(57)【要約】【課題】粒子状物質の堆積量を速やか、かつ正確に検出することができる粒子状物質検出装置及び粒子状物質検出方法を提供すること。【解決手段】粒子状物質検出装置１は、粒子量検出手段２、コントロールユニット４及び加熱手段３とを備えている。粒子量検出手段２は、粒子状物質を堆積させる被堆積部と、被堆積部上に配置された一対の対向電極とを備えている。粒子量検出手段２は、被堆積部に粒子状物質が堆積することによる電気的特性の変化に応じて電気信号の出力を変化させる。コントロールユニット４は、電気信号を基に、被堆積部における粒子状物質の堆積量を判定する。加熱手段３は、被堆積部に堆積した粒子状物質を加熱する。粒子状物質検出装置１は、加熱手段３によって、被堆積部に堆積した粒子状物質を、１００℃〜６００℃に加熱した状態で、粒子状物質の堆積量を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（５）から排出される排ガスに含まれる粒子状物質（６）の一部を堆積させる被堆積部（２１１）と、該被堆積部（２１１）上に互いに離れて配置された一対の対向電極（２２）とを備えており、上記被堆積部（２１１）に上記粒子状物質（６）が堆積することによる電気的特性の変化に応じて電気信号の出力を変化させる粒子量検出手段（２）と、
該粒子量検出手段（２）によって出力された上記電気信号を基に、上記被堆積部（２１１）における上記粒子状物質（６）の堆積量を判定するコントロールユニット（４）と、
上記被堆積部（２１１）に堆積した上記粒子状物質（６）を加熱するための加熱手段（３）とを備えており、
該加熱手段（３）によって、上記被堆積部（２１１）に堆積した上記粒子状物質（６）を、１００℃〜６００℃に加熱した状態で、上記粒子状物質（６）の上記堆積量を検出することを特徴とする粒子状物質検出装置（１）。
【請求項２】
上記粒子量検出手段（２）は、上記一対の対向電極（２２）間における電気抵抗の変化に応じて上記電気信号の出力を変化させることを特徴とする請求項１に記載の粒子状物質検出装置（１）。
【請求項３】
上記加熱手段（３）によって上記粒子状物質（６）を加熱した状態において、上記粒子量検出手段（２）が出力する電気信号の最大値を基に、上記コントロールユニット（４）によって、上記被堆積部（２１１）における上記粒子状物質（６）の堆積量を判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の粒子状物質検出装置（１）。
【請求項４】
上記コントロールユニット（４）は、上記粒子量検出手段（２）によって出力された電気信号と、上記被堆積部（２１１）に堆積した上記粒子状物質（６）の堆積量との関係を示した堆積量関係データを有しており、該堆積量関係データを用いて、電気信号から、上記堆積量を算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の粒子状物質検出装置（１）。
【請求項５】
上記コントロールユニット（４）は、上記被堆積部（２１１）に堆積した上記粒子状物質（６）の堆積量と、排ガスに含まれる粒子状物質（６）の総排出量との関係を示した排出量関係データを有しており、該排出量関係データを用いて、上記堆積量から、上記総排出量を算出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の粒子状物質検出装置（１）。
【請求項６】
上記加熱手段（３）は、上記被堆積部（２１１）に堆積した上記粒子状物質（６）を除去するためのヒータを兼ねていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の粒子状物質検出装置（１）。
【請求項７】
内燃機関（５）から排出される排ガスに含まれる粒子状物質（６）の一部を堆積させる被堆積部（２１１）と、該被堆積部（２１１）上に互いに離れて配置された一対の対向電極（２２）とを備えており、上記被堆積部（２１１）に上記粒子状物質（６）が堆積することによる電気的特性の変化に応じて電気信号を出力する粒子量検出手段（２）と、
