(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定ガス中に含まれる粒子を帯電した帯電粒子とする帯電部を有するセンサ本体を備え、上記帯電粒子を用いて、上記被測定ガス中の上記粒子を検知する粒子検知システムであって、
上記センサ本体は、
上記帯電部の少なくとも一部を加熱するヒータ部を有し、
上記帯電部に付着した付着粒子を燃やす酸素ガスが上記被測定ガス中に存在する燃焼可能期間を検知する期間検知手段と、
上記燃焼可能期間に上記ヒータ部に通電して、上記帯電部の少なくとも一部を、上記付着粒子が燃える温度に昇温させるヒータ通電制御手段と、を備える
粒子検知システム。
【請求項２】
請求項１に記載の粒子検知システムであって、
前記帯電部は、
気中放電によりイオンを生成するイオン源を含み、生成した上記イオンを前記被測定ガス中を浮遊する前記粒子に付着させ帯電させて前記帯電粒子とし、
前記ヒータ部は、
上記帯電部のうち、上記イオン源の少なくとも一部を加熱する
粒子検知システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の粒子検知システムであって、
前記期間検知手段は、
外部からの、前記燃焼可能期間であることを示す燃焼可能信号の入力を検知する信号検知手段であり、
前記ヒータ通電制御手段は、
検知した上記燃焼可能信号に従って前記ヒータ部への通電を切り換える通電切換手段を有する
粒子検知システム。
【請求項４】
請求項３に記載の粒子検知システムであって、
前記被測定ガスは、内燃機関の排気ガスであり、
前記燃焼可能信号は、
上記内燃機関がフューエルカット期間、アイドリングストップ期間またはリーンバーン運転期間であることを示す信号である
粒子検知システム。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の粒子検知システムであって、
前記ヒータ通電制御手段は、上記燃焼可能期間に上記ヒータ部への通電を開始してから、上記通電を継続している時間が所定時間を経過した場合に当該通電を中止する通電中止手段を有する
粒子検知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定ガス中の粒子を検知する粒子検知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、被測定ガス中に含まれる煤などの粒子を帯電した帯電粒子とする帯電部を有するセンサ本体を備え、帯電粒子を用いて、被測定ガス中の粒子を検知する粒子検知システムが知られている。このような粒子検知システムとしては、具体的には、例えば、帯電部がコロナ放電によってイオンを生成するイオン源を含み、生成したイオンによって排ガス中の粒子（煤など）を帯電させることにより、排ガス中の粒子の量を検知する粒子検知システムが挙げられる。特許文献１には、ディーゼルエンジンを備える車両に搭載され、センサ本体としての粒子センサ１００と、これを制御するセンサ駆動部１１０とが、ケーブル１２０を介して接続された粒子検知システムが開示されている。また、特許文献２，３には、帯電部が二重筒状に重なる一対の電極を含み、この電極間を流通する被測定ガス
中の粒子で、予め電極の表面上に粒子が付着したＰＭ塊（ＰＭ構造体（particulate matter structures））を形成した上で、被測定ガスを流し、電極に高電圧を印加することにより、電極間を移動する帯電したＰＭ塊を用いて、粒子を検知する粒子検知システムが開示されている。
【０００３】
一方、粒子検知システムは、粒子が帯電部に堆積することにより、粒子の検知性能が低下したり、粒子の検知が不可能になったりすることがある。このため、粒子検知システムは、センサ本体の帯電部に付着した付着粒子を燃焼させて除去するヒータを備えるものもある。例えば、特許文献１の粒子検知システムでは、センサ本体としての粒子センサ１００のうち、絶縁セラミックからなるセンサユニット３００にヒータパターン３８０が設けられており、このヒータパターン３８０は、センサユニット３００全体を５５０〜６００℃に昇温し、放電パターン３２０の第１の電極３２２などに付着した煤を燃焼させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１７０９１４号公報
【特許文献２】米国特許公開公報ＵＳ２０１２／０３１２０７４Ａ１
【特許文献３】米国特許公開公報ＵＳ２０１３／０２１９９９０Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これらの粒子検知システムは、特許文献１にも示されているように、従来、煤の発生が多いディーゼルエンジンでの使用を企図していた。しかし、近年、直噴式のガソリンエンジンが普及したこと、及び、排ガスの規制が厳しくなったことにより、ガソリンエンジンでも、このような粒子検知システムを用いる場合がある。
粒子検知システムをディーゼルエンジンで使用する場合には、排ガス中に酸素ガスがある程度含まれている（残っている）ため、煤などの付着粒子をヒータで加熱して燃やして除去するタイミングに特段の制約は無かった。
しかしながら、ガソリンエンジンでは、理論空燃比での燃焼が基本となるため、例えば空燃比が理論空燃比に対してリッチの場合、排ガス中に酸素がほとんど存在しない。このような排ガス中では、たとえヒータを発熱させても、付着粒子（煤など）を燃焼させることができない。
加えて、いつでも付着粒子を燃焼させることができるように、ヒータを常時通電しておくと、ヒータにおける無駄なエネルギー消費（電力消費）が生じる。
【０００６】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、帯電部に付着した付着粒子を適切に燃やして除去することができる粒子検知システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
その一態様は、被測定ガス中に含まれる粒子を帯電した帯電粒子とする帯電部を有するセンサ本体を備え、上記帯電粒子を用いて、上記被測定ガス中の上記粒子を検知する粒子検知システムであって、上記センサ本体は、上記帯電部の少なくとも一部を加熱するヒータ部を有し、上記帯電部に付着した付着粒子を燃やす酸素ガスが上記被測定ガス中に存在する燃焼可能期間を検知する期間検知手段と、上記燃焼可能期間に上記ヒータ部に通電して、上記帯電部の少なくとも一部を、上記付着粒子が燃える温度に昇温させるヒータ通電制御手段と、を備える粒子検知システムである。
【０００８】
この粒子検知システムでは、帯電部に付着した付着粒子を燃やす酸素ガスが被測定ガス中に存在する燃焼可能期間を検知して、この燃焼可能期間にヒータ部への通電を行う。これにより、帯電部に付着した付着粒子を、適切に除去することができ、センサ本体における検知性能を維持することができる。一方、ヒータ部を常時通電しないので、ヒータ部における無駄なエネルギー消費（電力消費）を抑制できる。
【０００９】
