(57)【要約】【課題】粒子状物質の堆積量が僅かでも検出でき、かつ温度による検出値の変化を抑制しやすい粒子状物質検出センサを提供すること。【解決手段】ＰＭ８よりも電気抵抗率が高い導電性材料からなる、検出用導電部２ａ及びモニタ用導電部２ｂを備える。検出用導電部２ａには、ＰＭ８が堆積する堆積面２０が形成されている。この堆積面２０に一対の検出電極３ａが設けられている。また、モニタ用導電部２ｂに、一対のモニタ電極３ｂが形成されている。一対のモニタ電極３ｂ間において、モニタ用導電部２ｂに、ＰＭ８が堆積しないよう構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガスに含まれる粒子状物質（８）の量を検出するための粒子状物質検出センサ（１）であって、
上記粒子状物質よりも電気抵抗率が高い導電性材料からなり、その表面に、上記粒子状物質が堆積する堆積面（２０）が形成された検出用導電部（２ａ）と、該検出用導電部に設けられ、上記堆積面を挟んで互いに対向する一対の検出電極（３ａ）とを有し、上記堆積面に堆積した上記粒子状物質の量に応じて上記一対の検出電極間の電気抵抗が変化するよう構成された粒子状物質検出部（４）と、
上記導電性材料からなり上記検出用導電部に隣り合う位置に配されたモニタ用導電部（２ｂ）と、該モニタ用導電部に設けられた一対のモニタ電極（３ｂ）とを有し、該一対のモニタ電極間において、上記モニタ用導電部に上記粒子状物質が堆積しないよう構成された抵抗モニタ部（５）と、
を備える、粒子状物質検出センサ。
【請求項２】
上記検出用導電部と上記モニタ用導電部とは一体に形成され、一枚の導電板部（２９）を構成しており、該導電板部は基板部（１１）に支持され、上記導電板部のうち該導電板部の板厚方向における上記基板部側の部位を上記モニタ用導電部とし、反対側の部位を上記検出用導電部としてあり、上記導電板部の、上記基板部に接触した主面（Ｓ２）に上記モニタ電極が形成され、反対側の主面（Ｓ１）に上記堆積面が形成されている、請求項１に記載の粒子状物質検出センサ。
【請求項３】
上記堆積面が上記粒子状物質によって覆われている状態において、上記一対のモニタ電極間を流れる電流Ｉbと、上記一対の検出電極間を流れる電流ＩSとの比Ｉb／ＩSが０．０２以下となるように、上記板厚方向における上記モニタ電極と上記検出電極との間隔（Ｈ）が定められている、請求項２に記載の粒子状物質検出センサ。
【請求項４】
上記検出用導電部と上記モニタ用導電部とは別体に形成され、上記検出用導電部と上記モニタ用導電部とは板状に形成され、それぞれ基板部に支持されており、上記モニタ用導電部の、上記基板部に接触した側とは反対側の主面に上記モニタ電極が設けられ、上記モニタ用導電部及び上記モニタ電極の表面を絶縁膜（１２）によって被覆してある、請求項１に記載の粒子状物質検出センサ。
【請求項５】
上記モニタ用導電部の表面は、上記粒子状物質の通過を抑制し、かつ上記排ガスに含まれる気体成分を透過させる気体透過性絶縁膜（１２１）によって被覆されている、請求項１に記載の粒子状物質検出センサ。
【請求項６】
上記気体透過性絶縁膜は、上記気体成分を通過させる複数の連通孔を有する多孔質体からなる、請求項５に記載の粒子状物質検出センサ。
【請求項７】
上記気体透過性絶縁膜は、上記気体成分をイオン化して透過させる固体電解質体からなる、請求項５に記載の粒子状物質検出センサ。
【請求項８】
上記基板部内に、上記堆積面に堆積した上記粒子状物質を燃焼するヒータ（１１１）が設けられている、請求項２〜４のいずれか一項に記載の粒子状物質検出センサ。
【請求項９】
上記検出用導電部と上記モニタ用導電部とは一体に形成され、一枚の導電板部を構成しており、該導電板部内に、上記堆積面に堆積した上記粒子状物質を燃焼するヒータが設けられている、請求項１に記載の粒子状物質検出センサ。
【請求項１０】
上記導電性材料からなり厚さＴが１．４ｍｍである板状基板（２５１）と、該板状基板の主表面に形成され長さがＬ、間隔がＤである一対の測定電極（３７）とを有するサンプル（２５）を作成し、上記一対の測定電極間の電気抵抗Ｒを測定して、下記式によって表される表面電気抵抗率ρを算出した場合、該表面電気抵抗率ρが、１００〜５００℃の温度範囲において１．０×１０7〜１．０×１０10Ω・ｃｍである上記導電性材料を用いて、上記検出用導電部および上記モニタ用導電部を形成してある、請求項１〜９のいずれか一項に記載の粒子状物質検出センサ。
ρ＝Ｒ×Ｌ×Ｔ／Ｄ
【請求項１１】
上記導電性材料は、分子式がＡＢＯ3で表される、ペロブスカイト構造を有するセラミックスであり、上記ＡはＬａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇから選択される少なくとも一種であり、上記ＢはＴｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｙから選択される少なくとも一種である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の粒子状物質検出センサ。
【請求項１２】
上記Ａは、主成分がＳｒ、副成分がＬａであり、上記ＢはＴｉである、請求項１１に記載の粒子状物質検出センサ。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の粒子状物質検出センサと、該粒子状物質検出センサに接続した制御部（６）とを備える粒子状物質検出装置（１０）であって、上記制御部は、上記一対の検出電極間の電気抵抗である粒子状物質検出用抵抗（ＲS）を測定する主測定部（６１）と、上記一対のモニタ電極間の電気抵抗である補償用抵抗（Ｒb）を測定する補償用測定部（６２）と、上記補償用抵抗の測定値を用いて上記一対の検出電極間における上記検出用導電部の電気抵抗（Ｒa）の温度による変化を補償し、上記堆積面に堆積した上記粒子状物質の量を算出する堆積量算出部（６３）とを備える、粒子状物質検出装置。
【請求項１４】
上記一対の検出電極間の間隔Ｗaと、上記一対のモニタ電極間の間隔Ｗbとは互いに等しい、請求項１３に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項１５】
上記一対の検出電極間の間隔Ｗaと、上記一対のモニタ電極間の間隔Ｗbとは互いに異なり、上記堆積量算出部は、測定した上記補償用抵抗Ｒbの値に、上記一対の検出電極間の間隔Ｗaと上記一対のモニタ電極間の間隔Ｗbとの比Ｗa／Ｗbを乗じた値ＲbＷa／Ｗbを用いて、上記粒子状物質の堆積量を算出するよう構成されている、請求項１３に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項１６】
上記制御部は、上記補償用抵抗の測定値を用いて、上記検出用導電部の温度を算出する温度算出部（６４）を備える、請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項１７】
上記制御部は、上記温度の算出値を用いて、上記粒子状物質の抵抗率の温度による変化を補正し、これにより、上記堆積量算出部によって算出した上記粒子状物質の堆積量を補正する堆積量補正部（６５）を備える、請求項１６に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項１８】
排ガスに含まれる粒子状物質（８）の量を検出するための粒子状物質検出センサ（１）と、該粒子状物質検出センサに接続した制御部（６）とを備える粒子状物質検出装置（１０）であって、
上記粒子状物質検出センサは、上記粒子状物質よりも電気抵抗率が高い導電性材料からなり、その表面に、上記粒子状物質が堆積する堆積面（２０）が形成された検出用導電部（２ａ）と、該検出用導電部に設けられ、上記堆積面を挟んで互いに対向する一対の検出電極（３ａ）とを備え、上記堆積面に堆積した上記粒子状物質の量に応じて上記一対の検出電極間の電気抵抗が変化するよう構成されており、
上記制御部は、上記検出用導電部の温度を上昇させ、上記粒子状物質が堆積していないときにおける、上記一対の検出電極間の上記検出用導電部の電気抵抗である検出用導電部抵抗（Ｒa）が予め定められた範囲内になるように、上記検出用導電部の温度を制御した状態で、上記粒子状物質の検出を行うよう構成されている、粒子状物質検出装置。
【請求項１９】
上記制御部は、上記堆積面に上記粒子状物質が堆積していない状態で、上記一対の検出電極間の電気抵抗を測定し、その測定値が上記範囲内になる温度を維持しつつ、上記粒子状物質の検出を行うよう構成されている、請求項１８に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項２０】
上記制御部は、上記排ガスを排出するエンジン（７１）の稼働状態に関する情報を用いて、上記堆積面に上記粒子状物質が堆積しているか否かを判断し、堆積していないと判断した場合に、上記一対の検出電極間の電気抵抗を測定するよう構成されている、請求項１９に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項２１】
上記粒子状物質検出センサは、上記導電性材料からなり上記検出用導電部に隣り合う位置に配されたモニタ用導電部（２ｂ）と、該モニタ用導電部に設けられた一対のモニタ電極（３ｂ）とをさらに備え、該一対のモニタ電極間において、上記モニタ用導電部に上記粒子状物質が堆積しないよう構成されており、上記制御部は、上記一対のモニタ電極間における上記モニタ用導電部の抵抗（Ｒb）を測定し、その測定値を用いて、上記検出用導電部抵抗が上記範囲内になるように上記検出用導電部の温度を制御するよう構成されている、請求項１８に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項２２】
上記検出用導電部と上記モニタ用導電部とは一体に形成され、一枚の導電板部（２９）を構成しており、該導電板部は基板部（１１）に支持され、上記導電板部のうち該導電板部の板厚方向における上記基板部側の部位を上記モニタ用導電部とし、反対側の部位を上記検出用導電部としてあり、上記導電板部の、上記基板部に接触した主面（Ｓ２）に上記モニタ電極が形成され、反対側の主面（Ｓ１）に上記堆積面が形成されている、請求項２１に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項２３】
上記制御部は、上記検出用導電部に流れる電流によって発生する抵抗熱を利用して、上記検出用導電部を加熱しており、上記制御部は、上記一対の検出電極間に加える電圧を制御することにより、上記検出用導電部の温度を制御するよう構成されている、請求項１８〜２２のいずれか一項に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項２４】
上記粒子状物質検出センサは、上記堆積面に堆積した上記粒子状物質を燃焼するためのヒータ（１１１）を備え、該ヒータから発生する熱を用いて、上記検出用導電部を加熱しており、上記制御部は、上記ヒータに流す電流の量を制御することにより、上記検出用導電部の温度を制御するよう構成されている、請求項１８〜２２のいずれか一項に記載の粒子状物質検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガスに含まれる粒子状物質の量を検出するための粒子状物質検出センサ、及び粒子状物質検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排ガスに含まれる粒子状物質（Particulate Matter：以下、ＰＭとも記す）の量を検出するための粒子状物質検出センサ（以下、ＰＭセンサとも記す）として、ＰＭが堆積する堆積面が形成された絶縁基板と、上記堆積面に設けられた一対の検出電極とを備えるものが知られている。ＰＭは煤からなり、電気伝導性を有する。そのため、上記堆積面にＰＭが堆積すると、一対の検出電極がＰＭによって電気的に接続され、電流が流れる。この電流値を測定することにより、堆積面に堆積したＰＭの量を検出するよう構成されている。
【０００３】
しかしながら、上記ＰＭセンサは、ＰＭの堆積量が僅かである場合、検出できないという問題がある。すなわち、上記ＰＭセンサでは、堆積面にある程度のＰＭが堆積し、一対の検出電極の間に、ＰＭによる電流の経路が形成されてから、電流が流れ始める。そのため、ＰＭの堆積量が少なく、電流経路が形成されていない場合は、一対の検出電極の間に電流が流れず、ＰＭを検出できない（図５８参照）。
【０００４】
