内部と外部とを連通する貫通孔である通気孔９ａが複数形成されている。該通気孔９ａを通って排気が素子カバー９内に流入し、また、素子カバー９内に流入した排気が該通気孔９ａを通って外部（排気通路内）に流出する。該素子カバー９によってセンサ素子８を覆うことで、センサ素子８を保護することができ、また、センサ素子８の周囲における排気の流れを安定させることができる。
【００２８】
図３に示すように、センサ素子８は、互いに噛み合うように配置された一対の櫛歯型電極８ａ，８ｂを有している。素子カバー９の通気孔９ａを通って該素子カバー９内に流入した排気中のＰＭが、電極８ａ，８ｂ間に付着し、徐々に堆積する。電極８ａ，８ｂ間におけるＰＭ堆積量が増加すると、該電極８ａ，８ｂ間の電気抵抗値が低下する。ＰＭセンサ７は、電極８ａ，８ｂ間の電気抵抗値に基づいて、センサ素子８に堆積したＰＭ量を検知し、該検知したＰＭ量に対応する電気信号を出力する。尚、電極８ａ，８ｂ間におけるＰＭ堆積量が変化すれば、該電極８ａ，８ｂ間を流れる電流値等の電気抵抗値以外の電気的特性値も変化する。そのため、ＰＭセンサ７は、電気抵抗以外の電気的特性値に基づいて、センサ素子８に堆積したＰＭ量を検知してもよい。
【００２９】
また、センサ素子８には、該センサ素子８を加熱する電気ヒータ１４が内蔵されている。該電気ヒータ１４によってセンサ素子８を加熱することで、該センサ素子８に堆積したＰＭを酸化させて除去することができる。さらに、センサ素子８には、該センサ素子８の表面温度を検出する素子温度検出部１５が設けられている。
【００３０】
ＰＭセンサ７は複数の配線１３を介してＥＣＵ１０に電気的に接続されており、ＰＭセンサ７の出力信号がＥＣＵ１０に入力される。ＥＣＵ１０は、ＰＭセンサ７の出力信号の単位時間当たりの変化量に基づいて、排気通路３を流れる排気中のＰＭ量を算出する。また、素子温度検出部１５の出力信号もＥＣＵ１０に入力される。
【００３１】
電気ヒータ１４はＥＣＵ１０によって制御される。例えば、センサ素子８におけるＰＭ堆積量がある程度の量に達した場合、ＥＣＵ１０は、電気ヒータ１４に通電することで、センサ素子８を加熱し、センサ素子８に堆積したＰＭの除去するＰＭ除去処理を実行する。これによって、ＰＭセンサ７の感度を回復させることができる。
【００３２】
［ＰＭセンサの故障検出］
ＰＭセンサ７においては、通気孔９ａがＰＭによって閉塞される素子カバー９の目詰ま
りや、ＰＭ除去処理を実行した際の電気ヒータ１４の異常によるセンサ素子８の過剰加熱といった故障が生じる場合がある。本実施例においては、電気ヒータ１４によってセンサ素子８を加熱した際に、これらの故障を検出すべくＰＭセンサの故障検出処理を実行する。
【００３３】
本実施例に係るＰＭセンサの故障検出処理では、エアフローメータ２０によって検出される内燃機関１の吸入空気量及び内燃機関１の機関回転速度等に基づいて、ＰＭセンサ７の周囲を通過する排気の流量（以下、単に排気流量と称する場合もある）を算出する。また、センサ素子８の周囲を排気が通過することで低下するセンサ素子８の表面温度の単位時間当たりの低下量である素子温度低下量を、電気ヒータ１４によってセンサ素子８に与えられる熱量及び素子温度検出部１５によって検出されるセンサ素子８の表面温度に基づいて算出する。そして、排気流量と素子温度低下量とに基づいてＰＭセンサの故障を検出する。
【００３４】
図４は、本実施例に係る排気流量Ｑｇａｓと素子温度低下量ＱＴｓとの関係を示す図である。図４において、実線Ｌ１はＰＭセンサ７が正常である場合の両者の関係を示しており、破線Ｌ２は素子カバー９の目詰まりが生じた場合の両者の関係を示しており、一点鎖線Ｌ３は電気ヒータ１４によるセンサ素子８の過剰加熱が生じた場合の両者の関係を示している。尚、図４において、横軸は排気流量Ｑｇａｓを表しており、縦軸は素子温度低下量ＱＴｓを表している。
【００３５】
素子カバー９の目詰まりが生じた場合、該素子カバー９内を流通する排気の流量、即ちセンサ素子８の周囲を通過する排気の流量が、正常時に比べて減少する。これにより、センサ素子８の表面から排気によって持ち去られる熱量が減少するため、センサ素子８の表面温度が低下し難くなる。また、電気ヒータ１４によるセンサ素子８の過剰加熱が生じた場合、センサ素子８に与えられる熱量が増加する。そのため、この場合も、センサ素子８の表面温度が低下し難くなる。従って、これらの故障が生じた場合、図４に示すように、電気ヒータ１４によってセンサ素子８を加熱した時の排気流量に対する素子温度低下量の割合が正常時よりも低下する。
