(57)【要約】  粒子状物質検出センサにおける粒子状物質の検出についての異常の有無を判定することができる粒子状物質検出センサの異常判定装置を提供する。  ＰＭセンサ１０は、内燃機関２の排気管６内の排気ガス中のＰＭに接触するセンサ素子部１２を備え、センサ素子部１２へのＰＭの付着量に応じて出力を変化させる。ＰＭセンサ１０のヒータは、センサ素子部１２に付着したＰＭがセンサ素子部１２から除去される温度であるＰＭ除去温度（Ｔ３）までセンサ素子部１２を加熱できる。ＥＣＵ５０は、ヒータの制御に応じたＰＭセンサ１０の出力変化（Ｓ１乃至Ｓ４）に基づいて、ＰＭセンサ１０に異常があるか否かを判定する処理を実行する。
2012114518.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子状物質検出センサの異常判定装置であって、
前記粒子状物質検出センサは、内燃機関の排気通路に備えられたセンサ素子部と、前記センサ素子部へのＰＭの付着量に応じて出力を変化させる出力手段と、前記センサ素子部に付着したＰＭが前記センサ素子部から除去される温度であるＰＭ除去温度まで前記センサ素子部を加熱可能なヒータと、を備えており、
前記異常判定装置が、
前記センサ素子部が加熱されるように前記ヒータを制御するヒータ制御手段と、
前記ヒータ制御手段による前記ヒータの制御に応じた前記粒子状物質検出センサの出力変化に基づいて、前記粒子状物質検出センサに異常があるか否かを判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする粒子状物質検出センサの異常判定装置。
【請求項２】
前記ヒータ制御手段は、
前記粒子状物質検出センサにおいて前記センサ素子部のＰＭ付着量増大に相当する出力変化があった後に、前記センサ素子部が加熱されるように前記ヒータを制御する手段を含み、
前記判定手段は、
前記ヒータの制御に応じた前記センサ素子部の加熱の際、前記センサ素子部が前記ＰＭ除去温度未満にあるときに前記粒子状物質検出センサにおいて前記センサ素子部のＰＭ付着量減少に相当する出力変化があったか否かに基づいて、前記粒子状物質検出センサに異常があるか否かを判定する手段を、
含むことを特徴とする請求項１に記載の粒子状物質検出センサの異常判定装置。
【請求項３】
前記ヒータ制御手段は、
前記センサ素子部の温度を、前記ＰＭ除去温度よりも低く定めた少なくとも１つの所定温度に所定時間保持するように、前記ヒータを制御する特定温度ヒータ制御手段と、
前記センサ素子部の温度を、所定時間、上限の温度が前記ＰＭ除去温度よりも低い所定温度域内に保持するように、前記ヒータを制御する特定温度範囲ヒータ制御手段と、
のうち少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の粒子状物質検出センサの異常判定装置。
【請求項４】
前記特定温度ヒータ制御手段は、少なくとも２段の階段状の温度変化を経て前記センサ素子部が前記ＰＭ除去温度に到達するように前記ヒータの制御を行う段階的ヒータ制御手段を、含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の粒子状物質検出センサの異常判定装置。
【請求項５】
前記段階的ヒータ制御手段は、
前記センサ素子部へ付着した水が除去される温度以上かつ前記センサ素子部へ付着した燃料が除去される温度未満の温度である第１温度に前記センサ素子部が所定時間保持されるように、前記ヒータを制御する第１制御と、
前記センサ素子部への付着燃料または付着有機物が除去される温度以上かつ前記ＰＭ除去温度未満の温度である第２温度に前記センサ素子部が所定時間保持されるように、前記ヒータを制御する第２制御と、
のうち少なくとも一方の制御を実行するものであることを特徴とする請求項４に記載の粒子状物質検出センサの異常判定装置。
【請求項６】
前記ヒータ制御手段は、
前記センサ素子部が前記ＰＭ除去温度に達する前における前記粒子状物質検出センサの出力変化である第１の出力変化と、前記センサ素子部が前記ＰＭ除去温度に到達した際における前記センサ素子部でのＰＭ除去に応じた前記粒子状物質検出センサに応じた出力変化である第２の出力変化と、を区別できる程度の温度上昇速度で前記センサ素子部の加熱を行うように、前記ヒータの制御を行う手段を、
含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の粒子状物質検出センサの異常判定装置。
【請求項７】
前記判定手段は、
前記ヒータ制御手段による前記ヒータの制御に応じて前記センサ素子部の付着水が除去される程度の温度域において前記粒子状物質検出センサが示した出力変化に基づいて、前記粒子状物質検出センサに異常があるか否かを判定する手段を、
含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の粒子状物質検出センサの異常判定装置。
【請求項８】
前記判定手段は、
前記ヒータ制御手段による前記ヒータの制御に応じて前記センサ素子部の付着燃料が除去される程度の温度域または前記センサ素子部の付着有機物が除去される程度の温度域において前記粒子状物質検出センサが示した出力変化に基づいて、前記粒子状物質検出センサに異常があるか否かを判定する手段を、
含むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の粒子状物質検出センサの異常判定装置。
【請求項９】
前記粒子状物質検出センサは、
前記内燃機関の排気管に接続し、前記センサ素子部を前記排気管内に固定する固定部と、
前記固定部内に設けられ、前記センサ素子部の信号を外部へ伝達する配線を含む配線部と、
を有し、
前記判定手段は、
前記ヒータ制御手段による前記ヒータの制御に応じて前記配線部の結露水が除去される程度の温度域において前記粒子状物質検出センサが示した出力変化に基づいて、前記粒子状物質検出センサに異常があるか否かを判定する結露判定手段を、
含むことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の粒子状物質検出センサの異常判定装置。
【請求項１０】
前記ヒータ制御手段は、
前記配線部に結露した水が除去される所定温度に又は下限の温度が前記配線部に結露した水が除去される温度以上の所定温度域内に前記センサ素子部の温度が所定時間保持されるように、前記ヒータの温度を制御する手段を含み、
前記結露判定手段は、
前記所定時間内における前記粒子状物質検出センサが示した出力変化に基づいて、前記粒子状物質検出センサに異常があるか否かを判定する手段を含むことを特徴とする請求項９に記載の粒子状物質検出センサの異常判定装置。
【請求項１１】
前記ヒータ制御手段は、
前記センサ素子部を前記ＰＭ除去温度まで加熱するように、前記ヒータを制御する手段を含み、
前記判定手段は、
前記センサ素子部が前記ＰＭ除去温度まで加熱された際の前記粒子状物質検出センサの出力変化に基づいて、前記粒子状物質検出センサに異常があるか否かを判定する手段を、
含むことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の粒子状物質検出センサの異常判定装置。
【請求項１２】
前記異常判定装置は、
前記粒子状物質検出センサの出力が所定変化率以上の急な変化を示したら、前記ヒータ制御手段に前記ヒータの制御を実行させ且つ前記判定手段に異常判定を実行させる判定開始手段を含むことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の粒子状物質検出センサの異常判定装置。
【請求項１３】
粒子状物質捕集システムの故障判定装置であって、
前記粒子状物質捕集システムが、
内燃機関の排気通路に設けられたパティキュレートフィルタと、
前記排気通路における前記パティキュレートフィルタの下流に備えられたセンサ素子部と、前記センサ素子部へのＰＭの付着量に応じて出力を変化させる出力部と、前記センサ素子部に付着した前記ＰＭが前記センサ素子部から除去される温度であるＰＭ除去温度まで前記センサ素子部を加熱可能なヒータとを有する粒子状物質検出センサと、
を備え、
前記故障判定装置が、
前記粒子状物質検出センサの出力に前記パティキュレートフィルタの故障時に相当するＰＭ量増大を示す出力変化があった後に、前記粒子状物質検出センサについての異常検出を行う請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の粒子状物質検出センサの異常判定装置と、
前記異常判定装置により前記粒子状物質検出センサが異常ではないと判定された場合に、前記パティキュレートフィルタに故障が発生していると判定する故障判定手段と、
を備えることを特徴とする粒子状物質捕集システムの故障判定装置。
【請求項１４】
排気ガスの粒子状物質検出装置であって、
ＰＭ含有量の検出が行われる排気ガスが流通する経路に備えられたセンサ素子部、前記センサ素子部へのＰＭの付着量に応じて変化する出力を発する出力手段、および前記センサ素子部に付着した前記ＰＭが前記センサ素子部から除去される温度であるＰＭ除去温度まで前記センサ素子部を加熱可能なヒータを備えた粒子状物質検出センサと、
前記粒子状物質検出センサにおいてＰＭ量増大を示す出力変化があった後に、前記粒子状物質検出センサについての異常検出を行う請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の粒子状物質検出センサの異常判定装置と、
