(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（２）の排気通路（３）に設けられ、排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタ（４）と、
前記排気通路の前記フィルタより下流に設けられ、一対の電極（５３）及びヒータ（５４）を有した付着部（５２）を備え、前記付着部に付着した粒子状物質の量に応じて変化する、前記一対の電極間に流れる電流又はそれに相関する値を出力するセンサ（５）と、
前記センサの出力に基づいて前記フィルタの故障の有無を判定する故障判定手段（Ｓ１０〜Ｓ１４）と、
状態に応じて前記センサへの粒子状物質の捕集状態に差を生じさせる指標が所定条件外の状態にあるか否かを判定する条件判定手段（Ｓ２）と、
前記条件判定手段により前記指標が前記所定条件外の状態にあると判定された場合には、前記付着部の温度が、粒子状物質が燃焼しない温度、かつ、排気ガスより高い温度となるように前記ヒータを作動させる制御を実行するヒータ制御手段（Ｓ４、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８、５５）と、
を備えることを特徴とするフィルタの故障検出装置（１）。
【請求項２】
前記故障判定手段は、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記フィルタが故障判定の基準となるフィルタである場合における前記フィルタを通過する粒子状物質の各時点の量を推定し、推定した各時点の量を積算する推定手段（Ｓ１０）を備え、
前記故障判定手段（Ｓ１１〜Ｓ１３）は、前記センサの出力と、前記推定手段が推定した粒子状物質の積算量とに基づいて前記フィルタの故障の有無を判定し、
前記指標は、状態に応じて前記センサへの粒子状物質の捕集状態に差を生じさせ又は前記推定手段による粒子状物質の量の推定精度に差を生じさせる指標であることを特徴とする請求項１に記載のフィルタの故障検出装置。
【請求項３】
前記推定手段は、前記指標が前記所定条件外の状態にあると判定された場合には粒子状物質の各時点の量の推定を停止し、この停止までに得られた粒子状物質の積算量を保持することを特徴とする請求項２に記載のフィルタの故障検出装置。
【請求項４】
前記センサが粒子状物質の捕集を行う際に前記一対の電極間に電圧を印加する電圧印加手段（Ｓ１、５６）を備え、
前記電圧印加手段は、前記ヒータの作動時にも前記一対の電極間への電圧印加を継続することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のフィルタの故障検出装置。
【請求項５】
前記ヒータ制御手段（Ｓ４、Ｓ８）は、粒子状物質が燃焼しない温度、かつ、排気ガスより高い温度として予め定められた温度で前記ヒータを作動させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のフィルタの故障検出装置。
【請求項６】
前記フィルタの下流の排気ガスの温度を取得する温度取得手段（７３）を備え、
前記ヒータ制御手段（Ｓ４、Ｓ８）は、粒子状物質が燃焼しない温度範囲内で、前記温度取得手段が取得した排気ガスの温度よりも高い温度で前記ヒータを作動させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のフィルタの故障検出装置。
【請求項７】
前記内燃機関の停止後の再始動時を判定する再始動時判定手段（Ｓ３）を備え、
前記ヒータ制御手段（Ｓ６、Ｓ８）は、前記再始動時判定手段が前記再始動時を判定した場合には、粒子状物質が燃焼しない温度範囲内でライデンフロスト効果が得られる温度で前記ヒータを作動させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のフィルタの故障検出装置。
【請求項８】
前記内燃機関の停止から所定時間以上経過した後の再始動時を判定する再始動時判定手段（Ｓ３、Ｓ５）を備え、
前記ヒータ制御手段（Ｓ７、Ｓ８）は、前記再始動時判定手段が前記再始動時を判定した場合には、粒子状物質が燃焼しない温度範囲内で前記付着部の割れが発生しない温度で前記ヒータを作動させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のフィルタの故障検出装置。
【請求項９】
前記ヒータ制御手段（Ｓ９）は、前記条件判定手段により前記指標が前記所定条件内の状態にあると判定された場合には、前記制御の実行を停止することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のフィルタの故障検出装置。
【請求項１０】
前記指標は、排気ガスの流量、排気ガスの温度、前記付着部の温度、粒子状物質の濃度、粒子状物質の粒径、粒子状物質中の有機溶剤可溶成分の割合又は前記内燃機関の運転状態であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のフィルタの故障検出装置。
【請求項１１】
前記条件判定手段は、前記指標としての前記内燃機関の運転状態が始動時の状態又は加減速時の状態かを判定し、
前記ヒータ制御手段は、前記内燃機関の運転状態が始動時の状態又は加減速時の状態の場合に前記指標が前記所定条件外の状態にあるとして前記ヒータを作動させることを特徴とする請求項１０に記載のフィルタの故障検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関から排出される排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタの故障検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関から排出される排気ガス中の粒子状物質（パティキュレートマター、ＰＭ）を捕集するフィルタの故障検出装置の提案がある（例えば特許文献１参照）。特許文献１の故障検出装置では、排気ガス中の粒子状物質の量に応じた出力を発生する電気抵抗式のセンサを利用して、フィルタの故障検出を行っている。電気抵抗式のセンサは、一対の電極を有した付着部（絶縁体の素子）を備え、その一対の電極間に電圧を印加する形で使用される。粒子状物質は主に導電性を有するＳｏｏｔ成分（煤）から構成されているので、素子に一定量以上の粒子状物質が捕集されると一対の電極間が導通し、この導通時に粒子状物質の量に応じた検出値（一対の電極間を流れる電流）を出力するというものである。
【０００３】
