(57)【要約】【課題】粒子状物質処理装置の故障を検出する。【解決手段】内燃機関の排気通路に設けられる電極と、電極に接続され電圧を印加する電源と、電極を通る電流を検出する検出装置と、電極に付着している付着物が存在するか否か判定する付着物判定装置と、付着物判定装置により電極に付着物が存在しないと判定されたときに検出装置により検出される電流が閾値よりも大きなときに故障していると判定する故障判定装置と、を備える。【選択図】図２
2012219770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられる電極と、
前記電極に接続され電圧を印加する電源と、
前記電極を通る電流を検出する検出装置と、
前記電極に付着している付着物が存在するか否か判定する付着物判定装置と、
前記付着物判定装置により前記電極に付着物が存在しないと判定されたときに前記検出装置により検出される電流が閾値よりも大きなときに故障していると判定する故障判定装置と、
を備える粒子状物質処理装置。
【請求項２】
前記閾値は、前記付着物判定装置により前記電極に付着物が存在しないと判定される前であって前記付着物判定装置により前記電極に付着物が存在すると判定されたときに前記検出装置により検出される電流に基づいて設定される請求項１に記載の粒子状物質処理装置。
【請求項３】
前記付着物判定装置は、付着物として水が存在するか否か判定する請求項１または２に記載の粒子状物質処理装置。
【請求項４】
前記付着物判定装置は、付着物として粒子状物質が存在するか否か判定する請求項１から３の何れか１項に記載の粒子状物質処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子状物質処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放電電極を通る電流が所定値以上のときに、該放電電極に粒子状物質（以下、ＰＭともいう。）が付着していると判定し、放電電極からＰＭを除去するために印加電圧を増加させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。なお、電極から付着物を除去することを、電極の再生という。
【０００３】
また、機関始動直後に排気管内に発生した凝縮水がセンサ電極部に付着することによるこのセンサ電極部の静電容量の変化に基づいて、ＰＭセンサの故障を判定する技術が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
また、内燃機関の排気通路に放電電極を設け、該放電電極からコロナ放電を発生させることによりＰＭを帯電させてＰＭを凝集させる技術が知られている（例えば、特許文献３参照。）。ＰＭを凝集させることにより、ＰＭの粒子数を減少させることができる。また、ＰＭの粒子径が大きくなるため、下流側にフィルタを設けたときに該フィルタにてＰＭを捕集しやすくなる。
【０００５】
ところで、電極に水やＰＭが付着する以外にも、粒子状物質処理装置に故障や劣化が生じることがある。このような場合には、電極の再生を行ってもＰＭを凝集させることが困難な場合もある。したがって、故障を検出することも重要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１０５０８１号公報
【特許文献２】特開２０１０−２７５９１７号公報
【特許文献３】特開２００６−１９４１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、粒子状物質処理装置の故障を検出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を達成するために本発明による粒子状物質処理装置は、
内燃機関の排気通路に設けられる電極と、
前記電極に接続され電圧を印加する電源と、
前記電極を通る電流を検出する検出装置と、
前記電極に付着している付着物が存在するか否か判定する付着物判定装置と、
前記付着物判定装置により前記電極に付着物が存在しないと判定されたときに前記検出装置により検出される電流が閾値よりも大きなときに故障していると判定する故障判定装置と、
を備える。
【０００９】
ここで、電極に電圧を印加すると、ＰＭを帯電させることができる。帯電したＰＭは、クーロン力や排気の流れにより排気通路の内壁へ向かって移動する。排気通路の内壁に到
達したＰＭは、排気通路に電子を放出するため、電極よりも接地側に電気が流れる。そして、電子を放出したＰＭは、近くに存在する他のＰＭと凝集するため、粒子数を減少させることができる。
【００１０】
