(57)【要約】【課題】フィルタによるＰＭの捕集効率をリアルタイムで取得する。【解決手段】多孔質性隔壁で区画されてフィルタ２２０に流入する排気ガス中のＰＭを捕集する複数の第１セルを有する第１センサフィルタ３１Ａ及び、第１セルを挟んで対向配置されてコンデンサを形成する第１電極対３２Ａ，３３Ａを備え、フィルタよりも排気ガスの排気上流側に設けられる第１ＰＭセンサ１０Ａと、多孔質性隔壁で区画されてフィルタから排出された排気ガス中のＰＭを捕集する複数の第２セルを有する第２センサフィルタ３１Ｂ及び、第２セルを挟んで対向配置されてコンデンサを形成する第２電極対３２Ｂ，３３Ｂを備え、フィルタよりも排気ガスの排気下流側に設けられる第２ＰＭセンサ１０Ｂと、第１電極対間の第１静電容量と第２電極対間の第２静電容量に基づいて、フィルタでのＰＭの捕集効率を取得するフィルタ状態判定部とを備える。【選択図】図１
2016153610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系に設けられて排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
多孔質性隔壁で区画されて前記フィルタに流入する排気ガス中の粒子状物質を捕集する複数の第１セルを有する第１センサフィルタ及び、前記第１セルを挟んで対向配置されてコンデンサを形成する少なくとも一対の第１電極を備え、前記フィルタよりも排気ガスの排気上流側に設けられる第１センサと、
多孔質性隔壁で区画されて前記フィルタから排出された排気ガス中の粒子状物質を捕集する複数の第２セルを有する第２センサフィルタ及び、前記第２セルを挟んで対向配置されてコンデンサを形成する少なくとも一対の第２電極を備え、前記フィルタよりも排気ガスの排気下流側に設けられる第２センサと、
一対の前記第１電極間の第１静電容量と一対の前記第２電極間の第２静電容量に基づいて、前記フィルタでの前記粒子状物質の捕集効率を取得する捕集効率取得手段と、
を備える排気浄化装置。
【請求項２】
前記捕集効率取得手段は、所定周期で前記第１静電容量と前記第２静電容量を取得し、最新の第１静電容量を含む複数の第１静電容量から第１静電容量の変化率を演算し、最新の第２静電容量を含む複数の第２静電容量から第２静電容量の変化率を演算し、前記第１静電容量の変化率と前記第２静電容量の変化率に基づいて、前記フィルタでの前記粒子状物質の捕集効率を取得する
請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項３】
前記第１センサは、通電によって発熱して前記第１センサフィルタに堆積した粒子状物質を燃焼除去する第１ヒータを有し、
前記第２センサは、通電によって発熱して前記第２センサフィルタに堆積した粒子状物質を燃焼除去する第２ヒータを有し、
所定のフィルタ再生条件が成立した場合に前記第１ヒータと前記第２ヒータのそれぞれに通電し、前記第１センサフィルタに堆積した粒子状物質と前記第２センサフィルタに堆積した粒子状物質を共に燃焼除去するフィルタ再生手段をさらに有する
請求項１又は２に記載の排気浄化装置。
【請求項４】
前記第１センサフィルタ及び前記第２センサフィルタが、前記複数のセルを一方向に並列に配置した第１フィルタ層及び第２フィルタ層であり、
一対の前記第１電極及び一対の前記第２電極が、前記第１フィルタ層を挟んで対向する一対の第１平板状電極及び前記第２フィルタ層を挟んで対向する一対の第２平板状電極である
