Pm傳感器、廢氣的pm量檢測裝置、內燃機的異常檢測裝置的製作方法

2023-10-11 16:17:09

專利名稱：Pm傳感器、廢氣的pm量檢測裝置、內燃機的異常檢測裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及PM傳感器、廢氣的PM量檢測裝置、內燃機的異常檢測裝置。
背景技術：
以往，例如，如日本特開平8484644號公報所公開的那樣，公知有具備用於對廢氣中的顆粒物進行過濾的顆粒過濾器的內燃機。以下，將顆粒物(Particulate matter =PM 粒狀物)簡稱為「顆粒」或者「PM」。上述以往的內燃機具備用於檢測過濾器的差壓的壓力傳感器。當顆粒量多的廢氣流入過濾器時，與此相應地過濾器內的顆粒量增加。過濾器的差壓也追隨於此而變化。因而，能夠通過檢測過濾器的差壓來檢測廢氣的顆粒量。此外，作為顆粒量檢測用的結構，公知有日本特開2007-3M90號公報、日本特開 2008-64621號公報的結構。專利文獻1 日本特開平8484644號公報專利文獻2 日本特開2007-3M90號公報專利文獻3 日本特開2008-64621號公報伴隨著近年來的排放限制強化，用於檢測顆粒量的傳感器的需求提高。但是，在當前的技術水準中，耐受實用的車載(on-board)用的PM傳感器、PM量檢測裝置尚未出現。用於檢測顆粒量的PM傳感器、PM量檢測裝置的開發是當務之急。並且，當在內燃機的顆粒過濾器發生異常的情況下，需要迅速地採取對策。顆粒過濾器的異常檢測技術也期望進一步的技術進步。

發明內容
本發明就是為了解決如上所述的課題而完成的，其目的在於，提供一種能夠檢測顆粒物量的PM傳感器、廢氣的PM量檢測裝置。本發明的另一目的在於，提供一種能夠進行顆粒過濾器的異常檢測的、內燃機的異常檢測裝置。為了達成上述的目的，第一方面的發明提供一種PM傳感器，其特徵在於，上述PM 傳感器具備流入口，提取內燃機的排氣通路的氣體的一部分而使其流入上述流入口 ；過濾器，該過濾器用於過濾流入上述流入口的氣體中的顆粒物(Particulate matter :PM)；加熱器，該加熱器安裝於上述過濾器，能夠使上述過濾器的溫度變化；流出口，使通過上述過濾器後的氣體朝上述排氣通路流出；以及配置在上述流出口側的氧濃度傳感器元件，該氧濃度傳感器元件根據通過上述過濾器後的氣體的氧濃度使輸出變化。並且，第二方面的發明的特徵在於，在第一方面的發明中，上述PM傳感器還具備配置在上述流入口側的氧濃度傳感器元件，該氧濃度傳感器元件根據從上述流入口流入上述過濾器的氣體的氧濃度使輸出變化。並且，第三方面的發明的特徵在於，在第二方面的發明中，上述流出口側的上述氧濃度傳感器元件以及上述流入口側的上述氧濃度傳感器元件是空燃比傳感器元件。並且，第四方面的發明的特徵在於，在第三方面的發明中，上述空燃比傳感器元件具備加熱器，在上述空燃比傳感器元件工作時，利用該加熱器將上述空燃比傳感器元件加熱到規定溫度，上述過濾器與上述空燃比傳感器元件分開，以便當上述空燃比傳感器元件的溫度為上述規定溫度時，上述過濾器的溫度成為上述過濾器內的顆粒物不會被除去的程度的溫度。為了達成上述的目的，第五方面的發明提供一種廢氣的PM量檢測裝置，其特徵在於，上述廢氣的PM量檢測裝置具備過濾器，該過濾器設置於內燃機的排氣通路，用於過濾在上述排氣通路內流動的廢氣中的顆粒物(Particulate matter :PM)；在上述排氣通路內配置在上述過濾器的下遊的氧濃度傳感器元件，該氧濃度傳感器元件根據通過上述過濾器後的氣體的氧濃度使輸出變化；加熱器，該加熱器安裝於上述過濾器；加熱控制單元，該加熱控制單元對上述加熱器進行控制，以使上述過濾器被加熱直到上述過濾器內的顆粒物被除去為止；溫度降低控制單元，在上述加熱控制單元的上述控制之後，該溫度降低控制單元對上述加熱器進行控制，以使上述過濾器的溫度成為上述過濾器內的顆粒物不會被除去的溫度以下的溫度；取得單元，在上述過濾器的溫度成為上述溫度以下的溫度之後，上述取得單元取得上述氧濃度傳感器元件的輸出；以及算出單元，該算出單元基於利用上述取得單元取得的上述輸出來算出上述廢氣的顆粒物量。並且，第六方面的發明的特徵在於，在第五方面的發明中，在上述過濾器的溫度成為上述溫度以下的溫度之後，當經過了規定時間時，上述取得單元取得上述氧濃度傳感器元件的輸出，上述廢氣的PM量檢測裝置具備算出在上述過濾器的溫度成為上述溫度以下的溫度之後、直到上述取得單元取得上述輸出的時刻為止流入上述過濾器的廢氣量的累計值的單元，上述算出單元基於利用上述取得單元取得的上述輸出、上述規定時間以及上述累計值，算出每單位時間的上述廢氣的顆粒物量以及每單位體積的上述廢氣的顆粒物量。並且，第七方面的發明的特徵在於，在第五方面或者第六方面的發明中，上述廢氣的PM量檢測裝置還具備配置在上述排氣通路內的上述過濾器的上遊的氧濃度傳感器元件，該氧濃度傳感器元件能夠根據流入上述過濾器的廢氣的氧濃度使輸出變化，
上述算出單元基於上述過濾器上遊側的上述氧濃度傳感器元件的輸出與上述過濾器下遊側的上述氧濃度傳感器元件的輸出之差來算出上述廢氣的顆粒物量。並且，第八方面的發明的特徵在於，在第七方面的發明中，上述過濾器下遊側的上述氧濃度傳感器元件以及上述過濾器上遊側的上述氧濃度傳感器元件是空燃比傳感器元件。並且，第九方面的發明的特徵在於，在第八方面的發明中，上述廢氣的PM量檢測裝置還具備校正單元，該校正單元用於校正上述過濾器下遊側的上述空燃比傳感器與上述過濾器上遊側的上述空燃比傳感器之間的輸出偏差。為了達成上述的目的，第十方面的發明提供一種廢氣的PM量檢測裝置，其特徵在於，上述廢氣的PM量檢測裝置具備過濾器，該過濾器設置於內燃機的排氣通路，用於過濾在上述排氣通路內流動的廢氣中的顆粒物(Particulate matter :PM)；加熱器，該加熱器安裝於上述過濾器；溫度降低控制單元，該溫度降低控制單元對上述加熱器進行控制，以使上述過濾器的溫度成為上述過濾器內的顆粒物不會被除去的溫度以下的溫度；加熱控制單元，該加熱控制單元對上述加熱器進行控制，以使在從通過上述溫度降低控制單元的上述控制使上述過濾器的溫度成為上述溫度以下的溫度時開始經過規定時間之後，上述過濾器的溫度成為上述過濾器內的顆粒物會被除去的溫度以上的溫度；電量檢測單元，該電量檢測單元用於檢測當上述加熱控制單元進行上述控制時為了除去上述過濾器內的顆粒物而上述加熱器所消耗的耗電量；以及算出單元，該算出單元基於利用上述電量檢測單元檢測到的上述耗電量來算出上述廢氣的顆粒物量。