(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子状物質検出センサ（２）と、該粒子状物質検出センサ（２）に接続した制御回路部（４）とを備える粒子状物質検出システム（１）であって、
上記粒子状物質検出センサ（２）は、
排ガス中の粒子状物質が堆積する被堆積部（２０）と、
該被堆積部（２０）に設けられ、互いに離間した一対の電極（２１）と、
上記被堆積部（２０）を加熱するヒータ（２２）と、
該ヒータ（２２）に接続し該ヒータ（２２）に供給する電流の経路をなす一対のヒータ配線（２３）とを備え、
該一対のヒータ配線（２３）のうち少なくとも一方の上記ヒータ配線（２３）に、当該ヒータ配線（２３）の抵抗を測定するためのセンシング線（２４）が接続しており、
上記制御回路部（４）は、上記一対の電極（２１）間に堆積した上記粒子状物質の抵抗（ＲＰＭ）を測定し、その測定値を用いて上記排ガス中の上記粒子状物質の量を算出する測定モードと、上記ヒータ（２２）を発熱させ、上記被堆積部（２０）に堆積した上記粒子状物質を燃焼する燃焼モードと、を切り替え制御し、
上記制御回路部（４）は、上記測定モードと上記燃焼モードの少なくとも一方において、上記センシング線（２４）を用いて測定した上記ヒータ配線（２３）の抵抗ＲＷの値を使って、個々の上記ヒータ配線（２３）の抵抗ＲＷの和である配線抵抗（ＲＷab）を算出すると共に、上記ヒータ（２２）の抵抗であるヒータ抵抗ＲＨと上記配線抵抗（ＲＷab）との合計抵抗（ＲＳ）を測定し、該合計抵抗（ＲＳ）から上記配線抵抗（ＲＷab）を減算することにより上記ヒータ抵抗ＲＨを算出し、該ヒータ抵抗ＲＨの算出値を用いて上記ヒータ（２２）の温度を算出するよう構成されており、
上記制御回路部（４）は、上記ヒータ（２２）が経年劣化する前において互いに同じ温度で測定された、上記ヒータ抵抗ＲＨの値であるヒータ抵抗初期値ＲＨ０と、上記ヒータ配線（２３）の抵抗ＲＷの値である配線抵抗初期値ＲＷ０とを記憶しており、
上記制御回路部（４）は、上記排ガスを排出するエンジンを停止してから所定時間経過した後、上記ヒータ配線（２３）の抵抗ＲＷと上記ヒータ抵抗ＲＨとを測定し、下記式を用いて、上記ヒータ（２２）の劣化率ｋを算出する劣化率算出モードを行い、
ｋ＝（ＲＨ／ＲＷ）／（ＲＨ０／ＲＷ０）
上記制御回路部（４）は、上記燃焼モードと上記測定モードとの少なくとも一方において、上記劣化率ｋと上記ヒータ抵抗ＲＨとの算出値を用いて、上記ヒータ（２２）の温度を算出するよう構成されていることを特徴とする粒子状物質検出システム（１）。
【請求項２】
粒子状物質検出センサ（２）と、該粒子状物質検出センサ（２）に接続した制御回路部（４）とを備える粒子状物質検出システム（１）であって、
上記粒子状物質検出センサ（２）は、
排ガス中の粒子状物質が堆積する被堆積部（２０）と、
該被堆積部（２０）に設けられ、互いに離間した一対の電極（２１）と、
上記被堆積部（２０）を加熱するヒータ（２２）と、
該ヒータ（２２）に接続し該ヒータ（２２）に供給する電流の経路をなす一対のヒータ配線（２３）とを備え、
該一対のヒータ配線（２３）のうち少なくとも一方の上記ヒータ配線（２３）に、当該ヒータ配線（２３）の抵抗を測定するためのセンシング線（２４）が接続しており、
上記制御回路部（４）は、上記一対の電極（２１）間に堆積した上記粒子状物質の抵抗（ＲＰＭ）を測定し、その測定値を用いて上記排ガス中の上記粒子状物質の量を算出する測定モードと、上記ヒータ（２２）を発熱させ、上記被堆積部（２０）に堆積した上記粒子状物質を燃焼する燃焼モードと、を切り替え制御し、
上記制御回路部（４）は、上記測定モードと上記燃焼モードの少なくとも一方において、上記センシング線（２４）を用いて測定した上記ヒータ配線（２３）の抵抗ＲＷの値を使って、個々の上記ヒータ配線（２３）の抵抗ＲＷの和である配線抵抗（ＲＷab）を算出すると共に、上記ヒータ（２２）の抵抗であるヒータ抵抗ＲＨと上記配線抵抗（ＲＷab）との合計抵抗（ＲＳ）を測定し、該合計抵抗（ＲＳ）から上記配線抵抗（ＲＷab）を減算することにより上記ヒータ抵抗ＲＨを算出し、該ヒータ抵抗ＲＨの算出値を用いて上記ヒータ（２２）の温度を算出するよう構成されており、
上記制御回路部（４）は、上記ヒータ（２２）が経年劣化する前において互いに同じ温度で測定された、上記ヒータ抵抗ＲＨの値であるヒータ抵抗初期値ＲＨ０と、上記ヒータ配線（２３）の抵抗ＲＷの値である配線抵抗初期値ＲＷ０とを記憶しており、
上記制御回路部（４）は、上記排ガスを排出するエンジンを停止してから所定時間経過した後、上記ヒータ配線（２３）の抵抗ＲＷと上記ヒータ抵抗ＲＨとを測定し、下記式を用いて、上記ヒータ（２２）の劣化率ｋを算出する劣化率算出モードを行い、
ｋ＝（ＲＨ／ＲＷ）／（ＲＨ０／ＲＷ０）
上記制御回路部（４）は、上記劣化率ｋが予め定められた閾値を超えた場合には、上記ヒータ（２２）が故障していると判断するよう構成されていることを特徴とする粒子状物質検出システム（１）。
【請求項３】
粒子状物質検出センサ（２）と、該粒子状物質検出センサ（２）に接続した制御回路部（４）とを備える粒子状物質検出システム（１）であって、
上記粒子状物質検出センサ（２）は、
排ガス中の粒子状物質が堆積する被堆積部（２０）と、
該被堆積部（２０）に設けられ、互いに離間した一対の電極（２１）と、
上記被堆積部（２０）を加熱するヒータ（２２）と、
該ヒータ（２２）に接続し該ヒータ（２２）に供給する電流の経路をなす一対のヒータ配線（２３）とを備え、
該一対のヒータ配線（２３）のうち少なくとも一方の上記ヒータ配線（２３）に、当該ヒータ配線（２３）の抵抗を測定するためのセンシング線（２４）が接続しており、
上記制御回路部（４）は、上記一対の電極（２１）間に堆積した上記粒子状物質の抵抗（ＲＰＭ）を測定し、その測定値を用いて上記排ガス中の上記粒子状物質の量を算出する測定モードと、上記ヒータ（２２）を発熱させ、上記被堆積部（２０）に堆積した上記粒子状物質を燃焼する燃焼モードと、を切り替え制御し、
上記制御回路部（４）は、上記測定モードと上記燃焼モードの少なくとも一方において、上記センシング線（２４）を用いて測定した上記ヒータ配線（２３）の抵抗ＲＷの値を使って、個々の上記ヒータ配線（２３）の抵抗ＲＷの和である配線抵抗（ＲＷab）を算出すると共に、上記ヒータ（２２）の抵抗であるヒータ抵抗ＲＨと上記配線抵抗（ＲＷab）との合計抵抗（ＲＳ）を測定し、該合計抵抗（ＲＳ）から上記配線抵抗（ＲＷab）を減算することにより上記ヒータ抵抗ＲＨを算出し、該ヒータ抵抗ＲＨの算出値を用いて上記ヒータ（２２）の温度を算出するよう構成されており、
上記制御回路部（４）は、上記ヒータ（２２）が経年劣化する前において互いに同じ温度で測定された、上記ヒータ抵抗ＲＨの値であるヒータ抵抗初期値ＲＨ０と、上記ヒータ配線（２３）の抵抗ＲＷの値である配線抵抗初期値ＲＷ０とを記憶しており、
上記制御回路部（４）は、上記ヒータ（２２）と上記ヒータ配線（２３）とを同じ温度にした状態で、該ヒータ配線（２３）の抵抗ＲＷと上記ヒータ抵抗ＲＨとを測定し、下記式を用いて、上記ヒータ（２２）の劣化率ｋを算出する劣化率算出モードを行い、
ｋ＝（ＲＨ／ＲＷ）／（ＲＨ０／ＲＷ０）
上記制御回路部（４）は、上記燃焼モードと上記測定モードとの少なくとも一方において、上記劣化率ｋと上記ヒータ抵抗ＲＨとの算出値を用いて、上記ヒータ（２２）の温度を算出するよう構成されていることを特徴とする粒子状物質検出システム（１）。
【請求項４】
粒子状物質検出センサ（２）と、該粒子状物質検出センサ（２）に接続した制御回路部（４）とを備える粒子状物質検出システム（１）であって、
上記粒子状物質検出センサ（２）は、
排ガス中の粒子状物質が堆積する被堆積部（２０）と、
該被堆積部（２０）に設けられ、互いに離間した一対の電極（２１）と、
上記被堆積部（２０）を加熱するヒータ（２２）と、
該ヒータ（２２）に接続し該ヒータ（２２）に供給する電流の経路をなす一対のヒータ配線（２３）とを備え、
