(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排ガス中の微粒子量に相関する測定信号を出力する測定信号生成回路と、
前記測定信号に基づき前記微粒子量を決定する微粒子量決定部と、
前記内燃機関に関する状態が、前記微粒子量が既知の量であるとみなし得る所定状態であることを示す所定信号を受信する信号受信部と、
前記微粒子量が前記既知の量である場合の前記測定信号のずれと、前記微粒子量が前記既知の量である場合の前記測定信号に基づき特定される前記微粒子量のずれと、のうちのいずれかのずれの補正を実行する校正実行部と、
を備える微粒子測定システムであって、
前記校正実行部は、前記信号受信部により前記所定信号が受信された場合に、前記補正を実行し、
コロナ放電によってイオンを発生させるイオン発生部と、
前記排ガス中の少なくとも一部の微粒子を、前記イオンを用いて帯電させるための帯電室と、
前記微粒子の帯電に使用されなかった前記イオンの少なくとも一部を捕捉するイオン捕捉部と、
を更に備え、
前記測定信号生成回路は、前記イオン発生部から発生された前記イオンの量と、前記イオン捕捉部に捕捉された前記イオンの量との差分に相当する電流値に基づいて、前記測定信号を出力し、
前記校正実行部は、前記イオン発生部を駆動させた状態で取得される前記測定信号に基づいて、前記補正を実行する、
ことを特徴とする微粒子測定システム。
【請求項２】
請求項１に記載の微粒子測定システムにおいて、
前記既知の量は、ゼロである、
ことを特徴とする微粒子測定システム。
【請求項３】
請求項２に記載の微粒子測定システムにおいて、
前記所定状態は、前記内燃機関が駆動していると共に前記内燃機関への燃料供給が遮断されている状態である、
ことを特徴とする微粒子測定システム。
【請求項４】
請求項３に記載の微粒子測定システムにおいて、
前記校正実行部は、前記信号受信部により前記所定信号が受信されてから所定期間経過後に、前記補正を実行する、
ことを特徴とする微粒子測定システム。
【請求項５】
請求項２に記載の微粒子測定システムにおいて、
前記所定状態は、前記内燃機関の駆動が停止している状態である、
ことを特徴とする微粒子測定システム。
【請求項６】
内燃機関の排ガス中の微粒子量に相関する測定信号を出力する測定信号生成回路と、
前記測定信号に基づき前記微粒子量を決定する微粒子量決定部と、
前記内燃機関に関する状態が、前記微粒子量が既知の量であるとみなし得る所定状態であることを示す所定信号を受信する信号受信部と、
前記微粒子量が前記既知の量である場合の前記測定信号のずれと、前記微粒子量が前記既知の量である場合の前記測定信号に基づき特定される前記微粒子量のずれと、のうちのいずれかのずれの補正を実行する校正実行部と、
を備える微粒子測定システムであって、
前記校正実行部は、前記信号受信部により前記所定信号が受信された場合に、前記補正を実行し、
前記既知の量は、ゼロであり、
前記所定状態は、前記内燃機関が駆動していると共に前記内燃機関への燃料供給が遮断されている状態である、
ことを特徴とする微粒子測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス中に含まれる煤などの微粒子量を測定する微粒子測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ディーゼルエンジンなどの内燃機関の排ガスに含まれる煤などの微粒子の量を測定する微粒子測定システムが知られている（特許文献１）。特許文献１の微粒子測定システムは、コロナ放電によってイオンを生成し、生成したイオンによって排ガス中の微粒子を帯電させるとともに、微粒子の帯電に使用されなかったイオンを捕捉して、捕捉したイオン量に基づいて（逆に言えば、微粒子に帯電され、捕捉されなかったイオン量に基づいて）排ガス中の微粒子の量を測定する。捕捉したイオン量は、帯電に使用されたイオン量と相関しており、帯電に使用されたイオン量は、排ガス中の微粒子の量に相関しているため、この微粒子測定システムは、捕捉したイオン量から排ガス流の微粒子の量を測定することができる。このような微粒子測定システムでは、コロナ放電用の電極と帯電に使用されなかったイオンを捕捉するための電極との間には十分な絶縁が必要となる。そこで、それぞれの電極に接続される配線を樹脂製の絶縁部材で取り囲む等して電極間の絶縁性が確保されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１９５０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の微粒子測定システムで用いられる絶縁部材は、例えば、被測定ガスに含まれる煤や水の付着等により経年劣化してその絶縁性が低下するため、それぞれの電極に接続されている配線間にリーク電流が発生するおそれがある。リーク電流が発生すると、イオンを捕捉するための電極に流れる電流値が変化するために微粒子量の測定精度が低下するという問題があった。このため、このような場合に測定値のずれを補正して校正を行うことが求められる。しかしながら、従来は、微粒子測定システムにおける校正に関して十分な工夫がなされていないのが実情であった。また、このような問題は、コロナ放電によってイオンを生成して微粒子に帯電させる場合に限らず、任意の方法により微粒子にイオンを帯電させる場合において共通する問題であった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
［形態１］内燃機関の排ガス中の微粒子量に相関する測定信号を出力する測定信号生成回路と、前記測定信号に基づき前記微粒子量を決定する微粒子量決定部と、前記内燃機関に関する状態が、前記微粒子量が既知の量であるとみなし得る所定状態であることを示す所定信号を受信する信号受信部と、前記微粒子量が前記既知の量である場合の前記測定信号のずれと、前記微粒子量が前記既知の量である場合の前記測定信号に基づき特定される前記微粒子量のずれと、のうちのいずれかのずれの補正を実行する校正実行部と、を備える微粒子測定システムであって、前記校正実行部は、前記信号受信部により前記所定信号が受信された場合に、前記補正を実行し、コロナ放電によってイオンを発生させるイオン発生部と、前記排ガス中の少なくとも一部の微粒子を、前記イオンを用いて帯電させるための帯電室と、前記微粒子の帯電に使用されなかった前記イオンの少なくとも一部を捕捉するイオン捕捉部と、を更に備え、前記測定信号生成回路は、前記イオン発生部から発生された前記イオンの量と、前記イオン捕捉部に捕捉された前記イオンの量との差分に相当する電流値に基づいて、前記測定信号を出力し、前記校正実行部は、前記イオン発生部を駆動させた状態で取得される前記測定信号に基づいて、前記補正を実行する、ことを特徴とする微粒子測定システム。