なお、帯電部としては、気中放電によりイオンを生成するイオン源を含み、生成したイオンを被測定ガス中を浮遊する粒子に付着させ帯電させて帯電粒子とする部位が挙げられる。また、一対の電極の表面上に予め被測定ガス中の粒子を付着させてＰＭ塊を形成した上で、被測定ガスを流し、電極に高電圧を印加することにより、電極表面の間を移動する帯電した帯電粒子（帯電ＰＭ塊）を生じさせる部位も挙げられる。
【００１０】
また、被測定ガスが自動車の内燃機関の排気ガスである場合、減速時などに、内燃機関の燃料供給が停止されるフューエルカット期間が、燃焼可能期間の１つとして挙げられる。このフューエルカット期間には、内燃機関の燃料供給が停止されることにより、排気管内に燃焼ガスではなく大気（外気）が流通する。従って、フューエルカット期間には、被測定ガス中に付着粒子を燃やす酸素ガスが十分に存在する。また、燃焼可能期間としては、この他に、信号待ち等の一時停車時に内燃機関を自動停止させているアイドリングストップ期間や、内燃機関を理論空燃比よりも薄い混合比で希薄燃焼させているリーンバーン運転期間なども挙げられる。ハイブリッド車の場合には、内燃機関を停止させ、モータで走行している期間も、燃焼可能期間に含めることができる。
燃焼可能期間の検知手法としては、外部のエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）から出力されるフューエルカット期間などの燃焼可能期間を示す信号を検知する手法や、被測定ガス中の酸素濃度を検知する酸素センサの出力を利用して、所定の酸素濃度以上の燃焼可能期間を検知する手法が挙げられる。つまり、期間検知手段は、帯電部に付着した付着粒子が燃える濃度の酸素ガスが被測定ガス中に存在する燃焼可能期間を検知する構成になっていると良い。
【００１１】
さらに、上述の粒子検知システムであって、前記帯電部は、気中放電によりイオンを生成するイオン源を含み、生成した上記イオンを前記被測定ガス中を浮遊する前記粒子に付着させ帯電させて前記帯電粒子とし、前記ヒータ部は、上記帯電部のうち、上記イオン源の少なくとも一部を加熱する粒子検知システムとすると良い。
【００１２】
この粒子検知システムでは、帯電部が、気中放電によりイオンを生成するイオン源を含み、生成したイオンを被測定ガス中を浮遊する粒子に付着させ帯電させて帯電粒子としている。そして、ヒータ部は、このイオン源の少なくとも一部を加熱する。これにより、この燃焼可能期間にイオン源を加熱して、イオン源に付着した付着粒子を適切に除去することができるので、イオンが適切に生成できなくなることによる検知性能の低下を抑制することができる。
【００１３】
さらに、上述のいずれかの粒子検知システムであって、前記期間検知手段は、外部からの、前記燃焼可能期間であることを示す燃焼可能信号の入力を検知する信号検知手段であり、前記ヒータ通電制御手段は、検知した上記燃焼可能信号に従って前記ヒータ部への通電を切り換える通電切換手段を有する粒子検知システムとすると良い。
【００１４】
この粒子検知システムの期間検知手段は、信号検知手段であり、ヒータ通電制御手段は、通電切換手段を有している。
このシステムでは、外部からの燃焼可能信号に従ってヒータ部への通電を切り換えるので、適切なタイミングでヒータ部に通電して、帯電部に付着した付着粒子を確実に燃やして除去することができる。
なお、このような燃焼可能信号としては、例えば、前述した内燃機関のフューエルカット期間やアイドリングストップ期間、リーンバーン運転期間などの燃焼可能期間であることを示すＥＣＵからの信号が挙げられる。
また、ヒータ部への通電の切り換え手法としては、燃焼可能信号に従ってヒータ部への通電のオンとオフとを切り換える手法のほか、燃焼可能信号に従って燃焼可能期間には電力を大きく、燃焼可能期間外には電力を小さくするように、ヒータ部へ通電する電力の大小（実効電圧の大小，デューティ比の大小）を切り換える手法も挙げられる。
【００１５】
さらに、上述の粒子検知システムであって、前記被測定ガスは、内燃機関の排気ガスであり、前記燃焼可能信号は、上記内燃機関がフューエルカット期間、アイドリングストップ期間またはリーンバーン運転期間であることを示す信号である粒子検知システムとすると良い。
【００１６】
この粒子検知システムでは、フューエルカット期間などの燃焼可能期間を燃焼可能信号で知ることができるので、帯電部に付着した付着粒子を適切に燃やして除去することができる。
【００１７】
さらに、上述の粒子検知システムであって、前記ヒータ通電制御手段は、上記燃焼可能期間に上記ヒータ部への通電を開始してから、上記通電を継続している継続時間が所定時間を経過した場合に当該通電を中止する通電中止手段を有すると良い。
【００１８】
燃焼可能期間にヒータ部への通電を開始し、ヒータ部の加熱により帯電部に付着した付着粒子を除去した後も、ヒータ部による通電を継続してもよいが、ヒータ部におけるエネルギー消費（電力消費）につながる。そこで、この粒子検知システムでは、燃焼可能期間にヒータ部への通電を開始してから、継続時間が所定時間を経過した場合には、燃焼可能期間内といえどもヒータ部への通電が中止される。これにより、ヒータ部における無駄なエネルギー消費（電力消費）をより抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態に係り、車両に搭載したエンジンの排気管に粒子検知システムを適用した状態を説明する説明図である。
【図２】実施形態に係る粒子検知システムのうち、回路部の概略構成を示す説明図である。
【図３】実施形態に係る粒子検知システムのうち、センサ本体の縦断面図である。
【図４】実施形態に係る粒子検知システムのうち、センサ本体の構造を示す分解斜視図である。
【図５】実施形態に係る粒子検知システムのうち、センサ本体のセラミック素子の全体を示す斜視図である。
【図６】実施形態に係る粒子検知システムのうち、センサ本体のセラミック素子の構造を示す分解斜視図である。
【図７】実施形態に係る粒子検知システムの電気的機能及び動作と、排気ガスの取り入れ及び排出の様子を模式的に示した説明図である。
【図８】実施形態に係る粒子検知システムのうち、イオン源に付着した付着粒子と、これを加熱するヒータ部を示す説明図である。
【図９】実施形態に係る粒子検知システムのうち、粒子検知の処理を行う粒子検知ルーチンを実行するマイクロプロセッサの動作を示すフローチャートである。
【図１０】実施形態に係る粒子検知システムのうち、ヒータ通電の処理を行うヒータ制御ルーチンを実行するマイクロプロセッサの動作を示すフローチャートである。
【図１１】変形例としての、ヒータ通電の処理を行うヒータ制御ルーチンを実行するマイクロプロセッサの動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態につい  て、図面を参照しつつ説明する。本実施形態に係る粒子検知システム１（以下、単にシステム１ともいう）は、図１に示すように、車両ＡＭに搭載したエンジンＥＮＧ（内燃機関）の排気管ＥＰに装着され、排気管ＥＰ内を流通する排気ガスＥＧ（被測定ガス）中の煤などの粒子Ｓを検知する。なお、本実施形態において、車両ＡＭのエンジンＥＮＧは、直噴式のガソリンエンジンである。