特許文献１の故障検出装置では、このセンサをフィルタより下流に配置し、センサ出力が立ち上がる時期（導通開始時期）に基づいてフィルタの故障の有無を判定している。具体的には、フィルタが故障判定の基準となる故障フィルタであると仮定して、そのフィルタの下流に排出される粒子状物質の量を推定し、推定した粒子状物質の量に基づいてセンサ出力が立ち上がる時期（基準時期）を推定する。そして、センサ出力が実際に立ち上がる時期（実際時期）と基準時期とを比較して、実際時期が基準時期より先の場合にフィルタが故障であると判定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５１１５８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、フィルタの下流の排気通路内を流れる粒子状物質の量が同じであっても、排気ガスの環境（流量、温度、濃度等）や粒子状物質の性状（粒径、粒子状物質中の有機溶剤可溶成分（ＳＯＦ：Ｓｏｌｕｂｌｅ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｆｒａｃｔｉｏｎ）の割合（ＳＯＦ割合）等）によってセンサへの粒子状物質の捕集効率やセンサの出力値に差を生じる。例えば、排気ガスの流量（流速）が大きいとセンサ内に取り込んだ粒子状物質を付着部に捕集しづらくなり、結果、粒子状物質の捕集効率が低下する。また例えば、ＳＯＦ割合が高いと、粘着性が強く、導電性が低いＳＯＦの移動抵抗（付着部に付着した粒子状物質を動きにくくしてしまう性質）や電気抵抗（電極間の導電を阻害してしまう性質）によって検出が遅れてしまうことがある。
【０００６】
また、フィルタの下流に排出される粒子状物質の量の推定においても、環境状態（低温）や内燃機関の運転状態（始動時、加減速時（過渡時）等）によっては排出される粒子状物質の量にばらつきが生じ、そのばらつきのために推定精度に差が生じる。そして、センサへの粒子状物質の捕集状態（捕集効率、センサ出力値）や、粒子状物質の量を推定精度のばらつきが生じると、フィルタ故障の誤診断を招く懸念がある。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、フィルタが正常か故障かの判定精度を向上できるフィルタの故障検出装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、内燃機関の排気通路に設けられ、排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記排気通路の前記フィルタより下流に設けられ、一対の電極及びヒータを有した付着部を備え、前記付着部に付着した粒子状物質の量に応じて変化する、前記一対の電極間に流れる電流又はそれに相関する値を出力するセンサと、
前記センサの出力に基づいて前記フィルタの故障の有無を判定する故障判定手段と、
状態に応じて前記センサへの粒子状物質の捕集状態に差を生じさせる指標が所定条件外の状態にあるか否かを判定する条件判定手段と、
前記条件判定手段により前記指標が前記所定条件外の状態にあると判定された場合には、前記付着部の温度が、粒子状物質が燃焼しない温度、かつ、排気ガスより高い温度となるように前記ヒータを作動させる制御を実行するヒータ制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、状態に応じてセンサへの粒子状物質の捕集状態に差を生じさせる指標が所定条件外の状態にあるか否かを判定し、所定条件外の状態にある場合には付着部に設けられたヒータを作動させる。これによって、ヒータの温度上昇により付着部に向かう熱泳動力を弱めることができ、付着部への粒子状物質の捕集をさせにくくできる。よって、指標の状態を考慮せずに付着部に粒子状物質を捕集させる場合に比べて、センサの捕集状態やセンサ出力のばらつきを抑制できる。ばらつきを抑えたセンサ出力に基づいてフィルタの故障判定を行うので、その判定精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】エンジンシステムの構成図である。
【図２】ＰＭセンサの構造を模式的に示した図である。
【図３】センサ素子における一対の電極付近の様子を示しており、ＰＭセンサによるＰＭ量の検出原理を説明する図である。
【図４】故障判定処理のフローチャートである。
【図５】排気流量とＰＭ捕集効率の関係を示した図である。
【図６】ＰＭ濃度とＰＭ捕集効率の関係を示した図である。
【図７】センサ素子付近を流れるＰＭに働く熱泳動力を説明する図である。
【図８】排気温度が素子温度よりも高い場合にはＰＭとセンサ素子の間に引力が働き、反対に、素子温度が排気温度よりも高い場合にはＰＭとセンサ素子の間に斥力が働いている状態を示した図である。
【図９】排気温度と素子温度の温度差とＰＭ捕集効率の関係を、排気温度が高いときと低いときとで示した図である。
【図１０】故障判定処理に関連する各種状態の時間変化を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明が適用された車両のエンジンシステム１の構成図である。そのエンジンシステム１は、本発明の「フィルタの故障検出装置」に相当する。エンジンシステム１は、内燃機関としてのディーゼルエンジン２（以下、単にエンジンという）を備えている。そのエンジン２には、燃焼室内に燃料を噴射するインジェクタが設けられている。エンジン２は、そのインジェクタから噴射された燃料が燃焼室で自己着火することで、車両を駆動するための動力を生み出している。
【００１２】
エンジン２の排気通路３には、本発明の「フィルタ」としてのディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）４が設置されている。ＤＰＦ４は公知の構造のセラミック製フィルタであり、例えば、コーディエライト等の耐熱性セラミックスをハニカム構造に成形して、ガス流路となる多数のセルを入口側または出口側が互い違いとなるように目封じして構成される。エンジン２から排出された排気ガスは、ＤＰＦ４の多孔性の隔壁を通過しながら下流へ流れ、その間に排気ガスに含まれるＰＭ（パティキュレートマター、粒子状物質）が捕集されて次第に堆積する。
【００１３】