［形態２］内燃機関の排ガス中の微粒子量に相関する測定信号を出力する測定信号生成回路と、前記測定信号に基づき前記微粒子量を決定する微粒子量決定部と、前記内燃機関に関する状態が、前記微粒子量が既知の量であるとみなし得る所定状態であることを示す所定信号を受信する信号受信部と、前記微粒子量が前記既知の量である場合の前記測定信号のずれと、前記微粒子量が前記既知の量である場合の前記測定信号に基づき特定される前記微粒子量のずれと、のうちのいずれかのずれの補正を実行する校正実行部と、を備える微粒子測定システムであって、前記校正実行部は、前記信号受信部により前記所定信号が受信された場合に、前記補正を実行し、前記既知の量は、ゼロであり、前記所定状態は、前記内燃機関が駆動していると共に前記内燃機関への燃料供給が遮断されている状態である、ことを特徴とする微粒子測定システム。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、内燃機関の排ガス中の微粒子量に相関する測定信号を出力する測定信号生成回路と；前記測定信号に基づき前記微粒子量を決定する微粒子量決定部と；前記内燃機関に関する状態が、前記微粒子量が既知の量であるとみなし得る所定状態であることを示す所定信号を受信する信号受信部と；前記微粒子量が前記既知の量である場合の前記測定信号のずれと、前記微粒子量が前記既知の量である場合の前記測定信号に基づき特定される前記微粒子量のずれと、のうちのいずれかのずれの補正を実行する校正実行部と：を備える微粒子測定システムであって、前記校正実行部は、前記信号受信部により前記所定信号が受信された場合に、前記補正を実行する、ことを特徴とする微粒子測定システムが提供される。この形態の微粒子測定システムによれば、微粒子量が既知の量であるとみなし得る所定状態である場合に、測定信号のずれと微粒子量のずれとのうちのいずれかのずれを補正するので、測定信号のずれまたは微粒子量のずれを正確に特定して、補正を精度良く行なうことができる。このため、微粒子測定システムの校正を実行して、微粒子量の測定精度の低下を抑制できる。
【０００７】
（２）上記形態の微粒子測定システムにおいて、前記既知の量は、ゼロであってもよい。この形態の微粒子測定システムによれば、測定信号がゼロまたは微粒子量がゼロであるとみなし得る状態において補正を実行するため、測定信号のずれと微粒子量のずれとのうちいずれかのずれを容易に特定することができる。加えて、かかる状態において得られる測定信号または微粒子量は、電極間のリーク電流に起因することが想定されるため、かかるリーク電流値またはリーク電流値に相当する微粒子量を正確に特定できる。
【０００８】
（３）上記形態の微粒子測定システムにおいて、前記所定状態は、前記内燃機関が駆動していると共に前記内燃機関への燃料供給が遮断されている状態であってもよい。この形態の微粒子測定システムによれば、測定信号がゼロであるとみなし得る状態において補正を実行するため、測定信号のずれと微粒子量のずれとのうちいずれかのずれを容易に特定できる。
【０００９】
（４）上記形態の微粒子測定システムにおいて、前記校正実行部は、前記信号受信部により前記所定信号が受信されてから所定期間経過後に、前記補正を実行してもよい。この形態の微粒子測定システムによれば、所定信号が受信されてから所定期間経過後に補正が実行されるため、燃料供給が遮断された後、内燃機関内の微粒子がほとんど排出された状態において、補正を実行できる。このため、内燃機関内に残存する微粒子に起因する補正の誤差を抑制できる。
【００１０】
（５）上記形態の微粒子測定システムにおいて、前記所定状態は、前記内燃機関の駆動が停止している状態であってもよい。この形態の微粒子測定システムによれば、測定信号がゼロまたは微粒子量がゼロであるとみなし得る状態において補正を実行するため、測定信号のずれと微粒子量のずれとのうちいずれかのずれを容易に特定することができる。加えて、かかる状態において得られる測定信号または微粒子量は、電極間のリーク電流に起因することが想定されるため、かかるリーク電流値またはリーク電流値に相当する微粒子量を正確に特定できる。
【００１１】
（６）上記形態の微粒子測定システムにおいて、コロナ放電によってイオンを発生させるイオン発生部と；前記排ガス中の少なくとも一部の微粒子を、前記イオンを用いて帯電させるための帯電室と；前記微粒子の帯電に使用されなかった前記イオンの少なくとも一部を捕捉するイオン捕捉部と；を更に備え、前記測定信号生成回路は、前記イオン発生部から発生された前記イオンの量と、前記イオン捕捉部に捕捉された前記イオンの量との差分に相当する電流値に基づいて、前記測定信号を出力してもよい。この形態の微粒子測定システムによれば、コロナ放電によりイオンを発生させるので、放電電極への給電回路と、イオン量の差分に相当する電流が流れる回路との間に非常に高い絶縁性が求められる。これは、コロナ放電を生じさせるために放電電極に給電（印加）される電圧が高電圧であるが故にリーク電流が生じやすく、その一方、イオン量の差分に相当する電流の大きさが非常に小さいため、この差分に相当する電流に対するリーク電流の影響が大きく、この影響が出ないようにする必要があるからである。このような構成において経年劣化等により回路間の絶縁性が低下した場合であっても、上述した補正を行なうことで微粒子の量の測定精度の低下を抑制できる。
【００１２】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、微粒子センサ、微粒子検出方法、微粒子測定システムを備える内燃機関、この内燃機関を備えた車両などの形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態としての微粒子測定システムを適用した車両の概略構成を示す説明図である。
【図２】微粒子センサ１００の先端部１００ｅの概略構成を模式的に示す説明図である。
【図３】電気回路部７００の概略構成を示すブロック図である。
【図４】測定信号生成回路７４０の構成を示すブロック図である。
【図５】本実施形態における微粒子量決定処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】本実施形態における校正処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】第２実施形態における校正処理の手順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】
【００１４】
Ａ．第１実施形態：
Ａ１．システム構成：
図１は、本発明の一実施形態としての微粒子測定システムを適用した車両の概略構成を示す説明図である。図１（ａ）は、微粒子測定システム１０を搭載した車両５００の概略構成を例示した説明図である。図１（ｂ）は、車両５００に取り付けられた微粒子測定システム１０の概略構成を例示した説明図である。微粒子測定システム１０は、微粒子センサ１００と、ケーブル２００と、センサ駆動部３００とを備えており、内燃機関４００から排出される排ガスに含まれる煤などの微粒子の量を測定する。内燃機関４００は、車両５００の動力源であり、ディーゼルエンジン等によって構成されている。
【００１５】
車両５００は、微粒子センサ１００の他に、車両５００内の種々の部位に設けられた各種のセンサ４０６を備えている。これらのセンサ４０６からは、内燃機関４００の駆動に関するパラメータの測定値が車両制御部４２０に供給される。内燃機関４００の駆動に関するパラメータとは、内燃機関４００の運転条件パラメータ、および内燃機関４００の運転により変化する環境パラメータを含む広い意味を有する。内燃機関４００の運転条件パラメータとしては、例えば、内燃機関４００の回転数や、燃料噴射量、車両５００の速度、内燃機関４００のトルク、内燃機関４００の排気圧、内燃機関４００の吸気圧、ＥＧＲ開閉度（ＥＧＲ弁（Exhaust Gas Recirculation valve）が設けられている場合）、内燃機関４００への吸入空気量、点火時期、等が該当する。内燃機関４００の運転により変化する環境パラメータとしては、例えば、内燃機関４００の排ガス温度等が該当する。
【００１６】
微粒子センサ１００は、内燃機関４００から延びる排ガス配管４０２に取り付けられ、ケーブル２００によってセンサ駆動部３００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４１０（例えば、ＤＰＦ（Diesel particulate filter））よりも下流側の排ガス配管４０２に取り付けられている。微粒子センサ１００は、排ガスに含まれる微粒子の量に相関する信号をセンサ駆動部３００に出力する。
