(57)【要約】【課題】コロナ放電を利用した微粒子検出装置のイオン電流の検出回路の異常を検出可能とする。【解決手段】微粒子検出装置は、コロナ放電によって発生したイオンにより帯電させた微粒子の排出量により、外部に出力する電流信号を変化させるセンサ部と、この電流信号に対応した検出信号を出力する信号出力部と、出力された検出信号に基づいて、微粒子量の検出を含む検出処理を行なう検出部とを備える。コロナ放電に対応した電流信号の測定範囲に基づいて定めたオフセット電圧を、イオン電流を電圧に変換する変換回路に付与して、その動作点をオフセットさせ、これを増幅して検出信号とする。この検出信号に基づく微粒子量の検出と、予め定めた閾値範囲からの検出信号の逸脱に基づく回路異常の検出との少なくとも一方の検出を行なう。【選択図】図４
2019020349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体中の微粒子を検出する微粒子検出装置であって、
コロナ放電を生じさせるコロナ放電部を備えたセンサ部であって、前記コロナ放電によって発生したイオンにより測定室に流通する気体中の微粒子を帯電させ、該帯電した微粒子の排出量により、外部に出力する電流信号を変化させるセンサ部と、
前記センサ部に接続され、前記電流信号に対応した検出信号を出力する信号出力部と、
前記出力された検出信号に基づいて、前記気体中の微粒子量の検出を含む検出処理を行なう検出部と
を備え、
前記信号出力部は、
前記電流信号を入力して電圧信号に変換する変換回路と、
前記コロナ放電に対応した電流信号の測定範囲に基づいて定めたオフセット電圧を生成し、前記オフセット電圧を前記変換回路に付与して、前記変換回路の動作点をオフセットさせるオフセット電圧付与回路と、
前記変換回路により変換された電圧信号を増幅し、所定電圧シフトさせた検出信号として出力する増幅回路と、
を備え、
前記検出部は、
前記検出信号を入力し、該検出信号に基づく前記微粒子量の検出と、予め定めた閾値範囲からの前記検出信号の逸脱に基づく回路異常の検出との少なくとも一方の検出を行なう
微粒子検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の微粒子検出装置であって、
前記オフセット電圧付与回路は、更に、前記生成したオフセット電圧を前記変換回路に付与するか否かを切り替える切替回路を備え、
前記検出部は、前記オフセット電圧が前記変換回路に付与された期間に前記回路異常の少なくとも一部の検出を行なう
微粒子検出装置。
【請求項３】
請求項２記載の微粒子検出装置であって、
前記検出部は、前記回路異常の検出を行なう際、前記オフセット電圧付与回路の前記切替回路に信号を出力し、前記オフセット電圧を前記変換回路に付与する
微粒子検出装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の微粒子検出装置であって、
前記検出部は、前記回路異常の検出を、
［１］前記コロナ放電を停止し、前記オフセット電圧の前記変換回路への付与を停止した際の前記検出信号の大きさ、
［２］前記コロナ放電を停止し、前記オフセット電圧を前記変換回路へ付与している際の前記検出信号の大きさ、
の少なくともいずれか一方に基づいて行なう
微粒子検出装置。
【請求項５】
請求項４記載の微粒子検出装置であって、
前記［１］［２］の両方において、前記回路異常が検出されなかった場合に、前記検出部は、前記コロナ放電を再開し、前記オフセット電圧の前記変換回路への付与を停止して、前記検出信号による前記微粒子量の検出を実施する
微粒子検出装置。
【請求項６】
請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の微粒子検出装置であって、
前記検出部は、前記微粒子を生成する機器からの信号に基づいて、前記切替回路を動作させて、前記回路異常の検出を行なう微粒子検出装置。
【請求項７】
請求項２から請求項６のいずれか一項に記載の微粒子検出装置であって、
前記回路異常の検出において異常が検出されたとき、運転者が認識可能な報知を行なう微粒子検出装置。
【請求項８】
内燃機関を備えた車両であって、
請求項１から請求項７のいずれか一項記載の微粒子検出装置を、前記内燃機関の排気通路に設けた車両。
【請求項９】
請求項８記載の車両であって、
前記微粒子検出装置が、異常を検出したとき、前記内燃機関の運転を停止する車両制御部を備えた車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粒子を検出する微粒子検出装置とこの微粒子検出装置を備えた車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭化水素を含む燃料を燃焼する内燃機関を備えた車両では、炭化水素の燃焼に伴い、排気中にカーボンを含んだ微粒子（ＰＭ）が生じることがある。カーボンを含んだ微粒子の大気への排出を制限するために、コロナ放電を利用して、排気中の微粒子（ＰＭ）を検出する微粒子検出装置が提案されている（例えば下記特許文献１、２参照）。コロナ放電を用いた微粒子検出装置では、コロナ電流を制御して、コロナ放電により一定量のイオンを発生させる。このイオンの一部は微粒子に付着して微粒子を帯電させるから、帯電微粒子が外部、つまり大気に出て行くことで生じるイオン電流を測定すれば、微粒子量を測定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２１９２２５号公報
【特許文献２】特開２０１６−６１７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の微粒子測定の技術は、コロナ電流を安定化した上でイオン電流を測定し、微粒子量を測定する優れたものであるが、車両などにこの装置を搭載して使用する場合、基板上の回路部品の絶縁劣化や特性の変動などが想定されることから、こうした不具合の検出が必要となる。かといって絶縁劣化や特性の変動などを検出する回路を別途組み込むことは、回路規模の増大を伴い、望ましくない。
【０００５】
また、こうした絶縁劣化などの不具合を検出する回路を付加することで、イオン電流の測定に悪影響を及ぼすことは、極力避けねばならなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
（１）本発明の第１の態様として、気体中の微粒子を検出する微粒子検出装置が提供される。この微粒子検出装置は、コロナ放電を生じさせるコロナ放電部を備えたセンサ部であって、前記コロナ放電によって発生したイオンにより測定室に流通する気体中の微粒子を帯電させ、該帯電した微粒子の排出量により、外部に出力する電流信号を変化させるセンサ部と、前記センサ部に接続され、前記電流信号に対応した検出信号を出力する信号出力部と、前記出力された検出信号に基づいて、前記気体中の微粒子量の検出を含む検出処理を行なう検出部とを備える。前記信号出力部は、前記電流信号を入力して電圧信号に変換する変換回路と、前記コロナ放電に対応した電流信号の測定範囲に基づいて定めたオフセット電圧を生成し、前記オフセット電圧を前記変換回路に付与して、前記変換回路の動作点をオフセットさせるオフセット電圧付与回路と、前記変換回路により変換された電圧信号を増幅し、所定電圧シフトさせた検出信号として出力する増幅回路と、を備えてよい。ここで、前記検出部は、前記検出信号を入力し、該検出信号に基づく前記微粒子量の検出と、予め定めた閾値範囲からの前記検出信号の逸脱に基づく回路異常の検出との少なくとも一方の検出を行なう。
【０００８】
かかる微粒子検出装置によれば、センサ部において、帯電した微粒子の排出量により、外部に出力する電流信号を変化するので、この電流信号に基づいて、微粒子量の検出を行なうことができる。しかも、検出部は、検出信号に基づく微粒子量の検出と、予め定めた閾値範囲からの検出信号の逸脱に基づく回路異常の検出との少なくとも一方の検出を行なうことができる。
【０００９】
（２）こうした微粒子検出装置において、前記オフセット電圧付与回路は、更に、前記生成したオフセット電圧を前記変換回路に付与するか否かを切り替える切替回路を備え、前記検出部は、前記オフセット電圧が前記変換回路に付与された期間に前記回路異常の少なくとも一部の検出を行なうもとのすることができる。この微粒子検出装置では、異常検出を行なう期間にオフセット電圧を変換回路に付与するので、この間に、オフセット電圧を利用して、センサ部の短絡異常や絶縁劣化などを検出することができる。また、オフセット電圧を付与しない期間に微粒子量の検出を行なうものとすれば、検出信号に基づく微粒子量の検出に、オフセット電圧の付与により生じ得るノイズなどの影響を受けることがない。
【００１０】
（３）上記の微粒子検出装置において、前記検出部は、前記回路異常の検出を行なう際、前記オフセット電圧付与回路の前記切替回路に信号を出力し、前記オフセット電圧を前記変換回路に付与するものとしてもよい。こうすれば、検出部は、異常検出を行なうときだけ、オフセット電圧を変換回路に付与でき、異常の検出を容易に行なうことができる。
