(57)【要約】【課題】検出精度を向上させた粒子状物質検出システム、粒子状物質検出システムの制御方法およびプログラムを提供する。【解決手段】粒子状物質検出システム１は、キャパシタ１１と、キャパシタの温度を検出する温度センサ１３と、堆積した粒子状物質を燃焼除去するためにキャパシタの温度を上昇させる再生動作を実行するヒータ１２と、を有する粒子状物質検出センサ１０と、キャパシタの温度に応じたキャパシタの静電容量の変動量の情報である第１の情報を記憶するストレージ２２と、温度センサが検出した温度を取得し、キャパシタの静電容量を算出し、温度センサが検出した温度および第１の情報に基づいてキャパシタの静電容量を補正し、補正されたキャパシタの静電容量の初期値との差が第１の閾値を超えた場合にヒータに再生動作を実行させ、所定の条件が満たされたと判定するとヒータを停止させるコントローラ２３と、を備える。【選択図】図１
2020063681.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子状物質を含むガスと接し、温度および前記粒子状物質の堆積量に応じて静電容量が変化するキャパシタと、前記キャパシタの温度を検出する温度センサと、堆積した前記粒子状物質を燃焼除去するために前記キャパシタの温度を上昇させる再生動作を実行するヒータと、を有する粒子状物質検出センサと、
前記キャパシタの温度に応じた前記キャパシタの静電容量の変動量の情報である第１の情報を記憶するストレージと、
前記温度センサが検出した温度を取得し、前記キャパシタの静電容量を算出し、前記温度センサが検出した温度および前記第１の情報に基づいて前記キャパシタの静電容量を補正し、補正された前記キャパシタの静電容量の初期値との差が第１の閾値を超えた場合に前記ヒータに再生動作を実行させ、所定の条件が満たされたと判定すると前記ヒータを停止させるコントローラと、を備える、粒子状物質検出システム。
【請求項２】
前記コントローラは、
前記ヒータが再生動作を実行している場合に、前記温度センサが検出した温度を取得し、前記キャパシタの静電容量を算出し、前記温度センサが検出した温度および前記第１の情報に基づいて前記キャパシタの静電容量を補正し、
前記ヒータが再生動作を実行しており、かつ、補正された前記キャパシタの静電容量の初期値との差が第２の閾値以下となった場合に、前記所定の条件が満たされたと判定する、請求項１に記載の粒子状物質検出システム。
【請求項３】
前記コントローラは、
前記ヒータの再生動作が実行されてから一定の時間が経過した場合に、前記所定の条件が満たされたと判定する、請求項１に記載の粒子状物質検出システム。
【請求項４】
前記ストレージは、
前記キャパシタの静電容量に応じた前記粒子状物質の堆積量の情報である第２の情報を記憶し、
前記コントローラは、
補正された前記キャパシタの静電容量および前記第２の情報に基づいて前記ガスに含まれる前記粒子状物質の量の時間変化を算出する、請求項１から３のいずれか一項に記載の粒子状物質検出システム。
【請求項５】
前記コントローラは、
前記ヒータが再生動作を実行している場合に、算出した前記粒子状物質の量の時間変化を出力しない、請求項４に記載の粒子状物質検出システム。
【請求項６】
前記キャパシタの電極は、前記ヒータとして機能する、請求項１から５のいずれか一項に記載の粒子状物質検出システム。
【請求項７】
粒子状物質を含むガスと接し、温度および前記粒子状物質の堆積量に応じて静電容量が変化するキャパシタと、前記キャパシタの温度を検出する温度センサと、堆積した前記粒子状物質を燃焼除去するために前記キャパシタの温度を上昇させる再生動作を実行するヒータと、を有する粒子状物質検出センサと、前記キャパシタの温度に応じた前記キャパシタの静電容量の変動量の情報である第１の情報を記憶するストレージと、コントローラと、を備える、粒子状物質検出システムの制御方法であって、
前記コントローラが、
前記温度センサが検出した温度を取得し、
前記キャパシタの静電容量を算出し、
前記温度センサが検出した温度および前記第１の情報に基づいて前記キャパシタの静電容量を補正し、
補正された前記キャパシタの静電容量の初期値との差が第１の閾値を超えた場合に前記ヒータに再生動作を実行させ、
所定の条件が満たされたと判定すると前記ヒータを停止させる、粒子状物質検出システムの制御方法。
【請求項８】
粒子状物質を含むガスと接し、温度および前記粒子状物質の堆積量に応じて静電容量が変化するキャパシタと、前記キャパシタの温度を検出する温度センサと、堆積した前記粒子状物質を燃焼除去するために前記キャパシタの温度を上昇させる再生動作を実行するヒータと、を有する粒子状物質検出センサと、前記キャパシタの温度に応じた前記キャパシタの静電容量の変動量の情報である第１の情報を記憶するストレージと、コントローラと、を備える、粒子状物質検出システムで用いられるプログラムであって、
前記コントローラに、
前記温度センサが検出した温度を取得するステップと、
前記キャパシタの静電容量を算出するステップと、
前記温度センサが検出した温度および前記第１の情報に基づいて前記キャパシタの静電容量を補正するステップと、
補正された前記キャパシタの静電容量の初期値との差が第１の閾値を超えた場合に前記ヒータに再生動作を実行させるステップと、
所定の条件が満たされたと判定すると前記ヒータを停止させるステップと、を実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、粒子状物質検出システム、粒子状物質検出システムの制御方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンから排出される排気ガス中の粒子状物質の量を検出するための装置として、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１に記載の粒子状物質の検出装置は、多孔質性の隔壁で複数のセルに区画されたフィルタと、少なくとも１つのセルを検出用セルとしたときに、このセルを挟むように設けられた一対の電極とを備えている。そして、特許文献１に記載の粒子状物質の検出装置においては、一対の電極間の静電容量に基づいて、フィルタに捕集される排気中の粒子状物質の堆積量を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１５９７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、静電容量は、排気ガスの温度に応じて変化する。排気ガスの温度は、エンジンの状態に応じて変化する。また、走行中の車両においてエンジンの状態は大きく変化し得る。そのため、静電容量は、エンジンの状態変化に基づく排気ガスの急激な温度変化に影響される可能性がある。したがって、粒子状物質の堆積量をより正確に反映した静電容量を検出可能な粒子状物質検出システムが求められていた。
【０００５】