該粒子量検出手段（２）によって出力された電気信号を基に、上記被堆積部（２１１）に堆積した上記粒子状物質（６）の堆積量を判定するコントロールユニット（４）と、
上記被堆積部（２１１）に堆積した上記粒子状物質（６）を加熱するための加熱手段（３）とを備えた粒子状物質検出装置（１）を用いて、上記被堆積部（２１１）に堆積した上記粒子状物質（６）の堆積量を検出する方法であって、
上記粒子量検出手段（２）の上記被堆積部（２１１）に粒子状物質（６）を堆積させ、
上記被堆積部（２１１）に堆積した粒子状物質（６）を上記加熱手段（３）によって１００℃〜６００℃に加熱した状態で、上記一対の対向電極（２２）間の電気抵抗値の変化に応じた電気信号を上記粒子量検出手段（２）によって出力し、
上記電気信号を基に上記被堆積部（２１１）に堆積した上記粒子状物質（６）の堆積量を検出することを特徴とする粒子状物質検出方法。
【請求項８】
上記粒子量検出手段（２）は、上記一対の対向電極（２２）間における電気抵抗の変化に応じて上記電気信号の出力を変化させることを特徴とする請求項７に記載の粒子状物質検出方法。
【請求項９】
上記加熱手段（３）によって上記粒子状物質（６）を加熱した状態において、上記粒子量検出手段（２）が出力する電気信号の最大値を基に、上記コントロールユニット（４）によって、上記被堆積部（２１１）における上記粒子状物質（６）の堆積量を判定することを特徴とする請求項７又は８に記載の粒子状物質検出方法。
【請求項１０】
上記コントロールユニット（４）は、上記粒子量検出手段（２）によって出力された上記電気信号と、上記被堆積部（２１１）に堆積した上記粒子状物質（６）の上記堆積量との関係を示した堆積量関係データを有しており、該堆積量関係データを用いて、電気信号から、上記堆積量を算出することを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の粒子状物質検出方法。
【請求項１１】
上記コントロールユニット（４）は、上記被堆積部（２１１）に堆積した上記粒子状物質（６）の堆積量と、排ガスに含まれる粒子状物質（６）の総排出量との関係を示した排出量関係データを有しており、該排出量関係データを用いて、上記堆積量から、上記総排出量を算出することを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一項に記載の粒子状物質検出方法。
【請求項１２】
上記加熱手段（３）として、上記被堆積部（２１１）に堆積した上記粒子状物質（６）を除去するためのヒータを用いることを特徴とする請求項７〜１１のいずれか一項に記載の粒子状物質検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関から発生した排ガスに含まれる粒子状物質の量を検出する粒子状物質検出装置、及びこれを用いた粒子状物質検出方法。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気管には、排ガスに含まれる粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ：ＰＭ）を捕集する排ガス浄化装置が設けられている。この排ガス浄化装置は、排ガスに含まれる粒子状物質の量を検出するＰＭセンサを有する粒子状物質検出装置を備えており、この粒子状物質検出装置によって得られた情報を基に、排ガス浄化装置の故障検知が行われている。
【０００３】
排ガス浄化装置に用いられる粒子状物質検出装置としては、例えば、特許文献１及び特許文献２に示された粒子状物質検出装置がある。特許文献１の粒子状物質検出装置は、一対の対向電極を備えており、粒子状物質の濃度を検出するためのＰＭセンサに粒子状物質が堆積することにより、静電容量が変化することを利用して排ガスに含まれる粒子状物質の量を検出しようとするものである。
【０００４】