排気通路３のＤＰＦ４よりも下流には、排気ガス中のＰＭ量を検出する本発明の「センサ」としての電気抵抗式のＰＭセンサ５が設けられている。ここで、図２は、ＰＭセンサ５の構造を模式的に示した図である。図２に示すように、ＰＭセンサ５は、内部が中空にされた例えば金属製のカバー５１とそのカバー５１内の配置されたセンサ素子５２とを備えている。カバー５１には多数の孔５１１が形成されており、排気通路３を流れる排気ガスの一部がそれら孔５１１からカバー５１内に侵入できるようになっている。また、カバー５１には、カバー５１内に侵入した排気ガスを排出するための排出孔５１２が形成されている。なお、図２では、排出孔５１２は、カバー５１の先端に形成された例を示している。
【００１４】
センサ素子５２はセラミックス等の絶縁体基板から構成されている。センサ素子５２（絶縁体基板）の一方の面には、互いに離間し、かつ対向した一対の電極５３が設けられている。なお、図３は、ＰＭセンサ５によるＰＭ量の検出原理を説明する図であり、一対の電極５３付近におけるＰＭ付着の様子を示している。図３に示すように、センサ素子５２には、後述のＥＣＵ６の指令に基づき一対の電極５３間に所定の直流電圧を印加する電圧印加回路５６が接続されている。カバー５１内に侵入した排気ガス中のＰＭの一部は自身が持つ粘着性によってセンサ素子５２に捕集（付着）される。センサ素子５２に捕集されなかったＰＭが排出孔５１２から排出される。
【００１５】
また、電圧印加回路５６により電極５３間に電圧が印加されると、各電極５３はそれぞれ正、負に帯電する。これにより、電極５３の近傍を通過するＰＭを帯電させて、センサ素子５２への捕集が促進される。なお、電極５３間に電圧が印加されていない時には、電圧印加時に比べて少ないものの、センサ素子５２にＰＭが捕集され得る。以下では、電極５３間に電圧を印加することによるセンサ素子５２へのＰＭ捕集を「静電捕集」という。
【００１６】
ＰＭセンサ５の出力特性を説明すると、ＰＭセンサ５はセンサ素子５２に捕集されたＰＭによって電極５３間の抵抗が変化することを利用して、センサ素子５２に捕集されたＰＭ量に応じた出力を発生する。詳細には、センサ素子５２へのＰＭ捕集量が少ないうちはセンサ出力は発生しない（厳密には、センサ出力が立ち上がったとみなせる閾値出力よりも小さい出力しか発生しない）。ＰＭに含まれるＳｏｏｔ成分はカーボン粒子から構成されており高い導電性を有するので、ＰＭ捕集量が一定以上の量になった時に一対の電極５３間が導通して、センサ出力が立ち上がる（閾値出力以上の出力が発生する）。
【００１７】
センサ出力の立ち上がり後は、ＰＭ捕集量が多くなるほど一対の電極５３間の抵抗が小さくなるので、電極５３間に流れる電流、つまりセンサ出力が大きくなっていく。エンジンシステム１には、この電極５３間に流れる電流を計測する電流計５７（図３参照）が備えられ、この電流計５７の計測値がＰＭセンサ５の出力となる。なお、電極５３間を流れる電流に相関する値として例えば一対の電極５３間の抵抗値（電圧）を測定して、その抵抗値をＰＭセンサ５の出力としても良い。
【００１８】
また、センサ素子５２には、センサ素子５２を加熱するヒータ５４が設けられている。そのヒータ５４は、例えばセンサ素子５２に捕集されたＰＭを燃焼除去してＰＭセンサ５を再生させるために用いられる。また、本発明では、ヒータ５４は、ＰＭセンサ５の再生の他に、ＰＭセンサ５へのＰＭ捕集を禁止するために用いられる（詳細は後述）。ヒータ５４は、例えばセンサ素子５２（絶縁体基板）の電極５３が設けられていない方の面又はセンサ素子５２の内部に設けられている。ヒータ５４は、例えば白金（Ｐｔ）等の電熱線から構成されている。ＰＭセンサ５の再生においては、ＰＭを構成する各成分（Ｓｏｏｔ成分、ＳＯＦ成分等）の全てを燃焼除去できる温度、具体的には例えば６００℃以上の温度（例えば７００℃）にセンサ素子５２がなるように、ヒータ５４は制御される。
【００１９】
ＰＭセンサ５は電極５３及びヒータ５４に接続された制御回路５５を備えている。その制御回路５５は、例えば内部に上述の電圧印加回路５６や電流計５７を備えて、ＥＣＵ６の指令に基づき、電圧印加回路５６より静電捕集を実施して、電流計５７により電極５３間に流れる電流を測定する。また、制御回路５５は、ヒータ５４の作動を制御し、ヒータ５４の作動時にはヒータ５４に流す電流（通電量）や通電時間を調整することでヒータ５４の温度（センサ素子５２の温度）を制御する。制御回路５５は、ＥＣＵ６に接続されており、ＥＣＵ６からの指令を受信するとともに、電流計５７で測定した電流値をＥＣＵ６に送信する。なお、センサ素子５２が本発明の「付着部」に相当する。
【００２０】
図１の説明に戻り、エンジンシステム１には、ＰＭセンサ５の他に、エンジン２の運転に必要な各種センサが設けられている。具体的には、例えばエンジン２の回転数を検出する回転数センサ７１、車両の運転者の要求トルクを車両側に知らせるためのアクセルペダルの操作量（踏み込み量）を検出するアクセルペダルセンサ７２、排気ガスの温度（排気温度）を検出する排気温センサ７３、エンジン２に吸入する新気量を検出するエアフロメータ７４、エンジン２を冷却するための冷却水の温度を検出する水温センサ７５などが設けられている。排気温センサ７３は、例えばＤＰＦ４とＰＭセンサ５の間の排気通路３に設けられている。なお、排気温センサ７３が本発明の「温度取得手段」に相当する。
【００２１】
また、エンジンシステム１は、そのエンジンシステム１の全体制御を司るＥＣＵ６を備えている。そのＥＣＵ６は、通常のコンピュータの構造を有するものとし、各種演算を行うＣＰＵ（図示外）や各種情報の記憶を行うメモリ６１を備えている。ＥＣＵ６は、例えば上記各種センサからの検出信号に基づきエンジン２の運転状態を検出し、運転状態に応じた最適な燃料噴射量、噴射時期、噴射圧等を算出して、エンジン２への燃料噴射を制御する。
【００２２】
また、ＥＣＵ６は、ＰＭセンサ５の検出値に基づいて、ＤＰＦ４の故障の有無を判定する故障判定処理を実行する。以下、この故障判定処理の詳細を説明する。図４は故障判定処理のフローチャートである。図４の処理は、例えばエンジン２の始動と同時に開始し、以降、エンジン２が停止するまで繰り返し実行される。
【００２３】
図４の処理を開始すると、ＥＣＵ６は、先ず、電圧印加回路５６（図３参照）で電極５３間に電圧を印加させることで、静電捕集を実施する（Ｓ１）。このＳ１の処理を実行するＥＣＵ６及び電圧印加回路５６が本発明の「電圧印加手段」に相当する。次に、ＰＭセンサ５へのＰＭの捕集を禁止する条件として予め定められた捕集禁止条件が成立したか否かを判断する（Ｓ２）。ここで、この捕集禁止条件の詳細を説明する。上記「発明が解決しようとする課題」で説明したように、ＤＰＦ４の下流の排気通路３を流れるＰＭ量が同じであっても、排気ガスの環境（流量、温度、濃度等）やＰＭの性状（粒径、ＳＯＦ割合等）によってＰＭセンサ５のＰＭ捕集効率や出力値に差が生じる。例えば、排気ガスの流量（流速）を例に挙げて説明すると、図５は、排気流量（流速）（横軸）とＰＭセンサ５へのＰＭの捕集効率（縦軸）の関係を示している。なお、図５において、縦軸の捕集効率は上にいくほど低い値になることを示している。
