(57)【要約】【課題】内燃機関の排気ガス中のＰＭ検出に用いられる電気抵抗式の粒子状物質検出センサにおいて、簡易な構成で、生産工程数を低減して生産コストを抑制し、熱伝達性が良好で温度制御が容易であること、さらに、異常の検出が可能であることを目的とする。【解決手段】エンジンＥ／Ｇの排気管ＥＸに装着されるＰＭセンサ１のガスセンサ素子１０を、計測電極１１、１２を有する検知部１００とヒータ部３００を、絶縁基板１３の同一表面に構成する。制御部２は、６００℃より低い温度にて、粒子状物質ＰＭを検出し、６００℃以上にて、リーク電流に基づく断線異常を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配設されて、排出ガス中の粒子状物質を検出すべく、絶縁性基体の表面に一対の計測電極を対向形成した検知部と、該検知部を所定温度に加熱する加熱電極を含むヒータ部とを具備するセンサ素子と、上記ヒータ部への通電を制御すると共に上記検知部に堆積する粒子状物質の量に応じて変化する電気的特性を計測する制御部を有する粒子状物質検出センサであって、
上記制御部は、上記ヒータ部に通電して、上記検知部を一定温度以上に加熱したときに、上記絶縁性基体の絶縁抵抗の低下により上記ヒータ部から上記検知部に漏れるリーク電流に基づく上記検知部の出力の変化を正常時と比較して、上記検知部の異常を検出する異常検出手段を有することを特徴とする粒子状物質検出センサ。
【請求項２】
上記異常検出手段は、上記検知部の出力が正常時と比較して所定の閾値を超えて高くなるときには電源側断線異常と判定し、上記検知部の出力が正常時と比較して所定の閾値より低くなるときには劣化異常と判定し、上記検知部出力が検出されないときには接地側断線異常と判定する請求項１に記載の粒子状物質検出センサ。
【請求項３】
上記制御部は、上記ヒータ部に通電して上記一対の計測電極間の電気抵抗値に基づく上記検知部の出力から粒子状物質を検出する請求項１、又は、２に記載の粒子状物質検出センサ。
【請求項４】
上記一対の計測電極と上記加熱電極とを上記絶縁性基体の同一表面に近接配置し、上記一対の計測電極間の電気抵抗値を検出する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の粒子状物質検出センサ。
【請求項５】
上記ヒータ部は、上記加熱電極を上記計測電極に近接配置すると共に、上記加熱電極と外部とを接続するヒータリード部を有する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の粒子状物質検出センサ。
【請求項６】
上記計測電極と上記加熱電極との距離は、１００μｍ〜１３６０μｍの範囲とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の粒子状物質検出センサ。
【請求項７】
上記計測電極は、電極リード部に接続される基部と複数の補助電極からなる櫛状電極である請求項１ないし６のいずれか１項に記載の粒子状物質検出センサ。
【請求項８】
内燃機関の排気通路に配設されて、排出ガス中の粒子状物質を検出すべく、絶縁性基体の表面に一対の計測電極を対向形成した検知部と、該検知部を所定温度に加熱する加熱電極を含むヒータ部とを具備するセンサ素子と、上記ヒータ部への通電を制御すると共に上記検知部に堆積する粒子状物質の量に応じて変化する電気的特性を計測する制御部とを有する粒子状物質検出センサの異常判定方法であって、
上記加熱電極への通電により所定のリーク電流発生温度以上に上記検知部を加熱し、上記絶縁性基体の絶縁抵抗を意図的に低下させたときに検出されるリーク電流と、予め測定した正常時におけるリーク電流とを比較して、上記検知部の出力が正常時と比較して所定の閾値以上高くなるときには電源側断線異常と判定し、上記検知部の出力が正常時と比較して所定の閾値より低くなるときには劣化異常と判定し、上記検知部出力が検出されないときには接地側断線異常と判定する粒子状物質検出センサの異常判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、車両用内燃機関の排気浄化システムに好適に利用されて、排出ガス中に存在する粒子状物質の量を検出する、電気抵抗式の粒子状物質検出センサとその異常判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用ディーゼルエンジン等において、排気ガスに含まれる環境汚染物質、特に煤粒子（Ｓｏｏｔ）及び可溶性有機成分（ＳＯＦ）を主体とする粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ；以下、適宜ＰＭと称する）を捕集するために、排気通路にディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、適宜ＤＰＦと称する）を設置することが行われている。ＤＰＦは、耐熱性に優れる多孔質セラミックスからなり、多数の細孔を有する隔壁に排気ガスを通過させてＰＭを捕捉する。
【０００３】
ＤＰＦは、ＰＭ捕集量が許容量を超えると、目詰まりが生じて負圧が増大したり、ＰＭのすり抜けが増加したりするおそれがあり、定期的に再生処理を行って捕集能力を回復させている。再生時期は、一般的には、ＰＭ捕集量の増加により前後差圧が増大することを利用しており、このため、ＤＰＦの上流及び下流の圧力差を検出する差圧センサが設置される。再生処理は、ヒータ加熱あるいはポスト噴射等により高温の燃焼排気ガスをＤＰＦ内に導入し、ＰＭを燃焼除去する。
【０００４】
一方、排気ガス中のＰＭを直接検出可能な粒子状物質検出センサ（以下、適宜ＰＭセンサと称する。）について種々提案されている（特許文献１、２、３等）。このＰＭセンサを、例えばＤＰＦの下流に設置して、ＤＰＦをすり抜けるＰＭ量を測定し、車載式故障診断装置（ＯＢＤ；Ｏｎ Ｂｏａｒｄ Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ）において、ＤＰＦの作動状態の監視、例えば亀裂や破損といった異常の検出に利用することができる。あるいはＤＰＦの上流に設置して、ＤＰＦに流入するＰＭ量を測定し、差圧センサに代わる再生時期の判断に利用することも検討されている。
【０００５】