【００１１】
（４）上記の微粒子検出装置において、前記検出部は、前記回路異常の検出を、［１］前記コロナ放電を停止し、前記オフセット電圧の前記変換回路への付与を停止した際の前記検出信号の大きさ、［２］前記コロナ放電を停止し、前記オフセット電圧を前記変換回路へ付与している際の前記検出信号の大きさ、の少なくともいずれか一方に基づいて行なうものとしてよい。かかる微粒子検出装置によれば、コロナ放電の停止とオフセット電圧の付与とを組み合わせて、センサ異常などを容易に検出することができる。
【００１２】
（５）こうした微粒子検出装置において、前記［１］［２］の両方において、前記回路異常が検出されなかった場合に、前記検出部は、前記コロナ放電を再開し、前記オフセット電圧の前記変換回路への付与を停止して、前記検出信号による前記微粒子量の検出を実施するものとしてよい。こうすれば、回路とセンサ部とに検出可能な異常がないことを確認してから、微粒子量の測定を行なうことができる。
【００１３】
（６）こうした微粒子検出装置において、前記検出部は、前記微粒子を生成する機器からの信号に基づいて、前記切替回路を動作させて、前記回路異常の検出を行なうものとしてもよい。こうすれば、検出対象の機器からの信号に基づいて、オフセット電圧の付与の切替を行なうことができるので、微粒子検出の処理または回路異常の検出を検出対象の状態に合せて行なうことができる。
【００１４】
（７）上記の微粒子検出装置において、前記回路異常の検出において異常が検出されたとき、運転者が認識可能な報知を行なうものとしてよい。こうすれば、回路異常の検出において異常が検出されたとき、異常の検出を、機器の利用者が容易に知ることができ、機器の利用を適正におこなうことができる。
【００１５】
（８）本発明の第２の態様として、内燃機関を備えた車両が提供される。この車両は、上述した微粒子検出装置を、前記内燃機関の排気通路に設けるものとしてよい。この車両は、内燃機関の排気通路における煤などの微粒子の量を検出することができる。
【００１６】
（９）こうした車両において、前記微粒子検出装置が、異常を検出したとき、前記内燃機関の運転を停止するものとしてよい。こうすれば、微粒子検出装置に異常が生じていながら内燃機関の運転を継続した結果、煤などの微粒子を内燃機関から排出してしまう可能性を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１Ａ】実施形態に係る微粒子検出装置の全体構成を説明するための説明図である。
【図１Ｂ】微粒子検出装置のうち、センサ駆動部とセンサとの概略構成を示す説明図である。
【図２】微粒子センサの先端部の概略構成を模式的に示した説明図である。
【図３】電気回路部の概略構成を例示した説明図である。
【図４】イオン電流検出回路の回路構成を示す回路図である。
【図５】故障検出を伴う微粒子量検出処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図６】異常検出を行なう場合の各信号の様子を模式的に示す説明図である。
【図７】イオン電流を電圧に変換する回路の等価回路を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
Ａ．実施形態：
Ａ１）微粒子検出装置全体のハードウェア構成：
図１Ａは、実施形態に係る微粒子検出装置１０の全体構成、特に微粒子検出装置１０を搭載した車両５０の概略構成を例示した説明図である。図１Ｂは、車両５０に取り付けられた微粒子検出装置１０の概略構成を例示した説明図である。
【００１９】
図１Ａに示すように、実施形態の微粒子検出装置１０は、微粒子センサ１００と、ケーブル２０と、センサ駆動部３０とを含んで構成され、内燃機関４０から排出される排ガスＥＧに含まれる煤などの微粒子の量を測定する。内燃機関４０とは、車両５０の動力源であり、本実施形態では、ディーゼルエンジンである。もとよりガソリンやアルコールなどの他の燃料を利用したエンジンなどであっても差し支えない。
【００２０】
微粒子センサ１００は、内燃機関４０から延びる排ガス配管６２に取り付けられ、コロナ放電を利用して排ガス配管６２中の煤などの微粒子を検出する。微粒子センサ１００は、ケーブル２０によってセンサ駆動部３０と電気的に接続されている。本実施形態では、微粒子センサ１００は、フィルタ装置４１（例えば、ＤＰＦ（Diesel particulate filter））よりも下流側の排ガス配管６２に取り付けられている。微粒子センサ１００は、気体である排ガスＥＧに含まれる微粒子の量に相関する信号をセンサ駆動部３０に出力する。
【００２１】
センサ駆動部３０は、微粒子センサ１００を駆動させるとともに、微粒子センサ１００から入力される信号に基づいて、排ガスＥＧ中の微粒子の量を検出する。センサ駆動部３０が検出する「排ガスＥＧ中の微粒子の量」とは、排ガスＥＧ中の微粒子の表面積の合計に比例する値であってもよいし、微粒子の質量の合計に比例する値であってもよい。または、排ガスＥＧの単位体積中に含まれる微粒子の個数に比例する値（微粒子の濃度）であってもよい。この場合には、微粒子センサ１００を通過した排ガスＥＧの量を別途測定しておく。微粒子センサ１００を通過する排ガスＥＧの量は、排ガス配管６２に設けた流量センサ（図示省略）の出力から求めたり、車両の運転状態に関する複数のパラメータを用いた公知の手法により推定したりすることができる。
【００２２】
センサ駆動部３０は、車両５０側の車両制御部４２と電気的に接続されており、検出した排ガスＥＧ中の微粒子量を示す信号を車両制御部４２に出力する。車両制御部４２は、車両５０全体の制御を司っており、各部とはＣＡＮなどのネットワークを用いて接続され、データのやり取りを行なっている。車両制御部４２は、センサ駆動部３０との間で信号を入出力し、センサ駆動部３０の動作を指示し、また逆にセンサ駆動部３０から信号を入力し、燃料配管６１を介して燃料供給部４３から内燃機関４０に供給される燃料の供給量を調整するなど内燃機関４０の燃焼状態を制御するする。また、車両制御部４２は、車両の異常などを検出し、その状態を記録するダイアグノーシスとしての機能を有する。例えば、排ガスＥＧ中の微粒子量が所定量よりも多い場合には、フィルタ装置４１の劣化や異常を車両５０の運転手に警告する。車両には、バッテリ４４が搭載されており、車両の各部に電力を供給する。後述する各回路は、電源回路を備える場合があり、このバッテリ４４からの電力を元に、必要に応じて動作に必要な電圧を提供する。
【００２３】
図１Ｂに示すように、微粒子センサ１００は、円筒形状の先端部１００ｅを備えており、この先端部１００ｅが排ガス配管６２の内側に挿入された状態で、排ガス配管６２の外表面に固定されている。ここでは、微粒子センサ１００の先端部１００ｅは、排ガス配管６２の延伸方向ＤＬに対してほぼ垂直に挿入されている。先端部１００ｅのケーシングＣＳの表面には、排ガスＥＧをケーシングＣＳの内部に取り込むための流入孔１４５と、取り込んだ排ガスＥＧをケーシングＣＳの外部に排出するための排出孔１３５とが設けられている。排ガス配管６２の内部を流通する排ガスＥＧの一部は、流入孔１４５を介して先端部１００ｅのケーシングＣＳの内部に取り込まれる。取り込まれた排ガスＥＧ中に含まれる微粒子は、微粒子センサ１００において生成するイオン（ここでは、陽イオン）によって帯電される。帯電した微粒子を含む排ガスＥＧは、排出孔１３５を介してケーシングＣＳの外部に排出される。微粒子センサ１００は、帯電した微粒子が外部に排出される排出量に応じて変化するイオン電流を用いて、微粒子量の検出を行なう。ケーシングＣＳの内部の構成や、微粒子センサ１００の具体的な構成については後述する。
【００２４】
微粒子センサ１００の後端部１００ｒには、ケーブル２０が取り付けられている。ケーブル２０は、第１の配線２１と、第２の配線２２と、信号線２３と、空気供給管２４と、を束ねた構成を備えている。ケーブル２０を構成する配線２１，２２および信号線２３と、空気供給管２４は、それぞれ可撓性の部材によって構成されている。第１の配線２１、第２の配線２２、および、信号線２３は、センサ駆動部３０の電気回路部７０に電気的に接続され、空気供給管２４は、空気供給部８０に接続されている。
【００２５】
センサ駆動部３０は、制御部６０と、電気回路部７０と、空気供給部８０とを備えている。制御部６０と電気回路部７０との間、および、制御部６０と空気供給部８０との間は、必要な電気的な絶縁を施した上で、それぞれ電気的な信号のやり取りが可能とされている。
【００２６】
制御部６０は、マイクロコンピュータを含んで構成されており、電気回路部７０と空気供給部８０とを制御する。また、制御部６０は、電気回路部７０から入力される信号から排ガスＥＧ中の微粒子の量を検出し、排ガスＥＧ中の微粒子量を表す信号を車両制御部４２に出力する。この他、制御部６０は、電気回路部７０の異常検出も行なう。制御部６０が行なう異常検出の処理については、後で詳しく説明する。
