过滤器的故障检测装置、颗粒状物质检测装置的制作方法

本发明涉及对从内燃机排出的废气中的颗粒状物质进行捕集的过滤器的故障检测装置、以及对废气中的颗粒状物质的量进行检测的颗粒状物质检测装置。

背景技术：

以往，具有对从内燃机排出的废气中的颗粒状物质(particulatematter，pm)的量进行检测的装置的提案(例如参照专利文献1)。在专利文献1中，公开了使用排气温度、传感器的温度或排气流量对输出与废气中的颗粒状物质的量相应的值的电阻式的传感器的输出值进行校正。据此，能够不受温度或排气流量对传感器的输出值的影响地检测高精度的颗粒状物质的量。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5240679号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

然而，根据本发明人们调查的结果可知，传感器的输出值还会因从内燃机排出的颗粒状物质的粒径而大幅度变化。在专利文献1中，由于未考虑到颗粒状物质的粒径，因此不能抑制该粒径所导致的输出值的偏差。另外，在捕集颗粒状物质的过滤器的下游配置传感器、并基于该传感器的输出值与阈值的比较进行过滤器故障的诊断的情况下，若传感器的输出值具有偏差，则该诊断结果也将会偏离。

本发明鉴于上述问题而完成，课题在于提供一种能够抑制颗粒状物质的粒径所导致的过滤器故障的诊断结果的偏差的过滤器的故障检测装置、以及能够抑制粒径所导致的传感器的输出值的偏差的颗粒状物质检测装置。

为了解决上述课题，本发明的过滤器的故障检测装置特征在于，具备：过滤器(4)，设置在内燃机(2)的排气通路(3)上，对废气中的颗粒状物质进行捕集；传感器(5)，设置在上述排气通路的比上述过滤器靠下游的位置，输出与废气中的颗粒状物质的量相应的值；粒径推断部(s4～s8、s24～s28、s44～s48、s64～s69、s85～s90、s104～s109、s125～s130、s144～s149、s165～s170、61)，对废气中的颗粒状物质的平均粒径进行推断；故障判定部(s2、s3、s10～s12、s22、s23、s30～s32、s42、s43、s50～s52、s62、s63、s71～s73、s82、s83、s92～s94、s102、s103、s111～s113、s122、s123、s132～s134、s142、s143、s151～s153、s162、s163、s172～s174)，基于上述传感器的输出值与阈值的比较，判定上述过滤器有无故障；以及校正部(s9、s29、s49、s70、s91、s110、s131、s150、s171)，进行传感器输出校正和阈值校正中的至少一个校正，在上述传感器输出校正中，对上述传感器的输出值进行校正，以使得上述传感器的输出值成为表示上述粒径推断部所推断的上述平均粒径越小、则颗粒状物质的量越多的值，在上述阈值校正中，对上述阈值进行校正，以使得上述阈值成为表示上述平均粒径越小、则颗粒状物质的量越少的值。

根据本发明人们所进行的调查，在从内燃机排出了相同量的颗粒状物质的情况下，存在颗粒状物质的平均粒径越小、传感器的输出值越小的趋势。本发明基于该调查结果而完成，推断颗粒状物质的平均粒径，并根据该平均粒径进行传感器的输出值的校正(传感器输出校正)和阈值的校正(阈值校正)中的至少一方。在传感器输出校正中，对传感器的输出值进行校正，以使得传感器的输出值成为表示平均粒径越小、则颗粒状物质的量越多的值，因此能够使平均粒径较小时的输出值接近平均粒径较大时的输出值。换句话说，能够抑制粒径所导致的输出值的偏差。另外，在阈值校正中，对阈值进行校正，以使得阈值成为表示平均粒径越小、则颗粒状物质的量越少的值。换句话说，向与传感器的输出值因粒径而偏离的方向相同的方向对阈值进行校正。其结果，在传感器的输出值与阈值的比较中能够抑制粒径的影响。这样，在本发明中，由于在进行了传感器输出校正与阈值校正中的至少一方的基础上进行过滤器的故障判定，因此能够抑制颗粒状物质的粒径所导致的过滤器故障的诊断结果的偏差。

另外，本发明的颗粒状物质检测装置的特征在于，具备：传感器(5)，设置在内燃机(2)的排气通路(3)上，输出与废气中的颗粒状物质的量相应的值；

粒径推断部(s4～s8、s44～s48、s64～s69、s85～s90、s144～s149、s165～s170、61)，对废气中的颗粒状物质的平均粒径进行推断；以及校正部(s9、s49、s70、s91、s150、s171)，对上述传感器的输出值进行校正，以使得上述传感器的输出值成为表示上述粒径推断部所推断的上述平均粒径越小、则颗粒状物质的量越多的值。

据此，由于对传感器的输出值进行校正，以使得传感器的输出值成为表示平均粒径越小、则颗粒状物质的量越多的值，因此能够使平均粒径较小时的输出值接近平均粒径较大时的输出值。换句话说，能够抑制粒径所导致的输出值的偏差。

附图说明

图1是应用了本申请发明的过滤器的故障检测装置以及颗粒状物质检测装置的发动机系统的构成图。

图2是示意地表示在图1中使用的pm传感器的构造的图。

图3示出在图1中使用的pm传感器内的传感器元件中的一对对置电极附近的情况，并且是说明pm传感器对pm量进行检测的检测原理的图。

图4是表示pm传感器的输出相对于捕集时间的变化的图。

图5是pm的平均粒径与pm传感器的输出的关系的实验结果的图。

图6是第1实施方式的故障判定处理的流程图。

图7是表示pm传感器的加热前后的传感器输出相对于捕集时间的变化的图。

图8是表示第1～第3实施方式中的输出变化率与平均粒径的关系的图。

图9是表示平均粒径与传感器输出的校正系数的关系的图。

图10是第2实施方式的故障判定处理的流程图。

图11是表示平均粒径与阈值的校正系数的关系的图。

图12是第3实施方式的故障判定处理的流程图。

图13是第4实施方式的故障判定处理的流程图。

图14是在上段表示元件温度相对于从pm的捕集开始起的经过时间的变化、在下段表示传感器输出的变化的图，并且是说明在第4～第11实施方式中使用的传感器元件的加热控制以及该加热控制下的传感器输出的变化的图。

图15是表示相等的pm平均粒径下的pm传感器相对于第1温度的输出变化率的图。

图16是表示sof挥发但soot不燃烧的第1温度下的传感器输出值e1与soot燃烧的第2温度下的传感器输出值e2之间的变化率与pm的平均粒径的关系的图。

图17是第5实施方式的故障判定处理的流程图。

图18是第6实施方式的故障判定处理的流程图。

图19是第7实施方式的故障判定处理的流程图。

图20是第8实施方式的故障判定处理的流程图。

图21是第9实施方式的故障判定处理的流程图。

图22是第10实施方式的故障判定处理的流程图。

图23是第11实施方式的故障判定处理的流程图。

图24是表示在沿长度方向延伸的表面形成有对置电极的传感器元件的图。

图25是表示在长度方向的一端侧的面形成有对置电极的传感器元件的图。

图26是表示图25中所示的传感器元件配置于筒状罩内的pm传感器的图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的各实施方式的过滤器的故障检测装置以及颗粒状物质检测装置。(第1实施方式)图1示出应用了本发明的过滤器的故障检测装置以及颗粒状物质检测装置的车辆的发动机系统1的构成图。如图1所示，发动机系统1具备作为内燃机的柴油发动机2(以下，简称为发动机)。在该发动机2中设有向燃烧室内喷射燃料的喷射器。发动机2通过使从该喷射器喷射的燃料在燃烧室中自点火，产生用于驱动车辆的动力。

在发动机2的排气通路3设置有作为本发明的过滤器的柴油颗粒过滤器(dpf)4。dpf4是公知构造的陶瓷制过滤器，例如通过将堇青石等耐热性陶瓷成形为蜂窝构造、并将成为气体流路的多个单元以入口侧或者出口侧互不相同的方式封闭而构成。从发动机2排出的废气一边通过dpf4的多孔性的隔壁一边流向下游，这期间，废气所包含的pm(particulatematter，颗粒状物质)被捕集而逐渐堆积。