特許文献２の粒子状物質検出装置は、粒子状物質中に含まれる煤が、電気導電性を有していることを利用しており、煤を捕獲する多孔質の導電性物質で構成された検出電極と、上記検出電極に配設され、検出電極の電気抵抗を測定する少なくとも一対の対向電極とで構成されるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−８９７９１号公報
【特許文献２】特開２００６−２６６９６１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、特許文献１及び特許文献２に示された粒子状物質検出装置には以下の課題がある。
特許文献１及び特許文献２の粒子状物質検出装置においては、排ガスが流通する排気管内にＰＭセンサを配置し、粒子状物質をＰＭセンサに堆積させることにより、粒子状物質の堆積量を検出している。ＰＭセンサは、一対の対向電極間を繋ぐように堆積した粒子状物質により、一対の対向電極間の電気的特性が変化することで出力を変化させるよう構成されている。このとき、ＰＭセンサ上における粒子状物質の堆積量が少ないと、一対の対向電極間を繋ぐように粒子状物質が堆積していたとしても、電気的特性の変化量が小さくなり、ＰＭセンサの出力に変化が生じにくい。
【０００７】
また、一対の対向電極と離れてＰＭセンサ上に点在し対向電極と電気的に接続されていない粒子状物質は、一対の対向電極間の電気的特性の変化に寄与せず検出されない。そのため、ＰＭセンサ上に十分な粒子状物質が堆積するまでの間は、正確な堆積量を検出することができない。
また、粒子状物質には、電気抵抗値の大きい低導電性粒子状物質が含まれている。この低導電性粒子状物質は、通常の粒子状物質に比べて導電性が低いため、ＰＭセンサ上に堆積しても粒子状物質の堆積量として正確に検出されない。
【０００８】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、粒子状物質の堆積量を速やか、かつ正確に検出することができる粒子状物質検出装置及びこれを用いた粒子状物質検出方法を示すものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、内燃機関から排出される排ガスに含まれる粒子状物質の一部を堆積させる被堆積部と、該被堆積部上に互いに離れて配置された一対の対向電極とを備えており、上記被堆積部に上記粒子状物質が堆積することによる電気的特性の変化に応じて電気信号の出力を変化させる粒子量検出手段と、
該粒子量検出手段によって出力された上記電気信号を基に、上記被堆積部における上記粒子状物質の堆積量を判定するコントロールユニットと、
上記被堆積部に堆積した上記粒子状物質を加熱するための加熱手段とを備えており、
該加熱手段によって、上記被堆積部に堆積した上記粒子状物質を、１００℃〜６００℃に加熱した状態で、上記粒子状物質の上記堆積量を検出することを特徴とする粒子状物質検出装置にある。
【００１０】
また、本発明の他の態様は、内燃機関から排出される排ガスに含まれる粒子状物質の一部を堆積させる被堆積部と、該被堆積部上に互いに離れて配置された一対の対向電極とを備えており、上記被堆積部に上記粒子状物質が堆積することによる電気的特性の変化に応じて電気信号を出力する粒子量検出手段と、
該粒子量検出手段によって出力された上記電気信号を基に、上記被堆積部に堆積した上記粒子状物質の堆積量を判定するコントロールユニットと、
上記被堆積部に堆積した上記粒子状物質を加熱するための加熱手段とを備えた粒子状物質検出装置を用いて、上記被堆積部に堆積した上記粒子状物質の堆積量を検出する方法であって、
上記粒子量検出手段の上記被堆積部に上記粒子状物質を堆積させ、
上記被堆積部に堆積した上記粒子状物質を上記加熱手段によって１００℃〜６００℃に加熱した状態で、上記一対の対向電極間の電気抵抗値の変化に応じた電気信号を上記粒子量検出手段によって出力し、
上記電気信号を基に上記被堆積部に堆積した上記粒子状物質の堆積量を検出することを特徴とする粒子状物質検出方法にある。