前記異常判定装置による前記粒子状物質検出センサについての異常判定の結果に基づいて、前記粒子状物質検出センサにおけるＰＭ量増大を示す前記出力変化を前記排気ガスのＰＭ量検知に用いるか否かを決定する出力判定手段と、
前記出力判定手段で前記排気ガスのＰＭ量検知に用いるとの決定がされた前記粒子状物質検出センサの前記出力変化に基づいて、前記排気ガスのＰＭ量を検知するＰＭ量検知手段と、
を備えることを特徴とする排気ガスの粒子状物質検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、排気ガス中の粒子状物質（Perticulate Matter）を検出する粒子状物質検出センサ（ＰＭセンサ）の異常判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、日本特開２０１０−２７５９７７号公報に開示されているように、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）と、排気ガス中の粒子状物質（Perticulate Matter、以下「ＰＭ」とも称す）の量を検出するセンサであるＰＭセンサと、を備えた排気浄化システムにおいて、当該ＰＭセンサの故障判定を行う故障判定装置が知られている。上記従来の技術では、具体的には、排気管内におけるＤＰＦ下流にＰＭセンサが取り付けられた構成において、ＤＰＦの再生を行った後のＰＭセンサ出力の変化に基づいて、当該ＰＭセンサの故障を判定している。【０００３】
ＤＰＦのＰＭ捕集性能が正常であれば、ＤＰＦが排気ガス中のＰＭを捕集することができる。すなわち、ＤＰＦのＰＭ捕集性能が正常である限り、ＤＰＦの下流に流出するＰＭの量は非常に少ない。ＤＰＦの下流に流出するＰＭの量が非常に少なければ、ＰＭセンサへのＰＭの到達に応じてＰＭセンサが正常な出力を示すことを確認しようとしても、そのような確認を行うことは実際上困難である。【０００４】
そこで、上記従来技術では、ＤＰＦ再生処理後にＰＭ捕集性能が一時的に低下する期間があることに着目し、このＰＭ捕集性能低下期間におけるＰＭセンサの出力を調べることにより、ＰＭセンサが故障しているか否かを判定している。すなわち、ＤＰＦのＰＭ捕集量に一定の限度があるため、必要に応じて再生処理を行うことによりＤＰＦのＰＭ捕集性能を回復させる必要がある。上記公報によれば、このようなＤＰＦ再生処理を行った直後にはＤＰＦにおけるＰＭ捕集性能が一時的に低下する。ＰＭ捕集性能が低下している期間であれば、通常のＰＭ捕集性能を発揮している期間と比べて、ＤＰＦ下流へのＰＭの流出が相対的に多くなる。このＰＭ捕集性能低下期間におけるＰＭセンサの出力を調べることにより、ＰＭセンサが故障しているか否かを判定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】日本特開２０１０−２７５９７７号公報
【特許文献２】日本特開２００９−１４４５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
排気ガス中のＰＭの存在を検出する際には、各種の方式の粒子状物質検出センサ（ＰＭセンサ）が用いられている。例えば、上記の日本特開２０１０−２７５９７７号公報にかかる装置でも用いられているいわゆる静電容量式のＰＭセンサや、電気抵抗変化に基づくいわゆる電気抵抗式のＰＭセンサがある。これら各種のＰＭセンサは、センサ素子部へのＰＭの付着に応じた電気的物理量の変化に基づいて、排気ガス中のＰＭの存在や量を検出することができる。【０００７】
ＰＭセンサの出力は、例えば上記従来技術のようにＤＰＦ下流にＰＭセンサを設けた構成においては、ＤＰＦ下流への意図しないＰＭ濃度増大が生じていないかを検出したり、ＤＰＦのＰＭ捕集性能に故障が生じていないかを検出したりするために用いることができる。また、ＰＭセンサの出力は、ＤＰＦ上流にＰＭセンサを設けた構成においては、排気ガス中におけるＰＭ量を精度良く検知して、その検知結果を内燃機関の運転制御に反映させるために用いることもできる。【０００８】
ＰＭセンサが出力変化を示した場合、この出力変化がＰＭにより正常に生じたものであるときは、その出力変化に基づく検出結果を問題なく利用することができる。しかしながら、本願発明者は、鋭意研究の結果、ＰＭセンサの出力変化が、ＰＭ以外の種々の要因によっても引き起こされてしまうことを見出した。このようなＰＭ以外の要因で生ずる出力変化はいわば異常な出力変化であり、この異常な出力変化はＰＭの存在や量の検出の根拠として用いることができない。そのような異常な出力変化に基づく検出結果を、ＰＭ量等の検出結果として用いることもできない。そのような異常なＰＭセンサ出力変化と正常なＰＭセンサ出力変化とを正確に判別することができないと、ＰＭセンサのＰＭ検出の精度低下や誤ったＰＭ検出の発生を招くおそれがある。【０００９】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、粒子状物質検出センサにおけるＰＭ以外の要因によって引き起こされる出力変化とＰＭに応じた正常な出力変化とを判別することにより、粒子状物質検出センサにおける粒子状物質の検出についての異常の有無を判定することができる粒子状物質検出センサの異常判定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、粒子状物質検出センサの異常判定装置であって、
前記粒子状物質検出センサは、内燃機関の排気通路に備えられたセンサ素子部と、前記センサ素子部へのＰＭの付着量に応じて出力を変化させる出力手段と、前記センサ素子部に付着したＰＭが前記センサ素子部から除去される温度であるＰＭ除去温度まで前記センサ素子部を加熱可能なヒータと、を備えており、
前記異常判定装置が、
前記センサ素子部が加熱されるように前記ヒータを制御するヒータ制御手段と、
前記ヒータ制御手段による前記ヒータの制御に応じた前記粒子状物質検出センサの出力変化に基づいて、前記粒子状物質検出センサに異常があるか否かを判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする。【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、
前記ヒータ制御手段は、
前記粒子状物質検出センサにおいて前記センサ素子部のＰＭ付着量増大に相当する出力変化があった後に、前記センサ素子部が加熱されるように前記ヒータを制御する手段を含み、
前記判定手段は、
前記ヒータの制御に応じた前記センサ素子部の加熱の際、前記センサ素子部が前記ＰＭ除去温度未満にあるときに前記粒子状物質検出センサにおいて前記センサ素子部のＰＭ付着量減少に相当する出力変化があったか否かに基づいて、前記粒子状物質検出センサに異常があるか否かを判定する手段を、
含むことを特徴とする。【００１２】
第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記ヒータ制御手段は、
前記センサ素子部の温度を、前記ＰＭ除去温度よりも低く定めた少なくとも１つの所定温度に所定時間保持するように、前記ヒータを制御する特定温度ヒータ制御手段と、
前記センサ素子部の温度を、所定時間、上限の温度が前記ＰＭ除去温度よりも低い所定温度域内に保持するように、前記ヒータを制御する特定温度範囲ヒータ制御手段と、
のうち少なくとも一方を含むことを特徴とする。【００１３】
第４の発明は、第１乃至第３の発明のいずれか１つにおいて、
前記特定温度ヒータ制御手段は、少なくとも２段の階段状の温度変化を経て前記センサ素子部が前記ＰＭ除去温度に到達するように前記ヒータの制御を行う段階的ヒータ制御手段を、含むことを特徴とする。【００１４】
第５の発明は、第４の発明において、
前記段階的ヒータ制御手段は、
前記センサ素子部へ付着した水が除去される温度以上かつ前記センサ素子部へ付着した燃料が除去される温度未満の温度である第１温度に前記センサ素子部が所定時間保持されるように、前記ヒータを制御する第１制御と、
前記センサ素子部への付着燃料または付着有機物が除去される温度以上かつ前記ＰＭ除去温度未満の温度である第２温度に前記センサ素子部が所定時間保持されるように、前記ヒータを制御する第２制御と、
のうち少なくとも一方の制御を実行するものであることを特徴とする。【００１５】
第６の発明は、第１乃至５の発明のいずれか１つの発明において、
前記ヒータ制御手段は、
前記センサ素子部が前記ＰＭ除去温度に達する前における前記粒子状物質検出センサの出力変化である第１の出力変化と、前記センサ素子部が前記ＰＭ除去温度に到達した際における前記センサ素子部でのＰＭ除去に応じた前記粒子状物質検出センサに応じた出力変化である第２の出力変化と、を区別できる程度の温度上昇速度で前記センサ素子部の加熱を行うように、前記ヒータの制御を行う手段を、
含むことを特徴とする。【００１６】
第７の発明は、第１乃至６の発明のいずれか１つの発明において、
前記判定手段は、
前記ヒータ制御手段による前記ヒータの制御に応じて前記センサ素子部の付着水が除去される程度の温度域において前記粒子状物質検出センサが示した出力変化に基づいて、前記粒子状物質検出センサに異常があるか否かを判定する手段を、
含むことを特徴とする。【００１７】
第８の発明は、第１乃至７の発明のいずれか１つの発明において、
前記判定手段は、