請求項３に記載の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス中に含まれる粒子状物質（以下、ＰＭという）を捕集して排気ガスを浄化する排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関から排出される排気ガス中に含まれるＰＭをフィルタで捕集して排気ガスを浄化する排気浄化装置が知られている。この排気浄化装置には、フィルタよりも排気ガスの排気上流側と排気下流側のそれぞれにＰＭセンサを配置してフィルタの故障判定を行うものがある。例えば、特許文献１に記載の排気浄化装置では、ヒータで再生可能な抵抗式のＰＭセンサをフィルタよりも排気上流側と排気下流側のそれぞれに配置し、各ＰＭセンサからの検出信号に基づいてフィルタに流入する流入ＰＭ量とフィルタから流出する流出ＰＭ量を取得すると共に捕集効率を求め、捕集効率を所定の判断閾値と比較することでフィルタの故障の有無を判定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１４９５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、フィルタに関しては、故障と判定される前に捕集効率が悪化する傾向を認識できることが望ましい。これは故障の前に交換や補修といった対応ができるからである。このため、ＰＭの捕集効率についてはリアルタイムで取得できることが望ましい。
【０００５】
開示の排気浄化装置は、ＰＭの捕集効率をリアルタイムで取得することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
開示の排気浄化装置は、内燃機関の排気系に設けられて排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタと、多孔質性隔壁で区画されて前記フィルタに流入する排気ガス中の粒子状物質を捕集する複数の第１セルを有する第１センサフィルタ及び、前記第１セルを挟んで対向配置されてコンデンサを形成する少なくとも一対の第１電極を備え、前記フィルタよりも排気ガスの排気上流側に設けられる第１センサと、多孔質性隔壁で区画されて前記フィルタから排出された排気ガス中の粒子状物質を捕集する複数の第２セルを有する第２センサフィルタ及び、前記第２セルを挟んで対向配置されてコンデンサを形成する少なくとも一対の第２電極を備え、前記フィルタよりも排気ガスの排気下流側に設けられる第２センサと、一対の前記第１電極間の第１静電容量と一対の前記第２電極間の第２静電容量に基づいて、前記フィルタでの前記粒子状物質の捕集効率を取得する捕集効率取得手段と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
開示の排気浄化装置によれば、フィルタによるＰＭの捕集効率をリアルタイムで取得できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第一実施形態のＰＭセンサが適用された排気系の一例を示す概略構成図である。
【図２】第一実施形態のＰＭセンサを示す模式的な部分断面図である。
【図３】ＰＭの捕集を説明する部分拡大断面図である。
【図４】（Ａ）は、第１ＰＭセンサと第２ＰＭセンサの静電容量変化量の経時的な変化を説明する図、（Ｂ）及び（Ｃ）は、周期的に取り込んだ静電容量の差を模式的に示す図である。
【図５】第二実施形態のＰＭセンサを示す模式的な部分断面図である。
【図６】（Ａ）は、第三実施形態に係る各センサ部の模式的な斜視図、（Ｂ）は、第三実施形態に係る各センサ部の模式的な分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面に基づいて、本発明の各実施形態に係るセンサを説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称及び機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１０】
