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[Technisches Gebiet]
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensorsteuervorrichtung zum Steuern eines Gassensors und ein Sensorsteuersystem, das die Sensorsteuervorrichtung und den Gassensor umfasst.
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[Technischer Hintergrund]
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Herkömmlicherweise ist ein Gassensor bekannt, der die Konzentration eines in einem zu detektierenden Gas enthaltenen bestimmten Gases misst. In manchen Fällen kann aber die Kennlinie eines Gassensors, die das Verhältnis zwischen der Konzentration des in dem zu detektierenden Gas enthaltenen bestimmten Gases und einem Konzentrationssignal, das von dem Gassensor gemäß der Konzentration des bestimmten Gases ausgegeben wird (die Kennlinie wird nachstehend als Kennlinie der Konzentration des bestimmten Gases bezeichnet), darstellt, aufgrund einer bei der Herstellung von Gassensoren auftretenden Schwankungsbreite unter Gassensoren geringfügig schwanken.
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Nach einer bekannten Technik wird für jeden von mehreren Gassensoren im Hinblick auf das Vorstehende dem Gassensor eine von mehreren vorab festgelegten Rangstufen auf der Grundlage seiner Kennlinie der Konzentration des bestimmten Gases zugeordnet, und an dem Gassensor wird ein Kennzeichnungswiderstand mit einem der zugeordneten Rangstufe entsprechenden Widerstandswert angebracht (siehe zum Beispiel Patentschrift 1). Diese Technik macht es möglich, die Kennlinie der Konzentration des bestimmten Gases eines zu verwendenden Gassensors auf der Grundlage des Widerstandswerts des Kennzeichnungswiderstands zu ermitteln und die Konzentration des bestimmten Gases unter Verwenden der ermittelten Kennlinie der Konzentration des bestimmten Gases präzis zu berechnen. Zu beachten ist, dass der Widerstandswert des Kennzeichnungswiderstands auf der Grundlage einer elektrischen Spannung zwischen gegenüberliegenden Enden des Kennzeichnungswiderstands (nachstehend als ”Kennzeichnungswiderstand-Spannung” bezeichnet) berechnet wird, die gemessen wird, wenn dem Kennzeichnungswiderstand ein Widerstandswertmessstrom mit einem vorab festgelegten Stromwert zugeführt wird.
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[Dokument aus dem Stand der Technik]
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[Patentschrift]
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- [Patentschrift 1] Offengelegte japanische Patentanmeldung (kokai) Nr. 2005-315757
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[Zusammenfassung der Erfindung]
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[Durch die Erfindung zu lösendes Problem]
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Je größer die Anzahl der Rangstufen ist, die für mehrere Gassensoren auf der Grundlage ihrer Kennlinien der Konzentration eines bestimmten Gases festgelegt sind, desto größer ist die Genauigkeit beim Bestimmen der Kennlinie der Konzentration des bestimmten Gases jedes Gassensors auf der Grundlage der zugeordneten Rangstufe und desto größer ist die Detektionsgenauigkeit der Konzentration des bestimmten Gases.
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Wenn aber ermittelt wird, dass die Kennzeichnungswiderstand-Spannungen, die allen vorab festgelegten Rangstufen entsprechen, in den Spannungsmessbereich eines Spannungsmesskreises zum Messen der Kennzeichnungswiderstand-Spannungen fallen, nimmt bei Zunahme der Gesamtzahl der Rangstufen die Spannungsdifferenz zwischen angrenzenden Rangstufen ab, was den Schwierigkeitsgrad beim Ermitteln der Rangstufe jedes Gassensors auf der Grundlage seiner Kennzeichnungswiderstand-Spannung erhöht. Daher besteht das Problem, dass es bei Steigen der Gesamtzahl an Rangstufen schwierig wird, die Detektionsgenauigkeit der Konzentration des bestimmten Gases zu verbessern.
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Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf ein solches Problem verwirklicht, und ihre Aufgabe besteht darin, die Genauigkeit beim Messen der Konzentration des bestimmten Gases durch Verwenden eines Kennzeichnungswiderstands zu verbessern.
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[Mittel zum Lösen der Probleme]
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Die vorliegende Erfindung, die verwirklicht wurde, um die vorstehend beschriebene Aufgabe zu verwirklichen, ist eine Sensorsteuervorrichtung zum Steuern eines Gassensors, der eine Konzentration eines bestimmten Gases misst, das in einem zu detektierenden Gas enthalten ist. Die Sensorsteuervorrichtung umfasst Einschaltmittel und Einstellmittel.
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Das Einschaltmittel liefert einem Kennwiderstand, der einen aus mehreren vorab festgelegten Kennwiderstandswerten ausgewählten Kennwiderstandswert aufweist, einen Widerstandswertmessstrom mit einem bestimmten Stromwert, der vorab für einen Kennwiderstand bestimmt wird, um eine Kennlinie des Gassensors darzustellen. Das Einstellmittel legt den bestimmten Stromwert so fest, dass er sich gemäß dem Kennwiderstandswert zwischen zwei oder mehr Werten ändert.
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Die erfindungsgemäße Sensorsteuervorrichtung, die wie vorstehend beschrieben ausgelegt ist, kann den Kennwiderstandswert durch Messen des Werts der zwischen gegenüberliegenden Enden des Kennwiderstands erzeugten Spannung (nachstehend als Widerstandsspannung bezeichnet) zu dem Zeitpunkt, da der Widerstandswertmessstrom mit dem bestimmten Stromwert dem Kennwiderstand zugeführt wird, berechnen. Dadurch kann die Sensorsteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage des berechneten Kennwiderstandswerts die vorab gemäß der Kennlinie des Gassensors festgelegte Rangstufe ermitteln.