【００２４】
図５に示すように、排気流量が大きい領域（図５において排気流量がＸ２より大きい領域）では、ＰＭセンサ５内に取り込んだＰＭをセンサ素子５２に捕集しづらくなるため、ＰＭの捕集効率が低くなる。反対に、排気流量が小さい領域（図５において排気流量がＸ１より小さい領域）では、排気ガスの流れが遅すぎてＰＭがセンサ素子５２まで到達しにくくなるため、ＰＭの捕集効率が低くなる。また、排気流量が大きい領域及び小さい領域では、ＰＭの捕集効率のばらつきが大きい。これに対して、排気流量が大き過ぎでも小さ過ぎでもない領域（図５のＸ１からＸ２までの領域）では、捕集効率が高く、またばらつきも小さい。
【００２５】
また、ＰＭ濃度（単位体積中のＰＭ量）とＰＭセンサ５のＰＭ捕集効率の関係を説明すると、図６は、ＰＭ濃度（横軸）とＰＭの捕集効率（縦軸）の関係を示している。図６において、縦軸の捕集効率は上にいくほど低い値になることを示している。ＰＭセンサ５がＰＭを捕集できる能力にも限度があり、ＰＭ濃度が高すぎてＰＭセンサ５（センサ素子５２）周囲にＰＭが密集すると、ＰＭセンサ５に捕集されないＰＭの割合が高くなる。つまり、図６に示すように、ＰＭ濃度が高くなると、ＰＭの捕集効率が低くなる。
【００２６】
また、排気温度及びセンサ素子５２の温度（素子温度）とＰＭ捕集効率の関係を説明する。図７は、センサ素子５２付近を流れるＰＭに働く熱泳動力を説明する図であり、センサ素子５２及びその付近を流れるＰＭを示している。排気ガスの方がセンサ素子５２よりも高温とすると、センサ素子５２付近のＰＭが高温の排気ガス１０１から受ける運動量は、センサ素子５２側の低温の排気ガス１０２から受ける運動量よりも大きくなる。その結果、ＰＭは、高温側から低温側（センサ素子５２側）へ移動する力（熱泳動力）を受ける。つまり、排気温度Ｔｇのほうが素子温度Ｔｅよりも高ければ、図８に示すように、センサ素子５２に引きつけられる力（引力）がＰＭに働く。反対に、素子温度Ｔｅのほうが排気温度Ｔｇよりも高ければ、図８に示すように、センサ素子５２から遠ざける力（斥力）がＰＭに働く。
【００２７】
下記式１はセンサ素子５２付近のＰＭに働く熱泳動速度（熱泳動力）ＵＴの計算式を示している。式１において、ｖは排気ガスの動粘度を示し、Ｔｇは排気ガスの温度を示し、Ｔｅはセンサ素子５２の温度を示し、ＫＴｈは熱泳動係数を示している。また、図９は、排気温度Ｔｇと素子温度Ｔｅの温度差（Ｔｇ−Ｔｅ）（横軸）とＰＭセンサ５のＰＭの捕集効率（縦軸）の関係を示している。式１に示されるように、温度差（Ｔｇ−Ｔｅ）が大きくなるほど、センサ素子５２に引きつけられる方向に働く熱泳動速度が大きくなる。よって、図９に示すように、温度差（Ｔｇ−Ｔｅ）が大きくなるほど、ＰＭの捕集効率が高くなる。また、温度差（Ｔｇ−Ｔｅ）を固定としたとき、排気温度Ｔｇが高いほど、熱泳動速度は小さくなる（式１参照）。よって、図９に示すように、排気温度Ｔｇが高い場合における温度差（Ｔｇ−Ｔｅ）と捕集効率の関係を示す線（実線）は、排気温度Ｔｇが低い場合における温度差（Ｔｇ−Ｔｅ）と捕集効率の関係を示す線（破線）よりも捕集効率が低い領域に設定されている。
【００２８】
【数１】
0006361918.tif 000002
【００２９】
このように、排気温度や素子温度が異なれば、ＰＭに働く熱泳動力の大きさや向きが変わってくるので、ＰＭセンサ５によるＰＭの捕集効率に差が生じる。
【００３０】
次に、ＰＭ粒径とＰＭセンサ５との関係を説明する。ＰＭ粒径は、ＰＭセンサ５によるＰＭの捕集効率にはそれほど影響を与えない。しかし、センサ素子５２に捕集されたＰＭの粒径が異なることにより、電極５３間に流れる電流、つまりＰＭセンサ５の出力値が変わる。具体的にはＰＭ粒径が小さいほど電極５３間に電流が流れやすくなる。
【００３１】
次に、ＳＯＦ割合とＰＭセンサ５の関係を説明する。ＰＭは、主に、煤を構成するＳｏｏｔ成分とＳＯＦ成分とサルフェート成分とから構成されている。ＳＯＦ成分は、燃料や潤滑油が未燃のまま単独またはＳｏｏｔ成分に含浸された形で排出されたものである。サルフェート成分は、燃料中の硫黄分の酸化生成物（硫化物）が排気ガス中の水分に溶けて霧滴化したものである。Ｓｏｏｔ成分は高い導電性を有する一方で、ＳＯＦ成分やサルフェート成分は導電性が低い。そのため、ＰＭセンサ５で検出できるのは、主に導電性が高いＳｏｏｔ成分であり、ＳＯＦ成分やサルフェート成分は検出が困難である。つまり、ＰＭセンサ５で検出したＰＭ量は、ＰＭセンサ５に捕集されたＰＭ量の全てではなく一部である。また、ＰＭセンサ５に捕集されたＳＯＦ成分やサルフェート成分は、Ｓｏｏｔ成分の導電（一対の電極５３間の導通）を阻害する方向に働くので、ＰＭセンサ５の検出感度が低下する。さらに、ＳＯＦ成分は、自身の強い粘着性によりセンサ素子５２上でＰＭを動きにくくし、静電捕集時にＰＭを一対の電極５３間に整列させるのを阻害してしまう。これによっても、ＰＭセンサ５の検出感度が低下し、また、ＳＯＦ成分の割合によってその検出感度がばらついてしまう。
【００３２】
なお、ＰＭにおけるＳｏｏｔ成分とＳＯＦ成分とサルフェート成分の割合は、エンジン２の運転状態によっても変わるが、Ｓｏｏｔ成分は６０％〜１００％、ＳＯＦ成分は０％〜３５％、サルフェート成分は５％程度である。このように、ＰＭ中のＳＯＦ成分の割合（ＳＯＦ割合）は、エンジン２の運転状態によって変化し、ＳＯＦ割合が高くなるとＰＭセンサ５によるＰＭ検出（電極５３間の導通）が遅れてしまう。
【００３３】
上記の排気流量、排気温度、素子温度、ＰＭ粒径及びＳＯＦ成分はＰＭセンサ５の捕集状態（捕集効率やセンサ出力値）に影響を及ぼす指標である。一方、後述するようにＥＣＵ６はＤＰＦ４の下流のＰＭ量を推定するが、エンジン２の非定常時（始動時、加減速時、低温時等）では、定常時に比べて、エンジン２から排出されるＰＭ量のばらつきが大きくなる。つまり、非定常時では、ＤＰＦ４下流のＰＭ量の推定精度のばらつきが大きくなる（推定精度が低下する）。このように、エンジン２の運転状態（定常時、非定常時）の違いによって、ＤＰＦ４下流のＰＭ量の推定精度に差が生じ、エンジン２の運転状態はＤＰＦ４下流のＰＭ量の推定精度に影響を及ぼす指標である。
【００３４】