ＰＭセンサとして、例えば、特許文献１には、絶縁性を有する基板の表面に、一対の導電性電極を形成し、基板の裏面又は内部に発熱体を形成した電気抵抗式のスモークセンサが開示されている。
この種のＰＭセンサは、スモーク（微粒炭素）等のＰＭが導電性を有することを利用したもので、検出部となる電極間に、スモークが堆積することで生じる電気抵抗値の変化を検出する。このため、検出電極間に一定量以上のＰＭが堆積するまでは、検出電極間の電気抵抗値が極めて高く、検出が困難となる不感期間が存在する。
【０００６】
また、上記基本素子構成に加えて、異常検出機能を持たせたものがある。特許文献２に開示されるＰＭセンサは、発熱体となる加熱電極を２枚の電気絶縁体で挟持し、その一方の電気絶縁体側に検出用の一対の導電性電極を、他方の電気絶縁体側に参照用の一対の導電性電極を形成した積層構造を有する。このＰＭセンサは、発熱体を挟んで計測電極と対照な位置に参照用電極を有するので、これら電極からの信号を比較することで、ＰＭセンサが正常に機能しているか、又は何らかの異常があるかどうかを検出可能となっている。
【０００７】
さらに、特許文献３には、絶縁性基板の表面に一定の間隙を隔てて対向する一対の検出電極を形成すると共に、該検出電極を覆うように、所定の導電率を有する導電層を形成し、不感期間の解消と、検出電極間の断線を検出可能とするＰＭセンサが開示されている。
【０００８】
一般に、特許文献１〜３にあるような、従来の電気抵抗式のＰＭセンサでは、検出電極間に一定量以上のＰＭが堆積すると、飽和状態となり、抵抗値変化の検出が困難となるため、通電により発熱する発熱体が内蔵されている。
この発熱体は、検出部を所望の温度（例えば、４００℃〜６００℃）に加熱し、電極間抵抗を測定した後に、付着したＰＭを焼き切って検出能力を回復させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭５９−１９７８４７号公報
【特許文献２】欧州特許出願公開第１９２５９２６号明細書
【特許文献３】国際公開２００８−１３８６６１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、再生時にＰＭの除去が不十分で検出電極間に残留していると、その後の検出結果に影響を与える虞がある。そこで、発熱体の温度を高くして確実なＰＭの除去を図ることが考えられるが、発熱体の温度を一定以上高くすると、その後のＰＭ検出において、発熱体への通電パルスに応じた発振ノイズが検出されることがある。
これは、本発明者等の鋭意試験により、発熱体の温度上昇に伴い、電気絶縁体として用いられているアルミナの絶縁抵抗が大きく低下し、検出電極間に導通経路が形成されるためであることが判明した。  特許文献１にあるような従来のＰＭセンサにおいては、加熱による絶縁抵抗の低下により、検出電極間に形成された導通経路に発熱体に流れる電流が漏れ、リーク電流として重畳的に検出されるため、検出電極間に断線異常等が発生していても、その異常を検知することが困難となる虞がある。
【００１１】
また、特許文献２にあるように計測電極とは別に参照用電極を形成することにより、計測電極の異常を検出することは可能であるが、構造は複雑で、製造コストの増大を招く虞がある。さらに、特許文献２にあるような構成とした場合にも、加熱時に電気絶縁体の絶縁抵抗が低下しリーク電流が発生すると、検出電極間に発生した異常の検出が困難となる虞がある。
【００１２】
一方、特許文献３のように、検出電極間に所定の導電率を有する導電層を形成した場合に、ＰＭを精度良く検出するためには、導電層の導電率を極めて高い精度に調整する必要があり、そもそもの製造が困難であり、製造コストの増大を招く虞がある。また、このような導電層を形成した場合であっても、発熱体により絶縁体の絶縁抵抗が低下した場合に、異常の検出が困難となったり、ＰＭ検出精度の低下を招いたりする虞があることは、他のＰＭセンサと同様である。
【００１３】
そこで、本発明はかかる実情に鑑みなされたものであり、従来と同様の構成あるいは、より簡易な構成において、通電により発熱する発熱体の温度を所定のリーク電流発生温度以上の高温として意図的にリーク電流を発生させ、このリーク電流利用して、異常の有無を検出可能とする異常検出手段を備えたＰＭセンサとその異常判定方法の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の請求項１に記載の発明は、内燃機関の排気通路に配設されて、排出ガス中の粒子状物質を検出すべく、絶縁性基体の表面に一対の計測電極を対向形成した検知部と、該検知部を所定温度に加熱する加熱電極を含むヒータ部とを具備するセンサ素子と、上記ヒータ部への通電を制御すると共に上記検知部に堆積する粒子状物質の量に応じて変化する電気的特性を計測する制御部を有する粒子状物質検出センサであって、上記制御部は、上記ヒータ部に通電して、上記検知部を一定温度以上に加熱したときに、上記絶縁性基体の絶縁抵抗の低下により上記ヒータ部から上記検知部に漏れるリーク電流に基づく上記検知部出力の変化を正常時と比較して、上記検知部の異常を検出する異常検出手段を有する。
【００１５】
例えば、所定の温度においてリーク電流によって発生する出力が所定値となるように設計したセンサ素子の所定の温度における出力を予め測定し、これを正常時出力として記憶し、所定の温度において検出した結果とを閾値判定することによって異常を検出できる。
【００１６】
本発明の請求項２に記載の発明において、上記異常検出手段は、上記検知部の出力が正常時と比較して所定の閾値以上高くなるときには電源側断線異常と判定し、上記検知部の出力が正常時と比較して所定の閾値より低くなるときには劣化異常と判定し、上記検知部出力が検出されないときには接地側断線異常と判定する。
【００１７】
本発明の請求項３に記載の発明において、上記制御部は、上記ヒータ部に通電して、上記検知部に堆積する粒子状物質が燃焼を開始する温度より低い温度に上記検知部を加熱し、上記一対の計測電極間の電気抵抗値に基づく上記検知部の出力から粒子状物質を検出する。
【００１８】
本発明の請求項４に記載の発明において、上記一対の計測電極と上記加熱電極とを上記絶縁性基体の同一表面に近接配置し、上記一対の計測電極間の電気抵抗値を検出する。
【００１９】
本発明の請求項５に記載の発明において、上記ヒータ部は、上記加熱電極を上記計測電極に近接配置すると共に、上記加熱電極と外部とを接続するヒータリード部を有する。