かかる事情に鑑みてなされた本開示の目的は、検出精度を向上させた粒子状物質検出システム、粒子状物質検出システムの制御方法およびプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の粒子状物質検出システムは、粒子状物質を含むガスと接し、温度および前記粒子状物質の堆積量に応じて静電容量が変化するキャパシタと、前記キャパシタの温度を検出する温度センサと、堆積した前記粒子状物質を燃焼除去するために前記キャパシタの温度を上昇させる再生動作を実行するヒータと、を有する粒子状物質検出センサと、前記キャパシタの温度に応じた前記キャパシタの静電容量の変動量の情報である第１の情報を記憶するストレージと、前記温度センサが検出した温度を取得し、前記キャパシタの静電容量を算出し、前記温度センサが検出した温度および前記第１の情報に基づいて前記キャパシタの静電容量を補正し、補正された前記キャパシタの静電容量の初期値との差が第１の閾値を超えた場合に前記ヒータに再生動作を実行させ、所定の条件が満たされたと判定すると前記ヒータを停止させるコントローラと、を備える。
【０００７】
本開示の粒子状物質検出システムの制御方法は、粒子状物質を含むガスと接し、温度および前記粒子状物質の堆積量に応じて静電容量が変化するキャパシタと、前記キャパシタの温度を検出する温度センサと、堆積した前記粒子状物質を燃焼除去するために前記キャパシタの温度を上昇させる再生動作を実行するヒータと、を有する粒子状物質検出センサと、前記キャパシタの温度に応じた前記キャパシタの静電容量の変動量の情報である第１の情報を記憶するストレージと、コントローラと、を備える、粒子状物質検出システムの制御方法であって、前記コントローラが、前記温度センサが検出した温度を取得し、前記キャパシタの静電容量を算出し、前記温度センサが検出した温度および前記第１の情報に基づいて前記キャパシタの静電容量を補正し、補正された前記キャパシタの静電容量の初期値との差が第１の閾値を超えた場合に前記ヒータに再生動作を実行させ、所定の条件が満たされたと判定すると前記ヒータを停止させる。
【０００８】
本開示のプログラムは、粒子状物質を含むガスと接し、温度および前記粒子状物質の堆積量に応じて静電容量が変化するキャパシタと、前記キャパシタの温度を検出する温度センサと、堆積した前記粒子状物質を燃焼除去するために前記キャパシタの温度を上昇させる再生動作を実行するヒータと、を有する粒子状物質検出センサと、前記キャパシタの温度に応じた前記キャパシタの静電容量の変動量の情報である第１の情報を記憶するストレージと、コントローラと、を備える、粒子状物質検出システムで用いられるプログラムであって、前記コントローラに、前記温度センサが検出した温度を取得するステップと、前記キャパシタの静電容量を算出するステップと、前記温度センサが検出した温度および前記第１の情報に基づいて前記キャパシタの静電容量を補正するステップと、補正された前記キャパシタの静電容量の初期値との差が第１の閾値を超えた場合に前記ヒータに再生動作を実行させるステップと、所定の条件が満たされたと判定すると前記ヒータを停止させるステップと、を実行させる。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の一実施形態によれば、検出精度を向上させた粒子状物質検出システム、粒子状物質検出システムの制御方法およびプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】粒子状物質検出システムの概略構成を示す図である。
【図２】粒子状物質検出システムの車両での使用を説明するための図である。
【図３】粒子状物質検出センサの斜視外観図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線に沿った粒子状物質検出センサの断面図である。
【図５】図４の粒子状物質検出センサの断面の部分拡大図である。
【図６】図５の断面で粒子状物質が堆積した様子を示す図である。
【図７】粒子状物質検出センサの図４とは異なる向きでの断面図である。
【図８】粒子状物質検出センサの電極の配線パターンを示す模式図である。
【図９】粒子状物質検出センサの電極の別の配線パターンを示す模式図である。
【図１０】静電容量および温度の時間変化を例示する図である。
【図１１】粒子状物質検出システムの制御方法を例示するフローチャートである。
【図１２】図１１の再生動作制御の詳細を示すフローチャートである。
【図１３】別の再生動作制御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】
【００１１】
（粒子状物質検出システム）
図１は、本開示の一実施形態に係る粒子状物質検出システム１の概略構成を示す図である。粒子状物質検出システム１は、粒子状物質検出センサ１０と、ＳＣＵ２０（Sensor Control Unit）と、を備える。
【００１２】
粒子状物質検出センサ１０は、ガスに含まれる粒子状物質１５（ＰＭ：Particulate Matter、図６参照）を検知するセンサである。粒子状物質検出センサ１０は、例えばディーゼルエンジンから排出されるガス中の粒子状物質１５の量を検出するために用いられる。粒子状物質検出センサ１０は、キャパシタ１１と、ヒータ１２と、温度センサ１３と、を有する。
【００１３】
キャパシタ１１は、粒子状物質１５を含むガスと接し、温度および粒子状物質１５の堆積量に応じて静電容量が変化する。ヒータ１２は、堆積した粒子状物質１５を燃焼除去するためにキャパシタ１１の温度を上昇させる再生動作を実行する。温度センサ１３は、キャパシタ１１の温度を検出する。キャパシタ１１の構成および再生動作の詳細については後述する。また、後述するように、キャパシタ１１の電極１０３（図４参照）はヒータ１２としても機能する。
【００１４】
本実施形態において、温度センサ１３は、粒子状物質検出センサ１０の基部１０１（図３参照）に埋設されている。温度センサ１３は、基部１０１に埋設されることによって、ガスの影響による腐食を抑制できる。温度センサ１３は、例えば、白金、タングステン等のような温度変化に対して電気抵抗の変化の大きい抵抗体を含む。また、温度センサ１３は、抵抗体の電気抵抗の変化から温度を算出して出力する温度算出部を含む。温度算出部は、温度算出の処理に特化した専用のプロセッサであり得る。
【００１５】
ＳＣＵ２０は、粒子状物質検出センサ１０から検出値を取得して、検出値の記憶および検出値に基づく各種の演算等を実行し得る。ここで、ＳＣＵ２０が粒子状物質検出センサ１０から取得する検出値は、キャパシタ１１の電極間の電圧および温度センサ１３によって検出されたキャパシタ１１の温度を含む。また、ＳＣＵ２０は、例えばヒータ１２の動作を制御する。ＳＣＵ２０は、通信ユニット２１と、ストレージ２２と、コントローラ２３と、を有する。
【００１６】
通信ユニット２１は、ＣＡＮ（Controller Area Network）の通信インタフェースを含み得る。通信ユニット２１は、ＣＡＮ経由で、車両１０００（図２参照）が備えるＥＣＵ１００２（Electronic Control Unit、図２参照）に対して、コントローラ２３が算出した粒子状物質１５の量を出力する。ＥＣＵ１００２は例えばエンジン制御用であって、取得した粒子状物質１５の量に基づいて最適な燃料噴射量、噴射時期、点火時期およびアイドル回転数等を制御し得る。ここで、ＥＣＵ１００２に出力される粒子状物質１５の量は、詳細には粒子状物質１５の量の時間変化、すなわち粒子状物質検出センサ１０を通過するガスに含まれる粒子状物質１５の一定時間における変化量である。ＥＣＵ１００２は、例えばガスの粒子状物質１５の量が増加していると判定する場合に、燃料噴射量の抑制等のエンジン制御を実行し得る。