近年、この問題を解決するため、ＰＭよりも電気抵抗率が高い導電性材料からなる導電部を用いたＰＭセンサが開発されている（下記特許文献１参照）。このＰＭセンサでは、上記導電部の表面に、ＰＭが堆積する堆積面を形成し、この堆積面に一対の検出電極を設けてある。導電部は導電性材料からなるため、堆積面にＰＭが全く堆積していない場合でも、電流は導電部を流れる（図７参照）。また、堆積面にＰＭが僅かに堆積した場合（図８参照）、堆積面のうちＰＭが堆積していない領域では、電流は導電部を流れ、ＰＭが堆積した領域では、電流は主に、電気抵抗率が低いＰＭに流れる。そのため、ＰＭの堆積量が僅かで、一対の検出電極間にＰＭによる電流の経路が形成されていない場合でも、検出電極間に電流を流すことができる。また、ＰＭの堆積量に応じて、検出電極間の電気抵抗が変化し、電流値が変化する。したがって、ＰＭが僅かに堆積した場合でも、その堆積量を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１３８４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記ＰＭセンサは、ＰＭの堆積量の検出値が、温度によって大きく変化しやすいという問題がある。すなわち、上記ＰＭセンサは、電流が上記導電部に流れる構造になっており、この導電部の電気抵抗は、温度によって大きく変化する。したがって、ＰＭの堆積量が一定でも、温度が変化すると、導電部の電気抵抗が変化し、一対の検出電極間の電気抵抗が大きく変わってしまう。そのため、ＰＭの堆積量を正確に検出しにくい。
【０００７】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、粒子状物質の堆積量が僅かでも検出でき、かつ温度による検出値の変化を抑制しやすい粒子状物質検出センサと、該粒子状物質検出センサを用いた粒子状物質検出装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様は、排ガスに含まれる粒子状物質（８）の量を検出するための粒子状物質検出センサ（１）であって、
上記粒子状物質よりも電気抵抗率が高い導電性材料からなり、その表面に、上記粒子状物質が堆積する堆積面（２０）が形成された検出用導電部（２ａ）と、該検出用導電部に設けられ、上記堆積面を挟んで互いに対向する一対の検出電極（３ａ）とを有し、上記堆積面に堆積した上記粒子状物質の量に応じて上記一対の検出電極間の電気抵抗が変化するよう構成された粒子状物質検出部（４）と、
上記導電性材料からなり上記検出用導電部に隣り合う位置に配されたモニタ用導電部（２ｂ）と、該モニタ用導電部に設けられた一対のモニタ電極（３ｂ）とを有し、該一対のモニタ電極間において、上記モニタ用導電部に上記粒子状物質が堆積しないよう構成された抵抗モニタ部（５）と、
を備える、粒子状物質検出センサにある。
【０００９】
また、本発明の第２の態様は、上記粒子状物質検出センサと、該粒子状物質検出センサに接続した制御部（６）とを備える粒子状物質検出装置（１０）であって、上記制御部は、上記一対の検出電極間の電気抵抗である粒子状物質検出用抵抗（ＲS）を測定する主測定部（６１）と、上記一対のモニタ電極間の電気抵抗である補償用抵抗（Ｒb）を測定する補償用測定部（６２）と、上記補償用抵抗の測定値を用いて上記一対の検出電極間における上記検出用導電部の電気抵抗（Ｒa）の温度による変化を補償し、上記堆積面に堆積した上記粒子状物質の量を算出する堆積量算出部（６３）とを備える、粒子状物質検出装置にある。
【００１０】
また、本発明の第３の態様は、排ガスに含まれる粒子状物質（８）の量を検出するための粒子状物質検出センサ（１）と、該粒子状物質検出センサに接続した制御部（６）とを備える粒子状物質検出装置（１０）であって、
上記粒子状物質検出センサは、上記粒子状物質よりも電気抵抗率が高い導電性材料からなり、その表面に、上記粒子状物質が堆積する堆積面（２０）が形成された検出用導電部（２ａ）と、該検出用導電部に設けられ、上記堆積面を挟んで互いに対向する一対の検出電極（３ａ）とを備え、上記堆積面に堆積した上記粒子状物質の量に応じて上記一対の検出電極間の電気抵抗が変化するよう構成されており、
上記制御部は、上記検出用導電部の温度を上昇させ、上記粒子状物質が堆積していないときにおける、上記一対の検出電極間の上記検出用導電部の電気抵抗である検出用導電部抵抗（Ｒa）が予め定められた範囲内になるように、上記検出用導電部の温度を制御した状態で、上記粒子状物質の検出を行うよう構成されている、粒子状物質検出装置にある。
【発明の効果】
【００１１】
上記第１の態様における粒子状物質検出センサは、上記堆積面が形成された検出用導電部と、上記堆積面を挟んで互いに対向した一対の検出電極とを備える。上記検出用導電部は、粒子状物質よりも電気抵抗率が高い導電性材料によって構成されている。
そのため、堆積面に粒子状物質が全く堆積していなくても、一対の検出電極間に電流を流すことができる。また、堆積面に粒子状物質が僅かに堆積した場合（図８参照）、堆積面のうち粒子状物質が堆積していない領域では、電流は検出用導電部を流れ、粒子状物質が堆積している領域では、電流は主に、電気抵抗率が小さい粒子状物質に流れる。そのため、粒子状物質の堆積量が僅かで、検出電極間に粒子状物質による電流の経路が形成されていなくても、検出電極間に電流を流すことができる。また、粒子状物質の堆積量に応じて、検出電極間の電気抵抗が変化し、電流値が変化する。したがって、粒子状物質が僅かに堆積した場合でも、その堆積量を検出することができる。
【００１２】
また、上記粒子状物質検出センサは、上記抵抗モニタ部を備える。抵抗モニタ部は、上記モニタ用導電部と、該モニタ用導電部に形成された一対のモニタ電極とを有する。
そのため、検出用導電部の電気抵抗の、温度による変化を補償することができ、粒子状物質の堆積量を正確に測定することが可能になる。すなわち、検出用導電部とモニタ用導電部とは互いに隣り合う位置に配されているため、これらの温度は殆ど等しい。また、モニタ用導電部には粒子状物質が堆積しないよう構成されているため、モニタ電極間におけるモニタ用導電部の電気抵抗は、粒子状物質の影響を殆ど受けない。そのため、モニタ電極間におけるモニタ用導電部の電気抵抗を測定することにより、このモニタ用導電部と同じ温度で、かつ粒子状物質が堆積していない状態での、検出用導電部の電気抵抗を算出することができる。
上述したように、上記粒子状物質検出センサは、検出電極間の電流が、検出用導電部を流れる構造になっており、この検出用導電部の電気抵抗は、温度によって大きく変化する。本態様では、一対のモニタ電極間の電気抵抗を測定することにより、検出用導電部の電気抵抗を算出できるため、温度による検出用導電部の電気抵抗の変化を補償できる。そのため、粒子状物質の堆積量を正確に求めることができる。
【００１３】
また、上記第２の態様における粒子状物質検出装置は、上記粒子状物質検出センサと、これに接続した制御部とを備える。制御部は、上記主測定部と、補償用測定部と、堆積量算出部とを備える。
そのため、粒子状物質の堆積量を正確に、かつ確実に算出することができる。
【００１４】
また、上記第３の態様における制御部は、上記検出用導電部の温度を上昇させ、上記検出用導電部抵抗が予め定められた範囲内になるように検出用導電部の温度を制御した状態で、粒子状物質の検出を行うよう構成されている。
そのため、検出用導電部抵抗を最適な値にしてから、粒子状物質を検出できる。したがって、粒子状物質の量を正確に検出できる。
【００１５】
以上のごとく、本態様によれば、粒子状物質の堆積量が僅かでも検出でき、かつ温度による検出値の変化を抑制しやすい粒子状物質検出センサと、該粒子状物質検出センサを用いた粒子状物質検出装置を提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態１における、粒子状物質検出センサの斜視図。
【図２】実施形態１における、粒子状物質検出センサの平面図であって、図３のII矢視図。
【図３】図２のIII-III断面図。
【図４】実施形態１における、検出電極を取り除いた粒子状物質検出センサの平面図。
【図５】実施形態１における、粒子状物質検出装置の概念図。
【図６】実施形態１における、粒子状物質検出センサ、及び検出回路の概念図。
【図７】実施形態１における、粒子状物質が堆積していない状態での、粒子状物質検出センサの部分断面図。
【図８】実施形態１における、僅かに粒子状物質が堆積した状態での、粒子状物質検出センサの部分断面図。
【図９】実施形態１における、粒子状物質の堆積量と、検出電極間に流れる電流との関係を表したグラフ。
【図１０】実施形態１における、粒子状物質の堆積量が一定の場合での、温度と、電極間に流れる電流との関係を表したグラフ。
【図１１】実施形態１における、粒子状物質の堆積量が一定の場合での、温度と、補正後の検出電極間の電流値との関係を表したグラフ。
【図１２】実施形態１における、制御部のフローチャート。
【図１３】実施形態２における、粒子状物質検出装置の概念図。
【図１４】実施形態２における、補償用抵抗と温度との関係を表したグラフ。
【図１５】実施形態２における、温度算出部のフローチャート。
【図１６】実施形態３における、粒子状物質検出装置の概念図。
【図１７】実施形態３における、粒子状物質の抵抗率と温度との関係を表したグラフ。
【図１８】実施形態３における、補正したＰＭ電流と温度との関係を表したグラフ。
【図１９】実施形態３における、制御部のフローチャート。
【図２０】実験例１における、モニタ電極間を流れる電流と検出電極間を流れる電流との比と、これらの電極の間隔との関係を表したグラフ。
【図２１】実施形態４における、粒子状物質検出センサの斜視図。
【図２２】実施形態５における、粒子状物質検出センサの断面図。
【図２３】実施形態６における、粒子状物質検出センサの断面図であって、図２４のXXIII矢視図。
【図２４】図２３のXXIV-XXIV断面図。
【図２５】実施形態７における、粒子状物質検出センサの斜視図。
【図２６】図２５のXXVI-XXVI断面図。
【図２７】実施形態８における、粒子状物質検出センサの断面図。
【図２８】実施形態９における、粒子状物質検出センサの断面図。
【図２９】実施形態１０における、Ｓｒ1-XＬａXＴｉＯ3の、表面電気抵抗率ρと温度との関係を表したグラフ。
【図３０】実施形態１０における、導電部の表面電気抵抗率ρが異なる複数のＰＭセンサについて、ＰＭ噴射量と、センサ出力との関係を調べたグラフ。
【図３１】実施形態１０における、表面電気抵抗率ρの測定方法を説明するための図。
【図３２】実施形態１０における、サンプルの厚さと電気抵抗との関係を表したグラフ。
【図３３】実施形態１０における、ＳｒＴｉＯ3の、抵抗率と温度との関係を、抵抗率の測定方法を変えて調べたグラフ。
【図３４】実施形態１０における、バルクの電気抵抗率を測定する方法を説明するための図。
【図３５】実施形態１１における、粒子状物質検出センサの平面図であって、図３６のXXXV矢視図。
【図３６】図３５のXXXVI-XXXVI断面図。
【図３７】実施形態１１における、ＰＭの堆積量と、検出電極間に流れる電流との関係を、加熱前と加熱後とについて表したグラフ。
【図３８】実施形態１１における、粒子状物質検出センサに接続した回路の概念図。
【図３９】実施形態１１における、検出用導電部及びモニタ用導電部を構成する導電性材料の電気抵抗率と、温度との関係を表したグラフ。
【図４０】実施形態１１における、制御部のフローチャート。
【図４１】実施形態１２における、制御部のフローチャート。
【図４２】実施形態１３における、粒子状物質検出センサの断面図。
【図４３】実施形態１４における、粒子状物質検出センサの平面図であって、図４４のXLIII矢視図。
【図４４】図４３のXLIV-XLIV断面図。
【図４５】実施形態１４における、ヒータに接続した回路の概念図。
【図４６】実施形態１４における、制御部のフローチャート。
【図４７】実施形態１５における、粒子状物質検出センサに接続した回路の概念図。
【図４８】実施形態１５における、制御部のフローチャート。
【図４９】実施形態１６における、制御部のフローチャート。
【図５０】実施形態１７における、粒子状物質検出センサの断面図。
【図５１】実施形態１７における、気体透過性を有さない絶縁膜によってモニタ電極及びモニタ用導電部を被覆したＰＭセンサの出力特性。
【図５２】実施形態１７における、気体透過性を有する絶縁膜によってモニタ電極及びモニタ用導電部を被覆した粒子状物質検出センサの出力特性。