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Die erfindungsgemäße Sensorsteuervorrichtung legt den bestimmten Stromwert des dem Kennwiderstand zugeführten Widerstandswertmessstroms so fest, dass sich der bestimmte Stromwert gemäß dem Kennwiderstandswert unter zwei oder mehr Werten ändert. Daher kann die erfindungsgemäße Sensorsteuervorrichtung mittels Festlegen einen von zwei oder mehr bestimmten Stromwerten wählen, so dass die durch das Produkt des bestimmten Stromwerts und des Kennwiderstandswerts dargestellte Widerstandsspannung in den Spannungsmessbereich des Spannungsmesskreises fällt, der die Widerstandsspannung misst. Die allen vorab festgelegten Rangstufen entsprechenden Kennwiderstandswerte können nämlich auf der Grundlage des bestimmten Stromwerts klassifiziert werden, der die Widerstandsspannung in den Spannungsmessbereich des Spannungsmesskreises fallen lässt.
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Daher wird für jede Gruppe der auf der Grundlage des bestimmten Stromwerts klassifizierten Kennwiderstandswerte der bestimmte Stromwert so ermittelt, dass die Widerstandsspannung in den Spannungsmessbereich des Spannungsmesskreises fällt. Dadurch kann die Anzahl der Rangstufen, die in den Spannungsmessbereich des Spannungsmesskreises fallen, verringert werden. Daher ist es möglich zu verhindern, dass bei einer Zunahme der Gesamtzahl der Rangstufen die Differenz der Widerstandsspannung zwischen angrenzenden Rangstufen abnimmt.
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Dadurch kann die erfindungsgemäße Sensorsteuervorrichtung die Anzahl der gemäß der Kennlinie des Gassensors festgelegten Rangstufen erhöhen, wodurch die Genauigkeit beim Messen der Konzentration des bestimmten Gases durch Nutzung des Kennwiderstands verbessert werden kann.
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Die erfindungsgemäße Sensorsteuervorrichtung umfasst bevorzugt Spannungsmessmittel zum Messen einer Widerstandsspannung, die eine Spannung zwischen gegenüberliegenden Enden des Kennwiderstands zu dem Zeitpunkt, da der Widerstandswertmessstrom durch den Kennwiderstand fließt, ist, wobei ein erster Stromwert und ein zweiter Stromwert, der kleiner als der erste Stromwert ist, bei dem bestimmten Stromwert festgelegt sind. Bei der erfindungsgemäßen Sensorsteuervorrichtung legt das Einstellmittel bevorzugt den bestimmten Stromwert so fest, dass er sich von dem ersten Stromwert zu dem zweiten Stromwert ändert, wenn die bei Fließen des Widerstandswertmesstroms mit dem ersten Stromwert durch den Kennwiderstand gemessene Widerstandsspannung größer als ein vorab festgelegter Stromwechsel-Beurteilungswert ist.
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Dadurch kann die erfindungsgemäße Sensorsteuervorrichtung mit einem einfachen Verfahren des Beurteilens, ob die Widerstandsspannung größer als der Stromwechsel-Beurteilungswert ist, die Kennwiderstände in eine Gruppe von Kennwiderständen, denen der Strom mit dem ersten Stromwert geliefert wird, und eine Gruppe von Kennwiderständen, denen der Strom mit dem zweiten Stromwert geliefert wird, einteilen.
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Bei der erfindungsgemäßen Sensorsteuervorrichtung legt das Einstellmittel bevorzugt den bestimmten Stromwert so fest, dass er sich unter mehreren Werten ändert, indem der bestimmte Stromwert gemäß einem vorab festgelegten Stromerhöhungsvorgang angehoben wird, und die Sensorsteuervorrichtung umfasst bevorzugt Spannungsmessmittel und Stromwerterhaltmittel.
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Das Spannungsmessmittel misst eine Widerstandsspannung, die eine Spannung zwischen gegenüberliegenden Enden des Kennwiderstands zu dem Zeitpunkt ist, da der Widerstandswertmessstrom durch den Kennwiderstand fließt. Das Stromwerterhaltmittel erhält den bestimmten Stromwert, wenn die von dem Spannungsmessmittel gemessene Widerstandsspannung einen vorab festgelegten Messende-Beurteilungswert erreicht.
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Dadurch kann die erfindungsgemäße Sensorsteuervorrichtung den Kennwiderstand auf der Grundlage des Werts berechnen, der durch Dividieren des Messende-Beurteilungswerts durch den durch das Stromwerterhaltmittel erhaltenen bestimmten Stromwert erhalten wird. Bei der erfindungsgemäßen Sensorsteuervorrichtung differiert der zur Berechnung des Kennwiderstandswerts verwendete bestimmte Stromwert unter den auf der Grundlage des Kennwiderstandswerts festgelegten Rangstufen. Daher ist in jeder der Kennwiderstandswertgruppen, in die die Kennwiderstandswerte auf der Grundlage des bestimmten Stromwerts eingeteilt werden, nur ein Kennwiderstandswert enthalten. Für jede der Kennwiderstandswertgruppen, in die die Kennwiderstandswerte auf der Grundlage des bestimmten Stromwerts eingeteilt werden, gibt es nämlich nur eine Widerstandsspannung, die in den Spannungsmessbereich des Spannungsmesskreises fällt. Demgemäß ist es möglich, das Auftreten einer Situation zu verhindern, bei der bei Steigen der Gesamtzahl der Rangstufen die Spannungsdifferenz zwischen zueinander angrenzenden Rangstufen in dem Spannungsmessbereich des Spannungsmesskreises sinkt. Denn eine angrenzende Rangstufe ist in keiner der Kennwiderstandswertgruppen, in die die Kennwiderstandswerte auf der Grundlage des bestimmten Stromwerts eingeteilt werden, vorhanden.