並且，第十一方面的發明的特徵在於，在第十方面的發明中，上述電量檢測單元包括判定單元，該判定單元用於判定在上述加熱控制單元的上述控制開始之後上述過濾器內的顆粒物是否已被除去；電量算出單元，該算出單元用於算出從上述加熱控制單元的上述控制開始之後到判定為上述過濾器內的顆粒物已被除去為止的期間的、上述加熱器的耗電量；以及基於上述電量算出單元所算出的上述耗電量來算出為了除去上述過濾器內的顆粒物而上述加熱器所消耗的上述耗電量的單元。並且，第十二方面的發明的特徵在於，在第十一方面的發明中，上述廢氣的PM量檢測裝置具備上遊側氧濃度傳感器，該上遊側氧濃度傳感器配置在上述排氣通路內的上述過濾器的上遊，根據流入上述過濾器的氣體的氧濃度使輸出變化；以及下遊側氧濃度傳感器，該下遊側氧濃度傳感器配置在上述排氣通路內上述過濾器的下遊，根據從上述過濾器流出的氣體的氧濃度使輸出變化，上述判定單元基於上述上遊側氧濃度傳感器的輸出與上述下遊側氧濃度傳感器的輸出之差來判定上述過濾器內的顆粒物是否已被除去。
為了達成上述的另一目的，第十三方面的發明提供一種內燃機的異常檢測裝置， 其特徵在於，上述內燃機的異常檢測裝置具備配置在設置於內燃機的排氣通路的顆粒過濾器的下遊的氧濃度傳感器，該氧濃度傳感器根據從上述顆粒過濾器流出的氣體的氧濃度使輸出變化；加熱單元，該加熱單元對上述顆粒過濾器進行加熱，以使上述顆粒過濾器再生；以及檢測單元，該檢測單元基於上述顆粒過濾器的上述再生後的、上述下遊的上述氧濃度傳感器的輸出來檢測上述顆粒過濾器的異常。並且，第十四方面的發明的特徵在於，在上述第十三方面的發明中，上述內燃機的異常檢測裝置還具備配置在上述顆粒過濾器的上遊的氧濃度傳感器，該氧濃度傳感器根據廢氣的氧濃度使輸出變化，上述檢測單元基於上述下遊的上述氧濃度傳感器的輸出相對於上述上遊的上述氧濃度傳感器的輸出之差來檢測上述顆粒過濾器的異常。並且，第十五方面的發明的特徵在於，在第十四方面的發明中，配置在上述顆粒過濾器的上述上遊的上述氧濃度傳感器和配置在上述顆粒過濾器的上述下遊的上述氧濃度傳感器都是空燃比傳感器。根據第一方面的發明，過濾器內的顆粒量越多，氧濃度傳感器元件越是顯示低的氧濃度的輸出。能夠基於氧濃度傳感器元件的輸出來檢測朝過濾器流入的流入氣體的顆粒量。此外，由於能夠利用加熱器將過濾器的顆粒加熱除去，因此能夠反覆進行顆粒量檢測。根據第二方面的發明，在過濾器上遊側和過濾器下遊側分別具備氧濃度傳感器元件。這些氧濃度傳感器元件的輸出差與過濾器內的顆粒量高精度地對應。能夠基於這些氧濃度傳感器元件的輸出差高精度地檢測朝過濾器流入的流入氣體的顆粒量。根據第三方面的發明，在第一方面或者第二方面的發明中，作為氧濃度傳感器元件使用空燃比傳感器元件。作為用於檢測廢氣的氧濃度的傳感器，空燃比傳感器具有較高的實際效果。通過利用空燃比傳感器元件，能夠以高的可靠度檢測廢氣的顆粒量。根據第四方面的發明，能夠得到如下的效果。空燃比傳感器一般在被加熱到規定的活性溫度後的狀態下工作。另一方面，當過濾器的溫度升高至特定溫度以上時，顆粒會燃燒而不會蓄積在過濾器內。根據第四方面的發明，即便在空燃比傳感器的溫度為活性溫度的期間內，過濾器也能夠可靠地保持顆粒。結果，即便在空燃比傳感器的溫度為活性溫度的期間內，也能夠檢測廢氣的顆粒量。根據第五方面的發明，在過濾器被充分地加熱到高溫之後，以使過濾器的溫度降低到能夠捕集顆粒的程度的方式對加熱器進行控制。在該加熱器控制之後，顆粒被捕集於過濾器，並且能夠取得氧濃度傳感器元件的輸出。過濾器內的顆粒量越多，則過濾器下遊的氣體的氧濃度越低，氧濃度傳感器元件的輸出越是顯示更低的氧濃度的值。因而，能夠基於氧濃度傳感器元件的輸出算出朝過濾器流入的流入氣體的顆粒量。由此，能夠檢測廢氣的顆粒量。根據第六方面的發明，能夠算出每單位時間的廢氣的顆粒量以及每單位體積的廢氣的顆粒量。
根據第七方面的發明，在過濾器上遊側和過濾器下遊側分別具備氧濃度傳感器元件。這些氧濃度傳感器元件的輸出差與過濾器內的顆粒量高精度地對應。能夠基於這些氧濃度傳感器元件的輸出差高精度地檢測朝過濾器流入的流入氣體的顆粒量。根據第八方面的發明，作為氧濃度傳感器元件使用空燃比傳感器元件。作為用於檢測廢氣的氧濃度的傳感器，空燃比傳感器具有較高的實際效果。通過利用空燃比傳感器元件，能夠以高的可靠度檢測廢氣的顆粒量。根據第九方面的發明，能夠對多個空燃比傳感器之間的輸出偏差進行校正。由此， 能夠進行更高精度的顆粒量檢測。根據第十方面的發明，能夠檢測顆粒的量。廢氣中的顆粒量越多，則單位時間內被過濾器捕集的顆粒量越多。過濾器內的顆粒量越多，則為了除去過濾器內的顆粒所需要的加熱器耗電量也越多。因而，能夠基於加熱器耗電量算出朝過濾器流入的流入氣體的顆粒量。根據第十一方面的發明，能夠正確地算出直到過濾器內的顆粒被除去為止加熱器所消耗的耗電量。根據第十二方面的發明，能夠高精度地判定過濾器內的顆粒是否已被除去。根據第十三方面的發明，在顆粒過濾器下遊具備氧濃度傳感器。如果顆粒過濾器能夠正常地捕集顆粒的話，則顆粒蓄積在過濾器內，顆粒蓄積的影響應當在該氧濃度傳感器的輸出有所表現。因而，能夠基於該氧濃度傳感器的輸出檢測顆粒過濾器的異常。根據第十四方面的發明，在顆粒過濾器的上遊和下遊分別具備氧濃度傳感器元件。這些氧濃度傳感器元件的輸出差與顆粒過濾器內的顆粒量高精度地對應。能夠基於這些氧濃度傳感器元件的輸出差以高的可靠度檢測顆粒過濾器的異常。根據第十五方面的發明，在第十四方面的發明中，作為氧濃度傳感器使用空燃比傳感器。作為用於檢測廢氣的氧濃度的傳感器，空燃比傳感器具有較高的實際效果。通過利用空燃比傳感器元件，能夠以高的可靠度檢測顆粒過濾器的異常。


圖1是示出本發明的實施方式1所涉及的PM傳感器以及廢氣的PM量檢測裝置的結構的圖。圖2是從箭頭A的方向觀察圖1的結構的圖。圖3是用於對實施方式1所涉及的PM量檢測動作進行說明的時序圖。圖4是在實施方式1中E⑶50所執行的程序的流程圖。圖5是示出Δ Il的值與顆粒量(PM量)之間的相關線的映射的一例的圖。圖6是在本發明的實施方式2中ECU 50所執行的程序的流程圖。圖7是示出本發明的實施方式3所涉及的內燃機的異常檢測裝置的結構的圖。圖8是在實施方式3中E⑶所執行的程序的流程圖。標號說明2...內燃機；10...排氣管；20...分隔件；22J4...空燃比傳感器(A/F傳感器)；30...過濾器；32...加熱器；34...加熱器控制部；50. . . ECU (Electronic Control Unit 電子控制單元)；130. · · DPF0