［第一実施形態］
図１は、第１実施形態の第１ＰＭセンサ１０Ａ，第２ＰＭセンサ１０Ｂが適用されたディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）１００の排気系の一例を示す概略構成図である。エンジン１００の排気管１１０内には、排気上流側から順に酸化触媒２１０、及びディーゼルパテキュレートフィルタ（ＤＰＦ，以下単にフィルタともいう）２２０などが設けられている。
【００１１】
酸化触媒２１０は未燃燃料（ＨＣ）が供給されると、これを酸化して排気温度を上昇させる。フィルタ２２０は、多孔質性の隔壁で区画された多数のセルを排気の流れ方向に沿って配置し、これらセルの上流側と下流側とを交互に目封止して形成されている。フィルタ２２０は、排気中のＰＭを隔壁の細孔や表面に捕集すると共に、ＰＭ堆積推定量が所定量に達すると、これを燃焼除去するいわゆるフィルタ強制再生が実行される。フィルタ強制再生は、例えば上流側の酸化触媒２１０に未燃燃料を供給し、フィルタ２２０に流入する排気温度をＰＭ燃焼温度まで昇温することで行われる。
【００１２】
第１ＰＭセンサ１０Ａは、フィルタ２２０よりも排気上流側の排気管１１０、詳しくは酸化触媒２１０とフィルタ２２０の間の排気管１１０に設けられ、フィルタ２２０に流入する排気に含まれるＰＭ量を検出する。第２ＰＭセンサ１０Ｂは、フィルタ２２０よりも排気下流側の排気管１１０、詳しくはフィルタ２２０の直後の排気管１１０に設けられ、フィルタ２２０から排出された排気に含まれるＰＭ量を検出する。
【００１３】
次に、図２に基づいて第一実施形態に係る第１ＰＭセンサ１０Ａ及び第２ＰＭセンサ１０Ｂの詳細構成について説明する。図２に示すように、第１ＰＭセンサ１０Ａと第２ＰＭセンサ１０Ｂは同じ構造をしている。このため、以下の説明において、各ＰＭセンサ１０Ａ，１０ＢをＰＭセンサ１０としてまとめて説明する。説明に際し、第１ＰＭセンサ１０Ａが備える各部には、第１の語句を頭に付すと共に符号Ａを末尾に付す。また、第２ＰＭセンサ１０Ｂが備える各部には、第２の語句を頭に付すと共に符号Ｂを末尾に付す。
【００１４】
ＰＭセンサ１０（第１ＰＭセンサ１０Ａ、第２ＰＭセンサ１０Ｂ）は、排気管１１０内に挿入されたケース部材１１（第１ケース部材１１Ａ，第２ケース部材１１Ｂ）と、ケース部材１１を排気管１１０に取り付ける台座部２０（第１台座部２０Ａ，第２台座部２０Ｂ）と、ケース部材１１内に収容されたセンサ部３０（第１センサ部３０Ａ，第２センサ部３０Ｂ）と、コントロールユニット４０とを備えている。
【００１５】
ケース部材１１は、底部側（図示例では下端側）を閉塞した有底円筒状に形成されている。ケース部材１１の筒軸方向の長さＬは、その底部側の筒壁部が排気管１１０の軸中心ＣＬ近傍まで突出するように、排気管１１０の半径Ｒと略同一の長さで形成されている。なお、以下の説明では、ケース部材１１の底部側を先端側、底部側とは反対側をケース部材１１の基端側とする。
【００１６】
ケース部材１１の先端側筒壁部には、周方向に間隔を隔てて配置された複数の導入口１２（第１導入口１２Ａ，第２導入口１２Ｂ）が設けられている。また、ケース部材１１の基端側筒壁部には、周方向に間隔を隔てて配置された複数の導出口１３（第１導出口１３Ａ，第２導出口１３Ｂ）が設けられている。導入口１２の総開口面積Ｓ１２は、導出口１３の総開口面積Ｓ１３よりも小さく形成されている（Ｓ１２＜Ｓ１３）。すなわち、導入口１２付近の排気流速Ｖ１２が導出口１３付近の排気流速Ｖ１３よりも遅くなることで（Ｖ１２＜Ｖ１３）、導入口１２側の圧力Ｐ１２は導出口１３側の圧力Ｐ１３よりも高くなる（Ｐ１２＞Ｐ１３）。これにより、導入口１２からはケース部材１１内に排気ガスが円滑に取り込まれると同時に、導出口１３からはケース部材１１内の排気ガスが排気管１１０内に円滑に導出される。