また、このシステム１は、センサ本体１０と、回路部１９０と、これらを接続する電線１６５〜１６８とからなる。
センサ本体１０は、排気管ＥＰに固設され、その先端側の一部が排気管ＥＰ内に配置されて、排気ガスＥＧに接触する（図３参照）。
回路部１９０は、電線１６５〜１６８を介してセンサ本体１０に接続されており、センサ本体１０を駆動するとともに、後述する信号電流Ｉｓを検知する回路を有している。
電線１６５〜１６８のうち、電線１６５，１６６は、三重同軸ケーブル（トライアキシャルケーブル）であり、電線１６７，１６８は、細径で単芯の絶縁電線である。このうち、電線１６５は、芯線（中心導体）として放電電位リード線１６１を含み、電線１６６は、芯線（中心導体）として補助電位リード線１６２を含む。また、電線１６７は、芯線として第１ヒータリード線１６３を含み、電線１６８は、芯線として第２ヒータリード線１６４を含む（図２，図３参照）。
【００２１】
先ず、本システム１のうち、回路部１９０の概略構成について、図２を参照して説明する。回路部１９０は、信号電流検知回路２３０とヒータ通電回路２２６とを含む計測制御回路２２０と、イオン源電源回路２１０と、補助電極電源回路２４０とを有している。
このうち、イオン源電源回路２１０は、センサＧＮＤ電位ＳＧＮＤとされる第１出力端２１１と、放電電位ＰＶ２とされる第２出力端２１２とを有している。第２出力端２１２は、放電電位リード線１６１に接続され、放電電位ＰＶ２は、具体的には、センサＧＮＤ電位ＳＧＮＤを基準として、正の高電位とされている。なお、イオン源電源回路２１０は、その出力電流についてフィードバック制御され、自律的に、その実効値が予め定めた電流値（例えば、５μＡ）を保つ定電流電源を構成している。
【００２２】
一方、補助電極電源回路２４０は、センサＧＮＤ電位ＳＧＮＤとされる補助第１出力端２４１と、補助電位ＰＶ３とされる補助第２出力端２４２とを有している。補助第２出力端２４２は、補助電位リード線１６２に接続され、補助電位ＰＶ３は、具体的には、センサＧＮＤ電位ＳＧＮＤを基準として、正の直流高電位であるが、放電電位ＰＶ２のピーク電位よりも低い、例えば、ＤＣ１００〜２００Ｖの電位にされている。
【００２３】
さらに、計測制御回路２２０の一部をなす信号電流検知回路２３０は、センサＧＮＤ電位ＳＧＮＤとされるイオン源電源回路２１０の第１出力端２１１に接続する信号入力端２３１と、シャーシＧＮＤ電位ＣＧＮＤに接続する接地入力端２３２とを有している。なお、シャーシＧＮＤ電位ＣＧＮＤとセンサＧＮＤ電位ＳＧＮＤとは、互いに絶縁されており、信号電流検知回路２３０は、信号入力端２３１（センサＧＮＤ電位ＳＧＮＤ）と接地入力端２３２（シャーシＧＮＤ電位ＣＧＮＤ）との間を流れる信号電流Ｉｓを検知する。
【００２４】
また、ヒータ通電回路２２６は、ＰＷＭ制御によって、後述するセラミック素子１００のヒータ部１３０に通電する回路であり、第１ヒータリード線１６３に接続される第１ヒータ通電端２２６ａと、第２ヒータリード線１６４に接続される第２ヒータ通電端２２６ｂを有する。なお、第２ヒータ通電端２２６ｂ及び第２ヒータリード線１６４は、シャーシＧＮＤ電位ＣＧＮＤに導通して、このシャーシＧＮＤ電位ＣＧＮＤになっている。また、第１ヒータ通電端２２６ａ及び第１ヒータリード線１６３も、シャーシＧＮＤ電位ＣＧＮＤを基準とした電位となっている。
【００２５】
加えて、この回路部１９０において、イオン源電源回路２１０及び補助電極電源回路２４０は、センサＧＮＤ電位ＳＧＮＤとされる内側回路ケース２５０に包囲されている。イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１、補助電極電源回路２４０の補助第１出力端２４１、及び、信号電流検知回路２３０の信号入力端２３１は、この内側回路ケース２５０に接続している。
なお、本実施形態では、この内側回路ケース２５０は、イオン源電源回路２１０、補助電極電源回路２４０及び絶縁トランス２７０の二次側鉄心２７１Ｂを収容して包囲すると共に、イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１及び補助電極電源回路２４０の補助第１出力端２４１に導通して、センサＧＮＤ電位ＳＧＮＤとされている。また、イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１及び補助電極電源回路２４０の補助第１出力端２４１は、電線１６５，１６６の同軸二重の外部導体１６５Ｇ，１６６Ｇのうち、センサＧＮＤ電位ＳＧＮＤとされる内側の外部導体１６５Ｇ１，１６６Ｇ１に導通している。
【００２６】
一方、絶縁トランス２７０は、その鉄心２７１が、一次側コイル２７２を捲回した一次側鉄心２７１Ａと、電源回路側コイル２７３及び補助電極電源側コイル２７４が捲回された二次側鉄心２７１Ｂとに、分離して構成されている。このうち、一次側鉄心２７１Ａは、シャーシＧＮＤ電位ＣＧＮＤに導通し、二次側鉄心２７１Ｂは、センサＧＮＤ電位ＳＧＮＤ（イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１）に導通している。
【００２７】
さらに、イオン源電源回路２１０、補助電極電源回路２４０、内側回路ケース２５０、及び、信号電流検知回路２３０とヒータ通電回路２２６とを含む計測制御回路２２０は、シャーシＧＮＤ電位ＣＧＮＤとされる外側回路ケース２６０に包囲されている。さらに、信号電流検知回路２３０の接地入力端２３２、ヒータ通電回路２２６の第２ヒータ通電端２２６ｂ及び絶縁トランス２７０の一次側鉄心２７１Ａは、この外側回路ケース２６０に接続して、シャーシＧＮＤ電位ＣＧＮＤとされている。
なお、本実施形態では、この外側回路ケース２６０は、内部にイオン源電源回路２１０、補助電極電源回路２４０、内側回路ケース２５０、信号電流検知回路２３０とヒータ通電回路２２６とを含む計測制御回路２２０及び絶縁トランス２７０の一次側鉄心２７１Ａを収容して包囲している。さらに、この外側回路ケース２６０は、電線１６５，１６６の同軸二重の外部導体１６５Ｇ，１６６Ｇのうち、シャーシＧＮＤ電位ＣＧＮＤとされる外側の外部導体１６５Ｇ２，１６６Ｇ２に導通している。
【００２８】
計測制御回路２２０は、レギュレータ電源ＰＳを内蔵している。なお、このレギュレータ電源ＰＳは、電源配線ＢＣを通じて、車両ＡＭに搭載された外部のバッテリＢＴと接続されており、このバッテリＢＴで駆動される。また、バッテリＢＴのＧＮＤ電位は、シャーシＧＮＤ電位ＣＧＮＤと共通にされている。
また、計測制御回路２２０は、マイクロプロセッサ２０２を含み、通信線ＣＣを介して（具体的には、図１に示すようにＣＡＮバスを通じて）エンジンＥＮＧを制御する制御ユニットＥＣＵと通信可能となっており、前述した信号電流検知回路２３０の測定結果（信号電流Ｉｓの大きさ）、または、これを粒子量などに換算した値などを、ＥＣＵに送信可能となっている。さらに、計測制御回路２２０には、ＥＣＵから出力される粒子検知開始の指示信号ＳＴ及びフューエルカット信号ＦＣ（後述する）が、通信線ＣＣ（ＣＡＮバス）を介して入力される。マイクロプロセッサ２０２は、これらの信号を検知可能になっている。