【００１７】
センサ駆動部３００は、微粒子センサ１００を駆動するとともに、微粒子センサ１００から入力される信号に基づいて排ガスに含まれる微粒子量を測定する。本実施形態において、「微粒子量」は、排ガスの単位体積中に含まれる微粒子の質量に比例する「微粒子の質量濃度」および排ガスの単位体積中に含まれる微粒子の個数に比例する「微粒子の個数濃度」として測定される。なお、「微粒子の質量濃度」と「微粒子の個数濃度」とのうちのいずれか一方のみが測定されてもよい。また、これら以外に例えば、排ガスの単位体積中に含まれる微粒子の表面積に比例する値として測定されてもよい。センサ駆動部３００は、排ガスに含まれる微粒子量を示す信号を車両制御部４２０に出力する。車両制御部４２０は、センサ駆動部３００から入力される信号に応じて、内燃機関４００の燃焼状態や、燃料配管４０５を介して燃料供給部４３０から内燃機関４００に供給される燃料の供給量などを制御する。車両制御部４２０は、例えば、排ガスに含まれる微粒子量が所定の上限値（閾値）よりも多い場合には、フィルタ装置４１０の劣化や異常を車両５００の運転手に警告するように構成されていてもよい。また、車両制御部４２０は、車両の駆動に関する種々の情報をセンサ駆動部３００に送信する。具体的には、例えば、燃料の噴射が停止している状態を示すフューエルカット信号や、イグニッションの状態（オンまたはオフ）を示す信号などが該当する。センサ駆動部３００と車両制御部４２０には、電源部４４０から電力が供給される。
【００１８】
図１（ｂ）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４０２の内側に挿入された状態で、排ガス配管４０２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４０２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、排ガスをケーシングＣＳの内部に取り込むための流入孔４５と、取り込んだ排ガスをケーシングＣＳの外部に排出するための排出孔３５と、が設けられている。排ガス配管４０２の内部を流通する排ガスの一部は、流入孔４５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中に含まれる微粒子は、微粒子センサ１００が生成するイオン（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は、排出孔３５を介してケーシングＣＳの外部に排出される。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。
【００１９】
微粒子センサ１００の後端部１００ｒには、ケーブル２００が取り付けられている。ケーブル２００は、第１の配線２２１と、第２の配線２２２と、信号線２２３と、空気供給管２２４と、を束ねた構成を備えている。第１の配線２２１、第２の配線２２２、および、信号線２２３は、後述の電気回路部７００に電気的に接続されている。空気供給管２２４は、後述の空気供給部８００に接続されている。
【００２０】
センサ駆動部３００は、センサ制御部６００と、電気回路部７００と、空気供給部８００とを備えている。センサ制御部６００と電気回路部７００との間、および、センサ制御部６００と空気供給部８００との間は、それぞれ電気的に接続されている。
【００２１】
センサ制御部６００は、マイクロコンピュータおよびメモリを含んでおり、電気回路部７００と、空気供給部８００とを制御する。また、センサ制御部６００は、微粒子量決定部６１０と、校正実行部６２０と、マップ格納部６３０と、電流値格納部６４０と、微粒子量格納部６５０と、補正値格納部６６０とを備える。
【００２２】
微粒子量決定部６１０は、電気回路部７００から入力される信号（後述の測定信号Ｓesc）に基づき、マップ格納部６３０に格納されている微粒子量マップｍｐ１を参照して微粒子量を決定する。図１（ｂ）では、微粒子量マップｍｐ１の設定内容を模式的に示している。微粒子量マップｍｐ１には、予め、電気回路部７００から入力される信号と微粒子量との対応関係が設定されている。なお、微粒子量マップｍｐ１の詳細および微粒子量の決定方法の詳細については後述する。また、微粒子量決定部６１０は、排ガスに含まれる微粒子量を表す信号を車両制御部４２０に出力する。微粒子量決定部６１０は、請求項における微粒子量決定部および信号受信部に相当する。
【００２３】
校正実行部６２０は、後述の校正処理を実行することにより、電気回路部７００から入力される信号のずれを補正する。かかる信号のずれの詳細については後述する。電流値格納部６４０には、後述の微粒子量決定処理において、電気回路部７００から入力される信号から導出される電流値が格納される。微粒子量格納部６５０には、後述の微粒子量決定処理において決定された微粒子量が格納される。補正値格納部６６０には、後述の微粒子量決定処理において用いられる補正値が格納される。なお、補正値格納部６６０には、予め、補正値の初期値としてゼロが格納されている。この補正値は、後述の校正処理により変更され得る。
【００２４】
電気回路部７００は、第１の配線２２１および第２の配線２２２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７００には、信号線２２３を介して、排ガスに含まれる微粒子量に相関する信号が微粒子センサ１００から入力される。電気回路部７００は、信号線２２３から入力される信号を用いて、排ガスに含まれる微粒子量に応じた信号をセンサ制御部６００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。
【００２５】
空気供給部８００は、ポンプ（図示しない）を含んでおり、センサ制御部６００からの指示に基づいて、空気供給管２２４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８００から供給される高圧空気は、微粒子センサ１００による微粒子量測定の際に用いられる。なお、空気供給部８００によって空気を供給する代わりに、他の種類のガスを微粒子センサ１００に供給してもよい。
【００２６】
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す説明図である。この先端部１００ｅは、ケーシングＣＳの中に、イオン発生部１１０と、排ガス帯電部１２０と、イオン捕捉部１３０と、を設けた構成を有する。すなわち、ケーシングＣＳ中に、これらの３つの処理部１１０，１２０，１３０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、微粒子センサ１００の軸線方向に沿って並んでいる。ケーシングＣＳは、導電性部材によって形成され、信号線２２３（図１）を介して二次側グランドＳＧＬ（図３）に接続されている。
【００２７】