【００１７】
台座部２０は、雄ネジ部２１（第１雄ネジ部２１Ａ，第２雄ネジ部２１Ｂ）と、ナット部２２（第１ナット部２２Ａ，第２ナット部２２Ｂ）とを備えている。雄ネジ部２１はケース部材１１の基端部に設けられており、ケース部材１１の基端側開口部を閉塞する。この雄ネジ部２１は、排気管１１０に形成されたボス部１１０Ａの雌ネジ部と螺合される。ナット部２２は、例えば六角ナットであって、雄ネジ部２１の上端部に固定されている。これら雄ネジ部２１及びナット部２２には、後述する導電線３５，３６（第１導電線３５Ａ，３６Ａ，第２導電線３５Ｂ，３６Ｂ）等を挿通させる貫通孔（不図示）が形成されている。
【００１８】
センサ部３０（第１センサ部３０Ａ，第２センサ部３０Ｂ）は、センサフィルタ３１（第１センサフィルタ３１Ａ，第２センサフィルタ３１Ｂ）と、複数対の電極３２，３３（第１電極対３２Ａ，３３Ａ，第２電極対３２Ｂ，３３Ｂ）と、電気ヒータ３４（第１電気ヒータ３４Ａ，第２電気ヒータ３４Ｂ）とを備えている。
【００１９】
センサフィルタ３１は、例えば、多孔質セラミックスの隔壁で区画された格子状の排気流路をなす複数のセルの上流側と下流側とを交互に目封止して形成されている。このセンサフィルタ３１は、セルの流路方向をケース部材１１の軸方向（図中上下方向）と略平行にした状態で、ケース部材１１の内周面にクッション部材ＣＭを介して保持されている。
【００２０】
図３に拡大して示すように、導入口１２からケース部材１１内に取り込まれた排気ガス中のＰＭ３００は、破線の矢印で示すように、排気ガスが下流側を目封止されたセルＣ１（Ｃ１Ａ，Ｃ１Ｂ）から上流側を目封止されたセルＣ２（Ｃ２Ａ，Ｃ２Ｂ）に流れ込むことで、隔壁表面や細孔に捕集される。なお、以下の説明では、下流側が目封止されたセルを測定用セルＣ１（第１測定用セルＣ１Ａ，第２測定用セルＣ１Ｂ）といい、上流側が目封止されたセルを電極用セルＣ２（第１電極用セルＣ２Ａ，第２電極用セルＣ２Ｂ）という。
【００２１】
図２に示すように、電極３２，３３は、例えば導電性の金属線であって、測定用セルＣ１を挟んで対向する電極用セルＣ２（第１電極用セルＣ２Ａ，第２電極用セルＣ２Ｂ）に下流側（非目封止側）から交互に挿入されてコンデンサを形成する。これら電極３２，３３は、コントロールユニット４０に内蔵された図示しない静電容量検出回路に導電線３５，３６（第１導電線３５Ａ，３６Ａ，第２導電線３５Ｂ，３６Ｂ）を介してそれぞれ接続されている。
【００２２】
電気ヒータ３４は、例えば電熱線であって、通電により発熱してセンサフィルタ３１を直接加熱することで、測定用セルＣ１内に堆積したＰＭを燃焼除去するいわゆるフィルタ再生を実行する。このため、電気ヒータ３４は、連続Ｓ字形に屈曲して形成されており、互いに平行な直線部分を各測定用セルＣ１内に流路に沿って挿入されている。
【００２３】
コントロールユニット４０は、フィルタ再生制御部４１と、第１ＰＭ量推定演算部４２と、第２ＰＭ量推定演算部４３と、フィルタ状態判定部４４とを各機能要素として備えている。これら機能要素は、一体のハードウェアであるコントロールユニット４０に含まれるものとして説明するが、別体のハードウェアに設けることもできる。
【００２４】
フィルタ再生制御部４１は、本発明のフィルタ再生手段の一例であり、静電容量検出回路（不図示）によって検出される各電極３２，３３間の静電容量Ｃｐに基づいてフィルタ再生条件が成立か否かを判定し、フィルタ再生条件が成立した場合に、電気ヒータ３４をＯＮ（通電）にするフィルタ再生制御を実行する。電極３２，３３間の静電容量Ｃｐは、電極３２，３３間の媒体の誘電率ε、電極３２，３３の表面積Ｓ、電極３２，３３間の距離ｄとする以下の数式１で表される。