在排气通路3的比dpf4靠下游设有检测废气中的pm量的、作为本发明的传感器的电阻式的pm传感器5。这里，图2是示意地表示pm传感器5的构造的图。如图2所示，pm传感器5具备内部被设为中空的例如金属制的筒状罩51(以下称作罩51)与配置于该罩51内的传感器元件52。在罩51形成有多个孔511，流经排气通路3的废气的一部分能够从这些孔511进入到罩51内。另外，在罩51形成有用于将进入到罩51内的废气排出的排出孔512。此外，在图2中，示出了排出孔512形成于罩51的前端的例子。

传感器元件52由陶瓷等绝缘体基板构成。在传感器元件52(绝缘体基板)的一个面设有相互分离、并且对置的一对对置电极53。此外，图3是说明pm传感器5对pm量进行检测的检测原理的图，并示出了一对对置电极53附近的pm附着的情况。如图3所示，在传感器元件52连接有基于后述的控制单元6的指令向一对对置电极53间施加规定的直流电压的电压施加电路55。进入到罩51内的废气中的pm的一部分因自身所具有的粘性而捕集(附着)于传感器元件52。未被传感器元件52捕集的pm从排出孔512排出。

另外，若利用电压施加电路55向对置电极53间施加电压，则各对置电极53分别带正、负电。由此，使通过对置电极53的附近的pm带电，促进了其向传感器元件52的捕集。以下，将通过向对置电极53间施加电压而向传感器元件52进行的pm捕集称作静电捕集。

若说明pm传感器5的输出特性，pm传感器5利用对置电极53间的电阻根据被传感器元件52捕集的pm的量变化这一点，产生与被传感器元件52捕集的pm量相应的输出。换句话说，pm传感器5将与对置电极53间的电阻值相应的值作为pm量而输出。详细地说，在向传感器元件52捕集的pm捕集量较少的情况下，不产生传感器输出(严格来说，仅产生比视作传感器输出上升的阈值输出小的输出)。由于pm所包含的soot成分由碳颗粒构成且具有导电性，因此在pm捕集量达到一定以上的量时，一对对置电极53间导通，传感器输出上升(产生阈值输出以上的输出)。

在传感器输出上升之后，pm捕集量越多，一对对置电极53间的电阻越小，因此流经对置电极53间的电流、换句话说是传感器输出变大。发动机系统1具备对流经该对置电极53间的电流进行测量的电流计56(参照图3)，该电流计56的测量值成为pm传感器5的输出。此外，作为流经对置电极53间的电流相关的值，也可以测定例如一对对置电极53间的电阻值(电压)，并将该电阻值作为pm传感器5的输出。此外，电压施加电路55和电流计56例如设于后述的控制单元6内。

另外，在传感器元件52设有将传感器元件52加热的加热器54。该加热器54是为了将例如被传感器元件52捕集的pm燃烧去除来使pm传感器5再生而使用的。另外，在本发明中，加热器54除了pm传感器5的再生之外，也是为了求出pm的平均粒径而被使用(之后详细叙述)。加热器54设于例如传感器元件52(绝缘体基板)的未设有对置电极53的一个面或者传感器元件52的内部。加热器54例如由铂(pt)等的电热丝构成。在pm传感器5的再生中，控制加热器54，以使传感器元件52达到能够将构成pm的各成分(soot成分、sof成分等)全部燃烧去除的温度，具体而言，例如是600℃以上的温度(例如700℃)。加热器54连接于后述的控制单元6。此外，传感器元件52相当于本发明中的被附着部。另外，加热器54相当于本发明中的加热部。

返回图1的说明，在发动机系统1中，除了pm传感器5之外，还设有发动机2的运转所需的各种传感器。具体而言，例如设有检测发动机2的转速的转速传感器71、检测用于将车辆的驾驶员的要求转矩向车辆侧通知的加速器踏板的操作量(踏入量)的加速器踏板传感器72等。

另外，发动机系统1具备担任该发动机系统1的整体控制的控制单元6。该控制单元6具有通常的计算机的构造，并具备进行各种运算的cpu(未图示)和进行各种信息的存储的存储器61。控制单元6例如基于来自上述各种传感器的检测信号检测发动机2的运转状态，计算与运转状态相应的最佳的燃料喷射量、喷射时期、喷射压等，控制燃料向发动机2的喷射。

另外，控制单元6除了发动机2的控制之外，也具有作为控制pm传感器5的工作的传感器控制单元的功能。详细地说，控制单元6连接于pm传感器5，利用电压施加电路55实施静电捕集，或利用电流计56测定流经对置电极53间的电流。另外，控制单元6通过控制加热器54的工作，并在加热器54工作时调整流经加热器54的电流(通电量)、通电时间，由此控制加热器54的温度(传感器元件52的温度)。

而且，控制单元6基于pm传感器5的检测值(对置电极53间的电流值)，执行判定有无dpf4的故障的故障判定处理。以下，对该故障判定处理进行说明。首先，参照图4对故障判定处理的基本的思考方法进行说明。这里，图4是表示pm传感器5的输出相对于开始静电捕集之后的时间(捕集时间)的变化的图。详细来说，图4的单点划线的线表示dpf4为故障判定的基准的过滤器(以下，称作基准故障过滤器)的情况下的pm传感器5的推断输出值ee，实线的线即(1)、(2)、(3)所示的线表示实际的pm传感器5的输出值。

在本实施方式中，为了进行dpf4的故障判定，推断dpf4为基准故障过滤器的情况下的pm传感器5的输出值ee。将该推断输出值ee作为阈值，并基于该阈值(推断输出值ee)和实际的pm传感器5的输出值的比较，判定dpf4有无故障。详细地说，如果实际的pm传感器5的输出值比阈值(推断输出值ee)大，则判定为dpf4产生了故障，如果实际的输出值比阈值小，则判定为dpf4是正常。更详细地说，将推断输出值ee达到规定值k的时刻(故障判定时刻)的推断输出值ee(换句话说是规定值k)设为阈值。而且，如果该故障判定时刻的实际的pm传感器5的输出值比阈值k大，则判定为dpf4产生了故障，如果实际的输出值比阈值k小，则判定为dpf4正常。在图4的例子中，在实际的输出值是(1)、(2)的线的情况下将dpf4判定为故障，在(3)的线的情况下将dpf4判定为正常。

此外，故障判定方法中的上述为止的处理内容与日本专利第5115873号公报所记载的处理相同。本实施方式的故障判定方法除了上述为止的处理之外，还执行后述的校正处理。即，推断dpf4是基准故障过滤器的情况下的、pm传感器5的输出上升的时期(基准时期)(相当于图4所示的故障判定时刻)。而且，其意思是在pm传感器5的输出实际上升的时期(实际时期)比基准时期提前的情况下，判定为dpf4产生了故障，在靠后的情况下，判定为dpf4正常。

另一方面，如上述“发明将要解决的课题”的一栏中所说明，即使从发动机2排出的pm量相同，pm传感器5的输出值也会因pm的粒径而大幅度变化。具体而言，在图4中示出的(1)、(2)、(3)的线示出了虽然pm量相同、但pm的平均粒径不同的情况下的传感器输出。如图4所示，能够理解到即便pm量相同，受平均粒径之差的影响，pm传感器5的输出值也会大幅度偏离。其结果，即使pm量相同，也是在(1)、(2)所示的线的情况下判定为dpf故障，在(3)所示的线的情况下判定为dpf正常。换句话说，受pm的平均粒径的影响，dpf4的故障判定结果将会偏离。

图5示出pm的平均粒径与pm传感器5的输出的关系的实验结果。图5的各点示出了开始静电捕集之后的时间(捕集时间)为规定时间的情况下，换句话说是被pm传感器5捕集的pm量在各点间相同的情况下的pm传感器5的输出值e1。图5的(1)、(2)、(3)所示的各点分别表示图4所示的(1)、(2)、(3)的线中的规定的捕集时间的输出值。此外，在第1实施方式中使用的平均粒径指的是由tsiinc.公司制的engineexhaustparticlesizer(eeps)spectorometer测量出的pm的粒径分布中的、成为个数累积分布中的中央值的粒径，换句话说是中值粒径d50。