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処理部であり、イオン発生室１１１と、第１の電極１１２とを含んでいる。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５５とノズル４１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５５は、空気供給管２２４（図１）と連通しており、空気供給部８００（図１）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４１は、排ガス帯電部１２０との間を区画する隔壁４２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、棒状の外形を有し、先端部が隔壁４２と近接した状態で、その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２２１（図１）を介して電気回路部７００（図１）に接続されている。
【００２８】
イオン発生部１１０は、電気回路部７００から供給される電力を用いて、第１の電極１１２を陽極とし、隔壁４２を陰極として、直流電圧（例えば、２〜３ｋＶ）を印加する。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４２との間にコロナ放電を生じさせることによって、陽イオンＰＩを発生させる。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８００（図１）から供給される高圧空気とともに、ノズル４１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４１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。
【００２９】
排ガス帯電部１２０は、排ガスに含まれる微粒子Ｓ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４１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４５を介して、ケーシングＣＳの外部と連通し、ガス流路３１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４１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４５を介してケーシングＣＳの外部の排ガスが流入するように構成されている。ノズル４１から噴射された陽イオンＰＩを含む空気と、流入孔４５から流入した排ガスとは、帯電室１２１の内部において混合される。このとき、流入孔４５から流入した排ガスに含まれる微粒子Ｓの少なくとも一部には、ノズル４１から供給される陽イオンＰＩが帯電される。帯電した微粒子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３１を介してイオン捕捉部１３０の捕捉室１３１に供給される。
【００３０】
イオン捕捉部１３０は、微粒子Ｓ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３１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３５を介して、ケーシングＣＳの外部と連通している。第２の電極１３２は、上端がテーパー状となった略棒状の外形を備え、長手方向がガス流路３１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２２２（図１）を介して電気回路部７００（図１）に接続されている。第２の電極１３２には、１００Ｖ程度の電圧が印加されて、微粒子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には、第２の電極１３２を陽極とし、帯電室１２１及び捕捉室１３１を構成するケーシングＣＳを陰極とした電圧が印加されている。これにより、微粒子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、その進行方向が第２の電極１３２から離れる方向へと偏向される。進行方向が偏向された陽イオンＰＩは、陰極として機能する捕捉室１３１やガス流路３１の内周壁に捕捉される。一方、陽イオンＰＩが帯電された微粒子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と比べて大きいため、斥力による偏向の度合いが、単体の陽イオンＰＩに比べて小さい。そのため、帯電した微粒子Ｓは、排ガスの流れに従って、排出孔３５からケーシングＣＳの外部へと排出される。
【００３１】
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。センサ制御部６００（図１）は、微粒子センサ１００から出力された信号に基づいて、排ガス中に含まれる微粒子量を決定する。
【００３２】
図３は、電気回路部７００の概略構成を示すブロック図である。電気回路部７００は、一次側電源回路７１０と、絶縁トランス７２０と、コロナ電流測定回路７３０と、測定信号生成回路７４０と、第１の整流回路７５１と、第２の整流回路７５２と、を備えている。
【００３３】
一次側電源回路７１０は、電源部４４０から供給される直流電圧を昇圧して絶縁トランス７２０に供給するとともに、絶縁トランス７２０を駆動する。一次側電源回路７１０は、放電電圧制御回路７１１と、トランス駆動回路７１２とを備えている。放電電圧制御回路７１１は、ＤＣ／ＤＣコンバータを含んでおり、センサ制御部６００の制御によって、絶縁トランス７２０への供給電圧を任意に変更可能である。この供給電圧の制御は、例えば、第１の配線２２１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、目標電流値（例えば、５μＡ）となるように実質的に行われる。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の発生量を一定にすることができる。
【００３４】
トランス駆動回路７１２は、絶縁トランス７２０の一次側のコイルに流れる電流の方向を切り換え可能なスイッチ回路を含んでおり、このスイッチ回路の切り換えによって絶縁トランス７２０を駆動する。本実施形態では、トランス駆動回路７１２は、例えばプッシュプル方式の回路として構成されているが、ハーフブリッジ方式やフルブリッジ方式などの他の方式の回路として構成されていてもよい。
【００３５】
絶縁トランス７２０は、一次側電源回路７１０から供給される電力に対して電圧変換をおこない、変換後の電力（ここでは、交流電力）を二次側の整流回路７５１、７５２に供給する。絶縁トランス７２０は、２次側のコイル構成によって、第１の整流回路７５１に供給される電力と、第２の整流回路７５２に供給される電力とに対して、異なる増幅率を設定することが可能である。本実施形態の絶縁トランス７２０は、一次側のコイルと二次側のコイルとが物理的に接触しておらず、磁気によって結合するように構成されている。絶縁トランス７２０の一次側の回路としては、一次側電源回路７１０のほか、センサ制御部６００や電源部４４０が含まれる。絶縁トランス７２０の二次側の回路としては、微粒子センサ１００や整流回路７５１、７５２が含まれる。コロナ電流測定回路７３０と測定信号生成回路７４０は、絶縁トランス７２０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７３０は、後述するように、絶縁トランス７２０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の間が物理的に絶縁されている。ここでは、一次側の回路の基準電位を示すグランド（接地電位）を「一次側グランドＰＧＬ」とも呼び、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」とも呼ぶ。絶縁トランス７２０の一次側のコイルの端部は一次側グランドＰＧＬに接続され、二次側のコイルの端部は二次側グランドＳＧＬに接続されている。微粒子センサ１００のケーシングＣＳは、信号線２２３及びシャント抵抗２３０を介して二次側グランドＳＧＬに接続されている。微粒子測定システム１０において、一次側グランドＰＧＬと二次側グランドＳＧＬとの間は、絶縁部材により電気的に絶縁されている。かかる絶縁部材は、例えば、セラミックや樹脂を材料として構成され、高い絶縁性（例えば、１テラオーム程度）を有する。