【００１７】
ストレージ２２は、１つ以上のメモリを含む。メモリは、例えば半導体メモリ、磁気メモリ、および光メモリ等を含んでよい。ストレージ２２に含まれる各メモリは、例えば主記憶装置、補助記憶装置、またはキャッシュメモリとして機能してよい。ストレージ２２は、ＳＣＵ２０の動作に用いられる任意の情報を記憶する。本実施形態において、ストレージ２２は、キャパシタ１１の静電容量と電極間の電圧との対応関係を示す情報を記憶する。また、ストレージ２２は、キャパシタ１１の温度に応じたキャパシタ１１の静電容量の変動量の情報（以下、第１の情報という）を記憶する。また、ストレージ２２は、キャパシタ１１の粒子状物質１５の堆積量と静電容量との対応関係を示す情報を記憶する。具体的には、ストレージ２２は、キャパシタ１１の静電容量に応じた粒子状物質１５の堆積量の情報（以下、第２の情報という）を記憶する。また、ストレージ２２は、ヒータ１２に流す電流とキャパシタ１１の温度との対応関係を示す情報を記憶する。また、ストレージ２２は、粒子状物質１５の堆積量の変化とガスに含まれる粒子状物質１５の量との対応関係を示す情報を記憶する。これらの対応関係を示す情報は、粒子状物質検出システム１が車両１０００に組み込まれる前に、テスト環境における実測値等に基づいて定められて、ストレージ２２に記憶されてよい。テスト環境においては、例えば既知の量の粒子状物質１５を含むガスが使用され得る。また、テスト環境においては、粒子状物質検出センサ１０が有する温度センサまたは他の温度検出装置によって、キャパシタ１１の温度が検出され得る。また、テスト環境においては、例えば汎用の静電容量センサが用いる公知の手法によって静電容量が測定され得る。テスト環境において、温度をヒータ１２で変化させながら静電容量を測定することによって、第１の情報が生成されてよい。また、テスト環境において、例えば所定の温度に保ちながら静電容量を測定し、粒子状物質１５の堆積量と関連付けることによって、第２の情報が生成されてよい。このとき、粒子状物質１５の堆積量は、後述するフィルタ部１０２（図３参照）にテスト環境で用いられる既知の量の粒子状物質１５を含むガスを通した場合に堆積する粒子状物質１５の量の実測値等に基づいて求められてよい。また、所定の温度に保ちながらガスに含まれる粒子状物質１５の量を変化させることによって、キャパシタ１１の粒子状物質１５の堆積量の変化との対応関係を得ることが可能である。
【００１８】
コントローラ２３は、１つ以上のプロセッサを含む。プロセッサは、例えば汎用のプロセッサ、および特定の処理に特化した専用のプロセッサを含んでよい。例えばコントローラ２３はＣＰＵ（Central Processing Unit）であり得る。コントローラ２３は、他の構成要素が統合されたＳｏＣ（System-on-a-Chip）等の集積回路であってよい。コントローラ２３は、複数の集積回路を組み合わせて構成されてよい。コントローラ２３は、ＳＣＵ２０の全体の動作を制御する。本実施形態において、コントローラ２３は、静電容量算出部２３１、静電容量補正部２３２、粒子状物質量算出部２３３、ヒータ制御部２３４およびデータ出力制御部２３５を備える。
【００１９】
静電容量算出部２３１は、粒子状物質検出センサ１０から取得したキャパシタ１１の電極間の電圧に基づいて、キャパシタ１１の静電容量を算出する。このとき、静電容量算出部２３１は、ストレージ２２に記憶されたキャパシタ１１の静電容量と電極間の電圧との対応関係を示す情報を用いる。
【００２０】
静電容量補正部２３２は、静電容量算出部２３１が算出したキャパシタ１１の静電容量を補正する。まず、静電容量補正部２３２は、粒子状物質検出センサ１０から取得したキャパシタ１１の温度に基づいて、キャパシタ１１の静電容量の変動量を算出する。このとき、静電容量補正部２３２は、ストレージ２２に記憶された第１の情報を用いる。そして、静電容量補正部２３２は、算出したキャパシタ１１の静電容量の変動量を用いて、キャパシタ１１の静電容量を補正する。補正の詳細については後述する。
【００２１】
粒子状物質量算出部２３３は、静電容量補正部２３２によって補正されたキャパシタ１１の静電容量に基づいて、キャパシタ１１の粒子状物質１５の現在の堆積量を算出する。このとき、粒子状物質量算出部２３３は、ストレージ２２に記憶された第２の情報を用いる。また、粒子状物質量算出部２３３は、算出した粒子状物質１５の堆積量を、時間と関連付けてストレージ２２に記憶させる。また、粒子状物質量算出部２３３は、ストレージ２２から過去の粒子状物質１５の堆積量を取得して、現在の粒子状物質１５の堆積量との差に基づいて、ガスに含まれる粒子状物質１５の量の時間変化を算出する。
【００２２】
ヒータ制御部２３４は、粒子状物質検出センサ１０が有するヒータ１２の動作を制御する。粒子状物質検出センサ１０は、通常動作として、所定の温度の下で粒子状物質１５を検出する。ヒータ制御部２３４は、粒子状物質検出センサ１０が所定の温度で動作するようにヒータ１２を制御する。すなわち、ヒータ制御部２３４は、粒子状物質検出センサ１０を所定の温度に保つようにヒータ１２を制御する。ここで、ヒータ制御部２３４は、粒子状物質検出センサ１０が有する温度センサ１３が検出した温度の情報を取得して、例えば通常動作時に、粒子状物質検出センサ１０が所定の温度であるようにヒータ１２を制御してよい。また、所定の温度とは、例えば１００℃から７００℃までのような温度としてもよい。
【００２３】
また、ヒータ制御部２３４は、静電容量補正部２３２によって補正されたキャパシタ１１の静電容量に基づいてヒータ１２の再生動作を制御する。後述するように、ヒータ制御部２３４は、補正されたキャパシタ１１の静電容量の初期値との差（初期値からの変化量）が閾値を超えた場合にヒータ１２に再生動作を実行させる。ヒータ制御部２３４は、再生動作を実行させるために、通常動作時より大きな電流をヒータ１２に流して、キャパシタ１１の温度を上昇させる。
【００２４】
データ出力制御部２３５は、粒子状物質量算出部２３３によって算出されたガスに含まれる粒子状物質１５の量の時間変化を、車両１０００が備えるＥＣＵ１００２に出力する。ここで、データ出力制御部２３５は、ヒータ制御部２３４からヒータ１２が再生動作を実行しているか否かを示す情報を取得する。後述するように、データ出力制御部２３５は、ヒータ１２が再生動作を実行している場合に、算出した粒子状物質１５の量の時間変化を出力しない。
【００２５】
ここで、図１に示される粒子状物質検出システム１の構成は一例である。粒子状物質検出システム１は図１に示す構成要素の全てを含まなくてよい。また、粒子状物質検出システム１は図１に示す以外の構成要素を備えていてよい。
【００２６】