【００３６】
さらに、素子カバー９の目詰まりが生じた場合は、排気流量が増加しても、センサ素子８の周囲を通過する排気の流量が増加し難い。つまり、排気流量の増加量に対するセンサ素子８の周囲を通過する排気の流量の増加量の割合が小さくなる。そのため、素子カバー９の目詰まりが生じた場合、電気ヒータ１４によってセンサ素子８を加熱した時における、排気流量の変化量に対する素子温度低下量の変化量の割合が正常時よりも小さくなる。
【００３７】
一方、電気ヒータ１４によるセンサ素子８の過剰加熱が生じた場合であっても、素子カバー９の目詰まりが生じていなければ、排気流量の増加量に対するセンサ素子８の周囲を通過する排気の流量の増加量の割合は、正常時と同等である。そのため、この場合は、電気ヒータ１４によってセンサ素子８を加熱した時における、排気流量の変化量に対する素子温度低下量の変化量の割合は正常時と略同等となる。
【００３８】
つまり、ＰＭセンサ７の故障が素子カバー９の目詰まりである場合は、図４のＬ２に示すように、排気流量の変化に対する素子温度低下量の変化特性にオフセット異常が生じ、ＰＭセンサ７の故障が電気ヒータ１４によるセンサ素子８の過剰加熱である場合は、図４のＬ３に示すように、排気流量の変化に対する素子温度低下量の変化特性にゲイン異常が生じる。
【００３９】
そこで、本実施例に係るＰＭセンサの故障検出処理では、電気ヒータ１４によってセンサ素子８を加熱した時に、排気流量に対する素子温度低下量の割合を算出すると共に、排
気流量の変化量に対する素子温度低下量の変化量の割合を算出する。そして、これらの値に基づいて、ＰＭセンサ７の故障が生じているか否かを判別し、さらに、素子カバー９の目詰まりと電気ヒータ１４によるセンサ素子８の過剰加熱とを区別して検出する。
【００４０】
［ＰＭセンサの故障検出処理のフロー］
図５は、本実施例に係るＰＭセンサの故障検出処理のフローを示すフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、ＥＣＵ１０によって繰り返し実行される。
【００４１】
本フローでは、先ずステップＳ１０１において、排気流量Ｑｇａｓが算出される。ＥＣＵ１０には、内燃機関１の吸入空気量及び内燃機関１の機関回転速度等のパラメータと排気流量Ｑｇａｓとの関係がマップ又は関数として予め記憶されている。ステップＳ１０１では、該マップ又は関数を用いて排気流量Ｑｇａｓが算出される。
【００４２】
次に、ステップＳ１０２において、排気流量Ｑｇａｓが所定流量Ｑｇａｓ０以上であるか否かが判別される。ここで、所定流量Ｑｇａｓ０とは、センサ素子８を加熱している時の素子温度低下量の正常時との差異が、電気ヒータ１４によるセンサ素子８の過剰加熱が生じた場合よりも素子カバー９の目詰まりが生じた場合の方がより大きくなる排気流量である。該所定流量Ｑｇａｓ０は、実験等に基づいて求められ、ＥＣＵ１０に予め記憶されている。ステップＳ１０２において、否定判定された場合、本フローの実行が一旦終了され、肯定判定された場合、ステップＳ１０３以降の処理が実行される。
【００４３】
ステップＳ１０３においては、電気ヒータ１４への通電が実行される。つまり、電気ヒータ１４によるセンサ素子８の加熱が行われる。次に、ステップ１０４において、電気ヒータ１４によってセンサ素子８に与えられる熱量及び素子温度検出部１５によって検出されるセンサ素子８の表面温度に基づいて素子温度低下量ＱＴｓが算出される。ＥＣＵ１０には、電気ヒータ１４によってセンサ素子８に与えられる熱量及びセンサ素子８の表面温度と素子温度低下量ＱＴｓとの関係がマップ又は関数として予め記憶されている。ステップＳ１０４では、該マップ又は関数を用いて素子温度低下量ＱＴｓが算出される。
【００４４】
次に、ステップＳ１０５において、排気流量に対する素子温度低下量の割合ＱＴｓ／Ｑｇａｓが算出される。次に、ステップＳ１０６において、排気流量に対する素子温度低下量の割合ＱＴｓ／Ｑｇａｓが所定の判定値よりも小さいか否かが判別される。ここで、所定の判定値とは、ＰＭセンサが正常であると判断できる排気流量に対する素子温度低下量の割合の下限値である。該所定の判定値は、実験等に基づいて求められ、ＥＣＵ１０に予め記憶されている。