前記ヒータ制御手段による前記ヒータの制御に応じて前記センサ素子部の付着燃料が除去される程度の温度域または前記センサ素子部の付着有機物が除去される程度の温度域において前記粒子状物質検出センサが示した出力変化に基づいて、前記粒子状物質検出センサに異常があるか否かを判定する手段を、
含むことを特徴とする。【００１８】
第９の発明は、第１乃至８の発明のいずれか１つの発明において、
前記粒子状物質検出センサは、
前記内燃機関の排気管に接続し、前記センサ素子部を前記排気管内に固定する固定部と、
前記固定部内に設けられ、前記センサ素子部の信号を外部へ伝達する配線を含む配線部と、
を有し、
前記判定手段は、
前記ヒータ制御手段による前記ヒータの制御に応じて前記配線部の結露水が除去される程度の温度域において前記粒子状物質検出センサが示した出力変化に基づいて、前記粒子状物質検出センサに異常があるか否かを判定する結露判定手段を、
含むことを特徴とする。【００１９】
第１０の発明は、第９の発明において、
前記ヒータ制御手段は、
前記配線部に結露した水が除去される所定温度に又は下限の温度が前記配線部に結露した水が除去される温度以上の所定温度域内に前記センサ素子部の温度が所定時間保持されるように、前記ヒータの温度を制御する手段を含み、
前記結露判定手段は、
前記所定時間内における前記粒子状物質検出センサが示した出力変化に基づいて、前記粒子状物質検出センサに異常があるか否かを判定する手段を含むことを特徴とする。【００２０】
第１１の発明は、第１乃至１０の発明のいずれか１つの発明において、
前記ヒータ制御手段は、
前記センサ素子部を前記ＰＭ除去温度まで加熱するように、前記ヒータを制御する手段を含み、
前記判定手段は、
前記センサ素子部が前記ＰＭ除去温度まで加熱された際の前記粒子状物質検出センサの出力変化に基づいて、前記粒子状物質検出センサに異常があるか否かを判定する手段を、
含むことを特徴とする。【００２１】
第１２の発明は、第１乃至１１の発明のいずれか１つの発明において、
前記異常判定装置は、
前記粒子状物質検出センサの出力が所定変化率以上の急な変化を示したら、前記ヒータ制御手段に前記ヒータの制御を実行させ且つ前記判定手段に異常判定を実行させる判定開始手段を含むことを特徴とする。【００２２】
第１３の発明は、粒子状物質捕集システムの故障判定装置であって、
前記粒子状物質捕集システムが、
内燃機関の排気通路に設けられたパティキュレートフィルタと、
前記排気通路における前記パティキュレートフィルタの下流に備えられたセンサ素子部と、前記センサ素子部へのＰＭの付着量に応じて出力を変化させる出力部と、前記センサ素子部に付着した前記ＰＭが前記センサ素子部から除去される温度であるＰＭ除去温度まで前記センサ素子部を加熱可能なヒータとを有する粒子状物質検出センサと、
を備え、
前記故障判定装置が、
前記粒子状物質検出センサの出力に前記パティキュレートフィルタの故障時に相当するＰＭ量増大を示す出力変化があった後に、前記粒子状物質検出センサについての異常検出を行う第１乃至１２の発明のいずれか１つの発明にかかる粒子状物質検出センサの異常判定装置と、
前記異常判定装置により前記粒子状物質検出センサが異常ではないと判定された場合に、前記パティキュレートフィルタに故障が発生していると判定する故障判定手段と、
を備えることを特徴とする。【００２３】
第１４の発明は、排気ガスの粒子状物質検出装置であって、
ＰＭ含有量の検出が行われる排気ガスが流通する経路に備えられたセンサ素子部、前記センサ素子部へのＰＭの付着量に応じて変化する出力を発する出力手段、および前記センサ素子部に付着した前記ＰＭが前記センサ素子部から除去される温度であるＰＭ除去温度まで前記センサ素子部を加熱可能なヒータを備えた粒子状物質検出センサと、
前記粒子状物質検出センサにおいてＰＭ量増大を示す出力変化があった後に、前記粒子状物質検出センサについての異常検出を行う第１乃至１２の発明のいずれか１つの発明にかかる粒子状物質検出センサの異常判定装置と、
前記異常判定装置による前記粒子状物質検出センサについての異常判定の結果に基づいて、前記粒子状物質検出センサにおけるＰＭ量増大を示す前記出力変化を前記排気ガスのＰＭ量検知に用いるか否かを決定する出力判定手段と、
前記出力判定手段で前記排気ガスのＰＭ量検知に用いるとの決定がされた前記粒子状物質検出センサの前記出力変化に基づいて、前記排気ガスのＰＭ量を検知するＰＭ量検知手段と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
粒子状物質検出センサが何らかの出力変化を示した場合にその出力変化がセンサ素子部へのＰＭ付着に基づくものであるならば、ヒータ加熱に応じてセンサ素子部に付着したＰＭがＰＭ除去温度で除去されることにより、粒子状物質検出センサがそのＰＭ除去に応じた出力変化を示すはずである。これに反して、ヒータ加熱に応じて出力変化がＰＭ除去温度以外の温度域において認められたり、或いはそのようなＰＭ除去温度での付着ＰＭ除去による出力変化が予想どおりに生じなかったりした場合には、粒子状物質検出センサでの出力変化がセンサ素子部へのＰＭ付着に起因するものではないと考えることができる。【００２５】
第１の発明によれば、ヒータ加熱に応じた出力変化に基づいて、粒子状物質検出センサに異常があるか否かを判定することができる。ヒータ加熱に応じた出力変化に着目することで、粒子状物質検出センサにおけるＰＭ以外の要因によって引き起こされる出力変化とＰＭに応じた正常な出力変化とを判別することができ、粒子状物質の検出についての異常の有無を判定することができる。【００２６】
粒子状物質検出センサでＰＭ付着量増大に相当する出力変化があった後に、ヒータ加熱に応じて、ＰＭ除去温度未満にもかかわらずＰＭ付着量減少に相当する出力変化があった場合には、そのＰＭ付着量増大に相当する出力変化はＰＭ付着以外の要因で引き起こされたと考えることができる。
第２の発明によれば、この点を考慮することにより、粒子状物質検出センサにおけるＰＭ以外の要因によって引き起こされる出力変化とＰＭに応じた正常な出力変化とを精度良く判別することができる。【００２７】
第３の発明によれば、ヒータの加熱制御を行う際に、ＰＭ除去温度未満の温度において粒子状物質検出センサの出力変化が無いかどうかを、確実に調べることができる。これにより、粒子状物質検出センサにおけるＰＭ以外の要因によって引き起こされる出力変化とＰＭに応じた正常な出力変化とを、精度良く判別することができる。【００２８】
第４の発明によれば、ヒータの加熱制御を行う際に、ＰＭ除去温度未満の温度において粒子状物質検出センサの出力変化が無いかどうかを、確実に調べることができる。これにより、粒子状物質検出センサにおけるＰＭ以外の要因によって引き起こされる出力変化とＰＭに応じた正常な出力変化とを、精度良く判別することができる。【００２９】
第５の発明によれば、ヒータの加熱制御を行う際に、センサ素子部の付着水または／およびセンサ素子部の付着燃料を対象にして、粒子状物質検出センサの出力変化の要因であるか否かを判定することができる。これにより、粒子状物質検出センサにおけるＰＭ以外の要因によって引き起こされる出力変化とＰＭに応じた正常な出力変化とを、その出力変化の原因を特定しつつ正確に判別することができる。【００３０】
第６の発明によれば、ヒータの加熱制御を行う際に、ＰＭ除去温度未満の温度において粒子状物質検出センサの出力変化が無いかどうかを、確実に調べることができる。これにより、粒子状物質検出センサにおけるＰＭ以外の要因によって引き起こされる出力変化とＰＭに応じた正常な出力変化とを、精度良く判別することができる。【００３１】
第７の発明によれば、ヒータの加熱制御を行う際に、センサ素子部の付着水が粒子状物質検出センサの出力変化の要因であるか否かを判定することができる。これにより、粒子状物質検出センサにおけるＰＭ以外の要因によって引き起こされる出力変化とＰＭに応じた正常な出力変化とを、その出力変化の原因を特定しつつ正確に判別することができる。【００３２】
第８の発明によれば、ヒータの加熱制御を行う際に、センサ素子部の付着燃料または付着有機物が粒子状物質検出センサの出力変化の要因であるか否かを判定することができる。これにより、粒子状物質検出センサにおけるＰＭ以外の要因によって引き起こされる出力変化とＰＭに応じた正常な出力変化とを、その出力変化の原因を特定しつつ正確に判別することができる。【００３３】
第９の発明によれば、ヒータの加熱制御を行う際に、配線部で結露した水が粒子状物質検出センサの出力変化の要因であるか否かを判定することができる。これにより、粒子状物質検出センサにおけるＰＭ以外の要因によって引き起こされる出力変化とＰＭに応じた正常な出力変化とを、その出力変化の原因を特定しつつ正確に判別することができる。【００３４】
第１０の発明によれば、所定時間はヒータの温度を保持することで、結露水が粒子状物質検出センサの出力変化の要因となっていないかを、より確実に判定することができる。【００３５】
粒子状物質検出センサでＰＭ付着量増大に相当する出力変化があった後に、ヒータ加熱に応じてＰＭ除去温度まで加熱された場合には、センサ素子部のＰＭは除去されてＰＭ付着量減少に相当する出力変化が認められるはずである。この予想に反して粒子状物質検出センサで出力変化が生じない場合には、そのＰＭ付着量増大に相当する出力変化はＰＭ付着以外の要因で引き起こされたと考えることができる。
第１１の発明によれば、この点を考慮することにより、粒子状物質検出センサにおけるＰＭ以外の要因によって引き起こされる出力変化とＰＭに応じた正常な出力変化とを精度良く判別することができる。【００３６】