【発明の効果】
【００１１】
上記粒子状物質検出装置は、上記加熱手段を備えており、該加熱手段によって、上記被堆積部に堆積した上記粒子状物質を、１００℃〜６００℃に加熱した状態で、上記粒子状物質の上記堆積量を検出するよう構成されている。これにより、上記被堆積部に堆積した上記堆積量を精度良く検出することができる。
【００１２】
すなわち、上記粒子状物質は、加熱されることにより、粒子状物質に含まれる炭素の結晶性が向上し、電気抵抗が低下するという特性を有している。そのため、上記被堆積部に堆積した上記粒子状物質を加熱して、上記粒子状物質の電気抵抗を低下させることによって、上記粒子状物質の堆積量が少ない場合であっても、上記一対の対向電極間における電気的特性の変化量を増大させることができる。
【００１３】
特に、内燃機関の始動初期や低負荷運転中には、粒径が小さく、かつ結晶性が低い低導電性粒子状物質が含まれている。この低導電性粒子状物質は、他の粒子状物質に比べて電気抵抗が大きく導電性が低いため、上記被堆積部に堆積しても上記一対の対向電極間の電気特性に影響を与えにくい。上記粒子状物質検出装置においては、上記加熱手段によって低導電性粒子状物質を加熱することにより、低導電性粒子状物質の電気抵抗を低下させることができる。そのため、上記低導電性粒子状物質が、上記一対の対向電極間の電気特性の変化に寄与することができる。これにより、上記被堆積部に堆積した上記粒子状物質をより多く、上記一対の対向電極間の電気特性の変化に寄与させることができる。それゆえ、これまで上記堆積量の検出が難しかった内燃機関の始動初期や低負荷運転中においても速やかかつ正確に上記堆積量を検出することができる。
【００１４】
また、上記被堆積部に堆積した上記粒子状物質を加熱することにより、上記粒子状物質と共に付着した水分や揮発成分を蒸発させることができる。そのため、水分や揮発成分により、上記一対の対向電極間の電気特性が影響を受けることを防止できる。それゆえ、上記堆積量の検出精度をより高めることができる。
【００１５】
上記粒子状物質検出方法は、上述のごとく、上記被堆積部に堆積した上記粒子状物質を上記加熱手段によって１００℃〜６００℃に加熱した状態で、上記一対の対向電極間の電気抵抗値の変化に応じた上記電気信号を上記粒子量検出手段によって出力する。そのため、速やかかつ正確に上記粒子状物質の上記堆積量を検出することができる。
【００１６】
以上のごとく、上記粒子状物質検出装置及び上記粒子状物質検出方法によれば、粒子状物質の堆積量を速やか、かつ正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例１における、粒子状物質検出装置を備えた内燃機関を示す説明図。
【図２】実施例１における、粒子量検出手段を示す説明図。
【図３】実施例１における、加熱前の粒子状物質を示す説明図。
【図４】実施例１における、加熱後の粒子状物質を示す説明図。
【図５】実施例１における、電気信号の出力の大きさと、捕集時間との関係を示すグラフ。
【図６】確認例における、電位信号の出力の大きさと、捕集時間との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
上記粒子量検出手段及び上記粒子量検出方法において、上記粒子量検出手段は、上記一対の対向電極間における電気抵抗の変化に応じて上記電気信号の出力を変化させることが好ましい。上記一対の対向電極間における電気抵抗値の変化を利用する電気抵抗式の上記粒子量検出手段は、他の形式の粒子量検出手段と比べて上記粒子状物質の検出精度が高く、ばらつきが少ない。したがって、上記粒子状物質の堆積量の検出精度をより向上することができる。
【００１９】
また、上記加熱手段によって粒子状物質を加熱した状態において、上記粒子量検出手段が出力する上記電気信号の最大値を基に、上記コントロールユニットによって、上記被堆積部における粒子状物質の堆積量を判定することが好ましい。上記粒子状物質を加熱した際には、電気抵抗が低下するが、加熱を継続すると再び電気抵抗が増大する。そのため、上記粒子状物質の電気抵抗が最も低下した状態、つまり上記電気信号が最大となる状態において、上記粒子状物質の堆積量を判定することにより、上記粒子状物質の検出精度をより向上させることができる。