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Dadurch kann die erfindungsgemäße Sensorsteuervorrichtung die Anzahl der gemäß der Kennlinie des Gassensors festgelegten Rangstufen erhöhen, wodurch die Genauigkeit beim Messen der Konzentration des bestimmten Gases durch Nutzung des Kennwiderstands verbessert werden kann.
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Bei der erfindungsgemäßen Sensorsteuervorrichtung liefert in dem Fall, dass sie eine Stromquelle umfasst, die dem Gassensor einen Betriebssteuerstrom zum Steuern des Betriebs des Gassensors liefert, das Einschaltmittel dem Kennwiderstand durch Nutzen der Stromquelle bevorzugt den Widerstandswertmessstrom.
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Dadurch muss die erfindungsgemäße Sensorsteuervorrichtung keine zusätzliche Stromquelle zum Liefern des Widerstandswertmessstroms zu dem Kennwiderstand aufweisen, wodurch die Konfiguration der Sensorsteuervorrichtung vereinfacht werden kann.
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Ein erfindungsgemäßes Sensorsteuersystem umfasst bevorzugt einen Gassensor, der eine Konzentration eines bestimmten Gases, das in einem zu detektierenden Gas enthalten ist, misst; und eine erfindungsgemäße Sensorsteuervorrichtung.
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Da das erfindungsgemäße Sensorsteuersystem, das wie vorstehend beschrieben ausgelegt ist, die erfindungsgemäße Sensorsteuervorrichtung umfasst, erbringt das Sensorsteuersystem die gleichen Wirkungen wie die der erfindungsgemäßen Sensorsteuervorrichtung.
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[Kurzbeschreibung der Zeichnungen]
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[1] Schaltbild, das die Konfiguration eines Gasdetektionssystems 1 zeigt.
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[2] Flussdiagramm, das eine Kennzeichnungswiderstand-Messwertverarbeitung einer ersten Ausführungsform zeigt.
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[3] Flussdiagramm, das eine Kennzeichnungswiderstand-Messwertverarbeitung einer zweiten Ausführungsform zeigt.
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[Methoden zum Ausführen der Erfindung]
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(Erste Ausführungsform)
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Nun wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Ein Gasdetektionssystem 1 der Ausführungsform, bei dem die vorliegende Erfindung angewendet wird, dient zum Messen der Konzentration eines bestimmten Gases (in der vorliegenden Ausführungsform Sauerstoff), das in einem zu detektierenden Gas (in der vorliegenden Ausführungsform von einem Verbrennungsmotor abgelassenes Abgas) enthalten ist.
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Wie in 1 gezeigt ist, umfasst das Gasdetektionssystem 1 einen Gassensor 2 und eine Sensorsteuervorrichtung 3.
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Der Gassensor 2 ist an einem Abgasrohr des Verbrennungsmotors angeordnet und misst die Konzentration von in dem Abgas enthaltenem Sauerstoff. Der Gassensor 2 umfasst eine Pumpzelle 11, eine elektromotorische Kraftzelle 12, einen Kennzeichnungswiderstand 13 und Anschlüsse 14, 15, 16 und 17.
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Die Pumpzelle 11 weist ein sauerstoffionenleitendes Festelektrolytelement 21, das aus teilstabilisiertem Zirkoniumoxid (ZrO2) gebildet ist, und ein Paar von porösen Elektroden 22 und 23, die hauptsächlich aus Platin gebildet sind, auf. Die porösen Elektroden 22 und 23 sind an der Vorderfläche bzw. Rückfläche des sauerstoffionenleitenden Festelektrolytelements 21 angeordnet.
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Die elektromotische Kraftzelle 12 weist ein sauerstoffionenleitendes Festelektrolytelement 31, das aus teilstabilisiertem Zirkoniumoxid (ZrO2) gebildet ist, und ein Paar von porösen Elektroden 32 und 33, die hauptsächlich aus Platin gebildet sind, auf. Die porösen Elektroden 32 und 33 sind an der Vorderfläche bzw. Rückfläche des sauerstoffionenleitenden Festelektrolytelements 31 angeordnet.
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Der Gassensor 2 weist zwischen der Pumpzelle 11 und der elektromotorischen Kraftzelle 12 eine (nicht gezeigte) Messkammer auf. Das Abgas wird durch eine (nicht gezeigte) poröse Diffusionsschicht in die Messkammer eingeleitet.
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Die poröse Elektrode 23 der Pumpzelle 11, die der Messkammer zugewandt ist, und die poröse Elektrode 32 der elektromotorischen Kraftzelle 12, die der Messkammer zugewandt ist, sind miteinander elektrisch verbunden und mit dem Anschluss 15 verbunden. Die poröse Elektrode 22 der Pumpzelle 11 ist mit dem Anschluss 14 verbunden, und die poröse Elektrode 33 der elektromotorischen Kraftzelle 12 ist mit dem Anschluss 16 verbunden.
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Die elektromotorische Kraftzelle 12 erzeugt zwischen der porösen Elektrode 32 und der porösen Elektrode 33 eine elektromotorische Kraft, die der Konzentration von in dem Abgas in der Messkammer enthaltenem Sauerstoff entspricht. In der folgenden Beschreibung wird die Spannung zwischen der porösen Elektrode 32 und der porösen Elektrode 33 als Detektionsspannung Vs bezeichnet.