そこで、図４のＳ２では、上述した指標の現在の状態が所定条件外にある場合に捕集禁止条件が成立したと判断し、所定条件内の場合には捕集禁止条件の不成立と判断する。この所定条件外は、例えばＰＭセンサ５の捕集効率のばらつきが大きい領域、ＰＭセンサ５の出力のばらつきが大きい領域、又はＤＰＦ４下流のＰＭ量の推定精度が低下する領域に設定される。言い換えると、所定条件内は、例えばＰＭセンサ５の捕集効率のばらつきが小さい領域、ＰＭセンサ５の出力のばらつきが小さい領域、又はＤＰＦ４下流のＰＭ量の推定精度が高い領域に設定される。
【００３５】
具体的には、排気流量（ＤＰＦ４の下流を流れる排気流量）についていえば、Ｓ２では、排気流量が閾値Ｘ１、Ｘ２（図５参照）の間の範囲外の状態にあるか否かを所定条件外の状態にあるか否かとして判断する。排気流量は、例えば、エアフロメータ７４（図１参照）で検出される新気量に基づいて排気ガスの体積流量として推定すれば良い。この際、排気温センサ７３（図１参照）で検出される排気温度に応じた排気ガスの膨張分や、圧力センサ（図示外）で検出される圧力に応じた排気ガスの圧縮分を考慮して、排気ガス流量を推定する。また、排気流量はエンジン２の運転状態（エンジン回転数、負荷）に応じて変化するので、その運転状態に基づいて排気流量が所定条件外（所定範囲外）の状態にあるか否かを判断しても良い。具体的には、例えば、エンジン２が低回転数（閾値以下のエンジン回転数）であり、かつ、低負荷（燃料噴射量が所定値以下）の運転状態を、低排気流量の状態（図５の閾値Ｘ１以下の状態）であるとする。また、例えば、エンジン２が高回転数（閾値以上のエンジン回転数）であり、かつ、高負荷（燃料噴射量が所定値以上）の運転状態を、高排気流量の状態（図５の閾値Ｘ２以上の状態）であるとする。
【００３６】
また、排気温度や素子温度についていえば、排気温度や素子温度に応じて熱泳動力の大小や向きが変わり、ＰＭの捕集効率に差が生じるので、限定した捕集効率の下でＰＭの捕集を実施し、それ以外では捕集を禁止するために、Ｓ２では、例えば、排気温度や素子温度が所定の温度範囲外か否かを判断する。排気温度は、排気温センサ７３の検出値を取得すれば良い。また、素子温度は、例えば、センサ素子５２にサーミスタ（温度センサ）が備えられている場合には、そのサーミスタの検出値を取得すれば良い。また、ヒータ５４のインピーダンス（抵抗）に基づいて素子温度を推定しても良い。すなわち、ヒータ５４は例えば白金（Ｐｔ）等の電熱線で構成されており、素子温度が高いほどヒータ５４（電熱線）のインピーダンスが大きくなる。つまり、素子温度はヒータ５４のインピーダンスに相関するので、インピーダンスを測定することで素子温度を推定できる。ヒータ５４のインピーダンスは、例えばヒータ５４に流れる電流を測定することで得られる。この場合、制御回路５５（図２参照）に、ヒータ５４のインピーダンスを測定する測定回路を備えるようにすれば良い。
【００３７】
また、ＰＭ濃度についていえば、Ｓ２では、例えば、ＰＭ濃度が閾値Ｙ１（図６参照）以上の状態にあるか否かを所定条件外の状態にあるか否かとして判断する。図６の閾値Ｙ１以上の範囲では、ＰＭの捕集効率が低くなっている。ＰＭ濃度は、エンジン２の運転状態（エンジン回転数、燃料噴射量等）に応じて変化するので、エンジン２の運転状態からＰＭ濃度を推定すれば良い。すなわち、エンジン２の運転状態とＰＭ濃度の関係を予め調べてメモリ６１に記憶しておく。そして、メモリ６１に記憶されたその関係と、今回のエンジン２の運転状態とに基づいて、今回のＰＭ濃度を推定する。エンジン回転数は、回転数センサ７１（図１参照）の検出値を取得すれば良い。また、燃料噴射量（トルク）は、アクセルペダルセンサ７２の検出値等によってＥＣＵ６自身が設定した指令値を取得すれば良い。
【００３８】
また、ＰＭ粒径についていえば、ＰＭ粒径が大きいと電極５３間に電流が流れにくくなるので、Ｓ２では、例えば電流が流れにくくなる範囲（閾値以上の範囲）にＰＭ粒径があるか否かを所定条件外の状態にあるか否かとして判断する。ＰＭ粒径は、エンジン２の運転状態（エンジン回転数、燃料噴射量等）に応じて変化するので、エンジン２の運転状態からＰＭ粒径を推定すれば良い。すなわち、エンジン２の運転状態とＰＭ粒径の関係を予め調べてメモリ６１に記憶しておく。そして、メモリ６１に記憶されたその関係と、今回のエンジン２の運転状態とに基づいて、今回のＰＭ粒径を推定する。
【００３９】
また、ＳＯＦ割合についていえば、ＳＯＦ割合が高いとＰＭセンサ５の検出感度が低下し、出力のばらつきが大きくなるので、Ｓ２では、例えばＰＭセンサ５の出力のばらつきが大きくなる範囲（閾値以上の範囲）にＳＯＦ割合があるか否かを所定条件外の状態にあるか否かとして判断する。ＳＯＦ割合は、エンジン２の運転状態（エンジン回転数、燃料噴射量等）に応じて変化するので、エンジン２の運転状態からＳＯＦ割合を推定すれば良い。すなわち、エンジン２の運転状態とＳＯＦ割合の関係を予め調べてメモリ６１に記憶しておく。そして、メモリ６１に記憶されたその関係と、今回のエンジン２の運転状態とに基づいて、今回のＳＯＦ割合を推定する。なお、ＳＯＦ割合は、エンジン２を冷却する冷却水の温度（冷却水温）や、排気温度等の環境条件によっても変化する。すなわち、冷却水温や排気温度が高いほど燃焼室での燃焼が効果的に行われたことになるので、エンジン２から排出される未燃燃料量は少なくなる。ゆえに、冷却水温又は排気温度が高くなるほど、未燃燃料に起因したＳＯＦ割合が小さくなる。よって、エンジン２の運転状態から推定したＳＯＦ割合を、冷却水温や排気温度に応じて補正しても良い。なお、冷却水温は、水温センサ７５（図１参照）の検出値を取得すれば良い。また、排気温度は、排気温センサ７３の検出値を取得すれば良い。
【００４０】
また、エンジン２の運転状態（定常時、非定常時）についていえば、Ｓ２では、例えばＤＰＦ４下流のＰＭ量の推定精度のばらつきが大きくなるエンジン２の非定常時（始動時、加減速、低温時等）にエンジン２の運転状態があるか否かを所定条件外の状態にあるか否かとして判断する。つまり、エンジン２の非定常時では、ＤＰＦ４下流のＰＭ量の推定精度に差を生じさせる指標が所定条件外の状態にあるとし、定常時ではその指標が所定条件内の状態にあるとする。エンジン２の始動時は、例えばエンジン２の始動から所定時間経過するまでの期間を始動時としても良いし、エンジン２を始動させるためのスタータモータ（図示外）が作動している期間を始動時としても良いし、エンジン２の始動から水温センサ７５の検出値（エンジン２の冷却水）が所定温度以上になるまでの期間を始動時としても良い。また、エンジン２の加減速時は、例えば、回転数センサ７１の検出値（エンジン回転数）の変化の絶対値が所定値以上の時を加減速時としても良いし、アクセルペダルセンサ７２の検出値の変化が所定値以上の時を加速時としても良い。エンジン２の低温時は、例えば水温センサ７５の検出値（エンジン２の冷却水）が所定温度以下の時を低温時とする。