【００２９】
外部からレギュレータ電源ＰＳを通じて計測制御回路２２０に入力された電力の一部は、絶縁トランス２７０を介して、イオン源電源回路２１０及び補助電極電源回路２４０に分配される。なお、絶縁トランス２７０においては、計測制御回路２２０の一部をなす一次側コイル２７２と、イオン源電源回路２１０の一部をなす電源回路側コイル２７３と、補助電極電源回路２４０の一部をなす補助電極電源側コイル２７４と、鉄心２７１（一次側鉄心２７１Ａ，二次側鉄心２７１Ｂ）とは、互いに絶縁されている。このため、計測制御回路２２０から、イオン源電源回路２１０及び補助電極電源回路２４０に電力を分配できる一方、これら同士間の絶縁を保つことができる。
【００３０】
次いで、本システム１のうち、センサ本体１０の機械的構成について、図３の縦断面図及び図４の分解斜視図を参照して説明する。なお、図３において、図中下方をセンサ本体１０の長手方向ＨＮの先端側ＧＳとし、図中上方を後端側ＧＫとする。また、図４では、図中、下側及び右側ほどセンサ本体１０の先端側ＧＳとなる。
センサ本体１０は、長手方向ＨＮに延びる板状で、気中放電により、イオンを生成する
セラミック素子１００を備える。このほか、このセラミック素子１００を絶縁しつつ保持し、かつ、センサＧＮＤ電位ＳＧＮＤとされる主体金具５０及びこれに結合する部材、主体金具５０等と絶縁し、かつ、これらを囲んで保持し、排気管ＥＰに取り付けられて、シャーシＧＮＤ電位ＣＧＮＤとされる取り付け金具９０及びこれに結合する部材等を備える。
【００３１】
詳細には、センサ本体１０は、自身の先端側ＧＳに、筒状の取り付け金具９０を備える。この取り付け金具９０は、径方向外側に膨出して外形六角形状をなすフランジ部９１を有し、また、このフランジ部９１よりも先端側ＧＳの先端部９０ｓの外周には、排気管ＥＰへの固定に用いる雄ネジが形成されている。センサ本体１０は、この取り付け金具９０の先端部９０ｓの雄ネジによって、排気管ＥＰに別途固定された金属製の取付用ボスＢＯに取り付けられ、この取付用ボスＢＯを介して、排気管ＥＰに固定されている。このため、取り付け金具９０は、排気管ＥＰと同じシャーシＧＮＤ電位ＣＧＮＤとされる。
取り付け金具９０の後端側ＧＫには、金属製で筒状の外筒９５がレーザ溶接されている。
【００３２】
取り付け金具９０の径方向内側には、絶縁体からなる第１絶縁スペーサ６０及び第２絶縁スペーサ６１を介して、筒状の主体金具５０及びこれと一体とされた内筒８０が配置されている。また、これらと共に、取り付け金具９０内には、筒状のスリーブ６２及び環状の線パッキン６３も配置されている。
【００３３】
また、主体金具５０の内部には、カップ状の金属カップ５２が配設されると共に、この金属カップ５２の底部に空けられた穴には、板状のセラミック素子１００が挿通されている。なお、このセラミック素子１００のうち、金属カップ５２よりも先端側ＧＳに突出する部位は、コロナ放電を生じる放電電極体１１０の針状電極部１１２（後述する）を有するイオン源１５をなしている（図５参照）。また、セラミック素子１００の周りには、先端側ＧＳから後端側ＧＫに向けて順に、アルミナからなる筒状のセラミックホルダ５３、滑石粉末を圧縮して構成され、金属カップ５２に対してセラミック素子１００を保持する第１粉末充填層５４、滑石粉末を圧縮して構成され、主体金具５０とセラミック素子１００との間の気密を確保する第２粉末充填層５５、さらには、アルミナからなる筒状のセラミックスリーブ５６が配設されている。さらに、主体金具５０の最後端部５０ｋｋと、セラミックスリーブ５６との間には、加締リング５７が配置されており、主体金具５０の最後端部５０ｋｋは、径方向内側に屈曲して加締められ、加締リング５７を介してセラミックスリーブ５６を押圧している。
【００３４】
また、主体金具５０の先端部５０ｓには、セラミック素子１００を水滴や異物から保護する一方、排気ガスＥＧをセラミック素子１００の周囲に導くためのプロテクタ、具体的には、ステンレス製で二重の筒状をなす内側プロテクタ４５及び外側プロテクタ４０が固設され、セラミック素子１００の先端部分を径方向外側から包囲している。
【００３５】
外側プロテクタ４０には、その先端側ＧＳの周上に、排気ガスＥＧを内部に導入するため長方形の外側導入孔４０Ｉが複数形成されている。また、内側プロテクタ４５には、その先端側ＧＳ及び後端側ＧＫの周上に、それぞれ三角形と丸型の内側導入孔４５Ｉが複数形成されている。
さらに、内側プロテクタ４５の先端部分には、取り入れた排気ガスＥＧ（被測定ガス）を排出するための丸型の排出口４５Ｏが形成されており、この排出口４５Ｏを含む内側プロテクタ４５の先端部分は、外側プロテクタ４０の先端部分の開口４３から外部に突出している。
【００３６】
ここで、内側プロテクタ４５及び外側プロテクタ４０に関し、図７を参照して、センサ本体１０の使用時における内側プロテクタ４５及び外側プロテクタ４０への排気ガスＥＧの取り入れ及び排出について説明する。
図７において、排気ガスＥＧは、排気管ＥＰ内を、図中、左から右に向けて流通しており、この排気ガスＥＧが、センサ本体１０の外側プロテクタ４０及び内側プロテクタ４５の周囲を通ると、いわゆるベンチュリ効果により、排出口４５Ｏ付近に負圧が生じる。すると、この負圧により、内側プロテクタ４５内に取り入れられた取入排気ガスＥＧＩが排出口４５Ｏから排出され、これと共に、外側プロテクタ４０の外側導入孔４０Ｉ周囲の排気ガスＥＧが、この外側プロテクタ４０の外側導入孔４０Ｉ及び内側プロテクタ４５の内側導入孔４５Ｉを通じて、内側プロテクタ４５内に取り入れられる。
【００３７】
次いで、図３及び図４を参照したセンサ本体１０の機械的構成の説明に戻ると、主体金具５０の後端側ＧＫの外部（即ち、セラミックスリーブ５６の後端側ＧＫ）で、内筒８０の内側には、絶縁体からなる絶縁ホルダ７０が配置され、この絶縁ホルダ７０の挿通孔７０ｃに、セラミック素子１００が挿通されている。
また、絶縁ホルダ７０の後端側ＧＫには、絶縁体からなる第１セパレータ７１が、さらに、その後端側ＧＫには、同じく絶縁体からなる第２セパレータ７２が、長手方向ＨＮに並んで配置され、いずれも内筒８０の内側に収容されている。
【００３８】
第１セパレータ７１は、挿通孔７１ｃを有し、この挿通孔７１ｃ内に、セラミック素子１００を挿通すると共に、放電電位端子７３を収容している。また、第２セパレータ７２は、第１挿通孔７２ａ及び第２挿通孔７２ｂを有し、このうち第２挿通孔７２ｂ内に、セラミック素子１００の後端部１００Ｋ（図５参照）が位置すると共に、補助電位端子７５、第１ヒータ端子７６及び第２ヒータ端子７７を収容している。