如图5所示，pm的平均粒径越小，pm传感器5的输出值越小。更详细地说，在图5中，如越是平均粒径较小的区域、相对于平均粒径的变化而言传感器输出的变化越大的、向上方凸起的曲线状(参照图5的点线)那样，传感器输出相对于平均粒径发生变化。认为这是因为，粒径越小，pm越会成为结晶性低的非晶态，非晶态的pm(非晶碳)与石墨状态的pm(石墨碳)相比导电性更低。

在第1实施方式中，为了解决上述的问题，在推断pm的平均粒径、并根据推断的平均粒径校正pm传感器5的输出值的基础上，进行dpf4的故障判定。以下，说明控制单元6所执行的dpf4的故障判定处理的详细情况。图6示出该故障判定处理的流程图。图6的处理例如与发动机2的启动同时开始，之后，被重复执行直至发动机2停止。此外，设为在图6的处理开始时，尚未在pm传感器5捕集有pm。

若开始图6的处理，则控制单元6首先从电压施加电路55(参照图3)向对置电极53间施加电压，从而实施静电捕集(s1)。由此，pm传感器5开始捕集废气内的pm，pm捕集开始。

接下来，基于发动机2的运转状态，推断dpf4是基准故障dpf的情况下的pm传感器5的输出值ee(s2)。换句话说，推断图4的单点划线的线。这里，本实施方式中的基准故障dpf具体而言指的是，dpf4的捕集率因故障而明显降低，通过dpf4的pm量是相当于自故障诊断(on－board－diagnostics，随车诊断，简称obd)的限制值的量的dpf。obd限制值被设定为比euro6等em限制值(废气限制值)大的值。例如，在特定的行驶模式中，在设为em限制值中的pm量＝4.5mg/km时，obd限制值例如被设定为其约2.67倍的pm量＝12.0mg/km。

在s2中，具体而言，首先，基于发动机2的运转状态，推断dpf4是基准故障dpf的情况下的、通过dpf4的pm的各时刻(每单位时间)的量f，并求出推断的各时刻的pm量f的累计量b。具体而言，与日本专利第5115873号公报的方法相同，基于发动机2的转速、转矩(燃料喷射量)等发动机2的运转状态，推断从发动机2排出的pm量、换言之是流入基准故障dpf的pm量(流入pm量)。此外，发动机2的转速从转速传感器71获得。转矩(燃料喷射量)从加速器踏板传感器72的检测值、发动机转速等获得。将流入pm量相对于发动机2的运转状态(转速、转矩等)的映射预先存储于存储器61(参照图1)。然后，从该映射中读出与本次的发动机2的运转状态对应的流入pm量即可。

另外，推断基准故障dpf的pm捕集率。具体而言，例如使用预先被确定为基准故障dpf的pm捕集率的值α。另外，由于dpf的pm捕集率还因堆积于dpf内的pm量(pm堆积量)、排气流量而变化，因此也可以根据这些pm堆积量、排气流量来校正上述pm捕集率α。此外，关于pm堆积量，例如基于dpf4的前后差压来推断即可。另外，关于排气流量，例如基于由检测吸入到发动机2的新气量的空气流量计(未图示)检测的新气量来推断即可。此时，考虑由排气温传感器(未图示)检测的排气温度所对应的废气的膨胀量、由压力传感器(未图示)检测的压力所对应的废气的压缩量，推断废气流量。

然后，基于推断的流入pm量与基准故障dpf的pm捕集率，获得从基准故障dpf流出的每单位时间的pm量f(流出pm量)。将该流出pm量f与在前一个时刻(i－1)推断的累计量b(i－1)相加，获得本次的时刻(i)的dpf4的下游的pm量的累计量b。

接下来，推断获得的累计量b中的被pm传感器5捕集的pm量。具体而言，例如考虑流经pm传感器5的外侧的pm中的多少程度的pm从孔511(参照图2)进入罩51内、进入到罩51内的pm中的多少程度的pm附着于传感器元件52等，推断向pm传感器5的pm捕集率β。pm捕集率β既可以与废气流量、λ(空气过剩系数)、排气温度、传感器元件52的温度等各种状态无关地使用恒定的预先确定的值，也可以使用根据各种状态校正后的值。例如，废气流量越大，pm越不易进入罩51内，进入罩51的pm越不易附着于传感器元件52，即使附着也容易从传感器元件52脱离。另外，λ越小，换句话说越是浓厚而pm浓度高，未被pm传感器5捕集的pm的比例越高。由此，例如像废气流量越大或者λ越小、则越成为较小的值那样推断pm捕集率β。另外，由于作用于传感器元件52的热永动力(日文：熱永動力)根据排气温度、传感器元件52的温度而变化，因此pm捕集率β将会改变。然后，基于上述累计量b与pm捕集率β，获得已被pm传感器5捕集的pm量。由于该pm量越多，pm传感器5的输出越大，因此预先调查该pm量与pm传感器5的输出的关系而存储于存储器61。然后，基于该关系和本次获得的pm量，获得dpf4为基准故障dpf的情况下的pm传感器5的输出的推断值。

此外，由于dpf4的下游的pm量的累计量b越多，pm传感器5的输出越大，因此也可以预先调查该累计量b与pm传感器5的输出的关系而存储于存储器61。然后，基于该关系和本次获得的累计量b，推断pm传感器5的输出。

接下来，通过判断在s2中推断的pm传感器5的输出值ee是否超过了规定值k(参照图4)，从而判断是否已到达进行dpf4的故障判定的时刻(故障判定时刻)(s3)。该规定值k例如被设定为视作pm传感器5的输出上升的值。此外，在s3中，与判定是否已来到dpf4为基准故障dpf的情况下的pm传感器5的输出上升的时刻意思相同。

在s3中，在尚未到达故障判定时刻的情况下，换句话说是输出值ee小于规定值k的情况下(s3：no(否))，返回s1，继续pm捕集的实施以及输出值ee的推断(s1、s2)。

在已到达故障判定时刻的情况下，换句话说是输出值ee已超过规定值k的情况下(s3：yes(是))，进入s4，通过s4～s8推断废气中的pm的平均粒径d50(中值粒径)。这里，图7、图8是用于说明pm的平均粒径d50的推断方法的图，详细地说，图7示出传感器元件52的加热前后的传感器输出相对于捕集时间的变化，图8示出传感器元件52的加热前后的传感器输出的变化率e2/e1与平均粒径d50的关系。此外，图8的纵轴表示平均粒径d50的倒数。另外，图8的各点示出了基于上述eepsspectorometer的实验结果的点。

接下来，参照图7、图8说明平均粒径d50的推断方法。如图7所示，若使加热器54工作而将传感器元件52加热，则传感器元件52的温度逐渐上升，伴随着其温度上升，传感器输出也逐渐上升。这是因为，由于传感器元件52的加热，使得被传感器元件52捕集的pm也被加热，从而其pm的晶体构造变化，导电率提高。也就是由于加热而使得pm的构造从导电性较低的非晶态向导电性较高的石墨状态变化的缘故。此时，若将加热前的传感器输出(也是加热开始时的传感器输出)设为e1(参照图7)，将由于加热而上升的传感器输出的峰值设为e2(参照图7)，则这些输出变化率e2/e1与平均粒径d50相关联(参照图8)。

具体而言，如图8所示，输出变化率e2/e1与平均粒径d50的倒数大致呈正相关(比例关系)。换句话说，输出变化率e2/e1越大，平均粒径d50越小(平均粒径d50的倒数越大)。这是因为，越是粒径小的pm，越会成为非晶态，原本的导电率较低，所以由于加热而石墨化时的导电率的变化量变大。在图7中，粒径越小，加热前的输出值e1越小，另一方面，加热后的输出值e2无关于粒径而是成为大致相同的值。所以，平均粒径越小，输出变化率e2/e1越大。

因此，预先调查图8的关系100而存储于本发明的存储部的存储器61。然后，在图6的s4～s8中，基于该关系100和本次的输出变化率e2/e1来推断平均粒径d50。即，首先，检测利用加热器54加热之前的pm传感器5的输出值e1(加热前输出值)(s4)。