【００２０】
また、上記加熱手段における加熱温度は、１００℃〜６００℃に設定してある。上記加熱手段による加熱温度が１００℃未満の場合、水分や揮発成分の蒸発に時間がかかり、水分や揮発成分が残留するおそれがある。また、上記加熱手段による加熱温度が６００℃を超える場合、上記粒子状物質が燃焼し始めるため、上記粒子状物質の上記堆積量を正確に検出することができない。
【実施例】
【００２１】
（実施例１）
上記粒子状物質検出装置にかかる実施例について、図１〜図５を参照して説明する。
図１及び図２に示すごとく、粒子状物質検出装置１は、粒子量検出手段２、コントロールユニット４及び加熱手段３とを備えている。粒子量検出手段２は、内燃機関５から排出される排ガスに含まれる粒子状物質６（図３）の一部を堆積させる被堆積部２１１と、被堆積部２１１上に互いに離れて配置された一対の対向電極２２とを備えている。粒子量検出手段２は、被堆積部２１１に粒子状物質６が堆積することによる電気的特性の変化に応じて電気信号の出力を変化させる。コントロールユニット４は、粒子量検出手段２によって出力された電気信号を基に、被堆積部２１１における粒子状物質６の堆積量を判定する。加熱手段３は、被堆積部２１１に堆積した粒子状物質６を加熱する。
粒子状物質検出装置１は、加熱手段３によって、被堆積部２１１に堆積した粒子状物質６を、１００℃〜６００℃に加熱した状態で、粒子状物質６の堆積量を検出する。
【００２２】
以下、さらに詳細に説明する。
図１に示すごとく、粒子状物質検出装置１は、自動車に搭載された内燃機関５から、排気管５２を通じて排出される排ガスに含まれる粒子状物質６を検出するためのものである。本例の内燃機関５は、過給器５１を搭載したディーゼルエンジンである。また、内燃機関５に接続された排気管５２には、酸化触媒５３（ＤＯＣ）及びパティキュレートフィルタ５４（ＤＰＦ）を備えた浄化システム５５が設けられている。
【００２３】
粒子状物質検出装置１は、排ガスに含まれる粒子状物質６の量を検出する粒子量検出手段２と、粒子量検出手段２から出力された電気信号を受信するコントロールユニット４とを備えている。
【００２４】
図１及び図２に示すごとく、粒子量検出手段２は、排気管５２における浄化システム５５の下流側に設けてある。粒子量検出手段２は、粒子状物質６の量を検出するＰＭセンサであり、粒子状物質６の一部を捕集する捕集部２１と、捕集部２１を加熱する加熱手段３とを備えている。
【００２５】
図２に示すごとく、捕集部２１は、排ガス中の粒子状物質６を堆積させる被堆積部２１１と、被堆積部２１１上に互いに離れて配置された一対の対向電極２２とを備えている。被堆積部２１１は、略長方形の板状をなしており、絶縁性材料によって形成されている。一対の対向電極２２は、導電性材料からなり、被堆積部２１１の表面に形成されている。一対の対向電極２２は、被堆積部２１１における長手方向と平行に形成された電極基部２２１と、電極基部２２１から長手方向と直交して延設された複数の櫛歯部２２２とをそれぞれ有している。各対向電極２２は、電極基部２２１が互いに向かい合うように配置されると共に、一方の対向電極２２における櫛歯部２２２の間に、他方の対向電極２２における櫛歯部２２２が入り込むように配置されている。
【００２６】
被堆積部２１１に粒子状物質６が堆積し、一対の対向電極２２の間が粒子状物質６によって導通されることで、一対の対向電極２２間の電気抵抗値が低減する。一対の対向電極２２の間には電圧が印加されており、一対の対向電極２２間の電気抵抗値の変化に伴い、対向電極２２間を流れる電気信号としての電流量が変化する。これにより、粒子量検出手段２からコントロールユニット４へと出力される電流値が変化する。つまり、粒子量検出手段２から出力される電流値は、被堆積部２１１における粒子状物質６の堆積量に応じて変化するものであり、粒子状物質６の堆積量に関する情報を有するものである。コントロールユニット４は、シャント抵抗を備えており、出力された電流値とシャント抵抗の積で算出される電圧をＥＣＵ７（エンジンコントロールユニット）へと出力する。