【００２７】
電気回路部７０は、第１の配線２１および第２の配線２２を介して、微粒子センサ１００を駆動するための電力を供給する。また、電気回路部７０は、信号線２３を介して微粒子センサ１００からコロナ電流に相関する信号が入力される。電気回路部７０は、信号線２３から入力される信号を用いて、コロナ電流の安定化を図り、その上で、排ガスＥＧ中の微粒子量に対応するイオン電流に応じた信号を制御部６０に出力する。これらの信号の具体的な内容については後述する。
【００２８】
空気供給部８０は、ポンプ（図示しない）を含んで構成されており、制御部６０からの指示に基づいて、空気供給管２４を介して、高圧空気を微粒子センサ１００に供給する。空気供給部８０から供給される高圧空気は、微粒子センサ１００を駆動させるときに用いられる。なお、空気供給部８０が供給するガスの種類は空気以外であってもよい。
【００２９】
Ａ２）微粒子センサの構成：
図２は、微粒子センサ１００の先端部１００ｅの概略構成を模式的に示した説明図である。微粒子センサ１００の先端部１００ｅは、全体が、排ガス配管６２の内部に配置され、排ガスＥＧに晒されている。微粒子センサ１００の先端部１００ｅは、イオン発生部１１０と、排ガス帯電部１２０と、イオン捕捉部１３０と、を備えている。ケーシングＣＳは、イオン発生部１１０、排ガス帯電部１２０、および、イオン捕捉部１３０の３つの機構部がこの順に先端部１００ｅの基端側（図２の上方）から先端側（図２の下方）に向かって（換言すれば、微粒子センサ１００の軸線方向に沿って）並んだ構成を有している。ケーシングＣＳは、導電性部材によって形成され、信号線２３（図１Ｂ）を介して、図３を用いて後述するように、電気回路部７０の内部で、シャント抵抗器Ｒ１を介して、二次側グランドＳＧＬに接続されている。
【００３０】
イオン発生部１１０は、排ガス帯電部１２０に供給するイオン（ここでは陽イオン）を発生させるための機構部であり、イオン発生室１１１と、第１の電極１１２とを含んで構成されている。イオン発生室１１１は、ケーシングＣＳの内側に形成された小空間であり、内周面には空気供給孔１５５とノズル１２４とが設けられ、内部には第１の電極１１２が突出した状態で取り付けられている。空気供給孔１５５は、空気供給管２４（図１Ｂ）と連通しており、空気供給部８０（図１Ｂ）から供給される高圧空気をイオン発生室１１１に供給する。ノズル１２４は、排ガス帯電部１２０との間を区画する隔壁１４２の中心部付近に設けられた微小孔（オリフィス）であり、イオン発生室１１１で発生したイオンを排ガス帯電部１２０の帯電室１２１に供給する。第１の電極１１２は、棒状の外形を備え、先端部が隔壁１４２と近接するようにして基端部がセラミックパイプ２５を介してケーシングＣＳに固定されている。第１の電極１１２は、第１の配線２１（図１Ｂ）を介して電気回路部７０に接続されている。その詳細は後述する。
【００３１】
イオン発生部１１０は、第１の電極１１２を陽極とし、隔壁１４２を陰極として、電気回路部７０により、直流電圧（例えば、２〜３ｋＶ）が印加される。イオン発生部１１０は、この電圧の印加によって、第１の電極１１２の先端部と、隔壁１４２との間にコロナ放電が生じる。コロナ放電は、第１の電極１１２周辺の空気を構成する分子の一部を電離する。これにより、第１の電極１１２の周りに陽イオンＰＩが発生する。イオン発生部１１０において発生した陽イオンＰＩは、空気供給部８０（図１Ｂ）から供給される高圧空気とともに、ノズル１２４を介して排ガス帯電部１２０の帯電室１２１に噴射される。ノズル１２４から噴射される空気の噴射速度は音速程度とすることが好ましい。
【００３２】
排ガス帯電部１２０は、排ガスＥＧに含まれる微粒子を陽イオンＰＩによって帯電させるための部位であり、帯電室１２１を備えている。帯電室１２１は、イオン発生室１１１と隣接する小空間であり、ノズル１２４を介してイオン発生室１１１と連通している。また、帯電室１２１は、流入孔１４５を介して、ケーシングＣＳの外部と連通し、ガス流路１３４を介してイオン捕捉部１３０の捕捉室１３１と連通している。帯電室１２１は、ノズル１２４から陽イオンＰＩを含む空気が噴射されたときに内部が負圧になり、流入孔１４５を介してケーシングＣＳの外部の排ガスＥＧが流入するように構成されている。そのため、ノズル１２４から噴射された陽イオンＰＩを含む空気と、流入孔１４５から流入した排ガスＥＧとは、帯電室１２１の内部において混合される。このとき、流入孔１４５から流入した排ガスＥＧに含まれる煤Ｓ（微粒子）の少なくとも一部は、ノズル１２４から供給される陽イオンＰＩにより帯電される。帯電した煤Ｓと帯電に供されなかった陽イオンＰＩとを含む空気は、ガス流路１３４を介してイオン捕捉部１３０の捕捉室１３１に供給される。つまり、帯電室１２１が、気体（排気ガスＥＧ）が流通する測定室に該当する。
【００３３】
図２において、陽イオンＰＩを「○」に「＋」として、煤Ｓをハッチングした「○」として、それぞれ示した。陽イオンＰＩは、視認できないので、図示は理解を図るための模式的なものである。また、煤Ｓの大きさも、説明のためであり、実際には、０．１μｍから数十μｍ程度のものが多い。微粒子である煤Ｓの大きさいは、使用する内燃機関４０の種類やその燃料、燃焼の状態などにより異なる。
【００３４】
イオン捕捉部１３０は、煤Ｓ（微粒子）の帯電に使用されなかったイオンを捕捉するための部位であり、捕捉室１３１と、第２の電極１３２とを含んで構成されている。捕捉室１３１は、帯電室１２１と隣接する小空間であり、ガス流路１３４を介して帯電室１２１と連通している。また、捕捉室１３１は、排出孔１３５を介して、ケーシングＣＳの外部と連通している。
【００３５】
第２の電極１３２は、略棒状の外形を備え、長手方向がガス流路１３４を流通する空気の流通方向（ケーシングＣＳの延伸方向）に沿うようにしてケーシングＣＳに固定されている。第２の電極１３２は、第２の配線２２（図１Ｂ）を介して電気回路部７０に接続されている。第２の電極１３２は、煤Ｓの帯電に供されなかった陽イオンの捕捉を補助する補助電極として機能する。具体的には、イオン捕捉部１３０は、電気回路部７０により、第２の電極１３２を陽極とし、帯電室１２１および捕捉室１３１を構成するケーシングＣＳを陰極として、１００Ｖ程度の電圧が印加されている。これにより、煤Ｓの帯電に用いられなかった陽イオンＰＩは、第２の電極１３２から斥力を受けて、第２の電極１３２から離れる方向に移動しやすい状態とされる。移動方向が第２の電極１３２から離れる方向とされた陽イオンＰＩは、陰極として機能する捕捉室１３１やガス流路１３４の内周壁に捕捉される。一方、陽イオンＰＩが帯電された煤Ｓは、陽イオンＰＩの単体と同様に第２の電極１３２から斥力を受けるが、質量が陽イオンＰＩと比較して格段に大きいため、斥力によってその進行方向に与えられる影響が、単体の陽イオンＰＩに比較して小さい。そのため、帯電した煤Ｓは、排ガスＥＧの流れに従って、排出孔１３５からケーシングＣＳの外部へと排出される。
【００３６】
微粒子センサ１００は、イオン捕捉部１３０における陽イオンＰＩの捕捉量に応じた電流の変化を示す信号を出力する。制御部６０（図１Ｂ）は、微粒子センサ１００から出力された信号に基づいて、排ガスＥＧ中に含まれる煤Ｓの量を検出する。微粒子センサ１００から出力される信号から排ガスＥＧ中に含まれる煤Ｓの量を算出する方法については後述する。
【００３７】
Ａ３）電気回路部の構成：
次に、図３を用いて、電気回路部７０および電気回路部７０と微粒子センサ１００との接続について説明する。図３は、微粒子検出装置１０における電気的な全体構成を示す説明図である。電気回路部７０は、ドライバ７１と、絶縁トランス７２と、コロナ電流測定回路７３と、イオン電流測定回路７４と、第１，第２，第３の整流回路８１，８２，１２と、を備えている。電気回路部７０は、絶縁トランス７２を挟んで、大きくは絶縁トランス７２の一次側と二次側とに分けられる。一次側と二次側とは、それぞれ独立の電源により動作する。一次側の電源は、バッテリ４４に接続された電源部４６により、安定化された電圧として供給される。ドライバ７１の各回路７５．７６はもとより、制御部６０等も、電源部４６からドライバ７１に供給される直流電源により動作する。この電源は、図３を初めとする各図において、「○」印にＶp として示した。なお、二次側の電源は、複数種類存在するので、別途説明する。
【００３８】