第１２の発明によれば、粒子状物質検出センサにおいて急な出力変化が認められた場合に、その出力変化が粒子状物質検出センサの異常によるものなのか、それとも粒子状物質検出センサに異常はなくＰＭ量の急激な変化が生じたものなのかを区別するための判定を、速やかに開始することができる。その結果、対処すべきＰＭ量の急激な変化を、速やかに特定することができる。【００３７】
第１３の発明によれば、粒子状物質検出センサにおけるＰＭ以外の要因によって引き起こされる出力変化とＰＭに応じた正常な出力変化とを判別することにより、粒子状物質捕集システムの故障を精度良く判定することができる。【００３８】
第１４の発明によれば、粒子状物質検出センサの出力変化がＰＭの量に応じたものであるか否かを判別することにより、誤ったＰＭ量検出を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる粒子状物質検出センサの異常判定装置の構成を、これが適用される内燃機関とともに示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるＰＭセンサを模式的に示す拡大図であり、ＰＭセンサのセンサ素子部の構成を説明するための図である。
【図３】ＰＭセンサの出力電圧Ｖと通過ＰＭ量との間の関係を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１にかかる粒子状物質検出センサの異常判定装置の動作を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態１においてＥＣＵ（Electronic Control Unit）が実行するルーチンのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
図１は、本発明の実施の形態１にかかる粒子状物質検出センサの異常判定装置の構成を、これが適用される内燃機関２とともに示す図である。本実施形態にかかる粒子状物質検出センサの異常判定装置は、車両等の移動体用の内燃機関が備えるＰＭセンサに異常があるか否かを判定するために好適に用いることができる。
図１の内燃機関２の具体的構成については特に限定は無いが、例えば、複数気筒（４気筒、６気筒その他の２以上の気筒）を備えた各種の気筒配列方式（直列、Ｖ型を含む各種の方式）が採用可能であり、例えば、４ストロークレシプロエンジンとしてもよい。本実施形態では、内燃機関２は、ディーゼルエンジンであって車両用内燃機関として一般的である複数気筒エンジンである。内燃機関２は、個々の気筒にそれぞれ吸気弁、排気弁を備え、それらの吸気弁、排気弁を駆動する動弁装置も備えている。また、個々の気筒についてそれぞれ燃料噴射弁も備えられているものとする。
内燃機関２の吸気ポートには、吸気通路５が連通している。吸気通路５は、例えば、図示しない吸気管、吸気マニホールドその他の各種配管や、各種吸気系センサ（例えば、吸気圧センサ、吸気温センサ、エアフローメータ）が適宜に設けられている。一方、内燃機関２の排気ポートは、排気マニホールドを介して、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）４に連通している。ＤＰＦ４は、内燃機関２から排出される排気ガス（既燃ガス）中の粒子状物質（Perticulate Matter、以下、単に「ＰＭ」とも称す）を捕集することができる。
【００４１】
ＤＰＦ４の下流には、排気管６が連通している。排気管６には、ＤＰＦ４を通過した後の排気ガスが流れ込む。排気管６には、ＰＭセンサ１０が配置されている。ＰＭセンサ１０は、ＤＰＦ４の下流に位置することにより、ＤＰＦ４の下流の排気ガス中のＰＭ量を検知することができる。ＰＭセンサ１０は、制御回路部１９に接続している。制御回路部１９は、いわばＰＭセンサ１０のコントローラの役割を有し、ＰＭセンサ１０の出力端子と接続するとともに、ＰＭセンサ１０からの電気信号をＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０へと伝達することができる。
【００４２】
図１に示すＥＣＵ５０は、内燃機関２の制御するための制御装置として機能する。図示しないが、内燃機関２の吸気系および排気系には、内燃機関の制御に係る各種センサが備えられている。例えばクランク軸の回転角に応じて信号を出力するクランク角度センサが備えられ、クランク角度センサの信号ＣＡからはエンジン回転数（単位時間当たり回転数）や、ピストンの位置によって決まる筒内容積を計算することができる。なお、排気ガス中のＰＭ量は、内燃機関の運転条件に応じて変化する。これを利用して、実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が、排気ガスのＰＭ量を、内燃機関２の運転条件（各種センサからの出力も含む）に基づいて推定する推定処理を実行する。ＥＣＵ５０は各センサからの信号を処理し、その処理結果を各アクチュエータ（内燃機関２の制御にかかるアクチュエータ）の操作に反映させている。なお、図示しないが、内燃機関２の排気系には、排気ガスを浄化するための触媒も備えられている。また、必要に応じて、各種排気ガスセンサ（例えば排気のＮＯｘ濃度を検出するセンサなど）が取り付けられていても良い。
【００４３】
図２は、本発明の実施の形態１におけるＰＭセンサ１０を模式的に示す拡大図であり、ＰＭセンサ１０のセンサ素子部１２の構成を説明するための図である。本実施形態にかかるＰＭセンサ１０は、電気抵抗式のＰＭセンサである。ＰＭセンサ１０は、センサ素子部１２を備えている。センサ素子部１２は、アルミナ等で形成され一定の厚みを有する本体部に、例えば図２のごとき向かい合う櫛状パターンの電極１６ａ、１６ｂを白金で形成したものである。センサ素子部１２における電極１６ａ、１６ｂを形成した部分は、ＰＭ含有量の検出が行われる排気ガスが流通する経路に備えられ、排気ガス中のＰＭと接触する。
【００４４】
ＰＭセンサ１０は、カバー取付部１３と、固定部１４とを備えている。カバー取付部１３には、センサ素子部１２周囲と取り囲むカバー部材（図示せず）が取り付けられる。このカバー部材を取り付けた状態でセンサ素子部１２が排気ガス経路つまり排気管６へと曝される。排気ガス中のＰＭがカバー部材内部に侵入して、センサ素子部１２における電極１６上に付着することにより、櫛場上の電極１６ａ、１６ｂの間の電気抵抗が変化する。このようなＰＭ付着に応じた電気抵抗の変化をＰＭセンサ１０の出力信号（出力電圧）から読み取ることにより、排気ガス中のＰＭ量を検出することができる。なお、実施の形態１では、ＰＭセンサ１０が、センサ素子部１２へのＰＭ付着量が多いほど出力電圧Ｖが高くなる出力特性を有している。
【００４５】
ＰＭセンサ１０は、センサ素子部１２における電極１６ａ、１６ｂを設けた面の反対の裏面（図２における紙面裏面側）に、ヒータ（図示せず）を備えている。つまり、センサ素子部１２は一定の厚みを有しており、センサ素子部１２の向かい合う２つの面のうち、一方の面に電極１６ａ、１６ｂが設けられ、他方の面にヒータが設けられている。ヒータは、制御回路部１９と接続している。ＥＣＵ５０は、制御回路部１９を介して、ヒータの制御（具体的には、通電量の調節によるヒータ加熱温度の制御）を行うことができる。このヒータは、センサ素子部１２に付着したＰＭが除去される温度（以下、「ＰＭ除去温度」とも称す）までセンサ素子部１２を加熱できる程度の発熱性能を有している。ＰＭ除去温度へのヒータ加熱によって、センサ素子部１２の付着ＰＭを除去し、センサ素子部１２におけるＰＭ検出能力を回復（初期化）することができる。
【００４６】
固定部１４は、排気管６の内壁にＰＭセンサ１０を取り付けるための部分である。固定部１４は、具体的には、例えばその表面にネジ部を有し、このネジ部により排気管６の内壁に設けた取付部内へと固定されることができる。固定部１４の内部には、端子１８ａ、１８ｂを含む配線部が延びている。端子１８ａは電極１６ａと、端子１８ｂは電極１６ｂと、それぞれ接続している。図２では簡略に示しているが、制御回路部１９は端子１８ａおよび１８ｂと接続しており、センサ素子部１２におけるＰＭ付着量（センサ素子部１２表面のＰＭ堆積量）に応じた電圧変化を受信することができる。ＥＣＵ５０は、制御回路部１９を介して、電極１６ａ、１６ｂ間の電気抵抗の変化に基づくＰＭ付着量検知を行うことができる。
なお、実施の形態１においては、内燃機関２の運転中におけるＰＭセンサ１０使用中は、電極部（電極１６ａ、１６ｂの間）に対して電圧が印加される。この電圧印加により、センサ素子部１２へのＰＭ付着を促進する静電気力を発生させることができる。
【００４７】
［実施の形態１の動作］
（実施の形態１にかかる異常判定手法の基本動作）
ＰＭセンサ１０が出力変化を示した場合、この出力変化がＰＭにより正常に生じたものであるときは、その出力変化に基づく検出結果を問題なく利用することができる。しかしながら、本願発明者が鋭意研究により得た知見によると、そのような正常な出力変化とは異なり、ＰＭセンサ１０の出力変化がＰＭ以外の種々の要因によっても引き起こされている場合がある。このようなＰＭ以外の要因で生ずる出力変化はいわば異常な出力変化であり、この異常な出力変化はＰＭの存在や量の検出の根拠として用いることができない。そのような異常な出力変化に基づく検出結果を、ＰＭ量等の検出結果として用いることもできない。ＰＭ以外の要因によって引き起こされるＰＭセンサ１０の出力変化を、正常なＰＭセンサ１０の出力変化から正確に判別することができないと、ＰＭセンサ１０のＰＭ検出の精度低下や誤ったＰＭ検出の発生を招くおそれがある。