【００２７】
図２に示すごとく、加熱手段３は、電源３３から供給される電流を流通することで発熱する熱線３１と、熱線３１が配設された絶縁性材料からなる加熱基部３２とを有している。加熱手段３は、被堆積部２１１における一対の対向電極２２が配置された側と反対側に、被堆積部２１１と積層して配置されている。粒子状物質６と共に捕集部２１に捕集された水分や揮発成分を除去するための予備加熱と、捕集部２１に捕集された粒子状物質６を除去するための高温加熱とを行うように構成されている。
【００２８】
予備加熱の温度は、１００℃〜６００℃に設定することができる。本例においては、予備加熱の温度を４００℃とした。予備加熱は、被堆積部２１１に粒子状物質６が堆積し、粒子量検出手段２によって粒子状物質６の堆積量を検出する前から検出を完了するまでの間で行われる。また、予備加熱の温度を４００℃〜６００℃とした場合、粒子状物質６に含まれるカーボンの結晶性を効率よく向上することができる。
【００２９】
また、高温加熱の温度は、８００℃に設定してある。高温加熱は、粒子状物質６の堆積量を検出した後や、被堆積部２１１に粒子状物質６が十分堆積せずに内燃機関５の運転が停止した場合等に、新たに粒子状物質６を堆積させる前のタイミングにおいて行われる。
【００３０】
本例のコントロールユニット４は、加熱手段３による加熱の制御と、電気信号の出力に基づいて被堆積部２１１における粒子状物質６の堆積量及び、捕集時間中に排出された粒子状物質６の総排出量の算出を行う。
本例において、コントロールユニット４による加熱手段３の制御は、電気信号の出力から算出された電圧に基づいて行われる。コントロールユニット４は、算出された電圧が所定の目標電圧Ｖ（図５）に到達すると、加熱手段３によって粒子状物質６を予備加熱温度に加熱する。
【００３１】
コントロールユニット４は、電気信号の出力と被堆積部２１１における粒子状物質６の堆積量との関係を示した堆積量関係データと、被堆積部２１１における粒子状物質６の堆積量と排ガスに含まれる粒子状物質６の総排出量との関係を示した排出量関係データとを記憶している。堆積量関係データ及び排出量関係データは、内燃機関５において確認試験を実施し、予め求めたものである。コントロールユニット４は、電気信号の出力を基に堆積量関係データを用いて粒子状物質６の堆積量を算出する。そして、算出された堆積量を基に排出量関係データを用いて粒子状物質６の総排出量を算出することができる。これにより、算出された粒子状物質６の総排出量が、コントロールユニット４に出力される。
【００３２】
次に、粒子状物質検出装置１を用いた粒子状物質検出方法について一例を説明する。
図５は、縦軸を粒子量検出手段２における電気信号の出力から算出された電圧とし、横軸を粒子量検出手段２によって粒子状物質６を捕集した捕集時間とした電気信号の出力と捕集時間との関係を示すグラフである。実線Ｌ１に示すごとく、粒子状物質６の捕集を開始した後、しばらくの間は、電気信号の出力に変動がみられないが、捕集時間の経過に伴って被堆積部２１１における粒子状物質の堆積量が増大する。捕集時間がＳ１を過ぎると電気信号の出力が徐々に上昇する。図３に示すごとく、電気信号の出力が目標電圧Ｖに到達した時点においては、被堆積部２１１に粒子状物質６の一部が一対の対向電極２２を繋ぐように堆積している。また、粒子状物質６の一部は、結晶性が低く、電気抵抗の高い低導電性粒子状物質６１である。低導電性粒子状物質６１は、電気抵抗が高く、一対の対向電極２２間における電気抵抗への影響が小さい。また、一対の対向電極２２を繋ぐように堆積した粒子状物質６の周囲には、一対の対向電極２２と電気的に接続されていない粒子状物質６が存在している。
【００３３】