該一対のヒータ配線（２３）のうち少なくとも一方の上記ヒータ配線（２３）に、当該ヒータ配線（２３）の抵抗を測定するためのセンシング線（２４）が接続しており、
上記制御回路部（４）は、上記一対の電極（２１）間に堆積した上記粒子状物質の抵抗（ＲＰＭ）を測定し、その測定値を用いて上記排ガス中の上記粒子状物質の量を算出する測定モードと、上記ヒータ（２２）を発熱させ、上記被堆積部（２０）に堆積した上記粒子状物質を燃焼する燃焼モードと、を切り替え制御し、
上記制御回路部（４）は、上記測定モードと上記燃焼モードの少なくとも一方において、上記センシング線（２４）を用いて測定した上記ヒータ配線（２３）の抵抗ＲＷの値を使って、個々の上記ヒータ配線（２３）の抵抗ＲＷの和である配線抵抗（ＲＷab）を算出すると共に、上記ヒータ（２２）の抵抗であるヒータ抵抗ＲＨと上記配線抵抗（ＲＷab）との合計抵抗（ＲＳ）を測定し、該合計抵抗（ＲＳ）から上記配線抵抗（ＲＷab）を減算することにより上記ヒータ抵抗ＲＨを算出し、該ヒータ抵抗ＲＨの算出値を用いて上記ヒータ（２２）の温度を算出するよう構成されており、
上記制御回路部（４）は、上記ヒータ（２２）が経年劣化する前において互いに同じ温度で測定された、上記ヒータ抵抗ＲＨの値であるヒータ抵抗初期値ＲＨ０と、上記ヒータ配線（２３）の抵抗ＲＷの値である配線抵抗初期値ＲＷ０とを記憶しており、
上記制御回路部（４）は、上記ヒータ（２２）と上記ヒータ配線（２３）とを同じ温度にした状態で、該ヒータ配線（２３）の抵抗ＲＷと上記ヒータ抵抗ＲＨとを測定し、下記式を用いて、上記ヒータ（２２）の劣化率ｋを算出する劣化率算出モードを行い、
ｋ＝（ＲＨ／ＲＷ）／（ＲＨ０／ＲＷ０）
上記制御回路部（４）は、上記劣化率ｋが予め定められた閾値を超えた場合には、上記ヒータ（２２）が故障していると判断するよう構成されていることを特徴とする粒子状物質検出システム（１）。
【請求項５】
上記粒子状物質検出センサ（２）は、上記被堆積部（２０）と上記電極（２１）と上記ヒータ（２２）と上記ヒータ配線（２３）と上記センシング線（２４）とが形成されたセンサ素子（２９）と、上記被堆積部（２０）を露出させた状態で上記センサ素子（２９）を取り囲み、該センサ素子（２９）を保持する保持部（２６）とを備え、上記ヒータ（２２）は上記保持部（２６）内に配されておらず、上記センシング線（２４）と上記ヒータ配線（２３）との接続部（２７）は、上記保持部（２６）よりも上記ヒータ（２２）側に形成されてい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システム（１）。
【請求項６】
上記ヒータ（２２）は、上記一対のヒータ配線（２３）のいずれよりも抵抗が高い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システム（１）。
【請求項７】
上記制御回路部（４）は、上記ヒータ（２２）が経年劣化する前において互いに同じ温度で測定された、上記ヒータ抵抗ＲＨの値である上記ヒータ抵抗初期値ＲＨ０と、上記ヒータ配線（２３）の抵抗ＲＷの値である上記配線抵抗初期値ＲＷ０とを記憶しており、
上記制御回路部（４）は、上記排ガスを排出するエンジンを停止してから所定時間経過した後、上記ヒータ配線（２３）の抵抗ＲＷと上記ヒータ抵抗ＲＨとを測定し、下記式を用いて、上記ヒータ（２２）の上記劣化率ｋを算出する劣化率算出モードを行い、
ｋ＝（ＲＨ／ＲＷ）／（ＲＨ０／ＲＷ０）
上記制御回路部（４）は、上記燃焼モードと上記測定モードとの少なくとも一方において、上記劣化率ｋと上記ヒータ抵抗ＲＨとの算出値を用いて、上記ヒータ（２２）の温度を算出するよう構成されていることを特徴とする請求項２に記載の粒子状物質検出システム（１）。
【請求項８】
上記制御回路部（４）は、上記ヒータ（２２）が経年劣化する前において互いに同じ温度で測定された、上記ヒータ抵抗ＲＨの値である上記ヒータ抵抗初期値ＲＨ０と、上記ヒータ配線（２３）の抵抗ＲＷの値である上記配線抵抗初期値ＲＷ０とを記憶しており、
上記制御回路部（４）は、上記排ガスを排出するエンジンを停止してから所定時間経過した後、上記ヒータ配線（２３）の抵抗ＲＷと上記ヒータ抵抗ＲＨとを測定し、下記式を用いて、上記ヒータ（２２）の上記劣化率ｋを算出する劣化率算出モードを行い、
ｋ＝（ＲＨ／ＲＷ）／（ＲＨ０／ＲＷ０）
上記制御回路部（４）は、上記劣化率ｋが予め定められた閾値を超えた場合には、上記ヒータ（２２）が故障していると判断するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の粒子状物質検出システム（１）。
【請求項９】
上記制御回路部（４）は、上記測定モードにおいて、算出した上記ヒータ（２２）の温度を用いて、上記粒子状物質の抵抗（ＲＰＭ）の測定値を補正し、その補正した値を用いて、上記粒子状物質の量を算出するよう構成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の粒子状物質検出システム（１）。
【請求項１０】
上記制御回路部（４）は、上記燃焼モードにおいて、算出した上記ヒータ（２２）の温度が予め定められた範囲内になるように、上記ヒータ（２２）に流す電流の量を制御するよう構成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の粒子状物質検出システム（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス中の粒子状物質を測定する粒子状物質検出センサと、該粒子状物質センサを用いた粒子状物質検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
排ガス中の粒子状物質（PM:  Particulate  Matter）の量を測定する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システムが知られている（下記特許文献１参照）。粒子状物質検出センサは、互いに離間した一対の電極と、該電極を加熱するヒータとを備える。また、上記粒子状物質検出システムは、上記粒子状物質センサと、該粒子状物質センサに接続した制御回路部とを有する。
【０００３】
制御回路部は、測定モードと燃焼モードとを切り替え制御するよう構成されている。測定モードでは、粒子状物質検出センサの上記一対の電極間に電圧を加える。このようにすると、静電気力によって粒子状物質が集まり、電極間に電流が流れる。この電流値を測定し、電極間に堆積した粒子状物質の抵抗値を求めることにより、排ガス中の粒子状物質の量を算出するようになっている。また、測定モードを暫く続けると、電極間に多くの粒子状物質が堆積し、電流が飽和する。したがって、この場合には、上記燃焼モードに切り替えて、ヒータを発熱させ、堆積した粒子状物質を燃焼させる。これにより、粒子状物質検出センサを再生するよう構成されている。
【０００４】
近年、ヒータの温度を正確に測定するための開発が行われている。すなわち、粒子状物質の抵抗は温度によって変化するため、測定モードにおいて、ヒータの温度、すなわち粒子状物質の温度を正確に測定できれば、粒子状物質の抵抗の測定値を補正でき、排ガス中の粒子状物質の量を正確に算出することが可能になる。また、燃焼モードにおいて、ヒータの温度を正確に測定できれば、ヒータの温度を正確に制御でき、ヒータの温度が高くなりすぎたり、低くなりすぎたりすることを抑制できる。そのため、ヒータの温度が高くなりすぎてヒータが劣化したり、温度が低くなりすぎて粒子状物質が燃焼不足になったりする不具合を防止できる。このような理由により、ヒータの温度を正確に測定することが望まれている。
【０００５】