【００３６】
整流回路７５１、７５２は、絶縁トランス７２０から出力された交流電力を直流電力に変換する。第１の整流回路７５１は、第１の配線２２１及びショート保護用抵抗７５３を介して、微粒子センサ１００の第１の電極１１２に接続されている。第２の整流回路７５２は、第２の配線２２２及びショート保護用抵抗７５４を介して、微粒子センサ１００の第２の電極１３２に接続されている。
【００３７】
コロナ電流測定回路７３０は、配線７６１，７６２を介して信号線２２３上のシャント抵抗２３０の両端に接続されており、また、配線７６３を介してセンサ制御部６００に接続されている。コロナ電流測定回路７３０は、信号線２２３上をケーシングＣＳから二次側グランドＳＧＬに向けて流れる電流（Ｉdc＋Ｉtrp）の電流値を示す信号Ｓdc+trpをセンサ制御部６００に出力する。ここで「電流値を示す信号」とは、電流値を直接的に示す信号に限定されず、電流値を間接的に示す信号も該当する。例えば、信号から得られる情報に演算式やマップを適用することによって電流値を特定できる信号も「電流値を示す信号」に含まれる。
【００３８】
センサ制御部６００は、コロナ電流測定回路７３０から入力される信号Ｓdc+trpに応じて、放電電圧制御回路７１１を制御する。センサ制御部６００による放電電圧制御回路７１１の制御の概要は後述する。
【００３９】
測定信号生成回路７４０は、イオン捕捉部１３０において捕捉されずに外部に流出した陽イオンＰＩの電流Ｉesc（以下、「漏洩電流Ｉesc」と呼ぶ）に相当する電流Ｉcを測定する。測定信号生成回路７４０は、配線７７１を介して二次側の信号線２２３に接続されるとともに、配線７７２を介して一次側のセンサ制御部６００に接続される。また、測定信号生成回路７４０は、配線７７３を介して一次側グランドＰＧＬに接続されている。測定信号生成回路７４０は、測定信号Ｓescをセンサ制御部６００に出力する。なお、測定信号生成回路７４０は、低感度測定信号および高感度測定信号を生成して、それぞれセンサ制御部６００に出力してもよい。この場合、低感度測定信号および高感度測定信号のうちのいずれか一方は、測定信号Ｓescであってもよい。
【００４０】
微粒子センサ１００の先端部１００ｅを流れる電流相互には、下記（１）式の関係が成り立つ。
Ｉin＝Ｉdc＋Ｉtrp＋Ｉesc    ・・・（１）
ここで、Ｉinは第１の電極１１２の入力電流であり、Ｉdcは隔壁４２を介してケーシングＣＳに流れる放電電流であり、ＩtrpはケーシングＣＳに捕捉された陽イオンＰＩの電荷量に相当する捕捉電流であり、Ｉescはイオン捕捉部１３０において捕捉されずに外部に流出した陽イオンＰＩの電荷量に相当する漏洩電流である。
【００４１】
放電電流Ｉdcと捕捉電流Ｉtrpは、ケーシングＣＳから信号線２２３を介して二次側グランドＳＧＬに流れるため、信号線２２３上のシャント抵抗２３０にはそれらの合計の電流（Ｉdc＋Ｉtrp）が流れる。ここで、（Ｉdc＋Ｉtrp）の電流値は、入力電流Ｉinの電流値とほぼ等しい。式（１）の漏洩電流Ｉescは、信号線２２３を流れる電流（Ｉdc＋Ｉtrp）のおよそ１／１０６倍程度の大きさであり、入力電流Ｉinの変動を監視するにあたっては実質的に無視できるためである。入力電流Ｉinの電流値とイオン発生部１１０のコロナ放電の電流値とは等しいことから、信号線２２３を流れる電流（Ｉdc＋Ｉtrp）の電流値は、コロナ放電の電流値とほぼ等しいといえる。このことから、コロナ電流測定回路７３０は、イオン発生部１１０のコロナ放電の電流値を示す信号Ｓdc+trpをセンサ制御部６００に出力しているといえる。これを受けて、センサ制御部６００は、コロナ電流測定回路７３０から入力される信号Ｓdc+trpに応じて、入力電流Ｉinの電流値が目標電流になるように、放電電圧制御回路７１１を制御する。
【００４２】
漏洩電流Ｉescは、入力電流Ｉinと、シャント抵抗２３０を流れる電流（Ｉdc＋Ｉtrp）との差分に等しい。
Ｉesc＝Ｉin−（Ｉdc＋Ｉtrp）    ・・・（２）
測定信号生成回路７４０には、この漏洩電流Ｉescに相当する電流Ｉcが流れる。測定信号生成回路７４０は、この電流Ｉcに応じた測定信号Ｓescを生成してセンサ制御部６００に出力する。センサ制御部６００の微粒子量決定部６１０は、測定信号Ｓescに基づいて排ガスに含まれる微粒子量を決定する。
【００４３】
Ａ２．測定信号生成回路の構成例：
図４は、測定信号生成回路７４０の構成を示すブロック図である。測定信号生成回路７４０は、増幅回路７４１と、負帰還抵抗７４２と、抵抗７４３とを含む。増幅回路７４１としてはオペアンプを利用可能である。増幅回路７４１の反転入力端子は、抵抗７４３、配線７７１、および信号線２２３を介して二次側グランドＳＧＬに接続されている。信号線２２３は、図３に示すように、微粒子センサのケーシングＣＳに接続されている。増幅回路７４１の非反転入力端子には、一次側グランドＰＧＬに対して一定の基準電圧（例えば、０．５Ｖ）を与える電源Ｖrefが配線７７３を介して接続されている。以下の説明では、この電源Ｖrefの基準電圧を表す際にも同じ符号「Ｖref」を用いる。増幅回路７４１の非反転入力端子に基準電圧Ｖrefを入力すれば、増幅回路７４１の２つの入力端子間の電位差を、誤差（バイアス電流やオフセット電圧による誤差等）の生じにくい電位差範囲に近づけるように調整することができる。増幅回路７４１の反転入力端子には、後に詳述するように、微粒子センサ１００の漏洩電流Ｉesc（図３）に相当する電流Ｉcが流れる。この電流Ｉcは、増幅回路７４１によって電圧Ｅ１に変換される。電圧Ｅ１を示す信号Ｓescは、測定信号として、配線７７２を介してセンサ制御部６００に供給される。
【００４４】
増幅回路７４１の反転入力端子に流れる電流Ｉcが、微粒子センサ１００の漏洩電流Ｉescに相当する電流となる理由は、以下の通りである。漏洩電流Ｉescが発生すると、二次側グランドＳＧＬの基準電位は、漏洩電流Ｉescの大きさに応じて、一次側グランドＰＧＬの基準電位よりも低下する。これは、一次側電源回路７１０（図３）を含む一次側回路から、微粒子センサ１００に供給されるエネルギー（電力）と、信号線２２３を介して微粒子センサ１００から出力されるエネルギー（電力）との間に、漏洩電流Ｉescに対応するエネルギーの差異が生じるためである。漏洩電流Ｉescの発生により、二次側グランドＳＧＬの基準電位と一次側グランドＰＧＬの基準電位との間に差異が生じると、増幅回路７４１の反転入力端子には、この差異に応じた補償電流Ｉcが流れる。この補償電流Ｉcは、漏洩電流Ｉescと電流値が等しく、二次側グランドＳＧＬの基準電位と一次側グランドＰＧＬの基準電位との間の差異を補償する電流である。従って、測定信号生成回路７４０は、この補償電流ＩcをＩ−Ｖ変換することによって、漏洩電流Ｉescを表す電圧Ｅ１（及び測定信号Ｓesc）を生成することができる。
【００４５】
増幅回路７４１の出力電圧Ｅ１は、以下の式（３）で与えられる。
Ｅ１＝Ｉc×Ｒ１＋Ｖref    ・・・（３）
ここで、Ｉcは補償電流、Ｒ１は負帰還抵抗７４２の抵抗値、Ｖrefは増幅回路７４１の基準電圧である。
【００４６】