【図５３】実施形態１７における、気体透過性を有さない絶縁膜によってモニタ用導電部等を被覆した場合の、排ガスと、検出用導電部と、モニタ用導電部との温度変化を表した概念図。
【図５４】実施形態１７における、気体透過性を有する絶縁膜によってモニタ用導電部等を被覆した場合の、排ガスと、検出用導電部と、モニタ用導電部との温度変化を表した概念図。
【図５５】実施形態１７における、モニタ用導電部と検出用導電部とを積層した粒子状物質検出センサの断面図。
【図５６】実施形態１７における、モニタ用導電部と検出用導電部とを一体的に形成した粒子状物質検出センサの断面図。
【図５７】比較形態１における、粒子状物質が堆積していない状態での、粒子状物質検出センサの部分断面図。
【図５８】比較形態１における、僅かに粒子状物質が堆積した状態での、粒子状物質検出センサの部分断面図。
【図５９】比較形態１における、堆積した粒子状物質によって電流の経路が形成された状態での、粒子状物質検出センサの部分断面図。
【図６０】比較形態１における、粒子状物質の堆積量と、検出電極間を流れる電流との関係を表したグラフ。
【図６１】比較形態２における、粒子状物質の堆積量と、検出電極間を流れる電流との関係を表したグラフ。
【図６２】比較形態３における、粒子状物質の堆積量と、検出電極間を流れる電流との関係を表したグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
上記粒子状物質検出センサは、車両のエンジンの排ガスに含まれる粒子状物質の量を検出するための、車載用粒子状物質検出センサとすることができる。
【００１８】
（実施形態１）
上記粒子状物質検出センサ、及び上記粒子状物質検出装置に係る実施形態について、図１〜図１２を参照して説明する。本形態の粒子状物質検出センサ（ＰＭセンサ１）は、排ガスに含まれる粒子状物質８の量を検出するために用いられる。図１〜図３に示すごとく、ＰＭセンサ１は、粒子状物質検出部４と、抵抗モニタ部５とを備える。
【００１９】
図３に示すごとく、粒子状物質検出部４は、検出用導電部２ａと、一対の検出電極３ａとを有する。検出用導電部２ａは、ＰＭ８よりも電気抵抗率が高い導電性材料からなる。
ＰＭ８の電気抵抗率は、以下の紛体抵抗測定法によって測定することが出来る。すなわち、底面および上面が電極板になっている所定の円筒容器（断面積Ａ）に粉体（ＰＭ）を入れた状態で、上面の電極版に上部から圧力を加え、縦軸方向に紛体（ＰＭ）を圧縮しながら、電極間の距離Ｌと電極間の抵抗Ｒを測定する。この測定法によれば、紛体（ＰＭ）の抵抗率ρはＲ×（Ａ／Ｌ）で算出される。本実施形態では、断面６ｍｍφの円筒容器（断面積２．８３×１０-5ｍ2）を用い、圧力６０ｋｇｆで加圧した状態で抵抗値Ｒを計測した。これによれば、ＰＭの抵抗率の範囲は、具体的には１０-3〜１０2Ω・ｃｍとなった。エンジンの運転条件によって、生成されるＰＭの電気抵抗率は変化する。例えば、高負荷、高回転の運転条件で排出され、未燃焼の炭化水素成分含有量が少なく、殆どが煤で構成されるＰＭの場合、電気抵抗率は１０-3Ω・ｃｍ程度である。また、低回転、低負荷条件で運転するエンジンから排出され、未燃焼の炭化水素成分を多量に含み、最も抵抗率が高いＰＭの場合、電気抵抗率は１０2Ω・ｃｍ程度の値を示す。故に、本実施形態における検出用導電部２ａの電気抵抗率は、少なくとも１０2Ω・ｃｍ以上とすることが好ましい。
図３に示すごとく、検出用導電部２ａの表面には、ＰＭが堆積する堆積面２０が形成されている。一対の検出電極３ａは、検出用導電部２ａに形成されており、堆積面２０を挟んで互いに対向している。粒子状物質検出部４は、堆積面２０に堆積したＰＭ８の量に応じて、一対の検出電極３ａ間の電気抵抗が変化するよう構成されている。
【００２０】
抵抗モニタ部５は、一対の検出電極３ａ間における検出用導電部２ａの電気抵抗Ｒa（図６参照：以下、検出用導電部抵抗Ｒaとも記す）の、温度による変化を補償するために設けられている。抵抗モニタ部５は、モニタ用導電部２ｂと、一対のモニタ電極３ｂとを有する。モニタ用導電部２ｂは、上記導電性材料からなり、検出用導電部２ａに隣り合う位置に配されている。また、一対のモニタ電極３ｂは、モニタ用導電部２ｂに形成されている。一対のモニタ電極３ｂ間において、モニタ用導電部２ｂに、ＰＭ８が堆積しないよう構成されている。
【００２１】
本形態のＰＭセンサ１は、図５に示すごとく、車両のエンジン７１の排ガスに含まれるＰＭ８の量を検出するための、車載用ＰＭセンサである。エンジン７１には排管７２が接続している。この排管７２に、排ガスを浄化するための浄化装置７３が設けられている。排管７２のうち、浄化装置７３よりも排ガスの下流側に位置する部位７２０に、ＰＭセンサ１を取り付けてある。本形態では、ＰＭセンサ１を用いて、浄化装置７３を通過した排ガスに含まれるＰＭ８の量を測定し、その測定値を用いて、浄化装置７３の故障診断を行っている。
【００２２】
ＰＭセンサ１は、制御部６に接続している。この制御部６とＰＭセンサ１とによって、粒子状物質検出装置１０（以下、ＰＭ検出装置１０とも記す）が構成されている。制御部６はＥＣＵ（Engine Control Unit）からなる。制御部６は、ＣＰＵ６７と、ＲＯＭ６８と、ＲＡＭ６９と、Ｉ／Ｏ６１１と、検出回路６０とを備える。ＲＯＭ６８にはプログラム６８ｐが記憶されている。ＣＰＵ６７がプログラム６８ｐを読み出して実行することにより、後述する主測定部６１、補償用測定部６２、堆積量算出部６３等が実現される。
【００２３】
検出回路６０は、図６に示すごとく、スイッチ６０１と、シャント抵抗６０２と、電圧測定部６０３と、直流電源６０４とを備える。スイッチ６０１を切り替えることにより、直流電源６０４の電圧ＶOを、一対の検出電極３ａと、一対のモニタ電極３ｂとの、いずれか一方に加えるよう構成されている。検出電極３ａ間、又はモニタ電極３ｂ間を流れた電流Ｉは、シャント抵抗６０２を通過する。このシャント抵抗６０２による電圧降下を、電圧測定部６０３によって測定している。これにより、電流Ｉを測定し、電極間の電気抵抗（＝Ｖ0／Ｉ）を算出するよう構成されている。
【００２４】
上述したように、検出用導電部２ａは導電性材料によって構成されている。そのため、図７に示すごとく、堆積面２０にＰＭ８が全く堆積していない状態でも、検出用導電部２ａに電流Ｉを流すことができる。また、図８に示すごとく、ＰＭ８が僅かに堆積した場合、堆積面２０のうちＰＭ８が堆積していない領域Ａ１では、電流Ｉは検出用導電部２ａを流れ、ＰＭ８が堆積している領域Ａ２では、電流Ｉは主に、電気抵抗率が低いＰＭ８に流れる。そのため、図９に示すごとく、ＰＭ８の堆積量が僅かであっても、電流Ｉが変化し、ＰＭ８の堆積量を検出することができる。
【００２５】
次に、ＰＭセンサ１の構造について、より詳細に説明する。図３に示すごとく、検出用導電部２ａとモニタ用導電部２ｂとは一体的に形成され、一枚の導電板部２９を構成している。導電板部２９は、基板部１１に支持されている。導電板部２９のうち該導電板部２９の板厚方向（Ｚ方向）における基板部１１側の部位を、上記モニタ用導電部２ｂとし、反対側の部位を検出用導電部２ａとしてある。また、導電板部２９の、基板部１１に接触した主面Ｓ２にモニタ電極３ｂを形成し、反対側の主面Ｓ１に上記堆積面２０を形成してある。
【００２６】
基板部１１内には、ヒータ１１１が設けられている。堆積面２０に多くのＰＭ８が堆積した場合、ヒータ１１１を発熱させてＰＭ８を燃焼し、除去するよう構成されている。
【００２７】
図２〜図４に示すごとく、一対の検出電極３ａ間の間隔Ｗaと、一対のモニタ電極３ｂ間の間隔Ｗbとは、互いに等しい。また、これらの電極３ａ，３ｂの長手方向（Ｘ方向）における長さＬa，Ｌbは互いに等しい。
【００２８】
図２、図４に示すごとく、検出電極３ａには、端子３１（検出端子３１ａ）が接続している。モニタ電極３ｂにも端子３１（モニタ端子３１ｂ）が接続している。これらの端子３１ａ，３１ｂは、検出回路６０（図６参照）に接続される。モニタ端子３１ｂは、一対の検出端子３１ａの間に配されている。
【００２９】
また、導電板部２９に隣り合う位置に、絶縁材料からなる絶縁部１３が配されている。検出電極３ａと検出端子３１ａとは検出用連結部３２ａによって連結されている。また、モニタ電極３ｂとモニタ端子３１ｂとはモニタ用連結部３２ｂによって連結されている。検出用連結部３２ａは、絶縁部１３の外面に設けられており、モニタ用連結部３２ｂは、絶縁部１３と基板部１１との間に介在している。検出用連結部３２ａ間の間隔は、モニタ用連結部３２ｂ間の間隔よりも広い。本形態では、絶縁部１３を設けることにより、検出用連結部３２ａ間、及びモニタ用連結部３２ｂ間に電流が流れることを抑制している。これにより、堆積面２０にＰＭ８が堆積していない状態で、検出電極３ａ間、及びモニタ電極３ｂ間に流れる電流Ｉが略等しくなるようにし、これらの間の電気抵抗を略等しくしている。
【００３０】
次に、ＰＭ検出装置１０の説明をする。図５に示すごとく、本形態のＰＭ検出装置１０は、ＰＭセンサ１と、該ＰＭセンサ１に接続した制御部６とを備える。制御部６は、主測定部６１と、補償用測定部６２と、堆積量算出部６３とを有する。主測定部６１は、一対の検出電極３ａ間の電気抵抗である粒子状物質検出用抵抗ＲSを（図６参照）測定する。補償用測定部６２は、一対のモニタ電極３ｂ間の電気抵抗である補償用抵抗Ｒbを測定する。堆積量算出部６３は、補償用抵抗Ｒbの測定値を用いて、検出用導電部抵抗Ｒaの温度による変化を補償し、堆積面２０に堆積したＰＭ８の量を算出する。
【００３１】
ＰＭ８の堆積量は、例えば、以下のように算出することができる。図６に示すごとく、粒子状物質検出用抵抗ＲSの値は、検出用導電部抵抗Ｒaと、ＰＭ８の抵抗ＲPMとによって決まる。粒子状物質検出用抵抗ＲSは、例えば以下の式によって近似的に表すことができる。
ＲS＝ＲPMＲa／（ＲPM＋Ｒa）
【００３２】
上述したように本形態では、検出用導電部抵抗Ｒaと、補償用抵抗Ｒbとが略等しくなるようにしてある。したがって、上記式は、下記のように変形できる。
ＲS＝ＲPMＲb／（ＲPM＋Ｒb）
ＲSとＲbは測定できるため、この式から、ＰＭ８の抵抗ＲPMを算出できる。また、抵抗ＲPMとＰＭ８の堆積量との関係を予め記憶しておけば、算出した抵抗ＲPMの値から、ＰＭ８の堆積量を算出することができる。
【００３３】
また、ＰＭ８の堆積量は、以下のように算出することもできる。図１０に、堆積面２０に一定量のＰＭ８が堆積した状態で温度を変えたときの、検出電極３ａ間の電流ＩSと、モニタ電極３ｂ間の電流Ｉbとの変化を表したグラフを示す。このグラフから、検出電極３ａ間の方が、モニタ電極３ｂ間よりも多くの電流が流れることが分かる。これは、堆積面２０にＰＭ８が堆積しており、電流がＰＭ８を流れる（図８参照）ためである。これらの電流ＩS，Ｉbの値は、粒子状物質検出用抵抗ＲS、補償用抵抗Ｒbを用いて求めることができる。検出電極３ａ間の電流ＩSは、検出用導電部２ａを流れる電流Ｉa（図６参照）と、ＰＭ８を流れる電流ＩPMとを用いて、下記のように近似的に表すことができる。
ＩS＝Ｉa＋ＩPM
【００３４】
また、検出用導電部２ａとモニタ用導電部２ｂとは電気抵抗が略等しいため、検出用導電部２ａを流れる電流Ｉaと、モニタ用導電部２ｂを流れる電流Ｉbとは略等しい。したがって、上記式は、下記のように変形できる。
ＩS＝Ｉb＋ＩPM
この式から、ＰＭ８を流れる電流（ＰＭ電流ＩPM）は、以下のように表されることが分かる。
ＩPM＝ＩS−Ｉb
【００３５】
算出したＰＭ電流ＩPMは、検出電極３ａ間の電流ＩSから、検出用導電部２ａを流れる電流Ｉa（＝Ｉb）を除去した値なので、検出用導電部２ａの電気抵抗の、温度による変化の影響を殆ど受けない。そのため図１１に示すごとく、温度が変化してもＰＭ電流ＩPMは殆ど変化しない。このＰＭ電流ＩPMの値と、ＰＭ８の堆積量との関係を予め記憶しておけば、ＰＭ８の堆積量を算出することができる。
【００３６】
なお、図１１に示すごとく、ＰＭ８の堆積量が一定でも、温度が上昇すると、ＰＭ電流ＩPMが若干上昇する。これは、温度が上昇すると、ＰＭ８自身の電気抵抗が低下するためである。ただし、ＰＭ８の電気抵抗ＲPMの温度による変化率は比較的小さいため、上記ＰＭ電流ＩPMを用いても、ＰＭ８の堆積量を比較的高い精度で算出することができる。
【００３７】
次に、図１２を用いて、制御部６のフローチャートの説明をする。ＰＭ８の堆積量を算出するにあたって、制御部６は、まず上記ヒータ１１１を発熱させて、堆積面２０に堆積したＰＭ８を燃焼させる。これにより、ＰＭセンサ１を再生させる（ステップＳ１）。その後、所定時間待機し、ＰＭセンサ１を冷却させる（ステップＳ２）。