【００４５】
ステップＳ１０６において否定判定された場合、即ち排気流量に対する素子温度低下量の割合ＱＴｓ／Ｑｇａｓが所定の判定値以上である場合、ステップＳ１１１において、ＰＭセンサ７は正常であると判定され、本フローの実行が一旦終了される。一方、ステップＳ１０６において肯定判定された場合、次にステップＳ１０７の処理が実行される。
【００４６】
ステップＳ１０７においては、排気流量の変化量に対する素子温度低下量の変化量の割合ΔＱＴｓ／ΔＱａｓが算出される。次に、ステップＳ１０８において、排気流量の変化量に対する素子温度低下量の変化量の割合ΔＱＴｓ／ΔＱｇａｓが、ＰＭセンサ７が正常である時の値と略同等であるか否かが判別される。ＰＭセンサ７が正常である時における排気流量の変化量に対する素子温度低下量の変化量の割合は、実験等に基づいて求められ、ＥＣＵ１０に予め記憶されている。
【００４７】
ステップＳ１０８において肯定判定された場合、ステップＳ１０９において、電気ヒー
タ１４に異常が発生することで、該電気ヒータ１４によるセンサ素子８の過剰加熱が生じていると判定される。一方、ステップＳ１０８において否定判定された場合、即ち排気流量の変化量に対する素子温度低下量の変化量の割合ΔＱＴｓ／ΔＱｇａｓが、ＰＭセンサ７が正常である時の値よりも小さい場合は、ステップＳ１１０において、素子カバー９の目詰まりが生じていると判定される。
【００４８】
上記フローによれば、ＰＭセンサ７の故障を高精度で検出できる。さらに、素子カバー９の目詰まりと電気ヒータ１４によるセンサ素子８の過剰加熱とを区別して検出することができる。
【００４９】
また、上記フローのように、排気流量Ｑｇａｓが所定流量Ｑｇａｓ０以上の場合にのみＰＭセンサの故障検出を行うことで、素子カバー９の目詰まりと電気ヒータ１４によるセンサ素子８の過剰加熱とをより正確に区別して検出することが可能となる。
【００５０】
尚、上記フローでは、ＰＭセンサの故障検出を行うために、ステップＳ１０３において電気ヒータ１４への通電を実行し、センサ素子８の加熱を開始するようにした。しかしながら、センサ素子８に堆積したＰＭの除去するＰＭ除去処理の実行時に、ＰＭセンサの故障検出を行ってもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１・・・内燃機関
２・・・吸気通路
３・・・排気通路
７・・・ＰＭセンサ
８・・・センサ素子
８ａ，８ｂ・・電極
９・・・素子カバー
９ａ・・通気孔
１０・・ＥＣＵ
１４・・電気ヒータ
１５・・素子温度検出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路中に配置され排気に晒されるセンサ素子と、
前記センサ素子を覆うカバーであって、排気が流通する通気孔を有する素子カバーと、
前記センサ素子を加熱するヒータと、
を有するＰＭセンサの故障を検出する故障検出装置であって、
前記センサ素子の表面温度を検出する素子温度検出手段と、
前記センサ素子の周囲を排気が通過することで低下する前記センサ素子の表面温度の単位時間当たりの低下量である素子温度低下量を、前記素子温度検出手段によって検出される前記センサ素子の表面温度に基づいて算出する素子温度低下量算出手段と、
前記ＰＭセンサの周囲を通過する排気の流量を取得する排気流量取得手段と、
前記ヒータによって前記センサ素子を加熱した時の、前記排気流量取得手段によって取得される排気の流量に対する前記素子温度低下量算出手段によって算出される素子温度低下量の割合が、所定の判定値よりも小さいときに、前記ＰＭセンサが故障していると判定する判定手段と、
を備えたＰＭセンサの故障検出装置。
【請求項２】
前記判定手段が、
前記ヒータによって前記センサ素子を加熱した時の、前記排気流量取得手段によって取得される排気の流量に対する前記素子温度低下量算出手段によって算出される素子温度低下量の割合が、前記所定の判定値よりも小さいときにおいて、前記排気流量取得手段によって取得される排気の流量の変化量に対する前記素子温度低下量算出手段によって算出される素子温度低下量の変化量の割合が、正常時よりも小さいときは、前記素子カバーの目詰まりが生じていると判定する請求項１に記載のＰＭセンサ故障検出装置。