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Der Kennzeichnungswiderstand 32 zeigt mittels seines Widerstandswerts eine vorab gemäß der Konzentrationskennlinie des Gassensors 2 für das bestimmte Gas festgelegte Rangstufe (zum Beispiel sind in der vorliegenden Ausführungsform 20 Rangstufen festgelegt). Die Konzentrationskennlinie eines bestimmten Gases ist eine Kennlinie, die den Zusammenhang zwischen der Konzentration des in dem zu detektierenden Gas enthaltenen bestimmten Gases und einem Konzentrationssignal, das von dem Gassensor 2 gemäß der Konzentration des bestimmten Gases ausgegeben wird, darstellt. Zu beachten ist, dass die Konzentrationskennlinie des bestimmten Gases aufgrund einer bei der Herstellung von Gassensoren 2 auftretenden Schwankung unter den Gassensoren 2 variieren kann. Ein Ende des Kennzeichnungswiderstands 13 ist mit dem Anschluss 14 verbunden, und das andere Ende des Kennzeichnungswiderstands 13 ist mit dem Anschluss 17 verbunden.
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Die Sensorsteuervorrichtung 3 umfasst einen Steuerabschnitt 41, DA-Stromwandler 42 und 43, einen Operationsverstärker 44, einen AD-Wandler 45, einen Multiplexer 46, einen Schalter 47, einen AD-Wandler 48 und Anschlüsse 50, 51, 52 und 53.
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Der Steuerabschnitt 41 besteht hauptsächlich aus einem Mikrocomuter, der eine CPU 61, einen ROM 62, einen RAM 63, einen Signaleingangs-/Signalausgangsabschnitt 64 etc. umfasst. Der Steuerabschnitt 41 ist ausgelegt, um Daten durch eine (nicht gezeigte) Verbindungsleitung von und zu einer (nicht gezeigten) elektronischen Steuervorrichtung, die den Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs steuert, zu senden und zu empfangen. In der folgenden Beschreibung wird diese elektronische Steuervorrichtung als fahrzeugeigenes ECU (elektronisches Steuergerät) bezeichnet.
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Jeder der DA-Stromwandler 42 und 43 gibt einen Strom mit einem Stromwert aus, der durch zu diesen eingegebenen digitalen Daten dargestellt ist.
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Digitale Daten, die den Stromwert von Pumpstrom Ip (der später beschrieben wird) darstellen, werden von dem Steuerabschnitt 41 zu dem DA-Stromwandler 42 eingegeben, wodurch der DA-Stromwandler 42 den Pumpstrom Ip von seinem Ausgangsanschluss ausgibt. Der Ausgangsanschluss des DA-Stromwandlers 42 ist mit dem Anschluss 50 verbunden. Der Anschluss 50 ist mit dem Anschluss 14 des Gassensors 2 verbunden.
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Digitale Daten, die den Stromwert von extrem geringem Strom Icp (der später beschrieben wird) darstellen, werden von dem Steuerabschnitt 41 zu dem DA-Stromwandler 43 eingegeben, wodurch der DA-Stromwandler 43 den extrem geringen Strom Icp von seiner AusgangsAnschluss ausgibt. Die AusgangsAnschluss des DA-Stromwandlers 43 ist mit der Anschluss 52 verbunden. Die Anschluss 52 ist mit der Anschluss 16 des Gassensors 2 verbunden.
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Eine Referenzspannung Vref (in der vorliegenden Ausführungsform 2,5 V) wird an dem nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 44 angelegt, und der invertierende Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 44 wird mit dessen Ausgangsanschluss verbunden. Dadurch dient der Operationsverstärker 44 als Puffer und gibt die Referenzspannung Vref von dem Ausgangsanschluss aus. Der Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers 44 ist mit dem Anschluss 51 verbunden. Der Anschluss 51 ist mit dem Anschluss 15 des Gassensors 2 verbunden.
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Der AD-Wandler 45 wandelt den Spannungswert eines zu diesem eingegebenen analogen Signals in digitale Daten um und gibt die digitalen Daten zu dem Steuerabschnitt 41 aus.
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Der Multiplexer 46 umfasst Schalter 71, 72 und 73. Die Schalter 71, 72 und 73 sind jeweils an elektrischen Pfaden, die sich von den Anschlüssen 50, 51 und 52 zu dem AD-Wandler 45 erstrecken, vorgesehen. Jeder der Schalter 71, 72 und 73 dient dazu, in einen Einschaltzustand, in dem der entsprechende Anschluss 50, 51 oder 52 mit dem AD-Wandler 45 elektrisch verbunden ist, oder einen Abschaltzustand, in dem der entsprechende Anschluss 50, 51 oder 52 von dem AD-Wandler 45 elektrisch isoliert ist, zu wechseln.
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Als Reaktion auf einen Multiplexer-Statusbefehl von dem Steuerabschnitt 41 treibt der Multiplexer 46 jeden der Schalter 71, 72 und 73 an, so dass sich jeder der Schalter 71, 72 und 73 in den Einschaltzustand oder den Abschaltzustand begibt. Dadurch kann der AD-Wandler 45 die Spannungswerte der von den Anschlüssen 50, 51 und 52 eingegebenen analogen Signale in digitale Daten umwandeln und die digitalen Daten zu dem Steuerabschnitt 41 ausgeben.
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Ein Ende des Schalters 47 ist mit dem Anschluss 53 verbunden, und das andere Ende des Schalters 47 ist geerdet. Als Reaktion auf einen Schaltzustandbefehl von dem Steuerabschnitt 41 funktioniert der Schalter 47, um sich in einen Einschaltzustand, in dem der Anschluss 53 geerdet ist, oder einen Abschaltzustand, in dem der Anschluss 43 nicht geerdet ist, zu begeben.
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Der AD-Wandler 48 wandelt die Spannungswerte von von den Anschlüssen 50 und 53 eingegebenen analogen Signalen in digitale Daten um und gibt die digitalen Daten zu dem Steuerabschnitt 41 aus.