ところで、電極に水やＰＭなどの付着物が存在すると、該付着物を介して電極と排気通路との間に電気が流れるため、排気中に浮遊しているＰＭを帯電させることが困難となる。このため、ＰＭを凝集させることが困難となる。一方、電極の付着物を介して電極と排気通路との間に電気が流れると、検出装置により検出される電流が大きくなる。そして、電極の付着物を介して通る電流は、排気中に浮遊しているＰＭを凝集するときに通る電流よりも大きい。
【００１１】
また、粒子状物質処理装置の故障（たとえば、電極の短絡や装置の破損、変形など）により、検出装置にて検出される電流が大きくなる場合もある。電極に付着物が存在する場合には、該付着物が除去されれば検出される電流は小さくなるが、上記故障の場合には、電極に付着物が存在するか否かにかかわらず、検出される電流は大きくなる。このため、電極に付着物が存在している場合には、該付着物により電流が大きくなっているのか、故障により電流が大きくなっているのか、判断する必要がある。一方、電極に付着物が存在していないにもかかわらず、電流が大きくなっている場合には、装置が故障していると判定できる。ここで、閾値を、電極に付着物が存在しない場合であって粒子状物質処理装置が正常な場合に検出される電流の上限値とすることにより、検出される電流が閾値よりも大きなときに故障していると判定できる。
【００１２】
なお、電極に水やＰＭが付着したり、上記故障が発生したりすると、電気抵抗が小さくなる。この電気抵抗は、印加電圧と検出される電流とに基づいて算出することができる。そして、算出される電気抵抗に基づいて故障の判定を行うこともできる。この場合、閾値を、電極に付着物が存在しない場合であって粒子状物質処理装置が正常な場合に検出される電気抵抗の下限値とすることにより、検出される電気抵抗が閾値よりも小さなときに故障していると判定できる。
【００１３】
本発明においては、前記閾値は、前記付着物判定装置により前記電極に付着物が存在しないと判定される前であって前記付着物判定装置により前記電極に付着物が存在すると判定されたときに前記検出装置により検出される電流に基づいて設定されてもよい。
【００１４】
ここで、粒子状物質処理装置が正常であれば、電極から付着物が除去されることにより、該電極を通る電流は小さくなる。すなわち、電極に付着物が存在するときに検出される電流よりも、その後に電極に付着物が存在しないときに検出される電流のほうが小さくなる。したがって、電極に付着物が存在するときに検出される電流と、電極に付着物が存在しないときに検出される電流と、にほとんど差がない場合には、故障と判定できる。すなわち、付着物が除去される前後の電流を比較することで、故障を判定することができる。なお、付着物判定装置により電極に付着物が存在すると判定されたときに検出される電流を閾値としてもよいし、該電流に検出誤差などを考慮した余裕分を減算した値を閾値としてもよい。このように、電極に付着物が存在しないと判定される前の状態を考慮することで、装置の個体差や経年変化の影響を受け難くなるため、故障判定の精度をより高めることができる。
【００１５】
本発明においては、前記付着物判定装置は、付着物として水が存在するか否か判定することができる。
【００１６】
ここで、電極に水が付着していると、該水を介して電気が流れる。電極に付着する水は、排気中の水分が凝縮したものである。したがって、凝縮水が発生し得る運転状態にある
ときに、電極に水が付着していると判定してもよい。なお、電極に水が付着したとしても、その後に排気通路や電極の温度が上昇すれば、電極から水が蒸発する。たとえば、内燃機関の始動時には、電極に水が付着するものとし、内燃機関が始動してから所定時間経過したときに、電極から水が除去されると判定してもよい。
【００１７】
本発明においては、前記付着物判定装置は、付着物として粒子状物質が存在するか否か判定することができる。
【００１８】
ここで、電極に粒子状物質（ＰＭ）が付着していると、該ＰＭを介して電気が流れる。電極に付着するＰＭは、内燃機関から排出されたものである。したがって、たとえば、内燃機関から排出されたＰＭの総量が所定量以上のときに、電極にＰＭが付着していると判定してもよい。なお、電極にＰＭが付着したとしても、その後に電極の再生を行うことにより、電極からＰＭが除去される。ここで、電極の再生は、電極に付着しているＰＭなどの付着物を除去するための処理である。たとえば、電極を短絡させることにより、該電極の温度を上昇させてＰＭを酸化させ除去する。この電極の再生直後であれば、電極に付着物が存在しないと判定される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、粒子状物質処理装置の故障を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施例に係る粒子状物質処理装置の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１に係る故障判定のフローを示したフローチャートである。