【００２５】
【数１】
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【００２６】
数式１において、電極３２，３３の表面積Ｓは一定であり、測定用セルＣ１に捕集されたＰＭによって誘電率ε及び距離ｄが変化すると、これに伴い静電容量Ｃｐも変化する。すなわち、電極３２，３３間の静電容量Ｃｐとセンサフィルタ３１のＰＭ堆積量との間には比例関係が成立する。
【００２７】
フィルタ再生制御部４１は、第１ＰＭセンサ１０Ａが備える第１電極対３２Ａ，３３Ａ間の媒体の誘電率εＡ、表面積ＳＡ、距離ｄＡに基づいて算出された第１電極対３２Ａ，３３Ａの第１静電容量ＣｐＡと、第２ＰＭセンサ１０Ｂが備える第２電極対３２Ｂ，３３Ｂ間の媒体の誘電率εＢ、表面積ＳＢ、距離ｄＢに基づいて算出された第２電極対３２Ｂ，３３Ｂの第２静電容量ＣｐＢの何れかが、ＰＭ上限堆積量を示す所定の静電容量上限閾値ＣＰ＿ｍａｘに達すると、フィルタ再生条件が成立したとして各電気ヒータ３４Ａ，３４ＢをＯＮにするフィルタ再生を開始する。このフィルタ再生は、各静電容量ＣｐＡ，ＣｐＢがＰＭの完全除去を示す所定の静電容量下限閾値ＣＰ＿ｍｉｎに低下するまで継続される。
【００２８】
なお、図１で説明したように、本実施形態では、第１ＰＭセンサ１０Ａがフィルタ２２０よりも排気上流側に配置され、第２ＰＭセンサ１０Ｂがフィルタ２２０よりも排気下流側に配置されている。このため、フィルタ２２０がＰＭを捕集していれば、第１ＰＭセンサ１０Ａの方が第２ＰＭセンサ１０Ｂよりも早期にＰＭが堆積され、先に第１静電容量ＣｐＡが上限閾値ＣＰ＿ｍａｘに達する。
【００２９】
第１ＰＭ量推定演算部４２は、再生インターバル間（フィルタ再生終了から次のフィルタ再生開始）における第１ＰＭセンサ１０Ａの静電容量変化量ΔＣｐＡに基づいて、フィルタ２２０に流入する排気ガス中の総ＰＭ量ｍＰＭ＿Ａを推定する。再生インターバル間に第１センサフィルタ３１Ａで捕集されるＰＭ量ｍＰＭ＿Ａは、第１ＰＭセンサ１０Ａの静電容量変化量ΔＣｐＡに一次の係数βを乗算した以下の数式２で得られる。
【００３０】
【数２】
2016153610.tif 000004
【００３１】
第２ＰＭ量推定演算部４３は、再生インターバル間における第２ＰＭセンサ１０Ｂの静電容量変化量ΔＣｐＢに基づいて、フィルタ２２０から排出された排気ガス中の総ＰＭ量ｍＰＭ＿Ｂを推定する。再生インターバル間に第２センサフィルタ３１Ｂで捕集されるＰＭ量ｍＰＭ＿Ｂは、第２ＰＭセンサ１０Ｂの静電容量変化量ΔＣｐＢに一次の係数βを乗算した以下の数式３で得られる。
【００３２】
【数３】
2016153610.tif 000005
【００３３】
フィルタ状態判定部４４は、本発明の捕集効率取得手段の一例であり、再生インターバル間における第１ＰＭセンサ１０Ａの静電容量変化量ΔＣｐＡと再生インターバル間における第２ＰＭセンサ１０Ｂの静電容量変化量ΔＣｐＢに基づいて、フィルタ２２０での粒子状物質の捕集効率をリアルタイムで取得し、フィルタ２２０の状態を判定する。
【００３４】
図４（Ａ）に示す例において、第１ＰＭセンサ１０Ａの静電容量変化量ΔＣｐＡは、時刻ｔ０で静電容量下限閾値ＣＰ＿ｍｉｎである。その後、時間の経過と共に静電容量変化量ΔＣｐＡは上昇し、時刻ｔｎではΔＣｐＡ＿ｔｎ、時刻ｔｍではΔＣｐＡ＿ｔｍになる。同様に、第２ＰＭセンサ１０Ｂの静電容量変化量ΔＣｐＢは、時刻ｔ０で静電容量下限閾値ＣＰ＿ｍｉｎである。その後、時間の経過と共に静電容量変化量ΔＣｐＢは上昇し、時刻ｔｎではΔＣｐＢ＿ｔｎ、時刻ｔｍではΔＣｐＢ＿ｔｍになる。
【００３５】