接下来，利用加热器54加热传感器元件52(s5)。此时，即可以以pm燃烧的温度(600℃以上)将传感器元件52加热，也可以以pm不会燃烧的温度(例如约400℃)将传感器元件52加热。图7示出了以pm燃烧的温度将传感器元件52加热的例子。因此，在图7中，伴随着传感器元件52的温度通过加热而逐渐上升，最初是传感器输出上升，以某一值e2为峰值而在之后的时间内，pm燃烧，从而传感器输出降低。这是因为，在从加热开始至达到峰值e2的期间，传感器元件52的温度为pm不会燃烧的温度，在峰值e2之后，达到pm燃烧的温度。

此外，在以pm不会燃烧的温度将传感器元件52加热的情况下，图7的峰值e2之后的时间内的传感器输出不会降低，而是维持为峰值e2。

接下来，检测由于通过传感器元件52的加热而上升的传感器输出的峰值e2(加热后输出值)(s6)。具体而言，例如可以通过对从加热开始起的传感器输出进行监视而检测峰值e2，也可以预先调查从传感器输出示出峰值的加热开始起的时间，并将该时间内的传感器输出值检测为峰值。此外，在s6中检测的传感器输出值e2是传感器元件52的温度为pm不会燃烧的温度(例如400℃)时的输出值。这样，通过检测峰值e2，能够使平均粒径较小时的输出变化率e2/e1与平均粒径较大时的输出变化率e2/e1的不同变得显著。

接下来，计算在s4、s6中检测出的pm传感器5的输出值e1、e2的变化率e2/e1(加热后输出值e2相对于加热前输出值e1的变化率)(s7)。接下来，基于图8的关系100和在s7中计算出的输出变化率e2/e1，推断平均粒径d50(s8)。通过s8的处理获得的平均粒径d50表示从基于s1的处理的静电捕集开始至基于s3的处理的故障判定时刻的到达为止的捕集期间，向dpf4的下游排出的pm的平均粒径。

接下来，基于在s8中推断的平均粒径d50，对在s4中检测出的传感器输出值e1(加热前输出值)进行校正(s9)。具体而言，如图9所示，将平均粒径d50和传感器输出的校正系数a1的关系(映射)存储于存储器61。在该图9的关系中，平均粒径d50越小，校正系数a1越大。此外，在图9中，以比例关系示出了平均粒径d50与校正系数a1，但并不限定于成为比例关系，也存在成为向上凸起的曲线状或者向下凸起的曲线状的情况。另外，将校正系数a1确定为，在平均粒径d50为规定的基准值d0(例如60nm)时设为1，在平均粒径d50比基准值d0小的区域中成为比1大的值，在平均粒径d50比基准值d0大的区域中成为比1小的值。换言之，校正系数a1以在s9中校正后的传感器输出成为平均粒径d50是基准值d0的情况下的传感器输出的方式被确定。

在s9中，基于图9的关系与在s8中推断出的平均粒径d50，求出本次的校正系数a1。然后，通过将传感器输出值e1与校正系数a1相乘，求出校正后的传感器输出值er。换句话说，计算er＝a1×e1。由此，以平均粒径d50越小、越是成为表示pm量更多的值的方式，换句话说是越是成为较大的值的方式，对传感器输出进行校正。另外，能够使校正后的传感器输出值er接近基准值d0时的传感器输出。

接下来，判断在s9中获得的校正后的传感器输出值er是否比规定值k(参照图4)大(s10)。此外，规定值k还是故障判定时刻的推断输出值ee。在传感器输出值er比规定值k大的情况下(s10：yes)，判定dpf4为dpf捕集能力低于基准故障dpf的故障dpf(s11)。与此相对，在传感器输出值er是规定值k以下的情况下(s10：no)，判定dpf4为dpf捕集能力优于基准故障dpf的正常dpf(s12)。在s11或者s12之后，结束图6的流程图的处理。

如以上说明那样，根据第1实施方式的过滤器的故障检测装置以及颗粒状物质检测装置，由于推断pm的平均粒径并基于该平均粒径对传感器输出进行校正，因此能够抑制平均粒径的影响所导致的传感器输出的偏差，而且，由于基于抑制了偏差的传感器输出进行dpf的故障判定，因此能够抑制该判定结果的偏差。换句话说，具备如下特征：能够抑制虽然dpf正常但判定为发生故障、或者虽然是故障但判定为正常的情况。

另外，本发明人们发现，加热下的pm传感器的输出变化率e2/e1与pm的平均粒径具有相关性(参照图8)。在第1实施方式的过滤器的故障检测装置以及颗粒状物质检测装置中，由于基于上述相关性推断平均粒径，因此能够以高精度获得废气中的颗粒状物质的平均粒径。

(第2实施方式)接下来，对本发明的第2实施方式的故障判定处理进行说明。以下，以与第1实施方式不同的部分为主进行说明。在第2实施方式中，控制单元6所执行的故障判定处理与第1实施方式的情况不同，除此以外与第1实施方式相同。以下，对第2实施方式的故障判定处理进行说明。

图10示出了第2实施方式的故障判定处理的流程图。控制单元6取代图6的处理而执行图10的处理。图10所示的s29、s30的处理与图6所示的第1实施方式的s9、s10的处理不同，除此以外的处理(s21～s28、s31、s32的处理)与图6所示的第1实施方式的s1～s8、s11、s12的处理相同。

在图10的处理中，基于在s28中推断的平均粒径d50，对故障判定的阈值k(图4的规定值k(还是故障判定时刻的推断输出值ee))进行校正(s29)。具体而言，如图11所示，将平均粒径d50和阈值的校正系数a2的关系(映射)存储于存储器61。在该图11的关系中，平均粒径d50越小，校正系数a2越小。此外，虽然在图11中以比例关系示出了平均粒径d50与校正系数a2，但除了比例关系以外，也存在成为向上方凸起的曲线状、或向下方凸起的曲线状的情况。另外，将校正系数a2确定为，在平均粒径d50为规定的基准值d0(例如60nm)时设为1，在平均粒径d50比基准值d0小的区域中成为比1小的值，在平均粒径d50比基准值d0大的区域中成为比1大的值。换言之，校正系数a2以在s29中校正后的阈值成为平均粒径d50是基准值d0的情况下的阈值的方式被确定。

在s29中，基于图11的关系与在s28中推断出的平均粒径d50，求出本次的校正系数a2。然后，通过将阈值k与校正系数a2相乘，求出校正后的阈值kr。换句话说，计算kr＝a2×k。由此，以平均粒径d50越小、越是成为表示pm量更少的值的方式、换句话说是越是成为较小的值的方式，对阈值进行校正。换言之，向与传感器输出因平均粒径d50而偏离的方向相同的方向对阈值进行校正。例如，在平均粒径d50较小导致传感器输出较小的情况下，阈值也被校正为较小的值。

接下来，判断在s24中检测出的传感器输出值e1是否比校正后的阈值kr大(s30)。然后，在传感器输出值e1比阈值er大的情况下(s30：yes)，判定dpf4为故障(s31)，在传感器输出值e1为阈值er以下的情况下(s30：no)，判定dpf4为正常(s32)。

如以上说明那样，在第2实施方式中，由于取代传感器输出校正而进行阈值校正，因此与第1实施方式的情况相同，具有能够抑制平均粒径引起的dpf的故障判定结果的偏差的效果。

(第3实施方式)接下来，对本发明的第3实施方式的故障判定处理进行说明。以下，以与上述第1实施方式中的处理不同的处理为中心进行说明。在第3实施方式中，控制单元6所执行的故障判定处理与第1实施方式不同，除此以外执行与第1实施方式相同的处理。以下，对第3实施方式的故障判定处理进行说明。在图6所示的处理中，推断dpf4为基准故障dpf的情况下的pm传感器5的输出值ee(s2)，并基于该推断输出值ee是否已达到规定值k，来判定是否已到达故障判定时刻(s3)。与此相对，在第3实施方式中，取代图6的处理而执行图12所示的处理。即，图12中的s42、s43的处理与图6所示的s2、s3的处理不同，除此以外的处理(s41，s44～s52的处理)与图6所示的s1、s4～s12的处理相同。