図２は、粒子状物質検出システム１が車両１０００で使用される様子を例示する概略図である。車両１０００のエンジン１００１は例えばディーゼルエンジンである。ＥＣＵ１００２は、エンジン１００１の燃料噴射量、噴射時期、点火時期およびアイドル回転数等を制御する。また、車両１０００は、エンジン１００１からのガスを大気に放出する排気通路１００３を有する。粒子状物質検出システム１の粒子状物質検出センサ１０は、排気通路１００３に設けられる。粒子状物質検出センサ１０は、エンジン１００１からのガスに含まれる粒子状物質１５を検知する。ＳＣＵ２０は、粒子状物質検出センサ１０から検出値を取得して、算出したガスに含まれる粒子状物質１５の量の時間変化を、ＥＣＵ１００２に出力する。ここで、ＳＣＵ２０は、排気通路１００３の外部に設けられる。粒子状物質検出センサ１０とＳＣＵ２０とは、例えば電気信号を伝えるケーブルで接続される。ここで、粒子状物質検出センサ１０とＳＣＵ２０との接続は、有線接続に限定されず、例えば無線接続されてよい。
【００２７】
（粒子状物質検出センサの構成）
図３は、粒子状物質検出センサ１０の斜視外観図である。図３に示すように、粒子状物質検出センサ１０は、内部に流路１１１を有する基部１０１と、流路１１１の内部に設けられたフィルタ部１０２とを備える。図３に示す粒子状物質検出センサ１０において、基部１０１は、外形が直方体形状であって、内部に２つの流路１１１を有する。それぞれの流路１１１はフィルタ部１０２で複数に区切られており、区切られた空間の１つ１つを分割流路１１２と呼ぶ。分割流路１１２の端部は、部分的に封止部１０４によって封止される。ここで、基部１０１が有する流路１１１の数は限定されるものではない。基部１０１は、内部に１つまたは３つ以上の流路１１１を有してよい。また、基部１０１は温度センサ１３を埋設する。
【００２８】
ここで、図３から図９に示すように、直方体形状である基部１０１の直交する３つの辺にそれぞれ平行なｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を有する直交座標系が設定される。基部１０１の主面（相対的に最も面積の大きい面）はｘｙ平面と平行である。また、分割流路１１２の開口している端部（開口部）を有する面はｚｘ平面と平行である。また、分割流路１１２はｘ軸方向の少なくとも１つの側面をフィルタ部１０２で区切られる。また、分割流路１１２は、ｘ軸方向、ｙ軸方向およびｚ軸方向のうち、ｙ軸方向に最も長く延びる。
【００２９】
図４は、図３のＡ−Ａ線に沿った粒子状物質検出センサ１０の断面図である。つまり、図４は、粒子状物質検出センサ１０のｚｘ平面に平行な断面をｙ軸の正方向の向きに見た断面図である。粒子状物質検出センサ１０は、キャパシタを形成するための電極１０３を基部１０１に備える。図４に示される他の要素は、図３と同じ符号を付しているため、説明を省略する。ここで、電極１０３は、ｚ軸方向においてフィルタ部１０２を挟むように基部１０１の内部に形成される。また、図４に示される複数の電極１０３は、後述するように連続した導体の一部であって、互いに電気的に接続された構成であり得る。
【００３０】
基部１０１はガスの流れる流路１１１を有する。基部１０１は、例えばアルミナ等の絶縁性のセラミックスで形成され得る。流路１１１は、ｘ方向およびｙ方向に延びるように形成されるが、ｙ軸方向を長手方向とする。流路１１１は、基部１０１のｙ軸方向の端部において少なくとも一部が開口する。基部１０１が複数の流路１１１を有する場合に、複数の流路１１１は基部１０１の厚み方向（ｚ軸方向）に並んで形成される。基部１０１は、一例として、主面の長手方向（ｙ軸方向）の長さを４０ｍｍに、主面の短手方向（ｘ軸方向）の長さを１０ｍｍに、ｚ軸方向の長さを５ｍｍに設定できる。また、フィルタ部１０２で区切られて形成される分割流路１１２のそれぞれは、ｘ軸方向の長さを１．２ｍｍに設定できる。また、分割流路１１２のそれぞれは、ｚ軸方向の長さを１．２ｍｍに設定できる。ここで、流路１１１および分割流路１１２のｙ軸方向の長さは、基部１０１と同じ４０ｍｍに設定できる。
【００３１】
フィルタ部１０２は、ガス中の粒子状物質１５を捕集するための部材である。フィルタ部１０２は、流路１１１の内部に設けられる。フィルタ部１０２は板状であって、基部１０１の長手方向（ｙ軸方向）に沿って設けられる。フィルタ部１０２は、基部１０１の流路１１１を複数の領域に区分して分割流路１１２を形成するように１つ以上設けられる。図３から図９の例では、１つの流路１１１につき６つのフィルタ部１０２が設けられる。６つのフィルタ部１０２は互いに平行に配列される。フィルタ部１０２は、例えば多孔質アルミナ等の多孔質セラミックスで形成され得る。１つの分割流路１１２を流れるガスは、フィルタ部１０２を通過して、ｘ軸方向に隣接する分割流路１１２に移動できる。このとき、フィルタ部１０２は、ガス中に含まれる粒子状物質１５の一部を捕集する（堆積させる）ことができる。ここで、流路１１１に設けられるフィルタ部１０２の数は限定されるものではない。例えば５つ以下または７つ以上のフィルタ部１０２が流路１１１に設けられてよい。
【００３２】
ここで、基部１０１およびフィルタ部１０２は一体的に形成（焼成）されることが好ましい。基部１０１およびフィルタ部１０２が一体的に形成されることによって、例えば接合材等を用いて接合した場合と比べて、基部１０１およびフィルタ部１０２の剥がれが生じるおそれを低減できる。さらに、基部１０１およびフィルタ部１０２が同じセラミックスから成ることによって、基部１０１およびフィルタ部１０２の熱膨張率を近づけることができる。熱膨張率に大きな差が生じないことによって、ヒートサイクル下における粒子状物質検出センサ１０の長期信頼性が向上する。ここで、「同じセラミックスから成る」とは、完全に成分が一致する場合に限定されない。例えば、基部１０１およびフィルタ部１０２を構成するセラミックスの主成分（８０質量％以上を占める成分）が同じであることも「同じセラミックスから成る」場合に含まれる。
【００３３】
フィルタ部１０２のそれぞれは、一例として、ｘ軸方向の長さを０．３ｍｍに設定できる。また、フィルタ部１０２のそれぞれは、ｚ軸方向の長さを１．２ｍｍに設定できる。また、フィルタ部１０２のそれぞれは、ｙ軸方向の長さを、基部１０１と同じ４０ｍｍに設定できる。
【００３４】
電極１０３はキャパシタを構成する部材である。電極１０３は、ｚ軸方向においてフィルタ部１０２を挟むように対になって基部１０１に設けられる。図４に示すように、電極１０３は、フィルタ部１０２のそれぞれを挟むように対になって設けられてよい。また、別の例として、電極１０３は、複数のフィルタ部１０２を挟むように対になって設けられてよい。また、詳細については後述するが、図４に示すｚ軸方向の位置が同じ複数の電極１０３は、１つの線状の配線パターンの一部である。
【００３５】
本実施形態において、電極１０３は基部１０１に埋設される。電極１０３が直接にガスに接していないことは、電極１０３のガスによる影響（例えば粒子状物質１５の表面への付着等）を低減するため、粒子状物質検出センサ１０の検出精度を向上させることができる。ここで、粒子状物質検出センサ１０は、電極１０３が基部１０１の内部に設けられて（埋設されて）いない構成であってよい。例えば、粒子状物質検出センサ１０の製造をより簡単にするために、電極１０３を基部１０１の外表面に設けることが可能である。