【図３】実施例２に係る故障判定のフローを示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る粒子状物質処理装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
【００２２】
（実施例１）
図１は、本実施例に係る粒子状物質処理装置１の概略構成を示す図である。粒子状物質処理装置１は、ガソリン機関の排気通路２に設けられる。なお、ディーゼル機関の排気通路に設けることもできる。
【００２３】
粒子状物質処理装置１は、両端が排気通路２に接続されているハウジング３を備えて構成される。ハウジング３の材料には、ステンレス鋼材を用いている。ハウジング３は、排気通路２よりも直径の大きな中空の円柱形に形成されている。ハウジング３の両端は、端部に近くなるほど断面積が小さくなるテーパ状に形成されている。なお、図１においては、排気が排気通路２を矢印の方向に流れて、ハウジング３内に流入する。このため、ハウジング３は排気通路２の一部としてもよい。
【００２４】
排気通路２とハウジング３とは、絶縁部４を介して接続されている。絶縁部４は、電気の絶縁体からなる。絶縁部４は、排気通路２の端部に形成されるフランジ２１と、ハウジング３の端部に形成されるフランジ３１と、に挟まれる。排気通路２とハウジング３とは、たとえばボルト及びナットにより締結される。そして、これらボルト及びナットを介して電気が流れないように、これらボルト及びナットにも絶縁処理を施しておく。このようにして、排気通路２とハウジング３との間に電気が流れないようにしている。
【００２５】
ハウジング３には、電極５が取り付けられている。電極５は、ハウジング３の側面を貫通しており、該ハウジング３の側面から該ハウジング３の中心軸方向へ延びて該中心軸近
傍において排気の流れの上流側へ折れ曲がり、該中心軸と平行に排気の流れの上流側へ向かって伸びている。そして、上流側でさらにハウジング３の側面側へ折れ曲がり、該ハウジング３の側面を貫通して外部へ通じている。
【００２６】
そして、電極５とハウジング３との間に電気が流れないように、電極５には電気の絶縁体からなる碍子部５１，５５が設けられている。この碍子部５１，５５は、電極５とハウジング３との間に位置しており、電気を絶縁すると共に、電極５をハウジング３に固定するための機能を有する。
【００２７】
そして、電極５の一端は、電源側電線５２を介して電源６に接続されている。電源６は、電極５へ通電すると共に、印加電圧を変更することができる。この電源６は、電線を介して制御装置７及びバッテリ８に接続されている。制御装置７は、電源６が電極５に印加する電圧を制御する。また、電源６には、電位の基準点に接続するための接地電線５４が接続されている。この接地電線５４により電源６が接地される。
【００２８】
また、電極５の他端は、短絡電線５６を介して接地電線５４に接続されている。短絡電線５６の途中には、回路を開閉するためのスイッチ５７が設けられている。電源６により電圧を印加しているときにスイッチ５７をＯＮとすることにより、短絡電線５６を電気が流れる。このときには、電極５が短絡している状態となるため、該電極５の温度が上昇する。また、本実施例では、下流側の碍子部５１に電源側電線５２を接続し、上流側の碍子部５５に短絡電線５６を接続しているが、これに代えて、下流側の碍子部５１に短絡電線５６を接続し、上流側の碍子部５５に電源側電線５２を接続してもよい。
【００２９】
また、ハウジング３には接地側電線５３が接続されており、該ハウジング３は接地側電線５３を介して接地されている。接地側電線５３には、該接地側電線５３を通る電流を検出する検出装置９が設けられている。検出装置９は、例えば、接地側電線５３の途中に設けられる抵抗の両端の電位差を測定することで電流を検出する。この検出装置９は、電線を介して制御装置７に接続されている。そして、検出装置９により検出される電流が制御装置７に入力される。なお、電源側電線５２よりも接地側電線５３のほうが電気的な容量が小さいため、接地側電線５３に検出装置９を設けたほうが電流を検出するときの応答性が高い。しかし、接地側電線５３に代えて、電源側電線５２に検出装置９を設けることもできる。
【００３０】