センサ制御部６００において、微粒子量決定部６１０は、測定信号生成回路７４０から供給される測定信号Ｓescに基づいて、微粒子量マップｍｐ１を参照して排ガス中に含まれる微粒子量を決定する。図１（ｂ）に示すように、微粒子量マップｍｐ１は、測定信号Ｓescと微粒子量との対応関係を示す二次元マップである。なお、図１（ｂ）では、横軸は微粒子量を示し、縦軸は測定信号Ｓescを示している。より正確には、縦軸は、測定信号Ｓescの電圧レベルに対応する電流Ｉcの電流値を示している。微粒子量マップｍｐ１に示すように、測定信号Ｓescと微粒子量とは互いに比例している。そして、微粒子量がゼロである場合に測定信号Ｓescの電流値はゼロとなる。微粒子量決定部６１０は、供給される測定信号Ｓescに対応する電流値を特定し、かかる電流値に基づき微粒子量マップｍｐ１を参照することにより、微粒子量を決定できる。
【００４７】
しかしながら、経年劣化等の理由により一次側グランドＰＧＬと二次側グランドＳＧＬとの間に配置されている絶縁部材の絶縁性が低下すると、一次側グランドＰＧＬと二次側グランドＳＧＬとの間にリーク電流が発生し得る。リーク電流が発生すると、二次側グランドＳＧＬの基準電位と一次側グランドＰＧＬの基準電位との間の差異が初期値から変化するので、漏洩電流Ｉescの値が変化する。その結果、測定信号Ｓescの大きさ（電圧）が本来の値がからずれてしまい、決定される微粒子量に誤差が生じることとなる。例えば、排ガス中に微粒子が存在しないにもかからず、漏洩電流Ｉescがゼロではない値として検出され、検出される微粒子量がゼロにならないことが起こり得る。また、絶縁部材の絶縁性は経年変化するので、漏洩電流Ｉescの値も経年変化し、その結果、測定信号Ｓescの大きさのずれの量も経年変化する。それゆえ、微粒子量の測定誤差が次第に増加するおそれがある。そこで、本実施形態の微粒子測定システム１０では、後述の微粒子量決定処理を実行して測定信号Ｓescに基づき導出される電流値を用いて補正すると共に、後述の校正処理を実行して補正に用いられる補正値を更新することにより、微粒子量の測定精度の低下を抑制する。
【００４８】
Ａ３．微粒子量決定処理：
図５は、本実施形態における微粒子量決定処理の手順を示すフローチャートである。微粒子測定システム１０では、車両制御部４２０からイグニッションオンの信号を受信すると、微粒子量決定処理が実行される。微粒子量決定部６１０は、測定信号Ｓescの電圧レベルに対応する電流Ｉcの電流値を特定して電流値格納部６４０に記憶させる（ステップＳ１０５）。微粒子量決定部６１０は、補正値格納部６６０に格納されている補正値を用いてステップＳ１０５で特定された電流値を補正する（ステップＳ１１０）。上述のように、この補正値の初期値はゼロであり、また、補正値は校正処理により更新され得る。この補正値を適切な値に設定することにより、絶縁部材の絶縁性の低下等に起因して測定信号Ｓescのずれが生じても、本来の微粒子量に対応する信号を得ることができる。
【００４９】
微粒子量決定部６１０は、微粒子量マップｍｐ１を参照して、補正後の電流値に基づき微粒子量を決定する（ステップＳ１１５）。微粒子量決定部６１０は、ステップＳ１１５で決定された微粒子量を、微粒子量格納部６５０に記憶させる（ステップＳ１２０）。ステップＳ１２０の完了後、前述のステップＳ１０５に戻る。したがって、測定信号Ｓescに対応する電流値の特定および微粒子量の決定が繰り返し実行される。なお、微粒子量測定処理は、イグニッションオフ信号を受信するまで実行される。
【００５０】
Ａ４．校正処理：
図６は、本実施形態における校正処理の手順を示すフローチャートである。この校正処理は、上述の微粒子量決定処理で用いられる補正値を適切な値に設定（更新）するための処理である。本実施形態では、排ガス中の微粒子量が本来ゼロである場合の測定信号Ｓescのずれを特定し、このずれをキャンセルするような補正値を決定する。本実施形態では、車両５００が予め設定されている所定の距離（例えば、５０００キロメートル）を走行する度に、校正処理が実行される。
【００５１】
校正実行部６２０は、車両制御部４２０からフューエルカット信号を受信するまで待機しており（ステップＳ２０５）、フューエルカット信号を受信すると（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）、所定期間だけ待機する（ステップＳ２１０）。フューエルカット信号は、内燃機関４００に対する燃料供給が遮断されていることを示す信号であり、例えば、車両５００が下り坂を走行しており、運転者がアクセルペダルを踏んでいない場合等に出力される。車両制御部４２０は、燃料噴射量がゼロの状態を検知するとフューエルカット信号を出力する。フューエルカット信号が受信された場合、内燃機関４００に燃料が供給されていないため、排ガス中に微粒子が存在する可能性は低い。換言すると、フューエルカット信号は、排ガス中の微粒子量がゼロであるとみなし得る状態であることを示す。しかも、ステップＳ２１０により所定期間だけ待機するので、その間に内燃機関４００に残存する微粒子はほとんど排出されてしまっている可能性が高い。つまり、ステップＳ２０５およびＳ２１０が実行されることにより、排ガス配管４０２内において、排ガス中の微粒子量がゼロである可能性が高めることができる。ステップＳ２１０の所定期間は、燃料噴射量がゼロになってから、内燃機関４００から排出される微粒子量がゼロとなるまでの時間を実験等により求めて設定することが好ましい。なお、ステップＳ２１０は省略してもよい。本実施形態において、フューエルカット信号は、請求項における所定信号に相当する。
【００５２】
校正実行部６２０は、ステップＳ２１０が完了した後に所定の連続回数（Ｎ回）分だけ電流値格納部６４０に格納された電流値を取得する（ステップＳ２１５）。上述のように、微粒子量決定処理によって電流値が電流値格納部６４０に繰り返し格納されているので、校正実行部６２０は、所定の連続回数分の電流値を取得することができる。なお、所定の連続回数は、任意の回数に設定できる。また、所定の連続回数をより多くの回数に設定することによって校正の精度を向上できる。
【００５３】
校正実行部６２０は、ステップＳ２１５で取得されたＮ回分の電流値が電流値格納部６４０に格納されている間にフューエルカット信号が解除されたか否かを判定する（ステップＳ２２０）。例えば、上述の微粒子量決定処理のステップＳ１０５において、電流値格納部６４０に電流値を格納する際に時刻情報も対応付けて格納しておき、フューエルカット信号の解除を検知した場合には、かかる解除の時刻と取得された電流値に対応付けられている時刻とを対照して、Ｎ回の最後に格納された電流値に対応付けられている時刻がフューエルカット信号の解除の時刻よりも時間的に前であれば、Ｎ回分の電流値が電流値格納部６４０に格納されている間にフューエルカット信号が解除されていないと判定してもよい。なお、ステップＳ２１０の完了からステップＳ２１５の完了までの間にフューエルカット信号の解除があったか否かを判定することにより、Ｎ回分の電流値が電流値格納部６４０に格納されている間にフューエルカット信号が解除されたか否かをみなし判定してもよい。
【００５４】