【００３６】
ここで、電極１０３としては、例えば、白金またはタングステン等の金属材料を用いることができる。また、電極１０３を図８のように線状の配線パターンにした場合には、例えば、ｘ軸方向の長さを２ｍｍ、ｙ軸方向の長さを３８ｍｍ、ｚ軸方向の長さを３０μｍに設定できる。
【００３７】
また、封止部１０４としては、例えば、フッ素樹脂等の樹脂材料を用いることができる。また、その他の封止部１０４としては、フィルタ部１０２または基部１０１と同じセラミックスを用いることができる。同じセラミックスを用いる場合、フィルタ部１０２または基部１０１と封止部１０４との熱膨張差を小さくできるので、ヒートサイクル下における長期信頼性が向上する。
【００３８】
また、フィルタ部１０２がセラミックスを用いるとともに、基部１０１および封止部１０４と共に一体的に形成（焼成）されていてよい。これにより、封止部１０４と基部１０１との界面から劣化が生じるおそれを低減できる。また、封止部１０４とフィルタ部１０２との界面から劣化が生じるおそれを低減できる。
【００３９】
図５は、図４の粒子状物質検出センサ１０の断面の一部（部分領域１４）を拡大した図である。ここで、部分領域１４に含まれる複数の電極１０３のそれぞれを区別するために、図５において、電極１０３−１、電極１０３−２および電極１０３−３の符号が用いられる。図５の複数の電極１０３は、ｚ軸の正方向から負方向に向かって順に電極１０３−１、電極１０３−２および電極１０３−３として区別される。また、部分領域１４に含まれる複数のフィルタ部１０２のそれぞれを区別するために、図５において、フィルタ部１０２−１およびフィルタ部１０２−２の符号が用いられる。図５の複数のフィルタ部１０２は、ｚ軸の正方向から負方向に向かって順にフィルタ部１０２−１およびフィルタ部１０２−２として区別される。図５に示すように、部分領域１４には、２つの最小構成のキャパシタ（以下、「単位キャパシタ」という）が含まれる。すなわち、フィルタ部１０２−１を電極１０３−１および電極１０３−２で挟む単位キャパシタと、フィルタ部１０２−２を電極１０３−２および電極１０３−３で挟む単位キャパシタと、が含まれる。ここで、上記のように、フィルタ部１０２−１およびフィルタ部１０２−２は分割流路１１２を形成するように設けられる。すなわち、フィルタ部１０２−１およびフィルタ部１０２−２は、ｘ軸方向において、分割流路１１２と接する。粒子状物質１５を含むガスが分割流路１１２を通る場合に、フィルタ部１０２−１およびフィルタ部１０２−２は粒子状物質１５の一部を堆積させることができる。
【００４０】
図６は、図５の２つの単位キャパシタに粒子状物質１５が堆積した様子を示す図である。フィルタ部１０２−１およびフィルタ部１０２−２に粒子状物質１５が堆積すると、２つの単位キャパシタの静電容量が変化する。具体的には、粒子状物質１５の堆積によって、静電容量が大きくなる。上記のように、コントローラ２３は、粒子状物質検出センサ１０における静電容量を算出する。コントローラ２３は、静電容量の初期値との差が閾値を超えると、燃焼除去が必要な程度に粒子状物質１５が堆積したと判定して、ヒータ１２に再生動作を実行させる。再生動作が実行されると堆積した粒子状物質１５が燃焼除去されて、フィルタ部１０２−１およびフィルタ部１０２−２は再び図５のような状態に戻る。
【００４１】
図７は、粒子状物質検出センサ１０の１つの流路１１１をｘｙ平面と平行に切った断面の一例を示す図である。図７に示すように、分割流路１１２は、ｙ軸方向の２つの端部のうち１つだけが封止部１０４によって封止される。ここで、１つの分割流路１１２において、隣接する分割流路１１２と逆の端部に封止部１０４が設けられる。分割流路１１２の内部を流れるガスがフィルタ部１０２を通過しやすくなるので、フィルタ部１０２は粒子状物質１５を捕集しやすい。その結果、粒子状物質検出センサ１０の検出精度が向上する。ここで、図７の矢印はガスの流れを示す。また、別の例として、全ての分割流路１１２において、２つの端部の両方が開口であってよい。
【００４２】
図８は、粒子状物質検出センサ１０の電極１０３をｘｙ平面と平行に切った断面（配線パターン）の一例を示す図である。本実施形態では、ｘｙ平面と平行に切った断面において、電極１０３は線状の配線パターンを有する。電極１０３は、内部にガスが流れる分割流路１１２を区切るフィルタ部１０２をｚ軸方向で挟むように設けられる。
【００４３】
電極１０３はキャパシタ１１の電極である。キャパシタ１１は、電極１０３と、ｚ軸方向で電極１０３と重なるフィルタ部１０２と、電極１０３と対となる電極と、を備える。ここで、電極１０３と対となる電極は、電極１０３と同じ形状であって、ｚ軸方向に重なる２つの流路１１１の内部に設けられた複数のフィルタ部１０２を挟んで配置される。キャパシタ１１が含む複数のフィルタ部１０２は、少なくとも一方の端部が開いた、内部をガスが流れる分割流路１１２と接する。つまり、キャパシタ１１は粒子状物質１５を含むガスと接する。キャパシタ１１は、温度および粒子状物質１５の堆積量に応じて静電容量が変化する。
【００４４】
電極１０３はヒータ１２としても機能する。つまり、電極１０３の少なくとも一部が電熱線となってヒータ１２を実現する。電極１０３がヒータ１２を兼ねることによって、粒子状物質検出センサ１０を小型化することが可能である。コントローラ２３は、電極１０３を発熱させる場合に電流（直流電流または交流電流）を流す。ここで、コントローラ２３が交流電流を用いて電極１０３を発熱させる場合、電極１０３に生じるマイグレーションを低減できるため、粒子状物質検出センサ１０の長期信頼性が向上する。コントローラ２３は、通常動作時に、電極１０３に電流を流して、粒子状物質検出センサ１０を所定の温度に保つ。また、コントローラ２３は、再生動作時に、電極１０３に大きな電流を流して、キャパシタ１１に堆積した粒子状物質１５を燃焼除去する。
【００４５】
ここで、ヒータ１２として効果的に機能させるために、電極１０３は分割流路１１２に接する形状であってよい。図９は電極１０３の別の配線パターンを示す模式図である。図９に示すように、電極１０３は線状の配線パターンを有するとともに、フィルタ部１０２を挟む領域およびフィルタ部１０２を挟まない領域に設けられてよい。また、図９に示すように、電極１０３のうちフィルタ部１０２を挟まない領域に位置する部分の幅は、フィルタ部１０２を挟む領域に位置する部分の幅より狭くてよい。図９に示す電極１０３の配線パターンは、キャパシタ１１を良好に形成しながら、幅が狭い部分を有することによって抵抗値を大きくすることができる。そのため、電極１０３はヒータ１２としての機能を高めることが可能である。
【００４６】
ここで、電極１０３を平面視したとき（ｘｙ平面と平行に切った断面で見たとき）の形状は、線状に限られず、例えば、円形状であってよい。また、電極１０３を平面視したときの形状は、例えば、矩形状であってよい。ただし、電極１０３の配線パターンを線状とすることによって、抵抗値を大きくして、ヒータ１２として効果的に機能させることが可能である。