【００３８】
次いで、一対の検出電極３ａ間の電気抵抗（粒子状物質検出用抵抗ＲS）を測定する（ステップＳ３）。その後、モニタ電極３ｂの電気抵抗（補償用抵抗Ｒb）を測定する（ステップＳ４）。そして、これらの抵抗ＲS，Ｒbの測定値を用いて、ＰＭ８の堆積量を算出する（ステップＳ５）。
【００３９】
ステップＳ５の後、ステップＳ６に移る。ここでは、ＰＭ８の堆積量が所定値に達したか否を判断する。ここでＮoと判断した場合は、ステップＳ３に戻る。また、Ｙｅｓと判断した場合は、終了する。そして、浄化装置７３（図５参照）が故障しているか否かの判断を行う。この判断は、ＰＭ８の堆積量が所定値に達するまでに要した時間ｔを用いて行う。すなわち、上記時間ｔが、予め定められた上限値よりも短い場合は、浄化装置７３が故障していると判断する。また、上記時間ｔが上限値より長い場合は、浄化装置７３は故障していないと判断する。
【００４０】
次に、本形態の作用効果について説明する。図１、図３に示すごとく、本形態のＰＭセンサ１は、堆積面２０が形成された検出用導電部２ａと、堆積面２０を挟んで互いに対向した一対の検出電極３ａとを備える。検出用導電部２ａは、ＰＭよりも電気抵抗率が高い導電性材料によって構成されている。
そのため、図７に示すごとく、堆積面２０にＰＭが全く堆積していなくても、一対の検出電極３ａ間に電流Ｉを流すことができる。また、図８に示すごとく、堆積面２０にＰＭ８が僅かに堆積した場合、堆積面２０のうちＰＭ８が堆積していない領域Ａ１では、電流Ｉは検出用導電部２ａを流れ、ＰＭ８が堆積している領域Ａ２では、電流Ｉは主に、電気抵抗率が小さいＰＭ８に流れる。そのため、ＰＭ８の堆積量が僅かで、検出電極３ａ間にＰＭ８による電流の経路が形成されていなくても、検出電極３ａ間に電流を流すことができる。また、ＰＭ８の堆積量に応じて、検出電極３ａ間の電気抵抗ＲSが変化し、電流ＩSの値が変化する。したがって、ＰＭ８が僅かに堆積した場合でも、その堆積量を検出することができる。
【００４１】
ここで仮に、導電性材料からなる検出用導電部２ａの代わりに、図５７、図５８に示すごとく、絶縁材料からなる絶縁板９を用い、この絶縁板９の表面にＰＭ８の堆積面９０を形成したとすると、ＰＭ８の堆積量が少ない場合には、これを検出できなくなる。すなわち、絶縁板９は絶縁材料によって構成されているため、ＰＭ８の堆積量が少ない場合は、一対の検出電極３ａ間に電流が流れない。図５９に示すごとく、堆積面９０にある程度のＰＭ８が堆積して、検出電極３ａ間に、ＰＭ８による電流の経路が形成されてから、検出電極３ａ間に電流Ｉが流れ始める。そのため図６０に示すごとく、ＰＭ８の堆積量が僅かである場合は、ＰＭ８を検出できない。これに対して、本形態のように、導電性材料からなる検出用導電部２ａを用いれば、図８、図９に示すごとく、ＰＭ８の堆積量が僅かで、ＰＭ８による電流の経路が形成されていなくても、検出電極３ａ間に電流Ｉを流すことができる。また、ＰＭ８の堆積量に応じて、電流Ｉを変化させることができる。そのため、ＰＭ８の堆積量が僅かでも、これを検出することができる。
【００４２】
また、図３に示すごとく、本形態のＰＭセンサ１は、抵抗モニタ部５を備える。抵抗モニタ部５は、モニタ用導電部２ｂと、該モニタ用導電部２ｂに形成された一対のモニタ電極３ｂとを有する。
そのため、検出用導電部２ａの電気抵抗の、温度による変化を補償することができ、ＰＭの堆積量を正確に測定することが可能になる。すなわち、検出用導電部２ａとモニタ用導電部２ｂとは互いに隣り合う位置に配されているため、これらの温度は殆ど等しい。また、モニタ用導電部２ｂにはＰＭが堆積しないよう構成されているため、モニタ電極３ｂ間におけるモニタ用導電部２ｂの電気抵抗（補償用抵抗Ｒb）は、ＰＭ８の影響を殆ど受けない。そのため、補償用抵抗Ｒbを測定することにより、モニタ用導電部２ｂと同じ温度における、検出用導電部２ａの電気抵抗Ｒaを算出することができる。
上述したように、ＰＭセンサ１は、検出電極３ａ間の電流Ｉが、検出用導電部２ａを流れる構造になっており、この検出用導電部２ａの電気抵抗Ｒaは、温度によって大きく変化する。本形態では、補償用抵抗Ｒbを測定することにより、検出用導電部２ａの電気抵抗Ｒaを求めることができるため、この電気抵抗Ｒaの、温度による変化を補償できる。そのため、ＰＭ８の堆積量を正確に求めることができる。
【００４３】
また、図５に示すごとく、本形態のＰＭ検出装置１０は、ＰＭセンサ１と、これに接続した制御部６とを備える。制御部６は、上記主測定部６１と、補償用測定部６２と、堆積量算出部６３とを備える。
そのため、ＰＭ８の堆積量を正確に、かつ確実に算出することができる。
【００４４】
また、図３に示すごとく、本形態の検出用導電部２ａとモニタ用導電部２ｂは一体に形成され、一枚の導電板部２９を構成している。
そのため、検出用導電部２ａとモニタ用導電部２ｂとを別々に形成した場合と比べて、部品点数を低減でき、ＰＭセンサ１の製造コストを低減することができる。
【００４５】
また、本形態では、導電板部２９の、モニタ電極３ｂを形成した側の主面Ｓ２を、基板部１１に接触させている。
そのため、モニタ電極３ｂ間にＰＭ８が付着することを、基板部１１によって防止できる。
【００４６】
また、本形態では図３に示すごとく、基板部１１内に、堆積面２０に堆積したＰＭ８を燃焼するヒータ１１１を設けてある。
そのため、ヒータ１１１の消費電力を低減することができる。すなわち、基板部１１を設けず、導電板部２９の内部にヒータ１１１を設けることも可能であるが（図２８参照）、この場合、導電板部２９自体によってＰＭセンサ１全体の剛性を確保する必要があるため、導電板部２９の厚さを充分に厚くする必要が生じる。また、導電板部２９を構成する導電性材料は、抵抗率やその温度特性に優れていることを優先的に考慮して選択されるため、必ずしも熱伝導率に優れた材料を用いることができない。そのため、ヒータ１１１によって堆積面２０を加熱しにくくなり、ヒータ１１１の消費電力が増加しやすくなる。これに対して、図３に示すごとく、本形態のように、基板部１１を設ければ、基板部１１によって剛性を確保できるため、導電板部２９の厚さを薄くすることができる。また、基板部１１を構成する材料として、熱伝導率に優れたものを選択することができるため、基板部１１内のヒータ１１１によって堆積面２０を加熱しやすくなる。そのため、ヒータ１１１の消費電力を低減することができる。
【００４７】
また、図３に示すごとく、本形態では、一対の検出電極３ａ間の間隔Ｗaと、一対のモニタ電極３ｂ間の間隔Ｗbとを互いに等しくしてある。
そのため、検出電極３ａ間における検出用導電部２ａの電気抵抗Ｒaと、モニタ電極３ｂ間におけるモニタ用導電部２ｂの電気抵抗（補償用抵抗Ｒb）とを等しくすることができる。したがって、堆積量算出部６３による、ＰＭ８の堆積量の算出を容易に行うことが可能になる。
【００４８】
以上のごとく、本形態によれば、粒子状物質の堆積量が僅かでも検出でき、かつ温度による検出値の変化を抑制しやすい粒子状物質検出センサと、該粒子状物質検出センサを用いた粒子状物質検出装置を提供することができる。
【００４９】
以下の実施形態においては、図面に用いた符号のうち、実施形態１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施形態１と同様の構成要素等を表す。
【００５０】
（実施形態２）
本形態は、制御部６の構成を変更した例である。本形態の制御部６は、図１３に示すごとく、実施形態１と同様に、主測定部６１と、補償用測定部６２と、堆積量算出部６３とを備える。また、制御部６は、これらの他に、温度算出部６４を備える。
【００５１】
温度算出部６４は、補償用抵抗Ｒbの測定値を用いて、検出用導電部２ａの温度を算出する。図１４に示すごとく、補償用抵抗Ｒbと温度との間には、一定の関係がある。制御部６は、この関係を記憶している。そして、この関係を用いて、測定した補償用抵抗Ｒbの値から、温度ＴXを算出する。この算出値を用いて、例えば、上記ヒータ１１１を発熱させたときに検出用導電部２ａが充分加熱され、ＰＭ８が燃焼したか否かを判断することができる。
【００５２】
図１５に、温度算出部６４のフローチャートを示す。同図に示すごとく、温度算出部６４は、まず、モニタ電極３ｂ間に電圧を加え、補償用抵抗Ｒbを測定する（ステップＳ１１）。その後、補償用抵抗Ｒbと温度のマップを用いて、温度ＴXを算出する（ステップＳ１２）。
【００５３】
本形態の作用効果について説明する。本形態では、抵抗モニタ部５を用いて、検出用導電部２ａの温度を求めることができる。そのため、専用の温度センサを設ける必要がなく、ＰＭセンサ１の製造コストを低減することができる。
その他、実施形態１と同様の構成及び作用効果を備える。
【００５４】
（実施形態３）
本形態は、制御部６の構成を変更した例である。図１６に示すごとく、本形態の制御部６は、実施形態２と同様に、主測定部６１と、補償用測定部６２と、堆積量算出部６３と、温度算出部６４とを備える。また、制御部６は、これらの他に、堆積量補正部６５を備える。堆積量補正部６５は、温度算出部６４によって算出した温度ＴXの値を用いて、ＰＭ８の抵抗率の、温度による変化を補正する。これにより、堆積量算出部６３によって算出したＰＭ８の堆積量を補正する。
【００５５】
堆積量の補正は、例えば以下のように行うことができる。図１７に示すごとく、ＰＭ８の抵抗率と温度には一定の関係がある。制御部６に、この関係を予め記憶させておく。そして、この関係を用いて、測定した温度ＴXにおける、ＰＭ８の抵抗率ｒxを求める。また、常温ＴOにおけるＰＭ８の抵抗率ｒoと、温度ＴXにおける抵抗率ｒxとの比ｒo／ｒxを算出する。
【００５６】
堆積面２０に堆積したＰＭ８全体の、温度ＴXにおける抵抗値ＲPMと、常温での抵抗値ＲPM’とには、以下の関係がある。
ＲPM’＝ＲPMｒo／ｒx
また、ＰＭ８を流れる電流（ＰＭ電流ＩPM）と、印加電圧ＶOと、ＰＭ８の抵抗ＲPMとには、以下の関係がある。
ＩPM＝ＶO／ＲPM
【００５７】
温度ＴXにおけるＰＭ電流ＩPMは、下記の式を用いることにより、常温での値ＩPM’に変換することができる。
ＩPM’＝ＶO／ＲPM’
＝ＶOｒx／ＲPMｒo
＝ＩPMｒx／ｒo
【００５８】
図１８に、補正したＰＭ電流ＩPM’と、温度との関係を示す。ＩPM’は、ＰＭ８の抵抗率の、温度による変化を補償した値なので、温度に関係なく一定である。そのため、この値ＩPM’を用いれば、温度の影響を大きく受けることなく、ＰＭ８の堆積量を正確に算出することができる。
【００５９】
ＰＭ電流ＩPMの算出値（図１１参照）を用いて、ＰＭ８の堆積量を直接算出することも可能であるが、ＰＭ電流ＩPMは、ＰＭ８の抵抗率の、温度による変化の影響を受けるため、ＰＭ８の堆積量を充分正確に算出できない可能性がある。これに対して、図１８に示すごとく、ＰＭ８の抵抗率の温度による変化を補正してＩPM’を算出すれば、この値ＩPM’は温度の影響を殆ど受けないため、ＰＭ８の堆積量を充分正確に算出することができる。
【００６０】
次に、制御部６のフローチャートの説明をする。図１９に示すごとく、制御部６は、ＰＭ８の堆積量を測定するにあたって、まず、ヒータ１１１を発熱させ、ＰＭ８を燃焼させる。これにより、ＰＭセンサ１を再生する（ステップＳ２１）。その後、所定時間待機して、ＰＭセンサ１を冷却する（ステップＳ２２）。
【００６１】
次いで、ステップＳ２３に移り、検出電極３ａ間の電気抵抗ＲSを測定する。その後、ステップＳ２４に移り、モニタ電極３ｂ間に電圧を加え、補償用抵抗Ｒbを測定する。その後、ステップＳ２５に移る。ここでは、補償用抵抗Ｒbと温度とのマップ（図１４参照）を用いて、温度ＴXを算出する。
【００６２】
次いで、ステップＳ２６に移る。ここでは、ＰＭ８の抵抗率と温度のマップ（図１７参照）を用いて、測定温度ＴXにおける、ＰＭ８の抵抗率ｒxを算出する。その後、ステップＳ２７を行う。ここでは、ＰＭ電流ＩPM（＝ＩS−Ｉb）の補正値ＩPM’を算出する。そして、得られた補正値ＩPM’を用いて、ＰＭ８の堆積量を算出する。
【００６３】
次いで、ステップＳ２８に移る。ここでは、ＰＭ８の堆積量が所定値に到達したか否かを判断する。ここでＮｏと判断した場合はステップＳ２３に移り、Ｙｅｓと判断した場合は処理を終了する。
その他、実施形態１と同様の構成及び作用効果を備える。
【００６４】
（実験例１）