なお、制御装置７には、アクセル開度センサ７１、クランクポジションセンサ７２、温度センサ７３、エアフローメータ７４が接続されている。アクセル開度センサ７１は、内燃機関が搭載されている車両の運転者がアクセルペダルを踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し、機関負荷を検出する。クランクポジションセンサ７２は、機関回転数を検出する。温度センサ７３は、内燃機関の冷却水の温度または潤滑油の温度を検出することで内燃機関の温度を検出する。エアフローメータ７４は、内燃機関の吸入空気量を検出する。
【００３１】
また、制御装置７には、スイッチ５７が電線を介して接続されており、制御装置７はスイッチ５７のＯＮ−ＯＦＦ操作を行う。ここで、電源６から電極５へ電圧が印加されているときにスイッチをＯＮとすることで、短絡電線５６に電流が通る。一方、スイッチをＯＦＦとすることで、短絡電線５６には電流が通らなくなる。
【００３２】
このように構成された粒子状物質処理装置１では、スイッチ５７がＯＦＦのときに電源６から電極５へ負の直流高電圧を印加することで、該電極５から電子が放出される。すなわち、ハウジング３よりも電極５のほうの電位を低くすることで、電極５から電子を放出させている。そして、この電子により排気中のＰＭを負に帯電させることができる。負に帯電したＰＭは、クーロン力とガス流によって移動する。そして、ＰＭがハウジング３へ
到達すると、ＰＭを負に帯電させた電子は該ハウジング３へと放出される。ハウジング３へ電子を放出したＰＭは凝集して粒子径が大きくなる。また、ＰＭが凝集することで、ＰＭの粒子数は低減する。すなわち、電極５へ電圧を印加することで、ＰＭの粒子径を大きくし且つＰＭの粒子数を低減させることができる。
【００３３】
そして、本実施例では、検出装置９により検出される電流に基づいて、粒子状物質処理装置１の故障を判定する。たとえば、ハウジング３または電極５が破損した場合や変形した場合には、回路を通る電流が大きくなることがある。このように大きな電流が通る場合を、粒子状物質処理装置１の故障と判定する。
【００３４】
ところで、碍子部５１を含む電極５にＰＭまたは水などの物質が付着すると、電極５の絶縁性が低下する。そして、これら付着物を介して電極５とハウジング３との間に電気が流れ得る。すなわち、粒子状物質処理装置１が故障している場合と同様に、検出装置９により検出される電流が大きくなる。このような電極５の付着物は、除去することができる場合がある。このような場合には、故障と判定する必要はない。そこで本実施例では、電極５に付着物が存在しないときの検出電流に基づいて故障判定を行う。これにより、電極５の付着物の影響を受け難くなるため、故障検判定の精度を高めることができる。
【００３５】
次に、図２は、本実施例に係る故障判定のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、制御装置７により所定の時間毎に繰り返し実行される。本ルーチンは、電極５に凝縮水が付着しているときと、該凝縮水が蒸発したときと、の検出電流を比較することで、故障判定を行う。
【００３６】
ステップＳ１０１では、内燃機関の運転状態が取得される。たとえば、機関回転数、機関負荷、内燃機関の温度など、これ以降の処理に必要となる値が読み込まれる。機関回転数は、クランクポジションセンサ７２により検出され、機関負荷は、アクセル開度センサ７１により検出される。また、内燃機関の温度（たとえば、潤滑油の温度または冷却水の温度）を温度センサ７３により検出する。
【００３７】
ステップＳ１０２では、電極５への印加電圧が算出される。印加電圧は、たとえば、推定されるＰＭ粒子数（個／ｃｍ３）に応じて設定する。このＰＭ粒子数は、内燃機関から排出されるＰＭ粒子数であり、ハウジング３に流入する前のＰＭ粒子数である。ＰＭ粒子数は、機関回転数、機関負荷、及び内燃機関の温度（たとえば、潤滑油の温度または冷却水の温度）と相関関係にあるため、これらの値に基づいて算出する。機関回転数と機関負荷とから、ＰＭ粒子数を算出するためのマップを内燃機関の温度に応じて複数記憶しておき、該マップに基づいてＰＭ粒子数を算出してもよい。
【００３８】
なお、ＰＭ粒子数を検出するセンサをハウジング３よりも上流側の排気通路２に取り付けて、該センサによりＰＭ粒子数を検出してもよい。
【００３９】
そして、該ＰＭ粒子数及び内燃機関の排出ガス量（ｇ／ｓｅｃ）に基づいて印加電圧を算出する。この関係は予め実験等により求めてマップ化しておいてもよい。内燃機関の排出ガス量は、内燃機関の吸入空気量と相関関係にあるため、エアフローメータ７４により検出される吸入空気量に基づいて求めることができる。
【００４０】