【００４７】
図８および図９の例において、電極１０３は、複数のフィルタ部１０２のそれぞれに沿って設けられた部分の端部同士を接続して蛇行したミアンダ形状の配線パターンとなっている。キャパシタ１１を構成する電極１０３と、電極１０３と対となる電極は、それぞれ１つの端部が基部１０１の外表面に引き出されてＳＣＵ２０に接続される。また、図３に示したように、キャパシタ１１の温度を検出する温度センサ１３が基部１０１に埋設されている。検出した温度を出力するための配線が温度センサ１３から基部１０１の外表面に引き出されてＳＣＵ２０に接続される。コントローラ２３はキャパシタ１１の端子間電圧および温度センサ１３によって検出されたキャパシタ１１の温度を取得できる。
【００４８】
（粒子状物質検出センサの製造方法）
粒子状物質検出センサ１０の製造方法は例えば以下の工程を含む。まず、複数の第１のセラミックグリーンシートおよび複数の第２のセラミックグリーンシートが準備される。第１のセラミックグリーンシートは、後の焼成工程において焼結して基部１０１となる部分である。第２のセラミックグリーンシートは、後の焼成工程において焼結してフィルタ部１０２となる部分である。緻密なセラミックスから成る基部１０１に対して、フィルタ部１０２は多孔質セラミックスから成るものである。そのため、第２のセラミックグリーンシートは、第１のセラミックグリーンシートと比べて、後の焼成工程において焼結した際に気孔が多くなる（気孔率が大きくなる）。具体的には、第２のセラミックグリーンシートは、第１のセラミックグリーンシートより気孔となる成分（例えば有機バインダ成分、造孔材等）が多い。または、第２のセラミックグリーンシートは、焼結性を低下させて気孔を増やすために、第１のセラミックグリーンシートより焼結助剤成分が少ない。
【００４９】
ここで、造孔材は、後の焼成工程において焼失する粒子状の材料であって、気孔径および気孔率の調整が容易である。造孔材としては、例えば、アクリル樹脂ビーズ（メタクリル酸エステル系共重合物）、カーボン粉末、結晶セルロースが挙げられる。造孔材の粒径は、フィルタ部１０２の気孔径の１倍から１．２倍のものを用いればよい。例えば、気孔径が１μｍ〜６０μｍのフィルタ部１０２を作製する場合に、平均粒径が１μｍ〜７２μｍの造孔材が用いられる。気孔率は、造孔材の粒径と量によって調整することができる。
【００５０】
第１のセラミックグリーンシートの準備において、基部１０１がアルミナ質セラミックスである場合に、まず、スラリーが作製される。第１のセラミックグリーンシート用のスラリーは、アルミナ粉末および焼結助剤（ＳｉＯ２，ＭｇＯ，ＣａＯ等の粉末）に、アクリル系樹脂などの有機バインダと、トルエン、アセトン等の有機溶剤または水などの溶媒と、を混合して作製される。スラリーは、ドクターブレード法等の成膜方法によってシート状に形成される。第２のセラミックグリーンシートの準備において、第１のセラミックグリーンシート用のスラリーに造孔材を加えたスラリーが作製される。つまり、第２のセラミックグリーンシートは、第１のセラミックグリーンシートに造孔材を加えたものとなる。
【００５１】
フィルタ部１０２が有する気孔の径を異ならせるために、例えば、第２のセラミックグリーンシート用のスラリーに加える造孔材として平均粒径が異なるものが用いられてよい。つまり、含まれる造孔材の平均粒径が異なる、複数種類の第２のセラミックグリーンシートが作製されてよい。また、フィルタ部１０２の気孔率を異ならせるために、例えば、第２のセラミックグリーンシート用のスラリーに加える造孔材の量は互いに異なっていてよい。つまり、含まれる造孔材の密度が異なる、複数種類の第２のセラミックグリーンシートが作製されてよい。
【００５２】
粒子状物質検出センサ１０の製造方法の次の工程として、第１のセラミックグリーンシートに電極層が形成される。電極層は後の焼成工程において焼結して電極１０３となる。電極層の形成は、電極１０３の主成分となる白金またはタングステン等の金属材料を主成分とする金属ペーストを第１のセラミックグリーンシート上に塗布することで行われる。金属ペーストは、金属材料の粉末に樹脂バインダおよび溶媒を加えて混練して作製することができる。金属ペーストは、スクリーン印刷法等によって、電極１０３の配線パターン形状に塗布される。
【００５３】
粒子状物質検出センサ１０の製造方法の次の工程として、第２のセラミックグリーンシートに貫通孔が形成される。貫通孔は流路１１１となる部分である。金型を用いた打ち抜き加工またはレーザー加工によって、第２のセラミックグリーンシートに貫通孔を形成することができる。
【００５４】
粒子状物質検出センサ１０の製造方法の次の工程として、電極層が形成された第１のセラミックグリーンシートと、貫通孔が形成された第２のセラミックグリーンシートと、を積層した積層体が形成される。例えば、基部１０１は２層の第１のセラミックグリーンシートが積層されて形成され得る。また、フィルタ部１０２は２層の第２のセラミックグリーンシートが積層されて形成され得る。ここで、積層の数は限定されるものではない。基部１０１は、１層または３層以上の第１のセラミックグリーンシートで形成されてよい。フィルタ部１０２は、１層または３層以上の第２のセラミックグリーンシートで形成されてよい。
【００５５】
ここで、基部１０１の積層において、電極層を形成した第１のセラミックグリーンシートの上に、電極層を形成していない第１のセラミックグリーンシートを積層することによって、電極１０３が埋設された基部１０１が形成される。また、基部１０１の上に、第２のセラミックグリーンシートのフィルタ部１０２となる部分のみを積層し、さらに、フィルタ部１０２の周りを囲むように枠状の第１のセラミックグリーンシートを積層することによって、流路１１１が形成される。
【００５６】
粒子状物質検出センサ１０の製造方法の次の工程として、積層体が焼成される。基部１０１およびフィルタ部１０２がアルミナ質セラミックスである場合に、焼成温度は１５００℃から１６００℃に設定される。
【００５７】
（粒子状物質検出システムの制御方法）
粒子状物質検出システム１において、ＳＣＵ２０は、粒子状物質検出センサ１０のキャパシタ１１の電極部分および温度センサ１３と接続される。また、キャパシタ１１の電極部分は、上記のようにヒータ１２としても機能する。ＳＣＵ２０のコントローラ２３は、検出精度を向上させるために、キャパシタ１１の電極間の電圧および温度センサ１３が検出した温度を取得して、以下に説明する処理を実行する。また、コントローラ２３は、精度を向上させた粒子状物質１５の検出結果に基づいて、適切にヒータ１２の動作を制御する。
【００５８】
図１０は、キャパシタ１１の静電容量および温度の時間変化を例示する図である。図１０のＣ１は、キャパシタ１１の静電容量である。また、図１０のＴ１は、キャパシタ１１の温度である。キャパシタ１１の静電容量Ｃ１は、時刻ｔ０において初期値Ｃ１−０である。またキャパシタ１１の温度Ｔ１は、時刻ｔ０において基準温度Ｔ１−０である。ここで、時刻ｔ０は、粒子状物質検出システム１を動作させて粒子状物質１５の検出を開始した時刻である。コントローラ２３の静電容量算出部２３１は、粒子状物質検出センサ１０から取得したキャパシタ１１の電極間の電圧と、ストレージ２２から取得したキャパシタ１１の静電容量と電極間の電圧との対応関係を示す情報と、に基づいて、キャパシタ１１の静電容量Ｃ１を算出する。また、コントローラ２３の静電容量補正部２３２は、粒子状物質検出センサ１０から取得したキャパシタ１１の温度と、ストレージ２２から取得した第１の情報と、に基づいて、キャパシタ１１の静電容量の変動量を算出する。