具體實施例方式實施方式1實施方式1的結構圖1是示出本發明的實施方式1所涉及的PM傳感器以及廢氣的PM量檢測裝置的結構的圖。圖2是從箭頭A的方向觀察圖1的結構的圖。實施方式1所涉及的PM傳感器以及廢氣的PM量檢測裝置適用於車輛用內燃機。實施方式1的PM傳感器以及PM量檢測裝置搭載於內燃機2的排氣管10。內燃機2的氣缸數量、排列方向並無限定。另外，對於圖1的內燃機2，為了方便而簡要地示出。 在排氣管10沿廢氣的流動方向依次安裝有空燃比傳感器22、過濾器30以及空燃比傳感器 M。在以下的說明中，為了簡化，將空燃比傳感器也稱作「 A/F傳感器」。在實施方式1中， 具備圖1所示的分隔件20。分隔件20在圖1的紙面左側和紙面右側分別開口。廢氣從圖 1紙面左側通過分隔件20的內部朝圖1紙面右側流動。過濾器30是小型的微粒捕集用過濾器。過濾器30是將所謂的柴油微粒過濾器 (Diesel particulate filter :DPF)小型化而成的。以下，將顆粒物(Particulate matter PM:粒狀物)也僅稱作「顆粒」或者「PM」。在內燃機2的排氣管10中流動的廢氣的一部分流入過濾器30。過濾器30能夠對流入的廢氣的顆粒進行過濾。伴隨與此，顆粒蓄積在過濾器30內部。結果，過濾器30能夠捕捉並收集顆粒(即能夠捕集顆粒)。過濾器30的材質、具體結構能夠模仿DPF且使其外形比DPF小而形成。過濾器30 的詳細構造並非必須與DPF相同或者相似。如圖2所示，過濾器30的外型尺寸比排氣管10 的內徑小。因此，廢氣中的一部分的氣體流入過濾器30，剩餘的氣體並不流入過濾器30而是直接朝排氣管10下遊流動。A/F傳感器22、M是極限電流式的A/F傳感器。極限電流式的A/F傳感器根據周圍氣氛的氧濃度、換言之被檢測氣體的氧濃度顯示不同的極限電流值。該極限電流值與氧濃度相應地成比例地變化。因此，A/F傳感器22根據過濾器30上遊的廢氣的氧濃度使輸出變化。並且，A/F傳感器M也與過濾器30下遊的廢氣的氧濃度相應地使輸出變化。A/F傳感器22、對具備暴露於被檢測氣體即廢氣的外側電極、暴露於大氣的內側電極、以及由該外側電極以及內側電極夾著的氧離子導電性電解質。氧離子導電性電解質例如優選使用可靠性高的&02。A/F傳感器22、24的具體結構並無特殊限定，因此省略進一步的說明。當發動機起動時，A/F傳感器22、24由內置的加熱器加熱到規定的活性溫度，此後在該活性溫度進行空燃比的感測(sensing)。如圖1所示，過濾器30和A/F傳感器22、24 分開規定距離。過濾器30與A/F傳感器22、24之間的距離是即便A/F傳感器22J4處於活性溫度時過濾器30內的顆粒仍能存在而不會燃燒的程度的距離。過濾器30具備小型的加熱器即加熱器32。加熱器32與加熱器控制部34連接。 能夠利用加熱器32使過濾器30內成為高溫，從而將過濾器30內的顆粒除去。由此，能夠使過濾器30內的顆粒量為零。能夠進行過濾器30的再生(捕集能力的再生)。在實施方式1中，E⑶(電子控制單元)50與A/F傳感器22、24以及加熱器控制部34連接。E⑶50能夠分別取得A/F傳感器22、24的輸出。以下，為了說明的方便，將A/F傳感器22的極限電流值稱作輸出電流值Iu或者輸出Iu，將A/F傳感器M的極限電流值稱作輸出電流值L或者輸出U。並且，在實施方式1中，ECU 50預先存儲用於算出輸出Iu 與輸出L之差的運算處理。以下，也將輸出Iu與輸出L之差稱作Δ込。並且，E⑶50能夠對加熱器控制部34發送控制信號而進行加熱器32的接通截止以及發熱量調節。另外，雖然並未圖示，但在實施方式1中，E⑶50還與位於排氣管10的上遊的內燃機2的進氣量測量用的傳感器(例如進氣壓力傳感器或者空氣流量計)連接。ECU 50能夠基於該傳感器的輸出測量內燃機2的吸入空氣量(ia。在實施方式1中，ECU 50存儲基於該吸入空氣量( 算出廢氣量Gexh的程序。實施方式1的動作實施方式1所涉及的PM檢測原理本申請的發明人重複進行銳意研究，結果想到了一種以往未知的基於新型的檢測原理的顆粒量檢測方法。即，當在過濾器30這樣的小型過濾器中對顆粒進行過濾時，通過該小型過濾器內部的氣體(氧02)的擴散距離變化。過濾器內的顆粒量越多，則通過小型過濾器的氣體的擴散距離越長。與過濾器內的顆粒量增大相應地，能夠通過小型過濾器的化量減少，結果，小型過濾器下遊的氧濃度下降。因而，能夠基於小型過濾器下遊的氧濃度來檢測流入小型過濾器的流入氣體的顆粒量。在上述一系列的現象中，小型過濾器發揮與極限電流式A/F傳感器中的擴散律速層相同的作用。在將極限電流式A/F傳感器配置於小型過濾器的下遊的情況下，氧在小型過濾器與該極限電流式A/F傳感器的擴散律速層的合計的層內的擴散距離與過濾器內的顆粒量的增加相應地增大。結果，與過濾器內的顆粒量的增加相應地，下遊的極限電流式A/ F傳感器的極限電流值降低。當在小型過濾器的上遊和下遊分別配置極限電流式A/F傳感器的情況下，與過濾器內的顆粒量的增加相應地，上遊、下遊的極限電流式A/F傳感器的輸出差增大。因而，能夠基於上遊、下遊的極限電流式A/F傳感器的輸出差來檢測流入小型過濾器的流入氣體的
顆粒量。實施方式1的具體的動作當具有某一空燃比且具有某一顆粒量的廢氣流入過濾器30的情況下，A/F傳感器 22顯示與該空燃比相應的特定輸出。另一方面，如前面所述，A/F傳感器M的輸出根據過濾器30內的顆粒量變化。通過使廢氣持續流入過濾器30，過濾器30內的顆粒量增大。當過濾器30內的顆粒量增大時，A/F傳感器M的周圍氣氛氧濃度降低，L降低。結果，相對於輸出Iu恆定的情況，輸出L降低，因此Δ I,增大。在相同時間、相同廢氣流量的情況下，廢氣所含有的顆粒量越多，則△ L越是大幅地增大。因而，能夠基於Δ I,算出當前流入過濾器30的廢氣的顆粒量。伴隨與此，能夠檢測內燃機2的顆粒產生量。使用圖3對實施方式1的PM量檢測方法進行具體說明。圖3是用於對實施方式1 所涉及的PM量檢測動作進行說明的流程圖。在實施方式1的PM量檢測動作中，反覆進行 A、B、C這三個步驟。在實施方式1中，A/F傳感器22、對在活性溫度保持恆定。