ここで、排出ガス量が少ないほど、ＰＭの慣性力が小さくなるため、相対的に静電作用の影響が大きくなる。このため、ＰＭが凝集しやすくなる。したがって、排出ガス量が少ないほど、より小さな印加電圧でＰＭが凝集する。このため、排出ガス量が少ないほど、印加電圧を小さくする。また、ＰＭ粒子数が多いほど、ＰＭ粒子間の距離が短くなるために、相対的に静電作用の影響が大きくなる。このためＰＭ粒子数が多いほど、より小さな
印加電圧でＰＭが凝集する。このため、ＰＭ粒子数が多いほど、印加電圧を小さくする。
【００４１】
また、印加電圧は、たとえば、ＰＭ粒子数の低減率が所定値（たとえば４０％）となるような値としてもよい。また、印加電圧を予め定めておいた規定値としてもよい。さらに、パルス電流が発生しない範囲で印加電圧を可及的に大きくしても良い。
【００４２】
そして、印加電圧が算出された後、この電圧を印加して、ステップＳ１０３へ進み、検出電流が取得される。この検出電流は、検出装置９により検出される値である。
【００４３】
ステップＳ１０４では、電極５にＰＭが付着しているか否か判定される。ここで、電極５にＰＭが付着していると、凝縮水が蒸発した後も、該ＰＭを介して電気が流れるため、故障判定が困難となる。したがって、電極５にＰＭが付着していないときに故障判定を行う。ここで、電極５にＰＭが付着していない状態から、電極５にＰＭが付着して該ＰＭを介して電気が流れるようになるまでには、ある程度の時間がかかる。このため、たとえば、電極５の再生が行われてからの内燃機関の運転時間が所定の範囲内であれば、電極５にＰＭが付着していないと判定する。また、電極５に付着するＰＭ量を推定し、このＰＭ量が所定値以上であれば、電極５にＰＭが付着していると判定される。
【００４４】
なお、本ステップでは、電極５に付着しているＰＭにより絶縁抵抗が低下しているか否か判定してもよい。すなわち、電極５にＰＭが付着していても、絶縁抵抗が低下していなければ、このＰＭの付着は無視できるため、電極５にＰＭが付着していないと判定してもよい。
【００４５】
ステップＳ１０４で肯定判定がなされた場合には故障判定が困難となるため本ルーチンを終了させる。この場合、電極５の再生を行ってもよい。一方、ステップＳ１０４で否定判定がなされた場合にはステップＳ１０５へ進む。
【００４６】
ステップＳ１０５では、電極５に凝縮水が付着しているか推定される。たとえば、排気通路２の中で凝縮水が生成される条件が成立しているときに電極５に凝縮水が付着していると推定される。凝縮水が生成されるのは、排気通路２の温度が比較的低いときであるため、該排気通路２の温度が閾値以下のときにおいて凝縮水が生成していると推定することができる。この閾値は、凝縮水が生成される排気通路２の温度の上限値として予め実験等により求めておく。また、内燃機関の始動から所定の期間は凝縮水が生成されると推定してもよい。さらに、排気通路２内に水が凝縮するか否かは、排気の温度、外気の温度、内燃機関の運転状態などによって決まるため、凝縮水が生成する条件をマップ化しておいてもよい。また、周知の技術により、凝縮水が生成されるか推定してもよい。
【００４７】
また、排気通路２内に凝縮水が存在しており、且つ、アクセル開度が大きくなって排気の量が増加したときに、排気通路２の壁面に付着していた凝縮水が飛散して電極５に付着する。このように、凝縮水が存在する条件と、凝縮水が電極５に到達する条件と、が共に成立したときに、電極５に水が付着していると推定してもよい。水が電極５に到達するか否かは、たとえばエアフローメータ７４により検出される吸入空気量に基づいて推定する。たとえば、吸入空気量が閾値以上の場合に水が電極５に到達すると判定される。なお、本ステップでは、電極５に付着する水の量を推定してもよい。この量は、内燃機関の運転状態などに基づいて周知の技術により推定することができる。たとえば、排気中の存在する液滴の水が所定の割合で電極５に付着するものと仮定してもよい。
【００４８】
また、電極５に付着する水の総量と、電極５から蒸発する水の総量と、を夫々推定し、これらの値から現時点において電極５に付着している水の量を推定してもよい。これらは、周知の技術により推定することができる。
【００４９】
ステップＳ１０６では、ステップＳ１０５で電極５に凝縮水が付着していると推定されたか否か判定される。これは、電極５に水が付着しているか否か判定しているとしてもよい。すなわち、粒子状物質処理装置１が正常ならば、検出装置９により検出される電流が大きくなる状態であるか否か判定される。
【００５０】