【００４１】
なお、Ｓ２では、例えば上記各指標（排気流量、排気温度、素子温度、ＰＭ粒径、ＳＯＦ成分、エンジン２の運転状態（始動時、加減速時、低温時等）等）のいずれか１つ（例えば排気流量）に着目して、着目した１つの指標が所定条件外（所定範囲外）の状態にある場合に捕集禁止条件が成立したとする。又は、上記各指標のうちの複数の指標に着目して、着目した各指標のうち一つでも所定条件外の指標がある場合に捕集禁止条件の成立とし、着目した指標の全部が所定範囲内の状態にある場合に捕集禁止条件の不成立としても良い。なお、Ｓ２の処理を実行するＥＣＵ６が本発明の「条件判定手段」に相当する。
【００４２】
Ｓ２において捕集禁止条件が不成立の場合、つまり指標が所定条件内（所定範囲内）の状態にある場合には（Ｓ２：Ｎｏ）、制御回路５５にヒータ５４を停止させる（Ｓ９）。つまり、後述する捕集禁止条件の成立時のヒータ制御（ＰＭが燃焼しない温度、かつ、排気ガスより高い温度でヒータ５４を通電させる制御）を実行しない。これによって、センサ素子５２の温度を排気温度よりも低くでき、熱泳動力によりＰＭの捕集を効率的に実施できる。なお、捕集禁止条件の不成立時であっても、ＰＭセンサ５を再生させる必要がある場合には、ＰＭが燃焼する温度（例えば６００℃以上）でヒータ５４を通電させる再生制御は実行される。
【００４３】
次に、エンジン２の運転状態に基づいて、ＤＰＦ４が基準故障ＤＰＦであると仮定したときのＤＰＦ４（基準故障ＤＰＦ）を通過するＰＭの各時点（単位時間当たり）の量ｆを推定し、推定した各時点のＰＭ量ｆの積算値Ａを求める（Ｓ１０）。なお、本実施形態における基準故障ＤＰＦとは、具体的には、故障によりＤＰＦ４の捕集率が著しく低下し、ＤＰＦ４を通過するＰＭ量が自己故障診断（ＯＢＤ：Ｏｎ−ｂｏａｒｄ−ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ）の規制値相当の量であるＤＰＦを言う。ＯＢＤ規制値は、ＥＵＲＯ６等のＥＭ規制値（排ガス規制値）より大きい値に設定される。例えば、特定の走行モードにおいて、ＥＭ規制値におけるＰＭ量＝４．５ｍｇ／ｋｍとしたときに、ＯＢＤ規制値は例えばその約２．６７倍のＰＭ量＝１２．０ｍｇ／ｋｍに設定される。
【００４４】
Ｓ１０では、具体的には、特許文献１と同様に、エンジン２の回転数やトルク（燃料噴射量）等のエンジン２の運転状態に基づいてエンジン２から排出されるＰＭ量、言い換えると、基準故障ＤＰＦに流入するＰＭ量（流入ＰＭ量）を推定する。なお、エンジン２の回転数は回転数センサ７１から得られる。トルク（燃料噴射量）は、アクセルペダルセンサ７２の検出値やエンジン回転数などから得られる。エンジン２の運転状態（回転数、トルク等）に対する流入ＰＭ量のマップをメモリ６１（図１参照）に予め記憶しておく。そして、そのマップから、今回のエンジン２の運転状態に対応する流入ＰＭ量を読み出せばよい。
【００４５】
また、基準故障ＤＰＦのＰＭ捕集率を推定する。具体的には例えば、基準故障ＤＰＦのＰＭ捕集率として予め定められた値αを用いる。また、ＤＰＦのＰＭ捕集率は、ＤＰＦ内に堆積されているＰＭ量（ＰＭ堆積量）や排気流量によっても変わってくるので、それらＰＭ堆積量、排気流量に応じて上記ＰＭ捕集率αを補正しても良い。なお、ＰＭ堆積量は、例えば、ＤＰＦ４の前後差圧に基づいて推定すれば良い。また、排気流量は、Ｓ２で説明したように例えば、エアフロメータ７４（図１参照）で検出される新気量に基づいて推定すれば良い。
【００４６】
そして、推定した流入ＰＭ量と基準故障ＤＰＦのＰＭ捕集率とに基づいて、基準故障ＤＰＦから流出する単位時間当たりのＰＭ量ｆ（流出ＰＭ量）が得られる。その流出ＰＭ量ｆを一つ前の時点（ｉ−１）で推定した積算値Ａ（ｉ−１）に加えることで、今回の時点（ｉ）におけるＤＰＦ４下流のＰＭ量の積算値Ａが得られる。なお、Ｓ１０の処理を実行するＥＣＵ６が本発明の「推定手段」に相当する。
【００４７】
次に、Ｓ１０で推定した積算値Ａが所定値以上か否かを判断する（Ｓ１１）。この所定値は、ＰＭセンサ５の出力が発生する（電極５３間の導通が開始する）ＰＭ量に設定される。つまり、Ｓ１１では、ＤＰＦ４が基準故障ＤＰＦの場合におけるＰＭセンサ５の出力が立ち上がる時期ｔ０（基準時期）が到来したか否か（ＤＰＦ故障の判定タイミングが成立したか否か）を判定している。なお、Ｓ１１では、積算値Ａに基づいてＰＭセンサ５へのＰＭ捕集量を推定し、そのＰＭ捕集量が、電極５３間の導通が開始する所定値以上か否かを判定しても良い。ＰＭ捕集量は、積算値Ａのうちどの程度のＰＭが孔５１１（図２参照）からカバー５１内に侵入するか、カバー５１内に侵入したＰＭのうちどの程度のＰＭがセンサ素子５２に付着するか等を考慮して推定すれば良い。
【００４８】
積算値Ａが所定値未満の場合には（Ｓ１１：Ｎｏ）、ＤＰＦ故障の判定タイミングがまだ成立していないとして図４のフローチャートの処理を終了する。積算値Ａが所定値以上の場合には（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、基準時期ｔ０が到来、つまりＤＰＦ故障の判定タイミングが成立したとして、Ｓ１２に移行する。Ｓ１２では、ＰＭセンサ５の実際の出力が既に発生しているか否かを判断する。具体的には、ＰＭセンサ５の出力が、予め定められた立ち上がり出力値（所定値）以上であるか否かを判定する。なお、Ｓ１２では、実際のＰＭセンサ５の出力が立ち上がる時期（実際時期）が基準時期ｔ０より先か後かを判定することを意味する。センサ出力が所定値未満の場合には（Ｓ１２：Ｎｏ）、センサ出力は未だ立ち上がっていない、つまり実際のＰＭセンサ５の立ち上がり時期（実際時期）は基準時期ｔ０よりも後となる。この場合には、基準故障ＤＰＦよりもＤＰＦ４を通過するＰＭ量が少ないので、ＤＰＦ４は正常であると判定する（Ｓ１４）。その後、図４のフローチャートの処理を終了する。
【００４９】
これに対して、センサ出力が所定値以上の場合には（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、センサ出力は既に立ち上がっている、つまり実際時期は基準時期ｔ０よりも先となる。この場合には、基準故障ＤＰＦよりもＤＰＦ４を通過するＰＭ量が多いので、ＤＰＦ４は異常（故障）であると判定する（Ｓ１３）。その後、図４のフローチャートの処理を終了する。なお、Ｓ１０〜Ｓ１４の処理を実行するＥＣＵ６が本発明の「故障判定手段」に相当する。
【００５０】