在图12的处理中，当在s41中开始了静电捕集之后，基于发动机2的运转状态，推断dpf4为基准故障dpf的情况下的、通过dpf4的pm的各时刻(每单位时间)的量f，并求出推断的各时刻的pm量f的累计量b(s42)。该累计量b的推断方法与图6的s2中所示的为了计算推断输出值ee而求出的累计量b的推断方法相同。这样，在s42中，并非推断推断输出值ee，而是推断获得推断输出值ee的之前阶段的、与推断输出值ee相关的累计量b。

接下来，通过判断在s42中推断的累计量b是否超过了规定量，判断是否已到达故障判定时刻(s43)。在将该规定量换算为pm传感器5的输出值的情况下，该规定量是被确定为图4的规定值k(s50的阈值k)的值。在累计量b小于规定量的情况下(s43：no)，视为尚未到达故障判定时刻，返回s41。与此相对，在累计量b超过了规定量的情况下，视为已到达故障判定时刻，执行s44之后的处理。

通过该图12的处理，也可获得与上述实施方式相同的效果。另外，在图10的处理中，也可以取代s22、s23的处理而执行图12的s42、s43的处理。而且，也可以取代图12的s42、s43，推断dpf4是基准故障dpf的情况下的pm传感器5所捕集到的pm量，并基于该pm量是否已超过规定量来判断是否已到达故障判定时刻。该pm量基于累计量b推断即可。由此，可获得与上述实施方式相同的效果。

(第4实施方式)接下来，对本发明的第4实施方式的故障判定处理进行说明。以下，以与上述各实施方式的处理不同的处理为中心进行说明。在第4实施方式中，控制单元6所执行的故障判定处理与上述各实施方式所示的故障判定处理不同，除此以外与上述实施方式的处理相同。以下，对第4实施方式的故障判定处理进行说明。

pm主要由构成煤的煤成分(soot)、有机溶剂可溶成分(solubleorganicfraction，简称sof)、以及硫酸盐成分构成。sof是燃料、润滑油保持未燃烧的状态单独地或者以浸入soot的形式排出的物质。硫酸盐是燃料中的硫成分的氧化生成物(硫化物)溶于废气中的水分并雾滴化而成的物质。

根据发动机的运转条件，pm的sof含量变化。由于sof的导电率低于soot，因此pm的电阻因sof含量而变化，即使以相同的平均粒径且相同的pm量被pm传感器捕集，pm传感器的输出也不同。因此，在第4实施方式中，以排除了pm中所含有的sof的影响的形式求出pm的平均粒径。以下，参照图13～图16，对反映出以排除了sof的影响的形式推断pm的平均粒径的方法的dpf的故障判定处理进行说明。

在第4实施方式中，控制单元6取代在第1实施方式中执行的图6所示的处理，执行图13所示的处理。此外，设为在图13的处理开始时，pm传感器5尚未捕集pm。

若图13的处理开始，则控制单元6与图6所示的s1～s3的处理相同，实施静电捕集(s61)，推断dpf4为基准故障dpf的情况下的pm传感器5的输出值ee(s62)，判断该输出值ee是否超过了规定值k(s63)。在输出值ee小于规定值k的情况下(s63：no)，视为尚未到达故障判定时刻，返回s61，继续静电捕集以及输出值ee的推断(s61、s62)。

另一方面，在输出值ee超过了规定值k的情况下(s63：yes)，视为到达故障判定时刻，通过s64～s69的处理推断废气中的pm的平均粒径d50(中值粒径)。具体而言，首先，如图14的上段(元件温度相对于开始向pm传感器5捕集pm起的经过时间的变化)所示，利用加热器54，将传感器元件52加热至虽然sof挥发但soot不燃烧的第1温度(s64)。这里，图15是说明第1温度的优选范围的图，详细地说，是表示同等的pm平均粒径(55nm前后)时的、pm传感器5的输出变化率(e2/e1)相对于第1温度的图。此外，图15的纵轴的输出变化率(e2/e1)示出了设将传感器元件52加热到第1温度时的传感器输出值e1为第1输出值、设加热到soot燃烧的第2温度时的传感器输出值e2为第2输出值时，第2输出值e2相对于第1输出值e1的变化率。另外，在图15中，○所示的点示出了发动机转速为1654rpm、转矩为24nm、pm中的sof比例(重量百分比浓度)为7.7wt％的条件下的结果。□所示的点示出了发动机转速为2117rpm、转矩为83nm、sof比例为1.3wt％的条件下的结果。

如图15所示，在第1温度为200℃～400℃的范围内，sof比例较大的情况下的输出变化率(○的结果)和sof比例较小的情况下的输出变化率(□的结果)成为同等的值。因此，在第1温度为200℃～400℃的范围内，能够以排除了sof的影响的形式获得输出变化率。与此相对，第1温度小于200℃时，sof比例较大的情况下的输出变化率(○的结果)比sof比例较小的情况下的输出变化率(□的结果)大。这是因为，第1温度小于200℃时，sof的挥发不充分，所以第1温度下的传感器输出值e1根据sof比例而变化，具体而言，sof比例越大，pm的电阻越是增加，结果，传感器输出值e1越小。另一方面，在第2温度时，由于sof挥发，因此第2温度下的传感器输出值e2无关于sof比例而是成为同等的值。由此，推断第1温度小于200℃时，sof比例越大，输出变化率e2/e1越大。

这样，第1温度小于200℃时，在输出变化率中不能排除sof的影响。换言之，第1温度小于200℃时，输出变化率根据sof比例而变化。另一方面，虽然在图15中未示出，但本发明人确认到，若第1温度超过400℃，则以第1温度保持加热的过程中，传感器输出逐渐降低。认为这是因为，若第1温度超过400℃，则soot的燃烧开始。根据以上，第1温度优选的是设为200℃以上、400℃以下的温度。

在s64的处理中，通过将传感器元件52加热到第1温度，如图14的下段(传感器输出相对于开始向pm传感器5捕集pm起的经过时间的变化)所示，传感器输出上升。这是因为，被传感器元件52捕集的pm也因传感器元件52的加热而加热，从而使得其pm的晶体构造变化，导电率提高，换言之是电阻率降低。此外，在图14中，例示了将第1温度设为350℃的情况。

此外，在s64中，优选的是以第1温度保持加热的时间例如设为30秒以上。小于30秒时，担心加热温度不稳定，sof的挥发不充分。但是，只要能够充分挥发sof即可，也可以是小于30秒的加热时间。另外，虽然保持加热的时间可以较长，但测量会花费时间，因此优选的是三分钟以下。此外，在图14中，示出了将加热保持的时间设为60秒的例子。

这样，通过将传感器元件52加热到第1温度，能够排除传感器输出中的sof的影响。另外，若因发动机运转条件导致排气温度不同，则pm的温度不同，因此传感器输出会因为pm的电阻的温度特性而变化。但是，通过s64的加热处理，无论排气温度如何，都能够使被传感器元件52捕集的pm的温度恒定，因此还能够排除传感器输出中的排气温度的影响。

在s64的处理之后，检测加热到第1温度时的pm传感器5的第1输出值e1(s65)。此时，将向第1温度加热保持的期间的传感器输出的峰值作为第1输出值e1而检测。

接下来，如图14的上段所示，与第1温度的加热连续地将传感器元件52加热到soot燃烧的第2温度(s66)。该第2温度优选的是600℃以上、1000℃以下。小于600℃时，担心soot的燃烧变得不充分。另外，若超过1000℃，则存在传感器元件52、对置电极53不耐热的情况，例如，存在因热而损伤的可能性。此外，在图14中示出了将第2温度设为800℃的例子。

向第2温度加热保持的时间例如优选的是设为30秒以上。小于30秒时，加热温度不稳定，soot的燃烧变得不充分，在后述的s67中，存在不能检测传感器输出的准确的峰值e2的情况。但是，如果能够检测准确的峰值e2，则也可以是小于30秒的加热时间。另外，虽然向第2温度的加热保持的时间可以较长，但测量会花费时间，因此优选的是三分钟以下。