本実施形態の絶縁トランス７２は、一次側の巻線と二次側の巻線とが、電気的にはもとより、物理的にも接触していない。このため、絶縁不良が生じない限り、絶縁トランス７２の一次側と二次側とは、完全に切り離されている。図３において、破線は、電気回路部７０の一次側と二次側の境界を示している。絶縁トランス７２の一次側の回路としては、ドライバ７１のほか、制御部６０や電源部４６が含まれる。絶縁トランス７２の二次側の回路としては、微粒子センサ１００や第１，第２，第３の整流回路８１，８２，１２が含まれる。コロナ電流測定回路７３とイオン電流測定回路７４は、絶縁トランス７２の一次側の回路と二次側の回路との間に跨がる回路であり、両方の回路にそれぞれ電気的に接続されている。コロナ電流測定回路７３は、後述するように、絶縁トランス７２の一次側の回路に電気的に接続される回路部分と、二次側の回路に電気的に接続されている回路部分とが存在するが、両者は、後述するように、フォトカプラにより、電気的に絶縁されている。
【００３９】
電気的に絶縁された一次側と二次側とは、それぞれ個別にグランド電位（接地電位）を定め、接地配線を設けている。ここでは、一次側の回路の基準電位を示すグランドを「一次側グランドＰＧＬ」と呼び、図３等では「▽」印により示すものとした。また、二次側の回路の基準電位を示すグランドを「二次側グランドＳＧＬ」と呼び、同じく図３等では、「▼」印で示すものとした。絶縁トランス７２は、二次側の巻線の終端のタップが二次側グランドＳＧＬに接続されている。イオン電流測定回路７４は、一次側グランドＰＧＬに接続されている。一次側の電源は、車載のバッテリ４４なので、一次側グランドＰＧＬは、車両のシャーシに接続されている。従って、一次側グランドＰＧＬは、シャーシグランドＰＧＬとも言う。
【００４０】
ドライバ７１は、絶縁トランス７２の一次側巻線に供給する電力を調整する回路であり、放電電圧制御回路７５とトランス駆動回路７６とを備える。ドライバ７１は、この放電電圧制御回路７５とトランス駆動回路７６との協働により、絶縁トランス７２の一次側と共に、プッシュプル型の電源回路を構成する。放電電圧制御回路７５は、出力電圧可変のＤＣ／ＤＣコンバータ（図示省略）を内蔵し、電源部４６の出力する電源電圧Ｖｐを昇圧し、これを、絶縁トランス７２の一次側巻線のセンタタップＰＴ１に印加する。ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧は、制御部６０により調整可能である。トランス駆動回路７６は、絶縁トランス７２の一次側巻線の両端のタップＰＴ２，ＰＴ３にそれぞれ接続される２つのスイッチング素子を備える。スイッチング素子は、ドライバ７１の一次側グランドＰＧＬとタップＰＴ２、ＰＴ３との間に介装されている。トランス駆動回路７６は、この２つのスイッチング素子を数十ＫＨｚで交互に繰り返しオン・オフすることで、放電電圧制御回路７５から供給される直流電圧を交流に変換する。こうした一次側に印加された交流電圧を、絶縁トランス７２は、その一次側と二次側のコイルの巻線比より変換し、二次側の電圧を生成する。絶縁トランス７２の二次側の回路構成については、後述する。
【００４１】
電源部４６が生成する電源電圧Ｖｐで動作するもうひとつの回路である制御部６０は、第１の配線２１を介して微粒子センサ１００の第１の電極１１２に供給される入力電流Ｉinの電流値が予め設定された目標電流値（例えば、５μＡ）となるように、絶縁トランス７２の一次側に印加される電圧を制御する。この制御の方法については後述する。これにより、イオン発生部１１０において、コロナ放電によって発生する陽イオンＰＩの発生量は一定に保たれる。
【００４２】
絶縁トランス７２は、上述したように、プッシュプル型の電源回路を構成する。絶縁トランス７２の二次側の電圧は、一次側に供給される電圧と、一次側巻線および二次側巻線の巻線数の比とに応じて定まる。二次巻線には複数のタップが設けられ、二次側のグランドＳＧＬに対して、全部で３種類の交流電圧を取り出すことができる。最も巻線数比の高いタップの出力は、第１の整流回路８１に接続され、次に巻線数比の高いタップの出力は、第２の整流回路８２に接続されている。最も巻線数比の低いタップの出力は、第３の整流回路１２に、接続されている。
【００４３】
第１，第２の整流回路８１，８２は、絶縁トランス７２から出力されたそれぞれの電圧の交流を整流し、直流に変換する。第１の整流回路８１は、多段のチャージポンプからなり、直流に変換した電圧を、１０倍程度の電圧に昇圧する。図３に示すように、第１の整流回路８１の出力（直流）は、ショート保護用抵抗８３を介して第１の電極１１２に接続されており、変換した直流電圧を、第１の配線２１を介して第１の電極１１２に印加する。すなわち、第１の整流回路８１により印加される直流電圧は、ほぼ第１の電極１１２における放電電圧となり、第１の整流回路８１から供給される直流電流は、第１の電極１１２に入力される入力電流Ｉinとなる。第２の整流回路８２は、絶縁トランス７２により昇圧された交流電圧を整流する。第２の整流回路８２は、ショート保護用抵抗８４を介して第２の電極１３２に接続されており、整流後の直流電圧を第２の配線２２を介して第２の電極１３２に印加する。
【００４４】
上述した第１，第２の整流回路８１，８２が、微粒子センサ１００における放電に関与する電圧を生成しているのに対して、第３の整流回路１２は、二次側の増幅器などのための駆動電圧Ｖccを生成する。第３の整流回路１２は、フォワード方式を採用しており、絶縁トランス７２から所定電圧の交流を入力し、これを整流して、直流電圧に変換する。変換された直流電圧は完全な直流にはなっていないので、精度の良い三端子レギュレータ等を用いた安定化回路により安定化してから出力する。これは、コロナ電流測定回路７３やイオン電流測定回路７４の回路を動作させる電源電圧として用いられる。これを、駆動電圧Ｖccと呼ぶものとし、図３等においては、「●」印に「Ｖcc」として示した。
【００４５】
コロナ電流測定回路７３は、イオン発生部１１０において発生するコロナ放電によって流れる放電電流（コロナ電流）の電流値を検出するための回路であり、イオン電流測定回路７４は、イオン捕捉部１３０において捕捉されずに流出した陽イオンＰＩに相当する電流（Ｉc）を一次側から二次側の回路に供給することで、イオン電流を測定する回路である。両回路７３，７４の動作について、微粒子センサ１００との接続を含めて、以下説明する。
【００４６】
Ａ４）コロナ電流測定回路およびイオン電流測定回路の構成：
微粒子センサ１００のケーシングＣＳからの信号線２３は、電気回路部７０の内部で、イオン電流測定回路７４の入力ライン９５と接続されており、この信号ラインは、電圧変換部に相当するシャント抵抗器Ｒ１を介して、二次側グランドＳＧＬに接続されている。このシャント抵抗器Ｒ１の両端は、配線９１，９２により、コロナ電流測定回路７３の二次側に接続されている。シャント抵抗器Ｒ１には、ケーシングＣＳから信号線２３を介した電流（Ｉdc＋Ｉtrp）と、イオン電流測定回路７４からのイオン電流（Ｉc ）とが、二次側グランドＳＧＬに向けて流れ込むので、シャント抵抗器Ｒ１には、合計電流（Ｉall ＝Ｉdc＋Ｉtrp＋Ｉc ）が流れる。ここで、電流Ｉdcは、コロナ放電により、第１の電極１１２から隔壁１４２を介してケーシングＣＳに流れる電流であり、電流Ｉtrp は、ケーシングＣＳに捕捉された陽イオンＰＩの電荷に相当する電流である。また、電流Ｉc は、コロナ放電により発生した陽イオンＰＩのうち、煤Ｓの帯電に用いられ、排ガスＥＧと共にケーシングＣＳの外部へと持ち去られた陽イオンＰＩの電荷に相当する電流Ｉesc に相当する。煤Ｓと共に陽イオンＰＩが外部に持ち去られると、この電流Ｉesc に相当する電流が、イオン電流測定回路７４から供給される。これは、持ち去られた陽イオンＰＩに相当する電荷は、どこかでグランドに落ち、車両５０のシャーシに、つまり一次側の電源部４６に還ってくるからである。換言すれば、煤Ｓと共に持ち去られた陽イオンＰＩに相当する電流Ｉesc に等しい電流Ｉc が、一次側の電源電圧Ｖp からイオン電流測定回路７４を介して、二次側グランドＳＧＬに供給されることで、第１の整流回路８１から第１の配線２１を介して第１の電極１１２に供給された放電用の入力電流Ｉinと、微粒子センサ１００から回収される合計電流Ｉall とが等しくなり、電気回路部７０における電流の収支はバランスする。そこで、この電流Ｉc を、以下、イオン電流Ｉc と呼ぶ。
【００４７】
測定電流に相当する上述した合計電流Ｉall は、シャント抵抗器Ｒ１を流れる。従って、シャント抵抗器Ｒ１の両端には、この合計電流Ｉall にシャント抵抗器Ｒ１の抵抗値を乗算した電圧が発生する。コロナ電流測定回路７３は、シャント抵抗器Ｒ１の両端の電圧を増幅する図示しない増幅器と、その増幅器の出力電圧を光絶縁して外部に出力する図示しないフォトカプラとから構成されている。増幅器とフォトカプラの入力側は、駆動電圧Ｖccにより動作している。他方、フォトカプラの出力側は、配線９３により制御部６０に接続されている。フォトカプラの出力側は、一次側の電源電圧Ｖｐにより動作している。従って、コロナ電流測定回路７３の二次側は、一次側と完全に絶縁されている。なお、上記の説明では、コロナ電流測定回路７３は、シャント抵抗器Ｒ１の両端電圧をそのままアナログ信号として増幅し、光絶縁して、制御部６０に出力しているものとして説明したが、増幅器の出力をデジタル信号に変換してから、フォトカプラにより絶縁し、デジタル信号として制御部６０側に出力するものとしてもよい。こうしたデジタル信号への変換は、例えばコロナ電流測定回路７３内に三角波を発生する発振器を内蔵し、増幅器の出力をこの三角波の電圧信号と比較することで、増幅器の出力を、その出力電圧に応じたデューティのデジタル信号に変換すると言った構成により実現することができる。あるいは、増幅器の出力をＡ／Ｄ変換器でパラレルまたはシリアルなデジタル信号に変換した後、各信号をフォトカプラで絶縁しても良い。