【００４８】
そこで、本発明の実施の形態１にかかる粒子状物質検出センサの異常判定装置においては、次のような手法によって、ＰＭセンサ１０におけるＰＭ以外の要因によって引き起こされる出力変化とＰＭに応じた正常な出力変化とを判別することにした。
すなわち、ＰＭセンサ１０が何らかの出力変化を示した場合にその出力変化がセンサ素子部１２へのＰＭ付着に基づくものであるならば、ヒータ加熱に応じてＰＭ除去温度でセンサ素子部１２に付着したＰＭが除去されることにより、ＰＭセンサ１０がそのＰＭ除去に応じた出力変化を示すはずである。これに反して、ヒータ加熱に応じてＰＭ除去温度以外の温度域において出力変化が認められた場合には、ＰＭセンサ１０での出力変化がセンサ素子部１２へのＰＭ付着に起因するものではないと考えることができる。或いは、ヒータ加熱に応じてそのようなＰＭ除去温度での付着ＰＭ除去による出力変化が予想どおりに生じなかった場合にも、ＰＭセンサ１０での出力変化が、センサ素子部１２へのＰＭ付着に起因するものではないと考えることができる。
このような点を考慮して、実施の形態１では、ヒータを制御してセンサ素子部１２を加熱し、このヒータの制御に応じたＰＭセンサ１０の出力変化に基づいてＰＭセンサ１０に異常があるか否かを判定することにした。このような実施の形態１にかかる手法によれば、ＰＭセンサ１０の異常判定が必要となったときに、ＰＭセンサ１０におけるＰＭ以外の要因によって引き起こされる異常な出力変化と、ＰＭに応じた正常な出力変化とを判別して、ＰＭの検出についての異常の有無を判定することができる。
【００４９】
（実施の形態１にかかる異常判定手法の具体的形態）
以下、本発明の実施の形態１にかかる粒子状物質検出センサの異常判定装置の、より具体的な形態について説明する。以下の説明では、先ず、実施の形態１において、ＰＭセンサ１０について実施の形態１にかかる異常判定を利用する場面の、具体的な例について説明する。続いて、そのような異常判定実行場面において異常判定を効果的に行うことのできる、本発明の好ましい具体的実施形態について説明する。
【００５０】
図３は、ＰＭセンサ１０の出力電圧Ｖと通過ＰＭ量との間の関係を示す図である。図３における通過ＰＭ量（ｍｇ）は、ＰＭセンサ１０取り付け位置を通過したＰＭ量の積算量と相関を有する。この通過ＰＭ量は、例えば、内燃機関２の運転条件に基づくＰＭ量推定値を積算することにより求めることができる。ＰＭ量推定値は、例えば運転条件に基づくＰＭ排出量の推定を行うことにより求めることができる。
【００５１】
図３において、符号２０が示す線（以下、便宜上、「特性２０」とも称す）は、ＰＭセンサ１０およびＤＰＦ４が正常である場合を想定した出力電圧Ｖと通過ＰＭ量との関係を示している。ＤＰＦ４が正常である場合（つまり故障していない場合）でも、ＤＰＦ４の下流には極微量のＰＭが流出し、このＰＭがセンサ素子部１２に僅かずつ付着（堆積）していく。そうすると、ある程度の長期間を経てこのＰＭの付着量が増大し、電極１６ａ、１６ｂ間の電気抵抗が変化し、図３の特性２０のようにＰＭセンサ１０の出力電圧が変化していく。従って、ＤＰＦ４が正常にＰＭ捕集を行っていても、十分に長い期間が経過した後は、特性２０のように、ＰＭセンサ１０において付着ＰＭ量増大に相当する出力変化が生ずる。
【００５２】
一方、図３において、符号２２が示す線（以下、便宜上、「特性２２」とも称す）は、ＤＰＦ４に故障が発生してＰＭセンサ１０側にＰＭ濃度の高い排気ガスが流出した場合における特性を模式的に示している。正常時を想定した特性２０と比べて、特性２２は急な立ち上がりを示している。この出力変化がＰＭにより正常に生じたものであるときは、運転条件から推定したＤＰＦ４の通過ＰＭ量を大幅に超える量のＰＭがＤＰＦ４下流で検出されているので、ＤＰＦ４に故障が発生したという判断をすることができる。しかしながら、特性２２のような出力変化は、ＰＭセンサ１０の出力変化がＰＭ以外の種々の要因によっても引き起こされている可能性がある。つまり、ＰＭセンサ１０に特性２２のような急な出力変化が認められた場合には、正常時（特性２０）とは異なる状態つまり異常状態が発生している可能性がある。このため、特性２２の急な出力変化が、ＰＭに応じた正常な出力変化であるか否かを判別することが好ましい。
【００５３】
本願発明者が鋭意研究の結果として得た知見によれば、本実施形態にかかるＰＭセンサ１０において、図３に示す特性２２のような出力変化の発生要因として、少なくとも次の４つが考えられる。
（Ａ）ＤＰＦ４の故障による急なＰＭ排出量増加
（Ｂ）ＰＭセンサ１０の電極部（電極１６ａ、１６ｂ）の電気的なショート
（Ｃ）センサ素子部１２における電極部（電極１６ａ、１６ｂ）上への、ＰＭ以外のもの（例えば、水分、燃料又は有機物）の付着
（Ｄ）ＰＭセンサ１０の配線部（固定部１４内部）における水分の結露
これらの発生要因（Ａ）〜（Ｄ）のうち、発生要因（Ａ）により特性２２の出力変化が生じた場合には、ＰＭセンサ１０自体のＰＭ検出性能は正常であると判断することができる。一方、発生要因（Ｂ）〜（Ｄ）により特性２２の出力変化が生じた場合には、ＰＭセンサ１０のＰＭ検出性能が正常に働いておらず、ＰＭセンサ１０の出力変化はＰＭに応じた正常な出力変化ではない。
そこで、発明実施の形態１においては、上記の本願発明者による出力変化発生要因の分析結果を利用して、下記のように定めたヒータ温度制御に伴うＰＭセンサ１０の出力変化に基づいて、ＰＭセンサ１０に異常があるか否かを判別する。
【００５４】
図４は、本発明の実施の形態１にかかる粒子状物質検出センサの異常判定装置の動作を説明するための図である。図４の上段のグラフは、センサ素子部１２のヒータ（図示せず）における温度を示しており、縦軸をヒータ温度とし横軸を時間（但し、図４の右方向が時間の進行方向である）としている。図４の下段のグラフは、ＰＭセンサ１０の出力電圧を示しており、縦軸を出力電圧値とし横軸を時間としている。図４の上段のグラフと下段のグラフは横軸（時間軸）のスケールを一致させて図示している。前述したように、実施の形態１では、ＰＭセンサ１０においてセンサ素子部１２へのＰＭ付着量が多いほど出力電圧Ｖが高くなるものとし、出力電圧Ｖが立ち上がった状態（高）から図４のヒータ温度制御が開始されているものとする。
【００５５】
図４において、破線で示したヒータ温度特性「通常ＰＭリセット」は、実施の形態１にかかる異常判定手法を利用せずにＰＭセンサ１０におけるＰＭ除去を行う場合の、ヒータの温度制御の様子を示している。「通常ＰＭリセット」の場合、ヒータＯＮにより速やかにヒータ温度がＴ３まで上昇し、センサ素子部１２の温度がＰＭ除去温度へと到達する。「通常ＰＭリセット」によれば、速やかにＰＭ除去を行い、ＰＭセンサ１０のＰＭ検出機能を初期状態に回復させることができる。
【００５６】
図４において、実線で示したヒータ温度特性は、実施の形態１にかかる実施の形態１にかかる異常判定手法を利用する場合におけるヒータ温度制御の様子を示している。本実施形態では、「通常ＰＭリセット」とは異なり、図４に実線で示すような階段状（段階的）のヒータ温度制御が行われる。
なお、図４には、実施の形態１にかかるヒータ温度制御の開始以後の、ＰＭセンサ１０の出力やヒータ温度が示されている。実施の形態１においては、図４に示すヒータ温度制御の開始前は、ＰＭセンサ１０はヒータによる加熱がされていない（つまりＥＣＵ５０はヒータをＯＦＦとしている）。これに応じて、図４のヒータ温度は、温度Ｔ１よりも低い温度Ｔ０であるものとする。なお、実施の形態１では、ヒータによる加熱がされていない期間におけるセンサ素子部１２の温度は、排気ガス温度等に応じたなりゆきに任せた温度である。
【００５７】
実施の形態１にかかるヒータ温度制御およびＰＭセンサ１０の異常判定の動作は、次に述べるとおりである。図３に例示したようなＰＭセンサ１０の異常判定が必要な状況が発生した場合には、下記の異常判定手法を実施することにより、ＰＭセンサ１０の異常判定を行うことができる。
（温度Ｔ１）
先ず、ヒータがＯＮとされて、ヒータ温度は温度Ｔ１へと制御される。温度Ｔ１は、「センサ素子部１２に付着した水分」を蒸発させるために十分なヒータ温度である。温度Ｔ１は、具体的には、例えば、１５０℃から２００℃程度の温度範囲内において適宜に設定した温度とすることができる。
このように温度Ｔ１を定めた場合には、特性２２が「センサ素子部１２の電極部への水分付着」により生じた出力変化であるときには、ヒータ温度が温度Ｔ１となるのに応じて電極部に付着した水分が除去される。この除去に応じて、ＰＭセンサ１０の出力が高から低へと変化する。その結果、ＰＭセンサ１０の出力は、ヒータ温度が温度Ｔ１となるのに応じて図４の出力変化Ｓ１のように変化する。温度Ｔ１に応じた出力変化Ｓ１が検出されたか否かを調べることにより、上述した発生要因（Ｃ）のうち「電極部への水分の付着」を検査することができる。
なお、実施の形態１では、一定時間（図４の「Ｔ１保持時間」）はヒータを温度Ｔ１に保持することにしている。これにより、出力変化Ｓ１の有無をより正確に検出することができる。
一方、温度Ｔ１において出力変化Ｓ１が認められなかった場合には、図３の特性２２は「センサ素子部１２の電極部への水分付着」により生じた出力変化ではないという判断をすることができる。
【００５８】
（温度Ｔ２）