Ｚ方向における、検出電極３ａとモニタ電極３ｂとの間隔Ｈ（図３参照）の好ましい範囲を確認するための実験を行った。まず、実施形態１に示す構造を有するＰＭセンサ１のサンプルを複数個作成した。この際、各サンプルの上記間隔Ｈを、４μｍ、８μｍ、１０μｍ、２０μｍ、４０μｍ、４５μｍ、５０μｍ、８０μｍ、１００μｍに条件振りした。また、検出電極３ａがモニタ電極３ｂを兼ねたＰＭセンサ１を作成し、上記間隔Ｈが０μｍであるサンプルの代用とした。なお、各サンプルの導電板部２９には、抵抗率が６×１０6Ω・ｃｍのＲｕＯ2系ガラスを用いた。また、検出電極３ａ間の間隔Ｗa、及びモニタ電極３ｂ間の間隔Ｗbを７００μｍとし、電極３ａ，３ｂの長さＬa，Ｌbを８ｍｍとした。
【００６５】
上記サンプルを作成した後、各サンプルの堆積面２０にＰＭ８を堆積させ、一対のモニタ電極３ｂ間を流れる電流Ｉbと、一対の検出電極３ａ間を流れる電流ＩSとを測定した。より詳しくは、堆積面２０にＰＭ８を約１２０ｎｇ堆積させ、温度を２００℃にした状態で、電極間に１ｋＶの電圧を加えて、上記電流Ｉb，ＩSを測定した。図２０に、測定した電流Ｉb、ＩSの比Ｉb／ＩSと、上記間隔Ｈとの関係を示す。
【００６６】
同図に示すごとく、間隔Ｈが狭いほど、Ｉb／ＩSは大きくなる。これは、間隔Ｈが狭いと、モニタ電極３ｂが堆積面２０に接近するため、電流Ｉbが、一方のモニタ電極３ｂから、抵抗率が低いＰＭ８を通って、他方のモニタ電極３ｂへ流れてしまい、電流Ｉbの値が大きくなるからである。また、図２０のグラフから、間隔Ｈが広くなると、モニタ電極３ｂが堆積面２０から遠ざかるため、電流ＩbがＰＭ８に流れにくくなり、Ｉbの値が小さくなることが分かる。
【００６７】
また、図２０のグラフから、Ｉb／ＩSが０．０２以下では、間隔Ｈを広げても、Ｉb／ＩSがあまり変化しないことが分かる。これは、ＩbがＰＭ８に殆ど流れないため、間隔Ｈを広げても、Ｉbが減少しないためと考えられる。したがって、Ｉb／ＩSが０．０２以下となるようにしておけば、間隔Ｈ、すなわち板状部材２９の厚さに製造ばらつきが生じた場合でも、Ｉbを正確に測定でき、補償用抵抗Ｒbを正確に測定できる。そのため、検出用導電部２ａの電気抵抗Ｒaの、温度による変化を正確に補償できる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。
【００６８】
（実施形態４）
本形態は、検出電極３ａ及びモニタ電極３ｂの形状を変更した例である。図２１に示すごとく、本形態の検出電極３ａは、本体部３８と、該本体部３８から突出した櫛歯部３９とを備える。一方の検出電極３ａaの櫛歯部３９aと、他方の検出電極３ａbの櫛歯部３９bとを交互に配置してある。モニタ電極３ｂも同様の形状に形成されている。
【００６９】
本形態の作用効果について説明する。上記構成にすると、堆積面２０の面積を広く確保しつつ、一対の検出電極３ａa，３ａb間の間隔を狭くすることができる。そのため、堆積面２０にＰＭ８が僅かに堆積した場合でも、検出電極３ａa，３ａb間の電流ＩSを大きく変化させることができる。したがって、ＰＭ８の検出感度を高くすることができる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。
【００７０】
（実施形態５）
本形態は、ＰＭセンサ１の構造を変更した例である。図２２に示すごとく、本形態では、検出用導電部２ａとモニタ用導電部２ｂとを別部材としてある。モニタ用導電部２ｂは絶縁膜１２によって覆われている。この絶縁膜１２上に、検出用導電部２ａを配置してある。また、モニタ用導電部２ｂの、検出用導電部２ａを配した側とは反対側の主面Ｓ２は、基板部１１に接触している。
【００７１】
本形態の作用効果について説明する。本形態では、検出用導電部２ａとモニタ用導電部２ｂとの間に絶縁膜１２が介在している。そのため、モニタ電極３ｂがＰＭ８から絶縁されており、一対のモニタ電極３ｂ間に電圧を加えても、電流ＩbはＰＭ８に流れない。したがって、補償用抵抗Ｒbを正確に測定できる。そのため、検出用導電部２ａの電気抵抗Ｒaの、温度による変化を正確に補償できる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。
【００７２】
（実施形態６）
本形態は、ＰＭセンサ１の構成を変更した例である。図２３、図２４に示すごとく、本形態では、検出用導電部２ａとモニタ用導電部２ｂとを別体に形成してある。これらの導電部２ａ，２ｂは、それぞれ板状に形成され、基板部１１上に設けられている。
【００７３】
モニタ用導電部２ｂの、基板部１１に接触した側とは反対側の主面Ｓ１に、モニタ電極３ｂが設けられている。モニタ用導電部２ｂ及びモニタ電極３ｂは、絶縁膜１２に覆われている。
【００７４】
本形態の作用効果について説明する。上記構成にすると、粒子状物質検出部４と抵抗モニタ部５とを同じ形状にすることができる。そのため、検出用導電部抵抗Ｒaと補償用抵抗Ｒbとを等しくしやすい。したがって、温度補償を正確に行うことができる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。
【００７５】
（実施形態７）
本形態は、ＰＭセンサ１の構成を変更した例である。図２５、図２６に示すごとく、本形態のＰＭセンサ１は、絶縁材料からなるセンサ本体部１９を備える。このセンサ本体部１９内に、複数の導電板部２９が配されている。個々の導電板部２９は、ＰＭ８よりも電気抵抗率が高い導電性材料からなる。これら複数の導電板部２９を積層してある。図２６に示すごとく、隣り合う２枚の導電板部２９の間に、検出電極３ａと、モニタ電極３ｂとが介在している。検出電極３ａ及び導電板部２９は、センサ本体部１９の端面１９０から露出している。導電板部２９の露出面を、ＰＭ８の堆積面２０としてある。
【００７６】
検出電極３ａには、第１検出電極３ａaと第２検出電極３ａbとがある。これら第１検出電極３ａaと第２検出電極３ａbとは、交互に配されている。複数の第１検出電極３ａa同士、及び複数の第２検出電極３ａb同士は、図示しない接続部材によって電気接続されている。また、モニタ電極３ｂも同様の構造になっている。
【００７７】
本形態の作用効果について説明する。上記構成にすると、２つの検出電極３ａa，３ａbの間隔を狭くすることができる。そのため、堆積面２０にＰＭ８が僅かに堆積した場合でも、検出電極３ａa，３ａbの電流ＩSが大きく変化しやすい。したがって、ＰＭ８の検出感度を高くすることができる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。
【００７８】
（実施形態８）
本形態は、ＰＭセンサ１の構造、及びＰＭ８の堆積量の算出方法を変更した例である。図２７に示すごとく、本形態では、一対の検出電極３ａ間の間隔Ｗaと、一対のモニタ電極３ｂ間の間隔Ｗbとが互いに異なる。また、堆積量算出部６３は、補償用抵抗Ｒbの測定値に、検出電極３ａ間の間隔Ｗaと一対のモニタ電極３ｂ間の間隔Ｗbとの比Ｗa／Ｗbを乗じた値ＲbＷa／Ｗbを用いて、ＰＭ８の堆積量を算出するよう構成されている。
【００７９】
堆積量の算出は、例えば、以下のようにして行うことができる。上述したように、一対の検出電極３ａ間の電気抵抗ＲSは、ＰＭ８の抵抗ＲPMと、検出用導電部２ａの抵抗Ｒaとを用いて、下記のように近似的に表すことができる。
ＲS＝ＲPMＲa／（ＲPM＋Ｒa）      ・・・（１）
また、上記抵抗Ｒaと、補償用抵抗Ｒbとの間には、下記の関係がある。
Ｒa＝ＲbＷa／Ｗb      ・・・（２）
したがって、上記式（１）（２）を用いれば、ＰＭ８の抵抗ＲPMを算出でき、これから、ＰＭ８の堆積量を算出できる。
【００８０】
本形態の作用効果について説明する。本形態では、一対の検出電極３ａ間の間隔Ｗaと、一対のモニタ電極３ｂ間の間隔Ｗbとが互いに異なる。そのため、ＰＭセンサ１の設計自由度を高めることができる。また、モニタ電極３ｂから堆積面２０までの距離を長くすることができるため、モニタ電極３ｂ間の電流Ｉbが、堆積面２０に堆積したＰＭ８に流れにくい。そのため、補償用抵抗Ｒbを正確に測定しやすい。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。
【００８１】
（実施形態９）
本形態は、ＰＭセンサ１の構成を変更した例である。本形態のＰＭセンサ１は図２８に示すごとく、実施形態１と異なり、基板部１１（図３参照）を備えていない。また、本形態では実施形態１と同様に、検出用導電部２ａとモニタ用導電部２ｂとを一体に形成し、一枚の導電板部２９を構成している。この導電板部２９内に、ＰＭ８を燃焼するためのヒータ１１１を設けてある。
【００８２】
また、導電板部２９の主面Ｓ１に、ＰＭ８が堆積する堆積面２０と、一対の検出電極３ａとを形成してある。本形態の検出電極３ａは、実施形態４と同様に、櫛歯状に形成されている。また、導電板部２９内に、モニタ電極３ｂを形成してある。モニタ電極３ｂは、検出電極３ａと同様に、櫛歯状に形成されている。
【００８３】
本形態の作用効果について説明する。本形態では基板部１１を用いていないため、部品点数を低減することができる。そのため、ＰＭセンサ１の製造コストを低減できる。また、実施形態１のように、導電板部２９と基板部１１とを積層すると、これらの熱膨張率が異なるため、ヒータ１１１を加熱したときに、ＰＭセンサ１の反りや導電板部２９の剥離等が生じる可能性があるが、本形態では基板部１１を用いていないため、このような問題は発生しにくい。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。
【００８４】
（実施形態１０）
本形態は、導電部２ａ，２ｂを構成する導電性材料を変更した例である。本形態では、以下のようして、導電性材料の表面電気抵抗率ρを測定している。すなわち、まず図３１に示すサンプル２５を作成する。このサンプル２５は、導電性材料からなり厚さＴが１．４ｍｍの板状基板２５１と、該板状基板２５１の主表面に形成され長さがＬ、間隔がＤである一対の測定電極３７とを有する。このようなサンプル２５を形成し、一対の測定電極３７間の電気抵抗Ｒ（Ω）を測定する。表面電気抵抗率ρは、下記式（３）によって算出される。
ρ＝Ｒ×Ｌ×Ｔ／Ｄ      ・・・（３）
【００８５】
なお、本明細書において、単に「電気抵抗率」と記載した場合は、いわゆるバルクの電気抵抗率を意味する。これは、例えば図３４に示すごとく、導電性材料からなる基板部２５０と、この基板部２５０の側面に形成した一対の測定電極３７１とを備えるバルク用サンプル２５９を作成し、上記一対の測定電極３７１間の電気抵抗を測定することによって算出することができる。また、「表面電気抵抗率ρ」と記載した場合は、図３１に示すサンプル２５を作成し、測定電極３７間の電気抵抗Ｒを測定して、上記式（３）を用いて算出した値を意味する。
【００８６】
また、本形態では、図２９に示すごとく、１００〜５００℃の温度範囲において、表面電気抵抗率ρが１．０×１０7〜１．０×１０10Ω・ｃｍである導電性材料を用いて、検出用導電部２ａ、及びモニタ用導電部２ｂを形成してある。
【００８７】
表面電気抵抗率ρが上記数値範囲を満たす導電性材料として、分子式がＡＢＯ3で表される、ペロブスカイト構造を有するセラミックスを用いることができる。例えば、上記分子式中のＡとして、Ｌａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇから選択される少なくとも一種、上記Ｂとして、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｙから選択される少なくとも一種を用いることができる。
【００８８】
本形態では、上記分式中のＡの主成分をＳｒ、副成分をＬａとしている。また、上記分子式中のＢをＴｉとしている。図２９に、このセラミックス（Ｓｒ1-XＬａXＴｉＯ3）の表面電気抵抗率ρと、温度との関係を示す。同図に示すごとく、Xを０．０１６〜０．０３６にした場合、Ｓｒ1-XＬａXＴｉＯ3の表面電気抵抗率ρは、１００〜５００℃の温度範囲において、１．０×１０7〜１．０×１０10Ω・ｃｍになる。そのため、このセラミックスは、導電部２ａ，２ｂを構成するための材料として、好適に用いることができる。
【００８９】
また、図２９に示すごとく、Ｌａを添加しない場合（ＳｒＴｉＯ3）は、１００〜５００℃の温度範囲において、表面電気抵抗率ρが、約１．０×１０5〜１．０×１０11Ω・ｃｍになる。これから、上記セラミックスにＬａを含有させた方が、温度による表面電気抵抗率ρの変化が少ないことが分かる。
【００９０】