ヒータの温度を正確に測定するため、上記粒子状物質検出システムでは、ヒータの電気抵抗を測定している。ヒータの温度と抵抗との間には一定の関係がある（図７参照）ため、ヒータの抵抗を測定すれば、ヒータの温度を算出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１３／０２５６２９６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記粒子状物質検出センサでは、ヒータの温度を充分正確に算出できなかった。すなわち、ヒータには一対のヒータ配線が接続しており、このヒータ配線を介して、ヒータに電流を流すようになっている。そのため、ヒータのみの抵抗（ヒータ抵抗）を測定することはできず、ヒータ抵抗と、一対のヒータ配線の抵抗（配線抵抗）とを合わせた抵抗（合計抵抗）しか測定できなかった。そのため、この合計抵抗の測定値を用いて、ヒータの温度を算出せざるを得なかった。配線抵抗は、ヒータ配線の温度によって大きく変化する。また、ヒータ配線の温度は、排ガス等の温度の影響を受けるため、配線抵抗はばらつきやすい。そのため、上記合計抵抗を用いてヒータの温度を算出すると、合計抵抗に含まれる配線抵抗が誤差要因となって、ヒータの温度を正確に算出できない。
【０００８】
上記問題を解決するため、粒子状物質検出センサに専用の温度センサを設け、この温度センサを用いて、ヒータの温度を測定することも考えられる。しかしながら、このようにすると、粒子状物質検出システムの製造コストが上昇する問題が生じる。
【０００９】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、製造コストを低減でき、かつヒータの温度を正確に測定できる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システム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】
【００１０】
本発明の第１の態様は、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回路部とを備える粒子状物質検出システムであって、
上記粒子状物質検出センサは、
排ガス中の粒子状物質が堆積する被堆積部と、
該被堆積部に設けられ、互いに離間した一対の電極と、
上記被堆積部を加熱するヒータと、
該ヒータに接続し該ヒータに供給する電流の経路をなす一対のヒータ配線とを備え、
該一対のヒータ配線のうち少なくとも一方の上記ヒータ配線に、当該ヒータ配線の抵抗を測定するためのセンシング線が接続しており、
上記制御回路部は、上記一対の電極間に堆積した上記粒子状物質の抵抗を測定し、その測定値を用いて上記排ガス中の上記粒子状物質の量を算出する測定モードと、上記ヒータを発熱させ、上記被堆積部に堆積した上記粒子状物質を燃焼する燃焼モードと、を切り替え制御し、
上記制御回路部は、上記測定モードと上記燃焼モードの少なくとも一方において、上記センシング線を用いて測定した上記ヒータ配線の抵抗ＲＷの値を使って、個々の上記ヒータ配線の抵抗ＲＷの和である配線抵抗を算出すると共に、上記ヒータの抵抗であるヒータ抵抗ＲＨと上記配線抵抗との合計抵抗を測定し、該合計抵抗から上記配線抵抗を減算することにより上記ヒータ抵抗ＲＨを算出し、該ヒータ抵抗ＲＨの算出値を用いて上記ヒータの温度を算出するよう構成されており、
上記制御回路部は、上記ヒータが経年劣化する前において互いに同じ温度で測定された、上記ヒータ抵抗ＲＨの値であるヒータ抵抗初期値ＲＨ０と、上記ヒータ配線の抵抗ＲＷの値である配線抵抗初期値ＲＷ０とを記憶しており、
上記制御回路部は、上記排ガスを排出するエンジンを停止してから所定時間経過した後、上記ヒータ配線の抵抗ＲＷと上記ヒータ抵抗ＲＨとを測定し、下記式を用いて、上記ヒータの劣化率ｋを算出する劣化率算出モードを行い、
ｋ＝（ＲＨ／ＲＷ）／（ＲＨ０／ＲＷ０）
上記制御回路部は、上記燃焼モードと上記測定モードとの少なくとも一方において、上記劣化率ｋと上記ヒータ抵抗ＲＨとの算出値を用いて、上記ヒータの温度を算出するよう構成されていることを特徴とする粒子状物質検出システムにある。
また、本発明の第２の態様は、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回路部とを備える粒子状物質検出システムであって、
上記粒子状物質検出センサは、
排ガス中の粒子状物質が堆積する被堆積部と、
該被堆積部に設けられ、互いに離間した一対の電極と、
上記被堆積部を加熱するヒータと、
該ヒータに接続し該ヒータに供給する電流の経路をなす一対のヒータ配線とを備え、
該一対のヒータ配線のうち少なくとも一方の上記ヒータ配線に、当該ヒータ配線の抵抗を測定するためのセンシング線が接続しており、
上記制御回路部は、上記一対の電極間に堆積した上記粒子状物質の抵抗を測定し、その測定値を用いて上記排ガス中の上記粒子状物質の量を算出する測定モードと、上記ヒータを発熱させ、上記被堆積部に堆積した上記粒子状物質を燃焼する燃焼モードと、を切り替え制御し、
上記制御回路部は、上記測定モードと上記燃焼モードの少なくとも一方において、上記センシング線を用いて測定した上記ヒータ配線の抵抗ＲＷの値を使って、個々の上記ヒータ配線の抵抗ＲＷの和である配線抵抗を算出すると共に、上記ヒータの抵抗であるヒータ抵抗ＲＨと上記配線抵抗との合計抵抗を測定し、該合計抵抗から上記配線抵抗を減算することにより上記ヒータ抵抗ＲＨを算出し、該ヒータ抵抗ＲＨの算出値を用いて上記ヒータの温度を算出するよう構成されており、
上記制御回路部は、上記ヒータが経年劣化する前において互いに同じ温度で測定された、上記ヒータ抵抗ＲＨの値であるヒータ抵抗初期値ＲＨ０と、上記ヒータ配線の抵抗ＲＷの値である配線抵抗初期値ＲＷ０とを記憶しており、
上記制御回路部は、上記排ガスを排出するエンジンを停止してから所定時間経過した後、上記ヒータ配線の抵抗ＲＷと上記ヒータ抵抗ＲＨとを測定し、下記式を用いて、上記ヒータの劣化率ｋを算出する劣化率算出モードを行い、
ｋ＝（ＲＨ／ＲＷ）／（ＲＨ０／ＲＷ０）
上記制御回路部は、上記劣化率ｋが予め定められた閾値を超えた場合には、上記ヒータが故障していると判断するよう構成されていることを特徴とする粒子状物質検出システム（１）にある。
【００１１】
また、本発明の第３の態様は、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回路部とを備える粒子状物質検出システムであって、
上記粒子状物質検出センサは、
排ガス中の粒子状物質が堆積する被堆積部と、
該被堆積部に設けられ、互いに離間した一対の電極と、
上記被堆積部を加熱するヒータと、
該ヒータに接続し該ヒータに供給する電流の経路をなす一対のヒータ配線とを備え、
該一対のヒータ配線のうち少なくとも一方の上記ヒータ配線に、当該ヒータ配線の抵抗を測定するためのセンシング線が接続しており、
上記制御回路部は、上記一対の電極間に堆積した上記粒子状物質の抵抗を測定し、その測定値を用いて上記排ガス中の上記粒子状物質の量を算出する測定モードと、上記ヒータを発熱させ、上記被堆積部に堆積した上記粒子状物質を燃焼する燃焼モードと、を切り替え制御し、
上記制御回路部は、上記測定モードと上記燃焼モードの少なくとも一方において、上記センシング線を用いて測定した上記ヒータ配線の抵抗ＲＷの値を使って、個々の上記ヒータ配線の抵抗ＲＷの和である配線抵抗を算出すると共に、上記ヒータの抵抗であるヒータ抵抗ＲＨと上記配線抵抗との合計抵抗を測定し、該合計抵抗から上記配線抵抗を減算することにより上記ヒータ抵抗ＲＨを算出し、該ヒータ抵抗ＲＨの算出値を用いて上記ヒータの温度を算出するよう構成されており、
上記制御回路部は、上記ヒータが経年劣化する前において互いに同じ温度で測定された、上記ヒータ抵抗ＲＨの値であるヒータ抵抗初期値ＲＨ０と、上記ヒータ配線の抵抗ＲＷの値である配線抵抗初期値ＲＷ０とを記憶しており、
上記制御回路部は、上記ヒータと上記ヒータ配線とを同じ温度にした状態で、該ヒータ配線の抵抗ＲＷと上記ヒータ抵抗ＲＨとを測定し、下記式を用いて、上記ヒータの劣化率ｋを算出する劣化率算出モードを行い、