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Die wie vorstehend beschrieben ausgelegte Sensorsteuervorrichtung 3 führt eine Verarbeitung des Zuführens des extrem geringen Stroms Icp mit einem festen Stromwert aus, so dass der extrem geringe Strom Icp von der porösen Elektrode 33 der elektromotorischen Kraftzelle 12 hin zu ihrer porösen Elektrode 32 fließt. Dadurch pumpt die elektromotorische Kraftzelle 12 Sauerstoff aus der Messkammer heraus hin zu der Seite, an der die poröse Elektrode 33 vorgesehen ist. Dadurch wird Sauerstoff bei einer in etwa konstanten Konzentration in der porösen Elektrode 33 und einer um diese herum gebildeten (nicht gezeigten) Referenzsauerstoffkammer gesammelt. Die Sauerstoffkonzentration in der Referenzsauerstoffkammer dient als Referenzsauerstoffkonzentration, wenn der Gassensor 2 die Sauerstoffkonzentration des Abgases misst.
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Die Sensorsteuervorrichtung 3 führt auch eine Verarbeitung des Steuerns des Pumpstroms Ip, der zwischen der porösen Elektrode 22 und der porösen Elektrode 23 fließt, aus, so dass in einem Zustand, in dem der konstante extrem geringe Strom Icp der elektromotorischen Kraftzelle 12 geliefert wird, die Detektionsspannung Vs der elektromotorischen Kraftzelle 12 gleich einem vorbestimmten Referenzwert (z. B. etwa 450 mV) wird. Dadurch pumpt die Pumpzelle 11 in dem Abgas in der Messkammer enthaltenen Sauerstoff heraus oder pumpt Sauerstoff in die Messkammer. Der Steuerabschnitt 41 passt also die Sauerstoffkonzentration in der Messkammer durch Nutzung der Pumpzelle 11 an, so dass die Detektionsspannung Vs der elektromotorischen Kraftzelle 12 450 mV wird.
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Der Stromwert und die Stromrichtung des Pumpstroms Ip ändern sich gemäß der Sauerstoffkonzentration des Abgases. Daher kann die Sauerstoffkonzentration des Abgases auf der Grundlage des Pumpstroms Ip berechnet werden.
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Ferner führt der Steuerabschnitt 41 der Sensorsteuervorrichtung 3 eine Kennzeichnungswiderstand-Messwertverarbeitung aus.
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Die Schritte der Kennzeichnungswiderstand-Messwertverarbeitung werden hier beschrieben. Diese Kennzeichnungswiderstand-Messwertverarbeitung wird unmittelbar nach Inbetriebnahme der Sensorsteuervorrichtung 3 gestartet.
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Bei Ausführen dieser Kennzeichnungswiderstand-Messwertverarbeitung legt, wie in 2 in S10 gezeigt die CPU 61 des Steuerabschnitts 41 zunächst die Werte einer ersten Spannungsspeichervariablen VS1 und einer zweiten Spannungsspeichervariablen V2, die in dem RAM 63 des Steuerabschnitts 41 vorgesehen sind, bei 0 fest.
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Anschließt gibt die CPU 61 bei S20 einen Schaltzustandbefehl zu dem Schalter 47 aus, der den Schalter 47 anweist, sich in den Einschaltzustand zu begeben. Dadurch funktioniert der Schalter 47 zum Wechseln in den Einschaltzustand.
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Bei S30 gibt die CUP 61 ferner digitalen Daten zu dem DA-Stromwandler 42 aus, die einen vorab festgelegten ersten Messstromwert Im1 (in der vorliegenden Ausführungsform 2 mA) darstellen. Dadurch gibt der DA-Stromwandler 42 einen Strom mit dem ersten Messstromwert Im1 aus.
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Danach erhält die CPU 61 bei S40 die Spannungen der Anschlüsse 50 und 53 darstellende digitale Daten von dem AD-Wandler 48.
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Bei S50 berechnet die CPU 61 auch die Spannungen der Anschlüsse 50 und 53 auf der Grundlage der von dem AD-Wandler 48 erhaltenen digitalen Daten, subtrahiert die Spannung des Anschlusses 53 von der Spannung des Anschlusses 50 und speichert des sich ergebenden Wert in der ersten Spannungsspeichervariablen VS1 als Kennzeichnungswiderstand-Spannung.
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Anschließt urteilt die CPU 61 bei S60, ob der in der ersten Spannungsspeichervariablen VS1 gespeicherte Wert größer als ein Stromwechsel-Beurteilungswert (ein in der vorliegenden Ausführungsform 1 V entsprechender Wert) ist oder nicht. In dem Fall, da der in der ersten Spannungsspeichervariablen VS1 gespeicherte Wert kleiner oder gleich dem Stromwechsel-Beurteilungswert (S60: NEIN) ist, gibt die CPU 61 bei S70 einen Schaltzustandbefehl zu dem Schalter 47 aus, der den Schalter 47 anweist, sich in den Abschaltzustand zu begeben. Dadurch funktioniert der Schalter 47 zum Wechseln in den Abschaltzustand. Ferner sendet die CPU 61 bei S80 digitale Daten zu dem fahrzeugeigenen ECU, die den in der ersten Spannungsspeichervariablen VS1 gespeicherten Wert und den in der zweiten Spannungsspeichervariablen VS2 gespeicherten Wert darstellen, und beendet die Kennzeichnungswiderstand-Messwertverarbeitung.
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In dem Fall indessen, in dem der in der ersten Spannungsspeichervariablen VS1 gespeicherte Wert größer als der Stromwechsel-Beurteilungswert ist (S60: JA), gibt die CPU 61 bei S90 digitale Daten zu dem DA-Stromwandler 42 aus, die einen zweiten Messstromwert Im2 (in der vorliegenden Ausführungsform 0,2 mA) darstellen, der vorab kleiner als der erste Messstromwert Im1 festgelegt wurde. Dadurch gibt der DA-Stromwandler 42 einen Strom mit dem zweiten Messstromwert Im2 aus.