【００２０】
本発明の請求項６に記載の発明において、上記計測電極と上記加熱電極の距離は、１００μｍ〜１３６０μｍの範囲とする。
【００２１】
本発明の請求項７に記載の発明において、上記計測電極は、電極リード部に接続される基部と複数の補助電極からなる櫛状電極である。
【００２２】
本発明の請求項８の記載の発明は、内燃機関の排気通路に配設されて、排出ガス中の粒子状物質を検出すべく、絶縁性基体の表面に一対の計測電極を対向形成した検知部と、該検知部を所定温度に加熱する加熱電極を含むヒータ部とを具備するセンサ素子と、上記ヒータ部への通電を制御する制御部を有する粒子状物質検出センサの異常判定方法であって、上記加熱電極への通電により所定のリーク電流発生温度以上に上記検知部を加熱し、上記絶縁性基体の絶縁抵抗を意図的に低下させたときに検出されるリーク電流と、予め測定した正常時におけるリーク電流と、を比較して、上記検知部出力が正常時と比較して所定の閾値を超えて高くなるときには電源側断線異常と判定し、上記検知部出力が正常時と比較して所定の閾値より低くなるときには劣化異常と判定し、上記検知部出力が検出されないときには接地側断線異常と判定する。
【発明の効果】
【００２３】
上記制御部により検知部を粒子状物質が燃焼を開始する温度以上に加熱することで、上記検知部に堆積した粒子状物質が焼失し、上記一対の計測電極間の電気抵抗が上昇し、一対の計測電極間には電流が流れ難くなるが、本発明の請求項１に記載の発明によれば、温度上昇に伴い上記絶縁性基体の絶縁抵抗が低下し、上記加熱電極に流れる電流が漏れて上記検知部に重畳され、リーク電流の変化が検出されるので、これを正常時と比較し閾値判定することで、上記検知部の異常を容易に検出することができる。
【００２４】
また、本発明によれば、従来からある粒子状物質検出センサの基本的な構造を大きく変えることなく、検出部の故障診断が可能となる。
【００２５】
本発明者等の鋭意試験により、上記一対の計測電極の内、電源側に断線異常が生じた場合には、正常時に比べ温度上昇に伴うリーク電流に基づく検出出力が高くなり、上記検知部に計測電極の剥離、マイグレーション、灰分（Ａｓｈ）の堆積等により劣化が生じた場合には、劣化度合いに応じて上記検知部出力が低下し、上記一対の計測電極の内、接地側に断線異常が生じた場合には、リーク電流が検出されないことが判明した。
したがって、本発明の請求項２に記載の発明によれば、粒子状物質検出センサに発生した異常の原因を特定することが可能となり、異常発生時に速やかな対応をすることが可能となり、センサの信頼性が向上する。
【００２６】
本発明の請求項３に記載の発明によれば、上記制御部は、通常時には粒子状物質の燃焼開始温度（例えば、６００℃）より低い温度とすることで、リーク電流の影響なく粒子状物質を検出することができる。
【００２７】
本発明の請求項４に記載の粒子状物質検出センサは、検知部とヒータ部とが絶縁性基体の同一表面に近接配置されるので、熱伝導率が向上し温度制御性に優れる。
また、コンパクトで薄型であり、従来よりも検知部の構造の簡素化が図られ、生産工程数を減らすことができるので、生産コストが低減できる。
さらに、検出温度より高い、所定のリーク電流発生温度以上に加熱することにより、リーク電流を意図的に流して、正常時と比較して断線異常を検出する際に、リーク電流が上記絶縁性基体の表面を流れるため、検知部とヒータ部とが絶縁性基体を挟んで対向する従来の構造と比べリーク電流が発生し易く、異常検出時の加熱温度を低くすることが可能となり、検出結果を利用して異常の種類を特定することも可能となる。加えて、異常検出のための加熱温度を低くすることにより、電極の耐久性の向上を図ることも可能となり、実用性、信頼性が高いセンサを実現できる。
【００２８】
本発明の請求項５に記載の発明のように、上記計測電極と上記加熱電極とを近接配置することにより、リーク電流を流れ易くして、異常検出時の加熱温度を低くして上記効果を発揮する粒子状物質検出センサを容易に実現することができる。
【００２９】
本発明の請求項６に記載の発明のように、上記計測電極と上記加熱電極の距離は、１００μｍ〜１３６０μｍの範囲とするのが望ましく、検出時のリーク電流による検知部出力への影響を抑制しながら、上記効果が得られる。
【００３０】
本発明の請求項７に記載の発明によれば、上記計測電極として櫛状電極が好適に用いられ、リーク電流の検出によって検知部の異常を検出可能な粒子状物質検出センサが実現できる。
【００３１】
本発明の請求項８に記載の発明によれば、上記粒子状物質検出センサに発生する異常の種類を特定して検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】（ａ）は、アルミナの絶縁抵抗値の温度特性を示す図、（ｂ）は、本発明の第１の実施形態におけるＰＭセンサ素子のリーク電流の流れを示す概略図である。
【図２】（ａ）は、ＰＭセンサの要部拡大断面図であり、排気管に取り付けた状態を示す図、（ｂ）は、本発明が適用される自動車用ディーゼルエンジンの排ガス浄化システムの全体構成を示す概略図である。
【図３】本発明の第１の実施形態におけるＰＭセンサの温度特性と、断線時の出力変化を正常時と比較するための評価条件及び回路構成を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態におけるＰＭセンサに用いられる異常検出方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１の実施形態におけるＰＭセンサの異常検出原理を示す特性図である。
【図６】本発明の第２実施形態であり、（ａ）は、ＰＭセンサの主要部であるセンサ素子構成を説明するための分解斜視図、（ｂ）は、ＰＭセンサの主要部の概略構成を示す斜視図である。
【図７】本発明の第２の実施形態における異常検出方法を示すフローチャート。
【図８】本発明の第２の実施形態におけるＰＭセンサ構成による異常検出時の温度特性から異常原因を特定する方法を示す特性図である。