【００５９】
ここで、図１０のキャパシタ１１の静電容量Ｃ１は、キャパシタ１１の温度および粒子状物質１５の堆積量に応じて変化する。温度センサ１３が検出した温度および第１の情報に基づいてキャパシタ１１の静電容量Ｃ１を補正することによって、温度の影響を取り除くことができる。つまり、キャパシタ１１の粒子状物質１５の堆積量に応じた静電容量が得られる。静電容量補正部２３２は、キャパシタ１１の温度に応じたキャパシタ１１の静電容量の変動量を用いて、キャパシタ１１の静電容量Ｃ１を補正する。一例として、静電容量補正部２３２は、上記の静電容量の変動量に所定の係数を乗じた値を、キャパシタ１１の静電容量Ｃ１から減算する補正を行う。ここで、所定の係数は、キャパシタ１１の静電容量と、第１の情報が前提としている静電容量Ｃ２−０の比で定まる値でよい。例えば第１の情報が、基準温度Ｔ１−０においてＣ２−０の静電容量が、基準温度Ｔ１−０からの温度変化に応じてＣ２−０からどれだけ変動するかを示すものであるとする。このとき、所定の係数は、初期値Ｃ１−０と、第１の情報が前提としている静電容量Ｃ２−０との比であってよい。また、別の例として、静電容量補正部２３２は、通常動作時に限って上記の補正を行ってよい。図１０において、時刻ｔ０から時刻ｔ１の期間および時刻ｔ２から時刻ｔ３の期間は、粒子状物質検出センサ１０が所定の温度の下で粒子状物質１５を検出する通常動作時に対応する。また、図１０において、時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間および時刻ｔ３以降の期間は、キャパシタ１１に堆積した粒子状物質１５を燃焼除去する再生動作時に対応する。
【００６０】
補正されたキャパシタ１１の静電容量Ｃ１ａは、温度の影響を取り除いた、粒子状物質１５の堆積量に応じた静電容量である。例えば、キャパシタ１１は、エンジン１００１の動作に起因するガスの高温化の影響で温度が急激に上昇することがある。温度が急激に上昇すると、キャパシタ１１の静電容量Ｃ１も急激に上昇する。例えば、キャパシタ１１の静電容量Ｃ１の変化に基づいてガス中の粒子状物質１５の変動量を判定する従来技術では、このようなガスの高温化の影響を粒子状物質１５の急増であると誤って判定することがあった。また、このような従来技術では、誤った粒子状物質１５の急増との情報に基づいて、不適切なエンジン制御および必要でない再生動作が実行されるおそれがあった。本実施形態に係る粒子状物質検出システム１においては、ガスの高温化の影響による温度の急激な上昇（図１０のｐ１、ｐ２およびｐ３参照）が生じても、静電容量補正部２３２によって静電容量Ｃ１の急激な上昇が補正される。換言すると、補正されたキャパシタ１１の静電容量Ｃ１ａは、ガスの高温化による温度の急激な上昇の影響を取り除いた静電容量である。したがって、補正されたキャパシタ１１の静電容量Ｃ１ａを用いる本実施形態に係る粒子状物質検出システム１において、不適切なエンジン制御の実行を避けることができる。また、粒子状物質検出システム１において、不要な再生動作の実行を避けることができる。
【００６１】
コントローラ２３の粒子状物質量算出部２３３は、補正されたキャパシタ１１の静電容量Ｃ１ａと、ストレージ２２から取得したキャパシタ１１の静電容量に応じた粒子状物質１５の堆積量の情報と、に基づいて、キャパシタ１１の粒子状物質１５の現在の堆積量を算出する。また、粒子状物質量算出部２３３は、ストレージ２２から取得した過去の堆積量との比較によって、ガスに含まれる粒子状物質１５の量の時間変化を算出する。上記のように、補正されたキャパシタ１１の静電容量Ｃ１ａが、温度の影響を取り除いた、粒子状物質１５の堆積量に応じた静電容量であるため、粒子状物質量算出部２３３は、キャパシタ１１の粒子状物質１５の現在の堆積量およびガスに含まれる粒子状物質１５の量の時間変化を正確に算出できる。
【００６２】
ここで、コントローラ２３のヒータ制御部２３４は、補正されたキャパシタ１１の静電容量Ｃ１ａの初期値Ｃ１−０との差が第１の閾値Ｘを超えた場合に、ヒータ１２に再生動作を実行させる。第１の閾値Ｘは例えば５０ｐＦである。ただし、第１の閾値Ｘは５０ｐＦといった特定の数値に限定されない。第１の閾値Ｘは、許容される（すなわち粒子状物質１５を必要な精度で検出可能な）粒子状物質１５の堆積量に対応する静電容量に基づいて定められてよい。図１０の例では、ヒータ制御部２３４は、時刻ｔ１および時刻ｔ３で、電極１０３に大きな電流を流して、キャパシタ１１に堆積した粒子状物質１５を燃焼除去する。
【００６３】
また、ヒータ制御部２３４は、ヒータ１２が再生動作を実行しており、かつ、補正されたキャパシタ１１の静電容量Ｃ１ａの初期値Ｃ１−０との差が第２の閾値以下となった場合に、ヒータ１２の再生動作を停止させてよい。第２の閾値は例えば０．１ｐＦである。ただし、第２の閾値は０．１ｐＦといった特定の数値に限定されない。第２の閾値は、キャパシタ１１に堆積した粒子状物質１５が十分に燃焼除去されて、キャパシタ１１の初期状態（時刻ｔ０の状態）に対応する静電容量に基づいて定められてよい。図１０の例では、ヒータ制御部２３４は、時刻ｔ２で電極１０３に大きな電流を流すことを停止してよい。上記のように、補正されたキャパシタ１１の静電容量Ｃ１ａが、温度の影響を取り除いた静電容量であるため、ヒータ制御部２３４は、正確なキャパシタ１１の粒子状物質１５の現在の堆積量に基づいて、適切にヒータ１２の動作を制御できる。
【００６４】
コントローラ２３のデータ出力制御部２３５は、粒子状物質量算出部２３３が算出したガスに含まれる粒子状物質１５の量の時間変化の出力を制御する。データ出力制御部２３５は、通常動作時にガスに含まれる粒子状物質１５の量の時間変化をＥＣＵ１００２に出力する。また、データ出力制御部２３５は、粒子状物質１５の燃焼除去のためにキャパシタ１１が高温になっている再生動作時に、ＥＣＵ１００２への出力を停止する。データ出力制御部２３５は、通常動作時でない場合に情報の出力を停止することによって、高温によって不正確となり得る情報に基づいてＥＣＵ１００２がエンジン１００１を制御することを防止できる。図１０の例では、データ出力制御部２３５は、時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間および時刻ｔ３以降の期間において、ＥＣＵ１００２へ粒子状物質１５の量の時間変化を出力しない。ここで、別の例として、データ出力制御部２３５は、再生動作時に、上記と異なる方法で算出したガスに含まれる粒子状物質１５の量の時間変化を出力してよい。ここで、上記と異なる方法は、例えばエンジン１００１の動作条件（燃料噴射量、噴射時期、点火時期およびアイドル回転数等）に基づく算出方法であってよい。このとき、データ出力制御部２３５は、通信ユニット２１を介して、ＥＣＵ１００２からエンジン１００１の動作条件を取得する。