【００４８】
コロナ電流測定回路７３の出力は、配線９３により制御部６０に入力されている。即ち、制御部６０は、コロナ放電に用いられる合計電流Ｉall を検出することができる。上述したように、電気回路部７０から微粒子センサ１００の第１の電極１１２に供給された入力電流Ｉinは、全てコロナ放電に用いられ、合計電流Ｉall とバランスする。従って、この合計電流Ｉall が一定になるように、制御部６０は、ドライバ７１の放電電圧制御回路７５とトランス駆動回路７６を介して、絶縁トランス７２の一次巻線に印加される交流電圧の実効値をフィードバック制御する。この結果、第１の配線２１を介して第１の電極１１２に供給される入力電流Ｉinは、一定に保たれる。
【００４９】
Ａ５）イオン電流測定回路詳細：
次に、イオン電流測定回路７４の構成と働きについて説明する。イオン電流測定回路７４は、オペアンプとして構成されており、イオン電流Ｉc を所定の増幅度で増幅する。この出力は、配線９４を介して、制御部６０のアナログ入力ポートＡＤＣ１に入力される。制御部６０は、アナログ入力ポートＡＤＣ１の信号を、内蔵するアナログ／デジタル変換器で変換して読み取ることで、イオン電流Ｉc の大きさを知り、排ガスＥＧ中の微粒子の量を検出する。検出した微粒子の量は、車両制御部４２に出力され、運転者への警告の出力や、内燃機関４０の運転条件の切り替えなどに用いられる。なお、イオン電流測定回路７４は、制御部６０から制御信号を受け取っている。この制御信号は、制御部６０の出力ポートＱ３，Ｑ４から、配線９６，９７を介してイオン電流測定回路７４に入力されている。
【００５０】
イオン電流測定回路７４の回路構成を図４に示した。イオン電流測定回路７４は、前段の変換回路（電圧電流変換回路）を構成するオペアンプ３５と後段の差動増幅器を構成するオペアンプ３６からなる増幅回路を備える。更に、イオン電流測定回路７４は、チャージポンプの原理により負電圧Ｖｎを生成する負電圧生成回路３９や、オフセット電圧を作り出す２つのオペアンプ３７，３８、オフセット電圧を設定する抵抗器Ｒ３，Ｒ４，Ｒ１３，Ｒ１４、差動増幅器として機能するオペアンプ３６のゲインを設定する抵抗器Ｒ６〜Ｒ９、その他の抵抗器Ｒ０，Ｒ５，Ｒ１０〜Ｒ１２，トランジスタＴｒ１１等を備える。以下の説明では、各抵抗器の抵抗値を、抵抗器の符号（例えばＲ３〜Ｒ１２）を用いて表すものとする。
【００５１】
このイオン電流測定回路７４は、大まかには、オペアンプ３５と抵抗器Ｒ０，Ｒ５からなり変換回路として動作する部分、オペアンプ３８と抵抗器Ｒ１３，Ｒ１４からなり、オフセット電圧付与回路として動作する部分、オペアンプ３６，３７と抵抗器Ｒ３，Ｒ４，Ｒ６〜Ｒ１０からなり、増幅回路として動作する部分、および負電圧生成回路３９からなる。このうち、増幅回路として動作する部分は、より詳細には、オペアンプ３７と抵抗器Ｒ３，Ｒ４からなり、シフト電圧を出力する回路、およびオペアンプ３６と抵抗器Ｒ６〜Ｒ９からなり、電圧増幅を行なう回路から構成されている。
【００５２】
説明の都合上、先に負電圧生成回路３９について説明する。負電圧生成回路３９は、駆動電圧Ｖcc（＋５Ｖ）から、−０．６Ｖ程度の負電圧を生成する回路である。負電圧生成回路３９は、スイッチング用のトランジスタＴｒ２１、電荷を蓄積するためのコンデンサＣ２１，Ｃ２２、発生した正負の電圧を選択的にコンデンサＣ２２に蓄積するためのダイオードＤ２１，Ｄ２２，Ｄ２３、必要な抵抗器Ｒ２１〜Ｒ２４を備える。
【００５３】
図４に示したように、トランジスタＴｒ２１のベース端子は、抵抗器Ｒ２１および配線９７を介して制御部６０の出力ポートＱ４に接続されている。またトランジスタＴｒ２１のコレクタ端子は、電流制限用の抵抗器Ｒ２３を介して駆動電圧Ｖccに接続されている。トランジスタＴｒ２１のベース・エミクタ間には、抵抗器Ｒ２２が介装されている。トランジスタＴｒ２１のコレクタには、コンデンサＣ２１を介して、整流用のダイオードＤ２１，Ｄ２２が接続されている。従って、制御部６０の出力ポートＱ４がハイレベル（＋５Ｖ）とロウレベル（０Ｖ）とに切り替えられると、トランジスタＴｒ２１は、オン・オフする。トランジスタＴｒがオフの時には、駆動電圧Ｖccから、抵抗器Ｒ２３−コンデンサＣ２１−ダイオードＤ２１−一次側のグランドＰＧＬという回路ができ、コンデンサＣ２１のトランジスタＴｒ２１側をプラスとして、コンデンサＣ２１には電荷が蓄積される。次にトランジスタＴｒ２１がオンになると、コンデンサＣ２１は、プラス側がトランジスタＴｒ２１を介して一次側のグランドＰＧＬに接続された状態となるから、コンデンサＣ２１のダイオードＤ２１，Ｄ２２側は、マイナスの電位となる。このため、ダイオードＤ２２およびこれに直列に接続された電圧安定化用の抵抗器Ｒ２４を介して、コンデンサＣ２２が充電される。コンデンサＣ２２に対する充電は、ダイオードＤ２２を介して行なわれるから、グランドＰＧＬと接続された側とは反対側がマイナスの電位になる。
【００５４】
以上の動作が、制御部６０の出力ポートＱ４がハイレベルとロウレベルに切り替えられる度に生じる。この結果、コンデンサＣ２２の接地側とは反対側から、連続してマイナスの電圧を取り出すことができる。コンデンサＣ２２には、ダイオードＤ２３が並列に接続されているので、コンデンサＣ２２から出力される電圧は、このダイオードＤ２３の順方向電圧（約０．６Ｖ）によって制限される。つまり、コンデンサＣ２２から出力される電圧は、−０．６Ｖに安定化される。この電圧を、負電圧Ｖｎと呼び、図４では、「◇」に「−」として示した。
【００５５】
イオン電流測定回路７４のオペアンプ３５，３６は、正負の電源端子のうち、正電圧側が駆動電圧Ｖccに接続され、負電圧側が上記の負電圧Ｖｎに接続されている。オペアンプ３７，３８については、負電圧側はグランド（０Ｖ）でも差し支えない。２つのオペアンプ３７，３８は、ボルテージフォロワの回路構成をとり、予め定めた電圧（本実施形態では２．５Ｖ）を出力するので、分圧抵抗器Ｒ３，Ｒ４およびＲ１３，Ｒ１４の分圧抵抗比を変更するだけで、所望の電圧が得られるからである。ボルテージフォロワの回路構成をとるオペアンプ３７は、その入力端子に接続された電圧をそのまま出力する。入力側の電圧は、駆動電圧Ｖccを、２つの抵抗器Ｒ３，Ｒ４の抵抗値で分圧した値、即ちＶcc×Ｒ４／（Ｒ３＋Ｒ４）となる。オペアンプ３７の出力電圧を、シフト電圧Ｖbsと呼ぶ。
【００５６】
オペアンプ３８も、分圧抵抗器Ｒ１３，Ｒ１４を用いて、同様に、所定の電圧（２．５Ｖ）を出力するが、オペアンプ３８の入力端子（＋）には、分圧用の抵抗器Ｒ１３，Ｒ１４に加えてトランジスタＴｒ１１のコレクタ端子も接続されているので、オペアンプ３８の出力電圧は、トランジスタＴｒ１１のオン・オフにより変化する。トランジスタＴｒ１１のベースには、制御部６０の出力ポートＱ３が、抵抗器Ｒ１１および配線９６を介して接続されている。またトランジスタＴｒ１１のベース・エミクタ間には、抵抗器Ｒ１２が接続されている。従って、制御部６０の出力ポートＱ３がハイレベル（Ｈ）になると、トランジスタＴｒ１１はターンオンし、オペアンプ３８の出力であるオフセット電圧Ｖosは０Ｖとなる。他方、制御部６０の出力ポートＱ３がロウレベル（Ｌ）になると、トランジスタＴｒ１１はターンオフし、オペアンプ３８の出力であるオフセット電圧Ｖosは２．５Ｖとなる。
【００５７】
オフセット電圧Ｖosを出力するオペアンプ３８の出力端子は、変換回路（電圧電流変換回路）を構成するオペアンプ３５の入力端子（＋）に対しては直接、また増幅回路を構成するオペアンプ３６の入力端子（−）に対しては抵抗器Ｒ７を介して、それぞれ接続されている。オペアンプ３５は、入力端子（−）に抵抗器Ｒ０および信号線２３を介して微粒子センサ１００のケーシングＣＳに接続されている。また、この入力端子（−）は、抵抗器Ｒ５を介して、オペアンプ３５の出力端子と接続されている。ケーシングＣＳに流れ込むイオン電流Ｉc は、この抵抗器Ｒ５を流れるから、オペアンプ３５は、
Ｖａ＝Ｒ＊Ｉｃ
の関係に従って、イオン電流Ｉc を電圧Ｖａに変換する。但し、オペアンプ３５の入力端子（＋）には、オフセット電圧Ｖosが付与されているので、オペアンプ３５の出力電圧は、オフセット電圧Ｖos＋電圧Ｖａとなる。
【００５８】