在步驟A中，首先，從ECU 50對加熱器控制部34發送控制信號，進行加熱器32的加熱。藉助加熱器32的加熱，進行過濾器30內的顆粒的除去(燃燒)，使過濾器30內的顆粒暫時變成零。並且，在實施方式1中，為了消除A/F傳感器22與A/F傳感器M之間的輸出的偏差(輸出偏差)，在步驟A中進行輸出零點補正。通過進行該輸出零點補正，△込高精度地顯示與過濾器30內的顆粒量相應的值。在步驟B中，使加熱器32截止。由此，過濾器30的溫度降低，顆粒開始蓄積在過濾器30內。在步驟B中，保持該狀態直到經過規定時間為止，都處於待機狀態。在步驟C中，一旦從步驟B開始經過了規定時間，則E⑶50取得輸出Iu以及輸出 、，算出ΔΙρ基於上述的步驟B —C之間的規定時間(即顆粒捕集期間)、和在該時間流過的廢氣量Gexh的總量，算出每單位時間的顆粒量以及每單位氣體量的顆粒量。在步驟C之後，繼續進行步驟Α。然後，反覆進行步驟Α、B、C，由此，能夠持續地檢測顆粒量。根據實施方式1，在內燃機2的運轉過程中，能夠每隔規定時間(規定循環)持續地進行廢氣的顆粒量的檢測。如以上所說明了的那樣，根據實施方式1，能夠基於A/F傳感器M的輸出變化量 (輸出降低量)即Δ I,檢測流入過濾器30的廢氣的顆粒量。並且，根據實施方式1，能夠在過濾器30上遊側和過濾器30下遊側分別具備A/F傳感器。通過測量A/F傳感器22、24 的差Δ 能夠高精度地檢測過濾器30內的顆粒增加量。結果，能夠以高的精度檢測流入過濾器的流入氣體的顆粒量。並且，根據實施方式1，由於能夠利用加熱器32將過濾器30的顆粒加熱除去，因此能夠反覆進行顆粒量的檢測。過濾器30為小型，即便反覆進行顆粒的加熱除去，加熱器32 的耗電量也小。因此，能夠將對燃料利用率的影響抑制得較少。並且，根據實施方式1，能夠利用A/F傳感器22、Μ檢測廢氣的顆粒量。作為檢測廢氣的氧濃度的傳感器，空燃比傳感器具有高的實用效果。通過利用空燃比傳感器，能夠以高的可靠度檢測廢氣的顆粒量。並且，空燃比傳感器一般在被加熱到規定的活性溫度後的狀態下工作。當過濾器 30的溫度升高到特定溫度(顆粒的燃燒溫度)以上時，顆粒燃燒而不會蓄積在過濾器30 內。對於該點，根據實施方式1，A/F傳感器22、對與過濾器30分開。因而，即便是在A/F 傳感器22、24的溫度處於活性溫度的期間，過濾器30也能夠可靠地保持顆粒。結果，即便是在A/F傳感器22、Μ處於活性溫度的期間，也能夠檢測廢氣的顆粒量。此外，根據實施方式1，A/F傳感器22、24的溫度在活性溫度保持恆定，A/F傳感器22、24的輸出的溫度依賴性少。因此，存在不需要進行輸出的溫度補正、溫度補正用的溫度傳感器的優點。實施方式1的具體的處理以下，使用圖4對實施方式1的廢氣的PM量檢測裝置所進行的具體的處理進行說明。圖4是在實施方式1中ECU 50所執行的程序的流程圖。圖4的程序在內燃機2起動時執行。圖5是示出Δ込的值與顆粒量(PM量)之間的相關線的映射的一例的圖。在圖5 中，關於空燃比=20、25分別記載有相關線。在實施方式1中，在E⑶50中預先存儲有圖 5所示的空燃比=20的相關映射。在圖4所示的程序中，首先，進行A/F傳感器加熱以及加熱器控制(步驟S100)。 在該步驟中，在內燃機2起動之後，對A/F傳感器22、Μ所內置的加熱器進行加熱控制，直到A/F傳感器22J4成為活性為止。同時，也對加熱器32進行控制，過濾器30被加熱到顆
粒燃燒溫度。接著，在作出傳感器活性以及PM燃燒的判定之後，進行A/F傳感器的輸出零點補正(步驟S102)。在該步驟S102中，首先，判定A/F傳感器22、對是否處於活性。傳感器活性判定例如能夠通過A/F傳感器22、24的輸出的誤差是否位於規定範圍內來進行判定。並且，在該步驟S102中，也進行PM燃燒判定。PM燃燒判定是為了判定附著於過濾器30的顆粒是否已完全燃燒而進行的。在實施方式1中，如果基於加熱器32對過濾器30的加熱持續了規定時間的話，則判定為顆粒已完全燃燒。在步驟S102中，進行A/F傳感器的輸出零點補正。A/F傳感器的輸出零點補正是為了消除A/F傳感器22與A/F傳感器M之間的輸出的偏差(輸出偏差)而進行的。該輸出零點補正例如以下述方式進行。首先，以使A/F傳感器22的輸出與A/F傳感器M的輸出一致的方式，導出應當對A/F傳感器M的輸出電流乘上的係數k。用該係數k乘上A/F 傳感器M的輸出電流。由此，每當經過步驟S102的處理時，輸出差就被抵消，從而實現輸出零點補正。接著，加熱器32截止(步驟S104)。當加熱器32截止時，過濾器30的溫度降低， 不久，過濾器30就充分地冷卻到顆粒能夠蓄積於過濾器30內部的溫度。在此之後，顆粒積存在過濾器30內。在加熱器截止之後，E⑶50執行用於判定過濾器30的溫度是否已降低至顆粒能夠蓄積的程度的過濾器溫度判定處理。在該過濾器溫度判定中，例如，可以基於加熱器32 的電阻值與規定值之間的比較來判定過濾器32的溫度是否已變得足夠低。在過濾器32的溫度足夠低的情況下，能夠判定為過濾器30的溫度足夠低。或者，也可以是，在ΔΙ,增大至規定判定量的情況下，判定為過濾器30的溫度足夠低。在認為過濾器溫度判定處理的條件成立的情況下，從該條件成立的時間點開始測量時間。在步驟S104的時間測量開始之後，同時，開始算出累計廢氣量的處理(步驟 S106)。在該步驟中，E⑶50對廢氣量Gexh進行累計。以下，也將Gexh的累計值稱作累計廢氣量 「Gexh_itg」。然後，進行A/F傳感器輸出存儲以及廢氣量存儲(步驟S108)。在該步驟中，存儲當從步驟S104的時間測量開始之後經過了規定時間Ttl時的A/F傳感器22、24的各自的輸出。並且，在存儲有A/F傳感器22、24的輸出的時刻，也存儲廢氣量Gexh。在實施方式1 中，此處存儲的廢氣量Gexh是為了進行A/F傳感器22J4的廢氣壓力依賴性的補正而使用的。根據步驟S104 S108的一系列的處理，在從能夠確認到微粒開始積存於過濾器 30的情況的時間點開始經過規定時間之後，能夠進行A/F傳感器輸出存儲以及廢氣量存儲。另外，也可以是，在步驟S104 108的期間，使內燃機2以規定運轉條件運轉。也可以是，在該規定運轉條件下，在經過規定時間Ttl之後，進行A/F傳感器22、24的輸出存儲以及廢氣量存儲。也可以是，在決定了欲進行PM量檢測的發動機運轉區域的情況下、從檢測精度的觀點出發在微粒產生量增多至某一程度時進行PM量檢測的情況下等，預先確定進行PM量檢測時的運轉條件。