如图14的下段所示，由于向第2温度的加热，传感器输出从第1输出值e1起进一步上升。具体而言，伴随着从开始向第2温度加热起的时间经过，最初是传感器输出上升，以某一值e2作为峰值，在之后的时间内soot燃烧，从而传感器输出降低。这是因为，在开始向第2温度加热起至峰值e2的期间，传感器元件52的温度成为soot不会燃烧的温度，在峰值e2之后，成为soot燃烧的温度。另外，在开始向第2温度加热起至峰值e2的期间，传感器输出从第1输出值e1起进一步上升的原因是，通过将传感器元件52加热至比第1温度高温的第2温度，从而进一步促进被传感器元件52捕集的pm的晶体构造向提高导电性的石墨状态的变化。

接下来，检测出传感器元件52的因向第2温度的加热而上升的传感器输出的峰值e2作为第2输出值(s67)。具体而言，例如可以通过对从加热开始起的传感器输出进行监视而检测峰值e2，也可以预先调查从传感器输出示出峰值的加热开始起的时间，并将该时间内的传感器输出值检测为峰值。

接下来，计算在s65、s67中检测出的pm传感器5的输出值e1、e2的变化率e2/e1(第2输出值e2相对于第1输出值e1的变化率)(s68)。接下来，基于在s68中计算出的输出变化率e2/e1，推断废气中的pm的平均粒径d50(s69)。这里，图16示出了第2温度加热时的传感器输出值e2相对于第1温度加热时的传感器输出值e1的变化率e2/e1和平均粒径d50的关系。此外，图16的纵轴表示平均粒径d50的倒数。另外，图16所示的各点示出了使用engineexhaustparticlesizer(eeps)spectorometer获得的实验结果。

如图16所示，第1温度下的传感器输出值e1与第2温度下的传感器输出值e2的变化率e2/e1和平均粒径d50相关联。具体而言，输出变化率e2/e1与平均粒径d50的倒数大致呈正相关(比例关系)。因此，预先调查图16的关系101而存储于存储器61。此外，如图15所示，即使是相同的平均粒径，若第1温度变化则输出变化率变化，因此需要使求出图16的关系101时的第1温度和s64的处理中的第1温度为相同的值。

然后，在s69中，基于图16所示的关系101和在s68中计算出的本次的输出变化率e2/e1，推断平均粒径d50。通过s69的处理获得的平均粒径d50的意思是，从基于s61的处理的静电捕集开始至基于s63的处理的故障判定时刻到达为止的捕集期间，向dpf4的下游排出的pm的平均粒径。

接下来，与图6所示的s9的处理相同，基于在s69中推断的平均粒径d50，对在s65中检测出的第1输出值e1进行校正(s70)。具体而言，从图9所示的映射中求出与本次的平均粒径d50对应的校正系数a1。然后，通过将第1输出值e1与校正系数a1相乘，求出校正后的传感器输出值er。换句话说，计算er＝a1×e1。

接下来，与图6所示的s10～s12的处理相同，判断校正后的传感器输出值er是否比规定值k大(s71)，在比规定值k大的情况下(s71：yes)，判定为dpf4的故障(s72)，在规定值k以下的情况下(s71：no)，判定dpf4为正常(s73)。在s72或者s73之后，结束图13的流程图所示的处理。

此外，在第1～第3实施方式中，基于图14中的开始向第1温度加热时的传感器输出值e0和向第2温度加热时的传感器输出值e2之间的变化率e2/e0，推断pm的平均粒径。与此相对，在第4实施方式中，基于以将传感器元件52加热至sof挥发但soot不会燃烧的第1温度时的传感器输出值e1为基准的输出变化率e2/e1，推断平均粒径。由此，能够获得排除了sof的影响以及排气温度的影响这两者的高精度的平均粒径。由此，能够抑制平均粒径所导致的传感器输出的偏差，并且也能够抑制pm中的sof含量、发动机运转条件(排气温度)所导致的传感器输出的偏差。其结果，具有能够抑制虽然dpf正常但判定为故障、或虽然发生故障但判定为正常的效果。

另外，在第4实施方式中，对排除了sof以及排气温度的影响的第1温度下的传感器输出值e1进行校正，并基于该校正后的传感器输出值er进行dpf的故障判定，因此能够在该故障判定中进一步排除sof以及排气温度的影响。

(第5实施方式)接下来，对本发明的第5实施方式的故障判定处理进行说明。以下，以与上述各实施方式的处理不同的处理为中心进行说明。在第5实施方式中，控制单元6所执行的故障判定处理与上述第4实施方式的处理不同，除此以外的处理与上述第4实施方式的处理相同。以下，对第5实施方式的故障判定处理进行说明。

控制单元6执行图17的处理作为故障判定处理。图17所示的处理中，s84、s91的处理与图13的处理不同，除此以外的处理(s81～s83、s85～s90、s92～s94的处理)与图13所示的s61～s69、s71～s73的处理相同。

若开始图17的流程图所示的处理，则与图13所示的s61～s63的处理相同，实施静电捕集(s81)，推断dpf4为基准故障dpf的情况下的pm传感器5的输出值ee(s82)，判断该输出值ee是否超过了规定值k(s83)。在输出值ee小于规定值k的情况下(s83：no)，视为尚未到达故障判定时刻，返回s81，继续静电捕集以及输出值ee的推断(s81、s82)。

另一方面，在输出值ee超过了规定值k的情况下(s83：yes)，在接下来的s85中检测将传感器元件52加热到第1温度之前的传感器输出值e0(s84)。该传感器输出值e0如图14的下段所示那样，也是开始向第1温度加热时的传感器输出。

接下来，与图13所示的s64～s69的处理相同，基于sof挥发但soot不会燃烧的第1温度下的传感器输出值e1和soot燃烧的第2温度下的传感器输出值e2的变化率e2/e1，推断pm的平均粒径d50(s85～s90)。

接下来，基于pm的平均粒径d50，对在s84中检测出的传感器输出值e0进行校正(s90)。具体而言，与图6所示的s9的处理相同，从图9所示的映射中求出与本次的平均粒径d50对应的校正系数a1。然后，通过将传感器输出值e0与校正系数a1相乘，求出校正后的传感器输出值er。换句话说，计算er＝a1×e0。

接下来，与图13的s71～s73的处理相同，判断校正后的传感器输出值er是否比规定值k大(s92)，在比规定值k大的情况下(s92：yes)，判定为dpf4的故障(s93)，在规定值k以下的情况下(s92：no)，判定dpf4为正常(s94)。在s93或者s94之后，结束图17的流程图所示的处理。

这样，相对于在第4实施方式的处理中校正第1温度下的传感器输出值e1，在第5实施方式的处理中，对加热到第1温度之前(开始向第1温度加热时)的传感器输出值e0进行校正。由此，能够以排除了sof的影响的形式进行dpf的故障判定。

(第6实施方式)接下来，对本发明的第6实施方式的故障判定处理进行说明。以与上述实施方式的处理不同的处理为中心进行说明。在第6实施方式中，控制单元6所执行的故障判定处理与上述实施方式的情况不同，除此以外与上述各实施方式的处理相同。以下，对第6实施方式的故障判定处理进行说明。

控制单元6执行图18的流程图所示的处理作为故障判定处理。图18所示的s110、s111的处理与图13中的s70、s71的处理不同，除此以外的处理(s101～s109、s112、s113的处理)与图13所示的s61～s69、s72、s73的处理相同。

若开始图18的流程图所示的处理，则与图13所示的s61～s69的处理相同，在来到故障判定时刻的情况下，基于第1温度下的传感器输出值e1和第2温度下的传感器输出值e2的变化率e2/e1，推断pm的平均粒径d50(s101～s109)。

接下来，在图18所示的s110中，与图10所示的s29的处理相同，基于pm的平均粒径d50，对故障判定的阈值k进行校正。具体而言，从图11所示的映射中求出与本次的平均粒径d50对应的校正系数a2。然后，通过将阈值k与校正系数a2相乘，求出校正后的阈值kr。换句话说，计算kr＝a2×k。

接下来，判断在图18所示的s105中检测出的第1温度下的传感器输出值e1是否比校正后的阈值kr大(s111)。在传感器输出值e1比阈值kr大的情况下(s111：yes)，判定为dpf4的故障(s112)，在为阈值kr以下的情况下(s111：no)，判定dpf4为正常(s113)。之后，结束图18的流程图所示的处理。