ｋ＝（ＲＨ／ＲＷ）／（ＲＨ０／ＲＷ０）
上記制御回路部は、上記燃焼モードと上記測定モードとの少なくとも一方において、上記劣化率ｋと上記ヒータ抵抗ＲＨとの算出値を用いて、上記ヒータの温度を算出するよう構成されていることを特徴とする粒子状物質検出システムにある。
また、本発明の第４の態様は、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回路部とを備える粒子状物質検出システムであって、
上記粒子状物質検出センサは、
排ガス中の粒子状物質が堆積する被堆積部と、
該被堆積部に設けられ、互いに離間した一対の電極と、
上記被堆積部を加熱するヒータと、
該ヒータに接続し該ヒータに供給する電流の経路をなす一対のヒータ配線とを備え、
該一対のヒータ配線のうち少なくとも一方の上記ヒータ配線に、当該ヒータ配線の抵抗を測定するためのセンシング線が接続しており、
上記制御回路部は、上記一対の電極間に堆積した上記粒子状物質の抵抗を測定し、その測定値を用いて上記排ガス中の上記粒子状物質の量を算出する測定モードと、上記ヒータを発熱させ、上記被堆積部に堆積した上記粒子状物質を燃焼する燃焼モードと、を切り替え制御し、
上記制御回路部は、上記測定モードと上記燃焼モードの少なくとも一方において、上記センシング線を用いて測定した上記ヒータ配線の抵抗ＲＷの値を使って、個々の上記ヒータ配線の抵抗ＲＷの和である配線抵抗を算出すると共に、上記ヒータの抵抗であるヒータ抵抗ＲＨと上記配線抵抗との合計抵抗を測定し、該合計抵抗から上記配線抵抗を減算することにより上記ヒータ抵抗ＲＨを算出し、該ヒータ抵抗ＲＨの算出値を用いて上記ヒータの温度を算出するよう構成されており、
上記制御回路部は、上記ヒータが経年劣化する前において互いに同じ温度で測定された、上記ヒータ抵抗ＲＨの値であるヒータ抵抗初期値ＲＨ０と、上記ヒータ配線の抵抗ＲＷの値である配線抵抗初期値ＲＷ０とを記憶しており、
上記制御回路部は、上記ヒータと上記ヒータ配線とを同じ温度にした状態で、該ヒータ配線の抵抗ＲＷと上記ヒータ抵抗ＲＨとを測定し、下記式を用いて、上記ヒータの劣化率ｋを算出する劣化率算出モードを行い、
ｋ＝（ＲＨ／ＲＷ）／（ＲＨ０／ＲＷ０）
上記制御回路部は、上記劣化率ｋが予め定められた閾値を超えた場合には、上記ヒータが故障していると判断するよう構成されていることを特徴とする粒子状物質検出システムにある。
【発明の効果】
【００１２】
上記粒子状物質検出センサにおいては、一対のヒータ配線のうち少なくとも一方のヒータ配線に、当該ヒータ配線の抵抗を測定するためのセンシング線が接続している。
そのため、上記センシング線を用いて、ヒータ配線の抵抗を測定することができる。したがって、個々のヒータ配線の抵抗の和である配線抵抗を算出することが可能になる。また、上記粒子状物質検出センサにおいては、一対のヒータ配線の間に電圧を加えることにより、ヒータの抵抗であるヒータ抵抗と上記配線抵抗との合計抵抗を測定することができる。上記粒子状物質検出センサでは、上述したように上記配線抵抗を算出できるため、測定した上記合計抵抗から、算出した配線抵抗を減算することができる。これにより、誤差要因となる配線抵抗を含まない、正確なヒータ抵抗の値を求めることが可能になる。したがって、このヒータ抵抗を用いて、ヒータの温度を正確に測定することができる。そのため、例えば粒子状物質の量を測定する際に、ヒータの温度の測定値を用いて粒子状物質の抵抗値を補正し、これにより排ガス中の粒子状物質の量を正確に算出することができる。また、粒子状物質を燃焼する際に、ヒータの温度を正確に制御することができる。
【００１３】
同様に、上記粒子状物質検出システムは、上記制御回路部により、ヒータ抵抗を算出でき、この算出値を用いて、ヒータの温度を正確に算出することができる。
【００１４】
また、上記粒子状物質検出センサ及び粒子状物質検出システムは、専用の温度センサを設けなくても、ヒータの温度を測定できる。そのため、製造コストを低減できる。
【００１５】
以上のごとく、本発明によれば、製造コストを低減でき、かつヒータの温度を正確に測定できる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システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】参考例１における、測定モードでの粒子状物質検出システムの回路図。
【図２】参考例１における、燃焼モードでの粒子状物質検出システムの回路図。
【図３】参考例１における、粒子状物質検出センサの分解斜視図。
【図４】参考例１における、排気管に取り付けられた粒子状物質検出センサの断面図。
【図５】参考例１における、センサ素子の一部を切り欠いた状態での、粒子状物質検出センサの拡大平面図。
【図６】図５の等価回路図。
【図７】参考例１における、ヒータ抵抗と、ヒータの温度との関係を表したグラフ。
【図８】参考例１における、粒子状物質の抵抗と、粒子状物質の温度との関係を表したグラフ。
【図９】参考例１における、測定モードでの、ヒータ電流の波形図。
【図１０】参考例１における、燃焼モードでの、ヒータ電流の波形図。
【図１１】参考例２における、粒子状物質検出センサの分解斜視図。
【図１２】参考例２における、粒子状物質検出システムの回路図。
【図１３】参考例３における、粒子状物質検出センサの分解斜視図。
【図１４】参考例３における、粒子状物質検出センサの斜視図。
【図１５】実施例１における、ヒータの温度とヒータ抵抗との関係を表したグラフ。
【図１６】実施例１における、粒子状物質検出システムのフローチャート。
【図１７】図１６に続くフローチャート。
【図１８】実施例２における、粒子状物質検出システムのフローチャートの一部。
【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及び上記粒子状物質検出システムは、ディーゼル車に搭載することができる。
【実施例】
【００１８】
（参考例１）
上記粒子状物質検出システムに係る参考例について、図１〜図１０を用いて説明する。図１、図３に示すごとく、本例の粒子状物質検出センサ２は、被堆積部２０と、一対の電極２１（２１ａ，２１ｂ）と、ヒータ２２と、一対のヒータ配線２３（２３ａ，２３ｂ）とを備える。被堆積部２０には、排ガス中の粒子状物質が堆積する。一対の電極２１は、被堆積部２０に設けられており、互いに離間している。ヒータ２２は、被堆積部２０を加熱する。ヒータ配線２３は、ヒータ２２に接続しており、ヒータ２２に供給する電流ｉの経路をなしている。
【００１９】
一対のヒータ配線２３ａ，２３ｂのうち一方のヒータ配線２３（第２ヒータ配線２３ｂ）には、当該ヒータ配線２３の抵抗ＲＷを測定するためのセンシング線２４が接続している。
【００２０】
また、図１に示すごとく、本例の粒子状物質検出システム１は、上記粒子状物質検出センサ２と、該粒子状物質検出センサ２に接続した制御回路部４とを備える。
制御回路部４は、測定モード（図１参照）と燃焼モード（図２参照）とを切り替え制御する。測定モードは、一対の電極２１間に堆積した粒子状物質の抵抗ＲＰＭを測定し、その測定値を用いて、排ガス中の粒子状物質の量を算出するモードである。また、燃焼モードは、ヒータ２２を発熱させ、被堆積部２０に堆積した粒子状物質を燃焼するモードである。
【００２１】
制御回路部４は、燃焼モードと測定モードとの少なくとも一方において、センシング線２４を用いて測定したヒータ配線２３ｂの抵抗ＲＷ（ＲＷｂ）の値を使って、個々のヒータ配線２３ａ，２３ｂの抵抗ＲＷの和である配線抵抗ＲＷab（＝２ＲＷｂ）を算出する。また、制御回路部４は、ヒータ２２の抵抗であるヒータ抵抗ＲＨと配線抵抗ＲＷabとの合計抵抗ＲＳを測定する。そして、合計抵抗ＲＳから配線抵抗ＲＷabを減算することによりヒータ抵抗ＲＨを算出し、該ヒータ抵抗ＲＨの算出値を用いて、ヒータ２２の温度を算出するよう構成されている。
【００２２】