在步驟S108之後，執行Δ1算出處理(步驟S110)。在該步驟中，首先，計算在步驟S108中存儲的輸出值的差。接著，在實施方式1中，與空燃比以及廢氣量Gexh相應地將通過該計算得到的差換算成基準電流值。在實施方式1中，基準電流值是當空燃比=20、廢氣量為lOg/s時的A/F傳感器22、對的輸出電流值。通過該換算，基準得以統一，並算定最終的Δ Ilo其次，執行從相關線算出PM量的處理(步驟S112)。在步驟S112中，參照圖5所示的空燃比=20的相關線所確定的映射來算定與換算後的Δ込相應的PM量。具體而言， 在該處理中，如圖5的映射所示，Δ込越大則所算出的PM量越多。通過上述的步驟SllO以及S112的處理，能夠得到如下的效果。例如，如圖5所示，空燃比=25時得到的差Δ L通過被換算成基準電流值而與空燃比=20時的— 致。PM量與Δ込的關係根據廢氣的空燃比而不同。如圖5所示，當在空燃比為20時得到了 AIu的情況下，確定與該AIu相應的PM量。另一方面，當在空燃比為25時得到了 Δ、 的情況下，儘管ΔΙ,2是比Δ Iu大的值，但作為PM量是與空燃比=20時的AIu相同的值。 在實施方式1中，通過步驟SllO的換算處理，在不同的廢氣空燃比得到的A/F傳感器22、 24的輸出差被換算成與空燃比=20相應的值。在進行了該換算後的基礎上，參照空燃比 =20的相關線所確定的映射。由此，即便是在空燃比時時刻刻都在變化的狀況下，也能夠基於A/F傳感器22、24的輸出高精度地檢測PM量。接著，算出與廢氣量相應的PM量(步驟S114)。在該步驟中，基於在步驟S108中存儲的累計廢氣量Gexh_itg和規定時間Ttl算出每單位時間的顆粒量以及每單位氣體量的顆粒量。由此，能夠進行廢氣中的顆粒的量化的評價。接著，加熱器32再次進行加熱，過濾器30內的顆粒被除去(步驟S116)。然後，處理返回步驟S102，反覆執行步驟S102以後的處理。根據以上的處理，能夠檢測廢氣的顆粒量。另外，存儲於E⑶50的用於確定Δ込與PM量之間的關係的映射也可以是針對20、 25以及除此以外的多個空燃比確定了相關線的所謂的多維映射。由此，無需進行步驟SllO 的朝向基準電流值的換算，可以直接參照各空燃比的相關線算出PM量。並且，在實施方式 1中，E⑶50基於吸入空氣量( 算出廢氣量Gexh。因此，也可以代替累計廢氣量Gexh_itg 而使用吸入空氣量( 的累計值。另外，在上述的實施方式1中，過濾器30相當於上述第一方面的發明中的「過濾器」，加熱器32相當於上述第一方面的發明中的「加熱器」，A/F傳感器M相當於上述第一方面中的「氧濃度傳感器元件」。並且，在實施方式1中，A/F傳感器22相當於上述第二方面的發明中的「氧濃度傳感器元件」。另外，在上述的實施方式1中，過濾器30相當於上述第五方面的發明中的「過濾器」，空燃比傳感器M相當於上述第五方面的發明中的「氧濃度傳感器元件」，加熱器32相當於上述第五方面的發明中的「加熱器」。並且，在實施方式1中，在圖4的程序中，E⑶50通過執行步驟SlOO或者步驟S116的處理而實現上述第五方面的發明中的「加熱控制單元」， E⑶50通過執行步驟S104的處理而實現上述第五方面的發明中的「溫度降低控制單元」， E⑶50通過執行步驟S108的處理而實現上述第五方面的發明中的「取得單元」，E⑶50通過執行步驟SllO S114的處理而實現上述第五方面的發明中的「算出單元」。
並且，在實施方式1中，規定時間Ttl相當於上述第六方面的發明中的「規定時間」， 累計廢氣量Gexh_itg相當於上述第六方面的發明中的「累計值」。並且，在實施方式1中，在圖4的程序中，E⑶50通過執行步驟S102的處理而實現上述第九方面的發明中的「校正單元」。實施方式1的變形例第一變形例在實施方式1中，A/F傳感器22、24是極限電流式的空燃比傳感器。然而，本發明並不局限於此。如前面所述，與過濾器30內的顆粒量增大相應地，能夠通過小型過濾器的 O2量減少，結果，過濾器30下遊的氧濃度降低。在實施方式1中，利用該現象，基於過濾器 30下遊的氧濃度來檢測流入過濾器30的流入氣體的顆粒量。因此，也可以代替A/F傳感器22、M而使用極限電流式以外的其他方式的空燃比傳感器，例如可以使用所謂的雙元件空燃比傳感器。並且，也可以代替A/F傳感器22、M而使用空燃比傳感器以外的、能夠實時地測量氣體的氧濃度的氧濃度傳感器。第二變形例在實施方式1中，在過濾器30的上遊和下遊各設置有1個A/F傳感器。然而，本發明並不局限於此。如前面所述，與過濾器30內的顆粒量增大相應地，能夠通過小型過濾器的A量減少，結果，過濾器30下遊的氧濃度降低。因而，也可以僅在過濾器30下遊設置 A/F傳感器，代替Δ I,而使用該A/F傳感器的輸出降低量(以下稱作ΔΙω)。但是，當僅在過濾器下遊設置A/F傳感器或氧濃度傳感器的情況下，無法利用傳感器感知過濾器30上遊的廢氣的氧濃度。在該情況下，例如能夠將基於內燃機2的運轉條件算出的空燃比或者氧濃度與過濾器下遊的A/F傳感器、氧濃度傳感器的輸出之差作為Δ込。第三變形例在實施方式1中，A/F傳感器22、24、過濾器30以及加熱器32分別是單體的部件， 通過組合而構成上述第一方面的發明所涉及的「ΡΜ傳感器」。然而，本發明並不局限於此， 也可以製作使A/F傳感器22、24的元件部、過濾器30以及加熱器32的功能集約(一體化) 了的1個PM傳感器。具體地說，在具備廢氣的流入口和廢氣的流出口的PM傳感器用殼體內設置有用於對PM進行過濾的過濾器。此外，在該過濾器上遊以及下遊分別設置空燃比傳感器元件部或者氧濃度傳感器元件部。用於對過濾器進行加熱的加熱器也被內置。根據以上所述，能夠提供具備廢氣的流入口以及流出口，且內置有過濾器、氧濃度傳感器元件部以及加熱器的PM傳感器。當將該PM傳感器配置於排氣通路的情況下，廢氣的一部分被提取並經由流入口流入PM傳感器用殼體內部。從流入口流入的廢氣在通過過濾器之後從流出口再次流出到排氣通路內。