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Danach erhält die CPU 61 bei S100 digitale Daten, die die Spannungen der Anschlüsse 50 und 53 darstellen, von dem AD-Wandler 48.
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Bei S110 berechnet die CPU 61 auch die Spannungen der Anschlüsse 50 und 53 auf der Grundlage der von dem AD-Wandler 48 erhaltenen digitalen Daten, subtrahiert die Spannung des Anschlusses 53 von der Spannung des Anschlusses 50 und speichert den sich ergebenden Spannungswert in der zweiten Spannungsspeichervariablen VS2 als Kennzeichnungswiderstand-Spannung.
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Als Nächstes gibt die CPU 61 bei S120 einen Schaltzustandbefehl zu dem Schalter 47 aus, der den Schalter 47 anweist, sich in den Abschaltzustand zu begeben. Dadurch funktioniert der Schalter 47 zum Wechseln in den Abschaltzustand. Ferner sendet die CPU 61 bei S130 digitale Daten zu dem fahrzeugeigenen ECU, die den in der ersten Spannungsspeichervariablen VS1 gespeicherten Wert und den in der zweiten Spannungsspeichervariablen VS2 gespeicherten Wert darstellen, und beendet die Kennzeichnungswiderstand-Messwertverarbeitung.
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Die wie vorstehend beschrieben ausgelegte Sensorsteuervorrichtung 3 steuert den Gassensor 2, der die Konzentration von in dem Abgas enthaltenem Sauerstoff misst.
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Der DA-Stromwandler 42 der Sensorsteuervorrichtung 3 liefert einen Strom (nachstehend als Widerstandswertmessstrom bezeichnet) mit einem durch den Steuerabschnitt 41 bestimmten Stromwert (nachstehend bestimmter Stromwert bezeichnet) zu dem Kennzeichnungswiderstand 13 mit einem vorab festgelegten Widerstandswert, um die Kennlinie des Gassensors 2 (nachstehend als Kennwiderstandswert bezeichnet) anzuzeigen. Ferner legt der Steuerabschnitt 41 der Sensorsteuervorrichtung 3 den bestimmten Stromwert gemäß der Größenordnung des Kennwiderstandswerts des Kennzeichnungswiderstands 13 bei einem von zwei unterschiedlichen Werten fest (S30, S60, S90).
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Wie vorstehend beschrieben kann die Sensorsteuervorrichtung 3 den Kennwiderstandswert durch Messen der Kennzeichnungswiderstand-Spannung, die zwischen den gegenüberliegenden Enden des Kennzeichnungswiderstands 13 erzeugt wird, wenn der Widerstandswertmessstrom mit dem bestimmten Stromwert dem Kennzeichnungswiderstand 13 zugeführt wird, berechnen. Somit kann die Sensorsteuervorrichtung 3 auf der Grundlage des berechneten Kennwiderstandswerts die vorab gemäß der Kennlinie des Gassensors 2 festgelegte Rangstufe ermitteln.
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Die Sensorsteuervorrichtung 3 legt den bestimmten Stromwert des dem Kennzeichnungswiderstand 13 gelieferten Widerstandswertmessstroms gemäß der Größenordnung des Kennwiderstandswerts bei einem von zwei unterschiedlichen Werten fest. Daher kann die Sensorsteuervorrichtung 3 den bestimmten Stromwert auf einen von zwei bestimmten Stromwerten festlegen, so dass die Kennzeichnungswiderstand-Spannung, die durch das Produkt des bestimmten Stromwerts und des Kennwiderstandwerts dargestellt ist, in den Spannungsmessbereich des AD-Wandlers 48, der die Kennzeichnungswiderstand-Spannung misst, fällt. Die allen vorab festgelegten Rangstufen entsprechenden Kennwiderstandswerte können also auf der Grundlage des bestimmten Stromwerts klassifiziert werden, der die Kennzeichnungswiderstand-Spannung jedes Gassensors in den Spannungsmessbereich des AD-Wandlers 48 fallen lässt.
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Für jede der Kennwiderstandswertgruppen, in die alle Kennwiderstandwerte auf der Grundlage des bestimmten Stromwerts eingeteilt werden, wird daher der bestimmte Stromwert so ermittelt, dass die Kennzeichnungswiderstand-Spannung jedes Gassensors in den Spannungsmessbereich des AD-Wandlers 48 fällt. Dadurch kann die Anzahl der Rangstufen, die in den Spannungsmessbereich des AD-Wandlers 48 fallen, verringert werden. Daher ist es möglich zu verhindern, dass bei einer Zunahme der Gesamtzahl der Rangstufen die Differenz der Kennzeichnungswiderstand-Spannung zwischen angrenzenden Rangstufen abnimmt.
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Die Sensorsteuervorrichtung 3 kann dadurch die Anzahl der gemäß der Kennlinie des Gassensors 2 festgelegten Rangstufen vergrößern, wodurch die Genauigkeit beim Messen der Sauerstoffkonzentration durch Nutzung des Kennzeichnungswiderstands 13 verbessert werden kann.
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Die Sensorsteuervorrichtung 3 umfasst auch den AD-Wandler 48, der die Kennzeichnungswiderstand-Spannung misst, die die Spannung zwischen den gegenüberliegenden Enden des Kennzeichnungswiderstands 13 bei dem Zeitpunkt des Fließens des Widerstandswertmessstroms durch den Kennzeichnungswiderstand 13 ist, und der erste Messstromwert Im1 und der zweite Messstromwert Im2, der kleiner als der erste Messstromwert Im1 ist, werden als bestimmter Stromwert festgelegt. Bei der Sensorsteuervorrichtung 3 schaltet der Steuerabschnitt 41 ferner in dem Fall, da die Kennzeichnungswiderstand-Spannung bei Fließen des Widerstandwertmessstroms mit dem ersten Messtromwert Im1 größer als der vorab festgelegte Stromwechsel-Beurteilungswert ist, den bestimmten Stromwert von dem ersten Messstromwert Im1 zu dem zweiten Messstromwert Im2 (S60, S90).