オペアンプ３５を用いて構成された変換回路（電圧電流回路）の後段には、オペアンプ３６を用いた増幅器が接続されている。オペアンプ３６は、オペアンプ３５の出力（オフセット電圧Ｖos＋電圧Ｖａ）とオフセット電圧Ｖosｓとの差分を増幅して出力する。プラス入力端子（＋）には、前段のオペアンプ３５の出力が抵抗器Ｒ８，Ｒ１０を介して、およびオペアンプ３７の出力であるシフト電圧Ｖbsが抵抗器Ｒ９を介して、それぞれ接続されている。オペアンプ３６のマイナス入力端子（−）には、上述したように、抵抗器Ｒ７を介して、オフセット電圧Ｖosが入力されている。オペアンプ３６の増幅度Ｇｂは、２つの入力端子（＋、−）に接続された抵抗器Ｒ６〜Ｒ９の比、即ちＲ９／Ｒ８＝Ｒ６／Ｒ７により決定される。実際の回路では、Ｒ９＝Ｒ６，Ｒ８＝Ｒ７とされている。
【００５９】
増幅回路を構成している前段のオペアンプ３５の出力は、オフセット電圧Ｖos＋出力電圧Ｖａとなっているが、オペアンプ３６のマイナス入力端子（−）に抵抗器Ｒ７を介してオフセット電圧Ｖosが接続されているため、イオン電流検出回路７４全体としては、オフセット電圧Ｖosの影響は相殺され、オペアンプ３６の出力には、オフセット電圧Ｖosは現れない。但し、オペアンプ３６の入力端子（＋）にはシフト電圧Ｖbsが入力されているので、オペアンプ３６の出力は、このシフト電圧Ｖbsだけシフトされる。この結果、オペアンプ３６の出力は、このシフト電圧Ｖbs（本実施形態では２．５Ｖ）を中心電圧とし、イオン電流Ｉc に対応した電圧Ｇｂ・Ｖａとなる。
【００６０】
このオペアンプ３６の出力は、制御部６０のアナログ入力ポートＡＤＣ１に入力される。制御部６０によって読み取られるオペアンプ３６の出力を検出信号Ｖion と呼ぶ。制御部６０は、アナログ入力ポートＡＤＣ１に入力されるこの検出信号Ｖion を、内蔵するアナログ／デジタル変換器で変換して読み取る。読み取られた検出信号Ｖion は、コロナ放電が行なわれ、微粒子センサ１００を含む全回路構成に異常がなければ、イオン電流Ｉｃを反映した値として扱うことができる。従って、この検出信号Ｖion を読み取ることで、制御部６０は、排ガス中の微粒子の量を検出することができる。検出した微粒子の量は、車両制御部４２に出力され、運転者への警告の出力や、内燃機関４０の運転条件の切り替えなどに用いられる。
【００６１】
上述したように、イオン電流測定回路７４が出力する検出信号Ｖionは、微粒子量に対応したイオン電流Ｉc を反映した値となるが、そのためには、コロナ放電が正常に行なわれ、かつコロナ放電に基づいて生じるイオン電流Ｉc の検出回路が正常に動作していることが前提となる。かかる前提を検証し得るように、イオン電流測定回路７４には、以下の構成が組み込まれている。
【００６２】
（Ａ）イオン電流測定回路７４では、制御部６０の出力ポートＱ３がオン（ハイレベル）・オフ（ロウレベル）とされることで、オフセット電圧Ｖosを切り替えることができる。イオン電流Ｉc を測定する場合には、オペアンプ３８の出力であるオフセット電圧Ｖosは０Ｖとされ、微粒子センサ１００が正常か否かの判定を行なう場合には、オフセット電圧Ｖosは必要に応じて２．５Ｖとされる。正常か否かの判定については後で詳しく説明する。
【００６３】
（Ｂ）負電圧生成回路３９により、負電圧Ｖｎ（−０．６Ｖ）を生成し、オペアンプ３５〜３６の一方の動作電圧として用いている。このため、オペアンプ３５の出力は、マイナスの値を取り得る。このオペアンプ３５の出力を受ける後段のオペアンプ３６には、オペアンプ３７の出力であるシフト電圧Ｖbs（＋２．５Ｖ）が入力されているので、イオン電流測定回路７４の出力は、結局、このシフト電圧Ｖbsを中心に、シフト電圧Ｖbs以下の値にもなり得る。具体的に言えば、イオン電流Ｉc が流れる場合には、イオン電流Ｉc に対応する電圧（Ｖａ）だけシフト電圧Ｖbsより高くなり、イオン電流Ｉc が流れておらず、絶縁劣化などに起因して、逆向きの電流が流れれば、シフト電圧Ｖbsより低くなる。
【００６４】
イオン電流測定回路７４による測定が正常に行なわれない要因としては、微粒子センサ１００のケーシングＣＳ、つまり二次側のグランドＳＧＬとシャーシグランドＰＧＬと間の短絡や絶縁劣化等を生じた場合、あるいは電気回路部７０の回路基板や絶縁トランス７２の絶縁が劣化して絶縁抵抗が有意に低下した場合などが考えられる。そこで、この知見に基づいて、本実施形態では、以下に示す微粒子検出処理を実行するものとした。
【００６５】
Ａ６）微粒子検出処理：
図５は、制御部６０が実行する微粒子検出処理ルーチンを示すフローチャートである。制御部６０は、この処理ルーチンを、電源投入直後から所定のインターバルで常時実行する。この処理ルーチンを開始すると、制御部６０は、まず異常判定可能か否かの判断を行なう（ステップＳ１００）。異常判定可能か否かは、車両５０の運転状況に基づいて判断される。具体的には、制御部６０は、車両制御部４２から、運転状況を示す信号を受け取り、これに基づいて判断する。異常判定は、以下の場合に可能と判断される。
（あ）車両５０のイグニッションスイッチがオフにされ、内燃機関４０の運転が停止されたとき、
（い）内燃機関４０の運転中で、軽負荷で運転されているとき（例えばアイドル運転時）、
（う）その他、車両制御部４２が、運転中の内燃機関４０から煤が出ていない（例えばフューエルカット時）と判断し、その旨を通知してきたとき。
【００６６】
異常判定が可能でないと判断した場合には（ステップＳ１００：ＮＯ）、制御部６０は、出力ポートＱ１をアクティブにして、トランス駆動回路７６動作させ、微粒子センサ１００の第１の電極１１２に高電圧を付与し、出力ポートＱ４をオン（ハイレベル）として、オフセット電圧Ｖosをオフ（０Ｖ）とする（ステップＳ２００）。その上で、アナログ入力ポートＡＤＣ１の信号を読み取って、微粒子を測定する（ステップＳ２１０）。
【００６７】
他方、異常判定が可能と判断した場合は（ステップＳ１００：ＹＥＳ）、制御部６０は、出力ポートＱ１をオフにして、トランス駆動回路７６を停止させ、微粒子センサ１００の第１の電極１１２への高電圧付与をオフとすると共に、出力ポートＱ４をハイレベルとして、オフセット電圧Ｖosをオフ（０Ｖ）とする（ステップＳ１１０）。この結果、微粒子センサ１００の第１の電極１１２には高電圧は付与されず、かつオフセット電圧Ｖosも付与されない状態となる。
【００６８】
次に、フラグＦｃおよびＦｓを値０に初期化する処理を行なう（ステップＳ１２０）。フラグＦｃは、回路異常が検出されたときに値１にセットされ、フラグＦｓは、微粒子センサ１００およびその電源系に異常が検出されたときに値１または２にセットされる。フラグＦｃ，Ｆｓを用いるのは、車両制御部４２が備えるダイアグノーシスの機能において、異常をモニタし記録するためである。
【００６９】
続いて、イオン電流測定回路７４からの検出信号Ｖion をアナログ入力ポートＡＤＣ１を介して読み込み、この検出信号Ｖion を予め設定した所定値Ｖt1と比較する処理を行なう（ステップＳ１３０）。この所定値Ｖt1は、本実施形態では、１．５Ｖとした。検出信号Ｖion が所定値Ｖt1（１．５Ｖ）未満であれば、フラグＦｃに値１を設定する（ステップＳ１４０）。フラグＦｃに値１を設定するとは、電気回路部７０の回路の絶縁抵抗が劣化していることを示す。
【００７０】
トランス駆動回路７６を停止させ、微粒子センサ１００の第１の電極１１２への高電圧付与をオフとすると共に、出力ポートＱ４をハイレベルとして、オフセット電圧Ｖosをオフ（０Ｖ）とすると、本来は、検出信号Ｖion は、２．５Ｖとなる。しかしながら、電気回路部７０の回路の絶縁抵抗が劣化していると、各オペアンプの入力インピーダンスが小さくなり、増幅回路としてのオペアンプ３６の出力電圧は低下する。オペアンプ３６の出力が１．５Ｖを下回っていれば、回路の絶縁劣化はかなり進んでいて、イオン電流測定回路７４の回路の絶縁抵抗は相当に劣化しており、その検出信号Ｖion は測定信号としての信頼性を備えていないと判断することができる。このためフラグＦｃに値１を設定し（ステップＳ１４０）、ステップＳ１５０〜Ｓ１７５を経ることなく、後述するステップＳ１８０に移行する。
【００７１】
他方、検出信号Ｖion が所定値Ｖt1以上であれば、電気回路部７０の絶縁抵抗の劣化はそれほど進んでいないと判断し、フラグＦｃはそのままにして、次に、出力ポートＱ１をオフにして、トランス駆動回路７６を停止させ、微粒子センサ１００の第１の電極１１２への高電圧付与をオフとすると共に、出力ポートＱ４をロウレベルとして、オフセット電圧Ｖosをオン（５Ｖ）とする（ステップＳ１５０）。この結果、微粒子センサ１００の第１の電極１１２には高電圧は付与されず、他方オフセット電圧Ｖosは付与された状態となる。
【００７２】
その上で、イオン電流測定回路７４からの検出信号Ｖion をアナログ入力ポートＡＤＣ１を介して読み込み、この検出信号Ｖion を予め設定した所定値Ｖt2、Ｖt3と比較する処理を行なう（ステップＳ１６０）。本実施形態では、所定値Ｖt2は３．０Ｖ、Ｖt3は４．５Ｖとした。検出信号Ｖion が、所定値Ｖt3（４．５Ｖ）以上であれば、フラグＦｓに値１を設定する（ステップＳ１７０）。また、検出信号Ｖion が所定値Ｖt2（３．０Ｖ）より大きく所定値Ｖt3（４．５Ｖ）以下であれば、フラグＦｓに値２を設定する（ステップＳ１７５）。他方、検出信号Ｖion が所定値Ｖt2（３．０Ｖ）以下であれば、フラグＦｓについては何も行なわない。