【図９】（ａ）は、本発明の第３実施形態であり、ＰＭセンサの主要部であるセンサ素子構成を説明するための分解斜視図、（ｂ）は、本発明の第３実施形態であり、ＰＭセンサの主要部であるセンサ素子構成を説明するための上面視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の粒子状物質検出センサ（以下、適宜、ＰＭセンサと称す。）１を、内燃機関の排ガス浄化システムへ適用した第１実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３４】
図１を参照して本発明の第１の実施形態におけるＰＭセンサ１の概要について説明する。本発明のＰＭセンサ１は、内燃機関の燃焼排気流路に設けられ、燃焼排気を被測定ガスとして、被測定ガス中の粒子状物質の量を検出するものであり、その検出結果は、内燃機関の燃焼制御、排気浄化装置の再生、異常診断等に利用される。
【００３５】
図１（ａ）は、本発明の要部であるＰＭセンサ１に絶縁基板１３として用いられるアルミナの絶縁抵抗の温度変化を示す特性図である。
【００３６】
図１（ｂ）に示すように、本実施形態におけるＰＭセンサ１は、絶縁基板１３の表面に一対の測定電極１１、１２を形成した検知部１００と、絶縁基板１３の内部に設けられ、通電により発熱する加熱電極３１を含むヒータ部３００とからなるセンサ素子１０の検知部１００を被測定ガス中に載置し、測定電極１１、１２間に堆積する粒子状物質ＰＭの量によって変化する電気的特性として、測定電極間の電気抵抗を計測することによって、被測定ガス中のＰＭ量を検出すると共に、ヒータ部３００への通電により、絶縁基板１３の絶縁抵抗が低下したときに発生するリーク電流を検出し、正常時との比較により、断線や劣化等の異常を検出するものである。
【００３７】
なお、本実施形態においては、絶縁基板１３にアルミナを用いた例を示したが、アルミナに限定するものではなく、スピネル、チタニアなどの耐熱性の絶縁体を適宜用いることができる。但し、絶縁基板１３を他の材料とした場合には、例えば、数百℃から１０００℃程度の高温時において絶縁抵抗が低下し、リーク電流が発生するものであり、その抵抗値の変化についての温度特性を予め計測しておく必要がある。
また、本実施形態においては、測定電極１１、１２は、電極リード部に接続される基部と複数の補助電極からなる、いわゆる櫛状電極を構成している。
本発明においては、センサ素子１０の構造を、特に限定するものではなく、従来からある公知の電気抵抗式のＰＭセンサの構成に、ヒータ部３００への通電により発熱する温度を所定の通常の検出温度以上に高くし、意図的にリーク電流を発生させ、このリーク電流の値を予め特定した正常時におけるリーク電流と比較して、異常の有無を検出する異常検出手段を設けたことを特徴とするものである。
【００３８】
図２（ｂ）は、内燃機関である自動車用ディーゼルエンジンＥ／Ｇのシステム概略図であり、図２（ａ）は、図２（ｂ）の要部を拡大した図で、エンジンＥ／Ｇの排気管ＥＸに、ＰＭセンサ１を取り付けた状態を示す。
【００３９】
図２（ｂ）のエンジンＥ／Ｇは、各気筒に共通のコモンレールＲに、高圧ポンプにて昇圧した高圧燃料を所定の噴射圧となるように蓄圧するコモンレール燃料噴射システムを採用し、インジェクタＩＮＪによって燃焼室内に直接噴射する直噴エンジンとして構成されている。ＰＭセンサ１は、エンジンＥ／Ｇの排気通路である排気管ＥＸにおいて、ディーゼルパティキュレートフィルタＤＰＦの下流に設けられ、エンジンＥ／Ｇ各部とともに制御部２によって制御される。制御部２は、ＰＭセンサ１の出力に基づき粒子状物質ＰＭを検出する一方、ＰＭセンサ１の異常検出機能を備えており、この詳細については後述する。
【００４０】
まず、図２（ｂ）において、エンジンＥ／Ｇのシステム構成について説明する。エンジンＥ／Ｇの排気マニホールドＭＨＥＸには、タービンＴＲＢが設けられ、タービンＴＲＢに連動して過給器ＴＲＢＣＧＲが回転すると、圧縮された空気がインタクーラＣＬＲＩＮＴを通過して吸気マニホールドＭＨＩＮに送られる。排気マニホールドＭＨＥＸから排出される燃焼排気の一部はＥＧＲバルブＶＥＧＲ及びＥＧＲクーラＣＬＲＥＧＲを介して吸気マニホールドＭＨＩＮに還流する。過給により吸気量を増大して燃焼効率を高め、ＥＧＲにより燃焼を緩やかにしてＮＯｘ等の排出を抑制する。
【００４１】
排気マニホールドＭＨＥＸに接続する排気管ＥＸには、ディーゼル酸化触媒ＤＯＣ及びディーゼルパティキュレートフィルタＤＰＦが設けられ、燃焼排気ガスを処理する。すなわち、排気管ＥＸに排出された燃焼排気ガスは、上流側のディーゼル酸化触媒ＤＯＣを通過する間に、未燃焼の炭化水素ＨＣ、一酸化炭素ＣＯ及び一酸化窒素ＮＯが酸化され、下流側のディーゼルパティキュレートフィルタＤＰＦを通過する間に、煤粒子（Ｓｏｏｔ）、可溶性有機成分（ＳＯＦ）及び無機成分からなる粒子状物質ＰＭが捕集される。
【００４２】
ディーゼル酸化触媒ＤＯＣは公知のモノリス担体、例えばコーディエライト等のセラミックスハニカム構造体よりなる担体表面に、酸化触媒を担持してなる。ディーゼル酸化触媒ＤＯＣは、ディーゼルパティキュレートフィルタＤＰＦの強制再生時に、供給される燃料の酸化燃焼により排気温度を上昇させ、あるいは粒子状物質ＰＭ中のＳＯＦ成分を酸化除去する。また、ＮＯの酸化により生成するＮＯ２は、後段のディーゼルパティキュレートフィルタＤＰＦに堆積した粒子状物質ＰＭの酸化剤として使用され、連続的な酸化を可能にする。
【００４３】
ディーゼルパティキュレートフィルタＤＰＦは、公知のウォールフロータイプのフィルタ構造を有する。例えば、コーディエライト等の耐熱性セラミックスよりなる多孔質セラミックスハニカム構造体を成形し、ガス流路となる多数のセルの入口側又は出口側のいずれか一方を、隣接するセルで互い違いになるように目封じしてフィルタとする。この時、ガス流路を区画するセル壁を貫通して多数の細孔が形成され、ディーゼルパティキュレートフィルタＤＰＦに導入される排出ガス中の粒子状物質ＰＭを捕獲する。ディーゼル酸化触媒ＤＯＣとディーゼルパティキュレートフィルタＤＰＦを一体化した連続再生式ディーゼルパティキュレートフィルタとして構成することもできる。
【００４４】
排気管ＥＸには、ディーゼルパティキュレートフィルタＤＰＦに堆積した粒子状物質ＰＭの量を監視するために、差圧センサＳＰが設けられる。差圧センサＳＰは、圧力導入管を介してディーゼルパティキュレートフィルタＤＰＦの上流側及び下流側と接続されており、その前後差圧に応じた信号を出力する。また、ディーゼル酸化触媒ＤＯＣの上流及び、ディーゼルパティキュレートフィルタＤＰＦの上下流には、温度センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３が配設されて、各部の排気温度を監視している。