静電容量変化量ΔＣｐＡと静電容量変化量ΔＣｐＢとを比較すると、静電容量変化量ΔＣｐＡが静電容量変化量ΔＣｐＢよりも傾きが大きく（単位時間あたりの上昇率が高く）なっている。これは、第２ＰＭセンサ１０Ｂがフィルタ２２０で浄化された後の排気を検出対象にしているのに対し、第１ＰＭセンサ１０Ａがフィルタ２２０で浄化される前の排気を検出対象にしているからである。
【００３６】
フィルタ状態判定部４４は、第１ＰＭセンサ１０Ａの静電容量変化量ΔＣｐＡと、第２ＰＭセンサ１０Ｂの静電容量変化量ΔＣｐＢをリアルタイムで監視しており、静電容量変化量ΔＣｐＡと静電容量変化量ΔＣｐＢに基づいてフィルタ２２０の状態を判定する。
【００３７】
例えば、フィルタ状態判定部４４は、静電容量変化量ΔＣｐＢ／静電容量変化量ΔＣｐＡの演算値ΔＣｐＢ／ΔＣｐＡをフィルタ２２０でのＰＭの捕集効率として取得する。演算値ΔＣｐＢ／ΔＣｐＡは、時刻ｔ０から判定時刻（最新時刻）までの期間において、フィルタ２２０へ流入したＰＭ量（積算量ΔＣｐＡ）に対するフィルタ２２０に捕集されずに排出されたＰＭ量（積算量ΔＣｐＢ）の比率であるから捕集効率を示している。フィルタ状態判定部４４は、演算値ΔＣｐＢ／ΔＣｐＡが所定の判定閾値以上になった場合に、フィルタ２２０のＰＭ捕集能力が異常によって低下したと判定する。この判断閾値は、予め実験等によって求めておき、ＥＣＵ４０のメモリ（不図示）に記憶させておく。
【００３８】
また、フィルタ状態判定部４４は、演算値ΔＣｐＢ／ΔＣｐＡと判定閾値との差分をリアルタイムで演算し、差分の時系列の変化に基づいて異常傾向にあるか否かを判定する。例えば、フィルタ状態判定部４４は、演算値ΔＣｐＢ／ΔＣｐＡと判定閾値が時間の経過に伴って小さくなり、この差分が差分用の判定閾値以下になった場合に、フィルタ２２０に異常が生じる可能性があると判定する。
【００３９】
このように本実施形態によれば、フィルタ状態判定部４４は、第１電極対３２Ａ，３３Ａの第１静電容量ＣｐＡと第２電極対３２Ｂ，３３Ｂの第２静電容量ＣｐＢに基づいて、フィルタ２２０でのＰＭの捕集効率を取得しているので、ＰＭの捕集効率をリアルタイムで取得できる。これにより、フィルタ２２０におけるＰＭ捕集能力の異常低下やＰＭ捕集能力の低下傾向（異常傾向）をリアルタイムで判定できる。
【００４０】
加えて、本実施形態では、フィルタ２２０の排気上流側に第１ＰＭセンサ１０Ａを設けているので、フィルタ２２０に流入するＰＭの量を高い精度で認識できる。すなわち、フィルタ２２０に流入するＰＭ量はエンジン１００の運転状態や燃料の性状などで推定できるが、燃料の品質で補正すると精度等を担保することが困難となる。この点、本実施形態では第１ＰＭセンサ１０Ａを設けているので精度の高い判定ができる。
【００４１】
ところで、上記の実施形態では、第１静電容量ＣｐＡ（静電容量変化量ΔＣｐＡ）と第２静電容量ＣｐＢ（静電容量変化量ΔＣｐＢ）に基づいて、フィルタ２２０に流入する排気ガス中の総ＰＭ量ｍＰＭ＿Ａ、フィルタ２２０から排出された排気ガス中の総ＰＭ量ｍＰＭ＿Ｂ、フィルタ２２０でのＰＭの捕集効率を取得している。
【００４２】
ここで、ＥＣＵ４０では、第１ＰＭセンサ１０Ａ及び第２ＰＭセンサ１０Ｂからの出力信号を、リアルタイムの信号と見なせる短い繰り返し周期で取得し、第１静電容量ＣｐＡや第２静電容量ＣｐＢなどを取得している。このため、最新の第１静電容量ＣｐＡ及び最新の第２静電容量ＣｐＢを含む複数の第１静電容量ＣｐＡ及び第２静電容量ＣｐＢから各静電容量ＣｐＡ，ＣｐＢの変化率（単位時間当たりの変化量ΔｄＣｐ／Δｔ）を演算し、各静電容量ＣｐＡ，ＣｐＢの変化率に基づいてフィルタ２２０でのＰＭの捕集効率を取得してもよい。
【００４３】