本例の粒子状物質検出センサ２及び粒子状物質検出システム１は、ディーゼル車に搭載される。図１に示すごとく、制御回路部４は、高電圧回路１１と、電流測定部３と、補助電流測定部３’と、ヒータ駆動回路１２と、ヒータ電流検出回路１３と、スイッチ６と、マイコン４００とを備える。
【００２３】
個々のヒータ配線２３は、後述するセンサ素子２９に形成された配線第１部分２３１と、該配線第１部分２３１に接続した配線第２部分２３２とを備える。同様に、センシング線２４は、センサ素子２９に形成されたセンシング第１部分２４１と、該センシング第１部分２４１に接続したセンシング第２部分２４２とを備える。
【００２４】
また、図４に示すごとく、粒子状物質検出センサ２は、センサ素子２９と、該センサ素子２９を保持する保持部２６と、ハウジング２１１と、締結部２１２と、カバー２１３，２１４とを備える。保持部２６はセラミックからなり、ハウジング２１１及び締結部２１２は金属からなる。保持部２６は、センサ素子２９を取り囲み、センサ素子２９を保持している。保持部２６によって、センサ素子２９とハウジング２１１との間が絶縁されている。また、締結部２１１には、雄螺子部２１３が形成されている。この雄螺子部２１３を、排気管１９に形成された雌螺子部１９１に螺合してある。これにより、粒子状物質検出センサ２を排気管１９に締結している。
【００２５】
図３に示すごとく、センサ素子２９は、ヒータ基板２８、電極形成板２１０、絶縁板２５、被覆板２９１を備える。これらヒータ基板２８、電極形成板２１０、絶縁板２５、被覆板２９１は、セラミックからなる。ヒータ基板２８の２つの主面２８１，２８２のうち、電極２１側の主面である第１主面２８１に、上記ヒータ２２と、配線第１部分２３１と、センシング第１部分２４１とが形成されている。また、ヒータ基板２８の第２主面２８２には、配線第１部分２３１またはセンシング第１部分２３１に導通した、複数のヒータ用接続パッド２９３（図４参照）が形成されている。
【００２６】
また、上記電極形成板２１０には、一対の電極２１ａ，２１ｂが形成されている。電極形成板２１０とヒータ基板２８との間に、上記絶縁板２５が介在している。また、被覆板２９１には、被堆積部２０を露出させるための開口部２９２が形成されている。被覆板２９１の主面には、電極２１ａ，２１ｂに導通した電極用接続パッド２９４が形成されている。
【００２７】
図４に示すごとく、ヒータ用接続パッド２９３には、上記配線第２部分２３２またはセンシング第２部分２４２が接続している。また、電極用接続パッド２９４には、電極配線２１９が接続している。
【００２８】
図４に示すごとく、保持部２６は、センサ素子２９を、被堆積部２０を露出させた状態で保持している。被堆積部２０は、排気管１９内を流れる排ガスｇに曝されている。
【００２９】
また、図５に示すごとく、ヒータ２２は、保持部２６内に配されていない。センシング線２４は、ヒータ配線２３のヒータ２２側の端部２３９に接続している。センシング線２４とヒータ配線２３との接続部２７は、保持部２６よりもヒータ２２側に形成されている。
【００３０】
次に、合計抵抗ＲＳ及び配線抵抗ＲＷabの測定方法について説明する。図２に示すごとく、制御回路部４は、複数の電圧測定部４１〜４６を備える。一対のヒータ配線２３のうち、高電位側のヒータ配線２３である第１ヒータ配線２３ａは、第１電圧測定部４１に接続している。また、低電位側のヒータ配線２３である第２ヒータ配線２３ｂは、第２電圧測定部４２に接続している。制御回路部４は、第１電圧測定部４１と第２電圧測定部４２とを用いて、ヒータ配線２３ａ，２３ｂの端子２３７，２３８間の電圧Ｖｓを測定する。また、ヒータ電流検出回路１３を用いて、ヒータ２２を流れる電流ｉを測定する。そして、下記式を用いて、合計抵抗ＲＳを算出する。
ＲＳ＝Ｖｓ／ｉ          ・・・（１）
＝ＲＨ＋ＲＷab
＝ＲＨ＋ＲＷａ＋ＲＷｂ          ・・・（２）
なお、上記式中、ＲＷａは第１ヒータ配線２３ａの抵抗であり、ＲＷｂは第２ヒータ配線２３ｂの抵抗である。
【００３１】
また、図２に示すごとく、センシング線２４は、第３電圧測定部４３に接続している。制御回路部４は、第３電圧測定部４３と第２電圧測定部４２とを用いて、センシング線２４の端子２４９と、第２ヒータ配線２３ｂの端子２３８との間の電圧を測定する。センシング線２４には、電流が殆ど流れない。そのため、センシング線２４自身による電圧降下は無視できる。したがって、上記２つの端子２４９，２３８間の電圧は、第２ヒータ配線２３ｂの接続部２７と、端子２３８との間に加わる電圧Ｖｗと殆ど等しい。また、制御回路部４は、ヒータ電流検出回路１３を用いて、ヒータ２２を流れる電流ｉを測定している。したがって、測定した電圧Ｖｗと電流ｉとから、下記式を用いて、第２ヒータ配線２３ｂの抵抗ＲＷｂを算出することができる。
ＲＷｂ＝Ｖｗ／ｉ          ・・・（３）
【００３２】
本例では、第１ヒータ配線２３ａと第２ヒータ配線２３ｂとの長さは、略等しい。そのため、第１ヒータ配線２３ａと第２ヒータ配線２３ｂとは、抵抗が略等しい。したがって、ＲＷａ＝ＲＷｂと近似することができる。そのため、上記式（２）は、下記式に変形することができる。
ＲＳ＝ＲＨ＋ＲＷab＝ＲＨ＋２ＲＷｂ
この式から、下記式（４）を得ることができる。
ＲＨ＝ＲＳ−ＲＷab＝ＲＳ−２ＲＷｂ          ・・・（４）
本例では、上記（１）、（３）を用いてＲＳ、ＲＷｂを測定し、上記式（４）を用いてヒータ抵抗ＲＨを算出している。すなわち、合計抵抗ＲＳから配線抵抗ＲＷab（＝２ＲＷｂ）を減算することにより、ヒータ抵抗ＲＨを算出している。
【００３３】
図７に示すごとく、ヒータ２２の温度とヒータ抵抗ＲＨとの間には、一定の関係がある。そのため、ヒータ抵抗ＲＨを求めれば、ヒータ２２の温度を算出することができる。本例では、上記式（４）を用いて、配線抵抗ＲＷabを含まない、正確なヒータ抵抗ＲＨの値を算出している。そのため、ヒータ２２の温度を正確に算出することができる。
【００３４】
また、本例では、上記測定モード（図１参照）と燃焼モード（図２参照）とにおいて、それぞれヒータ抵抗ＲＨを算出し、これを用いて、ヒータ２２の温度を算出している。図９に示すごとく、測定モードでは、ヒータ２２に流す電流ｉのデューティー比を小さくしている。これにより、ヒータ２２が大きく発熱して、上記被堆積部２０に堆積した粒子状物質が燃焼することを抑制している。測定モードにおける電流ｉのデューティー比は、低い方が好ましい。デューティー比が高くなると、測定モードにおいて被堆積部２０の温度が上昇しやすくなり、粒子状物質が被堆積部２０に集まりにくくなる。すなわち、粒子状物質センサ２を取り付けた排管１９（図４参照）の熱は大気に放熱されるため、排管１９の温度は排ガスｇの温度よりも低くなっている。そのため、排管１９に取り付けられた粒子状物質検出センサ２の温度も、排ガスｇの温度より低い。したがって、温度が高い排ガス中の粒子状物質には、温度が低い粒子状物質検出センサ２の被堆積部２０に向かう熱泳動力が作用する。測定モードでは、この熱泳動力を利用して、粒子状物質を被堆積部２０に集めている。そのため、電流ｉのデューティー比が高くなり、被堆積部２０の温度が高くなりすぎると、排ガスと被堆積部２０との温度差が小さくなり、熱泳動力が小さくなる。そのため、粒子状物質が集まりにくくなる。したがって、測定モードでは、被堆積部２０の温度が排ガスの温度よりも低くなるように、デューティー比を充分低くすることが好ましい。測定モードにおけるデューティー比は、１％以下にすることが望ましい。また、測定モードでは、ヒータ２２に全く通電しない場合と比べて、温度が３０℃以上上昇しないように、デューティー比を低くすることが好ましい。
【００３５】
図８に示すごとく、粒子状物質の抵抗ＲＰＭと、ヒータ２２の温度とには一定の関係がある。ヒータ２２の温度、すなわち粒子状物質の温度が上昇すると、粒子状物質の抵抗ＲＰＭは低下する。制御回路部４は、測定モードにおいて、電極２１ａ，２１ｂ間（図１参照）を流れる電流Ｉを測定し、これを用いて、電極２１ａ，２１ｂ間に堆積した粒子状物質の抵抗ＲＰＭを算出している。そして、ヒータ２２の温度を用いて、抵抗ＲＰＭの測定値を補正し、その補正した値を用いて、排ガス中の粒子状物質の量を算出している。