【請求項３】
前記判定手段が、
前記ヒータによって前記センサ素子を加熱した時の、前記排気流量取得手段によって取得される排気の流量に対する前記素子温度低下量算出手段によって算出される素子温度低下量の割合が、前記所定の判定値よりも小さいときにおいて、前記排気流量取得手段によって取得される排気の流量の変化量に対する前記素子温度低下量算出手段によって算出される素子温度低下量の変化量の割合が、正常時と略同等のときは、前記ヒータによる前記センサ素子の過剰加熱が生じていると判定する請求項１又は２に記載のＰＭセンサ故障検出装置。
【請求項４】
前記排気流量取得手段によって取得される排気の流量が所定流量以上のときに、前記判定手段による故障判定を実行する請求項１から３のいずれか一項に記載のＰＭセンサ故障検出装置。
【請求項１】
内燃機関の排気通路中に配置され排気に晒されるセンサ素子と、
前記センサ素子を覆うカバーであって、排気が流通する通気孔を有する素子カバーと、
前記センサ素子を加熱するヒータと、
を有するＰＭセンサの故障を検出する故障検出装置であって、
前記センサ素子の表面温度を検出する素子温度検出手段と、
前記センサ素子の周囲を排気が通過することで低下する前記センサ素子の表面温度の単位時間当たりの低下量である素子温度低下量を、前記素子温度検出手段によって検出される前記センサ素子の表面温度に基づいて算出する素子温度低下量算出手段と、
前記ＰＭセンサの周囲を通過する排気の流量を取得する排気流量取得手段と、
前記ヒータによって前記センサ素子を加熱した時の、前記排気流量取得手段によって取得される排気の流量に対する前記素子温度低下量算出手段によって算出される素子温度低下量の割合が、所定の判定値よりも小さいときに、前記ＰＭセンサが故障していると判定する判定手段と、
を備えたＰＭセンサの故障検出装置。
【請求項２】
前記判定手段が、
前記ヒータによって前記センサ素子を加熱した時の、前記排気流量取得手段によって取得される排気の流量に対する前記素子温度低下量算出手段によって算出される素子温度低下量の割合が、前記所定の判定値よりも小さいときにおいて、前記排気流量取得手段によって取得される排気の流量の変化量に対する前記素子温度低下量算出手段によって算出される素子温度低下量の変化量の割合が、正常時よりも小さいときは、前記素子カバーの目詰まりが生じていると判定する請求項１に記載のＰＭセンサ故障検出装置。
【請求項３】
前記判定手段が、
前記ヒータによって前記センサ素子を加熱した時の、前記排気流量取得手段によって取得される排気の流量に対する前記素子温度低下量算出手段によって算出される素子温度低下量の割合が、前記所定の判定値よりも小さいときにおいて、前記排気流量取得手段によって取得される排気の流量の変化量に対する前記素子温度低下量算出手段によって算出される素子温度低下量の変化量の割合が、正常時と略同等のときは、前記ヒータによる前記センサ素子の過剰加熱が生じていると判定する請求項１又は２に記載のＰＭセンサ故障検出装置。
【請求項４】
前記排気流量取得手段によって取得される排気の流量が所定流量以上のときに、前記判定手段による故障判定を実行する請求項１から３のいずれか一項に記載のＰＭセンサ故障検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１５９４３８（Ｐ２０１２−１５９４３８Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０１７０（Ｐ２０１１−２０１７０）
【出願日】平成２３年２月１日（２０１１．２．１）
【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８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１日（２０１１．２．１）
【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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