一方、Ｓ２において捕集禁止条件が成立した場合、つまり指標が所定条件外の状態にある場合には（Ｓ２：Ｙｅｓ）、現在がエンジン２の停止後の再始動時であるか否かを判断する（Ｓ３）。ここで、車両によっては、所定条件が成立すると車両の運転手によるエンジン２のオンオフ操作がなくても、エンジン２の自動停止及び再始動をするアイドルストップ機能（以下、ＩＳＳという）が備えられた車両がある。この場合、例えば、ＥＣＵ６は、ＩＳＳとして、車両が信号待ち等で停止した時（所定の自動停止条件の成立時）にエンジン２を自動停止し、その後、車両の発進時（所定の自動始動条件の成立時）にエンジン２を再始動させる。なお、上記「自動停止条件の成立時」は、例えば、車速がゼロとなってエンジン回転数がアイドル回転数になった時である。また、上記「自動始動条件の成立時」は、例えばブレーキペダルの踏み込みが解除された時である。このように、ＥＣＵ６は、ＩＳＳによりエンジン２を一時的に停止させた場合には、ＩＳＳによるエンジン２の再始動かあったか否かを判断する（Ｓ３）。
【００５１】
なお、Ｓ３の「再始動時」は、ＩＳＳだけでなく、買い物等で店舗の駐車場に停車させる場合など、通常のエンジン２の停止（運転手によるエンジン２のオフ操作による停止）の後の再始動時も含む趣旨である。通常のエンジン停止後の再始動の有無は、例えば運転手によるエンジン２のオン操作（イグニッションスイッチのオン操作）の有無に基づいて判断すれば良い。また、Ｓ３の「再始動時」とはエンジン２の再始動から所定期間をいうものとする。
【００５２】
エンジン停止後の再始動時が成立しない場合、つまりエンジン２が運転中の場合には（Ｓ３：Ｎｏ）、後述するＳ８のヒータ制御時におけるヒータ５４の目標温度を算出する（Ｓ４）。具体的には、ＰＭが燃焼しない温度（例えば５００℃以下）、かつ、排気ガスより高い温度を満たす目標温度を算出する。より具体的には、例えば、ＰＭが燃焼しない温度（例えば５００℃以下）、かつ、排気ガスより高い温度として予め定められた温度（例えば４００℃）を目標温度とする。なお、排気温度は、エンジン２の運転状態によって変化するが例えば１００℃〜４００℃の間にあるものとする。これによれば、予め定められた温度を目標温度としており、実際の排気温度を取得する必要がないので、簡便に目標温度を設定することができる。
【００５３】
また、Ｓ４では、排気温センサ７３の検出値である排気温度を取得し、この排気温度に基づいて目標温度を算出しても良い。具体的には、取得した排気温度より所定温度（例えば５０℃）だけ高い温度を目標温度として設定する。これによって、排気温度より高い目標温度を確実に設定することができる。Ｓ４の後、Ｓ８に移行する。
【００５４】
一方、Ｓ３において、エンジン停止後の再始動時の場合には（Ｓ３：Ｙｅｓ）、再始動するまでのエンジン２の停止時間が所定時間（例えば１０分）以上か否かを判定する（Ｓ５）。そのために、ＥＣＵ６は、ＥＣＵ６内に備えられたタイマーを用いて、エンジン２の停止時間を計測している。なお、Ｓ３、Ｓ５の処理を実行するＥＣＵ６が本発明の「再始動時判定手段」に相当する。エンジン２の停止時間が所定時間未満の場合には（Ｓ５：Ｎｏ）、ヒータ５４の目標温度を算出する（Ｓ６）。ここで、エンジン２の再始動時では、エンジン停止による冷却により排気ガスの凝縮が発生して、この凝縮で発生した水分がセンサ素子５２に付着（被水）する可能性がある。センサ素子５２が被水すると、ＰＭセンサ５によるＰＭの検出に悪影響を与える。そこで、Ｓ６では、ＰＭが燃焼しない温度、かつ、排気ガスより高い温度を満たしつつ、センサ素子５２への被水を防止できる温度を目標温度に設定する。具体的には、ＰＭが燃焼しない温度範囲内（例えば５００℃以下）で、センサ素子５２と水分との接触部位にライデンフロスト効果が得られる温度を目標温度に設定する。
【００５５】
ここで、ライデンフロスト効果とは、所定の温度以上に加熱された固体と、液体とが接触した部位において、液体が気化、蒸発して蒸気の膜を形成し、この蒸気の膜によって、固体と液体とが接触しなくなるライデンフロスト現象によって生じる効果である。被堆積部を３００℃〜８００℃に加熱することにより、凝集水との間において、ライデンフロスト現象が発生し、被堆積部と凝集水とが接触しなくなる。また、水蒸気の膜の上に浮いた状態の凝集水は、被堆積部との間における摩擦係数が小さくなるため、被堆積部の表面を容易に移動することができる。
【００５６】
以上より、Ｓ６では、例えばＰＭが燃焼しない温度範囲（５００℃以下）と、ライデンフロスト効果が得られる温度範囲（３００℃〜８００℃）との重複範囲（３００℃〜５００℃）のうち、できるだけ高い温度（例えば上限温度：５００℃）を目標温度に設定する。なお、再始動時では排気温度は低温となっているので、Ｓ６で設定する目標温度は排気温度よりも高い。Ｓ６の後、Ｓ８に移行する。
【００５７】
一方、Ｓ５において、エンジン２の停止時間が所定時間以上の場合には（Ｓ５：Ｙｅｓ）、多量の水分により、ライデンフロスト効果ではセンサ素子５２に対する被水防止ができない。また、多量の水分によりセンサ素子５２が冷やされることで発生する熱応力により、センサ素子５２が割れてしまう可能性がある。そこで、エンジン２の停止時間が所定時間以上の場合には（Ｓ５：Ｙｅｓ）ＰＭが燃焼しない温度範囲（５００℃以下）でセンサ素子５２の割れが発生しない温度をヒータ５４の目標温度として設定する（Ｓ７）。具体的には、Ｓ７では、例えばＰＭが燃焼しない温度範囲（５００℃以下）と、センサ素子５２の割れが発生しない温度範囲（３００℃以下）との重複範囲（３００℃以下）のうち、できるだけ高い温度（例えば上限温度：３００℃）を目標温度に設定する。なお、再始動時では排気温度は低温となっているので、Ｓ７で設定する目標温度は排気温度よりも高い。Ｓ７の後、Ｓ８に移行する。
【００５８】
Ｓ８では、Ｓ４又はＳ６又はＳ７で設定した目標温度にセンサ素子５２がなるように、制御回路５５にヒータ５４の通電を行わせる（Ｓ８）。具体的には、例えばセンサ素子５２に温度センサを設けて、その温度センサの検出値が目標温度になるようにヒータ５４の通電量又は通電時間を制御する。又は、ヒータ５４の停止時にはセンサ素子５２の温度は排気温度に応じて変化するので、排気温度に基づいてヒータ５４の通電前におけるセンサ素子５２の温度（初期温度）を推定する。また、ヒータ５４の通電量又は通電時間とセンサ素子５２の温度上昇との関係を予め調べておき、その関係をメモリ６１や制御回路５５のメモリに記憶しておく。そして、推定した初期温度と、メモリに記憶された関係とに基づいて、目標温度となる通電量又は通電時間を設定しても良い。
【００５９】