なお、本ステップでは、電極５に付着している水により絶縁抵抗が低下しているか否か判定してもよい。すなわち、電極５に水が付着していても、絶縁抵抗が低下していなければ、この水の付着は無視できるため、電極５に水が付着していないと判定してもよい。ステップＳ１０６で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０７へ進み、否定判定がなされた場合には、故障判定を行うことができないため、本ルーチンを終了させる。
【００５１】
ステップＳ１０７では、検出装置９により検出される電流が取得される。本ステップでは、電極５に水が付着しているときの電流、すなわち、水が蒸発する前の電流を検出している。本ステップで取得される電流を、被水時電流Ｉ１とする。
【００５２】
ステップＳ１０８では、電極５に付着していた水の蒸発が完了したか否か判定される。本ステップでは、電極５から水が除去されたか否か判定している。これは、電極５に水が付着していないか否か判定しているとしてもよい。電極５に付着していた水が蒸発するまでに要する時間は、たとえば、５乃至１０秒程度であるため、これよりも長い時間が経過したときに、水が蒸発したと判定することができる。また、電極５に付着し得る水の最大量を予め実験等により求めておき、電極５から蒸発した水の量が、該最大量を超えたときに、電極５に付着していた水が蒸発したと判定してもよい。ここで、電極５に付着していた水の蒸発量は、排気の温度、外気の温度、内燃機関の運転状態などによって決まる。これらの関係を予め実験等により求めておいてもよく、これらの関係をマップ化しておいてもよい。また、周知の技術により、水の蒸発量を求めてもよい。この水の蒸発量が十分多くなった場合に、電極５から水が除去されたと考える。
【００５３】
ステップＳ１０８で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０９へ進み、否定判定がなされた場合には再度ステップＳ１０８が実行される。なお、本実施例においてはステップＳ１０６及びステップＳ１０８を処理する制御装置７が、本発明における付着物判定装置に相当する。
【００５４】
ステップＳ１０９では、検出装置９により検出される電流が取得される。本ステップでは、電極５に付着していた水が蒸発した後の電流を検出している。本ステップで取得される電流を、蒸発後電流Ｉ２とする。
【００５５】
ステップＳ１１０では、ステップＳ１０９で取得された蒸発後電流Ｉ２が、ステップＳ１０７で取得された被水時電流Ｉ１から所定値Ａを減算した値よりも大きいか否か判定される。所定値Ａは、検出装置９により検出される電流の誤差などに対して余裕を持たせるための値である。ここで、粒子状物質処理装置１が正常ならば、被水時電流Ｉ１よりも蒸発後電流Ｉ２のほうが小さくなる。一方、粒子状物質処理装置１が故障している場合には、被水時電流Ｉ１と、蒸発後電流Ｉ２と、の差が小さくなる。したがって、粒子状物質処理装置１が故障している場合には、蒸発後電流Ｉ２が、被水時電流Ｉ１から所定値Ａを減算した値よりも大きくなる。そして、ステップＳ１１０で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ１１１へ進み、否定判定がなされた場合には故障はないため本ルーチンを終了させる。
【００５６】
なお、本実施例においては「被水時電流Ｉ１から所定値Ａを減算した値」が、本発明における閾値に相当する。また、「被水時電流Ｉ１から所定値Ａを減算した値」に代えて、
予め設定される閾値を採用することもできる。すなわち、粒子状物質処理装置１が正常な場合に検出される蒸発後電流Ｉ２の上限値として閾値を設定しておけば、該閾値と蒸発後電流Ｉ２とを比較することで故障を判定できる。
【００５７】
ステップＳ１１１では、故障フラグがＯＮとされる。この故障フラグは、粒子状物質処理装置１が故障しているときにＯＮとされ、故障していないときにはＯＦＦとされるフラグである。故障フラグの初期値は、ＯＦＦである。そして、故障フラグがＯＮとされると、たとえば、車両の運転者に故障があることを知らせる警告灯を点灯させる。なお、本実施例においてはステップＳ１１０及びステップＳ１１１を処理する制御装置７が、本発明における故障判定装置に相当する。
【００５８】
以上説明したように本実施例によれば、電極５に水が付着しているときと、電極５に付着していた水が蒸発したときと、の検出電流を比較することで、粒子状物質処理装置１が故障しているか否か判定することができる。
【００５９】
なお、本実施例では、電流を比較対象としているが、これに代えて、電極５の電気抵抗（絶縁抵抗）を比較対象としてもよい。すなわち、電極５に水が付着すると電気抵抗が小さくなり、電極５から水が蒸発すると電気抵抗が大きくなるため、電極５に水が付着しているときと、電極５に付着していた水が蒸発したときと、の電気抵抗を比較することで、粒子状物質処理装置１が故障しているか否か判定することができる。