なお、図２９のグラフを取得するにあたり、表面電気抵抗率ρの測定は、より詳しくは、以下のように行った。すなわち、Ｓｒ1-XＬａXＴｉＯ3におけるXを０、０．０１６、０．０２、０．３６にしたセラミックスを作成し、これらのセラミックスを用いてサンプル２５（図３１）を作成した。各サンプル２５は、厚さＴが１．４ｍｍの板状基板２５１と、この板状基板２５１の主表面に形成した、長さＬが１６ｍｍ、間隔Ｄが８００μｍである一対の測定電極３７とを備える。そして、このサンプル２５を大気中にて１００〜５００℃に加熱し、測定電極３７間に５〜１０００Ｖの電圧を加えて、電気抵抗Ｒを測定した。そして、上記式（３）を用いて、表面電気抵抗率ρを算出した。
【００９１】
図３０に、ＰＭセンサ１に噴射したＰＭ８の量と、ＰＭセンサ１のセンサ出力との関係を、検出用導電部２ａの表面電気抵抗率ρを変えて調査したグラフを示す。このグラフは、以下のようにして取得した。まず、表面電気抵抗率ρがそれぞれ２．３×１０6、１．０×１０7、１．０×１０10、３．２×１０10Ω・ｃｍである導電性材料を用いて導電板部２９を形成し、各導電板部２９を備えるＰＭセンサ１（図１参照）を作成した。そして、個々のＰＭセンサ１に、ＰＭ８の含有量が０．０１ｍｇ／ｌである排ガスを噴射し、この噴射したＰＭ８の一部を、ＰＭセンサ１の堆積面２０に堆積させた。また、一対の検出電極３ａ間に流れる電流Ｉを、シャント抵抗を用いて電圧に変換し、センサ出力を得た。なお、一対の検出電極３ａ間の間隔は８０μｍ、印加電圧は３５Ｖであり、測定温度は２００℃であった。ＰＭ８の噴射量とセンサ出力との関係をグラフ化したものが、図３０である。
【００９２】
図３０に示すごとく、検出用導電部２ａの表面電気抵抗率ρが１．０×１０7〜１．０×１０10Ω・ｃｍである場合は、ＰＭ８を僅かに噴射しただけで、ＰＭセンサ１のセンサ出力が上昇する。すなわち、ＰＭセンサ１の感度が高いことが分かる。また、ＰＭ８が付着するに伴い、センサ出力が大きく変化する。そのため、検出用導電部２ａの表面電気抵抗率ρが上記範囲内であれば、ＰＭセンサ１の感度が高く、かつ堆積したＰＭ８の量を正確に測定できることがわかる。
【００９３】
これに対して、表面電気抵抗率ρが上記範囲を外れた場合は、このような効果は充分に得られない。例えば表面電気抵抗率ρが３．２×１０10Ω・ｃｍの場合は、ＰＭ８の堆積量が僅かであると、センサ出力が殆ど上昇しない。つまり、不感期間が存在する。これは、導電部２の表面電気抵抗率ρが高すぎ、検出電極３ａ間に電流Ｉが流れにくいため、多くのＰＭが堆積して、ＰＭ８による電流の経路が形成されてから、電流Ｉが流れ始めるからだと考えられる。
【００９４】
また、表面電気抵抗率ρが例えば２．３×１０6Ω・ｃｍの場合は、ＰＭ８の堆積量が変化しても、センサ出力が殆ど変化しない。これは、表面電気抵抗率ρが低すぎるため、ＰＭ８が堆積しても電流ＩがあまりＰＭ８に流れず、検出電極３ａ間の電流値が変化しにくいからだと考えられる。そのため、この場合は、センサ出力を用いて、ＰＭ８の堆積量を正確に測定することは困難であることが分かる。
【００９５】
次に、図３２を用いて、サンプル２５（図３１参照）内を流れる電流Ｉの、表面からの深さについて説明する。図３２のグラフは、以下のようにして作成された。まず、導電性材料をシート状に成形し、その表面に測定電極３７を印刷し、焼成してサンプル２５を作成した。サンプル２５の厚さＴは、１０μｍ、２０μｍ、４０μｍ、４５μｍ、５０μｍ、８０μｍ、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、１．４ｍｍ、２．０ｍｍに条件振りした。これらのサンプル２５を、水分の影響を除くため、２００℃に加熱し、一対の測定電極３７間に５００Ｖの電圧を加えて、電気抵抗Ｒを測定した。測定電極３７の長さＬは１６ｍｍとし、間隔Ｄは８００μｍとした。そして、サンプル２５の厚さが１０μｍである場合の電気抵抗を基準（すなわち１００％）とし、これに対する、各サンプル２５の電気抵抗Ｒの比率と、厚さとの関係をグラフにした。
【００９６】
図３２に示すごとく、サンプル２５の厚さが１０μｍ〜０．１ｍｍの範囲では、厚くなるほど電気抵抗が低下するが、０．１ｍｍを超えると、殆ど変化しなくなる。これから、電流Ｉは、サンプル２５の表面から０．１ｍｍまでの深さしか流れないことが分かる。本形態では、表面電気抵抗率ρを測定する際、サンプル２５の厚さＴを１．４ｍｍにしている。そのため、電流Ｉを流すための十分な厚さを確保できている。
【００９７】
次に、図３３を用いて、ＳｒＴｉＯ3の電気抵抗率および表面電気抵抗率ρと、温度との関係について説明する。図３３のグラフは、以下のように作成した。すなわち、ＳｒＴｉＯ3を用いてサンプル２５（図３１参照）を作成し、温度を変えつつ、表面電気抵抗率ρを測定した。また、ＳｒＴｉＯ3を用いてバルク用サンプル２５９（図３４参照）を作成し、温度を変えつつ、バルクの電気抵抗率を測定した。測定した電気抵抗率および表面電気抵抗率ρと、温度との関係を、図３３のグラフにした。同図から、バルクの電気抵抗率と、表面電気抵抗率ρとは、値が全く異なることが分かる。
【００９８】
次に、本形態の作用効果について説明する。本形態では、１００〜５００℃の温度範囲において表面電気抵抗率ρが１．０×１０7〜１．０×１０10Ω・ｃｍである導電性材料を用いて、導電部２ａ，２ｂを形成してある。
そのため、図３０に示すごとく、不感期間が少なく、粒子状物質の付着に伴ってセンサ出力が大きく変化するＰＭセンサ１を得ることができる。
【００９９】
また、本形態では、表面電気抵抗率ρの数値範囲を規定している。そのため、導電部２ａ，２ｂの電気特性を最適化しやすい。すなわち、本形態のＰＭセンサ１は、検出用導電部２ａの主面Ｓ１（図３参照）に検出電極３ａを形成してあるため、ＰＭセンサ１を用いたとき、電流Ｉは、検出用導電部２ａの表面付近を流れる。そのため、板状基板２５１（図３１参照）の表面付近に電流Ｉを流して測定した表面電気抵抗率ρは、ＰＭセンサ１の実際の使用状態に近い状態で測定した電気特性であるといえる。したがって、表面電気抵抗率ρの数値範囲を規定することにより、実際の使用状態に近い状態での、検出用導電部２ａの電気特性を規定することができる。
【０１００】
また、本形態では、導電部２ａ，２ｂを構成する導電性材料として、ペロブスカイト構造を有するセラミックスを用いている。このセラミックスの分子式をＡＢＯ3とした場合、ＡはＬａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇから選択される少なくとも一種であり、ＢはＴｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｙから選択される少なくとも一種であることが好ましい。
このようなセラミックスは、耐熱性が高く、かつ排ガスに含まれる物質と化学反応しにくい。そのため、排ガスに曝されるＰＭセンサ１用の導電性材料として、好適に用いることができる。
【０１０１】
また、上記分子式におけるＡは、主成分がＳｒ、副成分がＬａであり、ＢはＴｉであることが、特に好ましい。
このようなセラミックスは、図２９に示すごとく、温度が変化しても、表面電気抵抗率ρの変化が小さい。これは、Ｌａを添加したことによる効果だと考えられる。このようなセラミックスを用いて導電部２ａ，２ｂを形成すれば、ＰＭセンサ１の出力を測定する測定回路として、安価なものを用いることが可能になる。すなわち、図２９に示すごとく、Ｌａを含有しないセラミックス（ＳｒＴｉＯ3）は、１００〜５００℃の温度範囲で、表面電気抵抗率ρが約１×１０5〜１×１０11Ω・ｃｍと大きく変化する。そのため、このセラミックス（ＳｒＴｉＯ3）を用いて形成した導電部２ａ，２ｂは、１００℃付近では僅かな電流しか流れず、５００℃付近では大きな電流が流れる。したがって、電流の測定レンジが広い、高価な測定回路を用いる必要が生じる。これに対して、Ｌａを含有するセラミックス（Ｓｒ1-XＬａXＴｉＯ3）を用いれば、１００〜５００℃の温度範囲における、表面電気抵抗率ρの変化を小さくすることができる。そのため、この温度範囲における、導電部２ａ，２ｂに流れる電流の変化を小さくすることができ、電流の測定レンジが狭い、安価な測定回路を用いることが可能になる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。
【０１０２】
（実施形態１１）
本形態は、制御部６の構成を変更した例である。本形態の粒子状物質検出装置１０は、実施形態１と同様に、ＰＭセンサ１と、制御部６（図５参照）とを備える。
ＰＭセンサ１は、図３５に示すごとく、検出用導電部２ａと、検出電極３ａとを備える。実施形態１と同様に、検出用導電部２ａは、ＰＭ８よりも電気抵抗率が高い導電性材料からなり、その表面に、ＰＭ８が堆積する堆積面２０が形成されている。この堆積面２０に、一対の検出電極３ａが形成されている。これら検出用導電部２ａと検出電極３ａとにより、ＰＭ検出部４を構成してある。
制御部６は、検出用導電部２ａの温度を上昇させ、ＰＭ８が堆積していないときにおける、一対の検出電極３ａ間の検出用導電部２ａの電気抵抗である検出用導電部抵抗Ｒaが予め定められた値ＲTHになるように、検出用導電部２ａの温度を制御した状態で、ＰＭ８の検出を行うよう構成されている。
【０１０３】
検出用導電部２ａを構成する導電性材料は、加熱しないと抵抗が高く、絶縁体に近い特性を有する。そのため図３７に示すごとく、加熱前の状態では、堆積面２０にＰＭ８がある程度堆積してからでないと、検出電極３ａ間に電流Ｉaが流れない。したがって本形態では、ヒータ１１１によって検出用導電部２ａを加熱し、検出用導電部抵抗Ｒaを下げてから、ＰＭ８の検出を行っている。検出用導電部２ａを加熱して、検出用導電部抵抗Ｒaを最適な値に制御すると、図３７に示すごとく、ＰＭ８が堆積していない状態で、検出電極３ａ間に僅かに電流が流れるようになる。そのため、ＰＭ８が僅かに堆積したときでも、電流Ｉaが変化し、ＰＭ８が堆積したことを検出できる。
【０１０４】
また、図３５、図３６に示すごとく、本形態のＰＭセンサ１は、実施形態１と同様に、モニタ用導電部２ｂと、一対のモニタ電極３ｂとを備える。これらモニタ用導電部２ｂとモニタ電極３ｂとにより、抵抗モニタ部５を構成してある。モニタ用導電部２ｂと検出用導電部２ａとは一体に形成され、一枚の導電板部２９を構成している。また、モニタ用導電部２ｂは、絶縁膜１２によって被覆されている。これにより、モニタ用導電部２ｂにはＰＭ８が堆積しないよう構成してある。本形態では、モニタ用導電部２ｂの抵抗Ｒbを測定し、この測定値を用いて、検出用導電部抵抗Ｒaが所定値になるように検出用導電部２ａの温度を制御している。
【０１０５】
次に、図３８を用いて、ＰＭセンサ１に接続した回路の説明をする。ＰＭセンサ１には、昇圧回路６０１と、抵抗測定部６０２と、シャント抵抗ｒA，ｒBとが接続している。昇圧回路６０１によって直流電源８９の電圧を昇圧し、ＰＭセンサ１に加えている。導電部２ａ，２ｂを加熱すると抵抗が下がり、電流Ｉa，Ｉbが流れる。モニタ用導電部２ｂを流れた電流Ｉbがシャント抵抗ｒBを通過したときに生じる電圧降下ＶBを、抵抗測定部６０２によって測定している。抵抗測定部６０２は、電圧降下ＶBの測定値を用いて、モニタ用導電部２ｂを流れる電流Ｉb（＝ＶB／ｒB）を算出する。また、この電流Ｉbと、昇圧回路６０１の出力電圧Ｖとから、モニタ用導電部２ｂの抵抗Ｒb（＝Ｖ／Ｉb）を算出する。本形態では、この抵抗Ｒbが所定値になるように、温度の制御をする。これにより、検出用導電部抵抗Ｒaを所定値に制御している。
【０１０６】
また、図３８に示すごとく、検出用導電部２ａの電流Ｉaがシャント抵抗ｒAを流れると電圧降下ＶAが生じる。上記制御部６は、この電圧降下ＶAの測定値を用いて、検出用導電部２ａの電流Ｉa（＝ＶA／ｒA）を算出している。これにより、堆積面２０に堆積したＰＭ８の量を算出している。
【０１０７】
次に、制御部６のフローチャートの説明をする。図４０に示すごとく、制御部６は、まずステップＳ３１を行う。ここでは、モニタ用導電部２ｂの電流Ｉbを測定する。その後、ステップＳ３２に移る。ここでは、モニタ用導電部２ｂの抵抗Ｒb（＝Ｖ／Ｉb）を算出する。
【０１０８】
その後、ステップＳ３３に移る。ここでは、測定した抵抗Ｒbが閾値ＲTHより高いか否かを判断する。ここでＹｅｓ（すなわち温度が低く、抵抗Ｒb、及び検出用導電部抵抗Ｒaが高い）と判断したときはステップＳ３４に移り、Ｎｏと判断したときはステップＳ３５に移る。ステップＳ３４では、ヒータ１１１の電流を増加させる。これにより、導電部２ａ，２ｂの温度を高くし、導電部２ａ，２ｂの抵抗Ｒa，Ｒbを下げる。
【０１０９】