温度Ｔ１に応じた出力変化Ｓ１が認められない場合は、温度Ｔ１から温度Ｔ２へとヒータ温度を上昇させる。温度Ｔ２は、センサ素子部１２に付着した燃料を蒸発させるのに十分なヒータ温度である。温度Ｔ２は、温度Ｔ１よりも高い温度であり（Ｔ１＜Ｔ２）、具体的には、例えば、３００℃程度の温度に設定することができる。或いは、内燃機関２に使用する燃料に応じてセンサ素子部１２の付着燃料の蒸発温度がある程度相違する場合には、それを考慮して、付着燃料の蒸発温度範囲内において適宜に設定することができる。
このように温度Ｔ２を定めた場合には、特性２２が「センサ素子部１２の電極部への燃料又は有機物の付着」により生じた出力変化であるときには、ヒータ温度が温度Ｔ２となるのに応じて電極部の燃料又は有機物が除去される。この除去に応じて、ＰＭセンサ１０の出力が高から低へと変化する。その結果、ＰＭセンサ１０の出力は、ヒータ温度が温度Ｔ１からＴ２へと上昇するのに応じて、図４の出力変化Ｓ２のように変化する。温度Ｔ２に応じた出力変化Ｓ２が検出されたか否かを調べることにより、上述した発生要因（Ｃ）のうち「電極部への燃料又は有機物の付着」を検査することができる。
一方、温度Ｔ１からＴ２への温度上昇の際に出力変化Ｓ２が認められなかった場合には、図３の特性２２は「センサ素子部１２の電極部への燃料又は有機物の付着」により生じた出力変化ではないという判断をすることができる。
【００５９】
（Ｔ２保持時間）
実施の形態１では、温度Ｔ２に応じた出力変化Ｓ２が認められない場合には、温度Ｔ２へのヒータ温度制御の後の一定時間（図４の「Ｔ２保持時間」）はヒータを温度Ｔ２に保持する。前述した発生要因（Ｄ）は、「ＰＭセンサ１０の配線部（固定部１４内部）で結露した水分」によってＰＭセンサ１０に特性２２のような出力変化が生ずるというものである。ヒータ温度が温度Ｔ２に到達した後、この結露した水分は一気に蒸発するとは限らない。徐々に水分が蒸発していき、ある程度の時間が経過してから結露した水分が蒸発して、ＰＭセンサ１０の出力が正常に戻る（実施の形態１では低から高へと増大する）場合がある。図４における出力変化Ｓ３は、その様な場合の一例を示している。このように、ヒータ温度が温度Ｔ２に至った後ある程度の時間が経過してからでないと出力変化Ｓ３が生じない場合があることを想定して、実施の形態１では、「Ｔ２保持時間」が「ＰＭセンサ１０の配線部（固定部１４内部）に結露した水を蒸発させるための十分な長さ」に定められている。これにより、上述した発生要因（Ｄ）についての検査を精度良く行うことができる。
一方、Ｔ２保持時間の時間内において出力変化Ｓ３が認められなかった場合には、図３の特性２２は「ＰＭセンサ１０の配線部（固定部１４内部）で結露した水分」により生じた出力変化ではないという判断をすることができる。
【００６０】
（温度Ｔ３）
実施の形態１では、Ｔ２保持時間中に出力変化Ｓ３が認められなかった場合には、温度Ｔ２から温度Ｔ３へとヒータ温度を上昇させる。実施の形態１においては、温度Ｔ３は、前述したようにセンサ素子部１２の温度をＰＭ除去温度へと到達させるヒータ温度であり、「通常ＰＭリセット」の制御における目標温度と同じ温度である。特性２２が「センサ素子部１２のＰＭ付着」により生じた出力変化であるときには、ヒータ温度が温度Ｔ２となるのに応じて電極部のＰＭが除去される。この除去に応じて、ＰＭセンサ１０の出力が高から低へと変化する。その結果、ＰＭセンサ１０の出力は、ヒータ温度が温度Ｔ２からＴ３へと上昇するのに応じて、図４の出力変化Ｓ４のように変化する。温度Ｔ２からＴ３へのヒータ温度制御に応じた出力変化Ｓ４が検出されたか否かを調べることにより、ＰＭセンサ１０がＰＭ付着に応じた出力変化を正常に示したかどうかを検査することができる。
また、ＰＭセンサ１０の出力変化が正常なものであったという結果が得られたため、特性２２が、発生要因（Ａ）つまり「ＤＰＦ４の故障による急なＰＭ排出量増加」により生じた特性であると判断することもできる。
一方、図４に破線で示す出力Ｓ５のように、温度Ｔ３へのヒータ温度制御をしても未だＰＭセンサ１０の出力電圧が高である場合には、ＰＭが除去されたにもかかわらずＰＭセンサ１０の出力に変化が無いという事態が発生している。このような事態は、ＰＭセンサ１０におけるハードウェア的な故障が生じている可能性が考えられる。実施の形態１では、この場合には、上述した発生要因（Ｂ）「ＰＭセンサ１０の電極部（電極１６ａ、１６ｂ）の電気的なショート」であると判断する。
【００６１】
温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を上記の各温度に定めるに当たっては、上述した指針に従って、実験を行ったりＰＭセンサ製品の個々具体的な仕様を考慮したりしつつ定めればよい。そして、ＥＣＵ５０上において、或いは、ヒータ制御用の制御回路がある場合はその制御回路上で、図４の上段において示すような階段状のヒータ温度制御を実行させればよい。
【００６２】
［実施の形態１の具体的処理］
以下、図５を用いて、本発明の実施の形態１にかかる粒子状物質検出センサの異常判定装置において実行される具体的処理の内容を説明する。図５は、本発明の実施の形態１においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。このルーチンは、内燃機関２の運転中に実行される。なお、本ルーチンは、所定時間毎に繰り返し実行されるものとする。
【００６３】
図５に示すルーチンでは、先ず、ＥＣＵ５０が、所定のＰＭセンサ出力が発現したか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ１００）。このステップでは、ＥＣＵ５０が、前述した図３の特性２２のような急な出力変化が生じたか否かを判定する所定の判定処理を実行する。この判定処理では、ＰＭセンサ１０の出力電圧の変化率が所定値以上に大きい、つまりＰＭセンサ１０の出力が所定変化率以上に急な変化を示しているか否かが判定される。ここでいう出力電圧の変化率は、「単位ＰＭ通過量あたりの出力電圧変化量」の値を用いることができる。単位ＰＭ通過量としては、先ず、図３の説明でも述べたように内燃機関２の運転条件に基づいてＰＭ量推定値を推定して、さらに、このＰＭ量推定値を用いてＤＰＦ４下流の推定ＰＭ通過量を計算して、この計算により得た数値を用いることができる。ＰＭ量を推定する推定処理は、図５のルーチンとは別にＥＣＵ５０上で実行すればよい。単位ＰＭ通過量あたりの出力電圧変化量に基づいてＰＭセンサ１０の出力電圧の変化率を評価することにより、ＰＭ発生量が異なる様々な場面(つまり運転条件等の異なる)に応じて、異常判定を必要とするほどにＰＭセンサ１０の出力変化が急峻であるか否かを適切に判定することができる。なお、変形例として、単位ＰＭ通過量あたりの出力電圧変化量に代えて、単位時間あたりの出力電圧変化量を調べてもよい。
ステップＳ１００において所定のＰＭセンサ出力が発現していない場合には、その後今回のルーチンが終了し、処理がリターンする。
【００６４】
ステップＳ１００の判定結果が肯定（Ｙｅｓ）であった場合には、続いて、ＥＣＵ５０が、ＰＭセンサ１０に対する印加電圧をＯＦＦとする処理を実行する（ステップＳ１０２）。この処理により、センサ素子部１２へのＰＭ付着促進が停止される。ステップＳ１０２の時点で、ＰＭセンサ１０の出力は「高」となっており、ＰＭ付着量増大を示す或いは有意な量のＰＭ検出を示している。
【００６５】
次に、ＥＣＵ５０が、ヒータ温度をＴ１に制御する処理を実行する（ステップＳ１０４）。このステップでは、ＥＣＵ５０が、ＯＦＦとされていたヒータをＯＮにするとともに、ヒータ温度がＴ１になるようにヒータへの通電量を調節する処理を実行する。
【００６６】
次に、ＥＣＵ５０が、ＰＭセンサ１０に所定のセンサ出力変化（Ｓ１）があったか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ１０６）。このステップでは、ＥＣＵ５０が、温度Ｔ１へのヒータ温度上昇に応じて、前述した図４の出力変化Ｓ１のような出力電圧低下があったか否かを判定する処理を実行する。具体的には、例えば、ステップＳ１００で高となったＰＭセンサ１０の出力電圧が、高のままであるか否かを判定すればよい。なお、実施の形態１においては、図４の説明でも述べたように、所定のＴ１保持時間だけ温度Ｔ１を保持することにより、出力変化Ｓ１の有無を確実に検査するものとする。
【００６７】
ステップＳ１０６においてセンサ出力変化が認められなかった場合（判定結果がＮｏの場合）には、次に、ＥＣＵ５０が、ヒータ温度をＴ２に制御する処理を実行する（ステップＳ１０８）。このステップにおいて、ＥＣＵ５０が、図４に示す段状の温度特性のうち温度Ｔ１からＴ２へのヒータ温度上昇制御を実現するように、ヒータへの通電量を調節する処理を実行する。
【００６８】
次に、ＥＣＵ５０が、ＰＭセンサ１０に所定のセンサ出力変化（Ｓ２）があったか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ１１０）。このステップでは、ＥＣＵ５０が、温度Ｔ２へのヒータ温度上昇に応じて、前述した図４の出力変化Ｓ２のような出力電圧低下があったか否かを判定する処理を実行する。具体的には、例えば、ＰＭセンサ１０の出力電圧が高のままであるか否かを判定すればよい。
【００６９】