【００４５】
制御部２は、これら出力に基づいてディーゼル酸化触媒ＤＯＣの触媒活性状態やディーゼルパティキュレートフィルタＤＰＦのＰＭ捕集状態を監視し、ＰＭ捕集量が許容量を超えると、強制再生を行って粒子状物質ＰＭを燃焼除去する再生制御を実施する。さらに制御部２には、エンジンＥ／Ｇの運転状態を知るための各種センサ信号、例えばエアフロメータＡＦＭからの吸気量や吸気温度、エンジン潤滑油や冷却水の温度、エンジン回転数、スロットル開度等が入力している。制御部２は、これら信号に基づいて燃料噴射量、噴射時期等を算出し、燃料噴射を制御する。
本発明において、制御部２は、上記機能に加えて、ヒータ部３００に通電して、検知部１００を一定温度以上に加熱したときに、ヒータ部３００から検知部１００に漏れるリーク電流に基づく検知部出力Ｖ−ＯＵＴＰＵＴの変化を正常時と比較して、検知部１００の異常を検出する異常検出手段を有すること最大の特徴とするものである。
【００４６】
次に、本発明のＰＭセンサ１の基本作動について説明する。図２（ａ）、（ｂ）において、被被測定ガスとなるエンジンＥ／Ｇの排出ガスは、ＰＭセンサ１のカバー体４０の上流側の通孔４１１から内部に導入され、ＰＭセンサ素子１０と接触した後、底面の通孔４１０又は下流側の通孔４１１から排出される。ＤＰＦで捕集されずに下流側へすり抜けてきた粒子状物質ＰＭは、ＰＭセンサ素子１０の検知部１００に到達すると、一対の計測電極１１、１２表面及び両電極間の絶縁基板１３表面に付着し、堆積していく。
【００４７】
検知部１００の櫛歯形状の計測電極１１、１２は、所定の間隙を有して形成されているので、初期状態では非導通状態である。
【００４８】
粒子状物質ＰＭは導電性の煤粒子を含むために、排出ガスとの接触により粒子状物質ＰＭが徐々に堆積すると、ある時点で計測電極１１、１２間が導通する。そして、ＰＭ堆積量の増加に伴い電極間抵抗は大きく低下する。計測電極間の電気抵抗値は粒子状物質ＰＭの堆積量に依存して変化するので、この関係に基づいて、ディーゼルパティキュレートフィルタＤＰＦ下流の粒子状物質ＰＭを検出し、例えばディーゼルパティキュレートフィルタＤＰＦの故障判定に利用することができる。
【００４９】
なお、粒子状物質ＰＭを確実に捕捉するため、図示するように、ＰＭセンサ素子１０の検知部１００が排気管ＥＸの上流側を向くように配置するとよい。検知部１００を除く絶縁基板１３の表面を覆って絶縁保護層１４が形成されているので、リード部１１１、１１２やヒータ部３００の形成部位を粒子状物質ＰＭの堆積から保護することができる。端子部１２１、１２２、３２１、３２２が形成されるＰＭセンサ素子１００の基端側は、排気管ＥＸの外部へ取り出され、ワイヤハーネスにより制御部２へ接続される。
【００５０】
ＰＭ検出時には、ヒータ部３００により検知部１００を検知部１００に堆積したＰＭが燃焼を開始しない一定温度以下、例えば、６００℃より低い温度範囲、好適には２００℃〜４００℃の温度範囲に制御するのがよい。図１（ａ）に示すように、温度が上昇すると、絶縁基板１３を構成するアルミナの絶縁抵抗値は低下する。
【００５１】
また、本発明では、制御部２により検知部１００を検知部１００に堆積したＰＭが燃焼を開始する一定温度以上、例えば、６００℃以上に加熱したときの検知部出力から、ＰＭセンサ１の異常、特にＰＭセンサ素子１０内における異常を検出することができる。上述したように、温度が上昇するとアルミナの絶縁抵抗値は急低下するため、図１（ｂ）のように、加熱電極３１から絶縁基板１３を介して計測電極へリーク電流が発生する。
【００５２】
本発明では、この現象を利用し、異常検出手段として、素子温度を上昇させて、意図的にリーク電流を流し、正常時と電極に劣化や断線等の異常が発生したときとの出力差から、断線や劣化等の異常を検知する。
【００５３】
図３は、本発明のＰＭセンサ１に用いられる回路構成の一例を示す図で、検知部１００の計測電極１１、１２（図中櫛歯電極）間の抵抗Ｒには、電極側電源ＶＣＣ（５Ｖ）が接続され、ＧＮＤ側に直列接続した分圧抵抗Ｒ２の両端間の電圧を検知部出力とするようになっている。ヒータ部３００の加熱電極３１（ヒータ抵抗ＲＨ）には、ヒータ側電源ＶＢ（１４Ｖ）、ＭＯＳ−ＦＥＴ、シャント抵抗Ｒ１が直列接続され、シャント抵抗Ｒ１の両端間電圧ＶＡから算出されるヒータ電流と、ヒータ電圧ＶＲＨに基づいて、ヒータ温度を制御する。また、抵抗Ｒとヒータ抵抗ＲＨの間には、アルミナ絶縁抵抗ＲＡＬが介在している。
【００５４】
検知部出力Ｖ−ＯＵＴＰＵＴは、ヒータ部３００への通電をしていない状態では、検知部に堆積したＰＭ量に応じた検出電極間Ｒの変化を検出し、異常判定時には、ヒータ部３００への通電により、所定の温度以上に加熱して、意図的に絶縁基体１３を構成するアルミナの絶縁抵抗ＲＡＬを低くし、発生したリーク電流に基づく変化を検出する。
【００５５】
ここで、本発明に以上検出手段として用いられるリーク電流を利用した異常判定方法の具体例について、図４を参照して説明する。
図４は、本発明に用いられる異常判定方法の一例を示すフローチャートである。
【００５６】
ステップＳ１００の異常検出要否判定行程では、検出素子１０の加熱再生時期か否かが判定され、検出素子１０の再生を要し、ヒータ部３００への通電により、ＰＭ燃焼時期である場合には、判定Ｙｅｓとなり、ステップＳ１１０のＰＭ燃焼制御行程に進み、検出素子１０の再生を必要とせず、ＰＭ燃焼時期でない場合には、判定Ｎｏとなり、異常判定行程を終了する。
【００５７】
次いで、ステップＳ１１０のＰＭ燃焼制御工程では、発熱体３００へ、ＰＭ燃焼をするための通電が開始され、リーク電流が発生することなく、ＰＭが燃焼する所定のＰＭ燃焼温度（例えば、６００℃）に昇温される。
【００５８】
ステップＳ１２０のＰＭ燃焼完了判定行程では、ＰＭ燃焼が完了したか否かが判定される。具体的には、検知部出力Ｖ−ＯＵＴＰＵＴから算出した検出間抵抗Ｒが所定の閾値以上となっているか、又は、ＰＭ燃焼のために発熱体３００への通電時間が所定の時間を経過したか等によってＰＭ燃焼が完了したか否かを判定することができる。
【００５９】
ＰＭ燃焼完了と判定されれば、判定Ｙｅｓとなり、ステップＳ１３０のリーク電流検出温度昇温行程に進む。