Ｎ回分の電流値が電流値格納部６４０に格納されている間にフューエルカット信号が解除されたと判定された場合（ステップＳ２２０：ＹＥＳ）、前述のステップＳ２０５に戻る。これに対して、Ｎ回分の電流値が電流値格納部６４０に格納されている間にフューエルカット信号が解除されていないと判定された場合（ステップＳ２２０：ＮＯ）、校正実行部６２０は、ステップＳ２１５で取得したＮ回分の電流値の平均値を算出する（ステップＳ２２５）。フューエルカット信号が解除されていない場合、排ガス中の微粒子量がゼロであるとみなし得る状態のままであるため、本来、電流値はゼロとなる。しかしながら、絶縁部材の絶縁性低下に伴いリーク電流が発生すると、そのリーク電流に相当する電流が検出される。また、Ｎ回の平均値を求めることにより、誤差を排してリーク電流に相当する電流値を精度良く特定できる。なお、Ｎ回分の電流値が電流値格納部６４０に格納されている間にフューエルカット信号が解除された場合、排ガス中の微粒子量がゼロであるとみなし得る状態でなくなるため、リーク電流に相当する電流に加えて排ガス中の微粒子に起因する電流も検出される。このため、リーク電流に相当する電流値の特定精度が低くなるので、上述のようにステップＳ２０５に戻り、ステップＳ２２５以降を実行しないようにしている。上述したように、ステップＳ２１５における所定連続回数（Ｎ回）をより多くの回数に設定することによって校正の精度をより向上できる。しかしながら、所定連続回数を非常に大きな値に設定した場合、フューエルカット信号が解除される可能性が高くなる。このため、例えば、フューエルカット信号が継続して出力される平均時間を求め、その時間内に電流値を測定可能な回数を所定連続回数として設定するなど、所定の連続回数（Ｎ回）を適切な値に設定することが好ましい。
【００５５】
校正実行部６２０は、ステップＳ２２５において算出された平均値により、補正値格納部６６０に格納されている補正値を上書きする（ステップＳ２３０）。したがって、ステップＳ２３０の実行後に、微粒子量決定処理が実行される際には、ステップＳ１１０において、最新の補正値を用いて電流値を補正することができる。つまり、最新のリーク電流分をキャンセルして、排ガス中の微粒子に起因する電流値を精度よく導出することができる。ステップＳ２３０の完了後、校正処理は終了する。
【００５６】
以上説明した第１実施形態の微粒子測定システム１０によれば、フューエルカット信号を受信している最中に得られた電流値に基づき補正値を求め、かかる補正値を用いて測定信号Ｓescの電圧レベルに対応する電流Ｉcの電流値を補正する。フューエルカット信号を受信していることは、排ガス中の微粒子量がゼロであるとみなし得る状態であることを意味する。したがって、このような状態で得られる電流値は、排ガス中の微粒子に起因する電流値ではなく、絶縁部材の絶縁性の低下等に起因するリーク電流値と推測される。微粒子測定システム１０では、かかるリーク電流値に基づき測定信号Ｓescの電圧レベルに対応する電流Ｉcの電流値を補正するので、リーク電流値をキャンセルして排ガス中の微粒子に起因する電流値を精度よく導出することができる。このため、排ガス中の微粒子量の検出精度が低下することを抑制できる。
【００５７】
加えて、フューエルカット信号を受信してから所定期間だけ待機した後に得られた電流値に基づき補正値を決定するので、内燃機関４００に残存する微粒子がほとんど排出されて排ガス中の微粒子量がゼロである可能性が高い状態で得られた電流値に基づき補正値を決定できる。このため、リーク電流に相当する補正値を正確に求めることができる。
【００５８】
また、Ｎ回分の電流値の平均値を求めることにより、誤差を排してリーク電流に相当する電流値を精度良く特定できる。加えて、Ｎ回分の電流値が電流値格納部６４０に格納されている間にフューエルカット信号が解除された場合、補正値を求めずにステップＳ１０５に戻るので、排ガス中の微粒子量がゼロであるとみなし得る状態でない場合に得られた測定値に基づき補正値が決定されることを抑制できる。その結果、補正値を精度良く決定できる。
【００５９】
また、微粒子測定システム１０では、コロナ放電によりイオンを発生させるので、一次側グランドＰＧＬと二次側グランドＳＧＬとの間の絶縁部材として非常に高い絶縁性（抵抗値）を有する部材が求められる。このように絶縁部材において経年劣化等により絶縁性が低下した場合であっても、本実施形態の微粒子測定システム１０によれば、排ガス中の微粒子量を精度良く求めることができる。
【００６０】
Ｂ．第２実施形態：
図７は、第２実施形態における校正処理の手順を示すフローチャートである。第２実施形態の微粒子測定システムの構成は、第１実施形態の微粒子測定システム１０の構成と同じであるので、同一の構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。第２実施形態の校正処理は、ステップＳ２０５に代えてステップＳ２０５ａを実行する点と、ステップＳ２２０を省略する点とにおいて、第１実施形態の校正処理と異なる。第２実施形態の校正処理におけるその他の手順は、第１実施形態と同じであるので、同一の手順には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。なお、第２実施形態における微粒子量決定処理は、第１実施形態における微粒子量決定処理と同じであるので、詳細な説明を省略する。
【００６１】
図７に示すように、第２実施形態の校正処理では、まず、校正実行部６２０は、車両制御部４２０からイグニッションオフ信号を受信するまで待機する（ステップＳ２０５ａ）。イグニッションオフ信号を受信すると、上述のステップＳ２１０およびＳ２１５が実行される。イグニッションオフ信号が受信された場合、内燃機関４００の駆動が停止しているため、排ガス中に微粒子が存在する可能性は低い。換言すると、イグニッションオフ信号は、上述のフューエルカット信号と同様に、排ガス中の微粒子量がゼロであるとみなし得る状態であることを示す。加えて、第１実施形態と同様に所定期間だけ待機するので（ステップＳ２１０）、その間に内燃機関４００に残存する微粒子はほとんど排出されてしまっている可能性が高い。つまり、第１実施形態と同様に、ステップＳ２０５ａおよびＳ２１０が実行されることにより、排ガス配管４０２内において、排ガス中の微粒子量がゼロである可能性が高めることができる。なお、イグニッションオフ信号は、請求項における所定信号に相当する。
【００６２】
ここで、イグニッションオフ信号を受信した場合、上述の微粒子量決定処理は終了している。したがって、第２実施形態のステップＳ２１５では、測定信号Ｓescの電圧レベルに対応する電流Ｉcの電流値を特定して電流値格納部６４０に記憶させる処理（すなわち、微粒子量決定処理のステップＳ１０５と同様な処理）が所定連続回数だけ実行される。ステップＳ２１５の完了後、上述のステップＳ２２５およびＳ２３０が実行される。なお、第２実施形態の各処理は、例えば、図示しないバッテリーからの給電により微粒子測定システム１０を駆動して実行することができる。
【００６３】
以上説明した第２実施形態の微粒子測定システムは、第１実施形態の微粒子測定システム１０と同様な効果を有する。
【００６４】
Ｃ．変形例：
Ｃ１．変形例１：
各実施形態では、コロナ放電によって陽イオンＰＩを発生させ、かかる陽イオンＰＩを帯電室に流入した排ガスと混合させることにより微粒子Ｓを帯電させていたが、本発明はこれに限定されない。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、微粒子Ｓを帯電した帯電粒子とする帯電部をセンサ本体に有する微粒子測定システム１０に、本発明を適用してもよい（例えば、米国特許公開公報ＵＳ２０１２／０３１２０７４Ａ１および米国特許公開公報ＵＳ２０１３／０２１９９９０Ａ１参照）。
【００６５】
Ｃ２．変形例２：
各実施形態では、微粒子量決定処理と校正処理とを、別ルーチンとして実行していたが、単一のルーチンとして実行してもよい。この場合、単一のルーチンは、微粒子量決定処理と捉えることもでき、また、校正処理と捉えることもできる。すなわち、微粒子量決定処理内において補正値を更新してもよいし、校正処理において電流値の補正を行なってもよい。