这样，在第6实施方式的故障判定处理中，与第2实施方式所示的情况相同，取代传感器输出校正而进行阈值校正。另外，与第4、第5实施方式所示的情况相同，基于以sof挥发但soot不会燃烧的第1温度下的传感器输出值e1为基准的输出变化率e2/e1来推断pm的平均粒径，因此能够以排除了sof以及排气温度的影响的形式获得平均粒径。而且，由于基于获得的平均粒径校正阈值，并基于校正后的阈值与传感器输出的比较来进行dpf的故障判定，因此能够抑制该故障判定中的平均粒径所导致的判定结果的偏差，并且能够排除sof的影响、发动机运转条件(排气温度)的影响。

另外，由于基于排除了sof以及排气温度的影响的第1温度下的传感器输出值e1进行dpf的故障判定，因此在故障判定中能够进一步排除sof以及排气温度的影响。

(第7实施方式)接下来，对本发明的第7实施方式的故障判定处理进行说明。以下，以与上述实施方式的处理不同的处理为中心进行说明。在第7实施方式中，控制单元6所执行的故障判定处理与上述实施方式的情况不同，除此以外与上述各实施方式的处理相同。以下，对第7实施方式的故障判定处理进行说明。

控制单元6执行图19的处理作为故障判定处理。图19的流程图所示的处理在图18所示的处理中追加了s124的处理，此外，s132中的处理与图18所示的s111的处理不同。除此以外的处理(s121～s123、s125～s131、s133、s134的处理)与图18所示的s101～110、s112、s113的处理相同。

若开始图19的流程图所示的处理，则与图18所示的s101～s102的处理相同，实施静电捕集(s121)，推断dpf4为基准故障dpf的情况下的pm传感器5的输出值ee(s122)，判断该输出值ee是否超过了规定值k(s123)。在输出值ee小于规定值k的情况下(s123：no)，视为尚未到达故障判定时刻，返回s121，继续静电捕集以及输出值ee的推断(s121、s122)。

在输出值ee超过了规定值k的情况下(s123：yes)，在接下来的s125中检测将传感器元件52加热到第1温度之前的传感器输出值e0(s124)。该传感器输出值e0如图14的下段所示那样，也是开始向第1温度加热时的传感器输出。

接下来，与图18所示的s104～s110的处理相同，基于sof挥发但soot不会燃烧的第1温度下的传感器输出值e1和soot燃烧的第2温度下的传感器输出值e2的变化率e2/e1，推断pm的平均粒径d50，并基于该平均粒径d50校正故障判定的阈值k(s125～s131)。

接下来，判断在s124中检测出的传感器输出值e0是否比校正后的阈值kr大(s132)。在传感器输出值e0比阈值kr大的情况下(s132：yes)，判定为dpf4的故障(s133)，在为阈值kr以下的情况下，(s132：no)，判定dpf4为正常(s134)。之后，结束图19的流程图所示的处理。

这样，在第7实施方式中，虽然与第6实施方式相同地进行阈值校正，但在第6实施方式中与校正后的阈值比较的传感器输出值是第1温度下的传感器输出值e1，而在第7实施方式中，该与校正后的阈值比较的传感器输出值是加热前的传感器输出值e0。由此，也能够以排除了sof的影响的形式执行dpf的故障判定。

(第8实施方式)接下来，对本发明的第8实施方式的故障判定处理进行说明。以下，以与上述各实施方式的处理不同的处理为中心进行说明。在第8实施方式中，控制单元6所执行的故障判定处理与在上述实施方式中执行的处理不同，除此以外与上述各实施方式的处理相同。以下，对第8实施方式的故障判定处理进行说明。

控制单元6执行图20的流程图所示的处理作为故障判定处理。在图20中，s142、s143所示的处理与图13所示的s62、s63的处理不同，除此以外的处理(s141、s144～s153的处理)与图13所示的s61、s64～s73的处理相同。另外，s142、s143所示的处理与图12所示的s42、s43的处理相同。换句话说，在第8实施方式中，与第3实施方式相同，推断dpf4为基准故障dpf的情况下的、通过dpf4的pm的累计量b，并基于该累计量b判定故障判定时刻的到达。到达故障判定时刻之后的处理与图13所示的处理相同。由此，也能够获得与上述各实施方式的情况相同的效果。

(第9实施方式)接下来，对本发明的第9实施方式的故障判定处理进行说明。以下，以与上述实施方式不同的部分为中心进行说明。在第9实施方式中，控制单元6所执行的故障判定处理与上述实施方式的情况不同，除此以外与上述各实施方式的处理相同。以下，对第9实施方式的故障判定处理进行说明。

控制单元6执行图21的流程图所示的处理作为故障判定处理。图21中的s162、s163的处理与图17所示的s82、s83的处理不同，除此以外的处理(s161、s164～s174的处理)与图17所示的s81、s84～s94的处理相同。另外，s162、s163的处理与图12所示的s42、s43的处理相同。换句话说，在第9实施方式中，与第3实施方式相同，推断dpf4为基准故障dpf的情况下的、通过dpf4的pm的累计量b，并基于该累计量b判定故障判定时刻的到达。到达故障判定时刻之后的处理与图17所示的处理相同。由此，也能够获得与上述各实施方式相同的效果。

(第10实施方式)接下来，对本发明的第10实施方式的处理进行说明。在上述各实施方式中，为了校正传感器输出、dpf故障判定的阈值而求出了pm的平均粒径，但在第10实施方式的处理中，基于求出的平均粒径计算废气中的pm颗粒数。以下，以与上述各实施方式不同的部分为中心进行说明。除此以外与上述各实施方式的处理相同。

第10实施方式的过滤器的故障检测装置、颗粒状物质检测装置的构成与上述各实施方式相同。但是，在第10实施方式中，控制单元6所执行的处理与在上述各实施方式中执行的故障判定处理不同。具体而言，控制单元6执行图22的流程图所示的处理。图22的处理是在图6、图10、图12、图13、图17～图21所示的dpf的故障判定处理的基础上、或者取代该故障判定处理而执行的处理。此外，在图22的流程图所示的处理开始时，设为pm传感器5尚未捕集pm。

若开始图22所示的处理，则控制单元6首先实施pm向pm传感器5的静电捕集(s181)。接下来，判断pm传感器5的输出是否已到达规定的输出值e0(s182)。在尚未到达的情况下(s182：no)，返回s181，继续静电捕集以及传感器输出的监视。

在传感器输出到达规定的输出值e0的情况下(s182：yes)，与图13所示的s64～s69的处理相同地推断pm的平均粒径(s183～s188)。换句话说，基于sof挥发但soot不燃烧的第1温度下的传感器输出值e1、以及soot燃烧的第2温度下的传感器输出值e2的变化率e2/e1，推断pm的平均粒径。

接下来，基于在s184中检测出的第1输出值e1，推断从s181的静电捕集开始起至传感器输出到达规定的输出值e0为止(换言之是开始向第1温度加热为止)的捕集期间中的、向dpf4的下游排出的pm的质量(s189)。该质量是全部pm颗粒的质量的总和。pm传感器5输出与被传感器元件52捕集的pm的质量相关的值。被传感器元件52捕集的pm的质量与向dpf4的下游排出的pm的质量相关。换句话说，传感器输出与从开始向pm传感器5捕集起至输出本次的传感器输出值为止的期间内的、向dpf4的下游排出的pm质量的累计值相关。

由此，只要预先调查传感器输出与pm的质量的关系，就能够基于传感器输出推断向dpf4的下游排出的pm的质量。此时，作为传感器输出，通过使用排除了sof以及排气温度的影响的第1输出值e1，能够以排除了sof以及排气温度的影响的形式获得pm质量。

为了推断pm质量，预先调查传感器输出和废气中的pm质量的关系，并存储于存储器61内。该关系是传感器输出越大、pm质量越大的关系。然后，在s189中，基于存储于存储器61的关系，推断与第1输出值e1对应的pm质量。