【００６０】
ＰＭ燃焼未完了と判定されれば、判定Ｎｏとなり、ステップ１１０に戻り、発熱体３００への通電を維持する。
【００６１】
ステップＳ１３０のリーク電流検出温度昇温行程では、リーク電流を意図的に発生させるべく、発熱体３００の温度を所定のリーク電流発生温度（例えば８００〜１０００℃）に昇温する。
【００６２】
次いで、ステップＳ１４０のリーク電流検出行程では、検知部を所定のリーク電流発生温度に昇温した状態で、リーク電流の検出を検出する。
このとき、検知部１００には、ＰＭが堆積しておらず、リーク電流発生温度以下では検出電極１１、１２間がほぼ絶縁状態であるので、検知部出力は、ほぼ０となるが、リーク電流検出行程では、リーク電流発生温度以上に昇温されているので、絶縁性基体１３の絶縁抵抗ＲＡＬが低下し、ヒータ部３００から検知部１００にリーク電流が流れ、これが検知部出力Ｖ−ＯＵＴＰＵＴとして検出される。
【００６３】
次いで、ステップＳ１５０のリーク電流閾値判定行程では、検出されたリーク電流量と予め計測した正常時におけるリーク電流量とを比較し、正常範囲内か否かを判定する。
正常時におけるリーク電流量との差が一定の範囲内となるときには、判定Ｙｅｓとなり、ステップＳ１６０の正常判定行程に進み、正常時におけるリーク電流量との差が一定の範囲を超えるときには、判定Ｎｏとなり、ステップＳ１７０の異常判定行程に進む。
【００６４】
ステップＳ１６０で正常判定された場合には、異常判定を終了し、通常のＰＭ検出に移行する。
ステップＳ１６０でセンサ異常判定された場合には、異常診断信号を発振したり、異常警告をしたりする等必要な処置をし、異常判定を終了する。
【００６５】
ここで、本発明の第１の実施形態におけるＰＭセンサの異常検出原理について説明する。
設定温度を４００℃〜１２００℃の範囲として、正常時、即ち、櫛歯電極部分に断線や劣化を生じていない状態における出力電圧の温度特性を予め検出し、それを基準として、閾値判定することにより、電源側の櫛歯電極（図３中Ａ点）断線時と、ＧＮＤ側の櫛歯電極（図３中Ｂ点）断線時とについて、異常の検出を行うことができる。その結果を、図５に示す。
【００６６】
本発明者等の鋭意試験により、一対の計測電極１１、１２の内、電源側に断線異常が生じた場合には、正常時に比べ温度上昇に伴うリーク電流の上昇速度が速くなり、接地側に断線異常が生じた場合には、リーク電流が検出されず、検知部１００に計測電極１１、１２の剥離、マイグレーション、灰分（Ａｓｈ）の堆積等により劣化が生じた場合には、劣化度合いに応じて検知部出力が低下し、一対の計測電極１１、１２の内、接地側に断線異常が生じた場合には、リーク電流が検出されないことが判明した。
【００６７】
以下、本発明者等が行った試験結果、及び、異常の判定方法について図５を参照して説明する。図示するように、素子温度が８００℃を超えるとリーク電流が発生し、温度上昇とともに出力電圧も上昇している。また、電源側の櫛歯電極（図３中Ａ点）断線時には出力が増大し、ＧＮＤ側の櫛歯電極（図３中Ｂ点）断線時には出力電圧が０Ｖに低下する。
つまり、予め計測した正常時の出力との比較により断線時箇所を特定できることが分かる。本実施形態においては、異常検出手段として、検知部１００の出力が正常時と比較して所定の閾値以上高くなるときには電源側（図３中Ａ点）断線異常と判定し、検知部１００の出力が検出されないときには接地側（図３中Ｂ点）断線異常と判定する。      
【００６８】
図６（ａ）、（ｂ）は、本発明に第２の実施形態における粒子状物質検出センサとしてのＰＭセンサ１の概略構成図であり、その主要部であるＰＭセンサ素子１０と制御部２を示している。  
本実施形態のＰＭセンサ１は、ディーゼルパティキュレートフィルタＤＰＦを通過して下流側にすり抜ける粒子状物質ＰＭを検出する。
【００６９】
図６（ａ）、（ｂ）において、ＰＭセンサ素子１０は、絶縁性基体である絶縁基板１３の先端側表面（図の右端側上面）に、検知部１００と、ヒータ部３００を有している。
検知部１００は、一対の計測電極として計測電極１１、１２と電極リード部１１１、１１２を対向形成して構成され、電極リード部１１１、１１２の端部にそれぞれ設けた端子部１２１、１２２を介して外部の制御部２に接続して、計測電極間（１１、１２）の電気抵抗が計測されるようになっている。
【００７０】
ヒータ部３００は、検知部１００の計測電極１１、１２周りに形成される加熱電極３１とヒータリード部３１１、３１２にて構成され、ヒータリード部３１１、３１２の端部にそれぞれ設けた端子部３２１、３２２を介して接続される制御部２により、通電が制御される。ここでは、端子部１２１、１２２と端子部３２１、３２２は、基板長手方向に、端子部１２１、１２２が基端側（図の左端側）となるように配置される。
【００７１】
検知部１００は、電気絶縁性及び耐熱性に優れたセラミックス材料、例えばアルミナをドクターブレード法、プレス成形法等の公知の手法を用いて平板状の絶縁基板１３に形成し、その先端部表面に、所定の電極間距離をおいて対向する基部から対向方向に延びる複数の補助電極を設けた櫛歯形状の計測電極１１、１２を形成している。計測電極１１、１２は、例えば白金等の貴金属を含む導電性ペーストを、所定のパターンに印刷して形成され、同様にして絶縁基板１３表面に印刷形成される電極リード部１１１、１１２の一端に、それぞれ接続している。計測電極１１、１２の基部は基板長手方向に延びて、電極リード部１１１、１１２に接続し、計測電極１１、１２の補助電極は交互に位置して、電極間隔を所定間隔に保っている。
【００７２】
ヒータ部３００は、本発明では、検知部１００が形成される絶縁基板１３の先端部表面に、同様の手法で、所定パターンの加熱電極３１とヒータリード部３１１、３１２を印刷形成してなる。ヒータ部３００の加熱電極３１は、計測電極１１、１２の外周を囲むコ字状に形成されて、検知部１００を加熱する。加熱電極３１用材料は、Ｗ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｐｔ、Ａｕ及びこれらの合金等が挙げられ、センサ素子の小型化の観点から耐マイグレーション性に優れた高抵抗材料を用いることが好ましい。加熱電極３１の幅は、２μｍ〜１００μｍ、厚みは、０．２μｍ〜１００μｍとするのがよい。本発明では、検知部１００とヒータ部３００が同一表面に、近接位置しているため、効率よく所定温度に加熱することができる。