ステップＳ１１０においてセンサ出力変化が認められなかった場合（判定結果がＮｏの場合）には、ＥＣＵ５０が、温度Ｔ２を一定時間保持するための処理を実行する（ステップＳ１１２）。ステップＳ１１２の処理は、「ヒータ温度をＴ２とした状態で、温度Ｔ２への制御後の時間が所定の閾値を越えるまではヒータ温度変化（ヒータ温度上昇）を控えるため」の処理である。ステップＳ１１２の処理は、前述した「Ｔ２保持時間」にかかる異常判定を実施するための処理の一部である。
このステップの後、ＥＣＵ５０が、再び、ＰＭセンサ１０に所定のセンサ出力変化（Ｓ３）があったか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ１１４）。このステップでは、ＥＣＵ５０が、温度Ｔ２の保持期間中に、前述した図４の出力変化Ｓ３のような出力電圧低下があったか否かを判定する処理を実行する。具体的には、例えば、ＰＭセンサ１０の出力電圧が高のままであるか否かを判定すればよい。
【００７０】
ステップＳ１１４においてセンサ出力変化が認められなかった場合（判定結果がＮｏの場合）には、次に、ＥＣＵ５０が、ヒータ温度をＴ３に制御する処理を実行する（ステップＳ１１６）。このステップにおいて、ＥＣＵ５０が、図４に示す段状の温度特性のうち温度Ｔ２からＴ３へのヒータ温度上昇制御を実現するように、ヒータへの通電量を調節する処理を実行する。
【００７１】
次に、ＥＣＵ５０が、ＰＭセンサ１０に所定のセンサ出力変化（Ｓ４）があったか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ１１８）。このステップでは、ＥＣＵ５０が、温度Ｔ３へのヒータ温度上昇に応じて、前述した図４の出力変化Ｓ４のような出力電圧低下があったか否かを判定する処理を実行する。具体的には、例えば、ＰＭセンサ１０の出力電圧が高のままであるか否かを判定すればよい。
【００７２】
ステップＳ１１８においてセンサ出力変化が認められなかった場合（判定結果がＮｏの場合）には、ＥＣＵ５０が、センサ故障（電極部ショート）が発生しているとの異常判定結果を出力する処理を実行する（ステップＳ１２２）。ＰＭセンサ１０におけるＰＭ付着量増大に相当する出力変化（ステップＳ１００における出力発現）があった後に、ヒータ加熱に応じてセンサ素子部１２がＰＭ除去温度まで加熱された場合には、センサ素子部１２のＰＭは除去されてＰＭ付着量減少に相当する出力変化Ｓ４が認められるはずである。この予想に反してＰＭセンサ１０で出力変化Ｓ４が生じない場合には、そのＰＭ付着量増大に相当する出力変化はＰＭ付着以外の要因で引き起こされたと考えることができる。実施の形態１によれば、この点を考慮することにより、ＰＭセンサ１０におけるＰＭ以外の要因（具体的には、実施の形態１では電極部ショートであるとする）によって引き起こされる出力変化とＰＭに応じた正常な出力変化とを精度良く判別することができる。その後今回のルーチンが終了し、処理がリターンする。
【００７３】
これとは逆に、ステップＳ１１８においてセンサ出力変化が認められた場合（判定結果がＹｅｓの場合）には、ＥＣＵ５０が、センサ出力がＯＫであるという判定結果を出力する処理を実行する（ステップＳ１２０）。これにより、ＰＭセンサ１０は正常であるという判定結果が得られる。なお、この判定結果の後、ＰＭセンサ１０に付着したＰＭの除去が必要なときには、前述した「通常ＰＭリセット」を実施してもよい。
【００７４】
この後、更に、ＥＣＵ５０が、ＤＰＦ４に故障が発生しているという判定結果を出力する処理を実行する（ステップＳ１２１）。図５のルーチンでは、始めのステップＳ１００において、ＥＣＵ５０が、前述した図３の特性２２のような急な出力変化が生じたか否かを判定する所定の判定処理を実行している。ＰＭセンサ１０が正常であるならば、ステップＳ１００において発現した急な出力変化は、「ＤＰＦ４の故障による急なＰＭ排出量増加」により生じた出力変化であると判断できる。実施の形態１によれば、このステップＳ１２１でＤＰＦ４に故障が発生しているとの判定結果を出力することができるので、ＤＰＦ４の故障に対して迅速な対処を取ることができる。その後今回のルーチンが終了し、処理がリターンする。
【００７５】
一方、前述したステップＳ１０６、Ｓ１１０またはＳ１１４において、センサ出力変化が認められた場合（判定結果がＹｅｓの場合）には、ＥＣＵ５０が、センサ出力が異常であるという判定結果を出力する処理を実行する（ステップＳ１２４）。このステップＳ１２４において、ステップＳ１００で発現したＰＭセンサ１０の出力は異常なものであったという判定結果を出力することができる。
【００７６】
続いて、ＥＣＵ５０が、「通常ＰＭリセット」を実施するための処理を実行する（ステップＳ１２６）。このステップでは、ＥＣＵ５０がヒータ温度をＴ３に設定して、センサ素子部１２が図４に示した破線で示したヒータ温度特性「通常ＰＭリセット」に沿って速やかに加熱される。これにより、ＰＭを含めたＰＭセンサ１０の付着物質が除去され、ＰＭセンサ１０のＰＭ検出能力を回復することができる。
ステップＳ１２６の後、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１０２でＯＦＦにした印加電圧をＯＮとする処理を実行する（ステップＳ１２８）。その後今回のルーチンが終了し、処理がリターンする。
【００７７】
以上の処理によれば、ヒータの制御に応じたＰＭセンサ１０の出力変化に基づいて、ＰＭセンサ１０に異常があるか否かを判定することができる。そして、図３の特性２２のような急峻な出力変化の発現によりＰＭセンサ１０の異常判定が必要となったときに、ＰＭセンサ１０におけるＰＭ以外の要因によって引き起こされる異常な出力変化と、ＰＭに応じた正常な出力変化とを判別して、ＰＭの検出についての異常の有無を判定することができる。
【００７８】
実施の形態１にかかる異常判定装置によれば、ＥＣＵ５０が、ＰＭセンサ１０においてセンサ素子部１２（或いは電極部）のＰＭ付着量増大に相当する出力変化（ステップＳ１００）があった後に、センサ素子部１２が加熱されるようにヒータを制御する処理を実行することができる。さらに、ＥＣＵ５０が、ヒータの制御に応じたセンサ素子部１２の加熱の際、センサ素子部１２がＰＭ除去温度Ｔ３未満にある間（Ｔ０以上かつＴ３未満の温度域にある間）に、センサ素子部１２のＰＭ付着量減少に相当する出力変化（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）があったか否かに基づいて、ＰＭセンサ１０に異常があるか否かを判定する処理を実行することができる。ＰＭセンサ１０でＰＭ付着量増大に相当する出力変化があった後に、ヒータ加熱に応じてＰＭ除去温度未満であるにもかかわらずＰＭ付着量減少に相当する出力変化があった場合には、そのＰＭ付着量増大に相当する出力変化はＰＭ付着以外の要因で引き起こされたと考えることができる。この点を考慮することにより、ＰＭセンサ１０におけるＰＭ以外の要因によって引き起こされる出力変化とＰＭに応じた正常な出力変化とを精度良く判別することができる。
【００７９】
尚、上述した実施の形態１においては、ＰＭセンサ１０が、前記第１の発明における「粒子状物質検出センサ」に、センサ素子部１２が、前記第１の発明における「センサ素子部」に、配線部（端子１８ａ、１８ｂを含む）および制御回路部１９が、前記第１の発明における「出力手段」に、センサ素子部１２裏面のヒータ（図示せず）が、前記第１の発明における「ヒータ」に、それぞれ相当している。
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が図５のルーチンの上記ステップＳ１０４、Ｓ１０８、Ｓ１１２およびＳ１１６の処理を実行することにより、前記第１の発明における「ヒータ制御手段」が実現され、ＥＣＵ５０が、上記ステップＳ１０６、Ｓ１１０、Ｓ１１４、Ｓ１１８、Ｓ１２０およびステップＳ１２４の処理を実行することにより、前記第１の発明における「判定手段」が実現されている。
【００８０】
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が図５のルーチンの上記ステップＳ１０４およびＳ１０６のヒータ温度制御を実行することにより、または、ＥＣＵ５０がＳ１０８、Ｓ１１０およびＳ１１２のヒータ温度制御を実行することにより、前記第３の発明における「特定温度ヒータ制御手段」が実現されている。
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が上記ステップＳ１０４、Ｓ１０８、Ｓ１１２およびＳ１１６の処理を実行することにより、図４に示したようにＴ０→Ｔ１→Ｔ２→Ｔ３への３段階の温度制御が行われている。この３段階の温度制御により、前記第４の発明における「段階的ヒータ制御手段」が実現されている。
また、上述した実施の形態１では、ＥＣＵ５０が図５のルーチンの上記ステップＳ１０４およびＳ１０６のヒータ温度制御を実行することにより、前記第５の発明における「第１制御」が実現され、ＥＣＵ５０がステップＳ１０８、Ｓ１１０およびＳ１１２のヒータ温度制御を実行することにより、前記第５の発明における「第２制御」が実現されている。
【００８１】
なお、実施の形態１においては、ＰＭセンサ１０における出力変化Ｓ１、Ｓ２およびＳ３が、前記第６の発明における「第１の出力変化」に、ＰＭセンサ１０における出力変化Ｓ４が、前記第６の発明における「第２の出力変化」に、それぞれ相当している。
【００８２】
また、上述した実施の形態１では、ＰＭセンサ１０が、前記第９の発明における「ＰＭセンサ」に、センサ素子部１２が、前記第９の発明における「センサ素子部」に、固定部１４が、前記第９の発明における「固定部」に、端子１８ａ、１８ｂを含む配線部が、前記第９の発明における「配線部」に、それぞれ相当している。