在該結構中，通過以與實施方式1的Δ I,同樣的方式對過濾器上遊和下遊的氧濃度傳感器元件部的輸出差進行處理，能夠檢測廢氣的顆粒量。根據本實施例所涉及的一體化了的PM傳感器，與實施方式1的結構相比能夠縮小廢氣流量、空燃比的影響，因此能夠進行高精度的PM量檢測而不會受到廢氣流量、空燃比的影響。當進行上述的一體化的情況下，優選以即便空燃比傳感器元件的溫度處於活性溫度的期間過濾器也能夠保持顆粒的方式充分地確保過濾器周圍的絕熱。另外，如在上述的第二變形例中所述的那樣，也可以僅在過濾器下遊設置空燃比傳感器元件部或者氧濃度傳感器元件部。第四變形例另外，在實施方式1中，能夠進行如下的計算過程的變形。首先，ECU 50預先存儲 Ili的值或L的值與氧濃度之間的映射(第一映射)。並且，使E⑶50也預先存儲有用於確定過濾器30的上遊和下遊的氧濃度差八02與？11量之間的關係的相關線的映射(第二映射)。該第二映射能夠以氧濃度差Δ O2越大則PM量越多的方式確定。當在步驟S108中 E⑶50取得Iu或L之後，按照上述第一映射算出與Iu或L的值相應的氧濃度值。接著，基於該氧濃度值的差按照上述第二映射算出PM量。也可以利用這種計算過程代替步驟 S110、S112 的處理。實施方式2實施方式2的結構實施方式2的PM量檢測裝置具有對實施方式1的結構增加了用於測量加熱器32 的電力消耗的迴路的結構。該迴路的具體結構並無特殊限定，使用具備用於測量加熱器32 的電流以及施加電壓的電流傳感器以及電壓傳感器的迴路即可。除了該點之外，實施方式 1、2的硬體結構相同，因此，為了說明的簡化，並未圖示實施方式2的硬體結構。在上述結構中，實施方式2的PM量檢測裝置通過使E⑶50執行圖6的程序來實現。在以下的說明中，將加熱器32的電力消耗稱作「IV』。並且，將按時間對加熱器32 的電力消耗I3h進行積分而得到的量、即加熱器32的耗電量稱作「WH」。實施方式2的動作廢氣中的顆粒量越多，則單位時間內過濾器30所捕集的顆粒量更多。過濾器30內的顆粒量越多，則為了除去過濾器30內的顆粒量所需要的加熱器32的耗電量也越多。因此，在實施方式2中，基於加熱器32的耗電量算出流入過濾器30的流入氣體的顆粒量。實施方式2的具體的處理以下，使用圖6對實施方式2所涉及的廢氣的PM量檢測裝置所進行的具體的處理進行說明。圖6是在本發明的實施方式2中ECU 50所執行的程序的流程圖。在實施方式 2中，在ECU 50中預先存儲有Wh與PM量之間的相關線的映射。該映射與實施方式1的圖 5的映射相同以Wh越大則PM量越多的方式確定。在圖6的程序中，首先，執行在實施方式1中敘述過的步驟S100。接著，進行Iu、I『Gexh的存儲以及Δ L的算出(步驟S208)。在實施方式2中， ECU 50具備以規定周期(例如每8毫秒)反覆存儲(採樣)A/F傳感器22、24的輸出Iu、 Iu的逐次存儲處理。並且，在實施方式2中，E⑶50具備在與輸出Iu、L的存儲相同的時刻存儲廢氣量Gexh的貯存存儲處理。在步驟S208中，基於這些逐次存儲處理的存儲值 Iu、lL2、Gexh反覆進行步驟S108、S110的Δ I1算出處理。在實施方式2中，ECU 50在步驟 S208以後繼續執行上述處理，Δ I,被逐次更新成最新的值。接著，執行在實施方式1中已經敘述過的步驟S104，加熱器截止。然後，與顆粒積存於過濾器30內的情況相應地，逐次算出的Δ I,的值逐漸變大。接著，在ΔΙ,達到規定值之後，開始進行時間計數(步驟S213)。通過執行該步驟， 當在過濾器30內積存有規定的程度的顆粒的階段開始進行時間計數。由此，當在顆粒被可靠地捕集在過濾器30內的狀況下，能夠前進至以後的處理。結果，能夠確保PM量算出的推定精度，並且能夠實現未捕集顆粒的條件下的加熱器耗電量的降低。接著，當從在步驟S213中開始計數後的時間達到規定時間(以下稱作「V』之後， 加熱器接通(步驟S214)。在加熱器32被接通之後，以規定振幅P。且以規定的佔空比 對加熱器32賦予電力。此時，加熱器32以至少能夠將過濾器30加熱到顆粒燃燒開始溫度以上的溫度的方式被控制。並且，在實施方式2中，在加熱器32被接通之後對時間進行計數。在步驟S214中的加熱器32的控制開始之後，利用加熱器32對過濾器30進行加熱，過濾器30內的顆粒燃燒而被除去。伴隨與此，Δ I,的值逐漸變小。然後，計算直到Δ I,變成零為止的耗電量(步驟S216)。在實施方式2中，首先， 在加熱器32被接通之後，進行Δ I,是否已變成零的判定處理。在ΔΙ, = 0的時刻停止時間的計數，得到從加熱器32的接通時刻到ΔΙ^變成零為止的時間ΤΗ。接著，進行基於該時間Th和上述的Ptl以及佔空比 計算耗電量Wh的計算處理(具體地說例如是ThXPciXA = Wh的乘法運算)。計算出的耗電量Wh被看做是為了除去過濾器30內的顆粒而加熱器32所消耗的電量。接著，算出與廢氣量相應的PM量(步驟S218)。在該步驟中，首先，參照ECU 50 所存儲的Wh與PM量的相關線的映射算出與Wh相應的PM量。然後，與實施方式1同樣，基於累計廢氣量Gexh_itg和規定時間Ttl算出每單位時間的顆粒量以及每單位氣體量的顆粒量。然後，加熱器32再次被加熱，從而過濾器30內的顆粒被除去(步驟S220)。然後， 處理返回步驟S208，反覆執行步驟S208以後的處理。根據以上的處理，能夠檢測廢氣的顆粒量。另外，在上述的實施方式2中，過濾器30相當於上述第十方面的發明中的「過濾器」，加熱器32相當於上述第十方面的發明中的「加熱器」。並且，在實施方式2中，在圖6 的程序中，E⑶50通過執行步驟S212的處理而實現上述第十方面的發明中的「溫度降低控制」，E⑶50通過執行步驟S213以及S214的處理而實現上述第十方面的發明中的「加熱控制單元」，E⑶50通過執行步驟S216的處理而實現上述第十方面的發明中的「電量檢測單元」，E⑶50通過執行步驟S220的處理而實現上述第十方面的發明中的「算出單元」。並且，在實施方式2中，在圖6的程序的步驟S216中，E⑶50通過執行Δ L是否為零的判定處理而實現上述第十一方面的發明中的「判定單元」，E⑶50通過執行基於時間 Th和上述的Ptl以及佔空比Dh來計算耗電量Wh的計算處理而實現上述第十一方面的發明中的「電量算出單元」。