【００７３】
本実施形態のＰＭセンサ１は、検知部１００とヒータ部３００が近接するため、比較的低い温度とすることで検知部出力への影響を抑制することができ、昇温も容易でエネルギーコストが低減できる。
また、好ましくは、検知部１００の計測電極１１、１２とヒータ部３００の加熱電極３１の間の距離を、１００μｍ〜１３６０μｍの範囲で近接配置するのがよい。  両電極間距離が１００μｍ以上あれば、上記温度範囲において、リーク電流等による検知部出力への影響なく、精度よい検出が可能である。両電極間距離が１３６０μｍより大きいと、検知部１００とヒータ部３００を同一表面に形成するメリットが得にくく、また、絶縁基板１３をコンパクトにすることが難しい。
【００７４】
また、絶縁基板１３の表面には、検知部１００形成領域に開口部１４１を有する絶縁保護層１４が被覆形成される。絶縁保護層１４は、電極リード部１１１、１１２を覆って、リード部１１１、１１２間に粒子状物質ＰＭが堆積することによる誤検出を防止し、さらにヒータ部３００の加熱電極３１とヒータリード部３１１、３１２を覆って、検知部１００との間を絶縁保持することができる。絶縁保護層１４は、絶縁性、耐熱性に優れた無機質粉末又は基板と同材質の粉末のペーストを用いて形成され、例えば、絶縁基板１３と同じアルミナが好適に用いられる。
【００７５】
図６（ａ）において、ＰＭセンサ１は、排気管ＥＸの管壁に螺結される筒状ハウジング５０を有し、その内部に筒状インシュレータ６０に挿入固定されたＰＭセンサ素子１０の上半部を保持している。ＰＭセンサ素子１０の下半部は、筒状ハウジング５０の下端部に固定されて排気管ＥＸ内に突出する中空のカバー体４０内に位置している。カバー体４０の底部及び側部には、ディーゼルパティキュレートフィルタＤＰＦを通過した粒子状物質ＰＭを含む排出ガスが流出入するための通孔４１０、４１１が穿設されている。
【００７６】
ここで、本実施形態における異常判定方法について図７を参照して説明する。
本実施形態においては、計測電極１１、１２と加熱電極３１とが絶縁基板１３の同一平面上に形成されているので、リーク電流を発生する温度が低くなり、加熱により変化するリーク電流量をより細かく検出し、閾値判定することにより、検知部１００に発生する異常の有無だけでなく、異常の種類を特定することが可能となる。
【００７７】
ステップステップＳ２００の異常検出要否判定行程では、検出素子１０の加熱再生時期か否かが判定され、検出素子１０の再生を要し、ヒータ部３００への通電により、ＰＭ燃焼時期である場合には、判定Ｙｅｓとなり、ステップＳ２１０のＰＭ燃焼制御行程に進み、検出素子１０の再生を必要とせず、ＰＭ燃焼時期でない場合には、判定Ｎｏとなり、異常判定行程を終了する。
【００７８】
次いで、ステップＳ２１０のＰＭ燃焼制御工程では、発熱体３００へ、ＰＭ燃焼をするための通電が開始され、リーク電流が発生することなく、ＰＭが燃焼する所定のＰＭ燃焼温度（例えば、６００℃）に昇温される。
【００７９】
ステップＳ２２０のＰＭ燃焼完了判定行程では、ＰＭ燃焼が完了したか否かが判定される。具体的には、検知部出力Ｖ−ＯＵＴＰＵＴから算出した検出間抵抗Ｒが所定の閾値以上となっているか、又は、ＰＭ燃焼のために発熱体３００への通電時間が所定の時間を経過したか等によってＰＭ燃焼が完了したか否かを判定することができる。
【００８０】
ＰＭ燃焼完了と判定されれば、判定Ｙｅｓとなり、ステップＳ２３０のリーク電流検出温度昇温行程に進む。ＰＭ燃焼未完了と判定されれば、判定Ｎｏとなり、ステップ２１０に戻り、発熱体３００への通電を維持する。
【００８１】
ステップＳ２３０のリーク電流検出温度昇温行程では、リーク電流を意図的に発生させるべく、発熱体３００の温度を所定のリーク電流発生温度（例えば６００〜８００℃）に昇温する。
このとき、本実施形態においては、上記第１の実施形態の場合よりも低い温度からリーク電流が発生する。
【００８２】
次いで、ステップＳ２４０のリーク電流検出行程では、検知部を所定のリーク電流発生温度に昇温した状態で、リーク電流の検出を検出する。
このとき、検知部１００には、ＰＭが堆積しておらず、リーク電流発生温度以下では検出電極１１、１２間がほぼ絶縁状態であるので、検知部出力は、ほぼ０となるが、リーク電流検出行程では、リーク電流発生温度以上に昇温されているので、絶縁性基体１３の絶縁抵抗ＲＡＬが低下し、ヒータ部３００から検知部１００にリーク電流が流れ、これが検知部出力Ｖ−ＯＵＴＰＵＴとして検出される。
【００８３】
次いで、ステップＳ２５０の第１のリーク電流閾値判定行程では、検出されたリーク電流量と予め計測した正常時における第１のリーク電流量閾値ＶＲＥＦ１とを比較し、第１の閾値ＶＲＥＦ１以上か否かを判定する。
検知出力が正常時における第１のリーク電流量閾値を超え、Ｖ＞ＶＲＥＦ１となる場合には、判定Ｙｅｓとなり、ステップＳ２６０の電源側断線異常行程に進み、第１のリーク電流量閾値ＶＲＥＦ１以下の場合には、判定Ｎｏとなり、ステップＳ２７０の第２のリーク電流閾値判定行程に進む。
【００８４】
検知出力が正常時における第１のリーク電流量閾値ＶＲＥＦ１以下で第２のリーク電流量閾値ＶＲＥＦ２を超え、ＶＲＥＦ１≧Ｖ＞ＶＲＥＦとなる場合には、判定Ｙｅｓとなり、ステップＳ２８０の正常判定行程に進み、第２のリーク電流量閾値ＶＲＥＦ２以下の場合には、判定Ｎｏとなり、ステップＳ２９０の第３のリーク電流閾値判定行程に進む。
【００８５】
検知出力が正常時における２のリーク電流量閾値ＶＲＥＦ２以下で、第３のリーク電流量閾値を超え、ＶＲＥＦ２≧Ｖ＞ＶＲＥＦ３となる場合には、判定Ｙｅｓとなり、ステップＳ３００の接地側断線行程に進み、第３のリーク電流量閾値ＶＲＥＦ３以下の場合には、判定Ｎｏとなり、ステップＳ３１０の劣化判定行程に進む。
【００８６】
このようにして、電源側断線検出判定と、正常判定と、接地側断線検出判定と、劣化判定とを分類して検出することが可能となる。
各判定結果に応じた対応を処理し、異常検出行程を終了する。
なお、各閾値ＶＲＥＦ１〜ＶＲＥＦ３は、予め正常時のリーク電流を計測し、それをマップデータとして記憶させ、加熱温度に応じた閾値を選択して判定に利用することができる。
また、実際の判定手段は、コンパレータ等を用いたアナログロジック回路によって容易に実現できる。また、検出結果をＡ／Ｄ変換して、制御部２に演算回路を設けて演算処理をすることによって異常判定するようにしても良い。