電気信号の出力が目標電圧Ｖに到達すると、コントロールユニット４は、加熱手段３を作動させる。図４に示すごとく、加熱手段３によって粒子状物質６が加熱されると、粒子状物質６に含まれるカーボンの結晶性が向上し、粒子状物質６の電気抵抗が低下する。これにより、低導電性粒子状物質６１の電気抵抗も低下し、他の粒子状物質６と同様に、一対の対向電極２２間における電気抵抗に寄与することができる。
【００３４】
このように、粒子状物質６の抵抗値を低減すると共に、一対の対向電極２２の間の電気抵抗に寄与する粒子状物質６の数を増大させることにより、粒子量検出手段２から出力される電気信号が増大する。尚、加熱手段３による加熱状態を維持すると熱泳動の影響によって電気信号の出力が低下していく。本例においては、粒子状物質６を加熱した状態において出力された電圧が最大値Ｖｍとなった際の電気信号を基に、コントロールユニット４によって、被堆積部２１１における粒子状物質６の堆積量を判定する。
【００３５】
次に、本例の作用効果について説明する。
粒子状物質検出装置１は、加熱手段３を備えており、加熱手段３によって、被堆積部２１１に堆積した粒子状物質６を、１００℃〜６００℃に加熱した状態で、粒子状物質６の堆積量を検出するよう構成されている。これにより、被堆積部２１１に堆積した堆積量を精度良く検出することができる。
【００３６】
すなわち、粒子状物質６は、加熱されることにより、粒子状物質６に含まれる炭素の結晶性が向上し、電気抵抗が低下するという特性を有している。そのため、被堆積部２１１に堆積した粒子状物質６を加熱して、粒子状物質６の電気抵抗を低下させることによって、粒子状物質６の堆積量が少ない場合であっても、一対の対向電極２２間における電気的特性の変化量を増大させることができる。
【００３７】
特に、内燃機関５の始動初期や低負荷運転中には、粒径が小さく、かつ結晶性が低い低導電性粒子状物質６１が含まれている。この低導電性粒子状物質６１は、他の粒子状物質６に比べて電気抵抗が大きく導電性が低いため、被堆積部２１１に堆積しても一対の対向電極２２間の電気特性に影響を与えにくい。粒子状物質検出装置１においては、加熱手段３によって低導電性粒子状物質６１を加熱することにより、低導電性粒子状物質６１の電気抵抗を低下させることができる。そのため、低導電性粒子状物質６１が、一対の対向電極２２間の電気特性の変化に寄与させることができる。これにより、被堆積部２１１に堆積した粒子状物質６をより多く、一対の対向電極２２間の電気特性に寄与させることができる。それゆえ、これまで堆積量の検出が難しかった内燃機関５の始動初期や低負荷運転中においても速やかかつ正確に堆積量を検出することができる。
【００３８】
また、被堆積部２１１に堆積した粒子状物質６を加熱することにより、粒子状物質６と共に付着した水分や揮発成分を蒸発させることができる。これにより、水分や揮発成分により、一対の対向電極２２間の電気特性が影響を受けることを防止できる。それゆえ、堆積量の検出精度をより高めることができる。
【００３９】
また、粒子状物質検出方法は、上述のごとく、被堆積部２１１に堆積した粒子状物質６を加熱手段３によって１００℃〜６００℃に加熱した状態で、一対の対向電極２２間の電気抵抗値の変化に応じた電気信号を粒子量検出手段２によって出力する。そのため、速やかかつ正確に堆積量を検出することができる。
【００４０】
また、粒子量検出手段２は、一対の対向電極２２間における電気抵抗の変化に応じて電気信号の出力を変化させる。一対の対向電極２２間における電気抵抗値の変化を利用する電気抵抗式の粒子量検出手段２は、他の形式の粒子量検出手段２と比べて粒子状物質６の検出精度が高く、ばらつきが少ない。したがって、粒子状物質６の検出精度をより向上させることができる。
【００４１】