【００３６】
また、燃焼モードでは、図１０に示すごとく、測定モードよりも電流ｉのデューティー比を高くする。本例では、燃焼モードにおいてヒータ抵抗ＲＨを算出し、これを用いて、ヒータ２２の温度を算出している。そして、ヒータ２２の温度が予め定められた範囲内になるように、ヒータ２２に供給する電流ｉの量を制御している。すなわち、電流ｉのデューティー比を制御している。
【００３７】
次に、測定モードにおいて、電極２１ａ，２１ｂ間に堆積した粒子状物質の抵抗ＲＰＭを測定する方法について説明する。本例では図１に示すごとく、測定モードにおいて、電流測定部３を用いて、電極２１ａ，２１ｂ間を流れる電流Ｉを測定する。そして、この電流Ｉの測定値と、電極２１ａ，２１ｂ間の電圧（Ｖｔ−Ｖａ）とを用いて、下記式から、粒子状物質の抵抗ＲＰＭを算出する。
ＲＰＭ＝（Ｖｔ−Ｖａ）／Ｉ
なお、上記式中、Ｖｔは高電圧回路１１の電圧、すなわち第１電極２１ａの電圧であり、ＶａはオペアンプＯＰの反転入力端子３９の電圧、すなわち第２電極２１ｂの電圧である。
【００３８】
電流測定部３は、電流電圧変換回路３１と、電圧測定部４５とを備える。電流電圧変換回路３１は、オペアンプＯＰと、抵抗ｒとによって構成されている。抵抗ｒは、オペアンプＯＰの反転入力端子３９と出力端子３７との間を繋いでいる。オペアンプＯＰの非反転入力端子３８は、一定の電圧Ｖａに保持されている。オペアンプＯＰの特性であるバーチャルショートにより、反転入力端子３９の電圧は、非反転入力端子３８の電圧Ｖａと略等しくなる。
【００３９】
制御回路部４は、測定モードでは、スイッチ６をオンにする。これにより、第１電極２１ａを高電圧回路１１に接続する。そのため、電極２１ａ，２１ｂ間に電圧が加わる。したがって、電極２１ａ，２１ｂ間に粒子状物質が堆積すると、電流Ｉが流れる。電流Ｉは、オペアンプＯＰの反転入力端子３９には流れ込まず、抵抗ｒを流れる。そのため、オペアンプＯＰの出力電圧Ｖｏは、反転入力端子３８の電圧ＶａよりもｒＩだけ電圧が降下する。つまり、出力電圧Ｖｏは、下記式で表される値になる。
Ｖｏ＝Ｖａ−ｒＩ
これから、電流Ｉは、下記式（５）によって表されることが分かる。
Ｉ＝（Ｖａ−Ｖｏ）／ｒ          ・・・（５）
【００４０】
制御回路部４は、Ｖａとｒの値を記憶している。そして、電圧測定部４５を用いて出力電圧Ｖｏを測定し、上記式（５）から、電流Ｉを算出している。そして、この電流Ｉの値を用いて、電極２１ａ，２１ｂ間に堆積した粒子状物質の抵抗ＲＰＭを求めている。
【００４１】
なお、制御回路部４に形成された補助電流測定部３’も、電流測定部３と同様の構成になっている。
【００４２】
次に、燃焼モードにおける、粒子状物質検出システム１の動作について説明する。図２に示すごとく、燃焼モードでは、制御回路部４はスイッチ６をオフにし、第１電極２１ａと高電圧回路１１とを切り離す。そのため、一対の電極２１ａ，２１ｂ間の電圧は略０Ｖになる。
【００４３】
燃焼モードでは、制御回路部４は、ヒータ駆動回路１２をＰＷＭ制御し、ヒータ２２に電流ｉを流す。また、制御回路部４は上述したように、ヒータ抵抗ＲＨを測定し、これを用いてヒータ２２の温度を算出する。そして、ヒータ２２の温度が予め定められた範囲内になるように、ヒータ２２に流す電流ｉの量を制御する。
【００４４】
ヒータ２２が発熱すると、センサ素子２９の絶縁板２５（図３参照）の温度が上昇する。そのため、絶縁板２５の抵抗が低下し、ヒータ２２から電極２１ａ，２１ｂへ、リーク電流ＩＬが流れる。このリーク電流ＩＬを、２つの電流測定部３，３’を用いて測定している。制御回路部４は、測定したリーク電流ＩＬの値を用いて、粒子状物質検出センサ２が故障しているか否かを判断する。例えば、電極配線２１９が断線していない場合は、電流測定部３，３’によってリーク電流ＩＬが測定されるが、電極配線２１９が断線すると、リーク電流ＩＬが測定されなくなる。そのため、制御回路部４は、測定されたリーク電流ＩＬの値が、予め定められた値よりも低い場合には、電極配線２１９が断線していると判断する。また、絶縁板２５が劣化した場合には、リーク電流ＩＬが流れやすくなる。そのため、制御回路部４は、リーク電流ＩＬが予め定められた値よりも高い場合には、絶縁板２５が劣化していると判断する。
【００４５】
次に、本例の作用効果について説明する。本例の粒子状物質検出センサ２においては、一対のヒータ配線２３のうち一方のヒータ配線２３（第２ヒータ配線２３ｂ）に、当該ヒータ配線２３の抵抗ＲＷ（ＲＷｂ）を測定するためのセンシング線２４が接続している。
そのため、センシング線２４を用いて、ヒータ配線２３（第２ヒータ配線２３ｂ）の抵抗ＲＷ（ＲＷｂ）を測定することができる。したがって、個々のヒータ配線２３ａ，２３ｂの抵抗ＲＷ（ＲＷａ，ＲＷｂ）の和である配線抵抗ＲＷab（＝２ＲＷｂ）を算出することが可能になる。また、本例では、一対のヒータ配線２３ａ，２３ｂの間に電圧を加えることにより、合計抵抗ＲＳを測定することができる。本例の粒子状物質検出センサ２では、上述したように配線抵抗ＲＷabを算出できるため、測定した上記合計抵抗ＲＳから、算出した配線抵抗ＲＷabを減算することができる。これにより、誤差要因となる配線抵抗ＲＷabを含まない、正確なヒータ抵抗ＲＨの値を求めることが可能になる。したがって、このヒータ抵抗ＲＨを用いて、ヒータ２２の温度を正確に算出することができる。
【００４６】
同様に、上記粒子状物質検出システム１は、制御回路部４により、ヒータ抵抗ＲＨを算出でき、この算出値を用いて、ヒータ２２の温度を正確に算出することができる。
【００４７】
本例では、図１に示すごとく、鉛蓄電池の端子８をヒータ配線２３に接続している。鉛蓄電池の電圧ＶＢは１４Ｖ程度であり、比較的低い。そのため、鉛蓄電池を用いてヒータ２２を発熱させるためには、充分に電流ｉが流れるように、ヒータ２２の抵抗値を下げる必要がある。したがって、ヒータ配線２３の抵抗（配線抵抗ＲＷab）が、ヒータ２２の抵抗（ヒータ抵抗ＲＨ）と比べて無視できない値になる。そのため、本例のように、合計抵抗ＲＳから配線抵抗ＲＷabを減算して、正確なヒータ抵抗ＲＨを算出するようにした効果は大きい。
【００４８】
また、本例の構成を採用すれば、専用の温度センサを設けなくても、ヒータ２２の温度を測定できる。そのため、粒子状物質検出センサ２及び粒子状物質検出システム１の製造コストを低減できる。
【００４９】
また、本例では図５に示すごとく、センシング線２４とヒータ配線２３との接続部２７を、保持部２６よりもヒータ２２側に形成してある。
そのため、接続部２７が保持部２６内に配されなくなり、ヒータ２２の温度をより正確に測定することが可能になる。すなわち、接続部２７とヒータ２２との間には、ヒータ配線２３の一部である介在部２３５が存在している。上述したようにヒータ抵抗ＲＨを算出すると、その算出値には、介在部２３５の抵抗ＲＰ（図６参照）が含まれてしまう。そのため、介在部２３５の温度がヒータ２２の温度と大きく乖離すると、介在部２３５の抵抗ＲＰが誤差要因になってしまい、ヒータ２２の温度を充分正確に算出しにくくなる。したがって、介在部２３５の温度は、ヒータ２２の温度と殆ど同じにした方が、ヒータ２２の温度を正確に算出しやすい。
【００５０】
本例では図５に示すごとく、接続部２７は保持部２６内に配されておらず、接続部２７は保持部２６よりもヒータ２２側に形成されている。したがって、介在部２３５は保持部２６内に配されていない。保持部２６は熱容量が大きいため、温度が変化しにくい。これに対して、ヒータ２２は、保持部２６に囲まれていないため、温度が変化しやすい。そのため、介在部２３５を、保持部２６内に形成せず、保持部２６よりもヒータ２２側に形成すれば、ヒータ２２と介在部２３５との温度が乖離せず、これらの温度を略等しくすることができる。したがって、介在部２３５の抵抗ＲＰが誤差要因になりにくく、ヒータ２２の温度を正確に算出しやすくなる。