なお、第１セパレータ７１の挿通孔７１ｃ内において、放電電位端子７３は、セラミック素子１００の後述する放電電位パッド１１３（図５，図６参照）に接触している。また、第２セパレータ７２の第２挿通孔７２ｂ内において、補助電位端子７５は、セラミック素子１００の補助電位パッド１２５に、第１ヒータ端子７６は、セラミック素子１００の第１ヒータパッド１３６に、第２ヒータ端子７７は、セラミック素子１００の第２ヒータパッド１３７に、それぞれ接触している。
【００３９】
さらに、放電電位端子７３は、第２セパレータ７２の第１挿通孔７２ａ内において、放電電位リード線１６１の端部１６１ｔに接続されている。また、第２セパレータ７２の第２挿通孔７２ｂ内において、補助電位端子７５は、補助電位リード線１６２の端部１６２ｔに、第１ヒータ端子７６は、第１ヒータリード線１６３の端部１６３ｔに、第２ヒータ端子７７は、第２ヒータリード線１６４の端部１６４ｔに、それぞれ接続されている。
【００４０】
内筒８０の後端部８０ｋには、センサＧＮＤ接続金具８２が外嵌され、レーザ溶接されている。また、センサＧＮＤ接続金具８２には、電線１６５〜１６８が挿通されている。
なお、電線１６５，１６６の外部導体１６５Ｇ，１６６Ｇのうち、内側の外部導体１６５Ｇ１，１６６Ｇ１は、センサＧＮＤ接続金具８２に導通している。これにより、センサＧＮＤ接続金具８２に導通する内筒８０、主体金具５０、内側プロテクタ４５及び外側プロテクタ４０は、いずれもセンサＧＮＤ電位ＳＧＮＤとされている。
【００４１】
さらに、外筒９５のうち、後端側ＧＫの小径部９６内には、フッ素ゴム製のグロメット８４とシャーシＧＮＤ接続金具８３とが配設され、これらに、電線１６５〜１６８が挿通されている。なお、電線１６５，１６６の外部導体１６５Ｇ，１６６Ｇのうち、外側の外部導体１６５Ｇ２，１６６Ｇ２は、それぞれシャーシＧＮＤ接続金具８３に導通している。
このシャーシＧＮＤ接続金具８３は、外筒９５の小径部９６と共に加締めによって径方向内側に縮径され、グロメット８４及びシャーシＧＮＤ接続金具８３は、外筒９５の小径部９６内に固定されている。これにより、排気管ＥＰ及び取付用ボスＢＯに導通する取り付け金具９０、外筒９５及びシャーシＧＮＤ接続金具８３は、いずれもシャーシＧＮＤ電位ＣＧＮＤとされる。また、このシャーシＧＮＤ電位ＣＧＮＤは、前述したように、車両ＡＭに搭載されたバッテリＢＴ（図２参照）のＧＮＤ電位と共通にされている。
【００４２】
次いで、セラミック素子１００の構造の詳細について説明する。セラミック素子１００は、図５及び図６に示すように、板状でアルミナからなる絶縁性のセラミック基体１０１を有しており、このセラミック基体１０１内に、放電電極体１１０、補助電極体１２０及びヒータ部１３０が埋設されて一体焼結されている。
さらに具体的には、セラミック基体１０１は、アルミナグリーンシート由来のアルミナからなる３つのセラミック層１０２，１０３，１０４が重なっており、これらの層間に印刷により形成されたアルミナからなる２つの絶縁被覆層１０５，１０６が介在している。そして、絶縁被覆層１０５とセラミック層１０３の間に放電電極体１１０が配置されている。また、セラミック層１０３と絶縁被覆層１０６の間に補助電極体１２０が、絶縁被覆層１０６とセラミック層１０４の間にヒータ部１３０が、それぞれ配置されている。そして、これらが一体化してセラミック素子１００が形成されている。
【００４３】
なお、本実施形態では、セラミック素子１００のセラミック基体１０１は、図５に示すように、セラミック層１０３，１０４からなる第１セラミック部１０１Ａ上に、セラミック層１０３，１０４よりも長手方向ＨＮに短くされた、セラミック層１０２からなる第２セラミック部１０１Ｂを積層した形態を有する。また、第１セラミック部１０１Ａの長手方向ＨＮ先端側ＧＳの第１先端１０１ＡＳよりも、第２セラミック部１０１Ｂの長手方向ＨＮ先端側ＧＳの第２先端１０１ＢＳが長手方向ＨＮ後端側ＧＫに引き下がっている。
【００４４】
セラミック素子１００において、放電電極体１１０は、長手方向ＨＮに延びる形態を有しており、白金線からなる針状電極部１１２、この針状電極部１１２に導通し、セラミック層１０３の一方の表面１０３Ｓ１上にパターン印刷により形成されたリード部１１１、及び、リード部１１１に導通する放電電位パッド１１３を有する。
放電電極体１１０のうち、リード部１１１と、このリード部１１１が接続する針状電極部１１２のうち後端側ＧＫの埋設部１１２Ａとは、絶縁被覆層１０５及びセラミック層１０２で被覆されて、セラミック基体１０１内に、具体的には、セラミック層１０２とセラミック層１０３の層間に埋設されている。
【００４５】
一方、白金線からなる針状電極部１１２のうち先端側ＧＳの露出部１１２Ｂは、セラミック基体１０１のうち、第２セラミック部１０１Ｂの第２先端１０１ＢＳから露出している。しかも、この露出部１１２Ｂのうち先端側ＧＳで先細の針状先端部１１２Ｓは、自身の先端がセラミック層１０３の表面１０３Ｓ１から２〜３ｍｍ離れるように折り曲げられて、即ち、セラミック層１０３の表面１０３Ｓ１から離間して、セラミック基体１０１外の空中に突出している。
【００４６】
補助電極体１２０は、パターン印刷により形成され、セラミック素子１００の先端側ＧＳに配置され矩形状をなす補助電極部１２２、及び、この補助電極部１２２に導通しセラミック素子１００の後端側ＧＫに延びる補助電極リード部１２１を有する。そして、この補助電極体１２０（補助電極リード部１２１，補助電極部１２２）は、セラミック層１０３のうち、表面１０３Ｓ１とは、逆側の表面１０３Ｓ２上に形成され、絶縁被覆層１０６で被覆されている。
【００４７】
補助電極体１２０の補助電極リード部１２１は、後端側ＧＫの端部１２３から絶縁被覆層１０６の貫通孔１０６ｃを通じて、セラミック層１０４の一方の表面１０４Ｓ１上に形成した導通パターン１２４に導通している。さらに、この導通パターン１２４は、セラミック層１０４を貫通するスルーホール１０４ｈ１を通じて、セラミック層１０４の他方の表面１０４Ｓ２上に形成した補助電位パッド１２５に導通している。
【００４８】
また、セラミック層１０４の一方の表面１０４Ｓ１上には、ヒータ部１３０がパターン印刷により形成されている。ヒータ部１３０は、セラミック素子１００の先端側ＧＳに配置され、通電により発熱して、このセラミック素子１００を加熱する発熱部１３１、及び、この発熱部１３１に導通し、セラミック素子１００の後端側ＧＫに延びる２本のヒータリード部１３２，１３３を有する。そして、このヒータ部１３０は、セラミック層１０４の一方の表面１０４Ｓ１上に形成されると共に、絶縁被覆層１０６で被覆されている。
また、ヒータリード部１３２，１３３は、その後端側ＧＫの端部１３４，１３５から、セラミック層１０４を貫通するスルーホール１０４ｈ２を通じて、セラミック層１０４の他方の表面１０４Ｓ２上に形成された第１ヒータパッド１３６及び第２ヒータパッド１３７に、それぞれ導通している。
【００４９】
次いで、本システム１における粒子の検知について説明する。