【００６０】
（実施例２）
本実施例では、電極５にＰＭが付着しているときと、電極５の再生を行った後と、の検出電流を比較することで、粒子状物質処理装置１が故障しているか否か判定する。その他の装置などは実施例１と同じため、説明を省略する。
【００６１】
ここで、電極５にＰＭが付着して、該ＰＭを介して電極５とハウジング３との間に電気が流れると、粒子状物質処理装置１が故障しているときと同様に、検出電流が大きくなる。一方、電極５の再生をした後であれば、電極５に付着しているＰＭを介して電気が流れることがないため、このときに検出電流が大きければ、粒子状物質処理装置１が故障していると判定できる。
【００６２】
図３は、本実施例に係る故障判定のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、制御装置７により所定の時間毎に繰り返し実行される。本ルーチンは、電極５にＰＭが付着しているときと、電極５からＰＭを除去したときと、の検出電流を比較することで、故障判定を行う。なお、図２に示したフローと同じ処理がなされるステップについては同じ符号を付して説明を省略する。
【００６３】
ステップＳ２０１では、電極５に凝縮水が付着しているか否か判定される。ここで、電極５に水が付着していると、該水を介して電気が流れるため、故障判定が困難となる。したがって、電極５に凝縮水が付着していないときに故障判定を行う。本ステップでは、ステップＳ１０５及びステップＳ１０６と同様にして判定がなされる。
【００６４】
なお、本ステップでは、電極５に付着している水により絶縁抵抗が低下しているか否か判定してもよい。すなわち、電極５に水が付着していても、絶縁抵抗が低下していなければ、この水の付着は無視できるため、電極５に水が付着していないと判定してもよい。
【００６５】
ステップＳ２０１で肯定判定がなされた場合には故障判定が困難となるため本ルーチンを終了させる。一方、ステップＳ２０１で否定判定がなされた場合にはステップＳ２０２へ進む。
【００６６】
ステップＳ２０２では、電極５にＰＭが付着しているか推定される。たとえば、前回の電極５の再生から所定の運転時間が経過した場合に、電極５にＰＭが付着していると推定される。また、内燃機関から排出されるＰＭ粒子数またはＰＭ量を積算し、この積算値が閾値以上の場合に、電極５にＰＭが付着していると推定してもよい。内燃機関から排出されるＰＭ粒子数またはＰＭ量は、内燃機関の運転状態（例えば機関回転数及び機関負荷）と相関関係にあるため、これらの関係を予め実験等により求めてマップ化しておいてもよい。また、前回の電極５の再生からの走行距離が所定の距離以上の場合に電極５にＰＭが付着していると推定してもよい。
【００６７】
ステップＳ２０３では、電極５の再生要求があるか否か判定される。すなわち、電極５の再生が必要か否か判定される。これは、電極５にＰＭが付着しているか否か判定しているとしてもよい。ステップＳ２０２で、電極５にＰＭが付着していると推定された場合には、電極５の再生要求があると判定される。
【００６８】
なお、本ステップでは、電極５に付着しているＰＭにより絶縁抵抗が低下しているか否か判定してもよい。すなわち、電極５にＰＭが付着していても、絶縁抵抗が低下していなければ、このＰＭの付着は無視できるため、電極５の再生要求はないと判定してもよい。ステップＳ２０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０４へ進み、否定判定がなされた場合には故障判定を行うことができないため本ルーチンを終了させる。
【００６９】
ステップＳ２０４では、検出装置９により検出される電流が取得される。本ステップでは、電極５にＰＭが付着しているときの電流、すなわち、電極５の再生が行われる前の電流を検出している。本ステップで取得される電流を、再生前電流Ｉ３とする。
【００７０】
ステップＳ２０５では、電極５の再生が行われる。ここで、電極５の再生とは、碍子部５１，５５を含む電極５に付着しているＰＭを除去するための処理である。本実施例では、スイッチ５７をＯＮとしつつ電源６から電圧を印加することにより電極５の再生を行う。すなわち、電極５を短絡させることにより、該電極５の温度を上昇させてＰＭを燃焼させて除去する。なお、ＰＭを速やかに酸化させるためには、排気中の酸素濃度が高いほうがよい。このため、電極５を短絡させる前または短絡させているときに、排気中の酸素濃度が高くなるようにしてもよい。排気中の酸素濃度を高くするために、たとえば、車両の駆動源として内燃機関及びモータを備えるハイブリッド車においては、内燃機関に燃料を供給せずにモータにより内燃機関のクランク軸を回転させてもよい。これにより、内燃機関から空気を排出することができるため、排気中の酸素濃度を高めることができる。また、内燃機関を停止させる前に機関回転数を一旦上昇させ、該機関回転数が高い状態のときに燃料の供給を停止することで、排気通路内に空気を排出させることができる。そして、その後に内燃機関が停止したときに電極５を短絡させればよい。また、減速運転中のフューエルカット時には、排気中の酸素濃度が高くなるため、このときに電極５を短絡させてもよい。