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Dadurch kann die Sensorsteuervorrichtung 3 mit einem einfachen Verfahren des Beurteilens, ob die Kennzeichnungswiderstand-Spannung größer als der Stromwechsel-Beurteilungswert ist, die Kennwiderstände in eine Gruppe von Kennwiderständen, denen der Strom mit dem ersten Messstromwert Im1 geliefert wird, und eine Gruppe von Kennwiderständen, denen der Strom mit dem zweiten Messstromwert Im2 geliefert wird, einteilen.
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Der DA-Stromwandler 42 ist auch eine Stromquelle zum Liefern des Pumpstroms Ip zu dem Gassensor 2 zum Steuern des Pumpens von Sauerstoff in den Gassensor 2 oder aus diesem heraus. Daher muss die Sensorsteuervorrichtung 3 keine zusätzliche Stromquelle zum Liefern des Widerstandswertmessstroms zu dem Kennzeichnungswiderstand 13 aufweisen, wodurch die Konfiguration der Sensorsteuervorrichtung 3 vereinfacht werden kann.
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Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist das Gasdetektionssystem 1 das Sensorsteuersystem der vorliegenden Erfindung, der Kennzeichnungswiderstand 13 ist der Kennwiderstand der vorliegenden Erfindung, der DA-Stromwandler 42 ist das Einschaltmittel der vorliegenden Erfindung, die Verarbeitung von S60 und S90 ist das Einstellmittel der vorliegenden Erfindung und der AD-Wandler 48 ist das Spannungsmessmittel der vorliegenden Erfindung.
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(Zweite Ausführungsform)
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Nun wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Zu beachten ist, dass Abschnitte der zweiten Ausführungsform, die sich von denen der ersten Ausführungsform unterscheiden, beschrieben werden.
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Das Gasdetektionssystem 1 der zweiten Ausführungsform ist identisch zu dem Gasdetektionssystem 1 der ersten Ausführungsform, nur dass der Punkt der Kennzeichnungswiderstand-Messwertverarbeitung geändert ist.
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Die Schritte der Kennzeichnungswiderstand-Messwertverarbeitung der zweiten Ausführungsform werden hier beschrieben. Diese Kennzeichnungswiderstand-Messwertverarbeitung wird unmittelbar nach Inbetriebnahme der Sensorsteuervorrichtung 3 gestartet.
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Bei Ausführen der Kennzeichnungswiderstand-Messwertverarbeitung der zweiten Ausführungsform legt, wie in 3 in S210 gezeigt, die CPU 61 des Steuerabschnitts 41 zunächst die Werte einer Stromspeichervariablen IS und einer Strombestimmungsvariablen IC, die in dem RAM 63 des Steuerabschnitts 41 vorgesehen sind, bei 0 fest. Anschließt gibt die CPU 61 bei S220 einen Schaltzustandbefehl zu dem Schalter 47 aus, der den Schalter 47 anweist, sich in den Einschaltzustand zu begeben. Dadurch funktioniert der Schalter 47 zum Wechseln in den Einschaltzustand.
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Bei S230 addiert die CPU 61 ferner einen zuvor festgelegten Stromerhöhungswert DC (ein in der vorliegenden Ausführungsform 2 μA entsprechender Wert) zu dem in der Strombestimmungsvariablen IC gespeicherten Wert und speichert den resultierenden Wert in der Strombestimmungsvariablen IC neu. Die CPU 61 addiert also den Stromerhöhungswert zu dem von der Strombestimmungsvariablen IC bestimmten Stromwert.
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Als Nächstes gibt die CPU 61 bei S240 digitale Daten zu dem DA-Stromwandler 42 aus, die den in der Strombestimmungsvariablen IC gespeicherten Wert darstellen. Danach gibt der DA-Stromwandler 42 einen Strom mit einem Stromwert aus, der der Strombestimmungsvariablen IC entspricht.
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Danach erhält die CPU 61 bei S250 digitale Daten, die die Spannungen der Anschlüsse 50 und 53 darstellen, von dem AD-Wandler 48.
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Bei S260 berechnet die CPU 61 ferner die Spannungen der Anschlüsse 50 und 53 auf der Grundlage der von dem AD-Wandler 48 erhaltenen digitalen Daten und subtrahiert die Spannung des Anschlusses 53 von der Spannung des Anschlusses 50, um die Kennzeichnungswiderstand-Spannung zu berechnen.
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Anschließend beurteilt die CPU 61 bei 270, ob die Kennzeichnungswiderstand-Spannung größer oder gleich einem vorab festgelegten Messende-Beurteilungswert (in der vorliegenden Ausführungsform 0,5 V) ist. In dem Fall, da die Kennzeichnungswiderstand-Spannung kleiner als der Messende-Beurteilungswert (S270: NEIN) ist, rückt die CPU 61 zu S230 vor und wiederholt die vorstehend beschriebene Verarbeitung.
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In dem Fall, da die Kennzeichnungswiderstand-Spannung größer oder gleich dem Messende-Beurteilungswert ist (S270: JA), speichert die CPU 61 bei S280 indessen den in der Strombestimmungsvariablen IC gespeicherten Wert in der Stromspeichervariablen IS. Anschließt gibt die CPU 61 bei S290 einen Schaltzustandbefehl zu dem Schalter 47 aus, der den Schalter 47 anweist, sich in den Abschaltzustand zu begeben. Dadurch funktioniert der Schalter 47 zum Wechseln in den Abschaltzustand. Bei S300 sendet die CPU 61 ferner digitale Daten zu dem fahrzeugeigenen ECU, die den in der Stromspeichervariablen IS gespeicherten Wert darstellen, und beendet die Kennzeichnungswiderstand-Messwertverarbeitung.