此外，在图22所示的处理中，虽然在推断pm的平均粒径之后，在s189中推断pm质量，但该s189的处理只要在第1输出值e1的检测后即可，可以在任何时刻执行。

接下来，基于在s188中推断出的平均粒径、在s189中推断出的pm质量、以及预先确定的pm的比重，对捕集期间的向dpf4的下游排出的pm的颗粒数进行计算(s190)。具体而言，基于平均粒径，对在捕集期间向dpf4的下游排出的、每一个pm的平均体积进行计算。更具体而言，假设pm颗粒的形状为球形状，将平均粒径d代入作为球的体积的公式的以下的式1，由此求出每一个pm的平均体积。平均体积＝4/3×π×(d/2)³...(式1)。

然后，基于pm的平均体积、质量、以及比重，通过以下的式2计算pm的颗粒数。式2中的pm比重设为预先确定的值，具体而言例如设为1g/cm³。pm比重存储于存储器61即可。此外，式2的分母中的pm平均体积×pm比重的意思是在捕集期间向dpf4的下游排出的每一个pm的平均质量。pm颗粒数＝pm质量/(pm平均体积×pm比重)...(式2)。

这样，根据第10实施方式，能够获得在特定的期间(捕集期间)向dpf4的下游排出的pm的颗粒数，因此能够基于该颗粒数进行例如dpf4的故障判定。另外，由于能够基于排除了sof以及排气温度的影响的平均粒径推断pm颗粒数，因此能够获得排除了sof以及排气温度的影响的高精度的pm颗粒数。

(第11实施方式)

接下来，对本发明的第11实施方式的处理进行说明。以下，以与上述实施方式的处理不同的处理为中心进行说明。在第11实施方式的处理中，与第10实施方式的处理相同，基于平均粒径计算废气中的pm颗粒数。

控制单元6取代图22所示的处理，执行图23的流程图所示的处理。在图23中，s209的处理与图22的s189的处理不同，除此以外的处理(s201～s208、s210的处理)与图22所示的s181～s188、s190的处理相同。

虽然在图22的s189中，基于第1输出值e1推断pm质量，但在图23所示的s209中，基于加热到第1温度之前(换言之是开始向第1温度加热时)的规定的传感器输出值e0推断pm质量。具体而言，预先调查与规定的传感器输出值e0对应的pm质量，并存储于存储器61。然后，在s209中，读出存储于存储器61的pm质量即可。此外，s209的处理只要在传感器输出到达规定的输出值e0之后即可，可以在任何时刻执行。

这样，在第11实施方式的故障判定处理中，基于加热前的传感器输出值e0推断pm质量，并基于该pm质量计算pm的颗粒数。由此，也能够获得与第10实施方式的情况相同的效果。

(其他实施方式)此外，本申请发明并不限定于上述各实施方式和权利要求书所记载的内容，能够在不脱离本申请发明的概念的范围内进行各种变更。例如在上述第1～第9实施方式中，进行了传感器输出校正与阈值校正中的某一方，但也可以进行两方。在该情况下，例如在图6所示的s9之后或者s9之前，执行图10所示的s29的处理。此时，在基于s9的传感器输出校正和基于s29的阈值校正之间设定权重，并以该权重的大小对传感器输出、阈值进行校正。例如，在将传感器输出校正的权重设为7成(0.7)、阈值校正的权重设为3成(0.3)的情况下，在s9中仅以只执行传感器输出校正的情况下的7成对传感器输出进行校正，在s29中仅以只执行阈值校正的情况下的3成对阈值进行校正。然后，取代图6所示的s10，判断校正后的传感器输出值er是否比校正后的阈值kr大。由此，也能够获得与上述各实施方式相同的效果。

另外，在上述第1～第3实施方式中，基于输出变化率e2/e1推断了平均粒径，但由于pm的粒径根据发动机2的运转状态(发动机转速、燃料喷射量等)变化，因此也可以基于该运转状态推断pm的平均粒径。在该情况下，预先调查发动机2的运转状态与平均粒径的关系(映射)并存储于存储器61。然后，基于该关系与发动机2的运转状态，推断平均粒径。

另外，在上述各第1～第3实施方式中，也可以基于加热前输出值e1相对于加热后输出值e2的变化率e1/e2推断平均粒径。在该情况下，变化率e1/e2越小，平均粒径越小。同样，在上述第4～第11实施方式中，也可以基于第1温度下的传感器输出值e1相对于第2温度下的传感器输出值e2的变化率e1/e2推断平均粒径。在该情况下，变化率e1/e2越小，平均粒径越小。

另外，在上述各实施方式中，在dpf的故障检测的用途中使用了pm传感器，但也可以在除故障检测以外的用途中使用pm传感器。例如，也可以在dpf的上游配置pm传感器，并将该pm传感器使用于检测从发动机排出的pm量(向dpf流入的pm量)的用途。此时，通过本发明对传感器输出进行校正，从而能够获得抑制了平均粒径的影响的高精度的pm量。

另外，在上述各实施方式中，基于某一捕集时间的pm传感器的推断输出值与实际的输出值的比较进行dpf的故障判定，但也可以基于传感器输出的斜率来进行故障判定。具体而言，推断dpf为基准故障dpf的情况下的pm传感器的输出变化(斜率)，并将推断出的输出变化(斜率)设定为故障判定的阈值。对该阈值与实际的输出变化(斜率)进行比较，如果实际的输出变化比阈值大，则判定为dpf故障，如果比阈值小，则判定为dpf正常。此时，与上述各实施方式的情况相同，基于pm的平均粒径，对实际的输出变化、阈值进行校正。由此，也能够获得与上述各实施方式相同的效果。

另外，在上述各实施方式所使用的pm传感器中，示出了在图24所示的传感器元件52的表面中的沿传感器元件52的长度方向延伸的表面形成对置电极53、且如图2所示那样对置电极53构成为朝向罩51的侧面的pm传感器的例子。但是，pm传感器也可以具有图25、图26那样的构成。即，可以采用如图25所示的构造那样在传感器元件52的长度方向的一端侧的面形成对置电极53、或者如图26所示的构造那样在罩51内将对置电极53形成为朝向罩51的前端侧的pm传感器。

此外，在上述各实施方式中，执行图6、图10、图12、图13、图17～图23的s4～s8、s24～s28、s44～s48、s64～s69、s85～s90、s104～s109、s125～s130、s144～s149、s165～s170、s183～s188、s203～s208的处理的控制单元6、以及存储图8、图16的关系100、101存的储器61相当于本发明中的粒径推断部。执行图6、图10、图12、图13、图17～图21的s2、s3、s10～s12、s22、s23、s30～s32、s42、s43、s50～s52、s62、s63、s71～s73、s82、s83、s92～s94、s102、s103、s111～s113、s122、s123、s132～s134、s142、s143、s151～s153、s162、s163、s172～s174的处理的控制单元6相当于本发明中的故障判定部。执行图6、图10、图12、图13、图17～图21的s9、s29、s49、s70、s91、s110、s131、s150、s171的处理的控制单元6相当于本发明中的校正部。执行图6、图10、图13、图17～图19的s2、s3、s22、s23、s62、s63、s82、s83、s102、s103、s122、s123的处理的控制单元6相当于本发明中的输出推断部。执行图12、图20、图21的s42、s43、s142、s143、s162、s163的处理的控制单元6相当于本发明中的累计量推断部。执行图6、图10、图12、图13、图17～图23的s5、s25、s45、s64、s66、s85、s87、s104、s106、s125、s127、s144、s146、s165、s167、s183、s185、s203、s205的处理的控制单元6相当于本发明中的加热控制部。执行图6、图10、图12、图13、图17～图23的s4、s6、s7、s24、s26、s27、s44、s46、s47、s65、s67、s68、s86、s88、s89、s105、s107、s108、s126、s128、s129、s145、s147、s148、s166、s168、s169、s184、s186、s187、s204、s206、s207的处理的控制单元6相当于本发明中的取得部。执行图6、图10、图12、图13、图17～图23的s8、s28、s48、s69、s90、s109、s130、s149、s170、s188、s208的处理的控制单元6相当于本发明中的推断部。执行图22、图23的s189、s209的处理的控制单元6相当于本发明中的质量推断部。执行图22、图23的s190、s210的处理的控制单元6相当于本发明中的颗粒数计算部。

附图标记的说明

1发动机系统，2柴油发动机(内燃机)，3排气通路，4dpf(过滤器)，5pm传感器(传感器)，6控制单元，61存储器。