図４（Ｂ）の例では、最新の各静電容量ＣＰｍ（ＣｐＡ＿ｍ，ＣｐＢ＿ｍ）と１周期前の各静電容量ＣＰｍ−１（ＣｐＡ＿ｍ−１，ＣｐＢ＿ｍ−１）から変化率ΔｄＣｐｍ／Δｔを演算している。同様に図４（Ｃ）の例では、最新の各静電容量ＣＰｍと１周期前の各静電容量ＣＰｍ−１と２周期前の各静電容量ＣＰｍ−２と３周期前の各静電容量ＣＰｍ−１から変化率（ΔｄＣｐｍ＋ΔｄＣｐｍ−１＋ΔｄＣｐｍ−２）／３Δｔを演算している。すなわち、フィルタ処理を施している。
【００４４】
このように、第１ＰＭセンサ１０Ａでの変化率ΔｄＣｐＡ＿ｍ／Δｔ及び第２ＰＭセンサ１０Ｂでの変化率ΔｄＣｐＢ＿ｍ／Δｔを演算することで、フィルタ２２０に流入した排気ガス中の総ＰＭ量ｍＰＭ＿Ａ、フィルタ２２０から排出された排気ガス中の総ＰＭ量ｍＰＭ＿Ｂ、及びフィルタ２２０でのＰＭの捕集効率などについて、最新の瞬時値を取得できる。これらの総ＰＭ量ｍＰＭ＿Ａ、総ＰＭ量ｍＰＭ＿Ｂ、及びＰＭの捕集効率については、例えば予め実験等により取得した変化率ΔｄＣｐ＿ｍ／ΔｔとＰＭ量ｍＰＭの関係を示すマップを用いることで、変化率ΔｄＣｐＡ＿ｍ／Δｔや変化率ΔｄＣｐＢ＿ｍ／Δｔに対応するＰＭ量ｍＰＭを取得できる。
【００４５】
また、図４（Ｃ）のように、複数周期の変化率の平均値を取得することにより、突発的に発生したノイズの影響を軽減できる。
【００４６】
これらの瞬時値に基づき、必要に応じてエンジン１００からのＰＭ排出量を低減するための制御を行うことができる。例えば、ＥＧＲの循環量を少なくしたり、空気過剰率を増やしたり、燃料噴射量を減らしたり、燃料の噴射タイミングを調整する制御が、高い精度でリアルタイムに行える。
【００４７】
［第二実施形態］
次に、図５に基づいて、第二実施形態に係るＰＭセンサ１０（第１ＰＭセンサ１０Ｃ，第２ＰＭセンサ１０Ｄ）の詳細について説明する。第二実施形態のＰＭセンサ１０（１０Ｃ，１０Ｄ）は、第一実施形態のＰＭセンサ１０（１０Ａ，１０Ｂ）において、ケース部材を二重管構造にしたものである。他の構成要素については同一構造となるため、詳細な説明は省略する。また、コントロールユニット４０など一部の構成要素については図示を省略している。
【００４８】
第二実施形態のケース部材は、有底円筒状の内側ケース部１１（１１Ｃ，１１Ｄ）と、内側ケース部１１の円筒外周面を囲む円筒状の外側ケース部１５（１５Ｃ，１５Ｄ）とを備えている。
【００４９】
内側ケース部１１は、先端側が外側ケース部１５よりも突出するように、その軸方向長さを外側ケース部１５よりも長く形成されている。また、内側ケース部１１の底部には、内側ケース部１５内の排気ガスを排気管１１０内に導出する導出口１３（１３Ｃ，１３Ｄ）が設けられている。さらに、内側ケース部１１の基端側の筒壁部には、周方向に間隔を隔てて配置された複数の通過口１４（１４Ｃ，１４Ｄ）が設けられている。この通過口１４は、内側ケース部１１の外周面と外側ケース部１５の内周面とで区画された流路１６（１６Ｃ，１６Ｄ）内の排気ガスを内側ケース部１１内に通過させる。
【００５０】
流路１６の下流端には、内側ケース部１１の先端側筒壁部と外側ケース部１５の先端部とにより区画された円環状の導入口１２（１２Ｃ，１２Ｄ）が形成されている。導入口１２の開口面積Ｓ１２は、導出口１３の開口面積Ｓ１３よりも小さく形成されている（Ｓ１２＜Ｓ１３）。
【００５１】
すなわち、排気管１１０を流れる排気ガスは、外側ケース部１５よりも先端側に突出した内側ケース部１１の筒壁面に当たり、排気管１１０の軸中心ＣＬ近傍に配置された導入口１２から流路１６内に円滑に取り込まれる。さらに、流路１６内を流れる排気ガスは、通過口１４から内側ケース部１１に取り込まれ、センサフィルタ３１（３１Ｃ，３１Ｄ）を通過した後に、排気管１１０の軸中心ＣＬ近傍に配置された導出口１３から排気管１１０内に円滑に導出されるようになっている。このように、第二実施形態のＰＭセンサ１０Ｃ，１０Ｄでは、導入口１２と導出口１３とを、排気管１１０内で排気流速が最も速くなる軸中心ＣＬ近傍に配置したことで、センサフィルタ３１を通過する排気流量を効果的に高めることが可能になる。