【００５１】
また、本例では、ヒータ２２は、一対のヒータ配線２３ａ，２３ｂのいずれよりも、抵抗が高い。すなわち、ＲＨ＞ＲＷｂ≒ＲＷａとなっている。
そのため、ヒータ２２の発熱効率を向上できる。なお、上記抵抗とは、ヒータ２２とヒータ配線２３とが、それぞれ同じ温度である場合の抵抗を意味する。
【００５２】
また、本例の制御回路部４は、測定モードにおいて、ヒータ２２の温度を用いて、電極２１ａ，２１ｂ間に堆積した粒子状物質の抵抗ＲＰＭの測定値を補正し、その補正した値を用いて、排ガス中の粒子状物質の量を算出するよう構成されている。
図８に示すごとく、粒子状物質の抵抗ＲＰＭは、温度によって変化する。そのため、ヒータ２２の温度、すなわち粒子状物質の温度を用いて、粒子状物質の抵抗ＲＰＭを補正すれば、排ガス中の粒子状物質の量を正確に算出することが可能になる。
【００５３】
また、本例の制御回路部４は、燃焼モードにおいて、算出したヒータ２２の温度が予め定められた範囲内になるように、ヒータ２２に流す電流ｉの量を制御するよう構成されている。
そのため、ヒータ２２の温度が高くなりすぎて、ヒータ２２の寿命が低下したり、ヒータ２２の温度が低くなりすぎて、粒子状物質を充分燃焼できなくなったりする不具合を抑制できる。
【００５４】
以上のごとく、本例によれば、製造コストを低減でき、かつヒータの温度を正確に測定できる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システムを提供することができる。
【００５５】
なお、本例では、粒子状物質検出センサ２及び制御回路部４をディーゼル車に搭載しているが、本発明はこれに限るものではなく、ガソリンエンジン車に搭載してもよい。
【００５６】
（参考例２）
以下の例においては、図面に用いた符号のうち、参考例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、参考例１と同様の構成要素等を表す。
【００５７】
本例は、粒子状物質検出センサ２の構造を変更した例である。図１１、図１２に示すごとく、本例では、一対のヒータ配線２３ａ，２３ｂに、それぞれセンシング線２４（２４ａ，２４ｂ）を接続してある。制御回路部４は、これらのセンシング線２４ａ，２４ｂを用いて、一対のヒータ配線２３ａ，２３ｂの抵抗ＲＷａ，ＲＷｂをそれぞれ測定している。そして、下記式を用いて、配線抵抗ＲＷabを算出している。
ＲＷab＝ＲＷａ＋ＲＷｂ
すなわち、各ヒータ配線２３ａ，２３ｂの抵抗ＲＷａ，ＲＷｂの和を、配線抵抗ＲＷabとして算出している。
【００５８】
また、参考例１と同様に、本例では、上記合計抵抗ＲＳ（＝ＲＨ＋ＲＷab）を測定している。そして、下記式（６）を用いて、ヒータ抵抗ＲＨを算出している。
ＲＨ＝ＲＳ−ＲＷab＝ＲＳ−ＲＷａ−ＲＷｂ          ・・・（６）
このようにすると、第１ヒータ配線２３ａの抵抗ＲＷａと、第２ヒータ配線２３ｂの抵抗ＲＷｂとが異なっていても、ヒータ抵抗ＲＨを正確に測定でき、ヒータ２２の温度を正確に算出できる。
その他、参考例１と同様の構成および作用効果を備える。
【００５９】
（参考例３）
本例は、センサ素子２９の構造を変更した例である。図１３に示すごとく、本例のセンサ素子２９は、セラミックからなる複数の絶縁薄板２９５を備える。これら複数の絶縁薄板２９５の間に、第１電極２１ａ及び第２電極２１ｂが設けられている。図１４に示すごとく、センサ素子２９の端面２９６から、第１電極２１ａ及び第２電極２１ｂが露出している。この端面２９６に、粒子状物質が堆積するよう構成されている。
【００６０】
また、図１３に示すごとく、本例のセンサ素子２９は、参考例１と同様に、ヒータ２２と、一対のヒータ配線２３ａ，２３ｂとを備える。そして、第２ヒータ配線２３ｂにセンシング線２４を接続してある。制御回路部４は、このセンシング線２４を用いて、第２ヒータ配線２３の抵抗ＲＷｂを測定し、これを用いて、配線抵抗ＲＷab（＝２ＲＷｂ）を算出するよう構成されている。
その他、参考例１と同様の構成および作用効果を備える。
【００６１】
（実施例１）
本例は、ヒータ２２の温度の算出方法を変更した例である。ヒータ２２は、長期間使用すると、経年劣化して、ヒータ抵抗ＲＨが高くなることが知られている。これは、粒子状物質検出センサ２を長期間使用すると、ヒータ２２の熱によって、ヒータ２２を構成するＰｔ等の金属原子が凝集するためと考えられる。
【００６２】
図１５に、ヒータ２２が経年劣化する前後における、ヒータ抵抗ＲＨと温度Ｔとの関係を示す。また、ヒータ２２が経年劣化する前後における、ヒータ配線２３の抵抗ＲＷと温度Ｔとの関係を、図１５に併せて示す。同図に示すごとく、ヒータ抵抗ＲＨと温度Ｔとの関係は、一次関数になっている。ヒータ２２が経年劣化する前の関数Ａに対して、経年劣化した後の関数Ｂは、傾きが大きくなっていることがわかる。したがって、ヒータ２２が経年劣化した場合、関数Ａを用いてヒータ２２の温度Ｔを算出すると、正確に算出できなくなる。そのため、ヒータ２２の温度Ｔを正確に求めるためには、経年劣化後の関数Ｂを取得し、この関数Ｂを用いて、温度Ｔを算出する必要がある。
【００６３】
経年劣化後の関数Ｂを取得する方法について説明する。まず、経年劣化前の関数Ａは、以下のように表すことができる。
ＲＨ０＝ａ＋ｂＴ
上記式において、ＲＨ０は、ヒータ２２が経年劣化する前におけるヒータ抵抗ＲＨ（ヒータ抵抗初期値ＲＨ０）であり、ａ，ｂは定数である。制御回路部４は、定数ａ，ｂを記憶している。
【００６４】
ヒータ２２が経年劣化した後の関数Ｂは、経年劣化前の関数Ａに、劣化率ｋを乗じたものになる。つまり、
ＲＨ＝ｋ（ａ＋ｂＴ）            ・・・（６）
である。劣化率ｋは、１より大きな値である。この劣化率ｋを取得できれば、関数Ｂを得ることができ、ヒータ２２の温度を正確に算出することが可能になる。
【００６５】
本例では、以下のようにして劣化率ｋを算出している。まず、粒子状物質検出システム１を製造した直後、すなわちヒータ２２が経年劣化していないときに、ヒータ２２とヒータ配線２３とを同じ温度（例えば温度Ｔ０）にした状態で、ヒータ抵抗初期値ＲＨ０とヒータ配線２３の抵抗ＲＷ（配線抵抗初期値ＲＷ０）とを測定する。そして、その測定値を制御回路部４に記憶しておく。
【００６６】
粒子状物質検出システム１が車両に取り付けられ、出荷された後、制御回路部４は定期的に、ヒータ抵抗ＲＨと、ヒータ配線２３の抵抗ＲＷとを測定する。この際、制御回路部４は、車両のエンジンを停止し、所定時間を経過した後で、測定を行う。これにより、ヒータ２２とヒータ配線２３とを同じ温度（例えばＴ１）にした状態で、上記２つの抵抗ＲＨ，ＲＷを測定する。
【００６７】
図１５に示すごとく、ヒータ配線２３の抵抗ＲＷと温度Ｔとの関数Ｃは、ヒータ２２が経年劣化しても、殆ど変化しない。これは、粒子状物質センサ２の使用中、ヒータ２２は温度が高くなるのに対して、ヒータ配線２３は温度が比較的低く、ヒータ配線２３を構成する金属原子が凝集しにくいためと考えられる。
【００６８】
制御回路部４は、上記２つの抵抗ＲＨ，ＲＷを測定した後、下式（７）を用いて、劣化率ｋを算出する。
ｋ＝（ＲＨ／ＲＷ）／（ＲＨ０／ＲＷ０）        ・・・（７）
経年劣化後の抵抗ＲＨ，ＲＷを測定したときの、ヒータ２２及びヒータ配線２３の温度Ｔ１は、経年劣化前に抵抗初期値ＲＨ０，ＲＷ０を測定したときの温度Ｔ０とは異なる可能性がある。しかし、上記式（７）の分子ＲＨ／ＲＷは、測定温度に関わらず略一定である。そのため、上記分子ＲＨ／ＲＷを、抵抗初期値ＲＨ０，ＲＷ０を測定したときと同じ温度Ｔ０で測定したとみなしても、ＲＨ／ＲＷの値は殆ど変わらない。上述したように、ヒータ配線２３は殆ど経年劣化しないため、同じ温度Ｔ０で測定したときの抵抗ＲＷ，ＲＷ０は殆ど同じ値になる。したがって、ＲＷ０／ＲＷ＝１となる。そのため、上記式（７）は、