また、ステップＳ３５では、モニタ用導電部２ｂの抵抗Ｒbが閾値ＲTHより小さいか否かを判断する。ここでＹｅｓ（すなわち温度が高く、抵抗Ｒb、及び検出用導電部抵抗Ｒaが低い）と判断したときはステップＳ３６に移り、Ｎｏと判断したときはステップＳ３１に戻る。ステップＳ３６では、ヒータ１１１の電流を低減させる。これにより、導電部２ａ，２ｂの温度を低くし、これら導電部２ａ，２ｂの抵抗Ｒa，Ｒbを高くする。
【０１１０】
次に、導電部２ａ，２ｂを構成する導電性材料の組成について説明する。本形態では上記導電性材料として、Ｓｒ1-XＬａXＴｉＯ3を用いている。図３９に示すごとく、Ｓｒ1-XＬａXＴｉＯ3は、ＳｒＴｉＯ3やＲｕＯ2等と比べて、温度に対する抵抗率の変化量が少ない。そのため、Ｓｒ1-XＬａXＴｉＯ3を用いて導電部２ａ，２ｂを構成すれば、温度が変化しても抵抗Ｒa，Ｒbが変化しにくくなり、これらの抵抗Ｒa，Ｒbを所定範囲に制御しやすくなる。
【０１１１】
次に、本形態の作用効果について説明する。本形態の制御部６は、検出用導電部２ａの温度を上昇させ、検出用導電部抵抗Ｒaが予め定められた値ＲTHになるように検出用導電部２ａの温度を制御した状態で、ＰＭ８の検出を行うよう構成されている。
そのため、検出用導電部抵抗Ｒaを最適な値にしてから、ＰＭ８を検出できる。したがって、ＰＭ８の量を正確に検出できる。
すなわち、仮に、検出用導電部抵抗Ｒaが高すぎたとすると、図６１の直線Ａに示すごとく、ＰＭ８がある程度堆積した後でなければ、電流Ｉaが増加せず、不感帯が生じてしまう。また、検出用導電部抵抗Ｒaが低すぎると、図６１の直線Ｂに示すごとく、ＰＭ８が堆積していない状態でも多くの電流Ｉaが流れてしまう。検出用導電部２ａに加えることができる電圧Ｖ（図３８参照）には限界があるため、流すことができる電流Ｉaにも上限値ＩUがある。そのため、ＰＭ８が堆積していない状態で多くの電流Ｉaが流れると、すぐに上限値ＩUに達してしまい、ＰＭ８を検出できるレンジΔＩが狭くなってしまう。
これに対して、図３７に示すごとく、本形態のように、加熱前の状態で高い抵抗値を有する検出用導電部２ａを用い、これを加熱して最適な値ＲTHに制御すれば、ＰＭ８が堆積していない状態で、電流Ｉaが僅かに流れるようにすることができる。そのため、不感帯は生じず、また、ＰＭ８が堆積してもなかなか上限値ＩUに到達しない。したがって、ＰＭ８を検出できるレンジΔＩを広くすることができる。
【０１１２】
また、検出用導電部２ａを加熱していない状態で、検出用導電部抵抗Ｒaが最適値ＲTHになるように、導電性材料の組成を調整することも考えられるが、この場合、導電性材料の抵抗値にばらつきがあったり、排気ガスの温度にばらつきがあったりするため、図６２に示すごとく、不感帯が生じる場合（直線Ｃ１）や、ＰＭ８が堆積していない状態で多くの電流Ｉaが流れる場合（直線Ｃ２）が有り得る。本形態では、加熱前の状態で検出用導電部抵抗Ｒaにばらつきがあったり、排気ガスの温度にばらつきがあったりとしても、検出用導電部２ａを加熱して、最適な抵抗値ＲTHにすることができる。そのため、ＰＭ８を正確に測定でき、かつ検出レンジΔＩを広くすることができる。
【０１１３】
また、本形態のＰＭセンサ１は、図３５、図３６に示すごとく、モニタ用導電部２ｂとモニタ電極３ｂとからなる抵抗モニタ部５を備える。モニタ用導電部２ｂにはＰＭ８が堆積しないよう構成されている。そのため、一対のモニタ電極３ｂ間におけるモニタ用導電部２ｂの抵抗Ｒbを測定することにより、ＰＭ８が堆積していない状態での、検出用導電部２ａの抵抗（すなわち検出用導電部抵抗Ｒa）を正確に測定することができる。したがって、検出用導電部抵抗Ｒaを所定値に制御しやすい。
【０１１４】
また、本形態の粒子状物質検出センサ１は、図３６に示すごとく、堆積面２０に堆積したＰＭ８を燃焼するためのヒータ１１１を備える。ＰＭ８を検出するときには、このヒータ１１１を僅かに発熱させ、この熱を利用して、検出用導電部２ａを加熱している。制御部６は、図４０に示すごとく、ヒータ１１１に流す電流の量を制御することにより、検出用導電部２ａの温度を制御するよう構成されている。
後述するように、ヒータ１１１を用いず、検出用導電部２ａの抵抗熱を利用して検出用導電部２ａを加熱することも可能であるが、この場合、発熱量が少ないため、短時間で加熱できない可能性がある。しかしながら、本形態のようにヒータ１１１を用いれば、発熱量が多いため、検出用導電部２ａを短時間で加熱できる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。
【０１１５】
なお、本形態では、検出用導電部抵抗Ｒaを一つの値ＲTHに制御したが、本発明はこれに限るものではなく、所定の範囲内（ＲTH1〜ＲTH2）になるように制御することもできる。このようにすると、ある程度の幅を持って制御できるため、検出用導電部抵抗Ｒaの制御を容易に行うことができる。
【０１１６】
（実施形態１２）
本形態は、検出用導電部２ａの加熱方法を変更した例である。本形態では、検出用導電部２ａに電流Ｉaが流れたときに発生する抵抗熱を用いて、検出用導電部２ａの温度を上昇させている。制御部６は、一対の検出電極３ａ（図３５、図３８参照）間に加える電圧Ｖを制御することにより、検出用導電部２ａの温度を制御し、検出用導電部抵抗Ｒaを制御している。
【０１１７】
次に、制御部６のフローチャートの説明をする。図４１に示すごとく、制御部６は、まずステップＳ４１を行う。ここでは、実施形態１１と同様に、モニタ用導電部２ｂの電流Ｉbを測定する。その後、ステップＳ４２に移る。ここでは、モニタ用導電部２ｂの抵抗Ｒb（＝Ｖ／Ｉb）を算出する。
【０１１８】
次いで、ステップＳ４３に移る。ここでは、算出した抵抗Ｒbが閾値ＲTH以上であるか否かを判断する。ここでＹｅｓ（すなわち温度が低く、抵抗Ｒb、及び検出用導電部抵抗Ｒaが高い）と判断した場合は、ステップＳ４４に移り、Ｎｏと判断した場合はステップＳ４５に移る。ステップＳ４４では、一対の検出電極３ａ間、及び一対のモニタ電極３ｂ間に加える電圧Ｖ、すなわち昇圧回路６０１（図３８参照）の出力電圧Ｖを上昇させる。これにより、検出用導電部２ａの発熱量を高くし、検出用導電部抵抗Ｒaを低減させる。
【０１１９】
また、ステップＳ４５では、検出用導電部抵抗Ｒaが閾値ＲTHより小さいか否かを判断する。ここでＹｅｓ（すなわち温度が高く、抵抗Ｒb、及び検出用導電部抵抗Ｒaが低い）と判断した場合はステップＳ４６に移り、Ｎｏと判断した場合はステップＳ４１に移る。ステップＳ４６では、一対の検出電極３ａ間、及び一対のモニタ電極３ｂ間に加える電圧Ｖを低減させる。これにより、検出用導電部２ａの発熱量を低くし、検出用導電部抵抗Ｒaを上昇させる。
【０１２０】
本形態の作用効果について説明する。本形態では、検出用導電部２ａの抵抗熱を用いて、検出用導電部２ａの温度を上昇させている。また、制御部６は、一対の検出電極３ａ間に加える電圧Ｖを制御することにより、検出用導電部２ａの温度を制御している。
このようにすると、ヒータ１１１（図３６参照）を用いる場合と比べて、検出用導電部２ａを均一に加熱することができる。また、検出用導電部２ａの温度を微調整しやすい。
その他、実施形態１１と同様の構成および作用効果を備える。
【０１２１】
（実施形態１３）
本形態は、ＰＭセンサ１の構造を変更した例である。図４２に示すごとく、本形態では、検出用導電部２ａとモニタ用導電部２ｂとを一体化し、一枚の導電板部２９を構成してある。導電板部２９は、基板部１１に支持されている。導電板部２９のうち板厚方向（Ｚ方向）における基板部１１側の部位をモニタ用導電部２ｂとし、反対側の部位を検出用導電部２ａとしてある。また、導電板部２９の、基板部１１側の主面Ｓ２にモニタ電極３ｂを形成し、反対側の主面Ｓ１に堆積面２０を形成してある。
【０１２２】
上記構成にすると、基板部１１によって、モニタ用導電部２ｂの表面Ｓ２にＰＭ８が付着することを防止できる。そのため、実施形態１１のように絶縁膜１２（図３６参照）を形成する必要がなく、ＰＭセンサ１の構成を簡素にすることができる。
その他、実施形態１１と同様の構成および作用効果を備える。
【０１２３】
（実施形態１４）
本形態は、ＰＭセンサ１の構成、および検出用導電部抵抗Ｒaの制御方法を変更した例である。図４３、図４４に示すごとく、本形態のＰＭセンサ１は、検出用導電部２ａと検出電極３ａのみ備えており、モニタ用導電部２ｂ及びモニタ電極３ｂは備えていない。検出用導電部２ａを支持する基板部１１には、ＰＭ８を燃焼するためのヒータ１１１が設けられている。
【０１２４】
本形態では、ヒータ１１１の抵抗Ｒhを制御することにより、検出用導電部抵抗Ｒaが所定範囲内になるように、温度の制御をしている。図４５に示すごとく、ヒータ１１１には、直流電源８９と、スイッチング素子８８と、シャント抵抗ｒHとが接続している。制御部６は、スイッチング素子８８をオンオフさせることにより、ヒータ１１１を発熱させる。また、ヒータ１１１に電流Ｉhが流れると、シャント抵抗ｒHに電圧降下ＶHが生じる。制御部６は、この電圧降下ＶHの測定値を用いて、ヒータ電流Ｉh（＝ＶH／ｒH）を測定する。
【０１２５】
また、制御部６は、ヒータ１１１の端子間電圧Ｖhも測定する。制御部６は、この測定値を用いて、ヒータ抵抗Ｒh（＝Ｖh／Ｉh）を算出する。
【０１２６】
次に、制御部６のフローチャートの説明をする。図４６に示すごとく、制御部６は、まずステップＳ５１を行う。ここでは、ヒータ１１１を発熱させる。その後、ステップＳ５２に移る。ここでは、ヒータ抵抗Ｒh（＝Ｖh／Ｉh）を測定する。
【０１２７】
その後、ステップＳ５３に移る。ここでは、ヒータ抵抗Ｒhが所定の閾値ＲTH以下であるか否か（すなわち、ヒータ１１１の温度が低すぎており、検出用導電部抵抗Ｒaが高くなりすぎているか否か）を判断する。ここでＹｅｓ（すなわち、検出用導電部抵抗Ｒaが高すぎる）と判断した場合はステップＳ５４に移り、Ｎｏと判断した場合はステップＳ５５に移る。ステップＳ５４では、ヒータ１１１に流す電流Ｉhを増加させる。これにより、検出用導電部２ａの温度を上げ、検出用導電部抵抗Ｒaを低減させる。
【０１２８】
また、ステップＳ５５では、ヒータ抵抗Ｒｈが閾値を超えているか否か（すなわち、ヒータ１１１の温度が高すぎており、検出用導電部抵抗Ｒaが低くなりすぎているか否か）を判断する。ここでＹｅｓ（すなわち、検出用導電部抵抗Ｒaが低すぎる）と判断した場合はステップＳ５６に移り、Ｎｏと判断した場合はステップＳ５１に戻る。ステップＳ５６では、ヒータ１１１の電流Ｉhを低減させる。これにより、検出用導電部２ａの温度を下げ、検出用導電部抵抗Ｒaを高くする。
【０１２９】
本形態の作用効果について説明する。本形態では、ヒータ１１１の抵抗Ｒhを制御することにより、検出用導電部２ａの温度を制御している。そのため、実施形態１１等のように、ＰＭセンサ８にモニタ用導電部２ｂ及びモニタ電極３ｂを設ける必要がない。したがって、ＰＭセンサ８の構成を簡素にすることができる。
その他、実施形態１１と同様の構成および作用効果を備える。
【０１３０】
（実施形態１５）
本形態は、検出用導電部抵抗Ｒaの制御方法を変更した例である。図４７に示すごとく、本形態のＰＭセンサ１は、実施形態１４と同様に、モニタ用導電部２ｂ及びモニタ電極３ｂを備えていない。本形態では、検出用導電部抵抗Ｒaを測定できるよう構成してある。すなわち、図４７に示すごとく、本形態のＰＭセンサ１は、一対の検出電極３ａ間の電圧ＶRaを測定できるよう構成されている。また、制御部６は、実施形態１１と同様に、検出電極３ａに接続したシャント抵抗ｒAの電圧降下ＶAを測定することにより、検出用導電部２ａを流れた電流Ｉa（＝ＶA／ｒA）を測定する。そして、この測定値と上記電圧ＶRaとを用いて、検出用導電部抵抗Ｒa（＝ＶRa／Ｉa）を算出する。そして、ヒータ１１１（図４４参照）を発熱させ、検出用導電部抵抗Ｒaが所定範囲内になるように、検出用導電部２ａの温度を制御する。
【０１３１】
次に、制御部６のフローチャートについて説明する。図４８に示すごとく、制御部６は、まずステップＳ６１を行う。ここでは、ヒータ１１１を用いて、ＰＭ８を燃焼する。その後、ステップＳ６２に移る。ここでは、燃焼完了後、所定時間経過したか否か（すなわち、検出用導電部２ａが充分冷却されたか否か）を判断する。ここでＹｅｓと判断したときは、ステップＳ６３に移る。
【０１３２】
ステップＳ６３では、検出用導電部抵抗Ｒaを測定する。そして、ヒータ電流Ｉhを制御することにより、検出用導電部抵抗Ｒaが所定範囲内になるように、温度を制御する。その後、ステップＳ６４に移る。ここでは、ステップＳ６３で定めたヒータ電流Ｉhを流すことにより、検出用導電部抵抗Ｒaが所定範囲内になる温度を維持しつつ、ＰＭ８の検出を行う。その後、ステップＳ６５に移る。ここでは、ＰＭ８を燃焼させる必要があるか否かを判断する。ここでＹｅｓと判断したときはステップＳ６１に戻り、Ｎｏと判断したときはステップＳ６４に戻る。