セラミック素子１００のうち、放電電極体１１０、補助電極体１２０及びヒータ部１３０は、それぞれ、前述した放電電位リード線１６１、補助電位リード線１６２、第１ヒータリード線１６３及び第２ヒータリード線１６４を通じて、図３において図示外の回路部１９０（図１，図２参照）に接続されている。また、電線１６５，１６６の内側の外部導体１６５Ｇ１，１６６Ｇ１も、回路部１９０のうち、イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１及び補助電極電源回路２４０の補助第１出力端２４１に接続され、センサＧＮＤ電位ＳＧＮＤとされている。そして、これに導通するセンサＧＮＤ接続金具８２等を介して、セラミック素子１００の先端側ＧＳの部位（イオン源１５）の周囲に配置された内側プロテクタ４５も、前述したように、センサＧＮＤ電位ＳＧＮＤとされている。
【００５０】
ここで、放電電極体１１０の針状電極部１１２に、イオン源電源回路２１０から、放電電位リード線１６１、放電電位端子７３及び放電電位パッド１１３を通じて、正の高電圧（例えば、１〜２ｋＶ）の放電電位ＰＶ２（図２，図６参照）を印加する。すると、この針状電極部１１２の露出部１１２Ｂの針状先端部１１２Ｓと、センサＧＮＤ電位ＳＧＮＤとされた内側プロテクタ４５との間で、気中放電、具体的には、コロナ放電を生じ、針状先端部１１２Ｓの周囲で、イオンＣＰ（図７参照）が生成される。前述したように、外側プロテクタ４０及び内側プロテクタ４５の作用により、内側プロテクタ４５内には、排気ガスＥＧが取り入れられ、セラミック素子１００付近において、後端側ＧＫから先端側ＧＳに向かう取入排気ガスＥＧＩの気流が生じている。このため、生成されたイオンＣＰは、図７に示すように、取入排気ガスＥＧＩ中の粒子Ｓに付着する。これにより、粒子Ｓは、正に帯電した帯電粒子ＳＣとなって、取入排気ガスＥＧＩと共に、排出口４５Ｏに向けて流れ、排出される。
【００５１】
一方、補助電極体１２０の補助電極部１２２には、補助電極電源回路２４０から、補助電位リード線１６２、補助電位端子７５及び補助電位パッド１２５を通じて、所定の電位（例えば、１００〜２００Ｖの正の直流電位）とされた補助電位ＰＶ３（図２，図６参照）を印加する。これにより、イオン源１５で生成したイオンＣＰのうち、粒子Ｓに付着しなかった浮遊イオンＣＰＦ（図７参照）に、補助電極部１２２から径方向外側の内側プロテクタ４５（捕集極）に向かう斥力を与える。これにより、浮遊イオンＣＰＦを、捕集極（内側プロテクタ４５）の各部に付着させて捕集を補助する。かくして、確実に浮遊イオンＣＰＦを捕集することができ、浮遊イオンＣＰＦまでもが排出口４５Ｏから排出されるのを防止する。
【００５２】
本システム１では、排出口４５Ｏから排出された帯電粒子ＳＣに付着していた排出イオンＣＰＨの電荷量に対応する信号（信号電流Ｉｓ）を、信号電流検知回路２３０で検知する。これにより、排気ガスＥＧ中に含まれる粒子Ｓの量（濃度）を適切に検知することができる。
【００５３】
なお、前述したように、本実施形態では、セラミック素子１００（イオン源１５）の周囲の内側プロテクタ４５を、センサＧＮＤ電位ＳＧＮＤとし、この内側プロテクタ４５との間でコロナ放電を生じさせたが、これと共に、この内側プロテクタ４５を捕集極に兼用している。即ち、本実施形態では、内側プロテクタ４５（捕集極）で捕集を行うための捕集電位は、センサＧＮＤ電位ＳＧＮＤに等しい。
【００５４】
本実施形態では、図７において破線で示すように、イオン源１５をなすセラミック素子１００の先端側ＧＳの部位、及び、内側プロテクタ４５のうち、このイオン源１５の周囲に位置する部位（側胴部４６）、並びに、これらイオン源１５及び内側プロテクタ４５の側胴部４６の間の空間ＶＯが、排気ガスＥＧ中に含まれる粒子Ｓを帯電した帯電粒子ＳＣとする帯電部１１である（図７参照）。従って、本実施形態では、帯電部１１は、イオン源１５を含んでいる。
【００５５】
また、計測制御回路２２０のヒータ通電回路２２６から、第１ヒータリード線１６３及び第１ヒータ端子７６、並びに第２ヒータリード線１６４及び第２ヒータ端子７７を通じて、第１ヒータパッド１３６と第２ヒータパッド１３７の間に所定のヒータ通電電圧を印加する。すると、ヒータ部１３０の発熱部１３１が通電により発熱し、セラミック素子１００のうち、イオン源１５を加熱して、このセラミック素子１００（イオン源１５）に付着した煤（粒子Ｓ）からなる付着粒子ＳＡを除去する（図８参照）。これにより、イオン源１５に生じた絶縁性の低下を回復できる。
【００５６】
なお、ヒータ通電電圧としては、具体的には、車両ＡＭのバッテリＢＴの直流のバッテリ電圧（ＤＣ１２Ｖまたは２４Ｖ）をヒータ通電回路２２６によりＰＷＭ制御したパルス電圧を印加する。例えば、第１ヒータリード線１６３及び第１ヒータ端子７６を通じて、第１ヒータパッド１３６に印加される第１ヒータ電位ＰＶｈｔは、バッテリ電圧（ＤＣ１２Ｖまたは２４Ｖ）をＰＷＭ制御したパルス電圧のプラス側の電位とされる。また、第２ヒータリード線１６４及び第２ヒータ端子７７を通じて、第２ヒータパッド１３７に印加される第２ヒータ電位は、バッテリＢＴのＧＮＤ電位と共通のシャーシＧＮＤ電位ＣＧＮＤとされる（図２，図６参照）。
【００５７】
ところで、排気ガスＥＧに含まれる煤である粒子Ｓは、イオン源１５をなすセラミック素子１００のうち、コロナ放電を生じる放電電極体１１０（特に針状電極部１１２の露出部１１２Ｂ付近）等に堆積して付着しやすい（付着粒子ＳＡとなりやすい）。そして、この付着粒子ＳＡを除去するには、ヒータ部１３０でセラミック素子１００のうち、イオン源１５を付着粒子ＳＡが燃える温度に昇温して、イオン源１５に付着した付着粒子ＳＡ（煤）を燃やして除去する必要がある（図８参照）。
しかしながら、本実施形態のシステム１は、エンジンＥＮＧとして、直噴式のガソリンエンジンを搭載した車両ＡＭに用いられている。前述したように、ガソリンエンジンでは、理論空燃比での燃焼が基本となるため、例えば空燃比が理論空燃比に対してリッチの場合、排気ガスＥＧ中に酸素がほとんど存在しない。そして、このように酸素がほとんど存在しない排気ガスＥＧ中では、たとえヒータ部１３０を発熱させても、イオン源１５に付着した煤を燃焼させ難い。
加えて、いつでも煤を燃焼させることができるように、ヒータ部１３０を常時通電しておくと、ヒータ部１３０における無駄なエネルギー消費（電力消費）が生じる。
【００５８】
そこで、本実施形態のシステム１では、計測制御回路２２０のマイクロプロセッサ２０２が、車両ＡＭのエンジン制御ユニットＥＣＵからＣＡＮバスを介して（図１参照）送信される、車両ＡＭのエンジンＥＮＧがフューエルカット期間であることを示すフューエルカット信号ＦＣの入力を検知している（図２参照）。マイクロプロセッサ２０２は、このフューエルカット信号ＦＣに従ってヒータ通電回路２２６により、ヒータ部１３０への通電を行う。
フューエルカット期間には、エンジンＥＮＧへの燃料供給が停止されることにより、排気管ＥＰ内に、燃焼ガスではなく大気（外気）が流通する。従って、排気ガスＥＧ中には煤が燃える濃度の酸素ガスが存在している。このため、このフューエルカット期間にヒータ部１３０に通電して、イオン源１５を煤が燃える温度に昇温させることにより、イオン源１５に付着した付着粒子ＳＡ（煤）を適切に燃やして除去することができる。