【００７３】
トランス駆動回路７６を停止させ、微粒子センサ１００の第１の電極１１２への高電圧付与をオフとしたまま、出力ポートＱ４をロウレベルとして、オフセット電圧Ｖosをオン（２．５Ｖ）とすると、オペアンプ３５の動作点は、イオン電流Ｉc の検出を行なう場合と比べてオフセット電圧Ｖosだけシフトする。動作点がシフトしても、微粒子センサ１００が正常で十分絶縁された状態であれば、抵抗器Ｒ０に流れる電流は０なので、オペアンプ３５の電圧Ｖａは０のままに維持される。しかし、仮に微粒子センサ１００の絶縁が劣化していると、コロナ放電がなされていないにもかかわらず、抵抗器Ｒ０を介して、イオン電流Ｉc と同じ方向に電流が流れ、オペアンプ３５の出力に電圧Ｖａが現れる。微粒子センサ１００の絶縁劣化としては、第１の電極１１２に煤が付着してそのインピーダンスが低下する場合の他、第１の電極１１２が短絡故障を起こしている場合などが考えられる。
【００７４】
第１の電極１１２が短絡故障を起こすと、ケーシングＣＳは第１の電極１１２を介して、二次側の回路に接地された状態となり、大きな電流が流れるから、オペアンプ３５の電圧Ｖａは過大となる。この結果、検出信号Ｖion は、所定値Ｖt3（４．５Ｖ）を越える。他方、短絡故障までは至らなくても、第１の電極１１２に煤などが付着し、その絶縁が劣化して来ると、同様にオペアンプ３５の電圧Ｖａは、イオン電流の検出を行なっていないにもかかわらず有意に上昇し、検出信号Ｖion は、所定値Ｖt2（３．０Ｖ）を越える。図５のステップＳ１５０〜Ｓ１７５の処理により、こうした状態となっていることが、フラグＦｓに、値１または値２として記録される。
【００７５】
そこで、ステップＳ１５０〜Ｓ１７５上記の処理の後、フラグＦｃ，Ｆｓの値について判断し（ステップＳ１８０）、フラグＦｃ，Ｆｓが共に値０であれば、異常を示すフラグはセットされていないとして、上述したステップＳ２００に移行し、制御部６０により、トランス駆動回路７６を起動させ、微粒子センサ１００の第１の電極１１２への高電圧付与をオンとすると共に、出力ポートＱ４をハイレベルとして、オフセット電圧Ｖosをオフ（０Ｖ）とし、イオン電流Ｉc の測定、つまり微粒子の測定を行なう（ステップＳ２１０）。
【００７６】
他方、フラグＦｃ，Ｆｓの少なくとも１つが０でなければ、異常判定結果を出力する処理を行なう（ステップＳ１９０）。異常判定結果の出力として、本実施形態では、フラグＦｃ，Ｆｓの値を、車両制御部４２に送信すると共に、インスツルメントパネルに表示させ、異常の発生を運転者に報知する処理を行なう。フラグＦｃ，Ｆｓを受け取った車両制御部４２は、これらをダイアグノーシスにおいて記録すると共に、必要に応じて内燃機関の運転制御に反映させる。例えば、燃料供給部４３を制御して燃料供給を停止して内燃機関４０の運転を停止したり、煤の発生を極力回避するような運転モードで内燃機関４０を運転するといった制御を行なう。また、ダイアグノーシスは、外部からの求めに応じて、異常の内容を出力する。各フラグの値と、その値が示す異常の内容は以下の通りである。
Ｆｃ＝１：回路絶縁劣化異常（電気回路部７０の回路の絶縁劣化の発生）
Ｆｓ＝１：微粒子センサの短絡故障（第１の電極１１２の短絡の発生）
Ｆｓ＝２：微粒子センサの絶縁劣化異常（第１の電極１１２への煤の付着等）
【００７７】
イオン電流測定回路７４によるイオン電流の測定に係わる回路や微粒子センサ１００に何らかの異常がある場合の上記処理（ステップＳ１９０）または異常が見い出されず通常の微粒子測定を行なう処理（ステップＳ２００〜Ｓ２１０）の後、制御部６０は、本ルーチンを終了する。
【００７８】
Ａ７）実施形態の作用・効果：
上記処理における各部の状態を、図６に模式的に示した。図において、符号ｔ１は、図５におけるステップＳ１００、即ち異常判定を行なって良いか否かの判断を行なうタイミングを示す。ここで、異常判定を行なって良いとの判断がなされると、図６に示したように、制御部６０は、トランス駆動回路７６を制御して、絶縁トランス７２へのタップＰＴ２、ＰＴ３をオフとし、微粒子センサ１００の第１の電極１１２への高電圧付与をオフとし、また出力ポートＱ３をハイレベルに保ち、オフセット電圧Ｖosをオフ（０Ｖ）とする（ステップＳ１１０）。従って、タイミングｔ１以降、制御部６０は、イオン電流測定回路７４および微粒子センサ１００の異常を判定する処理に入る。
【００７９】
このときイオン電流測定回路７４から制御部６０のアナログ入力ポートＡＤＣ１に入力される検出信号Ｖion の電圧は、シフト電圧Ｖbsを中心とする所定の電圧となる。電気回路部７０の絶縁劣化がなければ、この検出信号Ｖion の電圧は、＋２．５Ｖに保たれる（図６、実線ＬＮ）。しかしながら、電気回路部７０の絶縁が劣化し、リーク電流が生じていると、この電圧は低下し（図６、破線ＬＬ）、場合によっては、所定値Ｖt1を下回り、回路絶縁劣化異常として検出される。
【００８０】
電気回路部７０の回路基板の絶縁劣化により、検出信号Ｖion の電圧が低下し、場合によっては所定値Ｖt1未満となる理由について、図７を用いて説明する。図７は、変換回路（電圧電流変換回路）としてのオペアンプ３５の入力側の等価回路ＥＣを示す模式図である。オペアンプ３５の入力端子（−）は、抵抗器Ｒ０を介して、微粒子センサ１００のケーシングＣＳに接続されているが、回路基板の絶縁抵抗などを介して、様々な部位と電気的には結合されているとみなすことができる。
【００８１】
等価回路ＥＣにおいて想定し得るのは次の２つの経路である。
［１］絶縁抵抗Ｒｔおよび絶縁トランス７２を介して電源（ここでは、一次側のバッテリ４４）に接続される経路；
［２］絶縁抵抗ＲｃからケーシングＣＳおよびケーシングＣＳを除くセンサ構成部品を介して一次側グランドＰＧＬに接続される経路：
【００８２】
まず、［１］のケースについて説明する。オペアンプ３５は、イオン電流Ｉc がケーシングＣＳ側に流れ出す場合に、検出信号Ｖion がシフト電圧Ｖbsよりも高くなるように回路設計されているので、電気回路部７０の回路基板の絶縁不良により、絶縁抵抗Ｒｔが低下して、絶縁トランス７２を介して、オペアンプ３５の入力端子（−）に電流が流れ込むと、検出信号Ｖion の電圧は低下する。検出信号Ｖion の電圧の低下は、絶縁抵抗Ｒｔの大きさによるから、検出信号Ｖion の電圧が所定値Ｖt1未満となれば、これを回路基板の絶縁劣化異常として検出することができる。
【００８３】
次に［２］のケースについて説明する。図５のステップＳ１３０で、検出信号Ｖion の電圧が所定値Ｖt1以上であると判定された場合には（図６、タイミングｔ２）、制御部６０は、微粒子センサ１００の第１の電極１１２への高電圧の付与をオフとしたまま、出力ポートＱ３をロウレベルとして、オフセット電圧Ｖosをオンとする（ステップＳ１５０）。この場合でも、異常がなければ、検出信号Ｖion は＋２．５Ｖに保たれる（図６、実線ＬＮ）。
【００８４】
しかしながら、微粒子センサ１００のケーシングＣＳ、つまり二次側のグランドＳＧＬとシャーシグランドＰＧＬとの間の短絡や絶縁劣化等と言った異常を生じていると、オペアンプ３５の入力端子（−）は、絶縁抵抗ＲｃからケーシングＣＳおよびケーシングＣＳを除くセンサ構成部品を介して一次側グランドＰＧＬに接続された状態となるため、イオン電流Ｉc と同方向に大きな電流が流れることになり、検出信号Ｖion の電圧は大きな値となり（図６、一点鎖線ＬＨ）、所定値Ｖt3を上回る。これは、センサのショート異常として検出される（図５、ステップＳ１６０、Ｓ１７０、Ｓ１８０、Ｓ１９０）。
【００８５】
他方、ケーシングＣＳの絶縁劣化が生じた場合には、短絡故障ほどの電流にはならないので、検出信号Ｖion の電圧は、所定値Ｖt3は上回らないものの、所定値Ｖt2を上回る場合がある。この場合には、センサ絶縁劣化異常として検出される（ステップＳ１６０、Ｓ１７５、Ｓ１８０，Ｓ１９０）。
【００８６】
こうした異常判定の処理を行なった後、検出信号Ｖion の電圧が図６に示した正常測定範囲（所定値Ｖt1〜Ｖt2）に入っており、いずれの異常も検出されなかった場合には、図６タイミングｔ３において、制御部６０は、トランス駆動回路７６を制御して、絶縁トランス７２へのタップＰＴ２、ＰＴ３をオンとし、微粒子センサ１００の第１の電極１１２への高電圧付与を開始（オン）し、また出力ポートＱ３をハイレベルに切り替え、オフセット電圧Ｖosをオフ（０Ｖ）とする（ステップＳ２００）。従って、タイミングｔ３以降、制御部６０は、微粒子センサ１００およびイオン電流測定回路７４を用いてイオン電流Ｉc 、即ち内燃機関４０の排気中に含まれる微粒子量を判定する処理に入る。
【００８７】