並且，在實施方式2中並未圖示硬體結構，但是，A/F傳感器22相當於上述第十二方面的發明中的「上遊側氧濃度傳感器」，未圖示的A/F傳感器M相當於上述第十二方面的發明中的「下遊側氧濃度傳感器」。實施方式2的變形例在實施方式2的具體的處理中，在步驟S214中，存儲經過了規定時間T1時的A/F 傳感器22、24的輸出。然而，本發明並不局限於此，也可以代替規定時間T1,在當累計廢氣量Gexhjtg達到規定量時ECU 50存儲A/F傳感器22、24的輸出。加熱器32的控制並非必須是步驟S214那樣的佔空控制。例如，也可以是，以使加熱器32的電阻值(加熱器32的溫度)顯示規定值的方式對加熱器32賦予電力。在該情況下，可以監測加熱器32的消耗電力等而計算耗電量。在實施方式2中，能夠舉出如下的變形例。在該變形例中，從步驟S212的加熱器截止開始，若此後已經過了規定時間(或者廢氣累計量已達到規定量)，則執行步驟S214的加熱器截止以後的處理。即，在該變形例中，刪除了步驟S213中的Δ I,的規定值比較。並且，也可以將在實施方式1中敘述過的變形例組合於實施方式2。實施方式3實施方式3的結構圖7是示出本發明的實施方式3所涉及的內燃機的異常檢測裝置的結構的圖。實施方式3的異常檢測裝置能夠檢測設置於排氣管10的柴油微粒過濾器(DPF) 130的異常。 該異常檢測裝置能夠使用車輛搭載時的0BD(0n-bOard diagnosis 車載診斷)。在實施方式3中，假設內燃機2是柴油發動機，且具備用於使DPF 130再生的加熱機構(省略圖示)。E⑶50能夠對加熱機構進行控制而使DPF 130再生。DPF再生用的加熱機構已經公知有各種結構。因此並不進行詳細的說明，例如可以利用所謂的後噴射(post injection)對DPF 130進行加熱。具體地說，可以使內燃機2的排氣通路具備排氣系統燃料添加閥。排氣系統燃料添加閥是為了對在排氣通路流動的廢氣添加燃料而具備的。通過在適當的時刻利用排氣系統燃料添加閥添加燃料，能夠使DPF 130 再生。並且，也可以進行所謂的後噴射而進行燃料添加。並且，也可以在DPF 130安裝加熱器，利用該加熱器對DPF 130進行加熱。如圖7所示，與實施方式1的過濾器30的情況同樣，在DPF 130的上遊和下遊具備A/F傳感器22、24。在DPF 130中，與過濾器30同樣，與顆粒量增加相應地而增大。 如果DPF 130能夠正常地捕集顆粒的話，則顆粒蓄積在DPF 130內，顆粒蓄積的影響應當能夠表現於ΔΙ」因而，能夠基於Δ Il檢測DPF 130的異常。實施方式3的具體的處理圖8是在實施方式3中ECU 50所執行的程序的流程圖。圖8的程序在內燃機2 起動時執行。在以下的說明中，對於與上述的實施方式1、2的內容重複的點，適當地省略或者簡化說明。在圖8的程序中，首先，與實施方式1的步驟SlOO同樣，進行用於使A/F傳感器活性化的加熱(步驟S300)。接著，執行DPF再生控制(步驟S3(^)。在該步驟中，E⑶50對已經敘述過的加熱機構進行控制，DPF 130內的顆粒被除去。接著，與實施方式1同樣，執行步驟S102、S106、S108、SllO0由此，依次執行A/F 傳感器的活性判定處理、DPF 130內的PM燃燒判定處理、A/F傳感器的輸出零點補正處理、 累計廢氣量Gexhjtg的算出處理以及Δ Il的算出處理。接著，算出PM量(步驟S304)。在該步驟中，與實施方式1的步驟S112的處理同樣，基於Δ込按照相關線算出PM量。在實施方式3中，也預先製作如圖5所示的相關線的映射，該映射被存儲於ECU 50。接著，判定PM量是否在規定值以下(步驟S306)。如已經敘述過的那樣，如果DPF 130能夠正常地捕集顆粒的話，則顆粒應當蓄積在DPF 130內。與該預想相反，當顯示DPF 130內的PM量在規定值以下的情況下，考慮DPF 130產生某種異常。因此，在實施方式3中，進行PM量是否在規定值以下的判定。在該條件為否定的情況下，判斷為DPF 130能夠正常地捕集顆粒，結束此次的程序。在步驟S306的條件成立的情況下，判定為DPF 130存在異常(步驟S308)。在實施方式3的異常檢測裝置用於OBD的情況下，例如通過使警告燈點亮而對駕駛者進行警告。根據以上的處理，能夠進行顆粒過濾器的異常檢測。 另外，在實施方式3中，在根據Δ込算出PM量的基礎上，進行基於該PM量與規定值之間的比較的判定。然而，本發明並不局限於此。也可以並不換算成PM量，而使通過將 Δ Il與規定值進行比較來進行比較判定。另外，在上述的實施方式3中，DPF 130相當於上述第十三方面的發明中的「顆粒過濾器」，A/F傳感器M相當於上述第十三方面的發明中的「氧濃度傳感器」。並且，在實施方式3中，E⑶50通過執行圖8的程序的步驟S302的處理而實現上述第十三方面的發明中的「加熱單元」，ECU 50通過執行圖8的程序的步驟S110、S304、S306以及S308的處理而實現上述第十三方面的發明中的「檢測單元」。並且，在上述的實施方式3中，A/F傳感器22相當於上述第十四方面的發明中的 「氧濃度傳感器」。
權利要求
1.一種PM傳感器，其特徵在於， 所述PM傳感器具備流入口，提取內燃機的排氣通路的氣體中的一部分而使其流入所述流入口 ； 過濾器，該過濾器用於過濾流入所述流入口的氣體中的顆粒物(Particulate matter PM)；加熱器，該加熱器安裝於所述過濾器，能夠使所述過濾器的溫度變化； 流出口，使通過所述過濾器後的氣體朝所述排氣通路流出；以及配置在所述流出口側的氧濃度傳感器元件，該氧濃度傳感器元件根據通過所述過濾器後的氣體的氧濃度使輸出變化。
2.根據權利要求1所述的PM傳感器，其特徵在於，所述PM傳感器還具備配置在所述流入口與所述過濾器之間的氧濃度傳感器元件，該氧濃度傳感器元件根據從所述流入口流入的氣體的氧濃度使輸出變化。
3.根據權利要求2所述的PM傳感器，其特徵在於，所述流出口側的所述氧濃度傳感器元件以及所述流入口側的所述氧濃度傳感器元件是空燃比傳感器元件。
4.根據權利要求3所述的PM傳感器，其特徵在於，所述空燃比傳感器元件具備加熱器，在所述空燃比傳感器元件工作時，利用該加熱器將所述空燃比傳感器元件加熱到規定溫度，所述過濾器與所述空燃比傳感器元件分開，以便當所述空燃比傳感器元件的溫度為所述規定溫度時，所述過濾器的溫度成為所述過濾器內的顆粒物不會被除去的程度的溫度。