【００５９】
以下、本実施形態のシステム１のうち、粒子検知及びヒータ通電の処理を実行するマイクロプロセッサ２０２の動作について、図９に示す粒子検知ルーチンのフローチャート及び図１０に示すヒータ制御ルーチンのフローチャートを参照して説明する。なお、マイクロプロセッサ２０２は、これら粒子検知ルーチン及びヒータ制御ルーチンを、並行して実行する。
まず、図９に示す粒子検知ルーチンについて説明する。
エンジンＥＮＧのキースイッチ（図示しない）がＯＮにされると、本システム１（計測制御回路２２０のマイクロプロセッサ２０２）が起動され、まず、ステップＳ１で、粒子検知に必要な初期設定がなされる。その後、ステップＳ２において、ＥＣＵからの粒子検知開始の指示信号ＳＴ（図２参照）の有無を検知する。
【００６０】
ＥＣＵからの粒子検知開始の指示信号ＳＴが無い場合（Ｎｏ）には、ステップＳ２を繰り返して、ＥＣＵからの粒子検知開始の指示信号ＳＴの入力を待つ。そして、ＥＣＵからの粒子検知開始の指示信号ＳＴを検知した場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ３に進む。
【００６１】
ステップＳ３では、イオン源電源回路２１０で生成した高電圧をイオン源１５に印加して、コロナ放電によりイオンＣＰを生成し、排出イオンＣＰＨの電荷量に対応する信号電流Ｉｓを信号電流検知回路２３０で検知するなど、所定の粒子検知の処理を行う。
【００６２】
続くステップＳ４では、エンジンＥＮＧのキースイッチがＯＦＦになったか否かを判断する。そして、エンジンＥＮＧのキースイッチがＯＦＦになっていない場合（Ｎｏ）には、ステップＳ３に戻り、粒子検知の処理を継続する。一方、エンジンＥＮＧのキースイッチがＯＦＦになった場合（Ｙｅｓ）には、粒子検知の処理を終了する。
【００６３】
次いで、図１０に示すヒータ制御ルーチンについて説明する。
マイクロプロセッサ２０２が起動されると、まず、ステップＳ１１で、ヒータ通電に必要な初期設定がなされる。
【００６４】
次いで、ステップＳ１２では、ＥＣＵから出力されたフューエルカット信号ＦＣがＣＡＮバスを通じて入力されるのを検知する。これにより、車両ＡＭのエンジンＥＮＧがフューエルカット期間であるか否かを判断する。そして、フューエルカット信号ＦＣが入力されていない場合（Ｎｏ）、即ち、フューエルカット期間でない場合には、ステップＳ１５に進み、ヒータ通電処理を中止してステップＳ１４に進む。なお、ステップＳ１５では、ステップＳ１３にてヒータ通電処理が実行されていればその処理を中止することになるが、ステップＳ１３にてヒータ通電処理が不実行の場合には、その不実行の状態を維持してステップＳ１４に移行する。
【００６５】
一方、フューエルカット信号ＦＣが入力されている場合（Ｙｅｓ）、即ち、フューエルカット期間である場合には、ステップＳ１３に進み、ヒータ通電回路２２６により、ヒータ部１３０への通電処理を行う。具体的には、ＰＷＭ制御したパルス電圧をヒータ部１３０に印加して、イオン源１５（セラミック素子１００）に付着した煤が燃焼可能な所定の温度までセラミック素子１００を昇温させる。
その後、ステップＳ１４に進み、エンジンＥＮＧのキースイッチがＯＦＦになったか否かを判断する。そして、エンジンＥＮＧのキースイッチがＯＦＦになっていない場合（Ｎｏ）には、ステップＳ１２に戻り、再度、フューエルカット信号ＦＣの入力を検知して、ヒータ通電の処理を継続する。一方、エンジンＥＮＧのキースイッチがＯＦＦになった場合（Ｙｅｓ）には、ヒータ通電の処理を終了する。
【００６６】
本実施形態において、車両ＡＭのエンジンＥＮＧのフューエルカット期間が、燃焼可能期間であり、ＥＣＵからのフューエルカット信号ＦＣが、燃焼可能信号に相当する。そして、このＥＣＵからのフューエルカット信号ＦＣの入力を検知している計測制御回路２２０のマイクロプロセッサ２０２（即ち、ステップＳ１２を実行しているマイクロプロセッサ２０２）が、期間検知手段に相当する。また、フューエルカット信号ＦＣに従ってヒータ部１３０への通電を行う計測制御回路２２０のマイクロプロセッサ２０２（即ち、ステップＳ１３を実行しているマイクロプロセッサ２０２）及び計測制御回路２２０のヒータ通電回路２２６が、ヒータ通電制御手段に相当する。
また、このヒータ通電制御手段のうち、ステップＳ１３を実行しているマイクロプロセッサ２０２及びヒータ通電回路２２６が、ヒータ部１３０への通電を切り換える通電切換手段に相当する。
【００６７】
このように、本実施形態のシステム１では、フューエルカット期間を検知し、このフューエルカット期間にヒータ部１３０への通電を行い、帯電部１１のうち、イオン源１５を加熱して、これに付着した煤（付着粒子ＳＡ）が燃える温度に昇温させている（ステップＳ１３）。これにより、イオン源１５に付着した煤（付着粒子ＳＡ）を、適切に除去することができ、センサ本体１０における検知性能を維持することができる。一方、ヒータ部１３０を常時通電しないので、ヒータ部１３０における無駄なエネルギー消費（電力消費）を抑制できる。
また、ガソリンエンジン搭載車に本システム１を適用した本実施形態でも、煤（付着粒子ＳＡ）を適切に除去して、センサ本体１０における検知性能を維持することが可能になる。
【００６８】
さらに、本実施形態のシステム１では、ＥＣＵからのフューエルカット信号ＦＣの入力を検知している。そして、この検知したフューエルカット信号ＦＣに従ってヒータ部１３０への通電を切り換えるので、適切なタイミングでヒータ部１３０に通電して、イオン源１５に付着した煤（付着粒子ＳＡ）を確実に燃やして除去することができる。
また、フューエルカット期間であることを示すＥＣＵからのフューエルカット信号ＦＣによって、燃焼可能期間を知ることができるので、イオン源（帯電部）に付着した煤（付着粒子ＳＡ）を適切に燃やして除去することができる。
【００６９】
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記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で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施形態では、粒子Ｓを帯電した帯電粒子ＳＣとする帯電部が、気中放電によりイオンＣＰを生成するイオン源１５である粒子検知システムに適用した例を示した。しかし、センサ本体の帯電部はこれに限られない。例えば、電極の表面上に粒子を付着させて、電極に高電圧を印加することにより、粒子Ｓを帯電した帯電粒子ＳＣとする帯電部をセンサ本体に有する粒子検知システムに適用しても良い（特許文献２，３参照）。この場合、ヒータ部としては、例えば、帯電部のうち、粒子が付着する電極を加熱するものが挙げられる。
【００７０】