【００６６】
Ｃ３．変形例３：
各実施形態では、微粒子量決定処理および校正処理は、いずれもセンサ制御部６００において実行されていたが、これら処理のうち、少なくとも一方を、車両制御部４２０において実行される構成としてもよい。例えば、微粒子量決定処理はセンサ制御部６００（微粒子量決定部６１０）が実行し、校正処理は車両制御部４２０が実行する構成としてもよい。この構成では、校正処理のステップＳ２１５において、車両制御部４２０は、センサ制御部６００からＮ回分の電流値を取得すればよい。また、ステップＳ２３０において、車両制御部４２０は、ステップＳ２２５で算出された平均値をセンサ制御部６００に送信し、センサ制御部６００は受信した平均値を補正値格納部６６０に上書きして記憶すればよい。この構成においては、車両制御部４２０は、請求項における信号受信部および校正実行部に相当する。
【００６７】
Ｃ４．変形例４：
各実施形態では、排ガス中の微粒子量がゼロであるとみなし得る状態で得られた電流値に基づき補正値を決定していたが、ゼロに代えて、任意の既知の量とみなし得る状態で得られた電流値に基づき補正値を決定してもよい。この構成では、予め、絶縁部材の絶縁性が低下していない状態（すなわち、リーク電流が発生していない状態）において、排ガス中の微粒子量が既知の量である場合の電流値を求めておき、かかる電流値とステップＳ２２５で求めた電流値の平均値との差分の電流値を、補正値として決定することが好ましい。また、この構成では、車両制御部４２０からセンサ駆動部３００（校正実行部６２０）に対して、排ガス中の微粒子量が既知の量であるとみなし得る状態であることを示す所定の信号を送信し、ステップＳ２０５に代えて、かかる信号の受信を待機することが好ましい。上述の所定の信号の出力は、例えば、予め、燃料噴射量や内燃機関４００の回転数等の内燃機関４００の駆動に関するパラメータと、排ガス中の微粒子量との関係を特定しておき、内燃機関４００の駆動に関するパラメータが、排ガス中の微粒子量が既知の量に対応する値となった場合に実行されることが好ましい。
【００６８】
Ｃ５．変形例５：
各実施形態では、微粒子量決定処理において測定信号Ｓescの電流値を補正し、かかる補正に用いられる補正値を、校正処理において更新していたが、本発明はこれに限定されない。例えば、微粒子量決定処理において、測定信号Ｓescの電流値に基づき微粒子量を決定すると共に決定された微粒子量を補正し、校正処理において、微粒子量を補正するために用いられる補正値を更新してもよい。この構成においては、例えば、排ガス中の微粒子量がゼロであるとみなし得る状態で得られた電流値に基づき微粒子量を求め、かかる微粒子量を補正値として決定する。本来、この状態において得られる微粒子量はゼロであるので、ゼロ以外の値として得られる微粒子量は、リーク電流等の原因により求められる誤差分の微粒子量に相当する。したがって、微粒子量決定処理では、かかる誤差分の微粒子量を、測定信号Ｓescの電流値に基づき決定された微粒子量から差し引くことで、微粒子量を精度良く求めることができる。
【００６９】
Ｃ６．変形例６：
各実施形態の微粒子量決定処理のステップＳ１１５では、微粒子量マップを参照して微粒子量を決定していたが、かかるマップに代えて、測定信号Ｓescの電圧値と微粒子量との関係を示す関係式を用いて演算することにより、微粒子量を決定してもよい。
【００７０】
Ｃ７．変形例７：
各実施形態では、排ガス中の微粒子量がゼロであるとみなし得る状態であることを示す信号として、フューエルカット信号およびイグニッションオフ信号が用いられていたが、これらの信号に限らず、他の信号を用いても良い。例えば、車両５００において、車速が所定値以下となった場合に内燃機関４００の駆動を停止させるいわゆるアイドリングストップ制御が実行される構成においては、かかるアイドリングストップ制御がオンであることを示す信号を、排ガス中の微粒子量がゼロであるとみなし得る状態であることを示す信号として用いてもよい。また、燃料噴射量がゼロであることを示す信号を、排ガス中の微粒子量がゼロであるとみなし得る状態であることを示す信号として用いてもよい。
【００７１】
Ｃ８．変形例８：
第１実施形態では、所定回数分電流値を取得している途中でフューエルカット信号が解除された場合に、ステップＳ２０５に戻っていたが、ステップＳ２０５に戻ることに代えて、フューエルカット信号が解除されるまでに得られた電流値（Ｎ−１以下の回数分の電流値）の平均値を求めて、かかる電流値を補正値として上書きしてもよい。
【００７２】
Ｃ９．変形例９：
実施形態では、微粒子測定システム１０は車両５００に搭載され、内燃機関４００の排ガスに含まれる微粒子量を測定していたが、本発明はこれに限定されない。船等の任意の移動体に搭載された内燃機関や、定置型の内燃機関等、他の任意の内燃機関の排ガスに含まれる微粒子を測定してもよい。
【００７３】
Ｃ１０．変形例１０：
実施形態では、校正処理は、車両５００が所定の距離だけ走行する度に実行されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、車両制御部４２０からイグニッションオンの信号を受信すると、微粒子量決定処理の開始と共に校正処理が開始されてもよい。すなわち、１回の運転（イグニッションオンからオフまでの期間）において１回実行されてもよい。また、例えば、図示しないタイマーで計時し、所定期間（例えば、３０日間）が経過する度に校正処理が実行されてもよい。
【００７４】
本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００７５】
１０…微粒子測定システム
２５…セラミックパイプ
３１…ガス流路
３５…排出孔
４１…ノズル
４２…隔壁
４５…流入孔
５５…空気供給孔
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
１３０…イオン捕捉部
１３１…捕捉室
１３２…第２の電極
２００…ケーブル
２２１…第１の配線
２２２…第２の配線
２２３…信号線
２２４…空気供給管
２３０…シャント抵抗
３００…センサ駆動部
４００…内燃機関
４０２…排ガス配管
４０５…燃料配管
４０６…センサ
４１０…フィルタ装置
４２０…車両制御部
４３０…燃料供給部
４４０…電源部
５００…車両
６００…センサ制御部
６１０…微粒子量決定部
６２０…校正実行部
６３０…マップ格納部
６４０…電流値格納部
６５０…微粒子量格納部
６６０…補正値格納部
７００…電気回路部
７１０…一次側電源回路
７１１…放電電圧制御回路
７１２…トランス駆動回路
７２０…絶縁トランス
７３０…コロナ電流測定回路
７４０…測定信号生成回路
７４１…増幅回路
７４２…負帰還抵抗
７４３…抵抗
７５１…第１の整流回路
７５２…第２の整流回路
７５３…ショート保護用抵抗
７５４…ショート保護用抵抗
７６１，７６３…配線
７７１〜７７３…配線
８００…空気供給部
ＣＳ…ケーシング
ＤＬ…延伸方向
Ｅ１…電圧
Ｆ…矢印
Ｉc…電流、補償電流
Ｉdc…放電電流
Ｉin…入力電流
Ｉesc…電流、漏洩電流
Ｉtrp…捕捉電流
ＰＩ…陽イオン
ＰＧＬ…一次側グランド
Ｓ…微粒子
Ｓesc…測定信号
Ｓdc+trp…信号
ＳＧＬ…二次側グランド
Ｖref…電源、基準電圧
【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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