【００８７】
本発明の構成による結果を、図８に示す。図示するように、電源側の櫛歯電極（Ａ点）断線時の出力が、低温側にシフトし、加熱−計測電極距離を短くして両電極を近づけることで、素子温度がＰＭの燃焼が開始される温度と同程度の６００℃から出力が立ち上がっている。
【００８８】
さらに、図８（ａ）に示すように、本発明のＰＭセンサ１によれば、上記第１の実施形態における通常の構成のＰＭセンサ１に比べ、リーク電流の発生温度が下がり、６００℃以上でリーク電流が検出可能となる。
そこで、本図（ｂ）に示すように、正常時に対して出力電圧が所定の閾値（ＶＲＥＦ１）以上高くなっている場合には、電源側において断線が発生している電源側断線異常と判定でき、被測定ガスからの受熱や繰り返し加熱再生されることによって計測電極１１、１２の劣化や、灰分の付着、電極剥離、マイグレーション等の劣化によって、検出電極間の抵抗値が増大し、ヒータ部３００からのリーク電流が流れ難くなり、劣化の程度に応じて出力電圧が低下するため、正常時との比較によって、出力電圧が所定の閾値（ＶＲＥＦ２）以上低下した場合には、劣化の程度が進んだ劣化異常と判定することができ、さらに、第三の閾値（ＶＲＥＦ３）以下で、出力電圧が０Ｖにはりついていれば、ＧＮＤ側において断線が発生している接地側断線異常と判定でき、容易に異常原因の特定を区別して検知することができる。
【００８９】
図９には、ＰＭセンサ素子１０の他の構成例を示す。図９（ａ）の第３実施形態において、ヒータ部３００は、検知部１００が形成される絶縁基板１３の先端部表面に、同様の手法で形成される。また、本実施形態では、絶縁基板１３の裏面側に制御部２へ接続される端子部３３１、３３２を形成し、スルーホール３４１、３４２を介して、表面側の端子部３２１、３２２と接続している。端子部３２１、３２２と端子部３３１、３３２は、絶縁基板１３の表裏面の対向位置にあり、絶縁基板１３を貫通するスルーホール３４に充填される導電材によって両端子部が導通する。
【００９０】
このように、ヒータ部３００と検知部１００を絶縁基板１３の同一表面に形成した本実施形態の構成において、それぞれの端子部３２１、３２２、端子部３３１、３３２を、絶縁基板１３の別の面に配置することができる。この構成は、例えばスペースの制約がある場合に有利であり、出力取り出しや電源供給のためのワイヤハーネスと、検知部１００及びヒータ部３００とを容易に接続できる。
なお、本発明において必ずしも必須ではないが、絶縁保護層１４を、検知部１００と端子部１２１、１２２の形成領域を除く絶縁基板１３の表面に形成しても良い。このような構成とすることにより、検知部１００以外へのＰＭの堆積による検出異常を抑制できる。
【００９１】
図７（ｂ）の第４実施形態において、ヒータ部３００は、実施形態１、２のように検知部１００の外側を囲う形状とする代わりに、内側に形成することもできる。本実施形態では、検知部１００の計測電極１１、１２と電極リード部１１１、１１２の内側に、これらに沿うようにコ字状にヒータ部３００の加熱電極３１とヒータリード部３１１、３１２を形成し、絶縁基板１３の基端部側表面に形成した端子部３２１、３２２とヒータリード部３１１、３１２を接続する。ここでは、電極リード部１１１、１１２に接続する端子部１２１、１２２が、端子部３２１、３２２より先端側（図の右端側）に位置し、この電極リード部１１１、１１２及び端子部１２１、１２２を覆って、絶縁保護層１４が形成される。
【００９２】
この構成では、絶縁保護層１４に検知部１００を露出させるための開口部を形成する必要がなく、簡易な形状で製作が容易である。また、電極リード部１１１、１１２に接続する端子部１２１、１２２は、図示しないスルーホールを介して絶縁基板１３の裏面側の端子部に接続される。あるいは、端子部１２１、１２２上に絶縁保護層１４を形成しない構成とすることもできる。
【００９３】
ここで、本実施形態では、ＰＭセンサ素子１０を、絶縁基板１３の表面に検知部１００とヒータ部３００の両方を有する構成としたので、熱伝導率を向上させ、温度制御しやすくなる。特に、ＰＭ検出時には、ヒータ部３００により素早く検出温度まで加熱し、応答性よく高効率で粒子状物質ＰＭを検出する。また、従来の素子構造のように、絶縁基板１３の裏面側にヒータ部となる他の絶縁基板を積層する必要がなく、構成が簡易でコンパクトにできる。したがって、生産工程数を低減でき、原料コストを削減して、生産コストを低減する効果がある。さらに、ヒータ部となる他の絶縁基板が不要となるので、ＰＭセンサ素子１０を薄型として、省スペースとすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
このようにして形成される本発明の粒子状物質検出センサは、内燃機関の排気浄化装置に適用されて、排出される粒子状物質の検出に好適に利用される。具体的には、ＤＰＦの下流に設置されて、ＤＰＦの異常検出に利用することができる。あるいは、ＤＰＦの上流に設置されて、ＤＰＦに流入する粒子状物質ＰＭを直接検出するシステムに利用することもできる。
【符号の説明】
【００９５】
ＤＰＦ  ディーゼルパティキュレートフィルタ
ＥＸ  排気管（排気通路）
Ｅ／Ｇ  ディーゼルエンジン（内燃機関）
１  ＰＭセンサ（粒子状物質検出センサ）
１０  ＰＭセンサ素子（センサ素子）
１００  検知部
１１、１２  計測電極（計測電極）
１１１、１１２  電極リード部
１２１、１２２  端子部
１３  絶縁性基板（絶縁性基体）
１４  絶縁保護層
２  制御部
２１  ヒータ電源
３００  ヒータ部
３１  加熱電極
３２  絶縁性基板
３１１、３１２  ヒータリード部
３２１、３２２  端子部
４０  カバー体
４１０、４１１  通孔
５０  ハウジング
６０  インシュレータ
【図１】
2012047722.tif 000003
【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】
2012047722.tif 000009
【図８】
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【図９】
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