また、実施形態では、燃焼可能期間として、車両ＡＭのエンジンＥＮＧのフューエルカット期間を検知した。しかし、車両ＡＭのエンジンＥＮＧのアイドリングストップ期間（信号待ち等の一時停車時にエンジンＥＮＧを自動停止する期間）やリーンバーン運転期間（エンジンＥＮＧを理論空燃比よりも薄い混合比で希薄燃焼させる期間）を、燃焼可能期間として検知しても良い。つまり、回路部１９０のマイクロプロセッサ２０２で、ＥＣＵから出力される、車両ＡＭのエンジンＥＮＧがアイドリングストップ期間であることを示す信号やリーンバーン運転期間であることを示す信号を、ＣＡＮバスを通じて検知するようにしても良い。
また、ハイブリッド車の場合には、エンジンを停止させ、モータで走行している期間を示す信号を、検知するようにしても良い。モータで走行している期間は、エンジンが停止しており、排気管ＥＰ内に燃焼ガスではなく大気（外気）が流通する。このため、モータで走行している期間も燃焼可能期間に該当するからである。
【００７１】
また、実施形態では、ＥＣＵからＣＡＮバス上に出力されるフューエルカット信号ＦＣを燃焼可能信号として検知した。しかし、例えば、排気管ＥＰに取り付けた、排気ガスＥＧ中の酸素濃度を測定する酸素センサの出力を利用して、排気ガスＥＧ中の酸素濃度が所定値以上の燃焼可能期間を検知するようにしても良い。
【００７２】
また、マイクロプロセッサ２０２で実行されるヒータ制御ルーチンは、図１０を援用して説明した上記実施形態の処理に限定されない。マイクロプロセッサ２０２で実行されるヒータ制御ルーチンの変形例を、図１１を用いて説明する。
マイクロプロセッサ２０２が起動されると、上記実施形態の処理と同様のステップＳ１１，Ｓ１２が各々実行される。そして、この変形例では、ステップＳ１２にてフューエルカット信号ＦＣが入力されている場合（Ｙｅｓ）、即ち、フューエルカット期間である場合には、ステップＳ１６に進み、ヒータ通電フラグが「１」に設定されているか否かを判断する。ステップＳ１６にてヒータ通電フラグが「１」に設定されていると判断されない場合（Ｎｏ）、即ち、ヒータ通電フラグが「０」に設定されている場合には、ステップＳ１３に進み、ヒータ部１３０への通電処理が実行（開始）される。なお、このステップＳ１３の処理は、上記実施形態と同様である。
【００７３】
次いで、ステップＳ１７に進み、ヒータ通電フラグを「１」に設定する。そして、ステップＳ１８に進み、ヒータ部１３０の通電継続時間を計るためのタイマをスタートさせ、ステップＳ１９に進む。一方、ステップＳ１６にてヒータ通電フラグが「１」に設定されていると判断された場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ１３，Ｓ１７，Ｓ１８をスキップし、ステップＳ１９に進む。
【００７４】
そして、ステップＳ１９では、ヒータ部１３０の通電継続時間（継続タイマ）が所定時間を経過したか否かを判断する。なお、所定時間としては、ヒータ部１３０の加熱を通じてイオン源１５（帯電部１１）に付着した煤を燃焼させることが可能な時間が設定されている。ステップＳ１９にて通電継続時間が所定時間を経過したと判断された場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ２０に進み、ヒータ通電回路２２６によるヒータ部１３０への通電を中止する。この際、ヒータ通電フラグは「０」に設定せず、また、タイマもリセットしない。これにより、ステップＳ２０にてヒータ部１３０への通電が中止された後も、フューエルカット信号ＦＣの入力検知が継続したとしても、ステップＳ１２による肯定判断（Ｙｅｓ）、ステップＳ１６による肯定判断（Ｙｅｓ）、ステップＳ１９による否定判断（Ｎｏ）が繰り返され、ヒータ部１３０への通電処理が実行されることはない。一方、ステップＳ１９にて、通電継続時間が所定時間を経過していないと判断された場合（Ｎｏ）、ステップＳ１２に戻る。そして、ステップＳ２０の処理が終了すると、ステップＳ１４に進む。なお、ステップＳ１４の処理は、上記実施形態と同様であるため、説明は省略する。
【００７５】
ステップＳ１２にて、フューエルカット信号ＦＣが入力されていない場合（Ｎｏ）、即ち、フューエルカット期間でない場合には、ステップＳ１５に進む。なお、ステップＳ１５の処理は上記実施形態と同様である。そして、ステップＳ２１に進み、ヒータ通電フラグを「０」に設定する。これにより、フューエルカット信号ＦＣの入力を再度検知した場合に、ステップＳ１６にて否定判断（Ｎｏ）されることになり、ステップＳ１３によるヒータ部１３０への通電処理の実行が可能となる。次いで、ステップＳ２２に進み、ヒータ部１３０の通電継続時間を計るためのタイマをリセットし、ステップＳ１４に移行する。
【００７６】
このようにして変形例によるヒータ制御ルーチンが実行されることにより、フューエルカット期間にヒータ部１３０への通電を行い、帯電部１１のうち、イオン源１５を加熱して、これに付着した煤（付着粒子ＳＡ）が燃える温度に昇温させることで、イオン源１５に付着した煤（付着粒子ＳＡ）を、適切に除去することができる。そして、ヒータ部１３０への通電継続時間が所定時間を経過した場合には、フューエルカット期間内といえどもヒータ部１３０への通電が中止される（ステップＳ２０）。これにより、上記実施形態に対して、ヒータ部における無駄なエネルギー消費（電力消費）をより抑制できるといったメリットが得られる。  なお、ステップＳ２０を実行しているマイクロプロセッサ２０２が、ヒータ部１３０への通電を中止する通電中止手段に相当する。
【符号の説明】
【００７７】
ＡＭ  車両
ＥＮＧ  エンジン（内燃機関）
ＥＰ  排気管
ＥＧ  排気ガス（被測定ガス）
ＣＧＮＤ  シャーシＧＮＤ電位（第２ヒータ電位）
ＳＧＮＤ  センサＧＮＤ電位
ＰＶ２  放電電位
ＰＶ３  補助電位
ＰＶｈｔ  第１ヒータ電位
Ｓ  粒子
ＳＣ  帯電粒子
ＳＡ  付着粒子
ＣＰ  イオン
ＣＰＦ  浮遊イオン
ＧＳ  先端側
ＧＫ  後端側
ＨＮ  長手方向
１  粒子検知システム
１０  センサ本体
１１  帯電部
１５  イオン源
４０  外側プロテクタ
４５  内側プロテクタ
５０  主体金具
７１  第１セパレータ
７２  第２セパレータ
７３  放電電位端子
７５  補助電位端子
７６  第１ヒータ端子
７７  第２ヒータ端子
８０  内筒
９０  取り付け金具
９５  外筒
１００  セラミック素子
１００Ｋ  （セラミック素子の）後端部
１０１  セラミック基体
１１０  放電電極体
１２０  補助電極体
１３０  ヒータ部
１９０  回路部
２１０  イオン源電源回路
２２０  計測制御回路
２２６  ヒータ通電回路（ヒータ通電制御手段，通電切換手段）
２３０  信号電流検知回路
２４０  補助電極電源回路
ＦＣ  フューエルカット信号
Ｓ１３，Ｓ１５  期間検知手段，信号検知手段
Ｓ１４〜Ｓ１６  ヒータ通電制御手段
Ｓ１４，Ｓ１６  通電切換手段
【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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