また、加熱手段３によって粒子状物質６を加熱した状態において、粒子量検出手段２が出力する電気信号の最大値を基に、コントロールユニット４によって、被堆積部２１１における粒子状物質６の堆積量を判定する。粒子状物質６を加熱した際に、電気抵抗の低下がピークを超えると、熱泳動が生じ、再び電気抵抗が増大する。そのため、粒子状物質６の電気抵抗が最も低下した状態、つまり電気信号が最大となる状態において、粒子状物質６の堆積量を判定することにより、粒子状物質６の検出精度をより向上することができる。
【００４２】
また、コントロールユニット４は、粒子量検出手段２によって出力された電気信号と、被堆積部２１１に堆積した粒子状物質６の堆積量との関係を示した堆積量関係データを有しており、堆積量関係データを用いて、電気信号から、堆積量を算出する。そのため、電気信号から堆積量を容易に算出することができる。
【００４３】
また、コントロールユニット４は、被堆積部２１１に堆積した粒子状物質６の堆積量と、排ガスに含まれる粒子状物質６の総排出量との関係を示した排出量関係データを有しており、排出量関係データを用いて、堆積量から、総排出量を算出する。そのため、粒子状物質６の堆積量から内燃機関５における粒子状物質６の総排出量を算出することができる。これにより、内燃機関５や、排ガスに含まれる粒子状物質６を除去する浄化システム５５の制御をより緻密に行うことが可能となり、粒子状物質６の排出による環境負荷を低減することができる。
【００４４】
また、加熱手段３は、被堆積部２１１に堆積した粒子状物質６を除去するためのヒータを兼ねている。そのため、粒子状物質６の加熱と除去をヒータによって行うことができる。これにより、粒子状物質検出装置１の構成をシンプルにすることができる。
【００４５】
以上のごとく、粒子状物質検出装置１及び粒子状物質検出方法によれば、粒子状物質６の堆積量を速やか、かつ正確に検出することができる。
【００４６】
（確認試験）
本確認試験は、粒子状物質検出装置１における粒子量検出手段２から出力された電圧と、粒子状物質６の堆積時間との関係を、実施例及び比較例を用いて確認した。
比較例は、加熱手段３による粒子状物質６の加熱を行わない場合の粒子状物質検出装置１である。尚、加熱手段３による加熱を行わないこと以外は上記実施例１の粒子状物質検出装置１と同様である。
実施例は、上記実施例１に示した粒子状物質検出装置１である。
【００４７】
図６は、縦軸を粒子量検出手段２から出力された電圧とし、横軸を被堆積部２１１における粒子状物質６を堆積させた堆積時間を示すものである。堆積時間は、５０秒、１００秒、１５０秒、２００秒、３００秒及び４００秒とした。また、ポイントＡ１〜ポイントＡ６は、実施例の各堆積時間に出力された電気信号から算出された出力電圧を示すものである。また、ポイントＢ１〜ポイントＢ６は、比較例の各堆積時間に出力された電気信号から算出された出力電圧を示すものである。尚、内燃機関５の回転数等の運転条件は一定である。
【００４８】
図６のＢ１〜Ｂ３に示すごとく、比較例においては、堆積時間が５０秒〜１５０秒の間において出力電圧が検出されていない。また、堆積時間が２００秒〜４００秒の間においては、出力電圧が検出されており、時間が経過するにつれて出力電圧が大きくなっている。
図６の図Ａ１〜Ａ６に示すごとく、実施例においては、堆積時間が５０秒の時点で出力電圧が検出されている。そして、堆積時間が経過するにつれて出力電圧が大きくなっている。尚、いずれの堆積時間においても、実施例の出力電圧は、比較例の出力電圧よりも大きい。
このように、上記実施例１に示した粒子状物質検出装置１によれば、比較例に比べて、粒子状物質６の堆積量を速やか、かつ正確に検出することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１  粒子状物質検出装置
２  粒子量検出手段
２１１  被堆積部
２２  対向電極
３  加熱手段
４  コントロールユニット
５  内燃機関
６  粒子状物質
【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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