5.一種廢氣的PM量檢測裝置，其特徵在於， 所述廢氣的PM量檢測裝置具備過濾器，該過濾器設置於內燃機的排氣通路，用於過濾在所述排氣通路內流動的廢氣中的顆粒物(Particulate matter :PM)；在所述排氣通路內配置在所述過濾器的下遊的氧濃度傳感器元件，該氧濃度傳感器元件根據通過所述過濾器後的氣體的氧濃度使輸出變化； 加熱器，該加熱器安裝於所述過濾器；加熱控制單元，該加熱控制單元對所述加熱器進行控制，以使所述過濾器被加熱直到所述過濾器內的顆粒物被除去為止；溫度降低控制單元，在所述加熱控制單元的所述控制之後，該溫度降低控制單元對所述加熱器進行控制，以使所述過濾器的溫度成為所述過濾器內的顆粒物不會被除去的溫度以下的溫度；取得單元，在所述過濾器的溫度成為所述溫度以下的溫度之後，所述取得單元取得所述氧濃度傳感器元件的輸出；以及算出單元，該算出單元基於利用所述取得單元取得的所述輸出來算出所述廢氣的顆粒物量。
6.根據權利要求5所述的廢氣的PM量檢測裝置，其特徵在於，在所述過濾器的溫度成為所述溫度以下的溫度之後，當經過了規定時間時，所述取得單元取得所述氧濃度傳感器元件的輸出，所述廢氣的PM量檢測裝置具備算出在所述過濾器的溫度成為所述溫度以下的溫度之後、直到所述取得單元取得所述輸出的時刻為止流入所述過濾器的廢氣量的累計值的單元，所述算出單元基於利用所述取得單元取得的所述輸出、所述規定時間以及所述累計值，算出每單位時間的所述廢氣的顆粒物量以及每單位體積的所述廢氣的顆粒物量。
7.根據權利要求5或6所述的廢氣的PM量檢測裝置，其特徵在於，所述廢氣的PM量檢測裝置還具備配置在所述排氣通路內的所述過濾器的上遊的氧濃度傳感器元件，該氧濃度傳感器元件能夠根據流入所述過濾器的廢氣的氧濃度使輸出變化，所述算出單元基於所述過濾器上遊側的所述氧濃度傳感器元件的輸出與所述過濾器下遊側的所述氧濃度傳感器元件的輸出之差來算出所述廢氣的顆粒物量。
8.根據權利要求7所述的廢氣的PM量檢測裝置，其特徵在於，所述過濾器下遊側的所述氧濃度傳感器元件以及所述過濾器上遊側的所述氧濃度傳感器元件是空燃比傳感器元件。
9.根據權利要求8所述的廢氣的PM量檢測裝置，其特徵在於，所述廢氣的PM量檢測裝置還具備校正單元，該校正單元用於校正所述過濾器下遊側的所述空燃比傳感器與所述過濾器上遊側的所述空燃比傳感器之間的輸出偏差。
10.一種廢氣的PM量檢測裝置，其特徵在於， 所述廢氣的PM量檢測裝置具備過濾器，該過濾器設置於內燃機的排氣通路，用於過濾在所述排氣通路流動內的廢氣中的顆粒物(Particulate matter :PM)； 加熱器，該加熱器安裝於所述過濾器；溫度降低控制單元，該溫度降低控制單元對所述加熱器進行控制，以使所述過濾器的溫度成為所述過濾器內的顆粒物不會被除去的溫度以下的溫度；加熱控制單元，該加熱控制單元對所述加熱器進行控制，以使在從通過所述溫度降低控制單元的所述控制使所述過濾器的溫度成為所述溫度以下的溫度時開始經過規定時間之後，所述過濾器的溫度成為所述過濾器內的顆粒物會被除去的溫度以上的溫度；電量檢測單元，該電量檢測單元用於檢測當所述加熱控制單元進行所述控制時為了除去所述過濾器內的顆粒物而所述加熱器所消耗的耗電量；以及算出單元，該算出單元基於利用所述電量檢測單元檢測到的所述耗電量來算出所述廢氣的顆粒物量。
11.根據權利要求10所述的廢氣的PM量檢測裝置，其特徵在於， 所述電量檢測單元包括判定單元，該判定單元用於判定在所述加熱控制單元的所述控制開始之後所述過濾器內的顆粒物是否已被除去；電量算出單元，該電量算出單元用於算出從所述加熱控制單元的所述控制開始之後到判定為所述過濾器內的顆粒物已被除去為止期間的、所述加熱器的耗電量；以及基於所述電量算出單元所算出的所述耗電量來算出為了除去所述過濾器內的顆粒物而所述加熱器所消耗的所述耗電量的單元。
12.根據權利要求11所述的廢氣的PM量檢測裝置，其特徵在於， 所述廢氣的PM量檢測裝置具備上遊側氧濃度傳感器，該上遊側氧濃度傳感器配置在所述排氣通路內的所述過濾器的上遊，根據流入所述過濾器的氣體的氧濃度使輸出變化；以及下遊側氧濃度傳感器，該下遊側氧濃度傳感器配置在所述排氣通路內的所述過濾器的下遊，根據從所述過濾器流出的氣體的氧濃度使輸出變化，所述判定單元基於所述上遊側氧濃度傳感器的輸出與所述下遊側氧濃度傳感器的輸出之差來判定所述過濾器內的顆粒物是否已被除去。
13.一種內燃機的異常檢測裝置，其特徵在於， 所述內燃機的異常檢測裝置具備配置在設置於內燃機的排氣通路的顆粒過濾器的下遊的氧濃度傳感器，該氧濃度傳感器根據從所述顆粒過濾器流出的氣體的氧濃度使輸出變化；加熱單元，該加熱單元對所述顆粒過濾器進行加熱，以使所述顆粒過濾器再生；以及檢測單元，該檢測單元基於所述顆粒過濾器的所述再生後的、所述下遊的所述氧濃度傳感器的輸出來檢測所述顆粒過濾器的異常。
14.根據權利要求13所述的內燃機的異常檢測裝置，其特徵在於，所述內燃機的異常檢測裝置還具備配置在所述顆粒過濾器的上遊的氧濃度傳感器，該氧濃度傳感器根據廢氣的氧濃度使輸出變化，所述檢測單元基於所述下遊的所述氧濃度傳感器的輸出相對於所述上遊的所述氧濃度傳感器的輸出之差來檢測所述顆粒過濾器的異常。
15.根據權利要求14所述的內燃機的異常檢測裝置，其特徵在於，配置在所述顆粒過濾器的所述上遊的所述氧濃度傳感器和配置在所述顆粒過濾器的所述下遊的所述氧濃度傳感器都是空燃比傳感器。
全文摘要
本發明的目的在於提供能夠檢測顆粒量的PM傳感器、廢氣的PM量檢測裝置。本發明的另一目的在於提供能夠進行顆粒過濾器的異常檢測的內燃機的異常檢測裝置。PM傳感器以及PM量檢測裝置搭載於內燃機(2)的排氣管(10)。在排氣管(10)中，沿廢氣的流動方向依次安裝有空燃比傳感器(22)、過濾器(30)、以及空燃比傳感器(24)。過濾器(30)是小型的微粒捕集用過濾器。ECU 50能夠分別取得A/F傳感器(22、24)的輸出。ECU(50)具有算出輸出IL1和IL2之差ΔIL的功能。能夠基於ΔIL算出當前流入過濾器(30)的廢氣的顆粒物量。
文檔編號G01N15/06GK102414551SQ20098015894
公開日2012年4月11日 申請日期2009年4月27日 優先權日2009年4月27日
發明者青木圭一郎 申請人:豐田自動車株式會社