【００６５】
（フローチャート）
図１１および図１２は、粒子状物質検出システム１の制御方法を例示するフローチャートである。
【００６６】
図１１に示すように、コントローラ２３は、温度センサ１３が検出した温度Ｔ１を取得する（ステップＳ１）。
【００６７】
コントローラ２３は、キャパシタ１１の静電容量Ｃ１を算出する（ステップＳ２）。
【００６８】
コントローラ２３は、温度Ｔ１および第１の情報に基づいてキャパシタ１１の静電容量Ｃ１を補正する（ステップＳ３）。
【００６９】
コントローラ２３は、補正されたキャパシタ１１の静電容量Ｃ１ａの初期値Ｃ１−０との差が第１の閾値Ｘを超えた場合に（ステップＳ４のＹｅｓ）、再生動作制御を実行する（ステップＳ１０）。コントローラ２３は、再生動作制御の実行後に、ステップＳ１の処理に戻る。再生動作制御の詳細については後述する。
【００７０】
コントローラ２３は、補正されたキャパシタ１１の静電容量Ｃ１ａの初期値Ｃ１−０との差が第１の閾値Ｘを超えない場合に（ステップＳ４のＮｏ）、ガスに含まれる粒子状物質１５の量の時間変化を算出する（ステップＳ５）。
【００７１】
コントローラ２３は、算出した粒子状物質１５の量の時間変化を、ＥＣＵ１００２に出力する（ステップＳ６）。その後、コントローラ２３は、ステップＳ１の処理に戻る。
【００７２】
図１２に示すように、コントローラ２３は、再生動作制御の最初の処理として、ヒータ１２の再生動作を開始する（ステップＳ１１）。
【００７３】
コントローラ２３は、再生動作時において、温度センサ１３が検出した温度Ｔ１を取得する（ステップＳ１２）。
【００７４】
コントローラ２３は、再生動作時において、キャパシタ１１の静電容量Ｃ１を算出する（ステップＳ１３）。
【００７５】
コントローラ２３は、再生動作時において、温度Ｔ１および第１の情報に基づいてキャパシタ１１の静電容量Ｃ１を補正する（ステップＳ１４）。
【００７６】
コントローラ２３は、補正されたキャパシタ１１の静電容量Ｃ１ａの初期値Ｃ１−０との差が第２の閾値以下でない場合に（ステップＳ１５のＮｏ）、所定時間（例えば１秒）待機して（ステップＳ１７）、ステップＳ１２の処理に戻る。
【００７７】
コントローラ２３は、補正されたキャパシタ１１の静電容量Ｃ１ａの初期値Ｃ１−０との差が第２の閾値以下である場合に（ステップＳ１５のＹｅｓ）、ヒータ１２の再生動作を停止して（ステップＳ１６）、再生動作制御を終了する。
【００７８】
以上説明したように、本実施形態に係る粒子状物質検出システム１は、上記の構成を備えることによって、粒子状物質１５の検出精度を向上させることができる。
【００７９】
本開示を図面および実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形および修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形および修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各手段または各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段またはステップ等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
【００８０】
上記の実施形態において、コントローラ２３は、ヒータ１２が再生動作を実行しており、かつ、補正されたキャパシタ１１の静電容量Ｃ１ａの初期値Ｃ１−０との差が第２の閾値以下となった場合に、再生動作制御を終了するための所定の条件が満たされたと判定する。そのため、コントローラ２３は、再生動作時においても、通常動作時と同じく補正されたキャパシタ１１の静電容量Ｃ１ａを生成する処理を実行する。しかし、コントローラ２３は、補正されたキャパシタ１１の静電容量Ｃ１ａを用いずに終了を判定する再生動作制御（以下、別の再生動作制御という）を用いることによって、再生動作時における処理を簡単にして、消費電力を低減することが可能である。
【００８１】
図１３は、別の再生動作制御を示すフローチャートである。コントローラ２３は、別の再生動作制御の最初の処理として、ヒータ１２の再生動作を開始する（ステップＳ２１）。その後、コントローラ２３は一定の時間待機する（ステップＳ２２）。コントローラ２３は、一定の時間待機した後に、ヒータ１２の再生動作を停止する（ステップＳ２３）。別の再生動作制御では、コントローラ２３は、ヒータ１２の再生動作が実行されてから一定の時間が経過した場合に、再生動作制御を終了するための所定の条件が満たされたと判定する。ここで、一定の時間は、堆積した粒子状物質１５を燃焼除去するために十分な時間である。一定の時間は、例えば１０秒である。ただし、一定の時間は１０秒といった特定の数値に限定されない。一定の時間は、例えばテスト環境における実測値等に基づいて定められ得る。別の再生動作制御において、コントローラ２３は演算処理等を実行せずに待機する。そのため、粒子状物質検出システム１は、消費電力を低減できる。
【００８２】
また、例えば車両１０００に搭載される車載装置等の電子機器（ＳＣＵ２０に対応）に搭載されたプロセッサを、上記のコントローラ２３として機能させることができる。具体的には、電子機器の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを、電子機器の記憶部（メモリ）に格納し、電子機器のプロセッサによってプログラムを読み出して実行させることによって実現可能である。また、電子機器の記憶部は、ストレージ２２として機能し得る。また、別の実施形態として、車両１０００が備えるＥＣＵ１００２を、上記のコントローラ２３として機能させることが可能である。ＥＣＵ１００２がコントローラ２３として機能する場合に、ＳＣＵ２０はＥＣＵ１００２との通信に関する通信ユニット２１およびデータ出力制御部２３５を備えなくてよい。
【符号の説明】
【００８３】
１        粒子状物質検出システム
１０      粒子状物質検出センサ
１１      キャパシタ
１２      ヒータ
１３      温度センサ
１４      部分領域
１５      粒子状物質
２０      ＳＣＵ
２１      通信ユニット
２２      ストレージ
２３      コントローラ
１０１    基部
１０２、１０２−１、１０２−２  フィルタ部
１０３、１０３−１、１０３−２、１０３−３  電極
１０４    封止部
１１１    流路
１１２    分割流路
２３１    静電容量算出部
２３２    静電容量補正部
２３３    粒子状物質量算出部
２３４    ヒータ制御部
２３５    データ出力制御部
１０００  車両
１００１  エンジン
１００２  ＥＣＵ
１００３  排気通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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