これによって、センサ素子５２は排気温度より高温になるので、図８で説明したように、センサ素子５２周囲のＰＭに対して、センサ素子５２から遠ざける方向の熱泳動力（斥力）が働き、センサ素子５２にＰＭが捕集されるのを禁止できる。また、センサ素子５２はＰＭが燃焼しない温度に制御されるので、センサ素子５２に既に捕集されていたＰＭが燃焼除去されてしまうのを防ぐことができる。さらに、Ｓ６で設定した目標温度に制御した場合には、センサ素子５２へのＰＭ捕集を禁止しつつ、ライデンフロスト効果によってセンサ素子５２への被水を防止できる。また、Ｓ７で設定した目標温度に制御した場合には、センサ素子５２へのＰＭ捕集を禁止しつつ、センサ素子５２が割れてしまうのを防止できる。Ｓ８の後、図４のフローチャートの処理を終了する。なお、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８及びＳ９の処理を実行するＥＣＵ６及び制御回路５５が本発明の「ヒータ制御手段」に相当する。
【００６０】
ここで、図１０は、故障判定処理に関連する各種状態の時間変化を示しており、詳細には、上から、エンジン回転数の変化、静電捕集のオン、オフの状態、ＰＭ捕集の許可、禁止の状態、ヒータ５４のオン、オフの状態、素子温度の変化（実線）、Ｓ１０で推定するＰＭ量（積算値）の変化を示している。なお、図１０における素子温度の図では、排気温度の変化を破線で示している。なお、図１０では、捕集禁止条件の成立例として、エンジン２の低回数、低負荷時（低排気流量時）、エンジン停止後の再始動時、エンジン２の急加速時、エンジン２の高回転、高負荷時（高排気流量時）を挙げている。
【００６１】
図１０に示すように、図４の故障判定処理を実行することで、エンジン２が低回転数、低負荷の時（低排気流量時）、又はエンジン停止後の再始動時、又はエンジン２の急加速時、又はエンジン２の高回転、高負荷時（高排気流量時）では、ＰＭセンサ５へのＰＭ捕集は禁止すると判定される（図１０の３段目参照）。そして、ヒータ５４がオン（作動）されて（図１０の４段目参照）、素子温度が排気温度よりも高温に制御される（図１０の５段目参照）。その結果、センサ素子５２へのＰＭ捕集が禁止される。
【００６２】
これに対して、捕集禁止条件の不成立時では、ＰＭセンサ５へのＰＭ捕集は許可されて（図１０の３段目参照）、ヒータ５４がオフ（停止）される（図１０の４段目参照）。その結果、素子温度は排気温度よりも低温となり（図１０の５段目参照）、センサ素子５２に向かう方向の熱泳動力によりＰＭ捕集を実施できる。
【００６３】
また、図１０の２段目に示すように、ＰＭ捕集が禁止されている期間も静電捕集は継続されるので、センサ素子５２に既に捕集されているＰＭを保持できる（センサ素子５２からＰＭが離脱してしまうのを防止できる）。また、図４において捕集禁止条件の成立時には（Ｓ２：Ｙｅｓ）、Ｓ１０の処理を実行していない。つまり、ＰＭ捕集が禁止されている期間はＤＰＦ４下流のＰＭ量の推定が停止され、図１０の最下段に示すように、直前のＳ１０で推定したＰＭ量（積算値）が保持される。
【００６４】
このように、本実施形態では、状態に応じてＰＭセンサ５へのＰＭ捕集状態に差を生じさせ、又はＤＰＦ４下流のＰＭ量の推定精度に差を生じさせる指標が所定条件内の状態にある時に限定してＰＭセンサ５へのＰＭ捕集及びＤＰＦ４下流のＰＭ量の推定を実施するので、ＰＭセンサ５の捕集効率や出力のばらつき及びＰＭ量の推定精度のばらつきを抑制できる。よって、ＤＰＦ４が故障しているか否かの判定精度（Ｓ１０〜Ｓ１４の処理の精度）を向上できる。つまり、ＤＰＦ４が故障しているにもかかわらず正常と判定したり、ＤＰＦ４が正常であるにもかかわらず故障と判定したりする誤診断を抑制できる。特に、本実施形態では、安定してＰＭが捕集できる状態（例えば図５において排気流量がＸ１からＸ２の範囲内にある状態）を捕集禁止条件の不成立とし、安定してＰＭが捕集できない状態（例えば図５において排気流量がＸ１以下、Ｘ２以上の状態）を捕集禁止条件の成立としているので、より一層、ＰＭセンサ５の捕集効率や出力のばらつき及びＰＭ量の推定精度のばらつきを抑制できる。
【００６５】
また、本実施形態では、捕集禁止条件の成立時には、ＤＰＦ４の故障判定（図１０のＳ１１〜Ｓ１４の処理）を中止するので、より一層、ＤＰＦ故障の誤診断を抑制できる。
【００６６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載を逸脱しない限度で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、センサ出力の立ち上がり時期に基づいてＤＰＦの故障判定をしていたが、立ち上がり後の出力変化（出力の傾き）に基づいてＤＰＦの故障判定をしても良い。具体的には、ＤＰＦが基準故障ＤＰＦの場合におけるＤＰＦ下流のＰＭ量を推定し、そのＰＭ量に基づいてＤＰＦが基準故障ＤＰＦの場合におけるＰＭセンサの出力変化（傾き）を故障判定の閾値として設定する。その閾値と実際の出力変化（傾き）とを比較して、実際の出力変化のほうが閾値より大きければＤＰＦ故障と判定し、小さければＤＰＦ正常と判定する。これによっても、本発明の特徴（指標が所定条件外の状態にある時にはＰＭ捕集を禁止し、ＤＰＦ下流のＰＭ量の推定を停止する）を適用することで、ＤＰＦ故障の誤診断を抑制できる。
【００６７】
また、上記実施形態では、捕集禁止条件の成立時には、ＤＰＦ４の故障判定（図１０のＳ１１〜Ｓ１４の処理）を中止していたが、その故障判定を実施しても良い。これによっても、ヒータ制御によりＰＭセンサへのＰＭ捕集が禁止され、ＤＰＦ下流のＰＭ量の推定が停止されているので、ＤＰＦ故障の誤診断を抑制できる。
【符号の説明】
【００６８】
１  エンジンシステム（フィルタの故障検出装置）
２  ディーゼルエンジン（内燃機関）
３  排気通路
４  ＤＰＦ（フィルタ）
５  ＰＭセンサ（センサ）
５２  センサ素子（付着部）
５３  電極
５４  ヒータ
６  ＥＣＵ
【図１】
0006361918.tif 000003
【図２】
0006361918.tif 000004
【図３】
0006361918.tif 000005
【図４】
0006361918.tif 000006
【図５】
0006361918.tif 000007
【図６】
0006361918.tif 000008
【図７】
0006361918.tif 000009
【図８】
0006361918.tif 000010
【図９】
0006361918.tif 000011
【図１０】
0006361918.tif 000012