【００８３】
また、上述した実施の形態１では、ＥＣＵ５０がステップＳ１００の処理を実行することにより、前記第１２の発明における「判定開始手段」が実現されている。
【００８４】
また、上述した実施の形態１では、ＤＰＦ４が、前記第１３の発明における「パティキュレートフィルタ」に、ＰＭセンサ１０が、前記第１３の発明における「ＰＭセンサ」に、それぞれ相当しており、ＥＣＵ５０が図５のルーチンのステップＳ１２１を実行することにより、前記第１３の発明における「粒子状物質捕集システムの故障判定装置」の「故障判定手段」が実現されている。
【００８５】
［実施の形態１の変形例］
実施の形態１にかかるハードウェア構成では、粒子状物質検出センサとして、電気抵抗式のＰＭセンサ１０が用いられている。ＰＭセンサ１０は出力電圧の大きさによって、ＰＭ付着量を表したり有意な量のＰＭ付着発生を表したりすることができる。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。ＰＭ付着に応じてその出力（出力電圧、出力電流その他の出力信号）を変化させることができ、かつ、ヒータでその付着ＰＭ除去することのできる各種のＰＭセンサを用いることができる。例えば、電気抵抗式以外の、静電容量式のＰＭセンサを用いても良い。また、実施の形態１ではＰＭ付着量増大に応じて出力電圧が「低→高」と変化するＰＭセンサであったが、本発明はこれに限られない。個々のセンサの回路構成上の違いなどから、これとは反対に、実施の形態１ではＰＭ付着量増大に応じて出力電圧が「高→低」と変化するＰＭセンサであってもよい。このようなＰＭセンサに対しても、ヒータ温度制御に応じた出力変化の有無を判定すればよく、本発明を適用可能である。
【００８６】
実施の形態１では、温度Ｔ０→Ｔ１→Ｔ２→Ｔ３という３段階のヒータ温度制御を行った。しかしながら、本発明はこのようなヒータ温度制御に限定されるものではない。２段階としてもよいし、逆に３段階よりも多い段数（４段階以上）としてもよい。例えば、実施の形態１において、３段階のヒータ温度制御を全て行うのではなく、そのうちの１つを省略しても良い。具体的には、例えば、ヒータ温度制御を温度Ｔ１への制御のみ行い、出力変化Ｓ１があるか否かの判定のみを行ってもよい。あるいは、ヒータ温度制御を温度Ｔ２への制御のみ行い、出力変化Ｓ２があるか否かを判定するのみとしてもよい。また、Ｔ２保持時間を省略してもよい。この省略により、ＰＭセンサ１０の異常判定に長い時間がかかってしまいＤＰＦ４の故障発見が遅れてしまうのを防ぐこともできる。また、温度Ｔ３のみについてのヒータ温度制御を行い、ＰＭ除去に伴う正常な出力変化Ｓ４が生じたか否かを判定してもよい。
【００８７】
また、本発明は、図４に示すように温度上昇と温度保持を交互に行う実施形態に限られるものではない。ヒータ温度（ヒータ通電量）を目標値に到達させた後に制御値（通電量）を一定に固定する場合に限られない。Ｔ０〜Ｔ３のそれぞれの間の区間において、緩やかな温度変化速度で、直線的または曲線的に温度（目標温度）を上昇させたり逆に低下させる制御を行っても良い。その場合には、各区間（例えばＴ１とＴ２の間、またはＴ２とＴ３の間）での温度変化速度は、同じでもよく、或いは異なってもよい。
【００８８】
また、実施の形態１においては、ヒータ温度制御を行う際に、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３のそれぞれの温度を目標温度にヒータ通電量を調節する制御形態であったが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、「出力変化Ｓ１が生じる温度以上であってかつ出力変化Ｓ２が生じる温度未満の温度範囲」や「出力変化Ｓ２が生じる温度以上であってかつ出力変化Ｓ４が生じる温度未満の温度範囲」の内側にヒータ温度が留まるように、ヒータの通電量を調節する制御形態であってもよい。
【００８９】
また、本発明におけるヒータ温度制御は、実施の形態１の図４に示すような階段状の温度上昇制御に限定されるものではない。ヒータ温度を上昇させていく過程で、「センサ素子部１２へのＰＭ以外の付着物質」の除去に応じた出力変化Ｓ１、Ｓ２や、「固定部１４内の配線部での結露水」の除去に応じた出力変化Ｓ３を、ＰＭ除去に応じた出力変化Ｓ４と区別できればよい。よって、センサ素子部１２が温度Ｔ３に達する前におけるＰＭセンサ１０の出力変化Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３と、温度Ｔ３への到達した際におけるＰＭ除去に応じたＰＭセンサの出力変化とを区別できる程度の温度上昇速度（温度上昇率）でヒータの温度を上昇させるように、ヒータの通電量を増加、調節してもよい。この場合、必ずしもヒータ温度特性が図４のように明確な階段状とならなくともよい。
【００９０】
なお、図５のルーチンでは、ＥＣＵ５０が、ステップＳ１２４においてセンサ出力が異常であるという判定結果を出力する処理を実行した。このステップＳ１２４において、単にセンサ出力が異常であるという判定結果のみならず、「ＰＭセンサ１０においてどのような異常が発生したのか」という情報を判定結果として出力する処理であってもよい。すなわち、ステップＳ１０６、Ｓ１０８およびＳ１１４のいずれの判定処理で出力変化が認められたのかに応じて、ステップＳ１２４の処理が、「ＰＭセンサ１０における異常の種類を示す情報」を判定結果として出力する処理であってもよい。
ステップＳ１０６の判定結果がＹｅｓであれば出力変化Ｓ１が、ステップＳ１１０の判定結果がＹｅｓであれば出力変化Ｓ２が、ステップＳ１１４の判定結果がＹｅｓであれば出力変化Ｓ３が、それぞれ発生している。既に図４を用いて説明したように、ＰＭセンサ１０に生じる異常は、各出力変化Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に応じて発生要因（Ｃ）または（Ｄ）に区別することができる。そこで、ステップＳ１２４において、ＥＣＵ５０が、ステップＳ１０６の判定結果がＹｅｓの場合（出力変化Ｓ１検出）には「センサ素子部１２の電極部への水分付着」の異常があったことを、ステップＳ１１０の判定結果がＹｅｓの場合（出力変化Ｓ２検出）には「センサ素子部１２の電極部への燃料又は有機物の付着」の異常があったことを、ステップＳ１１４の判定結果がＹｅｓの場合（出力変化Ｓ３検出）には「ＰＭセンサ１０の配線部（固定部１４内部）で結露した水分」による異常があったことを、それぞれ判定結果として出力してもよい。これにより、異常なＰＭセンサ出力変化と正常なＰＭセンサ出力変化とを正確に判別し、かつその異常の種類を特定することができる。
【００９１】
上述した実施の形態１では、ＤＰＦ４の下流にＰＭセンサ１０を設けてＤＰＦ４下流のＰＭ検出を行う方式の粒子状物質捕集システムに対して、本発明を適用した。実施の形態１のシステムは、ＤＰＦ４の故障検出にＰＭセンサ１０を利用し、排気ガスのＰＭ量の検出については内燃機関２の運転条件に基づく推定値を利用するものである。しかしながら、本発明はこのような適用形態に限られるものではない。
従来、内燃機関２の排気ポートからＤＰＦ４までの区間（つまりＤＰＦ４の上流区間）にＰＭセンサを設けて、このＰＭセンサの検出値に基づいて排気ガスのＰＭ量を検知するシステムも知られている。このようなシステムに対して、本発明にかかる粒子状物質検出センサの異常判定装置を適用することができる。
具体的には、本変形例では、例えば、図１に示すハードウェア構成において、内燃機関２とＤＰＦ４の間に設けたＰＭセンサ（ＰＭ付着量に応じて出力を変化させるものであれば良く、ＰＭセンサ１０と同種類の電気抵抗式でもよい）の出力変化が正常かどうかを判断するために図５に示すルーチンを実行する。この変形例では、排気管６が、前記第１４の発明における「ＰＭ含有量の検出が行われる排気ガスが流通する経路」に、ＰＭセンサ１０が、前記第１４の発明における「ＰＭセンサ」に、それぞれ相当している。この場合、センサ出力ＯＫ判定（ステップＳ１２０）がなされた場合には、そのＰＭセンサの出力値に基づいてＰＭ量を検知（計算処理等の実行）を行い、その一方で、センサ出力異常（ステップＳ１２４）との判定がなされた場合には、そのＰＭセンサの出力値は使用を禁止する。なお、本変形例では、図５のルーチンのうちステップＳ１２１は削除する。これにより、前記第１４の発明における「出力判定手段」および「ＰＭ量検知手段」が実現される。
【符号の説明】
【００９２】
２  内燃機関
４  ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）
５  吸気通路
６  排気管
１０  ＰＭセンサ
１２  センサ素子部
１３  カバー取付部
１４  固定部
１６ａ、１６ｂ  電極
１８ａ  端子
１８ａ  配線
１８ｂ  端子
１９  制御回路部
【図１】
2012114518.tif 000003
【図２】
2012114518.tif 000004
【図３】
2012114518.tif 000005
【図４】
2012114518.tif 000006
【図５】
2012114518.tif 000007
【国際調査報告】
2012114518.tif 000008
2012114518.tif 000009
2012114518.tif 000010
2012114518.tif 000011