【００５２】
［第三実施形態］
次に、図６に基づいて、第三実施形態に係るＰＭセンサの詳細について説明する。第三実施形態のＰＭセンサは、第一実施形態のセンサ部３０（３０Ａ，３０Ｂ）を積層タイプにしたものである。他の構成要素については同一構造となるため、詳細な説明及び図示は省略する。
【００５３】
図６（Ａ）は、第三実施形態のセンサ部６０（６０Ａ，６０Ｂ）の斜視図、図６（Ｂ）はセンサ部６０の分解斜視図をそれぞれ示している。センサ部６０は、複数のフィルタ層６１（６１Ａ，６１Ｂ）と、複数枚の電極板６２（６２Ａ，６２Ｂ）及び電極板６３（６３Ａ，６３Ｂ）とを備えている。
【００５４】
フィルタ層６１は、例えば、多孔質セラミックス等の隔壁で区画されて排気流路をなす複数のセルの上流側と下流側とを交互に目封止し、これらセルを一方向に並列に配置した直方体状に形成されている。排気ガス中に含まれるＰＭは、図６（Ｂ）中に破線矢印で示すように、排気ガスが下流側を目封止されたセルＣ１１（Ｃ１１Ａ，Ｃ１１Ｂ）から上流側を目封止されたセルＣ１２（Ｃ１２Ａ，Ｃ１２Ｂ）に流れ込むことで、セルＣ１１の隔壁表面や細孔に捕集される。なお、以下の説明では、セル流路方向をセンサ部６０の長さ方向（図６（Ａ）中の矢印Ｌ）とし、セル流路方向と直交する方向をセンサ部６０の幅方向（図６（Ａ）中の矢印Ｗ）とする。
【００５５】
一対の電極板６２，６３は、例えば、平板状の導電性部材であって、その長さ方向Ｌ及び幅方向Ｗの外形寸法をフィルタ層６１と略同一に形成されている。これら一対の電極板６２，６３は、フィルタ層６１を挟んで交互に積層されると共に、導電線６４（６４Ａ，６４Ｂ）、導電線６５（６５Ａ，６５Ｂ）を介してコントロールユニット４０に内蔵された図示しない静電容量検出回路にそれぞれ接続されている。
【００５６】
すなわち、一対の電極板６２，６３を対向配置し、これら電極板６２，６３間にフィルタ層６１を挟持させたことで、セルＣ１１全体がコンデンサを形成するようになっている。このように、第三実施形態のＰＭセンサでは、平板状の電極板６２，６３によりセルＣ１１全体をコンデンサにしたことで、電極表面積Ｓを効果的に確保することが可能となり、検出可能な静電容量絶対値を高めることができる。また、電極間距離ｄがセルピッチとなり均一化されることで、初期静電容量のバラツキを効果的に抑制することができる。
【００５７】
なお、セルＣ１１に堆積したＰＭを燃焼除去する場合は、電極板６２，６３に電圧を直接印加するか、あるいは、フィルタ層６１と電極板６２，６３との間に図示しないヒータ基板等を介設すればよい。
【００５８】
［その他］
本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１０（１０Ａ〜１０Ｄ）  ＰＭセンサ
１１（１１Ａ，１１Ｂ）  ケース部材
１１（１１Ｃ，１１Ｄ）  内側ケース部
１２（１２Ａ〜１２Ｄ）  導入口
１３（１３Ａ〜１３Ｄ）  導出口
２０（２０Ａ〜２０Ｄ）  台座部
２１（２１Ａ〜２１Ｄ）  雄ネジ部
２２（２２Ａ〜２２Ｄ）  ナット部
３０（３０Ａ〜３０Ｄ）  センサ部
３１（３１Ａ〜３１Ｄ）  センサフィルタ
３２，３３（３２Ａ〜３２Ｄ，３３Ａ〜３３Ｄ）  電極対
３４（３４Ａ〜３４Ｄ）  電気ヒータ
４０  コントロールユニット
４１  フィルタ再生制御部
４２  第１ＰＭ量推定演算部
４３  第２ＰＭ量推定演算部
４４  フィルタ状態判定部
【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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