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Bei der wie vorstehend beschrieben ausgelegten Sensorsteuervorrichtung 3 legt der Steuerabschnitt 41 durch Erhöhen des bestimmten Stromwerts durch einen Stromerhöhungsvorgang den bestimmten Stromwert auf mehrere Werte fest, der festgelegt ist, um den bestimmten Stromwert von 0 um den Stromerhöhungswert DC (ein in der vorliegenden Ausführungsform 2 μA entsprechender Wert) bei einem Zeitpunkt (S210 zu S240, S270) zu erhöhen.
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Der AD-Wandler 48 misst auch die Kennzeichnungswiderstand-Spannung, die die Spannung zwischen den gegenüberliegenden Enden des Kennzeichnungswiderstands 13 bei dem Zeitpunkt ist, bei dem der Widerstandswertmessstrom durch den Kennzeichnungswiderstand 13 fließt. Der Steuerabschnitt 41 erhält den bestimmten Stromwert bei dem Zeitpunkt, da die von dem AD-Wandler 48 gemessene Label-Resistor-Spannung den vorab festgelegten Messende-Beurteilungswert (S270, S80) erreicht.
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Dadurch kann die Sensorsteuervorrichtung 3 den Kennwiderstandswert auf der Grundlage des Werts berechnen, der durch Dividieren des Messende-Beurteilungswerts durch den erhaltenen bestimmten Stromwert erhalten wird. Bei der Sensorsteuervorrichtung 3 differiert der zur Berechnung des Kennwiderstandswerts verwendete bestimmte Stromwert unter den auf der Grundlage des Kennwiderstandswerts festgelegten Rangstufen. Daher ist in jeder der Kennwiderstandswertgruppen, in die die Kennwiderstandswerte auf der Grundlage des bestimmten Stromwerts eingeteilt sind, nur ein Kennwiderstandswert enthalten. Für jede der Kennwiderstandswertgruppen, in die die Kennwiderstandswerte auf der Grundlage des bestimmten Stromwerts eingeteilt sind, gibt es also nur eine Kennzeichnungswiderstand-Spannung, die in den Spannungsmessbereich des AD-Wandlers 48 fällt. Demgemäß ist es möglich, das Auftreten einer Situation zu verhindern, bei der bei Steigen der Gesamtzahl der Rangstufen die Spannungsdifferenz zwischen zueinander angrenzenden Rangstufen in dem Spannungsmessbereich des AD-Wandlers 48 sinkt. Denn in keiner der Kennwiderstandswertgruppen, in die die Kennwiderstandswerte auf der Grundlage des bestimmten Stromwerts eingeteilt sind, ist eine angrenzende Rangstufe vorhanden.
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Die Sensorsteuervorrichtung 3 kann dadurch die Anzahl der gemäß der Kennlinie des Gassensors 2 festgelegten Rangstufen vergrößern, wodurch die Genauigkeit beim Messen der Sauerstoffkonzentration durch Nutzung des Kennzeichnungswiderstands 13 verbessert werden kann.
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In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist die Verarbeitung von S210 bis S240 und S270 das Einstellmittel der vorliegenden Ausführungsform, die Verarbeitung von S270 und S280 ist das Stromwerterhaltmittel der vorliegenden Erfindung.
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Es wurde eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt und kann in unterschiedlicher Form implementiert werden, ohne vom technischen Umfang der Erfindung abzuweichen.
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Zum Beispiel ist in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Labe-Widerstand an einem Gassensor zum Messen der Konzentration von Sauerstoff angebracht. Die vorliegende Erfindung kann aber bei anderen Arten von Gassensoren (zum Beispiel einem NOx-Sensor), deren Kennlinien unter einzelnen Sensoren variieren, angewendet werden.
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Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird die Kennzeichnungswiderstand-Spannung oder der bestimmte Stromwert zu dem fahrzeugeigenen ECU gesendet. Die Sensorsteuervorrichtung 3 kann aber den Widerstandswert des Kennzeichnungswiderstands 13 auf der Grundlage der Kennzeichnungswiderstand-Spannung oder des bestimmten Stromwerts berechnen, um dadurch einen Korrekturkoeffizienten zu ermitteln. Die Sensorsteuervorrichtung 3 kann die von dem Gassensor 2 gemessene Konzentration unter Verwenden eines Korrekturkoeffizienten korrigieren und die korrigierte Konzentration zu dem fahrzeugeigenen ECU senden.
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Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird die Kennzeichnungswiderstand-Spannung oder der bestimmte Stromwert in dem RAM 63 des Steuerabschnitts 41 gespeichert. Die Kennzeichnungswiderstand-Spannung oder der bestimmte Stromwert können aber in einer externen Speichervorrichtung gespeichert werden, die außerhalb des Steuerabschnitts 41 vorgesehen ist, und von der externen Speichervorrichtung zu der fahrzeugeigenen ECU gesendet werden. Zudem wird der bestimmte Stromwert in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform schrittweise geändert; der bestimmte Stromwert kann aber kontinuierlich geändert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gasdetektionssystem,
- 2
- Gassensor,
- 3
- Sensorsteuervorrichtung,
- 11
- Pumpzelle,
- 12
- elektromotorische Kraftzelle,
- 13
- Kennzeichnungswiderstand,
- 41
- Steuerabschnitt,
- 42, 43
- DA-Stromwandler,
- 44
- Operationsverstärker,
- 45, 48
- AD-Wandler,
- 46
- Multiplexer,
- 47
- Schalter,
- 61
- CPU,
- 62
- ROM,
- 63
- RAM,
- 64
- Signaleingangs-/Signalausgangsabschnitt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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