以上説明したように、本実施形態の微粒子検出装置１０は、コロナ放電を利用して、排気ＥＧ中の微粒子量を検出することができる上、電気回路部７０の回路基板の絶縁劣化や、微粒子センサ１００のケーシングＣＳ、つまり二次側のグランドＳＧＬとシャーシグランドＰＧＬとの短絡異常や絶縁劣化異常などを併せて検出することができる。しかも、こうした異常の検出を行なう際にだけ、イオン電流Ｉc を電圧信号に変換する変換回路に相当するオペアンプ３５にオフセット電圧Ｖosを付与するので、オフセット電圧Ｖosの影響によって、イオン電流Ｉc の測定に誤差を生じるということがない。
【００８８】
オフセット電圧Ｖosは、上述したように回路や微粒子センサの絶縁劣化を検出しようとすると、オペアンプ３５に付与する必要が生じるが、付与したままイオン電流Ｉc の検出を行なうと、誤差の要因となる。この点について説明する。図７に示したように、オペアンプ３５の入力端子（−）は、絶縁抵抗Ｒｐを介して、基板のガードパターンに接続されているとみなすことができる。基板のガードパターンとは、イオン電流測定回路７４において、絶縁トランス７２の一次側のノイズが二次側に影響しないように、イオン電流測定回路７４の二次側の駆動電圧Ｖccで動作している範囲を囲っている導体パターンである。この導体パターンには、電気回路部７０の回路基板上に設けられており、オフセット電圧Ｖosが接続されている。このため、イオン電流Ｉc を測定する場合、回路基板の絶縁抵抗Ｒｐを介して、オフセット電圧Ｖosの影響を受けたものを測定していることになる。より詳しくは、抵抗Ｒ０と絶縁抵抗Ｒｔ，Ｒｐ，Ｒｃの合成抵抗でオフセット電圧Ｖosを除算した分の電流が、イオン電流Ｉc に重畳されることになる。
【００８９】
本実施形態では、回路の異常を検出する際にのみ、このオフセット電圧Ｖosを加え、イオン電流Ｉc の測定中はオフセット電圧Ｖosを加えていない。このため、イオン電流Ｉc の測定にはオフセット電圧Ｖosが影響することがない。
【００９０】
Ｂ．他の構成例：
以上本発明の一実施形態について説明したが、本発明は他の種々の構成を取り得る。例えば、オフセット電圧Ｖosを加えて行なう異常検出は、センサの短絡劣化と絶縁劣化の異常のいずれか１つだけでも差し支えない。あるいは、回路基板の絶縁劣化の検出を行なわなくても良い。また、上記実施形態では、イオン電流Ｉc の検出時には、オフセット電圧Ｖosをオペアンプ３５に加えない構成としたが、等価回路の解析によりオフセット電圧Ｖosにより影響が分かっているので、イオン電流Ｉc の測定中もオフセット電圧Ｖosを印加し、検出信号Ｖion の計測値から、オフセット電圧Ｖosの影響を除いてイオン電流Ｉc を求めるように構成しても良い。この場合、異常判定は同様に行なうから、電気回路部７０の回路基板の絶縁劣化を検出してイオン電流Ｉc の計測を中止すれば、誤ったイオン電流Ｉc の測定値を用いて微粒子量の検出を行なうことがない。
【００９１】
上記の実施形態では、微粒子センサ１００には、空気供給孔１５５を設け、空気供給部８０からの空気を供給したが、微粒子センサ１００は、こうした外部からの空気の強制的な流れを用いないものとしてもよい。例えば特開２０１６−６１７６７号公報に記載された粒子検知システムの構成を採用し、この回路部２００に本願のイオン電流測定回路７４および制御部６０を含む電気回路部７０の構成を適用することも可能である。また、微粒子センサ１００としては、第２の電極１３２がない構成とすることも可能である。第２の電極１３２は、微粒子に付着しなかった陽イオンを、微粒子センサ１００の外部に排出せず回収するために設けられているが、コロナ放電を行なう第１の電極１１２での放電により生成される陽イオンの量や、排ガスＥＧの流路などを工夫することにより、微粒子に付着しない陽イオンの排出を抑制することができる。
【００９２】
上記実施形態では、高電圧を微粒子センサ１００の第１の電極１１２に付与するか否かおよび変換回路としてのオペアンプ３５にオフセット電圧Ｖosを付与するか否かは、制御部６０が自ら決定している。これに対して、これらの付与の切替を自律的に行なう回路を設け、その状態を制御部６０が検出しこれに合せて、検出信号Ｖion による微粒子量の検出とセンサ異常などの判定とを行なう構成としても差し支えない。
【００９３】
上述した実施形態では、異常の発生は車両制御部４２内のダイアグノーシスにフラグの値を出力し、これを記録するものとしたが、単にインスツルメントパネルに表示するだけでも差し支えない。また、外部への報知は行なわず、ダイアグノーシスにおいて記録するだけでも差し支えない。また、異常の内容により対応を変更することも差し支えない。フラグＦｃ＝１、つまり電気回路部７０の回路基板の絶縁劣化の場合には、微粒子の測定を行なう回路自体の異常であるため、これを運転者に報知するものとし、フラグＦｓ≠０の場合には運転者への報知は行なわないといったように、両者の対応を変えても良い。
【００９４】
図５に示した処理では、検出信号Ｖion の電圧が所定値Ｖt1（実施形態では１．５Ｖ）未満であれば、回路が絶縁劣化しているとして、フラグＦｃに値１をセットした後、ステップＳ１５０以下の処理・判断は行なっていないが、検出信号Ｖion の電圧が所定値Ｖt1未満であっても、フラグＦｃを値１に設定した後、処理をステップＳ１５０に移行させて、微粒子センサ１００の絶縁劣化や短絡を検出するものとしてもよい。更に、回路を工夫して、微粒子センサ１００の第１の電極１１２の配線の断線検出を併せ行なうものとしても良い。
【００９５】
図５に示した処理では、異常検出の際にコロナ放電を停止したが、コロナ放電を行なう回路を、電気回路部７０とは全く別体に設けている場合には、例えば内燃機関４０を停止した状態では、コロナ放電を行ないながら、回路異常の検出を行なうことも可能である。内燃機関４０を停止して煤が出ない状態であれば、微粒子の排出は行なわれないので、イオン電流Ic はないものとして扱えからである。
【００９６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の態様で実施できることは勿論である。実施形態の中でハードウェアにより実施している部分は、ソフトウェアによって置き換えことも可能である。例えば制御部６０、コロナ電流測定回路７３が検出する合計電流Ｉall を一定にするように放電電圧制御回路７５を制御しているが、合計電流Ｉall を一定にするようなフィードバック回路をハードウェアにより実現することは容易である。また、負電圧生成回路３９は、制御部６０の出力ポートＱ４を用いず、単独でマイナスの電圧を出力するＤＣ／ＤＣコンバータなどにより実現してもよい。他方、オフセット電圧Ｖosは、制御部６０がＤ／Ａコンバータを介して出力するものとし、その電圧を、制御部６０がソフトウェアにより設定することも可能である。
【符号の説明】
【００９７】
１０…微粒子検出装置
１２…第３の整流回路
２０…ケーブル
２１…第１の配線
２２…第２の配線
２３…信号線
２４…空気供給管
２５…セラミックパイプ
３０…センサ駆動部
３１…ガス流路
３５〜３８…オペアンプ
３９…負電圧生成回路
４０…内燃機関
４１…フィルタ装置
４２…車両制御部
４３…燃料供給部
４４…バッテリ
４６…電源部
５０…車両
６０…制御部
６１…燃料配管
６２…排ガス配管
７０…電気回路部
７１…ドライバ
７２…絶縁トランス
７３…コロナ電流測定回路
７４…イオン電流測定回路
７５…放電電圧制御回路
７６…トランス駆動回路
８０…空気供給部
８１…第１の整流回路
８２…第２の整流回路
８３，８４…ショート保護用抵抗
９１〜９４，９６…配線
９５…入力ライン
１００…微粒子センサ
１００ｅ…先端部
１００ｒ…後端部
１１０…イオン発生部
１１１…イオン発生室
１１２…第１の電極
１２０…排ガス帯電部
１２１…帯電室
１２４…ノズル
１３０…イオン捕捉部
１３１…捕捉室
１３２…第２の電極
１３４…ガス流路
１３５…排出孔
１４２…隔壁
１４５…流入孔
１５５…空気供給孔
２００…回路部
ＡＤＣ１…アナログ入力ポート
Ｃ２１，Ｃ２２…コンデンサ
ＣＳ…ケーシング
Ｄ２１，２２，２４…ダイオード
Ｄ２３…ツェナーダイオード
ＥＣ…等価回路
ＰＧＬ…一次側グランド
ＰＴ１…センタタップ
ＰＴ２，ＰＴ３…タップ
Ｑ１，Ｑ３，Ｑ４…出力ポート
Ｒ０…抵抗器
Ｒ１…シャント抵抗器
Ｒ３〜Ｒ９，Ｒ１１〜Ｒ１３，Ｒ２１〜Ｒ２４…抵抗器
Ｒｃ，Ｒｐ，Ｒｔ…絶縁抵抗
Ｓ…煤
ＳＧＬ…二次側グランド
Ｔｒ…トランジスタ
Ｔｒ１１…トランジスタ
Ｔｒ２１…トランジスタ
【図１Ａ】
2019020349.tif 000003
【図１Ｂ】
2019020349.tif 000004
【図２】
2019020349.tif 000005
【図３】
2019020349.tif 000006
【図４】
2019020349.tif 000007
【図５】
2019020349.tif 000008
【図６】
2019020349.tif 000009
【図７】
2019020349.tif 000010