【００７１】
ステップＳ２０６では、電極５の再生が完了したか否か判定される。本ステップでは、電極５からＰＭが除去されたか否か判定している。これは、電極５にＰＭが付着していないか否か判定しているとしてもよい。たとえば、電極５の再生が完了するまでの時間を予め実験等により求めておく。そして、電極５の再生開始からの時間が、予め求めておいた時間に達したときに、電極５の再生が完了したと判定される。ステップＳ２０６で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０７へ進み、否定判定がなされた場合にはステップＳ２０５へ戻る。なお、本実施例においてはステップＳ２０３及びステップＳ２０６を処理する制御装置７が、本発明における付着物判定装置に相当する。
【００７２】
ステップＳ２０７では、検出装置９により検出される電流が取得される。本ステップでは、電極５に付着していたＰＭが除去された後の電流を検出している。本ステップで取得される電流を、再生後電流Ｉ４とする。
【００７３】
ステップＳ２０８では、ステップＳ２０７で取得された再生後電流Ｉ４が、ステップＳ２０４で取得された再生前電流Ｉ３から所定値Ｂを減算した値よりも大きいか否か判定される。所定値Ｂは、検出装置９により検出される電流の誤差などに対して余裕を持たせるための値である。ここで、粒子状物質処理装置１が正常ならば、再生前電流Ｉ３よりも再生後電流Ｉ４のほうが小さくなる。一方、粒子状物質処理装置１が故障している場合には、再生前電流Ｉ３と、再生後電流Ｉ４と、の差が小さくなる。したがって、粒子状物質処理装置１が故障している場合には、再生後電流Ｉ４が、再生前電流Ｉ３から所定値Ｂを減算した値よりも大きくなる。そして、ステップＳ２０８で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ１１１へ進み、否定判定がなされた場合には故障はないため本ルーチンを終了させる。
【００７４】
なお、本実施例においては「再生前電流Ｉ３から所定値Ｂを減算した値」が、本発明における閾値に相当する。また、本実施例においてはステップＳ２０８及びステップＳ１１１を処理する制御装置７が、本発明における故障判定装置に相当する。なお、「再生前電流Ｉ３から所定値Ｂを減算した値」に代えて、予め設定される閾値を採用することもできる。すなわち、粒子状物質処理装置１が正常な場合に検出される再生後電流Ｉ４の上限値として閾値を設定しておけば、該閾値と再生後電流Ｉ４とを比較することで故障を判定できる。
【００７５】
以上説明したように本実施例によれば、電極５にＰＭが付着しているときと、電極５に付着していたＰＭが除去されたときと、の検出電流を比較することで、粒子状物質処理装置１が故障しているか否か判定することができる。
【００７６】
なお、本実施例では、電流を比較対象としているが、これに代えて、電極５の電気抵抗（絶縁抵抗）を比較対象としてもよい。すなわち、電極５にＰＭが付着すると電気抵抗が小さくなり、電極５からＰＭが除去されると電気抵抗が大きくなるため、電極５にＰＭが付着しているときと、電極５に付着していたＰＭが除去されたときと、の電気抵抗を比較することで、粒子状物質処理装置１が故障しているか否か判定することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１     粒子状物質処理装置
２     排気通路
３     ハウジング
４     絶縁部
５     電極
６     電源
７     制御装置
８     バッテリ
９     検出装置
２１   フランジ
３１   フランジ
５１   碍子部
５２   電源側電線
５３   接地側電線
５４   接地電線
５５   碍子部
５６   短絡電線
５７   スイッチ
７１   アクセル開度センサ
７２   クランクポジションセンサ
７３   温度センサ
７４   エアフローメータ
【図１】
2012219770.tif 000003
【図２】
2012219770.tif 000004
【図３】
2012219770.tif 000005