ｋ＝（ＲＨ／ＲＨ０）×（ＲＷ０／ＲＷ）＝ＲＨ／ＲＨ０
と変形することができる。これから、式（７）によって算出された劣化率ｋは、ヒータ抵抗初期値ＲＨ０に対する、経年劣化後のヒータ抵抗ＲＨの、上昇率を表していることが分かる。また、上記式（７）を用いることにより、経年劣化後の抵抗ＲＨ，ＲＷの測定温度Ｔ１と、経年劣化前の抵抗初期値ＲＨ０，ＲＷ０の測定温度Ｔ０とが異なっていても、劣化率ｋを算出することが可能であることが分かる。
【００６９】
なお、仮に、上記式（７）を用いず、ヒータ抵抗初期値ＲＨ０と、経年劣化後のヒータ抵抗ＲＨとの測定値を用いて、直接、劣化率ｋ（＝ＲＨ／ＲＨ０）を算出したとすると、ヒータ抵抗初期値ＲＨ０とヒータ抵抗ＲＨとを同じ温度で測定できない可能性があるため、劣化率ｋを正確に算出できない可能性が生じる。しかしながら、上記式（７）を用いれば、測定温度が異なっていても、劣化率ｋを正確に求めることができる。
【００７０】
また、劣化率ｋを算出すれば、図１５の関数Ｂ、すなわち上記式（６）が求まる。そのため、この式（６）を変形して、下記式（８）が得られる。
Ｔ＝（ＲＨ／ｋ−ａ）／ｂ          ・・・（８）
本例では、上記測定モード及び燃焼モードにおいて、参考例１で説明したようにヒータ抵抗ＲＨを求め、上記式（８）を用いて、ヒータ２２の温度Ｔを算出している。これにより、ヒータ２２が経年劣化しても、ヒータ２２の温度を正確に算出することが可能になる。
【００７１】
次に、制御回路部４のフローチャートについて説明する。図１６に示すごとく、本例では、劣化率算出モード（ステップＳ１，Ｓ２）と、測定モード（ステップＳ４〜Ｓ８）と、燃焼モード（ステップＳ９〜Ｓ１３）とを行う。劣化率算出モードにおいては、制御回路部４は、まず、エンジンを停止した後、所定時間経過したか否かを判断する（ステップＳ１）。ここでＹｅｓと判断した場合、ステップＳ２に移る。ステップＳ２では、ヒータ抵抗ＲＨと、ヒータ配線２２の抵抗ＲＷとを測定する。そして、上記式（７）を用いて、劣化率ｋを算出する。
【００７２】
その後、エンジンを始動する（ステップＳ３）。次いで、ステップＳ４に移り、粒子状物質センサ２を用いて、粒子状物質の抵抗ＲＰＭを測定する。その後、ステップＳ５に移る。ここでは、ヒータ配線２３の抵抗ＲＷと合計抵抗ＲＳとを測定し、合計抵抗ＲＳから配線抵抗ＲＷab（＝２ＲＷ）を減算して、ヒータ抵抗ＲＨを算出する。
【００７３】
その後、ヒータ抵抗ＲＨと劣化率ｋとを用いて、上記式（８）から、ヒータ２２の温度Ｔを算出する（ステップＳ６）。そして、ヒータ２２の温度Ｔの算出値を用いて、粒子状物質の抵抗ＲＰＭの測定値を補正し、排ガス中の粒子状物質の量を算出する（ステップＳ７）。
【００７４】
その後、図１７に示すごとく、燃焼モードに移行するか否かを判断する（ステップＳ８）。ステップＳ８では、例えば、粒子状物質検出センサ２２の電極２１間を流れる電流が飽和した場合は、燃焼モードに移行すると判断する。
【００７５】
ステップＳ８においてＹｅｓと判断した場合は、ステップＳ９に移る。ここでは、ヒータ２２を発熱させる。これにより、電極２１間に堆積した粒子状物質を燃焼させる。次いで、ステップＳ１０に移る。ここでは、ヒータ配線２３の抵抗ＲＷと合計抵抗ＲＳとを測定し、合計抵抗ＲＳから配線抵抗ＲＷab（＝２ＲＷ）を減算して、ヒータ抵抗ＲＨを算出する。その後、ヒータ抵抗ＲＨと劣化率ｋとを用いて、上記式（８）から、ヒータ２２の温度Ｔを算出する（ステップＳ１１）。
【００７６】
次いで、ステップＳ１２に移る。ここでは、ヒータ２２の温度Ｔが、予め定められた範囲になるように、ヒータ２２に流す電流の量を制御する。その後、ステップＳ１３に移り、所定時間ヒータ２２を発熱させたか否かを判断する。ここでＹｅｓと判断した場合、すなわち、電極２１間に堆積した粒子状物質が充分に燃焼され、除去できた場合は、ステップＳ４に戻る。そして、測定モードを再び行う。
【００７７】
本例の作用効果について説明する。本例の制御回路部４は、上記劣化率算出モード（ステップＳ１，Ｓ２）を行う。すなわち、エンジンを停止してから所定時間経過した後、ヒータ配線２３の抵抗ＲＷと、ヒータ抵抗ＲＨとを測定し、上記式（７）を用いて、劣化率ｋを算出する。そして、測定モード（ステップＳ４〜Ｓ８）及び燃焼モード（ステップＳ９〜ステップＳ１３）において、ヒータ抵抗ＲＨと劣化率ｋとを用いて、ヒータ２２の温度Ｔを算出する（ステップＳ６，Ｓ１１）。
そのため、ヒータ２２が経年劣化しても、ヒータ２２の温度Ｔを正確に算出することができる。したがって、測定モードにおいて、排ガス中の粒子状物質の量をより正確に測定したり、燃焼モードにおいて、ヒータ２２の温度をより正確に制御したりすることができる。
その他、参考例１と同様の構成および作用効果を備える。
【００７８】
なお、本例では、測定モードと燃焼モードとの両方のモードにおいて、ヒータ抵抗ＲＨ及び劣化率ｋを用いて、ヒータ２２の温度Ｔを算出しているが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、測定モードと燃焼モードとの一方のモードだけ、ヒータ２２の温度Ｔを算出してもよい。
【００７９】
（実施例２）
本例は、制御回路部４のフローチャートを変更した例である。本例では図１８に示すごとく、実施例１と同様に、劣化率算出モード（ステップＳ１，Ｓ２）を行う。ステップＳ２を終了した後、本例では、ステップＳ２１に移る。ここでは、劣化率ｋが、予め定められた閾値を超えたか否かを判断する。ここでＹｅｓと判断したときは、ヒータ２２が故障していると判断する。そして、ステップＳ２２に移り、ヒータ２２が故障していることをユーザ等に報知する。また、ステップＳ２１においてＮｏと判断したときは、ステップＳ３（図１６参照）に移る。ステップＳ３〜Ｓ１３は実施例１と同様なので、説明を省略する。
【００８０】
本例の作用効果について説明する。本例では、劣化率ｋが予め定められた閾値を超えた場合、ヒータ２２が故障したことをユーザ等に報知する（ステップＳ２１，Ｓ２２）。そのため、ヒータ２２が故障したことをユーザ等がすぐに認識でき、粒子状物質検出センサ２を早期に取り換えることが可能になる。
その他、実施例１と同様の構成および作用効果を備える。
【００８１】
なお、本例では、実施例１と同様に、劣化率ｋを用いて、ヒータ２２の温度を算出しているが、本発明はこれに限るものではなく、劣化率ｋを、ヒータ２２の故障判断のみに用いてもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１  粒子状物質検出システム
２  粒子状物質検出センサ
２０  被堆積部
２１  電極
２２  ヒータ
２３  ヒータ配線
２４  センシング線
４  制御回路部
ＲＨ  ヒータ抵抗
ＲＳ  合計抵抗
ＲＷab  配線抵抗
【図１】
0006409714.tif 000002
【図２】
0006409714.tif 000003
【図３】
0006409714.tif 000004
【図４】
0006409714.tif 000005
【図５】
0006409714.tif 000006
【図６】
0006409714.tif 000007
【図７】
0006409714.tif 000008
【図８】
0006409714.tif 000009
【図９】
0006409714.tif 000010
【図１０】
0006409714.tif 000011
【図１１】
0006409714.tif 000012
【図１２】
0006409714.tif 000013
【図１３】
0006409714.tif 000014
【図１４】
0006409714.tif 000015
【図１５】
0006409714.tif 000016
【図１６】
0006409714.tif 000017
【図１７】
0006409714.tif 000018
【図１８】
0006409714.tif 000019