【０１３３】
本形態の作用効果について説明する。本形態では、図４８に示すごとく、ＰＭ８を燃焼した後、すなわち、堆積面２０にＰＭ８が堆積していないときに、検出用導電部抵抗Ｒa（一対の検出電極３ａ間の抵抗）を測定している。そして、検出用導電部抵抗Ｒaが所定範囲になる温度を維持しつつ、ＰＭ８の検出を行っている。
このようにすると、ＰＭ８が堆積していない状態で、検出用導電部抵抗Ｒaを直接、測定できる。そのため、実施形態１１等のように、ＰＭセンサ１にモニタ用導電部２ｂ及びモニタ電極３ｂを形成する必要がない。したがって、ＰＭセンサ１の構成を簡素にすることができる。
その他、実施形態１１と同様の構成および作用効果を備える。
【０１３４】
（実施形態１６）
本形態は、制御部６の制御方法を変更した例である。本形態のＰＭセンサ１は、実施形態１５と同様に、モニタ用導電部２ｂ及びモニタ電極３ｂを備えていない。本形態では実施形態１５と同様に、検出用導電部２ａの抵抗Ｒaを直接、測定できるよう構成してある。図４９に示すごとく、本形態の制御部６は、まずステップＳ７１を行う。ここでは、排ガスを排出するエンジン７１（図５参照）の稼働状態に関する情報を用いて、堆積面２０にＰＭ８が堆積しているか否かを判断する。例えば、エンジン７１がヒューエルカットされている場合は、排ガス中のＰＭ８の濃度が少ないため、堆積面２０にＰＭ８が堆積していない（Ｎｏ）と判断する。また、ヒューエルカットされていない場合は、ＰＭ８の濃度が高いため、堆積面２０にＰＭ８が堆積している（Ｙｅｓ）と判断する。
【０１３５】
ステップＳ７１でＮｏ（ＰＭ８が堆積していない）と判断した場合は、ステップＳ７２に移り、検出用導電部抵抗Ｒaを測定する。そして、ヒータ電流Ｉhを制御することにより、検出用導電部抵抗Ｒaを所定範囲内に制御する。
【０１３６】
次いで、ステップＳ７３に移る。ここでは、ステップＳ７２において定めたヒータ電流Ｉbを流すことにより、検出用導電部抵抗Ｒaが所定範囲内になる温度を維持しつつ、ＰＭ８を検出する。
【０１３７】
本形態の作用効果について説明する。本形態では、エンジン７１の稼働状態に関する情報を用いて、堆積面２０にＰＭ８が堆積しているか否かを判断する（ステップＳ７１）。そして、堆積していないと判断した場合に、検出用導電部抵抗Ｒa（すなわち、一対の検出電極３ａ間の抵抗）を測定し、この測定値が所定範囲内になるように温度を制御する。
このようにすると、ＰＭ８が堆積面２０に堆積していない状態で、検出用導電部抵抗Ｒaを直接、測定できる。そのため、実施形態１１等のように、ＰＭセンサ１にモニタ用導電部２ｂ及びモニタ電極３ｂを形成する必要が無い。したがって、ＰＭセンサ１の構成を簡素にすることができる。
その他、実施形態１１と同様の構成および作用効果を備える。
【０１３８】
なお、本形態では、エンジン７１がヒューエルカットされているか否かを判断することにより、堆積面２０にＰＭ８が堆積しているか否かを判断したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）を行っているか否かを判断することにより、ＰＭ８が堆積しているか否かを判断することができる。すなわち、ＥＧＲを行っている場合はＰＭ８の発生量が多いため、ＰＭ８が堆積面２０に堆積していると判断する。また、ＥＧＲを行っていない場合は、ＰＭ８の発生量が少ないため、ＰＭ８が堆積していないと判断する。
その他、実施形態１１と同様の構成および作用効果を備える。
【０１３９】
（実施形態１７）
本形態は、ＰＭセンサ１の構成を変更した例である。図５０に示すごとく、本形態のＰＭセンサ１は、実施形態６と同様に、検出用導電部２ａと、モニタ用導電部２ｂとを備える。これらの導電部２ａ，２ｂは基板部１１に載置されている。検出用導電部２ａには検出電極３ａが形成されており、モニタ用導電部２ｂにはモニタ電極３ｂが形成されている。モニタ用導電部２ｂの表面は、気体透過性絶縁膜１２１によって被覆されている。気体透過性絶縁膜１２１は、ＰＭ８の通過を抑制し、かつ排ガスに含まれる気体成分を透過させる膜である。
【０１４０】
より詳しくは、本形態では、気体透過性絶縁膜１２１として、多孔質セラミックスを用いている。多孔質セラミックスは、内部に複数の空孔を有しており、これらの空孔が互いに連結して連通孔を構成している。連通孔は、気体透過性絶縁膜１２１の露出面Ｓ３から、該露出面Ｓ３とは反対側の面Ｓ１まで繋がっている。この連通孔を通って、上記気体成分がモニタ用導電部２ｂに到達できるよう構成されている。
【０１４１】
このように、気体透過性絶縁膜１２１によってモニタ用導電部２ｂを被覆すると、ＰＭ８の検出精度をより高めることができる。すなわち、検出用導電部２ａを構成する導電性材料は、排ガスに含まれているＳＯｘ等の気体成分に曝されると、この気体成分との間で電子の授受をし、導電率が変化する可能性がある。そのため、モニタ用導電部２ｂを、気体透過性を有しない絶縁膜１２によって被覆すると、気体成分に曝された検出用導電部２ａの電気抵抗（検出用導電部抵抗Ｒa）と、気体成分に曝されないモニタ用導電部２bの電気抵抗（補償用抵抗Ｒb）とが、乖離する可能性が考えられる。そのため、検出用導電部抵抗Ｒaを正確に補償できなくなり、ＰＭ８の検出精度が低下する可能性が考えられる。しかしながら、本形態のように、気体透過性絶縁膜１２１によってモニタ用導電部２ｂを被覆すれば、モニタ用導電部２ｂも気体成分に曝されるため、検出用導電部抵抗Ｒaと補償用抵抗Ｒbとの差を小さくすることができる。したがって、検出用導電部抵抗Ｒaを補償しやすくなり、ＰＭ８の検出精度をより向上できる。
【０１４２】
また、気体透過性絶縁膜１２１として多孔質体を用いると、気体透過性絶縁膜１２１の熱容量を小さくすることができる。そのため、排ガスからモニタ用導電部２ｂへ熱が伝わりやすくなる。したがって、検出用導電部２ａとモニタ用導電部２ｂとの温度差を小さくすることができ、検出用導電部抵抗Ｒaの温度による変化を正確に補償しやすくなる。そのため、ＰＭ８の検出精度をより高めることができる。
【０１４３】
すなわち、モニタ用導電部２ｂを、多孔質体でない厚い絶縁膜１２によって被覆した場合、排ガスからモニタ用導電部２ｂへ温度が若干伝わりにくくなる可能性が考えられる。そのため、図５３に示すごとく、排ガスの温度が変化したとき、モニタ用導電部２ｂの温度が若干遅れて変化する可能性がある。また、モニタ用導電部２ｂの温度の変化量が、検出用導電部２ａの温度の変化量よりも小さくなる可能性がある。これに対して、モニタ用導電部２ｂを、多孔質体からなる気体透過性絶縁膜１２１によって被覆すれば、図５４に示すごとく、排ガスの温度変化に対する、モニタ用導電部２ｂの温度変化の応答性を高めることができる。また、温度の変化量も大きくなる。したがって、検出用導電部２ａの温度と、モニタ用導電部２ｂの温度との差が小さくなり、検出用導電部抵抗Ｒaを正確に補償しやすくなる。そのため、ＰＭ８の検出精度を高めることができる。
【０１４４】
また、上述したように、気体透過性絶縁膜１２１は、ＰＭ８の通過を抑制する膜である。ここで「抑制する」とは、ＰＭ８の通過を完全に遮断することを意味しない。例えば、抵抗モニタ部５の出力に殆ど変化が生じない程度にＰＭ８が通過してもよい。例えば、ＰＭ８の粒径が小さい場合、上記連通孔を通って、僅かなＰＭ８がモニタ用導電部２ｂに到達する可能性はあり得る。また、本形態では、より詳しくは、ＰＭセンサ１によってＰＭ８の検出を行う期間、すなわちヒータ１１１（図５０参照）を発熱させて堆積面２０上のＰＭ８を燃焼する行程が終了してから、次にヒータ１１１を発熱させるまでの間に、ＰＭ８がモニタ用導電部２ｂに到達することを抑制できる性能を有する、気体透過性絶縁膜１２１を用いている。
【０１４５】
また、上述したように、気体透過性絶縁膜１２１には、多孔質セラミックスを用いることが好ましい。より詳しくは、アルミナ（αアルミナ、θアルミナ）、スピネル、シリカ、チタニア等の多孔質セラミックスを用いることが好ましい。また、これらの多孔質セラミックスの気孔率は、１０〜７５％が好ましい。気孔率が１０％未満になると、気体成分の透過性が低下しやすくなる。また、７５％を超えると、気体透過性絶縁膜１２１の強度が低下しやすくなる。気孔率のより好ましい範囲は、４５〜６０％である。
【０１４６】
また、気体透過性絶縁膜１２１の膜厚は、１０μｍ以上とすることが好ましい。気体透過性絶縁膜１２１の膜厚の、より好ましい範囲は、３０〜２０００μｍである。膜厚が３０μｍ未満になると、気体透過性絶縁膜１２１の強度が低下する可能性がある。また、膜厚が２０００μｍを超えると、気体成分を透過しにくくなる。
【０１４７】
本形態の作用効果を確認するための実験を行った。まず、図５０に示す構造を有し、気体透過性を有しない絶縁膜１２によってモニタ用導電部２ｂとモニタ電極３ｂとを被覆したＰＭセンサ１を作成した。そして、このＰＭセンサ１に、ＰＭ８を含まずＳＯ2を含有するガスを吹き付け、粒子状物質検出部４の出力と抵抗モニタ部５の出力との差（センサ出力）を測定した。ＳＯ2の濃度は、１０ｐｐｍ、２０ｐｐｍ、５０ｐｐｍ、１００ｐｐｍに条件振りした。絶縁膜１２には、上記アルミナ等を用いた。測定結果を図５１に示す。
【０１４８】
同図に示すごとく、気体透過性を有しない絶縁膜１２を用いた場合、排ガス中にＳＯ2が含まれていると、センサ出力が大きく変化することが分かる。これは、排ガス中にＳＯ2が含まれていると、検出用導電部２ａの電気抵抗Ｒaが小さくなり、大きな電流が流れる（すなわち、粒子状物質検出部４の出力が大きくなる）のに対し、モニタ用導電部２ｂにはＳＯ2が到達せず、モニタ用導電部２ｂに大きな電流が流れにくいからだと考えられる。
【０１４９】
次いで、図５０に示す構造を有し、気体透過性絶縁膜１２１によってモニタ用導電部２ｂを被覆したＰＭセンサ１を作成した。気体透過性絶縁膜１２１には、上記アルミナ等を用いた。そして、上述と同様の実験を行った。その結果を図５２に示す。
【０１５０】
同図に示すごとく、気体透過性絶縁膜１２１を用いた場合は、排ガス中にＳＯ2が含まれていても、センサ出力は大きく変化しないことが分かる。これは、排ガスにＳＯ2が含まれている場合、検出用導電部２ａがＳＯ2に曝されると共に、モニタ用導電部２ｂも、気体透過性絶縁膜１２１を透過したＳＯ2に曝されるため、これらの導電部２a，２bの電気抵抗Ｒa，Ｒbが殆ど同じになるからだと考えられる。そのため、気体透過性絶縁膜１２１を用いれば、ＳＯ2等の気体成分による影響を大きく受けることなく、ＰＭ８の量を正確に測定できることが分かる。
【０１５１】
なお、本形態では、気体透過性絶縁膜１２１として、上記連通孔が形成された多孔質体を用いたが、本発明はこれに限るものではない。例えば、気体透過性絶縁膜１２１として、上記気体成分をイオン化して透過させる固体電解質体を用いることもできる。この場合、気体透過性絶縁膜１２１は多孔質体にする必要がなく、緻密な膜にすることができる。このようにすると、ＰＭ８がモニタ用導電部２ｂに到達することを確実に防止できる。
【０１５２】
また、本形態では、図５０に示す構造を有するＰＭセンサ１を用いたが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、例えば図５５に示すごとく、気体透過性絶縁膜１２１によってモニタ用導電部２ｂ及びモニタ電極３ｂを被覆し、この気体透過性絶縁膜１２１の上に検出用導電部２ａを配置してもよい。また、図５６に示すごとく、モニタ用導電部２ｂと検出用導電部２ａとを一体的に形成し、モニタ用導電部２ｂ及びモニタ電極３ｂを気体透過性絶縁膜１２１によって被覆してもよい。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。
【０１５３】
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。
【符号の説明】
【０１５４】
１  粒子状物質検出センサ
１０  粒子状物質検出装置
２ａ  検出用導電部
２ｂ  モニタ用導電部
２０  堆積面
３ａ  検出電極
３ｂ  モニタ電極
４  粒子状物質検出部
５  抵抗モニタ部
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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